高強(qiáng)度鋁合金及其制造方法
【專利摘要】一種高強(qiáng)度鋁合金，具有以下化學(xué)成分：以質(zhì)量％計(jì)，含有2.5％以上且不足5.0％的Zn、2.2％以上3.0％以下的Mg、0.001％以上0.05％以下的Ti，Cu限制在0.10％以下，Zr限制在0.10％以下，Cr限制在0.03％以下，F(xiàn)e限制在0.30％以下，Si限制在0.30％以下，Mn限制在0.03％以下，余量由Al及不可避免的雜質(zhì)組成。并且，其拉伸強(qiáng)度為380MPa以上，其導(dǎo)電率為38.0％IACS以上，其金屬組織由再結(jié)晶組織構(gòu)成。
【專利說(shuō)明】
高強(qiáng)度錯(cuò)合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種在至少外觀特性和強(qiáng)度特性運(yùn)兩方面受到重視的部位上使用的 高強(qiáng)度侶合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為在至少?gòu)?qiáng)度特性及外觀特性受到重視的體育用具、輸送設(shè)備、機(jī)械部件及其 他用途上使用的材料，越來(lái)越多地采用侶合金。由于在運(yùn)些用途中要求耐久性，因此期望使 用拉伸強(qiáng)度在380MPaW上的高強(qiáng)度侶合金。作為在強(qiáng)度特性和外觀特性運(yùn)兩方面受到重視 的用途上使用的侶合金，例如提出了在專利文獻(xiàn)1中記載的侶合金擠壓材料。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2012-246555號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0007] W往的7000系侶合金，通過(guò)添加 Zn及Mg使II'相或T'相析出，從而具有優(yōu)異的強(qiáng)度 特性。但是，W往的7000系侶合金，由于n'相或T'相存在于晶界處，因此與其他侶合金相比， 延展性較低，存在例如在實(shí)施塑性加工時(shí)容易發(fā)生裂紋等的問(wèn)題。
[000引另外，侶合金根據(jù)不同用途有時(shí)要求實(shí)施陽(yáng)極氧化處理等的表面處理后的表面要 具有高光澤。W往，在要求高光澤的用途中大多使用5000系侶合金等，但是近年來(lái)，要求在 確保高光澤的同時(shí)，進(jìn)一步提高強(qiáng)度。但是，W往的7000系侶合金，存在難W提高陽(yáng)極氧化 處理后的表面光澤的問(wèn)題，不適合于要求高光澤的用途。
[0009] 鑒于上述背景，本發(fā)明的目的在于提供一種延展性及陽(yáng)極氧化處理后的外觀特性 優(yōu)異的高強(qiáng)度侶合金及其制造方法。
[0010] 解決課題的手段
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式在于提供一種高強(qiáng)度侶合金，其特征在于，具有W下化學(xué) 成分：W質(zhì)量％計(jì)，含有2.5%^上且不足5.0%的化、2.2%^上3.0%^下的]\%、0.001%^ 上0.05% W下的Ti ,Cu限制在0.10% W下，Zr限制在0.10% W下，Cr限制在0.03% W下，F(xiàn)e 限制在0.30% W下，Si限制在0.30% W下，Mn限制在0.03% W下，余量由Al及不可避免的雜 質(zhì)組成；
[0012] 其拉伸強(qiáng)度為380MPaW上；
[0013] 其導(dǎo)電率為38.0%IACSW上；
[0014] 其金屬組織由再結(jié)晶組織構(gòu)成。
[0015] 另外，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式在于提供一種高強(qiáng)度侶合金的制造方法，是制造 上述高強(qiáng)度侶合金的方法，其特征在于，
[0016] 制造具有W下化學(xué)成分的鑄塊：W質(zhì)量％計(jì)，含有2.5% W上且不足5.0%的Zn、 2.2% W上3.0% W下的Mg、0.OOl% W上0.05% W下的Ti ,Cu限制在0.10% W下，Zr限制在 0.10% W下，Cr限制在0.03% W下，F(xiàn)e限制在0.30% W下，Si限制在0.30% W下，Mn限制在 0.03% W下，余量由Al及不可避免的雜質(zhì)組成；
[0017] 進(jìn)行將上述鑄塊W540°CW上580°CW下的溫度加熱1-24小時(shí)的均勻化處理；
[001引在將加工開(kāi)始時(shí)的上述鑄塊的溫度設(shè)置為440°c-56(rc的狀態(tài)下，對(duì)上述鑄塊實(shí) 施熱加工，作為延展材料；
[0019] 在該延展材料的溫度為400°C W上的時(shí)候開(kāi)始冷卻，之后，在上述延展材料的溫度 處于400°C到150°C的范圍內(nèi)的時(shí)候進(jìn)行將平均冷卻速度控制在rc /秒W上300°C /秒W下 冷卻的急冷處理；
[0020] 通過(guò)該急冷處理或之后的冷卻，將上述延展材料的溫度冷卻至室溫；
[0021] 之后，對(duì)上述延展材料進(jìn)行人工時(shí)效處理。
[0022] 發(fā)明效果
[0023] 上述高強(qiáng)度侶合金具有上述特定的化學(xué)成分，其拉伸強(qiáng)度在380MPa W上，且其金 屬組織由再結(jié)晶組織構(gòu)成。由此，上述高強(qiáng)度侶合金，在具有高強(qiáng)度的同時(shí)，延展性及陽(yáng)極 氧化處理后的外觀特性優(yōu)異，能夠適宜地使用在重視運(yùn)些特性的用途上。
