JPH11106858A - Aluminum bulletproof material and its production - Google Patents

Aluminum bulletproof material and its production

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JPH11106858A
JPH11106858A JP27936097A JP27936097A JPH11106858A JP H11106858 A JPH11106858 A JP H11106858A JP 27936097 A JP27936097 A JP 27936097A JP 27936097 A JP27936097 A JP 27936097A JP H11106858 A JPH11106858 A JP H11106858A
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JP
Japan
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aluminum
weight
less
aluminum alloy
grain size
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Application number
JP27936097A
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Japanese (ja)
Inventor
Masataka Kawazoe
正孝 川添
Jiyunichi Nagahora
純一 永洞
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YKK Corp
Original Assignee
YKK Corp
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Publication date
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Publication of JPH11106858A publication Critical patent/JPH11106858A/en
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/001Extruding metal; Impact extrusion to improve the material properties, e.g. lateral extrusion

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum bulletproof material excellent in penetrating resistance to high speed flying body by reducing the thickness of a sheet to be required at least by the increase of the strength and toughness of an aluminum alloy and lightening a moving body or the like. SOLUTION: This aluminum bulletproof material is the one in which penetrating resistance to a high speed flying body is improved by imparting a structure in which the average grain size of crystal grains or subcrystal grains is regulated to 0.05 to 1.0 micron thereto. Its producing method includes a stage (A) in which plastic deformation (strain) equivalent to >=220% elongation is imparted to an aluminum alloy to refine its average grain size to 1 micron and a stage (B) in which the obtd. material is subjected to rolling at 25 to 300 deg.C, and in the other manner, a stage in which, after the stage (B), heat treatment is executed at 100 to 300 deg.C for 0.5 to 3 hr as well is included. Suitably, as the stage (A), a side direction extruding stage in which the extruding direction is changed to the side direction of <180 deg. interior angle in the process is adopted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
製の防弾材(以下、アルミニウム防弾材という)及びそ
の製造方法に関し、さらに詳しくは、防弾チョッキ、防
弾ヘルメット、車両、航空機、船舶等に単独で又は他の
金属、セラミック繊維材料、合成樹脂材料等の板材、複
合構造材等と組み合わせて用いられるアルミニウム防弾
材及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bulletproof material made of an aluminum alloy (hereinafter referred to as an aluminum bulletproof material) and a method for producing the same, and more particularly to a bulletproof vest, a bulletproof helmet, a vehicle, an aircraft, a ship, or the like. The present invention relates to an aluminum bulletproof material used in combination with a plate material such as another metal, a ceramic fiber material, a synthetic resin material, or the like, a composite structure material, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、防弾材としては、グラスファイ
バー、ナイロン、アラミドファイバー、鋼、チタン合
金、アルミニウム合金、セラミックス等が用いられてお
り、これらは弾丸形状やその速度に応じて単体、複層、
もしくは複合化されて使用されてきた。例えば、特開平
2−208262号には、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金と少なくとも一部が粒状のセラミックスとからな
る複合材で作製された板材と、金属又は合金で作製され
た板材とをそれぞれ1枚又は2枚以上積層して構成さ
れ、上記セラミックスの平均粒径を0.01〜500μ
m、複合材中のセラミックスの体積含有率を1〜70%
に規定した防弾材が開示されている。
2. Description of the Related Art In general, as a bulletproof material, glass fiber, nylon, aramid fiber, steel, titanium alloy, aluminum alloy, ceramics, etc. are used. ,
Alternatively, they have been used in combination. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-208262 discloses that a plate made of a composite material composed of aluminum or an aluminum alloy and at least a part of granular ceramic and a plate made of a metal or an alloy are each one or two sheets. It is constituted by laminating more than one sheet, and the average particle size of the ceramic is 0.01 to 500 μ
m, volume content of ceramics in composite material is 1 to 70%
Discloses a bulletproof material.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記したような防弾材
の場合、想定される弾丸速度に応じて厚みを増大するこ
とが必要となる。例えば、ライフル銃や機関銃から発射
される徹甲弾の速度は900m/sであるため、44マ
グナム(弾丸速度430m/s)を想定した防弾材より
厚くしなければならない。そのため、例えばアラミドフ
ァイバー等の繊維材料を使用した場合、その体積が膨大
になるという難点がある。また、経済面から見るとかな
り高価なものになるため、防弾チョッキやヘルメットと
いった小型部品用に限られてしまう。一方、鋼やチタン
合金を使用した場合、その重量が重くなり、装甲車や自
動車等の移動体の軽量化の妨げになる。また、軽金属の
アルミニウム合金を使用した場合、鋼やチタン合金より
強度が低いため板厚が大きくなり、結果的に軽量化の妨
げになる。アルミニウム合金とセラミックスからなる複
合材を使用した場合、靭性が極端に低下するため使用で
きない。
In the case of the above bulletproof material, it is necessary to increase the thickness in accordance with the assumed bullet speed. For example, since the speed of an armor-piercing ammunition fired from a rifle or a machine gun is 900 m / s, it must be thicker than a bulletproof material that assumes 44 magnum (a bullet speed of 430 m / s). Therefore, for example, when a fiber material such as aramid fiber is used, there is a problem that the volume is enormous. In addition, since it is quite expensive from an economical point of view, it is limited to small parts such as bulletproof vests and helmets. On the other hand, when steel or a titanium alloy is used, its weight increases, which hinders the weight reduction of a moving body such as an armored car or a car. Further, when an aluminum alloy of a light metal is used, since the strength is lower than that of steel or a titanium alloy, the plate thickness becomes large, and as a result, it becomes difficult to reduce the weight. When a composite material composed of an aluminum alloy and ceramics is used, it cannot be used because the toughness is extremely reduced.

