(57)【要約】【課題】本発明は、高強度及び高硬度で、鍛造性に優れたアルミニウム系材料及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、アルミニウム合金の結晶粒を含むアルミニウム系材料であって、（１）前記アルミニウム系材料がスカンジウム化合物微粒子を含有し、（２）粒径が５μｍ以下である結晶粒がアルミニウム系材料１０００μｍ２当たり、１００個以上存在する、ことを特徴とするアルミニウム系材料及びその製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金の結晶粒を含むアルミニウム系材料であって、
（１）前記アルミニウム系材料がスカンジウム化合物微粒子を含有し、
（２）粒径が５μｍ以下である結晶粒がアルミニウム系材料１０００μｍ２当たり、１００個以上存在する、
ことを特徴とするアルミニウム系材料。
【請求項２】
アルミニウム系材料が、Ａｌ８３．５〜９０質量％、Ｚｎ７〜１０質量％、Ｍｇ２〜４．５質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％及びＳｃ０．２〜２質量％を含む、請求項１に記載のアルミニウム系材料。
【請求項３】
スカンジウム化合物微粒子の平均粒子径が３ｎｍ〜５０ｎｍである、請求項１又は２に記載のアルミニウム系材料。
【請求項４】
スカンジウム化合物微粒子が、Ａｌ３Ｓｃである、請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム系材料。
【請求項５】
スカンジウム化合物微粒子の含有量が、１〜５体積％である、請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム系材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム系材料を鍛造することにより得られる、アルミニウム系材料からなる鍛造品。
【請求項７】
粒径が５μｍ以下である結晶粒がアルミニウム系材料１０００μｍ２当たり、２００個以上存在する、請求項６に記載の鍛造品。
【請求項８】
アルミニウム系材料を製造する方法であって、
（１）アルミニウム及びスカンジウムを含む溶湯からアトマイズ法により急冷凝固粉末を調製する第１工程、
（２）前記粉末を成形することにより成形体を作製する第２工程、
（３）前記成形体を加熱することにより成形体中にスカンジウム化合物微粒子を析出させる第３工程、及び
（４）前記成形体を熱間押出することにより押出材を得る第４工程
を含むことを特徴とするアルミニウム系材料の製造方法。
【請求項９】
溶湯が、Ａｌ７８．５〜９０．２９質量％、Ｚｎ７〜１２質量％、Ｍｇ２〜５質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％及びＳｃ０．２〜２質量％を含む、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
第３工程において、昇温速度１０〜１００℃／ｍｉｎで加熱する、請求項８又は９に記載の製造方法。
【請求項１１】
スカンジウム化合物微粒子の平均粒子径が３ｎｍ〜５０ｎｍである、請求項８〜１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれかに記載の製造方法により得られたアルミニウム系材料をさらに鍛造する第５工程、
を含む鍛造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なアルミニウム系材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機材料、自動車部品材料、精密機械部品材料、電子材料、バネ材料、ネジ材料等においては、軽量化の要求から高強度のアルミニウム合金成形材が広く用いられるようになっている。しかし、強度の点では、鋼鉄材料と比較すると未だ十分でないことから、種々の高強度合金が検討されている。
【０００３】
