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JP2001181771A - High strength and heat resistant aluminum alloy material - Google Patents

High strength and heat resistant aluminum alloy material

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Publication number
JP2001181771A
JP2001181771A JP36091999A JP36091999A JP2001181771A JP 2001181771 A JP2001181771 A JP 2001181771A JP 36091999 A JP36091999 A JP 36091999A JP 36091999 A JP36091999 A JP 36091999A JP 2001181771 A JP2001181771 A JP 2001181771A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
phase
temperature
less
alloy material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP36091999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Nakai
学 中井
Hiroki Sawada
洋樹 澤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP36091999A priority Critical patent/JP2001181771A/en
Publication of JP2001181771A publication Critical patent/JP2001181771A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high strength and heat resistant Al alloy material capable of securing high proof stress when used at high temperature even in the case the hardening rate is made slow in hardening treatment after solution treatment. SOLUTION: This high strength and heat resistant Al alloy material has a composition containing 5.3 to 7.0% Cu, 0.2 to 0.4% Mg and 0.05 to 0.7% Ag, and the balance Al with inevitable impurities and is used after artificial aging treatment in succession to hardening treatment in which the average cooling rate in the range from 400 to 290 deg.C is 10,000 deg.C/min or less. The contents of Zr, Cr and Mn are respectively controlled to <=0.12% Zr, <=0.01% Cr and <=0.4% Mn, and its proof stress after use at 120 deg.C for 100 hr is 350 Mpa or more.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溶体化処理後の焼
入れ速度が遅く (小さく) なっても、人工時効理後の耐
力を高めることが可能な耐熱アルミニウム合金材 (以
下、アルミニウムを単にAlと言う) に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a heat-resistant aluminum alloy material (hereinafter, aluminum is simply referred to as Al) which can increase the proof stress after artificial aging even if the quenching speed after solution treatment becomes slow (small). ).

【0002】[0002]

【従来の技術】ロケットや航空機などの航空・宇宙機材
用、鉄道車両、自動車、船舶などの輸送機材用、あるい
はエンジン部品、コンプレッサーなどの機械部品用など
に使用されるAl合金材で、特に100 ℃を超える高温の使
用環境となるAl合金材には、高温特性に優れたAl合金が
用いられる。そして、この高温特性とは、基本的に、Al
合金材の高温使用下での耐クリープ特性および高温耐力
である。
2. Description of the Related Art Aluminum alloy materials used for aerospace equipment such as rockets and aircraft, transportation equipment such as railway vehicles, automobiles, ships, etc., or mechanical parts such as engine parts and compressors. As an Al alloy material which is used at a high temperature exceeding ℃, an Al alloy having excellent high temperature characteristics is used. And, this high temperature property is basically
The creep resistance characteristics and high temperature proof stress of alloy materials under high temperature use.

【0003】従来、この高温特性に優れた耐熱Al合金材
には、AA規格乃至JIS 規格の 2000系 (以下、単に2000
系と言う) Al合金が用いられている。この内、特に、ロ
ケットなどの宇宙機器のタンクや航空機などの機体や翼
構造およびタービン、ローター、ライナーなどの耐熱Al
合金には、Al-Cu-Mn-Zr-V-Ti系の2219Al合金およびAl-C
u-Mg-Fe-Ni-Si-Ti系の2618Al合金が主に使用されてい
る。この内、2219Al合金は溶接性にも優れている。しか
し、これらの2000系Al合金は、120 ℃を越える高温で
は、長時間使用すると強度の低下が著しい。したがっ
て、使用条件が120 ℃を越える場合には、使用時間を短
く制限するか、冷却装置を付加して使用環境を低温に保
持して使用されているのが実情である。
Conventionally, heat-resistant Al alloy materials having excellent high-temperature characteristics include AA standard or JIS standard 2000 series (hereinafter simply referred to as 2000 type).
Al alloys are used. Of these, in particular, heat-resistant Al such as tanks for space equipment such as rockets, airframes such as aircraft, and wing structures, and turbines, rotors, and liners.
The alloys include Al-Cu-Mn-Zr-V-Ti based 2219Al alloy and Al-C
The u-Mg-Fe-Ni-Si-Ti system 2618Al alloy is mainly used. Among them, the 2219Al alloy has excellent weldability. However, at a high temperature exceeding 120 ° C., the strength of these 2000 series Al alloys decreases significantly when used for a long time. Therefore, when the use condition exceeds 120 ° C., it is a fact that the use time is restricted to a short time or the use environment is kept at a low temperature by adding a cooling device.

【0004】このため、120 ℃を越える高温使用環境で
のクリープ特性や高温耐力を改善するために、近年で
は、2219Al合金にMgを0.3mass%添加した2519Al合金(Al-
6.1Cu-0.3Mn-0.15Zr-0.1V)が開発されている。また、こ
の2519Al合金にAgを添加した2519(Ag)Al合金も開発され
ている。そして、これら2519Al合金や2519(Ag)Al合金に
関連したAl合金も、特開昭62-112748 号、USP 4610733
号、5376192 号、5512112 号、5593516 号、5800927
号、5665306 号、5652063 号、5630889 号公報等で多数
提案されている。
[0004] Therefore, in order to improve the creep characteristics and high-temperature proof stress in a high-temperature use environment exceeding 120 ° C, in recent years, a 2519Al alloy (Al-
6.1Cu-0.3Mn-0.15Zr-0.1V) has been developed. A 2519 (Ag) Al alloy in which Ag is added to this 2519Al alloy has also been developed. Also, Al alloys related to these 2519Al alloys and 2519 (Ag) Al alloys are disclosed in JP-A-62-112748 and USP 4610733.
No., 5376192, 5512112, 5593516, 5800927
Nos. 5,665,306, 5,565,063, and 5,630,889.

【0005】これら関連合金も含めて、2519Al合金およ
び2519(Ag)Al合金の高温特性が高いのは、「Metal Sien
ce ,12(1978),478頁,J.A.Tayler 他」或いは「Metall T
rans,19A(1988),1027頁,J.Polmear他」に開示されてい
る通り、2519 Al 合金では(100) 面にθ' 相、2519(Ag)
Al合金では(111) 面に晶癖面をもつ六角形盤状の析出物
であるΩ相が、各々析出するためである。
[0005] The high-temperature characteristics of the 2519Al alloy and the 2519 (Ag) Al alloy, including these related alloys, are described in Metal Sien.
ce, 12 (1978), p. 478, JATayler et al. "or" Metall T
rans, 19A (1988), p. 1027, J. Pollmear et al., in a 2519 Al alloy, the θ 'phase is present on the (100) plane, and 2519 (Ag)
This is because, in the Al alloy, the Ω phase, which is a hexagonal disk-shaped precipitate having a crystal habit plane on the (111) plane, is precipitated.

【0006】これに対し、本発明者らは、軽金属学会第
93回秋期大会講演概要(1997 年 10月20日発行、233 〜2
34 頁) や特願平10-108153 号において、高い高温特性
を再現性良く保証することが可能な耐熱Al合金材を提案
した。この内容は、Cu:1.5〜7.0%、Mg:0.01 〜2.0%を含
み、更に、選択的にAg:0.05 〜0.7%を含む耐熱Al合金
の、θ' 相および/ またはΩ相について、θ' 相の平均
サイズを120 nm以下およびθ' 相の析出物間の平均間隔
を100 nm以下とすること、Ω相の平均サイズを100 nm以
下およびΩ相の析出物間の平均間隔を150 nm以下とする
ことである。
[0006] On the other hand, the present inventors have proposed the Japan Institute of Light Metals.
Outline of the 93rd Fall Meeting (issued October 20, 1997, 233-2
34 page) and Japanese Patent Application No. 10-108153, have proposed a heat-resistant Al alloy material that can guarantee high high-temperature characteristics with good reproducibility. This content includes Cu: 1.5-7.0%, Mg: 0.01-2.0%, and, optionally, a heat-resistant Al alloy containing Ag: 0.05-0.7%, for the θ ′ phase and / or the Ω phase, θ ′ The average phase size is 120 nm or less and the average spacing between the θ 'phase precipitates is 100 nm or less, the average size of the Ω phase is 100 nm or less, and the average spacing between the Ω phase precipitates is 150 nm or less. It is to be.

【0007】更に、本発明者らは、特願平10-285540 号
において、本発明と同じく、高速動部品用の耐熱Al合金
鍛造材の、高い高温特性とともに高速動部品への切削加
工における被削性を保証するために、Al合金鍛造材の結
晶粒径を500 μm 以下の等軸再結晶粒とすることを提案
した。
Further, the present inventors have disclosed in Japanese Patent Application No. 10-285540 that, similarly to the present invention, a heat-resistant Al alloy forged material for high-speed moving parts has not only high temperature characteristics but also high-speed moving parts. In order to guarantee the machinability, it was proposed that the crystal grain size of the forged Al alloy be equal to or less than 500 μm.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来技
術により、高温特性に優れた耐熱Al合金を設計したとし
ても、実際に製造される耐熱Al合金展伸材において、溶
体化処理および焼入れ処理後の高温の人工時効処理を施
しても、耐力が向上せず、この種耐熱Al合金に要求され
る人工時効処理後の耐力が低くなり、高温使用時の耐力
も低くなる場合が生じる。これは、前記本発明者らの特
願平10-108153 号や特願平10-285540 号の場合でも同様
である。
However, even if a heat-resistant Al alloy excellent in high-temperature properties is designed by these conventional techniques, the heat-treated Al alloy wrought material actually manufactured is subjected to a solution treatment and a quenching treatment. Even if the high temperature artificial aging treatment is performed, the proof stress is not improved, and the proof stress after the artificial aging treatment required for this kind of heat-resistant Al alloy is reduced, and the proof stress at the time of high temperature use may be reduced. This is the same in the case of Japanese Patent Application Nos. 10-108153 and 10-285540 of the present inventors.

【0009】この理由は、前記溶体化処理後の焼入れ速
度の影響であることを本発明者らは知見した。即ち、溶
体化処理および焼入れ処理の設備能力によって、また、
焼入れ処理される耐熱Al合金展伸材の厚みによって (肉
厚の場合) 、更に、焼入れによる残留応力の発生の抑制
のために、必然的に、前記溶体化処理後のAl合金展伸材
の焼入れ速度 (冷却速度) が遅くなる場合がある。
The present inventors have found that the reason is the effect of the quenching speed after the solution treatment. That is, depending on the capacity of the solution treatment and the quenching treatment,
Depending on the thickness of the quenched heat-resistant Al alloy wrought material (in the case of thickness), in order to further suppress the occurrence of residual stress due to quenching, inevitably the Al alloy wrought material after the solution treatment is necessarily The quenching speed (cooling speed) may be slow.

