JP2016524045A - 向上した高温機械特性を有するアルミニウム合金複合材 - Google Patents
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Abstract
Description
Si 0.50−1.30
Fe 0.2−0.60
Cu 最大0.15
Mn 0.5−0.90
Mg 0.6−1.0
Cr 最大0.20
を含有し、残余はアルミニウム及び不可避な不純物であるアルミニウム合金複合材に関する。一実施形態では、不可避な不純物は、各0.05重量%まで、合計0.15重量%までの量で存在し得る。ある態様によると、合金を6XXX合金とみなすことができる。
Si 0.50−1.30
Fe 0.2−0.60
Cu 最大0.15
Mn 0.5−0.90
Mg 0.6−1.0
Cr 最大0.20
を含有し、残余はアルミニウム及び不可避な不純物である。合金の残余は、アルミニウム及び不可避な不純物を含む。一実施形態では、不可避な不純物の各々は、最大で0.05重量パーセントで存在し、不可避な不純物の最大合計重量パーセントは0.15となる。合金は、他の実施形態では更なる合金化添加物を含んでいてもよい。
過剰なSi=Si−1.16Mg−(Mn+Fe+Cr)/3(全ての値は重量%)
シリコンの量が、上式によって規定されるものよりも多い場合、合金は過剰なシリコンを含むものとみなされる。一実施形態では、合金は、後述するように過剰なマグネシウムを含む。更なる実施形態では、合金は、残余量に相当するシリコン及びマグネシウムを含有し、言い換えると、過剰なシリコンまたはマグネシウムを含有していなくてもよい。
過剰なMg=Mg−(Si−(Mn+Fe+Cr)/3)/1.16(全ての値は重量%)
このタイプの既存の合金は、一般に、常温での押出性及び機械的強度を最適化することを目標として過剰なマグネシウムを用いず、通常は、経年硬化MgSi析出物を形成するための比率に近いシリコン及びマグネシウムを用いる。実際に、そのような過剰なMgの添加は、経年応答が最適化されずかつ過剰なマグネシウムが押出性に対して有害となり得るので、合金添加物の非効率な使用と考えられることが多い。しかし、過剰なマグネシウムの使用によって、それでも充分な押出性を与えつつも高温機械特性を高めることができることがここに実証される。他の実施形態では、上述したように、シリコン及びマグネシウムの量が上式に従って埋め合わされる。
実施例
表1における合金複合材は、直径101mmのインゴットとして直接チル鋳造され、2時間/560℃で均質化され、その後350℃/時間で冷却された。均質化されたインゴットは、ビレット長200mmに切断されてから780トン、直径106mm押出プレスで押出加工された。ビレットは、ビレット温度500±7℃に誘導加熱され、ラム速度5mm/sで3×41.7mmの小片に押出加工された。押出加工されたプロファイルは、ダイから2.5mのところにある水槽を用いて冷却された。2ピン接点熱電対を用いて測定されたダイ出口温度は、全ての押出加工品について515℃を超えていた。押出加工品は、16時間の冷却後に常温で保持され、その後175℃で8時間にわたって人工的にエージングされた。これは、6XXXでピーク常温強度を実現するのに使用される標準的なやり方である。以下の表1は、対照合金を含む、この実施例で試験される全ての複合材を示し、同様に上述の式に従って計算された各合金に含有された過剰なシリコンまたはマグネシウムを示す。合金に存在し、析出硬化に寄与するのに利用可能なMgSi析出量も示す。
Claims (27)
- アルミニウム合金であって、重量パーセントで、
Si 0.50−1.30
Fe 0.2−0.60
Cu 最大0.15
Mn 0.5−0.90
Mg 0.6−1.0
Cr 最大0.20
を含み、残余がアルミニウム及び不可避な不純物であるアルミニウム合金。 - 請求項1に記載の合金において、前記不可避な不純物が、各0.05重量%まで、合計0.15重量%までの量で存在する、前記合金。
- 請求項1に記載の合金において、前記合金の前記Cu含有率が最大0.1重量%である、前記合金。