ところで、一般的に、アルミニウム合金等の金属材料は結晶粒が多数配列してなる多結晶の構造を有している。そして、結晶粒の大きさと金属系材料の強度との関係（Hall−Petchの式）において、結晶粒の大きさと強度とは反比例の関係にあることが分かっている。すなわち、結晶粒が小さければ小さいほど、金属材料の強度が向上することが分かっている。従って、高強度とするためには、金属材料を構成する結晶粒を微細化することが重要である。
【０００４】
この結晶粒を微細化するための方法として、アルミニウム合金等の金属材料を押出成形して成形体に加工した後、当該成形体を加熱させる方法（ＴＭＴ法）が提案されている（非特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、このＴＭＴ法は結晶粒を微細化することは可能であるが、特にアルミニウム合金においては、せいぜい結晶粒の大きさが１０μｍ程度までしか微細化することができないため、さらに微細化させて強度及び硬度を向上させる余地が残されている。
【０００６】
一方、アルミニウム合金は、上述のように種々の材料に用いられるため、複雑な構造の材料にも成形される。よって、高強度等のほかに、容易に成形加工できることも重要である。すなわち、使用時においては高強度であるが、加工時（高温）においては容易に変形できる特性（鍛造性）も求められている。
【非特許文献１】村上陽太郎：日本金属学会会報,Vol.13(1974),p479.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、より一層優れた強度及び硬度を備え、さらに鍛造性が良好であるアルミニウム系材料及びその製造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】
【０００８】
本発明者らは、上記従来技術に鑑み、鋭意研究を重ねて来た。その結果、特定の原料を使用し、さらに特定の工程を行うことにより、一層優れた強度等を備え、さらに鍛造性が良好であるアルミニウム系材料が製造できることを見出した。本発明は、このような知見に基づき、完成されたものである。すなわち、本発明は、下記のアルミニウム系材料、その鍛造品及びそれらの製造方法に係る。
【０００９】
項１．アルミニウム合金の結晶粒を含むアルミニウム系材料であって、
（１）前記アルミニウム系材料がスカンジウム化合物微粒子を含有し、
（２）粒径が５μｍ以下である結晶粒がアルミニウム系材料１０００μｍ２当たり、１００個以上存在する、
ことを特徴とするアルミニウム系材料。
【００１０】
項２．アルミニウム系材料が、Ａｌ８３．５〜９０質量％、Ｚｎ７〜１０質量％、Ｍｇ２〜４．５質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％及びＳｃ０．２〜２質量％を含む、項１に記載のアルミニウム系材料。
【００１１】
項３．スカンジウム化合物微粒子の平均粒子径が３ｎｍ〜５０ｎｍである、項１又は２に記載のアルミニウム系材料。
【００１２】
項４．スカンジウム化合物微粒子が、Ａｌ３Ｓｃである、項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム系材料。
【００１３】
項５．スカンジウム化合物微粒子の含有量が、１〜５体積％である、項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム系材料。
【００１４】
項６．項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム系材料を鍛造することにより得られる、アルミニウム系材料からなる鍛造品。
【００１５】
項７．粒径が５μｍ以下である結晶粒がアルミニウム系材料１０００μｍ２当たり、２００個以上存在する、項６に記載の鍛造品。
【００１６】
項８．アルミニウム系材料を製造する方法であって、
（１）アルミニウム及びスカンジウムを含む溶湯からアトマイズ法により急冷凝固粉末を調製する第１工程、
（２）前記粉末を成形することにより成形体を作製する第２工程、
（３）前記成形体を加熱することにより成形体中にスカンジウム化合物微粒子を析出させる第３工程、及び
（４）前記成形体を熱間押出することにより押出材を得る第４工程
を含むことを特徴とするアルミニウム系材料の製造方法。
