JPH03177524A - Manufacturing method of metal matrix composite material - Google Patents
Manufacturing method of metal matrix composite materialInfo
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- JPH03177524A JPH03177524A JP28225089A JP28225089A JPH03177524A JP H03177524 A JPH03177524 A JP H03177524A JP 28225089 A JP28225089 A JP 28225089A JP 28225089 A JP28225089 A JP 28225089A JP H03177524 A JPH03177524 A JP H03177524A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、複合材料に係り、更に詳細には短繊維等を強
化材としアルミニウム合金等をマトリックスとする金属
基複合材料の製造方法に係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a composite material, and more particularly to a method for manufacturing a metal matrix composite material using short fibers as a reinforcing material and an aluminum alloy as a matrix.
従来の技術
金属基複合材料の製造方法として、本願出願人と同一の
出願人の出願にかかる特願昭63−108165号には
、強化材と特定の金属の微細片とを含む成形体を形成し
、成形体の少なくとも一部をマトリックス金属の溶湯に
接触させ、溶湯を実質的に加圧することなく成形体中に
浸透させる方法が既に提案されている。この先の提案に
かかる方法によれば、マトリックス金属の溶湯が特定の
金属の微細片伝いに成形体中へ浸透し、特定の金属とマ
トリックス金属との反応により生じる熱によって浸透性
及び強化材の濡れ性が向上され、これにより良好な複合
化が達成されるので、マトリックス金属の溶湯を加圧す
ることなく複合材料を能率よく低置に製造することがで
きる。Conventional technology As a method for producing a metal matrix composite material, Japanese Patent Application No. 108165/1989 filed by the same applicant as the present applicant discloses a method of forming a molded body containing a reinforcing material and fine pieces of a specific metal. However, a method has already been proposed in which at least a portion of the molded body is brought into contact with a molten metal of the matrix metal, and the molten metal is allowed to permeate into the molded body without substantially applying pressure. According to the proposed method, the molten matrix metal penetrates into the compact along the fine pieces of the specific metal, and the heat generated by the reaction between the specific metal and the matrix metal improves the permeability and wetting of the reinforcing material. Since the properties of the composite material are improved and good composite formation is achieved, the composite material can be efficiently manufactured at a low location without pressurizing the molten matrix metal.
発明が解決しようとする課題
しかしこの方法に於ては、複合材料の製造条件によって
は、特にマトリックス金属の溶湯の温度が比較的低く、
成形体が溶湯中に浸漬される時間が比較的短い場合には
、複合材料中にミクロポアが生じることがある。例えば
体積率5%のSiC粒子(平均粒径10μII)と、体
積率30%のAl合金粉末(Al−12%Si、平均粒
径40μm)と、体積率30%の純Cu粉末(平均粒径
30μ11)とよりなる成形体を575℃のAl合金(
JIS規格AC8A)の溶湯中に15秒間浸漬すること
により複合材料を製造し、その断面を光学顕微鏡にて観
察したところ、主としてAl合金溶湯の含浸が不十分で
あることに起因するミクロポアが少量生じていることが
認められた。Problems to be Solved by the Invention However, in this method, depending on the manufacturing conditions of the composite material, the temperature of the molten metal of the matrix metal may be relatively low.
If the molded body is immersed in the molten metal for a relatively short period of time, micropores may occur in the composite material. For example, SiC particles with a volume fraction of 5% (average particle diameter 10μII), Al alloy powder (Al-12%Si, average particle diameter 40μm) with a volume fraction of 30%, pure Cu powder with a volume fraction of 30% (average particle diameter A molded body consisting of 30μ11) was heated to 575°C with an Al alloy (
A composite material was manufactured by immersing it in a molten metal of JIS standard AC8A) for 15 seconds, and its cross section was observed under an optical microscope. It was found that a small number of micropores were mainly caused by insufficient impregnation of the molten Al alloy. It was recognized that
本発明は、上述の先の提案にかかる方法に於ける上述の
如き問題に鑑み、マトリックス金属の溶湯の温度が比較
的低く設定されたり成形体が溶湯中に浸漬される時間が
比較的短く設定されてもミクロポアを生じることなく良
好な複合材料を製造することのできる方法を提供するこ
とを目的としている。In view of the above-mentioned problems in the method according to the above-mentioned earlier proposal, the present invention has been made by setting the temperature of the molten metal of the matrix metal to a relatively low value and setting the time during which the molded body is immersed in the molten metal to be relatively short. The object of the present invention is to provide a method that can produce a good composite material without producing micropores even if the material is mixed.
課題を解決するための手段
上述の如き目的は、本発明によれば、体積率60〜80
%のAl又はAl合金の微細片と、体積率1〜10%の
N 1 s Cu又はこれらの何れかを主成分とする合
金の微細片又はそれらの混合物と、体積率1〜10%の
Ti又はTi合金の微細片とを含み、これらの微細片の
合計の体積率が62〜95%である成形体を形成し、前
記成形体をマトリックス金属としてのAt、Al合金、
Mg5Mg合金よりなる群より選択された軽金属の溶湯
に接触させ、前記溶湯を実質的に加圧することなく前記
成形体中に浸透させる金属基複合材料の製造方法、及び
離散的な強化材と、体積率60〜80%のAl又はAl
合金の微細片と、体積率1〜10%のN I SCu又
はこれらの何れかを主成分とする合金の微細片又はそれ
らの混合物と、体積率1〜10%のTi又はTi合金の
微細片とを含み、これらの微細片及び前記強化材の合計
の体積率が62〜95%である成形体を形成し、前記成
形体をマトリックス金属としてのAl、Al合金、Mg
、Mg合金よりなる群より選択された軽金属の溶湯に接
触させ、前記溶湯を実質的に加圧することなく前記成形
体中に浸透させる金属基複合材料の製造方法によって達
成される。Means for Solving the Problems According to the present invention, the above-mentioned object is achieved by achieving a volume ratio of 60 to 80.
% of Al or Al alloy fine pieces, volume fraction of 1 to 10% of N 1 s Cu or an alloy whose main component is either of these, or a mixture thereof, and volume fraction of 1 to 10% of Ti. or fine pieces of Ti alloy, and the total volume fraction of these fine pieces is 62 to 95%.
A method for producing a metal matrix composite material, the method comprising: contacting a molten metal of a light metal selected from the group consisting of Mg5Mg alloys and infiltrating the molten metal into the molded body without substantially applying pressure; Al or Al with a ratio of 60 to 80%
Fine pieces of alloy, fine pieces of Ni SCu with a volume fraction of 1 to 10%, or a mixture thereof containing any of these as a main component, and fine pieces of Ti or a Ti alloy with a volume fraction of 1 to 10%. and the total volume fraction of these fine pieces and the reinforcing material is 62 to 95%, and the molded body is made of Al, Al alloy, Mg as a matrix metal.
This is achieved by a method for manufacturing a metal matrix composite material, in which the metal matrix composite material is brought into contact with a molten metal of a light metal selected from the group consisting of Mg alloys, and the molten metal is infiltrated into the molded body without substantially applying pressure.
発明の作用
本発明によれば、Al又はAl合金の微細片、Ni、C
u又はこれらの何れかを主成分とする合金の微細片又は
それらの混合物、及びTi又はTi合金の微細片が使用
される。Effect of the invention According to the present invention, fine pieces of Al or Al alloy, Ni, C
Fine pieces of u or an alloy having any of these as a main component or a mixture thereof, and fine pieces of Ti or a Ti alloy are used.
