JP7742707B2

JP7742707B2 - Aluminum alloy material

Info

Publication number: JP7742707B2
Application number: JP2021016381A
Authority: JP
Inventors: 舞 ▲高▼谷; 幸司一谷; 正箕田
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2025-09-22
Anticipated expiration: 2041-02-04
Also published as: JP2022119334A

Description

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

Ｚｎ（亜鉛）及びＭｇ（マグネシウム）が添加された７０００系アルミニウム合金は、アルミニウム合金としては高い強度を有しているため、例えば航空機構造材料や自動二輪車の構造材料などの種々の分野に使用されている。 7000 series aluminum alloys containing zinc (Zn) and magnesium (Mg) have high strength for an aluminum alloy, and are therefore used in a variety of fields, including aircraft structural materials and motorcycle structural materials.

例えば特許文献１には、Ｚｎ：３．２～５．０％、Ｍｇ：１．０～２．８％、Ｃｕ：０．１３～０．２９％、Ｖ：０．３～０．１８％、Ｔｉ：０．０３～０．２４％を必須成分として含み、Ｃｒ：０．０６～０．２６％、Ｍｎ：０．１０～０．５０％、Ｚｒ：０．０６～０．２６％、Ｂ：０．０００１～０．０１％のうちの一種または二種以上を添加し、残部Ａｌよりなる肉厚方向における靭性と耐応力腐食割れ性の優れた溶接構造用アルミニウム合金に関する発明が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes an invention relating to an aluminum alloy for welded structures that contains the essential elements Zn: 3.2-5.0%, Mg: 1.0-2.8%, Cu: 0.13-0.29%, V: 0.3-0.18%, and Ti: 0.03-0.24%, with the addition of one or more of Cr: 0.06-0.26%, Mn: 0.10-0.50%, Zr: 0.06-0.26%, and B: 0.0001-0.01%, with the balance being Al, and has excellent through-thickness toughness and stress corrosion cracking resistance.

特開昭４８－７１７１１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 48-71711

７０００系アルミニウム合金は、より高い強度を有するＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ（アルミニウム－亜鉛－マグネシウム－銅）系合金と、溶接性に優れたＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金とに大別される。Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金とＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金とは基本的な化学成分が異なっているため、従来は、それぞれの合金系について強度を向上させる合金設計の検討が行われており、検討の手間が煩雑となっていた。そこで、合金設計をより容易に行うため、いずれの合金系においても強度を向上させる技術が望まれている。 7000-series aluminum alloys are broadly divided into Al-Zn-Mg-Cu (aluminum-zinc-magnesium-copper) alloys, which have higher strength, and Al-Zn-Mg alloys, which have excellent weldability. Because the basic chemical compositions of Al-Zn-Mg-Cu alloys and Al-Zn-Mg alloys are different, alloy design studies to improve strength have traditionally been conducted for each alloy system, which has been a time-consuming and labor-intensive process. Therefore, there is a need for technology to improve strength in both alloy systems, making alloy design easier.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、高い強度を有するアルミニウム合金材を提供しようとするものである。 The present invention was made in light of this background and aims to provide an aluminum alloy material with high strength.

本発明の一参考態様は、Ｓｃ（スカンジウム）：０．０５質量％以上０．２０質量％以下及びＺｒ（ジルコニウム）：０．０５質量％以上０．２０質量％以下を含む化学成分を有している７０００系アルミニウム合金からなり、
Ａｌ母相中にＳｃ及びＺｒを含むＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物が存在しており、かつ、前記Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物のうち、長径が２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である前記Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の単位体積当たりの数が３．０×１０^２１個／ｍ^３以上である金属組織を有している、アルミニウム合金材にある。 One reference embodiment of the present invention is a 7000 series aluminum alloy having a chemical composition including Sc (scandium): 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less and Zr (zirconium): 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less,
The aluminum alloy material has a metal structure in which Al-Sc-Zr-based precipitates containing Sc and Zr are present in an Al matrix, and the number of the Al-Sc-Zr-based precipitates having a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less per unit volume is 3.0 × ¹⁰²¹ precipitates/ ^m3 or more.

前記アルミニウム合金材は、Ｓｃ及びＺｒの両方の元素を含み、かつ、これらの元素の含有量が前記特定の範囲内である７０００系アルミニウム合金から構成されている。また、前記アルミニウム合金材は、長径が２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であるＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を３．０×１０^２１個／ｍ^３以上含む金属組織を有している。前記特定の態様のＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物は、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金及びＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金のいずれにおいても、析出強化によりアルミニウム合金材の強度を向上させることができる。 The aluminum alloy material is composed of a 7000 series aluminum alloy containing both Sc and Zr elements, with the contents of these elements falling within the specific ranges. The aluminum alloy material has a metallographic structure containing 3.0 × 10 ²¹ precipitates/m ³ or more of Al-Sc-Zr-based precipitates, each having a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less. The Al-Sc-Zr-based precipitates of the specific embodiment can improve the strength of the aluminum alloy material through precipitation strengthening, whether the aluminum alloy material is an Al-Zn-Mg-Cu-based alloy or an Al-Zn-Mg-based alloy.

以上のように、前記の態様によれば、高い強度を有するアルミニウム合金材を提供することができる。 As described above, the above-described embodiment makes it possible to provide an aluminum alloy material with high strength.

図１は、実施例１のアルミニウム合金材をＴＥＭ観察することにより得られる暗視野像である。FIG. 1 is a dark-field image obtained by TEM observation of the aluminum alloy material of Example 1.

前記アルミニウム合金材を構成する７０００系アルミニウム合金は、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｇ（マグネシウム）及びＣｕ（銅）を含むＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金であってもよいし、Ｚｎ及びＭｇを含むＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金であってもよい。いずれの種類の合金であっても、Ｓｃ及びＺｒの含有量を前記特定の範囲とすることにより、アルミニウム合金材中に微細なＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を形成することができる。以下、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金の化学成分及びＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金の化学成分の一例を説明する。 The 7000 series aluminum alloy that constitutes the aluminum alloy material may be an Al-Zn-Mg-Cu alloy containing Zn (zinc), Mg (magnesium), and Cu (copper), or an Al-Zn-Mg alloy containing Zn and Mg. Regardless of the type of alloy, by adjusting the Sc and Zr contents to the specified ranges, fine Al-Sc-Zr precipitates can be formed in the aluminum alloy material. Below, we will explain an example of the chemical composition of an Al-Zn-Mg-Cu alloy and an example of the chemical composition of an Al-Zn-Mg alloy.

