JPH07216487A - 耐摩耗性、耐熱性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性、耐熱性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法Info
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- JPH07216487A JPH07216487A JP6012590A JP1259094A JPH07216487A JP H07216487 A JPH07216487 A JP H07216487A JP 6012590 A JP6012590 A JP 6012590A JP 1259094 A JP1259094 A JP 1259094A JP H07216487 A JPH07216487 A JP H07216487A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【構成】 Siにより耐摩耗性を付与するとともに、C
u,Mgの析出強化元素を含有し、Fe,Niの高温強
度向上に寄与する元素、並びに高温での回復・再結晶抑
制効果を有するMn,Ti,Zr,Vを共存させること
を特徴とするものであり、このような成分組成とするこ
とにより、耐摩耗性に優れ、かつ高温強度に優れたアル
ミニウム合金が得られる。 【効果】 従来材である4032合金と同等あるいはそ
れ以上の耐摩耗性を有するとともに、150℃の高温に
おいて長時間保持しても、従来の2219合金、261
8合金を上回る330N/mm2 以上の高い耐力を発揮
する。従って自動車用エンジン部品をはじめとする高温
環境下でかつ高圧摺動状態において使用される機械部品
に非常に適した材料となり得る。
u,Mgの析出強化元素を含有し、Fe,Niの高温強
度向上に寄与する元素、並びに高温での回復・再結晶抑
制効果を有するMn,Ti,Zr,Vを共存させること
を特徴とするものであり、このような成分組成とするこ
とにより、耐摩耗性に優れ、かつ高温強度に優れたアル
ミニウム合金が得られる。 【効果】 従来材である4032合金と同等あるいはそ
れ以上の耐摩耗性を有するとともに、150℃の高温に
おいて長時間保持しても、従来の2219合金、261
8合金を上回る330N/mm2 以上の高い耐力を発揮
する。従って自動車用エンジン部品をはじめとする高温
環境下でかつ高圧摺動状態において使用される機械部品
に非常に適した材料となり得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、鉄道車両、船
舶等輸送分野において、エンジン部品等の機械部品用材
料として150℃以上の高温雰囲気の下でかつ高圧摺動
状態において使用される耐摩耗性、耐熱性に優れた展伸
用アルミニウム合金およびその製造方法に関するもので
ある。
舶等輸送分野において、エンジン部品等の機械部品用材
料として150℃以上の高温雰囲気の下でかつ高圧摺動
状態において使用される耐摩耗性、耐熱性に優れた展伸
用アルミニウム合金およびその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】耐摩耗性に優れた展伸用アルミニウム合
金としては、4032合金が良く知られているが、耐熱
性に劣るという問題がある。一方、耐熱性に優れた展伸
用アルミニウム合金としては、2218合金、2219
合金、2618合金が良く知られている。しかしながら
これらの合金は、150℃以上の使用温度における高温
強度の点で必ずしも十分な特性を備えておらず、また耐
摩耗性に劣るという問題があった。耐熱性の改善に関し
ては特開平1−290741号公報に開示されているよ
うなAl−Cu−Mg系の耐熱性に優れたアルミニウム
合金が提示されているが、耐摩耗性については考慮され
ていない。
金としては、4032合金が良く知られているが、耐熱
性に劣るという問題がある。一方、耐熱性に優れた展伸
用アルミニウム合金としては、2218合金、2219
合金、2618合金が良く知られている。しかしながら
これらの合金は、150℃以上の使用温度における高温
強度の点で必ずしも十分な特性を備えておらず、また耐
摩耗性に劣るという問題があった。耐熱性の改善に関し
ては特開平1−290741号公報に開示されているよ
うなAl−Cu−Mg系の耐熱性に優れたアルミニウム
合金が提示されているが、耐摩耗性については考慮され
ていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、150℃以
上の高温雰囲気の下でかつ高圧摺動状態において使用さ
れる耐摩耗性ならびに耐熱性に優れたアルミニウム合金
およびその製造方法を提供することを目的としたもので
