JPH03180440A - 耐熱高強度Ａｌ合金材 - Google Patents
耐熱高強度Ａｌ合金材Info
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- JPH03180440A JPH03180440A JP2062029A JP6202990A JPH03180440A JP H03180440 A JPH03180440 A JP H03180440A JP 2062029 A JP2062029 A JP 2062029A JP 6202990 A JP6202990 A JP 6202990A JP H03180440 A JPH03180440 A JP H03180440A
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- Japan
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- alloy
- alloy material
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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。
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、高温における強度に優れた耐熱Ｎ合金材に関
する。
する。
（従来の技術）
従来、軽量のエンジン用ピストンは、主として耐熱Ｍ合
金鋳物材であるＡＣＢＡ材で形成されていたが、近年、
エンジンの負荷が増大するに従って、より高温強度に優
れたＡＣ９Ｂ材が使用されるようになってきている。Ａ
Ｃ９Ｂ材はＡＣＢＡ材に対してＳｉ含有量を２倍程度増
やすことにより、高温強度の向上を図ったものである。
金鋳物材であるＡＣＢＡ材で形成されていたが、近年、
エンジンの負荷が増大するに従って、より高温強度に優
れたＡＣ９Ｂ材が使用されるようになってきている。Ａ
Ｃ９Ｂ材はＡＣＢＡ材に対してＳｉ含有量を２倍程度増
やすことにより、高温強度の向上を図ったものである。
（発明が解決しようとする課Ｍ）
しかしながら、高温強度の向上のために多量のＳｉが添
加されるのに伴って、熱伝導率が低下し、ピストン温度
が上昇する結果、相対的に高温強度が低下するという問
題があった。
加されるのに伴って、熱伝導率が低下し、ピストン温度
が上昇する結果、相対的に高温強度が低下するという問
題があった。
本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、高温強度
に優れた耐熱々合金材を提供することを目的とする。
に優れた耐熱々合金材を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するためになされた本発明の耐熱Ｍ合金
材は、化学組成が重量％で、 Ｓｉ ： ８．５〜３０ ％、Ｍｏ ： ０．
２〜５．０％Ｃｕ ： ０．３〜６．０％、Ｍｇ：
０．３〜３．０％残部実質的にＭからなるＭ合金急
冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材であって、基地中に
晶出Ｓｔが細粒状に均一分散していることを発明の構成
とするものである。
材は、化学組成が重量％で、 Ｓｉ ： ８．５〜３０ ％、Ｍｏ ： ０．
２〜５．０％Ｃｕ ： ０．３〜６．０％、Ｍｇ：
０．３〜３．０％残部実質的にＭからなるＭ合金急
冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材であって、基地中に
晶出Ｓｔが細粒状に均一分散していることを発明の構成
とするものである。
この際、合金材の物性向上のため、Ｍの一部に代えて、
ＦｅおよびＭｎのうちの１種又は２種の合計量を０．３
〜３．０％、および／又はＮｉ ： ０．３〜３，０％
を含有することができる。
ＦｅおよびＭｎのうちの１種又は２種の合計量を０．３
〜３．０％、および／又はＮｉ ： ０．３〜３，０％
を含有することができる。
（作 用）
本発明の耐熱Ｍ合金材の化学ａ１ｖ、（単位ｗｔ％）は
以下の理由により限定される。
以下の理由により限定される。
Ｓｉ：８．５〜３０％
Ｓｉは耐熱性、耐摩耗性を付与するために積極的に添加
する。８．５％未満では晶出Ｓｉ量が不足し、また強度
