JPS6223952A - 靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金およびその製造法 - Google Patents
靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金およびその製造法Info
- Publication number
- JPS6223952A JPS6223952A JP16256285A JP16256285A JPS6223952A JP S6223952 A JPS6223952 A JP S6223952A JP 16256285 A JP16256285 A JP 16256285A JP 16256285 A JP16256285 A JP 16256285A JP S6223952 A JPS6223952 A JP S6223952A
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- alloys
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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】
（イ）技術分野
耐熱性合金として、Ａｌ −Ｆ ｅｔ Ａｌ Ｎ ｒ系
合金が研究されているが、Ａｌ−Ｆｅ系合金はＦｅの添
加量の増加に伴い耐熱強度は高くなるが伸び、靭性が著
しく低下する。またＡｌ−Ｎｉ系合金では伸び、靭性を
Ａｌ−Ｆｅ系合金はど損なわず耐熱強さが向］−するが
、耐熱強さの改善は劣る。本発明はＡｌ−Ｆｅ系合金ま
たはＡｌ−Ｎｉ系合金におけるＦｅまたはＮｉの一部を
ＮｉまたはＦｅにて置き換えることにより、伸び、耐熱
強度を１０なわずに靭性を高めた高靭性ＡＬ−Ｆｅ−Ｎ
ｉ系合金に関するものである。
合金が研究されているが、Ａｌ−Ｆｅ系合金はＦｅの添
加量の増加に伴い耐熱強度は高くなるが伸び、靭性が著
しく低下する。またＡｌ−Ｎｉ系合金では伸び、靭性を
Ａｌ−Ｆｅ系合金はど損なわず耐熱強さが向］−するが
、耐熱強さの改善は劣る。本発明はＡｌ−Ｆｅ系合金ま
たはＡｌ−Ｎｉ系合金におけるＦｅまたはＮｉの一部を
ＮｉまたはＦｅにて置き換えることにより、伸び、耐熱
強度を１０なわずに靭性を高めた高靭性ＡＬ−Ｆｅ−Ｎ
ｉ系合金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１７３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
工が容易にでき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、耐熱性や耐摩耗性の劣る金属であ
るため強度または耐熱性等を必要とする機緘部品材料と
しては適していなかった。
であり、耐食性にも優れている。しかも、低温で塑性加
工が容易にでき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、耐熱性や耐摩耗性の劣る金属であ
るため強度または耐熱性等を必要とする機緘部品材料と
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、ジ
ュラルミン等種々の合金が開発されてきた。耐熱合金と
してはＡｌ−８ｔ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１０〜２０重量
％のＳｔ粒子を添加したもので耐摩耗性の向」二を計っ
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がれない。
ュラルミン等種々の合金が開発されてきた。耐熱合金と
してはＡｌ−８ｔ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１０〜２０重量
％のＳｔ粒子を添加したもので耐摩耗性の向」二を計っ
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がれない。
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Ａｌ焼結体がＳＡＰの名で開発
されたがこれは耐熱性の向−にを１゛１的としたもので
強度も３５ｋｇ／−であり、衝撃に弱いという欠点があ
りあまり実用化されていない。
ニウムを微細に分散したＡｌ焼結体がＳＡＰの名で開発
されたがこれは耐熱性の向−にを１゛１的としたもので
強度も３５ｋｇ／−であり、衝撃に弱いという欠点があ
りあまり実用化されていない。
最近では、急冷凝固粉末冶金技術によりＡｌ−Ｆｅ系ま
たはＡｌ−Ｎｉ系６・１熱合金が開発されているが、こ
れらの合金はＦｅまたはＮｉを２〜！θ％程度含有した
