JPH116044A - 高強度・高靱性アルミニウム合金 - Google Patents
高強度・高靱性アルミニウム合金Info
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- JPH116044A JPH116044A JP17294297A JP17294297A JPH116044A JP H116044 A JPH116044 A JP H116044A JP 17294297 A JP17294297 A JP 17294297A JP 17294297 A JP17294297 A JP 17294297A JP H116044 A JPH116044 A JP H116044A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ５００ＭＰａ以上の０．２％耐力を有する靱
性、耐応力腐食割れ性、押出加工性に優れたアルミニウ
ム合金およびその製造方法。 【構成】 Ｚｎ：７．０〜９．０ｗｔ％、Ｍｇ：１．０
〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：０．５〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ：
０．１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３ｗｔ
％、Ｚｒ：０．１〜０．２ｗｔ％、Ｆｅ：０．１５ｗｔ
％以下、Ｓｉ：０．１０ｗｔ％以下および残部がアルミ
ニウムからなるアルミニウム押出形材。
性、耐応力腐食割れ性、押出加工性に優れたアルミニウ
ム合金およびその製造方法。 【構成】 Ｚｎ：７．０〜９．０ｗｔ％、Ｍｇ：１．０
〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：０．５〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ：
０．１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３ｗｔ
％、Ｚｒ：０．１〜０．２ｗｔ％、Ｆｅ：０．１５ｗｔ
％以下、Ｓｉ：０．１０ｗｔ％以下および残部がアルミ
ニウムからなるアルミニウム押出形材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、構造用部材に用い
られるアルミニウム合金に関するものである。
られるアルミニウム合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車、鉄道車両等の構造用部材には、
軽量化の目的で押出加工したアルミニウム合金が使用さ
れている。
軽量化の目的で押出加工したアルミニウム合金が使用さ
れている。
【０００３】例えば、自動車用構造部材にはＪＩＳ６Ｎ
０１、ＪＩＳ７００３合金、鉄道用構造部材、航空機用
構造部材にはＪＩＳ７００３、ＪＩＳ７Ｎ０１、ＪＩＳ
７０７５合金等が使用されている。
０１、ＪＩＳ７００３合金、鉄道用構造部材、航空機用
構造部材にはＪＩＳ７００３、ＪＩＳ７Ｎ０１、ＪＩＳ
７０７５合金等が使用されている。
【０００４】
【発明が解決使用とする課題】ＪＩＳ６Ｎ０１、ＪＩＳ
７００３、ＪＩＳ７Ｎ０１合金等は強度不充分であり、
ＪＩＳ７０７５合金では強度は充分あるものの、靱性が
極端に悪いだけでなく、耐応力腐食割れ性や押出加工
性、押出生産性が悪く、薄肉で大型断面からなる構造部
材が得られなかった。
７００３、ＪＩＳ７Ｎ０１合金等は強度不充分であり、
ＪＩＳ７０７５合金では強度は充分あるものの、靱性が
極端に悪いだけでなく、耐応力腐食割れ性や押出加工
性、押出生産性が悪く、薄肉で大型断面からなる構造部
材が得られなかった。
【０００５】車両用部品においては、車両の軽量化によ
る燃費の向上に寄与するため、高強度アルミニウム材料
による部品の小型化や乗員保護、いわゆる安全対策の観
点から、例えば、バンパ・リィンホースメント用材料に
は衝突時に衝撃吸収性の良い、つまり、靱性に優れた材
料が要求される。また、コスト面から、生産性の良い材
料が要求される。
る燃費の向上に寄与するため、高強度アルミニウム材料
による部品の小型化や乗員保護、いわゆる安全対策の観
点から、例えば、バンパ・リィンホースメント用材料に
は衝突時に衝撃吸収性の良い、つまり、靱性に優れた材
料が要求される。また、コスト面から、生産性の良い材
料が要求される。
【０００６】本発明は、特願平８−１０４５７６号の技
術をさらに改良して、従来得られなかった高強度であ
り、かつ、靱性、耐応力腐食割れ性および押出加工、押
出生産性に優れたアルミニウム合金とその製造方法を提
供せんとするものである。
術をさらに改良して、従来得られなかった高強度であ
り、かつ、靱性、耐応力腐食割れ性および押出加工、押
出生産性に優れたアルミニウム合金とその製造方法を提
供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の係る構造部材用
アルミニウム合金の主成分は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕである
が、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕを添加することで高強度合金が得
られるが、それに反比例して押出加工性、押出生産性、
靱性が悪くなることは広く知られているところである。
アルミニウム合金の主成分は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕである
が、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕを添加することで高強度合金が得
られるが、それに反比例して押出加工性、押出生産性、
靱性が悪くなることは広く知られているところである。
【０００８】しかし、本発明は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕの成
分に加えて、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉの成分量を
変えて、種々の合金を試行評価した結果、一定の組成範
囲にては耐力５００ＭＰａ以上が得られ、かつ、従来の
高強度合金では得られなかった、ダブルホロー以上の断
面を押出成形することが可能になり、また、同時に靱
性、耐応力腐食割れ性にも優れ、小型で低コストな車両
用部品を供給できることが可能となった。その内容につ
いて、以下に述べる。
分に加えて、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉの成分量を
変えて、種々の合金を試行評価した結果、一定の組成範
囲にては耐力５００ＭＰａ以上が得られ、かつ、従来の
高強度合金では得られなかった、ダブルホロー以上の断
面を押出成形することが可能になり、また、同時に靱
性、耐応力腐食割れ性にも優れ、小型で低コストな車両
用部品を供給できることが可能となった。その内容につ
いて、以下に述べる。
【０００９】Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕは、金属間化合物やそれ
自体の固溶硬化により強度向上が期待できる高強度アル
ミニウムの主要添加成分である。
自体の固溶硬化により強度向上が期待できる高強度アル
ミニウムの主要添加成分である。
【００１０】Ｍｇは強度向上に対する寄与は大きいが、
添加量が多いと押出加工性、押出生産性を阻害する性質
を持っている。
添加量が多いと押出加工性、押出生産性を阻害する性質
を持っている。
【００１１】Ｚｎは押出加工性、押出生産性を比較的に
低下させずに強度向上に寄与するが、Ｍｇに対する添加
比率を一定以上に高くすると、耐応力腐食割れ性が著し
く低下することになる。
低下させずに強度向上に寄与するが、Ｍｇに対する添加
比率を一定以上に高くすると、耐応力腐食割れ性が著し
く低下することになる。
【００１２】ＣｕはＭｇほど押出加工性、押出生産性を
阻害せずに強度向上に寄与することができる。また、結
晶粒界部と結晶粒内との電位差緩和により、耐応力腐食
割れ性を向上することができる。
阻害せずに強度向上に寄与することができる。また、結
晶粒界部と結晶粒内との電位差緩和により、耐応力腐食
割れ性を向上することができる。
【００１３】従って、後述する他の添加成分との組み合
わせにて、耐力約５００ＭＰａを維持しつつ、強度と相
反する靱性、耐応力腐食割れ性、押出加工性、押出生産
性に優れた特性を確保するのに、Ｚｎ：７．０〜９．０
ｗｔ％、Ｍｇ：１．０〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：０．５〜
１．５ｗｔ％が最適である。
わせにて、耐力約５００ＭＰａを維持しつつ、強度と相
反する靱性、耐応力腐食割れ性、押出加工性、押出生産
性に優れた特性を確保するのに、Ｚｎ：７．０〜９．０
ｗｔ％、Ｍｇ：１．０〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：０．５〜
１．５ｗｔ％が最適である。
【００１４】Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは、一定の範囲について
は結晶粒を微細化する効果があり、押出加工性、押出生
産性を低下させることなく、靱性、耐応力腐食割れ性を
向上させることができる。その範囲は、種々試作評価し
た結果、Ｍｎ：０．１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５
〜０．３ｗｔ％、Ｚｒ：０．１〜０．２ｗｔ％であっ
た。
は結晶粒を微細化する効果があり、押出加工性、押出生
産性を低下させることなく、靱性、耐応力腐食割れ性を
向上させることができる。その範囲は、種々試作評価し
た結果、Ｍｎ：０．１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５
〜０．３ｗｔ％、Ｚｒ：０．１〜０．２ｗｔ％であっ
た。
【００１５】ＦｅおよびＳｉは、通常、アルミニウムの
精練、鋳造過程にて不純物として混入する成分である
