应力缓冲材料

摘要

本发明人等发现通过利用含有0.1～12at.％的Ca的含Ca铝合金而形成应力缓冲材料，从而能以低成本获得在各种领域进一步广泛利用、且具有超越了现有水平的低杨氏模量的应力缓冲材料。

权利要求

1.一种应力缓冲材料，其由含Ca铝合金形成，所述含Ca铝合金作为元素组成仅由Al、

0.1～12at.％的Ca和不可避免的杂质形成，其中所述含Ca铝合金至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，其中所述由Al4Ca形成的第2相的体积分数为20～70％，其中所述由Al4Ca形成的第2相的平均尺寸为0.01～20μm，其中设IAl(111)为Al的(111)面反射强度、IAl4Ca(112)为Al4Ca的(112)面反射强度时，Al和Al4Ca的通过X射线衍射法测得的衍射峰满足以下的数学式(1)：

2.5≤IAl(111)/IAl4Ca(112)≤100···(1)其中所述含Ca铝合金的静态杨氏模量为60GPa以下，所述含Ca铝合金的动态杨氏模量为55GPa以下，静态和动态杨氏模量都是根据JIS Z 2280：1993测定的，并且是在室温下测量的。

2.根据权利要求1所述的应力缓冲材料，其特征在于，所述合金作为元素组成由Al、

3～10at.％的Ca和不可避免的杂质形成。

3.根据权利要求1或2所述的应力缓冲材料，其特征在于，所述合金至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，所述由Al4Ca形成的第2相分散于Al基质中。

说明书

应力缓冲材料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种由能有效降低应力的铝合金形成的应力缓冲材料。

背景技术

[0002] 降低了杨氏模量的金属材料对于荷载应力能够获得较大的弹性变形，由于该柔韧的特性，而被用于各种用途。例如，降低了杨氏模量的金属材料用于弹簧材料时，由于能够降低弹簧的卷绕数，因此能够使弹簧小型化。另外，降低了杨氏模量的金属材料由于柔韧的特性而用于眼镜时，能提高使用感。此外降低了杨氏模量的金属材料用于高尔夫球棍时能够提高飞行距离，除此之外也优选用于机器人、人造骨辅助材料等产品中。

[0003] 例如，在机器人的手、手指中使用了钢铁等金属。然而，当机器人要用不锈钢制的手抓住对象物时，难以调节力量，存在容易破坏对象物的问题。因此，要求使用低杨氏模量、且能有效降低应力的原材料(应力缓冲材料)来制作机器人的手和手指。另外，当低杨氏模量的金属同时也能降低线膨胀系数时，例如作为半导体组件的配线等构成部件或各种金属密封件使用时，能够用作有效吸收由于与芯片的线膨胀系数差而产生的热应变(热应力)的应力缓冲材料。

[0004] 这样，具有低杨氏模量的金属能够作为应力缓冲材料而广泛用于各种用途。作为上述具有低杨氏模量的金属材料，例如，可以列举出钛系合金和Ni-Ti形状记忆合金。这些均为以钛为基础的金属，因此比较昂贵。另外，Mg为纯金属，其静态杨氏模量为40GPa左右，比较低，根据用途其使用范围由于强度低、耐热性、耐腐蚀性、耐久性等理由而被限制。因此，要求改良为能够将以金属中成本比较低的铝为基础的低弹性合金作为应力缓冲材料使用的原材料。作为铝基的低弹性材料，例如，专利文献1中公开了一种低弹性率无定形碳纤维强化铝复合材料。

[0005] 然而，上述专利文献1中记载的发明为复合材料，因此制造成本高，不适合大量生产。另外专利文献1中记载的发明无法作为半导体组件的构成部件(配线等)或各种金属密封件等应力缓冲材料而使用。

[0006] 本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种低成本、在各种领域进一步广泛利用、且具有超越了现有水平的低杨氏模量的由铝合金形成的应力缓冲材料。