ある。
上の高温雰囲気の下でかつ高圧摺動状態において使用さ
れる耐摩耗性ならびに耐熱性に優れたアルミニウム合金
およびその製造方法を提供することを目的としたもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の課
題を解決するために種々実験検討を重ねた結果、耐摩耗
性に優れるAl−Si系合金をベースに、Cu系析出物
による析出強化能を高めるために、特にCu量を増大さ
せ、かつ複数の遷移金属元素を共存させることによっ
て、耐摩耗性ならびに耐熱性を兼ね備えるアルミニウム
合金を得るに至った。本発明の第1は、 Si:10.0 〜 14.0% Cu: 3.0 〜 6.0% Mg: 0.1 〜 1.0% Fe: 0.6 〜 1.8% Ni: 0.8 〜 3.0% Mn: 0.1 〜 0.7% Ti: 0.1 〜 0.7% Zr: 0.05 〜 0.3% V : 0.05 〜 0.5% を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなること
を特徴とする。本発明の第2は上記成分組成からなるア
ルミニウム合金を常法により鋳造、加工した後に、溶体
化処理を施し、次いで160〜200℃で10〜30時
間の時効処理を施すことによって製造することを特徴と
する。
題を解決するために種々実験検討を重ねた結果、耐摩耗
性に優れるAl−Si系合金をベースに、Cu系析出物
による析出強化能を高めるために、特にCu量を増大さ
せ、かつ複数の遷移金属元素を共存させることによっ
て、耐摩耗性ならびに耐熱性を兼ね備えるアルミニウム
合金を得るに至った。本発明の第1は、 Si:10.0 〜 14.0% Cu: 3.0 〜 6.0% Mg: 0.1 〜 1.0% Fe: 0.6 〜 1.8% Ni: 0.8 〜 3.0% Mn: 0.1 〜 0.7% Ti: 0.1 〜 0.7% Zr: 0.05 〜 0.3% V : 0.05 〜 0.5% を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなること
を特徴とする。本発明の第2は上記成分組成からなるア
ルミニウム合金を常法により鋳造、加工した後に、溶体
化処理を施し、次いで160〜200℃で10〜30時
間の時効処理を施すことによって製造することを特徴と
する。
【0005】
【作用】次に本発明におけるアルミニウム合金の成分組
成範囲の限定理由について説明する。 Si:Siは、Al母相中にSi相として晶出すること
によって耐摩耗性向上に寄与するとともに、ヤング率の
向上および熱膨張率の低下に効果がある。Siの含有量
は、重量%で10.0〜14.0%とした。Si量が1
0.0%未満では、十分な耐摩耗性が得られず、また1
4.0%超に過剰に含有すると、粗大な初晶Siが形成
され、加工性を低下させてしまう。好ましい成分範囲
は、11.0〜13.0%である。
成範囲の限定理由について説明する。 Si:Siは、Al母相中にSi相として晶出すること
によって耐摩耗性向上に寄与するとともに、ヤング率の
向上および熱膨張率の低下に効果がある。Siの含有量
は、重量%で10.0〜14.0%とした。Si量が1
0.0%未満では、十分な耐摩耗性が得られず、また1
4.0%超に過剰に含有すると、粗大な初晶Siが形成
され、加工性を低下させてしまう。好ましい成分範囲
は、11.0〜13.0%である。
【0006】Cu,Mg:Cu,Mgを共存させること
によって、Al2 Cu,Al2 CuMg等を析出させ、
その析出強化によって高温強度を向上させる。それぞれ
の元素の含有量は、重量%でCu:3.0〜6.0%,
Mg:0.1〜1.0%とした。Cu量が3.0%未
満、Mg量が0.1%未満では150℃以上の高温にお
いて必要とされる強度が得られない。一方、Cu量が
6.0%超に過剰に含有しても、強度向上効果は飽和す
る。またMg量が1.0%超に過剰に含有されると加工
性が低下する傾向にある。好ましい成分範囲は、Cu:
3.5〜5.0%、Mg:0.3〜0.8%である。
によって、Al2 Cu,Al2 CuMg等を析出させ、
その析出強化によって高温強度を向上させる。それぞれ
の元素の含有量は、重量%でCu:3.0〜6.0%,
Mg:0.1〜1.0%とした。Cu量が3.0%未
満、Mg量が0.1%未満では150℃以上の高温にお
いて必要とされる強度が得られない。一方、Cu量が
6.0%超に過剰に含有しても、強度向上効果は飽和す
る。またMg量が1.0%超に過剰に含有されると加工
性が低下する傾向にある。好ましい成分範囲は、Cu:
3.5〜5.0%、Mg:0.3〜0.8%である。
【0007】Fe,Ni:Fe,NiはいずれもAlと
の間に金属間化合物を分散・形成し、合金の高温強度向
