JPH01279701A - 鍛造部材の製造方法 - Google Patents
鍛造部材の製造方法Info
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- JPH01279701A JPH01279701A JP63108384A JP10838488A JPH01279701A JP H01279701 A JPH01279701 A JP H01279701A JP 63108384 A JP63108384 A JP 63108384A JP 10838488 A JP10838488 A JP 10838488A JP H01279701 A JPH01279701 A JP H01279701A
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- Japan
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- forging
- forged
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、Alを主要素材として、エンジンのバルブア
ッパシート等の各種鍛造部材を鍛造成形する鍛造部材の
製造方法に関するものである。
ッパシート等の各種鍛造部材を鍛造成形する鍛造部材の
製造方法に関するものである。
従来、第3図に示すように、エンジンにおける吸気用又
は排気用バルブ1に分割コレット2を介して取り付けら
れ、バルブスプリング3の上端を支持するバルブアッパ
シート4は、通常、鋼にて形成されているが、この鋼製
のバルブアッパシート4は慣性質量が大きいので、応答
性が悪くなり、エンジンの最大回転速度も制限されると
いう問題を有していた。そこで、軽量化のために、バル
ブアッパシート4をAl合金製とすることが考えられる
。
は排気用バルブ1に分割コレット2を介して取り付けら
れ、バルブスプリング3の上端を支持するバルブアッパ
シート4は、通常、鋼にて形成されているが、この鋼製
のバルブアッパシート4は慣性質量が大きいので、応答
性が悪くなり、エンジンの最大回転速度も制限されると
いう問題を有していた。そこで、軽量化のために、バル
ブアッパシート4をAl合金製とすることが考えられる
。
ところで、従来、上記のバルブアッパシート4のような
各種のAl合金製部材の製造に際して、Ni多孔体をA
l合金で鋳込む方法が知られているが、この方法では化
合物が過大となって充分な強度が得られないという欠点
があった。又、Al合金の粉末を所望の形状に成形した
後、焼結する、いわゆる粉末冶金法を用いた場合は、製
品内にミクロポロシティ、つまり、微小な空洞が発生し
、やはり強度が乏しくなるという問題があった。
各種のAl合金製部材の製造に際して、Ni多孔体をA
l合金で鋳込む方法が知られているが、この方法では化
合物が過大となって充分な強度が得られないという欠点
があった。又、Al合金の粉末を所望の形状に成形した
後、焼結する、いわゆる粉末冶金法を用いた場合は、製
品内にミクロポロシティ、つまり、微小な空洞が発生し
、やはり強度が乏しくなるという問題があった。
そのため、Niを0.5〜4.0重量%含有するAl合
金を、そのまま、又は予備成形した後に鍛造等により成
形するようにしたNi−Al合金製部材の製造方法が提
案されている(特開昭62−44540号公報参照)。
金を、そのまま、又は予備成形した後に鍛造等により成
形するようにしたNi−Al合金製部材の製造方法が提
案されている(特開昭62−44540号公報参照)。
ところが、上述の製造方法を採用した場合、製品の強度
及び耐摩耗性は優れているものの、Ni−Al合金は伸
びが極めて乏しいので、鍛造成形性が悪いという問題が
ある。従って、冷間では容易に割れが生じて鍛造が実際
上困難となるので、上記の製造方法においては、鍛造等
の成形を500℃以下の温度の熱間で行うようにされて
いる。
及び耐摩耗性は優れているものの、Ni−Al合金は伸
びが極めて乏しいので、鍛造成形性が悪いという問題が
ある。従って、冷間では容易に割れが生じて鍛造が実際
上困難となるので、上記の製造方法においては、鍛造等
