JPH09268342A - 高強度アルミニウム合金 - Google Patents
高強度アルミニウム合金Info
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- JPH09268342A JPH09268342A JP10457696A JP10457696A JPH09268342A JP H09268342 A JPH09268342 A JP H09268342A JP 10457696 A JP10457696 A JP 10457696A JP 10457696 A JP10457696 A JP 10457696A JP H09268342 A JPH09268342 A JP H09268342A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ５００ＭＰａ以上の０．２％耐力を有する、
靱性、耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金およ
びその製造方法。 【構成】 Ｚｎ：７．０〜９．０ｗｔ％、Ｍｇ：１．５
〜２．０ｗｔ％、Ｃｕ：０．２〜０．４ｗｔ％、Ｍｎ：
０．１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３％、Ｚ
ｒ：０．１〜０．２％、Ｆｅ：０．１５％以下、Ｓｉ：
０．１０％以下および残部がアルミニウムからなるアル
ミニウム押出形材
靱性、耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金およ
びその製造方法。 【構成】 Ｚｎ：７．０〜９．０ｗｔ％、Ｍｇ：１．５
〜２．０ｗｔ％、Ｃｕ：０．２〜０．４ｗｔ％、Ｍｎ：
０．１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３％、Ｚ
ｒ：０．１〜０．２％、Ｆｅ：０．１５％以下、Ｓｉ：
０．１０％以下および残部がアルミニウムからなるアル
ミニウム押出形材
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は構造用部材に用いら
れるアルミニウム合金に関するものである。
れるアルミニウム合金に関するものである。
【０００２】
【従来技術】車両用構造部材として、軽量化の要請の下
に押出加工したアルミニウム合金が使用されている。例
えば、自動車用バンパーリィンホースメントにはＪＩＳ
７００３合金が、鉄道車両用にはＪＩＳ７０７５合金等
が使用されている。
に押出加工したアルミニウム合金が使用されている。例
えば、自動車用バンパーリィンホースメントにはＪＩＳ
７００３合金が、鉄道車両用にはＪＩＳ７０７５合金等
が使用されている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】しかし、ＪＩＳ７０
０３合金では強度不充分であり、一方、ＪＩＳ７０７５
合金では高強度は得られるが、靱性が極端に悪くなるば
かりでなく、バンパーリィンホースメント、サイドドア
ビームやサイドメンバー等の車両用部品の分野では耐応
力腐食割れ性や押出加工性が悪く、実用的ではないとい
う課題を抱えていた。これらの車両用部品の分野では、
車両の軽量化が燃費の向上に直接効果を与えるために、
より高強度のアルミ材料の使用による小型化が要求され
る一方で、乗員保護という安全性の観点からは、靱性に
優れたアルミ材料の使用による衝撃吸収性の向上が非常
に重要となってきている。従って、本発明は高強度であ
り、かつ、靱性、耐応力腐食割れ性および押出加工性に
も優れたアルミニウム合金およびその製造方法を提供せ
んとするものである。
０３合金では強度不充分であり、一方、ＪＩＳ７０７５
合金では高強度は得られるが、靱性が極端に悪くなるば
かりでなく、バンパーリィンホースメント、サイドドア
ビームやサイドメンバー等の車両用部品の分野では耐応
力腐食割れ性や押出加工性が悪く、実用的ではないとい
う課題を抱えていた。これらの車両用部品の分野では、
車両の軽量化が燃費の向上に直接効果を与えるために、
より高強度のアルミ材料の使用による小型化が要求され
る一方で、乗員保護という安全性の観点からは、靱性に
優れたアルミ材料の使用による衝撃吸収性の向上が非常
に重要となってきている。従って、本発明は高強度であ
り、かつ、靱性、耐応力腐食割れ性および押出加工性に
も優れたアルミニウム合金およびその製造方法を提供せ
んとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】押出成形用アルミニウム
合金においては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕを添加することで高
強度合金が得られるが、それに反比例して押出加工性お
よび靱性が悪くなることは広く知られているところであ
る。しかし、本発明者はＭｇ、Ｚｎ、Ｃｕの成分に加え
て、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉの成分量を変えて種
々の合金を試作評価した結果、一定の組成範囲にては強
度５００ＭＰａ（以下、特に示さない限り０．２％耐力
をいう）以上が得られ、かつ、靱性、耐応力腐食割れ性
および押出加工性に優れることが明らかになった。その
内容について以下に述べる。
合金においては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕを添加することで高
強度合金が得られるが、それに反比例して押出加工性お
