JPH02194133A - ウイスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法 - Google Patents
ウイスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法Info
- Publication number
- JPH02194133A JPH02194133A JP1109089A JP1109089A JPH02194133A JP H02194133 A JPH02194133 A JP H02194133A JP 1109089 A JP1109089 A JP 1109089A JP 1109089 A JP1109089 A JP 1109089A JP H02194133 A JPH02194133 A JP H02194133A
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- Japan
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- whisker
- based metal
- reinforced
- composite material
- whiskers
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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、均質組織性状を有するウィスカー強化Ａｌ系
金属複合材の製造方法に関する。
金属複合材の製造方法に関する。
Ｓ ｉ Ｃ，Ｓ ｉｓ Ｎ４ 、Ａｌｚ Ｏｓなどの針
状単結晶からなるウィスカーをＡＩ！、やその合金に複
合化したウィスカー強化Ａｌ系金属複合材は、軽量で卓
越した強度特性を備えるため航空機、自動車からスポー
ツ、レジャー分野に至る広汎な用途部材として注目され
、既に一部は実用化されている。
状単結晶からなるウィスカーをＡＩ！、やその合金に複
合化したウィスカー強化Ａｌ系金属複合材は、軽量で卓
越した強度特性を備えるため航空機、自動車からスポー
ツ、レジャー分野に至る広汎な用途部材として注目され
、既に一部は実用化されている。
これらの複合材は、通常、ウィスカーを所定形状に集合
成形化したプリフォームにＡｌ系金属のマトリックス溶
湯を加圧下に溶浸鋳造する加圧鋳造法、あるいはウィス
カーとＡｌ系金属のマトリックス粉末を混合してホット
プレスなどを用いて焼結する粉末冶金法によって製造さ
れている。
成形化したプリフォームにＡｌ系金属のマトリックス溶
湯を加圧下に溶浸鋳造する加圧鋳造法、あるいはウィス
カーとＡｌ系金属のマトリックス粉末を混合してホット
プレスなどを用いて焼結する粉末冶金法によって製造さ
れている。
このうち、加圧鋳造法においては均質組織のプリフォー
ムを形成することに高度な技術手法を必要とするうえに
、溶浸時、Ａｌ系金属の一部がブリフォームにトラップ
される現象が生じてマトリックス成分の均質化が損われ
る問題点が最近の研究により見出されている。
ムを形成することに高度な技術手法を必要とするうえに
、溶浸時、Ａｌ系金属の一部がブリフォームにトラップ
される現象が生じてマトリックス成分の均質化が損われ
る問題点が最近の研究により見出されている。
他方、粉末冶金法ではウィスカーとマトリックス金属わ
）末の均一混合化に困難性を伴ない、また焼結後のウィ
スカーがＡｌ系金属粒子の境界部に偏在する現象が避け
られなかった。
）末の均一混合化に困難性を伴ない、また焼結後のウィ
スカーがＡｌ系金属粒子の境界部に偏在する現象が避け
られなかった。
ウィスカー強化金属複合材の性状特性はマトリックス金
属中に存在するウィスカーの分散度合に大きく依存する
ため、均質な複合！ＩＩ＃ａを形成することが製造技術
上の要求事項となるが、上記のように通常の加圧鋳造法
および粉末冶金法によってはこの要求を満足することは
困難であった。
属中に存在するウィスカーの分散度合に大きく依存する
ため、均質な複合！ＩＩ＃ａを形成することが製造技術
上の要求事項となるが、上記のように通常の加圧鋳造法
および粉末冶金法によってはこの要求を満足することは
困難であった。
複合組織の均質化は、複合材料を熱間で押出し、圧延も
しくは鍜造するなど塑性加工を施すことによって改善さ
れることが知られている。とくに熱間押出し加工を適用
するとウィスカーの配向とミクロポロシティの圧着作用
によって強度特性が有意に向上する事実が認められてい
る（第２回先端材料技術シンポジウム（ＳＡＭＰＩ！
Ｊａｐａｎ ）報文、２４２〜５４Ｍ５ＩＣウイス力−
強化ＡＮ系合金複合材の製造条件と機械的特性”、特開
昭６３−２７４７２７号公報等、〕。
しくは鍜造するなど塑性加工を施すことによって改善さ
れることが知られている。とくに熱間押出し加工を適用
するとウィスカーの配向とミクロポロシティの圧着作用
