JPS60234936A - 高温強度に優れたアルミニウム合金成形材 - 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】 １Ｌ１ 本発明は、アルミニウム合金の粉末冶金製品、詳しくは
、アトマイズ法等により得るアルミニウム合金の急冷凝
固材（粉末、フレーク、リボン状形態）を常法により（
高温圧縮加工）、所要の形状に成形した成形材に関する
。

ｋ迷ＪＪＬ 自動車エンジンのコネクティングロッド、ガスタービン
のインペラー又はファンブレード、超音速航空機の機体
材料などにおいては、１００〜４００℃での高温強度が
必要とされる。

これらの材料をアルミニウム合金材にすれば、軽量化に
伴なう多大の利点が得られる。しかし、従来のアルミニ
ウム合金は、１５０℃を越えると、強度が大幅に減少す
るので、上記の用途に用いることができなかった。

しかるところ、近時に至って、上記用途に適する耐熱ア
ルミニウム合金材として、その急冷凝固粉末から得られ
たＡＩ　−Ｆｅ系合金、すなわちＡＩ　−８Ｆｅ　−２
Ｃｏ、ＡＩ　−８Ｆｅ−２Ｍｏなとの合金の成形材が提
供されている。しかしながら、これらの合金からの成形
材の高温強度は、粉末製造時の冷却速度に太き（依存す
るため、通常粉末顎造に用いられるエアアトマイズ法、
Ｎ２ガスアトマイズ法、Ａｒガスアトマイズ法などによ
って粉未化される場合は、合金成形材の原料粉末に、冷
却速度が特に大きい粉末、すなわち粒径の小さい粉末の
みを選択して用いること、あるいは小径の粒子を得るた
めに、極めて高価なＨｅガスの使用によるガス・アトマ
イズを行なうことが必要であった。したがって、粉末化
の歩留りが低いこと、またＨｅガスが高価なことによる
コストの上昇が大きいため、アルミニウム合金材の使用
による経済的価値が十分に得られなかった。

目　的 本発明は、ガス・アトマイズ法その他の方法によるアル
ミニウム合金粉末の製造において、冷却速度を従来法に
おけるほど大きくすることなしに得る粉末を用いて、常
法により成形し得る、アルミニウム合金の急冷凝固材か
らなる成形材を提供することを目的とする。

構　成 本発明の要旨は、次のとおりである。

Ｆｅ：４〜１５％、ＭＯ二　０．５〜８％及びｚｒ：　
０．３〜８％又はＮｉ：０．５〜８％の１種又は２種を
含み、残部は実質的にＡＩであるアルミニウム合金の急
冷凝固材を常法により成形して得たことを特徴とする、
アルミニウム合金の急冷凝固材からなる高温強度に優れ
た成形材。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず、本発明による急冷凝固材としてのアルミニウム合
金の成分の効果及びその含有量について述べる。

Ｆｅ：Ｆｅの金属間化合物がアトマイズにより急冷凝固
するときに細かく分散し、その分散強化により、成形材
における常温強度及び高温強度を高める。この作用は含
有量が下限の４％より少なければ、十分でなく、他方上
限の１５％を越えてもその効果は飽和している。

ＭＯ二Ｆｅの分散強化を助けて成形材の常温強度及び高
温強度をＡＩ−ＦＣ！二元合金の場合より更に高める。

その効果は含有量が下限の０．５％より少ないと十分で
なく、他方上限の８％を越えても、その効果は飽和して
いる。

したがって上限を越える含有は、ＭＯが高価なためコス
トの上昇を伴なう。

Ｚｒ　、Ｎｉ　：Ｚｒ　、Ｎｉの単独又は両方の添加で
Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｏ合金の分散強化を更に助け、成形材の
常温強度及び高温強度を一層高める。

このようにＺ　ｒ　％　Ｎ　ｉの１種又は２種の添加に
より、成形材の強度上昇が得られるので、比較的冷却速
度が低いアトマイズ法等によって得る粉末を使用しても
成形材において十分な強度が１ｑられるようになる。

この効果は、７ｒの０．３％、Ｎｉの０．５％の下限よ
り低い添加では十分に得られず、他方７ｒ、Ｎｉの８％
の上限を越えても、効果は飽和状態であり、両金属は高
価なためコスト上昇になるだけである。

次に、実施例について比較例と共に述べる。

実施例 表１に掲げるＮ００１〜Ｎ０．１７の合金を溶解し、こ
れらからガスアトマイズ法によって、平均粒径６０μの
粉末を製造した。使用したアトマイズガスはＮ０１１〜
Ｎ０．１６の合金に対してはＡｒガスで、Ｎｏ、１７合
金に対してのみＨｅであった。なお、アトマイズにおけ
る冷却速度はＡｒガスの場合的１０３℃／ｓｅｃ。

