(57)【要約】【課題】  室温から３００℃程度までの強度と延性とのバランスが取れ、破壊靭性も高い、耐熱・高靭性アルミニウム合金およびその製造方法ならびにエンジン部品を提供する。【解決手段】  本発明の耐熱・高靭性アルミニウム合金は、シリコンを１０〜１６ｍａｓｓ％、鉄を１〜３ｍａｓｓ％、ニッケルを１〜２ｍａｓｓ％、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムの１種以上を総量で０．５〜３ｍａｓｓ％、銅を０．６〜３ｍａｓｓ％、マグネシウムを０．２〜２ｍａｓｓ％含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成を有し、かつガスアトマイズにより作製するアルミニウム合金粉末を緻密化して得られ、かつシリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下である。【選択図】        図１
2005163100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下、鉄を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、ニッケルを１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムよりなる群から選ばれる１種以上を総量で０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、銅を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、マグネシウムを０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成を有し、かつガスアトマイズにより作製されたアルミニウム合金粉末を緻密化して得られ、かつシリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下である、耐熱・高靭性アルミニウム合金。
【請求項２】
チタンを０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有することを特徴とする、請求項１に記載の耐熱・高靭性アルミニウム合金。
【請求項３】
２．８Ｍｇ／ｍ3以下の密度を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の耐熱・高靭性アルミニウム合金。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の耐熱・高靭性アルミニウム合金を熱間塑性加工して製造されたことを特徴とする、エンジン部品。
【請求項５】
前記エンジン部品はピストンであることを特徴とする、請求項４に記載のエンジン部品。
【請求項６】
シリコンを１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下、鉄を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、ニッケルを１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムよりなる郡から選ばれる１種以上を総量で０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、銅を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、マグネシウムを０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成のアルミニウム合金粉末をガスアトマイズにより作製する工程と、
前記アルミニウム合金粉末を冷間にて成形加工して予備成形体を得る工程と、
前記予備成形体を４００℃以上５１０℃以下の温度に昇温後、５時間以下の時間、前記温度範囲に保持する工程と、
加熱した前記予備成形体を熱間塑性加工により緻密化して緻密体を得る工程とを備え、
これによりシリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下となるようにアルミニウム合金を製造する、耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法。
【請求項７】
シリコンを１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下、鉄を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、ニッケルを１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムよりなる郡から選ばれる１種以上を総量で０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、銅を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、マグネシウムを０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成のアルミニウム合金粉末をガスアトマイズにより作製する工程と、
前記アルミニウム合金粉末を冷間にて成形加工して予備成形体を得る工程と、
前記予備成形体を４００℃以上５１０℃以下の温度に昇温後、５時間以下の時間、前記温度範囲に保持する工程と、
加熱した前記予備成形体を熱間塑性加工により緻密化して緻密体を得る工程と、
前記緻密体を、前記予備成形体の加熱温度以下の温度に加熱して熱間塑性加工する工程とを備え、
これによりシリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下となるようにアルミニウム合金を製造する、耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法。
【請求項８】
