JPH02209440A - 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
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- JPH02209440A JPH02209440A JP3227689A JP3227689A JPH02209440A JP H02209440 A JPH02209440 A JP H02209440A JP 3227689 A JP3227689 A JP 3227689A JP 3227689 A JP3227689 A JP 3227689A JP H02209440 A JPH02209440 A JP H02209440A
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- whisker
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- whisker reinforced
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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、高度の複合強化特性と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。
ウィスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法に関する。
ＳｊＣ，Ｓｉｓ Ｎ、 、Ａ／！□０３などの針状単結
晶からなるウィスカーをＡｌ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。
晶からなるウィスカーをＡｌ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Ａｎ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Ａｎ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系金属の一部がプ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系金属の一部がプ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粉
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、均質な複合組織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、均質な複合組織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、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（ＳＡＭＰＥ Ｊａ
ｐａｎ ）報文、２４２〜５４“ＳｉＣウィスカー強化
強化系Ｎ系合金複合材造条件と機械的特性′°、特開昭
６３〜２７４７２７号公報等、〕。
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（ＳＡＭＰＥ Ｊａ
ｐａｎ ）報文、２４２〜５４“ＳｉＣウィスカー強化
強化系Ｎ系合金複合材造条件と機械的特性′°、特開昭
６３〜２７４７２７号公報等、〕。
ところが、押出加工による場合には押出された複合材の
直径が一定値以上となると外周部と中心部とで素材の加
工度に差異が生じ、外周部に比べて中心部における配合
度合が劣化する。このため、その後に塑性加工を施して
複合組織の均質化を図ることが困難となる問題があった
。
直径が一定値以上となると外周部と中心部とで素材の加
工度に差異が生じ、外周部に比べて中心部における配合
度合が劣化する。このため、その後に塑性加工を施して
複合組織の均質化を図ることが困難となる問題があった
。
本発明は、押出複合材の直径を一定値以下に抑えること
によって上記の問題点を解消し、さらに塑性加工を加え
ることによりウィスカーの分散が極めて均質な組織性状
を備えるウィスカー強化Ａｌ系金属複合材を得ることに
成功したものである。
によって上記の問題点を解消し、さらに塑性加工を加え
ることによりウィスカーの分散が極めて均質な組織性状
を備えるウィスカー強化Ａｌ系金属複合材を得ることに
成功したものである。
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、予め複合化したウィスカー強化Ａｌ系
金属を押出または／および引抜加工してウィスカーが軸
方向に配向した直径０．５〜２．０ｍの細線を形成し、
該細線を積層して熱圧することを構成上の特徴とする。
材の製造方法は、予め複合化したウィスカー強化Ａｌ系
金属を押出または／および引抜加工してウィスカーが軸
方向に配向した直径０．５〜２．０ｍの細線を形成し、
該細線を積層して熱圧することを構成上の特徴とする。
ウィスカーとしては、Ｓｔ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ＳｉＣまたは
Ｓ ｉ 、ｌＮ４の針状単結晶が有効に用いられ、また
、マトリックスはＡｌもしくはその合金からなるＡＩ２
系金属から選定される。
流中で高温反応させることにより得られるＳｉＣまたは
Ｓ ｉ 、ｌＮ４の針状単結晶が有効に用いられ、また
、マトリックスはＡｌもしくはその合金からなるＡＩ２
系金属から選定される。
これらウィスカーとマトリックス金属とにより予め複合
化したウィスカー強化Ａｌ系金属を得るには、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マトリッ
クス金属の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マトリックス金属の粉末を混合して
ホットプレスにより焼結する冶金法など常用の複合化手
段を適用することができる。
化したウィスカー強化Ａｌ系金属を得るには、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マトリッ
クス金属の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マトリックス金属の粉末を混合して
ホットプレスにより焼結する冶金法など常用の複合化手
段を適用することができる。
複合成分の配合は、マトリックス金属に対するウィスカ
ーの体積含有率（Ｖｆ）として５〜３０％の範囲に設定
することが望ましく、これが５％を上廻るとウィスカー
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（なる。
ーの体積含有率（Ｖｆ）として５〜３０％の範囲に設定
することが望ましく、これが５％を上廻るとウィスカー
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（なる。
ついで、予め複合化したウィスカー強化金属を押出また
は引抜加工もしくは押出・引抜加工を共用して介在する
ウィスカーが軸方向（押出方向）に均一に分散配向した
細線形成する。
は引抜加工もしくは押出・引抜加工を共用して介在する
ウィスカーが軸方向（押出方向）に均一に分散配向した
細線形成する。
押出または／および引抜き加工は、ウィスカー強化金属
の複合材が直径０．５〜２．０鵬の細線になるような条
件でおこなわねばならない。この理由は、細線径が０．
５ｍｍ未満となるとノズルからの押出・引抜困難となり
、他方、２．０ｍｍを土建ると加工時におけるウィスカ
