JPH0364577B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0364577B2 JPH0364577B2 JP61213762A JP21376286A JPH0364577B2 JP H0364577 B2 JPH0364577 B2 JP H0364577B2 JP 61213762 A JP61213762 A JP 61213762A JP 21376286 A JP21376286 A JP 21376286A JP H0364577 B2 JPH0364577 B2 JP H0364577B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- whiskers
- powder particles
- metal
- composite material
- mixed
- Prior art date
- 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.)
- Expired
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
本発明は、SiCウイスカーとAl粉末粒子とが均
質に混合し、優れた強度特性を有するウイスカー
強化金属複合材の製造方法に関する。 「従来の技術」 ウイスカーは優れた比強度、比弾性率、耐熱性
などを有するために、Al、Mg、Ti、Cuなどの
金属あるいはそれらの合金中に分散複合化したウ
イスカー強化金属複合材は、軽量化および強度特
性の高度化が要求される各種用途分野で有用視さ
れている。 この金属複合材の性能は、マトリツクス金属中
のウイスカーの分散性に影響されるところが大き
く、ウイスカーのような微細繊維をマトリツクス
金属中に均質に分散させることが強度特性を向上
させる上で重要である。またマトリツクス金属中
に分散したウイスカーが折損や破壊されることな
く、形状特性を維持して複合材中に存在すること
も重要な要因の一つである。 通常ウイスカー生成物は、微細短繊維状の単結
晶が無方向に絡み合つた凝集組織体を呈してい
る。したがつて、このウイスカー生成物を直接マ
トリツクスとなる金属溶湯中に撹拌混合などの手
段により均質に分散させることは困難である。そ
の解決手段として、ウイスカーとマトリツクス金
属の粉末とを混合して、混合物を熱圧成形する粉
末冶金的手法により金属複合材を製造する方法が
提案されている。 「発明が解決しようとする問題点」 この場合、金属複合材として高度の強度特性を
付与するためには、ウイスカーと金属粉末粒子と
の混合物の均質性ならびに混合および熱圧成形過
程におけるウイスカーの損傷変形が少ないことが
必要である。すなわち、ウイスカーと金属粉末の
混合物においては、金属粉末粒子の粒界空隙部に
柱状のウイスカーが存在しているために、混合物
の均質性は柱状のウイスカーと金属粉末粒子との
大きさの相互関係が重要な要素となる。また、混
合および熱圧成形過程においてウイスカーは金属
粉末粒子との衝突、接触により損傷変形を受け易
い。したがつて、混合粉体の性質性を向上させる
とともにウイスカーの損傷変形を防止すること
が、優れた強度特性を有する金属複合材を製造す
る上で必要であり、使用するウイスカーおよび金
属粉末粒子の形状、大きさの影響が重要となる。 「問題点を解決するための手段」 本発明は、これらの観点から使用するウイスカ
ーと金属粉末粒子の形状および大きさを特定範囲
に規制することにより、強度特性の高い金属複合
材の製造方法を提案するものである。 すなわち、本発明はウイスカーと金属粉末粒子
とを混合し、熱圧成形する金属複合材料の製造方
法において、有機溶媒中に直径0.1〜0.2μｍ、長
さ15μｍ以下、アスペクト比50以上のSiCウイス
カーと粒子径が15μｍ以下のAl粉末粒子を撹拌混
合した後、過乾燥し、得られた混合物を熱圧成
形することを構成的特徴とするウイスカー強化金
属複合材料の製造方法である。 本発明において、強化材ウイスカーとしてSiC
針状単結晶からなるSiCウイスカーを用い、金属
マトリツクスとしてAl粉末粒子を使用する。ウ
イスカーと金属粉末粒子との混合物の調製方法
は、先に本出願人が提案した方法（特願昭61−
173548）を適用することが好ましい。すなわち、
ウイスカーと金属粉末粒子とを撹拌混合する分散
媒としては、アルコール、アセトン、エーテルな
どの有機溶媒が用いられる。撹拌混合機として
は、ジエツト式撹拌機や高速回転撹拌機などを用
いて比較的強力に撹拌混合することが好ましい。
この場合、ウイスカーの凝集組織体を完全に解き
ほぐし、かつ均一に分散させるために分散濃度は
60ｇ／以下に設定される。このウイスカー分散
液を撹拌しながら過して分散媒の一部の除去し
た後、速やかに金属粉末粒子を加えてSiCウイス
カーとAl粉末粒子が均一に混合した分散液を調
製する。この際、金属粉末粒子は複合材中のマト
リツクス金属とウイスカーの複合比の設定に基づ
き所定量を添加する。また、分散質であるウイス
カーと金属粉末粒子の混合物は均一な混合分散状
態を維持するために350〜1100ｇ／の濃度範囲
