高温特性优异的铝合金制造技术

高温特性(耐热性、高温疲劳强度、在高温下的耐蠕变特性及高温屈服强度)优异的Al合金中，Si：超过0.1质量％且1.0质量％以下，Cu：3.0质量％以上7.0质量％以下，Mn：0.05质量％以上1.5质量％以下，Mg：0.01质量％以上2.0质量％以下，Ti：0.01质量％以上0.10质量％以下，Ag：0.05质量％以上1.0质量％以下，并且，Zr：限制为小于0.1质量％，其余由Al及不可避免的杂质构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】高温特性(耐热性、高温疲劳强度、在高温下的耐蠕变特性及高温屈服强度)优异的Al合金中，Si：超过0.1质量％且1.0质量％以下，Cu：3.0质量％以上7.0质量％以下，Mn：0.05质量％以上1.5质量％以下，Mg：0.01质量％以上2.0质量％以下，Ti：0.01质量％以上0.10质量％以下，Ag：0.05质量％以上1.0质量％以下，并且，Zr：限制为小于0.1质量％，其余由Al及不可避免的杂质构成。【专利说明】局温特性优异的f吕合金
本专利技术涉及以高速进行旋转或滑动的高速运动部件用的高温特性优异的铝合金。
技术介绍
铝为低密度且高强度，具有容易加工这样的特性。利用该特性，一直以来知晓在轻型化、要求强度和加工特性的铁道车辆、机动车、船舶等输送机械、各种机械部件、发动机部件等中使用。具体而言，在发电机、压缩机等的旋转转子(小型叶片)、旋转叶轮(大型叶片)、或发动机的活塞等以高速进行旋转或滑动的高速运动部件中使用。用于上述用途的高速运动部件除了要求具有超过100°C的高温使用环境、旋转或滑动这样的部件的性质之外,还要求高温特性(耐热性、高温疲劳强度、在高温下的耐蠕变特性及高温屈服强度)。而且，如专利文献1、专利文献2所记载的那样，已知有作为所述机械部件之一的转子来实现上述高温特性的改善。该转子以铝为基本，由以锆、锰、铁等为主要成分而进行添加的铝合金(以下，适当地称作Al合金)构成。作为该专利文献1、专利文献2所记载的专利技术的Al合金中，作为合金添加成分而含有0.1-0.25质量％的Zr，从而具有较高的静态高温强度及动态高温强度和蠕变特性。而且，还记载有该Zr成分有助于Mn的空格子点的补填、合金的热稳定性的内容。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特表2009-535`550号公报专利文献2:日本特表2009-535551号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在上述现有技术中，当Zr含有量变多时，Al合金的淬火感受性变得敏锐，尤其是对于较大的材料，当在人工时效硬化处理前的淬火工序中冷却速度慢时，存在强度降低的问题。另外，由于内部的残余应力变大，其加工性也成为问题。如此，尤其是对于较大的材料，包含Al合金的高温特性的材料特性未能得到充分的改善。另外，最近，旋转转子、活塞在比以往更进一步的高速旋转、滑动和高温状态这样的状况下使用，从而要求Al合金的金属疲劳强度的提高。本专利技术是鉴于所述问题点而完成的，其课题在于提供一种高温特性优异的Al合金。更优选的是，其课题在于提供一种提高金属疲劳强度的Al合金。用于解决课题的手段本专利技术所涉及的高温特性优异的Al合金的特征在于，所述高温特性优异的铝合金含有:S1:超过0.1质量％且1.0质量％以下，Cu:3.0质量％以上7.0质量％以下，Mn:0.05质量％以上1.5质量％以下，Mg:0.01质量％以上2.0质量％以下，T1:0.01质量％以上0.10质量％以下，Ag:0.05质量％以上1.0质量％以下,并且，Zr:限制为小于0.1质量％，其余由Al及不可避免的杂质构成。根据所述结构，Al合金能够获得室温强度及高温强度、在高温下的充分的蠕变特性、以及室温屈服强度及高温屈服强度。由此，本专利技术的目的在于，尤其是能够确保在高温下使用的高速运动部件用的Al合金所要求的性能。另外，本专利技术所涉及的Al合金优选为所述Al合金还含有V:0.15质量％以下。