[发明专利]铝合金锻造材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在高速下进行旋转或滑动的高速运动构件用铝合金锻造材及其制造方法。

背景技术

铝具有低密度且高强度、加工容易这样的特性。将这些特性活用，在轻量且要求强度、加工特性的铁道车辆、汽车、船舶等运输机械、各种机械构件、引擎构件等中使用铝合金锻造材。具体来说，例如在发电机、压缩机等旋转转子(小型叶片)、旋转叶轮(大型叶片)、引擎的活塞等在高速下旋转或滑动的高速运动构件中使用铝合金锻造材。

对于用于这些用途的高速运动构件，在大于100℃的高温使用环境、进行旋转和/或滑动这样的构件的性质方面要求高温特性(耐热性和高温屈服强度)。与为了回应该要求而开发的铝合金、铝合金锻造材有关的发明公开在例如专利文献1～6中。

专利文献1中公开了一种高温特性优异的铝合金锻造材的制造方法，其特征在于，其是含有Cu：4.0～7.0质量％、Mg：0.2～0.4质量％、Ag：0.05～0.7质量％且余量由铝和不可避免的杂质构成的铝合金锻造材的制造方法，其具有如下特性：将由该组成构成的铸造材在500～545℃的温度进行均质化热处理后，在280～360℃的温度进行热锻，之后在510～545℃的温度进行溶体化和淬火处理，实施人工时效硬化处理后，此时的铝合金锻造材在室温的屈服强度为400MPa以上。

专利文献2中公开了一种高温疲劳强度优异的铝合金锻造材，其特征在于，其是含有Cu：4.0～7.0质量％、Mg：0.2～0.4质量％、Ag：0.05～0.7质量％、V：0.05～0.15质量％且余量由铝和不可避免的杂质构成的铝合金锻造材，锻造材组织中的Al-V系析出物的分布密度为1.5个/(μm)³以上。

专利文献3中公开了一种高速运动构件用铝合金冷锻材，其特征在于，其是包含Cu：1.5～7.0质量％、Mg：0.01～2.0质量％且余量由铝和不可避免的杂质构成的铝合金冷锻材，其由微观组织具有θ’相和/或Ω相且晶粒直径为500μm以下的等轴再结晶晶粒构成，该等轴再结晶晶粒的组织中以相互紧贴的形态集合体化的1μm以下的微细再结晶晶粒的面积率为10％以下，1000小时蠕变破裂强度为250N/mm²以上且高温屈服强度为280N/mm²以上。

专利文献4中公开了一种韧性优异的延展加工用耐热铝合金，其特征在于，含有Cu 5.1～6.5％(mass％，下同)、Mg 0.10～0.7％、Ag 0.10～1.0％、Mn 0.10～0.50％、Ti 0.22～0.50％，而且Mn量与Ti量之比Mn/Ti位于0.5～2.5的范围内，余量由Al和不可避免的杂质构成。

专利文献5中公开了一种耐热性优异的铝合金锻造材，其特征在于，含有Cu 5.1～6.5％(mass％，下同)、Mg 0.30～0.70％、Ag 0.10～1.0％、Mn 0.10～0.50％、Cr 0.07～0.11％、Ti 0.06～0.30％且余量由Al和不可避免的杂质构成的铝合金在200℃、160MPa下的蠕变破裂寿命为500小时以上。

专利文献6中公开了一种高温特性优异的铝合金，其特征在于，含有Si：大于0.1质量％且1.0质量％以下、Cu：3.0质量％以上且7.0质量％以下、Mn：0.05质量％以上且1.5质量％以下、Mg：0.01质量％以上且2.0质量％以下、Ti：0.01质量％以上且0.10质量％以下、Ag：0.05质量％以上且1.0质量％以下，并且Zr限制在小于0.1质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4088546号公报

专利文献2：日本专利第4058398号公报

专利文献3：日本专利第3997009号公报

专利文献4：日本专利第4676906号公报

专利文献5：日本特开2013-142168号公报

专利文献6：日本特开2013-14835号公报

发明内容

发明要解决的问题

近年，对于旋转转子、旋转叶轮等，在高温环境下的稳定性、材料特性的性能改善正在提高。虽然上述专利文献1、3～6中公开的发明是回应上述要求而得到的，但对于提高在高温环境下的疲劳强度尚未进行任何研究。因此，专利文献1、3～6中公开的发明存在无法实现使在高温环境下的疲劳强度提高的铝合金锻造材这样的问题。