特開 2023-95303 アルミニウム合金材及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023095303

(43)【公開日】2023-07-06

(54)【発明の名称】アルミニウム合金材及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22F 1/043 20060101AFI20230629BHJP

   C22C 21/02 20060101ALI20230629BHJP

   C22C 21/00 20060101ALI20230629BHJP

   C22F 1/04 20060101ALI20230629BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20230629BHJP

【ＦＩ】

C22F1/043

C22C21/02

C22C21/00 M

C22F1/04

C22F1/00 604

C22F1/00 623

C22F1/00 630A

C22F1/00 630K

C22F1/00 683

C22F1/00 685Z

C22F1/00 686Z

C22F1/00 691B

C22F1/00 691C

C22F1/00 692A

C22F1/00 694A

C22F1/00 694Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021211112

(22)【出願日】2021-12-24

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度ＮＥＤＯ先導研究プログラム／エネルギー・環境新技術先導研究プログラム／アルミニウム素材の高度資源循環システム構築に係る委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】504174135

【氏名又は名称】国立大学法人九州工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(71)【出願人】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】株式会社レゾナック

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(71)【出願人】

【識別番号】000107538

【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】唐 永鵬

(72)【発明者】

【氏名】堀田 善治

(72)【発明者】

【氏名】富田 雄人

(72)【発明者】

【氏名】山下 賢哉

(72)【発明者】

【氏名】一谷 幸司

(72)【発明者】

【氏名】戸次 洋一郎

(72)【発明者】

【氏名】寺田 大将

(57)【要約】

【課題】ＦｅやＳｉの含有量が比較的多い場合であっても良好な特性を備えたアルミニウム合金材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金材の製造方法においては、Ｓｉ：０．５質量％以上５．０質量％以下及びＦｅ：０．３質量％以上３．０質量％以下を含むアルミニウム合金からなり、Ａｌ母相中に形成された金属間化合物相の円相当径の最大値が５μｍを超えるアルミニウム合金材を準備する。アルミニウム合金材に２ＧＰａ以上の圧力下でひずみを導入することにより金属間化合物相を分断し、前記金属間化合物相の円相当径の最大値を５μｍ以下とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｓｉ：０．５質量％以上５．０質量％以下及びＦｅ：０．３質量％以上３．０質量％以下を含むアルミニウム合金からなり、Ａｌ母相中に形成された金属間化合物相の円相当径の最大値が５μｍを超えるアルミニウム合金材を準備し、
前記アルミニウム合金材に２ＧＰａ以上の圧力下でひずみを導入することにより前記金属間化合物相を分断し、前記金属間化合物相の円相当径の最大値を５μｍ以下とする、アルミニウム合金材の製造方法。

【請求項2】

前記アルミニウム合金材は、５０００系合金、６０００系合金または７０００系合金のうちいずれかのアルミニウム合金から構成されている、請求項１に記載のアルミニウム合金材の製造方法。

【請求項3】

前記アルミニウム合金材は、Ｓｉ：０．６質量％超え５．０質量％以下、Ｆｅ：０．３質量％以上３．０質量％以下及びＭｇ：０．２５質量％以上１．２質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有している、請求項１または２に記載のアルミニウム合金材の製造方法。

【請求項4】

前記アルミニウム合金材の化学成分には、更に、Ｃｕ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、Ｍｎ：０．０２質量％以上１．０質量％以下、Ｃｒ：０．０１質量％以上０．４０質量％以下及びＺｒ：０．０１質量％以上０．４０質量％以下からなる群より選択される１種または２種の元素が含まれている、請求項３に記載のアルミニウム合金材の製造方法。

【請求項5】

前記アルミニウム合金材中の前記金属間化合物相を分断した後に、前記アルミニウム合金材を溶体化温度以上の温度に加熱した後焼入れして溶体化処理を行う、請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材の製造方法。

【請求項6】

Ｓｉ：０．６質量％超え５．０質量％以下及びＦｅ：０．３質量％超え３．０質量％以下を含むアルミニウム合金からなり、
Ａｌ母相中に金属間化合物相が分散した金属組織を有し、
前記金属間化合物相の円相当径の最大値が５μｍ以下である、アルミニウム合金材。

