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JP7768545B2 - Casting aluminum alloy and aluminum castings cast using the same - Google Patents
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JP7768545B2 - Casting aluminum alloy and aluminum castings cast using the same - Google Patents

Casting aluminum alloy and aluminum castings cast using the same

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JP7768545B2 JP2021562701A JP2021562701A JP7768545B2 JP 7768545 B2 JP7768545 B2 JP 7768545B2 JP 2021562701 A JP2021562701 A JP 2021562701A JP 2021562701 A JP2021562701 A JP 2021562701A JP 7768545 B2 JP7768545 B2 JP 7768545B2
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Description

本発明は、鋳造用アルミニウム合金およびこれを用いて鋳造されたアルミニウム鋳物に関する。The present invention relates to a casting aluminum alloy and an aluminum casting cast using the same.

特許文献1(国際公開第2015/152133号)には、質量基準で、12.0~14.0%のSi、1.5~4.0%のMg、0.10%以下のMn、残部がAl及び不可避的不純物からなる、比剛性、強度及び延性に優れた鋳造用Al-Si-Mg系アルミニウム合金、並びにそれからなる鋳造部材が開示されている。Patent Document 1 (WO 2015/152133) discloses an Al-Si-Mg-based aluminum alloy for casting, which consists, by mass, of 12.0 to 14.0% Si, 1.5 to 4.0% Mg, 0.10% or less Mn, and the balance being Al and unavoidable impurities, and which has excellent specific rigidity, strength, and ductility, and a cast member made of the same.

国際公開第2015/152133号International Publication No. 2015/152133

本発明の一態様は、1.0~10.0質量%のNi、8.01~18.0質量%のCuを含み、残部がAlおよび不可避不純物である、鋳造用アルミニウム合金である。One aspect of the present invention is an aluminum alloy for casting, comprising 1.0 to 10.0 mass % of Ni, 8.01 to 18.0 mass % of Cu, and the balance being Al and unavoidable impurities.

この鋳造用アルミニウム合金によれば、Niの含有量を1.0~10.0質量%にすることで、アルミニウム合金中に、Niに起因する長片状の金属間化合物相であるNi系金属間化合物相を分散して晶出させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を向上させることができる。さらに、Cuの含有量を8.01~18.0質量%にすることで、Ni系金属間化合物相の周辺に、Cuに起因する金属間化合物相であるCu系金属間化合物相を網目状に晶出させることができる。このため、晶出領域が異なるNi系金属間化合物相およびCu系金属間化合物相を共存させることで、アルミニウム合金の剛性を一層向上させることができる。また、Cu系金属間化合物相が、Ni系金属間化合物相の周辺に網目状のネットワークを形成することで、アルミニウム合金の引張強さを向上させることができる。According to this casting aluminum alloy, by adjusting the Ni content to 1.0 to 10.0 mass%, a Ni-based intermetallic compound phase, which is a flaky intermetallic compound phase resulting from Ni, can be dispersed and crystallized in the aluminum alloy. This improves the rigidity of the aluminum alloy. Furthermore, by adjusting the Cu content to 8.01 to 18.0 mass%, a Cu-based intermetallic compound phase, which is an intermetallic compound phase resulting from Cu, can be crystallized in a network-like pattern around the Ni-based intermetallic compound phase. Therefore, by allowing the Ni-based intermetallic compound phase and the Cu-based intermetallic compound phase to coexist in different crystallization regions, the rigidity of the aluminum alloy can be further improved. Furthermore, by allowing the Cu-based intermetallic compound phase to form a network-like pattern around the Ni-based intermetallic compound phase, the tensile strength of the aluminum alloy can be improved.

鋳造用アルミニウム合金において、Niの含有量は、3.0~10.0質量%であることが好ましい。Niの含有量の下限を3.0質量%にすることで、アルミニウム合金中に、Ni系金属間化合物相をより分散して晶出させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を一層向上させることができる。In the aluminum alloy for casting, the Ni content is preferably 3.0 to 10.0 mass%. By setting the lower limit of the Ni content to 3.0 mass%, the Ni-based intermetallic compound phase can be more dispersed and crystallized in the aluminum alloy. This can further improve the rigidity of the aluminum alloy.

鋳造用アルミニウム合金において、Cuの含有量[Cu]およびNiの含有量[Ni]が以下の条件(1)を満たすことが好ましい。
10.0≦[Cu]+0.87[Ni]≦23.5 ・・・(1)
In the aluminum alloy for casting, it is preferable that the Cu content [Cu] and the Ni content [Ni] satisfy the following condition (1).
10.0≦[Cu]+0.87[Ni]≦23.5...(1)

鋳造用アルミニウム合金は、5.0~20.0質量%のSiをさらに含むことが好ましい。Siの含有量を5.0~20.0質量%にすることで、アルミニウム合金中に、Si相を分散して晶出させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を向上させることができる。さらに、Niの含有量を1.0~10.0質量%にすることで、Si相の周辺に、Ni系金属間化合物相を晶出させることができる。さらに、Cuの含有量を8.01~18.0質量%にすることで、Si相およびNi系金属間化合物相の周辺に、Cu系金属間化合物相を網目状に晶出させることができる。このため、晶出領域が異なるSi相、Ni系金属間化合物相およびCu系金属間化合物相を共存させることで、アルミニウム合金の剛性を一層向上させることができる。Preferably, the casting aluminum alloy further contains 5.0 to 20.0 mass% Si. By setting the Si content to 5.0 to 20.0 mass%, a Si phase can be dispersed and crystallized in the aluminum alloy. This improves the rigidity of the aluminum alloy. Furthermore, by setting the Ni content to 1.0 to 10.0 mass%, a Ni-based intermetallic compound phase can be crystallized around the Si phase. Furthermore, by setting the Cu content to 8.01 to 18.0 mass%, a Cu-based intermetallic compound phase can be crystallized in a network pattern around the Si phase and the Ni-based intermetallic compound phase. Therefore, by allowing the Si phase, Ni-based intermetallic compound phase, and Cu-based intermetallic compound phase to coexist in different crystallization regions, the rigidity of the aluminum alloy can be further improved.

鋳造用アルミニウム合金において、Siの含有量は、5.0~14.5質量%であることが好ましい。Siの含有量の上限を14.5質量%にすることで、アルミニウム合金の凝固過程におけるSi相の粗大化を抑制し、アルミニウム合金の脆化を抑制しやすい。このため、アルミニウム合金の引張強さを向上させやすい。In the aluminum alloy for casting, the Si content is preferably 5.0 to 14.5 mass%. By setting the upper limit of the Si content to 14.5 mass%, coarsening of the Si phase during the solidification process of the aluminum alloy is suppressed, and embrittlement of the aluminum alloy is easily suppressed. As a result, the tensile strength of the aluminum alloy is easily improved.

