JPH0239580B2 - Chososeialgokin - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、すぐれた超塑性特性を有するAl
合金に関するものである。 一般に、超塑性Al合金とは、通常400〜600℃
の範囲内の選定された温度で、所定の加工速度に
て高温引張変形を施した場合に、少なくとも300
％以上の伸びを示すAl合金をいい、この超塑性
Al合金によれば、プラスチツク成形の場合と同
様に、例えば板材を空気圧にてブロー成形するこ
とによつて、形状の複雑なものや、大型のものを
一体成形できることから、近年建材パネルや航空
機部品などの製造に用いられている。 現在、超塑性Al合金としては各種の成分系の
ものが提案され、実用に供されているが、いずれ
も未だ満足する超塑性特性を有するものではな
く、したがつて、苛酷な条件下での加工に耐える
ことのできる一段とすぐれた超塑性特性を有する
Al合金の開発が強く望まれている。 この発明は、従来実用に供されている超塑性
Al合金に比して著しくすぐれた超塑性特性を有
するAl合金を提供するもので、重量％で、 Zn：４〜15％、 Zr：0.03〜0.25％、 Sb：0.01〜１％、 を含有し、されに必要に応じて、 Mg：0.03〜3.5％、 Cu：0.03〜0.3％、 のうちの１種または２種を含有し、残りがAlと
不可避不純物からなる組成を有することに特徴を
有するものである。 つぎに、この発明のAl合金において、成分組
成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) Zn Zn成分には、結晶粒を微細化して、加工変
形時に動的再結晶を起し易くすると共に、高温
時における結晶粒界の移動およびすべりを起し
易くする作用があり、これによつて超塑性特性
が確保されるようになるが、その含有量が４％
未満では所望のすぐれた超塑性特性を確保する
ことができず、一方15％を越えて含有させる
と、合金の圧延加工性に劣化傾向が現われるよ
うになることから、その含有量を４〜15％と定
めた。 (b) Zr Zr成分には、鋳造組織を細粒化すると共に、
熱処理中あるいは熱間成形中に過飽和固溶体か
ら細かく分散し、かつ比較的安定な２次相粒子
の形で析出して、結晶粒の回復および再結晶化
を抑制する作用があるほか、熱間成形中に再結
晶粒の粗大化を抑制する作用があり、これによ
つてすぐれた超塑性特性が得られるようになる
が、その含有量が0.03％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方0.25％を越えて含有
させると、例えば連続鋳造にて大型鋳塊を製造
した場合に、超塑性特性劣化の原因となるZr
の巨大金属間化合物が晶出し易くなり、このた
め特殊な鋳造法が必要となつて実用的でないこ
とから、その含有量を0.03〜0.25％と定めた。 (c) Sb Sb成分には、Zrの素地中への析出をより一
層均一微細化し、もつてZrのもつ上記の作用
をより一段と向上せしめて著しくすぐれた超塑
性特性を確保せしめる作用があるが、その含有
量が0.01％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１％を越えて含有させると、金属
間化合物：SbAlが形成されるようになつて超
塑性特性が急激に劣化するようになることか
ら、その含有量を0.01〜１％と定めた。 (d) Mg Mg成分には、結晶粒をより一層微細化し、
かつ結晶粒界の移動およびすべりを促進して超
塑性特性を一段と向上させると共に、Znと結
合して合金に析出硬化性を付与する作用がある
ので、より一段とすぐれた超塑性特性および強
度が要求される場合に必要に応じて含有される
が、その含有量が0.03％未満では、超塑性特性
に所望の向上効果が見られず、一方3.5％を越
えて含有させると、圧延加工性が劣化するよう
になることから、その含有量を0.03〜3.5％と
定めた。 (e) Cu Cu成分には、素地に固溶して、これを強化
するほか、最適変形加工温度を低温側にシフト
する作用があり、さらにZrとの共存において
耐食性および耐応力腐食割れ性を向上させる作
用があるので、これらの特性が要求される場合
に必要に応じて含有されるが、その含有量が