Ｈｅガスの場合的１０４℃／ｓｅｃであって、Ｈｅガス
による方が大きいが、その価格はＡｒガスの３〜４倍と
高い。

次に得られた各合金の粉末を用いて、それぞれ予備圧縮
（真密度の１０〜８０％まで）→アルミニウム容器封入
→高渇真空脱ガス（４００℃にて）の工程により、直径
１５２ｍｍのビレットを作製し、これを４００℃にて押
出し、直径４０Ｉｌｌｌ１１の棒とした。

他方、Ｎｏ、１８の合金については、溶解後連続鋳造（
冷却速度的３℃／５ｅａ）により、直径１５２ｍｍのイ
ンゴットに鋳造し、これを４００℃にて押出して直径４
０＋ａｍの棒とした。次いでこの押出し棒を５３０℃ｘ
　２４Ｈｒで溶体化処理した後、湯冷し、引続き２００
℃Ｘ　２０）−１ｒの時効処理を行なった（Ｔ　６処理
）。

以上の各合金棒に対して、室温及び２５０℃（保持時間
１００Ｈｒ）において、引張試験を行なった。その結果
を表２に示す。なお、表２の合金棒ＮＯ，は表１の合金
Ｎｏ、に対応する表　２　合金棒の機械的性質 察　ＡＡ２６１８−７６ σａ２：耐力（ｋｏｆ／ｍｍ２） σＢ：引張強さく　ｋｏｆ／１ＩＩＩ１１’　）δ　：
伸び（％） 表２が示すように、本発明に係る合金棒のＮ００１〜Ｎ
　Ｏ，１１の室温及び高温強度は、比較例のＮｏ、１２
〜Ｎｏ、１６、すなわち既存の耐熱性Ａ１合金の粉末冶
金によるものより著しく大きく、また高価なＨｅガスを
用いて冷却速度を高（して得たアトマイズ粉末による合
金棒のＮｏ、１７と同等又はそれ以上のである。更に本
発明に係る合金棒の高温強度は、インゴット法による従
来の耐熱アルミニウム合金ＡＡ２６１８による合金棒Ｎ
ｏ、１８より大幅に大きい。

なお、本発明で用いる急冷凝固材は、更に＾冷却速度が
得られる方法（例えば、Ｈｅガス・アトマイズ法、ロー
ル法など）により製造することができるが、その場合に
得られる急冷凝固材からの成形材は、それと同一の方法
で製造された既存のＡＩ　−Ｆｅ系合金の粉末冶金の成
形材よりも室温及び高温強度が大きいことは、いうまで
もないことである。

効　果 （１）　本発明の成形材は、急冷凝固材のアルミニウム
合金に、上記の組成のアルミニウム合金を用いたことに
よって、急冷凝固材の製造、例えばガスアトマイズ法に
おける冷却速度を従来法はどに大きくすることの必要な
しに、すなわち高価なＨｅガスを使用しないで、より安
価のＡｒガス又はＮ２ガスを用いて得られる粉末その他
の急冷凝固材から常法により成形することができ、著し
く大きい高温強度を有する。

【２）　また、同一のアトマイズ・ガスの使用の際、大
きい冷却速度で生成した細粒の粉末だけでなく、比較的
低い冷却速度で生成した粗粒の粉末も用いて成形するこ
とができ、同様にすぐれた高温強度を有する（急冷凝固
材の歩留りが向上する。） β）　本発明によるアルミニウム合金の使用は、既存の
Ａｌ−Ｆｅ系合金の粉末冶金による成形材のコストを引
き下げる。

（イ）　本発明による成形材は、従来のインゴット法に
よるアルミニウム合金成形材が使用できなかった高温環
境、特に１５０℃以上の場所での使用が可能であり、し
たがって機材の軽量化において、本発明成形材の技術的
及び経済的価値は大きい。

特許出願人 住友軽金属工業株式会社 代理人　弁理士　小松　秀岳 代理人　弁理士　旭　宏 第１頁の続き ０発　明　者　佐　野　秀　男　名古屋市港区ｆ社技術
研究所内 ０発　明　者　竹　島　義　雄　名古屋市港区ｆ社技術
研究所内 ０発　明　者　伊　藤　清　文　名古屋市港区ｆ社技術
研究所−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ：　４〜１５％、１ｖｌｏ　：　０．５〜８％、及
   びＺｒ：　０．３〜８％又はＮｉ：０．５〜８％の１種
   又は２種を含み、残部は実質的にＡ１であるアルミニウ
   ム合金の急冷凝固材を常法により成形して得たことを特
   徴とするアルミニウム合金の急冷凝固材からなる高温強
   度に優れた成形材。