鋳造用アルミニウム合金において、Siの含有量[Si]、Cuの含有量[Cu]およびNiの含有量[Ni]が以下の条件(2)を満たすことが好ましい。
30.0≦[Si]+0.94[Cu]+2.02[Ni]≦42.5 ・・・(2)
In the aluminum alloy for casting, it is preferable that the Si content [Si], the Cu content [Cu], and the Ni content [Ni] satisfy the following condition (2).
30.0≦[Si]+0.94[Cu]+2.02[Ni]≦42.5...(2)

鋳造用アルミニウム合金は、0.0001~0.1質量%のPをさらに含むことが好ましい。Pの含有量を0.0001~0.1質量%にすることで、アルミニウム合金中に生成されるAlP(リン化アルミニウム)が初晶Siの異質核として作用するため、初晶Siを微細化することができる。このため、アルミニウム合金中に、初晶Siを均一に分散して晶出させやすい。したがって、アルミニウム合金中における剛性および引張強さのばらつきを抑制しやすい。Preferably, the casting aluminum alloy further contains 0.0001 to 0.1 mass% P. By adjusting the P content to 0.0001 to 0.1 mass%, AlP (aluminum phosphide) formed in the aluminum alloy acts as a heterogeneous nucleus for primary Si, thereby making it possible to refine the primary Si. This makes it easier to uniformly disperse and crystallize primary Si in the aluminum alloy. This makes it easier to suppress variations in rigidity and tensile strength in the aluminum alloy.

鋳造用アルミニウム合金は、0.01~3.0質量%のMgをさらに含むことが好ましい。Mgの含有量を0.01~3.0質量%にすることで、時効処理によりMgに起因する金属間化合物相であるMg系金属間化合物相を析出させることができる。このため、アルミニウム合金の引張強さを一層向上させることができる。The casting aluminum alloy preferably further contains 0.01 to 3.0 mass% of Mg. By adjusting the Mg content to 0.01 to 3.0 mass%, an Mg-based intermetallic compound phase, which is an intermetallic compound phase originating from Mg, can be precipitated by aging treatment. This allows the tensile strength of the aluminum alloy to be further improved.

鋳造用アルミニウム合金において、Cuの含有量は、9.0~15.5質量%であることが好ましい。In the aluminum alloy for casting, the Cu content is preferably 9.0 to 15.5 mass %.

本発明の他の態様は、上記の鋳造用アルミニウム合金を用いて鋳造されたアルミニウム鋳物である。剛性が高く、引張強さにも優れたアルミニウム鋳物を提供することができる。Another aspect of the present invention is an aluminum casting produced using the above-described aluminum alloy for casting, which has high rigidity and excellent tensile strength.

実施形態に係る鋳造用アルミニウム合金の実施例および比較例の組成、条件(1)の値、条件(2)の値、ヤング率および引張強さを示す図。FIG. 2 is a diagram showing the compositions, values of condition (1), values of condition (2), Young's modulus, and tensile strength of examples and comparative examples of casting aluminum alloys according to the embodiment. 比較例1に係る鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織についての観察結果を示す図。FIG. 2 is a view showing the observation results of the structure of a test piece of a casting aluminum alloy according to Comparative Example 1. 実施例1に係る鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織についての観察結果を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the observation results of the structure of a test piece of the casting aluminum alloy according to Example 1. 実施例2に係る鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織についての観察結果を示す図。FIG. 10 is a diagram showing the observation results of the structure of a test piece of the casting aluminum alloy according to Example 2. 実施例3に係る鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織についての観察結果を示す図。FIG. 10 is a diagram showing the observation results of the structure of a test piece of the casting aluminum alloy according to Example 3. 実施例8に係る鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織についての観察結果を示す図。FIG. 10 is a view showing the observation results of the structure of a test piece of the casting aluminum alloy according to Example 8. 実施例10に係る鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織についての観察結果を示す図。FIG. 10 is a diagram showing the observation results of the structure of a test piece of the casting aluminum alloy according to Example 10. 比較例2に係る鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織についての観察結果を示す図。FIG. 10 is a diagram showing the observation results of the structure of a test piece of a casting aluminum alloy according to Comparative Example 2.

以下、添付図面を参照して、本願が開示する鋳造用アルミニウム合金およびこれを用いて鋳造されたアルミニウム鋳物の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に規定されたものを含む。Hereinafter, embodiments of the casting aluminum alloy and aluminum castings cast using the same disclosed in the present application will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and includes those defined in the claims.

<第1の実施形態>
第1の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、1.0~10.0質量%のNi、8.01~18.0質量%のCuを含み、残部がAlおよび不可避不純物である。
First Embodiment
The aluminum alloy for casting according to the first embodiment contains 1.0 to 10.0 mass % of Ni, 8.01 to 18.0 mass % of Cu, and the balance being Al and inevitable impurities.

本実施形態において、「鋳造」は、砂型鋳造法、金型鋳造法、ダイカスト法等の各種の鋳造法による鋳造を含む。また、「アルミニウム合金」は、主相としてアルミニウム相を含む合金を意味する。したがって、「鋳造用アルミニウム合金」は、砂型鋳造法、金型鋳造法、ダイカスト法等の各種の鋳造法により鋳造されるアルミニウム合金を意味する。元素の「質量%」は、鋳造用アルミニウム合金の質量に対する元素の質量の百分率を意味する。例えば、「A~B質量%の元素」の表記は、元素の質量%がA%以上B%以下であることを意味する。「残部」は、鋳造用アルミニウム合金を構成する成分のうち、列挙された元素以外の成分を意味する。例えば、「・・・Ni、・・・Cuを含み、残部がAlおよび不可避不純物である、鋳造用アルミニウム合金。」の表記は、鋳造用アルミニウム合金を構成する成分のうち、NiおよびCu以外の成分がAlおよび不可避不純物であることを意味する。以下の実施形態においても同様である。In this embodiment, "casting" includes casting by various casting methods such as sand casting, metal mold casting, and die casting. Furthermore, "aluminum alloy" refers to an alloy containing an aluminum phase as a primary phase. Accordingly, "cast aluminum alloy" refers to an aluminum alloy cast by various casting methods such as sand casting, metal mold casting, and die casting. The "mass %" of an element refers to the mass percentage of the element relative to the mass of the cast aluminum alloy. For example, the expression "A to B mass % of elements" means that the mass % of the element is A% or more and B% or less. The "balance" refers to components other than the listed elements that constitute the cast aluminum alloy. For example, the expression "a cast aluminum alloy containing ...Ni, ...Cu, with the balance being Al and unavoidable impurities" means that, of the components that constitute the cast aluminum alloy, the components other than Ni and Cu are Al and unavoidable impurities. This also applies to the following embodiments.