Al又はAl合金の微細片はAl合金等の溶湯との馴染
みに優れ、またNis Cu又はこれらの何れかを主成
分とする合金の酸化物形成傾向は比較的小さくその表面
酸化膜の量が少ないので、これらの微細片はAl合金等
の溶湯に対する濡れ性に優れている。成形体がマトリッ
クス金属の溶湯に接触せしめられ溶湯の熱によって加熱
されると、Al又はAl合金の微細片中のAl(及びマ
トリックス金属中のAl又はMg)がNi又はCuと良
好に反応して微細な金属間化合物を形成すると共に適度
に発熱し、その熱によってAl又はAl合金の微細片が
溶融されると共に溶湯に対する微細片や強化材の濡れ性
が向上され、これにより溶融されたAl又はAl合金が
成形体の中心部へ向けて良好に浸透し、またマトリック
ス金属の溶湯が成形体中へその周囲よりに良好に浸透し
、その結果マトリックス金属が少くとも微細な金属間化
合物にて複合強化されミクロポアを含まない良好な複合
材料が形成される。Fine pieces of Al or Al alloys have excellent compatibility with molten metals such as Al alloys, and the tendency of Nis Cu or alloys mainly composed of either of these to form oxides is relatively small, and the amount of surface oxide film is small. Therefore, these fine pieces have excellent wettability with molten metal such as Al alloy. When the compact is brought into contact with a molten matrix metal and heated by the heat of the molten metal, Al in the fine pieces of Al or Al alloy (and Al or Mg in the matrix metal) reacts well with Ni or Cu. While forming fine intermetallic compounds, a suitable amount of heat is generated, and the heat melts the fine pieces of Al or Al alloy and improves the wettability of the fine pieces and reinforcing material to the molten metal. The Al alloy penetrates well toward the center of the molded body, and the molten matrix metal penetrates better into the molded body from the periphery, and as a result, the matrix metal is composited with at least fine intermetallic compounds. A good composite material is formed that is reinforced and free of micropores.
また本発明によれば、Al又はAl合金の微細片の体積
率が60〜80%と比較的高く設定されることにより、
成形体の空隙率が比較的低く設定される。また窒化物形
成傾向及び酸化物形成傾向が高いTiが化合反応により
生じた熱又は溶湯の熱によって加熱されると、成形体の
空隙部に存在する空気の主成分である窒素及び酸素と反
応し、また成形体の空隙部に存在する空気中の酸素の一
部が溶融されたAlと反応し、これにより成形体中の空
気が実質的に除去されるので、このことによってもミク
ロポアの発生が防止される。Further, according to the present invention, by setting the volume fraction of fine pieces of Al or Al alloy to be relatively high at 60 to 80%,
The porosity of the molded body is set to be relatively low. Furthermore, when Ti, which has a high tendency to form nitrides and oxides, is heated by the heat generated by the combination reaction or the heat of the molten metal, it reacts with nitrogen and oxygen, which are the main components of the air present in the voids of the compact. Also, some of the oxygen in the air present in the voids of the molded body reacts with the molten Al, thereby substantially removing the air in the molded body, which also prevents the generation of micropores. Prevented.
更に本発明によれば、マトリックス金属としての軽金属
の融点(固相線温度)をT”Cとすれば、軽金属の溶湯
の温度がT−T+50℃の固液共存温度範囲にある場合
にも良好な複合材料を製造することができる。但しこの
場合溶湯の固相率は70%以下、特に50%以下である
ことが好ましい。Furthermore, according to the present invention, if the melting point (solidus temperature) of the light metal as the matrix metal is T''C, the temperature of the molten light metal is within the solid-liquid coexistence temperature range of T-T+50°C. However, in this case, the solid phase ratio of the molten metal is preferably 70% or less, particularly 50% or less.
尚本発明に於ける金属の微細片は粉末、短繊維、ウィス
カの如き形態をなしていてよく、それらの大きさは粉末
の場合には平均粒径1〜500μ謬、特に3〜200μ
α程度であることが好ましく、短繊維及びウィスカの場
合には平均繊維径0. 1μ謹〜1■、特に1〜200
μ讃、平均繊維長1μIm〜1011ff11特に1〜
200μ信程度であることが好ましい。The fine metal particles in the present invention may be in the form of powder, short fibers, whiskers, etc. In the case of powder, the average particle size is 1 to 500 μm, particularly 3 to 200 μm.
The average fiber diameter is preferably about α, and in the case of short fibers and whiskers, the average fiber diameter is 0. 1μ~1■, especially 1~200
μ-san, average fiber length 1μIm~1011ff11 especially 1~
It is preferable that the thickness be about 200μ.
また本発明に於ける強化材は短繊維、ウィスカ、粒子の
如き形態をなしていてよく、それらの大きさは短繊維及
びウィスカの場合には平均繊維径0゜1〜20μm、特
に0.3〜10μ頂、平均繊維長5μ11〜10III
11特に10μml〜31程度であることが好ましく、
粒子の場合には平均粒径0゜1〜100μ躍、特に1〜
30μm程度であることが好ましい。Further, the reinforcing material in the present invention may be in the form of short fibers, whiskers, particles, etc., and the size of the reinforcing material is such that in the case of short fibers and whiskers, the average fiber diameter is 0.1 to 20 μm, particularly 0.3 μm. ~10μ top, average fiber length 5μ11-10III
11 It is particularly preferable that the amount is about 10 μml to 31,
In the case of particles, the average particle size ranges from 0°1 to 100μ, especially from 1 to 100μ.
The thickness is preferably about 30 μm.
尚本発明に於て使用されるNi合金のNi含有量は50
vt%以上、特に80wt%以上であることが好ましく
、不可避的な不純物を除<Ni以外の元素は任意の元素
であってよいが、特にAg、Al s Bs Co S
Cr s Cu s F e 、 M g SM n
sMos Pbx S is Sn、Ta、”riSv
SZns2「であることが好ましい。The Ni content of the Ni alloy used in the present invention is 50
vt% or more, particularly 80wt% or more, excluding unavoidable impurities. Elements other than Ni may be any elements, but in particular Ag, Al s Bs Co S
Cr s Cu s F e , M g SM n
sMos Pbx S is Sn, Ta,”riSv
SZns2" is preferable.
同様に本発明に於て使用されるCu合金のCu含有量も
50vt%以上、特に80vt%以上であることが好ま
しく、不可避的な不純物を除(Cu以外の元素は任意の
元素であってよいが、特にAg1Al、B5Co、Fe
%Mg、Mn5Ni、Pb。Similarly, the Cu content of the Cu alloy used in the present invention is preferably 50vt% or more, particularly 80vt% or more, and the elements other than Cu may be any element after removing inevitable impurities. However, especially Ag1Al, B5Co, Fe
%Mg, Mn5Ni, Pb.
Si、5nSTa、Ti5VSZr、、Znであること
が好ましい。Preferred are Si, 5nSTa, Ti5VSZr, and Zn.
更に本発明に於て使用されるTi含有量も50wt%以
上、特に80vt%以上であることが好ましく、不可避
的な不純物を除(Ti以外の元素は任意の元素であって
よいが、特にA ISV、Sn。Further, the Ti content used in the present invention is preferably 50 wt% or more, particularly 80 vt% or more, and unavoidable impurities are removed (elements other than Ti may be any element, but in particular A ISV, Sn.
Fe、Cu%MnSMo、Zr5Cr、Si%Bである
ことが好ましい。Preferably, they are Fe, Cu%MnSMo, Zr5Cr, and Si%B.
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will be explained in detail below by way of example embodiments with reference to the accompanying figures.