【００１７】
項９．溶湯が、Ａｌ７８．５〜９０．２９質量％、Ｚｎ７〜１２質量％、Ｍｇ２〜５質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％及びＳｃ０．２〜２質量％を含む、項８に記載の製造方法。
【００１８】
項１０．第３工程において、昇温速度１０〜１００℃／ｍｉｎで加熱する、項８又は９に記載の製造方法。
【００１９】
項１１．スカンジウム化合物微粒子の平均粒子径が３ｎｍ〜５０ｎｍである、項８〜１０のいずれかに記載の製造方法。
【００２０】
項１２．項８〜１１のいずれかに記載の製造方法により得られたアルミニウム系材料をさらに鍛造する第５工程、
を含む鍛造品の製造方法。
【００２１】
１．アルミニウム系材料
本発明のアルミニウム系材料は、アルミニウム合金の結晶粒を含むアルミニウム系材料であって、（１）前記アルミニウム系材料がスカンジウム化合物微粒子を含有し、（２）粒径が５μｍ以下である結晶粒がアルミニウム系材料１０００μｍ２当たり、１００個以上存在することを特徴とする。以下これを詳述する。
【００２２】
本発明のアルミニウム系材料は、アルミニウム合金及びスカンジウム化合物微粒子を含む材料であって、複数のアルミニウム合金の結晶粒から構成される多結晶性の構造をしており、当該結晶粒の内部及び／又は結晶粒界にスカンジウム化合物微粒子を含有してなる。
【００２３】
アルミニウム合金の結晶粒は限定的でないが、アルミニウムを８０質量％程度以上含有していればよく、また、そのほかの金属種として、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｉ等を含有していればよい。本発明のアルミニウム合金の好ましい組成を具体的に挙げると、例えば、Ａｌ８１〜９４質量％、Ｚｎ４〜１０質量％、Ｍｇ１〜４質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０〜０．２質量％である。特に好ましくは、Ａｌ８２〜９０質量％、Ｚｎ７〜１０質量％、Ｍｇ２〜４質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％である。
【００２４】
本発明では、粒径が５μｍ以下である結晶粒がアルミニウム系材料１０００μｍ２当たり、１００個以上存在することを必須とする。好ましくは２００個以上、最も好ましくは３００個以上である。このように、ごく微小な粒径の結晶粒が多数存在することにより、本発明のアルミニウム系材料は、降伏強度、引っ張り強度等の強度が極めて高く、鍛造性にも優れたものとなる。存在する個数の上限は限定的でないが、通常８００個以下程度である。また、粒径５μｍ以下の結晶粒の粒径の下限は限定されないが、例えば、１μｍ程度とすればよい。
【００２５】
なお、本発明における結晶粒の粒径および結晶粒の数は、ＳＥＭ−ＥＢＳＤ（走査型電子顕微鏡−電子線後方散乱回折法）を用いて、測定されるものである。
【００２６】
本発明のアルミニウム系材料は、上記アルミニウム合金結晶粒に加えて、さらにスカンジウム（Ｓｃ）化合物の微粒子を含むものである。このようにスカンジウム化合物微粒子を含有させることにより、鍛造性等に優れることとなる。また、鍛造時に結晶粒をより微細化でき、鍛造後のアルミニウム系材料（鍛造品）をより高強度及び高硬度とすることができる。
【００２７】
本発明のアルミニウム系材料の組成は、Ａｌ８３．５〜９０質量％、Ｚｎ７〜１０質量％、Ｍｇ２〜４．５質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％及びＳｃ０．２〜２質量％からなることが好ましい。より好ましくは、Ａｌ８４〜９０質量％、Ｚｎ７〜１０質量％、Ｍｇ２〜４質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％及びＳｃ０．２〜２質量％である。
【００２８】