【0004】従って、本発明の目的は、アルミニウム合
金を高強度、高靭性化することによって最低限必要な板
厚を小さくし、移動体等の軽量化を図ることができる、
高速飛翔体に対する耐貫徹性に優れたアルミニウム防弾
材を提供することにある。さらに本発明の目的は、耐衝
撃性、防弾性に優れたアルミニウム防弾材を低コストで
生産性良く製造できる方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the minimum required thickness of the aluminum alloy by increasing the strength and toughness of the aluminum alloy, and to reduce the weight of the moving body and the like.
An object of the present invention is to provide an aluminum bulletproof material having excellent resistance to high-speed flying objects. It is a further object of the present invention to provide a method for producing an aluminum bulletproof material having excellent impact resistance and ballistic resistance at low cost and with good productivity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の一側面によればアルミニウム防弾材が提供
され、その基本的な態様は、結晶粒又は亜結晶粒の平均
粒径が0.05〜1.0ミクロンの組織を持たせること
によって高速飛翔体に対する耐貫徹性を向上させたこと
を特徴としており、300m/s以上の速度の高速飛翔
体に対する充分な耐衝撃性を持っている。好適な態様に
おいては、Mg:2.0〜6.0重量%、Mn:0.0
5〜0.20重量%、Cr:0.05〜0.20重量
%、その他不純物合計1重量%未満、及び残部Alから
なる組成を有し、結晶粒又は亜結晶粒の平均粒径が0.
05〜1.0ミクロンの範囲にあり、引張強度300M
Pa以上、伸び10%以上の機械的性質を有することを
特徴とするアルミニウム防弾材が提供される。別の好適
な態様においては、Mg:0.3〜1.2重量%、S
i:0.2〜0.8重量%、その他不純物合計1重量%
未満、及び残部Alからなる組成を有し、結晶粒又は亜
結晶粒の平均粒径が0.05〜1.0ミクロンの範囲に
あり、引張強度300MPa以上、伸び10%以上の機
械的性質を有することを特徴とするアルミニウム防弾材
が提供される。上記いずれの態様においても、FeとS
iの含有量はそれぞれ0.1重量%以下に抑えることが
望ましい。
According to one aspect of the present invention, there is provided an aluminum bulletproof material, the basic aspect of which is that the average grain size of crystal grains or subcrystal grains is reduced. It is characterized by having a 0.05-1.0 micron structure to improve penetration resistance to high-speed flying objects, and has sufficient impact resistance to high-speed flying objects at speeds of 300 m / s or more. ing. In a preferred embodiment, Mg: 2.0 to 6.0% by weight, Mn: 0.0
5 to 0.20% by weight, Cr: 0.05 to 0.20% by weight, other impurities less than 1% by weight in total, and the balance being Al, and the average grain size of crystal grains or subcrystal grains is 0. .
In the range of 0.5-1.0 micron, tensile strength 300M
An aluminum ballistic material characterized by having mechanical properties of Pa or more and elongation of 10% or more is provided. In another preferred embodiment, Mg: 0.3-1.2% by weight, S
i: 0.2 to 0.8% by weight, other impurities total 1% by weight
Having a composition of less than and a balance of Al, the average grain size of crystal grains or sub-crystal grains is in a range of 0.05 to 1.0 micron, and a mechanical property of a tensile strength of 300 MPa or more and an elongation of 10% or more. An aluminum bulletproof material is provided. In any of the above embodiments, Fe and S
It is desirable that the content of i be suppressed to 0.1% by weight or less.

【0006】さらに本発明によれば、前記のようなアル
ミニウム防弾材の製造方法も提供される。その基本的な
態様は、(A)アルミニウム合金に、220%以上の伸
びに相当する塑性変形(歪)を与え、平均結晶粒径を1
ミクロン以下に微細化する工程と、(B)得られた材料
に温度25〜300℃で圧延を加える工程を含むことを
特徴としており、さらに他の態様は、上記圧延工程
(B)後、さらに温度100〜300℃で0.5〜3時
間熱処理を施す工程、あるいは温度150〜400℃で
1〜30秒間少なくとも1回のフラッシュアニーリング
(直接的な通電による熱処理)を施す工程を含むことを
特徴としている。好適な態様においては、前記工程
(A)は、アルミニウム合金に、その押出方向を途中で
内角180°未満の側方へ変化させて剪断変形を与える
ことによって、220%以上の伸びに相当する大きな歪
を与え、ミクロ組織の平均結晶粒径を1ミクロン以下に
微細化する側方押出工程からなる。
Further, according to the present invention, there is also provided a method of manufacturing the above-mentioned aluminum ballistic material. The basic mode is that (A) an aluminum alloy is subjected to plastic deformation (strain) corresponding to elongation of 220% or more, and the average crystal grain size is set to 1%.
And (B) rolling the obtained material at a temperature of 25 ° C. to 300 ° C. In another embodiment, after the rolling step (B), A step of performing a heat treatment at a temperature of 100 to 300 ° C. for 0.5 to 3 hours, or a step of performing at least one flash annealing (a heat treatment by direct energization) at a temperature of 150 to 400 ° C. for 1 to 30 seconds. And In a preferred embodiment, the step (A) includes the step of changing the extrusion direction of the aluminum alloy to a side having an inner angle of less than 180 ° on the way to give a shear deformation, thereby providing a large elongation corresponding to 220% or more. It consists of a side extrusion process that gives strain and refines the average crystal grain size of the microstructure to 1 micron or less.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明のアルミニウム防弾材は、
アルミニウム合金に220%以上の伸びに相当する塑性
変形(歪)を与え、平均結晶粒径を1ミクロン以下に微
細化することによって、弾丸、砲弾やそれらの破片等の
高速飛翔体に対する耐貫徹性を向上させたことを特徴と
している。ところで、防弾材は、それ自体の塑性変形に
よって衝突物のエネルギーを吸収するものである。しか
し、塑性変形量が大きすぎると保護対象物に干渉するの
で、できる限り塑性変形量は抑える必要がある。従っ
て、防弾材自体の強度は高いことが要求される。但し、
強度を高くしても、亀裂進展に対する抵抗がない材料
は、物体と衝突した場合に塑性変形せず破壊してしま
う。従って、防弾材には強靭化されたものが最適といえ
る。また、防弾材の多くは、身に付けたり、移動体の一
部に使用されたりするので、その重量は軽いほど良いと
される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The aluminum bulletproof material of the present invention
By giving plastic deformation (strain) equivalent to elongation of 220% or more to the aluminum alloy and reducing the average crystal grain size to 1 micron or less, penetration resistance to high-speed flying objects such as bullets, shells, and fragments thereof. Is improved. By the way, the bulletproof material absorbs the energy of the collision object by its own plastic deformation. However, if the amount of plastic deformation is too large, it interferes with the object to be protected. Therefore, it is necessary to suppress the amount of plastic deformation as much as possible. Therefore, the bulletproof material itself is required to have high strength. However,
Even if the strength is increased, a material that does not have resistance to crack growth will break without plastic deformation when colliding with an object. Therefore, it can be said that a toughened material is the most suitable. In addition, since most of the bulletproof materials are worn or used for a part of a moving body, the lighter the weight, the better.

【0008】以上のことを考慮に入れると、密度の小さ
いアルミニウム合金を強靭化し、それを防弾材とするこ
とが最良といえる。金属を強化する方法として、加工硬
化、析出強化、分散強化、固溶強化、複合強化、組織の
微細化強化等が挙げられる。これらの中で、伸びや靭性
の低下を抑えつつ強化できるのは組織の微細化強化であ
る。また、組織の微細化によって耐衝撃性も向上するこ
とが分かっている。そこで、本発明に従って従来の材料
に側方押出法や圧延による強歪加工を加えることによ
り、非常に単純な工程で、結晶粒径を1ミクロン以下に
制御したり、粒内の転位密度を低く制御でき、防弾材と
して要求されている強靭・軽量化が達成される。
[0008] In consideration of the above, it can be said that it is best to strengthen an aluminum alloy having a low density and use it as a bulletproof material. Examples of the method of strengthening the metal include work hardening, precipitation strengthening, dispersion strengthening, solid solution strengthening, composite strengthening, and microstructural enhancement. Among them, the one that can be strengthened while suppressing the decrease in elongation and toughness is the strengthening of the microstructure. In addition, it has been found that the impact resistance is improved by making the structure finer. Therefore, by subjecting a conventional material to severe straining by side extrusion or rolling according to the present invention, the crystal grain size can be controlled to 1 micron or less and the dislocation density within the grain can be reduced in a very simple process. It can be controlled, and the toughness and light weight required as a bulletproof material are achieved.

