(57)【要約】【課題】    高張力鋼板製の衝撃エネルギ吸収部材に代替できるアルミニウム合金発泡体を提供することである。【解決手段】    エネルギ吸収部材として用いられるアルミニウム合金発泡体であって、Ｚｎ：１．０〜２０．０％、Ｃａ：０．１〜５．０％、Ｔｉ：０．１〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を各々含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を発泡させてなり、相対密度が０．１以上であり、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子が体積分率で１．０％以上分散した組織を有することとし、アルミニウム合金発泡体のプラトー応力を４ＭＰａ以上とする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ吸収部材として用いられるアルミニウム合金発泡体であって、質量％で、Ｚｎ：１．０〜２０．０％、Ｃａ：０．１〜５．０％、Ｔｉ：０．１〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を各々含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を発泡させてなり、相対密度が０．１以上であり、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子が体積分率で１．０％以上分散した組織を有することを特徴とするアルミニウム合金発泡体。
【請求項２】
アルミニウム合金発泡体のプラトー応力が４ＭＰａ以上である請求項１に記載のアルミニウム合金発泡体。
【請求項３】
前記アルミニウム合金発泡体が単体としてエネルギ吸収部材に用いられる請求項１または２に記載のアルミニウム合金発泡体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車の構造部材など、衝突時に圧縮の衝撃荷重を受けた際に変形して衝撃エネルギを吸収する、衝撃エネルギ吸収部材として用いられるアルミニウム合金発泡体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記したような衝撃エネルギ吸収部材（クラッシュボックス）として、通常、自動車の構造部材には、閉断面を有する鋼製の中空部材が汎用されている。鋼製の中空部材は、軸方向や断面方向の圧縮の衝撃入力を受けると潰れ変形して、その衝撃エネルギを吸収する。この際、限られた変形量で、より大きなエネルギを吸収可能とするには、部材の寸法や肉厚を大きくすることが有効である。しかし、これは鋼製中空部材の体積や重量の増加を招いてしまい、燃費が悪化したり車両同士の衝突時における相手車両に与えるダメージが大きくなったりして好ましくない。また、軟鋼板に代わって、高強度鋼板（ハイテン）を使用して、鋼製中空部材の体積や重量の増加を抑制することも実際に行なわれているが、高強度鋼板は成形性が劣るため、部材形状が制約を受けることや、成形工程が増加することといった不都合がある。
【０００３】
これに対して、近年では、これら衝撃エネルギ吸収部材として、リサイクル性の良好な発泡アルミニウムなどの発泡金属が注目されている。このクラッシュボックスは、発泡アルミニウムを角柱状の形状としたものである。そして、この角柱軸芯方向を衝突方向に一致させるように配置し、衝突時に圧縮応力を受けて圧壊することにより衝突エネルギを吸収し、乗員や構造体への衝撃を減少させるようにしたものである。
【０００４】
このような発泡アルミニウムを用いたクラッシュボックスへの適用例としては、自動車車体のサイドメンバなどの構造部材として、断面形状が略円形状あるいは多角形状をなす鋼製の管体の中空部に、発泡アルミニウムを充填したものが知られている（特許文献１、２、３、４、５参照）。
【０００５】
これは、一定の反力を示しつつ圧縮変形する発泡アルミニウムの特性を利用したものであって、管体の圧縮変形を制御することによって、衝撃エネルギの吸収能を高めることが可能になる。
【０００６】
