JPH036344A - 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 - Google Patents
耐熱耐摩耗性アルミニウム合金Info
- Publication number
- JPH036344A JPH036344A JP13748189A JP13748189A JPH036344A JP H036344 A JPH036344 A JP H036344A JP 13748189 A JP13748189 A JP 13748189A JP 13748189 A JP13748189 A JP 13748189A JP H036344 A JPH036344 A JP H036344A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum alloy
- strength
- particles
- wear
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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、バルブスプリングリテーナ−ピストン、ロッ
カーアーム、コンプレッサーベーン、バルブリフター等
各種摺動部材に応用し得る耐熱耐摩耗性アルミニウム合
金に関するものである。
カーアーム、コンプレッサーベーン、バルブリフター等
各種摺動部材に応用し得る耐熱耐摩耗性アルミニウム合
金に関するものである。
［従来の技術］
最近、エンジンを従来の鋼Ｈに代えてアルミニウム合金
を用いて作製し、軽量化して省エネルギーを図ることが
行われている。しかし、特にバルブスプリングリテーナ
−ピストン、ロッカーアーム、バルブリフター コンプ
レッサ−ベーン等の各種摺動部材は高温強度、耐摩耗性
および衝撃特性が必要とされるところから、かかる特性
を満足させるアルミニウム合金は得られ難い。そこで、
鋼材が多く使オ）れていたが、最近では、５ｉ−Ｎｉ−
Ａｌ系ないしは５ｉＦｅ又はＭ ｎ −Ａ Ｉ系合金基
地中に、硬質粒子を分散させた高力アルミニウム合金が
提案されている。（例えば、特公昭６３−２０２９７号
公報、特公昭Ｂ３−２０２９８号公報参照） ［発明が解決しようとする課題］ 特にエンジンにおいて高回転（例えば１万回転近くまた
はそれ以上）になるとバルブ系の運動の追従性が悪くな
り、さらにはバルブがスプリングの力でしまりきらなく
なる現象いわゆるバルブサージングが起ることがある。
を用いて作製し、軽量化して省エネルギーを図ることが
行われている。しかし、特にバルブスプリングリテーナ
−ピストン、ロッカーアーム、バルブリフター コンプ
レッサ−ベーン等の各種摺動部材は高温強度、耐摩耗性
および衝撃特性が必要とされるところから、かかる特性
を満足させるアルミニウム合金は得られ難い。そこで、
鋼材が多く使オ）れていたが、最近では、５ｉ−Ｎｉ−
Ａｌ系ないしは５ｉＦｅ又はＭ ｎ −Ａ Ｉ系合金基
地中に、硬質粒子を分散させた高力アルミニウム合金が
提案されている。（例えば、特公昭６３−２０２９７号
公報、特公昭Ｂ３−２０２９８号公報参照） ［発明が解決しようとする課題］ 特にエンジンにおいて高回転（例えば１万回転近くまた
はそれ以上）になるとバルブ系の運動の追従性が悪くな
り、さらにはバルブがスプリングの力でしまりきらなく
なる現象いわゆるバルブサージングが起ることがある。
かかる現象を防ぐためにも、バルブ系のアルミニウム合
金による軽量化が必要となる。この中にバルブスプリン
グリテーナ−やバルブリフターの軽量化が含まれる。
金による軽量化が必要となる。この中にバルブスプリン
グリテーナ−やバルブリフターの軽量化が含まれる。
本発明はかかるバルブスプリングリテーナ−をはじめと
する激しい衝撃的な振動および摺動を受ける部材に用い
るアルミニウム合金を提供せんとするものである。
する激しい衝撃的な振動および摺動を受ける部材に用い
るアルミニウム合金を提供せんとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、Ｓｌ；４〜９％、Ｆｅ：３〜ｔｏ％、Ｃｕ：
