JPS63286557A - Ａｌ基合金から物品を製造する方法 - Google Patents
Ａｌ基合金から物品を製造する方法Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
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- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、主にＣＵ、Ｌ ｉおよびＭｏを含有し、機械
的比抵抗が非常に高く、特に複雑な形状の熱処理物品の
製造に使用可能なＡ１基合金に係る。
的比抵抗が非常に高く、特に複雑な形状の熱処理物品の
製造に使用可能なＡ１基合金に係る。
リチウム添加によりアルミニウム合金の密度が減少しく
リチウム重量パーセント当り３％）、弾性係数および機
械的強度が増加することは冶金業者に既知である。した
がって、該合金が許容可能な延性（破壊伸び）および靭
性を有するなら、該合金は機械的比抵抗（機械的比強度
のこと。すなわち機械的強度と密度（比重）との比）お
よび比弾性率ができるだけ高い合金を必要とする航空機
産業に利用できると考えられる。
リチウム重量パーセント当り３％）、弾性係数および機
械的強度が増加することは冶金業者に既知である。した
がって、該合金が許容可能な延性（破壊伸び）および靭
性を有するなら、該合金は機械的比抵抗（機械的比強度
のこと。すなわち機械的強度と密度（比重）との比）お
よび比弾性率ができるだけ高い合金を必要とする航空機
産業に利用できると考えられる。
アルミニウムーリチウム二元合金の機械的抵抗および延
性は航空機用には不十分であることが知られている。し
たがって冶金業者は、含リチウム二元合金よりも延性お
よび密度にすぐれており機械的抵抗の高いＡＮ−Ｌｉ−
Ｃｕ合金を得るために、アルミニウム合金の時効硬化に
対する公知の効果がリチウムよりすぐれており且つリチ
ウムに重ねられ得る銅の添加を利用した。
性は航空機用には不十分であることが知られている。し
たがって冶金業者は、含リチウム二元合金よりも延性お
よび密度にすぐれており機械的抵抗の高いＡＮ−Ｌｉ−
Ｃｕ合金を得るために、アルミニウム合金の時効硬化に
対する公知の効果がリチウムよりすぐれており且つリチ
ウムに重ねられ得る銅の添加を利用した。
たとえば、公称組成Ａ Ｉ−４，５％ＣＬＪ−１，２％
１−ｉ−０，２％Ｃｄ−０，６％Ｍｎを有する米国製合
金２０２０、および公称組成Ａ Ｉ−５，４％（：、ｔ
Ｊ−１，２％１−ｉ−０，２％Ｃｄ−０，６％Ｍｎを有
するソビエト製合金ＶＡ［＋ ９３が挙げられる。これ
らの合金はＴ６５１状態（焼入れ＋引張変形２％士機械
的抵抗最大値まで焼戻し）で使用され、非常に高レベル
の機械的抵抗（特にＶＡＤ ９３合金）を示すが、少量
でもリチウムを添加すると、該合金の密度は従来のリチ
ウム非含有合金に対して比較的少量しか低下しないので
、航空機構造部品を大幅に軽量化し得ることなく延性お
よび靭性を著しく損失することが明らかである。
１−ｉ−０，２％Ｃｄ−０，６％Ｍｎを有する米国製合
金２０２０、および公称組成Ａ Ｉ−５，４％（：、ｔ
Ｊ−１，２％１−ｉ−０，２％Ｃｄ−０，６％Ｍｎを有
するソビエト製合金ＶＡ［＋ ９３が挙げられる。これ
らの合金はＴ６５１状態（焼入れ＋引張変形２％士機械
的抵抗最大値まで焼戻し）で使用され、非常に高レベル
の機械的抵抗（特にＶＡＤ ９３合金）を示すが、少量
でもリチウムを添加すると、該合金の密度は従来のリチ
ウム非含有合金に対して比較的少量しか低下しないので
、航空機構造部品を大幅に軽量化し得ることなく延性お
よび靭性を著しく損失することが明らかである。
最近、公称組成Ａｌ−３％Ｌ１−２％Ｃｕ−０．２％Ｚ
ｒの実験的新規合金（高抵抗、低密度および低延性）、
および中程度の抵抗、低密度および改良された延性を有
するアルミニウムーリチウム−銅−マグネシウム系新規
合金が冶金業者によって提案されている。特に、英国国
防省名義のヨーロッパ特許出願第００８８５１１号に記
載の平均組成Ａｌ−２，４％ｌ ｉ −１，２５％Ｃｕ
−０，７５％Ｍａ （＋ＣｒｌＭｎ、Ｚｒ、Ｎ＋）の合
金が挙げられる。
ｒの実験的新規合金（高抵抗、低密度および低延性）、
および中程度の抵抗、低密度および改良された延性を有
