均質化前後の6082合金の構造

1. 合金組成

2. 均質化プロセス

390℃×1.0h保温＋575℃×8h保温後、強風で200℃まで冷却し水冷。

3. 金属組織

図1 ケラー試薬でエッチングした6082合金インゴット中心部の金属組織。樹枝状結晶が発達している。

図2 ケラー試薬でエッチングした6082合金インゴット中心部の金属組織と固溶後の組織

4. 均質化熱処理による合金組織への影響

4.1 図1に示すように、この合金は鋳造状態では樹枝状結晶が発達しており、粒界には多数のネットワーク状の非平衡析出相が存在します。

4.2 合金が凝固するときに、異なる元素の融点が異なるため、この連続凝固現象により結晶内の溶質組成が不均一になり、具体的には粒界に多数のネットワーク析出相が生成されます。

4.3 均質化処理後の微細組織（図2）では、粒界析出相の量が大幅に減少し、同時に粒径も増加しています。これは、高温下での原子拡散が促進され、鋳塊内部の偏析が解消され、非平衡相溶解が起こり、粒界上のネットワーク化合物が部分的に溶解したためです。

4.4 SEM分析により、図3に示すように、析出相のさまざまな部分を選択してEDS分析を行い、析出相がAl(MnFe)Si相であることを確認しました。

4.5 合金鋳造過程において、多量のMn含有析出相が形成され、その一部は過飽和固溶体中に保持されます。高温・長時間の均質化処理を施すことで、マトリックス中の過飽和MnはMn含有化合物の形で析出し、結晶中に多数の分散したMn含有化合物分解粒子として現れます（図2）。

4.6 析出相にはMn元素が含まれているため、熱安定性に優れています。原子拡散が進むにつれて、Al(MnFe)Si相粒子は徐々に球状化特性を示します。

図3 6082合金のAl(MnFe)Si相

5. 溶体化処理システムによる機械的性質への影響

均質化処理後、6082合金の粒界に元々存在していたネットワーク析出相が溶解し、試料の総合的な機械的特性が向上します。同時に、安定した耐熱相であるAl(MnFe)Si相がさらに球状化され、転位のピンニングが促進されます。これは、均質化熱処理後に材料の総合的な性能が向上することを示しています。

6. 結論

6.1 6082 アルミニウム合金インゴットには、よく発達したデンドライトと、粒界に多数のネットワーク非平衡析出相があります。

6.2 均質化処理後、顕微鏡観察により、析出相の量が大幅に減少し、同時に粒径も増加していることが明らかになった。鋳塊では偏析の解消と非平衡相の溶解が起こり、粒界上のネットワーク化合物が部分的に溶解していた。

6.3 6082合金を鋳造すると、Al(MnFe)Si析出相が生成されます。この析出相はMn元素を含み、良好な熱安定性を有しています。均質化処理が進むにつれて、析出相粒子は徐々に球状化特性を示し、このMn含有化合物粒子は結晶中に均一に分散して析出します。

6.4 均質化処理後、ネットワーク析出相が溶解していることから、均質化熱処理後にインゴット全体の性能が向上したことがわかります。