特許 7547263 耐熱性アルミニウム合金及び耐熱性アルミニウム合金部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】耐熱性アルミニウム合金及び耐熱性アルミニウム合金部材

(51)【国際特許分類】

   C22C 21/02 20060101AFI20240902BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20240902BHJP

   C22F 1/043 20060101ALN20240902BHJP

【ＦＩ】

C22C21/02

C22F1/00 602

C22F1/00 611

C22F1/00 630A

C22F1/00 650A

C22F1/00 650F

C22F1/00 651B

C22F1/00 681

C22F1/00 691B

C22F1/00 691C

C22F1/043

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021048082

(22)【出願日】2021-03-23

(65)【公開番号】P2022147009

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-08-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004743

【氏名又は名称】日本軽金属株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507073859

【氏名又は名称】日軽エムシーアルミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001885

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＲコンサルタント

(72)【発明者】

【氏名】織田 和宏

(72)【発明者】

【氏名】望月 鉄矢

(72)【発明者】

【氏名】堀川 宏

【審査官】河野 一夫

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５１９１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２２６９５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０４６５１６７９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５２３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０９０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０７６１１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｃ ２１／０２

Ｃ２２Ｆ １／００

Ｃ２２Ｆ １／０４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｓｉ：１２．０～１５．０ｗｔ％、
Ｃｕ：４．０～５．０ｗｔ％、
Ｎｉ：１．５～２．５ｗｔ％、
Ｍｇ：１．５～２．５ｗｔ％、
Ｆｅ：０．２～０．８ｗｔ％、
Ｔｉ：０．１～０．２ｗｔ％、
Ｚｒ：０．０５～０．１５ｗｔ％、
Ｖ：０．０５～０．１５ｗｔ％、
Ｐ：０．００５～０．０１５ｗｔ％、を含有し、
残余がＡｌと不可避不純物からなること、
を特徴とする耐熱性アルミニウム合金。

【請求項2】

更に、Ｍｎ：０．０１～０．１０ｗｔ％を含有すること、
を特徴とする請求項１に記載の耐熱性アルミニウム合金。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の耐熱性アルミニウム合金からなり、
任意の断面において、析出物の面積率が５％以上であり、長径が１００μｍ以下の晶出物の面積率が２０％以上であること、
を特徴とする耐熱性アルミニウム合金部材。

【請求項4】

１５０℃における０．２％耐力が２６０ＭＰａ以上であり、
２５０℃における０．２％耐力が１２０ＭＰａ以上であること、
を特徴とする請求項３に記載の耐熱性アルミニウム合金部材。

【請求項5】

１５０℃における引張強度が２８０ＭＰａ以上であり、
２５０℃における引張強度が１４０ＭＰａ以上であること、
を特徴とする請求項３又は４に記載の耐熱性アルミニウム合金部材。

【請求項6】

熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以上であること、
を特徴とする請求項３～５のうちのいずれかに記載の耐熱性アルミニウム合金部材。

【請求項7】

請求項３～６のうちのいずれかに記載の耐熱性アルミニウム合金部材からなること、
を特徴とする内燃機関用ピストン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関用ピストン等の高温強度の必要とされる部材に適用されるアルミニウム合金及びアルミニウム合金部材に関する。

【背景技術】

【0002】

Ａｌ－Ｓｉ合金は鋳造用のアルミニウム合金として幅広く使用されている。その中でもＳｉの含有量が１２ｗｔ％を超える過共晶Ａｌ－Ｓｉ合金は、高温強度や耐摩耗性等が高く、内燃機関のピストンやコンプレッサー部品等の耐熱性や耐摩耗性が要求されるものに用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１（特開平８－１３４５７７号公報）においては、Ｃｕ：１～７重量％，Ｓｉ：１０～１６重量％，Ｍｇ：０．３～２重量％，Ｆｅ：０．５～２重量％，Ｍｎ：０．１～４重量％，Ｔｉ：０．０１～０．３重量％，Ｐ：０．００１～０．０２重量％及びＣａ：０．０００１～０．０２重量％を含み、Ｐ／Ｃａが重量比で０．５～５０の範囲に調整されている高温強度、耐摩耗性及び防振性に優れたダイカスト用アルミニウム合金、が提案されている。

