JPS61199003A - アルミニウム合金粉末押出材の熱処理方法 - Google Patents

アルミニウム合金粉末押出材の熱処理方法

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JPS61199003A
JPS61199003A JP3984785A JP3984785A JPS61199003A JP S61199003 A JPS61199003 A JP S61199003A JP 3984785 A JP3984785 A JP 3984785A JP 3984785 A JP3984785 A JP 3984785A JP S61199003 A JPS61199003 A JP S61199003A
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JP
Japan
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powder
aluminum alloy
extruded material
alloy
mixed
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JP3984785A
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Kiyoaki Akechi
明智 清明
Atsushi Kuroishi
黒石 農士
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウム・合金混合粉末押出材及びアル
ミニウム合金複合粉末押出材の熱処理方法に関するもの
である。さらに詳細には本発明は、アルミニウム合金混
合粉末押出材、およびアルミニウム合金混合粉末を機械
的合金化することによりえられるアルミニウム合金複合
粉末の押出材を熱処理して割れがな(、機械的特性の優
れた材料を提供する方法に関する。
従来の技術 アルミニウム合金混合粉末、特に急冷凝固されたアルミ
ニウム母合金粉をベースとする混合粉末および該アルミ
ニウム合金混合粉末を機械的合金化(以下、メカニカル
アロイイングといつ)シて1!)られるアルミニウム合
金複合粉末を原料として熱間押出加工することによって
得られる粉末冶金法(Powder Metallur
gy 、以下P/Mという)に基< P/Mアルミニウ
ム合金は、従来の鋳造アルミニウム合金に見られない高
強度、高弾性率、高耐熱性、高耐摩耗性、低熱膨張率、
良好な塑性加工性、被切削加工性等の多くの優れた特性
を有している。この理由は、P/Mアルミニウム合金に
よれば、鋳造アルミニウム合金では得ることのできない
組成の合金、例えば、Al−30%5l−4%黒鉛合金
やAl−8%Fe−5%513N4合金等の製造が可能
となり、また、不純物の介入が少ないために鋳造材料に
見られる組織の不均一性を避けることができるからであ
る。このような種々の優れた特性を有するため、P/M
アルミニウム合金はコンプレッサ一部品、自動車部品、
エレクトロニクス部品、航空機材等としての広い用途が
検討されている。
その際、強度や耐摩耗性をより一層向上させるためマト
リックスを強化する手段としてT6等の熱処理を施す場
合がある。しかしながら、アルミニウム合金混合粉末押
出材並びにメカニカルアロイイングされたアルミニウム
合金複合粉末押出材の場合には、SiやFeを多量に含
む合金系であることが多いため、これらの元素と時効硬
化用に添加されているCuやMgが複雑な化合物を生成
し、溶体化加熱を行っても一旦生成したこれらの化合物
がΔ1中に固溶しないことがあり、そのために時効処理
によっても十分に硬度を上げることができない場合が生
じる。
また、溶体化温度を高くすることも、粉末の脱ガス温度
との関係から困難である。即ち、ある限度以上の温度で
溶体化を行うときには材料にブリスター(ガスによるふ
くれ)が生じてしまう。
上記の問題を解決するためには、押出直後に焼入れを行
う、いわゆるグイクエンチの方法が考えられる。この方
法は合金元素量の少ない合金系の場合には所定の効果を
あげることができるが、アルミニウム合金混合粉末押出
材やメカニカルアロイイングされたアルミニウム゛合金
複合粉末押出材の場合には、押出材の表面と内部との塑
性加工度の相異等の原因によって、割れが生じやすいと
いう欠点を有している。
更に、アルミニウム合金粉末を押出加工する際に、缶詰
めビレットとするか、あるいはビレットの前にダイスと
の潤滑のためにAA5052材等の当て板を用いてシー
ス付押出を行う場合以外のシースレス押出をする場合に
は、押出速度を極めて遅くしなければ押出表面に割れが
発生しやすい。しかしながら、このように押出速度が遅
くなると、グイクエンチされるまでに押出材がかなり空
冷されることになり、グイクエンチによっても十分な焼
入れ効果を期待することがてきな(なる。
発明が解決すべき問題点 このように、従来の熱処理方法はいずれも夫々解庚すべ
き問題点を有している。そこで、本発明の目的も、上記
問題点を解決し、アルミニウム合全混合押出材並びにメ