よび靱性が悪くなることは広く知られているところであ
る。しかし、本発明者はＭｇ、Ｚｎ、Ｃｕの成分に加え
て、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉの成分量を変えて種
々の合金を試作評価した結果、一定の組成範囲にては強
度５００ＭＰａ（以下、特に示さない限り０．２％耐力
をいう）以上が得られ、かつ、靱性、耐応力腐食割れ性
および押出加工性に優れることが明らかになった。その
内容について以下に述べる。
【０００５】ＭｇおよびＺｎは金属間化合物成形による
強度向上が期待できる高強度アルミニウム合金の添加主
成分である。Ｍｇは強度向上に対する寄与は大きいが、
押出加工性を著しく害する要因となる。Ｚｎは押出加工
性を比較的に低下させずに強度向上に寄与するが、Ｍｇ
に対する添加比率を一定以上に高くすると、耐応力腐食
割れ性が著しく低下することになる。従って、後述する
他の添加成分との組み合わせにて、強度約５００ＭＰａ
を維持しつつ、相反する靱性、耐応力腐食割れ性、押出
加工性に優れた特性を確保するのにＺｎ：７．０〜９．
０ｗｔ％（以下、％と略す）、Ｍｇ：１．０〜２．０％
が最適である。Ｃｕはアルミニウム合金において固溶硬
化が期待できるとともに、結晶粒界部と結晶粒内との電
位差緩和により、耐応力腐食割れ性を向上させることが
できる。一方、添加量が多すぎると、逆にＣｕとＡｌと
の電位差腐食の原因となる。従って、Ｃｕ：０．２〜
０．４％に選定した。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは、一定の範囲
については結晶粒を微細化する効果があり、押出加工性
を低下させることなく、靱性、耐応力腐食割れ性を向上
させることができる。その範囲は、種々試作評価した結
果、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
％、Ｚｒ：０．１〜０．２％であった。ＦｅおよびＳｉ
は、通常、アルミニウムの精練、鋳造過程にて不純物と
して混入される成分であるが、Ｆｅ：０．１５％以下、
Ｓｉ：０．１％以下にしないと、いずれも靱性を低下さ
せることも明らかになった。
強度向上が期待できる高強度アルミニウム合金の添加主
成分である。Ｍｇは強度向上に対する寄与は大きいが、
押出加工性を著しく害する要因となる。Ｚｎは押出加工
性を比較的に低下させずに強度向上に寄与するが、Ｍｇ
に対する添加比率を一定以上に高くすると、耐応力腐食
割れ性が著しく低下することになる。従って、後述する
他の添加成分との組み合わせにて、強度約５００ＭＰａ
を維持しつつ、相反する靱性、耐応力腐食割れ性、押出
加工性に優れた特性を確保するのにＺｎ：７．０〜９．
０ｗｔ％（以下、％と略す）、Ｍｇ：１．０〜２．０％
が最適である。Ｃｕはアルミニウム合金において固溶硬
化が期待できるとともに、結晶粒界部と結晶粒内との電
位差緩和により、耐応力腐食割れ性を向上させることが
できる。一方、添加量が多すぎると、逆にＣｕとＡｌと
の電位差腐食の原因となる。従って、Ｃｕ：０．２〜
０．４％に選定した。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは、一定の範囲
については結晶粒を微細化する効果があり、押出加工性
を低下させることなく、靱性、耐応力腐食割れ性を向上
させることができる。その範囲は、種々試作評価した結
果、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
％、Ｚｒ：０．１〜０．２％であった。ＦｅおよびＳｉ
は、通常、アルミニウムの精練、鋳造過程にて不純物と
して混入される成分であるが、Ｆｅ：０．１５％以下、
Ｓｉ：０．１％以下にしないと、いずれも靱性を低下さ
せることも明らかになった。
【０００６】以上の成分範囲にて調整されたアルミニウ
ム合金を用いて、常法されているビレット鋳造し、押出
加工後、所定の熱処理にても充分に高強度アルミニウム
押出形材が得られるが、本発明によるアルミニウム合金
の特性を最も発揮させるには、以下に述べる製造条件が
良い。本発明によるアルミニウム合金を用いて円柱状の
ビレットを鋳造し、その後、４４０〜４８０℃にて１０
〜２０時間均質化処理する。押出加工時のビレット加熱
温度は４００〜４５０℃が良い。４００℃以下では押出
加工性が悪く、４５０℃以上では再結晶が粗大化して耐
応力腐食割れ性が低下する。押出加工後に、そのまま人
工時効処理を実施しても、強度、靱性、耐応力腐食割れ
性、押出加工性に優れたアルミニウム押出形材が得られ
るが、さらに靱性および耐応力腐食割れ性を向上させる
には、押出形材を４００〜４７０℃に再加熱して、その
後、１０００℃／分以上の速度で冷却した後に８０〜１
６０℃にて１０〜７２時間焼き戻し処理するのが良い。
そのように製造した押出形材は、押出形材の断面にて繊
維状組織部分の面積比率が９０％以上で靱性、耐応力腐
食割れ性に優れたアルミニウム押出形材が得られる。
ム合金を用いて、常法されているビレット鋳造し、押出
加工後、所定の熱処理にても充分に高強度アルミニウム
押出形材が得られるが、本発明によるアルミニウム合金
の特性を最も発揮させるには、以下に述べる製造条件が
良い。本発明によるアルミニウム合金を用いて円柱状の
ビレットを鋳造し、その後、４４０〜４８０℃にて１０
〜２０時間均質化処理する。押出加工時のビレット加熱
温度は４００〜４５０℃が良い。４００℃以下では押出
加工性が悪く、４５０℃以上では再結晶が粗大化して耐
応力腐食割れ性が低下する。押出加工後に、そのまま人