在所述的结构还含有V，由此能够使Al-V系分散粒子在Al合金中析出。该分散粒子具有妨碍再结晶后的晶界移动的作用，因此能防止结晶粒的粗大化。而且，能够提高室温强度及高温强度、尤其是提高高温金属疲劳强度。此外，本专利技术所涉及的Al合金优选将所述Al合金所包括的金属间化合物的最大当量圆直径设在60 μ m以下。需要说明的是，关于最大当量圆直径在后面进行说明。通过将金属间化合物的最大当量圆直径以所述方式进行控制，能够降低因金属间化合物与基体部分之间的强度、硬度、杨氏模量等材料特性之差所导致的、因金属疲劳引起的成为Al合金材料的破坏的起点的可能性。由此，能够实现金属疲劳强度的提高。专利技术效果根据本专利技术能够得到高温特性优异的Al合金。另外，根据本专利技术能够得到提高金属疲劳强度的Al合金。【具体实施方式】以下，基于本专利技术的 实施方式对本专利技术所涉及的Al合金进行详细的说明。根据以下所记载的元素组成及金属间化合物的最大当量圆直径，Al合金变得具有高温特性。因此，使用本专利技术所涉及的Al合金来制造转子、活塞等高速运动部件，并且在将该部件组装使用于发电机、压缩机、发动机等产品的情况下，也能够承受因所述部件以高速进行旋转或滑动时的部件彼此的接触和与(压缩)空气等之间的接触而产生的摩擦热、在高温的(压缩)空气下的使用、作用于所述部件的变形应力等。因此，本专利技术所涉及的Al合金能够在发电机、压缩机等的旋转转子(小型叶片)、旋转叶轮(大型叶片)、或发动机的活塞等以高速进行旋转或滑动的高速运动部件中适当使用。需要说明的是，本专利技术并不仅局限于上述实施方式，能够在不脱离本专利技术的技术思想的范围内适当变更。<合金成分>本专利技术所涉及的Al合金含有规定量的S1、Cu、Mn、Mg、T1、Ag，并且将Zr限制为小于规定量，其余由Al及不可避免的杂质构成。另外，作为选择的成分而含有规定量以下的V。此外，作为选择的构成要素而将金属间化合物的最大当量圆直径限制在规定值以下。以下，对各成分的限定理由及金属间化合物的最大当量圆直径的规定理由进行说明。(S1:超过0.1质量％且1.0质量％以下)Si具有提高Al合金的强度的作用，通过添加Si，呈具有强度提高的效果的析出物增加的趋势。另外，通过添加Si，具有抑制合金内的位错环的效果。因此，Si的添加对于析出相的微细化、均匀析出是有效的。当Si的含有量在0.1质量％以下时，该效果小。另一方面，当Si的含有量超过1.0质量％时，产生粗大的金属间化合物，从而成为旋转转子、旋转叶轮、活塞等高速运动部件的成形不良及金属疲劳强度的降低和破坏的原因。因此，Si的含有量设为超过0.1质量％且1.0质量％以下。优选地,超过0.1质量％且0.7质量％以下。更有选地，超过0.1质量％且0.6质量％以下。(Cu:3.0质量％以上7.0质量％以下)Cu为本专利技术所涉及的Al合金的基本成分。本专利技术的Al合金是在旋转转子、旋转叶轮、活塞等机械部件等中使用的Al合金。利用固溶强化及析出强化两者的作用，主要为了确保本专利技术用途中Al合金所要求的在高温下的蠕变特性、以及室温屈服强度及高温屈服强度，Cu成为必须的成分。如此，Cu利用固溶强化及析出强化两者的作用来提高Al合金的强度。更具体而言，Cu在高温的人工时效硬化处理时使Θ ’相、Ω相微小且高密度地在Al合金的(100)面、(111)面析出，从而提高人工时效硬化处理后的Al合金的强度。当Cu的含有量在3.0质量％以上时发挥该效果。当Cu的含有量小于3.0质量％时，所述效果小，无法获得在Al合金的高温下的足够的蠕变特性及高温屈服强度。另一方面，当Cu的含有量超过7.0质量％时，强度变得过高，Al合金的锻造特性降低。另外，Al合金组织中的金属间化合物容易变得粗大，Al合金的金属疲劳强度降低。因此,Cu的含有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中敏行，武林庆树，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：
国别省市：