JPS61133358A - 高強度、高張力アルミニウム合金 - Google Patents
高強度、高張力アルミニウム合金Info
- Publication number
- JPS61133358A JPS61133358A JP25437884A JP25437884A JPS61133358A JP S61133358 A JPS61133358 A JP S61133358A JP 25437884 A JP25437884 A JP 25437884A JP 25437884 A JP25437884 A JP 25437884A JP S61133358 A JPS61133358 A JP S61133358A
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- JP
- Japan
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- alloy
- strength
- rare earth
- aluminum
- earth element
- Prior art date
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明はアルミニウムに少量のリチウムを含有したＡ、
ｇ−ｔ＋金合金希土類元素を添加し、又は更に銅、マグ
ネシウム、マンガン、ジルコニウムを１種以上含有せし
めた高強度、高張力のアルミニウム合金に関するもので
、例えばターボ真空ポンプやルーツ真空ポンプ等の真空
機器の宵やケーシング等構造材として有用なものである
。
ｇ−ｔ＋金合金希土類元素を添加し、又は更に銅、マグ
ネシウム、マンガン、ジルコニウムを１種以上含有せし
めた高強度、高張力のアルミニウム合金に関するもので
、例えばターボ真空ポンプやルーツ真空ポンプ等の真空
機器の宵やケーシング等構造材として有用なものである
。
リチウムは室温に於ける比重が０．５３で、アルミニウ
ム（２，７０）の１１５以下しかない軽い元素である。
ム（２，７０）の１１５以下しかない軽い元素である。
アルミニウム中へのリチウムの固溶度は８７４にで６質
量％近くに達するが、温度の低下と共に固溶度が低下し
、室温では１質量％以下になることから、リチウムは析
出硬化元素として知られている。これをアルミニウムに
添加するとリチウム１％当り、約２．５％密度が低下し
、又、弾性率の向上効果も大きく、その結果比弾性率の
向上は他“の合金元素と比較して優れている。
量％近くに達するが、温度の低下と共に固溶度が低下し
、室温では１質量％以下になることから、リチウムは析
出硬化元素として知られている。これをアルミニウムに
添加するとリチウム１％当り、約２．５％密度が低下し
、又、弾性率の向上効果も大きく、その結果比弾性率の
向上は他“の合金元素と比較して優れている。
しかし、このＡｌ−Ｌｉ合金の最大の欠陥は切欠感受性
が大きく、靭性が極めて低いことにある。
が大きく、靭性が極めて低いことにある。
しかして、本発明はＡＪ！−Ｌｉ合金の靭性が極めて低
いという欠陥を無くして、粘り強さをもった高強度、高
張力のアルミニウム合金を提供することを目的になされ
たものである。
いという欠陥を無くして、粘り強さをもった高強度、高
張力のアルミニウム合金を提供することを目的になされ
たものである。
パフ−１−ｉ合金の低靭性の原因の一つは、一般にＬｌ
ｚ型規則相（準安定相のδ’ Ａ１３Ｌｉ相）を含む
合金中を転位が規則相を切って進む時は、その転位は超
格子転位として運動するので、交差すべりや上昇運動を
おこしにくく、すべりは１枚のすべり面に集中しやすい
傾向にある。更に転位によって切られる析出物のすべり
面上の断面積はすべり変形の進行と共に小さくなり、後
続転位は析出物を切りやすくなる。こうして１１ｚ相の
析出により平面すべりが増大し、粒界での応力集中が増
す。その結果、すべり面と粒界の交点に亀裂が発生し、
その亀裂が粒界或いはすべり面に沿って伝播することが
