JPS5943802A - 急速凝固粉末を用いて作られたアルミニウム−遷移金属合金とその製造方法 - Google Patents

急速凝固粉末を用いて作られたアルミニウム−遷移金属合金とその製造方法

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JPS5943802A
JPS5943802A JP57150637A JP15063782A JPS5943802A JP S5943802 A JPS5943802 A JP S5943802A JP 57150637 A JP57150637 A JP 57150637A JP 15063782 A JP15063782 A JP 15063782A JP S5943802 A JPS5943802 A JP S5943802A
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transition metal
metal alloy
alloy
weight
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JP57150637A
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English (en)
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ランジヤン・レイ
ドナルド・イ−・ポ−ク
ビル・シ−・ジ−セン
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MAAKO MATERIARUZU Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は急速凝固法を用いる遷移金属を含む一定のアル
ミニウム合金の繊維または粉末を製造する方法と、所望
の機械的特性を持たしめるため続けて行なうその粉末の
圧密および熱処理とに関する。
本発明はまたこの方法によって作られる好ましいA1−
 F’θ組成物に関する。
急速凝固処理法(Rapid Solidificat
ionProcessing : R8P  )の技術
はその処理法その他の用途k”対して優れた物理的性質
をもつ新しいコスト的に有用な工学上の材料の創造に対
する顕著な展望を提供する(1977、Re5ton 
Virginia 、 RAF  についての国際会議
の議事録=01aitor’s Publishing
Division 、Bat6n Rouge参照)。
合金組成物に依存して、R8F技術は普通の製造方法に
よって得られる合金の構造および微視的構造を変えるた
めに用いることができ:即ち大容積のR8P方法(〜1
05〜10)0C/秒)に特に用いられる高い冷却速度
は準安定相を作ることができ、緩慢な凝固の間に起こり
得る成分偏析を防止し、または顕著に減少させる。特に
R8Pは準安定的に拡がまた固溶体を作るのに用いるこ
とができ。
そこにおいて過剰の溶質元素は溶媒元素または合金全体
に亘って均一に保持することができる。適切な熱処理を
することによって、溶媒マトリックス内で平衡金属間化
合物層の粒子の微細分布を作ることができる。所望の機
械的性質をもつ変った分散強化アルミニウム合金を作る
ために、この方法を用いるための可能性が長い間認めら
れてきた( the reuiew of T 、Rl
Anantharaman et al。
’I’rans、工nd、工nst、 ofMetal
 ; VOI 30December  1977  
PF 423〜448参照)。
商業的利用に対して受入れられるRAF技術の広範囲な
種々のR8P技術は公知である。これらの一つの部類は
溶融回転急冷鋳造法として知られており(例えば、19
77、R8Fの国際会議の議事録PP  165〜18
7 、 S、Ka、vooh 、およびU、S。
特許第4.142.571号、No ras imha
n  参照)、それは高生産速度と低コストでリボンま
たはシート(双方ともここではリボンとして定義する)
を作るので特に魅力があり、さらに製品が均一であり、
製品の全部分が比較的均一な冷却速度を受ける。
広範囲の種々の関連するR8P技術は溶融物からリボン
またはシートを作るのに用いることができることは本技
術に熟達した者にとって認められている。
「溶融回転急冷鋳造法」の一般的な用語は、ここでは全
てのR8F技術を含むように最も一般的な意味で用いら
れ、そこにおいて溶融金属は、約25〜100ミクロン
の平均厚さをもつリボンまたはシートを形成するように
高い熱伝導性の急速に動く固体基板と接触状態に持ちこ
まれ、そのリボンまたはシートは約105〜10”O/
秒の冷却速度を受ける。゛かくで溶融回転急冷鋳造法な
る用語は、「溶融抽出法」の如き方法、および「双ロー
ル急冷法J(1978、Rapidly Quench
edMetala m 、 Vol、 1. The 
metals 61ociety。
London 、 PP、  1〜21 )の如き二つ
の基礎技術を含むように用いられる。
R8F粉末は続く圧密を容易にするために非常に有用で
あるので、かかる製品を作るためのいくつかの方法が開
発された。一般的に液体の霧化が利用され、種々の冷却
のやり方が続いて行なわれる。
囲の冷却速度で冷却され、不均一な製品となる。
さらにより大きな小滴は所望の効果を与えない低い冷却
速度を受けるであろう。最も細い粒子のみを用いるよう
に篩分することは歩留りが低下し、経済性の低い方法に