[0007] 专利文献1：日本特开2005-272945号公报

发明内容

[0008] 本发明人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现了一种能够达到上述目的的由新型铝合金形成的应力缓冲材料，从而完成了本发明。即本发明的应力缓冲材料的特征在于，其由含有0.1～12at.％的Ca的含Ca铝合金而形成。

附图说明

[0009] 图1为表示实施例3的含Ca铝合金的X射线衍射图的图。

[0010] 图2为实施例2的含Ca铝合金的光学显微镜照片。

[0011] 图3为实施例3的含Ca铝合金的光学显微镜照片。

[0012] 图4为比较例1的含Ca铝合金的光学显微镜照片。

具体实施方式

[0013] 本发明的应力缓冲材料的特征在于，其由含有0.1～12at.％的Ca的含Ca铝合金形成。本发明人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现了以下所示的新的技术的见解，从而开发了一种降低了杨氏模量且有效降低了应力的、由含Ca铝合金形成的应力缓冲材料。

[0014] 即，含有约0.05～20at.％的Ca的铝合金在616℃以下为Al与Al4Ca的2相组织。本发明的合金中，杨氏模量下降的原因虽然不明，但推定为Al4Ca相使杨氏模量降低。另外使Ca量为0.1at.％～12at.％、并为2相组织的话，发现相对于纯Al而言杨氏模量降低。另外，纯Al的静态杨氏模量为约70GPa左右，通过本发明的合金而获得的静态杨氏模量为60GPa以下，优选为50GPa以下，最小为30GPa左右，能够降低到一半左右。同样地动态杨氏模量也为55GPa以下，优选为50GPa以下，更优选为45GPa以下，最小为30GPa左右，能够降低到一半左右。

[0015] 另外，对于杨氏模量以外的特性也进行了深入研究，结果发现线膨胀系数相对于纯Al而言变小。而且可知，热导率相对于纯Al变小，但是也能够确保100W/m·K左右的充分高的热导率。因此，能够适合用于配线、热沉、半导体组件、各种金属密封件等应力缓冲材料。

[0016] 另外进行组织控制以满足以下所示的条件(1)～(4)时，发现杨氏模量、强度、延展性、和其他特性被平衡为能够适合用于各种用途的水平。

[0017] (1)至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，第2相的体积分数为20～70％。

[0018] (2)至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，所述第2相均匀分散于Al基质中。

[0019] (3)至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，第2相的平均尺寸为0.01～20μm。

[0020] (4)Al和Al4Ca的利用X射线衍射法的衍射峰满足以下的数学式(1)。数学式(1)中，IAl(111)表示Al的(111)面反射强度，IAl4Ca(112)表示Al4Ca的(112)面反射强度。

[0021] 2.5≤IAl(111)/IAl4Ca(112)≤100···(1)

[0022] 如上所述，对于Al-Ca系合金中第2相的组织条件和相稳定性进行了详细调查，结果开发了一种低杨氏模量的由铝合金形成的应力缓冲材料。即本发明的应力缓冲材料的特征在于，其由含有0.1～12at.％的Ca的含Ca铝合金形成。另外，本发明的应力缓冲材料包含各种形态。详细而言，不限于原材料(例如，铸块、扁坯(slab)、钢坯(billet)、烧结体、轧制品、锻造品、线材、板材、棒状材料等)，也指对其进行加工而得的铝合金部件(例如，中间加工品、最终产品、它们的一部分等)等。另外，“至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成”是指，合金组织至少包含由Al形成的第1相、和由Al4Ca形成的第2相，此外也可以包含Al相和Al4Ca相以外的其他的相(第3相以上的相)。即，可以是仅由Al相和Al4Ca相构成的2相组织，也可以是由Al相、Al4Ca相和其他的相(1或2以上的相)构成的3相组织或者其以上的多相组织。