スカンジウム化合物微粒子としてが、例えば、スカンジウム−アルミニウム化合物、特に、Ａｌ３Ｓｃが好適に挙げられる。当該微粒子の平均粒子径は限定的でないが、通常３ｎｍ〜５０ｎｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度である。この範囲とすることにより、当該微粒子によるピンニング力をより大きくすることができ、アルミニウム合金の結晶粒を増加することができる。その結果、強度、硬度等を向上させることができる。
【００２９】
スカンジウム化合物微粒子の含有量は限定的でないが、例えば、アルミニウム系材料中、１〜５体積％程度、好ましくは２〜４体積％程度とすればよい。
【００３０】
本発明では、さらに他の無機化合物の微粒子を含んでいてもよい。例えば、ジルコニウム化合物、スカンジウム−ジルコニウム複合化合物等の微粒子を含んでいてもよい。より具体的には、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ３（Ｚｒ，Ｓｃ）等が挙げられる。これら微粒子の平均粒子径は限定的でないが、通常３ｎｍ〜５０ｎｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度である。
【００３１】
ジルコニウム化合物微粒子等を含有する場合は、その含有量は、アルミニウム系材料中、０．０１〜３体積％程度、好ましくは０．５〜２体積％程度とすればよい。
【００３２】
上記スカンジウム化合物微粒子及び無機化合物微粒子は、上記アルミニウム合金を構成する結晶粒内及び／又はその結晶粒界に分散した状態で存在していることが好ましい。
【００３３】
これらスカンジウム化合物微粒子及び無機化合物微粒子の平均粒子径の測定方法は、断面の電子顕微鏡観察（例えばＴＥＭ）による画像解析により任意の粒子を１００個程度選択して平均値を算出するという方法により実施する。
【００３４】
スカンジウム化合物微粒子及び無機化合物微粒子の含有量（体積％）の測定は、状態図（アルミニウム=スカンジウム二元状態図など）より算出される。
【００３５】
本発明のアルミニウム系材料は、上記特徴を有するため、優れた強度、硬度等を有する。また、本発明のアルミニウム系材料は、鍛造性に優れる、すなわち、高温変形抵抗が低いため、加熱することにより容易に変形加工が可能となる。具体的には、常温では上記のような優れた強度を有するが、高温に加熱すると、より低い圧縮圧力で変形が加工となる。従って、より複雑な構造を有する部品への加工が容易となる。
【００３６】
なお、鍛造した後のアルミニウム系材料（アルミニウム系材料鍛造品）は、さらに、鍛造工程により、さらに結晶粒が微細化され、より優れた強度、硬度等を有することとなる。
【００３７】
２．アルミニウム系材料の製造方法
本発明のアルミニウム系材料の製造方法は、（１）アルミニウム及びスカンジウムを含む溶湯からアトマイズ法により急冷凝固粉末を調製する第１工程、（２）前記粉末を成形することにより成形体を作製する第２工程、（３）前記成形体を加熱することにより、成形体中にスカンジウム化合物微粒子を析出させる第３工程、及び（４）前記成形体を熱間押出することにより押出材を得る第４工程、を含むことを特徴とする。
【００３８】
（１）第１工程
第１工程では、アルミニウム及びスカンジウムを含む溶湯からアトマイズ法により急冷凝固粉末を調製する。
【００３９】
本発明で使用する溶湯は、アルミニウム及びスカンジウムを含んでいる限り限定的でないが、例えば、アルミニウムを８０質量％程度以上含有していればよく、また、そのほかの金属種として、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｉ等を含有していればよい。例えば、Ａｌ７８．５〜９０．２９質量％、Ｚｎ７〜１２質量％、Ｍｇ２〜５質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％及びＳｃ０．２〜２質量％（特に、Ａｌ８４〜９０質量％、Ｚｎ７〜１０質量％、Ｍｇ２〜４．５質量％、Ｃｕ０．５〜２質量％、Ａｇ０．０１〜０．１質量％及びＳｃ０．２〜２質量％）を含む溶湯が好ましい。なお、この溶湯には、Ｚｒをさらに０．１５〜１．５質量％程度含んでいてもよい。
【００４０】
