JPS624850A

JPS624850A - 高められた熱剛性をもつ粉末を製造するためのアルミニウム合金

Info

Publication number: JPS624850A
Application number: JP61146752A
Authority: JP
Inventors: マルコム　ジェームズ　クーパー
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1987-01-10
Also published as: EP0210359B1; US4765851A; NO862576L; DE3665740D1; EP0210359A1; NO862576D0

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】本発明は特許請求の範囲第Ｔ１）項の上位概念の種類に
従って高められた熱剛性を有する粉末を製造するための
アルミニウム合金に由来するものである。

粉末冶金法から知られていることは、アルミニウム合金
からなる加圧され焼結された、または熱加圧された物体
の性質は使用された粉末の性質によって大きく決定され
ることである。化学組成と共に粒の大きさ及び微細構造
は本質的な役割を演じる。最後の二つは今やまた冷却速
度に本質的に依存する。これはできるだけ高くすべきで
あろう。

アルミニウム合金からなる物体の高い熱剛性を達成する
ためには既に種々な方法と原料組成とが提唱されている
。高い冷却速度によって凝離は避けられ、合金元素に対
する溶解限界は為まり適正な熱処理又は熱力学的処理に
よってかなり高い剛性値をもった微細な析出物を達成す
ることができる。

それに加えて慣用の冷却条件下では生じさせられない有
利な準安定相の形成の可能性がある。高い冷却速度によ
って達成される更に有利な性質は合金の高まった耐腐食
性とよりよい強じん性である。

重金属の合金化によって一般には密度及び他の物理的性
質が好ましくない方向に影響を受ける。

したがって、特に航空機製作への利用に対しては少し前
に、慣用的な製造の途中で元素リチウムを本質的な合金
成分として利用することが提案されている。それによっ
て合金の密度を減少させ、それに対して弾性モジュール
を高めることができ、そのことは構造材料としての利用
に対して有利である（ＩＩ！、Ｓ　、Ｂａｌｍｕｔｈ　
　＆　　Ｒ，Ｓｃｈｍｉｄｔ、１９８１　。

“Ａ　Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｎ　　ｔｈｅ　Ｄｅ
ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ＾１ｕｇｅｉｎｉｃｕｗ　　
−Ｌｉｔｈｉｕｍ　　Ａ１１ｏｙｓ”　　＋　　　Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ　　ｔｈｅ　１　　ｓｔ　Ｉｎ
ｔ、　Ａ］ｕｓｉｎｉｕ＋ＩＩ−Ｌｉｔｈｉｕｓ＋　　
Ｃｏｎｆ、＋ｅｄ、Ｔ、Ｈ，５ａｎｄｅｒｓ　　ａｎｄ
　ｆ！、　Ａ、　５ｔａｒｋｅ、　Ｊｒ、　＊　ｐ　。

６９〜８８参照）。しかしながらこの種の合金は使用目
的に要求される強じん性と延性とを欠いている。この問
題性は広く論じられより多くの添加物をもつ合金へと導
いた（Ｅ　、Ａ、５ｔａｒｋｅ、Ｔ、Ｈ。

５ａｎｄｅｒｓ　、　Ｊｒ、　＆　　１．Ｇ、　Ｐａ１
ｍｅｒ＋　１９８１゜”　Ｎｅ賀　＾ｐｐｒｏａｃｈｅ
ｓ　　ｔｏ　　＾ｆｌａｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　
　１ｎｔｈｅ　Ｍ−Ｌｉ　　Ｓｙｓｔｅｍ”　＋　Ｊ、
　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｓ、　３３ｔ　Ｎｎ　９　＋Ｐ、２
４〜３２参照）。個々の要求に対してより多くの合金系
が開発された（　ＦＪ、Ｇａｙｌｅ　＆　Ｊ、Ｂ。

Ｖａｎｄｅｒ　　５ａｎｄｅ　＋　　１９８４　、　”
　ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ　　ｉ
ｎ　　ａｎ　　’Ａｅ　　Ｌｉ−Ｚｒ　　＾１ｌｏｙ　
”　＋５ｃｒＳｐｔａ　Ｍｅｔ　、１上８　、　ｐ、４
１３〜４７８　；　Ｂ　、　Ｎｏｂｌｅ。

Ｓ、Ｊ、　Ｈａｒｒｉｓ　＆　　Ｋ、　Ｈａｒｌｏｗ　
、　１９８４＋“Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　　Ｐｒｏｐｅ
ｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ａｅ−Ｌｉ−ＭｇＡ１１ｏｙｓ　　
ａｔ　　ｔ！Ｉｅｖａｔｅｄ　　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ
ｅ″、　Ｐｒｏｃ。

２　ｎｄ　　Ｉ　ｎｔ、＾１ｕｍｉｎｉｕｎ＋　−Ｌｉ
ｔｈｉｕｓ＋　　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ。