[0023] 如上所述，本发明的应力缓冲材料具有轻量、高成形性、高强度、低杨氏模量的特点，且具有高热导率、低线膨胀系数，生产率也优异，可以实现低成本化，因此能够广泛利用于各种产品中。例如，将本发明的应力缓冲材料用作半导体组件的构成部件(配线等)时，由于能够有效降低因与半导体或陶瓷制的绝缘基板的热膨胀率差而产生的热应力，因此能够提高组件的寿命、或有助于小型化、高效化。另一方面，将本发明的应力缓冲材料用于机器人的手臂等时，在要抓住对象物时能够实现低应力，因此能够不破坏对象物而将其抓住。另外，由于轻量，因此移动手臂时变得容易控制。

[0024] 此外，本发明的应力缓冲材料能够有效降低在产品内产生的应力，因此能够在各种领域的各种产品中利用。例如，能够利用于设置在液压成形的注入口的金属密封件等各种金属密封件等。然而，本发明的应力缓冲材料不受上述利用用途的任何限制，能够广泛应用于要求低杨氏模量、降低机械应力和热应力的技术领域中。

[0025] 以下，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

[0026] 本发明的应力缓冲材料由以Al为主要成分的含Ca铝合金形成，Al为剩余部分，其含量不受限制。例如，以原子量比率进行考虑时，只要含有元素中最多的元素为Al即可。尤其是，以Al合金整体为100at.％时，如果是Al含量为70at.％以上、优选为85at.％以上、更优选为90at.％以上的Al基合金的话，在实现低密度化、低弹性化方面是优选的。其中，Al基合金是指含有至少50质量％的Al成分的合金。另外，当然可以存在不可避免的杂质。

[0027] Ca是使Al4Ca作为第2相分散、使杨氏模量降低的元素，以Al合金整体为100at.％时，优选Ca在0.1at.％～12at.％的范围内。Ca含量低于0.1at.％时，Al4Ca量非常少，降低杨氏模量的效果不充分。另外相反地Ca含量超过12at.％时，构成相的大部分成为缺乏延展性的Al4Ca，因此脆化严重，无法形成目标形状的应力缓冲材料(参照后述的Ca含量为14.7at.％的比较例1)。

[0028] 另外，进一步优选的是，如果Ca含量为3～10at.％的话，除了充分低的杨氏模量，还能够兼具充分的强度、延展性。Ca含量尤其优选为6.0～10.0at.％。另外，Ca含量超过10at.％时，熔炼时容易出现Al2Ca相。由于Al2Ca相不均匀存在时会导致性能恶化，因此制造时需要追加用于除去Al2Ca相的工序，会引起成本提高。另一方面，Ca含量低于3at.％时，难以获得静态杨氏模量低于60GPa的充分低的杨氏模量。

[0029] 另外，在构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金中，可以是在上述规定的Ca含量的范围内、且作为元素组成仅由Ca、Al和不可避免的杂质形成的含Ca铝合金。此时，在表现本发明的作用效果方面，与除了Ca、Al以外还含有Zn等第3元素的情况相比，由于Ca含量的范围如上述限定的那样能取更宽范围，因此具有如下优点；能够在比较宽的范围内即便不严密地控制Ca的配合量也能够制备。另外，与除了Ca、Al以外还含有Zn、Zr、Ti等第3元素的情况相比，本发明具有如下优点：不含这些第3元素的合金由于能够比较廉价地进行合金化(产品化)，因此能够提供低成本的应力缓冲材料。

[0030] 另一方面，构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金中，除了上述Ca以外，也可以含有以下元素(以下，也称为第3元素)。例如，可以含有Mg、Sr、Ba等第2族元素；Mn、Cu、Fe、Ti、Cr、Zr等第4～11族元素(过渡金属元素)；Zn等第12族元素(锌族元素)；Si等第14族元素；P等第15族元素等元素(第3元素)。即，构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金中，只要在不脱离本发明的应力缓冲材料的宗旨的范围内配合第3元素的话则不受任何排除。