によって強度特性が有意に向上する事実が認められてい
る（第２回先端材料技術シンポジウム（ＳＡＭＰＩ！
Ｊａｐａｎ ）報文、２４２〜５４Ｍ５ＩＣウイス力−
強化ＡＮ系合金複合材の製造条件と機械的特性”、特開
昭６３−２７４７２７号公報等、〕。
ところが、押出し加工による場合にはウィスカーの配向
によって材料特性に異方性が生じるという特有の難点が
あり、等方性状が要求される部材としては不適格となる
問題があった。
によって材料特性に異方性が生じるという特有の難点が
あり、等方性状が要求される部材としては不適格となる
問題があった。
本発明は、上記の問題点を解消し、ウィスカーの分散が
極めて均ｉｆ等方性ｍｍを有するウィスカー強化Ａｊ２
系金属複合材の製造方法を提供するものである。
極めて均ｉｆ等方性ｍｍを有するウィスカー強化Ａｊ２
系金属複合材の製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明に係るウィスカー強化Ａｌ系金属複合
材の製造方法は、ウィスカーとＡｌ系金属マトリックス
粉末の混合成形体もしくは焼結体を細線に押出し加工し
たのち短かく切断して粒状体となし、該粒状体を焼結す
ることを構成上の特徴とする。
材の製造方法は、ウィスカーとＡｌ系金属マトリックス
粉末の混合成形体もしくは焼結体を細線に押出し加工し
たのち短かく切断して粒状体となし、該粒状体を焼結す
ることを構成上の特徴とする。
ウィスカーとしてはＳｉ源原料を炭材と共に不活性気流
中で高温反応させることにより得られるＳｊＣまたは５
ｉｓＮｎの針状単結晶が有効に用いられ、また、マトリ
ックスにはＡｌもしくはその合金からなるＡｎ系金属か
ら選定された粉末が使用される。
中で高温反応させることにより得られるＳｊＣまたは５
ｉｓＮｎの針状単結晶が有効に用いられ、また、マトリ
ックスにはＡｌもしくはその合金からなるＡｎ系金属か
ら選定された粉末が使用される。
これらウィスカーとＡｌ系金属マトリックス粉末は、適
宜な液媒中で攪拌混合する湿式法あるいは高速気流中で
撹拌混合する乾式法を用いて均一に混合する。この際、
マトリックス粉末の粒子径は１４ｎ以下の微粉末に調整
することが好ましく、この粒子径を越えると均一な混合
物を得ることが困難となる。
宜な液媒中で攪拌混合する湿式法あるいは高速気流中で
撹拌混合する乾式法を用いて均一に混合する。この際、
マトリックス粉末の粒子径は１４ｎ以下の微粉末に調整
することが好ましく、この粒子径を越えると均一な混合
物を得ることが困難となる。
両成分の配合は、ＡＩｌ系金属マトリックスに対するウ
ィスカーの体積含有率（■【）として５〜３０％の範囲
に設定することが望ましい、この体積含有率（ｖｒ）が
５％を下廻るとウィスカーの複合強化性能が有効に発揮
されず、また３０％を越えると後工程の押出し加工が円
滑に進行しなくなる。
ィスカーの体積含有率（■【）として５〜３０％の範囲
に設定することが望ましい、この体積含有率（ｖｒ）が
５％を下廻るとウィスカーの複合強化性能が有効に発揮
されず、また３０％を越えると後工程の押出し加工が円
滑に進行しなくなる。
上記の混合粉末はビレット形状にモールド成形して混合
成形体とするか、更に該混合成形体を真空中で加熱する
こきにより仮の焼結体としたのち、押出し加工に供され
る。
成形体とするか、更に該混合成形体を真空中で加熱する
こきにより仮の焼結体としたのち、押出し加工に供され
る。
押出し加工は、熱間押出方式を用い混合成形体または焼
結体が直径（Ｄ）０．５〜２．０＋ａｎの細線になるよ
うな条件に従うことが好適である。この場合、細線径（
Ｄ）が０．５ｍ未満となるとノズル押出しが困難となり
、他方、２．０園を上廻ると押出し加工によるウィスカ
ーの分散改善効果が不十分となる。
結体が直径（Ｄ）０．５〜２．０＋ａｎの細線になるよ
うな条件に従うことが好適である。この場合、細線径（
Ｄ）が０．５ｍ未満となるとノズル押出しが困難となり
、他方、２．０園を上廻ると押出し加工によるウィスカ
ーの分散改善効果が不十分となる。
押出し加工された細線は、ついで短かく切断して粒状体
に形成する。望ましい切断長は１Ｄ〜２Ｄ（Ｄは細線径
）である。
に形成する。望ましい切断長は１Ｄ〜２Ｄ（Ｄは細線径
）である。
このようにして形成された粒状体は、１０−”ｔｏｒｒ
以下の真空雰囲気、固相線−１００°Ｃ〜固相線までの
温度域、５００ｋｇ／ｃ−以上の圧力からなる条件で焼
結し、ウィスカー強化Ａｌ系金属複合材を得る。
以下の真空雰囲気、固相線−１００°Ｃ〜固相線までの
温度域、５００ｋｇ／ｃ−以上の圧力からなる条件で焼
結し、ウィスカー強化Ａｌ系金属複合材を得る。
本発明に従えば、簡易な処理工程で得られるウィスカー
とＡｌ系金属マトリックス粉末との混合成形体もしくは
焼結体を用い、これを細線に押出す加工工程によってウ
ィスカーの分散度合を改善し、更にこの細線を短かく切
断した粒状体を材料として一体に焼結する工程で押出し