カニカルアクイインクされたアルミニウム合金複合粉末
押出材の熱処理を効果的に行う方法を提供することにあ
る。また、優れた材料特性を有するP/Mアルミニウム
合金を提供することも本発明の目的である。
問題点を解決するための手段 本発明者等は、アルミニウム合金混合粉末押出材並びに
アルミニウム合金複合粉末押出材の熱処理方法における
上記のような現状に鑑みて、簡単かつ有利な方法を開発
すべく種々検討、研究した結果、熱間押出後、押出材が
空冷されないように保温した後、該押出材を焼入れする
ことが上記目的達成のために極めて有利であることを見
出し、本発明を完成させたものである。
即ち、本発明に従うアルミニウム合金粉末押出材の熱処
理方法は、アルミニウム扮あるいはアルミニウム母合金
粉と、金属粉、合金粉、非金属粉及び化合物粉から成る
群から選択される少なくとも1種以上の粉末とを混合し
て成るアルミニウム合金混合粉及び該混合粉をメカニカ
ルアロイイングして11)られるアルミニウム合金複合
粉若しくは該混合粉及び該複合粉の圧縮成形体をビレッ
トとし、熱間押出した後、該押出材が空冷されないよう
に保温し、しかる後該押出材を焼入れすることを特゛(
放とするっ 即ち、アルミニウム合金粉末押出材およびアルミニウム
合金複合粉末の押出材を空冷等で自然冷却させることな
く、加熱装置によって保温し、その間の焼鈍により押出
材の表面及び内部の塑性加工による残留応力を解放し、
その後、連続して焼入れを行う。
詐」 本発明の方法によれば、押出材に割れが発生することな
く、しかもグイクエンチと同様の焼入れが可能となるの
で、高強度、高硬度の押出材を得ることができる。
本発明の方法の対象となるアルミニウム合金粉末押出材
は、目的及び用途に応じて種々の組成のアルミニウム合
金粉末から成る押出材を使用することができる。
即ち、アルミニウム扮あるいはアルミニウム母合金粉を
ベースとし、これに?Ag、 Cu5FeSCo、N+
等の各種金属粉や、Fe−Si合金、Fc  N+金合
金Cu−Mg合金、Cu−Si合金等の合金粉、黒鉛、
Si、B等の非金属粉及び酸化物、炭化物、窒化物、ホ
ウ化物等の化合物粉を混合した各種のアルミニウム合金
混合粉あるいはその圧縮成形体をビレットとして使用し
うる。
また、上記したアルミニウム合金混合粉を乾式アトライ
ター等の方法によってメカニカルアロイイングして得ら
れる各種のアルミニウム合金複合粉あるいはその圧縮成
形体をビレットとして使用することもできる。
更に、アルミニウム母合金粉としては、100℃/秒以
上の冷却速度で急冷凝固されるアルミニウム母合金粉、
あるいは−42メツシユよりも細かいガスアトマイズ粉
を使用することが有利である。
一般に急冷凝固A1合金粉末は、SiやFe等の合金元
素を多Mに含んでいる系であるため、冷却速度が100
℃/秒よりも遅い場合や粒径が42メツシユよりも大き
い場合には初晶S1や金属間化合物の晶出物が粗大かつ
不均一になり、又急冷凝固粉末の特徴である多量の過飽
和固溶がな(なるため、最終的な粉末押出材の組織、特
性を劣化させる。従って、冷却速度と粉末粒径を限定し
た。
また、本発明の方法に使用するビレットとしては、アル
ミニウム合金粉末を缶詰めにしたもの、冷間静水圧プレ
ス成形(CIP成形)したもの、ホット・プレスしたも
の、金型圧縮成形したもの及び一度押出成形されたもの
等各種のビレットが使用できる。 押出プレスのダイス
後方に設置する加熱装置としては、加熱炉若しくは熱風
吹き付け装置を使用することができる。また、加熱炉若
しくは熱風吹き付け区間の通過時間は1分間以上が望ま
しいが、押出材の組成や形状により、1分よりも短時間
であっても得られる押出材に割れが生じなければ問題は
ない。
押出材の加熱温度は溶体化加熱温度である400〜53
0℃の範囲とすることが、押出材の表面及び内部の塑性
加工による残留応力を解放させる点から有利であるが、
焼入れ感受性の大きt、)AA2000系合金のような
場合には450〜500℃の範囲とすることが望ましい
また、このように押出材を保温した後に続けて行う焼入
れの方法としては、押出材を水槽に入れる方法、水ミス
トを噴射する方法あるいは圧縮空気による方法等いずれ
の方法をも用いうる。
更に、焼入れ後は、自然時効あるいは人工時効のいずれ
を施しても良い。
実施例 以下に本発明によるアルミニウム合金粉末押出材の熱処
理方法を実施例によって説明するが、本発明の技術的範
囲はこれらの実施例によって同等制限されるものではな
い。
実施例1 一100メツシュのAl−17wt%Si−4wt%C
u−1wむ%Mg合金粉96vo1%と、平均粒径10
μmの黒鉛粉4 V(11%とから成る混合粉を3t/
c−でCIP成形し、該C■P成形体を・150℃で加
熱した後、押出圧10:lで初期面圧6t /e+dに
て押出を行なった。
その後、本発明の方法に従って、該押出材がダイスを通
過した後1000+nmに渡って480℃の熱風を吹き
付けた後、押出材を連続的に水槽に入れて焼入れを行っ
た。
比較法として、上記と同じ組成の混合粉を同様の方法で
成形、押出した後、熱風を吹き付けることなく■ダイク
エンチしたもの及び、■通常の熱処理を施したものを製
造した。