[0031] 例如，含有第12族元素(锌族元素)的Zn时，优选含有超过7.6at.％且为12at.％以下(7.6＜Ca≤12at.％)的Ca、超过0at.％且低于3.5at.％(0＜Zn＜3.5at.％)的Zn(参照实施例的表3)。其中，通过使Ca超过7.6at.％，优选为8.0at.％以上，更优选为8.5at.％以上，从而除了能够得到充分低的杨氏模量(动态杨氏模量45GPa以下)以外，也能够兼具充分的强度。另外通过使Ca为12at.％以下，优选为10at.％以下，更优选为9.5at.％以下，能够抑制缺乏延展性的Al4Ca的体积分数，制作目标形状的应力缓冲材料(对比参照后述的Ca含量为11.6at.％的实施例3和Ca含量为14.7at.％的比较例1)。另外，如果Zn低于3.5at.％，优选为3at.％以下，更优选为2.5at.％以下，则除了能够得到充分低的杨氏模量以外，也能够兼具充分的强度、延展性。另外，Zn含量的下限值没有特定限制。

[0032] 然而，即便Ca、Zn的含量脱离了上述范围，只要在不损害本发明的应力缓冲材料的作用效果的范围内，则能够包含在本发明的应力缓冲材料中，不应受到排除。例如，如后述的表3的样品No.4(实施例6)那样，如果Zn含量较小低于1.0at.％的话，则即便Ca含量在7.6at.％以下，也可以不损害本发明的作用效果而用作本发明的应力缓冲材料。具体而言，能够得到较低的杨氏模量(动态杨氏模量50GPa左右)，并兼具充分的强度、延展性。

[0033] 另外，含有过渡金属元素的Zr作为第3元素时，优选含有0.1～12at.％的Ca、超过0at.％且为0.15at.％以下的Zr，更优选含有3～10at.％的Ca、0.01at.％～0.10at.％的Zr(参照表3)。如果Ca、Zr的含量在上述范围内，则能够得到较低的杨氏模量(动态杨氏模量45GPa以下)，并兼具充分的强度、延展性。然而，即便Ca、Zr的含量脱离该范围，只要在不损害本发明的作用效果的范围内，则能够包含在本发明的应力缓冲材料中，不应受到排除。

[0034] 含有过渡金属元素的Ti作为第3元素时，也优选含有0.1～12at.％的Ca、超过0at.％且为小于0.15at.％的Ti，更优选含有3～10at.％的Ca、0.01at.％～0.10at.％的Ti(参照表3)。如果Ca、Ti的含量在上述范围内，则能够得到较低的杨氏模量(动态杨氏模量45GPa以下)，并兼具充分的强度、延展性。然而，即便Ca、Ti的含量脱离该范围，只要在不损害本发明的作用效果的范围内，则能够包含在本发明的应力缓冲材料中，不应受到排除。

[0035] 另外，即便在上述例示的Zn、Zr、Ti以外的第3元素(例如Mg、Si、Mn、Cu、Fe、P、Ba、Sr、Cr等)的情况下，只要在不脱离本发明的应力缓冲材料的宗旨的范围内也可以适量(优选为微量)含有。

[0036] 此外构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，由Al4Ca形成的第2相的体积分数优选为20～70％，其中更优选为30～50％。第2相的体积分数低于20％时，虽然可确保延展性，但几乎无法发挥Al4Ca的杨氏模量降低效果。另一方面，第2相的体积分数超过70％时，虽然能大大降低杨氏模量，但由于延展性高的Al相(以下，也称为第1相或者Al基质)被截断，因而变得缺乏延展性。构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金的组织观察及第2相的体积分数能够通过后述的实施例中记载的测定方法来求出。

[0037] 此外构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，所述第2相优选分散于Al基质中(参照图2～4)。更优选均匀分散于Al基质中(参照图2、3)。基质为纯Al且连接成网络状时，能够确保充分的延展性。另外，由于网络状的Al能够承担高热导率、低电阻特性，因此能够抑制构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金对热导率、电阻的影响。因此，能够适合用作例如半导体组件的配线等构成部件或各种金属密封件等应力缓冲材料。第2相的分散的情况能够通过上述组织观察来进行。如果基质为纯Al且呈连接成网络状的状态，则可称为第2相均匀分散于Al基质中。其中，分散于Al基质中而成的由Al4Ca形成的第2相的形状(其中，该形状为适当截断时的截面的形状)没有特定限制。