上に寄与する。FeとNiの含有量としては、Fe:
0.6〜1.8%、Ni:0.5〜3.0%とした。こ
の金属間化合物粒子による分散強化は、Fe量が0.6
%未満、Ni量が0.5%未満ではその効果に乏しく、
一方Fe量が1.8%超、Ni量が3.0%超では、粗
大な金属間化合物を形成して、かえって強度を低下させ
てしまう。好ましい成分範囲は、Fe:1.0〜1.8
%、Ni:2.0〜3.0%である。
の間に金属間化合物を分散・形成し、合金の高温強度向
上に寄与する。FeとNiの含有量としては、Fe:
0.6〜1.8%、Ni:0.5〜3.0%とした。こ
の金属間化合物粒子による分散強化は、Fe量が0.6
%未満、Ni量が0.5%未満ではその効果に乏しく、
一方Fe量が1.8%超、Ni量が3.0%超では、粗
大な金属間化合物を形成して、かえって強度を低下させ
てしまう。好ましい成分範囲は、Fe:1.0〜1.8
%、Ni:2.0〜3.0%である。
【0008】Mn,Ti,Zr,V:Mn,Ti,Z
r,Vは、いずれの元素もAlとの間に金属間化合物を
形成し結晶粒微細化に寄与するとともに、特にZrとV
は、常温から高温域にわたって回復・再結晶を抑制して
強度の低下を防止する。それぞれの元素の含有量は、M
n:0.1〜0.7%、Ti:0.1〜0.7%、Z
r:0.05〜0.3%、V:0.05〜0.5%とし
た。Mn量が0.1%未満、Ti量が0.1%未満、Z
r量が0.05%未満、V量が0.05%未満では上記
の効果を十分に得ることはできない。しかし、Mn量が
0.7%超、Ti量が0.7%超、Zr量が0.3%
超、V量0.5%超に含有されるとAlとの間に粗大な
金属間化合物を形成して加工性、機械的性質を損なうこ
とになる。好ましい成分範囲は、Mn:0.3〜0.7
%、Ti:0.4〜0.7%、Zr:0.15〜0.3
%、V:0.2〜0.5%である。
r,Vは、いずれの元素もAlとの間に金属間化合物を
形成し結晶粒微細化に寄与するとともに、特にZrとV
は、常温から高温域にわたって回復・再結晶を抑制して
強度の低下を防止する。それぞれの元素の含有量は、M
n:0.1〜0.7%、Ti:0.1〜0.7%、Z
r:0.05〜0.3%、V:0.05〜0.5%とし
た。Mn量が0.1%未満、Ti量が0.1%未満、Z
r量が0.05%未満、V量が0.05%未満では上記
の効果を十分に得ることはできない。しかし、Mn量が
0.7%超、Ti量が0.7%超、Zr量が0.3%
超、V量0.5%超に含有されるとAlとの間に粗大な
金属間化合物を形成して加工性、機械的性質を損なうこ
とになる。好ましい成分範囲は、Mn:0.3〜0.7
%、Ti:0.4〜0.7%、Zr:0.15〜0.3
%、V:0.2〜0.5%である。
【0009】本発明のアルミニウム合金は、従来のAl
−Si系合金の製造方法に準じて製造できる。しかし、
耐熱性という点において、特にCu,Mgによる析出強
化、AlとFeおよびAlとNiとの間での金属間化合
物形成による分散強化、さらにMn,Ti,Zr,Vの
回復・再結晶抑制効果を有効に活用するためには、溶体
化処理を固相線温度−5℃〜固相線温度−25℃の温度
範囲で施し、次いで160〜200℃で10〜30時間
の時効処理を施すことが望ましい。時効処理条件におけ
る各下限値は、これらを下回ると強化に作用し得るだけ
の金属間化合物が形成されないことから規定する。一
方、各上限値は、これらを上回ると形成された金属間化
合物が粗大化し、強化作用が得にくくなるために規定す
る。
−Si系合金の製造方法に準じて製造できる。しかし、
耐熱性という点において、特にCu,Mgによる析出強
化、AlとFeおよびAlとNiとの間での金属間化合
物形成による分散強化、さらにMn,Ti,Zr,Vの
回復・再結晶抑制効果を有効に活用するためには、溶体
化処理を固相線温度−5℃〜固相線温度−25℃の温度
範囲で施し、次いで160〜200℃で10〜30時間
の時効処理を施すことが望ましい。時効処理条件におけ
る各下限値は、これらを下回ると強化に作用し得るだけ
の金属間化合物が形成されないことから規定する。一
方、各上限値は、これらを上回ると形成された金属間化
合物が粗大化し、強化作用が得にくくなるために規定す
る。
【0010】
実施例1 本発明の成分組成範囲内にある27種類の合金(表1に
それらの化学組成を示す)を鋳造した後、520℃、4
時間の均質化焼鈍を施し、鍛造により直径16mmの丸
棒に加工した。次いで540℃の溶体化処理後、180
℃、20時間の時効処理を行った。得られた丸棒より摩
耗試験および高温引張試験用の試験片を作製した。摩耗
試験は平板/回転円筒型試験法により、平板状試験片を
回転する円筒形状の相手材S50Cに荷重2kgの負荷
をかけて接触させて、摩擦距離を600mとして行っ
た。なお摩擦速度は1および2m/sとした。摩耗の評
