JPS63312943A - 機械的性質に優れた中性子吸収性アルミニウム合金押出材の製造方法 - Google Patents

機械的性質に優れた中性子吸収性アルミニウム合金押出材の製造方法

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JPS63312943A
JPS63312943A JP14881387A JP14881387A JPS63312943A JP S63312943 A JPS63312943 A JP S63312943A JP 14881387 A JP14881387 A JP 14881387A JP 14881387 A JP14881387 A JP 14881387A JP S63312943 A JPS63312943 A JP S63312943A
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alloy
excellent mechanical
aluminum alloy
neutron
billet
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Ichizo Tsukuda
市三 佃
Shinji Kakoshige
籠重 真二
Ryoji Asano
浅野 良二
Kaoru Ono
薫 小野
Yutaka Tomono
友野 裕
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Hitachi Zosen Corp
Altemira Co Ltd
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Hitachi Zosen Corp
Showa Aluminum Corp
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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】 産業上の利用分野 この゛発明は、例えば使用済み核燃料貯蔵キャスクの構
造用材料等に使用される中性子吸収性アルミニウム合金
、特に機械的性質に優れた中性子吸収性アルミニウム合
金に関する。
従来技術及びその問題点 従来、中性子吸収性を有するアルミニウム合金材料とし
て、84Cを30〜35%含有した分散型合金Bora
lが知られているが、構造用材料として使用するには強
度が低いという欠点があった。また84Gが高価につく
ため、材料自体も高価であるという欠点もあった。
一方、低コストの中性子吸収性アルミニウム合金として
、アルミニウムに必須添加成分としてのBを添加含有せ
しめたものが提供されているが、この場合にも使用済核
燃料保管庫の構造材料として使用するには、同じく強度
不足であった。
この発明はかかる技術的背景のもとになされたものであ
って、機械的性質に優れた低コストの中性子吸収性アル
ミニウム合金の提供を目的とするものである。
問題点を解決するための手段 而してこの発明は、B ; 0. 5〜12wt%、Z
n:0.7wt%を超え2wt%以下、Si;0゜2〜
1 、 5 wt%、Mg : 0. 5〜6wt%を
含有し、さらに必要に応じてCu:0.05〜1゜5w
t%、Mn : 0. 05〜2wt%のいずれか一方
または両方を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不
純物からなる機械的性質に優れた中性子吸収性アルミニ
ウム合金を要旨とするものである。
上記合金成分の添加意義と限定理由について説明すると
次のとおりである。
Bは中性子吸収効果を合金に付与するとともに、強度向
上にも寄与するものである。しかしその含有量が0.5
wt%未満ではこれらの効果に不十分であり、逆に12
νt%を超えると鋳造が困難となる。Bの好適含有範囲
は4〜10wtを%である。
Znは合金の機械的性質向上に寄与するものである。し
かしその含有量が0.7シt%以下ではその効果に乏し
い。逆に2wt%を超えて過多に含有されると加工性、
耐食性低下の欠点を派生する。Znの好適含有範囲は1
,0〜1.5wt%である。
Mgは合金の強度向上及び耐食性の低下防止に寄与する
ものである。しかし0.5wt%未満では強度向上に効
果がなく、逆に6wt%を超えて含有されると加工性が
悪化するとともに耐応力腐食割れ性が問題となる。Mg
の好適含有範囲は0.8〜1,2νt%である。
