JPS6342344A - 高温強度特性に優れた粉末冶金用Al合金 - Google Patents
高温強度特性に優れた粉末冶金用Al合金Info
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- JPS6342344A JPS6342344A JP18489586A JP18489586A JPS6342344A JP S6342344 A JPS6342344 A JP S6342344A JP 18489586 A JP18489586 A JP 18489586A JP 18489586 A JP18489586 A JP 18489586A JP S6342344 A JPS6342344 A JP S6342344A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
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】
LLL立■旦ユ1
本発明は、高湿強度特性に優れた粉末冶金用高強度AJ
金合金係り、特に内燃機関のピストン。
金合金係り、特に内燃機関のピストン。
連接棒の如(、高湿下で使用する構造用部材に好適に使
用される粉末冶金用AJ金合金関するものである。
用される粉末冶金用AJ金合金関するものである。
−お び のU
粉末冶金用、1合金には、通常の溶解法では選択し得な
い範囲で合金元素を添加することが可能であり、溶解法
では得られない高い剛性、浸れた耐熱性を有し、軽重で
機械的特性の優れた焼結品を製jΔすることができる。
い範囲で合金元素を添加することが可能であり、溶解法
では得られない高い剛性、浸れた耐熱性を有し、軽重で
機械的特性の優れた焼結品を製jΔすることができる。
しかるに、従来提案されている粉末冶金用Al合金は、
その焼結材の1ull織が微細であって大きな強度を有
するが、クリープ変形特性に問題があることが明らかに
なった。
その焼結材の1ull織が微細であって大きな強度を有
するが、クリープ変形特性に問題があることが明らかに
なった。
例えば、内燃機関の連接棒はそΩ大端部でクランク・ピ
ンを抱いてボルトで締め付けられるが、この連接棒を、
耐クリープ変形特性の劣る材料で形成した場合、高湿下
で持続的に力を受ける大端部ボルト締結面部が長期間の
間にクリープ変形して、ボルトの締め付は軸力が低下す
るおそれがある。
ンを抱いてボルトで締め付けられるが、この連接棒を、
耐クリープ変形特性の劣る材料で形成した場合、高湿下
で持続的に力を受ける大端部ボルト締結面部が長期間の
間にクリープ変形して、ボルトの締め付は軸力が低下す
るおそれがある。
lJ を ゛ た の−一本発明
の目的は、その焼結部材の耐クリープ変形特性を改善し
た粉末冶金用Al合金を提供する点にある。
の目的は、その焼結部材の耐クリープ変形特性を改善し
た粉末冶金用Al合金を提供する点にある。
この目的は、SL、Fe、CLI、Mg、Mnを、それ
ぞれ12.0≦Si≦28.0%、2.0≦Fe≦10
.0%、08≦C1≦5.0%、0.3=Mg≦3.5
%。
ぞれ12.0≦Si≦28.0%、2.0≦Fe≦10
.0%、08≦C1≦5.0%、0.3=Mg≦3.5
%。
0.5=Mn≦5.0%なる組成範囲で含有するととも
に、更にZr 、Hf 、N=、TL、V、Cr 。
に、更にZr 、Hf 、N=、TL、V、Cr 。
MO、Nb 、Taより成る群から選ばれた少なくとも
一種の元素を0.02〜2.0%〈以上、いずれも重量
%〉なる組成第四で含有し、残部が不可避不純物とAJ
!であるAl合金を提供することによって達成される。
一種の元素を0.02〜2.0%〈以上、いずれも重量
%〉なる組成第四で含有し、残部が不可避不純物とAJ
!であるAl合金を提供することによって達成される。
多結晶金属材料のクリープ変形には、結晶粒内および粒
界の変形の総和が関与しており、特に粒内の変形は回復
現象により進行する。この回復速度を遅くするのは、ク
リープ変形を抑制する上で有効である。
界の変形の総和が関与しており、特に粒内の変形は回復
現象により進行する。この回復速度を遅くするのは、ク