（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金）
前記アルミニウム合金材を構成する７０００系アルミニウム合金がＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金である場合、７０００系アルミニウム合金は、Ｚｎ：９．０質量％以上１１．０質量％以下、Ｍｇ：２．０質量％以上２．６３質量％以下、Ｃｕ：１．２質量％以上１．８質量％以下、Ｓｃ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下及びＺｒ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有していることが好ましい。 (Al-Zn-Mg-Cu alloy)
When the 7000 series aluminum alloy constituting the aluminum alloy material is an Al-Zn-Mg-Cu alloy, the 7000 series aluminum alloy preferably has chemical components containing Zn: 9.0% by mass or more and 11.0% by mass or less, Mg: 2.0% by mass or more and 2.63 % by mass or less, Cu: 1.2% by mass or more and 1.8% by mass or less, Sc: 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less, and Zr: 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less, with the balance being Al and unavoidable impurities.

・Ｚｎ：９．０質量％以上１１．０質量％以下及びＭｇ：２．０質量％以上３．０質量％以下
Ｚｎ及びＭｇは、アルミニウム合金材中にこれらの元素を含むＺｎ－Ｍｇ系析出物を形成し、析出強化によってアルミニウム合金材の強度を向上させる作用を有している。アルミニウム合金材中のＺｎの含有量及びＭｇの含有量をそれぞれ前記特定の範囲内とすることにより、アルミニウム合金材中に微細なＺｎ－Ｍｇ系析出物を形成し、アルミニウム合金材の強度を向上させることができる。 Zn: 9.0% by mass or more and 11.0% by mass or less and Mg: 2.0% by mass or more and 3.0% by mass or less Zn and Mg form Zn-Mg-based precipitates containing these elements in the aluminum alloy material, and have the effect of improving the strength of the aluminum alloy material by precipitation strengthening. By setting the Zn content and the Mg content in the aluminum alloy material within the above-mentioned specific ranges, fine Zn-Mg-based precipitates can be formed in the aluminum alloy material, and the strength of the aluminum alloy material can be improved.

Ｚｎの含有量及びＭｇの含有量のうち少なくとも一方が前記特定の範囲よりも少ない場合には、アルミニウム合金材中に形成されるＺｎ－Ｍｇ系析出物が不足し、アルミニウム合金材の強度の低下を招くおそれがある。一方、Ｚｎの含有量及びＭｇの含有量のうち少なくとも一方が前記特定の範囲よりも多い場合には、アルミニウム合金材の製造過程において鋳造割れが生じやすくなるおそれがある。 If at least one of the Zn content and the Mg content is lower than the specified range, the amount of Zn-Mg precipitates formed in the aluminum alloy material may be insufficient, resulting in a decrease in the strength of the aluminum alloy material. On the other hand, if at least one of the Zn content and the Mg content is higher than the specified range, casting cracks may be more likely to occur during the manufacturing process of the aluminum alloy material.

・Ｃｕ：１．２質量％以上１．８質量％以下
Ｃｕは、Ｚｎ－Ｍｇ系析出物と共に析出することによりアルミニウム合金材の強度を向上させる作用を有している。アルミニウム合金材中のＣｕの含有量を前記特定の範囲内とすることにより、アルミニウム合金材中の強度を向上させることができる。 Cu: 1.2% by mass or more and 1.8% by mass or less Cu has the effect of improving the strength of the aluminum alloy material by precipitating together with Zn-Mg-based precipitates. By setting the Cu content in the aluminum alloy material within the above-mentioned specific range, the strength of the aluminum alloy material can be improved.

Ｃｕの含有量が前記特定の範囲よりも少ない場合には、Ｃｕによる析出強化の硬化が不十分となり、アルミニウム合金材の強度の低下を招くおそれがある。一方、Ｃｕの含有量が前記特定の範囲よりも多い場合には、アルミニウム合金材の製造過程において鋳造割れが生じやすくなるおそれがある。 If the Cu content is lower than the specified range, precipitation strengthening by Cu may be insufficient, which may result in a decrease in the strength of the aluminum alloy material. On the other hand, if the Cu content is higher than the specified range, casting cracks may be more likely to occur during the manufacturing process of the aluminum alloy material.

・Ｓｃ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下及びＺｒ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下
Ｓｃ及びＺｒは、アルミニウム合金材中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を形成し、析出強化によりアルミニウム合金材の強度を向上させる作用を有している。Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物としては、例えば、Ａｌ_３（Ｓｃ，Ｚｒ）等の、Ａｌ、Ｓｃ及びＺｒを含む金属間化合物が挙げられる。アルミニウム合金材中のＳｃの含有量及びＺｒの含有量をそれぞれ前記特定の範囲内とすることにより、アルミニウム合金材中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を形成し、アルミニウム合金材の強度を向上させることができる。 Sc: 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less and Zr: 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less Sc and Zr form Al-Sc-Zr-based precipitates in the aluminum alloy material, and have the effect of improving the strength of the aluminum alloy material by precipitation strengthening. Examples of Al-Sc-Zr-based precipitates include intermetallic compounds containing Al, Sc, and Zr, such as Al ₃ (Sc, Zr). By setting the Sc content and Zr content in the aluminum alloy material within the above-mentioned specific ranges, Al-Sc-Zr-based precipitates can be formed in the aluminum alloy material, and the strength of the aluminum alloy material can be improved.

Ｓｃの含有量及びＺｒの含有量のうち少なくとも一方が前記特定の範囲よりも少ない場合には、アルミニウム合金材中に形成されるＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物が不足し、アルミニウム合金材の強度の低下を招くおそれがある。一方、Ｓｃの含有量及びＺｒの含有量のうち少なくとも一方が前記特定の範囲よりも多い場合には、アルミニウム合金材中に粗大な晶出物が形成されやすくなる。その結果、析出強化の効果が低下するとともに、アルミニウム合金の延性や靭性の低下を招くおそれがある。 If at least one of the Sc content and Zr content is lower than the specified range, the amount of Al-Sc-Zr precipitates formed in the aluminum alloy material will be insufficient, which may result in a decrease in the strength of the aluminum alloy material. On the other hand, if at least one of the Sc content and Zr content is higher than the specified range, coarse crystals are more likely to form in the aluminum alloy material. As a result, the precipitation strengthening effect will be reduced, and the ductility and toughness of the aluminum alloy may be reduced.