SiはMgと共存して強度の向上に寄与するが、0.2
wt%未満ではその効果がなく、また逆に1.5wt%
を超えても却って強度の低下を来たす。Siの好適含有
範囲は0.5〜0. 8wtを%である。
上記必須成分の他に、任意的な成分として、Cu : 
0. 05〜1. 5wt%、Mn:0.05〜2wt
%のいずれか一方または両方の含有が許容される。Cu
、Mnはともに合金の更なる強度向上に寄与するもので
あるが、いずれも下限値未満ではその効果に乏しく、逆
に上限値を超えて過多に含有されると耐食性が低下する
。好適含有範囲は、Cu : 0.1〜0.6wt%、
Mn:1.0〜1.5wt%である。
なお上記成分の他、結晶粒微細化元素として、Cr、Z
r、Ti%Vの一種または2種以上を0.05〜0.7
wtを%の範囲で任意的に添加しても良い。
この発明に係る上記組成のアルミニウム合金は、一般的
には、そのビレットを押出すことにより、機械的性質に
優れた中性子吸収性押出材に仕上げられる。ここで、押
出材の製造に関しては、従来の鋳造法によってビレット
を作製し、要すれば均質化処理を施したのちこれを押出
機により押出す方法を採用しても勿論良いが、押出用ビ
レットの作製に加圧凝固法を採用するのが、特にB含有
量が多い場合において推奨される。この加圧凝固法は、
上記組成のアルミニウム合金を溶解し、その溶湯を加圧
凝固用金型内に注湯して加圧凝固せしめることにより、
欠陥のない結晶粒の均一かつ微細なビレットの作製を行
うものである。加圧凝固用金型は、これに押出機のコン
テナを利用するものとしても良い。
即ち、アルミニウム合金溶湯を直接該コンテナに注入し
、ステムで加圧しつつ凝固させるものとしても良い。も
ちろんこの場合、上記コンテナの前面は冒ダイスを付設
して塞ぎ、加圧凝固中の溶湯の噴き出しを防ぐものとす
ることが必要である。
また、上記の注湯に際しては、前記金型を予め300〜
350℃程度に加熱しておくものとすることが望ましい
。これによりビレットに一層微細な組織を得ることを可
能にする。即ち、300℃程度未満であると、注湯後前
記アルミニウムの凝固がすぐに開始してしまい、加圧凝
固による効果が充分に達成され難い。一方350℃を超
える高温に加熱しておくと、冷却速度が遅くなり、晶出
物が成長して上記微細化効果を充分に達成し難いものと
なる傾向がみられる。
注湯後、すぐさま前記金型内の溶湯を加圧ピストンによ
り加圧し、凝固を進行せしめることによってビレットを
作製する。即ち、加圧凝固法によってビレットを作製す
る。この際の加圧力は50Kg/cIi以上であれば加
圧凝固の効果を得ることができるが、好ましくは500
〜10100ON/cd程度とするのが良い。このよう
に、所定の加圧状態下においてアルミニウム合金を凝固
させることにより、鋳造割れを生じさせることなく、か
つ晶出物の小さなビレットを作製しうる。従って、従来
の鋳造法によってビレットを作製する場合、組織の均一
化と微細化をはかるために必要とした爾後の加熱均質化
処理を省略することが可能となり、そのための熱エルル
ギ及び処理時間の節約を達成しうる。上記加圧力の大小
は、ビレットの品質にさして大きな影響を与えるもので
はない。しかしながら50Kyf/ai未満では、加圧
凝固法による鋳造割れ防止及び結晶粒の微細化効果に不
十分であり、反面例えば150(lf/cdをこえるよ
うな高圧を付加しても、それに要するエネルギの増大に
見合う効果の比例的向上を見ることができないためむし
ろ無益である。なお、加圧凝固により、晶出物の微細化
をはかりつる理由は、加圧により金型と溶湯の間及び溶
湯内の空隙が消滅し、冷却速度が増大することが1つの
要因になっているものと推測される。
上記の加圧凝固法により作製したビレットは、次にこれ
を押出加工して所期する中性子吸収性アルミニウム合金
材とする。ここに、ビレットは一旦冷却された固相状態
のものを用いても良いが、好ましくは前記加圧凝固の進
行により、ビレットの温度が押出加工に適する温度、例
えば液相温度の約172程度にまで低下し半溶融状態と
なった時点で加圧凝固工程を終了し、すぐさまそのまま
押出機のコンテナに装填して押出しを開始するものとな
すことが推奨される。
このような手順を採用することにより、押出加工に際し
てのビレットの加熱工程を省くことが可能となり、その
加熱に要するエネルギ及び時間を節約し、合金押出材の
製造能率の向上及び製造コストの低減の利益を享受しう
る。
発明の効果 この発明に係るアルミニウム合金は、Bを含有するもの
であることにより、優れた中性子吸収性を発揮するのは