なる。アルミニウムに対して広く研究された一つの方法
は、固体の急冷面上へ噴霧によって形成された液状の小
滴を衝突させることである。しかしながらこの方法によ
って作られた焼入状態の合金(1980、REIFにつ
いての第2回国際会議の議事録における工、G、Pa1
mer 。
R,JLevris ana D、D、Crooks 
 参照)に、また、かかる材料を圧密することによって
作られた合金の微視的構造(1980、R8Fについて
の第2回国際会議議事録におけるT、H,5ander
s 、 J、W。
Johnson and E、J tynaerWOo
a 参照)にも不均一性が観察された。
広範囲の種々の元素、特に普通の遷移金属元素は、R8
Fアルミニウム合金内で分散強化を作るのに潜在的に有
用であるけれども、鉄はその低コスト故に幾分か特に魅
力のある添加物である。Al−Fe  系は広く研究さ
れ、特に8重量q6Fe  を含む合金は350℃でほ
ぼ2320 kg/C7112(53,000pθ1)
の引張破断強度船もつように示されており(1980、
RIIFについての第2回国際会議議事録におけるO、
M、Adam & R,’G、Bourdeau参照)
、この温度で通常のアルミニウム合金によって現わされ
る引張強度より顕著に高い。
現在利用可能なアルミニウムの粉末よりもっと均一 t
x 高いレベルの遷移金属を含むアルミニウムのR8F
粉末を製造する方法に対する必要性があることは明らか
である。さらに、均一性の増加と相俟って有害な影響を
伴なうことなしに現在添加し得た以上に大量の遷移金属
を添加することは、今まで得られた以上の性質、特に高
温度における引張り破断強度を得るように導くことがで
きる。
本発明は、アルミニウム合金粉末を成形し、続けて合金
粉末を圧密し、アルミニウムおよび少なくとも一つの遷
移金属をもつ金属間化合物相の均一な分布を含む均一な
微視的構造をもつように熱処理することを特長とする。
遷移金属含有物は、アルミニウムー遷移金属の金属間化
合物相がその合金のほぼ10〜32g量係、好ましくは
20〜30容f%を占めるように選ばれる。これは合金
中に5〜16重量係の間の遷移元素Fθ、Or、Nj。
CQ、Mn 、 V 、 Ti %Zr、Mo  およ
びWと、Bとを含み、Mn、V、Tl、Zn、Moおよ
びwの全量が単独または組合せで5重量係を越えず、ポ
ロンの含有量が1重量係を越えないという制限をもっこ
とによって得られる。さらに好ましい合金は、10〜1
5重量係のFe を含むことによって得られる。遷移金
属は名目上の純アルミニウムに加えてもよく、または通
常のアルミニウム合金に加えることもできる。
上述の方法において、改良されたアルミニウム合金は溶
融回転急冷鋳造法を用いることによる急速凝固法(R8
P )を受け、その方法において、液状合金は固体のリ
ボンまたはシートの形態になるまでの間はぼ106〜1
07’O/秒の速さで冷却される。
上述の遷移金属元素およびBはアルミニウム中に極めて
僅かに溶解するだけである;しかしながら急速凝固法に
よる場合には、それらはアルミニウム面心立方構造に基
づく準安定組織の固溶体中に多量に保持される。この急
冷状態の準安定組織の合金は非常に脆く、そして標準の
粉末化技術、例えば回転ハンマーミルを用いる繊維また
は粉末の形態に容易に粉砕される。約300°Cより高
温での熱処理をすれば、準安定組織の固溶体相は、アル
ミニウムおよび遷移金属に基づく金属間化合物相の微細
な分布を含む通常の組成のアルミニウムマトリックスか
らなる靭性の組成物、例えば合金組成に依存するAl3
Fe、 Al3Ni、A1gCO2およびAl、Orの
中に分解される。
これらの微細に分布した金属間化合物相はマトリックス
を強化し、高温度における微視的構造の安定性および強
度を増大する。その粉末または繊維は通常の方法、例え
ば引抜きまたは冷間ゾレスおよび焼結を用いて大きな形
状に圧密される。金属間化合物相を析出させるための熱
処理は、圧密の前、圧密の途中または圧密に続いて行な
うことができる。その合金が最も通常の合金元素、例え
ばCu、Mgその他を含むときも、マトリックスは適切
な熱処理をすれば通常の時効硬化析出物の生成によって
さらに強化される。
本発明はまた前述の方法に従って作られた合金を特色と
する。
本発明によれば、名目上の純アルミニウムかまたは少な
くとも80重量係のアルミニウムを含む通常のアルミニ
ウム合金、市販のアルミニウム合金もしくは開発された
A’l −Li合金は、遷移金属Fe、Or %Ni、
Co、Mu、T1.V、Zr、MoおよびWとBとの一
つまたはそれ以上とでさらに合金にされ、遷移金属およ
びポロンはその合金の5〜16重量係の間を占め、そこ
において単独または組合せで存在する元素Mn、■、T
1、MOおよびWの全量は5重量係を越えず、ボロンは
1重量係を越えない。
上述の合金は、溶融回転急冷鋳造法として一般に名付け
られている種々のR8F技術のどれかを用いることによ
って急速に凝固され、その溶融回転急冷鋳造法は、10
5〜10”’O/秒のオーダーの冷却速度を与え、リサ
ン状(またはシート状)の最終製品を作る。主として準
安定組織の面心立方固溶体相からなるように作られたリ
ボンは非常に脆く、高度の成分上の不均一性を有する。
脆いリボンは標準の粉砕技術を用いて繊維または粉末の
形態に容易に粉砕される。この粉末または繊維は標準の
技術を用いて圧密される。定義づけの目的のために粉末
という用語は粉末および繊維の双方を含むように考慮さ
れる。急冷状態の合金の熱処理は、通常のアルミニウム