ーの配向化が著るしく減退し高度の複合特性が付与され
ないからである。
の複合材が直径０．５〜２．０鵬の細線になるような条
件でおこなわねばならない。この理由は、細線径が０．
５ｍｍ未満となるとノズルからの押出・引抜困難となり
、他方、２．０ｍｍを土建ると加工時におけるウィスカ
ーの配向化が著るしく減退し高度の複合特性が付与され
ないからである。
このようにして得られた細線は、所定の長さに切断した
のちホットプレス金型に積層して充填し熱圧条件下で塑
性加工する この場合の積層は、所望の複合組織に応じ一方向、垂直
二方向によるサンドインチ状あるいはランダム変形状な
ど適宜な配列状態とすることができる。また、熱圧の条
件は、５００ｋｇ／ｃ＋ｆ１以上の圧力と、細線の固相
線−５０℃から液相線−２０℃までの温度範囲に設定し
ておこなうことが望ましく、この条件下を外れると十分
な一体化接合が得られなくなる。
のちホットプレス金型に積層して充填し熱圧条件下で塑
性加工する この場合の積層は、所望の複合組織に応じ一方向、垂直
二方向によるサンドインチ状あるいはランダム変形状な
ど適宜な配列状態とすることができる。また、熱圧の条
件は、５００ｋｇ／ｃ＋ｆ１以上の圧力と、細線の固相
線−５０℃から液相線−２０℃までの温度範囲に設定し
ておこなうことが望ましく、この条件下を外れると十分
な一体化接合が得られなくなる。
上記の工程においては、まず予め複合化したウィスカー
強化ＡＮ系金属を押出または／および引抜加工して直径
０．５〜２．０＋＋＋ｍの細線を形成する過程で外周部
から中心部まで極めて一様にウィスカーが配向し、引続
く細線の積層熱圧成形によりウィスカーの分散度合が一
層向上した高強度の複合組織性状に転化する。
強化ＡＮ系金属を押出または／および引抜加工して直径
０．５〜２．０＋＋＋ｍの細線を形成する過程で外周部
から中心部まで極めて一様にウィスカーが配向し、引続
く細線の積層熱圧成形によりウィスカーの分散度合が一
層向上した高強度の複合組織性状に転化する。
これらの作用が相俟って、ウィスカー分散性が極めて均
質な高強度複合組織を効率よく形成することが可能とな
る。
質な高強度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１〜３、比較例１〜４
平均径がＱ、４１Ｍ、長さ２０ＩｊｍのＳｉＣウィスカ
ーと平均粒子径６０−のＡｌ合金（２０２４）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
（Ｖ ｆ ） １０％の混合物を潤製した。この混合物
を乾燥したのち、真空度Ｉ Ｘ １０− ’ ｔｏｒｒ
以下、温度５８０℃１面圧５００ｋｇ／ｃＩｆｌの条件
で焼結してＳｔＣウィスカー強化Ａ！合金複合材のビレ
ットを形成した。
ーと平均粒子径６０−のＡｌ合金（２０２４）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
（Ｖ ｆ ） １０％の混合物を潤製した。この混合物
を乾燥したのち、真空度Ｉ Ｘ １０− ’ ｔｏｒｒ
以下、温度５８０℃１面圧５００ｋｇ／ｃＩｆｌの条件
で焼結してＳｔＣウィスカー強化Ａ！合金複合材のビレ
ットを形成した。
ついで、ＳｉＣウィスカー強化強化Ａ４２複金複のビレ
ットを押出しコンテナーに装着し、温度５５０℃１押出
し面圧２．Ｏｔ ／ｃｉ＆、押出速度３０ｍｍ／ｗｉｎ
の条件で各種直径の細線に押出し、引続き１００朧の長
さに切断した。
ットを押出しコンテナーに装着し、温度５５０℃１押出
し面圧２．Ｏｔ ／ｃｉ＆、押出速度３０ｍｍ／ｗｉｎ
の条件で各種直径の細線に押出し、引続き１００朧の長
さに切断した。
上記の細線を平行に揃えて金型に充填し、真空下（１０
−５ｔｏｒｒ水準）で５８０℃の温度（細線の固相線５
０２℃，液相線６３８”Ｃ）に２４時間保持して脱ガス
処理したのち、前記温度を保持したまま面圧５００ｋｇ
／ｃ＋ｆｌで真空焼結してＳｊＣウィスカー強化Ａ！系
金属複合材を得た。
−５ｔｏｒｒ水準）で５８０℃の温度（細線の固相線５
０２℃，液相線６３８”Ｃ）に２４時間保持して脱ガス
処理したのち、前記温度を保持したまま面圧５００ｋｇ
／ｃ＋ｆｌで真空焼結してＳｊＣウィスカー強化Ａ！系
金属複合材を得た。
このようにして得られた各複合材（Ｆ）およびＴ６熱処
理（Ｔ６： ４９５℃，２ｈｒ、１９０℃１１０ｈｒ
）を施した材料につき加圧方向の強度特性を測定し、対
比して表１に示した。
理（Ｔ６： ４９５℃，２ｈｒ、１９０℃１１０ｈｒ
）を施した材料につき加圧方向の強度特性を測定し、対
比して表１に示した。
表１の結果から、本発明の実施例はいずれも均質で高度
の複合特性を示したが、細線の押出直径が０．３８の場
合（比較例１）では押出加工が不能となり、また２、０
ｍｍを越えると細線の例（比較例２〜４）では良好な複
合特性は得られないことが認められる。
の複合特性を示したが、細線の押出直径が０．３８の場
合（比較例１）では押出加工が不能となり、また２、０
ｍｍを越えると細線の例（比較例２〜４）では良好な複
合特性は得られないことが認められる。
以上のとおり、本発明によれば常に均質で高度の複合強
化特性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。
化特性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。
特許出願人 東海カーボン株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、予め複合化したウィスカー強化Ａｌ系金属を押出ま
たは／および引抜加工してウィスカーが軸方向に配向し
た直径０．５〜２．０ｍｍの細線を形成し、該細線を積
層して熱圧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％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。 ４、熱圧条件を、５００ｋｇ／ｃｍ＾２以上の圧力と、
細線の固相線−５０℃から液相線−２０℃の温度範囲に
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 |
|---|---|---|---|
| JP3227689A JPH02209440A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP3227689A JPH02209440A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | ウイスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02209440A true JPH02209440A (ja) | 1990-08-20 |
Family
ID=12354458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227689A Pending JPH02209440A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 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) | JPH02209440A (ja) |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP3227689A patent/JPH02209440A/ja active Pending
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