【請求項7】

前記アルミニウム合金は、Ｓｉ：０．６質量％超え５．０質量％以下及びＦｅ：０．３質量％超え３．０質量％以下及びＭｇ：０．２５質量％以上１．２質量％以下を含有し残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有している、請求項６に記載のアルミニウム合金材。

【請求項8】

前記アルミニウム合金には、更に、Ｃｕ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、Ｍｎ：０．０２質量％以上１．０質量％以下、Ｃｒ：０．０１質量％以上０．４０質量％以下及びＺｒ：０．０１質量％以上０．４０質量％以下からなる群より選択される１種または２種の元素が含まれている、請求項７に記載のアルミニウム合金材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム合金材及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム合金は、金属としては密度が小さい、比強度が高い等の特徴を活かし、自動車用部材や航空機用部材、機械部品、構造材料などの種々の用途に用いられている。これらの中でも高い強度を有する５０００系合金や６０００系合金、７０００系合金などのアルミニウム合金は、自動車のボディパネル等に用いられていることが多い。

【0003】

例えば特許文献１には、ｍａｓｓ％で、Ｍｇ：３．０～６．０％、Ｓｉ：０．１～０．６％、Ｆｅ：０．１～１．０％および残部Ａｌを本質的成分としてなり、ＦｅまたはＳｉを含んだ晶出物の円相当直径の平均が２μｍ以下、前記晶出物の平均アスペクト比が１．８以下であり、かつ平均結晶粒径が３０μｍ以下である、成形性に優れたＡｌ－Ｍｇ系Ａｌ合金板が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－２６２２６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、省エネルギー及び省資源の観点から、アルミニウム合金の廃材を鋳造原料として再利用し、アルミニウム合金材を作製する技術の重要性が高まっている。しかし、アルミニウム合金の廃材中には、アルミニウム以外に種々の添加元素が含まれている。これらの添加元素の中でも、Ｆｅ（鉄）及びＳｉ（シリコン）は、アルミニウム合金から取り除くことが難しい。そのため、アルミニウム合金の廃材を鋳造原料として再利用する場合、リサイクルされたアルミニウム合金材中のＦｅやＳｉの含有量が多くなりやすいという問題がある。また、アルミニウム合金材中のＦｅやＳｉの含有量が過度に多くなると、アルミニウム合金材中に粗大な晶出物が形成され、アルミニウム合金材の機械的特性等の悪化を招くおそれがある。

【0006】

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ＦｅやＳｉの含有量が比較的多い場合であっても良好な特性を備えたアルミニウム合金材及びその製造方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、Ｓｉ（シリコン）：０．５質量％以上５．０質量％以下及びＦｅ（鉄）：０．３質量％以上３．０質量％以下を含むアルミニウム合金からなり、Ａｌ母相中に存在する金属間化合物相の円相当径の最大値が５μｍを超えるアルミニウム合金材を準備し、
前記アルミニウム合金材に１ＧＰａ以上の圧力下でひずみを導入することにより前記金属間化合物相を分断し、前記金属間化合物相の円相当径の最大値を５μｍ以下とする、アルミニウム合金材の製造方法にある。

【発明の効果】

【0008】

前記の態様の製造方法においては、まず、Ｓｉ及びＦｅの含有量が前記特定の範囲内であるアルミニウム合金からなるアルミニウム合金材を準備する。このようなアルミニウム合金材中には、Ｓｉ及び／またはＦｅを含む粗大な金属間化合物相が形成される。このアルミニウム合金材に１ＧＰａ以上の圧力下でひずみを導入し、いずれかの断面における金属間化合物相の円相当径の最大値が５μｍ以下となるように金属間化合物相を分断することにより、粗大な金属間化合物相による機械的特性等への影響を低減することができる。また、前記製造方法においては、アルミニウム合金材に高圧下でひずみを導入することにより、アルミニウム合金材におけるＡｌ母相の結晶粒を微細化したり、アルミニウム合金材中の添加元素の再固溶を促進したりすることができる。