[0038] 此外构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，由Al4Ca形成的第2相的平均尺寸优选为0.01～20μm。第2相的平均尺寸低于0.01μm时，与作为基质的Al晶格的界面上积累了较多的应变，可能会大大降低热导率。另一方面，第2相的平均尺寸超过20μm而粗大化时，可能会导致疲劳特性的恶化。由Al4Ca形成的第2相的平均尺寸可以通过如下方式求得：(1)与实施例中记载的第2相的体积分数同样地，基于通过与铝合金的棒状材料的长度方向垂直方向上的光学显微镜的组织照片的观察结果，进行利用图像分析的二值化处理，求得第2相晶粒的平均面积；(2)同样地求得与长度方向平行方向上的第2相晶粒的平均面积；(3)假定第2相为球状，由所得到的平均面积计算球的直径。

[0039] 此外构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金至少由Al、和由Al4Ca形成的第2相构成，Al和Al4Ca的利用X射线衍射法的衍射峰满足以下所示的数学式(1)。数学式(1)中，IAl(111)表示Al的(111)面反射强度，IAl4Ca(112)表示Al4Ca的(112)面反射强度。

[0040] 2.5≤IAl(111)/IAl4Ca(112)≤100···(1)

[0041] 上述数学式(1)的不等式左边(IAl(111)/IAl4Ca(112))低于2.5时，Al4Ca量过多，脆化程度增大。另一方面，超过100时，Al4Ca量过少，因此难以获得充分低的杨氏模量。更优选Al和Al4Ca的利用X射线衍射法的衍射峰满足5≤IAl(111)/IAl4Ca(112)≤50。其中，X射线衍射在室温下测定，当聚集组织(assembledstructure)的聚集度(integration)比较高时或晶粒大时，使用通过粉末化并除去各向异性而测定的结果。

[0042] 构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金的静态杨氏模量优选为60GPa以下，进一步优选为低于50GPa，尤其优选为30～50GPa的范围。同样地动态杨氏模量为55GPa以下，优选为50GPa以下，更优选为45GPa以下，尤其优选为30～45GPa的范围。本发明中通过Ca的添加，即便不使用制造成本高昂、且制造工序复杂的不适合大量生产的碳纤维强化Al复合材料，也能够获得低成本且适合大量生产的合金形态的构成应力缓冲材料的含Ca铝合金。即，能够获得具有超越了现有水平的、静态杨氏模量为60GPa以下(动态杨氏模量为55GPa以下)的低杨氏模量的含Ca铝合金。因此，以合金形态，能够非常容易地进行使用其的机器人的手或手指和人造骨辅助材料等的成形加工和2次加工(开孔、切削加工、弯曲加工等)，以及半导体组件的配线和金属密封件等的微细加工。因此，能够容易地由含Ca铝合金制造具有各种形状和形态的应力缓冲材料，因而在能够进一步扩大在各种技术领域中的利用方面是优异的。另一方面，含Ca铝合金的静态杨氏模量高于60GPa时或者动态杨氏模量高于55GPa时，无法称为超越现有水平的充分低的杨氏模量，且难以扩大在所期望的用途即应力缓冲材料中的利用。其中，静态杨氏模量是依据JIS Z 2280：1993(金属材料的高温杨氏模量试验方法)测定的。另外，动态杨氏模量也是依据JIS Z 2280：1993(金属材料的高温杨氏模量试验方法)测定的。通过后述的实施例对它们进行详细说明。另外，静态杨氏模量和动态杨氏模量通常具有温度依赖性，但本发明所述的静态杨氏模量和动态杨氏模量为在室温下测定的值。