アルミニウム合金材の強度を向上させる観点からは、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金におけるＳｃの含有量は０．０５質量％以上０．１７質量％以下であることがより好ましく、０．０６質量％以上０．１５質量％以下であることがさらに好ましく、０．０７質量％以上０．１３質量％以下であることが特に好ましい。同様に、Ｚｒの含有量は０．０６質量％以上０．１８質量％以下であることがより好ましく、０．０７質量％以上０．１６質量％以下であることがさらに好ましく、０．０８質量％以上０．１４質量％以下であることが特に好ましい。 From the perspective of improving the strength of the aluminum alloy material, the Sc content in the Al-Zn-Mg-Cu alloy is more preferably 0.05% by mass to 0.17% by mass, even more preferably 0.06% by mass to 0.15% by mass, and particularly preferably 0.07% by mass to 0.13% by mass. Similarly, the Zr content is more preferably 0.06% by mass to 0.18% by mass, even more preferably 0.07% by mass to 0.16% by mass, and particularly preferably 0.08% by mass to 0.14% by mass.

また、７０００系合金がＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金である場合には、Ｓｃの含有量に対するＺｒの含有量の質量比Ｚｒ／Ｓｃは、０．７以上４．０以下であることが好ましく、０．８以上３．０以下であることがより好ましく、１．０以上２．０以下であることがさらに好ましく、１．１以上１．５以下であることが特に好ましい。Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金においては、Ｓｃの含有量に対するＺｒの含有量の質量比を前記特定の範囲とすることにより、Ａｌ母相中に形成されるＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物をより微細化することができる。その結果、アルミニウム合金材の強度をより向上させることができる。 Furthermore, when the 7000 series alloy is an Al-Zn-Mg-Cu alloy, the mass ratio of Zr content to Sc content, Zr/Sc, is preferably 0.7 or more and 4.0 or less, more preferably 0.8 or more and 3.0 or less, even more preferably 1.0 or more and 2.0 or less, and particularly preferably 1.1 or more and 1.5 or less. In an Al-Zn-Mg-Cu alloy, by setting the mass ratio of Zr content to Sc content within the above-mentioned specific range, the Al-Sc-Zr precipitates formed in the Al matrix can be made finer. As a result, the strength of the aluminum alloy material can be further improved.

また、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金中には、必須元素としてのＺｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｃ及びＺｒの他に、これら以外の元素が任意元素として含まれていてもよい。任意元素としては、例えば、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）Ｔｉ（チタン）等が挙げられる。 Al-Zn-Mg-Cu alloys may also contain optional elements other than the essential elements Zn, Mg, Cu, Sc, and Zr. Examples of optional elements include Mn (manganese), Cr (chromium), and Ti (titanium).

・Ｍｎ：０質量％超え１．０質量％以下
Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金中には、任意元素として、Ｍｎ：０質量％超え１．０質量％以下が含まれていてもよい。前記アルミニウム合金材が圧延材である場合には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金中に前記特定の範囲のＭｎを添加することにより再結晶粒を微細化することができる。また、前記アルミニウム合金材が押出材である場合には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金中に前記特定の範囲のＭｎを添加することにより、アルミニウム合金材の強度を向上させるとともに耐応力腐食割れ性を向上させることができる。 Mn: more than 0 mass% and not more than 1.0 mass% The Al-Zn-Mg-Cu alloy may contain, as an optional element, more than 0 mass% and not more than 1.0 mass% Mn. When the aluminum alloy material is a rolled material, adding Mn in the specific range to the Al-Zn-Mg-Cu alloy can refine recrystallized grains. Furthermore, when the aluminum alloy material is an extruded material, adding Mn in the specific range to the Al-Zn-Mg-Cu alloy can improve the strength and stress corrosion cracking resistance of the aluminum alloy material.

・Ｃｒ：０質量％超え０．３質量％以下
Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金中には、任意元素として、Ｃｒ：０質量％超え０．３質量％以下が含まれていてもよい。前記アルミニウム合金材が圧延材である場合には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金中に前記特定の範囲のＣｒを添加することにより再結晶粒を微細化することができる。また、前記アルミニウム合金材が押出材である場合には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金中に前記特定の範囲のＣｒを添加することにより、アルミニウム合金材の強度を向上させるとともに耐応力腐食割れ性を向上させることができる。 Cr: more than 0 mass% and not more than 0.3 mass% The Al-Zn-Mg-Cu alloy may contain Cr: more than 0 mass% and not more than 0.3 mass% as an optional element. When the aluminum alloy material is a rolled material, adding Cr in the specific range to the Al-Zn-Mg-Cu alloy can refine recrystallized grains. Furthermore, when the aluminum alloy material is an extruded material, adding Cr in the specific range to the Al-Zn-Mg-Cu alloy can improve the strength and stress corrosion cracking resistance of the aluminum alloy material.

・Ｔｉ：０質量％超え１．０質量％以下
Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金中には、任意元素として、Ｔｉ：０質量％超え０．０５質量％以下が含まれていてもよい。この場合には、鋳造組織を微細化し、鋳造割れを抑制することができる。 Ti: more than 0 mass% and not more than 1.0 mass% The Al-Zn-Mg-Cu alloy may contain Ti: more than 0 mass% and not more than 0.05 mass% as an optional element, which can refine the cast structure and suppress casting cracks.

・その他の元素
前記アルミニウム合金材中には、前述した作用効果を損なわない範囲であれば、前述した元素以外の元素が含まれていてもよい。例えば、前記アルミニウム合金材中には、Ｆｅ（鉄）やＳｉ（シリコン）などの元素が含まれ得る。Ｆｅ及びＳｉの含有量は、例えば、０．５質量％以下であればよい。Ｆｅ及びＳｉの含有量は、０．３質量％以下であることが好ましい。 Other Elements The aluminum alloy material may contain elements other than those described above, as long as the above-described effects are not impaired. For example, the aluminum alloy material may contain elements such as Fe (iron) and Si (silicon). The Fe and Si contents may be, for example, 0.5% by mass or less. The Fe and Si contents are preferably 0.3% by mass or less.