【0004】

上記特許文献１のダイカスト用アルミニウム合金においては、Ａｌ－Ｓｉ合金にＭｎを添加し、急冷鋳造することにより、アルミニウム母相より融点の高いＡｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系化合物やＡｌ－Ｍｎ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物を微細に晶出させ、２００℃付近の温度域での高温強度を改善することができる、とされている。

【0005】

また、特許文献２（特開平１０－２２６８４０号公報）においては、ＡｌをベースとしてＳｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｍｎの組成物を含有するピストン用アルミニウム合金であって、前記組成物の配合割合をＳｉ：１０～１４重量％，Ｃｕ：３～５重量％，Ｍｇ：０.５～２重量％，Ｎｉ：１～３重量％，Ｐ：０.００２～０.０２重量％，Ｔｉ：０.１～０.３重量％，Ｆｅ：０.８重量％以下及びＭｎ：０.１～１.０重量％に設定すると共に、前記初晶Ｓｉ粒の平均粒径を２０～６０μｍに設定したことを特徴とするピストン用アルミニウム合金、が提案されている。

【0006】

上記特許文献２のピストン用アルミニウム合金においては、Ａｌ－Ｓｉ合金にＣｕ、Ｎｉ、Ｍｎを添加することにより、アルミニウムより融点の高いＡｌ－Ｎｉ－ＣｕＭｎ―Ｆｅ系化合物が微細に晶出し、３５０℃の高温でも強度が維持できる、とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平８－１３４５７７号公報

【文献】特開平１０－２２６８４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ここで、内燃機関用のピストンは、使用中に２００℃以上の高温になる部分もあるが、２００℃未満の温度にしかならない部分もあり、２００℃以上の温度での機械的強度の他に、２００℃未満での機械的強度も要求される。

【0009】

しかしながら、Ａｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系及びＡｌ－Ｎｉ－Ｃｕ系等の晶出物は、２００℃以上の高温強度の向上には寄与するものの、１５０℃付近の温度での強度向上にはあまり寄与しない。反対に、晶出物の量が多い場合、１５０℃近傍の強度の向上に寄与する析出物の量が減少することになる。また、Ｍｎの含有量が多いと熱伝導性が低下するため、Ｍｎを多く含有するアルミニウム合金を用いて製造されたピストン等の部品は、温度が上がりやすくなってしまう問題があった。

【0010】

以上のような従来技術における問題点に鑑み、本発明の目的は、１５０℃と２５０℃のそれぞれの温度域で機械的性質に優れたアルミニウム合金部材を得るための耐熱性アルミニウム合金、及び当該耐熱性アルミニウム合金からなる耐熱性アルミニウム合金部材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者らは、上記目的を達成すべく、アルミニウム合金の組成及びアルミニウム合金部材の組織について鋭意研究を重ねた結果、析出物の量に及ぼす影響が小さい晶出物形成元素を高温強度の向上に活用すること等が極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。

【0012】

即ち、本発明は、
Ｓｉ：１２．０～１５．０ｗｔ％、
Ｃｕ：４．０～５．０ｗｔ％、
Ｎｉ：１．５～２．５ｗｔ％、
Ｍｇ：１．５～２．５ｗｔ％、
Ｆｅ：０．２～０．８ｗｔ％、
Ｔｉ：０．１～０．２ｗｔ％、
Ｚｒ：０．０５～０．１５ｗｔ％、
Ｖ：０．０５～０．１５ｗｔ％、
Ｐ：０．００５～０．０１５ｗｔ％、を含有し、
残余がＡｌと不可避不純物からなること、
を特徴とする耐熱性アルミニウム合金、を提供する。

