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JP7714922B2 - Aluminum alloy extrusions - Google Patents
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JP7714922B2 - Aluminum alloy extrusions - Google Patents

Aluminum alloy extrusions

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JP7714922B2 JP2021098750A JP2021098750A JP7714922B2 JP 7714922 B2 JP7714922 B2 JP 7714922B2 JP 2021098750 A JP2021098750 A JP 2021098750A JP 2021098750 A JP2021098750 A JP 2021098750A JP 7714922 B2 JP7714922 B2 JP 7714922B2
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Description

本発明は、アルミニウム合金押出材に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy extrusion material.

アルミニウム合金は軽量かつ強度が高く、近年では、自動車、鉄道車両等の輸送機器、土木、建築分野、さらには家具、日用雑貨等の生活用品、家電製品等、用途が広がっている。アルミニウム合金材料には、肉薄化等によるさらなる軽量化が求められており、そのために、材料としてさらなる強度の向上が求められている。 Aluminum alloys are lightweight and strong, and in recent years their applications have expanded to include transportation equipment such as automobiles and railway vehicles, civil engineering and construction, as well as household items such as furniture and everyday items, and home appliances. There is a demand for aluminum alloy materials to be further lightened by thinning them, which requires further improvements in their strength as materials.

特許文献1には、アルミニウム-マグネシウム-シリコン系のアルミニウム合金押出材の製造方法であって、質量%でマグネシウムを0.5~0.9%、シリコンを0.9~1.3%、鉄を0.3~0.5%、チタンを0.005~0.1%含有し、更に、銅を0.4%以下、マンガンを0.30%以下、クロムを0.10%以下、ジルコニウムを0.10%以下に制限し、残部をアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム合金を押出成形し、空冷による焼入れを行った後、更に加工歪みを2~5%導入し、その後、人工時効を施すアルミニウム合金押出材の製造方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method for manufacturing an aluminum-magnesium-silicon aluminum alloy extrusion material, which contains, by mass, 0.5-0.9% magnesium, 0.9-1.3% silicon, 0.3-0.5% iron, and 0.005-0.1% titanium, with copper limited to 0.4% or less, manganese limited to 0.30% or less, chromium limited to 0.10% or less, and zirconium limited to 0.10% or less, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities. The extrusion is then quenched by air cooling, after which a further processing strain of 2-5% is introduced, and then artificial aging is performed.

特許文献2には、Si:0.70~1.3%(質量%、以下同じ)、Mg:0.45~1.2%、Cu:0.15~0.40%未満、Mn:0.10~0.40%、Cr:0.06%以下(0%を含まず)、Zr:0.05~0.20%、Ti:0.005~0.15%を含有し、Fe:0.30%以下、V:0.01%以下に規制し、残部Alおよび不可避不純物からなる化学成分を有し、耐力が350MPa以上であり、晶出物の粒径が5μm以下に規制されており、熱間押出方向と平行な断面における繊維状組織の面積比率が95%以上であるアルミニウム合金押出材が記載されている。 Patent Document 2 describes an aluminum alloy extrusion material containing Si: 0.70 to 1.3% (mass %, the same applies below), Mg: 0.45 to 1.2%, Cu: 0.15 to less than 0.40%, Mn: 0.10 to 0.40%, Cr: 0.06% or less (excluding 0%), Zr: 0.05 to 0.20%, Ti: 0.005 to 0.15%, Fe: 0.30% or less, V: 0.01% or less, the balance being Al and unavoidable impurities, with a yield strength of 350 MPa or more, the grain size of crystallized particles being regulated to 5 μm or less, and the area ratio of fibrous structures in a cross section parallel to the hot extrusion direction being 95% or more.

特許文献3には、Si:0.8~2.0質量%、Mg:0.7~1.0質量%、Cu:0.3~1.0質量%、Fe:≦0.20質量%、Mn:0.2~0.8質量%、Cr:0.1~0.4質量%、Mn+Cr:0.3~0.9質量%、残部がAlと不可避的不純物からなり、さらにMgとSi量がMg/1.73+0.2≦Si≦Mg/1.73+1.6の関係式を満たす成分組成を有しており、金属組織がファイバー組織である切削加工用アルミニウム合金押出材が記載されている。 Patent Document 3 describes an aluminum alloy extrusion material for cutting, which has a component composition consisting of 0.8-2.0 mass% Si, 0.7-1.0 mass% Mg, 0.3-1.0 mass% Cu, ≦0.20 mass% Fe, 0.2-0.8 mass% Mn, 0.1-0.4 mass% Cr, 0.3-0.9 mass% Mn + Cr, with the balance being Al and unavoidable impurities, with the amounts of Mg and Si satisfying the relationship Mg/1.73 + 0.2≦Si≦Mg/1.73 + 1.6, and which has a fibrous metal structure.

特開2007-254809号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-254809 特開2014-074213号公報JP 2014-074213 A 特開2017-110238号公報JP 2017-110238 A

特許文献1では、焼入れ後に加工歪みを導入する工程が組み込まれており、通常の工程より工程数が多いことで、高コストとなりやすい。 Patent Document 1 incorporates a process of introducing processing strain after hardening, which involves more steps than normal and is likely to result in higher costs.

特許文献2では、押出方向に繊維状組織を有しており、押出方向と平行な方向に対し、押出方向と垂直方向の機械的特性が劣ることがある。 Patent Document 2 has a fibrous structure in the extrusion direction, which can result in inferior mechanical properties in the direction perpendicular to the extrusion direction compared to the direction parallel to the extrusion direction.

特許文献3では、押出成形性が不十分で、十分な押出速度で成形するには、押出圧力を高くする必要があり、また、押出品の歪みが大きくなりやすい。そのため、押出材としての品質を保持するためには高コストとなりやすい。 In Patent Document 3, the extrusion moldability is insufficient, and in order to mold at a sufficient extrusion speed, the extrusion pressure must be increased, and distortion of the extruded product is likely to increase. As a result, maintaining the quality of the extruded material tends to be expensive.

そこで、本発明の目的は、低コストで、引張強さ及び耐力が高いアルミニウム合金押出材を提供することとする。 The object of the present invention is to provide an aluminum alloy extrusion material that is low cost and has high tensile strength and yield strength.

上記課題を解決するための本発明の構成は以下のとおりである。 The present invention's configuration for solving the above problems is as follows.

[1]アルミニウム合金押出材であって、
Si:0.90質量%以上2.00質量%以下、
Mg:0.65質量%以上0.90質量%以下、
Cu:0.25質量%以上0.50質量%以下、
Fe:0.050質量%以上0.49質量%以下、
Zr:0.10質量%以上0.25質量%以下、
Ti:0.010質量%以上0.10質量%以下、
B:質量基準でTiの0.050倍以上1.0倍以下、
及び残部がAlと不可避不純物からなり、
押出方向に垂直な断面において、アスペクト比が5.0以下かつ長軸方向の長さが50μm以上1000μm以下の結晶粒が占める面積割合が90.0%以上であり、
押出方向に垂直な断面において、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子の存在密度が8.5×10個/mm以上20×10個/mm以下である
アルミニウム合金押出材。
[1] An aluminum alloy extrusion material,
Si: 0.90% by mass or more and 2.00% by mass or less,
Mg: 0.65% by mass or more and 0.90% by mass or less,
Cu: 0.25% by mass or more and 0.50% by mass or less,
Fe: 0.050% by mass or more and 0.49% by mass or less,
Zr: 0.10% by mass or more and 0.25% by mass or less,
Ti: 0.010% by mass or more and 0.10% by mass or less,
B: 0.050 times or more and 1.0 times or less of Ti on a mass basis,
and the balance is Al and unavoidable impurities,
In a cross section perpendicular to the extrusion direction, the area ratio of crystal grains having an aspect ratio of 5.0 or less and a length in the major axis direction of 50 μm or more and 1000 μm or less is 90.0% or more,
An aluminum alloy extrusion material in which the density of Al-Fe-Si particles having a length of 0.10 μm or more and 30 μm or less is 8.5×10 3 particles/mm 2 or more and 20×10 3 particles/mm 2 or less in a cross section perpendicular to the extrusion direction.

[2]押出方向に垂直な断面において、粒径0.010μm以上1.0μm以下のZr含有微粒子の存在密度は0.30個/μm以上3.0個/μm以下である前項[1]に記載のアルミニウム合金押出材。 [2] In a cross section perpendicular to the extrusion direction, the density of Zr-containing fine particles having a particle size of 0.010 μm or more and 1.0 μm or less is 0.30 pieces/μm 2 or more and 3.0 pieces/μm 2 or less. The aluminum alloy extrusion material according to [1].

[3]前記Zr含有微粒子はさらにSiを含む前項[2]に記載のアルミニウム合金押出材。 [3] The aluminum alloy extrusion material according to the preceding paragraph [2], wherein the Zr-containing fine particles further contain Si.

[4]押出方向に垂直な断面において、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子について、アスペクト比が大きい方から数えて25%となる値である、数基準25%アスペクト比は、3.00以上6.50以下である前項[1]~[3]のいずれかに記載のアルミニウム合金押出材。 [4] An aluminum alloy extrusion material according to any one of the preceding paragraphs [1] to [3], wherein, in a cross section perpendicular to the extrusion direction, the number-based 25% aspect ratio, which is the value that represents the 25% aspect ratio counted from the largest, for Al-Fe-Si particles having a length of 0.10 μm or more and 30 μm or less, is 3.00 or more and 6.50 or less.

[5]押出方向に垂直な断面において、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子の存在密度が15×10個/mm以下である前項[1]~[4]のいずれかに記載のアルミニウム合金押出材。 [5] In a cross section perpendicular to the extrusion direction, the density of Al—Fe—Si particles having a length of 0.10 μm or more and 30 μm or less is 15 × 10 3 particles / mm 2 or less. [4] The aluminum alloy extrusion material according to any one of [1] to [4].

[6]500℃における圧縮変形開始応力が25MPa以下であり、0.2%耐力が285MPa以上である前項[1]~[5]のいずれかに記載のアルミニウム合金押出材。 [6] An aluminum alloy extrusion material according to any one of the preceding paragraphs [1] to [5], in which the compressive deformation initiation stress at 500°C is 25 MPa or less and the 0.2% yield strength is 285 MPa or more.

前項[1]に記載の組成を有するアルミニウム合金材は、加熱することで変形しやすくなるため、押出圧力を低くすることが可能で、アルミニウム合金押出材の生産性が向上し、製造コストの低減を図れる。 Aluminum alloy material having the composition described in the preceding paragraph [1] is easily deformed when heated, making it possible to lower the extrusion pressure, improving the productivity of aluminum alloy extrusion material and reducing manufacturing costs.

アルミニウム合金押出材が前項[1]に記載の組成、及び結晶粒を有し、規定されている範囲のAl-Fe-Si粒子の存在密度を有することで、耐力及び強度が大きく向上する。 When the aluminum alloy extrusion has the composition and crystal grains described in the previous paragraph [1] and has a density of Al-Fe-Si particles within the specified range, the yield strength and strength are significantly improved.

よって、本発明によれば、低コストで、引張強さ及び耐力が高いアルミニウム合金押出材を提供することができる。 Therefore, the present invention makes it possible to provide aluminum alloy extrusions with high tensile strength and yield strength at low cost.