このようにして得られた3種の押出材について、表面の
割れの有無、及び自然時効あるいは人工時効を施した後
の硬さくH,、)を測定した。
なお、押出したまま(as extruded)での硬
さはH□74であった。
得られた結果を第1表に示すが、本発明の方法によれば
、表面に割れが発生せず、しかも、自然時効で硬さがH
,、,85以上の高硬度の押出材を得ることができた。
第1表 実施例2 一100メツシュの八l−17wj%Si−4wt%C
u−1wt%Mg合金粉末92VQ1%と平均粒径3μ
mのSiC粉8vo1%を乾式アトライターにて4時間
メカニカルアロイイングして得たアルミニウム合金複合
粉末を5t/c++fにてCIP成形して押出用ビレッ
トとした。これを450℃に加熱後、押出圧20:1で
初期面圧(3t/c++!にて押出を行った。
その後、本発明の方法に従って、押出材がダイス通過後
の1000?mにわたって480℃の熱風を吹きつけ、
その後、押出材を連続的に水Fgに入れて焼入れを行っ
た。
比較法として、上記と同じ組成の複合粉を同様の方法で
成形、押出した後、熱風を吹き付けることなく■ダイク
エンチしたもの及び、■通常の熱処理を施したものを製
造した。
このようにして得られた3種の押出材について、表面の
割れの有無、硬さ及び引張強さを測定した結果を第2表
に示す。
第2表に示す結果より明らかなように、グイクエンチに
よる押出材には表面の割れが著しく、正常な材料は得ら
れなかった。また通常熱処理のものは硬さ及び引張強さ
の点で劣っていた。しかしながら、本発明の方法による
押出材は、割れも発生せず、硬さ及び引張強さにも浸れ
ていた。
第2表 発明の詳細 な説明したように、本発明に従うアルミニウム合金粉末
の熱処理方法は、アルミニウム合金混合粉またはアルミ
ニウム合金複合粉若しくはこれろの圧縮成形体をビレッ
トとし、熱間押出した後、該押出材が空冷されないよう
に加熱装置によって保温し、しかる後該押出材を焼入れ
することを特徴とするものであり、本発明の方法により
製造された押出材は表面の割れが無く、しかも強度、耐
摩耗性等の機械的特性か(、訃れてむ)る。
従ってP/Mアルミニウム合金分野における本発明の方
法の利用範囲は極めて広く、その技術的効果は著しい。
′1jト許出願人 住友電気工業株式会社代 理 人 
弁理士 新居正彦

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルミニウム粉あるいはアルミニウム母合金粉と
    、金属粉、合金粉、非金属粉及び化合物粉から成る群か
    ら選択される少なくとも1種以上の粉末とを混合して成
    るアルミニウム合金混合粉若しくは該混合粉の圧縮成形
    体をビレットとし、熱間押出した後、該押出材が空冷さ
    れないように加熱装置によって保温し、しかる後該押出
    材を焼入れすることを特徴とするアルミニウム合金混合
    粉末押出材の熱処理方法。
  2. (2)上記加熱装置が加熱炉若しくは熱風吹き付け装置
    であって、加熱温度が400〜530°の範囲であるこ
    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
    ム合金混合粉末押出材の熱処理方法。
  3. (3)上記アルミニウム母合金粉が、100℃/秒以上
    の冷却速度で急冷凝固されたアルミニウム母合金粉であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    のいずれかに記載のアルミニウム合金混合粉末押出材の
    熱処理方法。
  4. (4)上記アルミニウム母合金粉が−42メッシュより
    も細かいガスアトマイズ粉であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項または第2項のいずれかに記載のアル
    ミニウム合金混合粉末押出材の熱処理方法。
  5. (5)上記ビレットとして、アルミニウム合金混合粉末
    を缶詰にしたビレット、冷間静水圧成形したビレット、
    ホットプレスしたビレット、金型圧縮成形したビレット
    あるいは一度押出成形されたビレットを使用することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか
    に記載のアルミニウム合金混合粉末押出材の熱処理方法
  6. (6)混合すべき上記金属粉が、Mg、Cu、Fe、C
    oおよびNiの粉末からなる群から選択された少なくと
    も1種以上の粉末であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項乃至第5項のいずれかに記載のアルミニウム合
    金混合粉末押出材の熱処理方法。
  7. (7)混合すべき上記合金粉がFe−Si合金粉、Fe
    −Ni合金粉、Cu−Mg合金粉およびCu−Si合金
    粉からなる群から選択された少なくとも1種以上の粉末
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第6
    項のいずれかに記載のアルミニウム合金混合粉末押出材