向上に寄与するＡＺ−Ｓｉ系、ＡＺ−Ｃｕ−Ｓｉ系等の
金属間化合物の生成量が不足し、上記の効果が不充分で
ある。一方３０％を越えると後述のように急冷凝固して
も粗大でもろい初晶Ｓｉの晶出を抑えることかできず、
強度や成形性の劣化を招来する。
する。８．５％未満では晶出Ｓｉ量が不足し、また強度
向上に寄与するＡＺ−Ｓｉ系、ＡＺ−Ｃｕ−Ｓｉ系等の
金属間化合物の生成量が不足し、上記の効果が不充分で
ある。一方３０％を越えると後述のように急冷凝固して
も粗大でもろい初晶Ｓｉの晶出を抑えることかできず、
強度や成形性の劣化を招来する。
Ｍｏ： ０．２〜５．０％
Ｍｏは熱伝導率の向上並びにＡＺ−Ｍｏ系金属間化合物
を生成し、熱間強度の向上に寄与する。０．２％未満で
はその効果が不足し、一方、５．０％を越えると、効果
が飽和するため不経済となる。また、溶融温度が高くな
り、化合物が粗大化し成形性が劣化する。
を生成し、熱間強度の向上に寄与する。０．２％未満で
はその効果が不足し、一方、５．０％を越えると、効果
が飽和するため不経済となる。また、溶融温度が高くな
り、化合物が粗大化し成形性が劣化する。
Ｃｕ ： ０．３〜６．０％
Ｍｇ：０．３〜３．０％
Ｃｕ、 ＭｇはＡ１合金に固溶して強度を向上させ、ま
た金属間化合物を生成して時効硬化性を付与するために
添加する。Ｃｕ、 Ｍｇが０．３％未満ではその効果が
少なく、強度が不足する。一方、Ｃｕが６．０％を越え
、Ｍｇが３．０％を越えて含有されると、押出しや鍛造
加工性に悪影響を及ぼす。
た金属間化合物を生成して時効硬化性を付与するために
添加する。Ｃｕ、 Ｍｇが０．３％未満ではその効果が
少なく、強度が不足する。一方、Ｃｕが６．０％を越え
、Ｍｇが３．０％を越えて含有されると、押出しや鍛造
加工性に悪影響を及ぼす。
Ｆｅ、 Ｍｎのうちの１種又は２種の合計量：０．３〜
３．０％ Ｆｅ、 Ｍｎを添加すると晶出Ｓｉは少なくなるが、代
ってＡＩ −（Ｆｅ、 Ｍｎ）−３ｉ系、Ａｌ−Ｆｅ系
、Ａ７−Ｆｅ−Ｃｕ系金属間化合物が析出し、高温強度
を改善する。０．３％未満では高温強度の改善が充分で
なく、一方３．０％を越えると熱伝導率の低下が大きく
なる。また、金属間化合物が粗大化し強度の低下を招来
する。
３．０％ Ｆｅ、 Ｍｎを添加すると晶出Ｓｉは少なくなるが、代
ってＡＩ −（Ｆｅ、 Ｍｎ）−３ｉ系、Ａｌ−Ｆｅ系
、Ａ７−Ｆｅ−Ｃｕ系金属間化合物が析出し、高温強度
を改善する。０．３％未満では高温強度の改善が充分で
なく、一方３．０％を越えると熱伝導率の低下が大きく
なる。また、金属間化合物が粗大化し強度の低下を招来
する。
Ｎｉ：０．３〜３．０％
Ｎｉは高温強度の向上に寄与する。０．３％未満ではそ
の効果がほとんどなく、一方３．０％を越えると初晶Ｓ
ｉや、４／−Ｃｕ−Ｎｉ系金属間化合物が粗大化し易い
。
の効果がほとんどなく、一方３．０％を越えると初晶Ｓ
ｉや、４／−Ｃｕ−Ｎｉ系金属間化合物が粗大化し易い
。
上記組成のＡＩ合金急冷凝固粉末は、合金元素を過飽和
に固溶して基地を固溶体強化することができ、また、靭
性や強度劣化の原因となる初晶Ｓｉの晶出がほとんど見
られず、基地中に微細な共晶状Ｓｉが晶出したものとな
る。
に固溶して基地を固溶体強化することができ、また、靭
性や強度劣化の原因となる初晶Ｓｉの晶出がほとんど見
られず、基地中に微細な共晶状Ｓｉが晶出したものとな
る。
前記Ｍ合金急冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材は、同
加工による強度のせん断作用によって、粉末表面に形成
されている数ｎ１ｍ程度の不活性、安定なＡ！酸化物被
膜の分断や基地中の晶出Ｓｉ （共晶Ｓｉ又は共晶Ｓｉ
と初晶Ｓｉ）の分断が行われ、これらが基地中に均一に
分散され、耐熱性、耐摩耗性および高温強度の向上が図
られる。
加工による強度のせん断作用によって、粉末表面に形成
されている数ｎ１ｍ程度の不活性、安定なＡ！酸化物被
膜の分断や基地中の晶出Ｓｉ （共晶Ｓｉ又は共晶Ｓｉ
と初晶Ｓｉ）の分断が行われ、これらが基地中に均一に
分散され、耐熱性、耐摩耗性および高温強度の向上が図
られる。
（実施例）
本発明のＡ１合金材の原料となる所定成分のＡＩ合金急
冷凝固粉末は、水アトマイズ法や回転ドラム法等の適宜
の手段で製造される。回転ドラム法とは、回転する冷却
ドラムの内周面に冷却水層を遠心力の作用で形威し、該