するアルミニウムーリチウム−銅−マグネシウム系新規
合金が冶金業者によって提案されている。特に、英国国
防省名義のヨーロッパ特許出願第００８８５１１号に記
載の平均組成Ａｌ−２，４％ｌ ｉ −１，２５％Ｃｕ
−０，７５％Ｍａ （＋ＣｒｌＭｎ、Ｚｒ、Ｎ＋）の合
金が挙げられる。
しかしながら、既知および上記の低密度合リチウム合金
（銅含量の非常に大きいＶ＾０９３および２０２０合金
を除く）のいずれも、焼入れと最大限硬化焼戻しとの間
に約２〜４％の塑性変形により物品を冷延しない限り、
現状で最も高抵抗の従来のアルミニウム合金（７Ｇ７５
−７６．７０１Ｇ、 Ｔ７３６）と同等レベルの機械的
抵抗を持ち得ないことが立証できる。弾性限度、破断荷
重および延性に対する冷延の効果は冶金業者に周知であ
る。
（銅含量の非常に大きいＶ＾０９３および２０２０合金
を除く）のいずれも、焼入れと最大限硬化焼戻しとの間
に約２〜４％の塑性変形により物品を冷延しない限り、
現状で最も高抵抗の従来のアルミニウム合金（７Ｇ７５
−７６．７０１Ｇ、 Ｔ７３６）と同等レベルの機械的
抵抗を持ち得ないことが立証できる。弾性限度、破断荷
重および延性に対する冷延の効果は冶金業者に周知であ
る。
シタカッチ、Ｔ−６５１状態のＡＪ！−Ｌｉ−Ｃｕ。
Ａｌ−Ｌｉ−ＭｇおよびＡｊ！−Ｌｉ−Ｃｕ−Ｍｇ合金
製薄型または浮型プレートおよび線状物品について得ら
れている最近の結果は比較的良好であり、この場合、製
造条件として最良レベルの機械的特性の合金を得るべく
焼入れと焼戻しとの間に２〜４％の引張変形を加える必
要がある。
製薄型または浮型プレートおよび線状物品について得ら
れている最近の結果は比較的良好であり、この場合、製
造条件として最良レベルの機械的特性の合金を得るべく
焼入れと焼戻しとの間に２〜４％の引張変形を加える必
要がある。
既知の含リチウム合金のこのような特徴は、一般に焼入
れと焼戻しとの間に圧縮等による塑性変形を加えること
の不可能な複ｉな形状の部品、例えば型鍛造部品または
成形製品の製造における機械的比抵抗の高い含リチウム
アルミニウム合金の使用を著しく制限している。
れと焼戻しとの間に圧縮等による塑性変形を加えること
の不可能な複ｉな形状の部品、例えば型鍛造部品または
成形製品の製造における機械的比抵抗の高い含リチウム
アルミニウム合金の使用を著しく制限している。
以下に説明する本発明は、上記制限のない新規含リチウ
ム合金を提供し得るものである。該合金は、あらゆる形
状の製品にＴ６状態の非常に高い機械的特性（７０７５
−Ｔ６および７０１０− Ｔ７３６合金に等しい）を与
えると共に、２０００または７０００系の従来合金に較
べて６〜９％低い密度を確保する。況んや本発明の合金
製品の機械的比抵抗は焼入れおよび焼戻し間の冷延によ
り更に改良される（ Ｔ −６５１、Ｔ−６５２または
Ｔ−８状態）が、この塑性変形処理は例えば焼入れ製品
の応力除去または平削りに限定され得る。
ム合金を提供し得るものである。該合金は、あらゆる形
状の製品にＴ６状態の非常に高い機械的特性（７０７５
−Ｔ６および７０１０− Ｔ７３６合金に等しい）を与
えると共に、２０００または７０００系の従来合金に較
べて６〜９％低い密度を確保する。況んや本発明の合金
製品の機械的比抵抗は焼入れおよび焼戻し間の冷延によ
り更に改良される（ Ｔ −６５１、Ｔ−６５２または
Ｔ−８状態）が、この塑性変形処理は例えば焼入れ製品
の応力除去または平削りに限定され得る。
冶金試験の過程で、本願発明者は機械的抵抗−密度関係
の点で既知の含し１合金よりも抵抗および性能のすぐれ
たＡＪ−Ｌｉ−Ｃｕ−！ｖ！ｏ＋（Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、
Ｔ ｉ ）系商用合金の新規組成を発見し、実験的に確
認した。
の点で既知の含し１合金よりも抵抗および性能のすぐれ
たＡＪ−Ｌｉ−Ｃｕ−！ｖ！ｏ＋（Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、
Ｔ ｉ ）系商用合金の新規組成を発見し、実験的に確
認した。
本発明の合金の重量組成を以下に示す。
Ｃｕ ２．４〜３．５％
Ｌｉ １．９〜２．１％
Ｍｇ Ｏ〜０゜８％
Ｆｅ ５０．２０％
Ｓｉ ５０．１０％
