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1. (WO2017033663) アルミニウム合金押出材及びその製造方法
Document

明 細 書

発明の名称 アルミニウム合金押出材及びその製造方法 0001  

技術分野

0002  

背景技術

0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034  

実施例

0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064  

請求の範囲

1   2  

明 細 書

発明の名称 : アルミニウム合金押出材及びその製造方法

関連出願の相互参照

[0001]
 本国際出願は、2015年8月25日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2015-165985号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2015-165985号の全内容を本国際出願に参照により援用する。

技術分野

[0002]
 本開示は、アルミニウム合金押出材及びその製造方法に関する。

背景技術

[0003]
 近年、環境保護の観点から、自動車の内燃機関の燃費向上が求められている。自動車の内燃機関用部品(例えばピストン等)、過給機用部品(例えばコンプレッサホイール等)等に適用されるアルミニウム合金材は、内燃機関の高出力化のため、高温域での強度及び高温域での長時間の使用にも耐えうる耐クリープ性が求められている。
[0004]
 例えば、特許文献1には、アルミニウム合金材の高温域(100~180℃)での強度を向上させるため、導電率及び金属間化合物の平均粒子径を所定の範囲に制御することが提案されている。また、特許文献2には、アルミニウム合金材の高温域(200℃以上)での強度を向上させるため、Fe及びNiの含有量が所定の関係を満たすようにすることが提案されている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開平1-152237号公報
特許文献2 : 特開平7-242976号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 しかしながら、上記特許文献1、2では、アルミニウム合金材の高温域での強度について検討がなされているものの、高温域での耐クリープ性については全く検討がなされていない。すなわち、従来は、アルミニウム合金材の高温域での耐クリープ性について十分な検討がなされていなかった。
[0007]
 本開示の一側面においては、高温での強度及び耐クリープ性に優れたアルミニウム合金押出材及びその製造方法が望ましい。

