JPS6227541A - 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 - Google Patents
耐熱耐摩耗性アルミニウム合金Info
- Publication number
- JPS6227541A JPS6227541A JP16796885A JP16796885A JPS6227541A JP S6227541 A JPS6227541 A JP S6227541A JP 16796885 A JP16796885 A JP 16796885A JP 16796885 A JP16796885 A JP 16796885A JP S6227541 A JPS6227541 A JP S6227541A
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- Japan
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- alloy
- heat
- wear
- aluminum alloy
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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】
本発明は自動車、航空機等に使用する耐熱耐摩耗性アル
ミニウム合金に関する。
ミニウム合金に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする間居点耐熱耐摩
耗性合金として、Al−Si系のAC8A。
耗性合金として、Al−Si系のAC8A。
AC8B、 AC9A等の合金が開発されているが、こ
れらの合金は耐熱性の面で十分満足のいくものでない。
れらの合金は耐熱性の面で十分満足のいくものでない。
最近ではさらに耐熱性を改善したA(2−9i−Fe及
びAl−Si−Ni系合金が粉末冶金技術によって開発
されている。しかし、Al−8t−Fe系合金は耐熱性
は高いが伸び、靭性が劣る。一方Al−Si”Ni系合
金においては、伸び、靭性はAl−Si−Fe系より優
れているが耐熱性の点で劣る。本発明はAl−Si−F
e系合金及びAl−Fe−Ni系合金のFe及びNiの
一部をNi及びFeによって置き換えることにより、A
l2−Si−Fe系合金の耐熱性を大きく1口なわずに
伸びを向上し、又AU−St−Ni系合金の伸びを大き
く損なうことなく耐熱性を向」ニジ、かつ靭性を改冴す
ることができることを思い出した。
びAl−Si−Ni系合金が粉末冶金技術によって開発
されている。しかし、Al−8t−Fe系合金は耐熱性
は高いが伸び、靭性が劣る。一方Al−Si”Ni系合
金においては、伸び、靭性はAl−Si−Fe系より優
れているが耐熱性の点で劣る。本発明はAl−Si−F
e系合金及びAl−Fe−Ni系合金のFe及びNiの
一部をNi及びFeによって置き換えることにより、A
l2−Si−Fe系合金の耐熱性を大きく1口なわずに
伸びを向上し、又AU−St−Ni系合金の伸びを大き
く損なうことなく耐熱性を向」ニジ、かつ靭性を改冴す
ることができることを思い出した。
近年、自動ilL用工/ノ/および航空機等の材料は、
省エネルギー 高性能化の必要から小型軽ill化、高
出力化が図られ、それに伴ってピストン等に使用される
材料は、従来よりも高荷重・高温度の厳しい条件での使
用に4えることが要求されている。又、耐熱耐摩耗性を
必要とする。
省エネルギー 高性能化の必要から小型軽ill化、高
出力化が図られ、それに伴ってピストン等に使用される
材料は、従来よりも高荷重・高温度の厳しい条件での使
用に4えることが要求されている。又、耐熱耐摩耗性を
必要とする。
自動i1[用ピストンを例にとれば、従来のピストン用
、、へQ合金は、AC8BといったAl−Si系の9J
j造材が用いられている。しかし鋳造法では、さらに−
1摩耗性、耐熱性を改善する為に多量のSfやFe、N
i等を添加すると、元素の偏析や初晶の粗大化等により
強度、伸び、靭性等の特性が著しく低下し、要求特性を
十分に満たすことができない。
、、へQ合金は、AC8BといったAl−Si系の9J
j造材が用いられている。しかし鋳造法では、さらに−
1摩耗性、耐熱性を改善する為に多量のSfやFe、N
i等を添加すると、元素の偏析や初晶の粗大化等により
強度、伸び、靭性等の特性が著しく低下し、要求特性を
十分に満たすことができない。
従って近年、急冷詩Si含有アルミニウム合金粉を出発
原f4として用い熱間押出法等によって無気孔の均一微
細結晶粒の耐熱耐摩耗アルミニウム合金t4料の開発が
開始されている。このようにして作られた合金は、急冷
没固の効果による固溶限の拡大によって多量のSiやF
e及びN1等の元素を固溶しており、鋳造材にみられる
ような粗大な析出物、偏析物はほとんど生しない。
原f4として用い熱間押出法等によって無気孔の均一微
細結晶粒の耐熱耐摩耗アルミニウム合金t4料の開発が
開始されている。このようにして作られた合金は、急冷
