JPH09209056A - Zr含有Al合金の結晶粒を微細化する方法 - Google Patents

Zr含有Al合金の結晶粒を微細化する方法

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JPH09209056A
JPH09209056A JP1792096A JP1792096A JPH09209056A JP H09209056 A JPH09209056 A JP H09209056A JP 1792096 A JP1792096 A JP 1792096A JP 1792096 A JP1792096 A JP 1792096A JP H09209056 A JPH09209056 A JP H09209056A
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Motohiro Nagao
元裕 長尾
Kazutaka Kunii
一孝 國井
Kenji Osumi
研治 大隅
Ryuhei Masuda
隆平 増田
Joji Masuda
穣司 益田
Motohiro Arai
基浩 新井
Ryohei Kojima
良平 小島
Yoshifumi Fujita
由史 藤田
Koichi Ito
幸一 伊東
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまで結晶粒微細化剤としてAl−Ti−
B合金を用いる方法では結晶粒の微細化が困難とされて
いたZr含有Al合金に対して、その結晶粒の微細化を
図ることのできる方法を提供する。 【解決手段】 Zrを含有するAlまたはAl合金を鋳
造するにあたり、溶湯中にAl−Ti−B合金を添加す
ることにより上記Zr含有Al合金の結晶粒を微細化す
る方法であって、溶湯中のTi量を30〜400ppm
に調整すると共に、Ti/B比を6〜17に制御する。
上記Al−Ti−B合金を添加するにあたってはAl−
Ti合金を併用しても良い。尚、AlまたはAl合金の
溶湯中におけるZr量は、0.05〜1%である場合に
おいて特に効果的である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Zrを含有するA
lまたはAl合金の結晶粒を微細化する方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】Al及びAl合金は、その軽量性,ファ
ッション性,加工性等に優れるという種々の特徴を有す
ることから各方面で多用されている。但し、Alまたは
Al合金の結晶粒が大きい場合には、機械的性質や切削
加工性が劣化し、また表面品質に対しても悪影響を及ぼ
す。従って、AlまたはAl合金を鋳造するにあたって
は、結晶粒を微細化させる添加剤としてAl−Ti−B
合金(例えば、特公昭63−255338号等)を溶湯
中に添加する方法が知られており、特にAl−5%Ti
−1%B合金が汎用されている。
【0003】但し、Zrを含有するAl合金に関して
は、上記Al−5%Ti−1%B合金を結晶粒微細化の
為に添加しても十分な効果が得られず、Zrを含有しな
いAl合金程には結晶粒が微細化しないという問題があ
った。この現象については、軽金属学会発行の研究部会
報告書「アルミニウムおよびアルミニウム合金の結晶粒
微細化について」(1979)等にも記載されており、Zr
自体はAlまたはAl合金に対して微細化効果を発揮す
るにもかかわらず、Tiと複合添加すると、逆に結晶粒
が粗大化してしまうことが示されている。
【0004】ZrをAl合金に含有させることは、耐焼
付き性,耐応力腐食割れ性,溶接性等の向上を図る上で
非常に効果的であり、今後一層の需要増加も期待される
ことから、Zrを含有するAlまたはAl合金(以下、
Zr含有Al合金と略す)に関する結晶粒の微細化に有
効な技術の開発が要望されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、これまで結晶粒微細化剤
としてAl−Ti−B合金を用いる方法では結晶粒の微
細化が困難とされていたZr含有Al合金に対して、そ
の結晶粒の微細化を図ることのできる方法を提供しよう
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明とは、Zrを含有するAlまたはAl合金を鋳造する
にあたり、溶湯中にAl−Ti−B合金を添加すること
により上記Zr含有Al合金の結晶粒を微細化する方法
であって、溶湯中のTi量を30〜400ppmに調整