溶湯の材料は、例えば、２０００系、６０００系、７０００系合金等で一般的に使用される合金材料及び公知又は市販のスカンジウム等を使用し、これらを適当量配合して、上記溶湯の組成割合となるように調製すればよい。本発明では、７０００系合金材料（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金材料、特に、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ−Ａｇ系合金材料）に、スカンジウム又はその化合物を上記配合割合（０．２〜２質量％）となるように混合することが好ましい。スカンジウムの割合が２質量％を超えると、アトマイズ法による処理に固溶しにくくなり、粗大なスカンジウム化合物微粒子が析出するおそれがある。一方、０．２質量％未満であると、結晶粒増加の効果が発揮されなくなるおそれがある。
【００４１】
溶湯の調製は、例えば上記組成を有するＡｌ合金原料を高周波溶解炉において融解させ、８００〜１０００℃程度の温度で保持すればよい。
【００４２】
アトマイズ法は、例えばガスアトマイズ法、水アトマイズ法、遠心アトマイズ法等のいずれであってもよいが、本発明ではガスアトマイズ法を好適に用いることができる。ガスアトマイズ法で用いるガス（流体）としては、例えば空気のほか、不活ガス（アルゴン、ヘリウム、窒素等）を用いることができる。
【００４３】
アトマイズは、公知の装置（ガスアトマイズ機）を用いて実施することができる。例えば、Ａｌ合金溶湯をアトマイズ機に付属した坩堝に流し込む。この坩堝の底には、穴が開けられており、溶湯の温度を低下させることなく、ここからアトマイズノズルの溶湯噴出口まで導けるようにしておく。Ａｌ合金溶湯がアトマイズノズル溶湯噴出口に達する直前に、ノズル穴から高圧の空気の噴霧（アトマイズ）ガスが噴出し、このガスの圧力により溶湯噴出口から出てきたＡｌ合金溶湯は細かく粉砕される。このように細かく粉砕された溶湯は、高圧のガス及び／又は雰囲気により直ちに冷却され、凝固することにより、Ａｌ合金急冷凝固粉末が得られる。アトマイズに際しては、Ａｌ合金溶湯を１０２Ｋ／秒以上の冷却速度で凝固させる。
【００４４】
アトマイズ法で得られるＡｌ合金急冷凝固粉末は用途に応じて、所定の粒径（例えば、１００メッシュのふるいにより、１５０μｍ以下）にふるい分けることができる。また、Ａｌ合金急冷凝固粉末の粒子形状も制限されず、球状、フレーク状、不定形状等のいずれであってもよい。
【００４５】
（２）第２工程
第２工程では、前記粉末を成形することにより成形体を作製する。成形方法は、特に制限されず、例えば冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）、熱間静水圧（ＨＩＰ）等の公知の方法を採用することができる。成形時における成形圧は、所望の相対密度、用いる前記粉末の組成等に応じて適宜決定できるが、通常は５００〜５０００ｋｇ／ｃｍ２程度とすればよい。或いは、上記のようにして得たＡｌ合金粉末急冷凝固粉末を固化成形した後に、必要ならば脱ガス処理を施しても構わない。
【００４６】
（３）第３工程
第３工程では、前記成形体を加熱することにより、成形体中にスカンジウム化合物微粒子を析出させる。
【００４７】
加熱温度は、４００〜５５０℃程度、好ましくは４５０〜５００℃程度である。この温度にすることにより、成形体（例えば、アルミニウム合金の結晶粒内及び／又は結晶粒界）にスカンジウム化合物微粒子（特にＡｌ３Ｓｃ）を析出することができる。
【００４８】
本発明では、上記加熱に際し、昇温速度を１０〜１００℃／ｍｉｎ程度、特に１５〜３０℃／ｍｉｎ程度にすることが好ましい。上記範囲の温度に成形体を加熱すると、スカンジウム化合物微粒子が析出するが、この析出する微粒子は、昇温速度に依存する。例えば、昇温速度が早すぎると、析出する上記微粒子の粒径が大きくなる。一方、昇温速度が遅すぎると、粒径が小さくなる。ここで、後述する第４工程時において、析出する微粒子が結晶粒を微細化させることとなるが、当該析出する微粒子の粒径が大きすぎると、第４工程で生じる微粒子による結晶粒を微細化させる力（ピンニング力）が小さくなりすぎて、微細化ができないおそれがある。また、小さすぎても上記ピンニング力が小さくなりすぎて、微細化できないおそれがある。従って、昇温速度を上記範囲とすることにより、より微細化に適している粒径（例えば、３ｎｍ〜５０ｎｍ程度、特に５ｎｍ〜２０ｎｍ程度のスカンジウム化合物微粒子を析出することが可能となる。これによって、結晶粒が１０００μｍ２当たり、１００個以上存在する製造するアルミニウム系材料を容易に製造できる。