0.03％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方0.3％を越えて含有させると、前記作
用に劣化傾向が現われるようになることから、
その含有量を0.03〜0.3％と定めた。 なお、この発明のAl合金は、不可避不純物と
して、Fe，Mn，Cr，Ti、およびＢのうちの１種
または２種以上を含有する場合があるが、その含
有量が、それぞれFe：0.5％以下、Mn：0.2％以
下、Cr：0.2％以下、Ti：0.3％以下、およびＢ：
0.1％以下であれば、超塑性特性に何らの悪影響
を及ぼすものではない。 また、この発明のAl合金においては、400〜
500℃の範囲内の温度に１〜48時間保持の条件で
の均質化処理後、250〜530℃の温度範囲内での圧
下率：50％以上の熱間圧延、および40％以上の加
工率での冷間圧延によつて最終板厚の板材とされ
るが、この場合、上記の均質化処理は、処理温度
への昇温速度を10〜200℃／minの徐昇温とする
のが望ましく、これによつてZrの析出がきわめ
て微細にして均一になり、この結果すぐれた超塑
性特性が確保されるようになるからである。さら
にこの発明のAl合金においては、超塑性変形加
工を行なうに際して、所定の変形温度に加熱する
過程で再結晶し、超塑性特性をもつようになるこ
とから、冷間圧延後の板材に対して、再結晶熱処
理を施す必要はない。 つぎに、この発明の超塑性合金を実施例により
具体的に説明する。 実施例 通常の溶解鋳造法により、それぞれ第１表に示
される成分組成をもつた本発明Al合金１〜15お
よび比較Al合金１〜４を調製し、鋳造して鋳塊
となした後、10℃／minの徐昇温速度で昇温し、
この温度に16時間保持の条件で均質化処理を行な
い、ついでこの鋳塊に圧延開始温度：460℃にて
間圧延を施して板厚：８mmの熱延板とし、引

【表】 続いてこの熱延板に通常の条件で冷間圧延を施し
て最終板厚：1.6mmの冷延板とした。 つぎに、この結果得られた本発明Al合金１〜
15および比較Al合金１〜４の冷延板について、
超塑性特性を評価する目的で、変形温度：530℃、
変形温度までの昇温時間：10分、初期ひずみ速
度：1.7×10^-3／secの条件で高温引張変形試験を
行ない、全伸びを測定した。この測定結果を第１
表に合せて示した。 第１表に示される結果から、本発明Al合金１
〜15は、いずれも全伸び：380％以上のすぐれた
超塑性特性を有するのに対して、Zn，Zr、およ
びSbの含有量がそれぞれこの発明の範囲から低
い方に外れた比較Al合金１〜３、およびSbの含
有量が高い方に外れた比較Al合金４においては、
いずれも270％以下の全伸びしか示さず、所望の
超塑性特性を確保することができないことが明ら
かである。 上述のように、この発明のAl合金は、著しく
すぐれた超塑性特性を有するので、苛酷な条件下
での加工に十分対処することができ、したがつて
その適用分野は著しく拡大するようになるなど工
業上有用な効果をもたらすものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Zn：４〜15％、 Zr：0.03〜0.25％、 Sb：0.01〜１％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成（以上重量％）を有することを特徴とする超塑
   性Al合金。 ２ Zn：４〜15％、 Zr：0.03〜0.25％、 Sb：0.01〜１％、 を含有し、さらに、 Mg：0.03〜3.5％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成（以上重量％）を有することを特徴とする超塑
   性Al合金。 ３ Zn：４〜15％、 Zr：0.03〜0.25％、 Sb：0.01〜１％、 を含有し、さらに、 Cu：0.03〜0.3％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成（以上重量％）を有することを特徴とする超塑
   性Al合金。 ４ Zn：４〜15％、 Zr：0.03〜0.25％、 Sb：0.01〜１％、 を含有し、さらに、 Mg：0.03〜3.5％、 Cu：0.03〜0.3％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成（以上重量％）を有することを特徴とする超塑
   性Al合金。