加工段階で形成されたウィスカーの配向化を消去する機
能が図られる。
とＡｌ系金属マトリックス粉末との混合成形体もしくは
焼結体を用い、これを細線に押出す加工工程によってウ
ィスカーの分散度合を改善し、更にこの細線を短かく切
断した粒状体を材料として一体に焼結する工程で押出し
加工段階で形成されたウィスカーの配向化を消去する機
能が図られる。
これらの作用が相俟って、ウィスカー分散性が極めて均
質でかつ等方性の複合組織を効率よく形成することが可
能となる。
質でかつ等方性の複合組織を効率よく形成することが可
能となる。
以下、本発明を実施例および比較例と対比して説明する
。
。
実施例１、比較例１
平均径が０．４μ鳳、長さ２０−のＳｉＣウィスカーと
粒子径４４ｐｍ以下のＡ１合金（６０６１）粉末をエタ
ノール中で均一に攪拌混合してウィスカ一体積含有率（
Ｖｆ）１５％の混合物を調製した。この混合物を面圧３
Ｌ／ｃｊの圧力でモールド成形して充填率７２％の混合
成形体（直径４８閣、長さ２３ｏＩＩＩ１１）ヲ形成し
た。
粒子径４４ｐｍ以下のＡ１合金（６０６１）粉末をエタ
ノール中で均一に攪拌混合してウィスカ一体積含有率（
Ｖｆ）１５％の混合物を調製した。この混合物を面圧３
Ｌ／ｃｊの圧力でモールド成形して充填率７２％の混合
成形体（直径４８閣、長さ２３ｏＩＩＩ１１）ヲ形成し
た。
ついで、混合成形体を直径５０ｍの押出しコンテナーに
装着し、温度４８０″Ｃ１押出し面圧４．５ ｔ ／Ｃ
シの熱圧条件で直径１．５閣の細線に押出し、引続き直
ちに長さ２鋪に切断して粒状体とした。
装着し、温度４８０″Ｃ１押出し面圧４．５ ｔ ／Ｃ
シの熱圧条件で直径１．５閣の細線に押出し、引続き直
ちに長さ２鋪に切断して粒状体とした。
上記の粒状体ｔｏｏｏ ｇを内径７０閤の金型に充填し
、真空下（１０−’ｔｏｒｒ水準）で５５０°Ｃの温度
に２４時間保持して脱ガス処理したのち、面圧Ｉｔ／ｃ
ｊで真空焼結してウィスカー強化Ａｌ系金属複合材を得
た。
、真空下（１０−’ｔｏｒｒ水準）で５５０°Ｃの温度
に２４時間保持して脱ガス処理したのち、面圧Ｉｔ／ｃ
ｊで真空焼結してウィスカー強化Ａｌ系金属複合材を得
た。
比較のために、上記のＳｉＣウィスカーとＡＩ！。
合金（６０６１）との混合物〔ウィスカ一体積含有率（
Ｖ ｆ ） １５％〕をそのまま金型に充填し、上記と
同一条件により真空焼結してウィスカー強化Ａｌ系金属
複合材を作成した（比較例１）。
Ｖ ｆ ） １５％〕をそのまま金型に充填し、上記と
同一条件により真空焼結してウィスカー強化Ａｌ系金属
複合材を作成した（比較例１）。
このようにして得られた各複合材（Ｆ）およびＴ、熱処
理（Ｔ、 ： ４９５°Ｃ１２ｈｒ、 １９０℃
、１０ｈｒ）を施した材料につき加圧方向（Ｐ方向）と
加圧軸に垂直方向（Ｓ方向）の強度特性を測定し、対比
して表１に示した。
理（Ｔ、 ： ４９５°Ｃ１２ｈｒ、 １９０℃
、１０ｈｒ）を施した材料につき加圧方向（Ｐ方向）と
加圧軸に垂直方向（Ｓ方向）の強度特性を測定し、対比
して表１に示した。
また、実施例１および比較例１による複合材（Ｔ、）の
Ｓ方向における組織（＃？ｌｌ磨面）を示した光学顕微
鏡写真（倍率１００倍）を第１図および第２図に掲載し
た。
Ｓ方向における組織（＃？ｌｌ磨面）を示した光学顕微
鏡写真（倍率１００倍）を第１図および第２図に掲載し
た。
表２および第１図、第２図から、実施例１のＳｉＣウィ
スカー強化Ａ１１合金材は比較例１のものに比べ高位の
複合特性を示し、そのうえ優れた等方性組織を備えるこ
とが認められる。
スカー強化Ａ１１合金材は比較例１のものに比べ高位の
複合特性を示し、そのうえ優れた等方性組織を備えるこ
とが認められる。
実施例２〜３
実施例１と同一手法を用いＳｉＣウィスカーとＡｌ合金
（６０６１）粉末によりウィスカ一体積含有率（Ｖｆ）
２０％の混合成形体を形成し、これを真空中５００℃温
度に加熱して仮焼結をおこなった。
（６０６１）粉末によりウィスカ一体積含有率（Ｖｆ）
２０％の混合成形体を形成し、これを真空中５００℃温
度に加熱して仮焼結をおこなった。
この焼結体を実施例１に準じて直径２．０閣および５．
０■の細線に押出し加工し、引続き細線径と同一長さに
切断して粒状体とした。この粒状体を実施例１と同一条
件により真空焼結してＳｉＣウィスカーＡＩ！系金属複
合材を製造した。
０■の細線に押出し加工し、引続き細線径と同一長さに
切断して粒状体とした。この粒状体を実施例１と同一条
件により真空焼結してＳｉＣウィスカーＡＩ！系金属複
合材を製造した。
得られた各複合材の強度特性を表２に示した。
表２に示されるように実施例２．３による複合材はいず
れも良好な複合特性を示したが、押出し細線径が２．０
閣を越える実施例３はウィスカーの分散度合が十分に改
善されない結果、実施例２に比べ強度性能が劣るもので
あった。
れも良好な複合特性を示したが、押出し細線径が２．０
閣を越える実施例３はウィスカーの分散度合が十分に改