ＣｒＯ〜０．３０％
７ｒＯ〜０．２０％
Ｔ ｉ Ｏ〜０．１０％
Ｍｎ Ｏ〜１ ％
ＢｅＯ〜０．０２％
その他（不純物）
各＜０．０５％
全体＜０．１５％
残部Ａｌ。
単独または組合せによる最適組成を以下に示す。
Ｃｕ ２．５〜３．１％
（好ましくは２．６〜３％）
Ｍｏ Ｏ〜０．５％
（好ましくは０．１〜０．５％）
Ｚｒ Ｏ，０７〜０．１５％
Ｆｅ ＜０．１０％
Ｓｉ ＜０．０６％
該合金は、関係式：
％式％
立つ時、最適特性を有することが判った。
上式が４．８（または５）より小さいと抵抗特性は著し
く低Ｆし、５．８（または６）より大きいと延性が著し
く低下する。
く低Ｆし、５．８（または６）より大きいと延性が著し
く低下する。
本発明の合金は、ＣＵおよびｌｉ高含有相の金属間化合
物を完全に溶融するかまたは５μｍ未満の粒径を得るに
充分な時間、温度θ、 ＝ ５２０〜５４５℃で実施す
る段階を少なくとも一段階含む鋳造製品の均質化および
加工製品の溶体化処理（ｆｆｌｉｓｅ ｅｎ ５ｏｌｕ
ｔｉｏｎ）後に、最適レベルの抵抗および延性を示した
。温度θ□の均質化熱処理の最適時間は、迅速固化（噴
霧化−スプラット式冷却）により賦形された合金の場合
０．５〜８時間、半連続鋳造による成形または賦形製品
の場合１２〜７２時間であり、温度θ１の維持時に合金
の初期溶融を避けるべく、均質化または溶体化時に約５
００℃、５１５℃または５２８℃で数時間実施する１ま
たは２回の中間段階を含むことが好ましい。
物を完全に溶融するかまたは５μｍ未満の粒径を得るに
充分な時間、温度θ、 ＝ ５２０〜５４５℃で実施す
る段階を少なくとも一段階含む鋳造製品の均質化および
加工製品の溶体化処理（ｆｆｌｉｓｅ ｅｎ ５ｏｌｕ
ｔｉｏｎ）後に、最適レベルの抵抗および延性を示した
。温度θ□の均質化熱処理の最適時間は、迅速固化（噴
霧化−スプラット式冷却）により賦形された合金の場合
０．５〜８時間、半連続鋳造による成形または賦形製品
の場合１２〜７２時間であり、温度θ１の維持時に合金
の初期溶融を避けるべく、均質化または溶体化時に約５
００℃、５１５℃または５２８℃で数時間実施する１ま
たは２回の中間段階を含むことが好ましい。
更に焼戻し動力学的試験の結果、該合金は温度１７０〜
２２０℃（好ましくは１９０〜２００℃）で８〜４８時
間焼戻し後に最適機械的特性を有しており、該合金の機
械的抵抗と延性との関係を更に改良するべく焼入れおよ
び焼戻し間に適当な形状の製品（プレート、バー、シー
トバー）を冷延により１．５〜５％（好ましくは２〜４
％）塑性変形させることが好ましいことが判った。
２２０℃（好ましくは１９０〜２００℃）で８〜４８時
間焼戻し後に最適機械的特性を有しており、該合金の機
械的抵抗と延性との関係を更に改良するべく焼入れおよ
び焼戻し間に適当な形状の製品（プレート、バー、シー
トバー）を冷延により１．５〜５％（好ましくは２〜４
％）塑性変形させることが好ましいことが判った。
こうして本願発明占は本発明の合金がＴ−６（５１）状
態で合金７０１５または７０．１０Ｔ−６（５１）に匹
敵する機械的抵抗を有していることを確認した。このよ
うに弾性限度および破断荷重が向上（前記熱処理状態の
場合、現状で最良の合金に等しい）するのみならず、密
度が従来のくリチウムを含まない）航空機用アルミニウ
ム合金に比較して６〜８％低く、延性または伸びのレベ
ルが七分であり、したがって本発明の合金は、非常に高
い機械的比抵抗と良好な力学的特性（靭性、疲れ抵抗）
とを有する加工または成形構造部品、例えば半連続式鋳
造、噴霧化またはスプラット式冷却により賦形された製
品の製造に利用できることが明らかである。
態で合金７０１５または７０．１０Ｔ−６（５１）に匹
敵する機械的抵抗を有していることを確認した。このよ
うに弾性限度および破断荷重が向上（前記熱処理状態の
場合、現状で最良の合金に等しい）するのみならず、密
度が従来のくリチウムを含まない）航空機用アルミニウ
ム合金に比較して６〜８％低く、延性または伸びのレベ
ルが七分であり、したがって本発明の合金は、非常に高
い機械的比抵抗と良好な力学的特性（靭性、疲れ抵抗）
とを有する加工または成形構造部品、例えば半連続式鋳
造、噴霧化またはスプラット式冷却により賦形された製
品の製造に利用できることが明らかである。