すると共に、Ti/B比を6〜17に制御することを要
旨とするものであり、上記Al−Ti−B合金を添加す
るにあたってはAl−Ti合金を併用しても良い。尚、
AlまたはAl合金の溶湯中におけるZr量は、0.0
5〜1%(質量%の意味、以下同じ)である場合におい
て特に効果的である。
【0007】
【発明の実施の形態】Zrを含まないAlまたはAl合
金において、Al−Ti−B合金からなる微細化剤を添
加すると結晶粒が微細化する理由は、Al−Ti−B合
金中に含まれるTiB2 やAl3 Tiが結晶核となり結
晶化を促進するからであることが知られている。これに
対してZr含有Al合金では、従来汎用されているAl
−5Ti−B合金を添加しても微細化効果が得られなか
った。その理由は、下記(1)式の反応によりTiB2
が消滅して結晶粒の核数が減少し微細化効果が失われる
からであるとの知見を本発明者らは得た。 Zr + TiB2 → Ti + ZrB2 (1)
【0008】従って、Zrを含有するAl合金の結晶粒
を微細化するにあたっては、結晶核としてAl3 Tiを
利用することが非常に重要である。但し、Al3 Tiを
単独で添加すればよいというものではなく、Bの存在が
不可欠である。これまでの技術では、Al−Ti−B合
金のTi量及びB量が夫々独立して設定されていたが、
Zr含有Al合金では、Ti及びBの相対的な値である
Ti/B比を制御してはじめて結晶粒の微細化が達成で
きることを見出した。即ち、Ti/B比を6以上17以
下に制御することによって、Zr含有Al合金の上記反
応を抑えて結晶粒の微細化が可能であることを突き止
め、本発明に想到したものである。図1は、Zrを0.
14%含有する6000系Al合金の溶湯中に添加する
Ti及びBのTi/B比を種々変化させることによっ
て、溶湯中のTi/B比が結晶粒径に与える影響を調べ
た結果である。他のAl合金(1000〜7000系)
についても図1と同様の結果が得られたので、本発明で
はTi/B比を6以上17以下に設定した。尚、Ti/
B比が7〜15であると好ましく、10〜12であると
より好ましい。
【0009】図2はZrを0.14%含有する6000
系Al合金の溶湯中に添加したTi量と、結晶粒径の関
係を調べたグラフである。溶湯中のTi含有量は、少な
くとも30ppmが結晶粒の微細化に必要であることが
分かる。また50ppm以上であると好ましく、100
ppm以上であるとより好ましい。一方、Ti含有量が
多過ぎると、圧延時における割れが発生する原因となる
ので、400ppm以下にする必要があり、300pp
mであれば好ましい。
【0010】前述の通り、AlまたはAl合金にZrを
含有させることにより、耐焼付き性,耐応力腐食割れ
性,溶接性の向上を図ることができるが、Zr添加によ
る上記効果を発揮させるには0.05%以上必要である
ので、Zr含有量の下限は0.05%とすることが望ま
しい。但し、Zr含有量が多過ぎると結晶粒の微細化効
果が減少する。図3はAl合金(A1000系)を用い
てTi/B比とZr濃度を変化させることにより結晶粒
径を調べたグラフである。図3よりZr濃度を1%以下
にすることが推奨される。また、0.8%以下であると
より好ましい。
【0011】尚、本発明方法ではAl−Ti−B合金を
結晶粒微細化剤として単独で添加してもよいが、その場
合にはAl−Ti−B合金のTi/B比が6〜17の範
囲を満足するAl−Ti−B合金を用いることが必要で
ある。また、Ti/B比が小さ過ぎるAl−Ti−B合
金を微細化剤として用いる場合、例えばZrを含まない
Al合金の結晶粒微細化に汎用されているAl−5%T
i−1%B合金を用いる場合には、Al−Ti合金を併
用することによって、溶湯中のTi/B比が6〜17の
範囲になる様にすれば、Zr含有Al合金の結晶粒微細
化が可能である。
【0012】更に、本発明は、Al合金の種類によって
限定されるものではなく、Zrを含有するAlまたはA
l合金であれば、JIS規格A1000〜7000系A
l合金のいずれに対しても適用できる。
【0013】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0014】
【実施例】実施例1 下記条件により、Zr含有Al合金を溶解して鋳造し、
鋳造組織の平均粒径を測定した。尚、従来例の場合に
は、結晶粒微細化剤として汎用されているAl−5%T
i−1%B合金ワイヤを用いてTi量で0.01%添加
した(Ti/B比は5.0)。一方本発明例では、上記
Al−5%Ti−1%B合金ワイヤと共に、Al−5%