【0010】そして、本発明者らの知見によれば、特
に、溶体化処理後に焼入れ処理される場合であって、40
0 ℃から290 ℃の間の平均冷却速度が30000 ℃/ 分以下
で焼入れ処理されるような、焼入れ速度 (冷却速度) が
遅く (小さく) なった場合に、前記人工時効処理後の耐
力が低くなるとともに、高温使用時の耐力が低くなる場
合が生じる。
[0010] According to the findings of the present inventors, particularly when quenching treatment is performed after solution treatment,
When the quenching rate (cooling rate) becomes slower (smaller) such that the average quenching rate between 0 ° C and 290 ° C is 30000 ° C / min or less, the yield strength after the artificial aging treatment is low. At the same time, there is a case where the proof stress at the time of using at high temperature becomes low.

【0011】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、溶体化処理後の焼入れ処理
において、焼入れ速度が遅くなったとしても、高温使用
時の高耐力を確保することが可能な高強度耐熱Al合金材
を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a quenching treatment after a solution treatment, in which even if the quenching speed is reduced, the high yield strength at the time of high temperature use is reduced. An object is to provide a high-strength heat-resistant Al alloy material that can be secured.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明耐熱Al合金材の要旨は、Cu:5.3〜7.0%、Mg:
0.2〜0.4%、Ag:0.05 〜0.7%を含み、残部アルミニウム
および不可避的不純物からなり、溶体化処理後に、400
℃から290 ℃の間の平均冷却速度が30000 ℃/ 分以下で
焼入れ処理された後に、人工時効処理されて使用される
アルミニウム合金材であって、アルミニウム合金中のZ
r、Cr、Mnを、Zr:0.09%以下、Cr:0.05%以下、Mn:0.6%
以下に各々規制し、120 ℃の温度で100 時間使用された
後の耐力が350MPa以上であることとする。
In order to achieve this object, the gist of the heat-resistant Al alloy material of the present invention is as follows: Cu: 5.3 to 7.0%, Mg:
0.2-0.4%, Ag: 0.05-0.7%, the balance consisting of aluminum and unavoidable impurities, 400% after solution treatment
An aluminum alloy material that is used after being quenched at an average cooling rate between 30,000 ° C and 290 ° C of 30,000 ° C / min or less, and then subjected to artificial aging treatment.
r, Cr, Mn, Zr: 0.09% or less, Cr: 0.05% or less, Mn: 0.6%
Each is regulated below, and the proof stress after being used at a temperature of 120 ° C for 100 hours shall be 350MPa or more.

【0013】また、請求項2 の本発明の好ましい態様で
は、焼入れ処理後の人工時効処理によって、120 ℃の温
度で100 時間使用された後の耐力350MPa以上を、より確
実に保証するために、Al合金材がZrとCrとを実質的に含
まないものとする。
According to a preferred embodiment of the present invention, the artificial aging treatment after the quenching treatment ensures the proof stress of 350 MPa or more after being used for 100 hours at a temperature of 120 ° C. It is assumed that the Al alloy material does not substantially contain Zr and Cr.

【0014】更に、請求項3 の本発明の別の好ましい態
様では、耐熱Al合金材の被削性や高温特性の確保をより
確実に保証する目的で、結晶粒径を500 μm 以下に微細
化させるために、Al合金材が更にV:0.05〜0.15% を含む
ものとする。
In another preferred embodiment of the present invention, the crystal grain size is reduced to 500 μm or less in order to more reliably ensure the machinability and high-temperature characteristics of the heat-resistant Al alloy material. For this purpose, the Al alloy material further contains V: 0.05 to 0.15%.

【0015】また、請求項4 の本発明の別の好ましい態
様では、本発明耐熱Al合金材の展伸手段を、複雑形状の
前記耐熱材用途に加工可能な鍛造法とする。そして、こ
の耐熱Al合金鍛造材では、前記溶体化処理後の焼入れ速
度が遅くなりやすく、本発明の適用に最も好適であると
いう特徴もある。
In another preferred embodiment of the present invention, the means for spreading the heat-resistant Al alloy material of the present invention is a forging method capable of processing a complicated shape for the heat-resistant material. The heat-resistant Al alloy forged material also has a feature that the quenching speed after the solution treatment is likely to be low, and is most suitable for application of the present invention.

【0016】本発明者らは、前記関連合金を含めた2519
Al合金および2519(Ag)Al合金において、溶体化処理後の
焼入れ処理において、冷却速度が遅くなった場合に、高
温の人工時効処理を施しても、耐力が向上しない理由に
ついて検討した。
We have identified 2519, including the related alloys.
In the case of Al alloy and 2519 (Ag) Al alloy, the reason why the proof stress does not improve even if high-temperature artificial aging treatment is performed when the cooling rate is reduced in the quenching treatment after the solution treatment.

【0017】この結果、この種耐熱Al合金に、ミクロ組
織を繊維組織化して常温強度および高温強度を向上させ
るために添加されるCr、Zr、Mn等の遷移元素が、前記高
温の人工時効処理時の耐力が向上しない現象に作用して
いることを知見した。即ち、これら遷移元素は、均質化
加熱処理時にそれぞれAlマトリックス中で熱的に安定な
化合物であるAl-Cr 系、Al-Zr 系、Al-Mn 系の分散粒子
を析出させる。そして、これら分散粒子は再結晶後の粒
界移動を妨げる作用があるため結晶粒の粗大化を防止し
て、結晶粒を微細化させ、Al合金の前記耐熱性を確保し
ているものである。したがって、前記関連合金を含めた
2519Al合金および2519(Ag)Al合金において、Cr、Zr、Mn
等の遷移元素は必然的に含有される。この内、特にZrは
概ね必須の添加元素とされている。
As a result, a transition element such as Cr, Zr, or Mn added to this kind of heat-resistant Al alloy to improve the room-temperature strength and high-temperature strength by forming a microstructure into a fiber structure is subjected to the high-temperature artificial aging treatment. It has been found that it works on the phenomenon that the proof stress at the time does not improve. In other words, these transition elements precipitate Al-Cr-based, Al-Zr-based, and Al-Mn-based dispersed particles that are thermally stable compounds in the Al matrix during the homogenization heat treatment. These dispersed particles have an effect of hindering the movement of the grain boundary after recrystallization, thereby preventing coarsening of the crystal grains, making the crystal grains fine, and securing the heat resistance of the Al alloy. . Therefore, including the related alloys
In the 2519Al alloy and 2519 (Ag) Al alloy, Cr, Zr, Mn
Etc. are necessarily contained. Among them, particularly Zr is generally regarded as an essential additive element.

【0018】しかし、溶体化処理後の焼入れ処理におい
て、400 ℃から290 ℃の間の平均冷却速度が30000 ℃/
分以下に遅くなった場合に、焼入れの過程で、AlCu2
どの安定相が、前記Al-Cr 系、Al-Zr 系、Al-Mn 系の分
散粒子の周囲に粗大に析出してしまう。即ち、特に、Al
-Cr 系、Al-Zr 系、Al-Mn 系の分散粒子は、冷却過程
で、周囲に前記安定相を粗大に析出させやすいという負
の作用がある。
However, in the quenching treatment after the solution treatment, the average cooling rate between 400 ° C. and 290 ° C. is 30,000 ° C. /
When the temperature is reduced to less than 1 minute, a stable phase such as AlCu 2 is coarsely precipitated around the Al-Cr-based, Al-Zr-based, or Al-Mn-based dispersed particles during the quenching process. That is, in particular, Al
-Cr-based, Al-Zr-based, and Al-Mn-based dispersed particles have the negative effect of easily causing the stable phase to precipitate coarsely in the surroundings during the cooling process.

【0019】そして、この現象は、前記θ' 相やΩ相を
形成するために必要なCuが、前記焼入れの過程で析出し
た安定相によって既に消費されてしまうことを意味す
る。この結果、本来、次の高温の人工時効処理時に、微
細でかつ高密度に析出させるべきθ' 相やΩ相が、人工
時効処理後のAl合金の(100) 面や(111) 面に析出せず、
あるいは析出しても、その絶対量が不足して、耐熱Al合
金材としての充分高い強度が得られなくなる。したがっ
て、このようなAl合金材では、高温の人工時効処理を行
っても、本来の人工時効効果が発揮できなくなる。
This phenomenon means that Cu necessary for forming the θ ′ phase and the Ω phase has already been consumed by the stable phase precipitated during the quenching process. As a result, during the next high-temperature artificial aging treatment, the θ 'phase and Ω phase, which should be precipitated finely and at high density, precipitate on the (100) and (111) planes of the Al alloy after the artificial aging treatment. Without
Alternatively, even if it is deposited, its absolute amount is insufficient, so that a sufficiently high strength as a heat-resistant Al alloy material cannot be obtained. Therefore, in such an Al alloy material, even if high-temperature artificial aging treatment is performed, the original artificial aging effect cannot be exhibited.

【0020】しかも、焼入れの過程での、前記安定相の
粗大析出の負の作用は、概ね必須として汎用されている
Zrと、Zrより汎用されていないCrほど、他のV やMn等に
比して、著しく大きいことも本発明者らは知見した。言
い換えると、ZrやCr、あるいはMnは、前記焼入れの過程
で、前記安定相の粗大析出させる意味での、この種耐熱
Al合金の焼入れ感受性を高める作用がある。
Moreover, the negative effect of the coarse precipitation of the stable phase during the quenching process is generally indispensable and generally used.
The present inventors have also found that Zr and Cr which is less commonly used than Zr are significantly larger than other V and Mn. In other words, Zr, Cr, or Mn is this kind of heat-resistant in the sense of causing the stable phase to coarsely precipitate during the quenching process.
It has the effect of increasing the quenching sensitivity of the Al alloy.

【0021】したがって、本発明では、耐熱Al合金の、
特に、汎用されているZrや、CrあるいはMnの含有量を規
制し、この種耐熱Al合金の焼入れ感受性を下げることに
より、溶体化処理後に、400 ℃から290 ℃の間の平均冷
却速度が30000 ℃/ 分以下で焼入れ処理された後に人工
時効処理された場合にも、人工時効理後、120 ℃の温度
で100 時間使用された後の耐力を350MPa以上とする。
Therefore, in the present invention, the heat-resistant Al alloy
In particular, by regulating the content of Zr, Cr or Mn, which are widely used, and reducing the quenching sensitivity of this kind of heat-resistant Al alloy, the average cooling rate between 400 ° C and 290 ° C after solution treatment is 30,000. In the case of artificial aging after quenching at ℃ / min or less, the proof stress after use for 100 hours at a temperature of 120 ℃ after artificial aging shall be 350 MPa or more.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下に本発明の各要件の意義につ
いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The significance of each requirement of the present invention will be described below.

【0023】まず、本発明Al合金における、化学成分組
成について説明する。本発明のAl合金の化学成分組成
は、基本的に2519 或いは2618などのAl合金および2519
にAgを加えた2519(Ag)系Al合金の成分規格として良い
が、より具体的な用途および要求特性に応じて、以下に
説明する成分組成範囲から適宜選択しうる。
First, the chemical composition of the Al alloy of the present invention will be described. The chemical composition of the Al alloy of the present invention is basically an Al alloy such as 2519 or 2618 and 2519.
The composition standard of the 2519 (Ag) -based Al alloy obtained by adding Ag to the alloy is good, but it can be appropriately selected from the component composition ranges described below according to more specific applications and required characteristics.