・金属組織
前記アルミニウム合金材は、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物等が分散した金属組織を有している。前記アルミニウム合金材中に含まれる、長径が２ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の単位体積当たりの数は３．０×１０^２１個／ｍ^３以上である。前記アルミニウム合金材中に含まれる長径が２ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の数を前記特定の範囲とすることにより、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物による析出強化の効果を十分に高めることができる。そして、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物による析出強化の効果と、他の元素による効果とが相乗的に作用することにより、前記アルミニウム合金材の強度を向上させることができる。 Metallographic structure: The aluminum alloy material has a metallographic structure in which Al-Sc-Zr-based precipitates and the like are dispersed in an Al matrix. The number of Al-Sc-Zr-based precipitates having a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less contained in the aluminum alloy material per unit volume is 3.0 × 10 ²¹ precipitates/m ³ or more. By setting the number of Al-Sc-Zr-based precipitates having a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less contained in the aluminum alloy material to fall within the specific range, the precipitation strengthening effect of the Al-Sc-Zr-based precipitates can be sufficiently enhanced. Furthermore, the precipitation strengthening effect of the Al-Sc-Zr-based precipitates and the effects of other elements act synergistically, thereby improving the strength of the aluminum alloy material.

アルミニウム合金材中に含まれる前記Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の単位体積当たりの数が前記特定の範囲よりも少ない場合には、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物による析出強化の効果が不十分となり、アルミニウム合金材の強度の低下を招くおそれがある。 If the number of Al-Sc-Zr-based precipitates contained in the aluminum alloy material per unit volume is less than the specified range, the precipitation strengthening effect of the Al-Sc-Zr-based precipitates will be insufficient, which may result in a decrease in the strength of the aluminum alloy material.

（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金）
前記アルミニウム合金材を構成する７０００系アルミニウム合金は、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金であってもよい。前記アルミニウム合金材を構成する７０００系アルミニウム合金がＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金である場合、７０００系アルミニウム合金は、Ｚｎ：４．０質量％以上６．０質量％以下、Ｍｇ：１．０質量％以上２．０質量％以下、Ｓｃ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下及びＺｒ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有していることが好ましい。 (Al-Zn-Mg alloy)
The 7000 series aluminum alloy constituting the aluminum alloy material may be an Al-Zn-Mg alloy. When the 7000 series aluminum alloy constituting the aluminum alloy material is an Al-Zn-Mg alloy, the 7000 series aluminum alloy preferably has a chemical composition containing Zn: 4.0% by mass to 6.0% by mass, Mg: 1.0% by mass to 2.0% by mass, Sc: 0.05% by mass to 0.20% by mass, and Zr: 0.05% by mass to 0.20% by mass, with the balance being Al and unavoidable impurities.

・Ｚｎ：４．０質量％以上６．０質量％以下及びＭｇ：１．０質量％以上２．０質量％以下
Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金におけるＺｎ及びＭｇの作用効果は、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金におけるこれらの元素の作用効果と同様である。つまり、Ｚｎ及びＭｇは、アルミニウム合金材中にこれらの元素を含むＺｎ－Ｍｇ系析出物を形成し、析出強化によってアルミニウム合金材の強度を向上させる作用を有している。アルミニウム合金材中のＺｎの含有量及びＭｇの含有量をそれぞれ前記特定の範囲内とすることにより、アルミニウム合金材中に微細なＺｎ－Ｍｇ系析出物を形成し、アルミニウム合金材の強度を向上させることができる。 Zn: 4.0% by mass or more and 6.0% by mass or less, and Mg: 1.0% by mass or more and 2.0% by mass or less. The effects of Zn and Mg in Al-Zn-Mg alloys are similar to those of these elements in Al-Zn-Mg-Cu alloys. That is, Zn and Mg form Zn-Mg-based precipitates containing these elements in the aluminum alloy material, and have the effect of improving the strength of the aluminum alloy material through precipitation strengthening. By setting the Zn content and Mg content in the aluminum alloy material within the above-mentioned specific ranges, fine Zn-Mg-based precipitates can be formed in the aluminum alloy material, and the strength of the aluminum alloy material can be improved.

Ｚｎの含有量及びＭｇの含有量のうち少なくとも一方が前記特定の範囲よりも少ない場合には、アルミニウム合金材中に形成されるＺｎ－Ｍｇ系析出物が不足し、アルミニウム合金材の強度の低下を招くおそれがある。一方、Ｚｎの含有量が前記特定の範囲よりも多い場合には、耐応力腐食割れ性の低下を招くおそれがある。また、Ｍｇの含有量が前記特定の範囲よりも多い場合には、熱間加工性の低下を招くおそれがある。 If at least one of the Zn content and the Mg content is lower than the specified range, the amount of Zn-Mg precipitates formed in the aluminum alloy material may be insufficient, resulting in a decrease in the strength of the aluminum alloy material. On the other hand, if the Zn content is higher than the specified range, this may result in a decrease in stress corrosion cracking resistance. Furthermore, if the Mg content is higher than the specified range, this may result in a decrease in hot workability.

・Ｓｃ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下及びＺｒ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下
Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金におけるＳｃ及びＺｒの作用効果及びこれらの元素の含有量の限定理由は、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金におけるこれらの元素の作用効果及びこれらの元素の限定理由と同様である。つまり、Ｓｃ及びＺｒは、アルミニウム合金材中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を形成し、析出強化によりアルミニウム合金材の強度を向上させる作用を有している。アルミニウム合金材中のＳｃの含有量及びＺｒの含有量をそれぞれ前記特定の範囲内とすることにより、アルミニウム合金材中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を形成し、アルミニウム合金材の強度を向上させることができる。アルミニウム合金材中のＳｃの含有量及びＺｒの含有量のうち少なくとも一方が前記特定の範囲から外れる場合には、アルミニウム合金材の強度の低下を招くおそれがある。 Sc: 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less, and Zr: 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less. The effects of Sc and Zr in Al-Zn-Mg alloys and the reasons for limiting the contents of these elements are the same as those of Al-Zn-Mg-Cu alloys. That is, Sc and Zr have the effect of forming Al-Sc-Zr-based precipitates in the aluminum alloy material and improving the strength of the aluminum alloy material through precipitation strengthening. By setting the Sc content and Zr content in the aluminum alloy material within the specific ranges, Al-Sc-Zr-based precipitates can be formed in the aluminum alloy material, improving the strength of the aluminum alloy material. If at least one of the Sc content and Zr content in the aluminum alloy material falls outside the specific ranges, the strength of the aluminum alloy material may be reduced.

