JPS6152345A - 超塑性Ａｌ合金 - Google Patents

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） この発明は、すぐれた超塑性特性を有するＡｌ合金に関
するものである。

一般に、超塑性合金とは、通常４００〜６００　　℃の
範囲内の選定された温度で、所定の加工速度にて高温引
張変形を施した場合に１少なくとも３００％以上の伸び
を示す合金をい＼、この超塑性合金によれば、プラスチ
ック成形の場合と同様に１例えば板材を空気圧にてブロ
ー成形するととによって、形状が複雑なものや、大型の
ものを一体成形できることから、近年建材パネルや航空
機部品などの製造に用いられている。

（従来の技術） 現在、超塑性Ａｌ合金としては各種の成分系のものが見
出されているが、その１つにＪ工５５０８３合金がある
。

このＪ工８５０８３合金は、Ｍｇ：４．Ｏ〜４．９％、
Ｍｎ：Ｑ、４〜１．０％、Ｏｒ　：　０．０５〜０．２
５％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成
（以上重量％）を有しており、耐食性およびアルマイト
表面処理性にすぐれ、さらに高強度を有する非熱処理型
構造用Ａｌ合金であって、超塑性特性の評価基準となる
高温伸びも初期ひずみ速度：　１．　ｌ　Ｘ　ｌ　Ｏ−
”／ｓｅｃ　、変形温度：５４０ＴＣ１条件で３００−
程度を示すものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のようにＪ工Ｅ１５０８３合金は、すぐれた特性を
もつので、広い分野で利用されている。しかし、伸びが
３００−程度の超塑性特性では、加工条件により一層の
苛酷さが要求される場合には十分これに対処することが
できないという問題点があった 本発明者等は、このＪ１８５０８３合金に着目し、この
超塑性Ａｌ合金のもつすぐれた特性を損うことなく、さ
らに、苛酷な加工条件にも対応のできる、一段とすぐれ
た超塑性特性を有する超塑性Ａｌ合金を提供するもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、上記の問題点′ｆ、解決すべく研究全行
りた結果、重ｆｉチで、Ｍｇ：３．ｓ〜６％を含有し、
Ｍｎ：０．ｔ〜１ｑ６、Ｏｒ　：　０．０５〜０．３５
　％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５チのうちの１種または
２種以上全含有し、さらＫ　ａｕ　：　０．１２〜２　
％、Ｂθ：０．０００１〜ｏ、ｏｏｓチを含有し、さら
に必１１に応じてＴｉ：０．ＯＩ　Ｓ−０．２５％、Ｂ
：０．０００１〜０．１％、Ｖ：０．０１〜０．２ｑ６
、ｋＪｂ：　０．０１．０．２％、Ｔａ　：　０．ＯＩ
　Ｎｏ、　２　％、ｌｌｉ：Ｑ、Ｑｌ〜０．５％、Ｗ　
：　０．０１〜０．５　％、Ｍｏ二〇、ｏｌ〜０．２％
、Ｈｆ：０．０１〜０．１０％、Ｚｎ：０．２５〜１．
５％、希土類元素：０．０１〜０．２５％、Ｇ＠：０、
Ｏｌ〜０．５　％、　Ｂｉ　　：　０．０１〜０．５　
　％、　Ａｇ　：０、１　Ｎ０．５％、ｘＪｉ　　：　
　０．ＩＡ−０．５１、８ｎ：０．０１〜０．５　％、
Ｓｂ　　：　　０．０　１〜０．５　％、Ｏｌｌ：０．
１〜０．５チのうちのｌｌｔまたは２種以上でかつＺｎ
を除いた他の成分についてはその合計量で１．０−以下
を含有し、残りがム１と不可避不純物からなる組成を有
するＡｌ合金を得るに至ったのである。

なお、この発明のＡｌ合合金＞いては、不可避不純物と
してＦｅ　ｆ：含有する場合があるが、その含有量が０
．４％以下であれば、合金特性が何ら損なわれるもので
はない。