の成形を500℃以下の温度の熱間で行うようにされて
いる。
本発明に係る鍛造部材の製造方法は、上記の課題を解決
して、良好な鍛造成形性を確保するために、急冷凝固A
I!合金粉末にNi粉末、Fe粉末又はCu粉末の内の
少なくとも1種を混合した後、所望の形状に鍛造成形し
、続いて、熱処理を施すことによりAlとN l %
F e又はCuとの間で金属間化合物を生成するように
したことを特徴とするものである。
して、良好な鍛造成形性を確保するために、急冷凝固A
I!合金粉末にNi粉末、Fe粉末又はCu粉末の内の
少なくとも1種を混合した後、所望の形状に鍛造成形し
、続いて、熱処理を施すことによりAlとN l %
F e又はCuとの間で金属間化合物を生成するように
したことを特徴とするものである。
〔作 用〕
上記の構成によれば、鍛造成形の段階では、急冷凝固A
7!合金粉末にNi粉末、Fe粉末又はCu粉末が混合
されているのみで、Ni、Fe又はCuが八lとの間で
合金を形成してはいないので、これらの粉末の混合体を
、例えば、冷間においても、比較的容易に所望形状に鍛
造成形することができるようになる。
7!合金粉末にNi粉末、Fe粉末又はCu粉末が混合
されているのみで、Ni、Fe又はCuが八lとの間で
合金を形成してはいないので、これらの粉末の混合体を
、例えば、冷間においても、比較的容易に所望形状に鍛
造成形することができるようになる。
又、鍛造後にAffとNi、Fe又はCuとの間で金属
間化合物が生成されるので、完成された鍛造部材は強度
及び耐摩耗性に優れたものとなる。
間化合物が生成されるので、完成された鍛造部材は強度
及び耐摩耗性に優れたものとなる。
本発明の一実施例を第1図及び第2図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。
れば、以下の通りである。
ここでは、急冷凝固へ1合金粉末とNiの超微粉とを素
材として、エンジンのバルブアッパシート等の鍛造部材
を製造する場合の製造手順につき述べる。
材として、エンジンのバルブアッパシート等の鍛造部材
を製造する場合の製造手順につき述べる。
まず、Niの超微粉の製造は数乃至数100Torrに
調圧されたH e又はAr等の不活性ガスの雰囲気中で
Niを加熱、蒸発させて水冷式等の冷却面に付着させる
ことにより行う。
調圧されたH e又はAr等の不活性ガスの雰囲気中で
Niを加熱、蒸発させて水冷式等の冷却面に付着させる
ことにより行う。
上記の製法により製造されたNiの超微粉は黒色で、結
晶構造は面心立方格子(FCC)であり、例えば、第2
図に示すような粒度分布を有する。このNiの超微粉の
平均粒子径が200人の場合、見掛は密度は0.4g/
cm3、比表面積は69.4m2/gとなる。又、上記
Niの超微粉の平均粒子径が500人の場合、見掛は密
度は0.1 g / c m3、比表面積は18.9m
2/gとなる。なお、鍛造部材の製造に際しては、通常
、平均粒子径が200〜数100人程度のNi超微粉を
使用する。すなわち、Ni粉末の平均粒子径が過大とな
ると、後述する熱処理時に、AlがNi粒子間に侵入し
てNiと化合する割合が大きくなり過ぎ、その結果、粉
末化されてNi粉末と混合されているAl母合金原料の
脆弱化を招くので、Ni粉末の平均粒子径は数100人
程度以下とするのが好ましい。
晶構造は面心立方格子(FCC)であり、例えば、第2
図に示すような粒度分布を有する。このNiの超微粉の
平均粒子径が200人の場合、見掛は密度は0.4g/
cm3、比表面積は69.4m2/gとなる。又、上記
Niの超微粉の平均粒子径が500人の場合、見掛は密
度は0.1 g / c m3、比表面積は18.9m
2/gとなる。なお、鍛造部材の製造に際しては、通常
、平均粒子径が200〜数100人程度のNi超微粉を
使用する。すなわち、Ni粉末の平均粒子径が過大とな
ると、後述する熱処理時に、AlがNi粒子間に侵入し
てNiと化合する割合が大きくなり過ぎ、その結果、粉
末化されてNi粉末と混合されているAl母合金原料の
脆弱化を招くので、Ni粉末の平均粒子径は数100人
程度以下とするのが好ましい。
一方、急冷凝固A7!合金粉末はAlの母合金原料を溶
