JPS63241148A - アルミニウム基合金から半製品の製造方法 - Google Patents

アルミニウム基合金から半製品の製造方法

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JPS63241148A
JPS63241148A JP62316337A JP31633787A JPS63241148A JP S63241148 A JPS63241148 A JP S63241148A JP 62316337 A JP62316337 A JP 62316337A JP 31633787 A JP31633787 A JP 31633787A JP S63241148 A JPS63241148 A JP S63241148A
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aluminum
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ウイリアム シンクライアー ミラー
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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】 〔技術分野〕 本発明は高温での構造用に適当なアルミニウム基合金か
ら板材、棒材、圧延材等の半製品(中間製品)を製造す
る方法に関する。
〔従来技術〕
周知のアルミニウム合金は100℃−150℃以上の温
度で例えば航空宇宙産業での構造用の用途には満足する
ものでない、高温での使用には非常に高価なチタ・ン合
金を一般的に使用している。三元又は四元の添加がなさ
れたAl−8%Fe合金に関してかなりの作業が行なわ
れた。そのような合金は粉末(又は急速に凝固した微粒
の出発材料)から作らねばならず、且つその凝固は45
0℃−500℃のオーダの温度でのみ充分に達成される
しかしながら約300℃以上の高温でその合金は急激な
特性悪化を来たし、実用性がなくなる。
クロムとジルコニウムが4重里%含まれるl/Cr/Z
r三元合金について種々の提案なされている。
〔発明の目的〕
良好な強度、温度特性を有し、粉末産物によって容易に
製造され、且つ通常の製造技術を用いてこれまで可能で
あった以上に容易に凝固される改良された構造用アルミ
ニウム基合金から板材、棒材圧延材等の半製品(中間製
品)の製造方法を提供することが本発明の目的である。
〔発明の構成〕
本発明の特徴によればAI/Cr /Zr /Mn及び
Aj! / Zn /Mg / Cu / Cr / 
Zr /Mnから選択されるアルミニウム基合金から板
材、棒材、圧延材等の半製品(中間製品)を製造する方
法において、 該溶融アルミニウム基合金を、少なくとも103℃秒−
■の冷却速度で冷却することによって且つ大部分の合金
添加物が粒子を凝固する固溶体中で保持される比較的軟
かい粒子(50−150kg/ mm’)を製造するに
十分に早く凝固させ、 300℃−500℃の温度に凝固粒子を加熱することに
よって時効硬化させる ことを含むアルミニウム基合金から半製品を製造する方
法を提供する。
本発明では下記(イ)、(ロ) (イ)Cr1.5ないし7.0重量% ZrO,5ないし2.5重量% Mn O,25ないし4.0重量% Al残部但し不可避的不純物含有、且つ(IT) Cr
 0.5ないし3.0重量%Zr0.5ないし2.5重
量% Mn0.1ないし2.0重量% を添加成分として含有する7000シリ一ズ/1合金;
から提供される成分を有する構造用アルミニウム基合金
が特に用いられる。
前記(イ)の範囲 Cr3.0ないし5.5重量% Zr1.0ないし2.0重量% Mn0.8ないし2.0重量% 且つ(El)の範囲で 、Cr0.8ないし1.5重量% ZrO,8ないし1.2重量% Mn0.4ないし0.8重量% を追加添加成分として含むS iI F e + Cu
 + M g + Z n及びTi含有のA1合金70
75であるのが好ましい合金の範囲である。
前記冷却速度が103と108℃秒伺の間でよく、2X
lO’ ℃秒−1より大きいことが好ましい。
上記合金中のジルコニウムは、ジルコニウムと同様に作
用するある割合のハフニウムを通常含んでいることが理