１〜６％、Ｍｇ： ０．３〜３％を含みあるいはさら
にこれらにＭｎｓ Ｍｏ、Ｖ、Ｚ ｒ。
１〜６％、Ｍｇ： ０．３〜３％を含みあるいはさら
にこれらにＭｎｓ Ｍｏ、Ｖ、Ｚ ｒ。
Ｎｉ、Ｔｉ５Ｃｒの中から１種または２種以上を合計で
０．３〜３％含み、残部が不可避的不純物を含むＡ１か
らなり、Ｓｉ粒子および金属間化合物粒子の平均粒径が
ｌＯμＩ以下に微細分散しているアルミニウム合金マト
リックスの中に、平均粒径が１〜２０μｍであるＳ ｉ
Ｃ。
０．３〜３％含み、残部が不可避的不純物を含むＡ１か
らなり、Ｓｉ粒子および金属間化合物粒子の平均粒径が
ｌＯμＩ以下に微細分散しているアルミニウム合金マト
リックスの中に、平均粒径が１〜２０μｍであるＳ ｉ
Ｃ。
Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮの如き硬質粒子の１種
または２種以上を１〜８％分散させてなる耐熱耐摩耗性
アルミニウム合金である。
または２種以上を１〜８％分散させてなる耐熱耐摩耗性
アルミニウム合金である。
上記において合金成分、硬質粒子の限定理由は下記のと
おりである。
おりである。
Ｓｔ ：Ｓｉ粒子およびＦｅと共存することによるＡｌ
−５ｉ−Ｆｅ系金属間化合物として分散し、引張強度を
高める。４％未満では強度が不足し、９％を越えると強
度への効果か飽和するとともに衝撃強度が低下する。
−５ｉ−Ｆｅ系金属間化合物として分散し、引張強度を
高める。４％未満では強度が不足し、９％を越えると強
度への効果か飽和するとともに衝撃強度が低下する。
Ｆｅ：Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物およびＳｉと共存する
ことによるＡｌ−５ｉ−Ｆｅ系金属箔化合物として分散
し、強度を高める。３％未満では強度が不足し、１０％
を越えると衝撃強度が低下する。
ことによるＡｌ−５ｉ−Ｆｅ系金属箔化合物として分散
し、強度を高める。３％未満では強度が不足し、１０％
を越えると衝撃強度が低下する。
Ｃｕ：Ｍｇと共存して時効硬化性を付与する。
時効硬化により引張強度、疲労強度が向上する。１％未
満では効果が十分でなく、６％を越えると効果が飽和す
るとともに、耐食性、衝撃強度が低下する。
満では効果が十分でなく、６％を越えると効果が飽和す
るとともに、耐食性、衝撃強度が低下する。
Ｍ ｇ ： Ｃｕと共存して時効硬化性を付与する。
時効硬化により引張強度、疲労強度が向上する。０，３
％未満では効果が十分でなく、３％を越えると効果が飽
和する。
％未満では効果が十分でなく、３％を越えると効果が飽
和する。
ＭｎＳＭｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ ：Ａｌある
いはＡ１と他の添加元素と金属間化合物を形成し、引張
強度を高める。０．３％未満では効果が十分でなく、３
％を越えると衝撃強度が低下する。
いはＡ１と他の添加元素と金属間化合物を形成し、引張
強度を高める。０．３％未満では効果が十分でなく、３
％を越えると衝撃強度が低下する。
硬質粒子：ＳｉＣ，５Ｌ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ５
ＴｉＣの如き硬質粒子を添加することによって耐摩耗性
が大幅に向上する。平均粒径が１μｍ未満では十分な耐
摩耗性を得られない。さらに粒子の均一分散が困難とな
り、粒子が偏在する場合には衝撃強度および疲労強度が
不足する。平均粒径が２０μｍを越すと切削性が悪くな
る。添加量が１％未満では耐摩耗性が十分でない。又８
％を越すと衝撃強度が低下する。
ＴｉＣの如き硬質粒子を添加することによって耐摩耗性
が大幅に向上する。平均粒径が１μｍ未満では十分な耐
摩耗性を得られない。さらに粒子の均一分散が困難とな
り、粒子が偏在する場合には衝撃強度および疲労強度が
不足する。平均粒径が２０μｍを越すと切削性が悪くな
る。添加量が１％未満では耐摩耗性が十分でない。又８
％を越すと衝撃強度が低下する。
本発明の合金を製造する一例を示すと下記のとおりであ