アルミニウム合金材の強度を向上させる観点からは、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金におけるＳｃの含有量は０．０５質量％以上０．１７質量％以下であることがより好ましく、０．０６質量％以上０．１５質量％以下であることがさらに好ましく、０．０７質量％以上０．１３質量％以下であることが特に好ましい。同様に、Ｚｒの含有量は０．０８質量％以上０．２０質量％以下であることがより好ましく、０．１０質量％以上０．２０質量％以下であることがさらに好ましく、０．１２質量％以上０．２０質量％以下であることが特に好ましい。 From the perspective of improving the strength of the aluminum alloy material, the Sc content in the Al-Zn-Mg alloy is more preferably 0.05% by mass to 0.17% by mass, even more preferably 0.06% by mass to 0.15% by mass, and particularly preferably 0.07% by mass to 0.13% by mass. Similarly, the Zr content is more preferably 0.08% by mass to 0.20% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 0.20% by mass, and particularly preferably 0.12% by mass to 0.20% by mass.

また、７０００系合金がＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金である場合には、Ｓｃの含有量に対するＺｒの含有量の質量比Ｚｒ／Ｓｃは、０．７以上４．０以下であることが好ましく、０．９以上３．０以下であることがより好ましく、１．１以上２．０以下であることがさらに好ましく、１．３以上１．８以下であることが特に好ましい。Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金においては、Ｓｃの含有量に対するＺｒの含有量の質量比を前記特定の範囲とすることにより、Ａｌ母相中に形成されるＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物をより微細化することができる。その結果、アルミニウム合金材の強度をより向上させることができる。 Furthermore, when the 7000 series alloy is an Al-Zn-Mg alloy, the mass ratio of Zr content to Sc content, Zr/Sc, is preferably 0.7 to 4.0, more preferably 0.9 to 3.0, even more preferably 1.1 to 2.0, and particularly preferably 1.3 to 1.8. In an Al-Zn-Mg alloy, by setting the mass ratio of Zr content to Sc content within the above-mentioned specific range, the Al-Sc-Zr precipitates formed in the Al matrix can be made finer. As a result, the strength of the aluminum alloy material can be further improved.

また、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金中には、必須元素としてのＺｎ、Ｍｇ、Ｓｃ及びＺｒの他に、これら以外の元素が任意元素として含まれていてもよい。任意元素としては、例えば、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）Ｔｉ（チタン）等が挙げられる。 Al-Zn-Mg alloys may also contain optional elements other than the essential elements Zn, Mg, Sc, and Zr. Examples of optional elements include Mn (manganese), Cr (chromium), and Ti (titanium).

・Ｍｎ：０質量％超え１．０質量％以下
Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金中には、任意元素として、Ｍｎ：０質量％超え１．０質量％以下が含まれていてもよい。前記アルミニウム合金材が圧延材である場合には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金中に前記特定の範囲のＭｎを添加することにより再結晶粒を微細化することができる。また、前記アルミニウム合金材が押出材である場合には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金中に前記特定の範囲のＭｎを添加することにより、アルミニウム合金材の強度を向上させるとともに耐応力腐食割れ性を向上させることができる。
Mn: more than 0 mass% and not more than 1.0 mass% The Al-Zn-Mg alloy may contain Mn: more than 0 mass% and not more than 1.0 mass% as an optional element. When the aluminum alloy material is a rolled material, adding Mn in the specific range to the Al-Zn-Mg alloy can refine recrystallized grains. Furthermore, when the aluminum alloy material is an extruded material, adding Mn in the specific range to the Al-Zn-Mg alloy can improve the strength and stress corrosion cracking resistance of the aluminum alloy material.

・Ｃｒ：０質量％超え０．３質量％以下
Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金中には、任意元素として、Ｃｒ：０質量％超え０．３質量％以下が含まれていてもよい。前記アルミニウム合金材が圧延材である場合には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金中に前記特定の範囲のＣｒを添加することにより再結晶粒を微細化することができる。また、前記アルミニウム合金材が押出材である場合には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金中に前記特定の範囲のＣｒを添加することにより、アルミニウム合金材の強度を向上させるとともに耐応力腐食割れ性を向上させることができる。 Cr: more than 0 mass% and not more than 0.3 mass% The Al-Zn-Mg alloy may contain Cr: more than 0 mass% and not more than 0.3 mass% as an optional element. When the aluminum alloy material is a rolled material, adding Cr in the specific range to the Al-Zn-Mg alloy can refine recrystallized grains. Furthermore, when the aluminum alloy material is an extruded material, adding Cr in the specific range to the Al-Zn-Mg alloy can improve the strength and stress corrosion cracking resistance of the aluminum alloy material.

・Ｔｉ：０質量％超え１．０質量％以下
Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金中には、任意元素として、Ｔｉ：０質量％超え０．０５質量％以下が含まれていてもよい。この場合には、鋳造組織を微細化し、鋳造割れを抑制することができる。 Ti: more than 0 mass% and not more than 1.0 mass% The Al-Zn-Mg alloy may contain Ti: more than 0 mass% and not more than 0.05 mass% as an optional element, which can refine the cast structure and suppress casting cracks.

・金属組織
前記アルミニウム合金材は、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物等が分散した金属組織を有している。前記アルミニウム合金材中に含まれる、長径が２ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の単位体積当たりの数は３．０×１０^２１個／ｍ^３以上である。前記アルミニウム合金材中に含まれる長径が２ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の数を前記特定の範囲とすることにより、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物による析出強化の効果を十分に高めることができる。そして、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物による析出強化の効果と、他の元素や析出物等による効果とが相乗的に作用することにより、前記アルミニウム合金材の強度を向上させることができる。 Metallographic Structure: The aluminum alloy material has a metallographic structure in which Al-Sc-Zr-based precipitates and the like are dispersed in an Al matrix. The number of Al-Sc-Zr-based precipitates having a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less contained in the aluminum alloy material per unit volume is 3.0 × 10 ²¹ precipitates/m ³ or more. By setting the number of Al-Sc-Zr-based precipitates having a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less contained in the aluminum alloy material to fall within the specific range, the precipitation strengthening effect of the Al-Sc-Zr-based precipitates can be sufficiently enhanced. Furthermore, the precipitation strengthening effect of the Al-Sc-Zr-based precipitates and the effects of other elements, precipitates, and the like act synergistically, thereby improving the strength of the aluminum alloy material.

アルミニウム合金材中に含まれる前記Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の数が前記特定の範囲よりも少ない場合には、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物による析出強化の効果が不十分となり、アルミニウム合金材の強度の低下を招くおそれがある。 If the number of Al-Sc-Zr-based precipitates contained in the aluminum alloy material is less than the specified range, the precipitation strengthening effect of the Al-Sc-Zr-based precipitates will be insufficient, which may result in a decrease in the strength of the aluminum alloy material.