    の熱処理方法。
  8. (8)混合すべき上記非金属粉が、黒鉛、SiおよびB
    の粉末からなる群から選択された少なくとも1種以上の
    粉末であることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
    第7項のいずれかに記載のアルミニウム合金混合粉末押
    出材の熱処理方法。
  9. (9)混合すべき上記化合物粉が酸化物、炭化物、窒化
    物およびホウ化物の粉末からなる群から選択された少な
    くとも1種以上の粉末であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項乃至第8項のいずれかに記載のアルミニウ
    ム合金混合粉末押出材の熱処理方法。
  10. (10)アルミニウム粉あるいはアルミニウム母合金粉
    と、金属粉、合金粉、非金属粉および化合物から成る群
    から選択される少なくとも1種以上の粉末とを混合して
    成るアルミニウム合金混合粉を機械的合金化して得られ
    るアルミニウム合金複合粉若しくは該複合粉の圧縮成形
    体をビレットとし、熱間押出した後、該押出材が空冷さ
    れないように加熱装置によって保温し、しかる後該押出
    材を焼入れすることを特徴とするアルミニウム合金複合
    粉末押出材の熱処理方法。
  11. (11)上記加熱装置が加熱炉若しくは熱風吹き付け装
    置であって、加熱温度が400〜530°の範囲である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第10項記載のアルミ
    ニウム合金複合粉末押出材の熱処理方法。
  12. (12)上記アルミニウム母合金粉が、100℃/秒以
    上の冷却速度で急冷凝固されたアルミニウム母合金粉で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第10項または第
    11項のいずれかに記載のアルミニウム合金複合粉末押
    出材の熱処理方法。
  13. (13)上記アルミニウム母合金粉が−42メッシュの
    ガスアトマイズ粉であることを特徴とする特許請求の範
    囲第10項または第11項のいずれかに記載のアルミニ
    ウム合金複合粉末押出材の熱処理方法。
  14. (14)上記ビレットとして、アルミニウム合金複合粉
    末を缶詰にしたビレット、冷間静水圧成形したビレット
    、ホットプレスしたビレット、金型圧縮成形したビレッ
    トあるいは一度押出成形されたビレットを使用すること
    を特徴とする特許請求の範囲第10項乃至第13項のい
    ずれかに記載のアルミニウム合金複合粉末押出材の熱処
    理方法。
  15. (15)混合すべき上記金属粉が、Mg、Cu、Fe、
    CoおよびNiの粉末からなる群から選択された少なく
    とも1種以上の粉末であることを特徴とする特許請求の
    範囲第10項乃至第14項のいずれかに記載のアルミニ
    ウム合金複合粉末押出材の熱処理方法。
  16. (16)混合すべき上記合金粉がFe−Si合金粉、F
    e−Ni合金粉、Cu−Mg合金粉およびCu−Si合
    金粉からなる群から選択された少なくとも1種以上の粉
    末であることを特徴とする特許請求の範囲第10項乃至
    第15項のいずれかに記載のアルミニウム合金複合粉末
    押出材の熱処理方法。
  17. (17)混合すべき上記非金属粉が、黒鉛、Siおよび
    Bの粉末からなる群から選択された少なくとも1種以上
    の粉末であることを特徴とする特許請求の範囲第10項
    乃至第16項のいずれかに記載のアルミニウム合金複合
    粉末押出材の熱処理方法。
  18. (18)混合すべき上記化合物粉が酸化物、炭化物、窒
    化物およびホウ化物の粉末からなる群から選択された少
    なくとも1種以上の粉末であることを特徴とする特許請
    求の範囲第10項乃至第17項のいずれかに記載のアル
    ミニウム合金複合粉末押出材の熱処理方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63206455A (ja) * 1987-02-20 1988-08-25 Showa Denko Kk 高強度、耐摩耗性Al合金粉末成形部材の熱処理方法
JPH0273952A (ja) * 1988-07-05 1990-03-13 Gkss Forschungszentrum Geesthacht Gmbh 粉末状の可延性成分から合金相を製造する方法
JPH02185956A (ja) * 1989-01-12 1990-07-20 Nissan Motor Co Ltd アルミニウム系熱間鍛造品の製造方法
JPH02228455A (ja) * 1989-02-28 1990-09-11 Showa Alum Corp アルミニウム押出材の焼入装置

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