(57)【要約】【課題】高温強度の低下が小さくて、常温域から１５０℃程度の高温域まで一定の又はほぼ一定の十分な強度を確保できるアルミニウム合金材を提供する。【解決手段】アルミニウム合金材は、Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金材。
【請求項２】
前記アルミニウム合金材の１５０℃での引張強度を「Ａ」（ＭＰａ）とし、前記アルミニウム合金材の常温引張強度を「Ｂ」（ＭＰａ）としたとき、０．９５＜Ａ／Ｂ＜１．０５である請求項１に記載のアルミニウム合金材。
【請求項３】
前記アルミニウム合金は、さらに、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｈｆ、ＮｂおよびＳｒからなる群より選ばれる１種または２種以上の金属を、それぞれ０．０１質量％〜５．０質量％含有する請求項１または２に記載のアルミニウム合金材。
【請求項４】
Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって鋳造材を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金製品の製造方法。
【請求項５】
前記得られた鋳造材の１５０℃での引張強度を「Ａ」（ＭＰａ）とし、前記鋳造材の常温引張強度を「Ｂ」（ＭＰａ）としたとき、０．９５＜Ａ／Ｂ＜１．０５である請求項４に記載のアルミニウム合金製品の製造方法。
【請求項６】
前記アルミニウム合金溶湯は、さらに、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｈｆ、ＮｂおよびＳｒからなる群より選ばれる１種または２種以上の金属を、それぞれ０．０１質量％〜５．０質量％含有する請求項４または５に記載のアルミニウム合金製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば輸送機器部品等として１５０℃までの高温域で使用され得るアルミニウム合金材およびアルミニウム合金製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界規模での環境保護の観点から、自動車等の輸送機器では軽量化による燃費向上が重要な目標の一つになっており、その構造材には、高比強度であることと、断面形状の自由度が高いこと等の理由から、アルミニウム合金材が多く採用されており、近年はその需要がますます増加してきている。
【０００３】
中でも、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）等に使用されるアルミニウム合金材等は、内燃機関の高出力化のため、高温域での十分な強度が求められている。
【０００４】
従来、これらの用途には、高温特性に優れたアルミニウム合金材が用いられている。例えば、耐熱性アルミニウム合金鍛造材として、Ａｌ−Ｃｕ系合金であるＪＩＳ  Ａ２６１８合金やＡ２２１９合金などが用いられている。しかし、これらのアルミニウム合金は、１２０℃を超える高温では、強度の低下が著しいものであった。
【０００５】
そこで、アルミニウム合金材の高温強度を向上できるものとして、Ｆｅ：５．０〜１５重量％、Ｃｅ：０．５〜５重量％を含み、かつ、Ｃｏ：０．５〜１５重量％、Ｃｒ：０．７〜１５重量％、Ｚｒ：０．３〜１０重量％及びＴｉ：０．５〜１０重量％のうち１種又は２種以上を含み、添加元素の総量が２５重量％以下であり、残部Ａｌと不可避的不純物を有してなるＡｌ合金溶湯を、ガスアトマイズ法によって急冷凝固させて粉末を形成し、これを熱間で圧縮成形加工する製造方法が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、Ｚｒ：０．０５〜０．５０重量％とＳｃ：０．０５〜１．０重量％のうちいずれか一方又は両方を含み、
（ａ）Ａｌ−Ｚｒ系分散粒子のサイズが３５〜４５０オングストローム、間隔が０．００５〜０．６μｍである
（ｂ）Ａｌ−Ｓｃ系分散粒子のサイズが３５〜４５０オングストローム、間隔が０．００５〜０．６μｍである
上記（ａ）、（ｂ）の少なくともいずれかを満足するミクロ組織を有する構成のアルミニウム合金材が提案されている（特許文献２）。即ち、金属組織中にＡｌ−Ｚｒ系析出微粒子または／およびＡｌ−Ｓｃ系析出微粒子を分散させ、微粒子サイズと微粒子の間隔を制御することにより、アルミニウム合金材の再結晶を抑制できて、高温域での強度を向上させたアルミニウム合金材が得られることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−３１９６４３号公報
【特許文献２】特開平９−９５７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の技術では、アルミニウム合金材の高温域での強度を向上させるために、金属間化合物の平均サイズを０．０７〜１μｍと小さくしなければならず、このために急冷凝固法としてガスアトマイズ法を用いる必要がある。しかしながら、ガスアトマイズ法は、製造工程数が多くなる上に、複雑な装置を必要とするので、鋳造法と比較すると、その製造コストは大幅に高くなる。
【０００９】
また、特許文献１、２に記載のアルミニウム合金材では、温度が高温（１５０℃）になると、強度が低下する。このため、輸送機器部品等の高温域での使用が想定される部品を製造する場合には、高温域での強度低下マージンを加えた強度設計を行う必要があった。即ち、（高温域での強度低下分を見込んで）常温での強度を向上させると共に、使用される高温域で多水準の温度環境下で強度を評価し、高温域での強度低下分を考慮して、強度の品質保証値を定める必要があった。更に、高温強度の評価も複雑な設備と多大な時間を必要とするものであった。