更に、発泡アルミニウム自体の衝撃エネルギ吸収能を高めるために、アルミニウム組成として、重量％で、Ｃｕ：０．１〜７％、Ｃａ：０．２〜５％、Ｚｎ：０．１〜１０％、Ｍｇ：０．１〜２０％、Ｔｉ：０．１〜５％からなる群の１種又は２種以上を含み、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金が、相対密度が０．２０以下、平均気泡粒径が３．７ｍｍ以下とともに提案されている（特許文献６、７参照）。
【特許文献１】特開平８−１６４８６９号公報 (特許請求の範囲、図１)
【特許文献２】特開平１１−５９２９８号公報 (特許請求の範囲、図１)
【特許文献３】特開２００３−１９９７７号公報 (特許請求の範囲、図１)
【特許文献４】特開２００３−２８２２４号公報 (特許請求の範囲、図１)
【特許文献５】特開２００４−１０８５４１号公報 (特許請求の範囲、図１)
【特許文献６】特開平１１−３０２７６５号公報 (特許請求の範囲、図１)
【特許文献７】特開２０００−３２８１５５号公報 (特許請求の範囲、図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記したような鋼製の管体や中空部材の中空部に発泡アルミニウムを充填したタイプのクラッシュボックスは、その皮材としての鋼製の管体や中空部材によって、初期瞬間応力、即ち、荷重−変位関係（特性）における最大荷重が高くなるとともに、プラトー応力（圧縮変形の際の圧縮応力）の安定性にも欠けるという問題がある。このため、実際問題として、発泡アルミニウム自体の衝撃エネルギ吸収性を活かし得ていない。
【０００８】
また、発泡アルミニウム単体としてのクラッシュボックスを想定した場合、上記したような従来技術の各発泡アルミニウムでは、プラトー応力が不足している。例えば、前記特許文献６、７のような、特定アルミニウム合金組成と、微細気泡および特定相対密度からなる、発泡アルミニウムでも、圧縮試験におけるプラトー応力は、その図面などで示している通り、２ＭＰａ程度しかない。
【０００９】
即ち、前記したような従来の発泡アルミニウムでは、近年益々高くなっている、衝撃エネルギ吸収部材としての上記要求エネルギ吸収量に対応できていない。このため、発泡アルミニウム製構造部材は、軽量化の利点があっても、自動車などの高張力鋼板製の構造部材には代替できていない。
【００１０】
例えば、近年の自動車の衝突安全基準としては、従来の5mile/h 程度の低速衝突から、16km/h、64km/hなどの中高速衝突に対応できる車体前面構造が求められるようになっている。即ち、このような中高速衝突でも、低速衝突時と同様に、自動車車体の左右のサイドメンバなどの構造部材が、軸方向の圧壊変形による衝突エネルギ吸収ができる設計が必要になってきている。
【００１１】
これに対して、現在、一般的に使用されている４４０ＭＰａ級高張力鋼板製のクラッシュボックスでは、クラッシュボックスが５０％変形するまでに６．０ｋＪ／ｋｇ程度のエネルギ吸収量がある。このため、発泡アルミニウムが、このような高張力鋼板製のクラッシュボックスに代替できるようにするためには、発泡アルミニウム単体クラッシュボックスとして、高張力鋼板製クラッシュボックスと同等の体積を有することを前提に、高張力鋼板製クラッシュボックスと同等か、それ以上のエネルギ吸収量が必要である。なお、高張力鋼板製クラッシュボックスと同等の体積を有しなければ、発泡アルミニウムを高張力鋼板製クラッシュボックスに代替する軽量化の利点が生じない。
【００１２】
前記した４４０ＭＰａ級高張力鋼板製のクラッシュボックスの、５０％変形までの6 ．０ｋＪ／ｋｇ程度のエネルギ吸収量の性能を、圧縮試験における圧縮応力（プラトー応力）としてみた場合、発泡アルミニウム単体としてのプラトー応力が４ＭＰａ以上必要である。
