(57)【要約】【課題】高温での溶体化処理、時効硬化処理を実施することなく、高硬度の合金を製造する方法を提供する。【解決手段】本発明は、（ｉ）積層造形法によって、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金を造形するステップと、（ｉｉ）（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金を熱処理してアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造するステップとを含む、アルミニウム合金の製造方法に関する。【選択図】図１
2018188688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）積層造形法によって、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金を造形するステップであって、
熱処理前合金のケイ素原料の量を、熱処理前合金を構成するケイ素が、熱処理前合金の総質量に対して、２．３３質量％〜２５質量％になるように調整し、
熱処理前合金のマグネシウム原料の量を、熱処理前合金を構成するマグネシウムが、熱処理前合金の総質量に対して、１０質量％以下になるように調整し、
積層造形時の冷却速度が、１００,０００Ｋ／秒以上である、
前記ステップと、
（ｉｉ）（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金を熱処理してアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造するステップであって、
熱処理が、３７３Ｋ〜４７３Ｋで実施され、
以下の式
ＨＰ＝Ｔ×（２０＋ｌｏｇｔ）
［式中、ＨＰは、ホロモン・ジャッフェ・パラメーターであり、Ｔは、熱処理温度（単位：Ｋ）であり、ｔは、熱処理時間（単位：時間）である］
により表されるＨＰが、７８００〜９３２０を満たす熱処理温度Ｔと熱処理時間ｔで熱処理を行う前記ステップと、
を含む、アルミニウム合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金の製造方法、より詳細には、積層造形法によって、アルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とマグネシウム（Ｍｇ）とを含む合金を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部材、装置さらには車両などの軽量化を図るために、従来の鉄系部材を、Ａｌ系合金、Ｍｇ系合金などの軽金属部材に代替するための研究が行われている。この傾向は、単なるケースやハウジングに留まらず、耐摩耗性や摺動性が要求される機能部材にまで及んでおり、例えば、自動車用部材でいえば、内燃機関（レシプロエンジン）のシリンダライナーなどが挙げられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ストロンチウムを含むアルミニウム−ケイ素をベースとするダイカスト合金について記載されている。
【０００４】
特許文献２には、特定の遷移金属元素と希土類元素とを含む液相アルミニウム合金を、１０２Ｋ／秒〜１０５Ｋ／秒の冷却速度で急冷凝固して、その後４７５Ｋ以上で加熱処理して製造する、一般式ＡｌａＭｂＸｃ（式中、Ｍは特定の遷移金属元素であり、Ｘは特定の希土類元素又はその合金であり、ａ、ｂ及びｃは特定の原子％である）により表される合金について記載されている。
【０００５】
特許文献３には、約５００℃〜５５０℃、約０．５時間〜５時間の熱処理で溶体化された特定の組成を有する溶体化物を、急冷凝固して、その後約１００℃〜２５０℃、約１時間〜４０時間で、時効硬化処理して製造する、一般式（Ａｌ）ｂａｌ（Ｌｉ）ａ（Ｃｕ）ｂ（Ｍｇ）ｃ（Ｚｒ）ｄ（式中、ｂａｌ、ａ、ｂ、ｃ及びｄは特定の質量％である）により表される合金について記載されている。
【０００６】
特許文献４には、連続鋳造法により、軽金属溶湯を急冷凝固して鋳造した、温間状態にある板状素材を、鋳造時の余熱によりさらに塑性加工を加えて製造する、軽金属部材について記載されている。
【０００７】
特許文献５には、積層造形法により製造する、主金属元素と添加元素とを含み、添加元素の原子半径の主金属元素の原子半径に対する比率が特定の値である合金からなる金属成形体について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−４１５７５号公報
【特許文献２】特開平１１−１２６７２号公報
【特許文献３】特表平５−５０４３７８号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３０５１号公報