解し、引続き、Arガスを使用したガスアトマイズ法に
より上記Al母合金原料の粉末を形成して104℃/s
ec程度の速度で冷却することにより製造する。この場
合、通常、製造された急冷凝固Al合金粉末の70%程
度は粒径が0〜50μmとなり、残りの30%程度は粒
径が50μm以上となる。
解し、引続き、Arガスを使用したガスアトマイズ法に
より上記Al母合金原料の粉末を形成して104℃/s
ec程度の速度で冷却することにより製造する。この場
合、通常、製造された急冷凝固Al合金粉末の70%程
度は粒径が0〜50μmとなり、残りの30%程度は粒
径が50μm以上となる。
上記のAl母合金原料としては、例えば、第1表に組成
を示すA(1−Cu−Mg系合金や、第2表に組成を示
ずA 1− S i −Cu −M g系合金等を使用
できる。なお、第1表及び第2表中のNiの欄には、上
記のAl母合金原料から製造された急冷凝固Al合金粉
末に添加されるNiの超微粉の混合粉末全体に対する重
量比が示されており、Niは上記A4母合金原料に合金
成分として含まれているものではない。又、第1表及び
第2表中のSi、Cu・・・の欄に示す数値は上記混合
粉末全体に対して各成分が占める重量比を示している。
を示すA(1−Cu−Mg系合金や、第2表に組成を示
ずA 1− S i −Cu −M g系合金等を使用
できる。なお、第1表及び第2表中のNiの欄には、上
記のAl母合金原料から製造された急冷凝固Al合金粉
末に添加されるNiの超微粉の混合粉末全体に対する重
量比が示されており、Niは上記A4母合金原料に合金
成分として含まれているものではない。又、第1表及び
第2表中のSi、Cu・・・の欄に示す数値は上記混合
粉末全体に対して各成分が占める重量比を示している。
第1表
但し、単位は重量%
第2表
次に、急冷凝固Al合金粉末とNiの超微粉とを使用し
た鍛造部材の製造手順につき述べる。
た鍛造部材の製造手順につき述べる。
第1図に示すように、まず、上述した急冷凝固Al合金
粉末と平均粒子径が200人のNiの超微粉とを混合し
くSt)、続いて、混合した粉末を予備成形する(S2
)。この予備成形は、例えば、温度350℃程度、圧力
1〜2ton 7cm”程度の条件で真空ホットプレス
法により1時間程度行う。
粉末と平均粒子径が200人のNiの超微粉とを混合し
くSt)、続いて、混合した粉末を予備成形する(S2
)。この予備成形は、例えば、温度350℃程度、圧力
1〜2ton 7cm”程度の条件で真空ホットプレス
法により1時間程度行う。
次に、予備成形体を350℃程度の温度で、かつ、1:
15程度の押出し比で熱間押出しくS3)を行った後、
機械加工(S4)を施すことにより、鍛造用素材を形成
しくS5)、引続き、上記鍛造用素材に鍛造を施す(S
6)。ここで鍛造温度を450℃以上とすると、Alと
Niとの間で化合物が形成され、鍛造成形性が悪くなる
ことがあるので、鍛造温度は450℃より低くする。
15程度の押出し比で熱間押出しくS3)を行った後、
機械加工(S4)を施すことにより、鍛造用素材を形成
しくS5)、引続き、上記鍛造用素材に鍛造を施す(S
6)。ここで鍛造温度を450℃以上とすると、Alと
Niとの間で化合物が形成され、鍛造成形性が悪くなる
ことがあるので、鍛造温度は450℃より低くする。
続いて、鍛造品に熱処理(溶体化処理)を施すことによ
り、鍛造品中のAj?、:!:Niとの間に金属間化合
物を生成させる(S7)。この際、(i)450〜55
0℃で1〜4時間熱処理を行うと、A7!とNiとの間
で生成される化合物は大部分がNiAlで、他に微量の
Ni、Aj!が生成される。なお、上記の条件で熱処理
を施された鍛造品の硬度はビッカース硬さで400とな
る。
り、鍛造品中のAj?、:!:Niとの間に金属間化合
物を生成させる(S7)。この際、(i)450〜55
0℃で1〜4時間熱処理を行うと、A7!とNiとの間
で生成される化合物は大部分がNiAlで、他に微量の
Ni、Aj!が生成される。なお、上記の条件で熱処理
を施された鍛造品の硬度はビッカース硬さで400とな
る。
又、(ii ) 550℃以上の温度で1〜4時間熱
処理を行うと、AI!とNiとの間で生成される化合物
はNiz A l 3であり、この場合、鍛造品の硬度