課題を解決するための手段

[0008]
 本開示の一側面は、アルミニウム合金押出材であって、質量%で、Cu:2.5~3.3%、Mg:1.3~2.5%、Ni:0.50~1.3%、Fe:0.50~1.5%、Mn:0.50%未満、Si:0.15~0.40%、Zr:0.06~0.20%、Ti:0.05%未満を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる化学組成を有し、断面において、金属間化合物の粒径が円相当径で20μm以下であり、粒径が円相当径で0.3~20μmの金属間化合物の密度が5×10 個/mm 以上であり、かつ、亜結晶粒の平均粒径が円相当径で20μm以下である。
[0009]
 このアルミニウム合金押出材によれば、例えば200℃以上の高温域における強度及び耐クリープ性を向上させることができる。ここで、強度については、押出方向(以下、適宜、L方向という。)の強度だけでなく、押出方向に直交する方向(以下、適宜、LT方向という。)の強度も向上させることができる。また、耐クリープ性については、特にLT方向の耐クリープ性を向上させることができる。これにより、本開示のアルミニウム合金押出材は、例えば、高温環境下で使用される自動車の内燃機関用部品、過給機用部品等に適用することができる。
[0010]
 本開示の他の側面は、上記アルミニウム合金押出材の製造方法であって、上記化学組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を400~500℃で均質化処理し、次いで、鋳塊を0.01℃/s以上の平均冷却速度で均質化処理の温度から200℃以下の温度まで冷却し、次いで、鋳塊を310~450℃で押出加工し、次いで、押出加工により得られた中間押出材に対して溶体化処理及び焼入れを行い、次いで、溶体化処理及び焼入れを行った後、48時間以内に、中間押出材に対して2~4%歪の引張矯正を行い、次いで、中間押出材に対して160~220℃で時効処理を行う。
[0011]
 このアルミニウム合金押出材の製造方法によれば、例えば200℃以上の高温域における強度(L方向及びLT方向の強度)及び耐クリープ性(特にLT方向の耐クリープ性)に優れたアルミニウム合金押出材を製造することができる。製造されたアルミニウム合金押出材は、例えば、高温環境下で使用される自動車の内燃機関用部品、過給機用部品等に適用することができる。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、本開示の実施形態について説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
[0013]
 <アルミニウム合金押出材の化学組成>
 Cu:2.5~3.3%
 Cuは、常温及び高温におけるアルミニウム合金押出材の強度向上に寄与する。Cu含有量が2.5%未満の場合には、強度向上の効果が十分に得られない。Cu含有量が3.3%を超える場合には、共晶融解開始温度が低下し、溶体化処理温度を低くしなければならないため、母相中への固溶量が減り、強度向上の効果が望めない。
[0014]
 Mg:1.3~2.5%
 Mgは、Cuと共存して、常温及び高温におけるアルミニウム合金押出材の強度向上に寄与する。Mg含有量が1.3%未満の場合には、強度向上の効果が小さい。Mg含有量が2.5%を超える場合には、押出等の熱間加工において加工材料の変形抵抗が高くなり、生産性が低下する。
[0015]
 Ni:0.50~1.3%
 Niは、Feと共にFe-Ni化合物を形成し、アルミニウム合金押出材の耐熱性を向上させる。Ni含有量が0.50%未満の場合には、耐熱性向上の効果が十分に得られない。Ni含有量が1.3%を超える場合には、母相中に分散するAl-Ni系、Al-Ni-Cu系等のNi系化合物が形成されるため、耐熱性向上の効果が小さくなる。また、粗大なFe-Ni系化合物が形成されることにより、押出等の熱間加工により割れが発生しやすくなり、生産性が低下する。
[0016]
 Fe:0.50~1.5%
 Feは、Niと共にFe-Ni化合物を形成し、アルミニウム合金押出材の耐熱性を向上させる。Fe含有量が0.50%未満の場合には、耐熱性向上の効果が十分に得られない。Fe含有量が1.5%を超える場合には、母相中に分散するAl-Fe系、Al-Fe-Cu系等のFe系化合物が形成されるため、耐熱性向上の効果が小さくなる。
[0017]
 Mn:0.50%未満
 Mnは、Al-Mn-Si系化合物を析出及び分散させ、溶体化処理中に生じる再結晶を抑制し、微細な亜結晶粒を形成させることにより、常温及び高温におけるアルミニウム合金押出材の強度向上に寄与する。Mg含有量が0.50%以上の場合には、鋳造時に巨大な晶出物が形成されやすくなり、強度が低下する。
[0018]
 Si:0.15~0.40%
 Siは、Mnと共にAl-Mn-Si系化合物の微細分散相を析出させ、転位のピンニング効果を高め、溶体化処理中の再結晶粒の粗大化を抑制することにより、アルミニウム合金押出材の強度を向上させる。Si含有量が0.15%未満の場合には、強度向上の効果が十分に得られない。Si含有量が0.40%を超える場合には、Mg及びSiの化合物が形成され、耐熱性が低下する。
[0019]
 Zr:0.06~0.20%
 Zrは、鋳造組織の微細化に寄与する。また、Zrは、Alと共にAl Zr化合物を微細に分散させ、溶体化処理中に生じる再結晶を抑制し、微細な亜結晶粒を形成させることで、アルミニウム合金押出材の強度向上に寄与する。Zr含有量が0.06%未満の場合には、鋳造組織の微細化及び強度向上の効果が十分に得られない。Zr含有量が0.20%を超える場合には、鋳造時に巨大な晶出物が形成されやすくなるため、鋳造組織の微細化及び強度向上の効果が小さくなる。
[0020]
 Ti:0.05%未満
 Tiは、Zrと同様、微細結晶粒組織を安定して得るために添加される。Ti含有量は0.05%未満とする。Ti含有量が0.05%以上の場合には、鋳造時に巨大なZr-Ti系化合物が形成され、強度が低下する。
[0021]
 その他の元素:
 上記元素の他は、基本的にはAl及び不可避的不純物とすればよい。通常、アルミニウム合金に添加される上記元素以外の元素は、不可避的不純物として特性に大きな影響を与えない範囲内で許容される。
[0022]
 <アルミニウム合金押出材の組織>
 アルミニウム合金押出材において、高温で亜結晶粒径の粗大化を抑制し、優れた強度及び耐クリープ性を実現するためには、高温で転位が容易に移動しないよう、亜結晶粒界上に晶出物が細かく存在している必要がある。そこで、アルミニウム合金押出材の断面において、金属間化合物の粒径を円相当径で20μm以下(好ましくは10μm以下)とし、粒径が円相当径で0.3~20μmの金属間化合物の密度を5×10 個/mm 以上とする。
[0023]
