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公開番号2024138817
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023049515
出願日2023-03-27
発明の名称耐SCC性に優れた高強度アルミニウム合金材及び製造方法
出願人アイシン軽金属株式会社,国立大学法人富山大学
代理人個人,個人
主分類C22C 21/10 20060101AFI20241002BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】引張強さ650MPa以上の高強度でありながら、耐SCC性に優れるアルミニウム合金材及び製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】以下質量%で、Zn:8.0%～10.0%,Mg:1.5～3.5%,Cu:0.20～2.50%,Zr:0.15～0.25%及び残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を用いた鋳造材であって、均質化処理により平均結晶粒径が50μm以下に制御されていることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
以下質量％で、Ｚｎ：８．０％～１０．０％，Ｍｇ：１．５～３．５％，Ｃｕ：０．２０～２．５０％，Ｚｒ：０．１５～０．２５％及び残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を用いた鋳造材であって、
均質化処理により平均結晶粒径が５０μｍ以下に制御されていることを特徴とするアルミニウム合金鋳造材。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
請求項１記載のアルミニウム合金鋳造材を用いて押出加工した押出材を４５０～５５０℃にて溶体化処理及び焼き入れ処理を行い、その後に３段時効処理を行うことを特徴とする耐ＳＣＣ性に優れた高強度アルミニウム合金材の製造方法。
【請求項３】
金属組織の高倍率観察にて、結晶粒内におけるｎｍレベルの分散粒子の数密度が１３０００個／μｍ
２
以上であり、かつ粒界における分散粒子の数密度は０．０１個／ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の耐ＳＣＣ性に優れた高強度アルミニウム合金材の製造方法。
【請求項４】
引張強さ６５０ＭＰａ以上、０．２％耐力６００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項３記載の耐ＳＣＣ性に優れた高強度アルミニウム合金材の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐応力腐食割れ性（耐ＳＣＣ性）に優れるとともに、高強度を有するアルミニウム合金材及び製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
車両や産業機械等の分野では、軽量化が要求されていることから、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系の高強度材が検討されている。
また、車両や産業機械に用いられる構造部材等にあっては、部材に大きな応力が負荷されることもあり、優れた耐応力腐食割れ性（耐ＳＣＣ性）も要求される。
しかし、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金材においては、高強度になればなる程、耐ＳＣＣ性の低下を招く恐れがあった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系の合金を用いた押出材であって、表面再結晶の厚さが肉厚の７％以下、表面再結晶の平均粒径を１５０μｍ以下にすることで、耐応力腐食割れ性を改善している。
しかし、強度は約４５０ＭＰａレベルであり、充分に高強度とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第２９２８４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、引張強さ６５０ＭＰａ以上の高強度でありながら、耐ＳＣＣ性に優れるアルミニウム合金材及び製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明において、押出加工に用いるためのアルミニウム合金鋳造材は、以下質量％で、Ｚｎ：８．０％～１０．０％，Ｍｇ：１．５～３．５％，Ｃｕ：０．２０～２．５０％，Ｚｒ：０．１５～０．２５％及び残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を用いた鋳造材であって、均質化処理により平均結晶粒径が５０μｍ以下に制御されていることを特徴とする。
このように、平均結晶粒径が５０μｍ以下の鋳造材を用いて押出加工すると、以下に説明する加工条件にて耐ＳＣＣ性に優れた高強度のアルミニウム合金材が得られる。
【０００７】
このような鋳造材は、上記組成からなる７１０～７５０℃の溶湯を用いて、丸棒形状（ビレット）に金型鋳造し、その後に４５０～５００℃×１０～３０ｈｒの均質化処理をすることで得られる。
【０００８】
本発明に係る耐ＳＣＣ性に優れた高強度アルミニウム合金材の製造方法は、請求項１記載のアルミニウム合金鋳造材を用いて押出加工した押出材を４５０～５５０℃にて溶体化処理及び焼き入れ処理を行い、その後に３段時効処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
ここで、溶体化処理は、押出加工時に析出した晶出物を充分に再固溶させつつ、平均結晶粒径を５０μｍ以下に維持するのが目的であり、その後に水冷等による焼き入れ処理を行い、次に１００～１８０℃の温度域にて３段時効処理（人工時効処理）を施す。
例えば、１段目は１００～１３０℃レベルの相対的に低温にて微細な核を形成し、次に１４０～１８０℃の高温で２段目の熱処理を行い、さらに１００～１３０℃にて３段目の熱処理を行うのが好ましい。
【００１０】
本発明において、押出加工されたアルミニウム合金材は、金属組織の高倍率観察にて、結晶粒内におけるｎｍレベルの分散粒子の数密度が１３０００個／μｍ
２
以上であり、かつ粒界における分散粒子の数密度は０．０１個／ｎｍ以下である点に特徴があり、これにより引張強さ６５０ＭＰａ以上、０．２％耐力６００ＭＰａ以上が得られる。
（【００１１】以降は省略されています）

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