図1は本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の、押出方向に垂直な断面における、光学顕微鏡による偏光組織の写真の一例(実施例1)を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example (Example 1) of a photograph of a polarized texture taken by an optical microscope in a cross section perpendicular to the extrusion direction of an aluminum alloy extrusion according to one embodiment of the present invention. 図2は本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の押出方向に垂直な断面における走査電子顕微鏡(SEM)による写真の一例(実施例1)を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example (Example 1) of a scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section perpendicular to the extrusion direction of an aluminum alloy extrusion according to one embodiment of the present invention. 図3は図2の写真を二値化した後、白黒反転した画像を示す図である。FIG. 3 shows an image obtained by binarizing the photograph of FIG. 2 and then inverting the black and white. 図4は本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の押出方向に垂直な断面における微細構造の走査電子顕微鏡(SEM)による写真の一例(実施例1)を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example (Example 1) of a scanning electron microscope (SEM) photograph of the microstructure in a cross section perpendicular to the extrusion direction of an aluminum alloy extrusion according to one embodiment of the present invention. 図5は本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材におけるEDXのライン分析図の一例(実施例1)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an EDX line analysis diagram (Example 1) of an aluminum alloy extrusion material according to one embodiment of the present invention. 図6は図4の写真を二値化した後、白黒反転した画像を示す図である。FIG. 6 shows an image obtained by binarizing the photograph of FIG. 4 and then inverting the black and white. 図7は本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の製造方法の一例を示すフロー図である。FIG. 7 is a flow chart showing an example of a method for producing an aluminum alloy extrusion according to one embodiment of the present invention. 図8は各実施例及び各比較例において用いられたダイスの押出断面を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the extrusion cross section of the die used in each example and each comparative example. 図9は各実施例及び各比較例で作製されたアルミニウム合金押出材を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the aluminum alloy extrusions produced in each of the examples and comparative examples. 図10は押出材の断面の設計形状からの変形量を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the amount of deformation of the cross section of the extruded material from the designed shape.

以下、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention.

なお、以下の説明において、「押出材」「アルミ合金押出材」とある場合、特に断りがなければ、アルミニウム合金押出材を意味する。
<1.アルミニウム合金押出材>
本実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の化学組成は、それぞれ後述する含有量のSi、Mg、Cu、Fe、Zr、Ti、B、及び残部からなり、残部がAl及び不可避不純物からなる。なお、後述するが、本実施形態にかかる押出材は、Bを含まなくてもよい。すなわち、本実施形態にかかる押出材は、Si、Mg、Cu、Fe、Zr、Ti、B、及び残部(Al及び不可避不純物からなる)からなる化学組成でもよく、Si、Mg、Cu、Fe、Zr、Ti、及び残部(Al及び不可避不純物からなる)からなる化学組成でもよい。
In the following description, unless otherwise specified, the terms "extruded material" and "aluminum alloy extruded material" refer to aluminum alloy extruded material.
<1. Aluminum alloy extrusion material>
The chemical composition of the aluminum alloy extrusion material according to this embodiment is composed of Si, Mg, Cu, Fe, Zr, Ti, B, and a balance of Al and unavoidable impurities, each of which is contained in an amount described below. As will be described later, the extrusion material according to this embodiment does not necessarily contain B. That is, the extrusion material according to this embodiment may have a chemical composition consisting of Si, Mg, Cu, Fe, Zr, Ti, B, and a balance (consisting of Al and unavoidable impurities), or may have a chemical composition consisting of Si, Mg, Cu, Fe, Zr, Ti, and a balance (consisting of Al and unavoidable impurities).

本実施形態にかかるアルミニウム合金押出材は、押出方向に垂直な断面において、アスペクト比が5.0以下かつ長軸方向の長さが50μm以上1000μm以下の結晶粒を含む。この結晶粒の詳細については後述する。
本実施形態にかかるアルミニウム合金押出材は、押出方向に垂直な断面において、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子を有する。Al-Fe-Si粒子の詳細については後述する。
The aluminum alloy extrusion according to this embodiment contains crystal grains having an aspect ratio of 5.0 or less and a length in the major axis direction of 50 μm to 1000 μm in a cross section perpendicular to the extrusion direction. The details of these crystal grains will be described later.
The aluminum alloy extrusion according to this embodiment has Al—Fe—Si particles with lengths of 0.10 μm to 30 μm in a cross section perpendicular to the extrusion direction. The Al—Fe—Si particles will be described in detail later.

本実施形態にかかるアルミニウム合金押出材には、Zrを含有する微粒子が存在することが好ましい。ここで、Zrを含有する微粒子をZr含有微粒子と呼ぶこともある。Zr含有微粒子の詳細については後述する。
〔1-1.アルミニウム合金押出材の各成分〕
[1-1-1.Si]
押出材中のSiの含有率は0.90質量%以上であり、1.03質量%以上であることが好ましく、1.05質量%以上であることがより好ましい。Siは、Mgとの相互作用にて化合物を形成しやすく、MgSi析出物が形成されると、押出材の強度向上に寄与するためである。また、後述するMgの添加量に対して、MgSiを生成するための添加量を超えて過剰に添加することにより、人工時効処理(後述する時効工程)後の押出材の強度等の特性をより高めることができるためである。
The aluminum alloy extrusion material according to this embodiment preferably contains fine particles containing Zr. Here, the fine particles containing Zr are sometimes referred to as Zr-containing fine particles. The Zr-containing fine particles will be described in detail later.
[1-1. Components of aluminum alloy extrusion material]
[1-1-1. Si]
The Si content in the extruded material is 0.90% by mass or more, preferably 1.03% by mass or more, and more preferably 1.05% by mass or more. This is because Si easily forms compounds through interaction with Mg, and the formation of Mg 2 Si precipitates contributes to improving the strength of the extruded material. Also, by adding Si in excess of the amount of Mg added that exceeds the amount required to generate Mg 2 Si, the properties such as strength of the extruded material after artificial aging treatment (the aging process described below) can be further improved.

押出材中のSiの含有率は、1.30質量%以上であってもよく、1.50質量%以上であってもよい。 The Si content in the extruded material may be 1.30% by mass or more, or 1.50% by mass or more.

押出材中のSiの含有率は2.00質量%以下であり、1.78質量%以下であることが好ましい。この理由は、Si単体の粒界析出を抑制し、押出材の靭性をより高めるためである。また、押出圧力を低減し、生産性及び歩留まりを向上させるためである。 The Si content in the extruded material is 2.00% by mass or less, and preferably 1.78% by mass or less. This is to suppress grain boundary precipitation of elemental Si and further increase the toughness of the extruded material. It also reduces the extrusion pressure, improving productivity and yield.

押出材中のSiの含有率は1.50質量%以下であってもよく、1.25質量%以下であってもよい。
[1-1-2.Mg]
押出材中のMgの含有率は0.65質量%以上であり、0.70質量%以上であることが好ましく、0.72質量%以上であることがより好ましく、0.74質量%以上であることがさらに好ましい。Mgは、Siとの相互作用にて化合物を形成しやすく、MgSi析出物が形成されると、押出材の強度向上に寄与するためである。
The Si content in the extruded material may be 1.50 mass % or less, or may be 1.25 mass % or less.
[1-1-2. Mg]
The Mg content in the extruded material is 0.65% by mass or more, preferably 0.70% by mass or more, more preferably 0.72% by mass or more, and even more preferably 0.74% by mass or more, because Mg easily forms compounds through interaction with Si, and the formation of Mg 2 Si precipitates contributes to improving the strength of the extruded material.

押出材中のMgの含有率は0.90質量%以下であり、0.88質量%以下であることが好ましく、0.83質量%以下であることがより好ましい。この理由は、析出物の量を適切な範囲とすることで、焼き入れ感受性を向上させ、押出時の圧力が上昇を抑制するためである。また、生成したMgSi析出物を低温で固溶させやすくして、製品(押出材)の形状の精度をより向上させるためである。
[1-1-3.Cu]
押出材中のCuの含有率は0.25質量%以上であり、0.28質量%以上であることが好ましく、0.32質量%以上であることがより好ましく、0.36質量%以上であることがさらに好ましい。Cuの含有により、MgSi析出物の見かけの過飽和量を増加させ、MgSi析出物の析出量を増加させることにより、押出材の時効硬化性が向上するためである。また、Cuを含む化合物が結晶粒内に微細に析出すると強度向上に寄与する。
The Mg content in the extruded material is 0.90% by mass or less, preferably 0.88% by mass or less, and more preferably 0.83% by mass or less. The reason for this is that by setting the amount of precipitates within an appropriate range, quench sensitivity is improved and an increase in pressure during extrusion is suppressed. Also, the generated Mg 2 Si precipitates are easily dissolved at low temperatures, further improving the accuracy of the shape of the product (extruded material).
[1-1-3. Cu]
The Cu content in the extruded material is 0.25% by mass or more, preferably 0.28% by mass or more, more preferably 0.32% by mass or more, and even more preferably 0.36% by mass or more. This is because the inclusion of Cu increases the apparent supersaturation amount of Mg2Si precipitates, increasing the precipitation amount of Mg2Si precipitates, thereby improving the age hardenability of the extruded material. Furthermore, the fine precipitation of Cu-containing compounds within crystal grains contributes to improving strength.

押出材中のCuの含有率は0.50質量%以下であり、0.45質量%以下であることが好ましく、0.42質量%以下であることがより好ましい。この理由は、押出加工性を向上させ、低い押出圧力で押出成形が可能になるためである。また、押出材の耐食性が向上するためである。
[1-1-4.Fe]
押出材中のFeの含有率は0.050質量%以上であり、0.080質量%以上であることが好ましく、0.10質量%以上であることがより好ましく、0.13質量%以上であることがさらに好ましい。FeはAl、Siと結合して鋳造時に晶出すると共に、結晶粒の粗大化を抑制する効果があるためである。
The Cu content in the extruded material is 0.50% by mass or less, preferably 0.45% by mass or less, and more preferably 0.42% by mass or less, because this improves extrusion processability and enables extrusion molding at low extrusion pressures, and also improves the corrosion resistance of the extruded material.
[1-1-4. Fe]
The content of Fe in the extruded material is 0.050% by mass or more, preferably 0.080% by mass or more, more preferably 0.10% by mass or more, and even more preferably 0.13% by mass or more, because Fe combines with Al and Si to crystallize during casting and has the effect of suppressing coarsening of crystal grains.

押出材中のFeの含有率は0.49質量%以下であり、0.45質量%以下であることが好ましく、0.35質量%以下であることがより好ましく、0.30質量%以下であることがさらに好ましく、0.27質量%以下であることがさらに好ましく、0.24質量%以下であることが特に好ましい。この理由は、針状のAl-Fe-Si系の化合物の晶出を抑制し、押出成形性及び押出品の靭性をより向上させるためである。
[1-1-5.Zr]
Zrは、均質化処理時にZr含有微粒子(詳細は後述する)として析出し、押出加工時に発生する結晶粒(詳細は後述する)の核となる。押出材中のZrの含有率は0.10質量%以上であり、0.11質量%以上であることが好ましく、0.13質量%以上であることがより好ましい。この理由は、Zr含有微粒子、すなわち再結晶の核の数を増加させ、後述する結晶粒の粗大化を抑制するためである。
The Fe content in the extruded material is 0.49% by mass or less, preferably 0.45% by mass or less, more preferably 0.35% by mass or less, even more preferably 0.30% by mass or less, still more preferably 0.27% by mass or less, and particularly preferably 0.24% by mass or less, in order to suppress crystallization of acicular Al-Fe-Si compounds and further improve extrusion moldability and toughness of the extruded product.
[1-1-5. Zr]
Zr precipitates as Zr-containing fine particles (details of which will be described later) during homogenization and serves as the nuclei of crystal grains (details of which will be described later) generated during extrusion. The Zr content in the extruded material is 0.10% by mass or more, preferably 0.11% by mass or more, and more preferably 0.13% by mass or more. The reason for this is to increase the number of Zr-containing fine particles, i.e., recrystallization nuclei, and suppress the coarsening of crystal grains (described later).