【特許文献５】特開２０１６−５３１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
軽金属合金の製造・加工方法には、押出し法、鍛造法、アトマイズ法、粉末冶金法、メカニカルアロイ法、真空ダイカスト法、積層造形法など、様々な方法が存在する。
【００１０】
しかしながら、それらの方法の多くでは、原料の溶体化処理、合金の時効硬化処理（以下、析出硬化（析出強化）処理ともいう）などに、高温の熱処理が必要であり、また、それらの熱処理における最適な条件についても特定されていない場合がある。
【００１１】
例えば、特許文献１では、７７３Ｋ以上での溶体化処理や、合金硬度を上げるための高温での析出硬化処理が必要である。また、結晶粒微細化を図るためにストロンチウムが添加されているが、アルミダイカスト合金では元々結晶粒が比較的小さいため、ストロンチウムの結晶粒微細化の効果をほとんど得ることができない。
【００１２】
特許文献２では、急冷凝固して得られる過飽和固溶体を、４７５Ｋ以上、例えば実施例で使用されている７７３Ｋにおいて、析出硬化処理する必要がある。
【００１３】
特許文献３では、７７３Ｋ以上での溶体化処理、その後３７３Ｋ〜５２３Ｋでの析出硬化処理が必要である。
【００１４】
特許文献４では、約１１２３Ｋの軽金属溶湯から板状素材を鋳造する素材鋳造工程、その後約４２３Ｋ〜５７３Ｋである温間状態での塑性加工を含む形状創成工程が必要である。
【００１５】
特許文献５には、積層造形法により製造された合金の時効硬化処理についての記載があるものの、最適な時効硬化処理の熱処理条件については記載されていない。
【００１６】
したがって、本発明は、高温での溶体化処理、時効硬化処理を実施することなく、高硬度の合金を製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
高温での溶体化処理、時効硬化処理が必要になる理由は、凝固組織の過飽和度が低いことや、ピーク強度を得るために必要な最低限の熱処理条件が不明確であることが考えられる。
【００１８】
そこで、本発明者らは、前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を、（ｉ）積層造形時の冷却速度が一定の速度以上である積層造形法によって熱処理前合金を造形するステップと、（ｉｉ）（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金を、一定の温度範囲で、ホロモン・ジャッフェ・パラメーター（Ｈｏｌｌｏｍｏｎ−Ｊａｆｆｅ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）（以下、「ＨＰ」ともいう）が一定の範囲になるように熱処理するステップとを含む方法により製造したところ、得られた合金の常温硬さが向上することを見出し、本発明を完成した。
【００１９】
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）（ｉ）積層造形法によって、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金を造形するステップであって、
熱処理前合金のケイ素原料の量を、熱処理前合金を構成するケイ素が、熱処理前合金の総質量に対して、２．３３質量％〜２５質量％になるように調整し、
熱処理前合金のマグネシウム原料の量を、熱処理前合金を構成するマグネシウムが、熱処理前合金の総質量に対して、１０質量％以下になるように調整し、
積層造形時の冷却速度が、１００,０００Ｋ／秒以上である、
前記ステップと、
（ｉｉ）（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金を熱処理してアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造するステップであって、
熱処理が、３７３Ｋ〜４７３Ｋで実施され、
以下の式
ＨＰ＝Ｔ×（２０＋ｌｏｇｔ）
［式中、ＨＰは、ホロモン・ジャッフェ・パラメーターであり、Ｔは、熱処理温度（単位：Ｋ）であり、ｔは、熱処理時間（単位：時間）である］
により表されるＨＰが、７８００〜９３２０を満たす熱処理温度Ｔと熱処理時間ｔで熱処理を行う前記ステップと、
を含む、アルミニウム合金の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、高温での溶体化処理、時効硬化処理を実施することなく、高硬度の合金を製造する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１〜３１及び比較例１〜１４で製造したアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金における、ホロモン・ジャッフェ・パラメーターに対する常温硬さの関係を示す。
