(57)【要約】【課題】  大型物品への適用も可能であって、伸び特性、引張強度等の靱性、強度にも優れたアルミニウム合金とその鋳物を提供する。【解決手段】  その組成において、質量比率で、    Ｃｕ：２．０〜６．０％    Ｓｉ：０．４％以下    Ｍｇ：０．１５〜０．４０％    Ｆｅ：０．２％以下    Ｍｎ：０．１％以下    Ｔｉ：０．１〜０．５％    残部：実質的にＡｌおよび不可避的不純物を含有するアルミニウム合金とこれを鋳造した高靱性アルミニウム合金鋳物とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
その組成において、質量比率で、
Ｃｕ：２．０〜６．０％
Ｓｉ：０．４％以下
Ｍｇ：０．１５〜０．４０％
Ｆｅ：０．２％以下
Ｍｎ：０．１％以下
Ｔｉ：０．１〜０．５％
残部：実質的にＡｌ
および不可避的不純物を含有することを特徴とするアルミニウム合金。
【請求項２】
質量比率で、
Ｃｕ：２．０〜４．０％
Ｓｉ：０．１〜０．３％
Ｍｇ：０．２〜０．３％
Ｔｉ：０．２５〜０．５０％
を含有することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金。
【請求項３】
質量比率で、
Ｚｎ：０．１％以下
Ｃｒ：０．１％以下
Ｓｎ：０．１％以下
Ｐｂ：０．１％以下
を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金。
【請求項４】
請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のアルミニウム合金の鋳造品であることを特徴とする高靱性アルミニウム合金鋳物。
【請求項５】
引張強さ２７０Ｎ／ｍｍ２以上、伸び１５％以上であることを特徴とする請求項４に記載の高靱性アルミニウム合金鋳物。
【請求項６】
ブリネル硬さ：ＨＢＷ（１０／５００）が７３〜８４の範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の高靱性アルミニウム合金鋳物。
【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と高靱性アルミニウム合金鋳物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、産業機械等で使用されている鋼板、鋼材に代替するものとして、軽量なアルミニウム鋳物が注目されている。例えば自動車用のホイールでは、軽量性、意匠性等の観点から、アルミニウム鋳物（ＪＩＳ−ＡＣ４ＣＨ材）でも製作されてきている。
【０００３】
しかしながら、従来のアルミニウム鋳物では伸びや引張強度等の点において、靱性、強度が十分でなく、小型部品への適用がなされているにすぎない。このため、より大型の物品であっても、軽量な特徴を生かして、高靱性、高強度な特性が得られるアルミニウム鋳物の実現が求められていた。
【０００４】
このような従来の事情から、これまでにも様々な組成を有する鋳物用アルミニウム合金とこれを用いた高靱性アルミニウム合金鋳物が検討されてきている。アルミニウム：Ａｌ以外の合金組成元素としてシリコン：Ｓｉについて注目し、その含有量を１質量％以上、さらに好ましくは３．５％以上で１２質量％までとし、マグネシウム：Ｍｇ、チタン：Ｔｉを含有させた組成が提案されている（特許文献１〜６）。また、これらのうち、Ｓｉを４〜１２質量％の高いレベルの含有量として、銅：Ｃｕを１から５質量％とした組成も提案されている（特許文献５および６）。
【０００５】
さらに、アルミニウム鋳造用の合金としては、Ｓｉ：４〜１３質量％、Ｃｕ：１〜５質量％とともに、亜鉛：Ｚｎを２６〜４０質量％の極めて高い割合で含有する合金（特許文献７）や、航空・宇宙材料へも適用可能とするための鋳造用アルミニウム合金として、Ｃｕを３質量％以上含有するとともに、銀：Ａｇや亜鉛：Ｚｎの含有を必須とする組成も提案されている（特許文献８および９）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２７２９４２号公報
【特許文献２】特開平１１−２９３４３０号公報
【特許文献３】特開２０１１−１６２８８３号公報
【特許文献４】特開２００５−１３９５５２号公報
【特許文献５】特開２００８−２７４４０３号公報
【特許文献６】特開平６−２７１９６６号公報
【特許文献７】特表２０１３−５２９２５５号公報
【特許文献８】特表２０１３−５１９７８９号公報
【特許文献９】特表２００９−５０７１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の様々な提案にもかかわらず、これまでの鋳造アルミニウム合金においては、大型物品への適用も可能であって、例えば１５％以上の伸び特性とともに２７０Ｎ／ｍｍ２以上の引張強度等の靱性、強度にも優れたアルミニウム合金とその鋳物は実現されてきていない。
【０００８】