【0024】(Cu:5.3 〜7.0%)Cuは本発明Al合金の基本
成分であり、固溶強化及び析出強化の双方の作用によ
り、主としてAl合金の本発明用途において要求される、
常温と高温のクリープ特性および高温耐力を確保するた
めに必須である。より具体的には、Cuは、前記した通
り、高温の人工時効処理時に、θ' 相やΩ相を、Al合金
の(100) 面や(111)面に微細でかつ高密度に析出させ、
人工時効処理後のAl合金材の強度を向上させる。この効
果は5.3%以上で発揮され、Cuの含有量が5.3%未満では上
述の効果が小さく、Al合金の常温と高温での十分なクリ
ープ特性および高温耐力が得られない。一方、Cuの含有
量が7.0%を越えると、強度が高くなりすぎ、鍛造性、圧
延性、押出性などの加工性が低下する。したがって、Cu
の含有量は5.3 〜7.0%の範囲とする。
(Cu: 5.3 to 7.0%) Cu is a basic component of the Al alloy of the present invention, and is mainly required in the use of the Al alloy of the present invention by the action of both solid solution strengthening and precipitation strengthening.
It is essential to ensure creep characteristics at normal and high temperatures and high temperature proof stress. More specifically, as described above, during the artificial aging treatment at a high temperature, Cu precipitates a θ ′ phase and an Ω phase finely and densely on the (100) plane and the (111) plane of the Al alloy,
Improves the strength of Al alloy material after artificial aging treatment. This effect is exhibited at 5.3% or more. When the Cu content is less than 5.3%, the above-mentioned effect is small, and the creep characteristics and the high-temperature proof stress at room temperature and high temperature of the Al alloy cannot be obtained. On the other hand, if the Cu content exceeds 7.0%, the strength becomes too high, and workability such as forgeability, rollability, and extrudability deteriorates. Therefore, Cu
Is in the range of 5.3 to 7.0%.

【0025】(Mg:0.2 〜0.4%)MgもCuと同様に、固溶強
化及び析出強化の双方の作用により、主としてAl合金の
常温と高温での十分なクリープ特性および高温耐力を確
保するために必須である。より具体的には、MgもCuと同
様に、高温の人工時効処理時に、θ' 相やΩ相を、Al合
金の(100) 面や(111) 面に微細でかつ高密度に析出さ
せ、人工時効処理後のAl合金材の強度を向上させる。こ
の効果は0.2%以上で発揮され、Mgの含有量が0.21% 未満
ではこの効果が発揮されず、Al合金の常温と高温での十
分なクリープ特性および高温耐力が得られない。一方、
Mgの含有量が0.4%を越えると、強度が高くなりすぎ、溶
体化処理時にバーニングと称される割れが発生したり、
鍛造性、圧延性、押出性などの加工性を低下させる可能
性が高くなる。したがって、Mgの含有量は0.2 〜0.4%の
範囲とする。
(Mg: 0.2-0.4%) Like Cu, Mg is also used to secure sufficient creep characteristics and high-temperature proof stress of Al alloys at room temperature and high temperature mainly by the actions of solid solution strengthening and precipitation strengthening. Required for More specifically, like Cu, Mg precipitates the θ ′ phase and Ω phase finely and densely on the (100) and (111) planes of the Al alloy during high-temperature artificial aging treatment, Improves the strength of Al alloy material after artificial aging treatment. This effect is exhibited at 0.2% or more, and this effect is not exhibited at a Mg content of less than 0.21%, and the aluminum alloy cannot have sufficient creep characteristics at room temperature and high temperature and high temperature proof stress. on the other hand,
If the Mg content exceeds 0.4%, the strength becomes too high, and cracks called burning occur during solution treatment,
There is a high possibility that workability such as forgeability, rollability, and extrudability will be reduced. Therefore, the content of Mg is set in the range of 0.2 to 0.4%.

【0026】(Ag:0.05〜0.7%)AgはAl合金中において、
微細で均一なΩ相を形成するとともに、析出物相が存在
しない領域(PFZ;solute-depleted precipitate free zo
ne) の幅を極めて狭くすることによりAl合金の常温およ
び高温強度を向上させるために必須である。Agの含有量
が0.05% 未満ではこの効果がなく、また一方でAgの含有
量が0.7%を越えて含有しても効果は飽和する。したがっ
て、Agの含有量は0.05〜0.7%の範囲とする。
(Ag: 0.05-0.7%) In the Al alloy,
A region where a fine and uniform Ω phase is formed and no precipitate phase is present (PFZ: solute-depleted precipitate free zo
ne) is essential to improve the room temperature and high temperature strength of the Al alloy by extremely narrowing the width of the Al alloy. If the Ag content is less than 0.05%, this effect is not obtained. On the other hand, if the Ag content exceeds 0.7%, the effect is saturated. Therefore, the content of Ag is set in the range of 0.05 to 0.7%.

【0027】(Zr:0.09% 以下、Cr:0.05%以下、Mn:0.6%
以下)Zr 、Cr、Mnは、前記V と同様に、均質化加熱処理
時にそれぞれアルミ合金マトリックス中で熱的に安定な
化合物であるAl-Zr 系、Al-Cr 系、Al-Mn 系の分散粒子
を析出させる。そして、この分散粒子が、Al合金のミク
ロ組織を繊維組織化して、常温強度および高温強度を向
上させる効果を有する。
(Zr: 0.09% or less, Cr: 0.05% or less, Mn: 0.6%
Zr, Cr, and Mn are, similarly to V, dispersed in Al-Zr-based, Al-Cr-based, and Al-Mn-based compounds that are thermally stable in the aluminum alloy matrix during the homogenization heat treatment. Precipitate the particles. Then, the dispersed particles have an effect of forming a microstructure of the Al alloy into a fiber structure to improve the room temperature strength and the high temperature strength.

【0028】しかし、前記した通り、溶体化処理後の焼
入れ処理において、400 ℃から290℃の間の平均冷却速
度が30000 ℃/ 分以下に遅くなった場合、これらZr、C
r、Mnを含有していると、溶体化処理後の焼入れ処理に
おいて、焼入れの過程で、AlCu 2 などの安定相が、前記
Al-Cr 系、Al-Zr 系、Al-Mn 系の分散粒子の周囲に粗大
に析出してしまう。この結果、次に高温の前記人工時効
処理を行っても、120 ℃の温度で100 時間使用された後
に350MPa以上の耐力が得られない。したがって、本発明
では、耐熱Al合金の焼入れ感受性を下げるために、Zr:
0.09%以下、Cr:0.05%以下、Mn:0.6% 以下、好ましく
は、特に、ZrとCrを実質的に含有しないように規制する
ことを最大の特徴とする。
However, as described above, firing after the solution treatment is performed.
Average cooling rate between 400 ° C and 290 ° C
If the temperature slows down to 30000 ° C / min or less, these Zr and C
When r and Mn are contained, it can be used for quenching after solution treatment.
In the quenching process, AlCu TwoSuch as the stable phase,
Coarse around the dispersed particles of Al-Cr, Al-Zr and Al-Mn
Will precipitate out. As a result, the artificial aging at the next higher temperature
Even after processing, after using for 100 hours at a temperature of 120 ℃
Proof stress of 350MPa or more cannot be obtained. Therefore, the present invention
Then, in order to lower the quenching sensitivity of heat-resistant Al alloy, Zr:
0.09% or less, Cr: 0.05% or less, Mn: 0.6% or less, preferably
Regulates, in particular, to be substantially free of Zr and Cr
This is the biggest feature.

【0029】次に、本発明における選択的な添加元素乃
至不純物である、その他の元素の許容量についても、以
下に説明しておく。
Next, the allowable amounts of other elements, which are selective additional elements or impurities in the present invention, will be described below.

【0030】(V:0.05 〜0.15%)V は、Zr、Cr、Mnと同様
に、均質化加熱処理時に、Al合金マトリックス中で熱的
に安定な化合物であるAl-V系分散粒子を析出させ、この
分散粒子が再結晶後の粒界移動を妨げる作用があるた
め、結晶粒の粗大化防止の効果がある。この結果、Al合
金のミクロ組織を繊維組織化して、常温強度および高温
強度を向上させる効果がある。そして、安定相を粗大に
析出させる作用がZr、Cr、Mnに比して比較的小さい。し
たがって、V は、常温強度および高温強度を向上させる
ために選択的に含有させる。V:0.05% 未満ではこれらの
効果が得られず、一方、V:0.15% を越えると、溶解鋳造
時に粗大な不溶性金属間化合物を生成しやすく成形不良
および破壊の原因となる。したがって、含有させる場合
のV 量は0.05〜0.15% の範囲とする。
(V: 0.05-0.15%) V, like Zr, Cr and Mn, precipitates Al-V dispersed particles which are thermally stable compounds in the Al alloy matrix during the homogenization heat treatment. In addition, since the dispersed particles have an effect of hindering the movement of the grain boundary after recrystallization, there is an effect of preventing the crystal grains from becoming coarse. As a result, there is an effect that the microstructure of the Al alloy is converted into a fiber structure to improve the room temperature strength and the high temperature strength. The effect of coarsely depositing the stable phase is relatively small as compared with Zr, Cr and Mn. Therefore, V is selectively contained in order to improve the room temperature strength and the high temperature strength. If V: less than 0.05%, these effects cannot be obtained. On the other hand, if V: more than 0.15%, coarse insoluble intermetallic compounds are easily formed during melting and casting, which causes molding failure and destruction. Therefore, when it is contained, the V content is in the range of 0.05 to 0.15%.

【0031】(Fe:1.5%以下、Ni:2.4% 以下の一種または
二種)Fe、Niは、いずれもAl合金の高温特性を向上させ
る効果もあるので、Fe:1.5%以下、Ni:2.4% 以下の含有
までは許容する。この内、Feは、1.5%を越えて含有する
と、不溶性金属間化合物を生成し、成形不良および破壊
の原因となりやすい。このため、基本的には不純物であ
るが、一方、Al中には殆ど固溶せず、凝固時にAlとの反
応によってマトリックス中に晶出物を形成し、特にNiと
同時に含有された場合、Al9(Fe−Ni) を形成して高温特
性を向上させる効果もある。したがって、スクラップか
らの混入を含め、Feは1.5%以下の含有まで許容する。
(One or two types of Fe: 1.5% or less, Ni: 2.4% or less) Since Fe and Ni both have the effect of improving the high-temperature characteristics of the Al alloy, Fe: 1.5% or less, Ni: 2.4% or less. Permitted up to and including%. Among these, if Fe is contained in excess of 1.5%, an insoluble intermetallic compound is generated, which is likely to cause molding failure and destruction. For this reason, it is basically an impurity, but on the other hand, hardly forms a solid solution in Al, forms a crystallized substance in the matrix by reaction with Al during solidification, and particularly when contained simultaneously with Ni, There is also an effect of forming Al 9 (Fe—Ni) to improve high-temperature characteristics. Therefore, Fe is allowed up to 1.5% or less, including mixing from scrap.