【0009】本発明に従って強歪加工を加えるアルミニ
ウム合金としては、種々のものを使用できるが、例えば
Al−Mg系合金の場合に、アルミニウム合金の添加元
素としてMgの含有量が多くなると組織は微細化する
が、2重量%未満では強度が低くなる。一方、Mg含有
量が6重量%を超えると、偏析や鋳造割れ等が生じるの
で耐衝撃性、防弾性が低下する。Mn、Crも組織の微
細化に効果があるが、これらの含有量がそれぞれ0.2
重量%を超えると亀裂の起点になる化合物が高密度に分
散するので、耐衝撃性、防弾性を低下させる。AlとF
e,SiはAlFeSi系化合物を形成し、これが亀裂
の起点になり、耐衝撃性や防弾性を低下させるので、F
eとSiの含有量は低く抑えることが必要である。より
最適には、FeとSiの含有量がそれぞれ0.1重量%
以下になれば、耐衝撃性、防弾性は飛躍的に向上する。
As the aluminum alloy subjected to severe strain processing according to the present invention, various types can be used. For example, in the case of an Al-Mg alloy, when the content of Mg as an additive element of the aluminum alloy increases, the structure becomes fine. However, if it is less than 2% by weight, the strength is low. On the other hand, when the Mg content exceeds 6% by weight, segregation, casting cracks, etc. occur, so that the impact resistance and the ballistic resistance are reduced. Mn and Cr are also effective in refining the structure, but their contents are 0.2% each.
If the content is more than 10% by weight, the compound which is the starting point of the crack is dispersed at a high density, so that the impact resistance and the ballistic resistance are reduced. Al and F
e and Si form an AlFeSi-based compound, which serves as a starting point of a crack, and lowers impact resistance and ballistic resistance.
It is necessary to keep the contents of e and Si low. More preferably, the content of each of Fe and Si is 0.1% by weight.
In the following cases, the impact resistance and the ballistic resistance are dramatically improved.

【0010】本発明のアルミニウム防弾材の製造方法
は、アルミニウム合金材料に、比較的低温、好ましくは
再結晶温度以下の温度で、押出、圧延、鍛造等の塑性加
工によって約220%以上の伸びに相当する塑性変形を
与えることにより、平均結晶粒径を1ミクロン以下に微
細化し、高温での延性(成形加工性)を改善し、材料の
機械的性質を大きく低下させない温度域で大きな伸びを
示す変形能を有する材料とし(結晶粒微細化工程)、そ
の後、約25〜300℃の温度で圧延を行い(圧延工
程)、所望の形状の防弾材を製造するものである。
The method for manufacturing an aluminum bulletproof material according to the present invention is characterized in that an aluminum alloy material is stretched to about 220% or more by plastic working such as extrusion, rolling, and forging at a relatively low temperature, preferably at a temperature lower than the recrystallization temperature. By giving the corresponding plastic deformation, the average crystal grain size is reduced to 1 micron or less, ductility at high temperature (formability) is improved, and large elongation is exhibited in a temperature range where the mechanical properties of the material are not significantly reduced. A material having deformability (crystal grain refinement step) is then rolled at a temperature of about 25 to 300 ° C. (rolling step) to produce a bulletproof material having a desired shape.

【0011】上記結晶粒微細化工程(A)において、ア
ルミニウム合金に伸び220%以上に相当する歪量の塑
性変形を与え、1ミクロン以下の結晶粒径に微細化され
た組織にすると、歪速度約10-5〜100-1の成形加
工条件で約150%以上の伸びを示すようになる。ま
た、この材料に上記条件で成形加工を施すと、粒界すべ
りによる変形と粒内(塑性)変形とにより材料が変形
し、すなわち超塑性的な変形を生ずる。そこで本発明で
は、上記のように結晶粒微細化工程を経た材料に対し
て、好ましくは超塑性加工が可能な領域(材料の機械的
性質を低下させずに延性を付与するための条件)で、圧
延加工を行うものである。
In the crystal grain refinement step (A), the aluminum alloy is subjected to plastic deformation with a strain amount corresponding to elongation of 220% or more to give a structure refined to a crystal grain size of 1 micron or less. in molding conditions at about 10 -5 ~10 0 s -1 is shown about 150% or more of elongation. Further, when the material is formed under the above conditions, the material is deformed due to deformation due to grain boundary sliding and intragranular (plastic) deformation, that is, superplastic deformation occurs. Therefore, in the present invention, the material that has undergone the grain refinement step as described above is preferably in a region where superplastic processing is possible (conditions for imparting ductility without lowering the mechanical properties of the material). And rolling.

【0012】以下、本発明の方法について詳しく説明す
ると、まず、前記結晶粒微細化工程(A)としては、側
方押出法、圧延法、鍛造法などが適用できるが、生産
性、経済性等の点で最も好ましいのは側方押出法であ
る。本発明による側方押出法は、図1に示すように、内
面で同一断面積を持つ2つの押出しコンテナー、又はコ
ンテナー1とダイ2を180°未満の適当な角度(2
ψ)で接合し、一方のコンテナー1にアルミニウム合金
Sを挿入し、ラム3によって次のコンテナー又はダイ2
に向けて押出しすることによって、材料に側方方向の剪
断変形を加える方法であり、必要に応じてこの工程を複
数回行う。この方法をアルミニウム合金に適用すること
により、非常に単純な工程で、しかも断面積を減少させ
ずに、結晶粒が1ミクロン以下に微細化され、しかも従
来の加工硬化による強度を上回る強化ができると同時
に、靭性を大きく改善できる。また、そのプロセスは、
鋳造組織、合金成分のマクロ、ミクロ的な偏析の破壊、
均質化にも効果を持っており、アルミニウム合金では一
般に行われている高温・長時間の均質化熱処理を省略す
ることもできる。さらに、たとえダイ2において断面減
少をともなっても、その効果は変わらない。
Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail. First, as the crystal grain refining step (A), a side extrusion method, a rolling method, a forging method, etc. can be applied. Most preferred in this regard is the side extrusion method. As shown in FIG. 1, the side extrusion method according to the present invention comprises two extrusion containers having the same cross-sectional area on the inner surface, or a container 1 and a die 2 having an appropriate angle (2 °) of less than 180 °.
ψ), the aluminum alloy S is inserted into one container 1 and the next container or die 2 is
This is a method in which lateral shearing is applied to the material by extruding the material, and this step is performed a plurality of times as necessary. By applying this method to an aluminum alloy, the crystal grains can be refined to 1 micron or less in a very simple process without reducing the cross-sectional area, and can be strengthened more than the conventional strength by work hardening. At the same time, the toughness can be greatly improved. Also, the process is
Cast structure, macro and micro segregation fracture of alloy components,
It also has an effect on homogenization, and high-temperature and long-time homogenization heat treatment generally performed for aluminum alloys can be omitted. Further, even if the cross section of the die 2 is reduced, the effect is not changed.