【0009】

これらの結果、前記の態様の製造方法によれば、ＦｅやＳｉの含有量が比較的多い場合であっても良好な特性を備えたアルミニウム合金材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、参考例におけるＨＰＴ加工の説明図である。

【図2】図２、参考例における、ＨＰＴ加工後の試験材Ｂ１を種々の径方向位置において観察して得られる光学顕微鏡像である。

【図3】図３は、実施例１における試験材Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１及びＤ２の応力－ひずみ曲線を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

前記製造方法においては、まず、Ｓｉの含有量及びＦｅの含有量が前記特定の範囲内であり、金属間化合物相を含むアルミニウム合金材を準備する。アルミニウム合金材は、例えば、ＤＣ鋳造によって作製された鋳塊やビレットであってもよい。また、アルミニウム合金材は、例えば、ＤＣ鋳造によって作製された鋳塊等に、さらに熱間加工及び／または冷間圧延を施してなる展伸材であってもよい。アルミニウム合金材には、その作製過程において、均質化処理や焼鈍などの熱処理が施されていてもよい。

【0012】

アルミニウム合金材は、少なくとも、Ｓｉ：０．５質量％以上５．０質量％以下及びＦｅ：０．３質量％以上３．０質量％以下を含むアルミニウム合金から構成されている。すなわち、アルミニウム合金材は、例えば、Ｓｉ：０．５質量％以上５．０質量％以下及びＦｅ：０．３質量％以上３．０質量％以下を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有していてもよい。アルミニウム合金材中のＳｉの含有量及びＦｅの含有量を前記特定の範囲とすることにより、前記アルミニウム合金材の鋳造原料としてアルミニウム合金の廃材を使用する場合においても、化学成分の調整を容易に行うことができる。

【0013】

アルミニウム合金材中のＳｉの含有量は０．６質量％超え５．０質量％以下であることが好ましく、１．５質量％以上５．０質量％以下であることがより好ましく、２．０質量％以上５．０質量％以下であることがさらに好ましい。この場合には、Ｓｉ量の調整がより容易となるため、前記アルミニウム合金材の鋳造原料として使用し得るアルミニウム合金の廃材の範囲をより広げることができる。

【0014】

また、アルミニウム合金材中のＳｉの含有量が多くなると、鋳造時に形成される金属間化合物相のサイズをより大きくするとともに、金属間化合物相の数をより多くすることができる。そして、このようなアルミニウム合金材に高圧下でひずみを導入することにより、ひずみが導入された後のアルミニウム合金材により多数の金属間化合物相を形成することができる。その結果、アルミニウム合金材の強度をより向上させることができる。

【0015】

アルミニウム合金材中のＦｅの含有量は、０．５質量％以上３．０質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以上３．０質量％以下であることがより好ましい。この場合には、Ｆｅ量の調整がより容易となるため、前記アルミニウム合金材の鋳造原料として使用し得るアルミニウム合金の廃材の範囲をより広げることができる。

【0016】

また、アルミニウム合金材中のＦｅの含有量が多くなると、鋳造時に形成される金属間化合物相のサイズをより大きくするとともに、金属間化合物相の数をより多くすることができる。そして、このようなアルミニウム合金材に高圧下でひずみを導入することにより、ひずみが導入された後のアルミニウム合金材に、より多数の微細な金属間化合物相を形成することができる。その結果、アルミニウム合金材の強度をより向上させることができる。

【0017】

アルミニウム合金材中のＳｉの含有量とＦｅの含有量との合計は、１．０質量％以上であることが好ましく、１．３質量％以上であることがより好ましく、１．５質量％以上であることがさらに好ましく、２．５質量％以上であることが特に好ましく、３．５質量％以上であることが最も好ましい。アルミニウム合金材中のＳｉの含有量とＦｅの含有量との合計を多くすることにより、ひずみを導入する前のアルミニウム合金材中に、より多量の金属間化合物相を形成することができる。そして、かかるアルミニウム合金材に高圧下でひずみを加え、金属間化合物相を分断することにより、最終的に得られるアルミニウム合金材中に金属間化合物相を微細に分散させることができる。その結果、分散強化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。

