JPS5964735A - 軽金属基合金とその製造方法 - Google Patents

軽金属基合金とその製造方法

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JPS5964735A
JPS5964735A JP58155747A JP15574783A JPS5964735A JP S5964735 A JPS5964735 A JP S5964735A JP 58155747 A JP58155747 A JP 58155747A JP 15574783 A JP15574783 A JP 15574783A JP S5964735 A JPS5964735 A JP S5964735A
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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】 技術分野 本発明は軽金属基合金を超塑性的に製造する方法及びそ
の製品に関する。この明細書では用語”軽金属′はアル
ミニウム又はマグネシウムを意味するものとして理解さ
れるべきである。
従来技術 便利に超塑性的に変形される周知のア蕨=ウ     
  :ム基合金は以下の3つのグループに入る。
グループ1 共晶組成物又はそれに近い合金。種々の相の微細混合物
を得るためにその合金が充分急速に凝固するなら、熱間
変形によって超塑性の合金を得る。
そのような合金が超塑性的に変形される範囲は、超塑性
的な製造工程前の熱によるあるいは機械的な工程によっ
て実質的に影響されないように思われる。その合金の良
い例はM/Ca  共晶あるいは、fi、l/Ca/Z
n共晶である。その合金では超塑性的な変形は粒界のス
ベリ機構の結果として主に生ずる。
グループ2 熱間加工中に力学的な再結晶を助長する成分とその再結
晶を制御する粒子の非常に微細なスケールの分散を(4
)る成分とを含む合金。その合金は本来超塑性的な変形
が不可能である。熱間加工中、特に超塑性的4・、V造
工程の第一段階中で都合よく超塑性的に変形可能となる
(すなわち充分に力学的な+IT結晶が生ずる)。これ
らの合金では鋳造条件は、例えば超塑性的な製造工程で
ある熱間加工中、微細な粒子の最適な分散を得るために
極めてJli要である。更に、最終的な熱間加工段階前
に全ての熱による及び機イ戒的工程が非常に重要である
ようにも思われる。このグループは超塑性的な変形用に
現在商業的に用いられる大部分の合金を含む。
例として2004のようなAI!/Cu/Zrとkl/
Mg/Zrを含む。そのような全ての合金は超塑性的な
製造工程の前に通常十分に冷間加工される。
グループ3 超塑性的な製造工程の前に種々の合金は本来超塑性的変
形がなされ得る。そのような合金は超塑性的変形前に非
常に微細な粒子サイズを得るために熱による及び機械的
な複雑な次の工程にかけられる。これらの合金では、十
分注意深く制御される必要である次の工程より超塑性的
特性にとって鋳造条件は重要でない。その合金の一例は
最高強度特性として用いられる7475のようなkl/
Zn/Mg/Cuである。
上述のように、グループ2の合金は超塑性的な製造に最
も一般的に商用されている合金である。
それら全ての合金は、次の超塑性的変形を増長させるよ
うに初めに加えられる粒子制御成分の使用を安し、且つ
超塑性的な製造工程の前に十分に冷間加工が必要である
。その工程では変形が始まると、再結晶が起り、製造さ
れている製品がおそらく100%歪を受けて十分な再結
晶化微細粒サイズを得る。他の変形過程で他の再結晶の
機構は明確でない。付随的な力学的な再結晶を起さない
。過度の変形は粒子粗れを起し変形製品に欠陥を発生さ
せる。
英国アルミニウムカンパニイ出願人への譲渡者は超塑性
変形に適当な軽金属基合金の開発に非常に広い経験を有
する。軽金属工業とアカデミツクなサークルでは軽金属
基合金は熱間変形中力学的に再結晶さhないと広く信じ
られていた。しかしながら、米国舗−許第138758
6号、第1445181号、及びs4’y 14560
50号に示されるようにこのことは根拠がなかった。あ
る軽金属基合金が冷間加工である程度変形された結晶組
