JPH032218B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は耐熱性に優れた高力アルミ合金に係
り、特に高温雰囲気にて使用されるエンジン、コ
ンプレツサー等の部品並びに真空機器の構成部品
などに使用される高力アルミ合金に関する。 （従来の技術及び解決しようとする問題点） 従来、エンジン、コンプレツサー等の部品には
鉄系の材料が使用されていたが、最近、それらの
機械類の出力、燃料効率の向上の観点から、部品
の軽量化の要望が高くなつてきており、アルミ材
料の利用が進められている。 また、真空機器についても、ガス発生率、残留
放射能が小さいことから、アルミ部材の利用が進
んできている。 ところで、これらの機器や部材は常温から200
℃の温度範囲で使用されることが多く、このた
め、使用材料としては常温のみならず高温におい
ても強度の高い材料であることが必要である。 この点、Ａ材料の中でも7075等のＡ−Zn
−Mg系合金が常温において最も強度が高いこと
が知られているが、これらの合金は高温で長時間
保持した場合、強度が急激に低下するという欠点
がある。 一方、耐熱Ａ合金としては2618合金、2219合
金があるが、これらの材料も高温強度が十分でな
いという欠点がある。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、常温
から200℃の如く高温までの温度域で、従来の耐
熱Ａ合金2618，2219よりも高強度で且つ耐熱性
に優れた高力アルミ合金を提供することを目的と
するものである。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、従来の
アルミ合金が特に高温強度が充分でないことか
ら、その原因を分析すると共に、常温から高温ま
で高強度を発揮し得る化学成分を見い出すべく鋭
意研究を重ねた結果、特に製造過程の押出加工、
鍛造加工後に実施する溶体化処理においても繊維
組織を維持し、且つ再結晶化を抑制できるように
化学成分をバランスよく調整するならば、常温で
の強度は勿論のこと、特に高温雰囲気に長時間保
持しても高強度を維持できる知見を得て、ここに
本発明をなしたものである。 すなわち、本発明は、Cu：2.5〜4.0％、Mg：
1.0〜2.0％、Ni：0.8〜3.0％、Fe：0.8〜1.5％、
Mn：0.3〜0.6％及びSi：0.1〜0.3％を含有し、且
つ、Zr：0.006〜0.3％を含有し、更に必要に応じ
てCr：0.001〜0.3％及びＶ：0.001〜0.3％のうち
の１種又は２種を含有し、或いは更に必要に応じ
てTi：0.01〜0.10％を含有し、残部がＡ及び不
可避的不純物からなることを特徴とする耐熱性に
優れた高力アルミ合金を要旨とするものである。 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。 まず、本発明に係る耐熱性に優れた高力アルミ
合金の化学成分の限定理由について説明する。 Cuは常温強度及び高温強度を向上させるのに
必要不可欠の元素である。その含有量が2.5％未
満では、強度向上の効果は少なく、一方、4.0％
を超えて含有させると、融点が低下するため、逆
に強度が低下することになる。従つて、Cu含有
量は2.5〜4.0％とする。 MgはCuと同様に常温強度及び高温強度を向上
させるのに必要不可欠の元素である。その含有量
が1.0％未満では強度向上の効果は少なく、一方、
2.0％を超えて含有させると逆に強度が低下する。
従つて、Mg含有量は1.0〜2.0％とする。 Niは常温強度及び高温強度を向上させる元素
であるが、その含有量が0.8％未満では、強度向
上の効果は少なく、一方、3.0％を超えると合金
中のCuと結び付いて晶出物となるため、逆に強
度が低下する。従つて、Ni含有量は0.8〜3.0％と
する。 Feは高温強度を向上させる元素であるが、含
有量が0.8％未満では、その効果は少なく、一方、
1.5％を超えて含有させると巨大晶出物が発生し
て強度が低下する。従つて、Fe含有量は0.8〜1.5
％とする。 Mnは材料組織を繊維状とし、かつ、再結晶化
を抑制して高温強度を向上させる元素である。再
結晶は鍛造後の熱処理（液体化処理）において発
生しやすいが、このような再結晶化を抑制する点
でMnは特に有効な元素である。しかし、その含
有量が0.3％未満では高温強度の向上の効果は少
なく、一方、0.6％を超えて多量に含有させると
押出加工性、鍛造加工性を劣化させることにな
る。従つて、Mn含有量は0.3〜0.6％とする。 Siは主に常温において強度を向上させる元素で
あるが、含有量が0.1％未満ではその効果は少な
く、一方、0.3％を超えて含有させるとMg固溶量