【0013】本発明の側方押出法でアルミニウム合金に
加えられる剪断変形量は、2つのコンテナー又はコンテ
ナーとダイの接合角度によって異なる。一般に、この様
な剪断変形による押出し1回当たりの歪量Δεi は、下
記式(1)で与えられる。
The amount of shear deformation applied to the aluminum alloy in the side extrusion method of the present invention depends on the joining angle of the two containers or the container and the die. Generally, the amount of strain Δε i per extrusion by such shearing deformation is given by the following equation (1).

【数1】 即ち、2つのコンテナー又はコンテナとダイの接合の内
角が直角(90°)の場合、1回の側方押出で歪量は
1.15(相当伸び:220%)、120°の場合、歪
量は0.67(相当伸び:95%)で与えられる。断面
積を同一のまま直角に側方押出しすることによって、圧
延による圧下率(断面減少率)69%に相当する加工を
加えることができる。
(Equation 1) That is, when the inner angle of the joint between the two containers or the container and the die is a right angle (90 °), the amount of strain is 1.15 (equivalent elongation: 220%) in one side extrusion, and when 120 °, the amount of strain is Is given by 0.67 (equivalent elongation: 95%). By extruding at right angles to the side while keeping the same cross-sectional area, a process equivalent to a rolling reduction (cross-sectional reduction) of 69% by rolling can be added.

【0014】上記プロセスを繰り返すことによって、材
料中に無限に歪を加えることができる。その繰り返しに
よって材料に与える積算歪量εt は、下記式(5)で与
えられる。
By repeating the above process, infinite strain can be applied to the material. The accumulated strain amount ε t given to the material by the repetition is given by the following equation (5).

【数2】 この繰り返し回数(N)は、理論的には多いほど良い
が、実際には合金によってある回数でその効果に飽和状
態が見られる。一般の展伸用アルミニウム合金では、繰
り返し数4回(接合内角が直角の場合、積算歪量:4.
6、相当伸び:10,000%)で十分な効果を得るこ
とができる。圧延によっても無限に歪を蓄積することが
できるが、その場合、断面積は無限に小さくなり、この
点において側方押出法とは対照的である。なお、本発明
による側方押出は、側方の一方向だけでなく多方向ある
いは全方向に押出可能であり、また平板状等任意の形状
の側方キャビティ内に押出すことができる。
(Equation 2) The number of repetitions (N) is theoretically better as it is larger, but in practice, the effect is saturated at a certain number of times depending on the alloy. In a general wrought aluminum alloy, the number of repetitions is four (when the joining angle is a right angle, the integrated strain amount is 4.
6, equivalent elongation: 10,000%), a sufficient effect can be obtained. Infinite strains can also be accumulated by rolling, in which case the cross-sectional area becomes infinitely small, in contrast to the lateral extrusion method. The lateral extrusion according to the present invention can be extruded not only in one lateral direction but also in multiple directions or in all directions, and can be extruded into a lateral cavity of any shape such as a flat plate.

【0015】上記のような側方押出法により、例えば、
素材合金がA6063系合金など、Mg:0.3〜1.
2重量%、Si:0.2〜0.8重量%、その他不純物
合計1重量%未満、及び残部Alからなる組成を有する
場合、結晶粒又は亜結晶粒の平均粒径が約0.05〜
1.0μmの範囲にあり、引張強度300MPa以上、
伸び10%以上の機械的性質を有する強靭性アルミニウ
ム合金材料が得られる。得られたアルミニウム合金材料
は、結晶粒界が伸長された繊維状の組織を持ち、さらに
その結晶粒の内部が約0.05〜1.0μmの亜結晶で
構成されている。
By the side extrusion method as described above, for example,
Mg: 0.3-1.
In the case of having a composition of 2% by weight, Si: 0.2 to 0.8% by weight, other impurities less than 1% by weight in total, and the balance of Al, the average grain size of crystal grains or sub-crystal grains is about 0.05 to
In the range of 1.0 μm, tensile strength of 300 MPa or more,
A tough aluminum alloy material having mechanical properties of elongation of 10% or more can be obtained. The obtained aluminum alloy material has a fibrous structure in which crystal grain boundaries are elongated, and the inside of the crystal grains is composed of a subcrystal of about 0.05 to 1.0 μm.

【0016】また、1〜9重量%のMgを含むアルミニ
ウム合金の場合、結晶粒又は亜結晶粒の平均粒径が約
0.05〜1.0μmの範囲にあり、約1×10-4〜2
×103-1の歪速度領域において強度の歪速度依存性
を抑制した強靭性アルミニウム合金材料が得られる。例
えば、素材合金がA5056系合金など、Mg:2.0
〜6.0重量%、Mn:0.05〜0.20重量%、C
r:0.05〜0.20重量%、その他不純物合計1重
量%未満、及び残部Alからなる組成を有する場合、結
晶粒又は亜結晶粒の平均粒径が約0.05〜1.0μm
の範囲にあり、引張強度300MPa以上、伸び10%
以上の機械的性質を有する強靭性アルミニウム合金材料
が得られる。得られたアルミニウム合金材料は、同様に
結晶粒界が伸長された繊維状の組織を持ち、さらにその
結晶粒の内部が約0.05〜1.0μmの亜結晶で構成
されている。
In the case of an aluminum alloy containing 1 to 9% by weight of Mg, the average grain size of crystal grains or subcrystal grains is in the range of about 0.05 to 1.0 μm, and about 1 × 10 -4 to 2
A tough aluminum alloy material in which the strain rate dependence of strength is suppressed in a strain rate region of × 10 3 s −1 can be obtained. For example, when the material alloy is an A5056 series alloy, Mg: 2.0
~ 6.0% by weight, Mn: 0.05 ~ 0.20% by weight, C
r: 0.05 to 0.20% by weight, when the total content of other impurities is less than 1% by weight, and the balance is Al, the average grain size of the crystal grains or subcrystal grains is about 0.05 to 1.0 μm.
, Tensile strength 300 MPa or more, elongation 10%
A tough aluminum alloy material having the above mechanical properties can be obtained. The obtained aluminum alloy material has a fibrous structure in which crystal grain boundaries are similarly elongated, and the inside of the crystal grains is composed of a subcrystal of about 0.05 to 1.0 μm.