リッチのマトリックス内のアルミニウムー遷移金属の金
属間組成物の微細な分布、を析出するために用いること
ができ、かかる材料は靭性を有し、市販のアルミニウム
リッチの合金に比較して約350℃で非常に高い引張破
断強度を有する。
Fe、 Or、 Ni、C0lMn、Ti、V 、 Z
r 、 Mo、WおよびBの一つまたはそれ以上の遷移
金属(TM )の合金元素の全ては、アルミニウムの金
属元素に対して非常に狭い範囲の平衡m解度しか持って
いない。5〜16重量係のTM  を含1iA1−TM
 合金が通常の緩慢な鋳造法を用いて凝固されるとき、
大きな粒度の金属間化合物層を含む微視的構造が得られ
、それから大規模の組成上の偏析と所望でない機械的性
質が得られる。しかしながら、これらの合金の急速凝固
法は最初に準安定固溶体相を作る。TM の含有量が5
〜16重量幅の範囲上部にあるときに、金属間化合物相
の微細な析出も現われるが、全面的な組成上の均一性は
通常の鋳造合金に比較して著しく増大される。この組成
の急冷状態の合金は、大体におりて全く脆く、溶融回転
されたリボンを繊維または粉末の形態に容易に粉砕する
のを許す。少なくともほぼ5重量係の遷移金属は、急冷
状態の合金に対して容易なる粉砕を許すのに十分な脆さ
にすることが必要とされ;通常のアルミニウム合金は、
それが溶融回転されたとき靭性が得られる。はぼ16重
重量風上のTM は、次に述べるように最終的に圧密さ
れ、熱処理された合金は所望の物理的性質が得られない
1 上述の凝固状態の合金が適切に熱処理されたとき(典型
的には600〜500℃で1〜10時間)、固溶体相は
平衡安定相、典型的にはよりアルミニウムーリッチの面
心立方相およびもつともA1=リッチのAI −TM金
属間化合物相に分解する。組成に依存してこれはFeA
l3相、またはcr 、 AI、、MoA112  そ
の他であり得る。この熱処理をま別の焼なまし処理にす
ることができ、または圧密段階と同時に起り得る。
この熱処理と熱間圧密操作の間の加熱作業との結果とし
て、いくつかの相中の金属間化合物相力ζ超微細析出物
としての形態をとる。その析出物【ま典型的には0.5
ミクロンより小さな、好ましくは0.05ミクロンより
小さな特徴的サイズを有し;これらの析出物は、10ミ
クロン以下の、好ましくは3ミクロン以下の粒子サイズ
を有する名目上の純アルミニウムまたは通常のアルミニ
ウム合金組成のマトリックス中に分布される。
本発明の組成、即ち5〜16重量係のTM  に対して
、アルミニウム合金組成は合金のほぼ10〜32容量係
を占めるであろう。はぼ1o〜15重量係のTM 、特
に10〜15重i憾のFe (約5〜7.5原子係のF
e  )の好ましい組成範囲に対して、Am −TM相
はほぼ20〜308量・係を占めるであろう。種々のT
M の添加は種々のAI −TM組成となり得るので、
TM の与えられた?Jri%に対して形成された析出
物の量は、形成される化合物の化学量論と、存在するT
M 元素の原子1とに依存するであろう。5重量係以下
のTM  では、顕著に性質を向上するAl −TM相
が殆どできず、16重量係以上のTM  では余りにも
多量のAm −TM相が存在するので、熱処理された合
金が脆くなるという傾向になる。5〜16重景係の範囲
内のTMでは、熱処理は有用な性質、特に高温度におけ
る高強度をもった靭性のある合金を作るために行なうこ
とができる。
本発明のレベルにおけるA1  に対するTM 元素の
添加は合金の液相線温度を高める。溶融回転工程の間の
処理を容易にするためには1000°C以下の液化温度
をもつ合金を用いることが望ましい。
かくて、T1およびZrは液化温度をこの範囲内に維持
するために5重量係以下に制限され:W、M。
および■は液化温度を低く維持するため5重量係以下の
制限内で含まれ、それらは多いときは化合物、例えば与
えられた原子幅添加に対して非常に大きな容量幅の析出
物を作るMoAl□2 を形成する。
最初の溶融回転によるリボンまたはシートは典型的には
25〜75ミクロン厚さである。
上述の組成物の急速凝固材料は、ボールミル、ハンマー
ミル、粉砕機、液圧ミルまたはそれらと同様の標準の公
知の装置によって容易に機械的に粉砕することができる
ように十分に脆い。リボンが受ける粉砕の程度に依存し
て種々の粒子のサイズが得られる。局部的な粉砕は繊維
を作るために用いることができ、その寸法は少なくとも
最初の厚さ、例えば1cIILのオーダーの厚さより著
しく大きい。好ましくは、より小さな粒子サイズはリボ
ンまたはシートが粉末、例えば−100メツシユの粉末
に変化されるように作られる。粉末または繊維の何れも
焼結に続けられる熱間平衡プレス、熱間ローリング、熱
間引抜き、熱間鍛造、冷間プレスその他の如き糧々の公
知技術によって十分な密度の塊状部品に圧密することが
できる。
広範囲の種々のR8F工程のいずれかは当業界において
公知であるけれども、溶融回転とそれに続く粉砕との組
合わせはこれらの合金にとって好ましい。液体によって
加えられる急冷速度は、例えば霧化技術における場合よ
り溶融回転方法における場合になおさらに均一である。
その霧化技術においては、急冷速度(およびそのときの
準安定組織とそこから導かれた最終の熱処理された組織
)は粒子のサイズとともに大きく変化する。霧化から形
成された大きな粒子を篩分することは、より均一に急冷
された材料を与えるが、そのとき歩留りは減少し、その
方法を経済性の少ないものにする。粉砕されたリボンか
ら作られた粉末または繊維においては、あらゆるサイズ