工時効処理を実施しても、強度、靱性、耐応力腐食割れ
性、押出加工性に優れたアルミニウム押出形材が得られ
るが、さらに靱性および耐応力腐食割れ性を向上させる
には、押出形材を４００〜４７０℃に再加熱して、その
後、１０００℃／分以上の速度で冷却した後に８０〜１
６０℃にて１０〜７２時間焼き戻し処理するのが良い。
そのように製造した押出形材は、押出形材の断面にて繊
維状組織部分の面積比率が９０％以上で靱性、耐応力腐
食割れ性に優れたアルミニウム押出形材が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明におけるアルミニウム合金
例を従来と比較しながら説明する。表１に示す合金Ａ、
Ｂが本発明による添加成分量の例を示し、比較合金Ｃ、
Ｄは本発明の効果を確認するためのものであり、比較合
金ＥはＪＩＳ７００３に相当するアルミニウム合金であ
る。表２に示す押出形材は、図１に示す４５ｍｍ×４５
ｍｍ、肉厚２ｍｍの断面形状の角パイプを押出加工した
材料の評価結果を示す。記号の意味は、例えば「Ａ−
（１）」にて説明すると、Ａは合金Ａを使用したことを
示し、添字（１）は直径２０４ｍｍの円柱ビレットを鋳
造し、４６０℃にて１２時間均質化処理したビレットを
用いて、押出温度（ビレット加熱温度）４４０℃にて押
出加工した後に９０℃×６時間＋１５０℃×１０時間の
人工時効処理したことを示し、添字（２）は押出加工ま
では（１）と同様であり、その後に押出形材を４６０℃
にて１時間加熱し、速やかに水冷して常温まで冷却した
後に９０℃×６時間＋１５０℃×２４時間人工時効（焼
き戻し）処理したことを示す。
例を従来と比較しながら説明する。表１に示す合金Ａ、
Ｂが本発明による添加成分量の例を示し、比較合金Ｃ、
Ｄは本発明の効果を確認するためのものであり、比較合
金ＥはＪＩＳ７００３に相当するアルミニウム合金であ
る。表２に示す押出形材は、図１に示す４５ｍｍ×４５
ｍｍ、肉厚２ｍｍの断面形状の角パイプを押出加工した
材料の評価結果を示す。記号の意味は、例えば「Ａ−
（１）」にて説明すると、Ａは合金Ａを使用したことを
示し、添字（１）は直径２０４ｍｍの円柱ビレットを鋳
造し、４６０℃にて１２時間均質化処理したビレットを
用いて、押出温度（ビレット加熱温度）４４０℃にて押
出加工した後に９０℃×６時間＋１５０℃×１０時間の
人工時効処理したことを示し、添字（２）は押出加工ま
では（１）と同様であり、その後に押出形材を４６０℃
にて１時間加熱し、速やかに水冷して常温まで冷却した
後に９０℃×６時間＋１５０℃×２４時間人工時効（焼
き戻し）処理したことを示す。
【０００８】次に、材料特性の評価方法を説明する。引
張強度、０．２％耐力、伸びはＪＩＳＺ２２４１に基づ
いて測定し、靱性は図２に示すように半円球形状のポン
チにて打ち抜き荷重を負荷し、その際の変位（Ｓ）−荷
重（Ｆ）曲線をとると、図３に示すグラフになる。
（ａ）は靱性が悪い場合に途中で材料割れが発生し、荷
重が急激に低下する例を示す。（ｂ）は靱性の良い例で
あり、評価方法としては、（Ｓ）−（Ｆ）曲線にて得ら
れた積分値を測定し、ＪＩＳ７００３を用いたＥ−
（１）の値を１００として指数評価した。耐応力腐食割
れ性はＪＩＳＨ８７１１に準じて評価したが、腐食促進
液はＣｒＯ3 、Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 、ＮａＣｌ混合水溶液を
用い、液温９０℃に浸漬し、割れ発生までの時間を測定
した。繊維状組織面積比率は、押出形材を鏡面研摩した
後にＮａＯＨ水溶液にてエッチング処理し、面積比率を
測定した。
張強度、０．２％耐力、伸びはＪＩＳＺ２２４１に基づ
いて測定し、靱性は図２に示すように半円球形状のポン
チにて打ち抜き荷重を負荷し、その際の変位（Ｓ）−荷
重（Ｆ）曲線をとると、図３に示すグラフになる。
（ａ）は靱性が悪い場合に途中で材料割れが発生し、荷
重が急激に低下する例を示す。（ｂ）は靱性の良い例で
あり、評価方法としては、（Ｓ）−（Ｆ）曲線にて得ら
れた積分値を測定し、ＪＩＳ７００３を用いたＥ−
（１）の値を１００として指数評価した。耐応力腐食割
れ性はＪＩＳＨ８７１１に準じて評価したが、腐食促進
液はＣｒＯ3 、Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 、ＮａＣｌ混合水溶液を
用い、液温９０℃に浸漬し、割れ発生までの時間を測定
した。繊維状組織面積比率は、押出形材を鏡面研摩した
後にＮａＯＨ水溶液にてエッチング処理し、面積比率を
測定した。
【０００９】
【発明の効果】表２にて示す結果から明らかなように、
本発明による合金Ａ、Ｂを用いて押出加工し、所定の熱
処理をしたものは高強度でありながら、靱性、耐応力腐
食割れ性に優れた特性を示す。また、押出加工性におい
ても、図１の断面形状のものを３０００ｔｏｎプレスに
て直接押し出した場合に、合金Ａ、Ｂは１０〜１２ｍ／
分の押出スピードが得られるが、合金Ｃは１〜２ｍ／分
であり、合金Ｄは４〜５ｍ／分であった。
本発明による合金Ａ、Ｂを用いて押出加工し、所定の熱
処理をしたものは高強度でありながら、靱性、耐応力腐
食割れ性に優れた特性を示す。また、押出加工性におい
ても、図１の断面形状のものを３０００ｔｏｎプレスに
て直接押し出した場合に、合金Ａ、Ｂは１０〜１２ｍ／
分の押出スピードが得られるが、合金Ｃは１〜２ｍ／分
であり、合金Ｄは４〜５ｍ／分であった。
【００１０】
【００１１】
【図１】本発明によるアルミニウム合金を用いた押出形
材の断面例を示す。
材の断面例を示す。
【図２】靱性評価方法の模式図を示す。