織を有することが可能であることが周知である。そのよ
うな合金の選択とその合金の冷間加工を受けた結晶組織
の変化の範囲は、次の熱間変形中に力学的な再結晶のパ
ラメータに深く影響を与えることが出来る。
発明の目的 従って木兄1男の目的はこれまで可能であった以上によ
り自由な加工方法を可能にする軽金属基ば金を超塑性的
に製造する改良方法を提供することである。
他の目的は強力だが軽重量の超塑性的に製造された製品
を提供するに有用な方法を提供することである。
発明の構成 本発明では後続の熱間加工による力学的再結晶が促進さ
れるように冷間加工によって変化せしめられた結晶組織
を有し得るあるfiliの軽金属基合金から製品を超塑
性的に製造する方法において;該合金の第1のブランク
を冷間加工し、変イ′ヒした結晶組織を有する第2のブ
ランクを製造し、次に該第2のブランクを力学的再結晶
がその中で発生し且つ超塑性的変形が生じるように熱間
加工によって製品にし、該冷間加]−中の結晶組織の変
化度は、力学的再結晶が続くと粒子サイズが連続的に微
細I化される程度であることを含む軽金属基合金から製
品を超塑性的に製造する方法を提供することにある。
また本発明は以下<1) −(3) :(1)  Li
  L、5−4.5  重量%Mg    ≦5.0 
 重量% Zr    ≦0.4  重量1% Cu    ≦6.0  重量% Zn    ≦5.0  重量% AI!    残部(但し不可避的不純物を伴なう) (2)リチウム10−15重量%を含むリチウム含有マ
グネシウム合金、及び (3)マグネシウム6.0−12.0重量%を含むマグ
ネシウム含有アルミニウム合金、 から選択される軽金属基合金から超塑性的に製品を製造
する方法において;該合金の第1のブランクを冷間加工
し、変化した結晶組織を有する第2のブランクを製造し
次に該第2のブランクを、力学的再結晶がその中で発生
し且つ超塑性的変形が発生し、更に力学的再結晶が続く
と粒子サイズが連続的に微細化されるように、熱間加工
によって製品に製造することを含むことを特徴とする軽
金属基合金から超塑性的に製品を製造する方法を提供す
る。
この明細書で6冷間加工゛とは第1の1ブランク”を製
造するためにシート、管、ノ(−又はロッドを冷間圧延
又は冷間引抜が一般的である。
実施例I リチウム元素のみが与える効果が、1リチウム2重量%
で単に金魚化された超純度アルミニウムの場合に示さi
zている。この合金をチル鋳造後、均質化し10ジゲー
ジに熱間圧延し、との拐°不・Fの第1のブランクを中
間焼鈍工程なしで冷間力[1工し1.57idlゲージ
の第2のブランクを製造した。第2のブランクを従来技
術によってI頁順1生的に製造し次の超塑性的な伸びを
得た。
米 t、om/分の一定の十字類速度で且つ12.57
1iの初めのゲージ長さで単+Iqh ’ij I張で
決められた。
実施例■ AI!(純度99.86%)−2,7%Li−2,8%
Mg−0,15%Zr(D合金をチル鋳造し続いて均質
イしし)ln常の方法によって4朋の第1のフ゛ランク
厚に熱出1圧延を行なった。次に熱間圧延材料を焼@l
j シ、続いて中間焼鈍工程を経ずに0.4miゲージ
を有する第2のブランク冷間圧延をした。次に該第2の
〕ランクを従来技術によシ超塑性的に製造し次の汁塑性
伸びを得た。
米 12゜5ジ/分の一定の十字類速度で且つ12.5
7X11のゲージ長さで単軸引張で決められた。
実施例lll Al!(純度99.86%)−2,5%Li−1,18
%Cu−0,46%Mg−0,10%Zrを半連続的に
チル鋳造にして500UX175朋断面の圧延ブロック
にした。
該ブロックを均質化し1.5flのゲージを有するal
のブランク熱間圧延した。熱間圧延された第1のブラン
クを焼鈍した後、次に焼鈍せずに1.5五のゲージを有
する第2のブランクに冷間圧延しA次に第2のブランク
を従来技術で超塑性的に製強し次の超塑性伸びを得た。
以下余白 7゜ 米 6.z5rtt:m/分の一定の十字類速度で且つ
12.58のゲージ長さで単軸引張で決められた。
5.0%以下のMg、064%以下のZr、6.0%以
下のCu及び5.0X以下のZnを有効に用いてもよい
ことがわかった。また10.0%ないし15.0重量%
のリチウムを含むリチウム含有マグネシウム合金と6.