【００１３】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、高張力鋼板製の衝撃エネルギ吸収部材に代替できるアルミニウム合金発泡体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために、本発明のアルミニウム合金発泡体の要旨は、エネルギ吸収部材として用いられるアルミニウム合金発泡体であって、質量％で、Ｚｎ：１．０〜２０．０％、Ｃａ：０．１〜５．０％、Ｔｉ：０．１〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を各々含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を発泡させてなり、相対密度が０．１以上であり、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子が体積分率で１．０％以上分散した組織を有することとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明者らは、アルミニウム合金発泡体（以下、発泡アルミニウムとも言う）の組織中に、微細な析出物粒子を分散させることで、プラトー応力を高められることを知見した。本発明で規定する、上記粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の微細な析出物粒子は、プラトー応力向上効果が、これより粗大な析出物粒子よりも、格段に大きい。
【００１６】
このため、上記規定のように、これら微細な析出物粒子を組織中に、できるだけ多く、分散乃至存在させることで、アルミニウム合金発泡体のプラトー応力を格段に高めることができる。そして、アルミニウム合金発泡体単体製クラッシュボックスのエネルギ吸収量を高めることができる。
【００１７】
前記した従来のアルミニウム合金発泡体のプラトー応力が低いのは、上記微細な析出物粒子が少ないことにも一因がある。因みに、通常の発泡アルミニウムの製法では、発泡後の冷却は室温まで放冷するために、これら微細な析出物粒子はほとんど生成しない。このため、これら微細な析出物粒子を生成させる本発明アルミニウム合金発泡体に比して、プラトー応力が低くなる。
【００１８】
本発明のように、特定合金組成からなる発泡アルミニウムの上記微細な析出物粒子を増すためには、後述する通り、特別な製造方法が必要である。
【００１９】
本発明では、更に、上記微細な析出物の量と、発泡アルミニウムの圧縮試験における圧縮応力（プラトー応力）との関係を、定量的に把握した。そして、発泡アルミニウムのプラトー応力を４ＭＰａ以上とするためには、上記微細な析出物粒子が体積分率で１．０％以上分散する必要があることも認識した。
【００２０】
このように、本発明によれば、高張力鋼板製の構造部材に代替可能な、高い衝撃エネルギ吸収量を達成できる、アルミニウム合金発泡体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（発泡体の相対密度）
アルミニウム合金発泡体の４ＭＰａ以上のプラトー応力を得るための前提条件として、発泡体（発泡）の相対密度を０．１以上とする。発泡体の相対密度が０．１未満では、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子を体積分率で１．０％以上分散させた組織としても、アルミニウム合金発泡体の４ＭＰａ以上のプラトー応力が得られない可能性がある。発泡体の相対密度の上限は特に規定しないが、相対密度が高いほど重量が大きくなり、自動車などの軽量化に対する寄与が小さくなる。用途によっては、軽量化効果よりも変形応力が高い方が要求される場合もあるので、１．０以下が好ましい。
【００２２】
なお、この発泡体の相対密度は、合金組成や製造条件、設備条件などに応じて、発泡剤（ＴｉＨ2 ）の添加量を調整して制御する。相対密度は、発泡体から５０×５０×５０ｍｍ（１２５ｃｍ3 ）の試料を切り出し、この試料の重量を測定して、水の相当体積１２５ｃｍ3 ＝１２５ｇで割って求める。
【００２３】
（発泡の平均発泡径）