【図３】靱性評価における変位（Ｓ）−荷重（Ｆ）曲線
を示す。
を示す。
１・・・・・・供試材 ２、２´・・・供試材固定上治具 ３・・・・・・供試材固定下治具 ４・・・・・・供試材に荷重をかけるポンチ （ａ）・・・・靱性の悪い材料における変位−荷重曲線
例 （ｂ）・・・・靱性の良い材料における変位−荷重曲線
例
例 （ｂ）・・・・靱性の良い材料における変位−荷重曲線
例
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｚｎ：７．０〜９．０ｗｔ％、Ｍｇ：
１．５〜２．０ｗｔ％、Ｃｕ：０．２〜０．４ｗｔ％、
Ｍｎ：０．１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
ｗｔ％、Ｚｒ：０．１〜０．２ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１
〜０．０５ｗｔ％を有し、残部がＡｌおよび不可避的不
純物からなり、不純物Ｆｅ：０．１５ｗｔ％以下、不純
物Ｓｉ：０．１０ｗｔ％以下にしたことを特徴とするア
ルミニウム合金。 - 【請求項２】押出加工した後に４００〜４７０℃に加熱
し、１０００℃／分以上の速度で５０℃以下に冷却し、
その後に８０〜１６０℃にて人工時効処理することによ
り、繊維状組織比率９０％以上を有することを特徴とす
る、請求項１記載のアルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10457696A JP3735407B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 高強度アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10457696A JP3735407B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 高強度アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09268342A true JPH09268342A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3735407B2 JP3735407B2 (ja) | 2006-01-18 |
Family
ID=14384272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10457696A Expired - Lifetime JP3735407B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 高強度アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3735407B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1306455A1 (en) * | 2000-08-01 | 2003-05-02 | Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpryatie "Vserossiysky Nauchno-Issledovatelsky Institut Aviatsionnykh Materialov" | High-strength alloy based on aluminium and a product made of said alloy |
| JP2006505695A (ja) * | 2002-11-06 | 2006-02-16 | ペシネイ レナリュ | Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金製の圧延製品の簡易製造法、およびこの方法によって得られる製品 |
| WO2008123184A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-16 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | ７０００系アルミニウム合金押出材及びその製造方法 |
| JP2008274441A (ja) * | 2008-06-05 | 2008-11-13 | Kobe Steel Ltd | 圧壊特性に優れるアルミニウム合金押出材 |
| US8105449B2 (en) | 2005-09-27 | 2012-01-31 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | High-strength aluminum alloy extruded product with excellent impact absorption and stress corrosion cracking resistance and method of manufacturing the same |
| CN102994830A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-03-27 | 吴雅萍 | 一种高强度铝合金材料 |
| CN103710594A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-09 | 芜湖万润机械有限责任公司 | 一种轿车保险杠用铝合金型材的制备方法 |