ｅｄ、Ｔ、Ｈ，５ａｎｄｅｒｓ　　＆　　Ｅ、　Ａ、　
５ｔａｒｋｅ、　ｐ、６５〜７８；１、Ｇ、　Ｐａｌｍ
ｅｒ　ｅｔ　　ａｌ、、　１９８４　＋　　“Ｅｆｆｅ
ｃｔ　　ｏｆＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　　Ｖａｒｉａｂｌ
ｅｓ　ｏｎ　　Ｔｗｏ　Ｍ　−Ｌｉ　　Ｃｕ　−Ｍｇ−
Ｚｒ　　Ａ１１ｏｙｓ”　、　１ｂｉｄ＋　ｐ、９１〜
１１０参照）。

目下のところ、注目すべき結果、特に２５０〜３００℃
の温度範囲で高い熱剛性が得られているとはいえ、これ
までに既に提唱された粉末冶金法で製造された製品の性
質には望むべきことが残されている。このことは室温か
ら約２５０℃の温度範囲における熱剛性、延性及び疲労
剛性について特にあてはまる。これらの合金は特に慣用
のアルミニウム合金のそれより約１０％だけ高い共通の
密度を示す。他方、低い密度をもつ合金は実質上全く熱
剛性を持たない。

したがって適正な粉末、特に低密度をもったものの製造
のためにさらに改善された合金に対する大きな要求が存
在する。

本発明は同時に低い密度において、高められた熱剛性と
改善された機械的特性と靭性とをもった粉末の製造に良
く通したアルミニウム合金を提供するという課題の基礎
となっている。特に前に提唱された冷却条件下で微細な
分散体として作用する金属間化合物を形成するような組
成を得ようと努力すべきである。

この課題は特許請求の範囲第（１）項の特徴的部分に与
えられた指標によって解決される。

本発明は次の実施例によって説明されよう。

例　　　１次の公称組成をもつ合金を製造した：Ｌｉ　　＝　　２．０　　重量％Ｆｅ　　＝　　８．５　　重量％Ｚｒ＝１．０　重量％Ｍ−残余合金の融解の際には対応する量の１０重量％のＬｉ、１
０重量％のＦｅ及び５重量％のＺｒを有する種々な予備
合金から出発した。このアルミニウムー予備合金はアル
ミするつぼ中で真空下に誘導炉内で融解され、融解物は
直接ｍ鋳型中に注入された。

鋳物延べ棒の全重量は１ｋｔｒであった。３００　ｇの
この延べ棒を装置中で誘導的に融解し、最初のガス相中
で高圧下に噴流として１０ｎ＋／ｓの円周速度にある、
冷却された銅円板の周囲に向って投射した（いわゆる“
融解紡糸（ｎ＋ｅｌｔ−ｓｐｉｎｎｉｇ　）　　”法）
。

高い冷却速度によって超微粒体の約４０μｍの厚さのバ
ンドが製造された。このバンドをつき砕き、微細粒体の
粉末にひいた。その後直径５０■、高さ６０ｍの延性あ
るアルミニウム薄板からなる円筒状のカプセルにこの粉
を満たし、真空にし、溶接した。次にこの充虜したカプ
セルを２５９　ＭＰａの圧力下に４００℃完全理論密度
まで熱加圧した。

このカプセルを機械的処理によって除き、加圧体を直径
３６ｍのプレスボルトとして圧縮比３０：１をもつ圧出
機にかけ、４００℃において直径６．５Ｂの欅に加圧し
た。

この棒から物理性及び力学性を検討するために試片を切
り出した。一つの試片を４００℃で２時間熱処理にかけ
た。その後室温で測定されたピッカー硬度は１８０（Ｈ
Ｖ）であった。僅か２．８５ｇ　／　ｃｄの密度におい
て引張り強度及び伸展限界は例外なく、比較しうる慣用
の合金のものよりも５０〜８０％高いことが判明した。

例　　　２例１に従って次の合金を融解したコＬｉ　　＝　　２．５　　重量％Ｆｅ　　−９，Ｑ　　重量％Ｍｏ　　＝　　１．０　　重量％記＝残余連続的にバンド、粉末及び圧出棒に順次加工することは
例１に記載の方法と厳密に同じように行われた。室温に
おけるもとのピッカー硬度は２００（ＨＶ）であったが
、４００℃／２時間での熱処理後に依然として１８０（
ＨＶ）であった。このことは際立った温度耐性が達成さ
れたことを認めさせ、これは高い熱剛性を推量させる。