[0024] 目P，上述高強(qiáng)度侶合金具有上述W往的7000系侶合金同等W上的強(qiáng)度特性，即，具 有380M化W上的拉伸強(qiáng)度。因此，可W比較容易地滿足例如確保能夠應(yīng)對(duì)為了輕量化而薄 壁化的強(qiáng)度特性等的強(qiáng)度要求。
[0025] 另外，上述高強(qiáng)度侶合金，由于具有上述特定的化學(xué)成分，在確保高強(qiáng)度特性的同 時(shí)，具有優(yōu)異的延展性。因此，上述高強(qiáng)度侶合金，例如實(shí)施塑性加工時(shí)等的加工性良好。
[0026] 另外，上述高強(qiáng)度侶合金在具有上述特定的化學(xué)成分的同時(shí)，其金屬組織由再結(jié) 晶組織構(gòu)成。因此，上述高強(qiáng)度侶合金，在陽(yáng)極氧化處理后，能夠抑制由纖維狀組織導(dǎo)致的 條紋狀圖案產(chǎn)生等，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)具有高光澤的表面，而具有優(yōu)異的外觀特性。
[0027] 接著，在上述高強(qiáng)度侶合金的制造方法中，根據(jù)上述特定的處理溫度、處理時(shí)間及 處理順序來(lái)制造上述高強(qiáng)度侶合金。因此，能夠容易地得到上述優(yōu)異的高強(qiáng)度侶合金。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是實(shí)施例1中的、表示試樣2的金屬組織的附圖代用照片。
[0029] 圖2是表示由纖維狀組織構(gòu)成的金屬組織的例子的附圖代用照片。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 對(duì)上述高強(qiáng)度侶合金中的各元素的含量范圍的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。上述高強(qiáng)度侶 合金，含有化、Mg及Ti作為必需成分。
[0031] ai:2.5%W 上且不足 5.0%
[0032] Zn是在侶合金中通過(guò)與Mg共存而使II'相和/或T'相析出的元素。通過(guò)在含有Mg的 同時(shí)含有Zn,能夠得到由析出強(qiáng)化導(dǎo)致的強(qiáng)度提高效果。在化的含量不足2.5%的情況下， 由于n'相及T'相的析出量變少，因此會(huì)降低強(qiáng)度提高效果。因此，將Zn的含量設(shè)置為2.5% W上。另一方面，在Zn的含量為5.0% W上的情況下，恐會(huì)在降低延展性的同時(shí)，降低陽(yáng)極氧 化處理后的光澤而使外觀特性不充分。因此，將Zn的含量設(shè)置為不足5.0%。從相同的觀點(diǎn) 出發(fā)，Zn的含量?jī)?yōu)選為4.8% W下。
[0033] Mg:2.2%W 上 3.0%W 下
[0034] Mg是在侶合金中通過(guò)與Zn共存而使II'相和/或T'相析出的元素。通過(guò)在含有Zn的 同時(shí)含有Mg,能夠得到由析出強(qiáng)化導(dǎo)致的強(qiáng)度提高效果。在Mg的含量不足2.2%的情況下， 由于n'相及T'相的析出量變少，因此會(huì)降低強(qiáng)度提高效果。另一方面，若Mg的含量超過(guò) 3.0%，則恐會(huì)在降低熱加工性、降低生產(chǎn)性的同時(shí)，降低延展性。并且，若Mg的含量超過(guò) 3.0%，則恐會(huì)降低陽(yáng)極氧化處理后的光澤而使外觀特性不充分。
[0035] Ti:0.001%W 上 0.05%W 下
[0036] Ti具有通過(guò)添加在侶合金中而使鑄塊組織微細(xì)化的作用。由于鑄塊組織越微細(xì)， 越能夠容易實(shí)現(xiàn)沒(méi)有斑且高光澤的表面，因此通過(guò)添加Ti能夠提高上述高強(qiáng)度侶合金的外 觀特性。在Ti的含量少于0.001%的情況下，由于鑄塊組織的微細(xì)化不夠充分，恐會(huì)在上述 高強(qiáng)度侶合金的表面產(chǎn)生斑及條紋狀圖案而使外觀特性不充分。并且，在Ti的含量多于 0.05%的情況下，由于與Al之間形成的AlTi系金屬間化合物等的原因，容易產(chǎn)生點(diǎn)狀及條 紋狀圖案，因此外觀特性恐會(huì)不充分。
[0037] 另外，上述高強(qiáng)度侶合金，也可W含有作為任意成分的化、Zr、化、Fe、Si及Mn。
[003引 Cu:0.l0%W 下
[0039] 在使用再利用材料作為上述高強(qiáng)度侶合金的原料時(shí)有混入Cu的可能性。在化的含 量超過(guò)0.10%的情況下，在實(shí)施陽(yáng)極氧化處理后，恐會(huì)引起表面光澤的降低、表面的色調(diào)向 黃色變化等而使外觀特性不充分。為了避免運(yùn)樣的問(wèn)題，將化的含量限制在0.10% W下。
[0040] Zr:0.10%w 下
[0041 ]在化的含量超過(guò)0.10 %的情況下，會(huì)抑制再結(jié)晶組織的生成，并且取而代之的，易 于生成纖維狀組織。若存在上述纖維狀組織，則在進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理后，容易在表面出現(xiàn)由 上述纖維狀組織導(dǎo)致的條紋狀圖案，因此外觀特性恐會(huì)不充分。為了避免運(yùn)樣的問(wèn)題，將Zr 的含量限制在〇.l〇%W下。
