JPS62124253A - 再結晶状態で使用し得るリチウム含有アルミニウムベ−ス製品及びその製法 - Google Patents

再結晶状態で使用し得るリチウム含有アルミニウムベ−ス製品及びその製法

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JPS62124253A
JPS62124253A JP61148018A JP14801886A JPS62124253A JP S62124253 A JPS62124253 A JP S62124253A JP 61148018 A JP61148018 A JP 61148018A JP 14801886 A JP14801886 A JP 14801886A JP S62124253 A JPS62124253 A JP S62124253A
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treatment
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フイリツプ・メイヤー
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、再結晶状態で使用し得るリチウム含有アルミ
ニウム合金製品とその製法とに係わる。
〔従来の技術〕
冶金学者が直面している問題は、主に銅、マグネシウム
及び亜鉛の如き硬化元素を所要により添加し得且つ再結
晶状態で使用できるようなアルミニウムーリチウム合金
の製造条件を発見することにある。
この分野の技術文献によれば、再結晶状態は使用特性、
特に延性にとって有害な状態であり(例えば、Meta
llurgical Trans、A、、 Vol、1
3人、 1982年12月、 p、 2259〜226
9の3tarke及びLinの論文の表1(引張特性)
を参照されたい)、そのために下記の如き処置がとられ
ている。
−MnK代えてZrをより強力な再結晶抑止剤として用
いる(1979年6月14日付Naval Air D
eve−1opment (::enter Cont
ract AN 62269−76−C−0271fo
r Naval Air Systems (’orr
rnand。
最終レポートの5andersの記事4〜7ページ及び
4〜8ページ、又はR,、C,GIFKIN8編、St
rength of MetcLls and A11
oys、 1982年。
Vol、 3. p、 1025−1044の5tar
keの論文1037〜1042ページ及び第12図を参
照されたい)。
−再結晶を抑止するために特殊な焼入れ及び焼戻し処理
を行う(Metallurgical Trans 、
 A、 Vol。
13A、1982年3月、 p、 401〜410 (
D Lin及びChakrabottyの論文402滅
−ジ参照)。
−非再結晶製品を開発する( 1983年モントレーで
のAz−Li会議の議事録Metallurgical
Society of AIME 、 PEFSL他の
論文376ページの第12図及び380ページの第17
図参照)。
〔発明の開示〕
本発明のアルミニウムペース合金は、1〜3.5重量慢
のリチウムと4重量−以下の銅と5重量係以下のマグネ
シウムと3重量慢以下の亜鉛とを含み、且つマンガン、
クロム及び/又はジルコニウムが添加されている。本発
明合金の特徴は、前記マンガン、クロム及び/又はジル
コニウムの含量(重量慢)がZr<0.10% ; M
n<0.8’4 ; (::r<0.20慢(但し% 
Zr / 0.03 +%Mn/ 0.3−+4 Cr
 / 0.07〉1)であり、且つ平均粒径200μm
以下の再結晶構造を有することにある。好ましくは、Z
r <0.080,09俤の場合はCr<0.15%で
ある。
本発明合金の製法は、合金の分散質元素(Mn。
Zr、Cr)の含量をコントロールし、最終過小焼戻し
く+wnder−tempering)を行うことから
なる。他の製造条件はこの種の製品、特に航空分野で使
用される構造硬化(str□tzct i、cral 
hardening)合金に対して通常用いられる条件
と同じである。
分散質(Mn、 Cr、 Zr )含量が前述の限界値
を越えると、通常の条件下で熱間又は冷間変態させ焼な
ましく又は溶体化処理)しても再結晶状態の合金が得ら
れない。
分散質含量が前記限界値より少ない場合には、合金は熱
