JPS60125345A - 高耐熱、耐摩耗性アルミニウム合金及びその製造法 - Google Patents

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】 （イ）技術分野 本発明は軽量かつ高強度の従来の耐熱アルミ合金を改良
し更に耐熱性、耐摩耗性を兼ねそなえた高耐熱、高耐摩
耗性に優れたアルミニウム合金及びその８ｍ法に関する
ものである。

（ロ）技術の背景 アルミニウム合金は鉄鋼材料に比べ比重が％と軽量であ
り、耐食性にも優れている。しかも、低温で塑性加工が
容易であるため機器の軽量化と省エネルギーに適した金
属材料である。しかしながらアルミニウム自体は本質的
に強度が低く、耐熱性、耐摩耗性の劣る金属であるため
強度または耐熱性、耐摩耗性を必要とする機械部品材料
としては適していなかった。

しかし種々の合金化や熱処理法などの開発により、１９
１１年Ａ、Ｗｉ１ｍによってジュラルミンの如き優れた
高強度材料が発見され航空機材料として使用された。こ
れは釣造によるものであるが、Ｃｕ　４％、　Ｍｇ　０
．５％、Ｍｎ０．５％、　Ｓｉ　Ｏ，３％残Ａｌの組成
であり引張り強度は４０に７／−程度である。（橋口編
金属学ハンドブック、１９５８年）また耐熱、耐摩耗材
としてはＡｌ−５ｉ系合金が開発されている。

これはシルミンの名で呼ばれ、Ａｌマトリックスにｌθ
〜２０瓜量％のＳｉ粒子を添加したもので耐摩耗性の向
上を計ったものであるが、多量のＳｉの添加により初晶
析出物が粗大化し易く強度の低下がまぬ・かれない。

また粉末による合金としてアルミニウム中に酸化アルミ
ニウムを微細に分散したＡ／焼結体が５ＡＰＱ名で開発
されたがこれは耐熱性の向上を目的としたもので強度も
３５０ｇ／−であり、衝７に弱いという欠点がありあま
り実用化されていない。

一般に高耐摩耗性を要する機械部品には同時に高強度、
高耐熱性を必要とするものが多く、従来の上述アルミ合
金では広い分野への実用が困難であった。

（ハ）発明の開示 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
りアルミ合金中に耐摩耗性改善にすぐれた合金元素と、
耐熱性改善にすぐれた合金元素を、適度の割合で含有せ
しめることにより機械部品に要求される高強度、高耐摩
耗性、高耐熱性を兼ね（ｉｔｉｉえた高耐熱、耐摩耗性
アルミ合金を提供するものである。

本発明のＡ５合金の添加元素として析出強化をねらいと
するｋめのＣｕ、Ｍｇ元素をそれぞれ１．θ〜１２重量
％重量％−０１〜３．０添加する。Ｃｕの添加は強度の
向上をはかるものであるが、１２重量％以上のＣｕの添
加は強度の著しい向上を示さないため必要でない。しか
し、Ｃｕはまた耐熱性へも寄与をするためある程度は入
れた方が良い。Ｍｇも強度の向上に寄与するが３８０％
以上の添加により、加工性が悪くなるため添加を押える
。また耐摩耗性の向上を計るためＳｉを添加するが添加
量はｌＯ〜２０ｆｆｉ址％である。Ｓｉの添加量が１０
重量％以下だと耐摩耗性の改善が十分でない。Ｓｔの添
加は多いほど耐摩耗性につながるが多すぎると強度の低
下を導く。

通常Ａｎ−ｓｉ耐摩耗性合金では最大約５０％までのＳ
ｉの添加が可能であり用途に応じて濃度を変えている。

しかし、発明者らの研究調査によりｓｉ元素とＦｅ元素
を適当な割合で添加することによりＳｉ元素の多量の添
加をせずにＡ１−３ｉｌＩｉＩ摩耗性合金以上の＾ツ゛
摩耗性が得られることがわかった。ここにおけるＦｅ元
素の添加量としては２重量％〜ｌＯ重量％が適当であり
、この範囲より低いと改善性が悪く多いと加工性が悪い
という欠点が生じる。またこのＦｅとＳｉの適当な割合
による添加は耐熱性の著しい改善が達成されるとともに
常温における強度も改善される。以」−示したＡ１合金
はＳｉ、Ｆｅの添加量が多いため、従来の鋳造法によっ
ては製造できない。