アルミニウム合金発泡体の前記プラトー応力を得るためには、アルミニウム合金発泡体の発泡径（発泡あるいは気泡の粒径）は微細なほど好ましい。粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子を体積分率で１．０％以上分散させた組織としても、平均発泡径（発泡の平均粒径）が粗大化した場合、アルミニウム合金発泡体の４ＭＰａ以上のプラトー応力が得られない可能性がある。その目安として、平均発泡径を５ｍｍ以下とすることが好ましい。平均発泡径を５ｍｍ以下の微細な発泡とすることにより、発泡粒径の均一性が保障され、圧縮強度や衝撃吸収特性が向上する。一方、アルミニウム合金発泡体の平均発泡径が５ｍｍを超えて粗大化した場合、圧縮強度や衝撃吸収特性が低下する可能性が高い。
【００２４】
平均発泡径は、発泡アルミニウムの断面を観察して各発泡の粒径を測定する通常の断面測定法で、測定可能である。
【００２５】
（析出物粒子）
本発明では、特に、アルミニウム合金発泡体のプラトー応力を４ＭＰａ以上とするために、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子が体積分率で１．０％以上分散した組織とする。これら微細な析出物粒子の存在量が、体積分率で１．０％未満では、アルミニウム合金発泡体のプラトー応力を４ＭＰａ以上とすることが困難となる。この析出物粒子の体積分率につき、上限は、合金元素含有量や製造条件により自ずと決まるため、特に定めないが、１０％程度が上限となる。
【００２６】
この析出物粒子の主体は、合金元素であるＺｎやＭｇ由来のＺｎ−Ｍｇ化合物若しくはＺｎ単体である。この析出物粒子としては、この他、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ化合物なども含まれる。したがって、本発明における析出物粒子とは、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ化合物なども加えた、主として、Ｚｎ−Ｍｇ化合物からなるものと、Ｚｎ単体である。なお、これら析出物の元素は後述するＴＥＭ観察にて識別と定量化が可能である。
【００２７】
一方、粒径が５０ｎｍを超える粗大な析出物粒子は、前記した通り、プラトー応力向上効果が小さい。このため、このような粗大な析出物粒子が多くなっても、アルミニウム合金発泡体のプラトー応力を４ＭＰａ以上とすることが困難となる。また、粒径が０．５ｎｍ未満の析出物粒子は、後述する透過型電子顕微鏡によっても検出、測定が困難であり、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子に比べれば、やはりプラトー応力向上効果が小さい。
【００２８】
アルミニウム合金発泡体組織中の、これら析出物粒子の識別と定量化は、１０万〜３０万倍の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて、組織を観察して行なう。本発明では、１μｍ×１μｍ（１μｍ2 ）のＴＥＭ視野内の組織中に存在する、各析出物粒子の最大直径を各析出物粒子の粒径d として測定する。そして、これら粒径d が０．５〜５０ｎｍの範囲内に入る析出物粒子全ての合計面積率を求め、この値を、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子の体積分率とする。勿論、再現性や発泡体組織の均一性を図るために、上記観察視野を、発泡体の各部位によって複数化しても良く、この場合の面積率や体積分率は、複数視野の測定結果を更に平均化したものとなる。
【００２９】
したがって、本発明では、前記粒径d （最大直径）が０．５ｎｍ未満の析出物粒子や、粒径d が５０ｎｍを超える析出物粒子を、上記体積分率の測定対象とはしない。
【００３０】
言い換えると、本発明では、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子が体積分率で１．０％以上分散した組織であれば、アルミニウム合金発泡体のプラトー応力などの要求特性を阻害しにない範囲で、粒径d が５０ｎｍを超える粗大な析出物粒子や、あるいは粒径d が０．５ｎｍ未満の析出物粒子の存在を許容する。
【００３１】
（プラトー応力）
本発明では、アルミニウム合金発泡体のプラトー応力（圧縮試験における圧縮応力）を好ましくは４ＭＰａ以上とする。プラトー応力が４ＭＰａ未満では、高張力鋼板製クラッシュボックスと同等の体積を有することを前提に、高張力鋼板製クラッシュボックスと同等か、それ以上のエネルギ吸収量が確保できない。具体的には、クラッシュボックスが５０％変形するまでに、８．０ｋＪ／ｋｇ程度のエネルギ吸収量が確保できない。