押出材中のZrの含有率は0.25質量%以下であり、0.20質量%以下であることが好ましく、0.17質量%以下であることがより好ましい。この理由は、鋳造時に合金溶湯の流動性が向上し、鋳造による押出用素材の形成が容易となり、結果として押出材の生産性が向上するためである。
[1-1-6.Ti]
Tiは、鋳造時の結晶粒を微細化する働きがあり、加えて鋳造時の鋳塊割れを抑制する効果がある。押出材中のTiの含有率は0.010質量%以上であり、0.020質量%以上であることが好ましく、0.025質量%以上であることがより好ましい。
The Zr content in the extruded material is 0.25% by mass or less, preferably 0.20% by mass or less, and more preferably 0.17% by mass or less, because this improves the fluidity of the molten alloy during casting, facilitating the formation of the extrusion material by casting, and as a result, improves the productivity of the extruded material.
[1-1-6. Ti]
Ti has the effect of refining crystal grains during casting and also has the effect of suppressing cracking of the ingot during casting. The Ti content in the extruded material is 0.010% by mass or more, preferably 0.020% by mass or more, and more preferably 0.025% by mass or more.

押出材中のTiの含有率は0.10質量%以下であり、0.085質量%以下であることが好ましく、0.060質量%以下であることがより好ましい。この理由は、鋳造時に合金溶湯の流動性が向上し、鋳造による押出用素材の形成が容易となり、結果として押出材の生産性が向上するためである。
[1-1-7.B]
BもTiと同様に結晶粒微細化に有効であり、添加することにより、TiB粒子が生成し、分散すると考えられる。さらに、TiB粒子が結晶の凝固核となり、後述する結晶粒の微細化をもたらすと考えられる。Bは含んでもよく、含まなくてもよい。ここで「Bを含まない」とは、不可避不純物以外のBを含まないということであり、不可避不純物としてのBは含んでもよい。Bを含む場合、押出材中のBの含有量は質量基準でTiの0.050倍以上であることが好ましく、0.10倍以上であることがより好ましく、0.15倍以上であることがさらに好ましい。この理由は、後述する結晶粒の粗大化を抑制するためである。
The Ti content in the extruded material is 0.10% by mass or less, preferably 0.085% by mass or less, and more preferably 0.060% by mass or less, because this improves the fluidity of the molten alloy during casting, making it easier to form the extrusion material by casting, and as a result, improving the productivity of the extruded material.
[1-1-7. B]
Like Ti, B is also effective in refining crystal grains, and it is believed that adding it generates and disperses TiB2 particles. Furthermore, it is believed that TiB2 particles become solidification nuclei of crystals, resulting in the refinement of crystal grains, as described below. B may or may not be included. Here, "not containing B" means that B other than unavoidable impurities is not included, and B as an unavoidable impurity may be included. When B is included, the content of B in the extruded material is preferably 0.050 times or more, more preferably 0.10 times or more, and even more preferably 0.15 times or more of Ti by mass. The reason for this is to suppress the coarsening of crystal grains, as described below.

押出材中のBの含有量は質量基準でTiの1.0倍以下であり、0.50倍以下であることが好ましく、0.25倍以下であることがより好ましい。この理由は、余剰のBがMgと結合することを抑制して、Siと結合すべきMgが消費されることを抑制するためである。
[1-1-8.その他の元素]
押出材中の不可避不純物として、例えば、Mn及びCrは可能な限り含有率を少なくすることが好ましい。この理由は、焼入れ感受性を鈍化させ、冷却速度のばらつきが強度に与える影響を小さくし、押出材の品質をより安定させることができるためである。
〔1-2.結晶粒〕
図1は、本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の、押出方向に垂直な断面における、光学顕微鏡による偏光組織の写真の一例(後述する実施例1)を示す図である。同図に示すように押出材の、押出方向に垂直な断面(本項では以下、単に断面とすることもある)において、アスペクト比が5.0以下かつ長軸方向の長さが50μm以上1000μm以下の結晶粒が占める面積割合は90.0%以上であり、95.0%以上であることが好ましく、98.0%以上であることがさらに好ましく、99.0%以上であることが特に好ましい。この理由は、結晶粒間のへき開破壊を抑制し、押出材のせん断応力に対する強度を向上させるためである。
The B content in the extruded material is 1.0 times or less, preferably 0.50 times or less, and more preferably 0.25 times or less, that of Ti on a mass basis, in order to prevent excess B from bonding with Mg and thereby prevent Mg that should be bonded with Si from being consumed.
[1-1-8. Other elements]
As unavoidable impurities in the extruded material, for example, the contents of Mn and Cr are preferably kept as low as possible, because this reduces the quench sensitivity, reduces the effect of variations in cooling rate on strength, and makes the quality of the extruded material more stable.
[1-2. Crystal grains]
1 shows an example of a polarized light texture photograph taken by an optical microscope (Example 1, described later) of a cross section perpendicular to the extrusion direction of an aluminum alloy extrusion according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the cross section perpendicular to the extrusion direction of the extruded material (hereinafter simply referred to as the cross section), the area ratio of crystal grains having an aspect ratio of 5.0 or less and a long-axis length of 50 μm to 1000 μm is 90.0% or more, preferably 95.0% or more, more preferably 98.0% or more, and particularly preferably 99.0% or more. The reason for this is to suppress cleavage fracture between crystal grains and improve the strength of the extruded material against shear stress.

また、ここで、上記の面積割合は、押出方向に垂直な断面において、1.95mm×2.60mmの範囲を2視野にて測定した値、すなわち、2視野に対する結晶粒の面積割合である。また、画像の端部にあり、一部のみが写っている粒子については、各視野の面積及び結晶粒の面積のいずれにも算入されない(すなわち、面積割合の算出に用いる各視野の面積は1.95mm×2.60mmよりも小さくなる)。上記結晶粒が占める面積割合は、2視野の合計面積に対する、上記条件を満たす結晶粒の2視野分の合計面積を百分率で表した値である。
〔1-3.Al-Fe-Si粒子〕
図2は、本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の押出方向に垂直な断面における走査電子顕微鏡(SEM)による写真の一例(実施例1)を示す図である。ここで、Al-Fe-Si粒子は、同じ視野のEDXマッピング分析における各元素量の半定量分析に基づいて確認される粒子である。具体的には、Al-Fe-Si粒子は、この分析においてFeの含有率が5.0mass%以上40mass%以下、Siの含有率が5.0mass%以上40mass%以下、残部がAl(不可避不純物を含んでもよい)である粒子とする。図2の写真内の白い点または棒状の部分がAl-Fe-Si粒子である。
The area ratio is a value measured in two fields of view in a 1.95 mm × 2.60 mm area in a cross section perpendicular to the extrusion direction, i.e., the area ratio of crystal grains to the two fields of view. Also, particles that are at the edge of the image and are only partially visible are not included in either the area of each field of view or the area of the crystal grains (i.e., the area of each field of view used to calculate the area ratio is smaller than 1.95 mm × 2.60 mm). The area ratio of the crystal grains is a value expressed as a percentage of the total area of the two fields of view of crystal grains that satisfy the above conditions relative to the total area of the two fields of view.
[1-3. Al-Fe-Si particles]
Figure 2 shows an example (Example 1) of a scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section perpendicular to the extrusion direction of an aluminum alloy extrusion according to one embodiment of the present invention. Here, Al-Fe-Si particles are particles identified based on semi-quantitative analysis of the amount of each element in EDX mapping analysis of the same field of view. Specifically, Al-Fe-Si particles are particles having an Fe content of 5.0 mass% to 40 mass% and an Si content of 5.0 mass% to 40 mass% in this analysis, with the remainder being Al (which may contain unavoidable impurities). The white dots or rod-shaped portions in the photograph of Figure 2 are Al-Fe-Si particles.

図3は、図2の写真を二値化した後、白黒反転させた画像を示す図である。Al-Fe-Si粒子の長さは0.010μm以上30μm以下である(この範囲にないサイズの粒子は、本発明におけるAl-Fe-Si粒子ではない)。Al-Fe-Si粒子の長さは、SEM画像を二値化した画像に基づいて判定される。Al-Fe-Si粒子の長さは、二値化されて画像の黒い部分において、最も長い2点間の距離である。なお、二値化画像において白黒反転していない場合は、Al-Fe-Si粒子の長さは、白い部分における最も長い2点間の距離である。 Figure 3 shows an image of the photograph in Figure 2 after it has been binarized and then inverted. The length of the Al-Fe-Si particles is 0.010 μm or more and 30 μm or less (particles with sizes outside this range are not Al-Fe-Si particles as defined in this invention). The length of the Al-Fe-Si particles is determined based on the binarized SEM image. The length of the Al-Fe-Si particles is the distance between the longest two points in the black parts of the binarized image. Note that if the binarized image is not inverted, the length of the Al-Fe-Si particles is the distance between the longest two points in the white parts.

押出材の押出方向に垂直な断面中のAl-Fe-Si粒子の存在密度は、8.5×10個/mm以上であり、8.7×10個/mm以上であることが好ましい。押出性を良好に保ちつつ、押出材の耐力及び引張強度を向上させるためである。 The density of Al—Fe—Si particles in a cross section perpendicular to the extrusion direction of the extruded material is 8.5×10 3 particles/mm 2 or more, and preferably 8.7×10 3 particles/mm 2 or more. This is to improve the yield strength and tensile strength of the extruded material while maintaining good extrudability.

押出材の押出方向に垂直な断面中のAl-Fe-Si粒子の存在密度は、20×10個/mm以下であり、15×10個/mm以下であることが好ましく、13×10個/mm以下であることがより好ましい。Al-Fe-Si粒子のサイズを抑えることで、押出材の靭性が向上し、機械的特性が向上するためである。 The density of Al—Fe—Si particles in a cross section perpendicular to the extrusion direction of the extruded material is 20×10 3 particles/mm 2 or less, preferably 15×10 3 particles/mm 2 or less, and more preferably 13×10 3 particles/mm 2 or less. This is because by suppressing the size of the Al—Fe—Si particles, the toughness of the extruded material is improved, and the mechanical properties are also improved.