0%ないし12.0重世%のマグネシウムを含    
 ・むマグネシウム含有アルミニウム合金でも有利な′
”1″゛“““06°          。
選択された該基合金は超塑性変形中粒子制御用主に供さ
れる添加成分を必要としないように、顕tりm   れ
る(ある量のその成分か最初の鋳造工程で従来    
 ・の粒子微細化のために且つ強度と歪腐食抵4元のよ
′)な物理的特性を得るために添加さオtてもよい一/
′Ji)且つ超塑性変形中に力学的な再結晶工程がその
変形中に与えられた歪にもか\わらず連続的に粒子を粗
くせずに続く(従来の製造技術の限界内で)。    
これは注目すべき結果であり、」=記グループ1゜2及
び3で示したような超塑性変形軽金属基合金の挙動につ
いて全てに認められた内界に反している。
我々は冷間力1汀中の結晶組織の変化現象を示す軽金属
基合金の注意深い選択と%に上記特性におけるアルミニ
ウム又はマグネシウムへのリチウムの添加あるいはアル
ミニウムへのマグネシウムの添加が該基合金の発動を根
本的に変える。この変化は、冷間圧延又は冷間引抜のよ
うな冷間加工後の短かい時間で自然に生ずる再結晶であ
る。これは積層欠陥エネルギに連続的に変わる。冷間加
工による結晶組織の変化は次の超塑性変形に特に適当な
組織パターンを作る。熱間超塑性では、超塑性変形可能
であると周知の他の軽金属基合金に関してより大きな力
学的再結晶がち9、これは予期せぬ結果である。
力学的再結晶の成長は超塑性変形工程で発生した歪にも
か\わらず連続するので圧力、時間及び温度のパラメー
タがこれ迄アルミニウム合金にっいて可能であった以上
に広く変えられる。
本発明の工程で用いられた軽金属基合金に対する処理が
容易となることもわかった。冷間圧延中通常の特に焼鈍
工程は該基合金の後続の超塑性過程に損傷を起さず省略
せしめられる。
リチウムが軽金属合金中に含まれる場合、わずかのリチ
ウムが表面に移シ、1つ又はそれ以上のリチウム化合物
を作る。そのような化合物は鋳型中で摩擦が増し金属の
流れを抑制するので超塑性変形を抑止しする傾向がある
。従ってリチウム含有合金を超塑性変形する場合、該表
面のリチウム化合物を除くため化学的にそれらを処理す
るのが好丑しい。これは硝酸による酸洗によって最も打
れくj″1bhy、・        以−F@白−2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、次の熱間加工による力学的再結晶が促進されるよう
    に冷間加工によって変化せしめられた結晶組織を有し得
    るある種の軽金属基合金から製品を超塑性的に製造する
    方法において; 該合金の第1のブランクを冷間加工し、変化した結晶組
    織を有する第2のブランクを製造し、次に該第2のブラ
    ンクを力学的再結晶がその中で発生し且つ超塑性的変形
    が生じるように熱間加工によって製品にし、該冷間加工
    中の結晶組織の変化度は、力学的再結晶が続くと粒子サ
    イズが連続的に微乳1化される程度であることを含む軽
    金属基合金から製品を超塑性的に製造する方法。 2、以下(1) −(3) : (1)  Li  1.5−4.5  重量%Mg  
      ≦5.0  重量% Zr    ≦0.4  重量% Cu    ≦6.0  重量% Zn    ≦5.0  重量% AI!    残部(但し不可避的不純物を伴なう) (2)  リチウム10−15重量%を含むリチウム含
    有マグネシウム合金、及び (3)マグネシウム6.0−12.OfJj量%を含む
    マグネシウム含有アルミニウム合金、 から選択される軽金属基合金から超塑性的に製品を製造
    する方法において; 該合金の第1のブランクを冷間加工し、変化した結晶組
    織を有する第2のブランクを製造し、次に該第2のブラ
    ンクを、力学的再結晶がその中で発生し且つ超塑性的変
    形が発生し、更に力学的再結晶が続くと粒子サイズが連
    続的に微細化されるように、熱間加工によって製品に製
    造することを含むことを特徴とする軽金属基合金から超
