JPH01287238A - アルミニウム基複合材 - Google Patents
アルミニウム基複合材Info
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- JPH01287238A JPH01287238A JP11562688A JP11562688A JPH01287238A JP H01287238 A JPH01287238 A JP H01287238A JP 11562688 A JP11562688 A JP 11562688A JP 11562688 A JP11562688 A JP 11562688A JP H01287238 A JPH01287238 A JP H01287238A
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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、ウィスカー強化型アルミニウム基複合利に関
する。
する。
本願明細書においては、アルミニウムおよびアルミニウ
ム合金を一括して“アルミニウム”と総称するものとす
る。
ム合金を一括して“アルミニウム”と総称するものとす
る。
従来技術とその問題点
高強度、高剛性、耐熱性などに優れたウィスカーを強化
材とするウィスカー強化型複合材は、高比強度、高比剛
性、優れた耐熱性などを備えているので、航空機、宇宙
船などの宇宙航空機分野における構造機能部品、自動車
、船などの輸送機器分野における構造機能部品、スポー
ツ用品乃至機具などの素材として、注目されている。
材とするウィスカー強化型複合材は、高比強度、高比剛
性、優れた耐熱性などを備えているので、航空機、宇宙
船などの宇宙航空機分野における構造機能部品、自動車
、船などの輸送機器分野における構造機能部品、スポー
ツ用品乃至機具などの素材として、注目されている。
既存のウィスカー強化アルミニウム複合利の製造方法は
、（イ）あらかじめ作製したウィスカーのプリフォーム
内の空間にアルミニウム溶湯を加圧下に含？Ｊｔさせた
後、冷却させる高圧凝固鍛造法と（ロ）ウィスカーとア
ルミニウム粉末とを混合した後、圧縮成形する方法とに
大別される。
、（イ）あらかじめ作製したウィスカーのプリフォーム
内の空間にアルミニウム溶湯を加圧下に含？Ｊｔさせた
後、冷却させる高圧凝固鍛造法と（ロ）ウィスカーとア
ルミニウム粉末とを混合した後、圧縮成形する方法とに
大別される。
（イ）の方法は、ウィスカーのプリフォーム製造という
煩雑な工程を必要とするのみならず、アルミニウム溶湯
の含浸時にその高い溶湯圧力のために、プリフォーム自
体が変形することがあり、複合材中のウィスカーの体積
分率を制御することが困難である。
煩雑な工程を必要とするのみならず、アルミニウム溶湯
の含浸時にその高い溶湯圧力のために、プリフォーム自
体が変形することがあり、複合材中のウィスカーの体積
分率を制御することが困難である。
一方、（ロ）の方法には、（イ）の方法とは異なった問
題点が存在する。一般に、ウィスカーは、直径０．１〜
１μｍ程度、長さ５〜２００μｍ程度の針状形態をなし
ており、繊維相互が絡まり合って、いわゆる“もぐさ状
”を呈している。従って、アルミニウム粉末との均一混
合のためには、まずこの絡まり番十分にほぐした後、混
合を行う必要がある。特開昭５９−１８５７０１号公報
および特開昭６０−２５１９２２号公報には、ウィスカ
ーの絡まりをほぐして、アルミニウム粉末と均一に混合
させる方法が開示されている。しかしながら、混合する
アルミニウム粉末の粒径が大きければ、その後の固化成
形工程において、ウィスカーがアルミニウム粉末の隙間