【0013】

本発明の耐熱性アルミニウム合金においては、１５０℃近傍での耐力の向上に寄与する析出物と、２５０℃近傍での耐力及び強度の向上に寄与する晶出物を、共に増加させることのできる組成となっている。

【0014】

より具体的には、Ｖを積極的に添加することにより、Ｖ－Ｓｉ系晶出物を形成して２５０℃近傍で優れた高温強度を発現する組成となっている。Ｖ－Ｓｉ系晶出物は他の析出物形成元素を殆ど含まないため、Ｖを添加しても析出物の量を減少させる作用が極めて小さく、十分な量の析出物によって１５０℃近傍でも高い耐力を維持することができる。

【0015】

また、Ｚｒを積極的に添加することにより、鋳造組織を微細化することができる。加えて、Ｚｒ－Ｓｉ系析出物を形成し、１５０℃近傍での耐力を向上させることができる。

【0016】

本発明の耐熱性アルミニウム合金においては、更に、Ｍｎ：０．０１～０．１０ｗｔ％を含有すること、が好ましい。より好ましいＭｎの含有量は０．０１～０．０５ｗｔ％である。Ｍｎの添加により、Ａｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系やＡｌ－Ｍｎ－Ｆｅ－Ｓｉ系の晶出物を形成し、２５０℃近傍での耐力及び強度をより向上させることができる。ここで、Ｍｎの添加量の上限を０．１０ｗｔ％とすることで、熱伝導率の低下を抑制することができる。

【0017】

また、本発明は、
本発明の耐熱性アルミニウム合金からなり、
任意の断面において、析出物の面積率が５％以上であり、長径が１００μｍ以下の晶出物の面積率が２０％以上であること、
を特徴とする耐熱性アルミニウム合金部材、も提供する。

【0018】

本発明の耐熱性アルミニウム合金部材は、析出物の面積率が５％以上となっていることで、１５０℃近傍で優れた耐力を有している。また、長径が１００μｍ以下の晶出物の面積率が２０％以上となっていることで、２５０℃近傍で優れた耐力及び強度を有している。

【0019】

本発明の耐熱性アルミニウム合金部材は、１５０℃における０．２％耐力が２６０ＭＰａ以上であり、２５０℃における０．２％耐力が１２０ＭＰａ以上であること、が好ましい。耐熱性アルミニウム合金がこれらの０．２％耐力を有していることで、部位によって異なる温度履歴（室温～高温）が付与されると共に高い耐力が要求される耐熱性部材に好適に用いることができる。

【0020】

また、本発明の耐熱性アルミニウム合金部材は、１５０℃における引張強度が２８０ＭＰａ以上であり、２５０℃における引張強度が１４０ＭＰａ以上であること、が好ましい。これらの引張強度を有していることで、部位によって異なる温度履歴（室温～高温）が付与されると共に高い強度が要求される耐熱性部材に好適に用いることができる。

【0021】

また、本発明の耐熱性アルミニウム合金は、熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以上であること、が好ましい。熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以上となっていることで、耐熱性アルミニウム合金部材の温度上昇を抑制することができ、耐熱性アルミニウム合金の適用範囲を拡大することができる。

【0022】

更に、本発明は、本発明の耐熱性アルミニウム合金部材からなること、を特徴とする内燃機関用ピストン、も提供する。

【0023】

本発明の内燃機関用ピストンは本発明の耐熱性アルミニウム合金からなっており、１５０℃近傍における優れた耐力と、２５０℃近傍における優れた耐力及び強度を兼ね備えている。その結果、使用中に２００℃以上の高温になる部分もあるが、２００℃未満の温度にしかならない部分もある使用状況において、内燃機関用ピストンに高い強度及び耐力と信頼性が付与されている。