- 請求項1に記載の合金において、前記合金の前記Si含有率が0.70−1.30重量パーセントである、前記合金。
- 請求項1に記載の合金において、前記合金の前記Mg含有率が0.60−0.80重量パーセントである、前記合金。
- 請求項1に記載の合金において、Mg−Si析出物によって占められる量を超えた過剰なマグネシウムを有する前記合金。
- 請求項6に記載の合金において、少なくとも0.25重量%の過剰なマグネシウムを有する前記合金。
- 請求項1に記載の合金において、0.05重量%までのチタンを更に含む前記合金。
- 複合材料であって、
アルミニウム合金のマトリクスであって、重量パーセントで、
Si 0.50−1.30
Fe 0.2−0.60
Cu 最大0.15
Mn 0.5−0.90
Mg 0.6−1.0
Cr 最大0.20
を含み、残余がアルミニウム及び不可避な不純物である前記マトリクス、及び
前記マトリクス内で拡散された充填材料の粒子を備えた複合材料。 - 請求項9に記載の複合材料において、前記充填材料がセラミック材料からなる、前記複合材料。
- 請求項9に記載の複合材料において、前記充填材料が炭化ホウ素からなる、前記複合材料。
- 請求項11に記載の複合材料において、前記炭化ホウ素充填材料が、その表面の少なくとも一部分を被覆するチタン含有金属間化合物を含む、前記複合材料。
- 請求項9に記載の複合材料において、前記充填材料が前記マトリクスよりも高い中性子吸収及び放射線遮蔽能力を有する、前記複合材料。
- 請求項9に記載の複合材料において、前記充填材料が前記複合材料中で20%までの体積部分を有する、前記複合材料。
- 請求項9に記載の複合材料において、前記充填材料が前記マトリクスの前記アルミニウム合金よりも高い硬度及び高い融点を有する、前記複合材料。
- 請求項9に記載の複合材料において、前記合金の前記Cu含有率が最大0.1重量%である、前記複合材料。
- 請求項9に記載の複合材料において、前記合金の前記Si含有率が0.70−1.30重量パーセントである、前記複合材料。
- 請求項9に記載の複合材料において、前記合金の前記Mg含有率が0.60−0.80重量パーセントである、前記複合材料。
- 請求項9に記載の複合材料において、前記合金が、Mg−Si析出物によって占められる量を超えた過剰なマグネシウムを有する、前記複合材料。
- 請求項19に記載の複合材料において、前記合金が少なくとも0.25重量%の過剰なマグネシウムを有する、前記複合材料。
- 方法であって、
重量パーセントで、
Si 0.50−1.30
Fe 0.2−0.60
Cu 最大0.15
Mn 0.5−0.90
Mg 0.6−1.0
Cr 最大0.20
を含み、残余がアルミニウム及び不可避な不純物である溶融アルミニウム合金を準備すること、
充填材料の粒子を前記溶融アルミニウム合金に添加して、前記合金全体に拡散された前記充填材料を有する溶融混合物を形成すること、及び
前記溶融混合物を鋳造して、マトリクス材料としての前記アルミニウム合金、及び前記マトリクス全体に拡散された前記充填材料を有する前記複合材料を形成することを備える方法。 - 請求項21に記載の方法であって、前記複合材料を押出加工して押出加工製品を形成することを更に含む前記方法
- 請求項21に記載の方法において、前記充填材料が炭化ホウ素であり、前記合金が少なくとも0.2重量%のチタンを更に含む、前記方法。
- 請求項23に記載の方法において、前記合金が0.2−2重量%のチタンを更に含む、前記方法。
- 請求項23に記載の方法において、鋳造中に前記充填材料の前記粒子の表面の少なくとも一部分を被覆するようにチタン含有金属間化合物が形成される、前記方法。
- 請求項21に記載の方法において、前記充填材料が前記複合材料の20%までの体積部分を形成する、前記方法。
- 請求項21に記載の方法であって、
前記鋳造の前に、前記溶融混合物を撹拌して前記アルミニウム合金を前記充填材料の前記粒子に湿らせ、前記溶融混合物の前記体積全体に前記粒子を分散させることを更に含む前記方法。
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