例　　　３次の公称組成の合金を製造した：Ｌｉ　　＝　　３．０　　重量％Ｃｒ　　＝　　５．５　　重量％Ｚｒ　　＝　　１．０　　重量％Ｍ＝残余この合金は対応する一’Ｍ、／　Ｌｉ　−、Ａｆ２／　
Ｃｒ−及びＡｌ／Ｚｒ−予備合金から融解され、例１と
同様に延べ棒に注入した。この延べ棒を改めて融解し、
１１００″Ｃの注入温度にもたらした。ここで融解物を
６　ＭＰａ圧力の不活性ガス雰囲気下に平均３０μｍの
粒径の粉末に噴霧した。この方法で製造された粉末をア
ルミニウム罐に満たし、その後、これを真空にし、真空
下に密封した。例１と同様にこの物体を圧縮し、熱加圧
した。外被を形成している罐部分をねじり取った後、加
圧体を４５０℃の温度に加熱し、この温度で圧縮比３０
：１でロッドに圧出した。全ての粉末加工は保護ガス雰
囲気下で行われた。

棒から切り出された試片は２．８０ｇ／ｃｆａの密度を
与えた。４００℃で２時間の間熱処理した後、室温での
ビンカ−硬度は１７０（ＨＶ）であったが同じ温度で更
に５０時間更に熱処理した後にもなお依然として１６０
（ＨＶ）であった。これは組織の大きな熱安定性を推量
させる。慣用の同様な密度の合金に比べて剛性値の改善
は約１００％であった。

本発明は実施例に限定されない。基本的にこのアルミニ
ウム合金は１．５〜５重量％のＬｉ、　４〜１１重量の
Ｆｅ、同様に１〜６重量％の、Ｍｏ、　　Ｖ、　Ｚｒの
の各元素の少くとも１種及び残余の便、或は１．５〜５
重量％のＬｉ、　　４〜７重量％のＣｒ、同様に１〜４
重量％のＶ、　Ｍｎ、　Ｚｒの各元素の少くとも１種及
び残余のＭからなりうる。

すぐれたアルミニウム合金は次のものを含有する：１、５〜４．５重量％のｔ、ｔ、ｓ〜ｔｏ重量％のＦｅ
及びＭｏ、　Ｖ、　Ｚｒ元素の少くとも１種を各々最高
含量２重量％、この際製３者の元素の全含量が４重量％
を越えない。

或は１、５〜４．５重量％のＬｉ、４〜７重量％のＦｅ及び
Ｍｎ、　Ｚｒ、　Ｍｏ元素の少くとも１種を各々最高含
量２重量１％、この際１ρ３者の元素の全含量が４重量
％を越えない。

このアルミニウム合金は、慣用の製造方法では製造され
ない相−特に金属間化合物−の比較的大きい容積比率を
示す、この分散質として作用する粒子はこの合金の抜き
んでた性質の主たる原因となっている。上述の場合少く
とも１５重量％の’Ａｅａｔｉ相と少くとも２．６重量
％のＡｌａ　Ｚｒ相、或はアルミニウムとＭｏ、　　Ｖ
又はＭｎとの他の金属間化合物が合金中に最高の０．１
μｍの粒径の分散質として存在せねばならない。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高められた熱剛性をもつ粉末を製造するためのア
ルミニウム合金において、それが１．５〜５重量％のＬ
ｉ、４〜１１重量％のＦｅ、同様に１〜６重量％の、Ｍ
ｏ、Ｖ、Ｚｒの元素の少くとも１種、残余のＡｌ、或は
１．５〜５重量％のＬｉ、４〜７重量％のＣｒ、同様に
１〜４重量％の、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒの元素の少くとも１種
、残余のＡｌからなることを特徴とする上記のアルミニ
ウム合金。
（２）それが１．５〜４．５重量％のＬｉ、５〜１０重
量％のＦｅ、及びＭｏ、Ｖ、Ｚｒの元素の少くとも１種
がそれぞれ最高２重量％含まれ、その際この最後の３元
素の全含量が４重量％を越えないことを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項に記載のアルミニウム合金。
（３）それが２重量％のＬｉ、８．５重量％のＦｅ及び
１重量％のＺｒを含有することを特徴とする特許請求の
範囲第（２）項に記載のアルミニウム合金。
（４）それが２．５重量％のＬｉ、８重量％のＦｅ及び
１重量％のＭｏを含有することを特徴とする特許請求の
範囲第（２）項に記載のアルミニウム合金。
（５）それが１．５〜４．５重量％のＬｉ、４〜７重量
％のＦｅ及びＭｎ、Ｚｒ、Ｍｏの元素の少くとも１種を
それぞれ最高含量２重量％で含有し、その際この最後の
３元素の全含量が４重量％を越えないことを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項に記載のアルミニウム合金。
（６）それが３重量％のＬｉ、５．５重量％のＣｒ、及
び１重量％のＺｒを含有することを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項に記載のアルミニウム合金。
（７）それが最低１５重量％のＡｌ＿３Ｌｉ相と最低２
．６重量％のＡｌ＿３Ｚｒ相或はその他のＡｌとＭｏ、
Ｖ、Ｍｎとの金属間化合物を最高０．１μｍの粒径の微
細に分割された分散質として含有することを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項に記載のアルミニウム合金。