JP5725492B2 - 高強度7000系アルミニウム合金押出材 - Google Patents
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Description
その一方で、安全性の観点からは構造部材の高強度化が要求されている。
従来の高強度アルミニウム合金の代表例に、Al−Zn−Mg系,Al−Zn−Mg−Cu系のJIS7000系アルミニウム合金がある。
しかし、上記従来の7000系アルミニウム合金では、近年の車両の軽量化ニーズと高剛性化のニーズに応えるだけの強度がなかった。
単に、Mg,Znなどの化学成分の添加量を増加させるだけでは、押出生産性の著しい低下により、車両の高剛性構造部材に必要な中空断面押出材の押出成形そのものが困難であったり、高コストの原因となった。
さらには、車両用構造部材に適用する際には、優れた耐応力腐食割れ性も要求される。
しかし、同公報に開示する高強度アルミニウム合金は圧延材としての使用を目的としているのみならずT6処理をすることで高強度化を図ったものである。
ところが、水焼入れを有するT6処理では材料に水素が取り込まれやすく、その結果として表面に応力腐食割れによる割れが発生する恐れがあった。
本発明にあっては、上記7000系アルミニウム合金にAg:0.95〜2.0%含まれていることを特徴とする。
Mg成分とZn成分は、アルミニウム合金押出材の高強度化を図るのに必須な成分であり、合金組織中にはMgZn2として析出すると推定されている。
本発明にあっては、さらにAg成分を添加することでAlAgMgの析出硬化を図ったものである。
よって、これらの析出量を考慮し、Mg:1.82〜2.5%,Zn:6〜7%,Ag:0.95〜2.0%の範囲に設定した。
より具体的に説明すると、Mg成分が1.0%未満ではT5処理にて充分な強度が得られなく、Mg成分が2.5%を超えると押出性が低下し、中空断面形状の押出材が得られ難くなる。
Zn成分は押出性の低下を抑えつつ、高強度化に寄与することからZn成分を6%以上に設定し、上限を7%以下とした。
ここで、上限を7%に設定したのは7%を超えると耐応力腐食割れ性が低下し、車両の構造部材への範囲が困難になるからである。
Ag成分は0.5%以上添加することで強度向上の効果が大きく出現し、Ag成分を20.%を超えて添加すると、Mgに対して過剰になるからである。
ここでZr成分が0.25%を超えると焼入れ感受性が強くなり、T5処理で充分な強度が得られにくくなる。
なお、同様の効果を示す成分にMn及びCrがあり、これを添加する場合にはMn:0.05〜0.25%,Cr:0.05〜0.25%の範囲がよいが、Mn及びCrはZrよりも焼入れ感受性への影響が大きい。
SiはMg2Siの析出により強度向上が期待される。
ただし、Siを1.0%を超えて添加すると押出成形後の空冷にて焼入れ感受性が強くなり過ぎ、逆に強度低下する恐れが高い。
また、Fe成分は一般的に不純物として含まれ、押出材の靭性を悪化させるので、0.2%以下に抑えるのが好ましい。
押出直後はファン冷却し、その後に人工時効処理(T5)した。
人工時効処理条件は50〜150℃+150〜200℃の二段時効を施した。
このようにして得られた押出材の機械的性質の評価結果を図1の表に示す。
本発明に係る実施例1〜6において、実施例1はSi:0.33%添加した7000系アルミニウム合金であり、これにより従来の比較例合金よりも強度が向上している。
実施例2はSi:0.33%,Zr:0.20%添加した7000系アルミニウム合金である。
実施例3,4は先の実施例1,2に対してさらにCu:0.56%添加したものであり、さらに強度が向上している。
特に実施例4はZrの添加効果が大きく出現している。
実施例5,6はAg:0.95%添加した7000系アルミニウム合金であり、従来のCu成分を添加することなく、T5処理処理にて0.2%耐力値にて410MPa以上の高強度が得られている。
特に実施例6はZr成分の効果も加わり、0.2%耐力値にて443MPaの値が得られた。
Claims (2)
- 質量%で、Mg:1.82〜2.5%,Zn:6〜7%,Ag:0.95〜2.0%,Si:0.2〜0.33%,Ti:0.005〜0.05%及び残部がAlと不可避的不純物であり、押出成形後のT5処理にて0.2%耐力値410MPa以上の高強度を有することを特徴とする7000系アルミニウム合金押出材。
- さらに、Zr:0.05〜0.25%含有することを特徴とする請求項1記載の7000系アルミニウム合金押出材。
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