JPS62142752A - リチウム含有アルミニウム合金の熱処理方法 - 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】 本発明は、過小焼なまし処理ににつてｌ−ｉ金石Ａｇ合
金の剥１ｉ１１１＋ｌｉ！食（ｅｘｒｏｌｉａｔｉｏｎ
　Ｃ０ｒｌ’Ｏ８！Ｏｎ　）に対する感度を低下さける
と同＋１．’ｊに、大きな機械的耐性と十分な耐損傷性
とを１ｑるための方法に係わる。

周知のにうに、大きな耐食性を得ることは、アルミニウ
ム合金特に航空用アルミニウム合金の開発にＪ３ける重
要な問題の１つである。高耐食性は通常１スデツブ又は
２スアツブの過剰焼４ｋまし熱処理（例えば八ｌｕｍｉ
ｎｕｍ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｉｏｎの規定によるΔｊ　、
Ｚｎ、　Ｃｕ、ＭＯ合金）１７３処理）ニヨッて得られ
る。この十二分な焼なましによる耐食性増加操作は、−
・般的に高温（Ｔと１９０℃＞　−Ｃ十分に長い時間の
間燃なましを行なうことによって大きな耐食性が得られ
るとされているアルミニウムーリチウム合金にも適用で
きる。

しかしながら従来のΔｇ合金に関して１９られる機械的
強さと耐損傷性との間の最適バランスは、耐食性増加効
果を右する前述の如き過剰焼なまし処理では１−１られ
へい。

従来の）ｌルミニウム合金では、機械的強さと耐食性と
の間の最適バランス及び機械的強さと削Ｌ）（Ｕ性どの
間の最適バランスは、異なる合金にＪ３いて、且つ異な
る熱処理を行なうことによってしかｊヱ成されていない
。

一例として、引張り疲労応力を最６多く受ける部分に使
用される合金２０２４　（八ｌｕｍｉｎｉｕｍ　Ａｓ５
ｏｃｉｌ′ｌ−１Ｏｎに規定）は最適の機械的強ざ−疲
れ強さバランスを示す。しかしながらこの合金はＴ４又
はＴ３の状態で使用される。即ら室温で１１．’ｊ効（
ａｇｉｎｇ）化されるため、製品の厚みが数ミリメート
ルを越える場合には十分な耐薄片剥脱腐食性（ｆｌａｋ
ｉｎｇｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）を示さない。

自然雰囲気下での耐薄片剥脱腐食性を測定するには、薄
片剥脱腐食テストに関するＥＸＣＯ（ＡＳＴＭＧ　３４
−１９７９規格）を９６時間行なうとＪ、いことが判明
した。実際、ＥＸＣＯＸＣ上にかりた試料と海浜のにう
な雰囲気に晒した試料との比較からｌ−ｉ含有ΔＱ合舎
の場合には材料の耐食性が種々の処理を用いると豆いに
同程度であることが知見される。但しＥＸＣＯＸＣ上の
方が自然腐食よりやや強い腐食作用を示す。尚、ＥＸＣ
Ｏテストの結果はレベルに応じて下記の如く表記される
（前出の規格による）。

ＥＡ　　　軽いＡり片剥脱腐食 この表記は７１準試料との比較によって行／、１つ。

本発明では焼なましをＦ記の温度及び時間範囲で実施し
なければならない。

ｔ　＞　２０Ｘ　５　ｅＸＤ　　（（１５０−Ｔ　）／
３０）　”ｔ　＜　８０ｘ　５　ｅｘｐ　　（（１５０
−Ｔ　）／３０）　本及び ＭＣＪ≧２％の場合　Ｔ≦１６０℃ １≦Ｍａ≦２％の場合 Ｔ丘１６０℃−５×（２−％Ｍｑ）’ＣＭ　ＣＪ≦１％
の場合　Ｔ≦１５５℃ 但し　を二時効処理１１．１間（ｊｉｌｔ位：時）Ｔ：
時効処理温度（１１１位；℃） 本ｅｘｐはベキ指数即ら累乗を意味する。

時効処理【よ好ましくは１５５℃以下の温度及び／又は
２４Ｘ　５　ｅＸｌｌ　　（（１５０−Ｔ　）／３０）
　Ｊ：すｉ　０１１．５間（単位二時）で行なう。温度
Ｔの単位ｔま℃て・ある。

このＪ、うに処理した合金はＥＸＣＯデス１〜にス・１
してＢ以下の感度を示づ。これは自然雰囲気て゛の良り
Ｔな性状、少＜ｒ　＜とム２０２４　（状態−「３又は
Ｔ４１に匹敵する機械的強さ及び十分な耐損傷性に該当
する。