実施例1
平均繊維径3μm、平均繊維長1.5II11のアルミ
ナ−シリカ短繊維(イソライト工業株式会社製)と、平
均粒径150μ膓のAl合金粉末(JIS規格AC8A
)又は平均粒径100μ傷のAl粉末合金粉末(JIS
規格AC7A)と、平均粒径20μ履の純Ti粉末と、
平均粒径20μ曙の純Ni粉末とを種々の比率にて混合
して圧縮成形することにより、合計の体積率が95%を
越える場合を除き、第1図に示されている如く、体積率
0%、5%、10%、15%、20%のアルミナ−シリ
カ短繊維10と、体積率40%、50%、60%、70
%、80%のAl合金粉末12と、体積率0%、1%、
5%、10%、15%の純Ti粉末14と、体積率0%
、1%、3%、5%、7%、10%、15%の純Ni粉
末16とよりなり、45X25X10aa+の寸法を有
する成形体18を形成した。Example 1 Alumina-silica short fibers (manufactured by Isolite Industries Co., Ltd.) with an average fiber diameter of 3 μm and an average fiber length of 1.5II11 and an Al alloy powder (JIS standard AC8A) with an average particle size of 150 μm
) or Al powder alloy powder with an average particle size of 100μ scratches (JIS
Standard AC7A) and pure Ti powder with an average particle size of 20μ,
By mixing pure Ni powder with an average particle size of 20 μm in various ratios and compression molding, the volume ratio can be reduced as shown in Figure 1, unless the total volume ratio exceeds 95%. 0%, 5%, 10%, 15%, 20% alumina-silica short fiber 10 and volume percentage 40%, 50%, 60%, 70
%, 80% Al alloy powder 12, volume percentage 0%, 1%,
5%, 10%, 15% pure Ti powder 14 and volume fraction 0%
, 1%, 3%, 5%, 7%, 10%, and 15% pure Ni powder 16, and a molded body 18 having dimensions of 45 x 25 x 10 aa+ was formed.
次いで第2図に示されている如く、ヒータ2゜により5
70℃に維持されたAl合金(JIs規格AC8A)の
溶湯22内に各成形体18を順次浸漬し、その状態を約
30秒間保持した後成形体を溶湯より取出し、そのまま
の状態で溶湯を凝固させた。Then, as shown in FIG.
Each molded body 18 is sequentially immersed in a molten metal 22 of Al alloy (JIs standard AC8A) maintained at 70°C, and after maintaining this state for about 30 seconds, the molded body is taken out from the molten metal, and the molten metal is solidified in that state. I let it happen.
次いでかくして形成された複合材料を切断し、その断面
を観察することにより溶湯の含浸状態を調査したところ
、下記の表1及び表2に示されている如き結果が得られ
た。尚表1及び表2に於て、◎はミクロボアが全く存在
しなかったことを示しており、Oは極く少量のミクロボ
アが生じていたことを示しており、Δは少量のミクロボ
アが生じていたことを示している。また特に表1はアル
ミナ−シリカ短繊維の体積率が0%、5%、10%、1
5%、20%であって純Ni粉末の体積率が0%、15
%である場合の結果を示しており、表2はアルミナ−シ
リカ短繊維の体積率が0%、5%、10%、15%、2
0%であって純Ni粉末の体積率が1%、3%、5%、
7%、10%である場合の結果を示している。Next, the thus formed composite material was cut and the impregnated state of the molten metal was investigated by observing its cross section, and the results shown in Tables 1 and 2 below were obtained. In Tables 1 and 2, ◎ indicates that no micropores were present, O indicates that a very small amount of micropores were generated, and Δ indicates that a small amount of micropores were generated. It shows that In particular, Table 1 shows that the volume percentage of alumina-silica short fibers is 0%, 5%, 10%, 1
5%, 20% and the volume percentage of pure Ni powder is 0%, 15
%, and Table 2 shows the results when the volume percentage of alumina-silica short fibers is 0%, 5%, 10%, 15%, 2
0% and the volume percentage of pure Ni powder is 1%, 3%, 5%,
The results are shown for cases of 7% and 10%.
表1及び表2より、Al合金粉末の組成に拘らず、Al
合金粉末の体積率は60〜80%であり、純Ni粉末及
び純Ti粉末の体積率は共に1〜10%であることが好
ましいことが解る。From Tables 1 and 2, regardless of the composition of Al alloy powder, Al
It can be seen that the volume fraction of the alloy powder is preferably 60 to 80%, and the volume fraction of both the pure Ni powder and the pure Ti powder is preferably 1 to 10%.
また表2に於て◎にて示された複合材料の断面をX線回
折にて調査したところ、純Ni粉末はほぼ完全にAlと
反応して金属間化合物NiAl3、NiAlになってお
り、アルミナ−シリカ短繊維の体積率が0%である場合
にはマトリックスとしてのAl合金がこれらの金属間化
合物により複合強化されており、アルミナ−シリカ短繊
維の体積率が5〜20%である場合にはマトリックスと
してのAl合金がアルミナ−シリカ短繊維のみならず金
属間化合物によっても複合強化されていることが認めら
れた。In addition, when the cross section of the composite material indicated by ◎ in Table 2 was investigated by X-ray diffraction, pure Ni powder almost completely reacted with Al to form intermetallic compounds NiAl3 and NiAl, and alumina - When the volume fraction of silica short fibers is 0%, the Al alloy as a matrix is compositely reinforced by these intermetallic compounds, and when the volume fraction of alumina-silica short fibers is 5 to 20%, It was recognized that the Al alloy as a matrix was compositely reinforced not only by alumina-silica short fibers but also by intermetallic compounds.
実施例2
体積率5%の強化材としてのSiCウィスカ(東海カー
ボン株式会社製、平均繊維径0.3μ11平均繊維長1
00μa+)と、体積率70%の純Al粉末(平均粒径
50μm)と、体積率5%の純Ni粉末(平均粒径30
μm)と、体積率5%の純Ti粉末(平均粒径30μ1
1)とを混合して圧縮成形することにより4個の成形体
が形成され、マトリックス金属の溶湯として550℃、
600℃、650℃、700℃、750℃に設定された
Al合金(JIS規格A2024)の溶湯が使用された
点を除き、上述の実施例1の場合と同一の要領及び条件
にて複合材料を製造し、その断面を観察することにより
溶湯の含浸状態を調査した。Example 2 SiC whiskers as a reinforcing material with a volume percentage of 5% (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., average fiber diameter 0.3μ11 average fiber length 1
00 μa+), pure Al powder with a volume fraction of 70% (average particle size 50 μm), and pure Ni powder with a volume fraction of 5% (average particle size 30 μm).
μm) and pure Ti powder with a volume fraction of 5% (average particle size 30μ1
1) and compression molded to form four molded bodies.
Composite materials were prepared in the same manner and under the same conditions as in Example 1 above, except that molten Al alloy (JIS standard A2024) was used at temperatures of 600°C, 650°C, 700°C, and 750°C. The impregnated state of the molten metal was investigated by observing the cross section of the product.
その結果マトリックス金属の溶湯の温度が何れの場合に
もミクロボアが生じることなく良好な複合材料が形成さ
れていることが認められた。As a result, it was found that a good composite material was formed without the formation of micropores, regardless of the temperature of the molten matrix metal.