(Ni:ニッケル)
第1の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、1.0~10.0質量%のNiを含む。本実施形態の鋳造用アルミニウム合金においては、Niに起因する長片状の金属間化合物相であるNi系金属間化合物相が、アルミニウム合金中に、例えば、初晶として分散して晶出する。Niの含有量の下限が1.0質量%であるので、Ni系金属間化合物相の生成量を増加させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を向上させることができる。また、Niの含有量の上限が10.0質量%であるので、アルミニウム合金の凝固過程におけるNi系金属間化合物相の粗大化を抑制することができる。このため、例えば、長辺状のNi系金属間化合物相に沿って亀裂が進展するような事態も未然に抑制しやすい。したがって、アルミニウム合金の引張強さの低下を抑制することができる。以下の実施形態においても同様である。
(Ni: Nickel)
The casting aluminum alloy of the first embodiment contains 1.0 to 10.0 mass% Ni. In the casting aluminum alloy of this embodiment, a Ni-based intermetallic compound phase, which is a long-flak intermetallic compound phase resulting from Ni, is dispersed and crystallized in the aluminum alloy, for example, as a primary crystal. Since the lower limit of the Ni content is 1.0 mass%, the amount of Ni-based intermetallic compound phase produced can be increased. This improves the rigidity of the aluminum alloy. Furthermore, since the upper limit of the Ni content is 10.0 mass%, coarsening of the Ni-based intermetallic compound phase during the solidification process of the aluminum alloy can be suppressed. This makes it easy to prevent, for example, cracks from propagating along the long-flak Ni-based intermetallic compound phase. This also makes it easy to prevent a decrease in the tensile strength of the aluminum alloy. The same applies to the following embodiments.

(Cu:銅)
第1の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、8.01~18.0質量%のCuを含む。本実施形態の鋳造用アルミニウム合金においては、Cuに起因する金属間化合物相であるCu系金属間化合物相が、Ni系金属間化合物相の周辺に、例えば、Alとの共晶として網目状に晶出する。Cuの含有量の下限が8.01質量%であるので、Cu系金属間化合物相の生成量を増加させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を向上させることができる。また、Cuの含有量の上限が18.0質量%であるので、硬質相としてのCu系金属間化合物相の過剰な増加を抑制することができる。このため、アルミニウム合金の脆化を抑制することができる。したがって、アルミニウム合金の引張強さの低下を抑制することができる。以下の実施形態においても同様である。
(Cu: Copper)
The casting aluminum alloy of the first embodiment contains 8.01 to 18.0 mass% Cu. In the casting aluminum alloy of this embodiment, a Cu-based intermetallic compound phase, which is an intermetallic compound phase resulting from Cu, crystallizes around the Ni-based intermetallic compound phase, for example, as a eutectic with Al, in a network pattern. Since the lower limit of the Cu content is 8.01 mass%, the amount of Cu-based intermetallic compound phase produced can be increased. This improves the rigidity of the aluminum alloy. Furthermore, since the upper limit of the Cu content is 18.0 mass%, excessive increase in the Cu-based intermetallic compound phase as a hard phase can be suppressed. This suppresses embrittlement of the aluminum alloy. This also suppresses a decrease in the tensile strength of the aluminum alloy. The same applies to the following embodiments.

(Al:アルミニウム、不可避不純物)
第1の実施形態の鋳造用アルミニウム合金における残部は、Alおよび不可避不純物である。残部に含まれる不可避不純物としては、例えば、Zn(亜鉛)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cr(クロム)、Sn(スズ)、Pb(鉛)、V(バナジウム)、Ti(チタン)等の元素が挙げられる。不可避不純物の含有量は、合計で7.5質量%以下であることが好ましく、合計で5.0質量%以下、合計で4.0質量%以下または合計で3.0質量%以下であることがさらに好ましい。以下の実施形態においても同様である。
(Al: aluminum, inevitable impurities)
The balance in the casting aluminum alloy of the first embodiment is Al and inevitable impurities. Examples of the inevitable impurities contained in the balance include elements such as Zn (zinc), Fe (iron), Mn (manganese), Cr (chromium), Sn (tin), Pb (lead), V (vanadium), and Ti (titanium). The content of the inevitable impurities is preferably 7.5% by mass or less in total, more preferably 5.0% by mass or less in total, 4.0% by mass or less in total, or 3.0% by mass or less in total. The same applies to the following embodiments.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金によれば、Niの含有量を1.0~10.0質量%にすることで、アルミニウム合金中に、Ni系金属間化合物相を分散して晶出させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を向上させることができる。さらに、Cuの含有量を8.01~18.0質量%にすることで、Ni系金属間化合物相の周辺に、Cu系金属間化合物相を網目状に晶出させることができる。このため、晶出領域が異なるNi系金属間化合物相およびCu系金属間化合物相を共存させることで、アルミニウム合金の剛性を一層向上させることができる。また、Cu系金属間化合物相が、Ni系金属間化合物相の周辺に網目状のネットワークを形成することで、アルミニウム合金の引張強さを向上させることができる。According to the casting aluminum alloy of this embodiment, by adjusting the Ni content to 1.0 to 10.0 mass%, a Ni-based intermetallic compound phase can be dispersed and crystallized in the aluminum alloy. This improves the rigidity of the aluminum alloy. Furthermore, by adjusting the Cu content to 8.01 to 18.0 mass%, a Cu-based intermetallic compound phase can be crystallized in a network-like manner around the Ni-based intermetallic compound phase. Therefore, by allowing the Ni-based intermetallic compound phase and the Cu-based intermetallic compound phase to coexist in different crystallization regions, the rigidity of the aluminum alloy can be further improved. Furthermore, by allowing the Cu-based intermetallic compound phase to form a network-like structure around the Ni-based intermetallic compound phase, the tensile strength of the aluminum alloy can be improved.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金において、Niの含有量の下限は、1.5質量%であることが好ましく、2.0質量%、2.1質量%、3.0質量%、3.5質量%または4.0質量%であることがさらに好ましい。また、Niの含有量の上限は、8.0質量%であることが好ましく、7.0質量%、6.5質量%または6.1質量%であることがさらに好ましい。Niの含有量の下限および上限をこのようにすることで、アルミニウム合金の剛性および引張強さの両方を向上させやすい。あるいは、剛性および引張強さのいずれか一方が極端に低下する事態を抑制し、剛性および引張強さの両方をバランスよく発現させやすい。特に、Niの含有量の下限を3.0質量%にすることで、アルミニウム合金中に、Ni系金属間化合物相をより分散して晶出させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を一層向上させることができる。以下の実施形態においても同様である。In the casting aluminum alloy of this embodiment, the lower limit of the Ni content is preferably 1.5% by mass, and more preferably 2.0%, 2.1%, 3.0%, 3.5%, or 4.0% by mass. The upper limit of the Ni content is preferably 8.0% by mass, and more preferably 7.0%, 6.5%, or 6.1% by mass. Setting the lower and upper limits of the Ni content in this manner facilitates improving both the rigidity and tensile strength of the aluminum alloy. Alternatively, it is possible to prevent an extreme decrease in either the rigidity or the tensile strength, and facilitate the development of a balanced combination of both rigidity and tensile strength. In particular, setting the lower limit of the Ni content to 3.0% by mass allows the Ni-based intermetallic compound phase to be more dispersed and crystallized in the aluminum alloy. This further improves the rigidity of the aluminum alloy. The same applies to the following embodiments.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金において、Cuの含有量の下限は、8.2質量%であることが好ましく、9.0質量%、9.5質量%、10.0質量%、10.1質量%、10.5質量%、11.0質量%、11.5質量%または11.9質量%であることがさらに好ましい。また、Cuの含有量の上限は、17.5質量%であることが好ましく、17.0質量%、16.5質量%、16.0質量%、15.5質量%、15.0質量%または14.7質量%であることがさらに好ましい。Cuの含有量の下限および上限をこのようにすることで、アルミニウム合金の剛性および引張強さの両方を向上させやすい。あるいは、剛性および引張強さのいずれか一方が極端に低下する事態を抑制し、剛性および引張強さの両方をバランスよく発現させやすい。以下の実施形態においても同様である。In the casting aluminum alloy of this embodiment, the lower limit of the Cu content is preferably 8.2 mass%, more preferably 9.0 mass%, 9.5 mass%, 10.0 mass%, 10.1 mass%, 10.5 mass%, 11.0 mass%, 11.5 mass%, or 11.9 mass%. The upper limit of the Cu content is preferably 17.5 mass%, more preferably 17.0 mass%, 16.5 mass%, 16.0 mass%, 15.5 mass%, 15.0 mass%, or 14.7 mass%. Setting the lower and upper limits of the Cu content in this manner makes it easy to improve both the rigidity and tensile strength of the aluminum alloy. Alternatively, it is easy to suppress a situation in which either the rigidity or the tensile strength is extremely reduced, and to achieve a balanced expression of both rigidity and tensile strength. The same applies to the following embodiments.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金においては、Cuの含有量[Cu]およびNiの含有量[Ni]が以下の条件(1)を満たすように配合されている。
10.0≦[Cu]+0.87[Ni]≦23.5 ・・・(1)
In the aluminum alloy for casting of this embodiment, the Cu content [Cu] and the Ni content [Ni] are blended so as to satisfy the following condition (1).
10.0≦[Cu]+0.87[Ni]≦23.5...(1)