もので耐熱性は従来合金に比へ著しく向、−１−するが
これらもやはりアルシル、ＳＡＰと同様伸び靭性は非常
に小さく、実用化は困難となっている。
たはＡｌ−Ｎｉ系６・１熱合金が開発されているが、こ
れらの合金はＦｅまたはＮｉを２〜！θ％程度含有した
もので耐熱性は従来合金に比へ著しく向、−１−するが
これらもやはりアルシル、ＳＡＰと同様伸び靭性は非常
に小さく、実用化は困難となっている。
（ハ）発明の開示
本発明は、Ａｌ −Ｆｅ＋ Ａｌ−Ｎｉ耐熱合金の靭性
を改善するためになされたものであり、アルミ合金中に
ＦｅとＮｉを適度の割合で含有せしめることにより、従
来のＡｌ−Ｆｅ合金の耐熱強さを大きく低下させること
なく靭性を向−１ニさせた耐熱性アルミニウム合金であ
る。
を改善するためになされたものであり、アルミ合金中に
ＦｅとＮｉを適度の割合で含有せしめることにより、従
来のＡｌ−Ｆｅ合金の耐熱強さを大きく低下させること
なく靭性を向−１ニさせた耐熱性アルミニウム合金であ
る。
本発明のアルミニウム合金の主要添加元素としては、耐
熱性改善に大きな効果をもつＦｅ及びＮｉである。Ｆｅ
及びＮｉは耐熱強さを向上するが、ＦｅはＮｉに比べそ
の効果は大きい。しかし、Ｎｌに比べ伸び靭性は第１表
に示したように著しく小さい。しかし、ＦｅとＮｌを適
度の割合で添加したＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金はＡｌ−Ｆ
ｅ系合金、Ａｌ−Ｎｉ系合金に比べ高い靭性を示す。例
えば第１表に示すように、シャルピー衝撃値は高いもの
では２倍に達する。この理由は次のように考えられる。
熱性改善に大きな効果をもつＦｅ及びＮｉである。Ｆｅ
及びＮｉは耐熱強さを向上するが、ＦｅはＮｉに比べそ
の効果は大きい。しかし、Ｎｌに比べ伸び靭性は第１表
に示したように著しく小さい。しかし、ＦｅとＮｌを適
度の割合で添加したＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金はＡｌ−Ｆ
ｅ系合金、Ａｌ−Ｎｉ系合金に比べ高い靭性を示す。例
えば第１表に示すように、シャルピー衝撃値は高いもの
では２倍に達する。この理由は次のように考えられる。
Ｆｅ＋ＮｉともにＡｌへの固溶限は０．０４重量％と非
常に小さいが急冷凝固することにより固溶限は拡大され
最高固溶範囲はＦｅで４〜１２重量％、Ｎｔで３〜１５
重量％と報告されている。Ａｆｆ中に添加されたＦｅ及
びＮｉのうち急冷により拡大された固溶限を越える過飽
和分は化合物等の析出物として析出するが、Ｆｅの一部
をＮｉでＮｉの一部をＦｅにおき換えることにより各元
素の過飽和度を小さくすることができ、これにより析出
物は微細で均一となるため靭性が向上すると考えられる
。ここではＦｅをＮｌに又ＮｊをＦｅにおき換えている
が、他の耐熱性のある元素でおき換えても同様の効果が
得られる。
常に小さいが急冷凝固することにより固溶限は拡大され
最高固溶範囲はＦｅで４〜１２重量％、Ｎｔで３〜１５
重量％と報告されている。Ａｆｆ中に添加されたＦｅ及
びＮｉのうち急冷により拡大された固溶限を越える過飽
和分は化合物等の析出物として析出するが、Ｆｅの一部
をＮｉでＮｉの一部をＦｅにおき換えることにより各元
素の過飽和度を小さくすることができ、これにより析出
物は微細で均一となるため靭性が向上すると考えられる
。ここではＦｅをＮｌに又ＮｊをＦｅにおき換えている
が、他の耐熱性のある元素でおき換えても同様の効果が
得られる。
本願では耐熱Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ合金についてのみ記述し
ているが、この考え方は他の合金においても応用できる
ものである。
ているが、この考え方は他の合金においても応用できる
ものである。
このＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ合金がＡｌ−Ｎｉ合金とほぼ同稈
度以」二の靭性値を示す範囲がＦｅ ：Ｎｉの比で１：
４〜４：１である。最も好ましくはＦｅ ：Ｎｉがｌ：
ｌである。Ｆｅ＋Ｎｉの量が１５％以−Ｉユになると靭
性伸びともに著しい低い値となるためＦｅ＋Ｎｉの量は
１５％以下にする。又Ｆｅ ＋ Ｎｉ量が２％以下とな
ると耐熱性の改善にほとんど効果をもたなくなる為Ｆｅ
＋Ｎｉ量は２％以上とした。
度以」二の靭性値を示す範囲がＦｅ ：Ｎｉの比で１：
４〜４：１である。最も好ましくはＦｅ ：Ｎｉがｌ：
ｌである。Ｆｅ＋Ｎｉの量が１５％以−Ｉユになると靭
性伸びともに著しい低い値となるためＦｅ＋Ｎｉの量は
１５％以下にする。又Ｆｅ ＋ Ｎｉ量が２％以下とな
ると耐熱性の改善にほとんど効果をもたなくなる為Ｆｅ
＋Ｎｉ量は２％以上とした。
Ｍｏ＋ Ｗ、 Ｍｎ＋ Ｃｏ、 Ｃｅ＋ Ｔｉ、 Ｃｒ
＋ Ｚｒ、 Ｈｆよりなる群の元素はどれも、Ａｌ２−