実施例3
体積率10%の強化材としてのSiC粒子(昭和電工株
式会社製、平均粒径30μ11)と、体積率60%のA
l合金粉末(JIS規格A2024、平均粒径150μ
11)と、体積率8%の純Ni粉末(平均粒径30μ1
1)と、体積率3%の純Ti粉末(平均粒径30μlI
)とを混合して圧縮成形することにより成形体が形成さ
れ、マトリックス金属の溶湯として湯温的550℃の半
溶融状態のAl合金(Al−30%Cu)の溶湯が使用
され、溶湯中への成形体の浸漬時間が約30秒に設定さ
れた点を除き、上述の実施例1の場合と同一の要領及び
条件にて複合材料を形成し、その断面を観察することに
より溶湯の含浸状態を調査した。Example 3 SiC particles (manufactured by Showa Denko K.K., average particle size 30μ11) as a reinforcing material with a volume fraction of 10% and A with a volume fraction of 60%
l Alloy powder (JIS standard A2024, average particle size 150μ
11) and pure Ni powder with a volume fraction of 8% (average particle size 30μ1)
1) and pure Ti powder with a volume fraction of 3% (average particle size 30μlI)
) is mixed and compression molded to form a molded body, and a molten Al alloy (Al-30% Cu) in a semi-molten state at a temperature of 550°C is used as the molten metal for the matrix metal. A composite material was formed in the same manner and under the same conditions as in Example 1 above, except that the immersion time of the molded body was set to about 30 seconds, and the impregnation state of the molten metal was determined by observing the cross section of the composite material. investigated.
その結果この実施例に於てもミクロボアを含まない良好
な複合材料が形成されていることが認められた。As a result, it was confirmed that a good composite material containing no micropores was formed in this example as well.
尚実施例2及び実施例3に於て形成された複合材料の断
面をX線回折にて調査したところ、純Ni粉末はほぼ完
全にAlと反応して金属間化合物N iA 13 、N
i A 1になっており、マトリ・ソクスとしてのA
l合金が強化材のみならずこれらの金属間化合物によっ
ても複合強化されていることが認められた。When the cross-sections of the composite materials formed in Examples 2 and 3 were examined by X-ray diffraction, pure Ni powder almost completely reacted with Al to form intermetallic compounds N iA 13 , N
i A is 1, and A as Matri Sokusu
It was recognized that the l alloy was compositely strengthened not only by the reinforcing material but also by these intermetallic compounds.
実施例4
強化材としての体積率15%のアルミナ短繊維(IC1
社製「サフィールRF」、平均繊維径3μ畑、平均繊維
長1 mm)と、体積率65%のAl合金繊維(アイシ
ン精機株式会社製、Al−5%Mg、平均繊維径60μ
■、平均繊維長31111)と、体積率5%の純Ni繊
維(東京製綱株式会社製、平均繊維径20μ層、平均繊
維長11!m)と、体積率10%の純Tim維(東京製
綱株式会社製、平均繊維径20μm1平均繊維長111
11)とを混合して圧縮成形することによりこれらより
なる成形体を形成した。Example 4 Alumina short fibers (IC1) with a volume fraction of 15% as a reinforcing material
"Saphir RF" manufactured by Aisin Seiki Co., Ltd., average fiber diameter 3 μ field, average fiber length 1 mm) and Al alloy fiber with a volume ratio of 65% (manufactured by Aisin Seiki Co., Ltd., Al-5% Mg, average fiber diameter 60 μ
■, average fiber length 31111), pure Ni fiber (manufactured by Tokyo Rope Co., Ltd., average fiber diameter 20 μ layer, average fiber length 11! m) with a volume percentage of 5%, pure Tim fiber (manufactured by Tokyo Rope Co., Ltd., average fiber length 11! m) with a volume percentage of 10%) Manufactured by Seizuna Co., Ltd., average fiber diameter 20 μm 1 average fiber length 111
11) were mixed and compression molded to form a molded body made of these.
次いでこの成形体を400℃の金型(JIS規110号
)内に配置し、該金型内に湯温650℃のMg合金(S
AE規格AZ91)の溶湯を注湯し、Mg合金の酸化を
防止すべく溶湯の表面に六フッ化硫黄ガスを注ぎなから
溶湯を室温にまで冷却した。Next, this molded body was placed in a mold (JIS Regulation No. 110) at 400°C, and an Mg alloy (S
A molten metal of AE standard AZ91) was poured, and sulfur hexafluoride gas was poured onto the surface of the molten metal to prevent oxidation of the Mg alloy, and then the molten metal was cooled to room temperature.
次いでかくして形成された複合材料を切断し、その断面
を観察することにより溶湯の含浸状態を調査したところ
、この実施例に於てもミクロボアを含まない良好な複合
材料が形成されていることが認められた。Next, the composite material thus formed was cut and the impregnated state of the molten metal was investigated by observing its cross section, and it was found that a good composite material containing no micropores was formed in this example as well. It was done.
またこの実施例に於て形成された複合材料の断面をX線
回折にて調査したところ、中央部のマトリックスはAl
合金であり、周辺部のマトリックスはMg合金であり、
純Ni繊維はAlと反応して金属間化合物N i A
13 、N i A lになっており、特に周辺部に於
ては純Ni繊維はMgとも反応して金属間化合物Mg2
N iSMgN i2にもなっており、これらの金属
間化合物の比率は外周部へ向かうほど高くなっており、
マトリックスが強化材のみならずこれらの金属間化合物
によっても複合強化されていることが認められた。Furthermore, when the cross section of the composite material formed in this example was investigated by X-ray diffraction, it was found that the matrix in the central part was Al.
alloy, the peripheral matrix is an Mg alloy,
Pure Ni fibers react with Al to form an intermetallic compound N i A
13, NiAl, especially in the periphery, pure Ni fibers also react with Mg to form an intermetallic compound Mg2.
It also becomes N iSMgN i2, and the ratio of these intermetallic compounds increases toward the outer periphery.
It was observed that the matrix was compositely reinforced not only by the reinforcing material but also by these intermetallic compounds.
尚この実施例に於て、Ni繊維を実施例3に於て使用さ
れた純Ni粉末に置換えて同様に複合材料を形成し、ま
たMg合金の溶湯を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換
えて同様に複合材料を形成したところ、何れの場合にも
ミクロポアを含まない良好な複合材料を形成することが
できた。In this example, a composite material was formed in the same manner by replacing the Ni fibers with the pure Ni powder used in Example 3, and the molten Mg alloy was replaced with the molten pure Mg at a temperature of 680°C. When a composite material was formed in the same manner by replacing it, a good composite material containing no micropores was able to be formed in each case.
実施例5
体積率72%の純A、1粉末(平均粒径50μm)と、
体積率6%の純Ni粉末(平均粒径30μ■)と、体積
率5%の純Ti粉末(平均粒径30μff1)とを混合
して圧縮成形することによりこれらよりなる成形体が形
成され、マトリックス金属の溶湯として湯温650℃の
Al合金(JIS規格A2024)の溶湯が使用された
点を除き、上述の実施例1の場合と同一の要領及び条件
にて複合材料を形成した。Example 5 Pure A, 1 powder with a volume fraction of 72% (average particle size 50 μm),
A molded body made of pure Ni powder (average particle size 30μff1) with a volume fraction of 6% and pure Ti powder (average particle size 30μff1) with a volume fraction of 5% is mixed and compression molded, A composite material was formed in the same manner and under the same conditions as in Example 1 above, except that a molten Al alloy (JIS standard A2024) with a hot water temperature of 650° C. was used as the molten matrix metal.
次いでかくして形成された複合材料の断面を観察するこ
とにより溶湯の含浸状態を調査したところ、ミクロポア
を含まない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。また複合材料の断面をX線回折にて調査したと
ころ、中心部及び周辺部のマトリックスはそれぞれ実質
的に純Al及びAl合金であり、純Ni粉末はほぼ完全
にAlと反応して金属間化合物NiAl3 、NiAl
になっており、マトリックスがこれらの金属間化合物に
よって複合強化されていることが認められた。Next, the state of impregnation with the molten metal was investigated by observing the cross section of the composite material thus formed, and it was found that a good composite material containing no micropores had been formed. In addition, when examining the cross section of the composite material by X-ray diffraction, it was found that the matrix in the center and the periphery was substantially pure Al and Al alloy, respectively, and the pure Ni powder almost completely reacted with Al to form an intermetallic compound. NiAl3, NiAl
It was recognized that the matrix was compositely reinforced by these intermetallic compounds.