なお、Al-Fe-Si粒子の数は、日本電子社製電界放出形走査電子顕微鏡JSM-7000Fを用いて、倍率1,000倍、視野121μm×90.9μm=10998.9μmを4視野で数えられる。4視野でのAl-Fe-Si粒子の合計数Nを、4視野分の面積で割ることで、Al-Fe-Si粒子の存在密度が算出される。すなわち、Al-Fe-Si粒子の存在密度は、N/(4×10998.9)[個/μm]=10×N/(4×10998.9)[個/mm]となる。 The number of Al-Fe-Si particles was counted using a JEOL JSM-7000F field emission scanning electron microscope at 1,000x magnification in four fields of view with a field of view of 121 μm × 90.9 μm = 10,998.9 μm² . The density of Al-Fe-Si particles was calculated by dividing the total number N F of Al-Fe-Si particles in the four fields of view by the area of the four fields of view. In other words, the density of Al-Fe-Si particles is N F /(4 × 10,998.9) [particles/ μm² ] = 10 6 × N F /(4 × 10,998.9) [particles/ mm² ].

Al-Fe-Si粒子の数基準25%アスペクト比は、押出方向に垂直な断面において、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子について、アスペクト比が大きい方から数えて25%(小数点以下四捨五入)となる値である。なお、Al-Fe-Si粒子のアスペクト比は、二値化した画像に基づいて測定される。 The number-based 25% aspect ratio of Al-Fe-Si particles is the value (rounded to the nearest whole number) of Al-Fe-Si particles with a length of 0.10 μm or more and 30 μm or less, counting from the largest aspect ratio, in a cross section perpendicular to the extrusion direction. The aspect ratio of Al-Fe-Si particles is measured based on a binarized image.

例えば、上記4視野内において、上記条件を満たすAl-Fe-Si粒子が100個であるならば、Al-Fe-Si粒子の数基準25%アスペクト比は、アスペクト比が大きい方から数えて25番目の値であり、123個であるならば、31番目(30.3から四捨五入)の値である。 For example, if there are 100 Al-Fe-Si particles that satisfy the above conditions within the four fields of view, the number-based 25% aspect ratio of the Al-Fe-Si particles will be the 25th largest aspect ratio, and if there are 123 particles, it will be the 31st largest aspect ratio (rounded up from 30.3).

押出方向に垂直な断面において、Al-Fe-Si粒子の数基準25%アスペクト比は、3.00以上であることが好ましく、3.70以上であることがより好ましく、4.50以上であることがさらに好ましい。ピン止め効果により必要以上の再結晶を抑制するためである。 In a cross section perpendicular to the extrusion direction, the number-based 25% aspect ratio of Al-Fe-Si particles is preferably 3.00 or greater, more preferably 3.70 or greater, and even more preferably 4.50 or greater. This is to prevent excessive recrystallization through the pinning effect.

押出方向に垂直な断面において、Al-Fe-Si粒子の数基準25%アスペクト比は、6.50以下であることが好ましく、6.00以下であることがより好ましく、5.65以下であることがさらに好ましい。
〔1-4.Zr含有微粒子〕
図4は、本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の押出方向に垂直な断面における微細構造の走査電子顕微鏡(SEM)による写真の一例(実施例1)を示す図である。図4の写真内の白い部分がZr含有微粒子である。Zr含有微粒子の粒径は0.010μm以上1.0μm以下であり(この範囲にないサイズの粒子は、本発明におけるZr含有微粒子ではない)、粒子のサイズがこの範囲にあるか否かは、後述する二値化した画像に基づいて判定される。本実施形態にかかるアルミニウム合金押出材はZr含有微粒子を含むことが好ましい。この理由は、Zr含有微粒子を核とすることで、結晶粒がより形成しやすくなるためである。Zr含有微粒子は、AlZrSi1-a(0<a≦1)であることが好ましい。
In a cross section perpendicular to the extrusion direction, the number-based 25% aspect ratio of the Al—Fe—Si particles is preferably 6.50 or less, more preferably 6.00 or less, and even more preferably 5.65 or less.
[1-4. Zr-containing fine particles]
FIG. 4 is a diagram showing an example (Example 1) of a scanning electron microscope (SEM) photograph of the microstructure of a cross section perpendicular to the extrusion direction of an aluminum alloy extrusion according to one embodiment of the present invention. The white parts in the photograph in FIG. 4 are Zr-containing fine particles. The particle size of the Zr-containing fine particles is 0.010 μm or more and 1.0 μm or less (particles with sizes outside this range are not Zr-containing fine particles according to the present invention), and whether or not the particle size is within this range is determined based on a binarized image, as described below. The aluminum alloy extrusion according to this embodiment preferably contains Zr-containing fine particles. This is because using the Zr-containing fine particles as nuclei makes it easier to form crystal grains. The Zr-containing fine particles are preferably Al 3 Zr a Si 1-a (0<a≦1).

図5は、本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材におけるEDXのライン分析図の一例(実施例1)を示す図である。なお、EDXのライン分析図の縦軸の単位cpsは、カウント毎秒である。図5の下のEDXのライン分析図は、図5の上のSEM写真における直線に沿って行われている。Zr含有微粒子は、上記サイズの条件を満たしつつ、EDXのライン分析において、SEM写真における粒子(図4における白い部分)に対応する箇所にZrのピークが見られる粒子とする。 Figure 5 shows an example (Example 1) of an EDX line analysis diagram for an aluminum alloy extrusion according to one embodiment of the present invention. The vertical axis of the EDX line analysis diagram is in units of cps, counts per second. The EDX line analysis diagram at the bottom of Figure 5 was taken along the straight line in the SEM photograph at the top of Figure 5. Zr-containing microparticles are particles that satisfy the above size conditions and in which, in the EDX line analysis, a Zr peak is observed at a location corresponding to the particle in the SEM photograph (the white area in Figure 4).

Zr含有微粒子はSiを含んでもよい。EDXのライン分析について、Zr含有微粒子において、Al以外の元素では、Zrのピーク強度が最も、またはSiのピーク強度に次いで大きいことが好ましく、Al以外の元素でZrのピーク強度が最も大きいことがより好ましい。 The Zr-containing microparticles may also contain Si. In EDX line analysis, it is preferable that, among elements other than Al, the Zr peak intensity be the highest or second highest after the Si peak intensity in the Zr-containing microparticles, and it is even more preferable that, among elements other than Al, the Zr peak intensity be the highest.

図6は、図4の写真を二値化した後、白黒反転した画像を示す図である。Zr含有微粒子の粒径は、SEM画像を二値化した画像に基づいて判定される。図6では、白黒反転されているので、Zr含有微粒子の粒径は、黒い部分を円とみなしたうえでその面積から算出された直径である。なお、二値化画像において白黒反転していない場合は、白い部分を円とみなしてZr含有微粒子の粒径が算出される。 Figure 6 shows an image of the photograph in Figure 4 that has been binarized and then inverted. The particle size of the Zr-containing microparticles is determined based on the binarized SEM image. Since the image in Figure 6 is inverted, the particle size of the Zr-containing microparticles is calculated from the area of the black parts, which are considered to be circles. If the binarized image is not inverted, the particle size of the Zr-containing microparticles is calculated by considering the white parts as circles.

押出材の押出方向に垂直な断面中のZr含有微粒子の存在密度は、0.30個/μm以上であることが好ましく、0.40個/μm以上であることがより好ましく、0.50個/μm以上であることがさらに好ましい。この理由は、上記結晶粒の粗大化を抑制するためである。 The density of the Zr-containing fine particles in a cross section perpendicular to the extrusion direction of the extruded material is preferably 0.30 particles/μm 2 or more, more preferably 0.40 particles/μm 2 or more, and even more preferably 0.50 particles/μm 2 or more, in order to suppress the coarsening of the crystal grains.

押出材の押出方向に垂直な断面中のZr含有微粒子の存在密度は、3.0個/μm以下であることが好ましく、2.0個/μm以下であることがより好ましく、1.0個/μm以下であることがさらに好ましい。この理由は、上記結晶粒をより確実に生成させるためである。 The density of the Zr-containing fine particles in a cross section perpendicular to the extrusion direction of the extruded material is preferably 3.0 particles/μm 2 or less, more preferably 2.0 particles/μm 2 or less, and even more preferably 1.0 particles/μm 2 or less, in order to more reliably generate the crystal grains.

なお、Zr含有微粒子の数は、日本電子社製電界放出形走査電子顕微鏡JSM-7000Fを用いて、倍率10,000倍、視野12.1μm×9.09μm=109.989μmを4視野で数えられる。4視野でのZr微粒子の合計数Nを、4視野分の面積で割ることで、Zr含有微粒子の存在密度が算出される。すなわち、Zr含有微粒子の存在密度は、N/(4×109.989)[個/μm]となる。
〔1-5.アルミニウム合金押出材の機械的性能〕
本実施形態にかかるアルミニウム押出材の500℃における圧縮変形開始応力は、25MPa以下であることが好ましく、20MPa以下であることがより好ましく、19MPa以下であることがさらに好ましい。ここで500℃における圧縮変形開始応力とは、後述する実施例の方法にて測定される値である。
The number of Zr-containing microparticles was counted using a JEOL JSM-7000F field emission scanning electron microscope at a magnification of 10,000x, with a visual field of 12.1 μm × 9.09 μm = 109.989 μm² , in four visual fields. The density of Zr-containing microparticles was calculated by dividing the total number NZ of Zr microparticles in the four visual fields by the area of the four visual fields. In other words, the density of Zr-containing microparticles was NZ /(4 × 109.989) [particles/ μm² ].
1-5. Mechanical properties of aluminum alloy extrusions
The compressive deformation initiation stress of the aluminum extrusion material according to this embodiment at 500°C is preferably 25 MPa or less, more preferably 20 MPa or less, and even more preferably 19 MPa or less, where the compressive deformation initiation stress at 500°C is a value measured by the method in the examples described later.

本実施形態にかかるアルミニウム押出材の引張強さは、300MPa以上であることが好ましく、320MPa以上であることがより好ましく、330MPa以上であることがさらに好ましい。ここで引張強さは、後述する実施例の方法にて測定される値である(JISZ2241で、5号試験片(寸法は後述する)を用いて得られる値)。 The tensile strength of the aluminum extrusion material according to this embodiment is preferably 300 MPa or more, more preferably 320 MPa or more, and even more preferably 330 MPa or more. Here, the tensile strength is a value measured using the method described in the Examples below (a value obtained using a No. 5 test piece (dimensions described below) in accordance with JIS Z2241).

本実施形態にかかるアルミニウム押出材の0.2%耐力は、285MPa以上であることが好ましく、290MPa以上であることがより好ましく、300MPa以上であることがさらに好ましい。ここで0.2%耐力は、後述する実施例の方法にて測定される値である(JISZ2241で、5号試験片(寸法は後述する)を用いて得られる値)。
<2.アルミニウム合金押出材の製造方法>
図7は、本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の製造方法の一例を示すフロー図である。以下、本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金押出材の製造方法の一例について説明するが、本発明にかかる押出材の製造方法はこれに限られない。
The 0.2% yield strength of the aluminum extrusion according to this embodiment is preferably 285 MPa or more, more preferably 290 MPa or more, and even more preferably 300 MPa or more. Here, the 0.2% yield strength is a value measured by the method described in the Examples below (a value obtained using a No. 5 test piece (dimensions of which will be described later) in accordance with JIS Z2241).
<2. Manufacturing method of aluminum alloy extrusion material>
7 is a flow diagram showing an example of a method for manufacturing an aluminum alloy extrusion material according to one embodiment of the present invention. Hereinafter, an example of a method for manufacturing an aluminum alloy extrusion material according to one embodiment of the present invention will be described, but the method for manufacturing an extrusion material according to the present invention is not limited to this.