【0032】Ni は粗大なNiAl3 を生成しやすく、成形
性を阻害する。一方、Niは、Feと同様に、Al中には殆ど
固溶せず、凝固時にAlとの反応によってマトリックス中
に硬い晶出物(Ni Al3)を形成する。特にFeと同時に含有
するとAl9(Fe−Ni) を形成して高温特性を向上させる効
果もある。したがって、スクラップからの混入を含め、
Ni:2.4% 以下の含有まで許容する。
Ni easily forms coarse NiAl 3 and inhibits formability. On the other hand, Ni, like Fe, hardly forms a solid solution in Al, and forms a hard crystallized substance (Ni Al 3 ) in the matrix by reaction with Al during solidification. In particular, when it is contained simultaneously with Fe, it has an effect of forming Al 9 (Fe-Ni) and improving high-temperature characteristics. Therefore, including contamination from scrap,
Ni: Permitted up to 2.4% or less.

【0033】また、前記以外の元素についても、本発明
に係るAl合金材の高温特性やその他の特性を阻害しない
範囲での含有は許容される。例えば、SiはMgと結合して
アルミマトリックス中にMg2Si およびAl-Fe-Si系の晶出
物を形成する。このため、高温の人工時効処理時にθ'
相やΩ相を析出させ、人工時効処理後のAl合金材の強度
を向上させるために必要なMgが消費されてしまうので、
人工時効処理後のAl合金材の強度が低下する。Mgの含有
量はCuに比して、元々少ないので、このSiによる影響は
大きい。また、溶体化処理により、前記大部分の晶出物
は固溶するが、過剰なMg2Si が形成されると溶体化処理
においても残存して破断の起点になるため、成形性が低
下する。したがって、Siは0.3%以下とすることが好まし
い。
Also, elements other than those described above are permitted to be contained within a range that does not impair the high-temperature characteristics and other characteristics of the Al alloy material according to the present invention. For example, Si combines with Mg to form Mg 2 Si and Al—Fe—Si crystallized substances in an aluminum matrix. For this reason, during the high temperature artificial aging treatment, θ ′
Mg required to precipitate the phase and the Ω phase and improve the strength of the Al alloy material after the artificial aging treatment is consumed,
The strength of the Al alloy material after the artificial aging treatment decreases. Since the content of Mg is originally smaller than that of Cu, the influence of Si is large. Further, by the solution treatment, most of the crystallized solids form a solid solution, but if excessive Mg 2 Si is formed, it remains even in the solution treatment and becomes a starting point of fracture, so that the formability is reduced. . Therefore, the content of Si is preferably set to 0.3% or less.

【0034】この他、Ti、B は、結晶粒を微細化する
が、過剰に添加すると粗大な金属間化合物を形成し、成
形加工時の破断の起点になるため、成形性が低下する。
したがって、Ti、B は、各々0.20% 以下、0.005%以下ま
での含有は許容される。また、この他の不純物元素につ
いてもAA規格乃至JIS 規格での上限値までは許容され
る。
In addition, Ti and B refine the crystal grains, but when added excessively, form coarse intermetallic compounds and serve as a starting point of breakage during the forming process, thus deteriorating the formability.
Therefore, the contents of Ti and B are allowed to be 0.20% or less and 0.005% or less, respectively. In addition, other impurity elements are allowed up to the upper limit values in the AA standard to the JIS standard.

【0035】(Al合金材の好ましい組織)次に、本発明Al
合金材の好ましい組織について説明する。なお、以下に
説明する、高い高温特性を再現性良く保証し、また、被
削性を保証するための本発明Al合金材の好ましい組織
は、前記本発明者らの特願平10-108153 号や特願平10-2
85540 号の場合の組織規定と基本的には同じである。
(Preferred structure of Al alloy material)
A preferred structure of the alloy material will be described. The preferred structure of the Al alloy material of the present invention described below, which guarantees high high-temperature characteristics with good reproducibility and also guarantees machinability, is described in Japanese Patent Application No. 10-108153 of the present inventors. And Japanese Patent Application 10-2
It is basically the same as the organizational rules for 85540.

【0036】(結晶粒組織)この内、まず、本発明Al合金
材の好ましい結晶粒組織は、Al合金展伸材を高速動部品
用途へ切削加工する際の被削性を更に向上させ、高速動
部品用途などにおける1000hrクリープ破断強度を250N/m
m2以上、および高温耐力を280N/mm2以上とするために
は、溶体化処理後のミクロ組織を基本的に結晶粒径が50
0 μm 以下の概ね一定サイズの等軸な再結晶粒とするこ
とが好ましい。但し、1000hrクリープ破断強度と高温耐
力とは測定条件により異なるので、前記1000hrクリープ
破断強度の測定条件は、応力負荷方向:L方向、温度150
℃とし、前記高温耐力の測定条件は、保持条件:120〜18
0 ℃で100hr 、引張方向:L方向、引張温度:120〜180
℃、引張歪速度:8×10-5S -1とする。
(Grain structure) Among these, first, the preferable grain structure of the Al alloy material of the present invention is to further improve the machinability when cutting the wrought aluminum alloy material for high-speed moving parts, 1000hr creep rupture strength of 250N / m for moving parts
m 2 or more and a high temperature proof stress of 280 N / mm 2 or more, the microstructure after the solution treatment basically has a crystal grain size of 50 or more.
It is preferable to use equiaxed recrystallized grains having a substantially constant size of 0 μm or less. However, since the 1000 hr creep rupture strength and the high temperature proof strength differ depending on the measurement conditions, the measurement conditions of the 1000 hr creep rupture strength are as follows: stress load direction: L direction, temperature 150
° C., the measurement conditions of the high-temperature proof stress, holding conditions: 120 ~ 18
100 hours at 0 ° C, tensile direction: L direction, tensile temperature: 120 to 180
° C, tensile strain rate: 8 × 10 -5 S -1 .

【0037】Al合金材の概ね一定サイズの等軸な再結晶
粒組織中に、微細な再結晶粒( 或いは亜結晶粒) の集団
が存在すると、クリープ特性などの高温特性は低下す
る。また、再結晶粒径が大きいほど、結晶粒界面の段差
が大きくなって被削性が低下する。したがって、本発明
Al合金材は、500 μm 以下の、好ましくは10〜500 μm
の範囲の、更に好ましくは50〜300 μm の範囲の、ほぼ
一定サイズの微細な再結晶粒 (等軸再結晶粒) とするこ
とで、クリープ特性などの高温特性と被削性とを兼ね備
えることが好ましい。
When a group of fine recrystallized grains (or subcrystal grains) is present in an equiaxed recrystallized grain structure having a substantially constant size of the Al alloy material, high-temperature properties such as creep properties are degraded. Further, as the recrystallized grain size is larger, the step at the crystal grain interface becomes larger and the machinability is reduced. Therefore, the present invention
Al alloy material is 500 μm or less, preferably 10-500 μm
By having fine recrystallized grains (equiaxed recrystallized grains) of substantially constant size in the range of, more preferably in the range of 50 to 300 μm, both high temperature properties such as creep properties and machinability are provided. Is preferred.

【0038】より具体的には、被削性の点からは、等軸
再結晶粒の再結晶粒径は500 μm 以下が好ましく、300
μm 以下がより好ましい。また、クリープ特性などの高
温特性の点からは、微細な再結晶粒( 或いは亜結晶粒)
の集団の割合が面積率で10%以下であることが好まし
い。
More specifically, from the viewpoint of machinability, the recrystallized grain size of equiaxed recrystallized grains is preferably 500 μm or less,
μm or less is more preferred. Also, in terms of high temperature properties such as creep properties, fine recrystallized grains (or sub-crystal grains)
Is preferably 10% or less in terms of area ratio.

【0039】通常、Al合金材を製造するために、Al合金
のバルク状 (塊状) の鋳塊を、熱間鍛造、熱間圧延、熱
間押出等の熱間加工を行う。この際、熱間加工の加工度
が大きければ、熱間加工後の溶体化処理後のAl合金板の
ミクロ組織は、概ね一定サイズの再結晶粒組織となる。
これに対し、通常の熱間鍛造材や板厚が大きな熱間圧延
板材、或いは厚肉の熱間押出形材等のAl合金では、熱間
加工の加工度が小さくなるため、溶体化処理後のミクロ
組織は、500 μm 以下のほぼ一定サイズの等軸再結晶粒
も一部存在するものの、粒径が1 μm 以下の微細な再結
晶粒( 或いは亜結晶粒) が集合体化したものと粗大な再
結晶粒とからなり、一部には鋳塊組織も残存する混粒組
織となっている。
Usually, in order to produce an Al alloy material, a bulk (lumped) ingot of the Al alloy is subjected to hot working such as hot forging, hot rolling, and hot extrusion. At this time, if the working degree of the hot working is large, the microstructure of the Al alloy plate after the solution treatment after the hot working becomes a recrystallized grain structure having a substantially constant size.
In contrast, Al alloys such as ordinary hot forged materials, hot-rolled sheet materials having a large sheet thickness, and thick-walled hot-extruded shapes have a low degree of hot working. Although the microstructure of (1) has some equiaxed recrystallized grains of almost constant size of 500 μm or less, it is considered to be aggregates of fine recrystallized grains (or subcrystal grains) with a grain size of 1 μm or less. It is composed of coarse recrystallized grains, and has a mixed grain structure in which an ingot structure remains partially.

【0040】この混粒組織は、Al合金鍛造材を例にとる
と、等軸な再結晶粒も部分的に存在するものの、粒径が
1 μm 以下の微細な再結晶粒 (或いは亜結晶粒) が密
集、集合化した集団と数mm〜数cm程度の粗大な再結晶粒
とからなり、一部には鋳塊組織も残存する混粒組織とな
っている。この様々なサイズからなる混粒組織は、加工
後の熱処理によっても解消することが無く、製品Al合金
鍛造材中に残留する。そして、本発明者らは、この混粒
組織が、特に製品Al合金鍛造材の被削性を低下させるこ
とを知見した。そして、これら混粒組織は合わせてクリ
ープ特性などの高温特性も低下させるものである。
In the case of an Al alloy forged material as an example, this mixed grain structure has a grain size, although equiaxed recrystallized grains partially exist.
Fine recrystallized grains (or sub-crystal grains) of 1 μm or less consist of dense and aggregated clusters and coarse recrystallized grains of several mm to several cm, and in some cases, ingot structure remains. It has a grain structure. The mixed grain structures of various sizes do not disappear even by heat treatment after processing and remain in the product Al alloy forging. And the present inventors have found that this mixed grain structure particularly deteriorates the machinability of the product Al alloy forged material. These mixed grain structures also reduce high-temperature characteristics such as creep characteristics.