る。アルミニウム合金粉末と硬質粒子とを所定の混合割
合で混合し、これを冷間圧縮、脱ガス、熱間押出、熱処
理する。各項目ごとに下記に詳述する。
る。アルミニウム合金粉末と硬質粒子とを所定の混合割
合で混合し、これを冷間圧縮、脱ガス、熱間押出、熱処
理する。各項目ごとに下記に詳述する。
アルミニウム合金粉末二所定組成の合金材料の溶湯をア
トマイズ法、単ロール法や噴霧ロール法などの、１００
℃／ｓｅｃ以上の冷却速度の得られる方法によって金属
間化合物およびＳｉ粒子が微細に分散した急冷体を作成
する。冷却速度が速いほど金属間化合物、Ｓｉ粒子が微
細となり、引張強度、疲労強度が向上する。
トマイズ法、単ロール法や噴霧ロール法などの、１００
℃／ｓｅｃ以上の冷却速度の得られる方法によって金属
間化合物およびＳｉ粒子が微細に分散した急冷体を作成
する。冷却速度が速いほど金属間化合物、Ｓｉ粒子が微
細となり、引張強度、疲労強度が向上する。
また、Ａｌ粉末粒径は微細であるほうが、硬質粒子を均
一に分散させるためには望ましい。
一に分散させるためには望ましい。
混合：硬質粒子をＡ１合金粉末と均一に混合するための
処理で、■ブレンダー等の撹拌式混合機やボールミル等
の粉砕機によって混合する。
処理で、■ブレンダー等の撹拌式混合機やボールミル等
の粉砕機によって混合する。
冷間圧縮：粉末のハンドリングを容易にするため、また
粉体をカプセルに装入するとき、多くの粉末を装入でき
るように、粉体を真密度の６５〜８０％に緻密化させる
。これは省略することもできる。
粉体をカプセルに装入するとき、多くの粉末を装入でき
るように、粉体を真密度の６５〜８０％に緻密化させる
。これは省略することもできる。
脱ガス：粉体表面特にＡｌ合金粉末表面に吸着している
水分を取り除き、最終の熱処理時に生じるフクレや孔を
防ぐ。脱ガスは３００℃〜５２０℃に加熱保持しながら
真空引きすることによって行う。３００℃未満では水分
の除去が十分でなく、熱処理によってフクレや孔を生じ
て引張強度および疲労強度を低下させる。
水分を取り除き、最終の熱処理時に生じるフクレや孔を
防ぐ。脱ガスは３００℃〜５２０℃に加熱保持しながら
真空引きすることによって行う。３００℃未満では水分
の除去が十分でなく、熱処理によってフクレや孔を生じ
て引張強度および疲労強度を低下させる。
５２０℃を越すと金属間化合物やＳｉ粒子が粗大化して
、強度、疲労強度および衝撃強度が低下する。
、強度、疲労強度および衝撃強度が低下する。
熱間押出：粉体を１００％密度に緻密化させるために行
う。粉体同志を強固に結合させるためには押出比を４以
上とることが望ましい。
う。粉体同志を強固に結合させるためには押出比を４以
上とることが望ましい。
熱処理：引張強度、疲労強度を高めるために必要である
。溶体化処理→焼入、あるいは溶体化処理−焼入＝焼戻
しによって行われる。
。溶体化処理→焼入、あるいは溶体化処理−焼入＝焼戻
しによって行われる。
［実施例］
エアアトマイズ法によって各種Ａ１合金粉末を製造後１
４９μｍ以下に分級し、これと硬質粒子を表１に示す各
割合でロータリーミキサーにて混合した。この粉末を冷
間金型圧縮によりφＧ３Ｘ １５０ ｎｕｎの圧縮物（
相対密度約７０％）とし、アルミニウム缶に装入して４
８０℃にて１時間の真空脱ガス処理をした。そしてアル
ミニウム缶を封じ、これを押出用ビレットとした。その
後、ビレットを４００ ℃に加熱し、間接押出（コンテ
ナ径７０ＩＩＩＩ１１）により直径１８＋＋ｕｎの棒を
得て（押出比１５）、４８０℃で１時間の溶体化処理、
水焼入、１７５℃で５時間の時効処理を行った。
４９μｍ以下に分級し、これと硬質粒子を表１に示す各
割合でロータリーミキサーにて混合した。この粉末を冷
間金型圧縮によりφＧ３Ｘ １５０ ｎｕｎの圧縮物（
相対密度約７０％）とし、アルミニウム缶に装入して４
８０℃にて１時間の真空脱ガス処理をした。そしてアル
ミニウム缶を封じ、これを押出用ビレットとした。その
後、ビレットを４００ ℃に加熱し、間接押出（コンテ
ナ径７０ＩＩＩＩ１１）により直径１８＋＋ｕｎの棒を
得て（押出比１５）、４８０℃で１時間の溶体化処理、
