Back
ニュースリリース
4月13日・水曜日 記者レク

最高強度をもつアルミニウム合金を開発

 

研究成果の概要


平成14年度から開始された文科省産官学連携イノベーション創出事業により、

1) 実用材として950MPaと最も強度が高く、比強度が金属材料中で最高のアルミニウム合金(商標名:メゾ20Zr合金)を開発した。

 これはAl-Zn-Mg-Cu4元合金にMn,Zr,Agを添加した合金であり、ナノスケールの微細な析出物、Mn金属間化合物短繊維、微細結晶粒等の組織的特質から実現された高強度材料である。

 期待される用途としては、先端技術分野において低ヤング率・軽量・高強度性を利用して電動義手、介護・医療器具、ロボットに、さらに伸び計、ポリゴンミラーのような先端計測機器への応用が、省エネルギー・耐環境分野において、高強度性を利用してオールアルミ化に必要なネジ、ボルトナットへの適用、高比強度性を利用して自動車、車両、航空機・宇宙機器機材の軽量化に対応できる。

2) 引張強度790MPa、伸び8%をもつ直径10cmにおよぶ高延性アルミニウム合金大型押出材を開発した。これは上記合金と類似であるが、Mn, Zrを含まないAl-Zn-Mg-Cu-Ag合金(商標名:メゾ10合金)であり、製造プロセスの改良により延性を大幅に改良したものであり、展伸材料として工業化が達成された。

 

  開発合金の化学組成(mass%)

 
合金名
Zn
Mg
Cu
Mn
Zr
Ag
開発合金   
Meso20Zr
9.5
3
1.5
4
0.8
0.04
Meso20
9.5
3
1.5
4
<0.01
0.04
Meso10
9.5
3
1.5
-
<0.01
0.04
参考

7075

(超々ジュラルミン)

5.5
2.5
1.6
-
0.25*
-

* = Zr + Ti

  開発合金の強度

引張特性

合金名

ヤング率

[GPa]

 0.2%耐力

[MPa]

 引張強度

[MPa]

 伸び

[%]

Mezo20Zr 84 910 950 1.4
Meso20 84 900 910 0.7
Mezo10 74 780 790 8

圧縮特性

合金名

ヤング率

[GPa]

 0.2%耐力

[MPa]

 引張強度

[MPa]

 伸び

[%]

Mezo20Zr 84 858 1155 11.9
Meso20 84 815 1131 12.8
Mezo10 74 724 1083 18.7

 

  開発実用合金の強度の比較

合金/熱処理 ヤング率[GPa] 耐力[MPa] 引張強度[MPa] 伸び[%] 溶質組成 [mass%]
2024/T86 75 489 516 6 4.4Cu-1.5Mg-0.6Mn(超ジュラルミン)
2090/T8 78.6 530 569 7.9 2.2Li-2.6Cu
6063/T6 68.6 280 316 15 0.6Mg-0.5Si
7075/T6 74 526 597 11 5.5Zn-2.5Mg-1.6Cu (超々ジュラルミン
Weldalite - 638 718 3.8 1.3Li-4.5Cu-0.4Ag-0.4Mg
GIGAS10 95 640 740 5 8Ni-2.1Cu-5.6Ti-1.5Zr
GIGAS20 90 640 740 5 6Ni-1.2Cu-1.0Mn-1.2Ti-1.2Zr-0.15Mg
Meso10/T6 74 780 790 8 9.5Zn-3Mg-1.5Cu-0.04Ag
Meso20/T6 84 900 910 0.8 9.5Zn-3Mg-1.5Cu-4Mn-0.04Ag
Meso20Zr 84 910 950 1.4 9.5Zn-3Mg-1.5Cu-4Mn-0.8Zr-0.04Ag

 

  開発合金の比強度の比較

材料

比重

弾性率

E[GPa]

引張強度

Rm[MPa]

比弾性率

E/ [GPa]

比強度

Rm/ [MPa]

Meso20Zr 2.9 84 950 28.2 327
Mg-6Zn-0.8Zr -1.74 45 318 25.8 182
Al-7075 2.8 71.5 573 26.4 212
GIGAS 3 95 740 31.6 246
Ti-6Al-4V 4.42 110 1160 24.9 262
ステンレス鋼 7.9 203 1385 25.6 175
超強力鋼 7.9 196 2548 24.8 322

 

 

連絡先
 京都大学大学院工学研究科材料工学専攻
 長村 光造(おさむら こうぞう)
  Tel 075-753-5434
 Fax 075-753-5486
 e-mail kozo.osamura@materials.mbox.media.kyoto-u.ac.jp
up Back