JPS5928554A - 超塑性アルミニウム合金およびその製法 - Google Patents

超塑性アルミニウム合金およびその製法

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JPS5928554A
JPS5928554A JP13666582A JP13666582A JPS5928554A JP S5928554 A JPS5928554 A JP S5928554A JP 13666582 A JP13666582 A JP 13666582A JP 13666582 A JP13666582 A JP 13666582A JP S5928554 A JPS5928554 A JP S5928554A
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alloy
aluminum alloy
rolling
superplastic
manganese
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JP13666582A
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Ryoji Mishima
三島 良治
Hitoshi Miyamoto
仁 宮本
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Mitsubishi Light Metal Industries Ltd
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Mitsubishi Light Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超塑性アルミニウム合金の製造法に関するもの
である。
詳しくは、本発明は、超塑性アルミニウム合金を工業的
に容易に製造する方法に関するもの外部から材料に機械
的力を加えると、材料に局部的変形(くびれ)が発生す
ることなく、数百係から千チに達する異常な伸びが得ら
れる金属や合金は、超塑性金属または超塑性合金として
知られている。アルミニウムの超塑性合金には、再結晶
微細粒超塑性合金と共晶微細組織超塑性合金の2種類が
知られている。再結晶微細粒超塑性合金は、冷間圧延さ
れた合金板を焼鈍することにより新たに生ずる再結晶粒
を、微細になるように制御したものである。また、共晶
微細組織超塑性合金は、鋳造時に微細になるように制御
した共晶(混合相)組織を、圧延にまで持ち来たしたも
のである。これらいずれの超塑性合金においても、その
組織は直径o、sミクロンないしそれ以下から最大10
ミクロンの微細な結晶粒からなり、円滑な粒界移動また
はすべりが起ることにより、材料の塑性変形が容易に行
なわれる。再結晶微細粒超塑性合金では、結晶粒の粗大
化を阻止するために特殊な元素を添加することが必要で
ある。多くの場合、このような効果を示す添加元素とし
ては、遷移元素が用いられている。また、超塑イテト合
金に引続き変形を生じさせると、結晶粒内で加工硬化が
起り、ついには塑性変形が田な(Lとなる。このような
加工硬化を低減させるため、上記元素に加えて更に鋼、
マグネシウム、亜鉛等を加えることも知られている。こ
れらの元素(−i、動的再−結晶、すなわち材料の変形
と同時に再結晶を起こし、常に変形前の材料の組織を再
生する作用を有する。
本発明者らは、先に、マグネシウム、マンガンおよびク
ロムを含むアルミニウム合金浴湯を連続的に鋳造圧延し
て製造したアルミニウム合金板を、焼きなましたのち冷
間圧延することからなる、超塑性の著るしく向上したア
ルミニウム合金板の製造法を提案した(特願昭36−3
L萬gおよび!;b−//9ワOθ参照)本発明者らは
今般、上記の方法において合金中に少量の珪素を存在さ
せると、合金の特性が向上することを見出し、本発明を
達成した。
すなわち本発明は、ダ、0〜1..0’%のマグネシウ
ム、0.q〜八へチのマンガン、o、o t −o、3
チのクロムおよび0.15%より多くかつ0.3チより
少ない量の珪素を含み、残部は実質的にアルミニウムよ
りなる超塑性アルミニウム合金、並びに上記組成の合金
溶湯を連続的に鋳造圧延して厚さ3〜20WMの帯状板
とし、これに1I20〜530cの温度で焼きなまし処
理を柳したのち前段冷間圧延と中間焼鈍を行ない、次い
で1.0%以上の圧延率に達するまで後段冷間圧延を行
なうことを特徴とする超塑性アルミニウム合金の製造法
を要旨とするものである。
本発明について更に詳細に説明すると、本発明に係る超
塑性アルミニウム合金は、タ、O−乙、θ918(重量
%、本明細書において合金組成はすべて重fA%である
)のマグネシウム、O0j〜/、S襲のマンガン、O1
θ5〜0.3%のクロムおよび0.15係より多くかつ
0.に%より少ない量の珪素を含み、残部は実質的にア
ルミニウムよりなっている。マグネシウムは、前述の如
く、動的再結晶ないし回復を牛じさせるのに有効な元素
