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Y合金はニッケルを含むアルミニウム合金です。第一次世界大戦中に英国国立物理学研究所で開発され、[1]高温でも強度を維持するアルミニウム合金を見つける試みがなされました。[2]
4%の銅を含むアルミニウム合金であるジュラルミンは、この当時すでに知られていました。[3]その強度と、それまで知られていなかった時効硬化挙動により、ツェッペリン型飛行船にはよく選ばれていました。当時の航空機は主に木材で作られていましたが、エンジン、特にピストンの製造に適した、ジュラルミンと同等の強度を持ち、高温で長期間使用しても強度を維持できるアルミニウム合金が必要とされていました。
国立物理学研究所は、新しいアルミニウム合金を研究するための一連の実験を開始しました。実験シリーズ「Y」は成功し、新しい合金にその名前が付けられました。[4]これはジュラルミンと同様に4%の銅合金でしたが、2%のニッケルと1.5%のマグネシウムが追加されました。[4]このニッケルの追加は、アルミニウム合金にとって革新的でした。これらの合金は、高強度アルミニウム合金の3つの主要なグループの1つであり、ニッケルアルミニウム合金は高温でも強度を維持するという利点があります。
この合金は最初鋳造の形で使用されたが、すぐに鍛造にも使用されるようになった。最も差し迫ったニーズの1つは、航空機エンジン用の信頼性の高いピストンの開発であった。この合金の鍛造における最初の専門家は、ウォルサムストウのピーター・フッカー社であり、ブリティッシュ・ノームおよびル・ローヌ・エンジン社としてよく知られていた。 [5]彼らはノームエンジンをライセンス生産し、以前の鋳鉄ではなくY合金のピストンを取り付けた。[5]これらのピストンは大成功を収めたが、合金があらゆる用途に適した万能薬であるという印象はあまりうまくいかず、Y合金のノームシリンダーは1回転目で故障した。[6]フランク・ハルフォードはデ・ハビランド・ジプシーエンジンにこの合金のコネクティングロッドを使用したが、これらの他の用途はロッド・バンクスに感銘を与えることはなかった。[5]
1927年4月の航空省規格DTD58Aでは、鍛造Y合金の組成と熱処理が指定されました。[7]この合金はピストンやエンジン部品全般にとって非常に重要になりましたが、機体の構造部材としてはあまり使用されませんでした。[7]
1920年代後半、ニッケルアルミニウム合金のさらなる研究により、ロールスロイス社によって開発された成功したヒドゥミニウムまたは「RR合金」が誕生しました。[8] [9]
合金組成
熱処理
多くのアルミニウム合金と同様に、Y合金は溶体化熱処理後に常温で自然に時効硬化します。熱処理は500～520℃（932～968℉）で6時間加熱し、その後7～10日間自然に時効させます。[2]この時効中に起こる析出硬化により、CuAl 2とNiAl 3の両方の析出物が形成されます。[ 4 ]
必要な時間は合金の結晶構造によって異なります。鍛造部品は共晶質量が最も粗いため、最も時間がかかります。鋳造する場合は、砂型鋳造よりもチル鋳造が好まれます。チル鋳造の方が微細な組織が得られ、熱処理がしやすいためです。[4]
参考文献
- ^ FJ Camm (1944 年 1 月)。「Y 合金」。金属および合金辞典(第 3 版)。128 ページ。
- ^ abc Rollason, EC「Y合金」。エンジニアのための冶金学。エドワード・アーノルド。pp. 277–279。
- ^ FJ Camm (1944 年 1 月)。「ジュラルミン」。金属および合金辞典(第 3 版)。42 ページ。
- ^ abcd ヒギンズ、レイモンド A. (1983)。「パート I: 応用物理冶金学」。エンジニアリング冶金学(第 5 版)。ホッダー & スタウトン。pp. 435–438。ISBN 0-340-28524-9。
- ^ abc バンクス、エア・コモドールFR（ロッド）（ 1978年）。私は日記をつけなかった。エアライフ。p.63。ISBN 0-9504543-9-7。
- ^ バンクス『私は日記をつけなかった』69 ページ
- ^ ab Murphy, AJ (1966). 「航空機構造の材料」. J. Royal Aeronautical Society . 70 (661): 117. doi :10.1017/S0001924000094021. ISSN 0368-3931.
- ^ FJ Camm (1944 年 1 月)。「ヒドゥミニウム」。金属および合金辞典(第 3 版)。58 ページ。
- ^ FJ Camm (1944 年 1 月)。「RR 合金」。金属および合金辞典(第 3 版)。102 ページ。