【図２】積層造形法において、積層造形時の冷却速度を、１００,０００Ｋ／秒、１５０,０００Ｋ／秒、及び２００,０００Ｋ／秒にすることでシミュレーションした場合の、アルミニウム母相中のケイ素の濃度を質量％でマッピングした図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
本発明のアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金の製造方法は、下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者がおこない得る変更、改良などを施した種々の形態にて実施することができる。
【００２３】
本発明のアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金の製造方法は、（ｉ）積層造形法によって、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金を造形するステップと、（ｉｉ）（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金を熱処理してアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造するステップとを含む。
【００２４】
以下に（ｉ）〜（ｉｉ）の各ステップについて説明する。
【００２５】
（ｉ）積層造形法によって、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金を造形するステップ
本発明の（ｉ）のステップにおいて、積層造形法とは、原料となる合金粉末を一層ずつ敷き詰め、これに、３Ｄデータから変換されたスライスデータに基づき、レーザー又は電子ビームなどを照射して、特定の部位のみを溶解・固化し、これを繰り返して熱処理前合金を型なしで成形する方法である。
【００２６】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法では、熱処理前合金のケイ素原料として、当該技術分野で公知の原料を使用することができ、熱処理前合金のケイ素原料の量は、熱処理前合金を構成するケイ素が、熱処理前合金の総質量に対して、２．３３質量％以上、好ましくは２．７質量％以上、上限としては２５．０質量％以下、より好ましくは凝固の際に共晶ケイ素として晶出する分を見込んで、７質量％〜１２質量％になるように調整される。
【００２７】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法では、熱処理前合金のマグネシウム原料として、当該技術分野で公知の原料を使用することができ、熱処理前合金のマグネシウム原料の量は、凝固割れが起きない範囲で、熱処理前合金を構成するマグネシウムが、熱処理前合金の総質量に対して、１０質量％以下、好ましくは０．２５質量％〜０．４５質量％になるように調整される。
【００２８】
ケイ素とマグネシウム以外の残部は、主としてアルミニウムであるが、他の元素を含有してもよい。
【００２９】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法では、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金の原料として、ＬＰＷ社製ＳＬＭ用ＡｌＳｉ１０Ｍｇ（Ａｌ−１０質量％Ｓｉ−０．４質量％Ｍｇ）を使用することが好ましい。
【００３０】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法では、積層造形時の冷却速度、すなわち、特定の部位が、レーザー又は電子ビームなどを照射して溶解した後凝固する冷却速度は、１００，０００Ｋ/秒以上である。
【００３１】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法において、積層造形時の冷却速度を上記範囲にするためには、例えばアルゴンガス又は窒素ガスにより冷却することができる。
【００３２】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法において、積層造形時の冷却速度を上記範囲にすることにより、熱処理前合金のアルミニウム母相中に過飽和固溶されるケイ素の濃度は、以下の条件、
解析ソフト：マルチフェーズフィールド法による解析ソフトウェア、ドイツ  ＡＣＣＥＳＳｅ．Ｖ製  ＭＩＣＲＥＳＳ  ｖｅｒ．６．３  ＴＱ９６４ｂｉｔ
データベース：ＳＳＯＬ５，ＭＯＢＡＬ３
平均組成：Ａｌ−１０質量％Ｓｉ−０．４質量％Ｍｇ