認められている。この外に、パフ−１ｉ合金の低靭性の
原因は、結晶粒界に沿う無析出物帯（ＰＦＺ）の存在が
考えられている。
ｚ型規則相（準安定相のδ’ Ａ１３Ｌｉ相）を含む
合金中を転位が規則相を切って進む時は、その転位は超
格子転位として運動するので、交差すべりや上昇運動を
おこしにくく、すべりは１枚のすべり面に集中しやすい
傾向にある。更に転位によって切られる析出物のすべり
面上の断面積はすべり変形の進行と共に小さくなり、後
続転位は析出物を切りやすくなる。こうして１１ｚ相の
析出により平面すべりが増大し、粒界での応力集中が増
す。その結果、すべり面と粒界の交点に亀裂が発生し、
その亀裂が粒界或いはすべり面に沿って伝播することが
認められている。この外に、パフ−１ｉ合金の低靭性の
原因は、結晶粒界に沿う無析出物帯（ＰＦＺ）の存在が
考えられている。
ＰＦＺに関しては、Ａｌ−Ｌｉ合金でも時効の進行と共
に粒界析出が起り、ＰＦＺが形成されることが知られて
いる。ＰＥＺは時効硬化した母相に比べて軟かく、優先
的に変形して粒界に沿って破壊を起すことがある。
に粒界析出が起り、ＰＦＺが形成されることが知られて
いる。ＰＥＺは時効硬化した母相に比べて軟かく、優先
的に変形して粒界に沿って破壊を起すことがある。
ＡＪ！−Ｌｉ合金には、結晶粒微細化のために非整合粒
子が故意に分散させられている。ｌｉは反応性が高いた
め、溶解の際の雰囲気やるつぼ、濾材との反応により、
不純物介在物が多量に分散している場合が多い、これら
の介在物も変形中の空洞発生の場所となり、空洞の連結
により破壊へとつながりやすい。
子が故意に分散させられている。ｌｉは反応性が高いた
め、溶解の際の雰囲気やるつぼ、濾材との反応により、
不純物介在物が多量に分散している場合が多い、これら
の介在物も変形中の空洞発生の場所となり、空洞の連結
により破壊へとつながりやすい。
又、原料Ｌｉ中の主要な不純物はＮａ 、 Ｃａ、Ｋ等
のアルカリ金属であるが、ＮａはＡＩの粒界に偏析して
粒界脆化の原因となることが知られている。
のアルカリ金属であるが、ＮａはＡＩの粒界に偏析して
粒界脆化の原因となることが知られている。
このような、パノーｌｉ合金の低靭性を改良するために
本発明は、希土類元素０．０１〜１％（重量百分比）を
添加し、又、更に銅、マグネシウム、マンガン、又は、
ジルコニウムを０．１〜５％の範囲で１種又は１種以上
含有せしめたものである。
本発明は、希土類元素０．０１〜１％（重量百分比）を
添加し、又、更に銅、マグネシウム、マンガン、又は、
ジルコニウムを０．１〜５％の範囲で１種又は１種以上
含有せしめたものである。
希土類金属とアルミニウムの合金及び化合物は、その耐
蝕性、強度、耐熱強度、耐摩耗性が高くなることは知ら
れていることであり、その結果がＡｌ−Ｌｉ合金の中に
分散される効果として、Ａ７−１−ｉ合金の低靭性が改
良されて、アルミニウム合金を高強度、高張力にする。
蝕性、強度、耐熱強度、耐摩耗性が高くなることは知ら
れていることであり、その結果がＡｌ−Ｌｉ合金の中に
分散される効果として、Ａ７−１−ｉ合金の低靭性が改
良されて、アルミニウム合金を高強度、高張力にする。
本発明では、耐力１００Ｍ ｐａ、伸び５．２％の値を
示すリチウム１％を含有するＡｌ−Ｌｉ合金に、ミツシ
ュメタル、つまり、セリウム族希土類の自然合金モナズ
石から酸化トリウムをとった残滓中に含まれるセリウム
をはじめとする希土類金属の酸化物を塩化物にしたのち
、マグネシウム、カルシウム、又はナトリウムのような
活性金属で還元するか、又は電解することによって抽出
し得た合金（Ｃｅ４０〜５０％、Ｌａ２０〜４０％、そ
の他、ＹｔｌＥｒ等を含む）で、これを０．３％添加し
た結果、耐力２４０Ｍ ｐａ、伸び３．８％と、強度、
張力を増大せしめることができた。
示すリチウム１％を含有するＡｌ−Ｌｉ合金に、ミツシ
ュメタル、つまり、セリウム族希土類の自然合金モナズ
石から酸化トリウムをとった残滓中に含まれるセリウム
をはじめとする希土類金属の酸化物を塩化物にしたのち