【0024】

また、本発明の内燃機関用ピストンは本発明の耐熱性アルミニウム合金部材からなっており、熱伝導率が高い値となっている。その結果、内燃機関用ピストンの温度上昇が抑制され、広範囲の環境温度で使用することができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、１５０℃と２５０℃のそれぞれの温度域で機械的性質に優れたアルミニウム合金部材を得るための耐熱性アルミニウム合金、及び当該耐熱性アルミニウム合金からなる耐熱性アルミニウム合金部材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】実施例における鋳物の外観写真である。

【図2】実施例１の鋳物の断面の光学顕微鏡写真である。

【図3】実施例２の鋳物の断面の光学顕微鏡写真である。

【図4】比較例１の鋳物の断面の光学顕微鏡写真である。

【図5】比較例２の鋳物の断面の光学顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の耐熱性アルミニウム合金、耐熱性アルミニウム合金部材及び内燃機関用ピストンについての代表的な実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

【0028】

１．耐熱性アルミニウム合金
本発明の耐熱性アルミニウム合金は、１５０℃近傍での耐力の向上に寄与する析出物と、２５０℃近傍での耐力及び強度の向上に寄与する晶出物を、共に増加させることのできる組成となっている。以下、各成分について詳細に説明する。

【0029】

（１）必須の添加元素
Ｓｉ：１２．０～１５．０ｗｔ％（好ましくは１２．５～１３．５ｗｔ％）
Ｓｉは鋳造性を向上させる作用を有するだけでなく、初晶Ｓｉや共晶Ｓｉ等の晶出物を形成し、耐摩耗性や低線膨張性および高温強度を向上させる作用を有し、さらに時効処理を行うとＭｇ－Ｓｉ系析出物を形成し、引張強度を向上せる。この効果は、１２．０ｗｔ％以上で顕著となる。逆に１５．０ｗｔ％を越えると破壊の起点となる粗大な初晶Ｓｉが形成されやすくなり、引張強度や伸びが低下する。

【0030】

Ｃｕ：４．０～５．０ｗｔ％（好ましくは、４．２～４．６ｗｔ％）
Ｃｕは、固溶強化により、常温の機械的性質を向上させるだけでなく、Ａｌ―Ｃｕ系化合物として晶出し、高温でも機械的特性の向上に寄与する効果がある。この効果は、４．０ｗｔ％以上で顕著となる。逆に５．０ｗｔ％を越えると晶出物として消費され、時効処理を行った際に析出するＡｌ－Ｃｕ系化合物が少なくなり、２００℃未満での機械的性質が低下する。

【0031】

Ｎｉ：１．５～２．５ｗｔ％（好ましくは、１．５～２．２ｗｔ％）
Ｎｉは、Ａｌ－Ｎｉ系の晶出物を形成し、高温強度の向上に寄与し、特に２５０℃以上の高温強度の向上に有効である。この効果は、１．５ｗｔ％以上で顕著となる。逆に２．５ｗｔ％を越えると破壊の起点となる粗大なＡｌ－Ｎｉ－Ｃｕ系晶出物を形成しやすくなる。また２００℃未満の温度域での機械的性質の向上に寄与するＡｌ－Ｃｕ系の時効析出相を減少させる。

【0032】

Ｍｇ：１．５～２．５ｗｔ％（好ましくは、１．５～２．１ｗｔ％）
Ｍｇは、固溶強化による強度向上に寄与するとともに時効処理を行うとＭｇ－Ｓｉ系析出物を形成し、さらに強度の向上に寄与する。この効果は、１．５ｗｔ％以上で顕著となる。逆に２．５ｗｔ％を越えると母相を硬くしすぎて延性を低下させる。

【0033】

Ｆｅ：０．２～０．８ｗｔ％（好ましくは、０．２～０．６ｗｔ％）
Ｆｅは、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系晶出物を形成し、高温強度の向上に寄与する。またダイカスト時における金型の焼き付き防止にも寄与する。この効果は、０．２ｗｔ％以上で顕著となる。逆に０．８ｗｔ％を越えるとＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系晶出物が粗大化しやすくなる。