１１４間が２０ｘ　５　ｅｘｐ　　（（１５０−Ｔ　）
　／３０　）　Ｊ、り短いと十分な機械的強さが１９ら
れない。８０ｘ５　ｅｘｐ（（１５０−Ｔ　）／３０）
を越える処理時間では強靭性が最高限度を越え■つ靭性
が若しく低Ｔ”　ｔＪ’る。

温度を前記値より高くすると耐刷ｍ＋ｒｉ、食性が不十
分になる。

本発明は特に、ｆｆｌｆｆｉ％で１〜４％のｌｉ；　　
０〜５％のＣＵ；　０〜７％のＭＯ：Ｏ〜０．２％のＺ
ｒ；０〜０．４％のＣｒ：　０〜１％の１ｙｌｎ；Ｆｅ
＜０．５％；ＳｉＳ２．５％；及び他の元素例えばＨｆ
。

Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｔ　ｉを各々０．５％未満含み、
残りがアルミニウムと通常の不純物であるにうなアルミ
ニウムーリヂウム合金に適用される。

この種の合金はインゴット冶金術又は高速凝固法（粉末
冶金、「スプラット冷却」、ストリップの高速凝固等）
によって製造覆ることかできる。

これらの製品はリチウム金石合金の場合に通常使用され
る方法によって変形させられ、熱間及び／又は冷間加１
にかけられ、次いで固溶化処理され、急冷操作を受Ｃノ
、その後任意に冷間加工され、Ｗ＃造内的析出加熱処理
かけられる。

本発明はあらゆる形態の製品（鍛造、ダイスクンピング
、圧延、押出し延伸等による製品）の他、鍛圧には全く
かけられないキセスト合金にｂ使用される。

以下、添付図面を参照しながら実施例を挙げて本発明を
より詳細に説明する。尚、特にの％は重量％であるもの
とする。

友直■ユ この実施例１は先行技術に係わり、過剰時効処理したΔ
ｇ−１−ｉ合金試料に対する実際の大気中でのテストと
ＥＸＣＯＸＣ上との間の相似性を示すものである。

１ｉ２．７％、Ｃｕ　　１．３％、ＭＯ１％、Ｚｒ０９
１１％、Ｆｅ０．０４％、３ｉ０．０３％、残りアルミ
ニウムを含む合金８０９０をφ２００Ｍのビレッ１〜状
に：ｐ　＋！スト成形し、５３３℃で２４時間均質化し
、φ１４０１醐まで削り、４３０℃で１００Ｘ１３ａ＊
２のシー１〜バ〜に押出しく押出し率ユ１２）、５３５
℃で１時間３０分固溶化処理し、冷水で急冷し、２％の
引張ストレッチングにかけ、その復極々の時効処理にか
りた。

同様にして、１−ｉ２．０％、Ｃｕ２．１％、Ｍ（Ｊｌ
、４％、Ｚｒ０．１１％、Ｆｃ０．０４％、３ｉ０．０
３％、残りアルミニウムからなる合金２０９１をφ　２
００＃のビレット状に：１−１ｔスト成形し、　５２５
℃で２４時間均質化処理し、φ　１４０　ａｍまで削り
、前述の条件で押出し成形し、５２６℃で１１１５間３
０分固溶化処理し、冷水で急冷し、２％の引張りス１−
レッチングにか（〕、その後１１￥効処理にかりた。

合金２０２４Ｔ　３５１からなる断面１００Ｘ　１３の
シー１〜バーを基準試料とする。

時効処理した押出しシートバー試料を切削加工して梗み
を幅の半分に亘って　１／２にし、粗い押出し表面状態
と切削加工した表面とを同時に右りるＪ：うにした。

次いでこれらの試料を下記の条件で剥因１朋食テス１〜
と、仏国カマルグにあるＳ、１ｌｌｉｎＳ　ｄａ　Ｇｉ
ｒａｕｄステーションでの海浜環境におＧ−Ｊる人気露
出とにかけた。

一アセントン又はアルコールでの脱脂処理１りに絶縁性
部材によってラックに固定した２００Ｘ　１００１繍２
のプレート 一検査前の露出時間：２２ケ月 比較結果は次の通りである。