加熱した前記予備成形体を熱間塑性加工する工程は、押出比６以上で押出加工することを含むことを特徴とする、請求項６または７に記載の耐熱・高靭性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、耐熱・高靭性アルミニウム合金およびその製造方法ならびにエンジン部品に関し、特に、耐熱性と靭性を要求される自動車エンジン部品用、特にピストン用材料として最適な、急冷凝固法を用いた耐熱・高靭性アルミニウム合金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌ（アルミニウム）−Ｓｉ（シリコン）−遷移金属系の耐熱性急冷凝固アルミニウム合金を開示するものには、たとえば特開平１１−２９３３７４号公報（特許文献１参考）がある。この公報には、Ｓｉを１０〜３０ｍａｓｓ％、Ｔｉ（チタン）を１〜５ｍａｓｓ％、Ｆｅ（鉄）およびＮｉ（ニッケル）の少なくともいずれかを総量で３〜１０ｍａｓｓ％、Ｍｇ（マグネシウム）を０．０５〜１．０ｍａｓｓ％含有し、残部が実質的にＡｌからなり、Ｓｉの平均結晶粒径が２μｍ以下であり、Ｓｉ以外の金属間化合物相の平均粒径が１μｍ以下のアルミニウム合金が示されている。
【０００３】
またこの公報には、上記のアルミニウム合金を、用途としてたとえばエンジン部品に用いることが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２９３３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記公報に開示されたアルミニウム合金においては、高耐熱性および高耐摩耗性といった特性を有するために、エンジン部品等の好適材料として使用されている。ところで、レース等でエンジンの更なる高負荷運転が要求される場合において、エンジン部品、特にピストンにはより高強度、高靭性、低比重でありながらより軽量でかつ高耐久性が要求されるため、それらの要求を満たす材料の需要が高まっている。
【０００５】
それゆえ、本発明の目的は、室温から３００℃程度までの強度と延性とのバランスが取れ、破壊靭性も高い、耐熱・高靭性アルミニウム合金およびその製造方法ならびにエンジン部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の耐熱・高靭性アルミニウム合金は、シリコンを１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下、鉄を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、ニッケルを１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、チタン、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）およびバナジウム（Ｖ）よりなる群から選ばれる１種以上を総量で０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、銅（Ｃｕ）を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、マグネシウムを０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成を有し、かつガスアトマイズにより作製されたアルミニウム合金粉末を緻密化して得られ、かつシリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００７】
上記の耐熱・高靭性アルミニウム合金において好ましくは、チタンが０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有されている。
【０００８】
上記の耐熱・高靭性アルミニウム合金において好ましくは、当該耐熱・高靭性アルミニウム合金は２．８Ｍｇ／ｍ3以下の密度を有している。
【０００９】
本発明のエンジン部品は、上記のいずれかの耐熱・高靭性アルミニウム合金を熱間塑性加工して製造されたものである。
【００１０】
上記のエンジン部品は、好ましくはピストンである。
【００１１】
本発明の一の耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法は、シリコンを１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下、鉄を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、ニッケルを１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムよりなる群から選ばれる１種以上を総量で０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、銅を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、マグネシウムを０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成のアルミニウム合金粉末をガスアトマイズにより作製する工程と、そのアルミニウム合金粉末を冷間にて成形加工して予備成形体を得る工程と、その予備成形体を４００℃以上５１０℃以下の温度に昇温後、５時間以下の時間、その温度範囲に保持する工程と、その加熱した予備成形体を熱間塑性加工により緻密化して緻密体を得る工程とを備えており、これによりシリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下となるようにアルミニウム合金を製造することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の他の耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法は、シリコンを１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下、鉄を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、ニッケルを１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムよりなる群から選ばれる１種以上を総量で０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、銅を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、マグネシウムを０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成のアルミニウム合金粉末をガスアトマイズにより作製する工程と、そのアルミニウム合金粉末を冷間にて成形加工して予備成形体を得る工程と、その予備成形体を４００℃以上５１０℃以下の温度に昇温後、５時間以下の時間、その温度範囲に保持する工程と、その加熱した予備成形体を熱間塑性加工により緻密化して緻密体を得る工程と、その緻密体を、上記予備成形体の加熱温度以下の温度に加熱して熱間塑性加工する工程とを備えており、これによりシリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下となるようにアルミニウム合金を製造することを特徴とするものである。