はピンカース硬さで850となる。
処理を行うと、AI!とNiとの間で生成される化合物
はNiz A l 3であり、この場合、鍛造品の硬度
はピンカース硬さで850となる。
熱処理が終了すると、続いて、鍛造品に最終的な機械加
工を施しくS8)、所定の鍛造部材を完成する(S9)
。なお、上記の熱処理後に、必要に応じて、時効処理(
焼戻し)を行うようにしても良い。
工を施しくS8)、所定の鍛造部材を完成する(S9)
。なお、上記の熱処理後に、必要に応じて、時効処理(
焼戻し)を行うようにしても良い。
上記した鍛造部材の製造方法においては、鍛造成形の段
階では、AIとNiとは合金或いは化合物を形成してい
ないので、良好な鍛造成形性を得ることができ、これに
より、確実に所望形状の鍛造部材を製造することができ
るようになる。又、鍛造後にANとNiとの間で金属間
化合物を生成させることにより、完成した鍛造部材に充
分な強度と耐摩耗性を付与することが可能となる。
階では、AIとNiとは合金或いは化合物を形成してい
ないので、良好な鍛造成形性を得ることができ、これに
より、確実に所望形状の鍛造部材を製造することができ
るようになる。又、鍛造後にANとNiとの間で金属間
化合物を生成させることにより、完成した鍛造部材に充
分な強度と耐摩耗性を付与することが可能となる。
本発明者は本発明法と従来法における鍛造成形性を比較
する試験を実施した。その試験結果によると、前記第1
表に示す組成のAl母合金原料から製造された急冷凝固
A/合金粉末とNiの超微粉の混合粉末とを円柱状に予
備成形した後、本発明法により室温で自由鍛造を施した
場合の据え込み率、つまり、軸方向に圧縮した際に割れ
を生じないで最大限に断面積が増加する割合が60%で
あるのに対して、第1表に示す組成のAl母合金原料に
同表中に示す割合だけNiを予め合金成分として含有し
たAj!−Cu−Mg−N i合金からなる円柱体に室
温で自由鍛造を施した場合の据え込み率は40%であっ
た。
する試験を実施した。その試験結果によると、前記第1
表に示す組成のAl母合金原料から製造された急冷凝固
A/合金粉末とNiの超微粉の混合粉末とを円柱状に予
備成形した後、本発明法により室温で自由鍛造を施した
場合の据え込み率、つまり、軸方向に圧縮した際に割れ
を生じないで最大限に断面積が増加する割合が60%で
あるのに対して、第1表に示す組成のAl母合金原料に
同表中に示す割合だけNiを予め合金成分として含有し
たAj!−Cu−Mg−N i合金からなる円柱体に室
温で自由鍛造を施した場合の据え込み率は40%であっ
た。
同様に、第2表に示す組成のAJ母合金原料から製造き
れた急冷凝固Al合金粉末とNiの超微粉との混合粉末
を円柱状に予備成形した後、本発明法により室温で自由
鍛造を施した場合の据え込み率が55%であるのに対し
て、第2表に示す組成のAl母合金原料に同表中に示す
割合だけNiを予め合金成分として含有したA#51−
CuMg Ni合金からなる円柱体に室温で自由鍛造
を施した場合の据え込み率は30%であった。
れた急冷凝固Al合金粉末とNiの超微粉との混合粉末
を円柱状に予備成形した後、本発明法により室温で自由
鍛造を施した場合の据え込み率が55%であるのに対し
て、第2表に示す組成のAl母合金原料に同表中に示す
割合だけNiを予め合金成分として含有したA#51−
CuMg Ni合金からなる円柱体に室温で自由鍛造
を施した場合の据え込み率は30%であった。
以上の結果から本発明法においては、鍛造成形性が大幅
に向上していることが実証された。
に向上していることが実証された。
又、本発明者は、本発明法と従来法とにより鍛造成形さ
れたピンについて、それぞれ摩耗試験を実施した。すな
わち、本発明法によるピンは、次頁の第3表に示すよう
に、Cu、Mg及びSiを所定量含有するAl母合金原
料から製造された急冷凝固Al合金粉末にNiの超微粉
を2.0重量%混合してなる混合粉末をもとに、本発明
法により鍛造成形したものである。一方、従来法による
ピンは、上記の急冷凝固AI!合金粉末にNiの超微粉
を混合しないで、鍛造成形したものである。この場合N
iはAl母合金原料にも含有されていない。