リープ変形を抑制する上で有効である。
本発明者は、斯かる認識の下で神々試験を行なった結果
、Zr 、Hf 、NL、TL、v、Cr 。
、Zr 、Hf 、NL、TL、v、Cr 。
Mo 、Nb 、Taより成る群から選ばれた少なくと
も一種の元素をAl合金中に微♀に添加することにより
、回復速度を遅らせ、耐クリープ変形特性を改善し17
ることを見出した。
も一種の元素をAl合金中に微♀に添加することにより
、回復速度を遅らせ、耐クリープ変形特性を改善し17
ることを見出した。
また、クリープ特性を改善する対像となる高い剛性と優
れた耐熱性を有する粉末冶金用Al合金とは、12.0
≦Si≦28,0%、2.0≦FC≦10.0%。
れた耐熱性を有する粉末冶金用Al合金とは、12.0
≦Si≦28,0%、2.0≦FC≦10.0%。
08≦CLJ≦5.0%、0.3=Mg≦3.5%、0
.5≦MI′1≦5.0%(いずれも重石%)の3=、
Fe。
.5≦MI′1≦5.0%(いずれも重石%)の3=、
Fe。
Cu 、 IVIJ 、 Mnを含有するAl合金であ
る。
る。
各合金元糸の添加理由は下記の通りである。
(1)S尤について(12,0≦Sカ≦28.0重通%
)SLは、耐摩耗性およびヤング率の向−トに寄与し、
熱膨張率を低く押え、熱伝導率を向上させ(qる。ただ
し、12.0重量%未満では耐摩耗性が劣り、強度も不
足する。そして、28.0重量%を上回ると、押出しま
たは鍛造加工時に成形性が悪化し、製品に割れが生じ易
い。
)SLは、耐摩耗性およびヤング率の向−トに寄与し、
熱膨張率を低く押え、熱伝導率を向上させ(qる。ただ
し、12.0重量%未満では耐摩耗性が劣り、強度も不
足する。そして、28.0重量%を上回ると、押出しま
たは鍛造加工時に成形性が悪化し、製品に割れが生じ易
い。
(2)Feにツイテ(2,0≦Fe≦10. Ol l
fi%)1”eは、高湿強度、ヤング率を向上させるた
めに必要である。ただし、2.0重量%未満では、高湿
強度の向上が期待できず、10.0重用%を上回ると高
速熱間加工が事実上不可能である。
fi%)1”eは、高湿強度、ヤング率を向上させるた
めに必要である。ただし、2.0重量%未満では、高湿
強度の向上が期待できず、10.0重用%を上回ると高
速熱間加工が事実上不可能である。
(3) C1jについて(0,8≦Cu≦5.0重量%
〉CLIは、熱処理によるAlマトリックスの強化に有
効である。ただし、0.8重口%未満では添加効果がな
く、5.0重量%を上回ると、熱間加工性が低下すると
ともに、耐応力腐蝕割れ特性が悪化する。
〉CLIは、熱処理によるAlマトリックスの強化に有
効である。ただし、0.8重口%未満では添加効果がな
く、5.0重量%を上回ると、熱間加工性が低下すると
ともに、耐応力腐蝕割れ特性が悪化する。
(41Mgについて(0,3=M(J≦3.糧1%)M
(lは、Cuと同じく熱処理による/lマトリックスの
強化に有効である。ただし、0.3重量%未満では添加
効果がなく、3.5重量を上回ると、耐応力腐蝕割れ特
性が悪化し、熱間加工性が低下する。
(lは、Cuと同じく熱処理による/lマトリックスの
強化に有効である。ただし、0.3重量%未満では添加
効果がなく、3.5重量を上回ると、耐応力腐蝕割れ特
性が悪化し、熱間加工性が低下する。
(5)Mnについて(0,5=Mn≦5.0重市%)M
nは、重要成分であり、特にl”e≧4重量%の範囲に
おいて、高湿強度の改善、熱間加工性の向上および耐応
力腐蝕割れ特性の改善に寄与する。ただし、0.5重量
%未満では添加効果がなく、5.0重量%を上回ると、
却って熱間加工性が悪化し、悪影響が生ずる。
nは、重要成分であり、特にl”e≧4重量%の範囲に
おいて、高湿強度の改善、熱間加工性の向上および耐応
力腐蝕割れ特性の改善に寄与する。ただし、0.5重量
%未満では添加効果がなく、5.0重量%を上回ると、
却って熱間加工性が悪化し、悪影響が生ずる。
また、前記組成のAJ金合金対し、Zr、Hf。
Ni、Ti、V、Cr 、Mo 、Nb 、 Taより
成る群から選ばれた少なくとも一種の元素を添加する理
由は下記の通りである。