尚この実施例に於て、マトリックス金属の溶湯を湯温6
80℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複合材料を形成
したところ、この場合にもミクロボアを含まない良好な
複合材料を形成することができた。In this example, the molten matrix metal was heated to a temperature of 6.
When a composite material was similarly formed by replacing the molten metal with pure Mg at 80° C., a good composite material containing no micropores could be formed in this case as well.
実施例6
純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が使
用された点を除き、上述の実施例1の場合と同一の要領
及び条件にて複合材料を形成し、その断面を観察するこ
とにより溶湯の含浸状態を調査した。Example 6 A composite material was formed in the same manner and under the same conditions as in Example 1 above, except that pure Cu powder with an average particle size of 30 μm was used instead of pure Ni powder, and its cross section was observed. The impregnation state of the molten metal was investigated by doing this.
その結果上述の実施例1の場合と同様の結果が得られた
。即ちAl合金粉末の組成に拘らず、Al合金粉末の体
積率は60〜80%であり、純Cu粉末及び純Ti粉末
の体積率は共に1〜10%であることが好ましいことが
確認された。As a result, the same results as in Example 1 described above were obtained. That is, it was confirmed that regardless of the composition of the Al alloy powder, the volume fraction of the Al alloy powder is preferably 60 to 80%, and the volume fraction of both pure Cu powder and pure Ti powder is preferably 1 to 10%. .
またAl合金粉末、純Cu粉末及び純Ti粉末の体積率
が上述の好ましい範囲に設定されることにより形成され
た複合材料の断面をX線回折にて調査したところ、純C
u粉末はほぼ完全にAlと反応してCuAl2等の金属
間化合物になっており、アルミナ−シリカ短繊維の体積
率が0%である場合にはマトリックスとしてのAl合金
がこれらの金属間化合物により複合強化されており、ア
ルミナ−シリカ短繊維の体積率が5〜20%である場合
にはマトリックスとしてのAl合金がアルミナ−シリカ
短繊維のみならず金属間化合物によっても複合強化され
ていることが認められた。In addition, when the cross section of the composite material formed by setting the volume fraction of Al alloy powder, pure Cu powder, and pure Ti powder to the above-mentioned preferred range was investigated by X-ray diffraction, it was found that pure C
U powder almost completely reacts with Al to form intermetallic compounds such as CuAl2, and when the volume fraction of alumina-silica short fibers is 0%, the Al alloy as a matrix is reacted with these intermetallic compounds. When the volume fraction of alumina-silica short fibers is 5 to 20%, the Al alloy as a matrix is compositely reinforced not only by alumina-silica short fibers but also by intermetallic compounds. Admitted.
実施例7
純Ni粉末の代りに平均粒径30μ四の純Cu粉末が使
用された点を除き、上述の実施例2の場合と同一の要領
及び条件にて複合材料を製造した。Example 7 A composite material was manufactured in the same manner and under the same conditions as in Example 2 above, except that pure Cu powder with an average particle size of 30 μ4 was used instead of pure Ni powder.
その結果マトリックス金属の溶湯の温度が何れの場合に
もミクロボアが生じることなく良好な複合材料が形成さ
れていることが認められた。As a result, it was found that a good composite material was formed without the formation of micropores, regardless of the temperature of the molten matrix metal.
実施例8
純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が使
用された点を除き、上述の実施例3の場合と同一の要領
及び条件にて複合材料を製造した。Example 8 A composite material was manufactured in the same manner and under the same conditions as in Example 3 above, except that pure Cu powder with an average particle size of 30 μm was used instead of pure Ni powder.
その結果この実施例に於てもミクロボアを含まない良好
な複合材料が形成されていることが認められた。As a result, it was confirmed that a good composite material containing no micropores was formed in this example as well.
尚実施例7及び実施例8に於て形成された複合材料の断
面をX線回折にて調査したところ、純Cu粉末はほぼ完
全にAtと反応してCuAl2等の金属間化合物になっ
ており、マトリックスとしてのAl合金が強化材のみな
らずこれらの金属間化合物によっても複合強化されてい
ることが認められた。In addition, when examining the cross section of the composite materials formed in Examples 7 and 8 by X-ray diffraction, it was found that the pure Cu powder almost completely reacted with At to become intermetallic compounds such as CuAl2. It was recognized that the Al alloy as a matrix was compositely strengthened not only by the reinforcing material but also by these intermetallic compounds.
実施例9
純Ni繊維の代りに純Cu繊維(東京製綱株式%式%)
が使用された点を除き、上述の実施例4の場合と同一の
要領及び条件にて複合材料を製造し、その断面を観察す
ることにより溶湯の含浸状態を調査した。Example 9 A composite material was produced in the same manner and under the same conditions as in Example 4 above, except that pure Cu fiber (Tokyo Rope Co., Ltd. % formula %) was used instead of pure Ni fiber, The state of impregnation of the molten metal was investigated by observing the cross section.
その結果この実施例に於てもミクロボアを含まない良好
な複合材料が形成されていることが認められた。As a result, it was confirmed that a good composite material containing no micropores was formed in this example as well.
またこの実施例に於て形成された複合材料の断面をX線
回折にて調査したところ、中央部のマトリックスはAl
合金であり、周辺部のマトリックスはMgであり、純C
u繊維はAlと反応して金属間化合物Cu A 12等
になっており、特に周辺部に於ては純Cuff1維はM
gとも反応してMgCu2等の微細な金属間化合物にも
なっており、これらの金属間化合物の比率は外周部へ向
かうほど高くなっており、マトリックスが強化材のみな
らずこれらの金属間化合物によっても複合強化されてい
ることが認められた。Furthermore, when the cross section of the composite material formed in this example was investigated by X-ray diffraction, it was found that the matrix in the central part was Al.
alloy, the peripheral matrix is Mg, and pure C
U fibers react with Al to form intermetallic compounds such as Cu A 12, and especially in the periphery, pure Cuff1 fibers become M
The ratio of these intermetallic compounds increases toward the outer periphery, and the matrix is not only reinforced by the reinforcing material but also by these intermetallic compounds. It was also observed that the steel was reinforced in a composite manner.
尚この実施例に於て、Cu繊維を実施例8に於て使用さ
れた純Cu粉末に置換えて同様に複合材料を形成し、ま
たMg合金の溶湯を湯温680℃の純M gの溶湯に置
換えて同様に複合材料を形成したところ、何れの場合に
もミクロボアを含まない良好な複合材料を形成すること
ができた。In this example, a composite material was formed in the same manner by replacing the Cu fibers with the pure Cu powder used in Example 8, and the molten Mg alloy was replaced with a molten Mg alloy at a temperature of 680°C. When a composite material was formed in the same manner by replacing it with , a good composite material containing no micropores was able to be formed in each case.
実施例10
純Ni粉末の代りに平均粒径30μ−の純Cu粉末が使
用された点を除き、上述の実施例5の場合と同一の要領
及び条件にて複合材料を形成した。Example 10 A composite material was formed in the same manner and under the same conditions as in Example 5 above, except that pure Cu powder with an average particle size of 30 μm was used instead of pure Ni powder.