、マグネシウム、カルシウム、又はナトリウムのような
活性金属で還元するか、又は電解することによって抽出
し得た合金（Ｃｅ４０〜５０％、Ｌａ２０〜４０％、そ
の他、ＹｔｌＥｒ等を含む）で、これを０．３％添加し
た結果、耐力２４０Ｍ ｐａ、伸び３．８％と、強度、
張力を増大せしめることができた。
以下、同じように、ｌ ｉ３．５％を含む、ＡＪ！−Ｌ
ｉ合金の耐力は２００Ｍ ｔｅａ、伸び６％であるが、
それにセリウムＣｅ、イツトリウムＹ混合物を０．１％
添加した結果、耐力３６０Ｍ ｐａ、伸び４．２％とな
った。
ｉ合金の耐力は２００Ｍ ｔｅａ、伸び６％であるが、
それにセリウムＣｅ、イツトリウムＹ混合物を０．１％
添加した結果、耐力３６０Ｍ ｐａ、伸び４．２％とな
った。
又、１−ｉ３％、銅ＯＬ１ ３％、マグネシウムＭＳ
１％を含むＡＩ金合金耐力２３０Ｍ ｐａ、伸び４．
２％であるが、それにＹ Ｏ，１２％を添加した結果、
耐力４４０Ｍ ｐａ、伸び５．４％となった。
１％を含むＡＩ金合金耐力２３０Ｍ ｐａ、伸び４．
２％であるが、それにＹ Ｏ，１２％を添加した結果、
耐力４４０Ｍ ｐａ、伸び５．４％となった。
更に又、１−ｉ３％、Ｃｕ ４．５％、Ｍｎ Ｏ，
５％、２ｒ Ｏ，５％を含むＡＪ！合金は耐力２６０
Ｍ ｌｅａ、伸び４％であるが、それにミツシュメタル
０．１％を添加した結果耐力４６０Ｍ Ｄａ、伸び３％
となった。これ等は何れも比重が約２．５程度となるの
で、耐比強度は約１００以上となり、鉄材の耐比強度の
約２０に比べて５倍以上高い比強度を示している。
５％、２ｒ Ｏ，５％を含むＡＪ！合金は耐力２６０
Ｍ ｌｅａ、伸び４％であるが、それにミツシュメタル
０．１％を添加した結果耐力４６０Ｍ Ｄａ、伸び３％
となった。これ等は何れも比重が約２．５程度となるの
で、耐比強度は約１００以上となり、鉄材の耐比強度の
約２０に比べて５倍以上高い比強度を示している。
このように、Ａｉ−ｔｒ金合金添加された希土類金属と
アルミニウムとの化合物ＲＥ Ｖ Ａ １２２はＭｆＣ
ｕｚ型立方格子と同様の立方格子をもち、非常に高い融
点を有し、その融点に至るまで安定している。そして耐
蝕性、強度、耐熱強度、耐摩耗性が高く、しかも軽いこ
とから、この化合物がＡ７−Ｌｉ合金中に分散して前記
したＡ１−１；合金の低靭性の原因を防いで靭性を高め
る結果となっている。
アルミニウムとの化合物ＲＥ Ｖ Ａ １２２はＭｆＣ
ｕｚ型立方格子と同様の立方格子をもち、非常に高い融
点を有し、その融点に至るまで安定している。そして耐
蝕性、強度、耐熱強度、耐摩耗性が高く、しかも軽いこ
とから、この化合物がＡ７−Ｌｉ合金中に分散して前記
したＡ１−１；合金の低靭性の原因を防いで靭性を高め
る結果となっている。
このＡｌ−Ｌｉ合金に希土類金属を添加した合金の特性
を更に向上させるために、Ｍ９、ＣＬＩ、Ｍｎ又は、ｌ
ｒを０．１〜５％の範囲で１種又は１種以上を添加して
、その結果を得たことは前述した通りである。これはＡ
ｌ−Ｌｉ合金のＡ１３ Ｌ！（δ′相）準安定析出相で
あるが、Ｍ３、Ｃ１゜Ｍｎ 、Ｚｒ等を添加することに
よってこのδ′相の組成を変え、母相との整合ひずみの
大きさ、及びδ′相−母相界面エネルギを変化させるこ
とによって、転位に対する抵抗を変えるようにしたもの
である。
を更に向上させるために、Ｍ９、ＣＬＩ、Ｍｎ又は、ｌ
ｒを０．１〜５％の範囲で１種又は１種以上を添加して
、その結果を得たことは前述した通りである。これはＡ
ｌ−Ｌｉ合金のＡ１３ Ｌ！（δ′相）準安定析出相で
あるが、Ｍ３、Ｃ１゜Ｍｎ 、Ｚｒ等を添加することに
よってこのδ′相の組成を変え、母相との整合ひずみの
大きさ、及びδ′相−母相界面エネルギを変化させるこ
とによって、転位に対する抵抗を変えるようにしたもの
である。
固溶体硬化元素として作用するものとされているＭ３の
添加により、δ′相の外にＡ１２ Ｌ！ Ｍ９の相が形
成されることで、特に高温に於ける強度を増すようにな
る。
添加により、δ′相の外にＡ１２ Ｌ！ Ｍ９の相が形