の粒子は本質的に同一の急冷の過程を受けており、その
ときの圧密された製品は高度に均一であろう。
溶融回転粉砕の方法は比較的微細な粉末(例えば−10
0メツシユ)の高い歩留り(例えば>95%)をもつよ
うに実際化することができる。
圧密后に得られる微視的構造は、合金の組成および圧密
の条件に依存する。高温度で余り長く処理すると、微細
な析出を最適のミクロン以下であるべきサイズを越えて
粗くさせることになり、そして析出の低質化、即ち硬度
および強度における減少に導くことになり得る。
圧密后、市販の析出硬化アルミニウム合金に対するのと
同一目的のために用いられる熱処理と類似の追加の熱処
理は、マトリックスが慣例の析出硬化元素、例えばCQ
およびMgを含むとき、アルミニラム−遷移金属相の粒
子がその中に分布されるマトリックスを硬化するために
用いることができる。これらの硬化処理は、アルミニウ
ムーリッチのマトリックス内で通常の析出硬化金属間化
合物相の析出をさせ、標準のアルミニウム合金の熱処理
において起こる際には、その同一性は合金組成に依存す
る。
熱処理された合金の物理的性質は、析出物を形成する金
属間化合物相に依存すると同時に析出物の相対的な量に
依存する。かくて、特定の性質はこれらの合金となる元
素およびその性質を最適にする合金化の程度を決めるこ
とによって最適化される。
本発明の分散強化合金に対する特別な利点については、
高温度、例えば350℃における引張強度である。市販
のアルミニウム化合の引張強度は温度上昇に伴って急速
に低下する。しかしながら、Al −TM組成物は高温
度に対して安定性を保持し、七〇から高温度で比較的\
高強度をも9低密度合金となる。鉄を含み、以下゛に述
べる範囲内の組成物を有する合金は、300〜350℃
で非常に高い引張破断強度(> 2812 kg /c
rn” (40,000pei、’))を有することが
分った。
本発明に従って準備された10〜15重量幅の間のFe
  含有量をもった二元A1− Fe系の合金は。
好ましいグループの合金に属す。これらの合金は公式A
1ba1・ 10−45  によって表わされる。例と
Fe してはA:L90’elOおよびAI B 7 Fe 
13を含む(下側に記した数字は重量係であり、それ故
合計は100となるべきである)。これらの合金は、溶
融回転による急冷をすれば、主として簡単な面心立方相
の固溶体相を含む極端に脆いリボンの形態となる。
急冷された合金は、マトリックス内に分布されたある程
度の微細なスケールの分解を付加的に含むことができる
。400〜500°Cで1〜3時間熱処理すれば、固溶
体相は分解して、金属間化合物相A13 F eの微細
なスケールの分散層になり、そのとき金属間化合物相は
合金の25容量係のオーダーを有する。かかる熱処理の
後、かかるAl −Fe合金は靭性をもつようになり、
150〜250kp/朋2 の微小硬度値をもつ。
合金の別の好ましいクラスは、4重量係までのOu を
二元以上のAl −Fe合金に加えることによって得ら
れ、このクラスは普通の公式 (Albal−’θ1O−15)bal、Cuo−4に
よって定義される。
例としてはA186.02  Cu1.51  ’12
.47 r AlB2.89Cu2.2:i  F81
0.8および”87.36  Cuo、as  F12
.19を含む。
適切な熱処理によれば、上述のクラスの合金の鋳造状態
の脆いリボンは、靭性があり150〜250 kg/m
m2  の範囲にはいる典型的な硬度値をもつ硬さのも
のにすることができる。微視的構造は、微小粒度のマト
リックスにおけるA120uとともに超微細な金属間化
合物相Al、Feの分布からなる。
別の好ましいクラスの合金は、上述のAI −Fe合金
内の4重量係までのwe  を、公式A1bal−F′
e(xo−x5)−z(TM)x  によって与えられ
る1つまたはそれ以上の元素TM = Or%N1、C
0lMn、MOlW、V、Tl、ZrとBと置換えられ
ることによって得られ、その公式においてXは4より小
さいかまたは4に等しく、Bの含有は1重量係を越えな
い。
典型的な例はAlbal、Cr1.35 Fe12、A
lb、1,0r3Fel□ 、 A1ba10M02”
11.5およびAlbal、C02Fel o、5を含
む。
本発明による上述のAI −Fe合金は、高い室温引張
強度と、さらに顕著な高温度(350°C)引張強度を
示す。高温強度を得るための方法の一つは、熱力学的に
安定な析出粒子の微細な分散を形成することである。慣
例的な鋳造A1 合金中のyθ の存在は、通常形成さ
れる比較的粗い金属間化合物の粒子の故に性質に有害な
影響を及ぼす;本発明に従うかかる合金の急速凝固法は
、AI −Fe に基礎を置く安定な金属間化合物層の
非常に微細な分散が得られ、優れた高温強度に導かれる
上述の合金に対して、室温および高温の双方における強
化の優れた機構は分散強化である。最も効果的な分散強
化を達成するために、析出サイズは非常に小さくなけれ
ばならず、また析出分布は均−でなければならない。
市販の7075アルミニウム合金または空気もしくは不
活性ガス霧化粉末、または小板(splat)状に急冷
された微粒子から形成されたその変形物は、7031k
g/cIIL2  (100KSI ’)K近イ引1m
強度値をもつことが知られている( J、P、H6A。
I)urand 、 R,M、Pe1toux と、N
、J、Grant 。
Materials 5cience ana Eng
ineering+ 247頁、1976: W、8.