【0041】そして、本発明における好ましい等軸再結
晶粒の組織とは、500 μm 以下、好ましくは300 μm 以
下の分布範囲で、概ね一定サイズの等軸な再結晶粒から
なる組織である。そして、概ね一定サイズの組織とは、
前記混粒組織に見られるような、粒径が1 μm 以下の微
細な再結晶粒( 或いは亜結晶粒) が集合体化した集団
や、数mm〜数cm程度の粗大な再結晶粒、あるいは残存す
る鋳塊組織も見られないという意味である。
The preferred structure of equiaxed recrystallized grains in the present invention is a structure composed of equiaxed recrystallized grains having a distribution size of 500 μm or less, preferably 300 μm or less, and having a substantially constant size. And an organization of approximately constant size
As seen in the mixed grain structure, a group of aggregated fine recrystallized grains (or subcrystal grains) having a particle size of 1 μm or less, coarse recrystallized grains of several mm to several cm, or This means that there is no remaining ingot structure.

【0042】ただ、本発明における好ましい等軸再結晶
粒の組織とは、前記一定サイズの等軸再結晶粒が100%の
みの組織を必ずしも意味するものではなく、前記被削性
やクリープ破断強度などの高温特性を低下させない範囲
での、鋳造組織や混粒組織の混入は許容する。例えば、
粒径が1 μm 以下の微細な再結晶粒( 或いは亜結晶粒)
は、単一の結晶粒が個々に分散して存在しても、前記被
削性やクリープ破断強度などの高温特性を低下させな
い。しかし、これがお互いにくっついた形で集団化乃至
集合体化した場合に被削性や高温特性を低下させるよう
になる。したがって、この点からは、溶体化処理後のミ
クロ組織において、集合体化している1 μm 以下の微細
再結晶粒の面積率は10% 以下とすることが好ましい。
However, the preferred structure of equiaxed recrystallized grains in the present invention does not necessarily mean the structure in which the equiaxed recrystallized grains of a certain size are only 100%, but the machinability and creep rupture strength. Incorporation of a cast structure or a mixed-grain structure within a range that does not lower the high-temperature characteristics such as the above is allowed. For example,
Fine recrystallized grains (or sub-crystal grains) with a grain size of 1 μm or less
Does not lower the high-temperature properties such as the machinability and creep rupture strength, even if single crystal grains are present individually dispersed. However, when these are grouped or aggregated in a form where they are attached to each other, the machinability and high-temperature characteristics are reduced. Therefore, from this point, in the microstructure after the solution treatment, the area ratio of aggregated fine recrystallized grains of 1 μm or less is preferably 10% or less.

【0043】なお、本発明で言う等軸再結晶粒の特定お
よび混粒組織の有無は、試料を電解エッチング等により
ミクロエッチングを行い、これを50〜400 倍の光学顕微
鏡により観察乃至測定可能である。
The identification of equiaxed recrystallized grains and the presence or absence of a mixed grain structure in the present invention can be performed by microetching a sample by electrolytic etching or the like, and observing or measuring the sample with an optical microscope of 50 to 400 times. is there.

【0044】(θ' 相とΩ相)次に、本発明組織におい
て、高温耐力やクリープ破断強さなどの高温特性をより
高めるためには、Al合金の(100) 面に析出するθ' 相、
(111) 面に析出するΩ相を析出させることが、前記本発
明者らの特願平10-108153 号や特願平10-285540 号の耐
熱Al合金と同様に必須である。但し、本発明では、これ
らθ' 相およびΩ相を、人工時効処理された際に、その
前の焼入れ時の400 ℃から290 ℃の間の平均冷却速度が
30000 ℃/ 分以下と遅い場合にも、微細にかつ高密度に
析出させることが必須である。従来の耐熱Al合金では、
その前の焼入れ時の冷却速度が30000 ℃/ 分以下と遅い
場合に、予め安定相が粗大に析出しており、前記人工時
効処理された場合でも、120 ℃の温度で100 時間使用さ
れた後に350MPa以上の耐力が出ない。
(Θ ′ phase and Ω phase) Next, in the structure of the present invention, in order to further enhance high temperature properties such as high temperature proof stress and creep rupture strength, the θ ′ phase precipitated on the (100) plane of the Al alloy ,
It is essential to precipitate an Ω phase that precipitates on the (111) plane, as in the case of the heat-resistant Al alloys of Japanese Patent Application Nos. 10-108153 and 10-285540 of the present inventors. However, according to the present invention, when the θ ′ phase and the Ω phase are subjected to artificial aging treatment, the average cooling rate between 400 ° C. and 290 ° C. at the time of quenching before the aging is
Even when the temperature is as low as 30000 ° C./min or less, it is essential to precipitate finely and at a high density. With conventional heat-resistant Al alloys,
When the cooling rate during the preceding quenching is as slow as 30,000 ° C / min or less, the stable phase is coarsely precipitated in advance, and even after the artificial aging treatment, the stable phase is used after being used at a temperature of 120 ° C for 100 hours. No proof stress of 350MPa or more.

【0045】この人工時効処理による析出物の内、特に
Ω相はすべり面(111) と同一面に析出するため、(100)
面に析出するθ' 相に比べ、転移の運動には極めて大き
な障害となるオロワン機構を発揮し、高温耐力やクリー
プ特性が向上する。
Among the precipitates produced by this artificial aging treatment, the Ω phase, in particular, precipitates on the same plane as the slip plane (111).
Compared to the θ 'phase precipitated on the surface, it exhibits an Orowan mechanism, which is an extremely large obstacle to the movement of the transition, and improves high-temperature proof stress and creep characteristics.

【0046】また、本発明者らの知見によれば、θ' 相
およびΩ相の分散状態、即ち、θ'相とΩ相との各々の
大きさと析出物間の平均間隔が、2519乃至2519(Ag)Al合
金の高温特性 (耐熱性) を支配している。そして、θ'
相とΩ相との各々の大きさと析出物間の平均間隔が、大
きすぎる場合には、これら2519 Al 合金および2519(Ag)
Al合金の高温特性が低下し、実際のAl合金製造の際に、
高い高温特性を有するAl合金を再現性良く作れないこと
につながる。したがって、θ' 相の平均サイズが 120nm
以下であるとともに、θ' 相の析出物間の平均間隔が10
0 nm以下であり、かつΩ相の平均サイズが100 nm以下で
あるとともに、Ω相の析出物間の平均間隔が150 nm以下
であることが好ましい。
According to the findings of the present inventors, the dispersion state of the θ ′ phase and the Ω phase, that is, the size of each of the θ ′ phase and the Ω phase and the average distance between the precipitates are 2519 to 2519. It governs the high temperature properties (heat resistance) of (Ag) Al alloys. And θ '
If the average distance between the precipitates and the size of each phase and Ω phase is too large, these 2519 Al alloy and 2519 (Ag)
The high-temperature properties of Al alloys deteriorate,
This leads to the inability to produce an Al alloy having high high-temperature characteristics with good reproducibility. Therefore, the average size of the θ 'phase is 120 nm.
And the average spacing between the precipitates in the θ ′ phase is 10
Preferably, it is 0 nm or less, the average size of the Ω phase is 100 nm or less, and the average interval between the precipitates of the Ω phase is 150 nm or less.

【0047】θ' 相の平均サイズが120 nmを越え、また
θ' 相の析出物間の平均間隔が100nmを越えた場合、ま
た、Ω相の平均サイズが100 nmを越え、またΩ相の析出
物間の平均間隔が150 nmを越えた場合には、各々これら
θ' 相およびΩ相の高温特性向上効果 (転移に対する障
害となるオロワン機構の発揮など) が極端に低下し、結
果として、Al合金材の高温耐力やクリープ特性が低下
し、優れた高温特性を保証することができない可能性が
生じる。
When the average size of the θ ′ phase exceeds 120 nm and the average interval between the precipitates of the θ ′ phase exceeds 100 nm, the average size of the Ω phase exceeds 100 nm, If the average spacing between precipitates exceeds 150 nm, the effect of improving the high-temperature properties of these θ 'phase and Ω phase (exhibiting the Orowan mechanism, which is an obstacle to the transition, etc.) is extremely reduced, and as a result, High temperature proof stress and creep characteristics of the Al alloy material are reduced, and there is a possibility that excellent high temperature characteristics cannot be guaranteed.

【0048】また、更に、前記サイズや間隔の条件を満
たした上で、θ' 相を高密度に析出させる乃至θ' 相の
数が多い方が高温特性が向上する。より具体的には、
θ' 相が5000個/mm3以上存在することが好ましく、7000
個/mm3以上存在することがより好ましい。
Further, while satisfying the conditions of the size and the spacing, the θ ′ phase is precipitated at a high density or the higher the number of θ ′ phases, the better the high temperature characteristics. More specifically,
It is preferable that the number of θ ′ phases be 5000 or more / mm 3 ,
More preferably, the number of particles / mm 3 or more is present.

【0049】なお、本発明のAl合金組織 (マトリック
ス) 中のθ' 相とΩ相の平均サイズと析出物間の平均間
隔の同定は、透過型電子顕微鏡(TEM) により、アルミ合
金マトリックスを観察して行う。より具体的には、5000
0 倍のTEM による目視観察乃至画像解析を行い、θ' 相
とΩ相の平均サイズと析出物間の平均間隔乃至析出物の
個数の同定を行う。
The average size of the θ ′ phase and the Ω phase in the Al alloy structure (matrix) of the present invention and the average spacing between the precipitates were determined by observing the aluminum alloy matrix by a transmission electron microscope (TEM). Do it. More specifically, 5000
Visual observation or image analysis using a TEM at 0x is performed to identify the average size of the θ 'phase and the Ω phase, the average spacing between precipitates, and the number of precipitates.

【0050】更に、本発明に係るAl合金材の製造方法に
ついて説明する。まず、本発明の成分範囲内に溶解調整
されたAl合金溶湯を、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法
(DC鋳造法)等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造
する。
Further, a method for manufacturing an Al alloy material according to the present invention will be described. First, a molten aluminum alloy melt-adjusted within the component range of the present invention is cast by appropriately selecting a normal melting casting method such as a continuous casting rolling method or a semi-continuous casting method (DC casting method).

【0051】この鋳造された鋳塊は、常法により、用途
により定まる所望の形状のAl合金展伸材とされる。より
具体的に、鍛造材については、均質化熱処理後に、熱間
鍛造してAl合金鍛造材とするか、更に必要により (中間
焼鈍して或いはしないで) 冷間で鍛造や圧延、或いは抽
伸してAl合金材とする。なお、鍛造用の素材としては、
押出材や圧延材を使用しても良い。また、板材について
は、Al合金鋳塊に均質化熱処理を施した後、熱間圧延し
てAl合金板材とするか、更に必要により( 中間焼鈍して
或いはしないで) 冷間圧延してAl合金板材とする。更
に、形材 (線棒材を含む) は、均質化熱処理後に、熱間
押出し、更に必要により (中間焼鈍して或いはしない
で) 冷間で抽伸してAl合金形材とする。
The cast ingot is formed into a wrought aluminum alloy having a desired shape determined according to the application by a conventional method. More specifically, for forgings, after homogenization heat treatment, hot forging to make Al alloy forgings, or if necessary (with or without intermediate annealing) cold forging, rolling, or drawing. To an Al alloy material. In addition, as a material for forging,
An extruded material or a rolled material may be used. In addition, for the sheet material, the Al alloy ingot is subjected to a homogenizing heat treatment and then hot-rolled into an Al alloy sheet material, or, if necessary (with or without intermediate annealing), cold-rolled into an Al alloy. Plate material. Further, after the homogenizing heat treatment, the profile (including the wire rod) is hot-extruded and, if necessary (with or without intermediate annealing), is cold-drawn to form an Al alloy profile.