【0018】

アルミニウム合金材中には、必須成分としてのＳｉ及びＦｅ以外に、任意成分として、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｒ（クロム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｂ（ホウ素）などの元素から選択される１種または２種以上の元素が含まれていてもよい。すなわち、アルミニウム合金材は、２０００系合金、３０００系合金、４０００系合金、５０００系合金、６０００系合金または７０００系合金のうちいずれかのアルミニウム合金であってもよい。

【0019】

より強度の高いアルミニウム合金材を得る観点からは、前記アルミニウム合金材は、５０００系合金、６０００系合金または７０００系合金のうちいずれかのアルミニウム合金から構成されていることが好ましい。これらのアルミニウム合金からなるアルミニウム合金は、例えば自動車のボディパネル等に好適である。

【0020】

前記アルミニウム合金材が６０００系合金から構成されている場合、アルミニウム合金材は、Ｓｉ：０．６質量％超え５．０質量％以下、Ｆｅ：０．３質量％以上３．０質量％以下及びＭｇ：０．２５質量％以上１．２質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有していてもよい。また、前記アルミニウム合金材が６０００系合金から構成されている場合、アルミニウム合金材には、更に、Ｃｕ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、Ｍｎ：０．０２質量％以上１．０質量％以下、Ｃｒ：０．０１質量％以上０．４０質量％以下及びＺｒ：０．０１質量％以上０．４０質量％以下からなる群より選択される１種または２種の元素が含まれていてもよい。また、アルミニウム合金材には、鋳塊組織の微細化を目的として、Ｔｉ（チタン）：０．０１質量％以上０．１５質量％以下が含まれていてもよい。アルミニウム合金材中にＴｉ：０．０１質量％以上０．１５質量％以下が含まれている場合、アルミニウム合金材中には、更に、Ｂ（ホウ素）：０．０００１質量％以上０．０５質量％以下が含まれていてもよい。

【0021】

Ｓｉの含有量及びＦｅの含有量が前記特定の範囲内であり、ひずみが導入される前のアルミニウム合金材中には、鋳造時に形成された金属間化合物相が含まれている。この金属間化合物相には、Ｆｅ及びＳｉのうち少なくとも一方の元素が含まれている。また、アルミニウム合金材中に存在する金属間化合物相の円相当径の最大値は５μｍを超える。すなわち、歪みを導入する加工を施す前のアルミニウム合金材中には、円相当径が５μｍを超える粗大な金属間化合物相が存在している。ここで、金属間化合物相の円相当径とは、断面における金属間化合物相の面積と等しい面積の円の直径をいう。また、ひずみが導入される前のアルミニウム合金材中には、種々の断面のうちいずれかの１つの断面において５μｍを超える円相当径を有する金属間化合物相が含まれていればよい。

【0022】

なお、ひずみが導入される前のアルミニウム合金材中には、円相当径が５μｍ以下の金属間化合物相が含まれていてもよい。

【0023】

前記製造方法においては、このようなアルミニウム合金材に、１ＧＰａ以上の圧力下でひずみを導入する。この加工により、ひずみが導入される前のアルミニウム合金材中に存在していた粗大な金属間化合物相を、いずれの断面においても円相当径が５μｍ以下となるように分断し、粗大な金属間化合物相によるアルミニウム合金材の機械的特性等への影響を低減することができる。さらに、前記製造方法においては、アルミニウム合金材に高圧下でひずみを導入することにより、アルミニウム合金材におけるＡｌ母相の結晶粒を微細化することができる。

【0024】

前記製造方法においては、これらの効果が相乗的に作用することにより、ＦｅやＳｉの含有量が比較的多い場合であっても良好な特性を備えたアルミニウム合金材を得ることができる。それ故、前記製造方法によれば、アルミニウム合金の廃材を鋳造原料として再利用し、良好な特性を備えたアルミニウム合金材を得ることができる。