（アルミニウム合金材の製造方法）
前記アルミニウム合金材を作製するに当たっては、例えば、前記７０００系アルミニウム合金からなる鋳塊を準備し、次いで前記鋳塊に均質化処理を行えばよい。 (Method for manufacturing aluminum alloy material)
In producing the aluminum alloy material, for example, an ingot made of the 7000 series aluminum alloy is prepared, and then the ingot is subjected to a homogenization treatment.

鋳塊の作製方法は、特に限定されることはなく、例えば連続鋳造や半連続鋳造などの種々の方法を採用することができる。 The method for producing the ingot is not particularly limited, and various methods such as continuous casting and semi-continuous casting can be used.

前述した種々の方法により鋳塊を準備した後、鋳塊を加熱して均質化処理を行う。均質化処理における保持温度は、２５０℃以上４００℃以下であることが好ましい。均質化処理における保持温度を前記特定の範囲とすることにより、最終的に、前記アルミニウム合金材中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を微細に形成することができる。その結果、高い強度を有するアルミニウム合金を容易に得ることができる。 After preparing an ingot by the various methods described above, the ingot is heated and subjected to a homogenization treatment. The holding temperature in the homogenization treatment is preferably 250°C or higher and 400 °C or lower. By setting the holding temperature in the homogenization treatment within the above-mentioned specific range, it is possible to finally form fine Al-Sc-Zr-based precipitates in the aluminum alloy material. As a result, an aluminum alloy having high strength can be easily obtained.

均質化処理における保持時間は特に限定されることはないが、鋳塊の均質化を十分に行う観点からは、２時間以上２４時間以下であることが好ましく、５時間以上２４時間以下であることがより好ましい。 There are no particular restrictions on the holding time during the homogenization treatment, but from the perspective of fully homogenizing the ingot, it is preferably 2 hours or more and 24 hours or less, and more preferably 5 hours or more and 24 hours or less.

均質化処理が完了した鋳塊は、そのままアルミニウム合金材として使用してもよいし、形状及び機械的特性を備えたアルミニウム合金材とするため、必要に応じて展伸加工や熱処理を施すこともできる。展伸加工としては、例えば、熱間圧延や熱間押出、冷間圧延、抽伸などが挙げられる。また、熱処理としては、焼鈍や溶体化処理、人工時効処理などが挙げられる。これらの展伸加工及び熱処理は、所望するアルミニウム合金材の態様に応じて単独で、または適宜組み合わせて実施することができる。 Once the homogenization treatment is complete, the ingot may be used as is as an aluminum alloy material, or it may be subjected to wrought processing or heat treatment as necessary to create an aluminum alloy material with the desired shape and mechanical properties. Examples of wrought processing include hot rolling, hot extrusion, cold rolling, and drawing. Examples of heat treatment include annealing, solution treatment, and artificial aging. These wrought processing and heat treatments can be performed alone or in appropriate combinations depending on the desired form of the aluminum alloy material.

前記アルミニウム合金材の実施例を以下に説明する。なお、本発明に係るアルミニウム合金材の具体的な態様は以下に示す実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。 Examples of the aluminum alloy material are described below. Note that the specific aspects of the aluminum alloy material according to the present invention are not limited to the examples shown below, and the configuration can be modified as appropriate within the scope of the present invention.

（実施例１）
本例では、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金からなるアルミニウム合金材の例を説明する。本例のアルミニウム合金材は、Ｚｎ：９．０質量％以上１１．０質量％以下、Ｍｇ：２．０質量％以上３．０質量％以下、Ｃｕ：１．２質量％以上１．８質量％以下、Ｓｃ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下及びＺｒ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する７０００系アルミニウム合金から構成されている。また、本例のアルミニウム合金材は、Ａｌ母相中にＳｃ及びＺｒを含むＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物が存在しており、かつ、前記Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物のうち、長径が２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である前記Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の単位体積当たりの数が３．０×１０^２１個／ｍ^３以上である金属組織を有している。 Example 1
This example describes an aluminum alloy material made of an Al-Zn-Mg-Cu alloy. The aluminum alloy material of this example is a 7000 series aluminum alloy containing Zn: 9.0% by mass to 11.0% by mass, Mg: 2.0% by mass to 3.0% by mass, Cu: 1.2% by mass to 1.8% by mass, Sc: 0.05% by mass to 0.20% by mass, and Zr: 0.05% by mass to 0.20% by mass, with the balance being Al and unavoidable impurities. The aluminum alloy material of this example also has a metallographic structure in which Al-Sc-Zr precipitates containing Sc and Zr are present in an Al matrix, and the number of Al-Sc-Zr precipitates having a major axis of 2 nm to 20 nm per unit volume is 3.0 × 10 ²¹ precipitates/m ³ or more.

本例のアルミニウム合金材は、例えば、以下の方法により作製することができる。まず、ＤＣ鋳造により、表１の合金記号Ａ１に示す化学成分を備えた直径９０ｍｍのビレットを作製する。なお、表１における「Ｂａｌ．」は残部であることを表す記号であり、「－」は当該元素が含まれていないことを示す記号である。 The aluminum alloy material of this example can be produced, for example, by the following method. First, a 90 mm diameter billet containing the chemical composition shown in Table 1, alloy symbol A1, is produced by DC casting. Note that in Table 1, "Bal." indicates the remainder, and "-" indicates that the element in question is not included.

次に、ビレットを４００℃の温度に１０時間保持して均質化処理を行う。均質化処理における、４００℃に到達するまでの昇温速度は５０℃／時間とする。また、均質化処理が完了した後のビレットは、空冷により室温まで冷却される。 Next, the billet is held at 400°C for 10 hours for homogenization. During the homogenization process, the temperature is raised at a rate of 50°C/hour until it reaches 400°C. After the homogenization process is complete, the billet is air-cooled to room temperature.

均質化処理を行った後、熱間押出を行う。熱間押出における押出開始時のビレットの温度は４００℃とし、押出比、つまり、押出後の押出材の断面積に対する押出前のビレットの断面積の比率は約９９とする。 After the homogenization treatment, hot extrusion is performed. The billet temperature at the start of hot extrusion is 400°C, and the extrusion ratio, i.e., the ratio of the cross-sectional area of the billet before extrusion to the cross-sectional area of the extruded material after extrusion, is approximately 99.