が、Ｆｅ：０．１５ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．１ｗｔ％以
下にしないと、いずれも靱性を低下させることも明らか
になった。
精練、鋳造過程にて不純物として混入する成分である
が、Ｆｅ：０．１５ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．１ｗｔ％以
下にしないと、いずれも靱性を低下させることも明らか
になった。
【００１６】以上の成分範囲にて調整されたアルミニウ
ム合金を用いて、常法されているビレット鋳造し、押出
加工後、所定の熱処理にても充分に高強度アルミニウム
押出形材が得られるが、本発明によるアルミニウム合金
の特性を最も発揮させるには、以下に述べる製造条件が
良い。
ム合金を用いて、常法されているビレット鋳造し、押出
加工後、所定の熱処理にても充分に高強度アルミニウム
押出形材が得られるが、本発明によるアルミニウム合金
の特性を最も発揮させるには、以下に述べる製造条件が
良い。
【００１７】本発明によるアルミニウム合金を用いて円
柱状のビレットを鋳造し、その後、４４０〜４８０℃に
て１０〜２０時間均質化処理する。
柱状のビレットを鋳造し、その後、４４０〜４８０℃に
て１０〜２０時間均質化処理する。
【００１８】押出加工時のビレット加熱温度は４２０〜
４７０℃が良い。４２０℃以下では押出加工性が悪く、
４７０℃以上では再結晶が粗大化して、耐応力腐食割れ
性が低下する。
４７０℃が良い。４２０℃以下では押出加工性が悪く、
４７０℃以上では再結晶が粗大化して、耐応力腐食割れ
性が低下する。
【００１９】押出加工後に、そのまま人工時効処理を実
施しても、強度、靱性、耐応力腐食割れ性、押出加工
性、押出生産性に優れたアルミニウム押出形材が得られ
るが、さらに靱性を向上させるには、押出形材を４４０
〜５００℃に再加熱して、その後、１０００℃／分以上
の速度で冷却した後に、８〜７２時間人工時効処理する
のが良い。
施しても、強度、靱性、耐応力腐食割れ性、押出加工
性、押出生産性に優れたアルミニウム押出形材が得られ
るが、さらに靱性を向上させるには、押出形材を４４０
〜５００℃に再加熱して、その後、１０００℃／分以上
の速度で冷却した後に、８〜７２時間人工時効処理する
のが良い。
【００２０】そのように製造することにり、押出形材の
断面にて繊維状組織部分の面積比率が９０％以上で、強
度、靱性、耐応力腐食割れ性に優れた、押出加工性、押
出生産性の良い、安価な押出形材を得ることができる。
断面にて繊維状組織部分の面積比率が９０％以上で、強
度、靱性、耐応力腐食割れ性に優れた、押出加工性、押
出生産性の良い、安価な押出形材を得ることができる。
【００２１】
【実施例】本発明におけるアルミニウム合金例を、従来
合金と比較しながら説明する。
合金と比較しながら説明する。
【００２２】
【００２３】表１に示す合金Ａ、Ｂが本発明による添加
成分量の例を示し、比較合金Ｃ、Ｄは本発明の効果を確
認するためのものであり、比較合金ＥはＪＩＳ７００３
に相当するアルミニウム合金である。
成分量の例を示し、比較合金Ｃ、Ｄは本発明の効果を確
認するためのものであり、比較合金ＥはＪＩＳ７００３
に相当するアルミニウム合金である。
【００２４】
【００２５】表２に示す押出形材は、図１に示す４５ｍ
ｍ×９０ｍｍ、肉厚２ｍｍの断面形状のダブルホローの
角パイプを押出加工した材料の評価結果を示す。
ｍ×９０ｍｍ、肉厚２ｍｍの断面形状のダブルホローの
角パイプを押出加工した材料の評価結果を示す。
【００２６】記号の意味は、例えば、「Ａ−（１）」に
て説明すると、Ａは合金Ａを使用したことを示し、添え
字（１）は直径２０４ｍｍの円柱ビレットを鋳造し、４
６０℃にて１２時間均質化処理したビレットを用いて、
押出温度（ビレット加熱温度）４４０℃にて押出加工し
た後に、９０℃×６時間＋１５０℃×１０時間の人工時
効処理したことを示し、添え字（２）は押出加工までは
（１）と同様であり、その後に押出形材を４６０℃にて
１時間加熱し、速やかに水冷して常温まで冷却した後
に、９０℃×６時間＋１５０℃×２４時間の人工時効処
理した事を示す。
て説明すると、Ａは合金Ａを使用したことを示し、添え
字（１）は直径２０４ｍｍの円柱ビレットを鋳造し、４
６０℃にて１２時間均質化処理したビレットを用いて、
押出温度（ビレット加熱温度）４４０℃にて押出加工し
た後に、９０℃×６時間＋１５０℃×１０時間の人工時
効処理したことを示し、添え字（２）は押出加工までは
（１）と同様であり、その後に押出形材を４６０℃にて
１時間加熱し、速やかに水冷して常温まで冷却した後
に、９０℃×６時間＋１５０℃×２４時間の人工時効処
理した事を示す。
【００２７】次に、材料特性の評価方法を説明する。引
張強度、０．２％耐力、伸びは、ＪＩＳＺ２２４１に基
づいて測定し、靱性は図２に示すように、半円球形状の
ポンチにて打ち抜き荷重を負荷し、その際の変位（Ｓ）
−荷重（Ｆ）曲線をとると、図３に示すグラフになる。
張強度、０．２％耐力、伸びは、ＪＩＳＺ２２４１に基
づいて測定し、靱性は図２に示すように、半円球形状の
ポンチにて打ち抜き荷重を負荷し、その際の変位（Ｓ）
−荷重（Ｆ）曲線をとると、図３に示すグラフになる。