成る群から選ばれた少なくとも一種の元素を添加する理
由は下記の通りである。
(6)Zr 、Hf等ニツイr (0,02≦Zr 。
Hf 、N=、T=、V、Cr 、Mo 、Nb 。
TaS2.0千母%)
クリープ変形は、熱活性化の助けによって転位が障害物
を乗越える過程として把握され、変形による加工硬化と
回復現栄の反復により変形が進行する。それ故、クリー
プ変形を抑制するには、前記回復を遅らせるのが有効で
あり、この意味でマトリックスへの固溶による強化と、
粒子の分散析出による強化とを狙って添加元素が選択さ
れる。
を乗越える過程として把握され、変形による加工硬化と
回復現栄の反復により変形が進行する。それ故、クリー
プ変形を抑制するには、前記回復を遅らせるのが有効で
あり、この意味でマトリックスへの固溶による強化と、
粒子の分散析出による強化とを狙って添加元素が選択さ
れる。
従来、溶解法にあっては、0.3重量%程度を上限とし
て添加し、主として固溶強化を狙っていた微量添加元素
を、粉末冶金法により、積極的、かつ多量に添加して、
各々八ρ3 Zr 、 A、l138f 。
て添加し、主として固溶強化を狙っていた微量添加元素
を、粉末冶金法により、積極的、かつ多量に添加して、
各々八ρ3 Zr 、 A、l138f 。
Afls N=、Ajs TL、Afl 3 V、
A、07 Cr 。
A、07 Cr 。
A(J 12M0 、 AfJ 3 Nb 、 A、Q
s Taを微細に分散析出させ、回復現象の進行を遅
らせ、クリープ変形Qを低く抑えることを可能にした。
s Taを微細に分散析出させ、回復現象の進行を遅
らせ、クリープ変形Qを低く抑えることを可能にした。
ただし、それ等の添加mが0.02重石%未満では、添
加効果がなく、2,0重過%を上回ると、熱間加工性が
悪化するとともに、アトマイズ法により粉末を得る場合
の溶湯温度が上昇し、粉末製造上の技術的困難性が噌す
。
加効果がなく、2,0重過%を上回ると、熱間加工性が
悪化するとともに、アトマイズ法により粉末を得る場合
の溶湯温度が上昇し、粉末製造上の技術的困難性が噌す
。
各合金元糸の添加理由は以上の通りであるが、耐応力腐
蝕割れ特性、熱間加工性に優れる組成として、下記の組
成範囲のAJJ合金が推奨される。
蝕割れ特性、熱間加工性に優れる組成として、下記の組
成範囲のAJJ合金が推奨される。
14≦Si≦18%、3.0≦Fe≦6.0%。
2.0≦Cu≦5.0%、0.3≦M(J≦ 1.5%
。
。
0.5≦Mn≦2.5%。
05≦Zr 、Hf 、N=、T=、V、Cr 。
Mo、Nb、Ta≦2.0%
(いずれも重量%、)
また、本発明のAj金合金、粉末サイズ325メツシュ
以上のものを45〜10%含む粉末として提供されるの
が好ましい。ぞの理由は、325メツシユ以下の粉末が
45%未満であると疲労強度が低下し、70%を上回る
とクリープ変形特性が悪化するからである。
以上のものを45〜10%含む粉末として提供されるの
が好ましい。ぞの理由は、325メツシユ以下の粉末が
45%未満であると疲労強度が低下し、70%を上回る
とクリープ変形特性が悪化するからである。
墓Ju1
表12表22表3に示す組成(試料1〜19)の各AJ
合金粉末を冷却速度103〜104°C/秒にてアトマ
イズ法により製造し、各粉末を用いて冷間静水圧プレス
成形法(CEP法)または金型圧縮成形法により、密度
比75%の・押出し用素材を圧粉成形する。
合金粉末を冷却速度103〜104°C/秒にてアトマ
イズ法により製造し、各粉末を用いて冷間静水圧プレス
成形法(CEP法)または金型圧縮成形法により、密度
比75%の・押出し用素材を圧粉成形する。
(以下余白)
表1
表3
(以)余白)
冷間静水圧プレス成形法においては、ゴム製デユープ内
に合金粉末を入れ、1.5〜3.0℃o n / ci
程度の静水圧下で成形を行い、金型圧縮成形においては
、金型内に合金粉末を入れて、常温大気中で15〜3.
0ton/ci稈度の圧力下で成形を行う。
に合金粉末を入れ、1.5〜3.0℃o n / ci
程度の静水圧下で成形を行い、金型圧縮成形においては
、金型内に合金粉末を入れて、常温大気中で15〜3.