【００１３】
上記の耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法において好ましくは、加熱した予備成形体を熱間塑性加工する工程は、押出比６以上で押出加工することを含んでいる。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明者らは、所定の組成のアルミニウム合金粉末をガスアトマイズにより作製した後に緻密化することにより、室温から３００℃程度までの強度と延性とのバランスが取れ、破壊靭性も高い、耐熱・高靭性アルミニウム合金が得られることを見出した。このようなアルミニウム合金はピストンなどの自動車エンジン部品に最適である。
【００１５】
本発明の耐熱・高靭性アルミニウム合金において、シリコンは低比重を保ったまま耐熱性を向上させるために重要である。シリコンの含有量を１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下としたのは、この含有量が１０ｍａｓｓ％未満では高温での強度が低くなり、１６ｍａｓｓ％を超えると高温での伸びと衝撃値とが低くなるためである。
【００１６】
また、鉄は耐熱性を向上させるために重要である。鉄の含有量を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下としたのは、この含有量が１ｍａｓｓ％未満では高温での強度が低くなり、３ｍａｓｓ％を超えると高温での伸びと衝撃値とが低くなるためである。
【００１７】
また、ニッケルは耐熱性を向上させるために重要である。ニッケルの含有量を１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下としたのは、この含有量が１ｍａｓｓ％未満では高温での強度が低くなり、２ｍａｓｓ％を超えると高温での伸びと室温での伸びと衝撃値とが低くなるためである。
【００１８】
また、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムの１種以上は、アルミニウムと金属間化合物を形成し、結晶生成の核となることにより、組織の微細化を図り、かつ強度を向上させるために重要である。チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムの１種以上の総含有量を０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下としたのは、この含有量が０．５ｍａｓｓ％未満では高温での強度と室温での強度とが低くなり、２ｍａｓｓ％を超えると高温での伸びと室温での伸びと衝撃値とが低くなるためである。
【００１９】
また、銅は、室温から２００℃付近の温度領域にて、時効析出硬化により強度を向上させるために重要である。銅の含有量を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下としたのは、この含有量が０．６ｍａｓｓ％未満では高温での強度と室温での強度とが低くなり、３ｍａｓｓ％を超えると衝撃値が低くなり密度が高くなるためである。
【００２０】
また、マグネシウム（Ｍｇ）は、銅と同様の効果を有する。よって、マグネシウムの含有量を０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下としたのは、この含有量が０．２ｍａｓｓ％未満では室温での強度が低くなり、２ｍａｓｓ％を超えると衝撃値と室温での伸びとが低くなるためである。
【００２１】
上記の耐熱・高靭性アルミニウム合金において比重の小さいチタンが０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有されていることにより、アルミニウム合金の比重を小さくすることができ、アルミニウム合金の特性をさらに向上させることができる。
【００２２】
上記の耐熱・高靭性アルミニウム合金において密度を２．８Ｍｇ／ｍ3以下とすることにより、低比重化を図ることができ、部品の軽量化を図ることができる。
【００２３】
本発明のエンジン部品は、上記のいずれかの耐熱・高靭性アルミニウム合金を熱間塑性加工して製造されたものであるため、強度、靭性、低比重を満たし、かつ軽量化、耐久性に優れている。
【００２４】
本発明の一および他の耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法によれば、室温から３００℃程度までの強度と延性とのバランスが取れ、破壊靭性も高い、耐熱・高靭性アルミニウム合金を製造することができる。また、緻密体を予備成形体の加熱温度以下の温度にて加熱して熱間塑性加工するのは、延性の低下を防止するためである。
【００２５】
上記の耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法において、押出比６以上で押出加工することにより、靭性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２７】
本発明の一実施の形態における耐熱・高靭性アルミニウム合金は、シリコンを１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下、鉄を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、ニッケルを１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムの１種以上を総量で０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、銅を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、マグネシウムを０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成を有している。また、本実施の形態の耐熱・高靭性アルミニウム合金は、ガスアトマイズにより作製されたアルミニウム合金粉末を緻密化して得られたものであり、かつシリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下である。
【００２８】