| CN111566240A (zh) * | 2018-03-27 | 2020-08-21 | 古河电气工业株式会社 | 铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件及结构用部件 |
| WO2020195690A1 (ja) | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム合金押出材からなる自動車のドアビーム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2716780A4 (en) | 2011-06-02 | 2014-11-05 | Aisin Keikinzoku Co Ltd | ALUMINUM ALLOY AND METHOD FOR PRODUCING EXTRUSION USING THE SAME |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP10457696A patent/JP3735407B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1306455A1 (en) * | 2000-08-01 | 2003-05-02 | Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpryatie "Vserossiysky Nauchno-Issledovatelsky Institut Aviatsionnykh Materialov" | High-strength alloy based on aluminium and a product made of said alloy |
| US7780802B2 (en) | 2002-11-06 | 2010-08-24 | Alcan Rhenalu | Simplified method for making rolled Al—Zn—Mg alloy products, and resulting products |
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| US8105449B2 (en) | 2005-09-27 | 2012-01-31 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | High-strength aluminum alloy extruded product with excellent impact absorption and stress corrosion cracking resistance and method of manufacturing the same |
| EP2141253A4 (en) * | 2007-03-26 | 2014-03-12 | Aisin Keikinzoku Co Ltd | ALUMINUM ALLOY EXTRUDAT 7000 AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| EP2141253A1 (en) * | 2007-03-26 | 2010-01-06 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | 7000 aluminum alloy extrudate and process for producing the same |
| WO2008123184A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-16 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | ７０００系アルミニウム合金押出材及びその製造方法 |
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| JP2008274441A (ja) * | 2008-06-05 | 2008-11-13 | Kobe Steel Ltd | 圧壊特性に優れるアルミニウム合金押出材 |
| CN102994830A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-03-27 | 吴雅萍 | 一种高强度铝合金材料 |
| CN103710594A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-09 | 芜湖万润机械有限责任公司 | 一种轿车保险杠用铝合金型材的制备方法 |
| CN111566240A (zh) * | 2018-03-27 | 2020-08-21 | 古河电气工业株式会社 | 铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件及结构用部件 |
| CN111566240B (zh) * | 2018-03-27 | 2021-09-07 | 古河电气工业株式会社 | 铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件及结构用部件 |
| WO2020195690A1 (ja) | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム合金押出材からなる自動車のドアビーム |
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