A380アルミニウム合金：特性、組成、用途

この合金が最良の選択である理由を発見しましょう。その鋳造性や使用方法、特定の特性について知り、どのように信頼性の高い部品を製造できるかを理解しましょう。

A380アルミニウム合金の組成と特性

1. 化学組成

主要な要素：

シリコン（Si）：

合金A380の主要元素はケイ素である。その割合は約7.5～9.5%である。これらの粒子は融点を下げ、アルミニウムとの共晶相を作ります。

シリコンはもろく硬い。そのため、流動性を向上させ、収縮を最小限に抑えることができる。しかし、過剰量（9.5%以上）は必ずしも適切ではありません。その結果、粗い粒子が蓄積し、延性に影響を与えます。

銅（Cu）：

2.5-3.5%の銅をアルミニウム金属に混合し、高強度を出す。時効中にAl₂Cu析出物を形成する。

3.5%を超える銅元素を添加すると、凝固時にトラブルが発生する。熱間割れの原因となる。

鉄（Fe）：

A380に含まれる鉄の量は約0.5～1.5%。この金属は、溶けたインゴットが金型に付着するのを防ぐ。AlFeSi化合物があるからです。それだけでも十分に硬い。鉄の使い過ぎは、1.5 %以上、脆いβ-AlFeSi構造。それは靭性の影響を低下させる。

マンガン（Mn）：

アルミニウム基合金A380は、0.1-0.5%マンガンからなる。これは、β-AlFeSiの危険な相を、ダメージの少ないα-AlFeMnSiに交互に変化させます。また、凝固中に結晶粒を微細化します。

マグネシウム（Mg）：

マグネシウムの量（0.1-0.5%）は、ケイ素の含有量と結合してMg₂Si析出物を生成する。それは硬度を増加させる。しかし、mgが0.5%を超えると鋳造性が低下する。

亜鉛（Zn）：

亜鉛合金の0.1～0.5%は、A380の金属への影響を最小限に抑える。にもかかわらず、耐腐食性の低下を引き起こす。これは通常 不純物.

微量元素：

• 0.5%までのニッケルでは、より優れた高温安定性が得られる。これは、Al₃Ni相が形成されるためである。
• 0.1%より低い錫(Sn)および鉛(Pb)の含有は、被削性を改善する。しかし、溶接性には影響する。
• <0.1%のクロム(Cr)を含有させることで、穀物を精製する。

標準：

ASTM B85形式では、A380合金の仕様は一定の限界を示す。例えば、Fe≦1.5%、Cu≦3.5%。これは、組成が以下の化学試験に合格することを義務付けている。 分光測定.

2. 物理的性質

• 密度：2.7 g/cm³
• 溶融範囲565℃〜630
• 熱伝導率：25℃で100W/m・K
• 導電率：35% IACS
• 熱膨張率: 21.8 µm/m-°C (20-100°C)
• 耐食性：中程度

3. 機械的特性

A. 強度と延性：

アズキャスト（熱処理なし）：

• 極限引張強さ（UTS）：325 MPa。
• 降伏強度（YS）：0.2%オフセットで160MPa。
• 伸び：3%（高シリコン含有量と脆いα-AlFeMnSi相およびβ-AlFeSi相による制限）。
• 硬度：80HB（ブリネル）。

T5テンパー

• 150～200℃で2～8時間熟成
• UTS330 MPa
• YS：170MPa。
• エロンゲーション：2%
• 硬度：85HB

T6テンパー

• 500℃で4～12時間溶液化＋熟成
• UTS350 MPa
• YS：185MPa。
• エロンゲーション：2.5%
• 硬度：90HB

B. 微細構造：

アルミニウムのA380合金は、主マトリックスとして50～200μmの粒径を形成する。

金属間化合物：

• α-AlFeMnSiの板状粒子は5～20μmの長寿命で、耐摩耗性を向上させる。
• 10～30µmまでの針状相（β-AlFeSi）は、クラック誘導部位を示している。
• Mnは結晶粒径を改善し、100μm以下にする。これにより靭性が向上します。

