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熱処理不要の有望な鋳造アルミニウム合金

この紹介資料は、[‘METAL 2019 Conference Proceedings’]に掲載された[“‘熱処理不要の有望な鋳造アルミニウム合金'”]論文の研究内容です。 1. 概要: 2. 概要 (Abstract) Al-Zn-Mg系をベースとし、Ca、Ni、Ceをドープした3種類のアルミニウム合金を研究しました。高温割れ傾向、相組成、組織形成の調査を実施しました。Ca、Ni、Ceグループの元素による合金化は、市販のA206合金よりも優れた鋳造特性を向上させるのに効果的です。砂型鋳造中の徐冷後の組織は、主に針状のAl3Feを含んでいます。しかし、金型鋳造後の鉄含有相は、三元相Al10CaFe2、Al9FeNi、Al10CeFe2のみです。ZnおよびMg含有量のほとんどは、鋳造の結果としてアルミニウム固溶体中に存在し、as-cast状態で適切な機械的特性をもたらします。さらに、鉄含有量が高いと、新しい合金をリサイクルタイプに含めることができ、低品位アルミニウムまたはスクラップを使用して製造できる可能性があります。 3. 研究背景: 研究テーマの背景: ほとんどの鋳造アルミニウム合金は、共晶成分とリサイクル性により鋳造性に優れたAl-Si (4xx)合金です[1, 2]。しかし、非熱処理Al-Si合金は、通常、as-cast状態での極限引張強さ(UTS)が限られているか、延性が低い[2, 4, 5]。Al-Mg (5xx)合金は高い延性を達成できますが、多くの場合、降伏強さ(YS)が低い[2, 6-8]。通常、鍛造製品に使用されるAl-Zn-Mg (7xxx)合金は、時効後に高い強度を提供しますが、共晶液相がないため鋳造性が低い[1]。 先行研究の現状: 以前の研究では、Al-Zn-Mg合金に共晶形成元素と鉄を添加する方法が検討されてきました[10, 11]。Al-Zn-Mg-Ni-Fe合金は、T6状態で高いUTSを達成し、有望性を示しています[11]。Al-Zn-Mg合金へのカルシウム添加は、耐食性を改善し、密度を低下させることができ[12]、いくつかの研究ではAl-Zn-Mg-Ca-Fe合金に焦点を当てています[10]。セリウムはアルミニウム合金中で共晶相を形成しますが[14]、Al-Zn-Mg合金での使用は限られており、いくつかの研究ではAl-Zn-Mg-Cu合金中で粗大なAl8Cu4Ce形成が示されています[15]。 研究の必要性: 熱処理を必要とせず、as-cast状態で高い強度と延性を示し、潜在的にリサイクル材料を利用できる鋳造アルミニウム合金の必要性があります。 4. 研究目的と研究課題: 研究目的: as-cast状態での使用を目的としたAl-Zn-Mg-Ni(Ca, Ce)-Fe系に基づく、有望な新しい高強度アルミニウム合金を得るための主要な機会を実証すること。 主要な研究: 鋳造特性、微細構造、機械的特性の調査の決定。 5. 研究方法 この研究には、Al-5.5% Zn-1.5% Mgマトリックスをベースとし、0.5% Feと、それぞれ1% Ni、1% Ca、1% Ceをドープした3つの実験用アルミニウム合金の作成が含まれていました。合金は、純粋な材料と母合金を溶融することによって製造されました。溶湯精製は、C2Cl6粉末注入を使用して行われました。化学組成は、ARL3460発光分光計を使用して分析されました(Table 1)。高温割れ試験は、ペンシル型鋳物を使用して実施されました。微細構造分析は、SEM (TESCAN VEGA 3)および電子マイクロプローブ分析(Oxford AZtec)を使用して実行されました。試料は電解エッチングされました。徐冷(砂型)および金型鋳物(Figure 1)が製造されました。引張試験は、Z250 Zwick/Roellマシンを使用してas-castサンプルで実施されました。 6. 主要な研究結果: 主要な研究結果と提示されたデータ分析: 高温割れ試験(Figure 2)では、実験合金(A1、A2、A3)が市販のA206合金よりも優れた鋳造特性を持つことが示されました。徐冷後の微細構造分析(Figure 3)では、主に針状のAl3Fe相が明らかになりました。金型鋳物は、より微細な微細構造を示しました(Figure

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