    塑性的に製品を製造する方法。 3、前記合金が Li  1.5−4.0  重量% Mg     ≦4.0 重量% Zr    ≦0.2  重量% Cu     ≦3.0 爪殴% Zn     ≦3.0 重量% A/?    残部(但し不可避的不純物を伴なう) から選択されることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の方法。 4、前ムピ合金が Li 2.0% Li3刀%;Zr0.19% Li 2.9%;Mg2.20%;ZrO,18%Li
    2.7%;Mg2.8%: Zr0.15%Li 2.
    7%; MgO,7%; Cu1.2%;ZrO,09
    %Li 2.8%;Mgo、s%; Cu2.5%:Z
    r0.11%Li 2.6%; Mg 1.0%: C
    u1.5%:ZrO,16%;Zn1.60%M 残部
    (但し不可避的不純物を伴なう)から選択されることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項又は第3項に記載の方
    法。 5、前記合金が次の超塑性変形を促進するために初めに
    添加される粒子微細化成分を含まないことを特徴とする
    特許り青水の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の方
    法。 6 前記第2のブランクが前記熱間加工前にその表面か
    らリチウム含有組成物を除去するために処理されること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の方法。 7、 前記第2のブランクが硝酸で処理されることを特
    徴とする特許請求の範囲第6項記載の方法。 8、前記第2のブランクを製造するための第1のブラン
    クの冷間加工が中間焼鈍工程なしで実施されることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項〜第7項いずれかにN1
    3載の方法。 9、以下(1) −(3) : (L)  Li  1.5−4.5  重量%Mg  
      ≦5.0  重量% Zr    ≦0.4  重量% Cu    ≦6.0 A景% Zn    ≦5.0  重量% AI!    残部(但し不可避的不純物を伴なう) (2)  リチウム10−15重星%を含むリチウム含
    有マグネシウム合金、及び (3)マグネシウム6.0−12.0重量%を含むマク
    ネシウム含有アルミニウム合金、 から選択されるllb<金属基合金から超塑性的に製造
    される製品。 10、  前記合金が Li  1.5−4.0  重量% Mg    ≦4.0  重量% Zr    ≦0.2  重量% Cu    ≦3.0  重量% Zn    ≦3.0  重量% AI!    残部(但し不可避的不純物を伴なう) から選択されることを特徴とする特許請求の範囲第9項
    記載の製品。 11、  前記合金が、後続の超塑性変形を増長するた
    めに初めに添加される粒子制御成分を含まないことを特
    徴とする特許請求の範囲第9項又tよ第10項に記載の
    製品。
JP58155747A 1982-08-27 1983-08-27 軽金属基合金とその製造方法 Granted JPS5964735A (ja)

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GB8224661 1982-08-27
GB8224661 1982-08-27

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JPH0456100B2 JPH0456100B2 (ja) 1992-09-07

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AU (1) AU569476B2 (ja)
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