冷却水層に溶融Ｍ合金を噴射し、微細に分断して急冷凝
固粉末を得る方法である。
冷凝固粉末は、水アトマイズ法や回転ドラム法等の適宜
の手段で製造される。回転ドラム法とは、回転する冷却
ドラムの内周面に冷却水層を遠心力の作用で形威し、該
冷却水層に溶融Ｍ合金を噴射し、微細に分断して急冷凝
固粉末を得る方法である。
Ｍ合金急冷凝固粉末は、粉末の状態で、あるいは圧縮成
形ビレットとして押出しコンテナに収容され、押出し加
工に供される。押出に際して、ＡＩ合金粉末表面のＭ酸
化物被膜やＭ固溶体中の共晶Ｓｔの分断、分散を充分行
うために、押出比は５〜２０とするのがよく、また押出
荷重の軽減および基地の拡散接合のために、押出温度は
２５０〜５００°Ｃとするのがよい。
形ビレットとして押出しコンテナに収容され、押出し加
工に供される。押出に際して、ＡＩ合金粉末表面のＭ酸
化物被膜やＭ固溶体中の共晶Ｓｔの分断、分散を充分行
うために、押出比は５〜２０とするのがよく、また押出
荷重の軽減および基地の拡散接合のために、押出温度は
２５０〜５００°Ｃとするのがよい。
本発明の合金材は、押出し加工のばか鍛造加工により押
出し加工時と同等の作用がなされ、所期の合金組織を得
ることができる。この際、鍛造温度は２６０〜５１０°
Ｃ程度がよい。
出し加工時と同等の作用がなされ、所期の合金組織を得
ることができる。この際、鍛造温度は２６０〜５１０°
Ｃ程度がよい。
以上のようにして得られた押出材もしくは鍛造材は、適
宜、鍛造加工、切削加工等により目的とする製品形状に
加工される。また、必要に応じてＴ６処理（４６０〜５
２０℃で溶体化処理後、水冷し、１７０〜１８０℃で１
０時間以上保持して時効硬化を行う。
宜、鍛造加工、切削加工等により目的とする製品形状に
加工される。また、必要に応じてＴ６処理（４６０〜５
２０℃で溶体化処理後、水冷し、１７０〜１８０℃で１
０時間以上保持して時効硬化を行う。
を施し、より高強度化を図ることができる。
本発明のＭ合金材は、耐熱性、耐摩耗性および高温にお
ける引張強度や疲労強度に優れ、かつ熱膨張係数も小さ
いので、これらの緒特性が要求される各種エンジンのピ
ストン、シリンダー、プーリー、軸受等の用途に好適で
ある。
ける引張強度や疲労強度に優れ、かつ熱膨張係数も小さ
いので、これらの緒特性が要求される各種エンジンのピ
ストン、シリンダー、プーリー、軸受等の用途に好適で
ある。
次に具体的実施例について説明する。
実施例Ａ
（１）下記第１表の化学組成（ｗｔ％、残部実質的にＡ
Ｉ）のＭ合金を溶製し、回転ドラム法によって、粒径０
．０５〜１ｍの急冷凝固粉末を作製した。尚、試料Ｎａ
１−１６は本発明実施例であり、Ｎａ１７〜２０はＡ
Ｃ８Ａ、 ＡＣ９Ｂ相当組威の比較例である。
Ｉ）のＭ合金を溶製し、回転ドラム法によって、粒径０
．０５〜１ｍの急冷凝固粉末を作製した。尚、試料Ｎａ
１−１６は本発明実施例であり、Ｎａ１７〜２０はＡ
Ｃ８Ａ、 ＡＣ９Ｂ相当組威の比較例である。
〉
（２） Ｎｏ、１〜２０の急冷凝固粉末を押出比２５
、押出温度４５０℃で押出し、φ２５＋ｗの棒材を得た
。
、押出温度４５０℃で押出し、φ２５＋ｗの棒材を得た
。
（３） この押出材より試験片を採取し、Ｔ６熱処理
を施した後、３００°Ｃにおける熱伝導率および引張強
さを測定した。その結果を第１表に併せて示す。
を施した後、３００°Ｃにおける熱伝導率および引張強
さを測定した。その結果を第１表に併せて示す。
（４）評価
同表より、Ｓｉ含有量が同程度の試料（例えば、Ｎｏ、
ｌ、２とＮａ１７．１８、Ｎａ３，４とＮｏ、１９．２
０）を比較すると、実施例のＡ１合金材は熱伝導率、引
張強さとも向上し、特にＳｉ含有量が高いほど熱伝導率
の向上効果が著しいことが認められる。
ｌ、２とＮａ１７．１８、Ｎａ３，４とＮｏ、１９．２
０）を比較すると、実施例のＡ１合金材は熱伝導率、引
張強さとも向上し、特にＳｉ含有量が高いほど熱伝導率
の向上効果が著しいことが認められる。
（５）次に、Ｎα２（実施例）およびＮα１Ｂ （比較
例）ノ押出材で１２５ＣＣエンジン用のピストンヲ製作
し、エンジンに組み込み、１０００ Ｐ Ｐ Ｍ テ２
０Ｈｒ連続運転し、ピストンの温度を測定した。その結
果、実施例のピストンは比較例のそれより５０″Ｃ低い
値であり、熱伝導率が０．０６ｃａｌ ／ ｃｖａ、ｓ
ｅｃ、 ’Ｃ程度のわずかの差でも大きい放熱効果があ