この原因は凝固時にＳｉとＦｅの初品が粗大化すること
によりこの強固な粒子が強度を著しくそこなうためであ
る。従ってこのＡ７／７／は粉末冶金法によって製造し
なければならないがその際、ＳｉとＦｅの初晶粒子や、
粗大化を防ぐため使用する合金粉末はアトマイズ粉の場
合４０メツシユ以下のものを用いるか、または初晶析出
物粒径が１０μ？？Ｚ以下である粉末を用いることが必
要である。

これらの粉末は直接、錐につめるか、または成形し、２
５０℃〜５５０℃に加熱し押出化４：１〜Ｉ５：ｌの範
囲で熱間押出しを行う。加熱温度は２５０℃以下では押
しづまりを起すことがあり又５５００以上では加工時に
初晶析出物の粗大化が生じるため良好な特性の材料が得
られない。押出し比は４；１以下では十分な結合をもっ
た材料が得られないし、又１５：１以上では押しづまり
が生じるため、上記の範囲内で押し出しを行う。

押出し材は適当な熱処理を施し、製品に加工する。

実施例 ガスアトマイズ法によって得られた４０メツシユ以下の
粒度の、４％Ｃｕ、　Ｉ　％Ｍｇ　、＋　２％Ｓｉ。

５％Ｆｅ、残部Ａ１組成の合金粉末を銅製シース中に充
填し、封罐した後４５０℃に加熱し、これを押出比１０
：ｌで押出した。この押出した合金につい均一な組織と
なっている。

第２図は上記押出材から切り出した試験片による強度測
定の結果であり〜、発明品の引張り強Ｆ＋。

圧環強さ２は常温、高温で強〈従来の耐熱性Ａｌ焼結体
（ＳＡＰ）の引６１えり強さ３に較べて優れている。

次に大越式摩耗試験による耐摩耗性は第１表に示す九り
である。

第１表において比較品１は従来よりピストン材として使
われているＡＣ８Ａ−Ｔ６処理＋Ａ’　（Ａ／（−８Ｆ
ｅ−Ｃ）であり、比較品２は粉末冶金法によって製造し
た７０９０材である。

本発明品の熱膨張係数は常温から３００℃の間で１６．
１刈０　７℃であり、純Ａβの２４．ＯＸ　１０　／　
℃に較べて著しく小さく耐熱材料として有利である。

（→本発明の適用分野 本発明のＡ１合金は、軽量、高強度、耐熱性、耐摩耗性
の特徴を有しており、自動車等のエンジン部品、ピスト
ン、シリンダーライナーなどの部品に使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明合金の１０００倍拡大の顕微鋭組織写真
であり、第２図は本発明品の引張強さ、圧環強さ及び従
来の焼結Ａ／金合金引張強さの温度による変化を示す図
である。 １・引張強き（発明材）、２：圧環強さく発明討入３　
引張強さく従来品）。 代理人　弁理士　上　代　哲　司

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）合金元素として１．０〜１２重量％の銅と０．１
   〜３．０重量％のマグネシウムと１０〜２０重量％のシ
   リコンと２〜１２重ＪＪｉ％の鉄を含み残部が実質的に
   アルミニウムであるＡ＄−５ｉ　−Ｆ　ｅ−Ｃｕ−Ｍｇ
   系合金であって、上記合金粉末から熱間押出しによって
   得られることを特徴とする高耐熱、耐摩耗性アルミニウ
   ム合金。
2. （２）合金粉末として４０メツシユ以下の粒度のアトマ
   イズ粉、または初晶析出物の粒径がＩＯμＩＩＬ以下で
   ある粉末を用いて熱間押出で得られることを特徴とする
   特許請求の範囲第（り項記載の高耐熱、耐摩耗性アルミ
   ニウム合金。
3. （３）合金元素として１．０〜１２重Ｍ％の銅と０１〜
   ３．０重Ｍ％のマグネシウムと１０〜２０重量％０）Ｘ
   ノＩ＋−＋ｙＪ−９Ａ＋ＩＱ’ＩＬａ・Ｏｒ？、ｒＴ＋
   Ｍ：ｔ、４−ｊ、斤観ａｔ−Ａ：中質的にアルミニウム
   であるＡ＃−３ｉ　−Ｆ　ｅ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金粉末で
   あり、粒度が４０メツシユ以下であるアトマイズ粉か、
   または初晶析出物の粒径が１０μｎＬ以下であるＡβ−
   ３ｉ　−Ｆ　ｅ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金粉末を直接罐に詰め
   たものかまたはこの粉末の成型体を２５０℃〜５５０℃
   の温度領域で加熱し、押出し比４：１−１５：ｌで押出
   し加工を施すことを特徴とする高耐熱、耐摩耗性アルミ
   ニウム合金の製造法。