[發(fā)明專利]鋁基合金

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780007795.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN108699636A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 渡邊博之;廣澤涉一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 本田技研工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22C21/10;C22C21/12;C22F1/04;C22F1/053;C22F1/057
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 陳偉

提供一種不含有陶瓷等硬質(zhì)粒子就能夠達(dá)到高剛性，并且制造工序簡(jiǎn)單且機(jī)械加工容易的鋁基合金。以鋁為主要元素的鋁基合金是下述通式(1)所示的鋁基合金(其中，通式中的X和Y分別從Cu、Zn、Ag以及Li中選擇，a和b是質(zhì)量％，是利用固溶處理可固溶的范圍)。Al?aX?bY(1)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過使特殊的添加元素固溶于鋁母相而具有高楊氏模量的鋁基合金。

背景技術(shù)

雖然伴隨著車輛、航空器等的輕量化的需求增加，鋁合金的應(yīng)用變得廣泛起來，但是存在從以往的鐵系材料向鋁材料的材料置換時(shí)，由楊氏模量的降低所造成的剛性降低變大的課題。為了應(yīng)對(duì)這樣的課題，以往利用鋁和陶瓷的復(fù)合效果實(shí)現(xiàn)剛性提高(例如，專利文獻(xiàn)1～4)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第4825776號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第4119357號(hào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利第4119348號(hào)

專利文獻(xiàn)4：日本專利第3391636號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

然而，含有陶瓷這樣的強(qiáng)化材料等的復(fù)合材料存在因?yàn)橹圃旃ば驈?fù)雜而造成制造成本昂貴這樣的課題。另外，存在因?yàn)楹杏操|(zhì)粒子而造成機(jī)械加工等困難這樣的課題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種不含有陶瓷等硬質(zhì)粒子就能夠達(dá)到高剛性，并且制造工序簡(jiǎn)單且機(jī)械加工容易的鋁基合金。

本發(fā)明的發(fā)明人們?cè)谔岣咪X基合金的楊氏模量的過程中，針對(duì)由固溶和時(shí)效帶來的強(qiáng)化反復(fù)進(jìn)行深入研究。結(jié)果(根據(jù)計(jì)算結(jié)果)發(fā)現(xiàn)：通過利用原子半徑比Al的原子半徑小的元素置換Al，可實(shí)現(xiàn)高剛性化。即、通過在利用添加元素提高電子密度的同時(shí)使原子間距離(晶格間距)接近，能夠使結(jié)合能提高，實(shí)現(xiàn)高剛性化。本發(fā)明的發(fā)明人們研究從周期表的第一周期至第五周期的元素的原子半徑的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cu、Zn、Ag以及Li的原子半徑分別是Al的原子半徑的-10.5％、-6.99％、+1.05％以及+5.70％。

另外，本發(fā)明的發(fā)明人們針對(duì)從周期表的第一周期至第五周期的元素，計(jì)算出在Al中含有25at％的添加元素的情況下的鋁基合金的楊氏模量。計(jì)算中所使用的理論公式就是下述算式1，公式中E是楊氏模量，r是晶格(面心立方晶格)中的原子間距離，A、n、m是依賴于元素的常數(shù)。然后，使用下述公式利用解析軟件(CASTEP、超晶胞模擬(super cellmodel))計(jì)算出楊氏模量。此外，解析軟件的設(shè)定與一般化密度梯度相似，截止能為350eV、K點(diǎn)網(wǎng)格設(shè)定為6×6×6。

[算式1]

將計(jì)算出的各鋁基合金的楊氏模量和純鋁的楊氏模量相比較，將各鋁基合金的添加元素的添加量換算為1wt％并求出楊氏模量的增加率，此時(shí)Cu、Zn、Ag以及Li的楊氏模量的增加率分別為0.65％、0.04％、0.24％以及0.95％。

進(jìn)而，本發(fā)明的發(fā)明人們想到，如果能夠使添加元素大量過飽和固溶在Al中，就能夠利用與時(shí)效溫度下的固溶極限的差值使中間層(Al和添加元素的金屬間化合物、添加元素彼此的金屬間化合物等)析出，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高剛性化，并且對(duì)從周期表的第一周期至第五周期的元素進(jìn)行了研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Cu、Zn、Ag以及Li的相對(duì)于Al的最大固溶量分別為2.48wt％、49.1wt％、23.9wt％以及13.9wt％。

對(duì)于鋁基合金的高剛性化而言，能夠認(rèn)為是上述楊氏模量的增加率與最大固溶量的協(xié)同效應(yīng)，計(jì)算兩者的乘積得到Cu：1.612、Zn：1.964、Ag：5.736以及Li：13.205，其他的元素均不足1。