本実施形態においては、条件(1)を満たすことにより、アルミニウム合金の剛性および引張強さの両方を向上させやすい。あるいは、剛性および引張強さのいずれか一方が極端に低下する事態を抑制し、剛性および引張強さの両方をバランスよく発現させやすい。条件(1)の下限は、11.0であることが好ましく、12.0または13.0であることがさらに好ましい。また、条件(1)の上限は、23.0であることが好ましく、22.5であることがさらに好ましい。以下の実施形態においても同様である。In this embodiment, satisfying condition (1) makes it easy to improve both the rigidity and tensile strength of the aluminum alloy. Alternatively, it makes it easy to suppress an extreme decrease in either the rigidity or the tensile strength, and to exhibit both rigidity and tensile strength in a balanced manner. The lower limit of condition (1) is preferably 11.0, and more preferably 12.0 or 13.0. The upper limit of condition (1) is preferably 23.0, and more preferably 22.5. The same applies to the following embodiments.

<第2の実施形態>
第2の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、5.0~20.0質量%のSi、1.0~10.0質量%のNi、8.01~18.0質量%のCuを含み、残部がAlおよび不可避不純物である。
Second Embodiment
The casting aluminum alloy of the second embodiment contains 5.0 to 20.0 mass % Si, 1.0 to 10.0 mass % Ni, 8.01 to 18.0 mass % Cu, and the balance being Al and inevitable impurities.

(Si:ケイ素)
第2の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、5.0~20.0質量%のSiを含む。本実施形態の鋳造用アルミニウム合金においては、Si相が、例えば、初晶Siとして、および、Alとの共晶Siとしてそれぞれ分散して晶出する。Siの含有量の下限が5.0質量%であるので、Si相の晶出量を増加させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を向上させることができる。また、Siの含有量の上限が20.0質量%であるので、アルミニウム合金の凝固過程におけるSi相の粗大化を抑制することができる。このため、アルミニウム合金の脆化を抑制することができる。したがって、アルミニウム合金の引張強さの低下を抑制することができる。さらに、Siの含有量の上限が20.0質量%であるので、Si相の粗大化に伴う、Si相に作用する浮力の増加を抑制することができる。このため、アルミニウム合金中におけるSi相の浮上および/または分離を抑制することができる。したがって、アルミニウム合金の組織および引張強さのばらつきを抑制することができる。以下の実施形態においても同様である。
(Si: silicon)
The casting aluminum alloy of the second embodiment contains 5.0 to 20.0 mass% Si. In the casting aluminum alloy of this embodiment, the Si phase is dispersed and crystallized, for example, as primary Si and as eutectic Si with Al. Since the lower limit of the Si content is 5.0 mass%, the amount of crystallized Si phase can be increased. This improves the rigidity of the aluminum alloy. Furthermore, since the upper limit of the Si content is 20.0 mass%, coarsening of the Si phase during the solidification process of the aluminum alloy can be suppressed. This suppresses embrittlement of the aluminum alloy. This suppresses a decrease in the tensile strength of the aluminum alloy. Furthermore, since the upper limit of the Si content is 20.0 mass%, this suppresses an increase in the buoyancy acting on the Si phase due to coarsening of the Si phase. This suppresses floating and/or separation of the Si phase in the aluminum alloy. This suppresses variations in the structure and tensile strength of the aluminum alloy. The same applies to the following embodiments.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金によれば、Siの含有量を5.0~20.0質量%にすることで、アルミニウム合金中に、初晶および共晶のSi相を分散して晶出させることができる。このため、アルミニウム合金の剛性を向上させることができる。さらに、Niの含有量を1.0~10.0質量%にすることで、Si相の周辺に、Ni系金属間化合物相を晶出させることができる。さらに、Cuの含有量を8.01~18.0質量%にすることで、Si相およびNi系金属間化合物相の周辺に、Cu系金属間化合物相を網目状に晶出させることができる。このため、晶出領域が異なるSi相、Ni系金属間化合物相およびCu系金属間化合物相を共存させることで、アルミニウム合金の剛性を一層向上させることができる。According to the casting aluminum alloy of this embodiment, by adjusting the Si content to 5.0 to 20.0 mass%, primary and eutectic Si phases can be dispersed and crystallized in the aluminum alloy. This improves the rigidity of the aluminum alloy. Furthermore, by adjusting the Ni content to 1.0 to 10.0 mass%, a Ni-based intermetallic compound phase can be crystallized around the Si phase. Furthermore, by adjusting the Cu content to 8.01 to 18.0 mass%, a Cu-based intermetallic compound phase can be crystallized in a network pattern around the Si phase and the Ni-based intermetallic compound phase. Therefore, by allowing the Si phase, Ni-based intermetallic compound phase, and Cu-based intermetallic compound phase to coexist in different crystallization regions, the rigidity of the aluminum alloy can be further improved.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金において、Siの含有量の下限は、5.5質量%であることが好ましく、5.6質量%、6.0質量%、6.5質量%、7.0質量%、7.5質量%、8.0質量%または8.5質量%であることがさらに好ましい。また、Siの含有量の上限は、18.0質量%であることが好ましく、17.0質量%、16.5質量%、16.4質量%、16.0質量%、15.5質量%、15.0質量%、14.5質量%、14.0質量%、13.8質量%または13.5質量%であることがさらに好ましい。Siの含有量の下限および上限をこのようにすることで、アルミニウム合金の剛性および引張強さの両方を向上させやすい。あるいは、剛性および引張強さのいずれか一方が極端に低下する事態を抑制し、剛性および引張強さの両方をバランスよく発現させやすい。特に、Siの含有量の上限を14.5質量%にすることで、アルミニウム合金の凝固過程におけるSi相の粗大化を抑制し、アルミニウム合金の脆化を一層抑制しやすい。このため、アルミニウム合金の引張強さを向上させやすい。以下の実施形態においても同様である。In the casting aluminum alloy of this embodiment, the lower limit of the Si content is preferably 5.5 mass%, more preferably 5.6 mass%, 6.0 mass%, 6.5 mass%, 7.0 mass%, 7.5 mass%, 8.0 mass%, or 8.5 mass%. The upper limit of the Si content is preferably 18.0 mass%, more preferably 17.0 mass%, 16.5 mass%, 16.4 mass%, 16.0 mass%, 15.5 mass%, 15.0 mass%, 14.5 mass%, 14.0 mass%, 13.8 mass%, or 13.5 mass%. By setting the lower and upper limits of the Si content in this manner, it is easy to improve both the rigidity and tensile strength of the aluminum alloy. Alternatively, it is easy to suppress a situation in which either the rigidity or the tensile strength is extremely reduced, and to easily achieve a balanced development of both rigidity and tensile strength. In particular, by setting the upper limit of the Si content to 14.5 mass %, coarsening of the Si phase during the solidification process of the aluminum alloy can be suppressed, and embrittlement of the aluminum alloy can be further suppressed. This makes it easier to improve the tensile strength of the aluminum alloy. The same applies to the following embodiments.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金においては、Siの含有量[Si]、Cuの含有量[Cu]およびNiの含有量[Ni]が以下の条件(2)を満たすように配合されている。
30.0≦[Si]+0.94[Cu]+2.02[Ni]≦42.5 ・・・(2)
In the aluminum alloy for casting of this embodiment, the Si content [Si], the Cu content [Cu], and the Ni content [Ni] are blended so as to satisfy the following condition (2).
30.0≦[Si]+0.94[Cu]+2.02[Ni]≦42.5...(2)