に集中して、アルミニウムマトリックスとの均一な分散
は、望み難い。このことは、特にウィスカーの体積分率
の大きい複合材を製造する場合に顕著となる。
題点が存在する。一般に、ウィスカーは、直径０．１〜
１μｍ程度、長さ５〜２００μｍ程度の針状形態をなし
ており、繊維相互が絡まり合って、いわゆる“もぐさ状
”を呈している。従って、アルミニウム粉末との均一混
合のためには、まずこの絡まり番十分にほぐした後、混
合を行う必要がある。特開昭５９−１８５７０１号公報
および特開昭６０−２５１９２２号公報には、ウィスカ
ーの絡まりをほぐして、アルミニウム粉末と均一に混合
させる方法が開示されている。しかしながら、混合する
アルミニウム粉末の粒径が大きければ、その後の固化成
形工程において、ウィスカーがアルミニウム粉末の隙間
に集中して、アルミニウムマトリックスとの均一な分散
は、望み難い。このことは、特にウィスカーの体積分率
の大きい複合材を製造する場合に顕著となる。
問題点を解決するための手段
本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑みて種々
研究を重ねた結果、アルミニウム基複合材中のウィスカ
ーの均一な分散は、使用するウィスカーの直径と複合相
中のウィスカーの体積分率で規定される数値よりも小さ
い粒径のアルミニウム粉末を使用することにより、可能
となることを見出した。
研究を重ねた結果、アルミニウム基複合材中のウィスカ
ーの均一な分散は、使用するウィスカーの直径と複合相
中のウィスカーの体積分率で規定される数値よりも小さ
い粒径のアルミニウム粉末を使用することにより、可能
となることを見出した。
すなわち、本発明は、下記のアルミニウム基複合材を提
供するものである： 「アルミニウム粉末をマトリックスとし、ウィスカーを
強化材とするアルミニウム基複合制であって、 ５ｄ ／Ｖｆ＞ｄｐ （但し、 ｄ、：ウィスカーの平均直径（μｍ） Ｖｆ ：複合材中のウィスカーの体積分率ｄｐニアルミ
ニウム粉末の平均直径（μｍ））で規定される直径を有
するアルミニウム粉末をマトリックスとして使用するこ
とを特徴とするアルミニウム基複合材。」 本発明にお゛いてマトリックス成分として使用するアル
ミニウム粉末は、ガスアトマイズ法、遠心アトマイズ法
などの常法で作られたものが使用できる。
供するものである： 「アルミニウム粉末をマトリックスとし、ウィスカーを
強化材とするアルミニウム基複合制であって、 ５ｄ ／Ｖｆ＞ｄｐ （但し、 ｄ、：ウィスカーの平均直径（μｍ） Ｖｆ ：複合材中のウィスカーの体積分率ｄｐニアルミ
ニウム粉末の平均直径（μｍ））で規定される直径を有
するアルミニウム粉末をマトリックスとして使用するこ
とを特徴とするアルミニウム基複合材。」 本発明にお゛いてマトリックス成分として使用するアル
ミニウム粉末は、ガスアトマイズ法、遠心アトマイズ法
などの常法で作られたものが使用できる。
本発明で使用するウィスカーとしては、特に限定されず
、５ｉＣＳＳｉ３ Ｎ４、Ａ１２０３、Ｋ２０φ６Ｔｉ
０２などの公知のウィスカー材料が使用される。これら
のウィスカーは、直径０．１〜１μｍ程度、長さ５〜２
００μｍ程度のものである。使用に際しては、これらの
ウィスカー ４ −一 一の絡まり状態をあらかじめほぐしておくことも、従来
技術の場合と同様である。
、５ｉＣＳＳｉ３ Ｎ４、Ａ１２０３、Ｋ２０φ６Ｔｉ
０２などの公知のウィスカー材料が使用される。これら
のウィスカーは、直径０．１〜１μｍ程度、長さ５〜２
００μｍ程度のものである。使用に際しては、これらの
ウィスカー ４ −一 一の絡まり状態をあらかじめほぐしておくことも、従来
技術の場合と同様である。
アルミニウム粉末とウィスカーとの混合割合は、複合祠