【0025】

前記製造方法において、アルミニウム合金材にひずみを導入する方法は、種々の態様を採り得る。例えば、前記製造方法においては、アルミニウム合金材を高圧下でせん断変形させることにより、アルミニウム合金材にひずみを導入する方法を採用することができる。このような方法としては、例えば、高圧下でアルミニウム合金材をねじり変形させるＨＰＴ（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｔｏｒｓｉｏｎ）加工が挙げられるが、ＨＰＴ加工に限らず、アルミニウム合金材にひずみを導入し、金属間化合物相を分断することができる方法であれば特に限定されることはない。例えば、アルミニウム合金材を高圧下でせん断変形させる方法としては、高圧下でアルミニウム合金材をせん断変形させるＨＰＳ（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｌｉｄｉｎｇ）加工などを採用することもできる。また、アルミニウム合金材にひずみを導入する加工は、例えば室温下において行えばよい。

【0026】

前記製造方法において、高圧下でひずみが導入されたアルミニウム合金材は、分断された金属間化合物相がＡｌ母相中に微細に分散しているとともに、Ａｌ母相の結晶粒が微細化された金属組織を有している。そのため、高圧下でひずみが導入されたアルミニウム合金材は、ひずみを導入する前に比べて高い強度を有している。このようなアルミニウム合金材は、特に高い強度が求められる用途に好適である。

【0027】

また、前記製造方法においては、高圧下でひずみが導入されたアルミニウム合金材に展伸加工や熱処理等を行うことにより、アルミニウム合金材を調質してもよい。例えば、前記製造方法においては、アルミニウム合金材中の金属間化合物相を分断した後に、前記アルミニウム合金材に熱間圧延及び冷間圧延のうち少なくとも一方を行ってもよい。

【0028】

また、前記製造方法においては、アルミニウム合金材中の金属間化合物相を分断した後に、前記アルミニウム合金材を加熱して焼鈍してもよい。この場合には、アルミニウム合金材中に導入されたひずみを回復させ、アルミニウム合金材の延性をより向上させることができる。

【0029】

また、前記製造方法においては、アルミニウム合金材中の金属間化合物相を分断した後に、前記アルミニウム合金材を溶体化温度以上の温度に加熱した後焼入れして溶体化処理を行うこともできる。この場合には、アルミニウム合金材中に導入されたひずみを回復させるとともに、アルミニウム合金材中の金属間化合物相や析出物をＡｌ母相中に固溶させることができる。これにより、アルミニウム合金材の延性及び強度をバランスよく向上させることができる。

【0030】

アルミニウム合金材が熱処理型合金である場合には、溶体化処理を行った後のアルミニウム合金材に、更に時効処理を行うこともできる。この場合には、アルミニウム合金材の延性を維持しつつ、強度をより向上させることができる。

【0031】

前述した製造方法により得られるアルミニウム合金材は、例えば、Ｓｉ：０．６質量％超え５．０質量％以下及びＦｅ：０．３質量％超え３．０質量％以下を含むアルミニウム合金から構成されており、
Ａｌ母相中に金属間化合物相が分散した金属組織を有している。
また、アルミニウム合金材中の金属間化合物相の円相当径は５μｍ以下である。

【0032】

前記製造方法により作製されたアルミニウム合金材においては、ひずみを導入する前に存在していた金属間化合物相が分断され、Ａｌ母相中に微細に分散している。さらに、ひずみの導入により、Ａｌ母相の結晶粒が微細化されている。このようなアルミニウム合金材の平均結晶粒径は、例えば２０μｍ以下である。なお、アルミニウム合金材の平均結晶粒径は、電子後方散乱回折法により算出される値である。

【0033】

アルミニウム合金材は、例えば、２０００系合金、３０００系合金、４０００系合金、５０００系合金、６０００系合金または７０００系合金のうちいずれかのアルミニウム合金から構成されていてもよい。

【0034】

アルミニウム合金材が６０００系合金から構成されている場合、アルミニウム合金材を構成するアルミニウム合金は、Ｓｉ：０．６質量％超え５．０質量％以下、Ｆｅ：０．３質量％以上３．０質量％以下及びＭｇ：０．２５質量％以上１．２質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有していてもよい。また、前記アルミニウム合金材が６０００系合金から構成されている場合、アルミニウム合金を構成するアルミニウム合金には、更に、Ｃｕ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、Ｍｎ：０．０２質量％以上１．０質量％以下、Ｃｒ：０．０１質量％以上０．４０質量％以下及びＺｒ：０．０１質量％以上０．４０質量％以下からなる群より選択される１種または２種の元素が含まれていてもよい。このアルミニウム合金には、更に、Ｔｉ：０．０１質量％以上０．１５質量％以下が含まれていてもよい。アルミニウム合金中にＴｉ：０．０１質量％以上０．１５質量％以下が含まれている場合、アルミニウム合金中には、更に、Ｂ：０．０００１質量％以上０．０５質量％以下が含まれていてもよい。