次に、押出材に溶体化処理を行う。溶体化処理においては、押出材を４７０℃の塩浴炉中で１時間保持し、次いで水焼入れを行う。その後、押出材を１２０℃の温度に２４時間保持して人工時効処理を行う。人工時効処理における、１２０℃に到達するまでの昇温速度は５０℃／時間とする。また、人工時効処理が完了した後のビレットは、空冷により室温まで冷却される。以上により、本例のアルミニウム合金材を得ることができる。 Next, the extruded material is subjected to solution treatment. In solution treatment, the extruded material is held in a salt bath furnace at 470°C for 1 hour, and then water quenched. The extruded material is then held at a temperature of 120°C for 24 hours to undergo artificial aging treatment. In the artificial aging treatment, the temperature is raised at a rate of 50°C/hour until the temperature reaches 120°C. After the artificial aging treatment is complete, the billet is air-cooled to room temperature. This completes the aluminum alloy material of this example.

図１に、本例のアルミニウム合金材の金属組織の一例を示す。図１は、本例のアルミニウム合金材から採取した縦５００ｎｍ、横５００ｎｍ、厚み２ｎｍの薄片を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察することにより得られた暗視野像である。図１に示すように、本例のアルミニウム合金材１は、Ａｌ母相２中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物３が分散した金属組織を有している。なお、図１におけるＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物３は、比較的明るいコントラストを有する環状の領域４によって取り囲まれた黒い部分である。図１における環状の領域４は、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物３によってひずみが生じたＡｌ母相と考えられる。 Figure 1 shows an example of the metallographic structure of the aluminum alloy material of this example. Figure 1 is a dark-field image obtained by observing a thin section, 500 nm long, 500 nm wide, and 2 nm thick, taken from the aluminum alloy material of this example using a transmission electron microscope (TEM). As shown in Figure 1, the aluminum alloy material 1 of this example has a metallographic structure in which Al-Sc-Zr-based precipitates 3 are dispersed in an Al matrix 2. The Al-Sc-Zr-based precipitates 3 in Figure 1 are the black areas surrounded by an annular region 4 with relatively bright contrast. The annular region 4 in Figure 1 is thought to be the Al matrix in which strain has occurred due to the Al-Sc-Zr-based precipitates 3.

アルミニウム合金材中に存在する、長径２ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の単位体積当たりの数Ｎ（単位：個／ｍ^３）は、ＴＥＭ像の視野内に存在する長径２ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の数ｎ（単位：個）及び視野面積Ｓ（単位：ｍ^２）を用い、下記式（１）により算出される値である。本例のアルミニウム合金材中に存在するＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物の単位体積当たりの数Ｎは、表２に示した値となる。
Ｎ＝（Ｓ／ｎ）^－３／２・・・（１） The number N (unit: pieces/m ³ ) of Al-Sc-Zr-based precipitates per unit volume with a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less present in an aluminum alloy material is a value calculated by the following formula (1) using the number n (unit: pieces) of Al-Sc-Zr-based precipitates with a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less present in the field of view of a TEM image and the field area S (unit: m ² ). The number N of Al-Sc-Zr-based precipitates per unit volume present in the aluminum alloy material of this example is the value shown in Table 2.
N=(S/n) ^-3/2 ...(1)

また、本例のアルミニウム合金材の機械的特性は、ＪＩＳＺ２２４１：２０１１に準拠した方法による引張試験の結果に基づいて評価することができる。表２に、本例のアルミニウム合金材の０．２％耐力、引張強さ及び伸びの値を示す。 The mechanical properties of the aluminum alloy material of this example can be evaluated based on the results of a tensile test performed in accordance with JIS Z2241:2011. Table 2 shows the 0.2% yield strength, tensile strength, and elongation values of the aluminum alloy material of this example.

表２に、本例のアルミニウム合金材の０．２％耐力、引張強さ及び伸びの値を示す。 Table 2 shows the 0.2% yield strength, tensile strength, and elongation values of the aluminum alloy material in this example.

（比較例１）
比較例１は、Ｓｃを含まないＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金からなるアルミニウム合金材の例である。本例のアルミニウム合金材は、表１の合金記号Ａ２に示す化学成分を有している。本例のアルミニウム合金材の化学成分にはＳｃが含まれていないため、アルミニウム合金材中にはＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物が形成されていない。比較例１のアルミニウム合金材の作製方法は、化学成分が異なる以外は実施例１のアルミニウム合金材の作製方法と同様である。 (Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is an example of an aluminum alloy material made of an Al-Zn-Mg-Cu alloy that does not contain Sc. The aluminum alloy material of this example has the chemical composition shown by alloy symbol A2 in Table 1. Since the chemical composition of the aluminum alloy material of this example does not contain Sc, no Al-Sc-Zr precipitates are formed in the aluminum alloy material. The method for producing the aluminum alloy material of Comparative Example 1 is the same as the method for producing the aluminum alloy material of Example 1, except for the chemical composition.

（実施例２）
本例では、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金からなるアルミニウム合金材の例を説明する。本例のアルミニウム合金材は、Ｚｎ：４．０質量％以上６．０質量％以下、Ｍｇ：１．０質量％以上２．０質量％以下、Ｓｃ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下及びＺｒ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有している７０００系アルミニウム合金から構成されている。 Example 2
In this example, an aluminum alloy material made of an Al-Zn-Mg alloy will be described. The aluminum alloy material in this example is a 7000 series aluminum alloy containing 4.0% by mass or more and 6.0% by mass or less of Zn, 1.0% by mass or more and 2.0% by mass or less of Mg, 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less of Sc, and 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less of Zr, with the balance being Al and unavoidable impurities.

より具体的には、本例のアルミニウム合金材は、表１の合金記号Ａ３に示す化学成分を有している。本例のアルミニウム合金材は、例えば、以下の方法により作製することができる。まず、ＤＣ鋳造により、表１の合金記号Ａ３に示す化学成分を備えた直径９０ｍｍのビレットを作製する。 More specifically, the aluminum alloy material of this example has the chemical composition shown in Alloy Symbol A3 in Table 1. The aluminum alloy material of this example can be produced, for example, by the following method. First, a billet with a diameter of 90 mm and having the chemical composition shown in Alloy Symbol A3 in Table 1 is produced by DC casting.