本発明は、本発明および本発明外の各種合金の機械的比
特性を既知の合金と比較した以下の実施例により、更に
よく理解されよう。
特性を既知の合金と比較した以下の実施例により、更に
よく理解されよう。
実施例１
精製アルミニウム（Ａ ｌ ９９．９９％）から第Ｔａ
表の組成のインゴットを生成し、０．１５％のＡＴ５Ｂ
の添加により精練後、工業的半連続式鋳造により得られ
ると同様の構造を有する金型で鋳造した。
表の組成のインゴットを生成し、０．１５％のＡＴ５Ｂ
の添加により精練後、工業的半連続式鋳造により得られ
ると同様の構造を有する金型で鋳造した。
いずれの合金にも０．０２（重量）％未満のＦｅと０、
０２％未満の３ｉとを含有させた。
０２％未満の３ｉとを含有させた。
リチウムおよび銅含量の大きい金属間化合物のほぼ完全
な溶融が得られるような条件下で該合金を均質化し、２
０℃で水焼入れした。該合金を少なくとも５日間熟成さ
せ、１５０．１７０．１９０および２１０℃の温度で２
４時間処理した。
な溶融が得られるような条件下で該合金を均質化し、２
０℃で水焼入れした。該合金を少なくとも５日間熟成さ
せ、１５０．１７０．１９０および２１０℃の温度で２
４時間処理した。
第１ｔ）表は、熱処理、焼戻し後の平均ビッカース硬さ
、および該合金各々の比硬さ最大値（ビッカース硬さ／
密度比）を示している。
、および該合金各々の比硬さ最大値（ビッカース硬さ／
密度比）を示している。
これらの結果から明らかなように、本発明の合金は、実
際に全焼戻し温度範囲、更には最良の機械的抵抗−延性
関係を最も得易い焼戻し以下の温度範囲で、既知の他、
の全合金よりもすぐれた機械的抵抗／密度関係を備えて
いた。
際に全焼戻し温度範囲、更には最良の機械的抵抗−延性
関係を最も得易い焼戻し以下の温度範囲で、既知の他、
の全合金よりもすぐれた機械的抵抗／密度関係を備えて
いた。
焼入れおよび焼戻し後（引張または圧縮変形による中間
冷延を伴なわない）に得られる比硬さレベルが非常に高
いため、該軽合金は成形または型鍛造部品のような複雑
な形状の部品として特に利用できることが立証された。
冷延を伴なわない）に得られる比硬さレベルが非常に高
いため、該軽合金は成形または型鍛造部品のような複雑
な形状の部品として特に利用できることが立証された。
実施例２
第［ａ表の組成を有する合金をφ２００ ｓｍのビレッ
ト状に半連続式に鋳造した。ビレットを５１５℃で１６
時間および５３５℃で２４時間均質化し、スケールを除
去しくｅｃｒｏｕｔｅ）、４３０℃で≠５０Ｘ ２０．
のシートバー状に引抜いた（引抜き比＝１２）。シート
バーを５３９℃で溶体化し、水焼入れし、各種の焼戻し
を施した。
ト状に半連続式に鋳造した。ビレットを５１５℃で１６
時間および５３５℃で２４時間均質化し、スケールを除
去しくｅｃｒｏｕｔｅ）、４３０℃で≠５０Ｘ ２０．
のシートバー状に引抜いた（引抜き比＝１２）。シート
バーを５３９℃で溶体化し、水焼入れし、各種の焼戻し
を施した。
第ｎｂ表は、適当な焼戻し後に抵抗最大値を有する長手
方向機械的特性を、従来の７０７５および７１５０合金
（アルミニウム協会規格による）の特性と比較して示し
ている。なお、表中Ｒ１１は降伏強さ、Ｒ１は最大引張
強さ、Ａは伸びを表わす。
方向機械的特性を、従来の７０７５および７１５０合金
（アルミニウム協会規格による）の特性と比較して示し
ている。なお、表中Ｒ１１は降伏強さ、Ｒ１は最大引張
強さ、Ａは伸びを表わす。
Ｍｏの添加量を調節することにより、機械的抵抗を最大
、既知の最大硬度の従来合金（Ｌｉを含まない）よりも
大またはこれに等１ノくすることができる。表から明ら
かなように、最良の機械的特性を得るためにはＭｇ含有
量を０．５％よりやや少なくすることが好ましい。
、既知の最大硬度の従来合金（Ｌｉを含まない）よりも
大またはこれに等１ノくすることができる。表から明ら
かなように、最良の機械的特性を得るためにはＭｇ含有
量を０．５％よりやや少なくすることが好ましい。
第Ｊａ表−化学的組成
第１ｂ表−熱処理、ごッカース硬さ及び比硬さ第１［ａ
表−組成（１蘭％） かＩ畢 Ｌ土 β旦 ｙ旦 ■旦 旦± Ｚｒ 監
−３第ｎｂ表−最人機械的特性 十 焼入れ及び焼戻し間に２％の伸び変形を加える。
表−組成（１蘭％） かＩ畢 Ｌ土 β旦 ｙ旦 ■旦 旦± Ｚｒ 監