【0034】

Ｔｉ：０．１～０．２ｗｔ％
Ｔｉは、鋳造組織の微細化に寄与すると同時に、それぞれＴｉ系晶出物を形成し、高温強度の向上に寄与する。この効果は、０．１ｗｔ％以上で顕著となる。逆に０．２ｗｔ％を超えると晶出物が粗大化しやすくなり、伸びが低下し、強度が低下しやすくなる。

【0035】

Ｚｒ：０．０５～０．１５ｗｔ％
Ｚｒは、鋳造組織の微細化に寄与すると同時に、Ｚｒ―Ｓｉ系析出物を形成し、２００℃未満での機械的特性向上に寄与する。この効果は、０．０５ｗｔ％以上で顕著となる。逆に０．１５ｗｔ％を超えると晶出物が粗大化しやすくなり、伸びが低下し強度が低下しやすくなる。

【0036】

Ｖ：０．０５～０．１５ｗｔ％
Ｖは、鋳造組織の微細化に寄与すると同時に、それぞれＶ―Ｓｉ系晶出物を形成し、高温強度の向上に寄与する。この効果は、０．０５ｗｔ％以上で顕著となる。逆に０．１５ｗｔ％を超えると晶出物が粗大化しやすくなり、伸びが低下し、機械的強度が低下しやすくなる。更に、Ｖ－Ｓｉ系晶出物は、Ｎｉ，Ｃｕ及びＭｇが殆ど含まれないため、Ｖを添加することによる、２００℃未満の機械的性質の向上に寄与する析出物の量の低下に結びつかない。

【0037】

Ｐ：０．００５～０．０１５ｗｔ％
Ｐは、初晶Ｓｉを微細化する効果がある。この効果は０．００５ｗｔ％以上で顕著となる。逆に０．０１５ｗｔ％を越えると鋳造時の湯流れ性が悪化し、鋳造欠陥が発生しやすくなる。

【0038】

（２）任意の添加元素
Ｍｎ：０．０１～０．１０ｗｔ％（好ましくは、０．０１～０．０５ｗｔ％）
Ｍｎは、Ａｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ系晶出物を形成し、高温強度の向上に寄与する。この効果は、０．０１ｗｔ％以上で顕著となる。０．１０ｗｔ％を越えると熱伝導性が低下し、耐熱性アルミニウム合金部材が高温になりやすくなる。

【0039】

上記の組成を有する本発明の耐熱性アルミニウム合金の製造方法は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の方法で、所望の組成を有するアルミニウム合金を製造すればよい。

【0040】

２．耐熱性アルミニウム合金部材
本発明の耐熱性アルミニウム合金部材は、本発明の耐熱性アルミニウム合金からなり、任意の断面において、析出物の面積率が５％以上であり、長径が１００μｍ以下の晶出物の面積率が２０％以上となっている。析出物の面積率が５％以上となっていることで、１５０℃近傍で優れた耐力を有している。また、長径が１００μｍ以下の晶出物の面積率が２０％以上となっていることで、２５０℃近傍で優れた耐力及び強度を有している。ここで、長径が１００μｍを超える粗大な晶出物は破壊の起点となるため、好ましくない。

【0041】

析出物及び長径が１００μｍ以下の晶出物の面積率を求める方法は特に限定されず、従来公知の種々の方法で測定すればよい。例えば、耐熱性アルミニウム合金部材を任意の断面で切断し、得られた断面試料を光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で観察し、析出物及び晶出物が全体に占める割合を求めればよい。また、観察手法に応じて、断面試料には機械研磨、バフ研磨、電解研磨及びエッチング等を施せばよい。