である。マグネシウムは多いほど効果的であり、少くと
もり、θ%t−j必要である。しかし、6.θチよりも
多くなると、粗大化したβ相(Mg−Al化合物)が粒
界に晶出し、冷間甲延を困難にする。
マンガンとクロムとは再結晶粒の粗大化を阻止する作用
を有する。マンガンはへS%以下、すなわち鋳造時にほ
ぼ固溶しイυる範囲で添加する。
しかし0.17%未満ではその添加効果は少ない。
鋳造時に固溶し得る以上のマンガンを添加すると、鋳造
時に粗大な晶出物を生ずる。この晶出物id再結晶粒の
微細化に寄与しないばかりでなく、冷間圧延に悪影響を
及はす。同様にクロムも、その添加量が多くなると、マ
ンガンと粗大な化合物をつくり易くなり、マンガンおよ
びクロムの微細化効果を失なわせるので、その上限は0
.3%、好ましくは0.2チである。また、その添加量
が0.OS係未満では添加効果が少ない。
珪素はアルミニウムの不可避不純物であるが、通常の展
伸用に用いられている地金中に存在している量では、超
塑性に寄与しない。しかし、その存在量がある程度以上
になると、マグネシウムと同じく動的再結晶に寄与する
。また、珪素はマグネシウムと反応して金属間化合物(
MgtSl)  を形成するが、このものは微細な粒子
であり、これ自体超塑性の発現に寄与する。
さらに珪素は鋳造時の溶湯の流動性をよくする効果もあ
る。このような効果を発揮させるため、珪素は溶湯中に
θ:/!r%より多くかつ0.!; %より少ない量と
なるように存在させる。珪素の存在量が多過ぎると、鋳
造によシ得られる帯状板の表面に偏析がおこりやすい。
珪素の好適な存在針は0.2に−0,グ左係である。
本発明に係る超塑性アルミニウム合金には、さらに上記
の添加元素と作用してその効果を低減させることのない
他の遷移元素、例えばジルコニウム、を加えてもよ・い
。また常法によりチタンおよび硼素を微量添加して結晶
の微細化を図ってもよい。さらに一般のアルミニウム合
金中に含有される鉄、銅等の不純物については、通常の
合金中に許容される範囲、すなわち鉄0.70%以下、
特に0.20係1臥下、銅0./θ係以下であれば、存
在していても差しつかえない。
従って本発明に係る超塑性アルミニウム合金を製造する
には、純度q q、q o%以上(JIS  /種)の
アルミニウムに、マグネシウム、マンガン、クロムおよ
び珪素を添加して、所定の組成の合金溶湯を調製するの
が好ましい。次いで、との溶湯を、連続的に鋳造圧延し
て、直接に3〜20mTn、好ましくはダ〜/!;mm
の厚さの帯状板を製造する。連続鋳造圧延法は公知であ
り、ハンター法、30法々といくつかの方法が知られて
いる。これらの連続鋳造圧・処決によれば、2個の回転
する鋳造用ロールで構成される鋳型間にノズルを配置し
、このノズルを経て合金溶湯を鋳型内に導入し、鋳型で
冷却しながら同時に圧延することにより帯状板が製造さ
れる。この方法によれば、鋳造時にマンガンおよびクロ
ムの固溶量が増加するため、前記したマンガンおよびク
ロムの添加量範囲内ではマンガン、り法では、冷間圧延
中に加工硬化が進行するので、圧延率が高くなると圧延
が漸次困難になる。従って、冷間圧延を前段と後段とに
分けて行ない、中間で焼鈍を行なうのが好寸しい。中間
焼鈍により、前段の冷間圧延中に生じた加工硬化が除去
されて、後段の冷間圧延が容易になる。中間焼鈍におい
ては、焼鈍温度の上昇と共に軟化が進行するが、特に2
00’Q−2!;0υにおいて軟化が著るしく進行する
。軟化は2SθCでほぼ飽和に達し、それ以上の高温に
加熱しても軟化度の向上は比較的小さい。捷た、過度に
高温にすると、合金板中の析出物が粗大化して製品の超
塑性特性が損なわれる。従って中間焼鈍は通常、2に0
−1IOθCで行なうのが好ましい。
焼鈍時間も短い方が好ましく、通常7〜7時間である。
中間簗鈍を行なう場合には、後段の冷間圧延は圧延率が
60%以上に達するまで行なう。後段の圧延率がこれよ
りも小さいと、優れた超塑性特性を示す圧延板を得るの
が困難である。後段の好ましい圧延率はt、3%以上で
あり、一般に圧延率が高いほど圧延板の超塑性特性は良
好となる。しかし圧延率が高くkると再び加エイ便化に
より圧延が困幡となるので、圧延板に電求される超塑性
特性全考慮して適当々後段圧延率を決定する。一般に後
段圧延率はgo係以下が適尚である。
全体の圧延率をK、後段の圧延率に2とすると前段の圧
延率に1は下記式で与えられる。
通常は前段圧延率は30%以上である。前段圧延率がこ
れよりも小さいと、中間焼鈍の効果が小さい。好適な前
段圧延率は3O−40%である。1111段圧延率がこ
れよりも大きくなるときには、前段圧延の途中で付加的
な中間焼鈍を施して加工硬化を除去したのち、さらに前
段圧延を行なうのが好寸しい。前段、後段ともに圧延自
体は常法によシ行なわれる。
本発明に係る超塑性アルミニウム合金は、300(以上
、特にqoo’6以上の温度で優れた超塑性特性をπす
。従って、この特性を利用して、一般の超塑性材料に適
用される各種の加工法により成形加工することができる
。その代表的なものは、雌型を使用し、流体圧により材