 アルミニウム合金押出材の断面において、金属間化合物の粒径が円相当径で20μmを超える場合には、破壊時の起点となり、強度が低下する。アルミニウム合金押出材の断面において、粒径が円相当径で0.3~20μmの金属間化合物の密度が5×10 個/mm 未満の場合には、粒界上の析出物が疎になり、粒界すべりが抑制されず、耐熱性が低下する。
[0024]
 アルミニウム合金押出材の高温での強度(特にLT方向の強度)を向上させるために、アルミニウム合金押出材の断面において、亜結晶粒の平均粒径を円相当径で20μm以下とする。アルミニウム合金押出材の断面において、亜結晶粒の平均粒径が円相当径で20μmを超える場合には、高温での強度(特にLT方向の強度)を向上させる効果が小さくなる。
[0025]
 ここで、アルミニウム合金押出材の断面とは、アルミニウム合金押出材における所定方向の断面である。断面の方向は、何ら限定されるものではなく、例えば、押出方向に平行な断面、押出方向に直交する方向の断面等であってもよい。上述の金属間化合物の粒径(円相当径)、粒径(円相当径)が0.3~20μmの金属間化合物の密度、及び亜結晶粒の平均粒径(円相当径)は、アルミニウム合金押出材における所定方向の断面であって、表層部分(例えば表面から深さ方向に2~5mmの範囲)を除いた任意の領域を光学顕微鏡等で観察することにより求めることができる。
[0026]
 <アルミニウム合金押出材の製造方法>
 アルミニウム合金押出材を製造するに当たっては、まず、上記化学組成を有するアルミニウム合金を常法により溶解し、造塊されたアルミニウム合金の鋳塊を400~500℃で均質化処理する。均質化処理の温度が400℃未満の場合には、組織の均質化が不十分となる。均質化処理の温度が500℃を超える場合には、元素が偏析している部分で共晶融解が生じる。
[0027]
 次いで、均質化処理後のアルミニウム合金の鋳塊を、0.01℃/s以上の平均冷却速度で均質化処理の温度から200℃以下の所定の温度まで冷却する。ここで、平均冷却速度は、均質化処理の温度をA℃、鋳塊をA℃から200℃まで冷却するのに要する時間をB秒とした場合、(A℃-200℃)/B秒で表される。平均冷却速度が0.01℃/s未満(0.01℃/sより遅い)場合には、冷却中にS相(Al CuMg)及び/又はFe-Ni系化合物が粗大に成長してしまう。
[0028]
 例えば、粗大な化合物が形成されている状態で450℃以下の押出加工を行うと、押出加工により導入された転位が粗大な化合物近傍で消失してしまい、亜結晶粒径が粗大になる。特に、Fe-Ni系化合物は、押出加工後の工程である溶体化処理において溶入化されにくいため、最終製品まで残ってしまう。粗大な化合物は、クリープ特性を低下させてしまうため、均質化処理時に粗大にならないよう、冷却速度の制御が必要となる。そこで、均質化処理後の平均冷却速度を0.01℃/s以上とすることにより、微細なFe-Ni系及びCu-Mg系化合物が生じ、後の工程である引張矯正及び時効処理で均一かつ微細な析出物が生じることで、優れた耐熱性を有するアルミニウム合金押出材が得られる。なお、ここでの「粗大な化合物」とは、例えば、押出加工後にも粒径(円相当径)が20μm以上の大きさで残存しうる化合物のことをいう。
[0029]
 次いで、冷却後のアルミニウム合金の鋳塊を310~450℃で押出加工し、中間押出材を得る。押出加工の際に鋳塊を再加熱するが、加熱炉では昇温に時間を要し、晶出物が粗大化するため、インダクションヒータ(誘導加熱)等で昇温後、すぐに押出加工を行うことが好ましい。押出加工の温度が310℃未満の場合には、押出加工時に材料の変形抵抗が高くなり、押出速度が遅くなるため、生産性が低下する。押出加工の温度が450℃を超える場合には、押出加工時に動的回復が生じ、微細な亜結晶粒が得られなくなる。
[0030]
 次いで、押出加工により得られた中間押出材に対して溶体化処理及び焼入れを行う。溶体化処理の温度は、共晶融解開始温度より3~10℃低い温度域が好ましい。溶体化処理の温度が上記温度域よりも高い場合には、炉内温度のばらつきによって材料が共晶融解しやすくなることがある。溶体化処理の温度が上記温度域よりも低い場合には、組織中の溶体化が不十分となり、十分な強度が得られないことがある。
[0031]
 次いで、溶体化処理及び焼入れを行った後、48時間以内に、中間押出材に対して2~4%の引張矯正を行う。引張矯正では、残留応力を除去し、耐力を向上させる。また、転位が導入されるため、その後の時効処理時の化合物の析出を微細にすることが可能になり、高温においても微細な亜結晶粒を維持することができる。特に、亜結晶粒界上に化合物を微細に析出させることで転位の移動が抑制され、優れた高温クリープ特性が得られる。
[0032]
 溶体化処理及び焼入れを行った後、引張矯正を行うまでの時間が48時間を超える場合には、残留応力が残っている部分での析出促進が顕著になる。微細析出物近傍に転位が導入されやすいため、部分的に析出が促進されると、引張矯正によって導入される転位も部分的になり、その後均一な亜結晶粒が維持できない。引張矯正量(引張矯正時の歪量)が2%未満の場合には、上述した引張矯正の効果が小さくなる。引張矯正量が4%を超える場合には、導入される転位が多くなりすぎ、析出が促進されるため、高温クリープ特性が低下する。
[0033]
 次いで、引張矯正後の中間押出材に対して160~220℃で時効処理を行う。時効処理の温度が160℃未満の場合には、析出が十分に進行しない。時効処理の温度が220℃を超える場合には、析出物が粗大になり、十分な強度が得られない。
[0034]
 以上の工程を経て、上記化学組成を有し、上記組織のアルミニウム合金押出材が得られる。
実施例
[0035]
 以下、本開示の実施例を比較例と対比しながら説明し、本開示の効果を実証する。これらの実施例は、本開示の一実施態様を示すものであり、本開示は何らこれらに限定されるものではない。
[0036]
 まず、表1に示す化学組成を有するアルミニウム合金(合金A1~A14、B1~B4)を連続鋳造により造塊し、直径90mmのビレット(押出用に調整された鋳塊)を得た。なお、表1において、化学成分の残部はAl及び不可避的不純物であり、その表記を省略した。また、化学成分の含有量が本開示の範囲外である場合には下線を付した。
[0037]
 得られたビレットを470℃、15時間の条件で均質化処理し、平均冷却速度0.012℃/sの条件で冷却した後、440℃の条件で熱間押出加工を行った。これにより、直径28mmの丸棒材(中間押出材)を得た。得られた丸棒材に対して、525℃、2時間の条件で溶体化処理を行い、焼入れを行った後、12時間経過したところで歪量2.4%の引張矯正を行い、190℃、18時間の条件で人工時効処理を行った。以上により、実施例1~14及び比較例15~18のアルミニウム合金押出材(以下、適宜、単に押出材という。)を作製した。
[0038]
[表1]