の用途、ウィスカーの種類などにより変わり得るが、通
常前者９５〜７０容量％に対し、後者５〜３０容量％程
度とすることが好ましい。換言すれば、ウィスカーの体
積分率は、０．０５〜０．３０程度とすることが好まし
い。
の用途、ウィスカーの種類などにより変わり得るが、通
常前者９５〜７０容量％に対し、後者５〜３０容量％程
度とすることが好ましい。換言すれば、ウィスカーの体
積分率は、０．０５〜０．３０程度とすることが好まし
い。
この様な条件下において、本発明で使用するアルミニウ
ム粉末の平均直径ｄ （μｍ）は、５ｄ ／Ｖｆ＞ｄ
ｐ （但し、 ｄ、：ウィスカーの平均直径（μｍ） Ｖｆ ：複合材中のウィスカーの体積分率）を満足する
ものでなければならない。この条件を満足しない場合に
は、ウィスカーとアルミニウム粉末との均一な混合が行
われず、従って、成形製品の引張強度などの物性も劣っ
たものとなる。
ム粉末の平均直径ｄ （μｍ）は、５ｄ ／Ｖｆ＞ｄ
ｐ （但し、 ｄ、：ウィスカーの平均直径（μｍ） Ｖｆ ：複合材中のウィスカーの体積分率）を満足する
ものでなければならない。この条件を満足しない場合に
は、ウィスカーとアルミニウム粉末との均一な混合が行
われず、従って、成形製品の引張強度などの物性も劣っ
たものとなる。
本発明による複合材は、例えば、沸点が低く、アルミニ
ウムと化合物を作らず、且つ低毒性の溶媒中で、上記の
要件を満足するアルミニウム粉末とウィスカーとを均一
に混合した後、溶媒を除去し、以後常法に従って缶に詰
め、減圧下に脱ガスし、封缶し、熱間で押出し成形する
ことにより、製造される。
ウムと化合物を作らず、且つ低毒性の溶媒中で、上記の
要件を満足するアルミニウム粉末とウィスカーとを均一
に混合した後、溶媒を除去し、以後常法に従って缶に詰
め、減圧下に脱ガスし、封缶し、熱間で押出し成形する
ことにより、製造される。
発明の効果
本発明によるウィスカー強化複合材は、アルミニウムマ
トリックスとウィスカーとが均一に分゛散されているの
で、公知の複合材に比して、強度が高い。
トリックスとウィスカーとが均一に分゛散されているの
で、公知の複合材に比して、強度が高い。
実施例
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明らかにする。
一層明らかにする。
実施例１
ＡＡ６０６１アルミニウムの空気アトマイズ粉末（１０
０メツシュ通過）を回転式遠心風力分級機により風力分
級し、最大直径（分級点）が、ｄ＋ ＝５．１μｍ、ｄ
２＝９．８μｍ、ｄ３−１．５．３μｍ、ｄ４ ＝２０
．２μｍの４種の粉末を得た。
０メツシュ通過）を回転式遠心風力分級機により風力分
級し、最大直径（分級点）が、ｄ＋ ＝５．１μｍ、ｄ
２＝９．８μｍ、ｄ３−１．５．３μｍ、ｄ４ ＝２０
．２μｍの４種の粉末を得た。
この粉末とアルコール中で超音波分散させたに２０・５
Ｔｉ０２ウイスカー（倍率５０００倍の走査型電子顕微
鏡写真により求めた１００本の平均直径ｄ＝０．６４μ
ｍ）とを所定の体積分率で混合し、ホモジナイザーで攪
拌しつつ分散させて、アルコールを除去した。
Ｔｉ０２ウイスカー（倍率５０００倍の走査型電子顕微
鏡写真により求めた１００本の平均直径ｄ＝０．６４μ
ｍ）とを所定の体積分率で混合し、ホモジナイザーで攪
拌しつつ分散させて、アルコールを除去した。
得られた混合粉末を温度５３０℃、圧力２０００ ｋｇ
ｆ ／ ｃイで真空ホットプレスし、温度５３０′Ｃ
１押出し比１０で熱間押出しし、Ｔ６処理した後、得ら
れた複合相の引張試験を行った。
ｆ ／ ｃイで真空ホットプレスし、温度５３０′Ｃ
１押出し比１０で熱間押出しし、Ｔ６処理した後、得ら
れた複合相の引張試験を行った。