料を雌型に密着させる真空成形およびバルヂ加工である
。加工時のひずみ速度は通常/×10’″3〜t×10
−”7秒の範囲で、また単軸伸びは100〜500%の
範囲で行なうのが好ましい。
次に実施例によシ本発明を更に具体的に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定さ
れるものではない。
実施例/ 表/に示す組成の合金(不純物として鉄o、iダチ、銅
θ、0 / %以下を含み、他の不純物は合計でθ、θ
2チ以下である)をガス炉で溶解し、溶湯温度をりso
Cとして十分に脱ガスした。この溶湯にチタンS%、硼
素/q6を含むアルミニウム母合金を、チタン含有量が
0.03%となるように添加した。直径30Cmのコ個
の水冷ロールで構成された駆動鋳型を用い、上記の溶湯
を730Cで/θ00n/分の鋳造速度で連続的に鋳造
圧延して、厚さ4.Amの帯状板を製造した。
この帯状板を1I70〜qgθCで7:1時間焼きなま
したのち、冷間圧延して厚さ3.3喘の合金板とした(
圧延率50係)。これを35Oυで2時間中間焼鈍した
のち、再び冷間圧延にかけ厚さ八〇wn(全圧延率ざり
係、後段圧延率70係)まで圧延した。このようにして
製造した圧延板から、JIB Z 22θ/「金属側斜
引張試験片」に準拠して引張り試験片(平行部長さ2!
間、平行部巾/ Om)を切り出した。この試験片につ
l、JIB Zユコttt 「引張り試験法」に準拠し
て、標点間距離23mn、試験温度5OOCおよびS2
θC1初期の歪速度/、3 X /θ−3/秒で引張り
試験を行なった。結果を表コに示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ro  <z、θ〜4.0チのマグネシウム、o、lI
    〜/、5%のマンガン、θ、θ夕〜0.3係のクロムお
    よびθ、15チよシ多くかつ0.5%より少ない量の珪
    素を含み、残部は実質的にアルミニウムよりなる超塑性
    アルミニウム合金。 (2)  +’、θ〜4.0チのマグネシウム、0.’
    l−/、、!iチのマンガン、O,O!r〜θ、3チの
    クロムおよびo、ls %より多くかつ0.左%より少
    ない量の珪素を含むアルミニウム合金溶湯を、連続的に
    鋳造圧延して厚さ3〜2ONNの帯状板とし、これにl
    IIO2−130Cの温度で焼きな  3まし処理を施
    したのち前段冷間圧延と中間焼鈍を行ない、次いで60
    チ以上の圧延率に達するまで後段冷間圧延を行なうこと
    を特徴とする超塑性アルミニウム合金の製造法。 うことを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の製造法
    。 (4)中間焼鈍をコSθ〜ダ。ocで行なうことを特徴
    とする特許請求の範囲第一項または第3項記載の製造法
    。 (5)純度タデ、7%以上のアルミニウムにマグネシウ
    ム、マンガン、クロムおよび珪素を添加して、り、0〜
    6.0%のマグネシウム、o、l/、〜/、!r%のマ
    ンガン、O,OS〜0.3%のクロムおよび0./ 、
    !!−%より多くがっo、、t%より少ない量の珪素を
    含むアルミニウム合金溶湯を調製し、これを鋳造圧延す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第一項ないし第9項
    のいずれかに記載の製造法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5540791A (en) * 1993-07-12 1996-07-30 Sky Aluminum Co., Ltd. Preformable aluminum-alloy rolled sheet adapted for superplastic forming and method for producing the same
US6261391B1 (en) 1994-05-11 2001-07-17 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Aluminum alloy plate for super plastic molding capable of cold pre-molding, and production method for the same
US7789975B2 (en) 2003-04-18 2010-09-07 Versitech Limited Shape memory material and method of making the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4828310A (ja) * 1971-07-20 1973-04-14

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