【0035】

このようなアルミニウム合金材は、前述したように、その作製過程において粗大な金属間化合物相が分断されているとともにＡｌ母相の結晶粒が微細化されているため、Ｓｉ及びＦｅの含有量が比較的多い場合であっても良好な特性を有している。

【実施例0036】

前記アルミニウム合金材及びその製造方法の実施例を以下に説明する。なお、本発明にかかるアルミニウム合金材及びその製造方法の具体的な態様は、以下に示す実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。

【0037】

（参考例）
本例においては、高圧下でひずみが導入されたアルミニウム合金材の金属組織の例を説明する。本例では、まず、ＤＣ鋳造により表１の合金記号Ａ１に示す化学成分を有する鋳塊を作製する。なお、表１中における「Ｂａｌ．」は残部であることを示す記号である。各元素の含有量は、カントメーターにより測定される値である。

【0038】

次に、アルミニウム合金鋳塊から円板状の試験片を採取する。そして、図１に示すように、一対の治具２（２ａ、２ｂ）の間に試験片１を挟持する。この状態で、治具２を介して試験片１を厚み方向に圧縮しつつ、一方の治具２ａを他方の治具２ｂに対して相対的に回転させることにより、試験片１をねじり変形させる。以上により、試験片１にせん断ひずみを導入することができる。

【0039】

本例においては、試験片１に加える圧力は６ＧＰａとし、治具２ａの回転速度は１ｒｐｍとする。また、試験片１にひずみを導入する加工は、室温環境下で実施すればよい。治具２ａの回転数は、表２に示す通りとする。以上により、表２に示す試験材Ｂ１を得ることができる。

【0040】

なお、試験片１に導入されるひずみの大きさは、相当ひずみ量で表される。相当ひずみ量ε_eqは、具体的には、試験片１の中心からの距離ｒ（単位：ｍｍ）、試験片１の厚みｔ（単位：ｍｍ）及び回転数Ｎを用い、下記式（１）により算出することができる。各試験材における、中心からの距離が０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ及び５ｍｍである位置における相当ひずみ量の計算値を表２に示す。なお、試験片の厚みｔは約１ｍｍである。

【0041】

【数1】

【0042】

【表1】

【0043】

【表2】

【0044】

図２（ａ）～図２（ｆ）に、試験材Ｂ１における、中心からの距離が０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ及び５ｍｍである位置における光学顕微鏡像をそれぞれ示す。図には示さないが、ＨＰＴ加工を施す前の試験材Ｂ１は、Ａｌ母相（α相）中にＡｌ_６ＦｅやＡｌ_３Ｆｅなどの粗大な金属間化合物相が分散された金属組織を有している。一方、図２（ａ）～図２（ｆ）に示すように、試験材Ｂ１の金属組織においては、ＨＰＴ加工を施す前の試験材Ｂ１に存在していた粗大な金属間化合物相が消失しており、Ａｌ母相中に金属間化合物相が微細に分散している。また、図２（ａ）～図２（ｆ）の比較から、試験材Ｂ１に導入したひずみの量が大きくなるほど、金属間化合物相の大きさが小さくなることが理解できる。

【0045】

これらの結果から、アルミニウム合金材を高圧下でねじり変形させてひずみを導入することにより、鋳塊に存在していたＡｌ_６ＦｅやＡｌ_３Ｆｅ等の粗大な金属間化合物相を分断できることが理解できる。

【0046】

（実施例）
本例においては、アルミニウム合金圧延板に高圧下でひずみを導入することにより得られるアルミニウム合金材の例を説明する。まず、ＤＣ鋳造により表１の合金記号Ａ２に示す化学成分を有する鋳塊を作製する。この鋳塊に熱間圧延及び冷間圧延を行い、アルミニウム合金圧延板を作製する。なお、本例において用いるアルミニウム合金圧延板の調質は、Ｈ１８である。