【００１０】
従って、常温域から１５０℃程度の高温域まで、ほぼ一定の安定した十分な強度を確保し得るアルミニウム合金材の開発が望まれるところであるが、このような特性を備えるアルミニウム合金材の検討は、これまで為されていないのが実状である。即ち、従来は、アルミニウム合金材の高温域（１５０℃）での強度の低下を抑制する手段は無かった。
【００１１】
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、高温強度の低下が小さくて、常温域から１５０℃程度の高温域まで一定の又はほぼ一定の十分な強度を確保できるアルミニウム合金材およびアルミニウム合金製品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究の結果、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金にＣｅを７．０質量％〜１５．０質量％の範囲で含有せしめると共に、Ｎｉの含有率を０．３質量％以下に規制することにより、粗大なＮｉとＣｅを含む化合物の生成を抑制しながら、高温域での強度低下を著しく改善できて常温域から１５０℃程度の高温域まで略一定の十分な強度を確保できることを見出すに至り、本発明を完成したものである。
【００１３】
即ち、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【００１４】
［１］Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金材。
【００１５】
［２］前記アルミニウム合金材の１５０℃での引張強度を「Ａ」（ＭＰａ）とし、前記アルミニウム合金材の常温引張強度を「Ｂ」（ＭＰａ）としたとき、０．９５＜Ａ／Ｂ＜１．０５である前項１に記載のアルミニウム合金材。
【００１６】
［３］前記アルミニウム合金は、さらに、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｈｆ、ＮｂおよびＳｒからなる群より選ばれる１種または２種以上の金属を、それぞれ０．０１質量％〜５．０質量％含有する前項１または２に記載のアルミニウム合金材。
【００１７】
［４］Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって鋳造材を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金製品の製造方法。
【００１８】
［５］前記得られた鋳造材の１５０℃での引張強度を「Ａ」（ＭＰａ）とし、前記鋳造材の常温引張強度を「Ｂ」（ＭＰａ）としたとき、０．９５＜Ａ／Ｂ＜１．０５である前項４に記載のアルミニウム合金製品の製造方法。
【００１９】
［６］前記アルミニウム合金溶湯は、さらに、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｈｆ、ＮｂおよびＳｒからなる群より選ばれる１種または２種以上の金属を、それぞれ０．０１質量％〜５．０質量％含有する前項４または５に記載のアルミニウム合金製品の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
［１］の発明では、高温域での強度低下を著しく改善できて常温域から１５０℃程度の高温域まで安定して十分な強度を確保できるアルミニウム合金材を提供できる。従って、例えば、本発明のアルミニウム合金材の常温強度を測定するだけで、時間も費用も多大に要する１５０℃での高温強度の評価を行うことなく、材料の評価と品質保証が可能となる。
【００２１】
［２］の発明では、常温域から１５０℃程度の高温域までの強度がより安定したものになっているから、高温強度の評価を行うことなく材料の評価が可能になると共に品質保証の精度もより向上させることができる。
【００２２】
［３］の発明では、高温域での引張強度をさらに高めたアルミニウム合金材を提供できる。
【００２３】
［４］の発明では、常温域から１５０℃程度の高温域まで安定して十分な強度を確保できるアルミニウム合金製品を製造できる。
【００２４】
［５］の発明では、常温域から１５０℃程度の高温域までの強度がより安定したものになっており、高温強度の評価を行うことなく材料の評価が可能になると共に品質保証の精度もより向上させ得るアルミニウム合金製品を製造できる。
【００２５】
［６］の発明では、高温域での引張強度をさらに高めたアルミニウム合金製品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るアルミニウム合金製品の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係るアルミニウム合金材および本発明に係るアルミニウム合金製品の製造方法の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は例示に過ぎず、本発明はこれらの例示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。
【００２８】