Ｆｅ−Ｎｉ系合金に添加することにより、耐熱性の一層
の向」二を付与するものであるが、添加量がこれらの元
素の総和で１２％を越えると、強度が著しく向」ニし、
その後の塑性加工等の後処理が非常に困難となる。又こ
ういった元素は高融点の元素であり、添加量が多いと合
金製造時の溶解過程において高い温度にて溶解する必要
があり、設備的に従来のアルミ合金の節回を越えること
になる。これらの元素は高価なものが多いこと等経済的
にも高価となるため添加元素の総和を１２％以下とした
。
＋ Ｚｒ、 Ｈｆよりなる群の元素はどれも、Ａｌ２−
Ｆｅ−Ｎｉ系合金に添加することにより、耐熱性の一層
の向」二を付与するものであるが、添加量がこれらの元
素の総和で１２％を越えると、強度が著しく向」ニし、
その後の塑性加工等の後処理が非常に困難となる。又こ
ういった元素は高融点の元素であり、添加量が多いと合
金製造時の溶解過程において高い温度にて溶解する必要
があり、設備的に従来のアルミ合金の節回を越えること
になる。これらの元素は高価なものが多いこと等経済的
にも高価となるため添加元素の総和を１２％以下とした
。
Ｆ ｅ ＋ Ｎ ｉ＋ Ｍ ｏ ＋ Ｗ等の添加元素は
Ａｌへの固溶量が非常に小さく、これらの元素を２重量
％以−１−添加すると凝固速度の遅い従来の溶解鋳造法
で製造した合金は、粗大な金属間化合物が生じ、材料強
度を著しく低くする。このため粗大な金属間化合物を生
じない合金製造法としては１００℃／ｓｅｅ以−Ｌの凝
固速度をもつ急冷凝固による方法が非常に効果的である
。急冷凝固法としては、種々の方法があるが、粉末冶金
法もその一つである。通常粉末冶金法に用いるアトマイ
ズ粉末は４０メツシュから１００メソンユ以下のもので
あるが、これらの粉末は、エアーアトマイズ粉末におい
ても４０メツシュ程度で凝固速度は１００℃／ｓｅｃ以
」二であり、Ｉｌ大な金属間化合物もみられない。又エ
アより熱伝導性の良いガス、例えばＨｅガスなどではさ
らに凝固速度が速くなり金属間化合物も小さくなる。粗
大な金属間化合物は粉末の塑性加工性を著しく低下せし
め、押出加工等による粉末の成形を困難ならしめる。又
た七え合金が得られたとしても次の圧延、鍛造なとの塑
性加工時に割れを発生し、良好な製品が得られない。こ
れらの理由により金属間化合物の大きさは５０μｍ以下
である必要がある。粉末冶金法以外ではホットプレス法
においても析出物を微細にすることが可能である。
Ａｌへの固溶量が非常に小さく、これらの元素を２重量
％以−１−添加すると凝固速度の遅い従来の溶解鋳造法
で製造した合金は、粗大な金属間化合物が生じ、材料強
度を著しく低くする。このため粗大な金属間化合物を生
じない合金製造法としては１００℃／ｓｅｅ以−Ｌの凝
固速度をもつ急冷凝固による方法が非常に効果的である
。急冷凝固法としては、種々の方法があるが、粉末冶金
法もその一つである。通常粉末冶金法に用いるアトマイ
ズ粉末は４０メツシュから１００メソンユ以下のもので
あるが、これらの粉末は、エアーアトマイズ粉末におい
ても４０メツシュ程度で凝固速度は１００℃／ｓｅｃ以
」二であり、Ｉｌ大な金属間化合物もみられない。又エ
アより熱伝導性の良いガス、例えばＨｅガスなどではさ
らに凝固速度が速くなり金属間化合物も小さくなる。粗
大な金属間化合物は粉末の塑性加工性を著しく低下せし
め、押出加工等による粉末の成形を困難ならしめる。又
た七え合金が得られたとしても次の圧延、鍛造なとの塑
性加工時に割れを発生し、良好な製品が得られない。こ
れらの理由により金属間化合物の大きさは５０μｍ以下
である必要がある。粉末冶金法以外ではホットプレス法
においても析出物を微細にすることが可能である。
実施例 １
９９．０％以」二の純度をもつアルミニウム合金にＦ
ｅ １Ｎ ＋を４％及び８％添加したＡｌ −Ｆ ｅ＋
Ａｌ Ｎ ＋とＦｅ ：Ｎｉを２重量％：２重量％、
４重量％：４重量％、２重量％：６重量％及び６重量％
：２重量％に調整したＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末をエア
ーアトマイズ法により製造し、これを５００°Ｃの熱間
押出により押出材としこれの特性評価した結果を第１表
に示す。Ｆｅ含有量の多い合金の方が強度は高いが、伸
び、靭性が低い。しかし、Ｎｉを含有することにより、
靭性は非常に改善されることがわかる。
ｅ １Ｎ ＋を４％及び８％添加したＡｌ −Ｆ ｅ＋
Ａｌ Ｎ ＋とＦｅ ：Ｎｉを２重量％：２重量％、
４重量％：４重量％、２重量％：６重量％及び６重量％
：２重量％に調整したＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末をエア
ーアトマイズ法により製造し、これを５００°Ｃの熱間
押出により押出材としこれの特性評価した結果を第１表