【００４９】
昇温後の保持時間は限定的でないが、通常０．５〜５時間、好ましくは０．５〜１時間とすればよい。
【００５０】
この場合の熱処理雰囲気は、一般には、空気中雰囲気で行うが、不活性雰囲気で加熱しても構わない。
【００５１】
（４）第４工程
第４工程では、前記成形体を熱間押出することにより押出材を得る。すなわち、第３工程で加熱した状態を維持したまま、押出を行う。この押出時に合金結晶が微細化されることとなるが、上記第３工程で析出したスカンジウム化合物微粒子の存在と成形体に印加される圧力との相乗効果によって、結晶粒の微細化が顕著に生じることとなる。
【００５２】
熱間押出する場合の温度条件は、第３工程で行った加熱温度で行えばよく、通常は３５０〜５５０℃程度、好ましくは４５０〜５００℃程度とすればよい。熱間押出の条件は限定されない。押出比は、５〜１００程度（特に１０〜６０程度）で押し出すことにより、成形材とすることができる。
【００５３】
押出速度は限定的でないが、通常１０〜３００ｍｍ／ｍｉｎ程度、好ましくは３０〜１００ｍｍ／ｍｉｎとすればよい。
【００５４】
押出時における成形体に印加する圧力は、通常４００ＭＰａ〜２０００ＭＰａ程度とすればよい。
【００５５】
（５）第５工程
本発明では、必要に応じて、第４工程後にさらに本第５工程を行ってもよい。第５工程では、前記押出材を鍛造することにより、アルミニウム系材料鍛造品を得る。
【００５６】
鍛造は、例えば、高温で圧縮することにより行えばよい。
【００５７】
鍛造時の温度は、通常３５０〜５５０℃程度、好ましくは４００〜４８０℃程度とすればよい。  
【００５８】
圧縮時の圧力は、上記温度でアルミニウム系材料を圧縮することができる限り特に制限されないが、通常１ＭＰａ〜３０ＭＰａ程度、好ましくは１ＭＰａ〜２０ＭＰａ程度とすればよい。
【００５９】
さらに必要に応じて、第５工程後において（第５工程を行わない場合は第４工程後において）、前記第５工程で得られた鍛造品又は第４工程で得られた押出材を４００〜５５０℃（好ましくは４５０〜５００℃）で容体化処理した後、氷水中で急冷し、さらにＴ６処理を行うこともできる。Ｔ６処理は、例えば４５０〜５００℃で０．５〜２時間加熱した後、さらに、１００〜１３０℃で２０〜１００時間程度加熱すればよい。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、特定の微粒子を含み、さらに特定の微細な結晶構造を備えていることから、より優れた強度、硬度及び鍛造性を有するアルミニウム系材料及びその鍛造品を提供することができる。
【００６１】
本発明の製造方法によれば、特定の材料を原料とし、さらに、高温状態で成形させていることから、特定の微粒子を含み微細な結晶構造を備えたアルミニウム系材料及びその鍛造品を製造することができる。
【００６２】
本発明のアルミニウム系材料及び鍛造品は、例えば、航空機材料、自動車部品材料、精密機械部品材料、電子材料、バネ材料、ネジ材料等として好適に用いることができる。特に軽量化及び精密化の要請が高い自動車部品等の材料としても最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
【００６４】
下記に示す各組成のアルミニウム（Ａｌ）合金原料を用いてアルミニウム（Ａｌ）系材料を作製した。なお、下記組成において、Ａｌの組成割合（ｍａｓｓ％）は、他の合金成分の残分である。
・組成Ｎｏ．１：Ａｌ−９．５９Ｚｎ−３．１１Ｍｇ−１．４７Ｃｕ−０．０４Ａｇ−１．４３Ｓｃ（ｍａｓｓ％）
・組成Ｎｏ．２：Ａｌ−９．６０Ｚｎ−３．０９Ｍｇ−１．４５Ｃｕ−０．０４Ａｇ−０．７４Ｓｃ（ｍａｓｓ％）  
・組成Ｎｏ．３：Ａｌ−９．５０Ｚｎ−３．１５Ｍｇ−１．４２Ｃｕ−０．０４Ａｇ−０．３７Ｓｃ（ｍａｓｓ％）  
・組成Ｎｏ．４：Ａｌ−８．７６Ｚｎ−２．９３Ｍｇ−１．６２Ｃｕ−０．０４Ａｇ（ｍａｓｓ％）  
実施例１