次いでかくして形成された複合材料の断面を観察するこ
とにより溶湯の含浸状態を調査したところ、ミクロボア
を含まない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。また複合材料の断面をX線回折にて調査したと
ころ、純Cu粉末はほぼ完全にAlと反応してCu A
12等の金属間化合物になっており、マトリックスが
これらの金属間化合物によって複合強化されていること
が認められた。Next, the state of impregnation with the molten metal was investigated by observing the cross section of the composite material thus formed, and it was found that a good composite material containing no micropores was formed. In addition, when examining the cross section of the composite material using X-ray diffraction, it was found that the pure Cu powder almost completely reacted with Al, resulting in CuA.
It was found that the matrix was compositely reinforced by these intermetallic compounds.
尚この実施例に於て、マトリックス金属の溶湯を湯温6
80℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複合材料を形成
したところ、この場合にもミクロボアを含まない良好な
複合材料を形成することができた。In this example, the molten matrix metal was heated to a temperature of 6.
When a composite material was similarly formed by replacing the molten metal with pure Mg at 80° C., a good composite material containing no micropores could be formed in this case as well.
実施例11
平均繊維径3μ厘、平均繊維長1.5I1mのアルミナ
−シリカ短繊維(イソライト工業株式会社製)と、平均
粒径150μmのAl合金粉末(JIS規格AC8A)
又は平均粒径100μ−のAl粉末合金粉末(JIS規
格AC7A)と、平均粒径30μ雪の純Ti粉末と、平
均粒径30μmの純Ni粉末と、平均粒径30μ讃の純
Cu粉末とを種々の比率にて混合して圧縮成形すること
により、合計の体積率が95%を越える場合を除き、体
積率O%、5%、10%、15%、20%のアルミナ−
シリカ短繊維と、体積率40%、50%、60%、70
%、80%のAl合金粉末と、体積率0%、1%、5%
、10%、15%の純Ti粉末と、体積率0.5%の純
Cu粉末と、体積率0゜5%〜15%(0,5%ごと)
の純Ni粉末とよりなり、45X25X10+onの寸
法を有する成形棒を形成した。Example 11 Alumina-silica short fibers with an average fiber diameter of 3 μm and an average fiber length of 1.5 I1 m (manufactured by Isolite Industries Co., Ltd.) and Al alloy powder with an average particle size of 150 μm (JIS standard AC8A)
Or Al powder alloy powder (JIS standard AC7A) with an average particle size of 100 μm, pure Ti powder with an average particle size of 30 μm, pure Ni powder with an average particle size of 30 μm, and pure Cu powder with an average particle size of 30 μm. By mixing at various ratios and compression molding, alumina with a volume ratio of 0%, 5%, 10%, 15%, and 20% is produced, except when the total volume ratio exceeds 95%.
Silica short fibers and volume percentage 40%, 50%, 60%, 70
%, 80% Al alloy powder and volume fraction 0%, 1%, 5%
, 10%, 15% pure Ti powder, pure Cu powder with a volume fraction of 0.5%, and a volume fraction of 0°5% to 15% (every 0.5%)
of pure Ni powder and formed into a shaped rod having dimensions of 45×25×10+on.
また純Ni粉末の体積率が0.5%に設定され、純Cu
粉末の体積率が0.5%〜15%(0,5%ごと)に設
定された点を除き、同様に45×25X10■の寸法を
有する成形体を形成した。In addition, the volume fraction of pure Ni powder was set to 0.5%, and pure Cu
A molded body having dimensions of 45 x 25 x 10 cm was formed in the same manner, except that the volume fraction of the powder was set at 0.5% to 15% (in 0.5% increments).
次いでかくして形成された成形体が使用された点を除き
、上述の実施例1の場合と同一の要領及び条件にて複合
材料を形成し、その断面を観察することにより溶湯の含
浸状態を調査した。Next, a composite material was formed in the same manner and under the same conditions as in Example 1 above, except that the molded body thus formed was used, and the impregnation state of the molten metal was investigated by observing its cross section. .
その結果上述の実施例1の場合と同様、Al合金粉末の
組成に拘らず、Al合金粉末の体積率は60〜80%で
あり、純Ni粉末+純Cu粉末の体積率は1〜10%で
あり、純Ti粉末の体積率も1〜10%であることが好
ましいことが確認された。As a result, as in the case of Example 1 above, regardless of the composition of the Al alloy powder, the volume fraction of the Al alloy powder is 60 to 80%, and the volume fraction of pure Ni powder + pure Cu powder is 1 to 10%. It was confirmed that the volume fraction of the pure Ti powder is also preferably 1 to 10%.
またAl合金粉末、純Ni粉末+純Cu粉末、及び純T
i粉末の体積率が上述の好ましい範囲に設定されること
により形成された複合材料の断面をX線回折にて調査し
たところ、純Ni粉末及び純Cu粉末はほぼ完全にAl
と反応してそれぞれNiAl3又はNiAl及びCu
A 12等の金属間化合物になっており、アルミナ−シ
リカ短繊維の体積率が0%である場合にはマトリックス
としてのAl合金がこれらの金属間化合物により複合強
化されており、アルミナ−シリカ短繊維の体積率が5〜
20%である場合にはマトリックスとしてのAl合金が
アルミナ−シリカ短繊維のみならず金属間化合物によっ
ても複合強化されていることが認められた。Also, Al alloy powder, pure Ni powder + pure Cu powder, and pure T
When the cross section of the composite material formed by setting the volume fraction of i powder to the above-mentioned preferred range was investigated by X-ray diffraction, it was found that pure Ni powder and pure Cu powder were almost completely Al
reacts with NiAl3 or NiAl and Cu, respectively.
When the volume fraction of alumina-silica short fibers is 0%, the Al alloy as a matrix is compositely strengthened by these intermetallic compounds, and the alumina-silica short fibers become intermetallic compounds such as A12. Fiber volume percentage is 5~
In the case of 20%, it was recognized that the Al alloy as a matrix was compositely reinforced not only by the alumina-silica short fibers but also by the intermetallic compound.
実施例12
純Ni粉末の代りに体積率2.5%の純Ni粉末(平均
粒径5μm)及び体積率2.5%の純Cu粉末(平均粒
径30μ厘)が使用された点を除き、上述の実施例2の
場合と同一の要領及び条件にて複合材料を製造した。Example 12 Except that pure Ni powder (average particle size 5 μm) with a volume ratio of 2.5% and pure Cu powder (average particle size 30 μm) with a volume ratio of 2.5% were used instead of pure Ni powder. A composite material was manufactured in the same manner and under the same conditions as in Example 2 above.
その結果マトリックス金属の溶湯の温度が何れの場合に
もミクロボアが生じることなく良好な複合材料が形成さ
れていることが認められた。As a result, it was found that a good composite material was formed without the formation of micropores, regardless of the temperature of the molten matrix metal.
実施例13
純Ni粉末の代りに体積率3%の純Ni粉末(平均粒径
10μm)及び体積率3%の純Cu粉末(平均粒径20
μ11)が使用された点を除き、上述の実施例3の場合
と同一の要領及び条件にて複合材料を製造した。Example 13 Instead of pure Ni powder, pure Ni powder (average particle diameter 10 μm) with a volume fraction of 3% and pure Cu powder (average particle diameter 20 μm) with a volume fraction of 3% were used.
A composite material was produced in the same manner and under the same conditions as in Example 3 above, except that μ11) was used.
その結果この実施例に於てもミクロボアを含まない良好
な複合材料が形成されていることが認められた。As a result, it was confirmed that a good composite material containing no micropores was formed in this example as well.