【0052】これら塑性加工後のAl合金展伸材を、溶体
化処理および焼入れ処理後、必要により前記冷間加工を
行った後に、高温の人工時効処理を施す。また、焼入れ
による残留応力が発生しやすい、比較的小型の鍛造材、
比較的薄肉の板材、形材については、残留応力発生を除
去するために、冷間鍛造、冷間圧延、ストレッチ、冷間
抽伸などの冷間加工を行った後に人工時効処理を施すT8
処理を行うことが好ましい。
The wrought aluminum alloy after the plastic working is subjected to a solution treatment and a quenching treatment, and if necessary, to the cold working, and then to a high temperature artificial aging treatment. In addition, a relatively small forged material that easily generates residual stress due to quenching,
For comparatively thin plates and profiles, in order to remove residual stress generation, cold aging such as cold forging, cold rolling, stretching, and cold drawing are performed, and then artificial aging is performed.
Preferably, a treatment is performed.

【0053】なお、人工時効処理前の冷間圧延や冷間鍛
造等の冷間加工は、前記サイズや間隔の条件を満たした
上で、θ' 相、更にはΩ相を高密度に析出させるために
重要とある場合がある。即ち、人工時効処理前の冷間加
工はθ' 相の析出を促進し、人工時効処理前に冷間加工
しないと、θ' 相を高密度に析出させることはできず、
θ' 相の数が増加せず、前記θ' 相を5000個/mm2以上存
在させるという好ましい条件を満足できなくなる可能性
がある。
In the cold working such as cold rolling or cold forging before the artificial aging treatment, the θ ′ phase and further the Ω phase are precipitated at a high density while satisfying the conditions of the size and the interval. May be important for you. That is, the cold working before the artificial aging treatment promotes the precipitation of the θ ′ phase, and unless the cold working is performed before the artificial aging treatment, the θ ′ phase cannot be precipitated at a high density,
The number of θ ′ phases does not increase, and the preferable condition that the number of the θ ′ phases is 5000 or more / mm 2 may not be satisfied.

【0054】更に、Al合金材の溶体化処理後のミクロ組
織は、熱間鍛造の鍛練比や熱間圧延の圧延率、或いは熱
間押出加工の押出比などの熱間加工度に大きく影響され
る。したがって、Al合金鍛造材の場合に、溶体化処理後
のミクロ組織を等軸結晶粒とするためには、鍛練比を1.
5 以上とすることが好ましい。鍛練比が1.5 未満であれ
ば、Al合金鍛造材の組織が混粒となりやすい。また、鍛
練の方向は一方向だけではなく、少なくとも、異なる2
方向で行い、各方向での鍛練比を1.5 以上とすることが
好ましい。
Further, the microstructure of the Al alloy material after solution treatment is greatly affected by the degree of hot working such as the forging ratio of hot forging, the rolling ratio of hot rolling, or the extrusion ratio of hot extrusion. You. Therefore, in the case of an Al alloy forging, in order to make the microstructure after solution treatment into equiaxed crystal grains, the forging ratio is 1.
It is preferred to be 5 or more. If the forging ratio is less than 1.5, the structure of the forged Al alloy tends to be mixed. Also, the direction of training is not only one direction, at least two different
It is preferable that the training ratio in each direction is 1.5 or more.

【0055】前記Al合金材の溶体化処理および焼入れ処
理などの調質 (熱処理) に用いる炉はバッチ炉、連続焼
鈍炉、溶融塩浴炉、オイル炉などが適宜使用可能であ
る。また、焼入れに際しての冷却手段も、本発明によっ
て、冷却速度が遅くなっても、強度の向上が可能となっ
たため、焼入れによる残留応力発生を抑制するなど、他
の品質を考慮した、温水浸漬、ユーコンクウェルチャン
ト、水浸漬、水噴射、空気噴射などの手段が適宜選択可
能となる。ただ、この溶体化処理および焼入れは、可溶
性金属間化合物を再固溶し、かつ冷却中の再析出を可能
な限り抑制するためには、JIS-W-1103、MIL-H-6088F な
どに規定された条件内にて行うことが好ましい。
As a furnace used for refining (heat treatment) such as solution treatment and quenching treatment of the Al alloy material, a batch furnace, a continuous annealing furnace, a molten salt bath furnace, an oil furnace and the like can be used as appropriate. In addition, the cooling means at the time of quenching is also improved by the present invention, even if the cooling rate is reduced, so that the strength can be improved. Means such as a Yukon well chant, water immersion, water injection, and air injection can be appropriately selected. However, this solution treatment and quenching are prescribed in JIS-W-1103, MIL-H-6088F, etc. in order to re-dissolve the soluble intermetallic compound and suppress re-precipitation during cooling as much as possible. It is preferable to perform the reaction under the specified conditions.

【0056】また、前記した通り、焼入れ後、焼入れ時
の歪み強制および最終製品の耐力値を増大させることを
目的として、冷間圧延機、ストレッチャー、冷間抽伸
機、冷間鍛造機等を用いて、冷間加工を行っても良い。
更に、溶体化処理および焼入れ後、必要に応じて冷間加
工を行った後人工時効処理を行い、Ω相およびθ' 相を
前記好ましい形態に析出させても良い。
As described above, for the purpose of forcing strain during quenching and increasing the proof stress of the final product after quenching, a cold rolling mill, a stretcher, a cold drawing machine, a cold forging machine and the like are used. Using it, cold working may be performed.
Furthermore, after solution treatment and quenching, if necessary, cold working may be performed, and then artificial aging treatment may be performed to precipitate the Ω phase and the θ ′ phase in the preferred form.

【0057】人工時効処理条件は、前記した通り、JIS-
W-1103、MIL-H-6088F に規定された条件内にて行うこと
が好ましい。但し、この溶体化処理および焼入れ条件
が、析出するθ' 相の平均サイズを120 nm未満、θ' 相
の析出物間の平均間隔を100 nm以下とするとともに、Ω
相の析出物間の平均間隔を150 nm以下とすることに影響
する。即ち、本発明Al合金におけるθ' 相およびΩ相の
微細分散析出のためには、冷却途中に粗大なθ' 相乃至
Ω相が析出することを防止するために、冷却速度は20℃
/ 分以上、好ましくは100 ℃/secとできるだけ速い方が
望ましい。また、昇温速度は、例えば10℃/ 分以上の速
い方が、溶体化処理温度までの昇温中に生じる結晶粒の
粗大化を防止し、高切削性と、更には破壊靱性および疲
労特性に優れる微細結晶を得るためにも好ましい。
As described above, the artificial aging conditions are JIS-
It is preferable to carry out under the conditions specified in W-1103 and MIL-H-6088F. However, the solution treatment and quenching conditions are such that the average size of the precipitated θ ′ phase is less than 120 nm, the average interval between the precipitates of the θ ′ phase is 100 nm or less, and Ω
This affects the average spacing between the phase precipitates to 150 nm or less. That is, in order to finely precipitate the θ ′ phase and the Ω phase in the Al alloy of the present invention, the cooling rate is set to 20 ° C. in order to prevent the coarse θ ′ phase to the Ω phase from being precipitated during cooling.
/ Min, preferably 100 ° C./sec. In addition, the higher the heating rate, for example, 10 ° C./min or more, prevents coarsening of crystal grains generated during heating up to the solution treatment temperature, high machinability, and furthermore, fracture toughness and fatigue properties. It is also preferable to obtain a fine crystal excellent in crystallinity.

【0058】[0058]

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。 (実施例1)先ず、鍛造材の実施例について説明する。表1
のA 〜D に示す組成のAl合金鋳塊 (500mm φ×2000mm
l)を溶製後、表面5mm 深さまで全面面削後、510 ℃×8
hrの均質化熱処理 (空気炉) を施し、300mmlの長さに切
断したものを400 ℃まで再加熱後、150mmt×150mmW×26
00mml の角材に熱間鍛造した。
Next, embodiments of the present invention will be described. (Example 1) First, an example of a forged material will be described. table 1
Al alloy ingots with the compositions shown in A to D (500 mm φ × 2000 mm
l) After melting the entire surface to 5mm depth, 510 ℃ × 8
hr homogenized heat treatment (air furnace), cut into 300mml length, reheated to 400 ° C, then 150mmt × 150mmW × 26
It was hot forged into 00mml square bars.

【0059】この鍛造材を、溶体化処理後の焼入速度を
変化させるように種々のサイズに切り出した後、空気炉
で加熱速度200 ℃/hr で昇温し、530 ℃×6 hrの溶体化
処理後、沸騰温度から30℃の水中へ焼入れを行い、10分
保持後、175 ℃×18hrの高温人工時効処理を行って供試
材とした。なお、表1 のC に示す2618Al合金組成の比較
例のみは、均質化熱処理 (空気炉) を500 ℃×20hr、溶
体化処理を530 ℃×6hr、高温人工時効処理を、この261
8Al合金で標準の条件 (195 ℃×18hr) で行った。ま
た、表2 に示す発明例の内、No.5は焼入れ処理後、長さ
方向に4%の加工率で冷間鍛造を行った後、175 ℃×18hr
の高温人工時効処理を行った。
The forged material was cut into various sizes so as to change the quenching speed after the solution treatment, and the temperature was raised at a heating rate of 200 ° C./hr in an air furnace to obtain a 530 ° C. × 6 hr solution. After the aging treatment, it was quenched into water at a boiling temperature of 30 ° C., kept for 10 minutes, and then subjected to a high-temperature artificial aging treatment at 175 ° C. for 18 hours to obtain a test material. Only the comparative example of the 2618 Al alloy composition shown in C of Table 1 shows that the homogenizing heat treatment (air furnace) was performed at 500 ° C for 20 hours, the solution treatment was performed at 530 ° C for 6 hours, and the high-temperature artificial aging was performed at 261 ° C.
The test was carried out on an 8Al alloy under standard conditions (195 ° C. × 18 hours). Further, of the invention examples shown in Table 2, No. 5 was subjected to cold forging at a working ratio of 4% in the length direction after the quenching treatment, and then at 175 ° C. × 18 hours.
Was subjected to high temperature artificial aging treatment.