没固の効果による固溶限の拡大によって多量のSiやF
e及びN1等の元素を固溶しており、鋳造材にみられる
ような粗大な析出物、偏析物はほとんど生しない。
しかしながら、急冷粉末を用いる場合には、緻密化のた
めの成形時の加熱による粒成長等の問題もあり、おのず
と製造方法に限界がある。例えば、急冷粉末冶金法によ
って製造した耐熱耐摩合金で主として20〜30重量%
のSiと2〜10重量%のFe、Ni等の遷移元素を含
む高合金化アルミニウム合金は、急冷凝固粉末を熱間押
出することにより製造するが、こうして得られたアルミ
ニウム合金は耐熱耐摩耗性は改善されるが、伸び、靭性
が著しく低下する。
めの成形時の加熱による粒成長等の問題もあり、おのず
と製造方法に限界がある。例えば、急冷粉末冶金法によ
って製造した耐熱耐摩合金で主として20〜30重量%
のSiと2〜10重量%のFe、Ni等の遷移元素を含
む高合金化アルミニウム合金は、急冷凝固粉末を熱間押
出することにより製造するが、こうして得られたアルミ
ニウム合金は耐熱耐摩耗性は改善されるが、伸び、靭性
が著しく低下する。
この原因は熱間押出中に生じる初晶析出物や、金属間化
合物である。この低い伸び靭性のため、急冷粉末冶金法
によって製造した高合金化アルミニウム合金の用途は限
られてしまう。
合物である。この低い伸び靭性のため、急冷粉末冶金法
によって製造した高合金化アルミニウム合金の用途は限
られてしまう。
問題点を解決するための手段
本発明はA Q + S r及びFe、Niの遷移元素
からなる、高合金化アルミニウム合金の靭性及び伸びを
改善するためになされたものであり、合金中に含まれる
Fe、Niの遷移元素を適度の割合で含有せしめること
により、従来のAl−Si−FeまたはAl−Si−N
i合合金等色して3元素よりなる高合金化アルミニウム
合金の耐熱耐摩耗性又は伸びを大きく低下させることな
く靭性を向上させることを目的とするものである。
からなる、高合金化アルミニウム合金の靭性及び伸びを
改善するためになされたものであり、合金中に含まれる
Fe、Niの遷移元素を適度の割合で含有せしめること
により、従来のAl−Si−FeまたはAl−Si−N
i合合金等色して3元素よりなる高合金化アルミニウム
合金の耐熱耐摩耗性又は伸びを大きく低下させることな
く靭性を向上させることを目的とするものである。
本発明のアルミニウム合金の主要添加元素として;ま5
1摩1℃性の改迎に効果的であるSiと51執性の改善
に有効であるFe及びNiである。Al中にSiを多量
に添加すると凝固時に初晶Si粒子として析出し、合金
の耐摩耗性が向上する。初晶Si粒子の大きさ及び量は
、合金の凝固速度、Si添加量に大きく依存し、凝固速
度が速いとSi初晶粒子は小さくなるがSiffiが多
くなるに従い粗大となる。この限界として、40%とす
る。Siffiがこれ以上になると初晶Si粒子がtn
大となりこの為合金強度が?l<低下する。又5%以下
となると耐1#l!耗性の改善効果が非常に小さく、i
t摩耗性材f4として利用し難い。
1摩1℃性の改迎に効果的であるSiと51執性の改善
に有効であるFe及びNiである。Al中にSiを多量
に添加すると凝固時に初晶Si粒子として析出し、合金
の耐摩耗性が向上する。初晶Si粒子の大きさ及び量は
、合金の凝固速度、Si添加量に大きく依存し、凝固速
度が速いとSi初晶粒子は小さくなるがSiffiが多
くなるに従い粗大となる。この限界として、40%とす
る。Siffiがこれ以上になると初晶Si粒子がtn
大となりこの為合金強度が?l<低下する。又5%以下
となると耐1#l!耗性の改善効果が非常に小さく、i
t摩耗性材f4として利用し難い。
Fe及びNiはアルミ合金の耐熱性を改善するがその効
果はFeの方が大きい。しかし、NIに比べ伸び及び靭
性は低い。このAl−Si−Fe及びAl−Si−Ni
合金のFe及びNiの一部をNi及びFeにより置き換
えることにより元の合金に比べ良好な特性を仔する合金
が得られる。すなわち、Al−Si−Fe−Ni合金は
Al−Si−Fe合金に比べ耐熱性はやや低下するもの
の伸びが改善され、Al−Si −Ni合金に比べては
伸びがやや低下するものの耐熱性が向」ニする。特に注
目すべきは靭性に関してAl−9i−Fe+ Al−S
i−Niのどちらよりも高くなることである。この理由
は次のように考えられる。
果はFeの方が大きい。しかし、NIに比べ伸び及び靭
性は低い。このAl−Si−Fe及びAl−Si−Ni
合金のFe及びNiの一部をNi及びFeにより置き換
えることにより元の合金に比べ良好な特性を仔する合金
が得られる。すなわち、Al−Si−Fe−Ni合金は
Al−Si−Fe合金に比べ耐熱性はやや低下するもの
の伸びが改善され、Al−Si −Ni合金に比べては
伸びがやや低下するものの耐熱性が向」ニする。特に注
目すべきは靭性に関してAl−9i−Fe+ Al−S
i−Niのどちらよりも高くなることである。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1)%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n%、NIで3〜1
