JPH01242749A - 耐熱性アルミニウム合金 - Google Patents

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 本発明は、粉末冶金用低密度アルミニウム合金に関し、
より詳しくは、常温から２００°Ｃに至る温度範囲にお
いて、（憂れた機械的特性（引張り強度、疲労強度、延
性、靭性など）を発揮する低密度耐熱性アルミニウム粉
末合金に関する。

従来技術とその問題点 近年、アトマイズ法、スプラット　クエンチング法、リ
ボン　キャスト法などの急冷凝固法の急速な発展により
、高強度耐熱性アルミニウム粉末（ＡΩ−ＰＭ）合金の
耐用温度は、３００〜３５０℃程度にまで改善されてい
る。この耐熱性改善のためには、ＡＲに対する溶解性お
よび分散性の低い合金元素が大量に使用されている。Ｆ
ｅ、Ｃｒ５Ｚｒ、Ｔｉ、ＶＳＭｏ、ｗ、Ｍｎ、Ｎｉなど
を代表例とするこれらの合金元素は、溶湯からの急速凝
固により、ＡΩマトリックス中に過飽和に溶解し、引続
く熱的および機械的処理によって、Ａ［マトリックス中
に所望の状態で析出する。かくして得られたＡｆｌ−Ｐ
Ｍ合金中では、微細な均一に分散した粒子（通常０．１
〜０．５μｍ程度）が形成されており、これが転位障害
となって、Ａｌ１−ＰＭ合金の微細構造を安定化させ、
Ａ！２＝ＰＭ合金の特性を改善する。Ａρ−８Ｆｅ−２
Ｍｏ、Ａｆｆ−８Ｆｅ−４Ｃｒなどの合金が、３５０℃
までの温度域で優れた熱安定性と強度を備えていること
は、よく知られている。しかしながら、高強度耐熱性へ
Ω−ＰＭ合金の多くは、硬く且つ脆い金属間化合物相を
大量に含むので、成形性および延性に劣っている。これ
らの欠点のために、公知の高強度耐熱性ＡＲ−ＰＭ合金
は、高度の成形性と延性とが最も必要とされる中間温度
域（１５０〜２５０°Ｃ）での使用が不可能であった。

したがって、上記の如き高強度耐熱性Ａρ−Ｐ　Ｍ合金
の使用分野は、未だ限られている。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑みて鋭意
研究を市ねた結果、Ｆｅ及び／又はＣｒとＺｒの含Ｇ量
を適度に抑え且つ特定量のＭｇを配合したＡ２合金が、
Ａ！Ｑ−ＰＭ合金として極めて優れた性能を発揮するこ
とを見出した。すなわち、本発明は、下記に示す組成を
有するＡＱ金合金提供するものである： ｒ　（ｉ　）　Ｍｇ０．　５〜５重量％、（１ｉ）　Ｓ
　ｉ　１重量％未満、 （１ｉｉ）Ｚ　ｒ　０．　２〜３重量９６、（ｉｖ）Ｆ
ｅ及び／又はＣｒ０．５〜５重量２６、（ｖ）Ｃｕ０．
４重量％未満、および （ｖｌ）残余が実質的にＡΩ からなることを特徴とする耐熱性アルミニウム粉末合金
。」 以下、本発明Ａ［粉末合金の各添加成分について説明す
る。これらの各添加成分は、一般の合金における添加成
分と同様に、相互に関連しつつ合金全体の物性に影響す
るものであり、それぞれの限定理由を個別に論すること
は、必ずしも妥当であるとはいえないが、一応の限定理
由を示せば、以下の通りである。

１、　Ｍｇ ０．５〜５％の範囲内のＭｇは、Ａ２合金に固溶体硬化
を与えるのみならず、加工硬化率を高め、合金密度を低
下させる。Ｍｇの量が、０，５重量％（以下単に％とす
る）未満の場合には、添加による効果が十分に発揮され
ず、一方５％を上回る場合には、Ａ２合金が応力腐蝕を
生じやすくなる。

さらに、Ｍｇが５％を上回る場合には、Ｍｇが他の添加
元素と反応して粗大な二次相粒子を形成し、疲労抵抗を
阻害することがある。Ｍｇが０．５〜５％の範囲内にあ
る本発明合金は、Ｍｇを含まない対応する組成のＡ℃金
合金比して、室温と２００℃との間でより高い強度を示
し、且つ熱間鍛造温度のような高温下での延性にも優れ
ている。

Ｍｇの含＝ｆｆｆｆｆｉは、１〜３％とすることがより
好ましい。

ＩＩ、５ｉ Ｓｉの含量は、出来るだけ少ないことが好ましく、実用
上の観点からは、１％以下、より好ましくは０．５％以
下とする。Ｓｔの曾が１％を上回る場合には、Ａ！２Ｆ
ｅＳｉ、初晶Ｓｉ。

Ｍｇ２Ｓｉなどの種々の粒子が形成されて、１２合金の
延性及び疲労強度を低下させる。

ｍ、Ｚｒ Ａ！Ｑ中のＺｒは、分散性及び溶解性が低く、凝固時及
び過飽和Ａ℃粉末合金の３５０〜５００℃での熱処理時
にマトリックスにコヒーレントな微細な球状析出物分散
相（準安定ＺｒＡＬ３立法品）を形成する。これらの分
散相は、微小構造を安定化させ、熱的安定性を改善し、
強度を増大させる。