0ebulak 、 J!、、Tohnson  と、
M8Markus 、 Met、]!l!ng、Qua
rt、 、 37頁1976参照)。しかしながら、こ
れらの合金は凝集析出硬化機構によって先ず強化される
ので、過剰時効(o Veraging)  (即ち析
出粒子の粗大化)は約120℃以上の温度で始まり、そ
れによって強度を大きく低下させる。150°Cにおい
てC高強度の)7000シリーズの市販のアルミニウム
合金は、2109に9/ctrt2(!l0Ks工)ま
テノ最大引張強度値を示す(Metal Progre
FJs DatabOOk 。
Mid−June 、  1979 、 Page  
8Q参照)。対照的に、本発明に従う方法によるAl 
−Fe基合金は、典型的に150°Cで、市販の700
0シリ一ズアルミニウム合金より著しく高い少なくとも
4219〜4640に9/cIrL2(60〜66KS
工)の引張強度を有する。
さらに、本アルミニウム合金は、典型的に300℃で少
なくとも2812に9/crIL”  (40KS工)
の引張強度値を示す。その比較として、バラテレ−フラ
ンクフルト(Battelle  −Frankfur
t )のスプラット鋳造法(G 、Faninger 
D、MerzとHoWinter 、 2nd工nte
rnationalC!onferenae on R
apHy Q、uenched Metals 。
Page  483 + N、J、GrantおよびB
、OlGiessenM、工、T、 Press Ca
mbridge 編集1976参照)を用いて作られた
粉末から準備された2、75重重量型でのOr、Mnお
よびMg の種々の添加をした6〜8重景係のFe を
含むアルミニウム合金は、この温度で単に1406〜2
109に97の2 (20〜33 KS工)の間の引張
強度を示す。
350℃におけるアルミニウム合金のためにさらに報告
された最大引張強度2250〜2320kl?/α2 
(32および33 KB工)は、約2重量幅の種種の他
の元素、例えば81−l−Moとともに8重量係のFe
 を含み、急速凝固粉末から作られたアルミニウム合金
によって示されている。(第2回目のR8P国際会議の
議事録Re5ton Virgrnia 、1980に
おけるJM、Adam & R,G、Bourdeau
参照)。
本発明は以下の例の方法によってより詳細に説明される
例1〜9 5〜16重量優の間の遷移金属Fe、Niおよびcm 
 を含有するアルミニウム基合金は、組成元素(組成に
ついては第1表参照)を溶融することによって準備され
る。これらの合金は溶融回転され、即ち各合金の溶融噴
射は析出硬化鋼−ぺIJ IJウム合金から作られた回
転シリンダに向けられる。鋳造状態のリボン、典型的に
は25〜75ミクロン厚さのリボンは、曲げに対して脆
いということが分っている。溶融回転リボンの脆さの程
度は簡単な曲げ試験によって容易に特徴ずけることがで
き、隻その曲げ試験においては、金属リボンはループを
形成するように曲げ、そのループの直径を次第に小さく
してリボンが破断するかまたは背中合わせになるまで曲
げることができるようになっている。破断したこれらの
リポ:/に対して、ループの破かい直径は脆さの程度の
測度であり;与えられたリボンの厚さに対する破かい直
径が小さい程、リボンの脆さが小さいということが考え
られる。
破かいすることなく背中合わせに曲げられるリボン自身
は7字状に塑性的に変形され、十分に靭性があると呼ば
れる。
第1表における合金の急冷状態のリボンは全て脆いこと
が分っており、2.54 art (0,1″)または
それ以上の破断直径を有している。これらの脆いリボン
は市販の回転ハンマーミルを用いて一100メツシュ粉
末に粉砕される。急冷状態のリボンは、大部分がアルミ
ニウムに基礎を置く準安定状態の面心立方固溶体相であ
ることがX−線回折解析によって見、出された。
これらの組成の他の急冷状態のリボンは400°Cで1
1/2 時間熱処理され、十分に靭性になることが分っ
た。熱処理されたリボンの微小硬度は80〜200に9
zmrIL2  の範囲内にある。
第1表 溶融回転による本発明に従って準備された遷移金属Fe
、NiおよびCoを含むアルミニウム基合金の組成およ
び硬度値;硬度は400°Cで11/2時間熱処理され
空冷されたのち測定された。
例    合金組成      硬度(kg/mm2)