本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり（Ｎｉ非含有を含む；Ｎｉ含有率が０質量％も含む）、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる。このような合金組成であることにより、高温域での強度低下を著しく改善できて常温域から１５０℃程度の高温域までほぼ一定の安定した十分な強度を確保できるアルミニウム合金材を提供できる。従って、例えば、本発明のアルミニウム合金材の常温強度を測定するだけで、時間も費用も多大に要する高温強度の評価を行うことなく、材料の評価と品質保証が可能となる。本発明のアルミニウム合金材は、例えば、１５０℃までの高温域で使用される用途において好適である。
【００２９】
次に、本発明に係る、アルミニウム合金製品の製造方法について説明する。本製造方法は、Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を得る溶湯形成工程と、前記得られた溶湯を鋳造加工することによって鋳造材を得る鋳造工程と、を含む。
【００３０】
前記溶湯形成工程では、Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成となるように溶解調製されたアルミニウム合金溶湯を得る。
【００３１】
次に、前記得られた溶湯を鋳造加工することによって鋳造材を得る（鋳造工程）。鋳造方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよく、例えば、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法（ＤＣ鋳造法）等が挙げられる。
【００３２】
以下のとおり、必要に応じて、さらに、均質化熱処理工程、熱間鍛造工程、溶体化処理工程、焼入れ処理工程、人工時効硬化処理工程、冷間圧縮（加工）工程等の工程のうちの１ないし複数の工程を選択して実施するようにしてもよい。
【００３３】
（均質化熱処理工程）
得られた鋳造材に対して均質化熱処理を行うことによって、凝固によって生じたミクロ偏析の均質化、過飽和固溶元素の析出、準安定相の平衡相への変化が行われる。均質化熱処理により、Ａｌ−Ｃｅ系の共晶Ｃｅの溶融を防止しつつ、金属間化合物の大きさを小さくすることができる。このように金属間化合物が小さくなることにより、金属間化合物を起点とする破壊が抑制され、さらに強度が向上する。また、均質化熱処理を行うことにより、金属間化合物中に含有される各元素が母材中へ均一に拡散するものとなり、固溶強化及び析出化による更なる強度の向上が可能となる。
【００３４】
均質化熱処理は、共晶溶融を生じない温度範囲内で、かつ、可能な限り高温で行うのが好ましい。このような条件で均質化熱処理を行うことにより、金属間化合物の母材中への溶解及び拡散が効果的に行われる。その結果、金属間化合物の大きさを小さくすることが可能となる。
【００３５】
前記均質化熱処理の処理温度は、４７０℃〜５２０℃の範囲に設定するのが好ましい。４７０℃以上の温度で熱処理することで、鋳造材の晶出物等の金属間化合物が固溶して、十分に均質化を行うことができると共に、５２０℃以下の温度で熱処理することで、バーニングを防止できる。
【００３６】
（熱間鍛造工程）
熱間鍛造の温度条件は、後述する鍛錬比と共に、アルミニウム合金の特性をより再現性良く発現させる点で関係性を有し、即ちアルミニウム合金の溶体化処理後のミクロ組織を等軸結晶粒とすることが可能となる。中でも、熱間鍛造は、４２０℃〜５００℃の温度条件で行うのが好ましい。熱間鍛造温度が４２０℃以上であることで、熱間鍛造時においてアルミニウム合金に割れが生じるのを防止することができると共に、熱間鍛造温度が５００℃以下であることで、アルミニウム合金の組織に粗大結晶粒がより生じ難くなるので、アルミニウム合金材の高温強度をより向上させることができる（即ち高温での強度低下を十分に抑制できる）。
【００３７】
（溶体化処理工程、焼入れ処理工程、人工時効硬化処理工程）
次に、溶体化処理工程、焼入れ処理工程、人工時効硬化処理工程について説明する。溶体化処理は、アルミニウム合金を高温で保持した後に急冷し、過飽和固溶体を形成する熱処理である。焼入れ処理は、溶体化処理によって得られた固溶状態を急速に冷却せしめて過飽和固溶体を形成する熱処理である。人工時効硬化処理は、アルミニウム合金を比較的低温で加熱保持して過飽和に固溶した元素を析出させて、適度な硬さを付与するための熱処理である。これらの熱処理（溶体化処理、焼入れ処理、人工時効硬化処理）を行うことによって、微細な析出物が均一に分散し、共晶Ｓｉは球状に変化して、強度、延性および靱性が高度にバランスしたアルミニウム合金材を得ることができる。
【００３８】
これらの熱処理条件は、成分組成、要求される特性等に応じて選択すればよい。例えば、溶体化処理は、４５０℃〜５５０℃で０．５時間〜１０時間の加熱保冷後、急冷すればよい。中でも、溶体化処理は、加熱温度を４９０℃〜５３０℃、保持時間を１時間〜５時間に設定して行うのがより好ましく、この場合にはコストと特性のバランスがより良好になる。
【００３９】
また、人工時効硬化処理は、例えば、１２０℃〜２８０℃で０．５時間〜２０時間保持すればよい。中でも、人工時効硬化処理は、加熱温度を１７０℃〜２７０℃、保持時間を１時間〜１０時間に設定して行うのがより好ましく、この場合にはコストと特性のバランスがより良好になる。
【００４０】
（冷間圧縮工程）
冷間圧縮は、常温（室温）下で金型工具を用いて、アルミニウム合金材に弾性限界を超える外的な力を与え、永久ひずみを起こして所望の形状や寸法に加工（圧縮成形）を行うものである。常温で成形するため、成形精度が高く、後工程での加工を少なくすることが可能となって、金属繊維が立ち切れ難いこと等により、アルミニウム合金材の強度を向上させることができる。