【0042】

また、熱力学計算ソフトウェア等を用いて析出物及び晶出物の量を計算し、得られた値を用いることもできる。この場合、計算値が妥当であることを直接観察との比較において確認しておくことが好ましい。

【0043】

耐熱性アルミニウム合金部材は、１５０℃における０．２％耐力が２６０ＭＰａ以上であり、２５０℃における０．２％耐力が１２０ＭＰａ以上であることが好ましい。耐熱性アルミニウム合金がこれらの０．２％耐力を有していることで、部位によって異なる温度履歴（室温～高温）が付与されると共に高い耐力が要求される耐熱性部材に好適に用いることができる。１５０℃におけるより好ましい０．２％耐力は２７０ＭＰａ以上であり、２５０℃におけるより好ましい０．２％耐力は１３０ＭＰａ以上である。

【0044】

また、耐熱性アルミニウム合金部材は、１５０℃における引張強度が２８０ＭＰａ以上であり、２５０℃における引張強度が１４０ＭＰａ以上であること、が好ましい。これらの引張強度を有していることで、部位によって異なる温度履歴（室温～高温）が付与されると共に高い強度が要求される耐熱性部材に好適に用いることができる。１５０℃におけるより好ましい引張強度は２８５ＭＰａ以上であり、２５０℃におけるより好ましい引張強度は１５０ＭＰａ以上である。

【0045】

また、耐熱性アルミニウム合金は、熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以上となっていることで、耐熱性アルミニウム合金部材の温度上昇を抑制することができ、耐熱性アルミニウム合金の適用範囲を拡大することができる。耐熱性アルミニウム合金のより好ましい熱伝導率は１３０Ｗ／ｍＫ以上である。

【0046】

なお、本発明の効果を損なわない限りにおいて、耐熱性アルミニウム合金部材の形状及びサイズは特に限定されず、従来公知の種々の部材とすることができる。また、本発明の効果を損なわない限りにおいて、耐熱性アルミニウム合金部材の製造方法も特に限定されず、従来公知の種々の方法で、本発明の耐熱性アルミニウム合金を用いて製造すればよい。

【0047】

３．内燃機関用ピストン
本発明の内燃機関用ピストンは、本発明の耐熱性アルミニウム合金部材からなっており、熱伝導率が高い値となっている。その結果、内燃機関用ピストンの温度上昇が抑制され、広範囲の環境温度で使用することができる。

【0048】

なお、本発明の効果を損なわない限りにおいて、内燃機関用ピストンの形状及びサイズは特に限定されず、従来公知の種々の部材とすることができる。また、本発明の効果を損なわない限りにおいて、内燃機関用ピストンの製造方法も特に限定されず、従来公知の種々の方法で、本発明の耐熱性アルミニウム合金部材を用いて製造すればよい。

【0049】

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それら設計変更は全て本発明の技術的範囲に含まれる。

【実施例】

【0050】

≪実施例≫
表1に実施例として示す組成（ｗｔ％）を有するアルミニウム合金の溶湯を、フラックスによる脱滓処理、静置処理、脱ガス処理等の溶湯処理を行った後、重力金型鋳造法を用いて、鋳込み温度７４０±１０℃、冷却速度３０℃／ｍｉｎで、図１の形状に鋳造した。

【0051】

【表1】

【0052】

得られた各鋳物に対して２２０℃で６時間の時効処理を施した後、丸棒形状試験片（平行部長さ２５ｍｍ、平行部直径６ｍｍ）に切り出した。得られた試験片を１５０℃、２５０℃の各温度において、引張試験を行った。引張試験の条件として試験温度で１００時間の予備加熱を行った。得られた引張特性を表２に示す。

【0053】

【表2】

【0054】

表２の結果より、本発明の耐熱性アルミニウム合金部材は、１５０℃における０．２％耐力が２６０ＭＰａ以上であり、２５０℃における０．２％耐力が１２０ＭＰａ以上であることが分かる。また、１５０℃における引張強度は８０ＭＰａ以上であり、２５０℃における引張強度は１４０ＭＰａ以上となっている。