[0042] Cr:〇.〇3%W 下
[0043] 在Cr的含量超過(guò)0.03%的情況下，會(huì)抑制再結(jié)晶組織的生成，并且取而代之的，易 于生成纖維狀組織。因此，在進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理后，容易在表面出現(xiàn)由上述纖維狀組織導(dǎo)致 的條紋狀圖案，外觀特性恐會(huì)不充分。為了避免運(yùn)樣的問(wèn)題，將Cr的含量限制在0.03% W 下。
[0044] Fe :0.30% W下、Si :0.30% W下、Mn:0.03% W下
[0045] Fe、Si是作為侶金屬原材料中的雜質(zhì)混入的，Mn是在使用再利用材料的情況下可 能混入的成分。Fe、Si及Mn,由于與Al之間形成AlMn系、AlMnFe系或AlMnFeSi系的金屬間化 合物而具有抑制再結(jié)晶化的作用。因此，在上述=種成分過(guò)度地混入上述高強(qiáng)度侶合金的 情況下，會(huì)抑制再結(jié)晶組織的生成，并且取而代之的，易于生成纖維狀組織。因此，在進(jìn)行陽(yáng) 極氧化處理后，容易在表面出現(xiàn)由纖維狀組織導(dǎo)致的條紋狀圖案，外觀特性恐會(huì)不充分。為 了避免運(yùn)樣的問(wèn)題，分別將化限制在0.30 % W下，Si限制在0.30 % W下，Mn限制在0.03 % W 下。
[0046] 如上所述，上述高強(qiáng)度侶合金雖然也可W采取含有上述任意成分的構(gòu)成，但是在 含有過(guò)多的上述任意成分的情況下，恐會(huì)損害外觀特性。因此，從確保外觀特性的觀點(diǎn)出 發(fā)，將上述任意成分的含量限制在上述特定的范圍內(nèi)。從相同的觀點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選不含有 上述任意成分的構(gòu)成。
[0047]接著，如上所述，上述高強(qiáng)度侶合金的金屬組織由粒狀的再結(jié)晶組織構(gòu)成。通常， 進(jìn)行熱加工制造的侶合金具有由纖維狀組織構(gòu)成的金屬組織，因此容易在表面產(chǎn)生條紋狀 圖案，其結(jié)果是外觀特性恐會(huì)不充分。另一方面，上述高強(qiáng)度侶合金，由于其金屬組織由再 結(jié)晶組織構(gòu)成，因此不會(huì)在表面產(chǎn)生條紋狀圖案，而具有優(yōu)異的外觀特性。
[004引另外，上述高強(qiáng)度侶合金，其25°C下的導(dǎo)電率為38.0% IACSW上。導(dǎo)電率的值越 大，表示在侶基體中固溶的溶質(zhì)原子的固溶量就越少，因此可W將導(dǎo)電率作為指標(biāo)來(lái)控制 溶質(zhì)原子的固溶量。具有上述特定范圍的導(dǎo)電率的上述高強(qiáng)度侶合金，將其溶質(zhì)原子的固 溶量控制在適當(dāng)范圍內(nèi)的結(jié)果是，侶基體易于變形。因此，上述高強(qiáng)度侶合金具有優(yōu)異的延 展性。
[0049] 另外，上述高強(qiáng)度侶合金的表面，在將光束入射角設(shè)為60°時(shí)得到的Gloss值在600 W上，該表面為對(duì)實(shí)施過(guò)鏡面終處理的表面使用硫酸浴實(shí)施陽(yáng)極氧化處理而形成有膜厚為 祉m的陽(yáng)極氧化膜的表面。上述高強(qiáng)度侶合金，通過(guò)至少具有上述特定的化學(xué)成分，能夠?qū)?現(xiàn)Gloss值在600W上的表面。具有上述特定范圍的Gloss值的侶合金，由于在確保高強(qiáng)度特 性的同時(shí)具有足夠高的光澤，因此適用于對(duì)強(qiáng)度特性和光澤運(yùn)兩方面有要求的用途。
[0050] 優(yōu)選地，上述再結(jié)晶組織，其結(jié)晶粒的平均粒徑為50化mW下，與熱加工方向平行 的方向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度是與熱加工方向垂直的方向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度的0.5-4倍。
[0051 ] 若上述結(jié)晶粒的平均粒徑超過(guò)500皿，則由于結(jié)晶粒變得過(guò)度粗大，因此在進(jìn)行陽(yáng) 極氧化處理等的表面處理后，容易在表面產(chǎn)生斑，外觀特性恐會(huì)不充分。因此，上述結(jié)晶粒 的平均粒徑越小越好。
[0052] 另外，若上述結(jié)晶粒的長(zhǎng)徑比，即，與熱加工方向平行的方向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度和與 熱加工方向垂直的方向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度的比超過(guò)4,則恐會(huì)在進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理后的表面 上出現(xiàn)條紋狀圖案而使外觀特性不充分。另一方面，長(zhǎng)徑比不足0.5的結(jié)晶粒，難W通過(guò)通 常使用的制造設(shè)備來(lái)得到。
[0053] 再者，上述金屬組織，例如可W通過(guò)對(duì)侶合金表面實(shí)施蝕刻處理，并用偏光顯微鏡 觀察得到的表面來(lái)確認(rèn)是否是再結(jié)晶組織。即，在上述金屬組織是由再結(jié)晶組織構(gòu)成的情 況下，可W觀察到由粒狀晶構(gòu)成的均勻的金屬組織，而看不到W粗大的金屬間化合物、浮游 晶等為代表的在鑄造時(shí)形成得到的凝固組織。同樣的，在由再結(jié)晶組織構(gòu)成的金屬組織中， 看不到由于擠壓、社制等的塑性加工形成的條紋狀組織(所謂的加工組織）。