また、この発明のＡｌ合金は、通常の溶ｍｔｓ造法によ
りスラブとした後、４５０〜５３（ｌの範囲内の温度に
１〜４８時間保持の条件で均質化処理を施し、ついで均
貿化処理後のスラブに、２５０〜５３０℃の範囲内の温
度で、３０−以上の圧下率にて熱間圧［を施１７て熱延
板とし、引続いて４０％以上の加工率にて冷間加工を施
して最終板厚を有する冷延板に加工されるが、この場合
、均質化処理に際しては、処理温度までの昇温をｌθ〜
２００で／　ｈｒの徐昇温とするのが望ましく、これＫ
よって通常の昇温速度による均質化処理に比して超塑性
特性が向上したものになるが、これはＭｎ、０ｒＳ２ｐ
よびｚｒの析出がよシ均一にして微細Ｋｅることに原因
するものである。

さらに１この発明のＡｌ合金においては、超稟性変形加
工に際して、変形加工温度への加熱過程、あるいは変形
加工中に再結晶が起るので、冷間圧延後に、超塑性特性
付与のだめの再結晶処理を必ずしも胞す必Ｊａはない。

（作　用） この発明は、Ｊ工８５０８３合金に、Ｃｕ　ｆＯ３１２
〜２−含有させると、再結晶促進効果によ）て結晶粒が
微細化すると共に１結晶粒界の移動およびすべりが促進
されるようｋなり、この結果一段とすぐれだ超塑性特性
を示し、Ｂ＠　ｆ、０．０００１〜０００５チ含有させ
ると、ｊｉ！！塑性特性と共に鋳造性、熱間圧＃ＩＣ件
を向上させるようＫなり、さらに必要に応じてＴ１、Ｂ
、Ｖ％ｌｌｂ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｗ。

ＭＯｌＨｆ、Ｚｎ、希土類元素、ＧｏＳＢｉ、Ａｇ、Ｌ
ｉ。

Ｓｎ、　　Ｓｂ、　Ｏｄのうちの１種または２種以上上
、それぞれ上記に限定しカー範囲で含有させることによ
り、超塑性、機誠的性質などの特性音さらに向上させる
ようになると論う知見にもとづいてなされたものである
。

つぎに、この発明のＡｌ合金において、成分組成範囲を
上記の通りに限定した理由を説明する。

（ａ）　　Ｍｇ Ｍｇ成分には、再結晶促進効果によって結晶粒を微細化
して超塑性特性を向上させると共に１合金を強化し、さ
らにすぐれた耐食性を付与する作用があるが、その含有
量が３．５チ未満では前記作用に所望の効果が得られず
、一方６チで越えて含有させると、熱間および冷間加工
性が劣化するように々ることがら、その含有＠ｋ　３．
５〜６％と定めた。

（ｂ）　　Ｍｎ、　Ｏｒ、およびＺｒ これらの成分は、鋳造ＩＩ′１織先微細化し、さらに均
り化処理あるいは熱間加工中１過飽和固溶体である素地
から均一微細に析出し、これシてよって結晶粒の回復お
よび再結晶化を抑制し、再結晶粒を微細化する作用をも
つが、その含有量が、それぞれＭｎ：０．１’１未満、
Ｏｒ：Ｑ、０５％未滴、およびｚｒ：ｏ、ｏａチ未溝で
は前記作用に所望の効果が得らレス、一方それぞれＭｎ
：１ｇ、、Ｏｒ：０．３５％、およびＺｒ：０．２５チ
を越えた含肩になると、特に大型鋳塊の場合、これらの
成分の巨大金α間化合物が晶出り、　５；’ｙ　＜々す
、この結果超塑性特性が劣化するようになることから、
この含有３：を、それぞれＭｎ　：　ｏ、ｉ　〜１　％
、Ｏｒ　ｎ　ｏ、ｏ　５〜０．３５　％、およびｚｒ：
Ｑ、Ｏ３Ｎ０．ｚ５チと定めた。

（ｃ）　　０ｕ Ｃｕ酸成分は、素地を強化するほか再結晶促進効果によ
って結晶粒を微細化し、結晶粒の移動およびすべりを促
奏して超塑性特性ｔ−着しく向上させる作用および最適
変形加工温度を低温側にシフトさせる効果があるが、そ
の含有量が０．工２−未満では所望のすぐれた超嵐性特
性を確保することができず、一方２％を越えて含有させ
ると、熱間加工および冷間加工が困難になることから、
その含有量を０．１２〜２チと定めた。