Ti合金を用いて、Ti量で0.01%添加し、溶湯中
のTi/B比を10.0に調整した。結果は表1に示
す。 溶解原料:JIS7000系合金(Zr:0.1%) 溶解炉 :重油だき10t反射炉(大気雰囲気) 精錬方法:N2 ガスによるKCl系フラックス吹込み (溶湯量に対して0.1%) 鋳造条件:300φビレットを半連続鋳造により4本取
【0015】
【表1】
【0016】本発明例では、従来例に比べて結晶粒の微
細化が図られていることが明らかである。
【0017】実施例2 溶解原料として、JIS6000系(Zr:0.15
%)Al合金を用い、結晶粒微細化剤として、Al−5
%Ti− 0.3%B合金ワイヤ(φ10mm)を用いたこ
と以外は、本発明例1と同様にして、本発明例2を作製
した。従来例2はAl−5%Ti−1%B合金ワイヤを
用いて作製した。夫々の平均結晶粒径を表2に示す。
【0018】
【表2】
【0019】本発明例では、従来例に比べて結晶粒の微
細化が図られていることが分かる。
【0020】実施例3 Zr濃度を0〜1.5%の範囲で種々変化させたJIS
6000系Al合金を用いて、本発明例の結晶粒微細化
剤としてはAl−5%Ti− 0.5%B合金ワイヤ(φ1
0mm)を用い、従来例としてはAl−5%Ti−1%
B合金ワイヤを用いて鋳造を行い、結晶粒径を測定し
た。結果は図4に示す。図4のグラフから、本発明の微
細化効果が従来例と比較して格段の差があり、まらZr
濃度が1%以下の場合に特に効果的であることが分か
る。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、こ
れまでは結晶粒の微細化が困難とされていたZr含有A
l合金に対して、その結晶粒を微細化する方法の提供が
可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】Al合金のTi/B比が、結晶粒の微細化に与
える影響を示すグラフである。
【図2】Zr含有Al合金において、Ti含有量が結晶
粒の微細化に与える影響を示すグラフである。
【図3】Al合金のZr含有量とTi/B比が、結晶粒
の微細化に与える影響を示すグラフである。
【図4】Al合金のZr含有量を変化させた上で、本発
明例と従来例が結晶粒の微細化に与える効果の違いを示
すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 増田 隆平 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 益田 穣司 山口県下関市長府港町14番1号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 新井 基浩 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 小島 良平 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 藤田 由史 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 伊東 幸一 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zrを含有するAlまたはAl合金を鋳
    造するにあたり、溶湯中にAl−Ti−B合金を添加す
    ることにより上記Zr含有Al合金の結晶粒を微細化す
    る方法であって、 溶湯中のTi量を30〜400ppmに調整すると共
    に、 Ti/B比を6〜17に制御することを特徴とするZr
    含有Al合金の結晶粒微細化方法。
  2. 【請求項2】 Al−Ti−B合金と共に、Al−Ti
    合金を添加する請求項1に記載の結晶粒微細化方法。
  3. 【請求項3】 AlまたはAl合金の溶湯中におけるZ
    r量が0.05〜1質量%である請求項1または2に記
    載の結晶粒微細化方法。
JP1792096A 1996-02-02 1996-02-02 Zr含有Al合金の結晶粒を微細化する方法 Withdrawn JPH09209056A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2023174164A (ja) * 2022-05-27 2023-12-07 株式会社Uacj 結晶粒径予測プログラム、結晶粒径予測装置、及び結晶粒径予測方法

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