間又は冷間変態及び焼なましく又は溶体化処理)後に再
結晶するが、得られる粒子は大きい(> 200μm)
この種の製品の通常の製造工程は下記のステップからな
る。
ゆ 一インビット、プレート又はビレットの半連続鋳造法又
は粉末冶金法を用いて稠密化製品を形成し、 一必要であれば200〜400 Gの温度で応力除去処
理を行ない、 一必要であれば当該合金の固相線の下で通常500〜5
55Cの温度で均質化処理を行ない、(この処理では、
存在するかもしれない準安定相を除去するために温度を
予め低温に維持してもよ−) 一圧延、鍛造、ダイイング、押出し又は他の任意の方法
によって、500C以下の温度、好まし−得られた製品
が中間製品であれば、使用する鍛圧法と合金の種類とに
応じて200〜soo cの温度で1回以上の中間焼を
寥し処理を伴って更に冷間変態処理(冷間加工)を行な
い、 −熱間変態した製品又は冷間変態処理後得られた製品を
約500〜550Cの温度で溶体化処理し、冷水(θ<
30C)で焼入れし、その後本発明の目的たる特定の条
件下で焼戻しを行なう。必要であれば焼入れと焼戻しの
間に常温圧延を行なってもよい。
焼戻し又は溶体化処理した製品の平均粒径は、NFA 
04−503に準じて交差法(intersectio
nsmethod)で測定すると200 Am未満であ
る。
度(TM)以下の温度(T)範囲で行なう。
−等温焼戻し時に温度(T)を維持しておく時間t(T
)を、この温度(T)で最大硬化をもたらす等温維持時
間tm(T)以下にする。
焼戻しの好ましい条件は下記の如く設定される。
T (C) < TM(C)−15 t(T)  < tm(’l’) / 2〔実施例〕 本発明は、添付図面にπづ〈以下の実施例の説明からよ
り良く理解されよう。
実施例 l この実施例は、Zr含量を本発明に従わずに(又は従っ
て)決定し且つ最終焼戻しを本発明の条件に従わずに(
又は従って)行なって得たAr −L 1−Cu−Mg
合金の薄いシートに係わる。
下記の組成(重量係)を有する2種類の合金を半連続鋳
造法によって、各々断面[800X 3oom’。
重量1200 kgのプレートに成形した。
A/Li :2.5−Cu:1.30−Mg:0.9O
−Zr:0.12−Fe0.05−8 i : 0.0
4−残や:幻 B/Li : 2.5−Cu : 1.35−Mg :
 0.9O−Zr : 0.05−Fe :0.05−
8 i : o、os−残り:AJ これらのプレートを535Cで24時間均質化処理し、
皮むき(scalping ) Kよって断面積を77
0×270−にし、470Cで12時間再加熱し、厚み
が4.5+wになるまで4601:”から熱間圧延した
熱間圧延したままのストリップを450Cで1時間維持
(温度上昇及び降下は約25C/時)しながら焼戻して
コイル状にし、冷間圧延によって厚みを3.2aにし、
再び焼戻しく前述の如く)、再度冷間圧延にかけて2.
3fiの厚さにした。
このようにして得たシートを溶鉱炉(mir fur−
nadce )内、533Cで20分間溶体化処理し、
冷水(θ<20C)で焼入れし、扁平にして、す引(t
raction )により2チ伸長させ、その後表1に
示す種々の条件下で焼戻し処理にかけた。
種々の方向の機械的引張特性と、折曲げ及び絞り加工(
エリクセン試験)の結果とを表1に示す。
第3図は、中央亀裂を有する幅160簡、厚み2.3諺
の合金B試験片を使用し、最大応力130MPa。
最小応力50MPa、周波数30H1で正弦波応力を加
えて生ずる疲労亀裂の長さの変化を示す。3つの異なる
条件で、即ちA : 210 Cで12時間、B : 
190 Cで24時間、C:150t:’で24時間焼
戻し処理した場合についてテストした。この実施例は、
Zr含量を少なく LA O,05% )且つ過小焼戻
し処理(150Cで24時間)を行なった場合にのみ、
十分な延性を有する比較的等方性の再結晶製品が得られ
ることを示している(A、1)101折曲げ範囲≧3e
(eは厚み)、エリクセン撓み〉3■)。
(以下余白) 実施例 2 この実施例は、ジルコニウム含量を大きくした係わる。
下記の組成(重i1%)を有する2種類の合金を半連続
鋳造法によって各々ダ2001111.重量150に9
のビレットの形態に成形した。
C/Li:2.6O−Cu: 1.30−Mg: 1.
05−Zr:0.13−Fe:0.04−8i:0.0
2−残り:AtD/Li :2.65−Cu:1.35
−Mg:1.00− Zr: 0.08−Fe: 0.