核生成モデル：Ａｌ（ＦＣＣ）  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｅｌ、Ｓｉ（Ｄｉａｍｏｎｄ）  Ｓｐｅｅｄ  Ｕｎｄｅｒｃｏｏｌｉｎｇ  Ｍｏｄｅｌ
計算領域：１０μｍ×１０μｍ
初期状態：Ｌｉｑｕｉｄ（一様）
初期温度：８５３Ｋ（５８０℃）
冷却速度：１００,０００Ｋ／秒、１５０,０００Ｋ／秒、２００,０００Ｋ／秒
でシミュレーションすることにより求めることができる。
【００３３】
熱処理前合金のアルミニウム母相中に過飽和固溶されるケイ素の濃度は、上記のシミュレーションの条件において、冷却速度が１００,０００Ｋ／秒のときは、２．３３質量％であり、冷却速度が１５０,０００Ｋ／秒のときは、３．２０質量％であり、冷却速度が２００,０００Ｋ／秒のときは、３．９２質量％である。
【００３４】
熱処理前合金を構成する元素の量及び積層造形時の冷却速度を上記範囲にすることによって、熱処理前合金のアルミニウム母相中に過飽和固溶されるケイ素の濃度を、２．３３質量％以上にすることができる。
【００３５】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法では、プラットフォームは、融点以下、例えば２５０℃以下の範囲で予熱されている。また、１層分のスライスデータに基づいたレーザー又は電子ビームの照射後、プラットフォームを１０μｍ〜５００μｍ下げ、次の１層分の粉末を敷き詰める。
【００３６】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法では、３Ｄデータから変換された任意の形状を造形できる。
【００３７】
本発明の（ｉ）のステップにおける積層造形法では、当該技術分野で公知の装置を使用することができ、限定されるものではないが、例えばＳＬＭ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社製２８０ＨＬが挙げられる。
【００３８】
（ｉｉ）（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金を熱処理してアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造するステップ
本発明の（ｉｉ）のステップでは、（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金を、３７３Ｋ〜４７３Ｋで熱処理し、さらに、以下の式
ＨＰ＝Ｔ×（２０＋ｌｏｇｔ）
［式中、ＨＰは、ホロモン・ジャッフェ・パラメーターであり、Ｔは、熱処理温度（単位：Ｋ）であり、ｔは、熱処理時間（単位：時間（ｈｏｕｒ））である］
により表されるＨＰは、７８００〜９３２０、好ましくは８３００〜９０００を満たす。
【００３９】
ここで、熱処理温度Ｔは、熱処理中の合金の温度を示し、±２℃以内で一定に保持される。熱処理温度Ｔは、熱処理の対象となる合金と共に熱処理され、熱電対が埋め込まれている、熱処理の対象となる合金のダミーサンプルにより測定される。
【００４０】
熱処理温度Ｔは、３５３Ｋ〜５７３Ｋ、好ましくは３７３Ｋ〜４７３Ｋである。
【００４１】
熱処理時間ｔは、熱処理中の合金の温度が所定の熱処理温度Ｔに到達してから熱処理を実施する時間を示す。
【００４２】
熱処理時間ｔは、ＨＰが上記範囲である限り、限定されるものではない。
【００４３】
なお、ＨＰの式中の「２０」は、熱処理を施す材料ごとに異なる定数であり、通常鉄鋼において使用される定数と同じ値である。アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金において使用される定数は、現在の当該技術分野においてまだ特定されていないため、通常鉄鋼において使用される定数が代用される。
【００４４】
本発明の（ｉｉ）のステップにおいて得られた熱処理前合金を従来のアルミニウムの熱処理のＴ５の温度に相当する比較的低温で熱処理することによって、アルミニウム固相中に過飽和固溶された２．３３質量％以上の濃度のケイ素が微細析出し、析出硬化における転位ピン止め効果を発現して、得られるアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金の硬度を向上することができる。
【００４５】
本発明の（ｉｉ）のステップでは、熱処理されることで得られたアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を冷却する。
【００４６】
ここで、冷却は、当該技術分野で公知の方法により実施することができ、例えば熱処理されることで得られたアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を、通常８０℃以下、好ましくは５０℃以下に保持した恒温水槽中に入れることによって実施することができる。