図7に示すように本実施形態の一例にかかるアルミニウム合金押出材の製造方法は、溶融工程と、鋳造工程と、均質化工程と、加熱工程と、押出工程と、ダイクエンチ工程と、時効工程とを含む。なお、これらの工程は全て必要とは限らず、例えば、鋳造後の材料が入手可能であれば、溶融工程及び鋳造工程は不要であり、均質化後の材料が入手可能であれば、均質化工程までの各工程は不要である。
〔2-1.溶融工程〕
溶融工程では、アルミニウム合金の溶湯を調製する。溶湯の化学組成は、得ようとするアルミニウム合金押出材の化学組成と同じであることが好ましく、アルミニウム合金押出材に含まれる各元素については上記したとおりである。
〔2-2.鋳造工程〕
鋳造工程では、溶融工程で得られた溶湯を鋳造することによりビレット(押出用素材)を得る。鋳造方法は、特に限定されないが、例えば、垂直型フロート連続鋳造法、垂直型ホットトップ連続鋳造法、水平型連続鋳造法等が挙げられる。
〔2-3.均質化工程〕
均質化工程では均質化処理を行い、鋳造工程で得られたビレットの金属組織を均質化する、及びアルミニウム合金に含まれる原子を十分に固溶させる。均質化工程によって強度の高い押出材が得られる。均質化工程に用いられるアルミニウム合金(ビレット)の化学組成は、得ようとするアルミニウム合金押出材の化学組成と同じであることが好ましく、アルミニウム合金押出材に含まれる各元素については上記したとおりである。
7, a manufacturing method of an aluminum alloy extrusion material according to an example of this embodiment includes a melting step, a casting step, a homogenizing step, a heating step, an extrusion step, a die-quenching step, and an aging step. Note that not all of these steps are necessarily required. For example, if a cast material is available, the melting step and the casting step are unnecessary, and if a homogenized material is available, the steps up to the homogenizing step are unnecessary.
2-1. Melting process
In the melting step, a molten aluminum alloy is prepared. The chemical composition of the molten aluminum alloy is preferably the same as that of the aluminum alloy extrusion material to be obtained, and the elements contained in the aluminum alloy extrusion material are as described above.
[2-2. Casting process]
In the casting step, the molten metal obtained in the melting step is cast to obtain a billet (extrusion material). The casting method is not particularly limited, but examples thereof include vertical float continuous casting, vertical hot top continuous casting, and horizontal continuous casting.
[2-3. Homogenization process]
In the homogenization step, a homogenization treatment is performed to homogenize the metal structure of the billet obtained in the casting step and to sufficiently dissolve the atoms contained in the aluminum alloy. The homogenization step produces an extruded material with high strength. The chemical composition of the aluminum alloy (billet) used in the homogenization step is preferably the same as the chemical composition of the aluminum alloy extruded material to be obtained, and the elements contained in the aluminum alloy extruded material are as described above.

均質化処理の温度は500℃以上であることが好ましく、530℃以上であることがより好ましく、550℃以上であることがさらに好ましい。この理由は、ビレットの金属組織を十分に均質化せるため、及びアルミニウム合金に含まれる原子を十分に固溶させるためである。均質化処理の温度は600℃以下であることが好ましく、570℃以下であることがより好ましい。こうして金属間化合物の溶融を抑制することで、金属間化合物の粒子の粗大化を抑制し、押出材の機械的特性を向上させるためである。 The homogenization temperature is preferably 500°C or higher, more preferably 530°C or higher, and even more preferably 550°C or higher. The reason for this is to sufficiently homogenize the metal structure of the billet and to sufficiently dissolve the atoms contained in the aluminum alloy. The homogenization temperature is preferably 600°C or lower, and more preferably 570°C or lower. By suppressing the melting of the intermetallic compounds in this way, coarsening of the intermetallic compound particles is suppressed, improving the mechanical properties of the extruded material.

均質化処理の時間は3時間以上であることが好ましく、8時間以上であることがより好ましく、12時間以上であることがさらに好ましい。この理由は、ビレットの金属組織を十分に均質化せるため、及びアルミニウム合金に含まれる原子を十分に固溶させるためである。均質化処理の時間は24時間以下であることが好ましく、20時間以下であることがより好ましく、18時間以下であることがさらに好ましい。この理由は、金属間化合物の粒子の粗大化を抑制し、押出材の機械的特性を向上させるためである。 The homogenization treatment time is preferably 3 hours or more, more preferably 8 hours or more, and even more preferably 12 hours or more. This is to ensure that the metal structure of the billet is sufficiently homogenized and that the atoms contained in the aluminum alloy are sufficiently solid-dissolved. The homogenization treatment time is preferably 24 hours or less, more preferably 20 hours or less, and even more preferably 18 hours or less. This is to prevent the particles of the intermetallic compounds from coarsening and improve the mechanical properties of the extruded material.

均質化処理の後、ビレットを冷却することが好ましい。冷却後のビレットの温度は150℃以下であることが好ましく、100℃以下であることがより好ましい。ビレットを50℃以下まで冷却して保管してもよい。冷却方法としては、水冷、ミスト冷却、空冷、ファン冷、放冷等が挙げられるが、特に限定されない。冷却速度は、100℃/h以上であることが好ましく、150℃/h以上であることがより好ましい。
〔2-4.加熱工程〕
加熱工程では、均質化工程で均質化されたビレットを加熱し、ビレットの変形抵抗を低下させる。また、加熱工程によりビレットを構成する成分を固溶させる。加熱工程において用いられるビレットを構成するアルミニウム合金材に含まれる元素及びその含有量は、アルミニウム合金押出材の説明にて上記したとおりである。
After the homogenization treatment, it is preferable to cool the billet. The temperature of the billet after cooling is preferably 150°C or less, more preferably 100°C or less. The billet may be cooled to 50°C or less and stored. The cooling method may include, but is not limited to, water cooling, mist cooling, air cooling, fan cooling, natural cooling, etc. The cooling rate is preferably 100°C/h or more, more preferably 150°C/h or more.
[2-4. Heating process]
In the heating step, the billet homogenized in the homogenizing step is heated to reduce the deformation resistance of the billet. The components constituting the billet are also dissolved by the heating step. The elements and their contents contained in the aluminum alloy material constituting the billet used in the heating step are as described above in the description of the aluminum alloy extrusion material.

加熱温度は、350℃以上であり、400℃以上であることが好ましく、450℃以上であることがより好ましい。この理由は、ビレットの変形抵抗を低下させて、押出圧力を低くするためである。 The heating temperature is 350°C or higher, preferably 400°C or higher, and more preferably 450°C or higher. The reason for this is to reduce the deformation resistance of the billet and lower the extrusion pressure.

加熱温度は、ビレットを構成するアルミニウム合金の固相線温度を超えないことが好ましい。この理由は、アルミニウム合金中の金属間化合物の溶融を抑制するためである。後述する押出工程において、ビレット自身の加工発熱、及びダイスとの摩擦等による材料の加熱を考慮すると、具体的な加熱温度は、600℃以下であり、550℃以下であることが好ましく、530℃以下であることがより好ましく、510℃以下であることがさらに好ましい。
〔2-5.押出工程〕
押出工程では、加熱工程において加熱されたビレットを押出加工して、押出材を得る。具体的には、例えば、加熱工程において加熱されたビレットをコンテナに装填し、所定の開口部形状を有する押出用金型(以降、ダイスと呼ぶ)に押し付けることで、所望の断面形状を有する押出材が得られる。本実施形態にかかる押出材は、中空形状を有することが好ましい。押出速度は5.0mm/min以上であることが好ましく、6.5mm/min以上であることがより好ましい。この理由は、材料にひずみを与えて、上記結晶粒を有する金属組織がより形成しやすくなるためである。また、押出材の生産性が向上するためである。
〔2-6.ダイクエンチ工程〕
ダイクエンチ工程では、押出加工(押出工程)により得られた押出材の冷却をする。冷却方法は、特に限定されないが、水冷、ミスト冷却、ファン空冷、放冷等が挙げられる。ダイクエンチ工程により、過飽和固溶体が形成される。冷却速度は7.0℃/sec以上であり、10℃/sec以上であることが好ましく、12℃/sec以上であることがより好ましい。この理由は、固溶している成分の析出を抑制し、過飽和固溶体を維持しやすいためである。また、押出材の生産性が向上するためである。
The heating temperature preferably does not exceed the solidus temperature of the aluminum alloy constituting the billet. The reason for this is to suppress melting of intermetallic compounds in the aluminum alloy. In the extrusion step described below, taking into consideration the heat generated by processing of the billet itself and heating of the material due to friction with the die, the specific heating temperature is 600°C or less, preferably 550°C or less, more preferably 530°C or less, and even more preferably 510°C or less.
2-5. Extrusion process
In the extrusion process, the billet heated in the heating process is extruded to obtain an extruded material. Specifically, for example, the billet heated in the heating process is loaded into a container and pressed against an extrusion mold (hereinafter referred to as a die) having a predetermined opening shape to obtain an extruded material having a desired cross-sectional shape. The extruded material according to this embodiment preferably has a hollow shape. The extrusion speed is preferably 5.0 mm/min or more, and more preferably 6.5 mm/min or more. This is because strain is applied to the material, making it easier to form a metal structure having the above-mentioned crystal grains. Also, this improves the productivity of the extruded material.
2-6. Die-quenching process
In the die-quenching process, the extruded material obtained by extrusion processing (extrusion process) is cooled. The cooling method is not particularly limited, but examples include water cooling, mist cooling, fan cooling, and natural cooling. A supersaturated solid solution is formed by the die-quenching process. The cooling rate is 7.0°C/sec or more, preferably 10°C/sec or more, and more preferably 12°C/sec or more. This is because precipitation of dissolved components is suppressed and the supersaturated solid solution is easily maintained. In addition, the productivity of the extruded material is improved.

冷却速度は、80℃/sec以下であり、40℃/sec以下であることが好ましく、20℃/sec以下であることがより好ましい。この理由は、冷却時の熱収縮による押出材の変形を抑制するためである。 The cooling rate is 80°C/sec or less, preferably 40°C/sec or less, and more preferably 20°C/sec or less. The reason for this is to prevent deformation of the extruded material due to thermal contraction during cooling.

ダイクエンチ工程の目標温度は、150℃以下であり、100℃以下であることが好ましく、50℃以下であることがより好ましい。ダイクエンチ工程の後、後述する時効工程までの間、押出材を常温、例えば30℃以下で保管してもよい。
〔2-7.時効工程〕
時効工程では、ダイクエンチ工程において冷却された押出材に、人工時効処理を行う。時効工程により、押出材においてMgSi系析出物が成長し、押出材の強度が向上する。
The target temperature for the die-quenching step is 150° C. or less, preferably 100° C. or less, and more preferably 50° C. or less. After the die-quenching step, the extruded material may be stored at room temperature, for example, 30° C. or less, until the aging step described below.
[2-7. Aging process]
In the aging step, the extruded material cooled in the die quenching step is subjected to artificial aging treatment. The aging step causes Mg 2 Si-based precipitates to grow in the extruded material, thereby improving the strength of the extruded material.