[0043] 构成本发明的应力缓冲材料的含Ca铝合金和使用该合金而成的应力缓冲材料的制造方法没有特定限制。作为含Ca铝合金的制造方法，例如，可以使用通常用于铝合金的各种熔解法进行熔炼。所获得的铸块也可以通过热轧、热锻、挤出、冷轧、拉延等通常使用的方法进行成形加工。除了上述以外，也可以通过超塑成形、烧结等各种制造方法进行制造。作为使用该合金而成的应力缓冲材料的制造方法，例如，也可以将由上述铸块、或通过热轧、热锻、挤出、冷轧、拉延、超塑成形、烧结等方法由该铸块进行成形加工而得的合金所形成的线材、板材等直接作为应力缓冲材料。另外，通过使用所期望的形状的铸模和模具等进行机器人的手或手指和人造骨辅助材料等的成形加工和2次加工(开孔、切削加工、弯曲加工等)以及半导体组件的配线和金属密封件等的微细加工，由此也能够获得上述铸块或经成形加工的合金。

[0044] 〔实施例〕

[0045] 以下，通过实施例和比较例对本发明进行更加详细地说明，但本发明不限于这些实施例。

[0046] (实施例1～3和比较例1)

[0047] 如下制作表1所示的组成的铝合金。

[0048] 使用纯度99.9％以上的Al、Ca的纯金属，通过喷雾法(atomization method)，制作表1所示的组成的合金粉(平均粒径：约50μm)。将该合金粉填充至容器(直径50mm)中后，在300～400℃下进行脱气处理，并在400℃下挤出为直径10mm的棒状。

[0049] (比较例2)

[0050] 对利用常规方法制造的直径10mm的市售的纯Al(A1070)，在400℃下实施1小时的退火。

[0051] (比较例3)

[0052] 对利用常规方法制造的直径10mm的A4032合金实施T6处理。

[0053] <评价方法>

[0054] 对上述各例的铝合金进行以下评价。

[0055] 1.杨氏模量

[0056] (1)静态杨氏模量

[0057] 对于实施例1～3和比较例2～3的各例，依据JIS Z 2280：1993(金属材料的高温杨氏模量试验方法)，通过拉伸试验在室温下测定棒的长度方向的静态杨氏模量。其结果示于表1。另外，对于比较例1，由于较脆因此无法制作试验片。

[0058] (2)动态杨氏模量

[0059] 对于实施例1～3和比较例2～3的各例，依据JIS Z 2280：1993(金属材料的高温杨氏模量试验方法)，通过横向谐振法或超声波脉冲法，在室温下测定轧制方向或粉末挤出方向的动态杨氏模量。其结果示于表1。另外，对于比较例1，由于较脆因此无法制作试验片。

[0060] 2.X射线衍射

[0061] 对于实施例1～3和比较例1，使用X射线衍射调查室温下的构成相。X射线测定使用如下样品：将棒状材料粉碎为粉末状后，在300℃下进行10分钟的用于解除应力的热处理，由此得到的样品。使用Cu管。作为测定结果的一个实例，图1示出了实施例3的X射线衍射图。分析峰而确定构成相。其结果示于表1，可知均为Al(第1相或者Al基质)与Al4Ca(第2相)的2相组织。另外，所获得的衍射峰中，求得Al的(111)面的反射强度与Al4Ca的(112)面的反射强度之比，示于表2。

[0062] 3.组织观察和第2相的体积分数

[0063] 对于实施例1～3和比较例1的铝合金，将与棒状材料的长度方向垂直的截面的利用光学显微镜的组织照片示于图2～4。如图所示为2相组织，通过EPMA分析可确认：图中的较深部分为由Al4Ca形成的第2相，较浅部分为Al。基于观察结果通过图像分析进行二值化处理，求得由Al4Ca形成的第2相的面积分数。此外对于与长度方向平行的截面，同样地通过光学显微镜照片求得面积分数，求出其与垂直截面的面积分数的平均值，作为体积分数。将各实施例的由Al4Ca形成的第2相的体积分数的结果示于表1。另外，在实施例1～3和比较例1中，均未观察到观察方向不同引起的组织的较大差异。