ｌ　ｉ　　２．０％、Ｑｕ　　１．９％、Ｍｇ１．６％
、ＺｒＯ，０８％、ｐｅｏ、０５％、Ｓｉ０．０４％、
残りアルミニウムから′よる組成の合金２０９１を断面
８００×３００ｍｍ２、中量１．５１−ンのプレー１〜
状にキ１１ス１〜成形し、５２６℃で２４時間均質化処
理し、削り処理して先端を切落しくプレートの厚み：　
　２７０ｍｍ）、４７０℃で１２時旧聞加熱し、この温
度から厚みが３、２ｍになるまで熱間圧延にかり、リー
ル状に巻き上げ、４５０℃で１時間焼なまし処１！Ｉ！
　ｔ、、　１．Ｇｍｎまで連続冷間圧延処理し、５２６
℃で２０分間固溶化処理し、冷水で急冷を行ないその後
時効処１！１１にかけた。薄片剥＋１！２腐食、引張り
に関する機械的ＩＳ＋　１１及び児ＩＩ）靭性（ＫＣＡ
）に関づるテストの結果は次の通りである。

１５０℃で４８時間時効処理した合金２０９１試利と状
態Ｔ３５１の合金２０２４とを、幅１００１Ｍの正弦曲
線荷車ｅ５＝９０＋−４０ＭＰａ　　（中央亀裂を有す
る試験片）下での疲労亀裂伝搬に対する抵抗性に関して
比較し　ノご　。

第１図はこれら２種類の合金に関して、シートの長手方
向と横方向との聞の種々の方向におけるナイクル数＜Ｎ
）対亀裂長さく２ａ）の関係を示１種々の曲線の範囲を
示している。このグラフから明らかなＪ：うに前記２種
類の合金は互いにほぼ同等の性質を示すが、サイクル数
が多くなると２０９１の方が２０２４Ｊ：り優れた挙動
を示し、結果のバラつきも２０９１の方が少ない。

実施例３ １ｉ２．５％、Ｃｕ４１．４％、ＭＯｏ、９５％、Ｚｒ
Ｏ，０６％、ｌ：ｅｏ、０６％、３ｉ０．０３％、残り
アルミニウムからなる組成の合金８０９０を断面８００
Ｘ３００　ｓ２、ｍｆｆ１１．５＋−ンのプレート状に
キャスト成形し、５３５℃で２４時間均質化処理し、先
端を切落し、厚み２７０　、馴まで削り、４５０℃で１
２時間再加熱し、４５０℃の温度から３．２ｍｍの厚さ
まで熱間圧延にか（）、４５０℃で１時間焼なまし処理
し、低温条件で９さ１，６Ｍまでシー！・状に圧延し、
５３５℃で２０分開国溶化処理し、冷水で急冷し、１．
５％の冷間引張りストレッヂングにかけ、下記表３に記
載の条件で時効処理した。ＥＸＣＯＸＣ上と、自然の海
浜雰囲気下でのテストと、引張り強さ及び靭性（ＫＩＣ
）に関する機械的特性のテストとの結果を合金２０２４
　Ｔ　３５１と比較して表３に示ず。

車　幅１００Ｍの試験片 ＊率　ｄ　：密度 実」ｉ量しユ １ｉ２．７％、Ｍｇ１．０％、Ｃｕ１．３％、Ｚｒｏ、
１１　％、Ｆｅ０．０４％、３ｉ０．０３％、残りアル
ミニムからなる組成の合金をφ２００　ｔｒｒｍのビレ
ット−状に：Ｉ＝　＋ｐスト成形し、５３５℃で２４時
間均質化処理し１．１ＡＯｎｏまで削り、４３０℃で断
面１００ｘ　１３馴２のシートバー形状に熱間１１１１
出し成形し、５３５°Ｃで１時間３０分固溶化処理し、
冷水で急冷し、２％の引張りス１〜レッチングにかけ、
下記表４に示した条件で時効処理した。

薄片剥脱腐食に関Ｊ°るデス１−（ＥＸＣＯテス１デス
び海８ｔ２ｊ囲気への露出）と靭性（Ｋ［Ｃ）に関する
機械的特性のテストとの結果を合金２０２４と比較して
表４に示ザ。

表　　４ 時効処理　厚み１／２し厚み１／２し　ｄｔｈ″　　　
長手方向の性状ベルにお　べＪしにおり　　　　ＩｌＯ
，２１１ｍ　　八５．Ｇ５Ｍ〆］；６′　ＫＩＣ／ＬＴ
けるｌ：ＸｃＯ？）自然界１１１１　　　　　（）ｌＰ
ａ）　（ＨＰａ）　　　ｆＸ）　　　（）ＩＰａｌ’ｍ
）デスＩ〜　　　気デス１− １９０℃テ１２時間　ＥＣ−ＥＤ　　　　［Ｂ　　　　
　　　　４’１０５４０　　　７　　　　３７（ピーク
近傍） 本ＪＬ服 ２０２４Ｔ３５１　　　　ＥＤ　　　　　　［Ｃ−［Ｄ
　　　　２．７９　４００　５３０　　　１３　　　　
　３９本５ａｌｉｎｓｄｃＧｉｒａｕｄ　　ステーシコ
ンで２２ケ月晒Ｊ０傘＄ｄ：ｆｉＩＫ 実施例５ １ｉ２．０％、ＣＬＪ３．２％、ｔｖｌｏ、３％、Ｚｒ
００１１％、Ｆｅ０．０４％、３ｉ０．０４％、残りア
ルミニウムからなる合金をφ　２００Ｍのごレット状に
キ１７ス１〜成形し、５１０℃で１２時間均質化処Ｊ！
ｌ！　シ更に５２０℃で２４時間均質化処理し、φ　１
４０ＩｒＩＭまで削り、４２０℃で断面１０１００Ｘ１
３のシー１〜バー状に押出成形し、５２５℃で１１Ｉ、
ｌＪ間３０分固溶化処理し冷水で急冷し、２％の冷間引
張りス１へレッチングにかけ、本発明に従って　１５０
℃で４８時間ａ′　　　　　　　　　時効処理した。