れたピンについて、それぞれ摩耗試験を実施した。すな
わち、本発明法によるピンは、次頁の第3表に示すよう
に、Cu、Mg及びSiを所定量含有するAl母合金原
料から製造された急冷凝固Al合金粉末にNiの超微粉
を2.0重量%混合してなる混合粉末をもとに、本発明
法により鍛造成形したものである。一方、従来法による
ピンは、上記の急冷凝固AI!合金粉末にNiの超微粉
を混合しないで、鍛造成形したものである。この場合N
iはAl母合金原料にも含有されていない。
第3表
第4表
そして、第4表に組成を示すA390合金をもとに形成
され、T6の処理が施されたディスクを回転させながら
、このディスクに上記本発明法及び従来法によるビンを
押し当て、焼付が生じない限界の面圧を測定した。それ
によると、焼付が生じない限界の面圧は、従来法による
ビンでは100kg7cm2であるのに対し、本発明法
によるビンでは145k g/ c m2であり、本発
明法では、製品の耐摩耗性が向上していることが確認さ
れた。なお、上記の摩耗試験において、ディスクに対す
るビンの摺動速度は8 m / s 、使用した潤滑油
は4サイクルガソリンエンジン油のl0W−30、潤滑
油の温度は100℃であった。
され、T6の処理が施されたディスクを回転させながら
、このディスクに上記本発明法及び従来法によるビンを
押し当て、焼付が生じない限界の面圧を測定した。それ
によると、焼付が生じない限界の面圧は、従来法による
ビンでは100kg7cm2であるのに対し、本発明法
によるビンでは145k g/ c m2であり、本発
明法では、製品の耐摩耗性が向上していることが確認さ
れた。なお、上記の摩耗試験において、ディスクに対す
るビンの摺動速度は8 m / s 、使用した潤滑油
は4サイクルガソリンエンジン油のl0W−30、潤滑
油の温度は100℃であった。
なお、上記の実施例では、急冷凝固AA合金粉末にNi
粉末を混合して予備成形を施したものを鍛造用素材とし
て使用したが、それに代えて、急冷凝固AI!合金粉末
にFe粉末(硬度: Hv 50)又はCu粉末(硬度
:Hv80)を混合したり、急冷凝固Al合金粉末にN
i粉末、Fe粉末又はCu粉末の内の2種以上を混合し
て予備成形を施したものを鍛造用素材として使用するよ
うにしても良く、Fe粉末を使用した際には、熱処理に
よりHv LOOO−1200の硬度を有するFeとA
j2との金属間化合物を得ることができ、一方、Cu粉
末を使用した際には熱処理によりHv570〜730の
硬度を有するCuとAlとの金属間化合物を得ることが
できるもので、Ni粉末と同様に強度及び耐摩耗性を向
上させることができる。“〔発明の効果〕 本発明に係る鍛造部材の製造方法は、以上のように、急
冷凝固/1合金粉末にNi粉末、Fe粉末又はCu粉末
の内の少なくとも1種を混合した後、所望の形状に鍛造
成形し、続いて、熱処理を施すことによりANとNi、
Fe又はCuとの間で金属間化合物を生成するようにし
た構成である。
粉末を混合して予備成形を施したものを鍛造用素材とし
て使用したが、それに代えて、急冷凝固AI!合金粉末
にFe粉末(硬度: Hv 50)又はCu粉末(硬度
:Hv80)を混合したり、急冷凝固Al合金粉末にN
i粉末、Fe粉末又はCu粉末の内の2種以上を混合し
て予備成形を施したものを鍛造用素材として使用するよ
うにしても良く、Fe粉末を使用した際には、熱処理に
よりHv LOOO−1200の硬度を有するFeとA
j2との金属間化合物を得ることができ、一方、Cu粉
末を使用した際には熱処理によりHv570〜730の
硬度を有するCuとAlとの金属間化合物を得ることが
できるもので、Ni粉末と同様に強度及び耐摩耗性を向
上させることができる。“〔発明の効果〕 本発明に係る鍛造部材の製造方法は、以上のように、急
冷凝固/1合金粉末にNi粉末、Fe粉末又はCu粉末
の内の少なくとも1種を混合した後、所望の形状に鍛造
成形し、続いて、熱処理を施すことによりANとNi、
Fe又はCuとの間で金属間化合物を生成するようにし
た構成である。
これにより、鍛造成形の段階では、急冷凝固Al合金粉
末にNi粉末、Fe粉末又はCu粉末が混合されている
のみで、Ni、Fe又はCuがAlとの間で合金或いは
