JPH03111538A - 過共晶Ａｌ―Ｓｉ系合金複合材料とその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は過共晶Ａ　１−Ｓｉ系合金をマトリックスに、
ＳｉＣ粒子を複合材として添加してなる金属基複合材料
と、その製造方法に関する。

ｂ、　従来の技術 マトリックスとする合金材料を粉末化し、これと非金属
粒子や繊維を混合し、加圧と押し出しにより合金粉末を
接合し、複合材料を製造する方法がある（粉末冶金法）
。

またマトリックスとする合金材料を粉末化し、これと非
金属粒子とを混合し、これらを機械式に練り合わせて、
粉末中に前記粒子を練り入れ複合材料を製造する方法が
ある（メカニカルアロイング法）。

さらにマトリックスとする合金材料を加熱して半溶融状
態とし、これに非金属粒子や繊維を添加して、機械式の
撹拌を与えることで複合材料を製造する方法がある（コ
ンポキャスト法）。

Ｃ８発明が解決しようとする課題 前記従来技術のうち、合金粉末を使用する場合において
、この合金粉末の製造には大がかりな製造装置が必要で
あり、従ってコストも高くなる。

また合金粉末を製造素材として使用する場合、工程が多
くなり好ましくない。

さらにマトリックスとする合金粉末は固相であるため、
添加される材料、たとえばＳｉＣ粒子などの間の反応は
殆どなく、したがって両者の密着強度は弱い。

本発明は前記事情に鑑み、特に複合材とマトリックス合
金との間の密着強度を高めた複合材料とその製造方法を
提供することを目的とする。

ｄ、　課題を解決するための手段 前記目的に添い、本発明はＡ　１−５ｉ系合金を全溶融
状態に溶融し、これに平均粒子径０．１〜２０μ蔭のＳ
ｉＣ粒子を添加したあと、温度５７０〜６９０’Ｃの部
分凝固状態で撹拌を与えて反応させ、鋳込んでなる過共
晶Ａ　ｅ−５ｉ系合金複合材料と、その製造方法とする
ことによって前記課題を解決した。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第２図はＡ　ｊ！−Ｓｉ系合金の状態図で、Ｓｉの含有
量が１１．７ｗｔ％、温度５６０°Ｃに共晶点が存在す
る。

すなわち、Ｓｌの含有量が１．１．７ｗｔ％を超えると
過共晶合金となり、溶融状態から冷却してゆくと、初晶
としてＳｉ結晶が晶出する。

本発明では、溶融状態にある、この過共晶Ａｊ！−ｓｉ
系合金を用いて、そのａｆ　−１５〜２５−１％Ｓｉ系
合金をマトリックスとし、これに平均粒径が０．１〜２
０μ盾のＳｉＣ粒子を添加し、・撹拌によって複合化し
たあと、冷却してＳｉＣ粒子をＡ　ｊ！−５ｉ系合金中
に分散せしめてなる複合材料である。

まず具体的にはＡｆ　　２０ｗｔ％Ｓｉ合金を、第１図
に示すように溶融炉内に設置したルツボ１内で加熱熔融
する。この合金を８００℃の全溶融状態（温度６９０’
Ｃ以上）としたあと、この溶湯に平均粒子径３μｍのＳ
ｉＣ粒子を、１５−ｔ％の割合で添加し、撹拌棒２によ
って低速回転（１０〜１００ｒ、ｐ、ｍ）による撹拌を
加える。

ＳｉＣ粒子が溶湯によって充分に加熱されたあと、撹拌
速度を３００〜１０．００Ｏｒ、ｐ、ｓ＋まで高める。

この撹拌操作は固相（Ｓｉ結晶）を晶出させて複合化の
効率をよくするために、−旦、溶湯を冷却して部分凝固
状態（温度５７０〜６９０°Ｃ）とするためのもので、
鋳込み時まで継続して撹拌する。

