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Info
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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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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
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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。
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。
ニウム合金製品とその製法とに係わる。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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)。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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)
。
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。
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。
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。
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。
)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。
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。
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’。
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
。
−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。
(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。
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。
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。
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■)。
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。
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。
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。
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。
−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)。
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。
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。
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)。
あった(第7図参照)。
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。
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)
- (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)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)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)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)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)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。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8510031A FR2583776B1 (fr) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | Produits a base d'al contenant du lithium utilisables a l'etat recristallise et un procede d'obtention |
FR8510031 | 1985-06-25 |
Publications (1)
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