第１図にｄ２＝９．８１ｔｍのアルミニウム粉末を使用
した場合のウィスカ一体積分率と引張り強度との関係を
示す。
した場合のウィスカ一体積分率と引張り強度との関係を
示す。
ウィスカーの体積分率が０．２８までの場合には、引張
強度は、体積分率に比例して増加しているが、０．２８
を超えると増加の度合いが下がり始め、０．３３辺りか
らは逆に低下している。
強度は、体積分率に比例して増加しているが、０．２８
を超えると増加の度合いが下がり始め、０．３３辺りか
らは逆に低下している。
ウィスカーの体積分率が０．２８の場合、５ＸＯ，６４
÷０．２８＝１１．．４となり、またウィスカーの体積
分率か０．３３の場合、５ＸＯ，６４÷０．３３＝９．
７となり、本実施例におけるアルミニウム粉末の直径、
ウィスカーの平均直径およびウィスカーの体積分率は、
」−２の関係式を満足している。
÷０．２８＝１１．．４となり、またウィスカーの体積
分率か０．３３の場合、５ＸＯ，６４÷０．３３＝９．
７となり、本実施例におけるアルミニウム粉末の直径、
ウィスカーの平均直径およびウィスカーの体積分率は、
」−２の関係式を満足している。
第２図にウィスカーの平均直径を考慮したアルミニウム
粉末とウィスカーの体積分率との関係を示す。より詳細
には、図中の曲線は、 ｄ ＝５ｄ ／Ｖ、とした場合の関係を示し、曲Ｗ 線上および左側では、引張強度とウィスカーの体積分率
とは直線関係にある（例えは第１図においてＶｆが０．
２８以下の場合）のに対し、曲線の右側では、引張強度
の増加の度合いが低下するか、強度そのものが低下する
。
粉末とウィスカーの体積分率との関係を示す。より詳細
には、図中の曲線は、 ｄ ＝５ｄ ／Ｖ、とした場合の関係を示し、曲Ｗ 線上および左側では、引張強度とウィスカーの体積分率
とは直線関係にある（例えは第１図においてＶｆが０．
２８以下の場合）のに対し、曲線の右側では、引張強度
の増加の度合いが低下するか、強度そのものが低下する
。
第１図および第２図に示す結果から、ウィスカーの体積
分率から、使用可能なアルミニウム粉末の粒径が規定さ
れることか明らかである。
分率から、使用可能なアルミニウム粉末の粒径が規定さ
れることか明らかである。
なお、第１図および第２図において“Ａ”として示すＶ
ｆ＝０．２５なるアルミニウム複合相の結晶組織の光学
顕微鏡写真（１０００倍）を第３図として示し、また“
Ｂ”として示ずＶｒ−〇、３５なるアルミニウム複合相
の結晶組織の光学顕微鏡写真（１０００倍）を第４図と
して示す。
ｆ＝０．２５なるアルミニウム複合相の結晶組織の光学
顕微鏡写真（１０００倍）を第３図として示し、また“
Ｂ”として示ずＶｒ−〇、３５なるアルミニウム複合相
の結晶組織の光学顕微鏡写真（１０００倍）を第４図と
して示す。
第３図に示す本発明アルミニウム複合相の場合には、黒
色で表わされるウィスカーが均一に分散しているのに対
し、第４図に示す比較アルミニウム複合Ｈの場合には、
黒色で表わされるウィスカーの分散か不均一となってい
る。
色で表わされるウィスカーが均一に分散しているのに対
し、第４図に示す比較アルミニウム複合Ｈの場合には、
黒色で表わされるウィスカーの分散か不均一となってい
る。
実施例２
■＜、０・６Ｔｉ０２ウイスカーに代えてＳｉＣウィス
カー（倍率５０００倍の走査ハ゛！電ｒ顕微鏡写真によ
り求めた１００本の平均直径ｄ ＝Ｗ ０．３７μｍ）を使用する以外は実施例１と同様にして
、得られた複合相の引張試験を行った。
カー（倍率５０００倍の走査ハ゛！電ｒ顕微鏡写真によ
り求めた１００本の平均直径ｄ ＝Ｗ ０．３７μｍ）を使用する以外は実施例１と同様にして
、得られた複合相の引張試験を行った。
第５図にウィスカーの平均直径を考慮したアルミニウム
