JPS62158835A - Ａｌ−Ｌｉ系合金の溶製方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＡｎ−Ｌｉ系合金の溶製方法に係り、特に活性
度が高く耐火材等と反応しやすいことから従来より溶製
が困難とされていたＡｌｌ　−Ｌｉ系合金を溶製する方
法に関する。

［従来の技術］ Ａ交−Ｌｉ系合金は、強力Ａ１合金の研究開発の途上に
おいて生み出されたものであり、従来のＡ１合金より軽
量かつ高強度であることから、航空機等の分野において
少しずつ採用が進んでいる。

ＡＩＬ−Ｌｉ系合金の製造法としては、普通の溶解鋳造
鍛造方式と粉末冶金方式の二つがある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これらの従来の製造方法のうち、溶解鋳
造鍛造方式では、Ｌｉが活性金属であることから、酸素
、窒素、水素、水分などと化合し易く、また、容易と接
する耐火炉材による合金汚染やＬｉ２Ｏ系酸化物の生成
、Ｌｉ含有量の減少等の問題が生起する。　例えば、一
般に溶製用高周波炉材として、マグネシア質やグラファ
イト賀の耐火材料があるが、下記のように溶湯中の酸素
、炭素の濃度上昇を引き起こす。

ＭｇＯ（炉材）→Ｍｇ（ガス）＋０（溶湯中）Ｃ（炉材
）→Ｃ（溶湯中） また、ＭｇＯは下記のように溶湯中のＬｉと反応してＬ
ｉ含有量の減少、溶湯の汚染をひきおこす。

２　Ｍ　ｇ　Ｏ＋　Ｌ　ｉ→２Ｍｇ＋Ｌｉ２Ｏその他、
アルミナ質やシリカ含有ジルコニア賀の耐火材料におい
ても同様に、溶湯は汚染される。

２八文２０ａ＋３Ｌｉ→４Ａｌ＋３Ｌｉ２０ＺｒＯ２＋
Ｌｆ−＋Ｚｎ＋Ｌ＋２０ Ｓｉ０２＋Ｌｉ＋Ｓｉ＋Ｌｉ２Ｏ このようにＡｆＬ−Ｌｉ系合金は、通常の耐火物容器を
用いた溶解では良好な合金は得られず、■　溶解時には
酸化揮発損失しやすい。

■　酸化物が溶湯にまき込まれ、これは極めて除去し難
い。

■　ガスを吸収するので材料中に気泡が発生しやすい、 等の様々な困難がある。

このため溶解はフラックス法や不活性ガス中での溶解鋳
造法を採用する必要がある。即ち、鉄坩堝を用いてＬｉ
のアルゴン中溶解を行い、別に溶解したＡＩＬをこれに
加え、すばやく攪拌して鋳造するような、細かいノウハ
ウが必要である。

しかるに、このような方法によってもＡｆＬとＬｆを均
一組成に溶製することはできず、また不純物が多いこと
から、得られるインゴットは鍛造に際し極めて割れやす
いという欠点がある。

これに対し、粉末冶金方式は、粉末をアトマイズ法によ
り急冷凝固して強制固溶させるのであるが、アトマイズ
法においても前述のガスの吸収や酸化物の問題を避ける
ことはできず、しかも得られた粉末は爆発しやすいこと
から、保存が困難であるという問題もある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の実情に鑑み、Ａｌ−Ｌｉ系合金の工
業的に極めて有利な溶製方法を提供するものであって、 Ａｌ−Ｌｉ系合金を溶製するに際し、内面がＣａＯ質耐
火物で構成された容器を用いて、非酸化性雰囲気にて溶
製することを特徴とするＡ１−Ｌｉ系合金の溶製方法、 を要旨とするものである。

以下に本発明につき詳細に説明する。

なお、本明細書において「％」は「重量％」を表す。

本発明において、Ａｌ−Ｌｉ系合金とは、例えば０．５
〜５％のＬｆを含有するＡｎ−Ｌｉ系合金であって、そ
の他の元素として、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｆ、　Ｇｏ、　Ｔｉ
、　Ｍｇ、　Ｚｒ、　Ｍｏ、　Ｃｄ、及び希土類元素等
の１種又は２種以上を含有していても良い。

