JPS61235523A

JPS61235523A - Ａ１−ｂ系合金の製造方法

Info

Publication number: JPS61235523A
Application number: JP60077227A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Harada; 雅行原田; Yoshioki Hirose; 広瀬　喜興; Toshio Suzuki; 敏夫鈴木; Takeshi Mabuchi; 馬渕　武; Masahiro Shimamura; 島村　正博
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1986-10-20

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】［産業上の利用分野１本発明はＡｌ−Ｂ系合金の製造方法に関し、さらに詳し
くは、中性子吸収能に優れたＢ含有のＡ１−Ｂ系合金の
製造方法に関する。

［従来技術］一般に従来上り使用されている中性子吸収能に優れたも
のとされている材料には次に示すものがある。

（１）Ｂｏｒａｌ　　：　　アルミニウム母材にＢ、Ｃ
粉末を３０〜４０ｗｔ％配合したもの。

（２）Ｂ４Ｃ−Ｃｕ焼結板　：　　Ｂ、Ｃ粉末とＣｕ粉
末を混合撹拌した後焼結したもの。

（３）Ｂ含有ステンレス鋼　：　ステンレス鋼にＢを１
〜５＠ｔ％含有させたもの。

しかし、これらの材料には以下に説明するような問題が
ある。

（１）Ｂｏｒａｌこの材料はＡ１とＢ、Ｃ粉末を均一に混合した後焼結し
て製造するものであるが、均一に混合すること自体が困
難であり、均質な製品を製造することは難かしく、また
、強度力弓Ｏｋｇｆ／ｆｆ１ＩＩ１２と低く、溶接が困
難であり、さらに、圧延・押出加工が困難である。

（２）　Ｂ　４Ｃ−Ｃｕ焼結板Ｂ、Ｃ−Ｃｕ焼結板単体は脆いものであって、強度が３
〜５ｋｇｆ／ａｍ２と低く単体として使用することは困
難で、アルミニウム合金に鍋ぐるんで使用しており、ア
ルミニウム合金に鋳ぐるむ際Ｂ、Ｃ−Ｃｕ焼結体は多孔
質のため気泡を発生し、健全な製品を作製することは難
かしい。

（３）Ｂ含有ステンレス鋼ステンレス鋼にＢを含有させると加工性が劣化し、熱間
鍛造、熱間圧延が困難となり、また、ステンレス鋼はア
ルミニウム合金に比べて熱伝導度が劣るので好ましくな
い。

［発明が解決しようとする問題点１本発明は上記に説明した従来における中性子吸収能を有
する種々の材料に存在する問題点に鑑みなされたもので
あって、本発明者が鋭意研究した結果、Ｂ含有Ａ１基合
金材料が優れた中性子吸収能を有しているが、その製造
に際して発生する、（１）Ｂ化合物が沈降して均一な合
金ができない。

（２）切削性が悪いという問題点を解消し、Ｂ化合物が
均一に分散し、かつ、切削性にも優れ、原子力発電に際
して生じる使用済燃料の輸送・貯蔵用バスケット或いは
発電に使用する燃料制御棒等に用いられる中性子吸収能
に優れたＡｔ−Ｂ系合金の製造方法を開発したのである
。

［問題点を解決するための手段］本発明に係るＡｌ−Ｂ系合金の製造方法は、（１）Ａｌ
８２金属間化合物で、Ｂ　１，０〜５，０ｗｔ％を含有
するＡｔ−Ｂ系合金を８５０〜１０００°Ｃの温度に溶
解保持することを特徴とするＡｌ−Ｂ系合金の製造方法
を第１の発明とし、（２）Ａｌ８２金属間化合物で、８１．０−５．０ｗｔ
％を含有すよＡｌ−Ｂ系合金を８５０〜１０００’Ｃの
温度に溶解保持した後、７００℃以上の温度に溶湯保持
温度を低下して鋳込むことを特徴とするＡｌ−Ｂ系合金
の製造方法を第２の発明とする２つの発明よりなるもの
である。

本発明に係るＡｌ−Ｂ系合金の製造方法について以下詳
細に説明する。

先ず、Ｂは中性子吸収能を付与する元素であり、含有量
が１．ＯｗＬ％未満では中性子＠収能が少なく、中性子
吸収材として使用できず、また、５，０ｗｔ％を越えて
含有されるとＡ１合金中へのＢの含有が難かしく、Ａｌ
−Ｂ系合金の製造が難かしくなる。

よって、Ｂ含有量は１．０〜５．ＯｗＬ％とする。

一般にＡｌ−Ｂ系合金は、Ｂ含有量が増加すると液相線
の温度が急激に上昇し、Ｂ含有量が４ｗｔ％になると液
相線温度は約１３５０℃となり、通常のアルミニウム合
金の溶解温度の７００℃以上では固相のＡｌ−Ｂ化合物
を含有する固液混合溶液であり、また、Ａｔ−Ｂ化合物
の形態として、ＡｌＢ２とＡ　Ｉ　Ｂ　１２の２つの金
属間化合物がある。