解されよう、この中でジルコニウムと云われるところで
はジルコニウムとハフニウムの組合せを含むものと理解
する必要がある。
本発明の特徴は、A178重量%Feと比較した第2表
の合金AとBに対して高温での保持時間(分)の対数函
数として引張り強度の保持%(PST)を示すグラフで
ある添付図面に基づ〈実施例によって説明する。
高強度の熱的に安定な析出硬化アルミニウム合金の従来
のインゴット冶金による開発は、時効析出物の粗大化に
より150℃以上の温度で急激な強度劣化によって厳し
く限定される。例えばスプラット焼入れ、微細粉末噴霧
スプレー鋳造及び蒸着の急速凝固技術を用いながら高強
度と熱的安定性を有するアルミニウム合金を開発するた
めに挿植の試験が行なわれている。これらの合金は8−
10重量%の遷移元素(例えばF el Mn、 N 
i+ Mo)を一般的に含有するもので該遷移元素は溶
湯中で可溶性であり、固体中ではひどい不溶性である。
急激な凝固によって得られる高冷却速度によって固溶体
中の元素を維持させ合金物に対して高強度と熱的安定性
を与える。このようにするのに基本的に困難なことは高
い特性レベルを得るのに要する高凝固速度(>10’℃
秒−1)及び低合金化温度(典型的に<300℃)であ
る。
(7重量%以下の)クロムの高いレベルが固溶体中で保
持され、凝固物に熱的安定性を与えることがわかった。
更に、高いレベルのクロムを含む合金は、A18重量%
Feに基づく“従来の1急激な凝固合金より容易にシー
トに凝固し押出された。
以下余白 しかしながら比較的高いレベルの例えば鉄のような第2
の遷移元素は十分な強度を要求された。急速凝固アルミ
ニウムへのジルコニウムの添加が該材料に時効硬化反応
を与えることも周知であった。
種々の成分の合金がスプラット焼入れ技術(冷却速度1
03−108℃秒−1)と300℃−so。
℃の範囲の温度を使用する100時間以下の時効時で決
められる種々の硬さとによって急速に凝固せしめられた
0.25−2.0重量%Mn添加の影響は三元合金の熱
的安定性を伸ばすことがわかった。選択された合金の典
型的な時効硬化を、At 8重量−Feに基する熱的に
安定な非時効の急速凝固合金に対して公開されたデータ
と比較して第1表に示す。
第1表の内容でゾーンαは全ての溶融添加物が固溶体(
冷却速度〜106℃秒−1)中で保持される材料として
規定されゾーンβは析出相(冷却速度〜10 ℃秒 )
の微細分散を含む材料として規定される。合金系のある
時効硬化反応は明白である。更にゆるやかに凝固された
微細粒(ゾーンβ)はよシ急速な材料(ゾーンα)に比
較してわずかに劣る特性のみ示し、この特性は四元Mn
含有合金に特に明白である。At8重量lFe系での比
較は本発明の合金系の熱的安定性を増長させゾーンβ特
性での著しい改良は10℃秒 と低い冷却速度は急激に
凝固した微細粒の製造に用いられ得る。
上記の加工は2つの合金成分の定義を可能にした。
合金A   高強度熱的安定合金 Cr       5.25 Zr     1.75゜ Mn     1.75 合金 B   中間強度熱的安定合金 Cr       3.7 Zr       1.2 Mn        1.0 合金の量を2つの異なった技術を使用して作った。
(イ)スプラット焼入れ一必要な成分の溶融合金の希薄
流は微細な小滴に噴霧されたアルゴンである。これらの
小滴は回転する冷却基板に当シ材料薄膜を作る。微細粒
の冷却速度は10 ℃秒 と108℃秒−1との間に変
化することが出来るが一般的に10 ℃秒 ないし10
 ℃秒 である。
個々の薄膜(フレーク)はゾーンαとゾーンβとそれぞ
れ溶融含有量チに依存する50−70%。
30−50チの割合で含む。
(ロ)従来の粉末噴霧−必要成分の溶融金属が微細粒子
に噴霧化されたエアである。粉末サイズの範囲が作られ
、典型的な2×10 ℃秒 の冷却速度(ゾーンαで優
位K)で75μm及びそれ未。
満の粒子及び典型的なlO℃秒 の冷却速度(ゾーンβ
で優位)で125−420μmのサイズ範囲の粒子を含
む薄片にされる。この材料は何らの変更もない揮準的な
粉末製造によって作られ九〇 2つの合金の大部分の材料を、従来の技術と350℃の
加工温度を用いてシートと押出しにした。第2表はピー
ク硬化条件での材料の引張シ特性を詳細に示し且つ膣口