また、本実施の形態の耐熱・高靭性アルミニウム合金には、チタンが０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有されていることが好ましい。また、本実施の形態の耐熱・高靭性アルミニウム合金は、２．８Ｍｇ／ｍ3以下の密度を有していることが好ましい。
【００２９】
また、本実施の形態の耐熱・高靭性アルミニウム合金を熱間塑性加工することにより、ピストンが製造される。
【００３０】
次に、本実施の形態の耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施の形態における耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法の第１の例を示すフロー図である。図１を参照して、まず、所定の組成の溶湯が準備される（ステップＳ１）。この溶湯の組成は、シリコンを１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下、鉄を１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、ニッケルを１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、チタン、ジルコニウム、クロムおよびバナジウムの１種以上を総量で０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下、銅を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、マグネシウムを０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる組成である。また、チタンが０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下で含有されていることが好ましい。
【００３２】
次に、上記の溶湯がガスアトマイズとしてエアアトマイズされて、上記溶湯からアルミニウム合金粉末が作製される（ステップＳ２）。このアルミニウム合金粉末が冷間にて圧縮成形加工されて予備成形体が作製される（ステップＳ３）。この予備成形体が雰囲気炉にて４００℃以上５１０℃以下の温度に昇温された後、５時間以下の時間、その温度範囲に保持される（ステップＳ４）。この加熱された予備成形体が熱間塑性加工により緻密化されて緻密体が作製される（ステップＳ５）。この予備成形体の熱間塑性加工は、たとえば押出比６以上での押出加工であることが好ましい。この緻密体が、切断などされた後、上記予備成形体の加熱温度（４００℃以上５１０℃以下の温度）以下の温度に加熱されて熱間塑性加工される（ステップＳ６）。これにより、シリコンの平均結晶粒径が４μｍ以下となるように本実施の形態の耐熱・高靭性アルミニウム合金が製造される。
【００３３】
この後、たとえば試験片としての形状に加工され（ステップＳ７）、この後、後述の材料試験（引張試験、シャルピー衝撃試験）に供される（ステップＳ８）。
【００３４】
図２は、本発明の一実施の形態における耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法の第２の例を示すフロー図である。図２を参照して、本方法は、図１に示した方法と比較して、ステップＳ１からステップＳ５までは同様のステップを経る。このステップＳ５の後、本方法においては、押出法により緻密化された押出材（緻密体）が切断される（ステップＳ１１）。切断された押出材は加熱され（ステップＳ１２）、塑性加工（据え込み）を施され（ステップＳ１３）、熱処理を施される（ステップＳ１４）。
【００３５】
この後は、本方法においても、図１に示した方法と同様、たとえば試験片としての形状に加工され（ステップＳ７）、この後、後述の材料試験（引張試験、シャルピー衝撃試験）に供される（ステップＳ８）。
【実施例１】
【００３６】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００３７】
まず、以下の表１に示す各組成の溶湯を準備し、図１に示すフローにて引張り試験片および衝撃試験片を作製した。また、引張り試験片および衝撃試験片の形状は図３および図４に示す形状とした。図３は引張り試験片１を示す正面図であり、図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は衝撃試験片２の正面図、断面図およびノッチ部２ａの拡大図である。
【００３８】
上記のようにして得られた試験片について、Ｓｉ晶の大きさ（Ｓｉの平均結晶粒径）と、３００℃での引張り強さおよび伸びと、室温（２０℃）での引張り強さおよび伸びと、衝撃値と、密度とを調べた。その結果を表２に示す。また、表２には、上記の試験片の作製時における予備成形体の固化温度と、予備成形体の加熱後の保持時間と、加熱した予備成形体の押出比と、溶体化温度と、人工時効温度とを併せて示す。
【００３９】
【表１】
2005163100.tif 000003
【００４０】
【表２】
2005163100.tif 000004
【００４１】
表１および表２における本発明例Ｎｏ．１〜５および比較例Ｎｏ．１９、Ｎｏ．２０の結果より、Ｓｉの添加量を１０ｍａｓｓ％以上１６ｍａｓｓ％以下にすることにより、強度と靭性のバランスの取れた材料を得ることができた。Ｓｉの添加量が１６ｍａｓｓ％より多いと延性が損なわれ（比較例Ｎｏ．２０）、Ｓｉの添加量が１０ｍａｓｓ％より少なくなると強度が低下した（比較例Ｎｏ．１９）。
【００４２】
また、本発明例Ｎｏ．６〜９および比較例Ｎｏ．２１〜２４の結果より、Ｆｅ、Ｎｉの添加量をそれぞれ１ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下、１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下の範囲内にすることにより、耐熱性と靭性とのバランスの取れた材料を得ることができた。Ｆｅ、Ｎｉの添加量のそれぞれを単独で上記範囲を超えて多量に添加して耐熱性を出そうとしても、粗大な金属間化合物が析出して靭性が損なわれ（比較例Ｎｏ．２１、２２）、また上記の範囲よりも添加量が少なくなると耐熱性が損なわれた。また、ＦｅとＮｉとの双方を添加する場合においても、上記と同様、ＦｅとＮｉとの添加量が多すぎると粗大な金属間化合物が析出して靭性が損なわれ（比較例Ｎｏ．２３）、添加量が少なすぎると耐熱性が損なわれた（比較例Ｎｏ．２４）。
【００４３】