【0017】ところで、Al−Mg系合金は、固溶硬化
及び加工硬化で適度の強度を持つようになり、かつ延性
(成形加工性)にも優れているため、展伸用アルミニウ
ムの中では最も広い用途を持っている。しかし、溶質原
子であるMgの濃度が高くなると、室温で降伏点以上に
負荷した場合、ストレッチャー・ストレインマークと呼
ばれる縞模様が形成される。一方、応力−歪曲線上では
不連続な降伏が繰返し生じ、これは鋸歯状となるセレー
ションとして現れ、Portevin−LeChate
lier効果(PL効果)とも呼ばれている。このよう
なセレーションが発生する場合には、負の歪速度感受
性、即ち歪速度が増加すると強度が低下する性質を示し
やすいために、変形の局在化が生じて材料の成形性を劣
化させる原因となる。また、衝撃強度や動的破壊靭性で
合金自体の信頼性が低下し、製品の薄肉・軽量化の障害
になる。これに対して、本発明に従って従来の材料に側
方押出法による強歪加工を加えることにより、非常に単
純な工程で、結晶粒径と結晶粒内のMgの固溶状態を制
御することによってセレーションの抑制ができる。しか
も、その加工後の材料の伸びや絞りが大きく、成形加工
性に優れ、かつ強度が高く、衝撃吸収性や動的破壊靭性
も大きいことから、材料としての信頼性も高い。
Al-Mg based alloys have an appropriate strength by solid solution hardening and work hardening and have excellent ductility (forming workability). Has a wide range of uses. However, when the concentration of Mg, which is a solute atom, increases, a stripe pattern called a stretcher strain mark is formed when a load is applied at a room temperature or higher at a yield point or higher. On the other hand, discontinuous yielding repeatedly occurs on the stress-strain curve, which appears as serrations having a saw-tooth shape, and is expressed by Portevin-LeChate.
It is also called the lier effect (PL effect). When such serrations occur, negative strain rate sensitivity, that is, the tendency of the strength to decrease when the strain rate increases, is likely to be exhibited, so that localization of deformation occurs and the formability of the material is deteriorated. Becomes In addition, the impact strength and the dynamic fracture toughness decrease the reliability of the alloy itself, which hinders thinning and weight reduction of the product. On the other hand, by subjecting a conventional material to severe straining by a lateral extrusion method according to the present invention, by controlling the crystal grain size and the solid solution state of Mg in the crystal grains in a very simple process. Serration can be suppressed. Moreover, the material after processing has a large elongation and drawing, is excellent in formability, has high strength, and has high impact absorption and dynamic fracture toughness, so that its reliability as a material is high.

【0018】セレーションは、転位の溶質雰囲気による
固着と、負荷応力による固着からの解放によって生じて
いると考えられているので、この抑制には、粒内のMg
の濃度を減少させる方法、あるいは転位が固着から解放
された後すぐに障壁となる粒界などを高密度に分布させ
る方法が有効と考えられる。前者の方法は、転位を導入
し、セル壁や回復でのポリゴン化によって形成された亜
結晶粒界の近傍にMg溶質原子を集積して、結晶粒内の
見かけ上のMg濃度を減少させればよい。後者の方法は
結晶粒を微細にすれば達成される。前者の方法として圧
延による冷間加工が考えられるが、加工率の増加と共に
延性の低下、異方性、応力腐蝕割れという問題が生じて
くる場合がある。これに対して、本発明によれば、側方
押出しプロセスによる強加工によって結晶粒の微細化と
結晶粒内のMg濃度の制御を行い、セレーションを抑制
し、アルミニウム合金の強靭化を図ることができる。
It is considered that the serration is caused by the dislocation fixation by the solute atmosphere and the release from the fixation by the load stress.
It is considered that a method of reducing the concentration of, or a method of distributing grain boundaries serving as barriers at a high density immediately after dislocations are released from fixation is considered to be effective. The former method introduces dislocations and accumulates Mg solute atoms near sub-grain boundaries formed by cell walls and sub-grains formed by recovery to reduce apparent Mg concentration in crystal grains. I just need. The latter method can be achieved by making the crystal grains fine. As the former method, cold working by rolling can be considered, but problems such as a decrease in ductility, anisotropy, and stress corrosion cracking may occur as the working ratio increases. On the other hand, according to the present invention, it is possible to refine the crystal grains and control the Mg concentration in the crystal grains by strong working by the side extrusion process, suppress serration, and achieve toughening of the aluminum alloy. it can.

【0019】本発明による側方押出しは、できるだけ低
温で行うことが好ましい。しかしながら、合金の変形抵
抗は低温になるほど高く、変形能は低温ほど小さくなる
傾向がある。押出し用工具の強度の関係及び健全な押出
材を得るために、通常は合金によって異なる適切な温度
で行われる。一般的には、約300℃以下、好ましくは
合金の再結晶温度以下、さらに好ましくは回復温度以下
で行われる。しかし、この再結晶温度、回復温度は、材
料に加えられる加工度によって変化する。押出温度は、
ψ=45°(90°側方押出し)の時、展伸用アルミ合
金の代表であるAl−Mg−Si系のA6063合金で
は室温〜150℃、Al−Mg系のA5056合金では
室温〜200℃、Al−Zn−Mg−Cu系のA707
5合金では50〜200℃等が代表的な温度である。こ
の押出温度は、押出角度によっても異なり、角度が大き
くなるほど低温で可能となる。これは、押出力(剪断変
形に要するエネルギー)が小さくなることと、材料の変
形能による制約が緩くなるからである。
The lateral extrusion according to the invention is preferably carried out at as low a temperature as possible. However, the deformation resistance of the alloy tends to be higher at lower temperatures, and the deformability tends to be lower at lower temperatures. In order to obtain the relationship between the strength of the extrusion tool and the sound extruded material, it is usually carried out at an appropriate temperature depending on the alloy. Generally, it is carried out at a temperature of about 300 ° C. or less, preferably at or below the recrystallization temperature of the alloy, and more preferably at or below the recovery temperature. However, the recrystallization temperature and the recovery temperature vary depending on the degree of processing applied to the material. The extrusion temperature is
When ψ = 45 ° (90 ° lateral extrusion), room temperature to 150 ° C for Al-Mg-Si-based A6063 alloy and room temperature to 200 ° C for Al-Mg-based A5056 alloy, which are typical of aluminum alloys for spreading. , Al-Zn-Mg-Cu-based A707
A typical temperature is 50 to 200 ° C. for the five alloys. The extrusion temperature depends on the extrusion angle, and the larger the angle, the lower the temperature. This is because the pushing force (energy required for shearing deformation) is reduced, and the constraint due to the deformability of the material is relaxed.

【0020】側方押出しされた材料の組織を光学顕微鏡
及び透過型電子顕微鏡で観察すると、加工前は200〜
500ミクロン以上の結晶粒が、3〜4回の押出しで
0.1ミクロン程度まで著しく微細化(転位セル構造、
亜結晶、再結晶組織を含む)されているのが分かる。金
属材料を加工すると、その塑性変形のエネルギーは、大
部分は熱に変化するが、その一部は点欠陥、転位、積層
欠陥あるいは内部応力として材料中に蓄積される。これ
らの格子欠陥の蓄積が硬化(強化)の原因となる。さら
に強加工を受けると、結晶粒は引き伸ばされるとともに
転位密度は増大し、引き伸ばされた結晶粒の中に下部構
造として3次元的な転位の網目構造(セル構造)を取る
ようになる。このセルは加工の増大とともに微細化す
る。転位密度の高いセル壁は本来厚みを持っており、微
視的にはさらに小さなセル構造を持っていると解されて
いるが、側方押出法で処理した材料には厚みを持ったセ
ル壁は観察され難く、側方押出法で得られる特徴的な組
織ではない。
When the structure of the laterally extruded material is observed with an optical microscope and a transmission electron microscope, it is 200-200 before processing.
The crystal grains of 500 microns or more are remarkably refined to about 0.1 microns by extrusion three to four times (dislocation cell structure,
(Including subcrystal and recrystallized structures). When a metal material is processed, most of its plastic deformation energy is converted into heat, but a part of the energy is accumulated in the material as point defects, dislocations, stacking faults or internal stress. The accumulation of these lattice defects causes hardening (strengthening). When the crystal grains are further processed, the crystal grains are elongated and the dislocation density is increased, so that a three-dimensional network structure (cell structure) of dislocations is formed as a lower structure in the elongated crystal grains. This cell becomes finer as processing increases. Cell walls with a high dislocation density are inherently thick, and are understood to have a smaller cell structure microscopically. Is hardly observed and is not a characteristic structure obtained by the side extrusion method.