尚実施例12及び実施例13に於て形成された複合材料
の断面をX線回折にて調査したところ、純Ni粉末及び
純Cu粉末はほぼ完全にAlと反応してそれぞれNiA
l3、CuAl2等の金属間化合物になっており、マト
リックスとしてのAl合金が強化材のみならずこれらの
金属間化合物によっても複合強化されていることが認め
られた。When the cross sections of the composite materials formed in Examples 12 and 13 were examined by X-ray diffraction, pure Ni powder and pure Cu powder almost completely reacted with Al, resulting in NiA
It was found that the Al alloy as a matrix was compositely strengthened not only by the reinforcing material but also by these intermetallic compounds.
実施例14
純Ni繊維の代りに体積率5%の純Ni繊維(平均繊維
径30μ増、平均繊維長3IIm)及び体積率5%の純
Cu繊維(平均繊維径20μm、平均繊維長1 aIl
l)が使用された点を除き、上述の実施例4の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を製造し、その断面を観
察することにより溶湯の含浸状態を調査した。Example 14 Instead of pure Ni fibers, pure Ni fibers with a volume percentage of 5% (average fiber diameter increased by 30 μm, average fiber length 3 II m) and pure Cu fibers with a volume percentage of 5% (average fiber diameter 20 μm, average fiber length 1 aIl) were used.
A composite material was produced in the same manner and under the same conditions as in Example 4 above, except that 1) was used, and the impregnation state of the molten metal was investigated by observing its cross section.
その結果この実施例に於てもミクロボアを含まない良好
な複合材料が形成されていることが認められた。As a result, it was confirmed that a good composite material containing no micropores was formed in this example as well.
またこの実施例に於て形成された複合(オ料の断面をX
線回折にて調査したところ、中央部のマトリックスはA
l合金であり、周辺部のマトリックスはMgであり、純
Ni繊維及び純Cu繊維はAlと反応してそれぞれ金属
間化合物NiAl3、Cu A 12になっており、特
に周辺部に於ては純Ni繊維及び純Cu繊維はMgとも
反応してそれぞれNiMg2、MgCu2等の金属間化
合物にもなっており、マトリックスが強化材のみならず
これらの金属間化合物によっても複合強化されているこ
とが認められた。In addition, the cross section of the composite material formed in this example is
When investigated by line diffraction, the central matrix was A
The matrix in the peripheral part is Mg, and the pure Ni fibers and pure Cu fibers react with Al to form intermetallic compounds NiAl3 and Cu A12, respectively. Especially in the peripheral part, pure Ni The fibers and pure Cu fibers also reacted with Mg to form intermetallic compounds such as NiMg2 and MgCu2, respectively, and it was recognized that the matrix was compositely strengthened not only by the reinforcing material but also by these intermetallic compounds. .
尚この実施例に於て、Ni繊維及びCu繊維をそれぞれ
実施例13に於て使用された純Ni粉末及び純Cu粉末
に置換えて同様に複合材料を形成し、またMg合金の溶
湯を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複合
材料を形成したところ、何れの場合にもミクロボアを含
まない良好な複合材料を形成することができた。In this example, a composite material was formed in the same manner by replacing the Ni fibers and Cu fibers with the pure Ni powder and pure Cu powder used in Example 13, respectively, and the molten Mg alloy was When a composite material was similarly formed by replacing the molten metal with pure Mg at 680° C., a good composite material containing no micropores could be formed in both cases.
実施例15
純Ni粉末の代りに体積率4%の純Ni粉末(平均粒径
15μa+)及び体積率4%の純Cu粉末(平均粒径2
5μm)が使用された点を除き、上述の実施例3の場合
と同一の要領及び条件にて複合材料を形成した。Example 15 Instead of pure Ni powder, pure Ni powder (average particle size 15 μa+) with a volume percentage of 4% and pure Cu powder (average particle size 2
A composite material was formed in the same manner and under the same conditions as in Example 3 above, except that 5 μm) was used.
次いでかくして形成された複合材料の断面を観察するこ
とにより溶湯の含浸状態を調査したところ、ミクロボア
を含まない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。また複合材料の断面をX線回折にて調査したと
ころ、純Ni粉末及び純Cu粉末はほぼ完全にAlと反
応してそれぞれNiAl3.、CuAl2等の金属間化
合物になっており、マトリックスが強化材のみならずこ
れらの金属間化合物によっても複合強化されていること
が認められた。Next, the state of impregnation with the molten metal was investigated by observing the cross section of the composite material thus formed, and it was found that a good composite material containing no micropores was formed. Furthermore, when the cross section of the composite material was examined by X-ray diffraction, pure Ni powder and pure Cu powder almost completely reacted with Al, and NiAl3. , CuAl2, and other intermetallic compounds, and it was recognized that the matrix was compositely strengthened not only by the reinforcing material but also by these intermetallic compounds.
実施例16
純Ni粉末の代りに体積率5%の純Ni粉末(平均粒径
15μα)及び体積率5%の純Cu粉末(平均粒径25
μ11)が使用された点を除き、上述の実施例5の場合
と同一の要領及び条件にて複合材料を形成した。Example 16 Instead of pure Ni powder, pure Ni powder (average particle size 15 μα) with a volume ratio of 5% and pure Cu powder (average particle size 25 μα) with a volume ratio of 5% were used.
A composite material was formed in the same manner and under the same conditions as in Example 5 above, except that μ11) was used.
次いでかくして形成された複合材料の断面を観察するこ
とにより溶湯の含浸状態を調査したところ、ミクロボア
を含まない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。また複合材料の断面をX線回折にて調査したと
ころ、中心部及び周辺部のマトリックスはそれぞれ実質
的に純Al及びAl合金であり、純Ni粉末及び純Cu
粉末はほぼ完全にAlと反応してそれぞれNiAl3、
Cu A 12等の金属間化合物になっており、マトリ
ックスがこれらの金属間化合物によって複合強化されて
いることが認められた。Next, the state of impregnation with the molten metal was investigated by observing the cross section of the composite material thus formed, and it was found that a good composite material containing no micropores was formed. Furthermore, when the cross section of the composite material was investigated by X-ray diffraction, it was found that the matrix in the center and the periphery was substantially pure Al and Al alloy, respectively, and pure Ni powder and pure Cu
The powder almost completely reacts with Al to form NiAl3 and NiAl3, respectively.
It was observed that the matrix was compositely reinforced by these intermetallic compounds, such as Cu A 12.
尚この実施例に於て、マトリックス金属の溶湯を湯温6
80℃の純M gの溶湯に置換えて同様に複合材料を形
成したところ、この場合にもミクロボアを含まない良好
な複合材料を形成することができた。In this example, the molten matrix metal was heated to a temperature of 6.
When a composite material was similarly formed by replacing the molten metal with pure Mg at 80° C., a good composite material containing no micropores was also formed in this case.
尚この実施例に於て、マトリックス金属の溶湯を湯温6
80℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複合材料を形成
したところ、この場合にもミクロボアを含まない良好な
複合材料を形成することができた。In this example, the molten matrix metal was heated to a temperature of 6.
When a composite material was similarly formed by replacing the molten metal with pure Mg at 80° C., a good composite material containing no micropores could be formed in this case as well.