また、本発明例Ｎｏ．１０〜１４および比較例Ｎｏ．２５、２６の結果より、Ｔｉの添加量を０．５ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下の範囲内にすることにより、強度と靭性とのバランスが取れた材料を得ることができた。また、Ｔｉの代わりにＺｒ、Ｃｒ、Ｖを添加することによっても同様の効果を得ることができた。これらの成分（ＴｉＺｒ、Ｃｒ、Ｖ）の総添加量が２ｍａｓｓ％を超えて多すぎると靭性が損なわれ（比較例Ｎｏ．２５）、０．５ｍａｓｓ％よりも少なすぎると強度が低下した（比較例Ｎｏ．２６）。
【００４４】
また、本発明例Ｎｏ．１５、１６および比較例Ｎｏ．２７、２８の結果より、Ｃｕの添加量を０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下の範囲内にすることにより、強度と密度とのバランスが取れた材料を得ることができた。Ｃｕの添加量が３ｍａｓｓ％を超えて多すぎると密度が上がり（比較例Ｎｏ．２７）、添加量が０．６ｍａｓｓ％よりも少なすぎると強度が低下した（比較例Ｎｏ．２８）。
【００４５】
また、本発明例Ｎｏ．１７、１８および比較例Ｎｏ．２９、３０の結果より、Ｍｇの添加量を０．２ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下の範囲内にすることにより、強度と靭性とのバランスが取れた材料を得ることができた。Ｍｇの添加量が２ｍａｓｓ％を超えて多すぎると靭性が低下し（比較例Ｎｏ．２９）、添加量が０．２ｍａｓｓ％より少なくなると強度が低下した（比較例Ｎｏ．３０）。
【実施例２】
【００４６】
緻密化時の加熱条件が特性に与える影響について調べた。
【００４７】
まず、以下の表３に示す各組成の溶湯を準備し、図１に示すフローにて引張り試験片および衝撃試験片を作製した。また、引張り試験片および衝撃試験片の形状は図３および図４に示す形状とした。
【００４８】
上記のようにして得られた試験片について、Ｓｉ晶の大きさ（Ｓｉの平均結晶粒径）と、３００℃での引張り強さおよび伸びと、室温（２０℃）での引張り強さおよび伸びと、衝撃値と、密度とを調べた。その結果を表４に示す。また、表４には、上記の試験片の作製時における予備成形体の固化温度と、予備成形体の加熱後の保持時間と、加熱した予備成形体の押出比と、溶体化温度と、人工時効温度とを併せて示す。
【００４９】
【表３】
2005163100.tif 000005
【００５０】
【表４】
2005163100.tif 000006
【００５１】
表３および表４における本発明例Ｎｏ．３１〜３４および比較例Ｎｏ．３５、３６の結果より、固化工程において、直前に予備成形体を加熱保持するときの温度を４００℃以上５１０℃以下の範囲内にすることにより、強度と靭性とのバランスが取れた材料を得ることができた。固化温度が５１０℃を超えて高すぎると強度が低下するとともに、Ｓｉ晶の粗大化を招き、このＳｉ晶が応力集中源として作用することにより延性も低下した（比較例Ｎｏ．３５）。また、固化温度が４００℃よりも低くなると強度が向上するが、靭性が損なわれた（比較例Ｎｏ．３６）。
【００５２】
また、本発明例Ｎｏ．３７、３８および比較例Ｎｏ．３９の結果より、予備成形体を加熱し固化するときの加熱後の保持時間を５時間以内にすることにより、強度の低下およびＳｉ晶の粗大化による延性の低下を防ぐことができた。この加熱後の保持時間が５時間を超えて長くなるとＳｉ晶が粗大化し、強度、延性ともに低下した（比較例Ｎｏ．３９）。
【実施例３】
【００５３】
緻密化時の塑性加工方法の影響について調べた。
【００５４】
まず、以下の表５に示す各組成の溶湯を準備し、図１に示すフローにて引張り試験片および衝撃試験片を作製した。また、引張り試験片および衝撃試験片の形状は図３および図４に示す形状とした。
【００５５】
上記のようにして得られた試験片について、Ｓｉ晶の大きさ（Ｓｉの平均結晶粒径）と、３００℃での引張り強さおよび伸びと、室温（２０℃）での引張り強さおよび伸びと、衝撃値と、密度とを調べた。その結果を表６に示す。また、表６には、上記の試験片の作製時における予備成形体の固化温度と、予備成形体の加熱後の保持時間と、加熱した予備成形体の押出比と、溶体化温度と、人工時効温度とを併せて示す。
【００５６】
【表５】
2005163100.tif 000007
【００５７】
【表６】
2005163100.tif 000008
【００５８】
表５および表６における本発明例Ｎｏ．４０〜４３および比較例Ｎｏ．４４、４５の結果より、緻密化工程において、押出法を用いる場合、その押出比を６以上とすることにより、強度と靭性とのバランスが取れた合金を得ることができた。押出比が６よりも低くなる場合、靭性が著しく低下した（比較例Ｎｏ．４４、４５）。
【実施例４】
【００５９】
実施例１にて作製した本発明例Ｎｏ．４の素材を図２のフローに従って、熱間塑性加工を行なった。その素材より図３および図４に示す形状の試験片を切出し、材料特性を評価した。その製造条件と評価結果を表７および表８に示す。
【００６０】
【表７】
2005163100.tif 000009
【００６１】
【表８】
2005163100.tif 000010
【００６２】
表７および表８における本発明例Ｎｏ．４６〜４９および比較例Ｎｏ．５０、５１の結果より、押出材の固化温度よりも高い温度にて熱間塑性加工をした素材の特性は強度、延性ともに低下した（比較例Ｎｏ．５０、５１）。
【００６３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の耐熱・高靭性アルミニウム合金は、耐熱性と靭性を要求される自動車エンジン部品用、特にピストン用材料として有利に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態における耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法の第１の例を示すフロー図である。
【図２】本発明の一実施の形態における耐熱・高靭性アルミニウム合金の製造方法の第２の例を示すフロー図である。
【図３】引張り試験片を示す正面図である。
【図４】衝撃試験片の正面図（ａ）、断面図（ｂ）およびノッチ部の拡大図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００６６】
１  引張り試験片、２  衝撃試験片、２ａ  ノッチ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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