時効処理温度は、120℃以上であり、140℃以上であることが好ましく、160℃以上であることがより好ましい。この理由は、押出材においてMgSi系析出物を析出させやすくなるためである。時効処理温度は、240℃以下であり、220℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましい。この理由は、押出材におけるMgSi系析出物の過剰な成長を抑制し、押出材の強度を向上させるためである。 The aging temperature is 120°C or higher, preferably 140°C or higher, and more preferably 160°C or higher. This is because Mg2Si -based precipitates are more likely to precipitate in the extruded material. The aging temperature is 240°C or lower, preferably 220°C or lower, and more preferably 200°C or lower. This is because excessive growth of Mg2Si -based precipitates in the extruded material is suppressed, and the strength of the extruded material is improved.

時効処理時間は、2時間以上であり、4時間以上であることが好ましく、5時間以上であることがより好ましい。この理由は、MgSi系析出物を十分に析出させるためである。時効処理時間は、48時間以下であり、16時間以下であることが好ましく、8時間以下であることがより好ましい。この理由は、押出材におけるMgSi系析出物の過剰な成長を抑制し、押出材の強度を向上させるためである。また、押出材の生産性が向上するためである。 The aging treatment time is 2 hours or more, preferably 4 hours or more, and more preferably 5 hours or more. The reason for this is to allow sufficient precipitation of Mg 2 Si-based precipitates. The aging treatment time is 48 hours or less, preferably 16 hours or less, and more preferably 8 hours or less. The reason for this is to suppress excessive growth of Mg 2 Si-based precipitates in the extruded material and improve the strength of the extruded material. Also, this is to improve the productivity of the extruded material.

以下、本発明にかかるアルミニウム合金押出材及びその製造方法について、実施例及び比較例を示しながら、より具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されない。
<1.アルミニウム合金押出材の作製>
表1に示す元素、Al及び不可避不純物からなるアルミニウム合金を用いて、直径156mmの円形断面を有するビレットを連続鋳造にて作製した。得られたビレットを560℃で14時間の均質化処理を施した。その後、ビレットを30℃まで、180℃/hで冷却した。次に、冷却されたビレットを500℃に加熱した。なお参考までに表1においてグレイの背景色が施されている部分は、本発明の要旨を逸脱する部分である。
The aluminum alloy extrusion material and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.
<1. Preparation of aluminum alloy extrusion material>
An aluminum alloy containing the elements, Al, and inevitable impurities shown in Table 1 was used to produce a billet having a circular cross section and a diameter of 156 mm by continuous casting. The resulting billet was subjected to a homogenization treatment at 560°C for 14 hours. The billet was then cooled to 30°C at a rate of 180°C/h. The cooled billet was then heated to 500°C. For reference, the parts with a gray background in Table 1 deviate from the gist of the present invention.

図8は、各実施例及び各比較例において用いられたダイスの押出断面(押出孔)を示す図である。各実施例及び比較例においては、このダイスD1によって図9及び図10に示す押出材1を成形するものである。この押出材1は、断面矩形状の外周壁11に、その内部(中空部)を2分割する中仕切壁12が一体に形成された中空形状の押出型材である。 Figure 8 shows the extrusion cross section (extrusion hole) of the die used in each example and comparative example. In each example and comparative example, this die D1 is used to form the extrusion material 1 shown in Figures 9 and 10. This extrusion material 1 is a hollow extrusion material with an outer wall 11 having a rectangular cross section and an inner partition wall 12 integrally formed with the outer wall 11, dividing the interior (hollow portion) into two.

そして図8に示すダイスD1は、押出材1の外周壁11を成形するための外周壁成形孔D11と、中仕切壁12を成形するための中仕切壁成形孔D12とを有する押出孔D10を備えている。またこのダイスD1は、外周壁成形孔D11の横寸法L1が50mmであり、縦寸法L2が50mmである。更に外周壁成形孔D11および中仕切り壁12の幅T1は、2.5mmであり、外周壁成形孔D11における内側の曲率半径Riは、2.5mmであり、外側の曲率半径Roは、5mmである。 The die D1 shown in Figure 8 has an extrusion hole D10 having an outer wall forming hole D11 for forming the outer wall 11 of the extrusion material 1 and an inner partition wall forming hole D12 for forming the inner partition wall 12. Furthermore, in this die D1, the outer wall forming hole D11 has a horizontal dimension L1 of 50 mm and a vertical dimension L2 of 50 mm. Furthermore, the width T1 of the outer wall forming hole D11 and the inner partition wall 12 is 2.5 mm, and the inner radius of curvature Ri of the outer wall forming hole D11 is 2.5 mm and the outer radius of curvature Ro is 5 mm.

各実施例及び各比較例いずれにおいても、500℃に加熱されたビレットに、上記図8のダイスD1を用いて、8インチ直接押出機にて押出加工を行った(押出工程)。この押出工程における各実施例及び各比較例における押出速度を表1に示した。 In each example and comparative example, a billet heated to 500°C was extruded in an 8-inch direct extruder using die D1 shown in Figure 8 (extrusion process). The extrusion speeds for this extrusion process in each example and comparative example are shown in Table 1.

押出工程の直後にダイクエンチ工程を行い、押出材の温度を30℃とした。各実施例及び各比較例のダイクエンチ工程における冷却速度を表1に示した。ダイクエンチ工程後の押出材に180℃、6時間の人工時効処理(時効工程)を行い、アルミニウム合金押出材を得た。以下の説明において、特に断りがなければ、押出材は時効工程後に得られたアルミニウム合金押出材とする。また、時効処理後のアルミニウム合金押出材が、本発明にかかるアルミニウム合金押出材となる。
<2.アルミニウム合金の各種測定>
〔2-1.アルミニウム合金の500℃における圧縮変形開始応力の測定〕
均質化処理を施し、冷却されたビレットの中心部から、φ8mm×12mmの試験片形状に切り出した。なお、φ8mm×12mmの長手方向は、ビレットの長手方向(押出方向)である。切り出した試験片を500℃まで50℃/secで昇温し、500℃で10min保持し、500℃でひずみ速度0.10/sec(1秒ごとの圧縮率の増加量)、圧縮率({圧縮により減少した寸法(試験開始前は0mm)}/圧縮前の寸法(12mm))0.75まで圧縮し、応力-ひずみ(圧縮率)線図を得た。圧縮は真空雰囲気にて実施した。試験機は富士電波工機製のサーメックマスタZを用いた。
A die-quenching step was carried out immediately after the extrusion step, and the temperature of the extruded material was set to 30°C. The cooling rates in the die-quenching step for each Example and Comparative Example are shown in Table 1. The extruded material after the die-quenching step was subjected to artificial aging treatment (aging step) at 180°C for 6 hours to obtain an aluminum alloy extrusion material. In the following description, unless otherwise specified, the extrusion material refers to the aluminum alloy extrusion material obtained after the aging step. Furthermore, the aluminum alloy extrusion material after the aging treatment is the aluminum alloy extrusion material according to the present invention.
<2. Various measurements of aluminum alloys>
[2-1. Measurement of compressive deformation initiation stress of aluminum alloy at 500°C]
After homogenization, a cooled billet was cut from its center into a φ8 mm × 12 mm test piece. The longitudinal direction of the φ8 mm × 12 mm specimen was the longitudinal direction of the billet (extrusion direction). The cut test piece was heated to 500°C at a rate of 50°C/sec, held at 500°C for 10 minutes, and compressed at 500°C at a strain rate of 0.10/sec (increase in compression rate per second) to a compression rate of 0.75 ({dimension reduced by compression (0 mm before the test)}/dimension before compression (12 mm)). A stress-strain (compression rate) diagram was obtained. Compression was performed in a vacuum atmosphere. A Thermec Master Z tester manufactured by Fuji Electric Industrial Co., Ltd. was used.

ここで、応力-ひずみ線図において、圧縮率0から0.30までの間における応力の極大値かつ最大値となっている値を圧縮変形開始応力とした。ここで極大値は、その圧縮率の値から、±0.050の範囲で、その圧縮率における荷重が最大となる値である。 Here, the compressive deformation initiation stress was defined as the maximum value of stress in the stress-strain diagram between compression ratios of 0 and 0.30. The maximum value is the value at which the load at that compression ratio is the maximum within a range of ±0.050 from that compression ratio.

各実施例及び各比較例にかかるアルミニウム合金について測定された圧縮変形開始応力を表1に示した。
〔2-2.押出性〕
上記押出工程(500℃に加熱されたビレットを用いた押出加工)における押出性を、下記判断基準に基づいて判定した。
「良」・・・押出圧力が25MPa未満であり、押出材に割れ及び目視上のクラックがない場合。
「不良」・・・押出圧力が25MPa以上である、押出材に割れが生じている、及び押出材に目視上のクラックがある、の少なくともいずれかである場合。
The compressive deformation initiation stress measured for the aluminum alloys of each example and each comparative example is shown in Table 1.
2-2. Extrudability
The extrudability in the extrusion step (extrusion processing using a billet heated to 500° C.) was evaluated based on the following criteria.
"Good": The extrusion pressure is less than 25 MPa and the extruded material has no cracks or visible cracks.
"Poor": When at least one of the following occurs: the extrusion pressure is 25 MPa or more, the extruded material has cracks, or the extruded material has visible cracks.

各実施例及び各比較例にかかるアルミニウム合金についての押出性の評価結果を表1に示した。
<3.アルミニウム合金押出材の各種測定>
図9及び図10は記述した通り各実施例及び各比較例で作製されたアルミニウム合金押出材を示す図である。以下の説明において、L、LT、STが示す向きは、図9及び図10の矢符号「L」「LT」「ST」で示される向きを示す。
〔3-1.押出材断面における結晶粒の占める面積割合〕
それぞれの押出材について、STの向きに厚みを有する部分(側壁)からL:10mm、LT:10mm、ST:2mmの厚さに試験片を切り出した(L-LT面を0.5mm削り、厚さ2mmとしている)。この試験片を樹脂埋めし、Lの向きに垂直な断面をバフ研磨にて鏡面仕上げを行ったのち、バーカー電解液でエッチング処理を施した。処理が施された断面における、光学顕微鏡による偏光組織の画像を、画像処理ソフトウェアImage Jを用いて以下の解析をした。観察範囲は1.95mm×2.60mmで、画像の数は各実施例及び各比較例で2個である。結晶粒の観察のための写真の一例は、図1に示した通りで、これは実施例1の押出材の断面写真である。
The results of evaluation of extrudability for the aluminum alloys of the examples and comparative examples are shown in Table 1.
<3. Various measurements of aluminum alloy extrusions>
9 and 10 are diagrams showing the aluminum alloy extrusions produced in each example and comparative example, as described above. In the following description, the directions indicated by L, LT, and ST refer to the directions indicated by the arrow symbols "L,""LT," and "ST" in FIGS.
[3-1. Area ratio of crystal grains in the cross section of extruded material]
For each extrusion, test pieces with thicknesses of L: 10 mm, LT: 10 mm, and ST: 2 mm were cut from the portion (side wall) with a thickness in the ST direction (the L-LT surface was removed by 0.5 mm to give a thickness of 2 mm). These test pieces were embedded in resin, and the cross section perpendicular to the L direction was buffed to a mirror finish, followed by etching with Barker's electrolyte. Images of the polarized texture in the processed cross section taken with an optical microscope were analyzed using the image processing software Image J. The observation area was 1.95 mm x 2.60 mm, and two images were taken for each example and comparative example. An example of a photograph for observing crystal grains is shown in Figure 1, which is a cross-sectional photograph of the extrusion of Example 1.