化合物を形成してはいないので、良好な鍛造成形性を得
ることができるようになるという効果を奏する。
末にNi粉末、Fe粉末又はCu粉末が混合されている
のみで、Ni、Fe又はCuがAlとの間で合金或いは
化合物を形成してはいないので、良好な鍛造成形性を得
ることができるようになるという効果を奏する。
又、鍛造後にAlとNi、Fe又はCuとの間で金属間
化合物が生成されるので、完成された鍛造部材は強度及
び耐摩耗性の優れたものとなる。
化合物が生成されるので、完成された鍛造部材は強度及
び耐摩耗性の優れたものとなる。
第1図及び第2図は本発明の実施例を示すものであって
、第1図は鍛造部材の製造手順を示すフローチャート、
第2図は鍛造部材の製造に使用されるNiの超微粉の粒
度分布を示すグラフ、第3図はエンジンのパルプ駆動部
を示す概略断面図である。 4はバルブアッパシート(鍛造部材)である。 第1図 第 2rM 末九手経〔入〕 第3図
、第1図は鍛造部材の製造手順を示すフローチャート、
第2図は鍛造部材の製造に使用されるNiの超微粉の粒
度分布を示すグラフ、第3図はエンジンのパルプ駆動部
を示す概略断面図である。 4はバルブアッパシート(鍛造部材)である。 第1図 第 2rM 末九手経〔入〕 第3図
Claims (1)
- 1、急冷凝固Al合金粉末にNi粉末、Fe粉末又はC
u粉末の内の少なくとも1種を混合した後、所望の形状
に鍛造成形し、続いて、熱処理を施すことによりAlと
Ni、Fe又はCuとの間で金属間化合物を生成するよ
うにしたことを特徴とする鍛造部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63108384A JPH01279701A (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 鍛造部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63108384A JPH01279701A (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 鍛造部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01279701A true JPH01279701A (ja) | 1989-11-10 |
Family
ID=14483403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63108384A Pending JPH01279701A (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 鍛造部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01279701A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05305380A (ja) * | 1992-04-28 | 1993-11-19 | Mazda Motor Corp | マグネシウム合金製部材の製造方法 |
| US5701576A (en) * | 1993-06-03 | 1997-12-23 | Mazda Motor Corporation | Manufacturing method of plastically formed product |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6299425A (ja) * | 1985-10-24 | 1987-05-08 | Showa Alum Corp | Al基金属間化合物展伸材の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-30 JP JP63108384A patent/JPH01279701A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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