C. 特殊な物件：

A380合金は、10⁷サイクル（R＝-1）で150MPaの優れた疲労強度を持つ。この品質はエンジンブラケットの製造に有益です。

さらに、このインゴットのせん断強度は約200MPaです。これは、ネジ山を作ったり、様々なアセンブリを固定するのに非常に重要です。

上記に加え、この合金の衝撃靭性（シャルピー試験）は25℃で5Jに制限されている。この制限により、動的荷重に対する使用も最小限に抑えられている。

D. 温度効果：

温度が高くなると、粗大粒子が析出する。このため、UTSは260MPa（-20%）まで低下する。

50℃以下の低温になると、88HB（+10%）付近で硬度が急上昇する。これは転位の動きが鈍くなるためである。

A380アルミニウム合金の用途

1. 自動車産業での使用

合金A380の強度対重量比は最適な選択です。そのため、自動車産業では多種多様な用途に使用されています。

主要成分と特性：

ブラケットやハウジングなどの自動車部品は、約325MPaの極限引張強度を持つ。また、200℃までの過度の熱に対するバリアも備えている。

つまり、旧式の鉄製ブロックと比較して、エネルギーや燃料の消費が少なくて済むのだ。

熱的および機械的利点：

メーカーはA380合金の熱伝導率（100W/m・K）をシリンダーヘッドに活用している。

効率的な放熱性を持っている。鋳造時にシリコン材料がスムーズに流れ、どんな複雑な形状にも対応できます。

耐久性と限界：

T6焼き戻し処理後のギアボックス・ハウジングはより硬くなる。硬度90HBを達成。

しかし、この部品は延性のニーズに合わないため、高衝撃用途での使用が制限される。このため、A383のような代替合金を使用して重要な部品を製造します。

A380アルミニウム合金の航空宇宙用途

非構造部材の使用：

A380インゴットの強度と鋳造性の特徴は、このインゴットをより好ましいものにしている。航空宇宙産業では、スポイラーハウジング、フラップブラケット、エルロンマウントの製造に使用されている。

温度と強度性能：

この合金は、中程度の温度（-50℃～150℃）に耐えることができる。T6調質後の降伏強度は185MPa。飛行制御機器の場合、この処理により、より適している。

精密鋳造の利点

A380の素材は鋳造に適しており、最も複雑な形状にも対応できます。このため、ラダー・ヒンジのような寸法精度の高いものにも使用できます。

制限と強化：

この合金は多くの優れた特質を備えているにもかかわらず、航空宇宙グレード（7075）の特質には欠けている。例えば、高強度錬合金。

そのためにできる強化は、湿度の高い条件下での耐久性だ。これは、T6ヒートプロセスや防錆コーティングによって行うことができる。

A380アルミニウム合金のその他の産業用途

建設部門の用途

建築分野では、A380合金は建築金型や窓枠を製造するために鋳造される。

この業界は、最も最適な特性を活用しています。それは、耐食性と精度のための厳しい公差です。

マリン・アプリケーション：

A380の耐久性は、エンジンマウントやデッキフィッティングに長持ちする丈夫な部品を生み出している。

アルマイト処理のような処理を施すことで、海水に対する耐性がさらに向上する。

電気業界のメリット：

この材料は、ヒートシンクやモーターハウジングの製造に有益である。優れたIACSと熱伝導性を発揮します。そのため、このオプションはコストパフォーマンスに優れています。

業界特有の利点：

A380に含まれる主な特性は、通常、構造全体にわたる寸法安定性と、海上での耐食性である。

一方、熱管理スーツは電気系統用である。つまり、合金A380は万能金属の部類に入る。

A380アルミニウム合金の鋳造特性

鋳造プロセス

合金A380は流動性がはるかに優れているため、プロセス・パラメーターで鋳造される。これらのパラメーターには、融点660～680℃、射出圧力30～150MPaが含まれる。

ダイカスト：

アルミダイカスト を使用するのが最良のテクニックである。数分で出力結果が得られ、厳しい公差が得られる。しかし、このプロセスでは、鉄粒子に金型が付着する危険性がある。