粉末とウィスカーの体積分率との関係を示す。
粉末とウィスカーの体積分率との関係を示す。
ウィスカーの種類が異なる場合にも、ウィスカーの体積
分率から、使用可能なアルミニウム粉末の粒径が規定さ
れることが明らかである。
分率から、使用可能なアルミニウム粉末の粒径が規定さ
れることが明らかである。
第１図は、本発明複合相において特定直径のアルミニウ
ム粉末を使用した場合のＳｉＣウィスカ一体積分率と引
張強度との関係を示すグラフである。第２図は、本発明
複合材においてＳｉＣウィスカーの平均直径を考慮した
アルミニウム粉末とウィスカーの体積分率との関係を示
すグラフである。第３図は、Ｖ、＝０．２５なる本発明
アルミニウム複合相の結晶組織の光学顕微鏡写真（１０
００倍）である。第４図は、Ｖ、ｒ ＝０．３Ｑる比較
例アルミニウム複合相の結晶組織の光学顕微鏡写真（１
０００倍）である。第５図は、本発明複合材においてに
２０・６Ｔｉ０２ウイスカーの平均直径を考慮したアル
ミニウム粉末とウィスカーの体積分率との関係を示すグ
ラフである。 （以上）
ム粉末を使用した場合のＳｉＣウィスカ一体積分率と引
張強度との関係を示すグラフである。第２図は、本発明
複合材においてＳｉＣウィスカーの平均直径を考慮した
アルミニウム粉末とウィスカーの体積分率との関係を示
すグラフである。第３図は、Ｖ、＝０．２５なる本発明
アルミニウム複合相の結晶組織の光学顕微鏡写真（１０
００倍）である。第４図は、Ｖ、ｒ ＝０．３Ｑる比較
例アルミニウム複合相の結晶組織の光学顕微鏡写真（１
０００倍）である。第５図は、本発明複合材においてに
２０・６Ｔｉ０２ウイスカーの平均直径を考慮したアル
ミニウム粉末とウィスカーの体積分率との関係を示すグ
ラフである。 （以上）
Claims (1)
- （１） アルミニウム粉末をマトリックスとし、ウィス
カーを強化材とするアルミニウム基複合材であって、 ５ｄ＿ｗ／Ｖ＿ｆ＞ｄ＿ｐ ｛但し、 ｄ＿ｗ：ウィスカーの平均直径（μｍ） Ｖ＿ｆ：複合材中のウィスカーの体積分率 ｄ＿ｐ：アルミニウム粉末の平均直径（μｍ）｝で規定
される直径を有するアルミニウム粉末をマトリックスと
して使用することを特徴とするアルミニウム基複合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11562688A JPH01287238A (ja) | 1988-05-12 | 1988-05-12 | アルミニウム基複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11562688A JPH01287238A (ja) | 1988-05-12 | 1988-05-12 | アルミニウム基複合材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01287238A true JPH01287238A (ja) | 1989-11-17 |
Family
ID=14667305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11562688A Pending JPH01287238A (ja) | 1988-05-12 | 1988-05-12 | アルミニウム基複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01287238A (ja) |
-
1988
- 1988-05-12 JP JP11562688A patent/JPH01287238A/ja active Pending
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