このような、Ａｌ−Ｂ系合金において、溶解保持温度お
よびＡｌ−Ｂ化合物の形態によって、Ｂの偏析また切削
性がどうなるかについて以下に説明する。

１）使用する供試材（イ）Ａｌ−Ｂ化合物としてＡｌＢ、金属間化合物で、
Ｂ含有量４ｕ＋ｔ％のＡｌ−Ｂ系合金インゴットと、（
ロ）Ａｌ−Ｂ化合物としてＡｌＢ、２金属間化合物で、
Ｂ含有量４ｕ＋ｔ％のＡｌ−Ｂ系合金インゴットとを使
用して、（１）Ａｌ−３ｗｔ％Ｂ合金、（２）Ａｔ　　１０ｗｔ％Ｓｉ−３ｗｔ％Ｂ合金、（３
）Ａｌ−０，４ｗＬ％Ｓｉ　　００７ｔｕｊ％Ｍｇ　　
３ｗｔ％Ｂ合金を夫々溶製した。

そして、溶解は５０ｋｇ坩堝で行ない、７５０〜１１０
０°Ｃの間において５０℃の温度間隔で溶湯を保持し、
φ９０Ｘ　ｈ　２００の鉄坩堝に鋳込み、（１）鉄坩堝
の底部から冷却、（２）炉中冷却の２通りの冷却を行なった。

鋳造後にインゴットをφ９０Ｘ　ｈ　２００に調整し、
断面のマクロｍｍ、ミクロ組織、分析結果、切削性につ
いて調査し、その結果を第１表に示す。

このｔｊＩＪ１表から明らかなように、マクロ組織、ミ
クロ組織、分析結果から偏析の生じ方が金属間化合物Ａ
　Ｉ　８２とＡ　Ｉ　Ｂ　、２とによって異なることが
わかる。即ち、（１）ＡｌＢ２２の場合には、Ｂの偏析は溶解保持温度
による温度差が少なく、上部の方が若干濃度が高くなっ
ている。

（２）ＡｌＢ２の場合には、溶解保持温度により異なり
、ｓ　ｏ　ｏ　’ｃ以下では下部にＢが沈降し、中央部
より上の高さではＢは殆んど認められないが、８５０℃
以上ではＢが均一に分散している。

また、溶解保持温度力弓０５０″Ｃ以上になると、溶湯
のガス吸収が激しく、マクロ断面に気泡が多く認められ
、さらに、切削性、押出・板加工性はＡ　Ｉ　Ｂ　＋　
２のＡｌ−Ｂ系合金では悪く、生産に使用するには不適
当であり、かつ、インゴットの冷却条件（坩堝底部Ｍｇ
の場合は凝固時間約５分、炉中冷却の場合は凝固時間約
５０分）の差は認められないので冷却条件は考慮しなく
てもよいことがわかり従って、上記何れのＡｌ−Ｂ系合
金を使用しても、Ａ　Ｉ　８２金属間化合物で、Ｂ　１
，０〜５．０社％のＡｌ−Ｂ系合金を８５０〜１０００
°Ｃの温度で溶解保持してから鋳込むことによって、Ｂ
が均一に分散し、かつ、切削性の良好なＡｌ−Ｂ系合金
を製造することができる。

次に、Ａｌ８２金属間化合物で、Ｂ　１，０〜５，０ｗ
ｔ％を含有するＡｌ−Ｂ系合金を８５０〜１０００℃の
温度に溶解保持してから、７００℃以上の温度に溶湯温
度を低下させてから鋳込むことによっても、Ｂは均一に
分布していて偏析はなく、切削性も良好となる。この場
合、溶湯温度を７００℃以下とすると溶湯の渦流れが不
良となったが、７００　’Ｃ以上ではこのような問題は
ない。

第２表に、上記において使用した３種類のＡｌ−Ｂ系合
金（Ａ　Ｉ　Ｂ　２金属間化合物のもの。）による本発
明に係るＡｌ−Ｂ系合金の製造方法とこれ以外の方法と
を比較して示す。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係るＡｌ−Ｂ系合金の製
造方法は上記の構成を有しているものであるか呟原子力
発電におい使用することができる中性子吸収能を有し、
Ｂが偏析することがなく均一に分散しており、さらに切
削性にも優れたＡｌ−Ｂ系合金を製造することができる
という効果を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＡｌＢ＿２金属間化合物で、Ｂ１．０〜５．０ｗ
ｔ％を含有するＡｌ−Ｂ系合金を８５０〜１０００℃の
温度に溶解保持することを特徴とするＡｌ−Ｂ系合金の
製造方法。
（２）ＡｌＢ＿２金属間化合物で、Ｂ１．０〜５．０ｗ
ｔ％を含有するＡｌ−Ｂ系合金を８５０〜１０００℃の
温度に溶解保持した後、７００℃以上の温度に溶湯保持
温度を低下して鋳込むことを特徴とするＡｌ−Ｂ系合金
の製造方法。