水焼入、１７５℃で５時間の時効処理を行った。
こうして得られた材料についてＬ ５０ ’Ｃにおける
引張強度、疲労寿命および室温におけるシャルピー衝撃
値の測定をし、また、ピン・ディスク式摩耗試験を行っ
た。結果を表１に併記する。
引張強度、疲労寿命および室温におけるシャルピー衝撃
値の測定をし、また、ピン・ディスク式摩耗試験を行っ
た。結果を表１に併記する。
ここで厚耗量とは、摩耗試験（１２０’Ｃのマシン浦の
中でピンを供試合金、ディスクをＦｅ１２として、１０
０ｋｇｆ’／ａｎｔの面圧、速度０．５ｍ１ｓｅｃで摩
擦を１時間行う）におけるピンの長さ減量である。
中でピンを供試合金、ディスクをＦｅ１２として、１０
０ｋｇｆ’／ａｎｔの面圧、速度０．５ｍ１ｓｅｃで摩
擦を１時間行う）におけるピンの長さ減量である。
疲労寿命は、回転曲げ疲労試験において切欠形状係数α
＝３．１の試験片で応力振幅７ｋｇｒ／ｍｎ＋２とした
ときの破断までの繰返し数で示した。シャルピー衝撃試
験片は平滑材とした。
＝３．１の試験片で応力振幅７ｋｇｒ／ｍｎ＋２とした
ときの破断までの繰返し数で示した。シャルピー衝撃試
験片は平滑材とした。
上記表１から明らかなとおり、本発明合金Ｎｏ。
１〜１１は良好な引張強度、疲労強度、衝撃強度、耐♀
耗性を示している。引張強さは３０ｋｇ１’／ｍｍ’以
上を、疲労寿命は１０６以上を、シャルピー衝撃値は１
．３ｋｇｆ−ｍ／ｃｍ’以上をそれぞれ良好とした。
耗性を示している。引張強さは３０ｋｇ１’／ｍｍ’以
上を、疲労寿命は１０６以上を、シャルピー衝撃値は１
．３ｋｇｆ−ｍ／ｃｍ’以上をそれぞれ良好とした。
合金Ｎｏ、１２はＳｉが過剰であるためシャルピー衝撃
値が劣る。合金Ｎｏ、１３はＦｅが少ないため引張強さ
、疲労強度が劣る。合金Ｎｏ、１４はＦｅが過剰である
ためシャルピー衝撃値が劣る。
値が劣る。合金Ｎｏ、１３はＦｅが少ないため引張強さ
、疲労強度が劣る。合金Ｎｏ、１４はＦｅが過剰である
ためシャルピー衝撃値が劣る。
合金Ｎｏ、１５は硬質粒子を含まないため耐摩耗性が劣
る。合金Ｎｏ、１Ｇは硬質粒子が小さいため耐摩耗性に
劣る。又硬質粒子が均一に分散しなかったので疲労強度
も劣る。合金Ｎｏ、１７は硬質粒子が多いためシャルピ
ー衝撃値か劣る。また、硬質粒子が均一に分散しなかっ
たので疲労強度も劣る。合金Ｎｏ、＋８はＣｕＳＭｇを
含まないため疲労強度が劣る。合金Ｎｏ、１９はＳｉが
過剰であるためシャルピー衝撃値が劣る。合金Ｎｏ、２
０はＳｉを含まないため疲労強度が劣る。合金１ Ｎｏ、２１は硬質粒子が大きいため切削性が悪くなり実
用的でない。
る。合金Ｎｏ、１Ｇは硬質粒子が小さいため耐摩耗性に
劣る。又硬質粒子が均一に分散しなかったので疲労強度
も劣る。合金Ｎｏ、１７は硬質粒子が多いためシャルピ
ー衝撃値か劣る。また、硬質粒子が均一に分散しなかっ
たので疲労強度も劣る。合金Ｎｏ、＋８はＣｕＳＭｇを
含まないため疲労強度が劣る。合金Ｎｏ、１９はＳｉが
過剰であるためシャルピー衝撃値が劣る。合金Ｎｏ、２
０はＳｉを含まないため疲労強度が劣る。合金１ Ｎｏ、２１は硬質粒子が大きいため切削性が悪くなり実
用的でない。
［発明の効果］
本発明によれば高温強度、衝撃強度および耐摩耗性にす
ぐれたアルミニウム合金を得ることができる。したがっ
て、本発明合金はバルブスプリングリテーナ−をはじめ
バルブリフターロッカーアーム、ピストン等従来の鋼製
品と置き換え得る材料である。
ぐれたアルミニウム合金を得ることができる。したがっ
て、本発明合金はバルブスプリングリテーナ−をはじめ
バルブリフターロッカーアーム、ピストン等従来の鋼製
品と置き換え得る材料である。
Claims (2)
- （１）Ｓｉ：４〜９％（重量％：以下同じ）Ｆｅ：３〜
１０％、Ｃｕ：１〜６％、Ｍｇ：０．３〜３％を含み、
残部が不可避的不純物を含むＡｌからなり、Ｓｉ粒子お
よび金属間化合物粒子の平均粒径が１０μｍ以下に微細
分散しているアルミニウム合金マトリックスの中に、平
均粒径が１〜２０μｍであるＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、
Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＴｉＮ、ＴｉＣの如き硬質粒子の１種
または２種以上を１〜８％分散させてなる耐熱耐摩耗性
アルミニウム合金。 - （２）Ｓｉ：４〜９％、Ｆｅ：３〜１０％、Ｃｕ：１〜
６％、Ｍｇ：０．３〜３％とさらにＭｎ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚ
ｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒの中から１種または２種以上を合
計で０．３〜３％を含み、残部が不可避的不純物を含む
Ａｌからなり、Ｓｉ粒子および金属間化合物粒子の平均
粒径が１０μｍ以下に微細分散しているアルミニウム合
金マトリックスの中に、平均粒径が１〜２０μｍである
ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＴｉＮ、Ｔ
ｉＣの如き硬質粒子の１種または２種以上を１〜８％分
散させてなる耐熱耐摩耗性アルミニウム合金
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13748189A JPH036344A (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13748189A JPH036344A (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH036344A true JPH036344A (ja) | 1991-01-11 |
Family
ID=15199639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13748189A Pending JPH036344A (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH036344A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616192A (en) * | 1994-07-21 | 1997-04-01 | Fuji Oozx Inc. | Coil retainer for engine valve and preparation of the same |
| CN111411270A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-07-14 | 滨州渤海活塞有限公司 | 一种改变铝合金中硅铁相形貌的方法 |
| CN113278854A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-20 | 河北新立中有色金属集团有限公司 | 一种SiCp/Al-Si-Cu复合粉末材料及制备方法 |
-
1989
- 1989-06-01 JP JP13748189A patent/JPH036344A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616192A (en) * | 1994-07-21 | 1997-04-01 | Fuji Oozx Inc. | Coil retainer for engine valve and preparation of the same |
| CN111411270A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-07-14 | 滨州渤海活塞有限公司 | 一种改变铝合金中硅铁相形貌的方法 |
| CN113278854A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-20 | 河北新立中有色金属集团有限公司 | 一种SiCp/Al-Si-Cu复合粉末材料及制备方法 |
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