【0047】

次に、アルミニウム合金圧延板から円板状の試験片を採取する。この試験片に、参考例と同様の方法によりせん断ひずみを導入する。本例においては、試験片に加える圧力は２ＧＰａとし、治具の回転速度は１ｒｐｍとする。また、試験片にひずみを導入する加工は、室温環境下で実施すればよい。治具の回転数は、１回転または１０回転とする。以上により、表３に示す試験材Ｃ１及び試験材Ｃ２を得ることができる。

【0048】

また、以上のようにして得られる試験材Ｃ１及び試験材Ｃ２に溶体化処理を行うことにより、表３に示す試験材Ｄ１及び試験材Ｄ２を得ることができる。本例においては、溶体化処理における加熱温度は５５０℃とし、保持時間は３０分とする。また、本例においては、加熱が完了した後、直ちに試験材を水に浸漬して水焼入れを行い、試験材の温度が室温となるまで急冷する。

【0049】

本例においては、表３に示す試験材を用いてＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠した方法により引張試験を行うことにより、図３に示す各試験材の応力－ひずみ曲線を取得する。この応力－ひずみ曲線に基づいて各試験材の機械的特性を評価することができる。表３に、応力－ひずみ曲線に基づいて算出した各試験材の引張強さ及び伸びを示す。なお、図３の縦軸は公称応力（単位：ＭＰａ）であり、横軸は公称ひずみである。引張試験は室温環境中で行い、引張試験における初期ひずみ速度は３．０×１０^－３ｓ^－１とする。

【0050】

また、図３には、試験材Ｃ１～Ｃ２及び試験材Ｄ１～Ｄ２との比較のため、ひずみを導入する加工が施されていないアルミニウム合金圧延板（試験材Ｒ１、試験材Ｓ１）の応力－ひずみ曲線を示す。試験材Ｒ１は、ひずみを導入する加工を施す前のアルミニウム合金圧延板である。また、試験材Ｓ１は、試験材Ｒ１に前述した条件で溶体化処理が施されたアルミニウム合金圧延板である。

【0051】

また、表３の「平均結晶粒径」欄に示した値は、電子後方散乱回折法により算出された、各試験材のＡｌ母相の平均結晶粒径であり、「金属間化合物相の円相当径の最大値」欄に示した値は、走査型電子顕微鏡による二次電子観察像に基づいて算出された、各試験材中の金属間化合物相の円相当径の最大値である。なお、これらの欄に示した記号「－」は、平均結晶粒径または金属間化合物相の円相当径の最大値を算出していないことを示す。

【0052】

【表3】

【0053】

図３及び表３に示した試験材のうち、溶体化処理を施していない試験材同士を比較すると、ひずみを導入する加工を施した試験材Ｃ１及び試験材Ｃ２は、ひずみが導入されていない試験材Ｒ１に比べて引張強さが格段に高くなっている。従って、これらの結果によれば、アルミニウム合金圧延板に高圧下でひずみを導入する加工を施すことにより、粗大な金属間化合物相の影響を低減し、高い強度を有するアルミニウム合金材が得られることができることが理解できる。

【0054】

また、溶体化処理が施されている試験材同士を比較すると、ひずみを導入する加工を施した試験材Ｄ１及び試験材Ｄ２は、ひずみが導入されていない試験材Ｓ１に比べて引張強さが高くなっている。さらに、試験材Ｄ１及び試験材Ｄ２は、溶体化処理が施されていない以外は同様の製造方法により作製された試験材Ｃ１及び試験材Ｃ２に比べて伸びが格段に大きくなっている。

【0055】

従って、これらの結果によれば、アルミニウム合金圧延板に高圧下でひずみを導入する加工を施した後、溶体化処理を施すことにより、強度及び伸びの両方に優れたアルミニウム合金材が得られることが理解できる。

【符号の説明】

【0056】

１ 試験片
２ 治具

【図1】

【図2】

【図3】