[0054] 另外，上述再結(jié)晶組織中的結(jié)晶粒的平均粒徑，可W基于使用上述偏光顯微鏡觀 察得到的金屬組織像，依照J(rèn)IS G 055UASTM E 112-96、ASTM E 1382-97)中規(guī)定的切割法 來(lái)算出。即，通過(guò)在上述金屬組織像中的任意位置處，在縱、橫、斜的方向上各引一條切割 線，用該切割線的長(zhǎng)度除W橫切切割線的晶界的數(shù)量，從而能夠算出平均粒徑。
[0055] 另外，上述長(zhǎng)徑比，即，與熱加工方向平行的方向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度和與熱加工方向 垂直的方向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度的比，可W基于上述方法來(lái)算出。即，與上述方法同樣地，在上 述金屬組織像中，在任意位置引出與熱加工方向平行的方向及垂直的方向上的切割線，由 各條切割線算出與熱加工方向平行的方向及垂直的方向上的平均粒徑。然后，通過(guò)用與熱 加工方向平行的方向上的平均粒徑除W與熱加工方向垂直的方向上的平均粒徑，能夠算出 上述長(zhǎng)徑比。
[0056] 上述再結(jié)晶組織，優(yōu)選為在熱加工時(shí)生成的再結(jié)晶組織。再結(jié)晶組織，根據(jù)其制造 過(guò)程可W分為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織和靜態(tài)再結(jié)晶組織，通過(guò)在熱加工時(shí)受到變形的同時(shí)反復(fù)再 結(jié)晶而生成的再結(jié)晶組織稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織。另一方面，靜態(tài)再結(jié)晶組織是指，通過(guò)在進(jìn) 行熱加工、冷加工后，追加固溶處理、退火處理等的熱處理工序而生成的再結(jié)晶組織。上述 本發(fā)明要解決的問(wèn)題，不管哪一種再結(jié)晶組織都能夠解決，但是在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織的情況 下，由于生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，因此能夠更容易地制造上述高強(qiáng)度侶合金。
[0057] 接著，對(duì)上述高強(qiáng)度侶合金的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在上述高強(qiáng)度侶合金的制造方 法中，對(duì)具有上述化學(xué)成分的鑄塊，進(jìn)行W 540°C W上580°C W下的溫度加熱1小時(shí)W上24小 時(shí)W下的均勻化處理。在上述均勻化處理的加熱溫度不足54(TC的情況下，鑄塊偏析層的均 勻化不充分。其結(jié)果是，由于引起結(jié)晶粒的粗大化、不均勻的結(jié)晶組織的形成等，因此最終 得到的合金材料的外觀特性恐會(huì)不充分。另一方面，若加熱溫度高于580°C，則上述鑄塊恐 會(huì)發(fā)生局部烙融，從而難W制造。因此，上述均勻化處理的溫度，優(yōu)選為540°C W上580°C W 下。
[0058] 另外，在上述均勻化處理的加熱時(shí)間不足1小時(shí)的情況下，由于鑄塊偏析層的均勻 化不充分，因此與上述同樣地，最終的外觀特性恐會(huì)不充分。另一方面，若加熱時(shí)間超過(guò)24 小時(shí)，則由于鑄塊偏析層的均勻化已達(dá)到充分的狀態(tài)，不能預(yù)期更高的效果。因此，上述均 勻化處理的時(shí)間，優(yōu)選在1小時(shí)W上24小時(shí)W內(nèi)。
[0059] 實(shí)施上述均勻化處理后，對(duì)鑄塊實(shí)施熱加工，作為延展材料。熱加工開(kāi)始時(shí)的上述 鑄塊的溫度，設(shè)置在440°C W上560°C W下。在熱加工前的鑄塊的加熱溫度低于440°C的情況 下，由于變形阻力變高，因此使用通常使用的制造設(shè)備難W加工。另一方面，若將鑄塊加熱 到超過(guò)560°C的溫度后再進(jìn)行熱加工，貝陽(yáng)日上加工時(shí)的加工發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致上述鑄塊局部烙解， 其結(jié)果是恐會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。因此，熱加工前的上述鑄塊的溫度，優(yōu)選為44(TC W上56(TC W 下。再者，作為上述熱加工，可W采用擠壓加工、社制加工等。
[0060] 在實(shí)施上述熱加工后，在上述延展材料的溫度為400°C W上的時(shí)候開(kāi)始冷卻，進(jìn)行 將上述延展材料的溫度冷卻到150°C W下的急冷處理。在上述急冷處理前的上述延展材料 的溫度不足400°C的情況下，澤火效果不充分，其結(jié)果是，得到的侶合金的拉伸強(qiáng)度恐會(huì)不 足380MPa。而在急冷處理后的延展材料的溫度超過(guò)150°C的情況下，澤火效果也不充分，其 結(jié)果是，得到的侶合金的拉伸強(qiáng)度恐會(huì)不足380MPa。