成されることで、特に高温に於ける強度を増すようにな
る。
Ｍｎを添加したｌ／−Ｌｉ−Ｍｎ合金中には大きなロッ
ド状の不整合Ａ、ｉ’ｓＭｎが分散しているが、δ′相
の析出挙動にはほとんど影響を及ぼさないでいる。これ
を疲れ試験した結果によれば、繰返し疲労軟化は観察さ
れなかった。このように疲労軟化が生じない理由は、間
隔の狭い整合δ′相と間隔の広い不整合ＡノｓＭｎ析出
物の２つのタイプの析出物の共存による効果であるとみ
られる。
ド状の不整合Ａ、ｉ’ｓＭｎが分散しているが、δ′相
の析出挙動にはほとんど影響を及ぼさないでいる。これ
を疲れ試験した結果によれば、繰返し疲労軟化は観察さ
れなかった。このように疲労軟化が生じない理由は、間
隔の狭い整合δ′相と間隔の広い不整合ＡノｓＭｎ析出
物の２つのタイプの析出物の共存による効果であるとみ
られる。
Ｃａを添加したパフ−Ｃｕ−１ｉ合金は、Ａノア Ｓ
Ｃｕ ４ Ｌｉ 、 Ａｌｚ Ｃｕ ｌｉを板状に析出
して、パフ−Ｃｕ−１−ｉ合金の硬化に寄与し、時効硬
化を高める効果をあられしている。
Ｃｕ ４ Ｌｉ 、 Ａｌｚ Ｃｕ ｌｉを板状に析出
して、パフ−Ｃｕ−１−ｉ合金の硬化に寄与し、時効硬
化を高める効果をあられしている。
アルミニウムより軽い元素であるリチウムをアルミニウ
ムに添加することにより弾性率の向上効果を大きくし、
比弾性率の向上は他の合金元素と比較して優れているに
も係わらず、靭性が極めて低いことによって実用に供し
得なかった。このＡ７−Ｌ＋金合金希土類元素を添加し
、希土類金属とアルミニウムとの合金及び化合物をパフ
−１−ｉ合金中に分散することによって、Ａｉ−ｃｉ合
金の低靭性を改良することができた。更に、この希土類
金属を添加したパフ−１ｊ合金に固溶体硬化元素として
知られているＭ９を添加して、新たな相を析出させて強
度を増したり、Ｍｎを添加することによって繰返し疲労
軟化性を向上させたり、Ｃｕを添加することによって時
効硬化を高める等高強度、高張力のアルミニウム合金を
得ることができたものである。
ムに添加することにより弾性率の向上効果を大きくし、
比弾性率の向上は他の合金元素と比較して優れているに
も係わらず、靭性が極めて低いことによって実用に供し
得なかった。このＡ７−Ｌ＋金合金希土類元素を添加し
、希土類金属とアルミニウムとの合金及び化合物をパフ
−１−ｉ合金中に分散することによって、Ａｉ−ｃｉ合
金の低靭性を改良することができた。更に、この希土類
金属を添加したパフ−１ｊ合金に固溶体硬化元素として
知られているＭ９を添加して、新たな相を析出させて強
度を増したり、Ｍｎを添加することによって繰返し疲労
軟化性を向上させたり、Ｃｕを添加することによって時
効硬化を高める等高強度、高張力のアルミニウム合金を
得ることができたものである。
特 許 出 願 人
株式会社井上ジャパックス研、Ｆ、％、１・島ｆｊ針゛
Claims (2)
- （１）アルミニウムにリチウム０．１〜５％（重量百分
比、以下同じ）を含み更に希土類元素０．０１〜１％を
含有させたことを特徴とする高強度、高張力アルミニウ
ム合金。 - （２）アルミニウムにリチウム０．１〜５％、希土類元
素０．０１〜１％を含有し、更に銅、マグネシウム、マ
ンガン又はジルコニウムを０．１〜５％の範囲で１種又
は１種以上含有せしめたことを特徴とする高強度、高張
力アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25437884A JPS61133358A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 高強度、高張力アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25437884A JPS61133358A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 高強度、高張力アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61133358A true JPS61133358A (ja) | 1986-06-20 |