【0055】

また、実施例１及び実施例２の組成を有する鋳物の断面を鏡面研磨し、光学顕微鏡観察によって、長径が１００μｍ以下の晶出物の面積率を測定した（視野数：６）。実施例１及び実施例２の晶出物の面積率は、それぞれ２１．４％及び２１．９％であった。実施例１及び実施例２の代表的な光学顕微鏡写真を図２及び図３にそれぞれ示す。

【0056】

また、ＣＡＬＰＨＡＤ法に基づく熱力学平衡計算及び状態図計算を行うことができる、市販の統合型熱力学計算ソフトウェアであるＴｈｅｒｍｏ－Ｃａｌｃを用い、実施例１及び実施例２の組成を有する鋳物の晶出物の割合（面積率）を算出したところ、それぞれ２１．４％及び２１．９％であった。これらの値は上記の実測値とよい一致を示しており、Ｔｈｅｒｍｏ－Ｃａｌｃを用いた計算値が妥当であることが確認された。当該結果より、実施例３～６の組成を有する鋳物については、晶出物の面積率として、Ｔｈｅｒｍｏ－Ｃａｌｃによる計算値を採用した。各鋳物の晶出物の面積率を表２に示す。

【0057】

また、母相（Ａｌ）の正確な晶出量（面積率）は、縮退及び膨張などの影響により、画像解析で求めることが困難であることから、Ｔｈｅｒｍｏ－Ｃａｌｃによって計算した。更に、晶出物の面積率と母相（Ａｌ）の面積率から、析出物の面積率を求めた。析出物の面積率（％）は、「１００－（晶出物の面積率＋母相（Ａｌ）の面積率）」となる。得られた各値を表２に示す。実施例として得られた全ての鋳物について、析出物の面積率は５％以上であり、晶出物の面積率は２０％以上となっていることが分かる。

【0058】

更に、各鋳物について、レーザーフラッシュ法によって熱伝導率を測定した。得られた値を表２に示す。実施例として得られた全ての鋳物について、１２０Ｗ／ｍＫ以上の高い熱伝導率を有していることが分かる。

【0059】

≪比較例≫
表1に比較例として示す組成を用いたこと以外は実施例と同様にして鋳物を得た。また、実施例と同様にして、引張特性及び熱伝導率を評価した。得られた引張特性を表２に示す。

【0060】

比較例３及び比較例４は、２５０℃でそれぞれ１４２ＭＰａ及び１２５ＭＰａの０．２％耐力を有しているが、１５０℃ではそれぞれ２４９ＭＰａ及び２４６ＭＰａに留まっている。また、比較例５は１５０℃及び２５０℃で高い０．２％耐力を有しているが、熱伝導率が低い値（１１７Ｗ／ｍＫ）となっている。

【0061】

また、実施例と同様にして、析出物の面積率及び晶出物の面積率を求めた。得られた値を表２に示す。ここで、比較例においては、比較例１及び比較例２の組成を有する鋳物について、晶出物の面積率を直接観察したところ、それぞれ１５．７％及び１９．５％であった。Ｔｈｅｒｍｏ－Ｃａｌｃで計算された晶出物の面積率は、比較例１及び比較例２でそれぞれ２１．４％及び２１．９％であり、直接観察で得られた値とよく一致することが確認された。比較例１及び比較例２の代表的な光学顕微鏡写真を図４及び図５にそれぞれ示す。

【0062】

表２より、比較例１及び比較例２については、晶出物と析出物の両方の量が実施例と比較して少ないことが分かる。また、２５０℃において高い強度を示した比較例３及び比較例４は、晶出物の量は十分であるが、析出物の量が少なくなっている。また、比較例５はＭｎの添加量を増やすことで高温強度を向上させているため、熱伝導率が低くなっている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】