本実施形態においては、条件(2)を満たすことにより、アルミニウム合金の剛性および引張強さの両方を向上させやすい。あるいは、剛性および引張強さのいずれか一方が極端に低下する事態を抑制し、剛性および引張強さの両方をバランスよく発現させやすい。条件(2)の下限は、30.5であることが好ましく、31.0または31.5であることがさらに好ましい。また、条件(2)の上限は、42.0であることが好ましく、41.5であることがさらに好ましい。以下の実施形態においても同様である。In this embodiment, satisfying condition (2) makes it easy to improve both the rigidity and tensile strength of the aluminum alloy. Alternatively, it is easy to suppress a situation in which either the rigidity or the tensile strength is extremely reduced, and to exhibit both rigidity and tensile strength in a balanced manner. The lower limit of condition (2) is preferably 30.5, and more preferably 31.0 or 31.5. The upper limit of condition (2) is preferably 42.0, and more preferably 41.5. The same applies to the following embodiments.

<第3の実施形態>
第3の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、5.0~20.0質量%のSi、1.0~10.0質量%のNi、8.01~18.0質量%のCu、0.0001~0.1質量%のPを含み、残部がAlおよび不可避不純物である。
Third Embodiment
The casting aluminum alloy of the third embodiment contains 5.0 to 20.0 mass% Si, 1.0 to 10.0 mass% Ni, 8.01 to 18.0 mass% Cu, 0.0001 to 0.1 mass% P, and the remainder being Al and inevitable impurities.

(P:リン)
第3の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、0.0001~0.1質量%のPを含む。Pの含有量の下限が0.0001質量%であるので、初晶Siを微細化する作用を向上させることができる。このため、アルミニウム合金中に、初晶Siを均一に分散して晶出させることができる。また、Pの含有量の上限が0.1質量%であるので、アルミニウム合金の流動性の低下を抑制することができる。したがって、アルミニウム合金の鋳造性を向上させることができる。以下の実施形態においても同様である。
(P: Rin)
The casting aluminum alloy of the third embodiment contains 0.0001 to 0.1 mass% P. Since the lower limit of the P content is 0.0001 mass%, the effect of refining primary crystal Si can be improved. Therefore, primary crystal Si can be uniformly dispersed and crystallized in the aluminum alloy. Furthermore, since the upper limit of the P content is 0.1 mass%, a decrease in the fluidity of the aluminum alloy can be suppressed. Therefore, the castability of the aluminum alloy can be improved. The same applies to the following embodiments.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金によれば、Pの含有量を0.0001~0.1質量%にすることで、アルミニウム合金中に生成されるAlP(リン化アルミニウム)が初晶Siの異質核として作用するため、初晶Siを微細化することができる。このため、アルミニウム合金中に、初晶Siを均一に分散して晶出させやすい。したがって、アルミニウム合金中における剛性および引張強さのばらつきを抑制しやすい。According to the casting aluminum alloy of this embodiment, by setting the P content to 0.0001 to 0.1 mass%, AlP (aluminum phosphide) formed in the aluminum alloy acts as a heterogeneous nucleus for primary Si, thereby making it possible to refine the primary Si. This makes it easy to crystallize primary Si uniformly dispersed in the aluminum alloy. This makes it easy to suppress variations in rigidity and tensile strength in the aluminum alloy.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金において、Pの含有量の下限は、0.0003質量%であることが好ましく、0.0006質量%であることがさらに好ましい。また、Pの含有量の上限は、0.05質量%であることが好ましく、0.04質量%または0.03質量%であることがさらに好ましい。Pの含有量の下限および上限をこのようにすることで、アルミニウム合金の剛性および引張強さのばらつきを抑制しやすい。以下の実施形態においても同様である。In the casting aluminum alloy of this embodiment, the lower limit of the P content is preferably 0.0003 mass%, more preferably 0.0006 mass%. The upper limit of the P content is preferably 0.05 mass%, more preferably 0.04 mass% or 0.03 mass%. By setting the lower and upper limits of the P content as described above, it is easy to suppress variations in the rigidity and tensile strength of the aluminum alloy. This also applies to the following embodiments.

<第4の実施形態>
第4の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、1.0~10.0質量%のNi、8.01~18.0質量%のCu、0.01~3.0質量%のMgを含み、残部がAlおよび不可避不純物である。
<Fourth embodiment>
The casting aluminum alloy of the fourth embodiment contains 1.0 to 10.0 mass % Ni, 8.01 to 18.0 mass % Cu, 0.01 to 3.0 mass % Mg, and the balance being Al and inevitable impurities.