過共晶Ａ　ｆｆ１−５ｉ系合金は、通常、初晶ＳｉとＡ
ｆ−Ｓｉの共晶からなる組織を呈する。そして溶湯から
晶出してくる初晶Ｓｔは、添加したＳＩＣ粒子が有する
遊離Ｃとその表面層で反応してＳｉＣを形成し、初晶内
部にＳｉＣ粒子を容易に取り込む、またＳｉＣ粒子が前
記のように微粒子である場合は、溶融状態のＡＮとも表
面層で反応してＡｎ！ｎｃｓ（一部Ａ２□Ｃ４も含む）
を形成し、Ａｌ中へも容易に取り込まれる。

このように過共晶Ａ　ｆ−５ｉ系合金をマトリックスと
して、これに微細なＳＩＣ粒子を添加して複合化する場
合、互に相性がよ（、ＣｕやＮｉ等の金属でＳｉＣ粒子
をコーティングしなくとも簡単に濡れて良好な分散を示
し、マトリックス合金と粒子との密着強度の強い複合材
料が得られる。

前記反応が充分おこなわれたあと、鋳込みを容易にする
ため、再び全溶融状１！（温度６９０°Ｃ以上）に加熱
し、前記ルツボ１内のストッパー３を引きあげて、下方
の湯口４から、鋳型５内に溶湯を鋳込み、急冷凝固させ
る。

なお、前記Ａ　１．−Ｓｉ系合金でＳｉ含有量が２５ｗ
ｔ％を越えると、合金自体が脆くなる。また１５ｗｔ％
未満では所期の効果かえられない。

さらに前記ＳｉＣ粒子の粒子径が２０μ■を越えるもの
を添加して複合化すると・、製造した複合材料の強度や
靭性が低下するので好ましくない。また粒子径が０．１
未満の粒子を用いた場合には、撹拌法による複合化が難
しく、コストも高くなる。

また、ＳｉＣ粒子の添加量は、複合材料として要求され
る物性とその程度によって適宜、選定する。

ｅ、　発明の効果 本発明によれば、マトリックス成分の９０％を越えるＡ
２とＳｔとの両方と、ＳｉＣ粒子が反応するため、複合
化後の密着強度の高い複合材料かえられる。

また、ＳｉＣ粒子自体の硬度もＨＶ２０００〜３０００
と非常に高いのでマトリックス合金の硬度を高め、耐摩
耗性を改善した複合材料となる。

さらに５〜６μｍ以下の粒径のＳｉＣ粒子を添加した場
合、強度をより高めた合金とすることができる。

また、本発明の方法は過共晶Ａ　１−Ｓｔ系合金の特性
を利用し、 比較的簡単な操作によって、 高性 能の複合材料かえられる。

４、

【図面の簡単な説明】

第 図は本発明に係る複合材料を製造する装置の説明図、 第２図はＡｌ ｉ 系合金の状態図であ る。 １・・・ルツボ、 ・・・撹拌棒。 特 許 出 願 人 鈴木自動車工業株式会社 （ほか２名） 派 手 続 主甫 正 （Ｉ： （自発） １゜ 事件の表示 平成　１　年特許願第２４９８６６号 ３゜ 補正をする者 名称 （２０Ｂ）鈴木自動車工業株式会社 明細書の ［発明の詳細な説明］ の欄。 補正の内容 １） 明細書第６頁第１０行〜第１１行に ［９０％を越える］ とあるのを削除する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ａｌ−１５〜２５ｗｔ％Ｓｉ系合金をマトリックス
   とし、これに平均粒径０．１〜２０μｍのＳｉＣ粒子を
   添加してなる遇共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金複合材料。 ２）Ａｌ−１５〜２５ｗｔ％Ｓｉ系合金を全溶融状態に
   溶融し、これに平均粒子径０．１〜２０μｍのＳｉＣ粒
   子を添加したあと、温度５７０〜６９０℃の部分凝固状
   態で撹拌を与えて反応させ、鋳込むことを特徴とする過
   共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金複合材料の製造方法。