価は摩耗体積を荷重および摩擦距離で除した値である比
摩耗量を用いて行った。また高温引張試験では、室温お
よび150℃における機械的性質(耐力)を調査した。
なお比較例として従来材の4032合金(比較例1)、
2219合金(比較例2)、2618合金(比較例3)
の試験片も準備した。
それらの化学組成を示す)を鋳造した後、520℃、4
時間の均質化焼鈍を施し、鍛造により直径16mmの丸
棒に加工した。次いで540℃の溶体化処理後、180
℃、20時間の時効処理を行った。得られた丸棒より摩
耗試験および高温引張試験用の試験片を作製した。摩耗
試験は平板/回転円筒型試験法により、平板状試験片を
回転する円筒形状の相手材S50Cに荷重2kgの負荷
をかけて接触させて、摩擦距離を600mとして行っ
た。なお摩擦速度は1および2m/sとした。摩耗の評
価は摩耗体積を荷重および摩擦距離で除した値である比
摩耗量を用いて行った。また高温引張試験では、室温お
よび150℃における機械的性質(耐力)を調査した。
なお比較例として従来材の4032合金(比較例1)、
2219合金(比較例2)、2618合金(比較例3)
の試験片も準備した。
【0011】
【表1】
【0012】表2の調査結果から明かなように、本発明
の合金は、従来の耐摩耗性合金と同等以上の耐摩耗性を
備え、ならびに150℃において従来の耐熱合金を上回
る330N/mm2 以上の優れた高温強度特性を有して
いることがわかる。
の合金は、従来の耐摩耗性合金と同等以上の耐摩耗性を
備え、ならびに150℃において従来の耐熱合金を上回
る330N/mm2 以上の優れた高温強度特性を有して
いることがわかる。
【0013】
【表2】
【0014】実施例2 表1に示される成分組成の合金を用い、540℃で溶体
化処理を施した後に、時効処理条件を変化させて耐熱性
に及ぼす影響を調査した。時効処理条件および耐熱性の
評価結果を表3に示す。同表より、本発明の製造条件範
囲内であれば、優れた耐熱性が得られることがわかる。
化処理を施した後に、時効処理条件を変化させて耐熱性
に及ぼす影響を調査した。時効処理条件および耐熱性の
評価結果を表3に示す。同表より、本発明の製造条件範
囲内であれば、優れた耐熱性が得られることがわかる。
【0015】
【表3】
【0016】
【発明の効果】本発明アルミニウム合金は、Siにより
耐摩耗性を付与するとともに、Cu,Mgの析出強化元
素を含有し、さらにFe,Niの高温強度向上に寄与す
る元素、並びに高温での回復・再結晶抑制効果を有する
Mn,Ti,Zr,Vを共存させることを特徴とするも
のであり、耐摩耗性に優れ、かつ150℃の高温におい
て長時間保持しても、330N/mm2 以上の耐力を発
揮する。したがって自動車用エンジン部品をはじめとす
る高温環境下でかつ高圧摺動状態で使用される機械部品
に非常に適した材料となり得る。
耐摩耗性を付与するとともに、Cu,Mgの析出強化元
素を含有し、さらにFe,Niの高温強度向上に寄与す
る元素、並びに高温での回復・再結晶抑制効果を有する
Mn,Ti,Zr,Vを共存させることを特徴とするも
のであり、耐摩耗性に優れ、かつ150℃の高温におい
て長時間保持しても、330N/mm2 以上の耐力を発
揮する。したがって自動車用エンジン部品をはじめとす
る高温環境下でかつ高圧摺動状態で使用される機械部品
に非常に適した材料となり得る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年7月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【表1】
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、 Si:10.0 〜 14.0% Cu: 3.0 〜 6.0% Mg: 0.1 〜 1.0% Fe: 0.6 〜 1.8% Ni: 0.8 〜 3.0% Mn: 0.1 〜 0.7% Ti: 0.1 〜 0.7% Zr: 0.05 〜 0.3% V : 0.05 〜 0.5% を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなる耐摩
耗性、耐熱性に優れたアルミニウム合金。 - 【請求項2】 重量%で、 Si:10.0 〜 14.0% Cu: 3.0 〜 6.0% Mg: 0.1 〜 1.0% Fe: 0.6 〜 1.8% Ni: 0.8 〜 3.0% Mn: 0.1 〜 0.7% Ti: 0.1 〜 0.7% Zr: 0.05 〜 0.3% V : 0.05 〜 0.5% を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなるアル
ミニウム合金を常法により鋳造、加工した後に溶体化処