Ｚｒの含有口は、０．２〜３％、より好ましくは０、．
５〜２．０％とする。Ｚｒの量が、０．２％未満の場合
には、添加による効果が十分に発揮されず、一方３％を
上回る場合には、Ａ２合金の溶融温度が急激に」二昇し
、製造が困難となる。

ＴＶ、Ｆｅ及び／又はＣｒ これら元素は、１２粉末合金の強度及び熱的安定性を改
善するための基本的成分である。Ｆｅ及び／又はＣｒは
、他の添加元素と結合して比較的粒径の小さい、均一に
分散した金属間化合物を形成する。これらの分散相は、
転位及び粒界移動を阻止し、その結果、熱的安定性を改
善する。Ｆｅ及び／又はＣｒの量が、０．５〜５％の範
囲内では、高い疲労強度及び延性並びに低密度を維持し
つつ、必要な強度と熱安定性が確保される。Ｃｒの量は
、１〜３％とすることがより好ましい。

Ｖ、Ｃｕ Ｃｕの量は、０．４％未満とする。Ｃｕを添加する場合
には、ＡＲ金合金マトリックスに固溶して、常温におけ
る機械的強度を向上させるが、延性を著るしく低下させ
る。また、約２００℃以上の高温における強度を低下さ
せるため、本発明においては、Ｃｕの量はできるだけ低
いことが好ましい。

本発明の、１−ＰＭ合金は、常法にしたがって、谷成分
を溶解し、エアアトマイズ法、単ロール法、双ロール法
、スプラット　クエンチ法などの急冷凝固法により粉末
化し、あるいは機械的な粉砕法を組み合わせて粉末化し
、必要ならばふるい分けすることにより得られる。得ら
れた粉末は、やはり常法にしたがって、冷間予備成形し
、適切な温度で押出・鍛造加工により成形し、必要なら
ば、機械加工することによって所望の製品とされる。

発明の効果 本発明によれば、以下の様な効果が達成される。

（イ）従来の耐熱ＡΩ−ＰＭ合金に比して、軽量のＡジ
ーＰＭ合金が得られる。

（ロ）得られたＡρ−ＰＭ合金は、機械的性質、熱間成
形加工性及び耐疲労特性に優れている。

（ハ）得られたＡΩ−ＰＭ合金は、常温から２００℃ま
での温度域において、熱的安定性に優れている。

（ニ）したがって、本発明Ａρ−ＰＭ合金は、高温での
成形、例えば鍛造により製造され、２００°Ｃ近傍の高
温で使用される機械部品（、例えば自動車用エンジンの
コンロッドなど）の材料として有用である。

（ホ）また、本発明ＡΩ−ＰＭ合金は、その優れた性能
の故に、既存のＡ！２−ＰＭ合金が使用できなかった種
々の分野で使用可能であり、Ａｌ１−ＰＭ合金の利用分
野を大きく拡大するものである。

実施例 以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明確にする。

実施例１ 第１表に示す組成のＡＩ２−ＰＭ合金をそれぞれ調製し
た後、平均凝固速度Ｉ　Ｘ　１０３℃／秒でエアアトマ
イズ法により粉末化し、ふるい分けして１００メツシュ
通過粉体（１５０μｍ以下）を得た。第２表に各合金粉
体の粒度分布を示す。

１−記で得られた各合金粉体をコールド　アイソスタテ
ィック　プレス（ＣＩ　Ｐ）法により円筒型試料（直径
３０ｍｍｘ高さ８０ｍｍ、相対密度７０〜８０９６　）
にに成形し、空気中４００°Ｃで３０分間子熱した後、
押出し比１０：１、ラム速度２．５ｍｍ／秒で直径１０
ｍｍのロッドに押出成形した。該ロッドを機械加工して
、平行部長さ４０ｍｍｘ直径４．４ｍｍの試験片を製造
し、引張り試験及び疲労試験に供した。これらの試験結
果をロッドの密度ともに第３表に示す。

第１表乃至第３表に示す結果から、本発明のＡρ−ＰＭ
金合金、ＡＡ２６１８に匹敵する延性と密度を有してお
り、疲労強度の点では、ＡＡ２６１８を大きく上回って
いる。

また、比較合金Ｇとの対比では、本発明Ａρ−ＰＭ合金
は、引張り強度及び疲労強度においては同等であるが、
延性に優れ、密度も小さい。

（以上） 手続十市正書（自発） 昭和６３年４月２７日　　１ 特許庁長官　小　川　ノ、ト　夫　殿 １　事件の表示 昭和６３年特許願第７０９５２号 ２　発明の名称 ｍ−＋−へ 事件との関係　　特許出願人 東洋アルミニウム株式会社 ４代理人 自　　発 別紙添付の通り　　　　　　　　゛・　・−・・・′−
・′ 補正の内容 明細書第１１頁第２表を下記の通りに訂正すジ。

明細書第１２頁第４行「にに成形し」とあるつを「に成
形し」と訂正する。

（以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　（ｉ）Ｍｇ０．５〜５重量％、 （ｉｉ）Ｓｉ１重量％未満、 （ｉｉｉ）Ｚｒ０．２〜３重量％、 （ｉｖ）Ｆｅ及び／又はＣｒ０．５〜５重量％、（ｖ）
   Ｃｕ０．４重量％未満、および （ｖｉ）残余が実質的にＡｌ からなることを特徴とする耐熱性アルミニウム粉末合金
   。