【0060】これら供試材の引張特性として、室温で
の機械的特性 (σB 、耐力、伸び)と、高温特性とし
て、120 〜180 ℃×100hr の高温に供試材を暴露した
際の、その温度での機械的特性 (σB 、耐力、伸び) 、
更に、150 ℃で300MPaの荷重をL 方向に負荷した際の
破断までの時間 (破断時間) およびクリープ伸び (破断
時間と1000時間経過時のクリープ伸び) 等のクリープ特
性を測定した。これらの試験片は平行部10mmφ×28mml
とした。これらの供試材の引張特性の測定結果を表2 に
示す。なお、表2 において、発明例No.3、4 および比較
例No.7のクリープ特性は測定しなかった。
The tensile properties of these test materials were mechanical properties at room temperature (σB, proof stress, elongation), and the high-temperature properties were as follows: when the test materials were exposed to a high temperature of 120 to 180 ° C. × 100 hours. Mechanical properties at temperature (σB, proof stress, elongation),
Further, creep characteristics such as time to break (rupture time) and creep elongation (rupture time and creep elongation after 1000 hours) when a load of 300 MPa was applied in the L direction at 150 ° C. were measured. These test pieces are parallel part 10mmφ × 28mml
And Table 2 shows the measurement results of the tensile properties of these test materials. In Table 2, the creep characteristics of Invention Examples Nos. 3 and 4 and Comparative Example No. 7 were not measured.

【0061】また、前記供試材のミクロ組織について、
400 倍の倍率の光学顕微鏡によりミクロ組織観察を行
い、実質的に等軸再結晶粒組織(10 〜500 μm の範囲で
ほぼ一定サイズの等軸再結晶粒) であるか、或いは、実
質的に1 μm 以下の微細な再結晶粒( 或いは亜結晶粒)
の集合体と粗大結晶粒からなる混粒組織であるかを確認
した。更に、同じく20000 倍の倍率の透過型電子顕微鏡
(TEM) により、供試材のミクロ組織の(100) 入射、(11
1) 入射のTEM 画像解析を行い、供試材の(100) 面上に
析出するθ' 相および(111) 面上に析出するΩ相の、各
平均サイズ(nm)、各相の析出物間の平均間隔(nm)を測定
した。
Further, regarding the microstructure of the test material,
Observe the microstructure with an optical microscope of 400x magnification and confirm that it is a substantially equiaxed recrystallized grain structure (equiaxed recrystallized grains of almost constant size in the range of 10 to 500 μm), or Fine recrystallized grains (or sub-crystal grains) of 1 μm or less
Was confirmed to be a mixed grain structure composed of an aggregate of the above and coarse crystal grains. In addition, a transmission electron microscope with a magnification of 20,000 times
By (TEM), the (100) incidence of the microstructure of the test material, (11
1) Analyze the TEM image of the incident light and determine the average size (nm) of the θ 'phase precipitated on the (100) plane and the Ω phase precipitated on the (111) plane of the specimen, and the precipitates of each phase. The average interval (nm) between them was measured.

【0062】また、前記供試材の被削性を、前記供試材
を、直径50 mm φ、長さ300mmlの円筒形を有する丸棒
に、旋盤を用いて切削加工した際の被削性を丸棒表面の
目視観察で評価した。
The machinability of the test material was measured by cutting the test material into a cylindrical round bar having a diameter of 50 mmφ and a length of 300 mml using a lathe. Was evaluated by visual observation of the surface of the round bar.

【0063】表2 から明らかな通り、Zr、Cr、Mnを、Z
r:0.09%以下、Cr:0.05%以下、Mn:0.6% 以下に各々規制
したAl合金A 、B を用いた発明例No.2〜5 は、溶体化処
理後の焼入れ時の400 ℃から290 ℃までの間の平均冷却
速度が30000 ℃/ 分以下の場合でも、室温での機械的特
性 (σB 、耐力、伸び) に優れ、また、120 ℃の温度で
100 時間使用された後にの耐力が350MPa以上であるな
ど、高温特性についても優れていることが分かる。な
お、表2 において、参考例No.1は、焼入れ時の前記冷却
速度が30000 ℃/ 分以上の場合、Zr含有量が本発明で規
定する上限より高い従来のAl合金D を用いても、室温で
の機械的特性や高温特性が優れていることを示してい
る。したがって、この参考例No.1は、Zr等によるAl合金
材の耐力低下の問題が、溶体化処理後の焼入れ時の冷却
速度が遅い場合に特有の問題であることを示している。
As is clear from Table 2, Zr, Cr and Mn are
r: 0.09% or less, Cr: 0.05% or less, Mn: 0.6% or less The invention examples Nos. 2 to 5 using Al alloys A and B respectively controlled from 400 ° C. to 290 ° C. during quenching after solution treatment. Excellent mechanical properties at room temperature (σB, proof stress, elongation) even at an average cooling rate of up to 30,000 ° C / min.
It can be seen that the high temperature properties are excellent, such as the proof stress after being used for 100 hours is 350 MPa or more. In Table 2, in Reference Example No. 1, when the cooling rate at the time of quenching is 30,000 ° C./min or more, even when using a conventional Al alloy D having a Zr content higher than the upper limit specified in the present invention, It shows that the mechanical properties at room temperature and the high temperature properties are excellent. Therefore, Reference Example No. 1 shows that the problem of reduction in proof stress of the Al alloy material due to Zr or the like is a problem specific to a case where the cooling rate during quenching after solution treatment is slow.

【0064】また、発明例No.2〜5 の前記組織観察の結
果、いずれもAl合金組織が等軸で、平均結晶粒径が50〜
500 μmmの範囲の一定サイズの粒径であり、更に(100)
面上に析出するθ' 相および(110) 面上に析出するΩ相
の、各平均サイズ(nm)と各相の析出物間の平均間隔(nm)
およびθ' 相の個数が、各々好ましい規定を満足してい
た。
As a result of the observation of the structures of Invention Examples Nos. 2 to 5, the Al alloy structure was all equiaxed and the average crystal grain size was 50 to 50%.
Particle size of a certain size in the range of 500 μmm, and (100)
The average size (nm) and the average spacing (nm) between precipitates of each phase of the θ 'phase precipitated on the plane and the Ω phase precipitated on the (110) plane
And the number of θ 'phases each satisfied the preferred specifications.

【0065】更に、発明例No.2〜5 の供試材の被削性目
視観察による被削性の評価は、むしれ等の表面疵や欠陥
の無い平滑な表面を有しており、被削性( 切削性) にも
優れていることが分かった。
Furthermore, the machinability of the test materials of Invention Examples Nos. 2 to 5 was evaluated by visual observation. The machinability was evaluated as having a smooth surface without surface flaws such as peeling or defects. It was also found that the machinability was excellent.

【0066】一方、Cuが本発明の下限に外れた2618Al合
金C を用いた比較例No.6、7 は、溶体化処理後の焼入れ
時の400 ℃から290 ℃までの間の平均冷却速度が30000
℃/分以下の場合、室温での機械的特性 (σB 、耐力、
伸び) や、120 ℃の温度で100 時間使用された後の耐力
等の高温特性も、本発明例より著しく劣っている。
On the other hand, in Comparative Examples Nos. 6 and 7 using 2618 Al alloy C in which Cu was outside the lower limit of the present invention, the average cooling rate from 400 ° C. to 290 ° C. during quenching after solution treatment was used. 30000
℃ / min or less, mechanical properties at room temperature (σB, proof stress,
Elongation) and high temperature properties such as proof stress after use at a temperature of 120 ° C. for 100 hours are also significantly inferior to those of the examples of the present invention.

【0067】また、Zrが上限に外れたAl合金D を用いた
比較例 (従来例)No.8 も、溶体化処理後の焼入れ時の40
0 ℃から290 ℃までの間の平均冷却速度が30000 ℃/ 分
以下の場合、室温での機械的特性 (σB 、耐力、伸び)
や、120 ℃の温度で100 時間使用された後の耐力等の高
温特性も、本発明例より著しく劣っている。
Further, the comparative example (conventional example) No. 8 using Al alloy D in which Zr was out of the upper limit also showed a 40% quenching after the solution treatment.
Mechanical properties at room temperature (σB, proof stress, elongation) when the average cooling rate between 0 ° C and 290 ° C is below 30,000 ° C / min
Also, the high-temperature characteristics such as proof stress after using at a temperature of 120 ° C. for 100 hours are significantly inferior to those of the examples of the present invention.

【0068】[0068]

【表1】 [Table 1]

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】(実施例2)次に、表1 に示すF 〜M の組成
のAl合金鋳塊 (50mmφ×2000mml)を溶製後、実施例1 と
同様に、但し、15mmt で直径200mm φの円盤形状に熱間
鍛造した。この鍛造材を、溶体化処理後の焼入速度は、
表3 に示すように、一定として、空気炉で加熱速度200
℃/hr で昇温し、530 ℃×6 hrの溶体化処理後、沸騰温
度から95℃の温水中へ焼入れを行い、10分保持後、175
℃×18hrの高温人工時効処理を行って供試材とした。
(Example 2) Next, after ingoting an Al alloy ingot (50 mmφ × 2000 mml) having a composition of F to M shown in Table 1, the same as in Example 1, except that the diameter was 15 mmt and the diameter was 200 mmφ. Hot forging into a disk shape. The quenching rate of this forged material after solution treatment is
As shown in Table 3, the heating rate was 200
The temperature was raised at 530 ° C / hr, the solution was treated at 530 ° C x 6 hours, quenched from the boiling temperature into hot water at 95 ° C, held for 10 minutes,
The specimen was subjected to a high-temperature artificial aging treatment at 18 ° C for 18 hours.

【0071】これら供試材の特性として、室温での機
械的特性 (σB 、耐力、伸び) と、高温特性として、
120 〜180 ℃×100hr の高温に供試材を暴露した際の、
その温度での機械的特性 (σB 、耐力、伸び) を測定し
た。これらの試験片は平行部10mmφ×28mml とした。こ
れらの結果を表3 に示す。
The properties of these test materials are as follows: mechanical properties at room temperature (σB, proof stress, elongation);
When the test material was exposed to a high temperature of 120 to 180 ° C x 100 hours,
The mechanical properties (σB, proof stress, elongation) at that temperature were measured. These test pieces had a parallel portion of 10 mmφ × 28 mml. Table 3 shows the results.

【0072】また、前記供試材のミクロ組織について、
実施例1 と同じようにミクロ組織観察を行った。
Further, regarding the microstructure of the test material,
Microstructure observation was performed in the same manner as in Example 1.

【0073】また、前記供試材の被削性を、実施例1 と
同じように評価した。
Further, the machinability of the test material was evaluated in the same manner as in Example 1.

【0074】表3 から明らかな通り、Zr、Cr、Mnを、Z
r:0.09%以下、Cr:0.05%以下、Mn:0.6% 以下に各々規制
したAl合金F 、G を用いた発明例No.9、10は、溶体化処
理後の焼入れ時の400 ℃から290 ℃までの間の平均冷却
速度が30000 ℃/ 分以下の場合でも、室温での機械的特
性 (σB 、耐力、伸び) に優れ、また、120 ℃の温度で
100 時間使用された後にの耐力が350MPa以上であるな
ど、高温特性についても優れていることが分かる。
As is clear from Table 3, Zr, Cr and Mn are
r: 0.09% or less, Cr: 0.05% or less, Mn: 0.6% or less.Inventive Examples Nos. 9 and 10 using Al alloys F and G, respectively, were quenched from 400 ° C to 290 ° C during quenching after solution treatment. Excellent mechanical properties at room temperature (σB, proof stress, elongation) even at an average cooling rate of up to 30,000 ° C / min.
It can be seen that the high temperature properties are excellent, such as the proof stress after being used for 100 hours is 350 MPa or more.