尚上述の各実施例に於ては特定の組成の微細片が使用さ
れているが、本発明に於ける微細片はそれぞれ任意の組
成のものであってよい。例えばAl合金の組成はJIS
規格AC7A%JIS規格ADC12、JIS規格AD
Ti7.8%Al−3,5%Mg等であってよく、Ni
合金の組成は例えばN 1−50%Al、Ni−30%
Cu、Ni−39,5%Cu−22,1%Fe=8.8
%B等であってよく、Cu合金の組成は例えばCu−5
0%Al、Cu−29.6%Ni−22,1%Fe−8
,8%B等であってよく、特にNi合金及びCu合金が
Ni−Cu合金である場合には、そのNi及びCuの含
有比率は任意の比率であってよく、更にTi合金は例え
ばTi−1%B等であってよい。Although fine particles having a specific composition are used in each of the above embodiments, the fine particles in the present invention may have any composition. For example, the composition of Al alloy is JIS
Standard AC7A% JIS standard ADC12, JIS standard AD
May be Ti7.8%Al-3.5%Mg etc., Ni
The composition of the alloy is, for example, N 1-50% Al, Ni-30%
Cu, Ni-39, 5% Cu-22, 1% Fe = 8.8
%B, etc., and the composition of the Cu alloy is, for example, Cu-5
0% Al, Cu-29.6% Ni-22, 1% Fe-8
, 8% B, etc. Particularly when the Ni alloy and Cu alloy are Ni-Cu alloys, the content ratio of Ni and Cu may be any ratio; It may be 1% B or the like.
以上に於ては本発明を多数の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。例えばNi又
はNi合金の微細片若しくはCu又はCu合金の微細片
の一部又は全体がAg又はAg合金の微細片若しくはA
u又はAu合金の微細片に置換えられてもよい。Although the present invention has been described in detail with reference to a number of embodiments above, the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. This will be obvious to those skilled in the art. For example, part or whole of Ni or Ni alloy fine pieces or Cu or Cu alloy fine pieces may be Ag or Ag alloy fine pieces or A
It may be replaced with fine pieces of u or Au alloy.
発明の効果
以上の説明より明らかである如く、本発明によれば、マ
トリックス金属の溶湯が成形体全体に良好に浸透し、ま
たTiが成形体中の窒素及び酸素と反応し、また成形体
中の酸素の一部がAlと反応することにより成形体中の
空気が実質的に除去されるので、ミクロボアを含まない
更に一層良好な複合材料を製造することができる。Effects of the Invention As is clear from the above explanation, according to the present invention, the molten matrix metal penetrates well into the entire molded body, Ti reacts with nitrogen and oxygen in the molded body, and Ti reacts with nitrogen and oxygen in the molded body. Because part of the oxygen reacts with Al, the air in the compact is substantially removed, making it possible to produce an even better composite material free of micropores.
また本発明によれば、マトリックス金属の溶湯が比較的
低い温度であってもよく、また成形体中にNi又はNi
合金の微細片等又はTi又はTi合金の微細片が含まれ
ていない場合に比して、成形体を溶湯に接触させる時間
を短くすることができるので、前述の先の提案にかかる
方法の場合に比して複合材料を更に一層装置に且能率よ
く製造することができる。Further, according to the present invention, the molten metal of the matrix metal may be at a relatively low temperature, and the formed body may contain Ni or Ni.
In the case of the method according to the above-mentioned earlier proposal, the time for contacting the molded body with the molten metal can be shortened compared to the case where fine pieces of alloy, etc. or fine pieces of Ti or Ti alloy are not included. Composite materials can be manufactured using even more efficient equipment compared to conventional methods.
表 表table table
第1図はアルミナ−シリカ短繊維とAl合金粉末と純T
i粉末と純Ni粉末とよりなる成形体を示す斜視図、第
2図は第1図に示された成形体がAl合金の溶湯中に浸
漬された状態を示す解図的断面図である。
10・・・アルミナ−シリカ短繊維、12・・・Al合
金粉末、14・・・純Ti粉末、16・・・純Ni粉末
。
18・・・成形体、20・・・ヒータ、22・・・Al
合金の溶湯
特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅第
図Figure 1 shows alumina-silica short fibers, Al alloy powder and pure T.
FIG. 2 is a perspective view showing a compact made of i powder and pure Ni powder, and FIG. 2 is an illustrative sectional view showing the compact shown in FIG. 1 immersed in a molten Al alloy. 10...Alumina-silica short fiber, 12...Al alloy powder, 14...Pure Ti powder, 16...Pure Ni powder. 18... Molded body, 20... Heater, 22... Al
Patent for molten alloy Patent: Toyota Motor Corporation
Patent attorney Masa Akashi
Tsuyoshi figure
Claims (2)
と、体積率1〜10%のNi、Cu又はこれらの何れか
を主成分とする合金の微細片又はそれらの混合物と、体
積率1〜10%のTi又はTi合金の微細片とを含み、
これらの微細片の合計の体積率が62〜95%である成
形体を形成し、前記成形体をマトリックス金属としての
Al、Al合金、Mg、Mg合金よりなる群より選択さ
れた軽金属の溶湯に接触させ、前記溶湯を実質的に加圧
することなく前記成形体中に浸透させる金属基複合材料
の製造方法。(1) Fine pieces of Al or Al alloy with a volume ratio of 60 to 80%, fine pieces of Ni, Cu, or an alloy containing any of these as the main component, or a mixture thereof, with a volume ratio of 1 to 10%, containing fine particles of Ti or Ti alloy at a rate of 1 to 10%,
A molded body having a total volume fraction of these fine pieces of 62 to 95% is formed, and the molded body is poured into a molten metal of a light metal selected from the group consisting of Al, Al alloy, Mg, and Mg alloy as a matrix metal. A method for producing a metal matrix composite material, wherein the molten metal is allowed to penetrate into the molded body without substantially applying pressure.
はAl合金の微細片と、体積率1〜10%のNi、Cu
又はこれらの何れかを主成分とする合金の微細片又はそ
れらの混合物と、体積率1〜10%のTi又はTi合金
の微細片とを含み、これらの微細片及び前記強化材の合
計の体積率が62〜95%である成形体を形成し、前記
成形体をマトリックス金属としてのAl、Al合金、M
g、Mg合金よりなる群より選択された軽金属の溶湯に
接触させ、前記溶湯を実質的に加圧することなく前記成
形体中に浸透させる金属基複合材料の製造方法。(2) Discrete reinforcing materials, fine pieces of Al or Al alloy with a volume fraction of 60-80%, and Ni, Cu with a volume fraction of 1-10%
or a fine piece of an alloy containing any of these as a main component or a mixture thereof, and a fine piece of Ti or a Ti alloy with a volume percentage of 1 to 10%, and the total volume of these fine pieces and the reinforcing material forming a molded body having a ratio of 62 to 95%, and using the molded body as a matrix metal of Al, Al alloy, M
g. A method for producing a metal matrix composite material, which comprises contacting a molten metal of a light metal selected from the group consisting of Mg alloys and allowing the molten metal to infiltrate into the molded body without substantially applying pressure.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU58020/90A AU626435B2 (en) | 1989-07-10 | 1990-06-29 | Method of manufacture of metal matrix composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| CA 2020335 CA2020335C (en) | 1989-07-10 | 1990-07-03 | Method of manufacture of metal matrix composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| EP19900307379 EP0408257B1 (en) | 1989-07-10 | 1990-07-05 | Method of manufacture of metal matrix composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| DE1990619783 DE69019783T2 (en) | 1989-07-10 | 1990-07-05 | Process for the production of metal matrix composite with intermetallic compounds and without micropores. |
| US07/802,716 US5236032A (en) | 1989-07-10 | 1991-12-06 | Method of manufacture of metal composite material including intermetallic compounds with no micropores |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17772189 | 1989-07-10 | ||
| JP1-177721 | 1989-07-10 | ||
| JP1-244158 | 1989-09-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03177524A true JPH03177524A (en) | 1991-08-01 |
| JPH0549731B2 JPH0549731B2 (en) | 1993-07-27 |
Family
ID=16035951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28225089A Granted JPH03177524A (en) | 1989-07-10 | 1989-10-30 | Manufacturing method of metal matrix composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03177524A (en) |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP28225089A patent/JPH03177524A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0549731B2 (en) | 1993-07-27 |
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