【0021】一般に、セル構造は、欠陥の再配列を伴う
回復(蓄積エネルギー解放の初期段階;組織変化は伴わ
ない)によって亜結晶に変るとされ、これら欠陥の再配
列は融点(絶対温度)の約1/3〜1/2の温度に加熱
すると生じるとされている。側方押出しは、それよりさ
らに低い温度で行われているが、相当伸びで1,000
%を超える著しい強加工で転位密度の増加を許容できな
くて亜結晶への遷移温度が低下して亜結晶へ遷移した
か、強加工による変形熱で見かけ温度以上に材料温度が
上昇して亜結晶が主体となったものと考えられる。従
来、アルミニウム合金の結晶を微細化する方法として加
工熱処理法が知られているが、工業的な1ミクロン以下
の結晶微細化には適さない。低温で強制的に強加工を与
える本発明の方法により、初めて1ミクロン以下の結晶
からなる材料を工業的に得ることができる。しかも、各
々の結晶は加工組織に特徴的な高転位密度を有さないこ
とから、工業的な応用の温度範囲ではこれらの組織は安
定である。
In general, the cell structure is assumed to be transformed into subcrystals by recovery accompanied by rearrangement of defects (early stage of release of stored energy; without structural change), and the rearrangement of these defects has a melting point (absolute temperature). It is said to occur when heated to a temperature of about 1/3 to 1/2. Lateral extrusion has been performed at lower temperatures, but with a considerable elongation of 1,000.
%, The dislocation density cannot be increased due to remarkable hard working exceeding 100%, and the transition temperature to sub-crystals has decreased and transition to sub-crystals has occurred. It is presumed that the crystals were mainly used. Conventionally, a thermomechanical treatment method is known as a method for refining a crystal of an aluminum alloy, but is not suitable for industrial crystal refining of 1 micron or less. For the first time, a material comprising crystals of 1 micron or less can be industrially obtained by the method of the present invention, in which a strong working is forcibly performed at a low temperature. Moreover, since each crystal does not have a high dislocation density characteristic of a processed structure, these structures are stable in a temperature range of industrial application.

【0022】上述のような1ミクロン以下(好ましくは
0.5ミクロン以下)の微細な結晶粒(又は亜結晶粒)
からなる組織が本発明の方法の前記工程(A)で得られ
るアルミニウム合金材料の特徴であるが、この組織が材
料の機械的性質に特徴を与える。一般に材料の強化法に
は、加工強化、固溶強化、析出強化、分散強化などがあ
るが、何れの場合も材料の強度化とともに伸び、絞り、
シャルピー衝撃値などの材料のしなやかさの指標は低下
し、当然、破壊靭性値も低下する。しなやかさを失わず
に材料を強化する方法として、結晶の微細化がある。材
料は結晶の微細化とともに強度が増し、これはホール・
ペッチの法則として知られている。このように、本発明
の前記結晶粒微細化工程(A)で得られる材料組織は非
常に微細な結晶粒であり、しかも転位密度が高くないこ
とから、高い強度を有するとともに、伸び、絞り、シャ
ルピー衝撃値も高く、2次加工性にも優れている。
Fine crystal grains (or sub-crystal grains) of 1 micron or less (preferably 0.5 micron or less) as described above.
Is characteristic of the aluminum alloy material obtained in step (A) of the method of the present invention, which characterizes the mechanical properties of the material. Generally, there are methods of strengthening materials, such as work strengthening, solid solution strengthening, precipitation strengthening, and dispersion strengthening.
Indices of material flexibility, such as the Charpy impact value, decrease, and of course, the fracture toughness value also decreases. As a method of strengthening a material without losing its flexibility, there is a method of making a crystal finer. The strength of the material increases with the refinement of the crystal.
Also known as Petch's law. As described above, the material structure obtained in the crystal grain refining step (A) of the present invention is a very fine crystal grain and does not have a high dislocation density. High Charpy impact value and excellent secondary workability.

【0023】前記した結晶粒微細化工程(A)の後、約
25〜300℃の温度で圧延加工を施す。この際、温度
が300℃を超えると、結晶粒が成長、粗大化し、その
結果、強度が低下するので好ましくない。なお、この圧
延工程では、前記工程(A)で微細化された組織を維持
できればよいので、特定の圧下率に限定されない。ま
た、室温近傍で圧延した場合、加工硬化し、結晶粒内に
歪が多く残留してしまう。この状態では、伸びや靭性が
低下するので、熱処理によって残留歪を除去することが
望ましい。但し、熱処理温度が300℃を超えると結晶
粒が成長、粗大化し、その結果、強度が低下するので好
ましくない。従って、熱処理条件としては、温度約10
0〜300℃、処理時間約0.5〜3hrに設定する
か、あるいはより高温(約150〜400℃)の温度で
短時間(約1〜30秒間)少なくとも1回(必要により
数回)の熱処理(フラッシュアニーリング)が適当であ
る。
After the crystal grain refining step (A), rolling is performed at a temperature of about 25 to 300 ° C. At this time, if the temperature exceeds 300 ° C., the crystal grains grow and coarsen, and as a result, the strength decreases, which is not preferable. In this rolling step, the rolling reduction is not limited to a specific reduction rate, as long as the structure refined in the step (A) can be maintained. Further, when rolling is performed at around room temperature, work hardening occurs and a large amount of strain remains in crystal grains. In this state, elongation and toughness decrease, so it is desirable to remove residual strain by heat treatment. However, if the heat treatment temperature exceeds 300 ° C., the crystal grains grow and coarsen, and as a result, the strength decreases, which is not preferable. Therefore, the heat treatment conditions are as follows.
0 to 300 ° C., treatment time about 0.5 to 3 hr, or at a higher temperature (about 150 to 400 ° C.) for a short time (about 1 to 30 seconds) at least once (several times if necessary) Heat treatment (flash annealing) is appropriate.

【0024】前記した方法により製造されたアルミニウ
ム合金は、自動車のボディー、バンパーやドアビーム、
安全靴やヘルメット、飛行機やヘリコプターのボディ
ー、戦車や装甲車やミサイルのボディー、防弾ドア、防
弾窓(サッシ)、防弾チョッキや防弾ヘルメット等の種
々の保護材や防弾材として適用できる。
The aluminum alloy produced by the above-described method is used for a vehicle body, a bumper, a door beam,
It can be applied as various protective materials and bulletproof materials such as safety shoes and helmets, bodies of airplanes and helicopters, tanks, armored vehicles and missile bodies, bulletproof doors, bulletproof windows (sashes), bulletproof vests and bulletproof helmets.