【００４１】
次に、上述した本発明に係るアルミニウム合金材およびアルミニウム合金製品の製造方法における「アルミニウム合金」の組成について以下詳述する。前記アルミニウム合金は、Ｃｅ：７．０質量％〜１５．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％〜１０．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜３．０質量％を含有し、Ｎｉの含有率が０．３質量％以下であり（Ｎｉ非含有を含む；即ちＮｉ含有率が０質量％も含む）、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金である。
【００４２】
前記Ｃｅ（成分）は、本発明において重要な元素であって、Ａｌとの金属間化合物としての結晶化に際してはＡｌ−Ｃｅ系の共晶Ｃｅとしてα−アルミニウム結晶粒の粒界に沿って分散析出し、分散強化による強度向上に寄与する。また、粒界に析出した金属間化合物は、高温時においてアルミニウム結晶粒の肥大化を抑制できるので、耐熱性の向上に寄与する。前記アルミニウム合金におけるＣｅ含有率は、７．０質量％〜１５．０質量％の範囲とする。Ｃｅ含有率が７．０質量％未満になると、Ａｌ結晶粒界に析出する金属間化合物の量が少なくなり、高温下でのアルミニウム結晶粒の肥大化抑制の効果が得られなくなり、高温強度が低下する。また、Ｃｅ含有率が１５．０質量％を超えると、析出する金属間化合物の肥大化が起こり、靱性が低下する。中でも、前記アルミニウム合金におけるＣｅ含有率は、９．０質量％〜１２．０質量％の範囲であるのが好ましい。
【００４３】
前記Ｃｕ（成分）は、Ｍｇと共働して合金に時効硬化性を付与するのに有効な元素である。ＭｇとともにＣｕを添加すると、熱処理型合金として、溶体化処理、焼入れ処理、時効硬化処理を施すことで、常温強度及び高温強度をより向上させることができる。前記アルミニウム合金におけるＣｕ含有率は、０．５質量％〜１０．０質量％の範囲とする。Ｃｕ含有率が０．５質量％未満になると、十分な時効硬化性が得られず、そのため強度向上の効果が小さいものとなる。また、Ｃｕ含有率が１０．０質量％を超えると、時効硬化性が飽和するため、強度向上の効果が小さくなるし、伸びを低下させる粗大なＡｌ2Ｃｕが晶出しやすくなるため、加工性が低下する。中でも、前記アルミニウム合金におけるＣｕ含有率は、２．０質量％〜５．０質量％の範囲であるのが好ましい。
【００４４】
前記Ｍｇ（成分）は、前述したように、Ｃｕと共働して合金に時効硬化性を付与するのに有効な元素である。ＣｕとともにＭｇを添加すると、熱処理型合金として、溶体化処理、焼入れ処理、時効硬化処理を施すことで、常温強度及び高温強度をより向上させることができる。前記アルミニウム合金におけるＭｇ含有率は、０．２質量％〜３．０質量％の範囲とする。Ｍｇ含有率が０．２質量％未満になると、十分な時効硬化性が得られず、そのため強度向上の効果が小さいものとなる。また、Ｍｇ含有率が３．０質量％を超えると、粗大な金属間化合物を形成するため強度が低下する。中でも、前記アルミニウム合金におけるＭｇ含有率は、１．０質量％〜２．０質量％の範囲であるのが好ましい。
【００４５】
前記Ｎｉ（成分）は、Ｃｅと金属間化合物を形成しやすく、０．３質量％を超えて含有すると、結晶粒内および結晶粒界にＮｉとＣｅを含む粗大な金属間化合物が晶出するものとなり、機械的特性を低下させると共に、耐食性と靱性を低下させ易い。従って、前記アルミニウム合金におけるＮｉ含有率は、０．３質量％以下とする（Ｎｉ非含有を含む；即ちＮｉ含有率が０質量％も含む）。中でも、前記アルミニウム合金におけるＮｉ含有率は、０．２５質量％以下であるのが好ましい。
【００４６】
本発明において、前記アルミニウム合金は、さらに、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｈｆ、ＮｂおよびＳｒからなる群より選ばれる１種または２種以上の元素を、それぞれ０．０１質量％〜５．０質量％含有する構成（組成）としてもよい。これらの元素は、いずれも、アルミニウム合金中での拡散速度が遅いので、微細な金属間化合物をＡｌマトリックス中に晶出し、アルミニウム合金材の高温強度をさらに向上させることができる。前記いずれの元素も、その含有率が０．０１質量％以上であることで、前記効果（合金材の高温強度の更なる向上）を十分に得ることができると共に、含有率が５．０質量％以下であることで、粗大な金属間化合物として析出することを抑制できて、アルミニウム合金材の高温強度の低下や靱性の低下を招くことがない。なお、アルミニウム合金に前記元素を２種以上含有させる場合には、粗大な金属間化合物の形成を抑制するために、前記元素（２種以上の元素）の含有率の合計値を８．０質量％以下とするのが好ましい。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
【００４８】
＜実施例１＞
Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８４．７９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金を加熱してアルミニウム合金溶湯を得た後、該アルミニウム合金溶湯を用いて鋳造径５７ｍｍで連続鋳造を行うことによって連続鋳造材を得た。得られた連続鋳造材に対して５００℃で７時間の均質化加熱処理を行った後、空冷した。