に示す。Ｆｅ含有量の多い合金の方が強度は高いが、伸
び、靭性が低い。しかし、Ｎｉを含有することにより、
靭性は非常に改善されることがわかる。
実施例 ２
９９．０％以上の純度をもつアルミニウム合金にＦｅを
８重量％添加したもの及びＦｅ：Ｎｉを４重量％：４重
量％の割合で添加したものに２重量％のＭｏ ｓ ２重
量％のＣｏ１及び２重量％のＺｒをそれぞれ添加したエ
アーアトマイズ粉末を製造し、５００℃の熱間押出によ
り押出材として特性を調査した。その結果を第１表に示
す。Ｍｏ＋ Ｃ０１Ｚ ｒの添加により耐熱性は改善さ
れるが、靭性は低下する。しかし、ＮＩの添加により合
金の靭性は非常に改善される。
８重量％添加したもの及びＦｅ：Ｎｉを４重量％：４重
量％の割合で添加したものに２重量％のＭｏ ｓ ２重
量％のＣｏ１及び２重量％のＺｒをそれぞれ添加したエ
アーアトマイズ粉末を製造し、５００℃の熱間押出によ
り押出材として特性を調査した。その結果を第１表に示
す。Ｍｏ＋ Ｃ０１Ｚ ｒの添加により耐熱性は改善さ
れるが、靭性は低下する。しかし、ＮＩの添加により合
金の靭性は非常に改善される。
（：）本発明の適用分野
本発明のアルミニウム合金は、従来のＡｌ−Ｆｅ系耐熱
合金の靭性及び伸びを、Ｎｌを適度の割合で添加するこ
とにより改善した。これにより従来靭性を必要とする耐
熱部品である、自動車等のエンジン部品、コンロノド、
ピストン等の部品に広く使用することができる。
合金の靭性及び伸びを、Ｎｌを適度の割合で添加するこ
とにより改善した。これにより従来靭性を必要とする耐
熱部品である、自動車等のエンジン部品、コンロノド、
ピストン等の部品に広く使用することができる。
Claims (5)
- （１）Ｆｅ及びＮｉを含有するＡｌ合金において、Ｆｅ
とＮｉの和が２〜１５重量％で、ＦｅとＮｉの比が１：
４〜４：１の割合であり、かつ残部が実質的にＡｌより
なることを特徴とする靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐
熱合金。 - （２）靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金中の金属
間化合物の大きさが、５０μｍ以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の靭性の高いＡｌ−
Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金。 - （３）Ｆｅ及びＮｉを含有するＡｌ合金においてＦｅと
Ｎｉの和が２〜１５重量％で、ＦｅとＮｉの比が１：４
〜４：１の割合であり、かつＭｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃ
ｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆよりなる群より１種または
２種以上を０．０１〜１２重量％含有し、残部が実質的
にＡｌよりなる靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金
。 - （４）靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金中の金属
間化合物の大きさが、５０μｍ以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第（３）項記載の靭性の高いＡｌ−
Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金。 - （５）ＦｅとＮｉの和が２〜１５重量％でかつＦｅとＮ
ｉの比が１：４〜４：１の割合であるＡｌ合金を溶解せ
しめ、１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で凝固させた４
０メッシュ以下のアトマイズ粉末を熱間塑性加工により
成形することを特徴とする靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ
系耐熱合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16256285A JPS6223952A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16256285A JPS6223952A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6223952A true JPS6223952A (ja) | 1987-01-31 |
Family