善されない結果、実施例２に比べ強度性能が劣るもので
あった。
以上のとおり、本発明によれば常に均質で等方性組織を
有するウィスカー強化Ａｌ系金属複合材を効率よく製造
することができるから、軽量かつ高度の強度特性が要求
される多様の用途部材として有用である。
有するウィスカー強化Ａｌ系金属複合材を効率よく製造
することができるから、軽量かつ高度の強度特性が要求
される多様の用途部材として有用である。
第１図は本発明の実施例によるウィスカー強化Ａｌ系金
属複合材の組織を拡大した光学顕微鏡写真（１００倍）
、第２図は比較例によるウィスカー強化Ａｌ系金属複合
材の組織を拡大した光学顕微鏡写真（１００倍）である
。
属複合材の組織を拡大した光学顕微鏡写真（１００倍）
、第２図は比較例によるウィスカー強化Ａｌ系金属複合
材の組織を拡大した光学顕微鏡写真（１００倍）である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ウィスカーとＡｌ系金属マトリックス粉末の混合成
形体もしくは焼結体を細線に押出し加工したのち短かく
切断して粒状体となし、該粒状体を焼結することを特徴
とするウィスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法。 ２、ウィスカーがＳｉＣまたはＳｉ＿３Ｎ＿４の針状単
結晶である請求項１記載のウィスカー強化Ａｌ系金属複
合材の製造方法。 ３、Ａｌ系金属マトリックスに対するウィスカーの体積
含有率（Ｖｆ）を５〜３０％、押出し加工時の細線径（
Ｄ）を０．５〜２．０ｍｍ、切断長を１Ｄ〜２Ｄの範囲
に設定する請求項１記載のウィスカー強化Ａｌ系金属複
合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011090A JPH076015B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | ウイスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011090A JPH076015B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | ウイスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02194133A true JPH02194133A (ja) | 1990-07-31 |
| JPH076015B2 JPH076015B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=11768289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011090A Expired - Lifetime JPH076015B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | ウイスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076015B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58104102A (ja) * | 1981-12-16 | 1983-06-21 | Nippon Seiko Kk | 繊維強化多孔質複合材料の製造方法 |
| JPS644439A (en) * | 1987-06-23 | 1989-01-09 | Kobe Steel Ltd | Extruding method for bar material composed of fiber reinforced composite material |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1011090A patent/JPH076015B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58104102A (ja) * | 1981-12-16 | 1983-06-21 | Nippon Seiko Kk | 繊維強化多孔質複合材料の製造方法 |
| JPS644439A (en) * | 1987-06-23 | 1989-01-09 | Kobe Steel Ltd | Extruding method for bar material composed of fiber reinforced composite material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076015B2 (ja) | 1995-01-25 |
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