【0075】また、発明例No.9、10の前記組織観察の結
果、いずれもAl合金組織が等軸で、平均結晶粒径が50〜
500 μmmの範囲の一定サイズの粒径であり、更に(100)
面上に析出するθ' 相および(110) 面上に析出するΩ相
の、各平均サイズ(nm)と各相の析出物間の平均間隔(nm)
およびθ' 相の個数が、各々好ましい規定を満足してい
た。
As a result of the observation of the structures of Invention Examples Nos. 9 and 10, the Al alloy structure was all equiaxed and the average crystal grain size was 50 to 50%.
Particle size of a certain size in the range of 500 μmm, and (100)
The average size (nm) and the average spacing (nm) between precipitates of each phase of the θ 'phase precipitated on the plane and the Ω phase precipitated on the (110) plane
And the number of θ 'phases each satisfied the preferred specifications.

【0076】更に、発明例No.9、10の供試材の被削性目
視観察による被削性の評価は、むしれ等の表面疵や欠陥
の無い平滑な表面を有しており、被削性( 切削性) にも
優れていることが分かった。
Further, the machinability of the test materials of Invention Examples Nos. 9 and 10 was evaluated by visual observation. It was also found that the machinability was excellent.

【0077】一方、Cuが本発明の下限を外れ、Zrが本発
明の上限を外れたAl合金H を用いた比較例No.11 、Mgが
本発明の下限を外れ、Zrが本発明の上限を外れたAl合金
I を用いた比較例No.12 、Zrが本発明の上限を外れたAl
合金L を用いた比較例No.15、Crが本発明の上限を外れ
たAl合金M を用いた比較例No.16 は、溶体化処理後の焼
入れ時の400 ℃から290 ℃までの間の平均冷却速度が30
000 ℃/ 分以下の場合、室温での機械的特性 (σB 、耐
力、伸び) や、120 ℃の温度で100 時間使用された後の
耐力等の高温特性も、本発明例より著しく劣っている。
On the other hand, Cu was out of the lower limit of the present invention, and Zr was in Comparative Example No. 11 using an Al alloy H out of the upper limit of the present invention. Mg was out of the lower limit of the present invention, and Zr was in the upper limit of the present invention. Aluminum alloy
Comparative Example No. 12 using I, Zr was outside the upper limit of the present invention Al
Comparative Example No. 15 using alloy L and Comparative Example No. 16 using Al alloy M in which Cr deviated from the upper limit of the present invention were obtained between 400 ° C. and 290 ° C. during quenching after solution treatment. Average cooling rate of 30
When the temperature is below 000 ° C / min, the mechanical properties at room temperature (σB, proof stress, elongation) and the high temperature properties such as proof stress after use at 120 ° C for 100 hours are significantly inferior to those of the present invention. .

【0078】また、Mg、Zrが本発明の上限に外れたAl合
金J を用いた比較例No.13 は、溶体化処理時にバーニン
グ (局部溶融) が発生して、最後まで調質処理ができ
ず、機械的な特性自体の測定が不可能であった。また、
Cuが上限に外れたAl合金K を用いた比較例No14も、熱間
鍛造時に割れが生じて、熱間鍛造自体ができず、機械的
な特性自体の測定が不可能であった。したがって、これ
らの結果から本発明の規定の臨界的な意義が分かる。
In Comparative Example No. 13 using Al alloy J in which Mg and Zr were outside the upper limits of the present invention, burning (local melting) occurred during the solution treatment, and the refining treatment could not be performed to the end. And the measurement of the mechanical properties itself was impossible. Also,
Also in Comparative Example No. 14 using an Al alloy K in which Cu was out of the upper limit, cracking occurred during hot forging, so that hot forging itself could not be performed, and measurement of mechanical properties itself was impossible. Therefore, these results indicate the critical significance of the definition of the present invention.

【0079】[0079]

【表3】 [Table 3]

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明によれば、溶体化処理後の焼入れ
処理において、冷却速度が遅くなったとしても、120 ℃
の温度で100 時間使用された後の耐力が350MPa以上であ
ることを確保することが可能な高強度耐熱Al合金材を提
供することができる。したがって、耐熱Al合金材の用途
を拡大することができる点で、工業的な価値を有するも
のである。
According to the present invention, in the quenching treatment after the solution treatment, even if the cooling rate is reduced, the temperature is kept at 120 ° C.
It is possible to provide a high-strength heat-resistant Al alloy material capable of ensuring that the proof stress after being used at the above temperature for 100 hours is 350 MPa or more. Therefore, it has an industrial value in that the applications of the heat-resistant Al alloy material can be expanded.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 692 C22F 1/00 692B Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C22F 1/00 692 C22F 1/00 692B

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Cu:5.3〜7.0%、Mg:0.2〜0.4%、Ag:0.05
〜0.7%を含み、残部アルミニウムおよび不可避的不純物
からなり、溶体化処理後に、400 ℃から290℃の間の平
均冷却速度が30000 ℃/ 分以下で焼入れ処理された後
に、人工時効処理されて使用されるアルミニウム合金材
であって、アルミニウム合金中のZr、Cr、Mnを、Zr:0.0
9%以下、Cr:0.05%以下、Mn:0.6% 以下に各々規制し、12
0 ℃の温度で100 時間使用された後の耐力が350MPa以上
であることを特徴とする高強度耐熱アルミニウム合金
材。
[Claim 1] Cu: 5.3-7.0%, Mg: 0.2-0.4%, Ag: 0.05
~ 0.7%, balance aluminum and unavoidable impurities.After solution treatment, after quenching at an average cooling rate between 400 ℃ and 290 ℃ below 30,000 ℃ / min, artificial aging treatment is used Aluminum alloy material, Zr, Cr, Mn in the aluminum alloy, Zr: 0.0
9% or less, Cr: 0.05% or less, Mn: 0.6% or less
A high-strength heat-resistant aluminum alloy material having a proof stress of 350 MPa or more after being used at a temperature of 0 ° C for 100 hours.
【請求項2】 前記アルミニウム合金材がZrとCrとを実
質的に含まない請求項1に記載の高強度耐熱アルミニウ
ム合金材。
2. The high-strength heat-resistant aluminum alloy material according to claim 1, wherein the aluminum alloy material does not substantially contain Zr and Cr.
【請求項3】 前記アルミニウム合金材が更にV:0.05〜
0.15% を含む請求項1または2に記載の高強度耐熱アル
ミニウム合金材。
3. The method according to claim 1, wherein the aluminum alloy material further comprises V: 0.05 to
3. The high-strength heat-resistant aluminum alloy material according to claim 1, containing 0.15%.
【請求項4】 前記アルミニウム合金材が鍛造材である
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の高強度耐熱アル
ミニウム合金材。
4. The high-strength heat-resistant aluminum alloy material according to claim 1, wherein the aluminum alloy material is a forged material.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1522600A1 (en) * 2003-09-26 2005-04-13 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Forged aluminium alloy material having excellent high temperature fatigue strength
JP2006527303A (en) * 2003-06-06 2006-11-30 コラス・アルミニウム・バルツプロドウクテ・ゲーエムベーハー Highly damage resistant aluminum alloy products, especially for aerospace applications
JP2007239029A (en) * 2006-03-09 2007-09-20 Furukawa Sky Kk Heat-resistant aluminum alloy for drawing
JP2013142168A (en) * 2012-01-11 2013-07-22 Furukawa-Sky Aluminum Corp Aluminum alloy excellent in creep resistance
CN104815868A (en) * 2015-04-22 2015-08-05 贵州大学 Machining process of high-strength and heat-resisting aluminum alloy wires
JP2016079454A (en) * 2014-10-16 2016-05-16 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy forging material and manufacturing method therefor
EP2942412B1 (en) 2014-05-06 2016-11-16 Goodrich Corporation Forged aerospace products from lithium-free aluminium alloy containing copper magnesium and silver
CN110699579A (en) * 2019-11-28 2020-01-17 西南铝业(集团)有限责任公司 Soaking and cooling method for zirconium blank of 2014 aluminum alloy hub die forging
CN111926226A (en) * 2020-08-12 2020-11-13 烟台南山学院 High-strength plastic aluminum alloy and preparation method thereof
CN113789453A (en) * 2021-08-17 2021-12-14 东南大学 Method for improving high-temperature strength of heat-resistant aluminum alloy through Mn microalloying
CN118360525A (en) * 2024-06-20 2024-07-19 中南大学 A heat-resistant aluminum alloy and its preparation method and application

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006527303A (en) * 2003-06-06 2006-11-30 コラス・アルミニウム・バルツプロドウクテ・ゲーエムベーハー Highly damage resistant aluminum alloy products, especially for aerospace applications
DE112004000995B4 (en) 2003-06-06 2021-12-16 Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh Highly damage tolerant aluminum alloy product, especially for aerospace applications
EP1522600A1 (en) * 2003-09-26 2005-04-13 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Forged aluminium alloy material having excellent high temperature fatigue strength
JP2007239029A (en) * 2006-03-09 2007-09-20 Furukawa Sky Kk Heat-resistant aluminum alloy for drawing
JP2013142168A (en) * 2012-01-11 2013-07-22 Furukawa-Sky Aluminum Corp Aluminum alloy excellent in creep resistance
EP2942412B1 (en) 2014-05-06 2016-11-16 Goodrich Corporation Forged aerospace products from lithium-free aluminium alloy containing copper magnesium and silver
JP2016079454A (en) * 2014-10-16 2016-05-16 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy forging material and manufacturing method therefor
CN104815868A (en) * 2015-04-22 2015-08-05 贵州大学 Machining process of high-strength and heat-resisting aluminum alloy wires
CN110699579A (en) * 2019-11-28 2020-01-17 西南铝业(集团)有限责任公司 Soaking and cooling method for zirconium blank of 2014 aluminum alloy hub die forging
CN110699579B (en) * 2019-11-28 2020-11-06 西南铝业(集团)有限责任公司 Soaking and cooling method for zirconium blank of 2014 aluminum alloy hub die forging
CN111926226A (en) * 2020-08-12 2020-11-13 烟台南山学院 High-strength plastic aluminum alloy and preparation method thereof
CN111926226B (en) * 2020-08-12 2021-12-14 烟台南山学院 High-strength plastic aluminum alloy and preparation method thereof
CN113789453A (en) * 2021-08-17 2021-12-14 东南大学 Method for improving high-temperature strength of heat-resistant aluminum alloy through Mn microalloying
CN118360525A (en) * 2024-06-20 2024-07-19 中南大学 A heat-resistant aluminum alloy and its preparation method and application

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