[0039]
 作製した各押出材について、断面における金属間化合物の最大粒径(円相当径)、粒径(円相当径)が0.3~20μmの金属間化合物の密度、亜結晶粒の平均粒径(円相当径)を測定した。また、作製した各押出材について、引張試験により室温及び200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)を測定し、クリープラプチャー試験により耐クリープ性(LT方向)を評価した。以下、測定及び評価方法について説明する。
[0040]
 <金属間化合物の最大粒径(円相当径)及び密度>
 押出材の押出方向(L方向)の組織が観察できるように、押出材を押出方向(L方向)と平行な方向に、均等に2分割されるように(押出材の中心軸を含むように)切断し、その切断面を耐水研磨紙で研磨し、さらに研磨剤を塗布したバフで鏡面に仕上げた。次いで、押出材の切断面の中心部(切断面における長さ方向(押出方向)に直交する方向(幅方向)の中間位置に当たる部分)を光学顕微鏡にて200倍で観察した。これにより、金属間化合物の最大粒径(円相当径)、粒径(円相当径)が0.3~20μmの金属間化合物の密度を測定した。
[0041]
 <亜結晶粒の平均粒径(円相当径)>
 押出材の押出方向(L方向)の組織が観察できるように、押出材を押出方向(L方向)と平行な方向に、均等に2分割されるように(押出材の中心軸を含むように)切断し、その切断面を耐水研磨紙で研磨し、さらに研磨剤を塗布したバフで鏡面に仕上げた。その後、押出材の切断面に対して、ケラー液によりエッチングを施した。次いで、押出材の切断面の中心部(切断面における長さ方向(押出方向)に直交する方向(幅方向)の中間位置に当たる部分)を光学顕微鏡にて200倍で観察した。これにより、亜結晶粒の平均粒径(円相当径)を測定した。
[0042]
 <0.2%耐力>
 室温での0.2%耐力については、各押出材を用いて試験片を作製した。具体的には、各押出材について、押出方向(L方向)が軸方向(長さ方向)となる試験片と押出方向に直交する方向(LT方向)が軸方向(長さ方向)となる試験片とを作製した。試験片は、平行部径5mm、標点距離15mm、肩部半径10mmとした。次いで、試験片を引張試験機にセットし、室温下で引張試験(JIS Z2241(2011年))を行った。なお、LT方向の引張試験においては、試験片の評価部の両端に共材を摩擦圧接し、試験片に必要な長さを確保した。この引張試験の結果より、室温での0.2%耐力(L方向、LT方向)を求めた。室温での0.2%耐力の評価については、従来(例えば上記特許文献2に開示された値)と比較し、室温での0.2%耐力の値が410MPa以上の場合には合格とした。
[0043]
 200℃での0.2%耐力については、各押出材を用いて上述した室温での0.2%耐力と同様の試験片を作製した。次いで、試験片を引張試験機にセットした状態で200℃まで加熱した。200℃に達してから10分間保持した後、引張試験(JIS Z2241(2011年))を行った。この引張試験の結果より、200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)を求めた。200℃での0.2%耐力の評価については、従来(例えば上記特許文献2に開示された値)と比較し、200℃での0.2%耐力の値が310MPa以上の場合には合格とした。
[0044]
 <耐クリープ性>
 各押出材を用いて、上述した0.2%耐力の測定と同様に、押出方向に直交する方向(LT方向)が軸方向(長さ方向)となる試験片を作製した。次いで、試験片をクリープラプチャー試験機にセットした状態で200℃まで加熱した。200℃に達してから60分間保持した後、200℃下でクリープラプチャー試験を行った。クリープラプチャー試験では、試験片に対して200MPaの荷重を100時間負荷した。なお、負荷する荷重は、近年の高温特性が要求される値を基準として200MPaとした。耐クリープ性(LT方向)の評価については、200MPaの荷重を負荷して100時間で破断しなかった場合には合格とし、破断した場合には不合格とした。
[0045]
[表2]