が低下するため、高温強度が低下する。従つて、
Si含有量は0.1〜0.3％とする。 Zrは材料を繊維組織化し、再結晶化を抑制す
る元素であり、常温から高温において強度を向上
させる元素である。含有量が0.006％未満ではそ
の効果は小さく、一方、0.3％を超えて含有させ
ると巨大晶出物の発生して強度が低下する。従つ
て、Zr含有量は0.006〜0.3％とする。 なお、Cr、Ｖは材料を繊維組織化し、再結晶
化を抑制する元素であり、常温から高温において
強度を向上させる元素であるので、必要に応じ
て、それらの１種又は２種を適量で含有させるこ
とができる。各元素とも含有量が0.001％未満で
は上記効果は少なく、一方、0.3％を超えて含有
させると巨大晶出物の発生により強度が低下する
ので、それぞれの含有量は0.001〜0.3％とする。 また、これらの上記成分以外に、鋳塊組織を微
細化し、機械的性質を安定させるためにTiを0.01
〜0.10％含有させてもよく、この場合、Ti含有量
が0.01％未満ではその効果がなく、一方、0.10％
を超えると鋳造性を低下させるので好ましくな
い。 上記化学成分を有する高力アルミ合金は、従来
と同様に、鋳造、押出加工、鋳造加工、液体化処
理等を含む工程により製造され、製品加工に供さ
れる。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分（wt％）を有するアル
ミニウム合金を通常の方法により溶製し、155φ
のビレツトに鋳造した後、所定の均質化処理を行
い、押出温度450℃の条件で40φの丸棒を押出し
た。 次いで、この丸棒を厚さ17mm、幅74mmの断面形
状に熱間鋳造した。鋳造温度は370℃である。 その後、丸棒引張試験片を作成し、T6処理を
行い、常温強度並びに高温長時間保持後（150℃
×100hr）の高温強度を測定した。その結果を第
１表に示す。なお、比較のため、2618合金、2219
合金及び7075合金についても併記した。 同表より、本発明合金No.１〜No.７は、常温でも
高温でも従来の耐熱合金である2618合金、2219合
金よりも強度が高く、特に耐熱性に優れた高力ア
ルミ合金であることがわかる。 また、7075合金との比較においては、常温強度
が若干劣るものの、高温強度においては遥かに優
れた耐熱性を有している。 更に、Mn含有量が少ない比較合金No.８は、本
発明合金よりも高温強度が低い。

【表】 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明の高力アルミ合金
は、従来の高力アルミ合金と比較して特に高温強
度に優れており、また常温強度においても遜色が
ない。したがつて、高温雰囲気にて使用されるエ
ンジン、コンプレツサー等の部品並びに真空機器
の構成部品等の材料として最適のものであり、そ
の材料用途の拡大に貢献するところが大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量％で（以下、同じ）、Cu：2.5〜4.0％、
   Mg：1.0〜2.0％、Ni：0.8〜3.0％、Fe：0.8〜1.5
   ％、Mn：0.3〜0.6％、及びSi：0.1〜0.3％を含有
   し、且つ、Zr：0.006〜0.3％を含有し、残部がＡ
   及び不可避的不純物からなることを特徴とする
   耐熱性に優れた高力アルミ合金。 ２ Cu：2.5〜4.0％、Mg：1.0〜2.0％、Ni：0.8
   〜3.0％、Fe：0.8〜1.5％、Mn：0.3〜0.6％及び
   Si：0.1〜0.3％を含有し、且つ、Zr：0.006〜0.3
   ％を含有すると共にTi：0.01〜0.10％を含有し、
   残部がＡ及び不可避的不純物からなることを特
   徴とする耐熱性に優れた高力アルミ合金。 ３ Cu：2.5〜4.0％、Mg：1.0〜2.0％、Ni：0.8
   〜3.0％、Fe：0.8〜1.5％、Mn：0.3〜0.6％及び
   Si：0.1〜0.3％を含有し、且つ、Zr：0.006〜0.3
   ％を含有し、更にCr：0.001〜0.3％及びＶ：0.001
   〜0.3％の１種又は２種を含有し、残部がＡ及
   び不可避的不純物からなることを特徴とする耐熱
   性に優れた高力アルミ合金。 ４ Cu：2.5〜4.0％、Mg：1.0〜2.0％、Ni：0.8
   〜3.0％、Fe：0.8〜1.5％、Mn：0.3〜0.6％及び
   Si：0.1〜0.3％を含有し、且つ、Zr：0.006〜0.3
   ％を含有し、更にCr：0.001〜0.3％及びＶ：0.001
   〜0.3％の１種又は２種を含有すると共にTi：
   0.01〜0.10％を含有し、残部がＡ及び不可避的
   不純物からなることを特徴とする耐熱性に優れた
   高力アルミ合金。