[0064] 4.拉伸试验

[0065] 对于实施例1～3、和比较例2、3的各例，依据JIS Z 2241：1998(金属材料拉伸试验方法)，通过室温下的拉伸试验测定0.2％屈服强度、拉伸强度、伸长率。其结果示于表1。另外，对于比较例1，由于较脆因此无法制作试验片。

[0066] 5.热膨胀系数(平均线膨胀系数)

[0067] 对于实施例1～3和比较例2～3，通过TMA(ThermalMechanical Analysis；热机械分析装置)测定求得平均线膨胀系数。试验片形状为直径 ，升温、降温速度为5℃/分钟，求得-50℃～300℃范围内的平均线膨胀系数。结果示于表1。另外，对于比较例1，由于较脆因此无法制作试验片。

[0068] 6.热导率

[0069] 对于实施例1～3和比较例2～3的各例，通过激光闪光法测定室温下的热导率。结果示于表1。另外，对于比较例1，由于较脆因此无法制作试验片。

[0070] 7.密度

[0071] 对于实施例1～3和比较例2～3的各例，通过在室温下测定尺寸和重量从而计算密度。结果示于表1。另外，对于比较例1，由于较脆因此无法制作试验片。

[0072] 表1

[0073]

[0074] 表1的比较例3的成分的“其他”栏中所示的“A4032”的除Al以外的合金组成为：Si11.8％、Fe0.49％、Cu0.43％、Mg 1.13％、Cr0.05％、Zn0.1％、Ni0.47％。这些合金组成的各成分“％”均为“wt％”。

[0075] 表2

[0076]No. IAl(111)/IAl4Ca(112)
实施例1 45.7
实施例2 29.1
实施例3 9.7
比较例1 2.3

[0077] 由表1的结果可知，实施例1～3的铝合金的静态杨氏模量为60GPa以下，动态杨氏模量也为55GPa以下，获得了充分低的杨氏模量。尤其是实施例2和实施例3的静态杨氏模量能够降低至50GPa以下，动态杨氏模量能够降低至45GPa以下。

[0078] 将Ca量为5at.％的实施例1与Ca量较多的(12at.％)实施例3相比，实施例3的杨氏模量进一步降低，实施例3中静态杨氏模量和动态杨氏模量为30GPa左右，能够获得非常低的杨氏模量。然而，Ca量较多的实施例3中拉伸试验的伸长率较少，由此可知缺乏延展性。此外对于含有超过12at.％量的Ca的比较例1，可知由于试样较脆因此无法切出试验片。

[0079] 接着可知实施例1～3和比较例1的构成相均为Al与Al4Ca的2相组织。尤其是由Al4Ca形成的第2相的体积分数控制在20～70％范围内的实施例1～3中，可知杨氏模量较低，也未引起脆化。

[0080] 接着观察图2～4所示的显微镜照片，可知：图2的实施例2中Al4Ca相均匀分散于Al基质中，然而当Ca量高于图3的实施例3时Al4Ca相增多，Al的网络结构被截断。将实施例2和实施例3的特性相比，可知该结构降低了热导率和延展性(参照表1)。另外，由显微镜照片能够确认：实施例1与实施例2相比，Al4Ca相进一步均匀分散于Al基质中(由于显微镜照片与实施例2的大致相同，因此省略了实施例1的显微镜照片的图像)。即，Al4Ca相增多时，既可称为Al4Ca分散于Al中的状态，又可称为Al分散于Al4Ca中的状态，伴随着Ca量的增加，Al4Ca的网络结构逐渐形成，Al的网络结构被截断(减少)。另外可知，图2所示的由Al4Ca形成的第2相的尺寸同时存在有较小的大致1μm左右的尺寸、和5～10μm左右的尺寸，平均尺寸为3μm左右。可以确认：如果是这种程度的尺寸，则能够确保充分的机械特性和热导率(参照表1)。

[0081] 接着可以确认：根据表2所示的X射线衍射强度比，在IAl(111)/IAl4Ca(112)低于2.5的比较例1中，Al4Ca量过多，脆化程度增大。另一方面，实施例1～3中IAl(111)/IAl4Ca(112)在2.5～100的范围内，因此能够同时确保充分低的杨氏模量和强度。