【００４９】
空冷後の連続鋳造材を長さ８０ｍｍに切断した後、５１０℃で３時間加熱して溶体化処理を行い、次いで２５℃の水中に入れて水焼き入れを行った後、２６０℃で１時間加熱して人工時効処理を施して、図１に示す円柱形状の鋳造材１を得た。
【００５０】
＜実施例２＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：８．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８６．７９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５１】
＜実施例３＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１４．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８０．７９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５２】
＜実施例４＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：１．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８７．７９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５３】
＜実施例５＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：８．００質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８１．２９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５４】
＜実施例６＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：１．００質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８４．３４質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５５】
＜実施例７＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：２．００質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８３．３４質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５６】
＜実施例８＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ａｌ：８４．９５質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５７】
＜実施例９＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１０質量％、Ａｌ：８４．８５質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５８】
＜実施例１０＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．２５質量％、Ａｌ：８４．７０質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材１を得た。
【００５９】
＜比較例１＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｓｉ：１１．２質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１８質量％、Ａｌ：８３．５７質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材を得た。
【００６０】
＜比較例２＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：６．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８８．７９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材を得た。
【００６１】
＜比較例３＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１６．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：７８．７９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材を得た。
【００６２】
＜比較例４＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：０．１０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８９．１９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材を得た。
【００６３】