【００３２】
(発泡用アルミニウム合金組成)
アルミニウム合金発泡体の、エネルギ吸収部材として必要強度やエネルギ吸収能などの特性を満たすとともに、発泡の均一性にも関わる、発泡用アルミニウム合金組成を以下に説明する。
【００３３】
本発明において、発泡用アルミニウム合金の組成は、前記微細な析出物量を確保するために、また、前記プラトー応力など、発泡体としての必要特性を満たすために、質量％で、Ｚｎ：１．０〜２０．０％、Ｃａ：０．１〜５．０％、Ｔｉ：０．１〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を各々含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるものとする。
【００３４】
（Ｚｎ）
Ｚｎは、Ｚｎ単体で析出するほか、Ｍｇと共存して、上記析出物粒子の主体であるＺｎ−Ｍｇ化合物を形成する。また、Ｍｇと共存した際の強度向上にも有効な元素でもある。更に、凝固収縮する作用があり、セル壁の一部に膜厚の薄い部分を形成させ、圧縮変形能を高める作用がある。これらの作用を発揮させるためには、１．０％以上の含有が必要である。しかし、２０．０％を超えて過度に含有すると、粗大なＺｎ−Ｍｇ化合物を形成し、却って、プラトー応力を低下させる。また、発泡アルミニウムの気泡粒径の安定化を阻害し、気泡が粗くなってしまい、圧縮強度を低下させる。従って、Ｚｎの含有量は１．０〜２０．０％の範囲とする。
【００３５】
（Ｍｇ）
Ｍｇは、Ｚｎと共存して、上記析出物粒子の主体であるＺｎ−Ｍｇ化合物を形成する。また、強度向上に有効な元素であり、更に、Ｚｎと共同して発泡アルミニウムの製造時に、溶湯の粘性を増加させ、かつ気泡を安定化させて、発泡体を均質にする作用を有する。その効果を得るためには、Ｍｇを少なくとも０．１％以上含有する必要がある。一方、５．０％を超えて過度に含有すると、粗大なＺｎ−Ｍｇ化合物を形成し、却って、プラトー応力を低下させる。また、溶湯の粘性を過度に高め、溶湯の流動性を著しく低下させ、発泡剤の分散が困難となり、却って、発泡の微細化、均一性が阻害され、圧縮強度を低下させる。したがって、Ｍｇ含有量は０．１〜５．０％の範囲とする。
【００３６】
（Ｃａ）
Ｃａは、発泡アルミニウムの製造時におけるアルミニウム合金溶湯の粘性を増加させ、かつ気泡を安定化させて、発泡体を均質にするとともに、発泡の微細化、均一性を達成するための、発泡作用を有する。その効果を得るためには、少なくとも０．１％以上の含有が必要である。一方、５．０％を超えて過度に含有すると、溶湯の粘性を過度に高め、溶湯の流動性を著しく低下させ、発泡剤の分散が困難となり、却って、発泡の微細化、均一性が阻害され、圧縮強度を低下させる。従って、Ｃａの含有量は０．１〜５．０％の範囲とする。
【００３７】
（Ｔｉ）
Ｔｉは、発泡アルミニウムの強度向上に有効な元素である。その効果を引き出すためには、少なくとも０．１％以上の含有が必要である。一方、５．０％を超えて過度に含有すると、溶湯の流動性を低下させ、晶出することにより、アルミニウムを脆くする。したがって、Ｔｉの含有量は０．１〜５．０％の範囲とする。
【００３８】
なお、Ｃｕは発泡過程での発泡粒径の均一性を阻害する可能性がある。このため、本発明ではＣｕは不純物であり、Ｃｕ含有量は極力少ない方が好ましい。また、この他の元素も不純物であり、含有量が極力少ない方が好ましい。ただ、この他の元素の含有量を下げるための溶解、精錬など、発泡アルミニウム製造上のコストの問題もあり、発泡アルミニウムの特性を低下させない、通常の発泡アルミニウムにおける不純物量範囲、不純物レベルでの含有は許容する。
【００３９】
(製造条件)