5重葺%と報告されている。Al中に添加されたFeま
たは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し、これは合金の
靭性を著しく低下する。しかし、Feの一部をNiで、
またNiの一部をFeで置き換えてやることにより各元
素の過飽和度を小さくすることができ析出物は微細で均
一なものとなる。この為靭性は大きく改善されると考え
られる。ここではF e + N iのみについて示し
ているが、他の元素との組み合わせについても同様の考
え方が適用できるため元素置き換えによる靭性の敗訴効
果が期待できる。このAl−Si−Fe−Ni合金が、
AL−Si−Ni合金七はぼ同じ靭性値を示すFe :
Ni比の範囲が1゛4〜4:Iである。最も好ましくは
Fe :Niがビ1であるo F e + N iの量
が12%以1:。
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n%、NIで3〜1
5重葺%と報告されている。Al中に添加されたFeま
たは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し、これは合金の
靭性を著しく低下する。しかし、Feの一部をNiで、
またNiの一部をFeで置き換えてやることにより各元
素の過飽和度を小さくすることができ析出物は微細で均
一なものとなる。この為靭性は大きく改善されると考え
られる。ここではF e + N iのみについて示し
ているが、他の元素との組み合わせについても同様の考
え方が適用できるため元素置き換えによる靭性の敗訴効
果が期待できる。このAl−Si−Fe−Ni合金が、
AL−Si−Ni合金七はぼ同じ靭性値を示すFe :
Ni比の範囲が1゛4〜4:Iである。最も好ましくは
Fe :Niがビ1であるo F e + N iの量
が12%以1:。
になると靭性、伸びともに著しく小さくなるためFe+
Niの量は12%以下とする。またFe+Ni mが2
%以下となると耐熱性の改善効果がほとんどなくなる!
5 Fe+Ni mは2′3A以」二とする。
Niの量は12%以下とする。またFe+Ni mが2
%以下となると耐熱性の改善効果がほとんどなくなる!
5 Fe+Ni mは2′3A以」二とする。
」ユ記のようにS + + F el N +を多量に
含むAR金合金従来からの溶解、鋳造法により製造する
場合。
含むAR金合金従来からの溶解、鋳造法により製造する
場合。
凝固速度が近い(1°C/sec以下)為、Si初晶や
金属間化合物が粗大化し、材料強度は著しく低下する。
金属間化合物が粗大化し、材料強度は著しく低下する。
粗大な析出物を押える方法としては急冷凝固法やホット
トップ法があるが、ホントトップ法では元素lぺ加量の
限界が低い。急冷法においては、100’c/see以
1の凝固in l’J:でa、冷すると木特許請求のq
7開に示す元7?;添加II七の範囲においては析出物
の大きさは最大509m程度となり、大きく材料特性を
低ドさせる原因とはならない。このような凝固速度を得
るにはアトマイズ法等により合金を溶昌伏1mから粉末
にすることにより容易に達成できる。粉末の成形性また
は凝固速度の点がら考えて、使+nに適する粉末の粒度
は4oメツツユ以下が6−4−も。これらの高合金粉末
は粉末粒子自体の硬j隻が高い75 、合金とするには
熱間押出のような強い塑性加工を1−メえることが2認
である。
トップ法があるが、ホントトップ法では元素lぺ加量の
限界が低い。急冷法においては、100’c/see以
1の凝固in l’J:でa、冷すると木特許請求のq
7開に示す元7?;添加II七の範囲においては析出物
の大きさは最大509m程度となり、大きく材料特性を
低ドさせる原因とはならない。このような凝固速度を得
るにはアトマイズ法等により合金を溶昌伏1mから粉末
にすることにより容易に達成できる。粉末の成形性また
は凝固速度の点がら考えて、使+nに適する粉末の粒度
は4oメツツユ以下が6−4−も。これらの高合金粉末
は粉末粒子自体の硬j隻が高い75 、合金とするには
熱間押出のような強い塑性加工を1−メえることが2認
である。
実施例
39.0!yo以」−の純度をもつアルミニウム合金に
Sl+Fe+及びNiを第1表に示す組成となるように
調整したAl −91−Fe−Ni系合金粉末をエアー
ア)・マイズ法により製造し、これらの粉末を450゛
CのlH度にて熱間押出を行うことによって合金とした
。これらの材料τν性について第1表に示す。
Sl+Fe+及びNiを第1表に示す組成となるように
調整したAl −91−Fe−Ni系合金粉末をエアー
ア)・マイズ法により製造し、これらの粉末を450゛
CのlH度にて熱間押出を行うことによって合金とした
。これらの材料τν性について第1表に示す。
比較のため同し方法により製造したAl−Si−Fe。
及びAN −31−Ni系合金についても調査した。表