艮手力向の引張り強さ及び艮千−横方向の靭性ＫＩＣに
関する機械的特性と、Ｅ　Ｘ　ＣＯＡＤ片剥脱腐食アス
トの結果と密度ｄとを従来の合金２０２４及び１０７５
と比較して表５に示づ。

人−一旦 ＲＯ１２Ｉｔｓ　　　　　八（５，ｆｌ＋５４１死Ｄ　
　ＫＩＣ−ＬＴ　　　　［ＸＣＯｄ（Ｊ／ｃｒｉ”本発
明　　　５２５　　ＧＯ２１１４４Ｐ−ｔＥＡ　　２．
５８５７０６５ＴＧ５１　　　　５５０　　６０５　　
　　１１　　　　　３Ｉ　　　Ｐ−ＥＣ２，８１０２０
２４Ｔ３５１　　　　４００　　５３０　　　　１３　
　　　　３９　　　　「Ｄ　　　２．７９０

【図面の簡単な説明】

第１図は２種類の合金シー１〜の種々の方向における亀
裂長さ対実施サイクル数の関係を丞す曲線グラフである
。 手続補正書 昭和６２年１月７日 １、事件の表示　　昭和６１年特許願第２８３０２４号
２、発明の名称　　リチウム含有アルミニウム合金の熱
処理方法ラリュミニウム・ペシネ ５、補正命令の日付　自　発 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　明細書 薄片刊＋１１２１１ｉ＜食に関するデスＩ−（ＥＸＣＯ
テス１デスび１ｍ浜雰囲気への露出）と１刀性（ＫＩＧ
＞に開するｄ域内特性のテストとの結果を合金２０２４
と比較して表４に示す。 ベルにお　ベルにおけ　　　　ｌ１０．２１１ｍ　　Ａ
３６５ＳにＩｃ／ＬＴけるＥＸＣＯる自然゛雰囲　　　
　（ＨＰａｌ　（ｔ４Ｐａｌ　　　（Ｘ）　　　（ＨＰ
ａ汀１９０℃で１２時間　ＥＣ−ＥＤ　　　　ＥＢ　　
　　　　　　４９０５４０　　　７　　　　３７（ピー
ク近傍） 傘Ｓａｌ　ｉｎｓ　ｄｅ　Ｇｉｒａｕｄ　　ステーショ
ンで２２ケ月晒す。 傘率ｄ：６話度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）大きな機械的強さと十分な耐損傷性とを保持させ
   ながら耐剥離腐食性を向上させるためのＬｉ含有Ａｌ合
   金の熱処理方法であって、最終時効処理を下記の温度Ｔ
   （単位℃）及び時間ｔ（単位時）の範囲 ｔ≧２０×５ｅｘｐ（（１５０−Ｔ）／３０）ｔ≦８０
   ×５ｅｘｐ（（１５０−Ｔ）／３０）但し　Ｍｇ≧２％
   の場合はＴ≦１６０℃ １≦Ｍｇ≦２％の場合は Ｔ≦１６０℃−５（２−％Ｍｇ）℃ Ｍｇ≦１％の場合はＴ≦１５５℃ で行なうことを特徴とする方法。
2. （２）前記処理時間が２４×５ｅｘｐ（（１５０−Ｔ）
   ／３０）以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。
3. （３）前記処理温度が１５５℃以下であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
4. （４）１〜４（重量）％のＬｉと、１〜５％のＣｕと、
   ７％未満のＭｇと、０．２％未満のＺｒと、０．４％未
   満のＣｒと、１％未満のＭｎとを含み、その他Ｆｅ、Ｓ
   ｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ及びＴｉを各々０．５％
   未満含み、残りがアルミニウム及び通常の不純物である
   ような合金への特許請求求の範囲第１項から第３項のい
   ずれかに記載の方法の使用。