[0061] 再者，上述急冷處理，是指將上述延展材料通過(guò)強(qiáng)制性手段進(jìn)行冷卻的處理。作為 上述急冷處理，例如可W采用通過(guò)風(fēng)扇進(jìn)行的強(qiáng)制急冷、淋浴冷卻及水冷等的冷卻方法。
[0062] 另外，上述急冷處理是在上述延展材料的溫度處于400°C到150°C的范圍的時(shí)候?qū)?平均冷卻速度控制在rc/秒W上300°C/秒W下來(lái)進(jìn)行的。在上述平均冷卻速度超過(guò)300°C/ 秒的情況下，不僅設(shè)備會(huì)變得過(guò)大，而且無(wú)法得到與之相稱的效果。另一方面，若平均冷卻 速度不足rc/秒，則由于澤火效果不充分，得到的侶合金的拉伸強(qiáng)度恐會(huì)不足380M化。因 此，平均冷卻速度W快為宜，為rc /秒W上300°C /秒W下，優(yōu)選為：TC /秒W上300°C /秒W 下。
[0063] 另外，在進(jìn)行上述急冷處理后，使上述延展材料的溫度達(dá)到室溫。運(yùn)可W通過(guò)上述 急冷處理來(lái)達(dá)到室溫，或者也可W通過(guò)在急冷處理后進(jìn)行追加的冷卻處理來(lái)達(dá)到。通過(guò)使 延展材料的溫度達(dá)到室溫而顯現(xiàn)出室溫時(shí)效的效果，因此提高了上述高強(qiáng)度侶合金的強(qiáng) 度。再者，作為上述追加的冷卻處理，例如可W采用風(fēng)扇空冷、氣霧冷卻、淋浴冷卻及水冷等 的冷卻方法。
[0064] 在運(yùn)里，若在維持室溫的狀態(tài)下保管上述延展材料，則由于室溫時(shí)效效果會(huì)更加 提高上述高強(qiáng)度侶合金的強(qiáng)度。室溫時(shí)效時(shí)間，在初期階段，時(shí)間越長(zhǎng)強(qiáng)度越高，但是在室 溫時(shí)效時(shí)間在24小時(shí)W上的情況下，室溫時(shí)效的效果達(dá)到飽和。
[0065] 接著，加熱按照W上方式冷卻到室溫的上述延展材料，進(jìn)行人工時(shí)效處理。通過(guò)進(jìn) 行人工時(shí)效處理，M拉m在上述延展材料內(nèi)微細(xì)且均勻地析出，因此能夠容易地使上述高強(qiáng) 度侶合金的拉伸強(qiáng)度達(dá)到380M化W上。作為上述人工時(shí)效處理的具體條件，可W適用W下 的任意一種方式。
[0066] 首先，作為上述人工時(shí)效處理，可W進(jìn)行將上述延展材料W80-120°C的溫度加熱 1-5小時(shí)的第一人工時(shí)效處理，之后，與上述第一人工時(shí)效處理相連續(xù)的，進(jìn)行將上述延展 材料W145-200°C的溫度加熱2-15小時(shí)的第二人工時(shí)效處理。
[0067] 在運(yùn)里，連續(xù)進(jìn)行第一人工時(shí)效處理和第二人工時(shí)效處理，是指在結(jié)束第一人工 時(shí)效處理后，在維持上述延展材料的溫度的同時(shí)進(jìn)行第二人工時(shí)效處理。即，在第一人工時(shí) 效處理和第二人工時(shí)效處理之間，不使上述延展材料冷卻即可，作為具體的方法，有在第一 人工時(shí)效處理后，不從熱處理爐中取出就進(jìn)行第二人工時(shí)效處理的方法等。
[0068] 運(yùn)樣，通過(guò)連續(xù)進(jìn)行上述第一人工時(shí)效處理和上述第二人工時(shí)效處理，能夠縮短 人工時(shí)效處理時(shí)間。并且，第二人工時(shí)效處理中的處理溫度W 145-200°C為宜。在第二人工 時(shí)效處理中在170-200°C的范圍內(nèi)進(jìn)行加熱的情況下，由于上述高強(qiáng)度侶合金的延展性變 大，因此能夠更加提高實(shí)施塑性加工等時(shí)的加工性。再者，在第二人工時(shí)效處理中，在具有 上述溫度范圍或時(shí)間范圍之外的條件的情況下，得到的侶合金的延展性及拉伸強(qiáng)度恐會(huì)不 充分。
[0069] 另外，作為上述人工時(shí)效處理，也可W進(jìn)行將上述延展材料W145-180°C的溫度加 熱1-24小時(shí)的處理。在運(yùn)種情況下，由于制造工序簡(jiǎn)單，因此能夠更加容易地制造上述高強(qiáng) 度侶合金。若上述人工時(shí)效處理在上述溫度范圍或時(shí)間范圍之外，則得到的侶合金的延展 性及拉伸強(qiáng)度恐會(huì)不充分。
[0070] 實(shí)施例
[0071] (實(shí)施例1)
[0072] 對(duì)設(shè)及上述高強(qiáng)度侶合金的實(shí)施例，使用表1-表3進(jìn)行說(shuō)明。在本例中，如表1及表 2所示，在同一制造條件下制造改變了侶合金的化學(xué)成分的試樣(試樣1-試樣24)，并進(jìn)行各 試樣的拉伸試驗(yàn)、金屬組織觀察。進(jìn)一步的，在對(duì)各試樣進(jìn)行表面處理后，進(jìn)行外觀特性評(píng) 價(jià)。
[0073] W下，對(duì)各試樣的制造條件、強(qiáng)度測(cè)定方法、金屬組織觀察方法、表面處理方法及 外觀特性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0074] 表 1
[0075]
[0076]
[0077]
[0078] <試樣的制造方法〉