（ａ）　　Ｂ− Ｂｅ成分には、超塑性特性を向上させ、超塑性特性の温
度領域を低温側に移行させると共に、鋳造のさいのスラ
ブの割れを防止し、さらに熱間加工性を改善する効果が
らるが、その含有量が０．０００１％未満では所望の効
果が得られず、一方０．００５９６を越えて含有させる
と、熱間および冷間加工性全低下させることから、その
含有量を０．０００１〜ｏ、ｏｏｓチと定めた。

（−）　　Ｔｉ、Ｂ、　Ｖ、　Ｎｂ、Ｔａ％ｌｌｉ、Ｗ
、Ｍ０．およびＴｌｔ これらの成分は、　Ｍｎ、　Ｏｒ、　Ｚｒと同じように
１鋳造組織を微細化し、さらに均質化処理あるいは熱間
加工中に過飽和固溶体である素地から均一微細に析出し
、これによって再結晶粒を微細化する作用ｔ４ち、その
結果超重性特性を向上させるが、その含有量がＴ１、Ｖ
、Ｗｂ、Ｔａ１１１１、Ｗ、Ｍｏ。

Ｉｆにおいてそれぞれ０．０１−未満、Ｂ：０．０ＯＯ
ｔ−未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方Ｔ
ｉ：０．２５％、Ｂ　：　０．１９６．　ｌｌｉ　：　
０．５％、Ｗ：　０．５　％、Ｈｔ：ｏ、１ｏｆｂｔｔ
よびＶ、Ｗｂ、Ｔａ。

Ｍｏにおいてそれぞれ０．２チを超えて含有させると、
これらの成分の巨大金属間化合物が晶出し易くなり、そ
の結果超重性特性が劣化するようになると共に、熱間お
よび冷間加工性、靭性が低下することから、その含有食
上それぞれＴｉ：０．０１〜０．２５％、Ｂ　：　０．
０００１〜０．１　％、　Ｖ　：　０．０１〜０．２　
％、ｌｌｂ　：　０．０１〜０．２　％、　’ｒａ　：
　０．０１〜０．２−１ｌｌｔ：ｏ、ｏｌ〜０．５％、
Ｗ：０．Ｏ２Ｎ２．５９Ｇ、　　ＭＯ：　０．０１〜０
．２　％、オ！ヒＨｆ　：　０．０１〜０．１０　％と
定めた。

（ｆ）　　Ｚｎ、希土類元素、Ｇｏ、Ｂｉ、Ａｇ＞よび
Ｌｉこれらの成分には、合金を強化すると共に、耐応力
腐食割れ性を向上させる作用が多るが、その含有量がＺ
ｎ　：　０．２５−未満、希土類元素：０．０１−未満
、Ｇｅ：ｏ、ｏｔ＊未満、ｎｉ：ｏ、ａｌ１未満、五ｇ
：０．１−未満、およびＬｉ：０．１−未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方Ｚｎ：１．５優、希土
類元素：０．２５％、およびＧｅ、Ｂｉ、Ａｇ　。

Ｌｌにおいてそれぞれ０．５チを越えて含有させると、
耐食性、靭性、および超塑性特性が低下することから、
その含有量をＺｎ：０．２５〜１．５％、希土類元素：
０．０１〜０．２５％、Ｇｅ：０．０１〜０．５％、Ｂ
ｉ：０．０１〜０．５％、Ａｇ：Ｑ、ｌ〜０．５％、お
よびＩ、ｉ　：　Ｑ、ｌ〜０．５チと定めだ。

（ｇ）ｓｎ、ｓｂおよびｏａ これらの成分圧は、結晶粒の移動および粒界すべりを促
進し、その結果超塑性特性を向上させる作用があるが、
その含有量がｓｎ：Ｑ、９１％未満、８１）：０．０１
チ未満、ａａ：０．１チ未満では前記作用に所要の効果
が得られず、一方Ｅｌｎ、　Ｓｂ、　０６においてそれ
ぞれ０．５チを越えて含有させると耐食性、靭性、およ
び超塑性特性が低下することから、その含有量ｔ−８ｎ
　：　０．０１〜０．５　％、Ｓｂ：０．０１〜０．５
％、およびａａ　：　０．１〜０．５チと定めた。