【0025】本発明の方法は、あるゆるアルミニウム合
金に適用でき、その代表的なものとしては、例えばJI
S A5056、A5083、A6063、A606
1、A7039、7N01合金等が挙げられる。代表例
として、JISに規定されるA6063合金及びA50
56合金の組成範囲を表1に示す。また、本発明の方法
は、室温又は加熱領域で均質化熱処理、熱間押出等の中
間加工又はその他の方法で製造されたアルミニウム合金
だけでなく、鋳造後のアルミニウム合金にも適用でき
る。
The method of the present invention can be applied to any aluminum alloy.
S A5056, A5083, A6063, A606
1, A7039, 7N01 alloy and the like. As typical examples, A6063 alloy and A50 specified in JIS
Table 1 shows the composition range of the 56 alloys. Further, the method of the present invention can be applied not only to aluminum alloys produced by intermediate processing such as homogenization heat treatment and hot extrusion at room temperature or in a heating region or other methods, but also to aluminum alloys after casting.

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【実施例】以下、実施例を示して本発明について具体的
に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
ないことはもとよりである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the following Examples.

【0027】実施例1 適用合金として表1に示す組成範囲内のA5056合金
の引き抜き材(直径50mm)を用い、425℃で16
時間熱処理後、水中で急冷し供試材とした。作製した供
試材を、直角(ψ=45°)に連結した2つのコンテナ
ー(何れも内径50mm)の一方に挿入し、100℃で
4回の側方押出を行い、直径50mmの処理材を得た。
これによって、前述の式(5)によれば積算歪量(ε
t )4.6(相当伸び10,000%)の加工を受けた
アルミニウム合金材料が得られたことになる。このよう
に作製した側方押出材から、直径50mm、厚さが各々
15mm、20mm、25mm及び40mmの防弾性試
験片をそれぞれ切り出した。試験片10は図2に示すス
テンレス製管11に鋼製リング12及び簡易固定用ビニ
ルテープ13を用いて簡易固定し、これを真空室20内
の所定位置にセットし、約16gの鉛15を付けた弾1
4(総重量28g)を真空中にて速度770m/sで衝
突させた。なお、弾14には樹脂17により速度算出用
マグネット16を取り付けた。また、アルミニウム合金
全体の防弾性を把握するために、A1050の焼鈍材、
A7075のT6材、結晶粒の微細化による効果を調べ
るためにA5056の焼鈍材(結晶粒径50ミクロン)
による試験も併せて行った。
Example 1 A drawn material (diameter: 50 mm) of an A5056 alloy having a composition shown in Table 1 was used as an applicable alloy.
After heat treatment for an hour, the sample was quenched in water to obtain a test material. The prepared test material is inserted into one of two containers (both having an inner diameter of 50 mm) connected at a right angle (ψ = 45 °), and is laterally extruded four times at 100 ° C. to obtain a treated material having a diameter of 50 mm. Obtained.
As a result, according to the above equation (5), the integrated distortion amount (ε
t ) An aluminum alloy material processed to 4.6 (equivalent elongation of 10,000%) was obtained. From the laterally extruded material thus produced, anti-elastic test pieces having a diameter of 50 mm and a thickness of 15 mm, 20 mm, 25 mm and 40 mm, respectively, were cut out. The test piece 10 was simply fixed to a stainless steel tube 11 shown in FIG. 2 using a steel ring 12 and a vinyl tape 13 for simple fixing, and this was set at a predetermined position in a vacuum chamber 20, and about 16 g of lead 15 was removed. Bullet 1 attached
4 (total weight 28 g) were collided in a vacuum at a speed of 770 m / s. The bullet 14 was provided with a speed calculating magnet 16 by a resin 17. Also, in order to grasp the anti-elasticity of the whole aluminum alloy, an annealing material of A1050,
A7075 T6 material, A5056 annealed material (crystal grain size 50 microns) to investigate the effect of grain refinement
Was also performed.

【0028】A1050の焼鈍材はアルミニウム合金中
最も強度が低く、A7075のT6処理材は最高強度材
である。しかし、同じ厚さ40mmの場合、A1050
の焼鈍材は深さ20mmまで変形して弾を止めていた
が、A7075のT6処理材は亀裂が進展して粉砕して
いた。よって、強度だけではなく靭性が必要なことがわ
かる。また、A5056の焼鈍材の厚さを変えたとこ
ろ、厚さ20mmでは弾が貫通したが、厚さ40mmで
はA1050の焼鈍材より浅い位置(表面から15m
m)で止めていた。また、最低限必要な厚さが25mm
であることがわかった。A5056の側方押出材の場
合、厚さ15mmでは弾が貫通したが、20mm以上の
厚さでは表面から約12mm以下の位置で弾を止めてい
た。その結果から、最低限必要な厚さが20mmである
ことがわかった。以上の結果から、結晶粒径を1ミクロ
ン以下まで微細にしたアルミニウム合金は最も良い防弾
性を示すことがわかった。また、微細化したアルミニウ
ム合金を複層化(2枚以上)すると、表2に示すように
厚さ15mm以上で弾の貫通を防ぐことから、防弾性は
更に向上するといえる。
The annealed material of A1050 has the lowest strength among aluminum alloys, and the T6 treated material of A7075 is the highest strength material. However, for the same thickness of 40 mm, A1050
The annealed material of No. 7 was deformed to a depth of 20 mm to stop the bullet, but the T6 treated material of A7075 was cracked and cracked. Therefore, it is understood that not only the strength but also the toughness is required. When the thickness of the annealed material of A5056 was changed, the bullet penetrated at a thickness of 20 mm, but at a thickness of 40 mm, it was shallower than the annealed material of A1050 (15 m from the surface).
m). The minimum required thickness is 25mm
It turned out to be. In the case of the laterally extruded material of A5056, the bullet penetrated at a thickness of 15 mm, but stopped at a position of about 12 mm or less from the surface at a thickness of 20 mm or more. From the results, it was found that the minimum required thickness was 20 mm. From the above results, it was found that an aluminum alloy whose crystal grain size was reduced to 1 micron or less exhibited the best ballistic resistance. Further, when the aluminum alloy which has been miniaturized is made into a multi-layer (two or more sheets), as shown in Table 2, when the thickness is 15 mm or more, the penetration of bullets is prevented, so it can be said that the ballistic resistance is further improved.