(Mg:マグネシウム)
第4の実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、0.01~3.0質量%のMgを含む。Mgの含有量の下限が0.01質量%であるので、アルミニウム合金の時効処理によりMgに起因する金属間化合物相であるMg系金属間化合物相を析出させる作用を向上させることができる。このため、アルミニウム合金の析出強化を図ることができる。また、Mgの含有量の上限が3.0質量%であるので、Mg系金属間化合物相の過剰な増加を抑制することができる。このため、アルミニウム合金の伸びの低下を抑制することができる。
(Mg: magnesium)
The casting aluminum alloy of the fourth embodiment contains 0.01 to 3.0 mass% Mg. Since the lower limit of the Mg content is 0.01 mass%, the effect of precipitating an Mg-based intermetallic compound phase, which is an intermetallic compound phase originating from Mg, by aging the aluminum alloy can be improved. This allows for precipitation strengthening of the aluminum alloy. Furthermore, since the upper limit of the Mg content is 3.0 mass%, excessive increase in the Mg-based intermetallic compound phase can be suppressed. This allows for suppression of a decrease in elongation of the aluminum alloy.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金によれば、Mgの含有量を0.01~3.0質量%にすることで、時効処理によりMgに起因する金属間化合物相であるMg系金属間化合物相を析出させることができる。このため、アルミニウム合金の引張強さを一層向上させることができる。According to the casting aluminum alloy of this embodiment, by adjusting the Mg content to 0.01 to 3.0 mass%, it is possible to precipitate an Mg-based intermetallic compound phase, which is an intermetallic compound phase originating from Mg, by aging treatment, thereby further improving the tensile strength of the aluminum alloy.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金において、Mgの含有量の下限は、0.05質量%であることが好ましく、0.1質量%、0.2質量%または0.3質量%であることがさらに好ましい。また、Mgの含有量の上限は、2.0質量%であることが好ましく、1.0質量%、0.8質量%または0.6質量%であることがさらに好ましい。Mgの含有量の下限および上限をこのようにすることで、アルミニウム合金の引張強さを向上させやすい。In the casting aluminum alloy of this embodiment, the lower limit of the Mg content is preferably 0.05 mass%, more preferably 0.1 mass%, 0.2 mass%, or 0.3 mass%. The upper limit of the Mg content is preferably 2.0 mass%, more preferably 1.0 mass%, 0.8 mass%, or 0.6 mass%. By setting the lower and upper limits of the Mg content in these ranges, the tensile strength of the aluminum alloy is easily improved.

本実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、5.0~20.0質量%のSiをさらに含むことが好ましい。また、本実施形態の鋳造用アルミニウム合金は、0.0001~0.1質量%のPをさらに含むことが好ましい。The casting aluminum alloy of this embodiment preferably further contains 5.0 to 20.0 mass% of Si and 0.0001 to 0.1 mass% of P.

以上の実施形態の鋳造用アルミニウム合金を用いることで、剛性が高く、引張強さにも優れたアルミニウム鋳物を提供することができる。したがって、このアルミニウム鋳物は、高い剛性かつ高い引張強さが求められる多種多様な用途に好適である。このアルミニウム鋳物の用途の例としては、工作機械、ロボットおよび自動車等の構成部品等が挙げられる。By using the aluminum alloy for casting according to the above embodiment, it is possible to provide an aluminum casting having high rigidity and excellent tensile strength. Therefore, this aluminum casting is suitable for a wide variety of applications requiring high rigidity and high tensile strength. Examples of applications of this aluminum casting include components for machine tools, robots, automobiles, etc.

<実施例>
図1に、以上の実施形態に係る鋳造用アルミニウム合金の実施例および比較例の組成(質量%)、条件(1)の値、条件(2)の値、ヤング率(GPa)および引張強さ(MPa)を示す。引張強さ(MPa)は、実施例および比較例に係る鋳造用アルミニウム合金の試験片について、「JIS Z 2241(金属材料引張試験方法)」に従って測定された値である。試験片は、金型鋳造法により鋳造した、直径6mm、平行部長さが36mmの14A号試験片を用いた。ヤング率は、引張試験における応力およびひずみの関係の弾性範囲内の傾きから求めた値である。ひずみは、試験片平行部表面に対面に貼付した2枚の1軸ひずみゲージの計測値の平均値とした。
<Example>
FIG. 1 shows the composition (mass%), values for condition (1), value for condition (2), Young's modulus (GPa), and tensile strength (MPa) of examples and comparative examples of the casting aluminum alloy according to the above embodiment. The tensile strength (MPa) was measured for test pieces of the casting aluminum alloy according to the examples and comparative examples in accordance with JIS Z 2241 (Method of tensile testing for metallic materials). The test pieces used were No. 14A test pieces with a diameter of 6 mm and a parallel length of 36 mm, cast by a mold casting method. The Young's modulus was determined from the slope within the elastic range of the relationship between stress and strain in a tensile test. The strain was the average value of the measured values of two uniaxial strain gauges attached opposite each other to the parallel surface of the test piece.

(実施例1~10と比較例1との比較)
図1に示すように、実施例1~10のCuの含有量は8.01質量%以上であるのに対して、比較例1のCuの含有量は8.01質量%未満である。ここで、実施例1~10のヤング率は95~108GPaであるのに対して、比較例1のヤング率は95GPaである。このため、実施例1~10では、比較例1と比べて剛性が最大14%程度向上している。また、実施例1~10の引張強さは170~261MPaであるのに対して、比較例1の引張強さは160MPaである。このため、実施例1~10では、比較例1と比べて引張強さが最大63%程度(最小でも6%程度)向上している。このように、Cuの含有量の下限を8.01質量%にすることで、鋳造用アルミニウム合金の剛性および引張強さを向上させることができることを確認することができた。
(Comparison between Examples 1 to 10 and Comparative Example 1)
As shown in FIG. 1 , the Cu content in Examples 1 to 10 is 8.01% by mass or more, while the Cu content in Comparative Example 1 is less than 8.01% by mass. Here, the Young's modulus in Examples 1 to 10 is 95 to 108 GPa, while the Young's modulus in Comparative Example 1 is 95 GPa. Therefore, the rigidity of Examples 1 to 10 is improved by up to about 14% compared to Comparative Example 1. Furthermore, the tensile strength of Examples 1 to 10 is 170 to 261 MPa, while the tensile strength of Comparative Example 1 is 160 MPa. Therefore, the tensile strength of Examples 1 to 10 is improved by up to about 63% (at least about 6%) compared to Comparative Example 1. Thus, it was confirmed that the rigidity and tensile strength of a casting aluminum alloy can be improved by setting the lower limit of the Cu content to 8.01% by mass.