ID=15756946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16256285A Pending JPS6223952A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 靭性の高いＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱合金およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6223952A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247449A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-03-02 | Toyo Alum Kk | 耐熱アルミニウム粉末冶金合金 |
| JPS6247448A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-03-02 | Toyo Alum Kk | 耐熱アルミニウム粉末冶金合金及びその製造方法 |
| JPH033397U (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-14 | ||
| CN113166856A (zh) * | 2018-11-02 | 2021-07-23 | Am金属有限公司 | 用于三维物体的增材制造的高强度铝合金 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943802A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-12 | マ−コ・マテリアルズ・インコ−ポレ−テツド | 急速凝固粉末を用いて作られたアルミニウム−遷移金属合金とその製造方法 |
| JPS60234936A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-21 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 高温強度に優れたアルミニウム合金成形材 |
| JPS60248860A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-12-09 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 高温で高い強度をもつアルミニウム−遷移金属合金 |
-
1985
- 1985-07-22 JP JP16256285A patent/JPS6223952A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943802A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-12 | マ−コ・マテリアルズ・インコ−ポレ−テツド | 急速凝固粉末を用いて作られたアルミニウム−遷移金属合金とその製造方法 |
| JPS60248860A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-12-09 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 高温で高い強度をもつアルミニウム−遷移金属合金 |
| JPS60234936A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-21 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 高温強度に優れたアルミニウム合金成形材 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247449A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-03-02 | Toyo Alum Kk | 耐熱アルミニウム粉末冶金合金 |
| JPS6247448A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-03-02 | Toyo Alum Kk | 耐熱アルミニウム粉末冶金合金及びその製造方法 |
| JPH033397U (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-14 | ||
| CN113166856A (zh) * | 2018-11-02 | 2021-07-23 | Am金属有限公司 | 用于三维物体的增材制造的高强度铝合金 |
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