ることが確認された。従って、同一使用条件では、実施
例のピストン温度が低下する結果、同部材の強度も相対
的に向上することになる。
例）ノ押出材で１２５ＣＣエンジン用のピストンヲ製作
し、エンジンに組み込み、１０００ Ｐ Ｐ Ｍ テ２
０Ｈｒ連続運転し、ピストンの温度を測定した。その結
果、実施例のピストンは比較例のそれより５０″Ｃ低い
値であり、熱伝導率が０．０６ｃａｌ ／ ｃｖａ、ｓ
ｅｃ、 ’Ｃ程度のわずかの差でも大きい放熱効果があ
ることが確認された。従って、同一使用条件では、実施
例のピストン温度が低下する結果、同部材の強度も相対
的に向上することになる。
実施例Ｂ
（１）実施例Ａと同様にして、下記第２表の化学組成（
ｗｔ％、残部実質的にＡＩ）のＡ１合金粉末を作製し、
φ２５Ｍの押出棒材を得た。尚、試料Ｎｏ、 １および
２は本発明実施例であり、ＮＯ，３および４は比較例で
ＡＣ８Ａ、 ＡＣ９Ｂ相当組戒である。
ｗｔ％、残部実質的にＡＩ）のＡ１合金粉末を作製し、
φ２５Ｍの押出棒材を得た。尚、試料Ｎｏ、 １および
２は本発明実施例であり、ＮＯ，３および４は比較例で
ＡＣ８Ａ、 ＡＣ９Ｂ相当組戒である。
第２表
（２）押出材より試験片を採取し、Ｔ６熱処理を施した
後、常温および３００″Ｃにおける引張強さ、伸びを調
べた。尚、後者は、３００″Ｃで１５分および１００時
間保持後の二種について行った。また、２５〜３００″
Ｃにおける線膨張係数も澗ぺた。
後、常温および３００″Ｃにおける引張強さ、伸びを調
べた。尚、後者は、３００″Ｃで１５分および１００時
間保持後の二種について行った。また、２５〜３００″
Ｃにおける線膨張係数も澗ぺた。
結果を第３表に示す。
その
以下枚葉
（３）評価
第３表より、実施例のＮａ １およびＮａ２は、常温に
おける引張強さのみならず、高温においても保持時間の
長短に拘らず優れた強度を有していることが分かる。こ
れに対して、比較例のＮα３およびＮｏ、 ４は高温下
で長時間さらされると強度の劣化が著しい。また、実施
例のＡ１合金は比較例の血４のＭ合金に比べてＳｉ含有
量が少ないにも拘らず、同程度以下の線膨張係数であっ
て耐熱合金として優れる。尚、比較例の勘、３とＮα４
とを比較すれば分かるように、通常Ｓｉ含有量が少ない
ほど線膨張係数が大となり、熱変形し易いものである。
おける引張強さのみならず、高温においても保持時間の
長短に拘らず優れた強度を有していることが分かる。こ
れに対して、比較例のＮα３およびＮｏ、 ４は高温下
で長時間さらされると強度の劣化が著しい。また、実施
例のＡ１合金は比較例の血４のＭ合金に比べてＳｉ含有
量が少ないにも拘らず、同程度以下の線膨張係数であっ
て耐熱合金として優れる。尚、比較例の勘、３とＮα４
とを比較すれば分かるように、通常Ｓｉ含有量が少ない
ほど線膨張係数が大となり、熱変形し易いものである。
（発明の効果）
以上説明した通り、本発明のＭ合金材は、恥を０．２〜
６．０％含有した高Ｓｉ組成の急冷凝固粉末の押出し材
もしくは鍛造材であり、微細な共晶Ｓｉが基地中に分散
したものであるので、良好な耐熱性、耐摩耗性を具備す
るのみならず、高温における引張強度、疲労強度の向上
を図ることができ、しかもＮｏの作用で熱伝導率が向上
するため、使用温度 の低下によって使用時の強度を一層向上させることがで
きる。
６．０％含有した高Ｓｉ組成の急冷凝固粉末の押出し材
もしくは鍛造材であり、微細な共晶Ｓｉが基地中に分散
したものであるので、良好な耐熱性、耐摩耗性を具備す
るのみならず、高温における引張強度、疲労強度の向上
を図ることができ、しかもＮｏの作用で熱伝導率が向上
するため、使用温度 の低下によって使用時の強度を一層向上させることがで
きる。
特
許
出
願
人
久保田鉄工株式会社
Claims (3)
- （１）化学組成が重量％で、 Ｓｉ：８．５〜３０％、Ｍｏ：０．２〜５．０％Ｃｕ：
０．３〜６．０％、Ｍｇ：０．３〜３．０％残部実質的
にＡｌからなるＡｌ合金急冷凝固粉末の押出材もしくは
鍛造材であって、基地中に晶出Ｓｉが細粒状に均一分散
していることを特徴とする耐熱高強度Ａｌ合金材。 - （２）請求項（１）のＡｌの一部に代えて、Ｆｅおよび
Ｍｎのうち１種又は２種の合計量を０．３〜３．０％を
含有する耐熱高強度Ａｌ合金材。 - （３）請求項（１）又は（２）のＡｌの一部に代えて、