【表2】 なお、側方押出後、形状を付与するために圧延加工を行
い、焼鈍によって側方押出材と同様の組織に調整したも
のにおいても同じ結果が得られた。
[Table 2] After the lateral extrusion, the same result was obtained also in the case where rolling was performed to give a shape and the structure was adjusted to the same structure as the laterally extruded material by annealing.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来の
アルミニウム合金を比較的低温、好ましくは再結晶温度
以下の温度で、押出、圧延、鍛造等の塑性加工、特に側
方押出によって220%以上の伸びに相当する塑性変形
を与えることにより、少ない工程で比較的簡単に平均結
晶粒径を1ミクロン以下に微細化でき、それによって耐
衝撃性、防弾性を改善でき、薄肉でなお高速飛翔体に対
する耐貫徹性に優れたアルミニウム防弾材を製造するこ
とができる。その結果、従来の鋼、チタン合金等に比べ
て大幅に防弾材の軽量化を図ることができる。また、こ
のような優れた特性を有する防弾材を低コストで生産性
良く製造できる。
As described above, according to the present invention, a conventional aluminum alloy is subjected to plastic working such as extrusion, rolling, and forging at a relatively low temperature, preferably at a temperature not higher than the recrystallization temperature, particularly side extrusion. By giving plastic deformation corresponding to elongation of 220% or more, the average crystal grain size can be relatively easily reduced to 1 micron or less in a small number of steps, thereby improving impact resistance and ballistic resistance. An aluminum bulletproof material having excellent resistance to high-speed flying objects can be manufactured. As a result, it is possible to significantly reduce the weight of the bulletproof material as compared with conventional steel, titanium alloy and the like. Further, a bulletproof material having such excellent characteristics can be manufactured at low cost and with high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に採用するアルミニウム合金の側方押出
法の概念を説明するための概略部分断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view for explaining the concept of a side extrusion method of an aluminum alloy used in the present invention.

【図2】実施例で行った防弾性試験の概略構成図であ
る。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an anti-ballistic test performed in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンテナー 2 ダイ 3 ラム S アルミニウム合金材料 10 試験片 14 弾 15 鉛 16 速度算出用マグネット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Die 3 Ram S Aluminum alloy material 10 Test piece 14 Bullet 15 Lead 16 Magnet for speed calculation

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C22F 1/00 601 C22F 1/00 601 604 604 672 672 685 685Z 686 686B 694 694A 694B Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 identification symbol FI // C22F 1/00 601 C22F 1/00 601 604 604 672 672 682 685 685Z 686 686B 694 694A 694B

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 結晶粒又は亜結晶粒の平均粒径が0.0
5〜1.0ミクロンの組織を持たせることによって高速
飛翔体に対する耐貫徹性を向上させたことを特徴とする
アルミニウム防弾材。
1. The method according to claim 1, wherein the average grain size of the crystal grains or subcrystal grains is 0.0
An aluminum bulletproof material characterized by having a texture of 5 to 1.0 microns to improve penetration resistance to high-speed flying objects.
【請求項2】 300m/s以上の速度の高速飛翔体に
対する耐衝撃性を持つ請求項1に記載のアルミニウム防
弾材。
2. The aluminum bulletproof material according to claim 1, which has impact resistance to a high-speed flying object having a speed of 300 m / s or more.
【請求項3】 Mg:2.0〜6.0重量%、Mn:
0.05〜0.20重量%、Cr:0.05〜0.20
重量%、その他不純物合計1重量%未満、及び残部Al
からなる組成を有し、結晶粒又は亜結晶粒の平均粒径が
0.05〜1.0ミクロンの範囲にあり、引張強度30
0MPa以上、伸び10%以上の機械的性質を有するこ
とを特徴とするアルミニウム防弾材。
3. Mg: 2.0-6.0% by weight, Mn:
0.05 to 0.20% by weight, Cr: 0.05 to 0.20
Wt%, total less than 1 wt% of other impurities, and the balance Al
Having an average grain size of crystal grains or subcrystal grains in the range of 0.05 to 1.0 micron and a tensile strength of 30
An aluminum bulletproof material having mechanical properties of 0 MPa or more and elongation of 10% or more.
【請求項4】 Feが0.1重量以下、Siが0.1重
量%以下である請求項3に記載のアルミニウム防弾材。
4. The aluminum bulletproof material according to claim 3, wherein Fe is 0.1% by weight or less and Si is 0.1% by weight or less.
【請求項5】 Mg:0.3〜1.2重量%、Si:
0.2〜0.8重量%、その他不純物合計1重量%未
満、及び残部Alからなる組成を有し、結晶粒又は亜結
晶粒の平均粒径が0.05〜1.0ミクロンの範囲にあ
り、引張強度300MPa以上、伸び10%以上の機械
的性質を有することを特徴とするアルミニウム防弾材。
5. Mg: 0.3-1.2% by weight, Si:
It has a composition of 0.2-0.8% by weight, other impurities less than 1% by weight in total, and the balance being Al, and the average grain size of crystal grains or sub-crystal grains is in the range of 0.05-1.0 micron. An aluminum bulletproof material having mechanical properties of tensile strength of 300 MPa or more and elongation of 10% or more.
【請求項6】 Feが0.1重量%以下である請求項5
に記載のアルミニウム防弾材。
6. The method according to claim 5, wherein Fe is 0.1% by weight or less.
The aluminum bulletproof material according to 1.
【請求項7】 (A)アルミニウム合金に、220%以
上の伸びに相当する塑性変形(歪)を与え、平均結晶粒
径を1ミクロン以下に微細化する工程と、(B)得られ
た材料に温度25〜300℃で圧延を加える工程を含む
ことを特徴とするアルミニウム防弾材の製造方法。
7. (A) a step of giving a plastic deformation (strain) corresponding to elongation of 220% or more to an aluminum alloy to reduce the average crystal grain size to 1 micron or less; and (B) a material obtained. A step of rolling at a temperature of 25 to 300 ° C.
【請求項8】 前記圧延工程(B)後、さらに温度10
0〜300℃で0.5〜3時間熱処理を施す工程を含む
請求項7に記載の方法。
8. After the rolling step (B), the temperature is further increased to 10 ° C.
The method according to claim 7, comprising a step of performing a heat treatment at 0 to 300 ° C for 0.5 to 3 hours.
【請求項9】 前記圧延工程(B)後、さらに温度15
0〜400℃で1〜30秒間の熱処理を少なくとも1回
施す工程を含む請求項7に記載の方法。
9. After the rolling step (B), the temperature is further increased to 15 ° C.
The method according to claim 7, comprising a step of performing at least one heat treatment at 0 to 400C for 1 to 30 seconds.
【請求項10】 前記工程(A)が、アルミニウム合金
に、その押出方向を途中で内角180°未満の側方へ変
化させて剪断変形を与えることによって、220%以上
の伸びに相当する大きな歪を与え、ミクロ組織の平均結
晶粒径を1ミクロン以下に微細化する側方押出工程から
なる請求項7又は8に記載の方法。
10. The method according to claim 1, wherein in the step (A), the extruding direction of the aluminum alloy is changed to a side angle of less than 180 ° on the way to give a shear deformation, whereby a large strain corresponding to elongation of 220% or more is obtained. The method according to claim 7 or 8, comprising a side extrusion step of providing a microstructure with an average crystal grain size of 1 micron or less.
【請求項11】 アルミニウム合金がAl−Mg系合金
である請求項7乃至9のいずれか一項に記載の方法。
11. The method according to claim 7, wherein the aluminum alloy is an Al—Mg alloy.
【請求項12】 アルミニウム合金がAl−Mg−Si
系合金である請求項7乃至9のいずれか一項に記載の方
法。
12. An aluminum alloy comprising Al-Mg-Si.
The method according to any one of claims 7 to 9, which is a system alloy.
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