I    A1 ba 1 、N1z 4      
 892A1ba1.Fe13.47201 6A1bal 、colo 、31     1254
    Albal、Fe1o、’F4     12
75        Albal、Fe3.8フNle
、x+        816A1ba1.Fe12−
57     1917    A 1 ba工、N1
10       85a         Alba
l、Fe7−5               859
    Albal、Fe4,3N13,5CO1,5
112例10〜16 標準アルミニウム基合金、例えば2024(Alb、1
.Cu4,4MrlO,6Mg1.5 )、7075(
Albal。
Mg2,5Zn5,6CrO,23Cu1,6 )およ
び2チリチウムを含有する2024は、10〜15市i
1:係の範囲のニッケルおよび鉄が追加的に合金された
。これらの合金(組成については第2表参照)は急速凝
固リボンに溶融回転された。この’I +I?ンは曲&
fK対して脆く、回転ハンマーミルな用いて容易に粉砕
できることが分った。これらの組成の110の急冷状態
のリボンの例は、400℃で11//2時間熱処理する
ことによって十分に靭性となり、100〜1751(g
/mya”の間の硬度値を有するようになった。
第2表 溶融回転法による本発明に従って準備された鉄およびニ
ッケルを含むように修正された標準アルミニウム合金の
リボンの組成および硬度値;硬度は400℃で11/2
時間熱処悉されて空冷されたのち測定された。
例   合金組成(重量%)    硬度(kg/am
2)10   市販の2024合金+10重置%Fe 
   16616  市販の7075合金+10重、敏
%Ni    10514  市販の7075合金+1
0重4@JFe    16415   市販の707
5合金+12重量%Fe    17516   市販
の7075合金+14重を憾Ni    1’26例1
7〜26 Al −Fe −Cu系における多数の三元アルミニウ
ム基合金は、本発明に従ったR8P !Jボンとして準
備された。浴融回転リボンは容易に粉砕されるように十
分に脆いことが分った。400℃で11/2時間熱処理
することによって、溶融回転リボンは十分に靭性となり
、170〜255に9/−の間の硬度を有するようにな
った。第6表は合金組成および熱処理されたリボンの硬
度値を表示している。
第  6  表 溶融回転による本発明に従って準備されたAIIJツチ
のAl −Fe −Cu合金の組成および硬度値;硬度
は400 ’0で11/2時間熱処理され、空冷された
のち測定された。
18A11)fil、Fe1o、65cu1.53  
  17019   Albal、Fe10.BCu2
.2     18520     Albal、rr
ell 、17Cu2.2          197
21A1bal、Fe10.90”u3.26    
17222   A11)al、Fe13.38cu1
.30    21026All)al、Fe12.9
2cu1.51    20024   %1.”e1
3.42cuo、l     25725   Alb
al、Fe12・g5CJ、1    22026AI
   Fe12.47Cut、51    187ba
1゜ 例27〜38 本発明に従って、欠配の合金が容易な粉砕のために適切
な脆いリボンに溶融回転され、前記合金は400℃で1
1乙時間熱処理されたのち靭性を有するものとなった。
第4表 浴融回転による脆いリボンとして本発明に従って準備さ
れた遷移金属を含むA1リッチの合金の組成。
組成(重量%) 27A1ba工■5 28、  A1baIMO4F’e1 29、  A 1 baIW4 Fe 130、  A
I、、lFe7V3 5 ’I−A1baIFeBW2 32、  A1baIFe7Ti3 53、  A l b &IF e B Z r 3 
B □ 、554、  A 1 baIF r 3 T
 1255、     Alb alh□eBMn33
6、  Alb&INi10W1MOIlN11OW1
.57、  A1baIFe5Ni3%−5M02Cr
35B、  AlbaICr3V3TlIZr0.5W
0.5例69〜40 本発明に従って、Al −Cu −NiおよびAl −
Cu−Ni −B系(第5表参照)中の二つのアルミニ
ウム基合金が粉砕に対して適切な脆いリボンとして溶融
回転によって準備された。475°Cで1.5時間熱処
理されたのち室温まで空冷されたリボンは、続く低温焼
なまし処理をすることによつ”(]j」加の時効硬化挙
動を示すことが分った。
第  5  表 溶融回転によりそして熱処理されたのちL(SP IJ
ボンとして準備されたAIグリッチAl −Ni −C
uおよびAl −Ni −Cu −B合金の組成および
硬度値。
例 合金組成(重量%) 第1段階  第2段階59 
 Albax 、 Cu4N1□5   110   
   14640  Alt、、1.Cu4Ni15B
(1,7901551つまたはそれ以上の遷移金属Fe
、 Ni、 Co、 Ti。
Mo、WおよびCrを含む多数のアルミニウム合金が、
本発明に従ったR8P IJポンとして準備された。浴
融回転されたリボンは脆いことが分った。400°Cで
1V2時間熱処理することによって溶融回転リボンは靭
性になり、105〜200kg/lllm20間の硬度
値を有するようになった。第6表は合金組成および熱処
理されたリボンの硬度値を表示している。
第6表 浴融回転による本発明に従って準備された遷移金属を含
み400℃で11/2時間熱処理されたのち空冷された
AIIJツチの合金の組成および硬度値。
41   Alba□、Crg、2       13
942    Albal、Fe5crlN15”0.
5Wo、2TiO−310643A1gOF84N’1
3CO2Cr1     12844    Alba
l、Cr1.33Fe13.0     2’+645