砂型鋳造：

砂型鋳造では、高圧や高温を使う必要はない。これは、溶融合金をより少量（1～5気圧～600～650℃）でプロファイル形状を形成するためです。

この製法は、エンジン・ブロックのような長い部品の鋳造に使用できる。しかし、非常に時間がかかり、表面が粗くなる。

永久鋳型鋳造：

永久鋳型鋳造は、コストと精度のバランスの取れた結果をもたらします。

630～670℃で作動する。

適切な冷却速度は、凝固をコントロールする上で必要である。そうすることで、ホット・ティアーのリスクを減らすことができる。

鋳造欠陥

製造中に発生する鋳造欠陥には、気孔、収縮、介在物などがある。

• ポロシティ：鋳物に混入した空気やガスがポロシティの原因となる。X線検査で調べる。これを抑制するには、真空脱気を行う。
• 収縮：鋳物の不均一な冷却により、部品に収縮が生じます。サーマルシミュレーションソフトウェアはホットスポットの解析に役立ちます。最適化されたフィーダー設計により、これらのエラーに対処します。
• インクルージョン：不純物の存在によって起こる。使用前に金属をろ過し、粒子径を最小にする。また、予熱金型技術を選ぶ。

熱処理

溶液熱処理：

この種の処理では、メーカーは金属を500℃で4～12時間加熱する。Al₂Cu析出物を溶解するように。これは冷却速度＞100℃/s（急冷水）を介して行われる。

人工老化

T6調質技術のような人工時効は、150～200℃で2～8時間作用する。インゴットに過剰な強度をもたらす。そのために、Mg₂SiとAl₂Cu相を形成する。硬度も上げる。

しかし、250℃を超える過時効は粗い析出をもたらす。その結果、強度に影響を及ぼし、最大で15％低下する。

また、T6調質は耐疲労性を向上させ、微細な組織を作る。にもかかわらず、伸び率は2.5%まで低下する。

A380アルミニウム合金の耐食性

腐食メカニズム：

A380では、海岸のような塩化物を多く含む場所から孔食が発生する可能性がある。これと似たような現象に隙間腐食がある。

ガルバニック腐食 電気化学的な電位差が生じたときに起こる。鉄と銅の含有量も腐食を悪化させる原因である。

腐食からの保護：

部品を腐食から保護するには、多くの選択肢がある。その中でもアルマイト処理は、10～25μmの酸化皮膜を形成するものです。

クロメート処理は湿気を取り除いたり、塩分に耐えたりするのに役立つ。一方、ペイント・コーティング（エポキシ）は露出をブロックすることで強度を高める。

他の選択肢は、パウダーコーティングとシーラントである。これらは船舶や自動車部品の性能を向上させ、耐久性を高める働きがある。

A380アルミニウム合金の加工と製造

機械加工：

65～70%のアルミニウム合金a380は、機械加工が非常に容易である。珪素粒子のような硬い元素が含まれています。このため、超硬またはPCD工具を使用して切削することができます。

例えば、15°のすくい角と鋭利なエッジが切断プロセスを助ける。画像のように、300～500 m/mi、送り0.5 mm/rev、深さ≤3.25 mmで切断する。

また、適切な冷却速度技術は、工具の過熱を避け、耐久性を高めることができる。

製作：

A380の溶接はかなり難しい。割れるからだ。しかし、摩擦攪拌溶接を使うことができます。500～1500rpm、1～3mm/sで素晴らしい仕事ができる。

また、ろう付けには予熱とアルミ・シリコンフィラーも役立つ。締結やリベットは、手作業で貫通させるか、1～5mmのような強靭なリベットを使用しなければならない。

結論

アルミニウム合金A380は最も重要な金属です。軽量でありながら強靭です。その優れた鋳造性は、印象的な耐熱性を持つ複数のアプリケーションを製造することができます。コストパフォーマンスとバランスの取れた性能を兼ね備えています。

しかし、延性の低さには苦労するかもしれない。T6調質処理とコーティングは、その耐久性を向上させることができる。 そのため、自動車や産業用など、ほとんどの主要産業で重要な役割を担っている。