＜比較例５＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：１２．００質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：７７．２９質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材を得た。
【００６４】
＜比較例６＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８５．３４質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材を得た。
【００６５】
＜比較例７＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：４．００質量％、Ｎｉ：０．１６質量％、Ａｌ：８１．３４質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材を得た。
【００６６】
＜比較例８＞
アルミニウム合金溶湯として、Ｃｅ：１０．０質量％、Ｃｕ：４．５０質量％、Ｍｇ：０．５５質量％、Ｎｉ：０．３５質量％、Ａｌ：８４．６０質量％を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にして、鋳造材を得た。
【００６７】
【表１】
2019108579.tif 000003
【００６８】
【表２】
2019108579.tif 000004
【００６９】
上記のようにして得られた各鋳造材について下記評価法に基づいて各種評価を行った。これらの結果を表１、２に示す。なお、表１、２において、（Ａ／Ｂ）値は、「１５０℃での引張強度Ａ（ＭＰａ）」を「常温での引張強度Ｂ（ＭＰａ）」で除した値である。また、表１〜２中の各元素欄において「−」の表記は、検出限界（０．００５質量％）未満の数値であること（即ち当該元素が検出されなかったこと）を示している。
【００７０】
＜常温での引張強度評価法＞
得られたアルミニウム合金鋳造材（円柱体）の一部を切り出して、ＪＩＳ  ４号試験片を作製し、ＪＩＳ  Ｚ２２４１−２０１１年の規定に準拠して、試験片について常温（２５℃）の測定環境下で引張試験を行うことによって、常温での引張強度（ＭＰａ）を測定した。
【００７１】
＜１５０℃での引張強度評価法＞
得られたアルミニウム合金鋳造材（円柱体）の一部を切り出して、ＪＩＳ  ４号試験片を作製し、ＪＩＳ  Ｚ２２４１−２０１１年の規定に準拠して、試験片を１５０℃に１００時間保持した後に１５０℃の測定環境下で引張試験を行うことによって、１５０での引張強度（ＭＰａ）を測定した。
【００７２】
＜２００℃での引張強度評価法＞
得られたアルミニウム合金鋳造材（円柱体）の一部を切り出して、ＪＩＳ  ４号試験片を作製し、ＪＩＳ  Ｚ２２４１−２０１１年の規定に準拠して、試験片を２００℃に１００時間保持した後に１５０℃の測定環境下で引張試験を行うことによって、２００での引張強度（ＭＰａ）を測定した。
【００７３】
＜伸び率の評価法＞
得られたアルミニウム合金鋳造材（円柱体）の一部を切り出して、ＪＩＳ  ４号試験片を作製し、ＪＩＳ  Ｚ２２４１−２０１１年の規定に準拠して、試験片について常温（２５℃）の測定環境下で引張試験を行い、引張試験片の引張試験前の標点間距離を「Ｌ0」とし、引張試験による破断後（破断直前時）の標点間距離を「Ｌ」としたとき、
伸び率（％）＝｛（Ｌ−Ｌ0）／Ｌ0｝×１００
上記計算式で求められる値を伸び率（％）とした。
【００７４】
＜総合評価＞
アルミニウム合金鋳造材の１５０℃での引張強度を「Ａ」（ＭＰａ）とし、アルミニウム合金鋳造材の常温引張強度を「Ｂ」（ＭＰａ）とし、（Ａ／Ｂ）値を求めて、
（判定基準）
「◎」…０．９８５＜Ａ／Ｂ＜１．０１５
「○」…０．９５＜Ａ／Ｂ≦０．９８５、又は、１．０１５≦Ａ／Ｂ＜１．０５
「×」…Ａ／Ｂ≦０．９５、又は、１．０５≦Ａ／Ｂ
上記判定基準に基づいて総合評価を行った。
【００７５】
表から明らかなように、本発明に係る実施例１〜１０のアルミニウム合金鋳造材（アルミニウム合金材）は、１５０℃での引張強度の低下が無く又は殆どなくて、常温域から１５０℃の高温域までほぼ一定の安定した十分な強度を確保できている。従って、本発明のアルミニウム合金材の常温強度の評価結果に基づいて１５０℃までの高温での強度の品質保証も可能となる。
【００７６】
これに対し、本発明の規定範囲を逸脱した合金組成の比較例１、２、４、６のアルミニウム合金鋳造材では、常温での引張強度と比較して１５０℃での引張強度の低下が相当に大きいものであった。また、本発明の規定範囲を逸脱した合金組成の比較例３、５、７、８では、それぞれ過剰量のＣｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｎｉにより靱性が低下して加工性が低下し、溶体化処理後の焼き入れ時に鋳造材に割れが発生するという問題があったため、これらについては上記各種の評価には供しなかった（表２参照）。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係るアルミニウム合金材は、例えば、自動車その他の各種輸送機器に用いられる内燃機関用部品（例えばピストン等）、コンプレッサ部品（例えばコンプレッサホイール等）等の製造のためのアルミニウム合金材（素形材）として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７８】
１…アルミニウム合金製品
【図１】
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