（第１工程）
上記の組成Ｎｏ．１の組成を有するＡｌ合金原料を高周波溶解炉において融解させ、９００℃の温度で保持した後、Ａｌ合金溶湯をアトマイズ機に付属した坩堝に流し込み、ガスアトマイズ法によりＡｌ合金急冷凝固粉末（平均粒子径は４０μｍ）を得た。粒度測定は、レーザー回折式粒度分布測定法により行った。
【００６５】
（第２工程）
得られた粉末をゴム型に充填し、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により、１５００ｋｇ／ｃｍ２の成形面圧で直径９５ｍｍ×長さ２００ｍｍの寸法の粉末圧粉体を作製し、熱間押出用のビレットとした。
【００６６】
（第３工程）
次いで、このビレットを昇温速度４０℃／ｍｉｎにて、５００℃まで加熱した。これにより、スカンジウム化合物微粒子（Ａｌ３Ｓｃ）がＡｌ合金中に析出した。この析出した微粒子の平均粒子径を測定したところ、３１ｎｍであった。平均粒子径の測定は、ＴＥＭにより測定した。
【００６７】
（第４工程）
上記ビレットを５００℃で１時間維持した後、押出比１０、押出速度３０ｍｍ／ｍｉｎで熱間押出しを行い、直径１０ｍｍの棒状の実施例１の押出材（Ａｌ系材料）を作製した。この押出材から試験片を作製した。
【００６８】
得られた実施例１のＡｌ系材料をＳＥＭ／ＥＢＳＤにより測定し、Ａｌ系材料を構成する結晶粒を測定した。この測定結果を図１に示す。なお、この図１から粒径５μｍ以下の結晶粒を計算したところ、１０００μｍ２当たり、３８５個存在した。また、Ａｌ3Ｓｃ微粒子のＡｌ系材料中の含有量は、３．９体積％であった。この含有量（体積％）は、ビレットの加熱温度である５００℃にて状態図（アルミニウム＝スカンジウム二元状態図）により算出した。
【００６９】
実施例１のＡｌ系材料の引張強度、降伏強度及び硬度を測定した。これらの結果を表１に示す。なお、引張強度及び降伏強度は、実施例１の押出材（Ａｌ系材料）を直径２．４ｍｍ×長さ１５．９ｍｍの円柱形試験片に切削し、この試験片にＴ６処理を施した後、引張り試験機（島津製作所製、オートグラフＡＧ−ＩＳ）を用いて、初期歪み速度２％／ｍｉｎで引張り試験を行うことにより測定した。硬度は、実施例１の押出材（Ａｌ系材料）を直径１０ｍｍ×長さ１０ｍｍの円柱形試験片に切削し、この試験片にＴ６処理を施した後、ヴィッカース硬度計（ＡＫＡＳＨＩ社製、ＭＶＫ−Ｅ）を用いて、３００ｇｆ荷重でヴィッカース硬度測定を行うことにより測定した。本実施例において、Ｔ６処理は、試験片を４９０℃で３０分間加熱した後、さらに１１０℃で３０時間加熱することにより行った。  
【００７０】
また、鍛造性を評価するため、実施例１のＡｌ系材料の高温変形抵抗を測定した。この結果を表１に示す。高温変形抵抗は、実施例１の押出材（Ａｌ系材料）を直径１０ｍｍ×長さ１５ｍｍの円柱形試験片に切削した後、油圧サーボ式材料強度試験機（島津製作所製、ＥＨＦ−ＥＤ５）を用いて、この試験片を４４０℃、初期歪み速度１２０％／ｍｉｎの条件下で圧縮し、圧縮抵抗を計測することにより、測定した。
【００７１】
実施例２
Ａｌ合金原料を組成Ｎｏ．２の組成とした以外は実施例１と同様にして、実施例２のＡｌ系材料を製造した。
【００７２】
なお、第３工程で析出したＡｌ3Ｓｃ微粒子の平均粒子径は、３３ｎｍであった。含有量は、２．１体積％であった。また、得られた実施例のＡｌ系材料の粒径５μｍ以下の結晶粒を測定したところ、１０００μｍ２当たり、１５９個存在した。
【００７３】
実施例２のＡｌ系材料の引張強度、硬度及び降伏強度の測定結果を表１に示す。
【００７４】
実施例３
Ａｌ合金原料を組成Ｎｏ．３の組成とした以外は実施例１と同様にして、実施例３のＡｌ系材料を製造した。
【００７５】
なお、第３工程で析出したＡｌ3Ｓｃ微粒子の平均粒子径は、２２ｎｍであった。含有量は、１．０体積％であった。また、得られた実施例のＡｌ系材料の粒径５μｍ以下の結晶粒を測定したところ、１０００μｍ２当たり、１２５個存在した。
【００７６】
実施例３のＡｌ系材料の引張強度、降伏強度、硬度及び高温変形抵抗の測定結果を表１に示す。
【００７７】
実施例４