そこで、本発明は、以上のとおりの従来の問題点を解決した、新しいアルミニウム合金と高靱性アルミニウム合金鋳物とを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は次のことを特徴としている。
【００１０】
すなわち、本発明のアルミニウム合金は、その組成において、質量比率で、
Ｃｕ：２．０〜６．０％
Ｓｉ：０．４％以下
Ｍｇ：０．１５〜０．４０％
Ｆｅ：０．２％以下
Ｍｎ：０．１％以下
Ｔｉ：０．１〜０．５％
残部として実質的にＡｌおよび不可避的不純物を含有する。
【００１１】
また、本発明の高靱性アルミニウム合金鋳物は、上記アルミニウム合金の組成を有し、引張強さ２７０Ｎ／ｍｍ２以上、伸び１５％以上である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、軽量性というアルミニウム材の特長を生かし、しかも鋳物として大型物品、例えば、自動車や産業機器、さらには医療機器、ＣＴスキャン装置等への適用も可能な、伸び、引張強度の靱性、強度に優れたアルミニウム合金鋳物が実現可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例品と既存品とを比較して例示した応力・ひずみ曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の鋳造用のアルミニウム合金は前記のとおりの元素組成をもつものであるが、さらに以下に詳しく説明する。
【００１５】
＜Ｓｉ＞
Ｓｉは、従来では比較的高い３〜１２質量％で含有される場合が多い。Ｓｉは、伸び等の靱性、湯流れ性等の鋳造性に影響を及ぼす。本発明では、従来例とは相違して極めて低レベルの０．４質量％以下で含有する。より好ましくは０．１〜０．３質量％の範囲内とする。
【００１６】
＜Ｃｕ＞
Ｃｕは強度向上に有効である。本発明では２．０〜６．０質量％の範囲で含有する。ただ、Ｃｕは、耐食性に影響を及ぼすことから、好ましくは２．０〜４．０質量％の範囲内とする。
【００１７】
＜Ｍｇ＞
Ｍｇは、強度の向上に寄与する。本発明では、０．１５〜０．４０質量％の範囲で含有する。ただ、０．４０質量％を超えると靱性に影響を及ぼす。このため、より好ましくは、０．２〜０．３質量％の範囲内とする。
【００１８】
＜Ｔｉ＞
Ｔｉは、結晶粒を微細化させ、靱性の向上に寄与する。本発明では、０．１〜０．５質量％の範囲で含有する。好ましくは、０．２５〜０．５０質量％の範囲内とする。
【００１９】
＜Ｆｅ＞
Ｆｅは、針状結晶を形成することから、０．２質量％を超えると靱性の低下を招く。このため０．２質量％以下とする。
【００２０】
＜Ｍｎ＞
Ｍｎは、０．１質量％を超えると靱性を低下させる。本発明では０．１質量％以下とする。
【００２１】
また、本発明においては、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｐｂ等は従来しばしば有効元素として含有されていたが、いずれも０．１質量％以下とする。
【００２２】
本発明の高靱性アルミニウム合金鋳物については、前記のとおり、引張強さは、２７０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは２８０Ｎ／ｍｍ２以上である。また、伸びは１５％以上、より好ましくは１６％以上である。
【００２３】
また、ブリネル硬さ（ＨＢＷ（１０／５００））は、好ましくは７２〜７６の範囲内である。
【００２４】
以上のような高靱性アルミニウム合金鋳物は、通常は、従来同様に熱処理される。すなわち、鋳造後に焼入れ、焼なまし処理されて高靱性アルミニウム合金鋳物が得られることになる。
【００２５】
次に実施例を示し、さらに詳しく説明する。
【実施例】
【００２６】
表１に示したアルミニウムを除いての各種元素組成のアルミニウム合金を鋳造した。その後、４８０℃以上の温度で焼入れし、静置後に２００℃以下の温度で焼なまし（炉内冷却）を行った。
【００２７】
得られたアルミニウム合金鋳物について試験を行ったところ、表１の実施例のいずれの組成のアルミニウム合金鋳物は、供試材直径１３．８ｍｍにおいて、引張強さ２７０Ｎ／ｍｍ２以上、伸び１５％以上の強度と靱性に共に優れたものであることが確認された。
【００２８】
【表１】
2016102260.tif 000002
【００２９】
また、同様にして、組成（質量％）が、Ｃｕ：２．７、Ｓｉ：０．２０、Ｍｇ：０．２０、Ｆｅ：０．０８、Ｍｎ：０．０４、Ｔｉ：０．２０の合金鋳物（略称ＴＳＢ）についても試験を行い、既存のアルミ鋳物、アルミダイキャストおよび鉄鋳物の場合と比較した。その結果を表２に示した。また、図１には応力・ひずみ曲線図を示した。実施例品（ＴＳＢ）は、優れた引張強度・ひずみ特性を有していることが確認された。
【００３０】
【表２】
2016102260.tif 000003
【図１】
2016102260.tif 000004