    Albal、Cr1.35Fe11.59  
  21346    Albal 、Cr5.5  
       17647    Albal 、 C
r4 、5         18648    Al
ba、、Cr3Fe1o198例49 市販のアルミニウム2024合金が10重量係の鉄を含
むように修正された。その合金はリボン状に溶融回転さ
れた。そのリボンは脆いことが分り、市販のバンタムミ
クロパルバライず−(Bantam Mikro Pu
1uerizer )によって粉末に粉砕された。その
粉末は100メツシユ(U、S標準)の篩を通って篩分
され、100メツシユ以下の粉末の高い歩留りが得られ
た。
例50 上述の方法を用いて、Albal、 Cu1.3+ F
e12.5゜およびA11)al、Cr1.35F”1
1.59 (下側に記入した数字は重[q6)の二つの
アルミニウム合金の各々の0.9 kg(2ポンド)の
R8F粉末(−100メツシユ)が作られた。その粉末
はアルミニウム缶内に入れられ、真空下で負圧にされな
がら200℃で2時間熱せられ、その後密封された。そ
の缶は400℃に加熱され、25 : 1に押出され、
その結果粉末がロッド状に100チ圧密さ11だ。圧密
されたロッドの室温および高温における機械的性第  
7  表 本発明に従って作られた押出し形態のA1− Cr−F
e合金の引張性質。
Alba□、Cu1.3Fe*、a  74  58 
 40   54’Ax−0,Cr0,35Fel0,
5,76 66  54  50つぎの例は、本発明に
従って準備されたAl −Feに基礎を置く大量の微細
な安定の金属間化合物相の分布を含むアルミニウム合金
の優れた熱的安定性を示す。R8P粉末から準備された Albal、Cu1.3F012,5およびAlbal
、 Cr1,35F011,59の二つのアルミニウム
合金が例50に述べられた方法に従って押出されてロッ
ド忙され、175および213 kfi71nN”の室
温硬度を示した。
上述の二つの合金は350℃で100時間熱処理された
のちに硬度値の変化が観察されなかった。
例52 以下の例は、本発明に従った一つ3トたけそれ以上のF
e、 Ni、 Co、 Cr、 Mn、 V、 Mo、
 W、 Ti、 ZrおよびB“の元素を含むアルミニ
ウムまたげアルミニウム基合金のR8P粉末の連続生産
の経(fr的方法を述べている。
本発明の範囲内の5〜16重ψ係の醪移金属を含む市販
のアルミニウム基合金はJ(空誘導溶融によって溶融さ
れた。その溶融物はし一ドルを介して一連のオリフィス
を有するタンディツシュ(tudish )内に移され
た。多数のジェットが回転する水冷の銅−ぺIJ IJ
ウム製のドラムに衝突するようになっており、それによ
って溶融物がリボンとして急速に凝固された。鋳造状態
のU’いリボンはハンマーミル内に送入されて、それに
よってリボンは所望のサイズの範囲の粉末に粉砕された
上述の全操作は高真空下または酸化を制限する保護雰囲
気内で行なわれた。
本発明は、特別な参考資料として好ましい実施態様につ
いて述べられたけれども、それに対して多数の修正がで
きることは当業者にとって明らかである。
代理人  浅 村   皓 外4名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)名目上の純アルミニウムおよび少なくとも80重
    量幅のアルミニウムを含む通常のアルミニウム合金から
    なる群のうちの少なくとも一つを含むアルミニウム合金
    を作る方法であって、前記群のうちの一つはさらに鉄、
    ニッケル、コバルト、マンガン、バナジウム、クロム、
    モリブデン、タングステン、チタンおよびジルコニウム
    からなる群から選ばれた5〜16重量係の遷移金属とボ
    ロンとで合金にされ、前記マンガン、バナジウム、モリ
    ブデン、タングステン、チタンおよびジルコニウムはそ
    れが存在するとき5重量係までのレベルで、ボロンはそ
    れが存在するとき1重lidまでのレベルで合金にされ a)前記合金を溶融物の形態1fCt、、b)その溶融
    物をほぼ105〜107°C/秒の範囲内の速さで急冷
    するのに適合した急速に移動する急冷表面に接触させ、
    それによって準安定構造という特徴をもつ前記合金の急
    速にへ〇固した脆いリボンを形成し、 C)前記リボンを粉末の形態にするように破片に粉砕す
    る、 以上a、) −C1の段階を含むことを特徴とするアル
    ミニウムー還移金属合金の製造方法。 (2)前記遷移金属は10〜15重量係の範囲内のレベ
    ルで存在する鉄であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のアルミニウムー遷移金属合金の製造方法。 (3)前記合金はさらに71重重量型での銅とともに合
    金にされることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    のアルミニウムー遷移金属合金の製造方法。 (4)4重量係までの前記鉄は、ニッケル、クロム、コ
    バルト、マンガン、モリブデン、タングステン、バナジ
    ウム、チタン、ジルコニウムおよびボロンからなる群の
    うちの少なくとも一つによって詮換見られ、前記ボロン
    は1重量幅までのレベルで存在していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載のアルミニウムー遷移金属
    合金の製造方法。 (5)前記急冷速さは、少なくとも106 ℃/秒であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアルミ
    ニウムー遷移金属合金の製造方法。 (6)前記リボンは、4メツシユ(U、J  標章)よ
    り小さな平均粒子サイズをもつ粉末に粉砕され、0.1
    gmより小さな平均厚さの小板から7より、各前記小板