[0079] 通過(guò)半連續(xù)鑄造，鑄造具有表1及表2所記載的化學(xué)成分的直徑為90mm的鑄塊。之 后，對(duì)該鑄塊進(jìn)行在555°C的溫度下加熱5小時(shí)的均勻化處理。之后，在鑄塊的溫度為520°C 的狀態(tài)下開(kāi)始熱擠壓加工，通過(guò)對(duì)鑄塊實(shí)施熱擠壓加工，制成寬度為35mm、厚度為7mm的延 展材料。之后，在延展材料的溫度為510°C W上的狀態(tài)下開(kāi)始急冷處理。急冷處理的平均冷 卻速度為60°C/秒，處理結(jié)束時(shí)的溫度為100°C。然后，將進(jìn)行了急冷處理的延展材料冷卻到 室溫，在室溫下進(jìn)行48小時(shí)的室溫時(shí)效。之后，使用熱處理爐，對(duì)延展材料進(jìn)行Wioor的溫 度加熱3小時(shí)的第一人工時(shí)效處理。接著，不將延展材料從熱處理爐中取出，而將爐內(nèi)溫度 升溫到150°C，實(shí)施對(duì)延展材料W150°C加熱8小時(shí)的第二人工時(shí)效處理。如上所述，得到試 樣。
[0080] <拉伸試驗(yàn)方法〉
[0081] 從試樣中，通過(guò)基于JIS Z 224UIS06892-1)的方法選取5號(hào)試驗(yàn)片，進(jìn)行拉伸強(qiáng) 度、屈服強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率的測(cè)定。其結(jié)果是，將拉伸強(qiáng)度為380MPaW上且伸長(zhǎng)率為18% W上的 情況判定為合格。再者，5號(hào)試驗(yàn)片，按照長(zhǎng)度方向與熱加工方向平行的方式選取。
[0082] <金屬組織觀察方法〉
[0083] 將試樣電解研磨及電解蝕刻后，用倍率為50倍-100倍的偏光顯微鏡取得試樣表面 的顯微鏡像。對(duì)該顯微鏡像進(jìn)行圖像分析，如上所述，基于JIS G 0551中規(guī)定的切割法求出 構(gòu)成試樣的金屬組織的結(jié)晶粒的平均粒徑。并且，長(zhǎng)徑比（指與熱加工方向平行的方向上的 結(jié)晶粒長(zhǎng)度和與熱加工方向垂直的方向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度的比），如上述所述，通過(guò)用與熱加 工方向平行的方向上的平均粒徑除W與熱加工方向垂直的方向上的平均粒徑來(lái)算出。其結(jié) 果是，將平均粒徑在500WI1W下的試樣、長(zhǎng)徑比在0.5-4.0的范圍內(nèi)的試樣判定為理想結(jié)果。
[0084] <表面處理方法〉
[0085] 對(duì)進(jìn)行了上述人工時(shí)效處理的試樣的表面實(shí)施至#2400的砂紙研磨，接著實(shí)施拋 光對(duì)試樣表面進(jìn)行鏡面終處理。之后，在15%的硫酸浴下Wl50A/m2的電流密度對(duì)試樣表面 實(shí)施陽(yáng)極氧化處理，形成膜厚為祉m的陽(yáng)極氧化膜。最后，將上述陽(yáng)極氧化處理后的試樣浸 潰在沸水中，進(jìn)行上述陽(yáng)極氧化膜的封孔處理。使用實(shí)施了 W上處理的試樣，實(shí)施下述的外 觀特性評(píng)價(jià)。
[00化] < 外觀特性評(píng)價(jià)方法〉
[0087] ?目視觀察
[0088] W目視觀察試樣的表面。其結(jié)果是，在表面上未出現(xiàn)條紋狀圖案、斑狀圖案或點(diǎn)狀 缺陷等的情況下，判定為目視觀察合格。
[0089] ?光澤度
[0090] 使用變角光澤度計(jì)（（株)村上色彩技術(shù)研究所制造，"GM-3D")來(lái)測(cè)定試樣表面的 Gloss值。其結(jié)果是，在Gloss值為600W上的情況下，判定為光澤特性合格。再者，Gloss值測(cè) 定中的光束入射角為60°。
[0091] <導(dǎo)電率測(cè)定方法〉
[0092] 使用導(dǎo)電率計(jì)(Foerster公司制造/'SIGMATEST 2.069")測(cè)定溫度為25°C時(shí)的試 樣的導(dǎo)電率。其結(jié)果是，在導(dǎo)電率為38.0%IACSW上的情況下，判定為理想結(jié)果。
[0093] 將表1及表2的各試樣的評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表3中。再者，對(duì)于在各個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果中未被 判定為合格或未被判定為理想結(jié)果的試樣，對(duì)表3中的該評(píng)價(jià)結(jié)果附下劃線。
[0094] 表 3
[0095]
[0096] 由表3可知，試樣I-試樣12,在所有的評(píng)價(jià)項(xiàng)目中均為合格，強(qiáng)度特性、延展性及外 觀特性均表現(xiàn)出優(yōu)異的特性。
[0097] 作為具有優(yōu)異的外觀特性的試樣的代表例，在圖1中表示試樣2的金屬組織的觀察 結(jié)果。由本圖可知，具有優(yōu)異的外觀特性的試樣，在具有由粒狀的再結(jié)晶組織構(gòu)成的金屬組 織的同時(shí)，在目視觀察中也未觀察到條紋狀圖案，沒(méi)有斑且具有高光澤。
[0098] 另一方面，作為由纖維狀組織構(gòu)成的金屬組織的例子，在圖2中表示W(wǎng)往的侶合金 擠壓材料的金屬組織照片。若形成如本圖所示的纖維狀組織，則在實(shí)施陽(yáng)極氧化處理后的 表面容易形成條紋狀圖案，外觀特性不充分。
[0099] 試樣13,由于化含量過(guò)低，因此拉伸強(qiáng)度不充分，判定為不合格。
[0100] 試樣14,由于化含量過(guò)高，因此伸長(zhǎng)率及Gloss值不充分，判定為不合格。
[0101] 試樣15,由于Mg含量過(guò)低，因此拉伸強(qiáng)度不充分，判定為不合格。