【００２８】ａは靱性が悪い場合に、途中で材料割れ性
が発生し、荷重が急激に低下する例を示す。ｂは靱性の
良い例であり、評価方法としては、Ｓ−Ｆ曲線にて得ら
れた積分値を測定し、ＪＩＳ７００３を用いたＥ−
（１）の値を１００として指数評価した。
が発生し、荷重が急激に低下する例を示す。ｂは靱性の
良い例であり、評価方法としては、Ｓ−Ｆ曲線にて得ら
れた積分値を測定し、ＪＩＳ７００３を用いたＥ−
（１）の値を１００として指数評価した。
【００２９】耐応力腐食割れ性は、ＪＩＳＨ８７１１に
基づいて評価したが、腐食促進液はＣｒＯ3 、Ｋ2 Ｃｒ
2 Ｏ7 、ＮａＣｌ混合水溶液を用い、液温９０℃に浸漬
し、割れ発生までの時間を測定した。
基づいて評価したが、腐食促進液はＣｒＯ3 、Ｋ2 Ｃｒ
2 Ｏ7 、ＮａＣｌ混合水溶液を用い、液温９０℃に浸漬
し、割れ発生までの時間を測定した。
【００３０】繊維状組織面積比率は、押出形材を鏡面研
磨した後にＮａＯＨ水溶液にてエッチング処理し、面積
比率を測定した。
磨した後にＮａＯＨ水溶液にてエッチング処理し、面積
比率を測定した。
【００３１】押出加工性は、図１に示す形状のものを押
出した場合の割れ、変形、肌荒れ等の押出欠陥の発生し
ない、最高押出可能速度（ｍ／分）を示し、押出速度が
速い方が押出加工性が良い。
出した場合の割れ、変形、肌荒れ等の押出欠陥の発生し
ない、最高押出可能速度（ｍ／分）を示し、押出速度が
速い方が押出加工性が良い。
【００３２】
【発明の効果】表２にて示す結果から明らかなように、
本発明による合金Ａ、Ｂを用いて押出加工し、所定の熱
処理をしたものは、高強度でありながら、靱性、耐応力
腐食割れ性に優れた特性を示し、また、押出加工性にお
いても優れた押出スピードを有するものであった。
本発明による合金Ａ、Ｂを用いて押出加工し、所定の熱
処理をしたものは、高強度でありながら、靱性、耐応力
腐食割れ性に優れた特性を示し、また、押出加工性にお
いても優れた押出スピードを有するものであった。
【図１】本発明によるアルミニウム合金を用いた押出形
材の断面例を示す。
材の断面例を示す。
【図２】靱性評価方法の模式図を示す。
【図３】靱性評価における変位（Ｓ）−荷重（Ｆ）曲線
を示す。
を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１Ｂ ６９２ ６９２Ｂ ６９２Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｚｎ：７．０〜９．０ｗｔ％、Ｍｇ：
１．０〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：０．５〜１．５ｗｔ％、
Ｍｎ：０．１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
ｗｔ％、Ｚｒ：０．１〜０．２ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１
〜０．０５ｗｔ％を有し、残部がＡｌおよび不可避的不
純物からなり、不純物Ｆｅ：０．１５ｗｔ％以下、不純
物Ｓｉ：０．１０ｗｔ％以下のアルミニウム合金を押出
加工し、その後、４４０〜５００℃に加熱し、１０００
℃／分以上の速度で５０℃以下に冷却し、その後、８０
〜１６０℃にて２段人工時効処理することにより、繊維
状組織率が９０％以上を有することを特徴とするアルミ
ニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17294297A JPH116044A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 高強度・高靱性アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17294297A JPH116044A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 高強度・高靱性アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116044A true JPH116044A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15951215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17294297A Pending JPH116044A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 高強度・高靱性アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH116044A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-06-13 JP JP17294297A patent/JPH116044A/ja active Pending
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