(実施例1~10と比較例2との比較)
図1に示すように、実施例1~10のCuの含有量は18.0質量%以下であるのに対して、比較例2のCuの含有量は18.0質量%を超過する。ここで、実施例1~10のヤング率は95~108GPaであるのに対して、比較例2のヤング率は104GPaである。このため、実施例1~10では、比較例2と比べて剛性の変動幅が4~9%の範囲に収まっている。また、実施例1~10の引張強さは170~261MPaであるのに対して、比較例2の引張強さは119MPaである。このため、実施例1~10では、比較例2と比べて引張強さが最大120%程度(最小でも43%程度)向上している。このように、Cuの含有量の上限を18.0質量%にすることで、鋳造用アルミニウム合金の剛性のばらつきを抑制し安定的に剛性を発現させるとともに、引張強さを著しく向上させることができることを確認することができた。
(Comparison between Examples 1 to 10 and Comparative Example 2)
As shown in FIG. 1 , the Cu content in Examples 1 to 10 is 18.0 mass% or less, while the Cu content in Comparative Example 2 exceeds 18.0 mass%. Here, the Young's modulus in Examples 1 to 10 is 95 to 108 GPa, while the Young's modulus in Comparative Example 2 is 104 GPa. Therefore, in Examples 1 to 10, the fluctuation range of rigidity is within a range of 4 to 9% compared to Comparative Example 2. Furthermore, the tensile strength in Examples 1 to 10 is 170 to 261 MPa, while the tensile strength in Comparative Example 2 is 119 MPa. Therefore, in Examples 1 to 10, the tensile strength is improved by a maximum of approximately 120% (at a minimum, approximately 43%) compared to Comparative Example 2. Thus, it was confirmed that by setting the upper limit of the Cu content to 18.0 mass%, it is possible to suppress the variation in rigidity of the casting aluminum alloy, stably exhibit rigidity, and significantly improve tensile strength.

(実施例2~9と実施例1との比較)
図1に示すように、実施例2~9のCuの含有量は9.0質量%以上であるのに対して、実施例1のCuの含有量は9.0質量%未満である。ここで、実施例2~9のヤング率は95~108GPaであるのに対して、実施例1のヤング率は99GPaである。このため、実施例2~9では、実施例1と比べて剛性の変動幅が4~9%の範囲に収まっている。また、実施例2~9の引張強さは181~261MPaであるのに対して、実施例1の引張強さは172MPaである。このため、実施例2~9では、実施例1と比べて引張強さが最大52%程度(最小でも5%程度)向上している。このように、Cuの含有量の下限を9.0質量%にすることで、鋳造用アルミニウム合金の剛性のばらつきを抑制し安定的に剛性を発現させるとともに、引張強さを向上させることができることを確認することができた。
(Comparison of Examples 2 to 9 with Example 1)
As shown in FIG. 1 , the Cu content in Examples 2 to 9 is 9.0 mass% or more, while the Cu content in Example 1 is less than 9.0 mass%. Here, the Young's modulus in Examples 2 to 9 is 95 to 108 GPa, while the Young's modulus in Example 1 is 99 GPa. Therefore, in Examples 2 to 9, the fluctuation range of rigidity is within a range of 4 to 9% compared to Example 1. Furthermore, the tensile strength in Examples 2 to 9 is 181 to 261 MPa, while the tensile strength in Example 1 is 172 MPa. Therefore, in Examples 2 to 9, the tensile strength is improved by a maximum of about 52% (at a minimum, about 5%) compared to Example 1. Thus, it was confirmed that by setting the lower limit of the Cu content to 9.0 mass%, it is possible to suppress the variation in rigidity of the casting aluminum alloy, stably exhibit rigidity, and improve tensile strength.

(実施例2~9と実施例10との比較)
図1に示すように、実施例2~9のCuの含有量は15.5質量%以下であるのに対して、実施例10のCuの含有量は15.5質量%を超過する。ここで、実施例2~9のヤング率は95~108GPaであるのに対して、実施例10のヤング率は104GPaである。このため、実施例2~9では、実施例10と比べて剛性の変動幅が4~9%の範囲に収まっている。また、実施例2~9の引張強さは181~261MPaであるのに対して、実施例10の引張強さは170MPaである。このため、実施例2~9では、実施例10と比べて引張強さが最大54%程度(最小でも6%程度)向上している。このように、Cuの含有量の上限を15.5質量%にすることで、鋳造用アルミニウム合金の剛性のばらつきを抑制し安定的に剛性を発現させるとともに、引張強さを向上させることができることを確認することができた。
(Comparison of Examples 2 to 9 with Example 10)
As shown in FIG. 1 , the Cu content in Examples 2 to 9 is 15.5 mass% or less, while the Cu content in Example 10 exceeds 15.5 mass%. Here, the Young's modulus in Examples 2 to 9 is 95 to 108 GPa, while the Young's modulus in Example 10 is 104 GPa. Therefore, in Examples 2 to 9, the fluctuation range of rigidity is within a range of 4 to 9% compared to Example 10. Furthermore, the tensile strength in Examples 2 to 9 is 181 to 261 MPa, while the tensile strength in Example 10 is 170 MPa. Therefore, in Examples 2 to 9, the tensile strength is improved by a maximum of about 54% (at a minimum of about 6%) compared to Example 10. Thus, it was confirmed that by setting the upper limit of the Cu content to 15.5 mass%, it is possible to suppress the variation in rigidity of the casting aluminum alloy, stably exhibit rigidity, and improve tensile strength.

(鋳造用アルミニウム合金の組織)
図2~図8に、鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織についての観察結果を示す。図2は比較例1、図3は実施例1、図4は実施例2、図5は実施例3、図6は実施例8、図7は実施例10、図8は比較例2のミクロ組織について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察された結果を示す図である。
(Casting aluminum alloy structure)
Observation results of the structures of test pieces of the cast aluminum alloys are shown in Figures 2 to 8. Figure 2 shows the results of observation of the microstructures of Comparative Example 1, Figure 3 shows Example 1, Figure 4 shows Example 2, Figure 5 shows Example 3, Figure 6 shows Example 8, Figure 7 shows Example 10, and Figure 8 shows Comparative Example 2, observed by a scanning electron microscope (SEM).

図1に示すように、比較例1は、Cuの含有量が4.7質量%である。図2に示すように、比較例1では、アルミニウム合金中に晶出したSi相10およびNi系金属間化合物相20の周辺に、細い針状のCu系金属間化合物相30が疎らに晶出している。また、比較例1では、アルミニウム合金中にCu系金属間化合物相30が晶出していない部分が多く存在し、Cu系金属間化合物相30が晶出している部分であっても、近接するCu系金属間化合物相30同士が互いに途切れた状態で不連続的に分布している。この結果、図1に示すように、比較例1では、鋳造用アルミニウム合金の引張強さを向上させることが困難となっている。As shown in Fig. 1, Comparative Example 1 has a Cu content of 4.7 mass%. As shown in Fig. 2, in Comparative Example 1, thin needle-like Cu-based intermetallic compound phases 30 are sparsely crystallized around Si phase 10 and Ni-based intermetallic compound phase 20 crystallized in the aluminum alloy. Furthermore, in Comparative Example 1, there are many portions in the aluminum alloy where Cu-based intermetallic compound phase 30 is not crystallized, and even in portions where Cu-based intermetallic compound phase 30 is crystallized, adjacent Cu-based intermetallic compound phases 30 are distributed discontinuously with no connection between them. As a result, as shown in Fig. 1, it is difficult to improve the tensile strength of the casting aluminum alloy in Comparative Example 1.