【００４７】
本発明の（ｉｉ）のステップにより得られたアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金は、１２５ＨＶ超の常温硬さを有する。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明に関するいくつかの実施例につき説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００４９】
１．サンプル調製
実施例１
以下の（ｉ）及び（ｉｉ）のステップにより、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造した。
【００５０】
（ｉ）積層造形法によって、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金を造形するステップ
以下の条件により、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金を調製した。
原料：ＬＰＷ社製ＳＬＭ用ＡｌＳｉ１０Ｍｇ（Ａｌ−１０質量％Ｓｉ−０．４質量％Ｍｇ）
造形機：ＳＬＭ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社製２８０ＨＬ
調製条件：造形角度０℃、プラットフォーム予熱１５０℃、サポート高さ４ｍｍ、積層厚さ５０μｍ
造形体形状：１１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ
【００５１】
レーザー出力３５０Ｗ、走査速度１ｍ/ｓでレーザーを走査することで溶融、凝固させた。
【００５２】
得られた造形体を、加工熱の影響を抑制するために、ウォータージェット加工により、５ｍｍ×５ｍｍ×１０ｍｍの大きさのサンプルに調製した。
【００５３】
（ｉｉ）（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金を熱処理してアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造するステップ
（ｉ）のステップにより造形した５ｍｍ×５ｍｍ×１０ｍｍの大きさの熱処理前合金サンプルを、大気炉を使用して、以下の手順により熱処理した。
（１）大気炉を１２０℃（すなわち、１２０＋２７３＝３９３Ｋ）に設定し、温度を安定化させた。
（２）（１）で温度を安定化させた大気炉に、評価用サンプルと、熱電対を埋め込んだダミーサンプル（評価用サンプルと同ロット、同形状）とを投入した。
（３）（２）で投入したダミーサンプルの温度が所定の熱処理温度まで昇温されたら、温度一定（±２℃以内）で、１２０分間（すなわち、１２０÷６０＝２．０時間）保持した。
（４）（３）の所定の熱処理時間が経過した後、サンプルを取り出し、恒温槽で８０℃に保持した水で水冷（以下、ＷＱともいう）した。
【００５４】
（１）〜（４）で実施した熱処理について、以下の式
ＨＰ＝Ｔ×（２０＋ｌｏｇｔ）
［式中、ＨＰは、ホロモン・ジャッフェ・パラメーターであり、Ｔは、熱処理温度（単位：Ｋ）であり、ｔは、熱処理時間（単位：時間（ｈｏｕｒ））である］
から、ＨＰを計算した。
ＨＰ（実施例１）＝３９３×（２０＋ｌｏｇ（２．０））＝７９７８
【００５５】
実施例２〜３１
実施例１の（ｉｉ）のステップにおいて、熱処理温度及び熱処理時間を下記の表１に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造した。
実施例ごとの熱処理温度及び熱処理時間並びにＨＰを以下の表１にまとめる。
【００５６】
【表１】
2018188688.tif 000003
【００５７】
比較例１〜１５
実施例１の（ｉｉ）のステップにおいて、熱処理温度及び熱処理時間を下記の表２に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして、アルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金を製造した。
比較例ごとの熱処理温度及び熱処理時間並びにＨＰを以下の表２にまとめる。
【００５８】
【表２】
2018188688.tif 000004
【００５９】
実施例３２  常温硬さ評価試験
実施例１〜３１及び比較例１〜１５で製造したアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金について、以下の手順で常温硬さを測定した。
【００６０】
（１）合金の硬さ測定面を、エメリー紙を使用して、＃１８０、＃５００、＃１０００の順番で、研磨した。