次に、本発明発泡アルミニウムを製造するための、好ましい製造条件について以下に説明する。本発明では、発泡アルミニウムの製造工程自体は、従来と同様である。但し、前記した通り、特定合金組成からなる発泡アルミニウムの発泡粒径を、平均粒径として微細気泡化した上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子が体積分率で１．０％以上分散した組織とするためには、後述する通り、特に、炉から鋳型を出した後に（発泡完了後に）約１００〜１５０℃の範囲まで一旦冷却（放冷）した後、この温度範囲で３時間以上、１００時間程度以下程度保持する、熱処理を行なうことが必要である。
【００４０】
先ず、溶解炉内で、工業用純アルミニウムに対し、上記Ｚｎ：１．０〜２０．０％、Ｍｇ：０．１〜５．０％などの合金成分元素と、カルシウム０．１〜５．０％を添加し、大気中で溶湯を例えば約５分程度攪拌して増粘させる。
【００４１】
そして、この増粘後の溶湯を６００〜７００℃の大気溶解炉中の鋳型に注湯した後、水素化チタンを所定量添加する。その後、例えば１〜１０分間攪拌した後、攪拌機を取り除き、鋳型を前記温度範囲の大気溶解炉内で、１〜１０分間程度保持して発泡を完了させる。
【００４２】
従来は、この保持後に、炉から鋳型を出し、室温まで放冷するために、必然的に、析出物粒子がほとんど析出せず、組織中に前記微細な析出物粒子を必要量分散させることができない。また、発泡のセル壁の平均硬さが低くならざるを得ない。
【００４３】
これに対して、本発明のように、組織中に前記微細な析出物粒子を必要量分散させるためには、上記発泡完了後の放冷の際に、従来のように室温まで冷却するのではなく、約１００〜１５０℃の範囲まで一旦冷却した後、この温度範囲で３時間以上、１００時間程度以下程度保持する、熱処理を行なう必要がある。
【００４４】
このような、比較的低温、かつ長時間の熱処理を行なうことによって、組織中に、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子を体積分率で１．０％以上分散させることができる。また、前記室温までの冷却よりも、発泡のセル壁の平均硬さを向上させることができる。
【００４５】
勿論、成分組成その他の条件にもよるが、この保持温度が低過ぎても、保持時間が短過ぎても、上記熱処理による効果が無くなる。一方、保持温度が高過ぎても、あるいは保持時間が長過ぎても、析出物粒子を却って粗大化させる。
【００４６】
このような冷却後に、鋳型から発泡体を取り出し、機械加工して、角柱や角形など、所望形状の製品アルミニウム合金発泡体とする。
【実施例】
【００４７】
以下に本発明の実施例を説明する。表２に示す発泡後の冷却（放冷) 停止温度や保持時間（熱処理条件）などを変えて、表１に示す各化学成分組成のアルミニウム合金発泡体を製造し、発泡体の、平均発泡径、相対密度、セル壁硬さ、析出物の体積分率と、圧縮強度特性とを評価した。
【００４８】
具体的には、先ず、溶解炉内で、工業用純アルミニウムに対し、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａなどの合金成分元素を添加し、大気中で溶湯を約５分程度攪拌して増粘させた。そして、この増粘後の溶湯を、約７００℃の大気溶解炉中の鋳型に注湯した後、水素化チタンをＴｉとして０．１〜５．０％程度添加した。その後、約２分間攪拌した後、攪拌機を取り除き、鋳型を前記約７００℃の大気溶解炉内で、約４分間程度保持して発泡を完了させた。
【００４９】
この保持後に、炉から鋳型を出し、表２に示す各冷却停止温度まで放冷した。そして、これら各冷却停止温度で、表２に示す所定時間保持する熱処理を行なった。このような冷却後に、鋳型から発泡体を取り出した。
【００５０】
これらアルミニウム合金発泡体の発泡セルの一部から、Φ３ｍｍの薄膜試料を切り出し、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子の体積分率を前記した方法で測定した。測定部位は５箇所とし、体積分率はその平均とした。なお、これら析出物粒子の組成を前記した方法で確認したところ、主体は、Ｚｎ−Ｍｇ化合物とＺｎ単体であった。
【００５１】
また、上記試料の平均発泡径を前記した断面測定法により測定し、これら試料の相対密度も前記した方法で求めた。そして、これら試料の発泡セル壁の硬さも、マイクロビッカース硬度計にて、５０ｇの荷重を加えて５箇所行い、それらの平均値として各々求めた。