[0102] 試樣16,由于Mg含量過(guò)高，因此在實(shí)施熱擠壓加工時(shí)，延展材料的一部分產(chǎn)生裂 紋。從未產(chǎn)生裂紋的部分選取試樣并進(jìn)行各評(píng)價(jià)時(shí)，伸長(zhǎng)率及Gloss值不充分，判定為不合 格。
[0103] 試樣17，由于化含量過(guò)高，因此Gloss值不充分，判定為不合格。
[0104] 試樣18，由于Fe含量過(guò)高，因此形成了纖維狀組織，其結(jié)果是可在表面目視確認(rèn)到 條紋狀圖案。并且，試樣18的Gloss值不充分。運(yùn)些的結(jié)果是，試樣18的外觀特性不充分，判 定為不合格。
[0105] 試樣19，由于Si含量過(guò)高，因此形成了纖維狀組織，其結(jié)果是可在表面目視確認(rèn)到 條紋狀圖案。并且，試樣19的Gloss值不充分。運(yùn)些的結(jié)果是，試樣19的外觀特性不充分，判 定為不合格。
[0106] 試樣20，由于Mn含量過(guò)高，因此形成了纖維狀組織，其結(jié)果是可在表面目視確認(rèn)到 條紋狀圖案。并且，試樣20的Gloss值不充分。運(yùn)些的結(jié)果是，試樣20的外觀特性不充分，判 定為不合格。
[0107] 試樣21，由于化含量過(guò)高，因此形成了纖維狀組織，其結(jié)果是可在表面目視確認(rèn)到 條紋狀圖案。并且，試樣21的Gloss值不充分。運(yùn)些的結(jié)果是，試樣21的外觀特性不充分，判 定為不合格。
[0108] 試樣22,由于Ti含量過(guò)低，因此目視確認(rèn)到由粗大的鑄塊組織導(dǎo)致的條紋狀圖案。 并且，試樣22的Gloss值不充分。運(yùn)些的結(jié)果是，試樣22的外觀特性不充分，判定為不合格。
[0109] 試樣23,由于Ti含量過(guò)高，因此與Al形成了金屬間化合物，其結(jié)果是可在表面目視 確認(rèn)到條紋狀及點(diǎn)狀的缺陷。并且，試樣23的伸長(zhǎng)率不充分。運(yùn)些的結(jié)果是，試樣23的伸長(zhǎng) 率及外觀特性不充分，判定為不合格。
[0110] 試樣24，由于Zr含量過(guò)高，因此形成了纖維狀組織，其結(jié)果是可在表面目視確認(rèn)到 條紋狀圖案。并且，試樣24的伸長(zhǎng)率及Gloss值不充分。運(yùn)些的結(jié)果是，試樣24的伸長(zhǎng)率及外 觀特性不充分，判定為不合格。
[01川（實(shí)施例2)
[0112] 接著，對(duì)設(shè)及上述高強(qiáng)度侶合金的制造方法的實(shí)施例，使用表4-表7進(jìn)行說(shuō)明。
[0113] 在本例中，使用含有表4所示的化學(xué)成分的侶合金(合金A)，如表5及表6所示，改變 制造條件制備試樣(試樣Al-試樣A29)，并進(jìn)行各試樣的強(qiáng)度測(cè)定、金屬組織觀察。進(jìn)一步 的，對(duì)各試樣進(jìn)行表面處理后，進(jìn)行外觀特性評(píng)價(jià)。
[0114] W下，詳細(xì)說(shuō)明各試樣的制造條件。再有，各試樣的強(qiáng)度測(cè)定方法、金屬組織觀察 方法、表面處理方法及外觀特性評(píng)價(jià)方法，按照與上述實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行。
[0115] <試樣的制造條件〉
[0116] 通過(guò)半連續(xù)鑄造，鑄造具有表4所記載的化學(xué)成分的直徑為90mm的鑄塊。之后，使 用表5及表6所示的溫度、時(shí)間或平均冷卻速度的組合，對(duì)鑄塊按照均勻化處理、熱擠壓加 工、急冷處理、第一人工時(shí)效處理及第二人工時(shí)效處理的順序?qū)嵤┥鲜鎏幚?，得到各試樣?再者，在表5及表6中記載的室溫時(shí)效時(shí)間是指，在進(jìn)行急冷處理后，從延展材料達(dá)到室溫開(kāi) 始到進(jìn)行第一人工時(shí)效處理之間的時(shí)間。
[0117] 表4
[011 引
[0119]表5
[0120]
[0121]
[0122]
[0123] 將按照上述方式制備的各試樣的評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表7中。再有，對(duì)于在各個(gè)評(píng)價(jià)結(jié) 果中未被判定為合格或未被判定為理想結(jié)果的試樣，對(duì)表7中的該評(píng)價(jià)結(jié)果附下劃線表示。
[0124] 表7
[0125]
[0126] 由表7可知，試樣A1-A17,在所有的評(píng)價(jià)項(xiàng)目中均為合格，強(qiáng)度特性、外觀特性均表 現(xiàn)出優(yōu)異的特性。
[0127] 試樣A18,由于均勻化處理中的加熱溫度過(guò)低，因此可在表面目視確認(rèn)到條紋狀圖 案，判定為不合格。
[01%]試樣A19,由于均勻化處理中的處理時(shí)間過(guò)短，因此可在表面目視確認(rèn)到條紋狀圖 案，判定為不合格。
[0129] 試樣A20,由于熱擠壓加工前的鑄塊的加熱溫度過(guò)高，因此在擠壓加工時(shí)部分烙 融，其結(jié)果是，引起熱加工裂紋，無(wú)法進(jìn)行急冷處理W后的處理。
[0130] 試樣A21，由于急冷處理后的平均冷卻溫度過(guò)低，因此拉伸強(qiáng)度不充分。并且，試樣 A21的Gloss值不充分。因此，試樣A21的拉伸強(qiáng)度及外觀特性不充分，判定為不合格。