（２）（１）で研磨した合金の硬さ測定面を、さらに、ダイアモンド粒子１μｍで表面仕上げした。
（３）（２）で表面仕上げした硬さ測定面を、ビッカース硬度計を使用して、造形体の高さ方向の中央に位置するように設定し、測定荷重５ｋｇ、Ｎ＝３で測定し、得られた値の平均値を算出した。
【００６１】
（３）で得られたＮ＝３の値の標準偏差は、２．５以下であった。
【００６２】
実施例１〜３１及び比較例１〜１５で製造したアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金の常温硬さを以下の表３にまとめる。また、実施例１〜３１及び比較例１〜１４で製造したアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む合金における、ＨＰに対する常温硬さの関係を図１に示す。
【００６３】
【表３】
2018188688.tif 000005
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【００６４】
表３及び図１より、３７３Ｋ〜４７３Ｋの熱処理温度範囲で、ＨＰが７８００〜９３２０、特に７９７８〜９３１８を満たす熱処理を含む方法で製造された実施例１〜３１の合金は、常温硬さが１２５ＨＶ超になり、比較例１〜１５で調製した合金よりも大きくなることが分かった。
【００６５】
実施例３３  積層造形法における積層造形時の冷却速度シミュレーション試験
熱処理前合金のアルミニウム母相中に過飽和固溶されるケイ素濃度の積層造形時の冷却速度依存性を、以下の条件を使用したシミュレーションにより求めた。
【００６６】
シミュレーション条件
解析ソフト：マルチフェーズフィールド法による解析ソフトウェア、ドイツ  ＡＣＣＥＳＳｅ．Ｖ製  ＭＩＣＲＥＳＳ  ｖｅｒ．６．３  ＴＱ９６４ｂｉｔ
データベース：ＳＳＯＬ５，ＭＯＢＡＬ３
平均組成：Ａｌ−１０質量％Ｓｉ−０．４質量％Ｍｇ
核生成モデル：Ａｌ（ＦＣＣ）  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｅｌ、Ｓｉ（Ｄｉａｍｏｎｄ）  Ｓｐｅｅｄ  Ｕｎｄｅｒｃｏｏｌｉｎｇ  Ｍｏｄｅｌ
計算領域：１０μｍ×１０μｍ
初期状態：Ｌｉｑｕｉｄ（一様）
初期温度：８５３Ｋ（５８０℃）
冷却速度：１００,０００Ｋ／秒、１５０,０００Ｋ／秒、２００,０００Ｋ／秒
【００６７】
得られたケイ素マッピング図を図２に示す。
図２より、熱処理前合金のアルミニウム母相中に過飽和固溶されるケイ素の濃度は、冷却速度が１００,０００Ｋ／秒のときは、２．３３質量％であり、冷却速度が１５０,０００Ｋ／秒のときは、３．２０質量％であり、冷却速度が２００,０００Ｋ／秒のときは、３．９２質量％であった。
【００６８】
合金中のケイ素をアルミニウム母相中に微細析出させることで析出硬化させるためには、ケイ素をアルミニウム母相中に一定量以上過飽和固溶させる必要がある。積層造形時の冷却速度を少なくとも１００,０００Ｋ／秒にすることによって、アルミニウム母相中に２．３３質量％以上のケイ素を過飽和固溶させることができる。
【００６９】
実施例３４  積層造形法によって造形したアルミニウムとケイ素とマグネシウムとを含む熱処理前合金の成分試験
実施例１において（ｉ）のステップにより造形した熱処理前合金（以下、造形まま材ともいう）について、以下の手順でアルミニウム母相中に過飽和固溶されたケイ素の濃度を測定した。
【００７０】
（１）実施例１の（ｉ）のステップにより造形した造形まま材を準備した。
（２）（１）で準備した造形まま材の測定観察用の面を、実施例３２と同様の方法により処理した。
（３）（２）で処理した測定観察用の面を、日本電子製ＳＴＥＭ  Ｇｒａｎｄ−ＡＲＭ（加速電圧：３００ｋＶ、スポットサイズ：６Ｃ、カメラ長：１０ｃｍ）、ＪＥＯＬ製ＥＤＸ  ＪＥＤ−２３００、及びＴｈｅｒｍｏｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製アナライザーＮＳＳを使用して、以下の条件
分解能：５１２ピクセル×５１２ピクセル
スキャン速度：０．０５秒／ピクセル
積算回数：５００回
で測定して、マッピング画像を得た。
（４）（３）のマッピング画像において、合計アルミニウム母相内で合計線長１．８μｍ分の分析を実施し、ケイ素濃度の平均値を算出した。
【００７１】
結果、実施例１の造形まま材におけるアルミニウム母相中に過飽和固溶されたケイ素の濃度は、造形まま材の総質量に対して、２．７質量％であり、実施例３３でシミュレーションすることにより得られる、冷却速度が１００,０００Ｋ／秒のときのケイ素の濃度である２．３３質量％よりも大きかった。
【図１】
2018188688.tif 000007
【図２】
2018188688.tif 000008