    は凝固材料の破砕から生ずる不規則形状をもつことを特
    徴とする特許請求の範囲@1項記載のアルミニウムー遷
    移金属合金の製造方法。 (力 前記破片に圧力を加えることによってその破片を
    圧密体に形成する段階を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のアルミニウムー遷移金属合金の製造
    方法。 (8)前記破片に圧力および加熱を加えることによって
    その破片な圧密体に形成する段階を含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のアルミニウムー遷移金属
    合金の製造方法。 (9)前記圧密体は、前記合金の準安定構造を、アルミ
    ニウムと一つまたはそれ以上の前記遷移金属との間に形
    成される金属間化合物相の超微細な析出物が実質的に均
    一に分散した約10ミクロンより小さな平均粒度の最初
    の粒子をもつ微粒化した微視的構造に変化させるのに十
    分な時間、300〜500°Cの範囲内の温度に加熱さ
    れ、前記超微細な析出物は約0.5ミクロンより小さな
    サイズを有することを特徴とする特許請求の範囲第7項
    記載のアルミニウムー遷移金属合金の製造方法。 (10)  前記微視的構造は、0.05 ミクロンよ
    り小さな平均サイズをもつ金属間化合物相の析出物を含
    んでいることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の
    アルミニウムー遷移金属合金の製造方法。 ttn  前記圧密体は、最小寸法で測定された少なく
    とも1 mlKの厚さを有することを特徴とする特許請
    求の範囲第7項記載のアルミニウムー遷移金属合金の製
    造方法。 (13(a)  名目上の純アルミニウムおよび少なく
    とも80重重量幅アルミニウムを含有する通常のアルミ
    ニウム金合金からなる群のうちの少なくとも一つであっ
    て、前記群のうちの一つは、さらに、鉄、ニッケル、コ
    バルト、クロム、マンガン、バナジウム、モリブデン、
    タングステン、チタンおよびジルコニウムからなる群か
    ら選ばれた8〜16重量係の少なくとも−・っの遷移金
    属とボロンとで合金にされ、バナジウム、モリブデン、
    タングステン、チタンおよびジルコニウムの合計の最大
    量は5重量幅であり一旦っボロンの最大量は1重量幅で
    あり、 (b)  前記合金は、粉末に粉砕され且つ主として面
    心立方構造の準安定固溶体相と200〜450 kg 
    / tnm”  間の硬度値とを有するリボンを作るよ
    うに前記合金の溶融物の急速凝固によって作られた粉末
    形態のものであり、前記リボンは粉末に粉砕され、前記
    粉末は4メツシユ(U、8標準)より小さな平均粒子サ
    イズを有し、前記粒子は0.1罰より小さな平均厚さの
    小板である、以上(alおよび(b)を含むことを特徴
    とするアルミニウムー遷移金属合金。 ([31公式A1.85−90F”10−15  によ
    って代表される組成を有し、その下側に記した数字は重
    Ji[を限定し、前記粉末は300〜450ゆ/ mv
    t2  の間の硬度であることを特徴とする特許請求の
    範囲第12項記載のアルミニウムー遷移金属合金。 a4)4重量幅までの前記鉄はニッケル、クロム、コバ
    ルト、マンガン、モリブデン、タングステン、バナジウ
    ム、チタン、ジルコニウムおよびボロンからなる群から
    選ばれた少なくとも一つの元素によって置換えられ、前
    記ボロンは1重量幅まで存在していることを特徴とする
    特許請求の範囲第13項記載のアルミニウムー遷移金属
    合金。 0514重量係重量幅銅を含むことを特徴とする特許請
    求の範囲第13項記載のアルミニウムー遷移金属合金。 (16)  公式A1.115−90Fθ1O−15V
    Cよって代表される合金であって、その下側に記した数
    字は重量幅を代表し、前記合金はその合金の溶融物に約
    105〜b粉砕して作られた前記合金の粒子の圧密から
    形成され、前記合金は金属間化合物相FeA、]、、、
    の超微細な分散を有し、且つ最小寸法で少なくとも1朋
    の厚さと300°Cにおいて少なくとも2812ゆ/c
    nt2(40,000pal)の平均引張強度とを有す
    ることを特徴とするアルミニウムー遷移金属合金。 al)4重量幅までの前記鉄は、クロム、ニッケル、コ
    バルト、マンガン、タングステン、モリデrン、チタン
    、バナジウノ1、ジルコニウムおよびポロンからなる群
    から選ばれて少なくとも一つによって置換えられ、ボロ
    ンはそれがあるとき1重量幅までのレベルにあることを
    特徴とする特許請求の範囲第16項記載のアルミニウム
    ー遷移金属合金。 al  前記アルミニウムの含有は、少なくとも8゜重
    i%のアルミニウムをもつ通常のアルミニウム合金によ
    って置換えられることを特徴とする特許請求の範囲第1
    6項記載のアルミニウムー遷移金属合金。 aS  前記アルミニウムの含有は、少なくとも80重
    重量幅アルミニウムをもつアルミニウム合金を含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第17項記載のアルミニウ
    ムー遷移金属合金。
JP57150637A 1982-08-30 1982-08-30 急速凝固粉末を用いて作られたアルミニウム−遷移金属合金とその製造方法 Pending JPS5943802A (ja)

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