−３第ｎｂ表−最人機械的特性 十 焼入れ及び焼戻し間に２％の伸び変形を加える。
＋＋Ｃ：中心−Ｂニジードパー縁部。
Claims (6)
- （１）Ｃｕを２．４〜３．５重量％、Ｌｉを１．９〜２
．７重量％、Ｆｅを０．２０重量％以下、Ｓｉを０．１
０重量％以下、ならびにＭｇ（０〜０．８重量％）、Ｍ
ｎ（０〜１重量％）、Ｃｒ（０〜０．３０重量％）、Ｚ
ｒ（０〜０．２０重量％）、Ｔｉ（０〜０．１０重量％
）およびＢｅ（０〜０．０２重量％）の中から選択され
る少なくとも１種の金属を含有し、さらに他の成分（不
純物）を各々０．０５重量％未満、全体としては０．１
５重量％未満で含有し、残部がＡｌである機械的強度が
非常に高いアルミニウム基合金から物品を製造する方法
であって、少なくとも溶融、均質化、熱間加工、溶体化
、焼入れおよび焼戻しの工程を含んでおり、 均質化および／または溶体化を５２０〜５４５℃で実施
することを特徴とする方法。 - （２）さらに、冷間加工の工程も含むことを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - （３）ＬｉとＣｕに富む粒子の粒径が５μｍ以下となる
まで均質化処理をすることを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項に記載の方法。 - （４）合金の初期溶融を避けるべく、均質化に先立ちほ
ぼ５００℃および／または５１５℃の等温段階を実施す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のい
ずれかに記載の方法。 - （５）１７０〜２２０℃の範囲の温度で８〜４８時間焼
戻しを実施することを特徴とする特許請求の範囲第１項
〜第４項のいずれかに記載の方法。 - （６）焼入れと焼戻しとの間で物品に１．５〜５％の塑
性変形を加えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
〜第５項のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR8404483 | 1984-03-15 | ||
| FR8404483A FR2561260B1 (fr) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | Alliages al-cu-li-mg a tres haute resistance mecanique specifique |
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|---|---|
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Family
ID=9302352
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|---|---|---|---|
| JP60050241A Granted JPS60215734A (ja) | 1984-03-15 | 1985-03-13 | Ａｌ基合金及び該合金から製品を製造する方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60050241A Granted JPS60215734A (ja) | 1984-03-15 | 1985-03-13 | Ａｌ基合金及び該合金から製品を製造する方法 |
Country Status (9)
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| JP (2) | JPS60215734A (ja) |
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| CA (1) | CA1287508C (ja) |
| DE (1) | DE3560729D1 (ja) |
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-
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