次に、ビレットを４００℃の温度に８時間保持して均質化処理を行う。均質化処理における、４００℃に到達するまでの昇温速度は５０℃／時間とする。また、均質化処理が完了した後のビレットは、空冷により室温まで冷却される。 Next, the billet is held at 400°C for 8 hours for homogenization. During the homogenization process, the temperature is raised at a rate of 50°C/hour until it reaches 400°C. After the homogenization process is complete, the billet is air-cooled to room temperature.

均質化処理を行った後、熱間押出を行う。熱間押出における押出開始時のビレットの温度は４５０℃とし、押出比は約９９とする。 After homogenization, hot extrusion is performed. The billet temperature at the start of hot extrusion is 450°C, and the extrusion ratio is approximately 99.

次に、押出材を１２０℃の温度に２４時間保持して人工時効処理を行う。人工時効処理における、１２０℃に到達するまでの昇温速度は５０℃／時間とする。また、人工時効処理が完了した後のビレットは、空冷により室温まで冷却される。以上により、本例のアルミニウム合金材を得ることができる。 Next, the extruded material is subjected to artificial aging treatment by being held at a temperature of 120°C for 24 hours. During the artificial aging treatment, the temperature is raised at a rate of 50°C/hour until the temperature reaches 120°C. After the artificial aging treatment is completed, the billet is cooled to room temperature by air cooling. This completes the aluminum alloy material of this example.

（比較例２）
比較例２は、Ｓｃを含まないＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金からなるアルミニウム合金材の例である。本例のアルミニウム合金材は、表１の合金記号Ａ４に示す化学成分を有している。本例のアルミニウム合金材の化学成分にはＳｃが含まれていないため、アルミニウム合金材中にはＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物が形成されていない。本例のアルミニウム合金材の作製方法は、化学成分が異なる以外は実施例２のアルミニウム合金材の作製方法と同様である。 (Comparative Example 2)
Comparative Example 2 is an example of an aluminum alloy material made of an Al-Zn-Mg alloy that does not contain Sc. The aluminum alloy material of this example has the chemical composition shown in alloy symbol A4 in Table 1. Since the chemical composition of the aluminum alloy material of this example does not contain Sc, no Al-Sc-Zr precipitates are formed in the aluminum alloy material. The method for producing the aluminum alloy material of this example is the same as the method for producing the aluminum alloy material of Example 2, except for the chemical composition.

前述したように、実施例１のアルミニウム合金材は、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物が微細に分散した金属組織を有している。これに対し、比較例１のアルミニウム合金材は、Ｓｃが含まれていないため、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物が形成されていない。表２において、Ｓｃの有無以外は同様の化学成分を有する実施例１と比較例１とを比べると、実施例１のアルミニウム合金材は、Ｓｃが含まれていない比較例１のアルミニウム合金材に比べて０．２％耐力及び引張強さが上昇している。これらの結果から、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金からなるアルミニウム合金材においては、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を微細に析出させることにより強度の向上が可能であることが理解できる。 As mentioned above, the aluminum alloy material of Example 1 has a metal structure in which Al-Sc-Zr precipitates are finely dispersed in the Al matrix. In contrast, the aluminum alloy material of Comparative Example 1 does not contain Sc, and therefore no Al-Sc-Zr precipitates are formed in the Al matrix. Comparing Example 1 and Comparative Example 1 in Table 2, which have similar chemical compositions except for the presence or absence of Sc, the aluminum alloy material of Example 1 has higher 0.2% yield strength and tensile strength than the aluminum alloy material of Comparative Example 1, which does not contain Sc. These results demonstrate that the strength of aluminum alloy materials made of Al-Zn-Mg-Cu alloys can be improved by finely precipitating Al-Sc-Zr precipitates.

また、Ｓｃの有無以外は同様の化学成分を有する実施例２と比較例２とを比べると、Ｚｒ及びＳｃを含むＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金からなる実施例２のアルミニウム合金材は、Ｓｃが含まれていない比較例２のアルミニウム合金材に比べて０．２％耐力及び引張強さが上昇している。これらの結果から、実施例２においても、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物が微細に析出していると推測することができる。そして、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金からなるアルミニウム合金材においても、Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物を微細に析出させることにより強度の向上が可能であることが理解できる。 Furthermore, when comparing Example 2 and Comparative Example 2, which have similar chemical compositions except for the presence or absence of Sc, the aluminum alloy material of Example 2, which is made of an Al-Zn-Mg alloy containing Zr and Sc, has higher 0.2% yield strength and tensile strength than the aluminum alloy material of Comparative Example 2, which does not contain Sc. From these results, it can be inferred that fine Al-Sc-Zr precipitates are precipitated in the Al matrix in Example 2 as well. It can also be seen that the strength can be improved by precipitating fine Al-Sc-Zr precipitates in an aluminum alloy material made of an Al-Zn-Mg alloy.

以上のように、７０００系合金に前記特定の量のＳｃ及びＺｒを添加するとともに、金属組織を前記特定の態様とすることにより、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金及びＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金のいずれにおいても強度を高めることができる。 As described above, by adding the specific amounts of Sc and Zr to the 7000 series alloy and by forming the metal structure in the specific form, it is possible to increase the strength of both Al-Zn-Mg-Cu alloys and Al-Zn-Mg alloys.

１アルミニウム合金材
２Ａｌ母相
３Ａｌ－Ｓｃ－Ｚｒ系析出物 1 Aluminum alloy material 2 Al matrix 3 Al-Sc-Zr precipitates

Claims

a 7000 series aluminum alloy having a chemical composition containing Zn: 9.0% by mass or more and 11.0 % by mass or less, Mg: 2.0% by mass or more and 2.63% by mass or less, Cu: 1.2% by mass or more and 1.8% by mass or less, Sc: 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less, and Zr: 0.05% by mass or more and 0.20% by mass or less, with the balance being Al and unavoidable impurities;
An aluminum alloy material having a metallographic structure in which Al-Sc-Zr-based precipitates containing Sc and Zr are present in an Al matrix, and the number of the Al-Sc-Zr-based precipitates having a major axis of 2 nm or more and 20 nm or less per unit volume is 3.0 × ¹⁰²¹ precipitates/ ^m3 or more.

2. The aluminum alloy material according to claim 1, wherein the 7000 series aluminum alloy further contains one or more elements selected from the group consisting of more than 0 mass% and 1.0 mass% or less of Mn, more than 0 mass% and 0.3 mass% or less of Cr, and more than 0 mass% and 0.05 mass% or less of Ti .