[0046]
 上記測定及び評価の結果を表2に示す。なお、表2において、各項目の数値が本開示の範囲外である場合には下線を付した。
 表2からわかるように、比較例15~18は、本開示の範囲外であるため、0.2%耐力及び耐クリープ性の少なくとも一方が不合格であった。
[0047]
 具体的には、比較例15は、Cu含有量が少ないため、室温での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値(410MPa)を満たさず不合格であり、200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値(310MPa)を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0048]
 比較例16は、Ni含有量が少ないため、粒径0.3~20μmの金属間化合物の密度が低く、200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0049]
 比較例17は、Fe含有量が少ないため、200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
 比較例18は、Zr含有量が少ないため、再結晶となり、室温での0.2%耐力(LT方向)及び200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。なお、表2における比較例18の亜結晶粒の平均粒径の欄に表記されている数値は、再結晶粒の平均粒径の数値である。
[0050]
 一方、実施例1~14は、本開示の範囲内であるため、室温での0.2%耐力(L方向、LT方向)、200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)、及び耐クリープ性(LT方向)がすべて合格であった。すなわち、本開示のアルミニウム合金押出材が高温での強度及び耐クリープ性に優れていることがわかった。
[0051]
 次に、アルミニウム合金(合金A14、化学組成は表1参照)を連続鋳造により造塊し、ビレット(直径356mm)を得た。得られたビレットを所定の条件で均質化処理し、所定の平均冷却速度で冷却した後、所定の条件で熱間押出加工を行った。これにより、直径58mmの丸棒材(中間押出材)を得た。得られた丸棒材に対して、525℃、2時間の条件で溶体化処理を行い、焼入れを行った後、所定の時間が経過したところで所定の歪量の引張矯正を行い、所定の条件で人工時効処理を行った。以上により、実施例21~23及び比較例24~31のアルミニウム合金押出材(以下、適宜、単に押出材という。)を作製した。
[0052]
 なお、均質化処理の温度及び時間、平均冷却速度、押出加工温度、溶体化処理及び焼入れ後引張矯正までの時間、引張矯正時の歪量、時効処理の温度及び時間については、表3に示した。表3において、製造方法の各工程の条件が本開示の範囲外である場合には下線を付した。
[0053]
[表3]