Ａｎ−Ｌｉ系合金としては次に例示するようなものが知
られている。

Ａｌ−０，９２Ｌｉ　、Ａｌ−１，５６Ｌｉ　。

Ａｌ−１，９０Ｌｉ　、Ａｌ−２，４５Ｌｉ　。

Ａｌ−４，５Ｌｉ。

Ａｌ−２，８Ｌｉ−０，１４Ｚｒ。

Ａｌ−２Ｌ＋−２Ｍｇ。

Ａｌ−１，８５Ｌｉ−３，４Ｍｇ。

Ａｌ−２Ａｌ−２Ｌｉ−２，２Ｚｒ。

Ａｌ−１，８３Ｌｉ−３，４Ｍｇ −０，１９２ｒ。

Ａｌ−２，６Ｌｉ−１，９３Ｍｇ −０，１６２ｒ。

Ａｌ−２，６Ｌｉ−３，５Ｍｇ−０，１４Ｚｒ。

Ａｌ−２，７Ｌｉ−５，２Ｍｇ−０，２Ｚｒ　。

Ａｌ−１，８Ｌｉ−４，２Ｍｇ−１，０６Ｍｎ。

Ａｌ−２，７Ｌｉ−３，５Ｍｇ−０，３Ｌｉ。

Ａｌ−１，９５Ｌｉ−３，９６Ｍｇ −１，１６Ｆｅ−１，０５Ｎｆ。

Ａｌ−２，８Ｌｆ−０，３Ｌｉ。

Ａｌ−３Ｌｉ−１，３Ｌｉ。

Ａｌ−１，２Ｌｉ−４，５Ｃｕ−０，５Ｌｉ−０、２Ｃ
ｄ　　。

Ａｌ−２，５Ｌｉ−１，２Ｃｕ−０，７Ｍｇ−０，１２
２ｒ 本発明においては、このようなＡｆｌ−Ｌｉ系合金を、
内面がＣａＯ質耐火物で構成された容器を用い、非酸化
性雰囲気（例えば、アルゴン、ヘリウムなど）下で、常
法例えば高周波あるいは低周波誘導加熱法等で加熱して
溶解させて溶製する。

本発明において、Ａ１１−Ｌｉ系合金の溶融に用いる容
器の内面を構成するＣａＯ質耐火材としては、ＣａＯを
主体とする耐火材、例えばカルシア（Ｃａｂ）、ＣａＯ
を富化したドロマイト等が挙げられる。ＣａＯとしては
、電融カルシアが、緻密であることから、極めて好適で
ある。また、生石灰、石灰石、或いは消石灰などを焼成
したカルシア（Ｃａｂ）も好適である。

このようなＣａＯ質耐火材中のＣａＯ含有率が高い程、
不純物生成が少なく、溶湯の汚染はより確実に防止され
る０本発明においては、ＣａＯ含有率が８５％以上、特
に９０％以上とりわけ９５％以上のＣａＯ質耐火材で構
成された容器を用いるのが好ましい。

［作用］ ＣａＯは高融点であると共に高温で極めて安定であり、
活性金属を含む合金溶湯に対する安定性が極めて高く、
Ｌｉと反応してＬｉ＃化物を生成することがない、この
ためＡｎ−Ｌｉ系合金溶湯のＬｉを減少させたり、溶湯
を不純物により汚染することがない。また、ＣａＯを主
体とする耐火物は非金属介在物の原因となる酸化物とい
わゆる炉壁反応し易＜、　Ａｌ−Ｌｉ系合金溶湯中の酸
化物を吸収し、酸化物介在量を大幅に減少させることが
できる、しかも酸素、水素、窒素等のコンタミを防止す
る。

このため、内面がこのようなＣａＯ主体の炉材で構成さ
れた容器を用いることにより、従来溶製困難とされてい
たＡｎ−Ｌｉ系合金の良好な溶製が可能となる。

［実施例］ 以下に本発明を実施例及び比較例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施
例に限定されるものではない。

実施例１〜３、比較例１〜３ Ａｌ−１，５６Ｌｉ合金をＣａＯ含有率がそれぞれ８５
％（実施例１）、９０％（実施例２）、９９％（実施例
３）ＣａＯ質坩堝、Ｆｅ坩堝（比較例１）、Ａｌ２０３
質坩堝（比較例２）、黒鉛坩堝（比較例３）にそれぞれ
入れ、これを出力１０ｋｗ、周波数５０ｋＨｚの内熱式
誘導加熱溶解炉に入れ、Ａｒ６００ｔｏｒｒの雰囲気下
で溶解し、溶湯中の０濃度の差を調べた。

その結果、第１表に示す如＜、ＣａＯ質坩堝を用いた場
合には、溶湯中の酸素含有量が速やかに低減され、良好
な合金が得られることが明らかとなった。

第　ｌ　表　ＡｆＬ−Ｌｆ合金中の酸素残留量［発明の
効果］ 以上詳述した通り、本発明のＡｌ−Ｌｉ系合金の溶製方
法は、Ａｎ−Ｌｉ系合金溶湯を、内面がＣａＯ質耐火材
で構成された容器中で、Ｍ非酸化性雰囲気にて保持する
ものであり、従来溶製が困難とされていたＡｎ−Ｌｉ系
合金を極めて高純度で得ることが可能である。

このような本発明方法によれば。

■　酸化物介在量が低減され、酸素、窒素、水素等のコ
ンタミの少ないＡｎ−Ｌｉ系合金を容易に得ることがで
きる。

■　従って、得られる合金は極めて強度等の特性に優れ
たものとなる。

■　極めて均質な組成の合金が得られる。

■　このため、鋳造後のインゴットは、鍛造に際して割
れることがなく、Ａｌ−Ｌｉ系合金の溶解、鋳造を安定
かつ容易に行なえる。

等の様々な効果が奏され、工業的に極めて有利である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ−Ｌｉ系合金を溶製するに際し、内面がＣａ
   Ｏ質耐火物で構成された容器を用いて、非酸化性雰囲気
   にて溶製することを特徴とするＡｌ−Ｌｉ系合金の溶製
   方法。