04− Si: 0.03−残り:Atこれら押出し用
ビレットを0138jLIIまで皮むき処理し、400
℃で押出し処理して$50/40amの管状ブランクに
し、450℃で1時間焼戻し、静止空気(still 
air)で冷却し、100%冷間引抜きし1.535℃
で1時間30分溶体化処理し、冷水焼入れし、190℃
で24時間(本発明範囲外の焼戻しによる鋳造物C)、
又は170℃で24時間(本発明の焼戻しによる鋳造物
D)焼戻し処理した。
このようにして得られた厚み3flの管のローリング方
向に関する機械的特性は次の通りである。
次の組成(ffiit%): 2.00%Li −2,05%Cu−1,45% Mg
−0,08%Zr−0,06%Fe −0,03%Si
−残υMを有する合金を半連続鋳造法によって断面積s
oox300&l”、重ft1200Xpのプレート状
に成形し、これを525℃で24時間均質化処理し、切
断し、皮むき処理により断面積を770X2701Jl
”にし、470℃で12時間加熱し、3.8flまで(
460℃から)熱間圧延し、450℃(±25℃/時の
温度上昇及び所?−)で1時間焼戻す(工程A)か又は
450℃で1時間焼戻した後冷水焼入れしく工程B)、
1.6鵡まで冷間圧延し、528℃で20分間溶体化処
理し、冷水焼入れし、扁平にし、引張応力を加えて2チ
伸長させ、170℃で12時間焼戻し処理した。
長手方向及び横断方向の引張テストの結果を次表に示す
得られた構造は再結晶構造であり、結晶の大きさは工程
Aの場合が40μm1工程Bの場合が80μmであった
(第6図参照)。
2.5%Li −1,45%Cu −1%Mg−0,0
5%Fe −0,03%Si −0,051Zr −0
,20% Mn(重量%)を含む合金を半連続鋳造法に
より300×100鵡2のプレート状に成形し、皮むき
処理によって270X70m”の断面積にし、470℃
で6時間加熱し、4600〜300℃で3.2flまで
圧延し、450℃で1時間焼戻しく静止空気冷却)、1
.6Bまで冷間圧延し、536℃で20分間溶体化処理
し、冷水焼入れし、引張応力により2%伸長させ、15
0℃で12時間焼戻しだ。
長手方向(L)、横断方向(TL)、及び圧延方向に対
して60°の方向の引張テストの結果を次表に示す。
得られた構造は再結晶構造であり、粒径は約60μmで
あった(第7図参照)。
【図面の簡単な説明】
第1図は非再結晶合金(実施例1の鋳造物A)の微細構
造を示す写真、第2図は再結晶合金(実施例1の鋳造物
B)の微細構造を示す写真、第3図は再結晶合金を3つ
の異なる条件下で焼戻した場合のサイクル数に応じた疲
労亀裂の大きさの変化を示すグラフ、第4図は非再結晶
合金(実施例2の鋳造物C)の微細構造を示す写真、第
5図は再結晶合金(実施例2の鋳造物D)の微細構造を
示す写真、第6図は実施例3の工程A及びBに従って得
られた合金の微細構造を示す写真、第7図は実施例4の
金属シートの再結晶微細構造を示す写真、第8図は等温
焼戻し曲線とパラメータt(T)、trn(’1)、’
1.TMの規定とを示すグラフである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Li1〜3.5重量%とCu4重量%以下とMg
    5重量%以下とZn3重量%以下とを含み、更にMn、
    Cr及び/又はZrが添加されたアルミニウムをベース
    とする製品であつて、Zr含量が0.10重量%以下、
    Mn含量が0.8重量%以下、Cr含量が0.2重量%
    以下(但し%Zr/0.03+%Mn/0.3+%Cr
    /0.07>1)であり且つ構造が200μm以下の平
    均粒径を有する再結晶構造であることを特徴とする製品
  2. (2)Zr≦0.08%の場合は%Zr/0.4+%M
    n/0.5<1、 Zr>0.08%の場合は%Zr/0.09+%Mn/
    3.6<1、 Zr≦0.09%の場合はCr<0.15%であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の製品。
  3. (3)1〜3.5重量%のLiと4重量%以下のCuと
    5重量%以下のMgと3重量%以下のZnとを含み、更
    にMn、Cr及び/又はZrが添加された特許請求の範
    囲第1項又は第2項に記載のAlベース再結晶化合金の
    製法であつて、鋳造と任意の稠密化と任意の応力除去処
    理と任意の均質化処理と熱間加工と必要に応じ中間焼戻
    し操作を伴う任意の冷間加工と溶体化処理と焼入れと任
    意の常温圧延と焼戻しとを含み、Zr、Mn及びCr含
    量を下記の範囲 Zr≦0.10重量% Mn≦0.8重量% Cr≦0.20重量% (但し%Zr/0.03+%Mn/0.3+%Cr/0
    .07>1) で選択し、且つ焼戻し処理を最大硬化を生起せしめる、
    恒温焼戻し温度(T_M)以下の温度(T)で行ない、
    前記温度(T)での恒温維持時間t(T)がこの温度(
    T)で最大硬化をもたらす恒温維持時間tm(T)以下
    であることを特徴とする製法。
  4. (4)Zr≦0.08%の場合は%Zr/0.4+Mn
    /0.5<1、Zr≧0.08%の場合は%Zr/0.
    09+Mn/3.6<1、Zr≦0.09%の場合はC
    r<0.15%であることを特徴とする特許請求の範囲
    第3項に記載の製法。
  5. (5)焼戻し温度がT_M−15℃以下であることを特
    徴とする特許請求の範囲第3項又は第4項に記載の製法
  6. (6)焼戻し時に温度Tを維持しておく期間t(T)が
    tm(T)/2以下であることを特徴とする特許請求の
    範囲第3項〜第5項のいずれかに記載の製法。
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