【００５２】
更に、前記アルミニウム合金発泡体から、機械加工にて高さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍを切り出し、圧縮試験機を用いて長手方向に圧縮した際のプラトー応力を求めた。これらの結果も表２に示す。
【００５３】
表１、２から明らかな通り、本発明組成内のアルミニウム合金Ａ〜Ｄである発明例１〜５は、放冷後、表２に示す冷却停止温度で所定時間保持する熱処理を行なっている。この結果、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子の体積分率が１．０％以上である。また、平均発泡径が５ｍｍ以下であるとともに、発泡体の相対密度も０．１以上であり、発泡のセル壁の平均硬さが６０Ｈｖ以上である。この結果、発明例１〜５は、アルミニウム合金発泡体のプラトー応力が４ＭＰａ以上である。因みに、発明例１のプラトー応力−変位特性を図１に示す。
【００５４】
これに対して、比較例６は、本発明組成内のアルミニウム合金Ａであるが、従来同様、発泡体を室温まで放冷しており、発明例のような冷却停止温度で所定時間保持する熱処理を行なっていない。このため、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子の体積分率が１．０％未満である。また、発泡のセル壁の平均硬さが６０Ｈｖ未満であり、圧縮応力も４ＭＰａ未満と低い。
【００５５】
比較例７、８、９、１０は、本発明組成内のアルミニウム合金Ａを用いている。但し、比較例７は保持時間が２時間と短過ぎる。比較例８は保持時間が１００時間を超えており、長過ぎる。比較例９は保持温度が１００℃未満と低過ぎる。比較例１０は保持温度が１５０℃を超えて高過ぎる。
【００５６】
このため、比較例７、８、９、１０は、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子の体積分率が１．０％未満である。また、発泡のセル壁の平均硬さが６０Ｈｖ未満であり、圧縮応力も４ＭＰａ未満と低い。
【００５７】
比較例１１〜１８は、Ｚｎ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｇの含有量が、各々、本発明組成の下限、あるいは上限に外れている表１のアルミニウム合金Ｅ〜Ｌを用いている。このため、発明例のような冷却停止温度で所定時間保持する熱処理を行なって、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子の体積分率が１．０％以上である例もあるが、総じて、圧縮応力が４ＭＰａ未満と低い。
【００５８】
以上の結果から、本発明アルミニウム合金発泡体における各要件の意義と好ましい製造条件の意義とが裏付けられる。
【００５９】
また、同じアルミニウム合金Ａを用いた、発明例１と２との比較において、表２に示す冷却停止温度が比較的高く、保持時間が比較的長い発明例１の方が、発明例２よりも、粒径が０．５ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の析出物粒子の体積分率が高く、プラトー応力も比較的高くなっている。これと、前記比較例７、８、９、１０の条件と結果とを合わせると、本発明における、冷却停止温度と保持時間などを含めた、アルミニウム合金発泡体の熱処理と、その条件の意味も裏付けられる。
【００６０】
【表１】
2006089813.tif 000002
【００６１】
【表２】
2006089813.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、高張力鋼板製の衝撃エネルギ吸収部材に代替できるアルミニウム合金発泡体を提供することができる。この結果、自動車の構造部材など、衝突時に圧縮の衝撃荷重を受けた際に変形して衝撃エネルギを吸収する、衝撃エネルギ吸収部材に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明アルミニウム合金発泡体の応力−変位特性を示す、説明図である。
【図１】
2006089813.tif 000004