Ｎｉ：０．３〜３．０％ を含有する耐熱高強度Ａｌ合金材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062029A JPH03180440A (ja) | 1989-08-23 | 1990-03-12 | 耐熱高強度Ａｌ合金材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21827289 | 1989-08-23 | ||
| JP1-218272 | 1989-08-23 | ||
| JP2062029A JPH03180440A (ja) | 1989-08-23 | 1990-03-12 | 耐熱高強度Ａｌ合金材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03180440A true JPH03180440A (ja) | 1991-08-06 |
Family
ID=26403099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2062029A Pending JPH03180440A (ja) | 1989-08-23 | 1990-03-12 | 耐熱高強度Ａｌ合金材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03180440A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006328482A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Honda Motor Co Ltd | 鍛造ピストン |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185857A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-14 | Honda Motor Co Ltd | 耐熱性、高強度アルミニウム合金 |
| JPS6342344A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-23 | Honda Motor Co Ltd | 高温強度特性に優れた粉末冶金用Ａｌ合金 |
| JPS63192838A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-10 | Showa Denko Kk | 耐クリ−プ特性に優れたアルミニウム合金粉末成形体 |
| JPH0250902A (ja) * | 1988-05-12 | 1990-02-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 大径の製品用アルミニウム合金の成形方法 |
| JPH0261021A (ja) * | 1988-08-26 | 1990-03-01 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐熱、耐摩耗性アルミニウム合金材及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-03-12 JP JP2062029A patent/JPH03180440A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185857A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-14 | Honda Motor Co Ltd | 耐熱性、高強度アルミニウム合金 |
| JPS6342344A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-23 | Honda Motor Co Ltd | 高温強度特性に優れた粉末冶金用Ａｌ合金 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006328482A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Honda Motor Co Ltd | 鍛造ピストン |
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