[0131] 試樣A22,由于第二人工時(shí)效處理中的處理溫度過(guò)低，因此拉伸強(qiáng)度不充分，判定 為不合格。
[0132] 試樣A23,第二人工時(shí)效處理中的處理溫度過(guò)高而過(guò)時(shí)效，其結(jié)果是，拉伸強(qiáng)度不 充分，判定為不合格。
[0133] 試樣A24,第二人工時(shí)效處理中的處理時(shí)間過(guò)短而時(shí)效硬化不充分，其結(jié)果是，拉 伸強(qiáng)度不充分，判定為不合格。
[0134] 試樣A25,第二人工時(shí)效處理中的處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而過(guò)時(shí)效，其結(jié)果是，拉伸強(qiáng)度不 充分，判定為不合格。
[0135] 試樣A26,只實(shí)施了一段人工時(shí)效處理，但人工時(shí)效處理中的處理溫度過(guò)低而時(shí)效 硬化不充分，其結(jié)果是，拉伸強(qiáng)度不充分，判定為不合格。
[0136] 試樣A27,僅為一段的人工時(shí)效處理中的處理溫度過(guò)高而過(guò)時(shí)效，其結(jié)果是，拉伸 強(qiáng)度不充分，判定為不合格。
[0137] 試樣A28,僅為一段的人工時(shí)效處理中的處理時(shí)間過(guò)短而時(shí)效硬化不充分，其結(jié)果 是，拉伸強(qiáng)度不充分，判定為不合格。
[0138] 試樣A29,僅為一段的人工時(shí)效處理中的處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而過(guò)時(shí)效，其結(jié)果是，拉伸 強(qiáng)度不充分，判定為不合格。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于，具有以下化學(xué)成分：以質(zhì)量％計(jì)，含有2.5%以上且 不足5.0%的Ζη、2·2%以上3.0%以下的]\%、0.001%以上0.05%以下的11，(：11限制在0.10% 以下，Zr限制在0.10%以下，Cr限制在0.03%以下，F(xiàn)e限制在0.30%以下，Si限制在0.30% 以下，Mn限制在0.03%以下，余量由Al及不可避免的雜質(zhì)組成； 其拉伸強(qiáng)度為380MPa以上； 其導(dǎo)電率為38.0% IACS以上； 其金屬組織由再結(jié)晶組織構(gòu)成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于，所述再結(jié)晶組織，其結(jié)晶粒的平 均粒徑為500μπι以下，與熱加工方向平行的方向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度是與熱加工方向垂直的方 向上的結(jié)晶粒長(zhǎng)度的0.5-4倍。3. -種高強(qiáng)度鋁合金的制造方法，是制造根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度鋁合金的方 法，其特征在于， 制造具有以下化學(xué)成分的鑄塊：以質(zhì)量％計(jì)，含有2.5%以上且不足5.0%的Ζη、2.2% 以上3.0%以下的Mg、0.001 %以上0.05%以下的Ti，Cu限制在0.10%以下，Zr限制在0.10% 以下，Cr限制在0.03%以下，F(xiàn)e限制在0.30%以下，Si限制在0.30%以下，Mn限制在0.03% 以下，余量由Al及不可避免的雜質(zhì)組成； 進(jìn)行將所述鑄塊以540 °C以上580 °C以下的溫度加熱1-24小時(shí)的均勻化處理； 在將加工開(kāi)始時(shí)的所述鑄塊的溫度設(shè)置為440°C_560°C的狀態(tài)下，對(duì)所述鑄塊實(shí)施熱 加工，作為延展材料； 在所述延展材料的溫度為400°C以上的時(shí)候開(kāi)始冷卻，之后，在所述延展材料的溫度處 于400 °C到150 °C的范圍內(nèi)的時(shí)候進(jìn)行將平均冷卻速度控制在1°C /秒以上300 °C /秒以下冷 卻的急冷處理； 通過(guò)所述急冷處理或之后的冷卻，將所述延展材料的溫度冷卻至室溫； 之后，對(duì)所述延展材料進(jìn)行人工時(shí)效處理。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度鋁合金的制造方法，其特征在于，作為所述人工時(shí)效處 理，進(jìn)行將所述延展材料以80-120 °C的溫度加熱1-5小時(shí)的第一人工時(shí)效處理，之后，與所 述第一人工時(shí)效處理相連續(xù)的，進(jìn)行將所述延展材料以145-200°C的溫度加熱2-15小時(shí)的 第二人工時(shí)效處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度鋁合金的制造方法，其特征在于，作為所述人工時(shí)效處 理，將所述延展材料以145-180°C的溫度加熱1-24小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C22F1/053GK105934528SQ201480074213
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2014年9月26日
【發(fā)明人】八太秀周, 宇田川智史, 渡邊威郎
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社Uacj