[0054]
 作製した各押出材について、断面における金属間化合物の最大粒径(円相当径)、粒径(円相当径)が0.3~20μmの金属間化合物の密度、及び亜結晶粒の平均粒径(円相当径)を測定した。また、作製した各押出材について、引張試験により室温及び200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)を測定し、クリープラプチャー試験により耐クリープ性(LT方向)を評価した。これらの測定及び評価方法は上記と同様である。
[0055]
[表4]


[0056]
 上記測定及び評価の結果を表4に示す。なお、表4において、各項目の数値が本開示の範囲外である場合には下線を付した。
 表4からわかるように、比較例24~31は、製造方法が本開示の範囲外であるため、0.2%耐力及び耐クリープ性の少なくとも一方が不合格であった。
[0057]
 具体的には、比較例24は、引張矯正時の歪量が少なかったため、室温での0.2%耐力(LT方向)及び200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0058]
 比較例25は、引張矯正時の歪量が多かったため、200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0059]
 比較例26は、均質化処理の温度が低かったため、粒径0.3~20μmの金属間化合物の密度が低く、200℃での0.2%耐力(LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0060]
 比較例27は、均質化処理の温度が高かったため、室温での0.2%耐力(LT方向)及び200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0061]
 比較例28は、平均冷却速度が遅かったため、粒径0.3~20μmの金属間化合物の密度が低く、亜結晶粒の平均粒径が大きく、室温での0.2%耐力(L方向、LT方向)及び200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0062]
 比較例29は、押出加工温度が低かったため、押出ができなかった。そのため、押出材についての評価を行うことができなかった。
 比較例30は、押出加工温度が高かったため、亜結晶粒の平均粒径が大きくなり、200℃での0.2%耐力(LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0063]
 比較例31は、溶体化処理及び焼入れ後引張矯正までの時間が長かったため、亜結晶粒の平均粒径が大きくなり、室温での0.2%耐力(LT方向)及び200℃での0.2%耐力(LT方向)が基準値を満たさず不合格であり、耐クリープ性(LT方向)が不合格であった。
[0064]
 一方、実施例21~23は、本開示の範囲内であるため、室温での0.2%耐力(L方向、LT方向)、200℃での0.2%耐力(L方向、LT方向)、及び耐クリープ性(LT方向)がすべて合格であった。すなわち、本開示のアルミニウム合金押出材の製造方法によって、高温での強度及び耐クリープ性に優れたアルミニウム合金押出材が得られることがわかった。

請求の範囲

[請求項1]
 アルミニウム合金押出材であって、
 質量%で、Cu:2.5~3.3%、Mg:1.3~2.5%、Ni:0.50~1.3%、Fe:0.50~1.5%、Mn:0.50%未満、Si:0.15~0.40%、Zr:0.06~0.20%、Ti:0.05%未満を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる化学組成を有し、
 断面において、金属間化合物の粒径が円相当径で20μm以下であり、粒径が円相当径で0.3~20μmの金属間化合物の密度が5×10 個/mm 以上であり、かつ、亜結晶粒の平均粒径が円相当径で20μm以下である、アルミニウム合金押出材。
[請求項2]
 請求項1に記載のアルミニウム合金押出材の製造方法であって、
 前記化学組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を400~500℃で均質化処理し、
 次いで、前記鋳塊を0.01℃/s以上の平均冷却速度で前記均質化処理の温度から200℃以下の温度まで冷却し、
 次いで、前記鋳塊を310~450℃で押出加工し、
 次いで、前記押出加工により得られた中間押出材に対して溶体化処理及び焼入れを行い、
 次いで、前記溶体化処理及び焼入れを行った後、48時間以内に、前記中間押出材に対して2~4%歪の引張矯正を行い、
 次いで、前記中間押出材に対して160~220℃で時効処理を行う、アルミニウム合金押出材の製造方法。