もとより、後述の実施例の参酌によっても明らかなよう
に機械的性質にも優れたものである。従って、例えば使
用済み核燃料に含まれた中性子の放出時に生じる発熱反
応によって温度が上昇したような場合にも、強度劣化等
を派生するおそれがなく、使用済み核燃料貯蔵キャスク
の構造用材料等として好適なものとなしうる。しかもB
4Cを使用するものではないから、低コストの合金とな
しうる。
実施例 次にこの発明の実施例を示す。
[以下余白] 第1表 上記第1表に示す各種組成の合金のうち、NO1〜4及
び7に示すものについては、常法により直径175#I
IIのビレットに鋳造したのち、560℃×8時間の均
質化処理を行い、次いで押出温度530℃で厚さBms
幅125Mのフラットバーに押出した。一方、No5.
6.8の合金については、加圧凝固法によりビレットを
作製した。即ちそれら合金を液相線温度+100℃に溶
解し、その溶湯を予め約300℃に加熱した加圧凝固用
金型に注湯したのち、すぐさまこれを1001Ff/C
j!に加圧し、該加圧下に凝固させた。そして、およそ
液相線温度の1/2程度の温度にまで冷却したとき、加
圧凝固工程を終了し、得られたビレット(直径175m
m)をすぐさま押出機のコンテナに装入し、上記と同一
寸法のフラットバーに押出した。
上記により得られた供試材のうちN093.4.5につ
いてはその後180℃×7時間の時効処理を施してT6
材とした。一方Nol、2.6.7.8の供試材につい
ては自然時効させてT1材とした。そして各供試材につ
き、常温及び高温での機械的性質を調べた。その結果を
第2表に示す。
[以下余白コ 第2表 また、従来公知の分散型合金Boralの常温での引張
り強さを測定したところ、101’f!9f/−であっ
た。
以上の結果から明らかなように、この発明に係るアルミ
ニウム合金は、機械的性質に優れたものであることを確
認しえた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)B:0.5〜12wtを%、Zn:0.7wt%
    を超え2wt%以下、Si:0.2〜1.5wt%、M
    g:0.5〜6wt%を含有し、残部がアルミニウム及
    び不可避不純物からなる機械的性質に優れた中性子吸収
    性アルミニウム合金。
  2. (2)B:0.5〜12wt%、Zn:0.7wt%を
    超え2wt%以下、Si:0.2〜1.5wt%、Mg
    :0.5〜6wt%を含有し、さらにCu:0.05〜
    1.5wt%、Mn:0.05〜2wt%のいずれか一
    方または両方を含有し、残部がアルミニウム及び不可避
    不純物からなる機械的性質に優れた中性子吸収性アルミ
    ニウム合金。
JP14881387A 1987-06-15 1987-06-15 機械的性質に優れた中性子吸収性アルミニウム合金押出材の製造方法 Granted JPS63312943A (ja)

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JPH0353369B2 JPH0353369B2 (ja) 1991-08-14

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2733997A1 (fr) * 1995-05-01 1996-11-15 Kobe Steel Ltd Alliage a base d'aluminium contenant du bore et procede de fabrication de celui-ci
US7177384B2 (en) 1999-09-09 2007-02-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Aluminum composite material, manufacturing method therefor, and basket and cask using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5397199A (en) * 1977-02-04 1978-08-25 Sumitomo Light Metal Ind Structural aluminium alloy of high neutron shielding effect

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