それぞれの画像において、アスペクト比5.0以下、かつ長軸方向の長さが50μm以上1000μm以下の結晶粒が占める面積割合を算出した。なお、画像の端部にあり、一部が画像の外にある粒子については、各視野の面積及び結晶粒の面積のいずれにも算入されない。上記結晶粒が占める面積割合は、2視野の合計面積に対する、上記条件を満たす結晶粒の2視野分の合計面積を百分率で表した値である。 For each image, the area percentage occupied by crystal grains with an aspect ratio of 5.0 or less and a length in the major axis direction of 50 μm or more and 1000 μm or less was calculated. Note that particles located at the edge of the image and partially outside the image were not included in the area of each field of view or the area of the crystal grains. The area percentage occupied by the above crystal grains is the total area of the two fields of view of crystal grains that meet the above conditions, expressed as a percentage, relative to the total area of the two fields of view.

各実施例及び各比較例にかかる押出材について測定された、結晶粒が占める面積割合を表1に示した。
〔3-2.Al-Fe-Si粒子に関する測定〕
(Al-Fe-Si粒子の存在密度)
それぞれの押出材について、LTの向きに厚みを有する部分(側壁)からL:10mm、ST:10mm、LT:2mmの厚さに試験片を切り出した(L-ST面を0.5mm削り、厚さ2mmとしている)。切り出された試験片をLの向き(押出方向)に垂直にカットし、日本電子社製クロスセクションポリッシャにて観察用断面を形成させた。日本電子社製電界放出形走査電子顕微鏡JSM-7000Fを用いて、倍率1,000倍で、121μm×90.9μm=10998.9μmの視野の画像を4個取得し、EDXマッピング分析を行った。
The area ratios occupied by crystal grains measured for the extruded materials of each Example and Comparative Example are shown in Table 1.
3-2. Measurements on Al-Fe-Si particles
(Density of Al—Fe—Si particles)
For each extruded material, test pieces were cut out from the part (side wall) having a thickness in the LT direction with a thickness of L: 10 mm, ST: 10 mm, and LT: 2 mm (the L-ST surface was shaved off by 0.5 mm to make the thickness 2 mm). The cut-out test pieces were cut perpendicular to the L direction (extrusion direction), and a cross section for observation was formed using a JEOL cross-section polisher. Using a JEOL field emission scanning electron microscope JSM-7000F, four images were acquired at a magnification of 1,000 times, with a field of view of 121 μm × 90.9 μm = 10998.9 μm 2 , and EDX mapping analysis was performed.

得られたマッピング分析結果、及び二値化した画像(例えば図3)を用いて、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子の個数Nを4視野分カウントした。カウントされたAl-Fe-Si粒子の数Nを4視野分の面積で割って、Al-Fe-Si粒子の存在密度を算出した。なお、カウントされるAl-Fe-Si粒子の定義は、上記の通りである。 Using the obtained mapping analysis results and the binarized image (e.g., FIG. 3), the number N of Al—Fe— Si particles having a length of 0.10 μm or more and 30 μm or less was counted for four visual fields. The number N of counted Al—Fe—Si particles was divided by the area of the four visual fields to calculate the density of the Al—Fe—Si particles. The definition of the counted Al—Fe—Si particles is as described above.

各実施例及び各比較例にかかる押出材について測定されたAl-Fe-Si粒子の存在密度を表1に示した。
(Al-Fe-Si粒子の数基準25%アスペクト比)
それぞれの押出材において、カウントの対象となったAl-Fe-Si粒子のアスペクト比について、大きい方から数えて25%(小数点以下四捨五入)となる値(数基準25%アスペクト比)を求めた。
The density of Al—Fe—Si particles measured for the extruded materials of each example and each comparative example is shown in Table 1.
(25% aspect ratio by number of Al-Fe-Si particles)
For each extruded material, the aspect ratio of the Al—Fe—Si particles counted was determined to be the value that was 25% (rounded to the nearest whole number) counting from the largest (numerical 25% aspect ratio).

各実施例及び各比較例にかかる押出材について測定されたAl-Fe-Si粒子の数基準25%アスペクト比を表1に示した。
〔3-3.押出材断面におけるZr含有微粒子の存在密度〕
それぞれの押出材について、STの向きに厚みを有する部分(側壁)からL:10mm、LT:10mm、ST:2mmの厚さに試験片を切り出した(L-LT面を0.5mm削り、厚さ2mmとしている)。切り出された試験片をLの向き(押出方向)に垂直にカットし、日本電子社製クロスセクションポリッシャにて観察用断面を形成させた。日本電子社製電界放出形走査電子顕微鏡JSM-7000Fを用いて、倍率10,000倍で、12.1μm×9.09μm=109.989μmの視野の画像を4個取得し、粒径0.010μm以上1.0μm以下のZr含有微粒子を、EDXライン分析(例えば図5)及び二値化した画像(例えば図6)を参照しながらカウントした。4視野分のZr含有微粒子の数Nを4視野分の面積で割って、Zr含有微粒子の存在密度を算出した。
The number-based 25% aspect ratios of the Al—Fe—Si particles measured for the extruded materials of each Example and Comparative Example are shown in Table 1.
[3-3. Density of Zr-containing fine particles in the cross section of the extruded material]
For each extrusion, test pieces with thicknesses of L: 10 mm, LT: 10 mm, and ST: 2 mm were cut from the portion (sidewall) with a thickness in the ST direction (the L-LT surface was removed by 0.5 mm to obtain a thickness of 2 mm). The cut test pieces were cut perpendicular to the L direction (extrusion direction), and a cross section for observation was formed using a JEOL cross-section polisher. Using a JEOL JSM-7000F field emission scanning electron microscope, four images were acquired at 10,000x magnification, covering a field of view of 12.1 μm × 9.09 μm = 109.989 μm². Zr-containing particles with a particle size of 0.010 μm to 1.0 μm were counted by EDX line analysis (e.g., Figure 5) and binarized images (e.g., Figure 6). The number of Zr-containing particles in four fields of view, NZ , was divided by the area of the four fields of view to calculate the density of Zr-containing particles.

各実施例及び各比較例にかかる押出材について測定されたZr含有微粒子の存在密度を表1に示した。
〔3-4.引張強さ及び0.2%耐力〕
各実施例及び各比較例において得られたアルミニウム合金押出材から、JISZ2241に規定されている方法により測定した。測定は5号試験片を切り出して行った。具体的には、押出方向(L方向)に沿って標点間距離50mm及び平行部長さ60mm、幅25mm、厚さ2mm、肩部R30mmで切り出した。引張試験片の常温(24℃)における引張試験(JISZ2241に準拠)を、クロスヘッド速度2mm/minにて行うことで、引張強さを算出し、オフセット法にて0.2%耐力を測定した。
The density of the Zr-containing fine particles measured for the extruded materials of each Example and Comparative Example is shown in Table 1.
[3-4. Tensile strength and 0.2% yield strength]
Measurements were performed using the method specified in JIS Z2241 from the aluminum alloy extrusions obtained in each Example and Comparative Example. No. 5 test pieces were cut out for measurement. Specifically, they were cut out along the extrusion direction (L direction) with a gauge length of 50 mm, a parallel portion length of 60 mm, a width of 25 mm, a thickness of 2 mm, and a shoulder radius of 30 mm. A tensile test (in accordance with JIS Z2241) was performed on the tensile test pieces at room temperature (24°C) at a crosshead speed of 2 mm/min to calculate the tensile strength, and the 0.2% proof stress was measured using the offset method.

各実施例及び各比較例にかかる押出材について測定された引張強さ及び0.2%耐力を表1に示した。
〔3-5.押出材の変形量〕
時効工程後の押出材を押出方向に垂直な面でカットした。押出材のカットされた断面の外形における隣り合う2辺の角度を測定し、図10に示すように90°からの差の絶対値θ[°]を変形量として求めた。各実施例及び各比較例にかかる押出材について、測定された変形量θを表1に示した。
<4.評価>
各実施例にかかるアルミニウム合金は、いずれも押出性に優れている。そのため、各実施例にかかるアルミニウム合金押出材の生産性を向上させることができ、結果として押出材の製造コストの低減が可能である。また、各実施例にかかるアルミニウム合金押出材は、いずれも引張強さ及び耐力が高い。
The tensile strength and 0.2% yield strength measured for the extruded materials of each Example and Comparative Example are shown in Table 1.
3-5. Deformation of extruded material
The extruded material after the aging process was cut on a plane perpendicular to the extrusion direction. The angles of two adjacent sides in the outline of the cut cross section of the extruded material were measured, and the absolute value θ [°] of the difference from 90° was calculated as the deformation amount, as shown in Figure 10. The measured deformation amount θ for the extruded materials of each Example and Comparative Example is shown in Table 1.
4. Evaluation
The aluminum alloys according to the respective examples all have excellent extrudability. Therefore, the productivity of the aluminum alloy extrusions according to the respective examples can be improved, and as a result, the manufacturing costs of the extrusions can be reduced. Furthermore, the aluminum alloy extrusions according to the respective examples all have high tensile strength and yield strength.

押出方向に垂直な断面において、Al-Fe-Si粒子の存在密度が低い比較例1にかかる押出材は、引張強さ及び耐力が低かった。 In a cross section perpendicular to the extrusion direction, the extruded material of Comparative Example 1, which had a low density of Al-Fe-Si particles, had low tensile strength and yield strength.

比較例2及び3にかかるアルミニウム合金は組成が共通で、Zrを含まず、Mn及びCrを含む。比較例2及び3にかかるアルミニウム合金は、500℃における圧縮変形開始応力が高く、生産性の低下につながる。この組成では比較例3のように押出速度を上げると押出材に割れが生じていた(押出性が不良)。一方、比較例2のように押出速度を下げれば押出材が得られるが、生産性が低く、製造コストが上昇する。 The aluminum alloys in Comparative Examples 2 and 3 have the same composition, but contain no Zr and instead contain Mn and Cr. The aluminum alloys in Comparative Examples 2 and 3 have a high compressive deformation initiation stress at 500°C, which leads to reduced productivity. With this composition, increasing the extrusion speed as in Comparative Example 3 resulted in cracks in the extruded material (poor extrudability). On the other hand, decreasing the extrusion speed as in Comparative Example 2 allows for the production of an extruded material, but this results in low productivity and increased manufacturing costs.

比較例4にかかるアルミニウム合金は、Zrが少量であり、Mn及びCrを含む。比較例4にかかるアルミニウム合金は、500℃における圧縮変形開始応力が高く、生産性の低下につながる。比較例4においては、押出材の作製は可能であったが、押出材中で、所望の結晶粒が形成できなかった。また、比較例4にかかる押出材は、押出方向に垂直な断面において、Al-Fe-Si粒子の存在密度が低い。この押出材は、引張強さ及び耐力が低かった。 The aluminum alloy of Comparative Example 4 contains a small amount of Zr and also contains Mn and Cr. The aluminum alloy of Comparative Example 4 has a high compressive deformation initiation stress at 500°C, which leads to reduced productivity. Although it was possible to produce an extruded material in Comparative Example 4, the desired crystal grains could not be formed in the extruded material. Furthermore, the extruded material of Comparative Example 4 had a low density of Al-Fe-Si particles in a cross section perpendicular to the extrusion direction. This extruded material had low tensile strength and yield strength.