第３工程における昇温速度を１５℃／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして、実施例４のＡｌ系材料を製造した。
【００７８】
なお、第３工程で析出したＡｌ3Ｓｃ微粒子の平均粒子径は、５．１ｎｍであった。含有量は、３．９体積％であった。また、得られた実施例のＡｌ系材料の粒径５μｍ以下の結晶粒を測定したところ、１０００μｍ２当たり、４３３個存在した。
【００７９】
実施例４のＡｌ系材料の引張強度、降伏強度、硬度及び高温変形抵抗の測定結果を表１に示す。
【００８０】
実施例５
Ａｌ合金原料を組成Ｎｏ．２の組成とし、且つ、第３工程における昇温速度を１５℃／ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様にして、実施例５のＡｌ系材料を製造した。
【００８１】
なお、第３工程で析出したＡｌ3Ｓｃ微粒子の平均粒子径は、７．８ｎｍであった。含有量は、２．１体積％であった。また、得られた実施例のＡｌ系材料の粒径５μｍ以下の結晶粒を測定したところ、１０００μｍ２当たり、２２３個存在した。
【００８２】
実施例５のＡｌ系材料の引張強度、降伏強度、硬度及び高温変形抵抗の測定結果を表１に示す。
【００８３】
比較例１
Ａｌ合金原料を組成Ｎｏ．４の組成とした以外は実施例１と同様にして、比較例１のＡｌ系材料を製造した。
【００８４】
得られた比較例１のＡｌ系材料の結晶粒を測定した。この測定結果を図２に示す。なお、この図２から粒径５μｍ以下の結晶粒を計算したところ１０００μｍ２当たり、２９個存在した。
【００８５】
比較例１のＡｌ系材料の引張強度、降伏強度、硬度及び高温変形抵抗の測定結果を表１に示す。
【００８６】
なお、実施例２〜５及び比較例１の第１工程で得られたＡｌ合金急冷凝固粉末の平均粒子径はいずれも３５〜５０μｍの範囲内であった。
【００８７】
【表１】
2009091624.tif 000002
【００８８】
実施例６
（第５工程）
実施例１で得られたＡｌ系材料を、初期歪み速度１２０％／ｍｉｎ、４４０℃にて高温圧縮（圧縮圧力：１０ＭＰａ）することにより、実施例６のＡｌ系材料鍛造品を製造した。
【００８９】
この鍛造品を構成する結晶粒を測定した。この測定結果を図３に示す。この図３から粒径５μｍ以下の結晶粒を計算したところ、１０００μｍ２当たり、５２３個存在した。
【００９０】
また、実施例６の鍛造品の硬度を測定した。この結果を表２に示す。
【００９１】
実施例７〜８及び比較例２
実施例２〜３及び比較例１で得られたＡｌ系材料を実施例６と同様にして第５工程を行い、それぞれ実施例７〜８及び比較例２のＡｌ系材料鍛造品を製造した。
【００９２】
これらの鍛造品を構成する結晶粒を測定したところ、１０００μｍ２当たり、実施例７では、４１０個、実施例８では、２４８個、比較例２では、６２個であった。なお、比較例２の鍛造品の測定結果を図４に示す。
【００９３】
また、実施例７〜８及び比較例２の鍛造品の硬度を測定した。この結果を表２に示す。
【００９４】
【表２】
2009091624.tif 000003
【００９５】
評価
本発明の実施例１〜５のＡｌ系材料は、比較例１のＡｌ系材料と比較して、降伏強度及び引張強度ともに高い値を示し、良好であった。また、高温変更抵抗の値が低いため、鍛造性にも優れていた。
【００９６】
さらに、本発明の実施例６〜８のＡｌ系材料鍛造品も、比較例２のＡｌ系材料鍛造品と比較しても、硬度等が高い値を示し、良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】図１は、実施例１のＡｌ系材料の結晶粒状態をSEM/EBSDにより測定したものである。
【図２】図２は、比較例１のＡｌ系材料の結晶粒状態をSEM/EBSDにより測定したものである。
【図３】図３は、実施例６のＡｌ系材料鍛造品の結晶粒状態をSEM/EBSDにより測定したものである。
【図４】図４は、比較例２のＡｌ系材料鍛造品の結晶粒状態をSEM/EBSDにより測定したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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