は高温にした後、引張強度の保持を示す。全て図示され
た結果は成分〜冷、加速度及び製造ルートと無関係であ
る。
引張シ特性データは期待されたように高い引張シ強度が
高い・ぐ−セントゾーンαを含む材料から得られること
を示す。これは2×10 ℃秒 の冷却速度あるいはそ
れ以上に対応しそれはA28%Fe基合金の強度と同じ
強度を作るのに必要な速度よシ小さな価であ机更に又、
優位ゾーンβ(冷却速度10 ℃秒 )を含む材料が注
目の引張特性と、遷移元素の多量添加を含む他の合金系
に見られない特徴を有する。合金Aの引張り特性。
は、く300℃の温度での製造を要する(例えばAt 
8重1%Fe )他の合金系で得られる特性と好ましく
比較される。その図は(冷却速度と無関係な)凝固粒子
の熱的安定性がAt8 % Fe基合金でかなシ改良さ
れることを示す。At−Cr−Zr−Mn系の他の特徴
は、製造条件の注意深い制御によって、後続熱処理の必
要性を回避する工程中で、該材料全時効硬化可能となる
ことである。
我々はまたCrpZr及びMn添加の7000シリ一ズ
合金が高強度、熱的安定合金の主成分を構成する。特に
1.2重量% Cr、 1..0重量% Zr、、 0
..5重量%Mnを含む7075タイプの合金をスプラ
ット焼入れ及び粉末噴霧化によって製造した。標準70
75工穆を使用する凝固材料の引張シ特性は従来加工し
た7075合金シート又は押出しよシ25チ高く且つ熱
的安定性は温度範囲150℃−400℃で、100hで
〜100%増加した。
従って本発明は急激な凝固技術を使用して比較的軟かい
粒子を製造する合金を提供するもので、アルミニウムと
その合金の従来の熱間加工温度 。
(350℃−500℃)で容易に凝固し高温(300−
500℃)での時効に高強度と熱的安定性を開発する。
更に又低凝固速度(10℃秒と低い)は適当な予備凝固
粒子製造において用いられる。
粒子を直接ローリングミルに直接かけることによって凝
固させ連続工程でシートを製造してもよいことが理解さ
れよう。粒子は凝固の後、押出しされる。圧延又は押出
し工程の半製品は、T76テンノ9−で7075合金と
等しいかそれ以上の室温強度を有する。例えば上記のA
t/Z r/Cu/Mn含Cu7075T76特性を有
し350℃以下に使用される。上記At/Z n/Mg
/Cu/Cr/Z r/Mn合金は7075T6より大
きな20チ強度を有する。
合金の7000シリーズはアルミニウム協会で登録され
た国際的な合金の名称である。多くの附随的な成分は、
該基合金に対して半製品及び製品の特性を有害的に与え
ずに添加されてもよいことも理解されよう。そのような
附随的な成分は、例えば、アルミニウム中の不純物とし
て通常見出さ。
れる以上の量の鉄のような遷移元素を含む。これは本発
明によって必要とされる急速な凝固が粗い金属間化合物
の形成を抑える。
以下余白
【図面の簡単な説明】
図は本発明(て保る合金の高強度熱的安定・目を説明す
るためのグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、Al/Cr/Zr/Mn及びAl/Zn/Mg/C
    u/Cr/Zr/Mnから選択されるアルミニウム基合
    金から板材、棒材、圧延材等の半製品を製造する方法に
    おいて; 該溶融アルミニウム基合金を、少なくとも10^3℃秒
    ^−^1の冷却速度で冷却することによって凝固させ、 300℃−500℃の温度に凝固粒子を加熱することに
    よって時効硬化させる ことを含むことを特徴とする構造用アルミニウム基合金
    から半製品を製造する方法。 2、前記冷却速度が2×10^4℃秒^−^1より大き
    いことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記粒子の凝固が時効硬化された製品を生ずる加熱
    条件下で実施されることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の方法。
JP62316337A 1982-09-03 1987-12-16 アルミニウム基合金から半製品の製造方法 Pending JPS63241148A (ja)

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