0ton/ci稈度の圧力下で成形を行う。
得られた各押出し用素材を、炉内温度400℃の均熱炉
内に設置して4時間保持し、次いで、各押出し用素材に
熱間押出し加工を施して丸棒(18゜X 450mm)
を製造する。
内に設置して4時間保持し、次いで、各押出し用素材に
熱間押出し加工を施して丸棒(18゜X 450mm)
を製造する。
この場合、押出し方法は、直接押出しく前方押出し)
、 RU接押出しく後方押出し)のいずれでもよいが、
押出し比は5以上を必要とする。押出し比が5以下では
、強度のばらつきが大きくなるので好ましくない。
、 RU接押出しく後方押出し)のいずれでもよいが、
押出し比は5以上を必要とする。押出し比が5以下では
、強度のばらつきが大きくなるので好ましくない。
前記方法で得た各組成の丸棒(試n1〜19)、および
HWi法で得た材料(試料20)から試験片を切出し、
それぞれについて、温度170℃9時間400時間、負
荷応力12KOf/mm2なる条件でクリープ圧縮試験
を行なった。その結果を、クリープ縮み率(%)として
表4に示す。
HWi法で得た材料(試料20)から試験片を切出し、
それぞれについて、温度170℃9時間400時間、負
荷応力12KOf/mm2なる条件でクリープ圧縮試験
を行なった。その結果を、クリープ縮み率(%)として
表4に示す。
表 4
く試験結束の評価〉
Zr、Hf、N=、T=、V、Cr、Mo。
Nb、Taめ少なくとも一種を添加した本発明側試料1
〜18と比較例試料19とを対比すれば、試料1〜18
のクリープ縮み率が低下していることが判る。しかも、
得られたクリープ縮み率は、鋳造法による試料20のそ
れと問答である。
〜18と比較例試料19とを対比すれば、試料1〜18
のクリープ縮み率が低下していることが判る。しかも、
得られたクリープ縮み率は、鋳造法による試料20のそ
れと問答である。
免胛二盈ユ
以上の説明から明らかな様に、SL、Fe。
Cu 、M(] 、Mnを、それぞれ12.0≦S=≦
28.0%、2.0≦l”e≦10.0%、0.8≦C
u≦5,0%。
28.0%、2.0≦l”e≦10.0%、0.8≦C
u≦5,0%。
0.3≦M(1≦3.5%、0.5≦Mn≦5.0%な
る組成範囲で含有するとともに、更にZr 、 Hf
。
る組成範囲で含有するとともに、更にZr 、 Hf
。
N=、T=、V、Cr 、Mo 、Nb 、 丁aよ
り成る群から選ばれた少なくとも一種の元素を0.02
〜2.0’/6(以上、いずれも重化%)なる組成範囲
で含有し、残部が不可避不純物とAIである高湿強度特
性に(優れた粉末冶金用へ1合金が提案された。
り成る群から選ばれた少なくとも一種の元素を0.02
〜2.0’/6(以上、いずれも重化%)なる組成範囲
で含有し、残部が不可避不純物とAIである高湿強度特
性に(優れた粉末冶金用へ1合金が提案された。
このAl合金には/lとの間で金底閤化合物を作るZr
、Hf 、Nt、Tt、V、Cr 、Mo 。
、Hf 、Nt、Tt、V、Cr 、Mo 。
Nb、Taより成る群から選ばれた少なくとも一種の元
素が添加されており、該全屈間化合物が組織中に微細に
分散析出する為、該Al合金で形成した焼結部材に高湿
下で持続する外力を作用させても、クリープ変形が生じ
難い。
素が添加されており、該全屈間化合物が組織中に微細に
分散析出する為、該Al合金で形成した焼結部材に高湿
下で持続する外力を作用させても、クリープ変形が生じ
難い。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Si、Fe、Cu、Mg、Mnを、それぞれ12.0≦
Si≦28.0%、2.0≦Fe≦10.0%、0.8
≦Cu≦5.0%、0.3≦Mg≦3.5%、0.5≦
Mn≦5.0% なる組成範囲で含有するとともに、更にZr、Hf、N
i、Ti、V、Cr、Mo、Nb、Taより成る群から
選ばれた少なくとも一種の元素を0.02〜2.0%(
以上、いずれも重量%)なる組成範囲で含有し、残部が
不可避不純物とAlであることを特徴とする高湿強度特
性に優れた粉末冶金用Al合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18489586A JPS6342344A (ja) | 1986-08-06 | 1986-08-06 | 高温強度特性に優れた粉末冶金用Al合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18489586A JPS6342344A (ja) | 1986-08-06 | 1986-08-06 | 高温強度特性に優れた粉末冶金用Al合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6342344A true JPS6342344A (ja) | 1988-02-23 |
Family
ID=16161198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18489586A Pending JPS6342344A (ja) | 1986-08-06 | 1986-08-06 | 高温強度特性に優れた粉末冶金用Al合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6342344A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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