理を施し、次いで160〜200℃で10〜30時間の
時効処理を施すことを特徴とする耐摩耗性、耐熱性に優
れたアルミニウム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6012590A JPH07216487A (ja) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | 耐摩耗性、耐熱性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6012590A JPH07216487A (ja) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | 耐摩耗性、耐熱性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07216487A true JPH07216487A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=11809572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6012590A Withdrawn JPH07216487A (ja) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | 耐摩耗性、耐熱性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07216487A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP1975262A3 (en) * | 2007-03-30 | 2010-09-15 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Aluminum alloys for casting, aluminum alloy castings and process for producing aluminum alloy castings |
WO2013050355A1 (de) * | 2011-10-04 | 2013-04-11 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren zur herstellung eines motorbauteils und motorbauteil |
WO2014076174A1 (de) * | 2012-11-14 | 2014-05-22 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren zur herstellung eines motorbauteils, motorbauteil und verwendung einer aluminiumlegierung |
CN105506409A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-20 | 常熟市明瑞针纺织有限公司 | 一种高耐磨经编机凸轮 |
CN107532244A (zh) * | 2015-04-01 | 2018-01-02 | 菲特尔莫古纽伦堡有限公司 | 铸铝合金、制造发动机部件的方法、发动机部件以及使用铸造铝合金制造发动机部件 |
CN114318089A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-04-12 | 成都阳光铝制品有限公司 | 一种用于制造汽车配件的铝合金及其制备方法 |
-
1994
- 1994-02-04 JP JP6012590A patent/JPH07216487A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US10022788B2 (en) | 2012-11-14 | 2018-07-17 | Federal-Mogul Nurnberg Gmbh | Method for producing an engine component, engine component, and use of an aluminium alloy |
JP2018114556A (ja) * | 2012-11-14 | 2018-07-26 | フェデラル−モーグル ニュルンベルグ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | エンジンコンポーネントを製造する方法、エンジンコンポーネント、および、アルミニウム合金の使用 |
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