[0082] 在表1所示的拉伸试验结果中，可知实施例1中具有近30％的伸长率，延展性非常高。另一方面，可知实施例2、3中虽然缺乏延展性，但具备即便施加至200MPa水平的应力也不会被破坏的强度。另外，实施例3中由于无法获得用于计算0.2％屈服强度的塑性应变，没有记载。除此之外，由表1所示的实施例1～3的热导率、密度的结果可知，在用于要求成形性和高导热的用途时，如本发明的实施例1那样，使用比较少的Al4Ca的例子是合适的。另一方面，在用于要求低密度、低于Mg合金的低杨氏模量、低线膨胀系数的用途时，可以优选使用本发明的实施例3那样的例子。

[0083] 另一方面，比较例2由于完全不含有降低杨氏模量的元素即Ca，因此其结果杨氏模量也增高。比较例3所示的铝合金中，完全不含有降低杨氏模量的元素即Ca，相反地含有S i等元素，因此与纯Al相比，杨氏模量增高。

[0084] (样品No.1～14；实施例4～13和比较例4～7)

[0085] 如下制作表3所示组成的铝合金的板材样品(样品No.1～14)。

[0086] 使用纯度99.9％以上的Al、Ca、以及Zn、Zr、Ti的纯金属，通过高频熔解进行熔解，浇注至铸铁制的铸模中，得到100～500g左右的铸块。从所获得的铸块中切出15mm×15mm×约100mm，为了均质化而在真空中500℃下进行24小时的热处理。之后在
500℃下通过热轧而轧制至板厚2.0～2.5mm，得到板材。对于如上所述制造的板材，实施以下评价。

[0087] <评价方法>

[0088] 对于上述样品No.1～14(实施例4～13和比较例4～7)的各例的铝合金，进行以下评价。

[0089] 1.动态杨氏模量

[0090] 对于样品No.1～14(实施例4～13和比较例4～7)的各例，依据JIS Z 2280：1993(金属材料的高温杨氏模量试验方法)，通过横向谐振法或超声波脉冲法，在室温下测定轧制方向的动态杨氏模量。其结果示于表3。另外，对于样品No.9(比较例7)，由于较脆因此无法制作试验片。

[0091] 表3

[0092]

[0093] 由表3的结果可知，含有Zn作为第3元素时，如实施例7～8那样，在含有超过7.6at.％且为12at.％以下的Ca、超过0at.％且低于3.5at.％的Zn的范围内，动态杨氏模量能够降低至45GPa以下，可以获得非常低的杨氏模量。另外，如实施例6那样，即便Ca在低于7.6at.％的范围内，Zn在低于2.0at.％的较少的范围内，动态杨氏模量为55GPa以下，可以获得充分低的杨氏模量。另一方面可知，如比较例4～6那样，Ca在低于7.6at.％的范围内，Zn在2.0at.％以上的范围内，动态杨氏模量增大，超过55GPa，难以获得充分低的杨氏模量。另外可知，如比较例7那样，即便Ca在超过7.6at.％且为12at.％以下的范围内，Zn在3.5at.％以上的范围内，脆化严重，无法形成目标形状的应力缓冲材料。另外可知，实施例7～8与表1的实施例2那样的不含Zn作为第3元素的情况(Ca含量大致相同)相比，动态杨氏模量略有增加。

[0094] 含有Zr、Ti作为第3元素时，可知如实施例10～11、13那样，在含有0.1～12at.％的Ca、超过0at.％且为0.15at.％以下的Zr或Ti的范围内，动态杨氏模量也为
45GPa以下，可以获得非常低的杨氏模量。这些实施例10～11、13与实施例9、12那样的不含Zr、Ti作为第3元素的情况(Ca含量大致相同)相比，可知动态杨氏模量相同或者略有降低。

[0095] 产业上的可利用性

[0096] 本发明可以适用于机器人的手或手指、人造骨辅助材料等产品和构成部件，以及半导体组件的配线和各种金属密封件等产品和构成部件中。