なお、前記（ｅＬ　（ｆ）、（→の項に示した成分のう
ち、Ｚｎを除いた他の成分の合計量が１．０−を超えて
含有されると、熱間および冷間加工性、靭性、耐食性、
超塑性特性などが低下することから、その合計含有量Ｋ
１−１．０％以下と定めた。

（実施例） 通常の溶解鋳造法により、それぞれ第１表に示される成
分組成をもった本発明Ａｌ合金１〜２３および比較ム１
合金１〜８を調製し、鋳造して鋳塊となした後、１００
℃／　ｈｒの昇温速度で温度：５００℃に徐昇温し、こ
の温度に４時間保持の条件で均質化処理を行ない、つい
でこの鋳塊に圧延開始温度：４８０’ｅＫて熱間圧延を
施して板厚：８　ｍｍの熱延板とし、引続いてこの熱延
板に通常の条件で冷間圧延を施して最終板厚７１．６　
ｍｍの冷延板とした。

つき゛に、この結果得られた本発明Ａｌ合金１〜２３お
よび比較Ａｌ合金１〜８の冷延板について、超塑性特性
を評価する目的で、変形温度＝５３０℃、変形温度まで
の昇温時間：１０分、初期ひずみ速度：１．１Ｘ１０−
’／θθＣの条件で高温引張変形試鎖を行ない、全伸び
を測定した。この測定結果を第１表に合せて示した。

また、本発明Ａｌ合金１〜２３および比較Ａｌ合金１〜
８の冷延板について、変形温度：５３０℃でプロー成形
した後、常温で引張試験を行ない、引張強さを測定した
。この測定結果も第り表に合せて示した。１ （発明の効果） 第１表に示される結果から、本発明Ａｌ合金１〜２３は
、いずれも伸び８３８０％以上のすぐれた超塑性特性を
有し、従来のＪ工５５０８３合金に相当する比較Ａｌ合
金８に比べて、超塑性特性が一段とすぐれていることが
明らかである。また、比較Ａｌ合金１〜７に見られるよ
うに、構成成分のうちのいずれかの成分含有量（第１表
に※印を付したもの）がこの発明の範囲から外れると、
所望のすぐれた超塑性特性を確保することができないこ
とも明らかである。

また、本発明Ａｌ合金２および４〜２３は比較Ａｌ合金
８に比べて、超塑性特性とともに、成形後の引張強さに
おいてもすぐれていることが判る。

上述のように、この発明のＡｌ合金は、従来超塑性Ａｌ
合金として知られているＪ工８５０８３合金に比して一
段とすぐれた超塑性特性を有するものでちる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ：３．５〜６％を含有し、Ｍｎ：０．１〜１
   ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３５％、Ｚｒ：０．０３〜０
   ．２５％のうちの１種または２種以上を含有し、さらに
   Ｃｕ：０．１２〜２％、Ｂｅ：０．０００１〜０．００
   ５％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成
   （以上重量％）を有することを特徴とする超塑性Ａｌ合
   金。
2. （２）Ｍｇ：３．５〜６％を含有し、Ｍｎ：０．１〜１
   ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３５％、Ｚｒ：０．０３〜０
   ．２５％のうちの１種または２種以上を含有し、さらに
   Ｃｕ：０．１２〜２％、Ｂｅ：０．０００１〜０．００
   ５％を含有し、さらにＴｉ：０．０１〜０．２５％、Ｂ
   ：０．０００１〜０．１％、Ｖ：０．０１〜０．２％、
   Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｔａ：０．０１〜０．２％
   、Ｎｉ：０．０１〜０．５％、Ｗ：０．０１〜０．５％
   、Ｍｏ：：０．０１〜０．２％、Ｈｆ：０．０１〜０．
   １０％、Ｚｎ：０．２５〜１．５％、希土類元素：０．
   ０１〜０．２５％、Ｇｅ：０．０１〜０．５％、Ｂｉ：
   ０．０１〜０．５％、Ａｇ：０．１〜０．５％、Ｌｉ：
   ０．１〜０．５％、Ｓｎ：０．０１〜０．５％、Ｓｂ：
   ０．０１〜０．５％、Ｃｄ：０．１〜０．５％のうちの
   １種又は２種以上でかつＺｎを除いた他の成分について
   はその合計量で１．０％以下を含有し、残りがＡｌと不
   可避不純物からなる組成（以上重量％）を有することを
   特徴とする超塑性Ａｌ合金。