Family
ID=17264149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25437884A Pending JPS61133358A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 高強度、高張力アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61133358A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63266037A (ja) * | 1987-02-18 | 1988-11-02 | セジユデユール・ソシエテ・ドウ・トランスフオルマシオン・ドウ・ラリユミウム・ペシネ | 応力腐食に耐性のリチウム含有アルミニウム合金材料及びその製造方法 |
| US4832910A (en) * | 1985-12-23 | 1989-05-23 | Aluminum Company Of America | Aluminum-lithium alloys |
| US5211910A (en) * | 1990-01-26 | 1993-05-18 | Martin Marietta Corporation | Ultra high strength aluminum-base alloys |
| US5259897A (en) * | 1988-08-18 | 1993-11-09 | Martin Marietta Corporation | Ultrahigh strength Al-Cu-Li-Mg alloys |
| US8118950B2 (en) | 2007-12-04 | 2012-02-21 | Alcoa Inc. | Aluminum-copper-lithium alloys |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP25437884A patent/JPS61133358A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4832910A (en) * | 1985-12-23 | 1989-05-23 | Aluminum Company Of America | Aluminum-lithium alloys |
| JPS63266037A (ja) * | 1987-02-18 | 1988-11-02 | セジユデユール・ソシエテ・ドウ・トランスフオルマシオン・ドウ・ラリユミウム・ペシネ | 応力腐食に耐性のリチウム含有アルミニウム合金材料及びその製造方法 |
| US5259897A (en) * | 1988-08-18 | 1993-11-09 | Martin Marietta Corporation | Ultrahigh strength Al-Cu-Li-Mg alloys |
| US5211910A (en) * | 1990-01-26 | 1993-05-18 | Martin Marietta Corporation | Ultra high strength aluminum-base alloys |
| US8118950B2 (en) | 2007-12-04 | 2012-02-21 | Alcoa Inc. | Aluminum-copper-lithium alloys |
| US9587294B2 (en) | 2007-12-04 | 2017-03-07 | Arconic Inc. | Aluminum-copper-lithium alloys |
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