比較例5にかかるアルミニウム合金は、比較例4のアルミニウム合金に対して、Mn及びCrの含有率がより低い。また、比較例5にかかる押出材は、押出方向に垂直な断面において、Al-Fe-Si粒子の存在密度が低い。比較例5にかかる押出材は、引張強さ及び耐力が低かった。 The aluminum alloy of Comparative Example 5 has a lower Mn and Cr content than the aluminum alloy of Comparative Example 4. Furthermore, the extruded material of Comparative Example 5 has a low density of Al-Fe-Si particles in a cross section perpendicular to the extrusion direction. The extruded material of Comparative Example 5 also had low tensile strength and yield strength.

Siの含有率が低く、かつAl-Fe-Si粒子の存在密度が低い比較例6にかかる押出材は、引張強さ及び耐力が低かった。 The extruded material of Comparative Example 6, which had a low Si content and a low density of Al-Fe-Si particles, had low tensile strength and yield strength.

Cuの含有率が低く、かつAl-Fe-Si粒子の存在密度が低い比較例7にかかる押出材は、引張強さ及び耐力が低かった。 The extruded material of Comparative Example 7, which had a low Cu content and a low density of Al-Fe-Si particles, had low tensile strength and yield strength.

比較例8にかかるアルミニウム合金は、Cuの含有率が高い。比較例8にかかるアルミニウム合金は、500℃における圧縮変形開始応力が高いうえに、押出材に割れが生じていた(押出性が不良)。 The aluminum alloy of Comparative Example 8 had a high Cu content. The aluminum alloy of Comparative Example 8 had a high compressive deformation initiation stress at 500°C, and cracks occurred in the extruded material (poor extrudability).

Mgの含有率が低い比較例9にかかる押出材は、引張強さ及び耐力が低かった。 The extruded material of Comparative Example 9, which had a low Mg content, had low tensile strength and yield strength.

比較例10にかかるアルミニウム合金は、Mgの含有率が高い。比較例10にかかるアルミニウム合金は、500℃における圧縮変形開始応力が高いうえに、押出材に割れが生じていた(押出性が不良)。 The aluminum alloy of Comparative Example 10 has a high Mg content. The aluminum alloy of Comparative Example 10 had a high compressive deformation initiation stress at 500°C, and cracks occurred in the extruded material (poor extrudability).

Zrを含まず、かつAl-Fe-Si粒子の存在密度が低い比較例11にかかる押出材は、耐力が低かった。 The extruded material of Comparative Example 11, which did not contain Zr and had a low density of Al-Fe-Si particles, had low yield strength.

以上のことから、本発明にかかるアルミニウム合金押出材は、低コストで、引張強さ及び耐力が高いことがわかる。また、本発明にかかるアルミニウム合金押出材の製造方法によれば、低コストで、引張強さ及び耐力が高いアルミニウム合金押出材が得られることがわかる。 From the above, it can be seen that the aluminum alloy extrusion material of the present invention is low-cost and has high tensile strength and yield strength. Furthermore, it can be seen that the manufacturing method for aluminum alloy extrusion material of the present invention makes it possible to obtain aluminum alloy extrusion material with high tensile strength and yield strength at low cost.

この発明のアルミニウム合金押出材は、高強度構造材として利用可能である。 The aluminum alloy extrusion material of this invention can be used as a high-strength structural material.

1:アルミニウム合金押出材 1: Aluminum alloy extrusion material

Claims (5)

アルミニウム合金押出材であって、
Si:0.90質量%以上2.00質量%以下、
Mg:0.65質量%以上0.90質量%以下、
Cu:0.25質量%以上0.50質量%以下、
Fe:0.050質量%以上0.49質量%以下、
Zr:0.10質量%以上0.25質量%以下、
Ti:0.010質量%以上0.10質量%以下、
B:質量基準でTiの1.0倍以下、
及び残部がAlと不可避不純物からなり、
押出方向に垂直な断面において、アスペクト比が5.0以下かつ長軸方向の長さが50μm以上1000μm以下の結晶粒が占める面積割合が90.0%以上であり、
押出方向に垂直な断面において、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子の存在密度が8.5×10個/mm以上20×10個/mm以下であり、
500℃における圧縮変形開始応力が25MPa以下であり、0.2%耐力が285MPa以上であるアルミニウム合金押出材。
An aluminum alloy extrusion material,
Si: 0.90% by mass or more and 2.00% by mass or less,
Mg: 0.65% by mass or more and 0.90% by mass or less,
Cu: 0.25% by mass or more and 0.50% by mass or less,
Fe: 0.050% by mass or more and 0.49% by mass or less,
Zr: 0.10% by mass or more and 0.25% by mass or less,
Ti: 0.010% by mass or more and 0.10% by mass or less,
B: 1.0 times or less of Ti by mass,
and the balance is Al and unavoidable impurities,
In a cross section perpendicular to the extrusion direction, the area ratio of crystal grains having an aspect ratio of 5.0 or less and a length in the major axis direction of 50 μm or more and 1000 μm or less is 90.0% or more,
In a cross section perpendicular to the extrusion direction, the density of Al—Fe—Si particles having a length of 0.10 μm or more and 30 μm or less is 8.5×10 3 particles/mm 2 or more and 20×10 3 particles/mm 2 or less ,
An aluminum alloy extrusion material having a compressive deformation initiation stress of 25 MPa or less and a 0.2% yield strength of 285 MPa or more at 500°C .
押出方向に垂直な断面において、粒径0.010μm以上1.0μm以下のZr含有微粒子の存在密度は0.30個/μm以上3.0個/μm以下である請求項1に記載のアルミニウム合金押出材。 2. The aluminum alloy extrusion material according to claim 1, wherein the density of Zr-containing fine particles having a particle size of 0.010 μm or more and 1.0 μm or less is 0.30 particles/μm 2 or more and 3.0 particles/μm 2 or less in a cross section perpendicular to the extrusion direction. 前記Zr含有微粒子はさらにSiを含む請求項2に記載のアルミニウム合金押出材。 The aluminum alloy extrusion material according to claim 2, wherein the Zr-containing fine particles further contain Si. 押出方向に垂直な断面において、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子について、アスペクト比が大きい方から数えて25%となる値である、数基準25%アスペクト比は、3.00以上6.50以下である請求項1~3のいずれか一項に記載のアルミニウム合金押出材。 An aluminum alloy extrusion material according to any one of claims 1 to 3, wherein the number-based 25% aspect ratio, which is the value that represents the 25% aspect ratio counted from the largest, for Al-Fe-Si particles having a length of 0.10 μm or more and 30 μm or less in a cross section perpendicular to the extrusion direction is 3.00 or more and 6.50 or less. 押出方向に垂直な断面において、長さ0.10μm以上30μm以下のAl-Fe-Si粒子の存在密度が15×10個/mm以下である請求項1~4のいずれか一項に記載のアルミニウム合金押出材。 The aluminum alloy extrusion material according to any one of claims 1 to 4, wherein the density of Al-Fe-Si particles having a length of 0.10 μm or more and 30 μm or less in a cross section perpendicular to the extrusion direction is 15 × 10 3 particles/mm 2 or less.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI856138B (en) * 2019-07-23 2024-09-21 日商湯山製作所股份有限公司 Card loading device, card handling device, card holder and tray transport device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144293A (en) 1998-11-02 2000-05-26 Kobe Steel Ltd Bending and arc welding-use automotive frame structural material consisting of aluminum-magnesium- silicon alloy extruded material
JP2000144296A (en) 1998-08-25 2000-05-26 Kobe Steel Ltd High-strength and high-toughness aluminum alloy forged material
JP2003181530A (en) 2001-12-20 2003-07-02 Mitsubishi Alum Co Ltd Method for manufacturing aluminum alloy extruded material having excellent bending workability and energy absorbing characteristics
JP2004084058A (en) 2002-06-27 2004-03-18 Kobe Steel Ltd Method for producing aluminum alloy forging for transport structural material and aluminum alloy forging
JP2005105317A (en) 2003-09-29 2005-04-21 Kobe Steel Ltd Aluminum alloy extruded hollow shape material excellent in bending workability and crush resistance
JP2005105327A (en) 2003-09-30 2005-04-21 Kobe Steel Ltd Extruded material of aluminum alloy to be electro-magnetic-formed
JP2009526913A (en) 2006-02-17 2009-07-23 ノルスク・ヒドロ・アーエスアー Aluminum alloy with improved crash characteristics
JP2016151044A (en) 2015-02-17 2016-08-22 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy extruded material excellent in machinability and production method therefor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2857282B2 (en) * 1992-07-03 1999-02-17 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy extruded material excellent in bending workability and shock absorption and method for producing the same
JPH10219381A (en) * 1997-02-03 1998-08-18 Nippon Steel Corp High strength aluminum alloy excellent in intergranular corrosion resistance and method for producing the same
JPH11310841A (en) * 1998-04-28 1999-11-09 Nippon Steel Corp Extruded aluminum alloy material excellent in fatigue strength and method for producing the same
JP3379901B2 (en) * 1998-05-12 2003-02-24 住友軽金属工業株式会社 Al-Mg-Si alloy extruded material excellent in cutting workability and method for producing the same
JP2000143296A (en) * 1998-11-02 2000-05-23 Ichikoh Ind Ltd Water-repellent glass product and method for producing the same
JP2003084058A (en) * 2001-09-10 2003-03-19 Hitachi Ltd Dielectric resonator type oscillator and transmission / reception module using the same
JP5561846B2 (en) * 2006-12-13 2014-07-30 株式会社Uacj押出加工 High strength aluminum alloy material and manufacturing method thereof
WO2020117771A1 (en) * 2018-12-03 2020-06-11 Rio Tinto Alcan International Limited Aluminum extrusion alloy

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144296A (en) 1998-08-25 2000-05-26 Kobe Steel Ltd High-strength and high-toughness aluminum alloy forged material
JP2000144293A (en) 1998-11-02 2000-05-26 Kobe Steel Ltd Bending and arc welding-use automotive frame structural material consisting of aluminum-magnesium- silicon alloy extruded material
JP2003181530A (en) 2001-12-20 2003-07-02 Mitsubishi Alum Co Ltd Method for manufacturing aluminum alloy extruded material having excellent bending workability and energy absorbing characteristics
JP2004084058A (en) 2002-06-27 2004-03-18 Kobe Steel Ltd Method for producing aluminum alloy forging for transport structural material and aluminum alloy forging
JP2005105317A (en) 2003-09-29 2005-04-21 Kobe Steel Ltd Aluminum alloy extruded hollow shape material excellent in bending workability and crush resistance
JP2005105327A (en) 2003-09-30 2005-04-21 Kobe Steel Ltd Extruded material of aluminum alloy to be electro-magnetic-formed
JP2009526913A (en) 2006-02-17 2009-07-23 ノルスク・ヒドロ・アーエスアー Aluminum alloy with improved crash characteristics
JP2016151044A (en) 2015-02-17 2016-08-22 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy extruded material excellent in machinability and production method therefor

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