図1に示すように、実施例1は、Cuの含有量が8.2質量%であり、実施例2は、Cuの含有量が10.1質量%であり、実施例3は、Cuの含有量が11.9質量%であり、実施例8は、Cuの含有量が15.0質量%であり、実施例10は、Cuの含有量が17.0質量%である。図3~図7に示すように、実施例1、2、3、8および10では、アルミニウム合金中のほぼ全域にわたってCu系金属間化合物相30がほぼ万遍なく晶出している。また、実施例1、2、3、8および10では、近接するCu系金属間化合物相30同士が互いに繋がった状態で連続的に分布しており、一部のCu系金属間化合物相30の間では網目状のネットワークが形成されている。この結果、図1に示すように、実施例1、2、3、8および10では、鋳造用アルミニウム合金の引張強さを向上させることができている。さらに、図4~図6に示すように、実施例2、3および8では、網目を構成するCu系金属間化合物相30自体が太く成長しており、網目状のネットワークがアルミニウム合金中のほぼ全域にわたって分布するように拡大している。この結果、図1に示すように、実施例2、3および8では、鋳造用アルミニウム合金の引張強さを一層向上させることができている。As shown in Fig. 1 , Example 1 contains 8.2 mass% Cu, Example 2 contains 10.1 mass% Cu, Example 3 contains 11.9 mass% Cu, Example 8 contains 15.0 mass% Cu, and Example 10 contains 17.0 mass% Cu. As shown in Figs. 3 to 7 , in Examples 1, 2, 3, 8, and 10, Cu-based intermetallic compound phases 30 are crystallized almost uniformly throughout almost the entire aluminum alloy. Furthermore, in Examples 1, 2, 3, 8, and 10, adjacent Cu-based intermetallic compound phases 30 are continuously distributed in a state of being connected to each other, and a mesh-like network is formed between some of the Cu-based intermetallic compound phases 30. As a result, as shown in Fig. 1 , the tensile strength of the casting aluminum alloys of Examples 1, 2, 3, 8, and 10 is improved. 4 to 6, the Cu-based intermetallic compound phase 30 that constitutes the mesh itself grows thicker, and the mesh-like network expands to be distributed over almost the entire area of the aluminum alloy in Examples 2, 3, and 8. As a result, as shown in FIG. 1, the tensile strength of the aluminum alloy for casting in Examples 2, 3, and 8 can be further improved.

図1に示すように、比較例2は、Cuの含有量が18.5質量%である。図8に示すように、比較例2では、網目を構成するCu系金属間化合物相30自体が粒状(塊状)に粗大化しており、網目状のネットワークが分断および/または破壊されている。この結果、図1に示すように、比較例1では、鋳造用アルミニウム合金の引張強さを向上させることが困難となっている。As shown in Fig. 1, the Cu content of Comparative Example 2 is 18.5 mass%. As shown in Fig. 8, in Comparative Example 2, the Cu-based intermetallic compound phase 30 that constitutes the network is coarsened into granular (lumpy) shapes, and the network is broken and/or destroyed. As a result, as shown in Fig. 1, it is difficult to improve the tensile strength of the casting aluminum alloy in Comparative Example 1.

このように、鋳造用アルミニウム合金の試験片の組織について観察した結果、晶出領域が異なるSi相10、Ni系金属間化合物相20およびCu系金属間化合物相30を共存させることができることを確認することができた。また、Cuの含有量を8.01~18.0質量%にすることで、Si相10およびNi系金属間化合物相20の周辺に、Cu系金属間化合物相30を網目状に連続的に晶出させることができることを確認することができた。さらに、Cuの含有量を9.0~15.5質量%にすることで、アルミニウム合金中のほぼ全域にわたってCu系金属間化合物相30による網目状のネットワークを形成することができることを確認することができた。この結果、図1に示すように、実施例1~10では、比較例1および2と比べて、鋳造用アルミニウム合金の剛性を向上させること、あるいは剛性を小さい変動幅で安定的に発現させることができており、併せて、引張強さを向上させることができている。As a result of observing the structure of the test specimens of the cast aluminum alloy, it was confirmed that the Si phase 10, the Ni-based intermetallic compound phase 20, and the Cu-based intermetallic compound phase 30, which are crystallized in different regions, can coexist. It was also confirmed that by adjusting the Cu content to 8.01 to 18.0 mass%, the Cu-based intermetallic compound phase 30 can be continuously crystallized in a mesh-like pattern around the Si phase 10 and the Ni-based intermetallic compound phase 20. It was also confirmed that by adjusting the Cu content to 9.0 to 15.5 mass%, a mesh-like network of the Cu-based intermetallic compound phase 30 can be formed throughout almost the entire aluminum alloy. As a result, as shown in FIG. 1 , in Examples 1 to 10, the rigidity of the cast aluminum alloys was improved, or the rigidity was stably expressed with a small fluctuation range, and the tensile strength was also improved, compared to Comparative Examples 1 and 2.

10 Si相
20 Ni系金属間化合物相
30 Cu系金属間化合物相
10 Si phase 20 Ni-based intermetallic compound phase 30 Cu-based intermetallic compound phase

Claims (7)

.0~10.0質量%のNi、8.01~18.0質量%のCu、5.0~20.0質量%のSi、0.01~3.0質量%のMgを含み、残部がAlおよび不可避不純物である、鋳造用アルミニウム合金。 3. A casting aluminum alloy containing 0 to 10.0 mass% Ni, 8.01 to 18.0 mass% Cu, 5.0 to 20.0 mass% Si, 0.01 to 3.0 mass% Mg, and the remainder being Al and unavoidable impurities. Cuの含有量[Cu]およびNiの含有量[Ni]が以下の条件(1)を満たす、請求項1に記載の鋳造用アルミニウム合金。
10.0≦[Cu]+0.87[Ni]≦23.5 ・・・(1)
2. The aluminum alloy for casting according to claim 1 , wherein the Cu content [Cu] and the Ni content [Ni] satisfy the following condition (1):
10.0≦[Cu]+0.87[Ni]≦23.5...(1)
Siの含有量は、5.0~14.5質量%である、請求項1または2に記載の鋳造用アルミニウム合金。 3. The casting aluminum alloy according to claim 1, wherein the Si content is 5.0 to 14.5 mass%. Siの含有量[Si]、Cuの含有量[Cu]およびNiの含有量[Ni]が以下の条件(2)を満たす、請求項1~のいずれか一項に記載の鋳造用アルミニウム合金。
30.0≦[Si]+0.94[Cu]+2.02[Ni]≦42.5 ・・・(2)
4. The aluminum alloy for casting according to claim 1 , wherein the Si content [Si], the Cu content [Cu], and the Ni content [Ni] satisfy the following condition (2):
30.0≦[Si]+0.94[Cu]+2.02[Ni]≦42.5...(2)
0.0001~0.1質量%のPをさらに含む、請求項1~のいずれか一項に記載の鋳造用アルミニウム合金。 The casting aluminum alloy according to any one of claims 1 to 4 , further comprising 0.0001 to 0.1 mass% of P. Cuの含有量は、9.0~15.5質量%である、請求項1~のいずれか一項に記載の鋳造用アルミニウム合金。 The casting aluminum alloy according to any one of claims 1 to 5 , wherein the Cu content is 9.0 to 15.5 mass%. 請求項1~のいずれか一項に記載の鋳造用アルミニウム合金を用いて鋳造されたアルミニウム鋳物。
An aluminum casting cast using the aluminum alloy for casting according to any one of claims 1 to 6 .
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