よりわかるようにAl−Si−Fe−Ni系合金は、A
l−Si−Fe系合金に比べ衝撃値、伸びがすぐれてい
る。またA12−Si−Ni系合金に比べ強度、靭性が
改善されている。
よりわかるようにAl−Si−Fe−Ni系合金は、A
l−Si−Fe系合金に比べ衝撃値、伸びがすぐれてい
る。またA12−Si−Ni系合金に比べ強度、靭性が
改善されている。
第1表
発明の効果
−1−述の如く本発明のアルミニウム合金は、従来のA
C!−Si−Fe系合金の靭性と伸びを又Al−Si−
Ni系合金の靭性と強度を改善したものであり、従来靭
性を必ブとする耐熱、〜1)7比部品である自F)+
iff Jのエンジン部品、コンロノド、ピストンまた
はコンプレッサ一部品のベーン等に使用が可能となろう 0 ′4,17
C!−Si−Fe系合金の靭性と伸びを又Al−Si−
Ni系合金の靭性と強度を改善したものであり、従来靭
性を必ブとする耐熱、〜1)7比部品である自F)+
iff Jのエンジン部品、コンロノド、ピストンまた
はコンプレッサ一部品のベーン等に使用が可能となろう 0 ′4,17
Claims (3)
- (1)Si,Fe及びNiを含むアルミニウム合金にお
いてSi元素が50重量%から40重量%であり、かつ
Fe及びSi元素が(Fe+Ni)で2〜12重量%同
時にFe:Niの比が1:4から4:1の割合であり、
かつまた残部が実質的にアルミニウムよりなることを特
徴とするAl−Si−Fe−Ni系耐熱耐摩耗性アルミ
ニウム合金。 - (2)100℃/sec以上の凝固速度で凝固させて得
たかまたは金属間化合物及び析出物の大きさが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Al−Si−Fe−Ni系耐熱耐摩耗性アルミニ
ウム合金。 - (3)40メッシュ以下の粒度のアトマイズ粉末か、ま
たは初晶析出物の粒径が50μm以下である粉末を熱間
塑性加工により成形して得られた特許請求の範囲第(1
)項記載のAl−Si−Fe−Ni系耐熱耐摩耗性アル
ミニウム合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60167968A JPH0651896B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60167968A JPH0651896B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6227541A true JPS6227541A (ja) | 1987-02-05 |
JPH0651896B2 JPH0651896B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=15859370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60167968A Expired - Lifetime JPH0651896B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0651896B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5913041A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-23 | Showa Denko Kk | 耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
JPS61210148A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-18 | ペシネ | 主にNi及び/又はFe及びSiを含有するAlベースモルフアス合金及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-07-29 JP JP60167968A patent/JPH0651896B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5913041A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-23 | Showa Denko Kk | 耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
JPS61210148A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-18 | ペシネ | 主にNi及び/又はFe及びSiを含有するAlベースモルフアス合金及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0651896B2 (ja) | 1994-07-06 |
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