に調節される。この分散液を撹拌して均一な分散
状態を維持しながら急速過して得られたケーキ
を乾燥処理し、次いでこの混合粉体を熱圧成形し
てウイスカー強化金属複合材料が製造される。 本発明においては、使用するウイスカーならび
に金属粉末粒子の形状、大きさを特定範囲に規制
することにより、均質組織構造を有し、かつウイ
スカーの形状特性の損傷が少ない優れた強度特性
を有する金属複合材の製造を可能とするものであ
る。 金属複合材の組織構造を均質化するためには、
ウイスカーならびに金属粉末粒子の大きさが相対
的に小さく、かつ近似していることが必要であ
る。また、ウイスカーの補強効果を発揮させるた
めには、適度のアスペクト比を有することも重要
である。一方長いウイスカーは金属粉末粒子との
衝突、接触により損傷し易い。また、大きな金属
粉末粒子が存在すると、熱圧成形時の均一な塑性
流動を阻害するために、金属複合材の組織欠陥を
生じ易く、ウイスカーの損傷も著しくなる。本発
明は、このウイスカーと金属粉末粒子の大きさの
相互関係を、SiCウイスカーの直径を0.1〜0.2μ
ｍ、長さを15μｍ以下、アスペスト比を50以上、
またAl粉末粒子の粒子径を15μｍ以下に規制する
ことにより、均質性が高く、ウイスカーの形状損
傷の少ない優れた強度特性を有する金属複合材料
の製造が可能となる。 「作用」 上記説明のように本発明においては、SiCウイ
スカーとAl粉末粒子の大きさを相対的に小さく
かつ近似させることにより、ウイスカーは金属粉
末粒子の粒界空隙部に均等に分布し易くなる。ま
た熱圧成形過程においても、ウイスカーの損傷は
効果的に低減し、ウイスカーの複合強化機能の低
下が防止される。 「実施例」 形状特性の異なるSiCウイスカーを調製し、粒
子径が異なる純Al粉末粒子とエチルアルコール
中に撹拌分散させて混合した後、過乾燥して混
合粉体を得た。この混合粉体をSEM（倍率50およ
び500倍）写真に撮り、組織状態を観察した。次
に、この混合粉体を温度640℃、圧力1500Kg／cm2
で60分間熱圧処理して、直径50mm、高さ100mmの
ウイスカー強化金属複合材料を作製し、その組織
をSEM（倍率100および1000倍）写真で観察して、
その均質性を比較した。これらの結果をまとめて
第１表に示した。
質に混合し、優れた強度特性を有するウイスカー
強化金属複合材の製造方法に関する。 「従来の技術」 ウイスカーは優れた比強度、比弾性率、耐熱性
などを有するために、Al、Mg、Ti、Cuなどの
金属あるいはそれらの合金中に分散複合化したウ
イスカー強化金属複合材は、軽量化および強度特
性の高度化が要求される各種用途分野で有用視さ
れている。 この金属複合材の性能は、マトリツクス金属中
のウイスカーの分散性に影響されるところが大き
く、ウイスカーのような微細繊維をマトリツクス
金属中に均質に分散させることが強度特性を向上
させる上で重要である。またマトリツクス金属中
に分散したウイスカーが折損や破壊されることな
く、形状特性を維持して複合材中に存在すること
も重要な要因の一つである。 通常ウイスカー生成物は、微細短繊維状の単結
晶が無方向に絡み合つた凝集組織体を呈してい
る。したがつて、このウイスカー生成物を直接マ
トリツクスとなる金属溶湯中に撹拌混合などの手
段により均質に分散させることは困難である。そ
の解決手段として、ウイスカーとマトリツクス金
属の粉末とを混合して、混合物を熱圧成形する粉
末冶金的手法により金属複合材を製造する方法が
提案されている。 「発明が解決しようとする問題点」 この場合、金属複合材として高度の強度特性を
付与するためには、ウイスカーと金属粉末粒子と
の混合物の均質性ならびに混合および熱圧成形過
程におけるウイスカーの損傷変形が少ないことが
必要である。すなわち、ウイスカーと金属粉末の
混合物においては、金属粉末粒子の粒界空隙部に
柱状のウイスカーが存在しているために、混合物
の均質性は柱状のウイスカーと金属粉末粒子との
大きさの相互関係が重要な要素となる。また、混
合および熱圧成形過程においてウイスカーは金属
粉末粒子との衝突、接触により損傷変形を受け易
い。したがつて、混合粉体の性質性を向上させる
とともにウイスカーの損傷変形を防止すること
が、優れた強度特性を有する金属複合材を製造す
る上で必要であり、使用するウイスカーおよび金
属粉末粒子の形状、大きさの影響が重要となる。 「問題点を解決するための手段」 本発明は、これらの観点から使用するウイスカ
ーと金属粉末粒子の形状および大きさを特定範囲
に規制することにより、強度特性の高い金属複合
材の製造方法を提案するものである。 すなわち、本発明はウイスカーと金属粉末粒子
とを混合し、熱圧成形する金属複合材料の製造方
法において、有機溶媒中に直径0.1〜0.2μｍ、長
さ15μｍ以下、アスペクト比50以上のSiCウイス
カーと粒子径が15μｍ以下のAl粉末粒子を撹拌混
合した後、過乾燥し、得られた混合物を熱圧成
形することを構成的特徴とするウイスカー強化金
属複合材料の製造方法である。 本発明において、強化材ウイスカーとしてSiC
針状単結晶からなるSiCウイスカーを用い、金属
マトリツクスとしてAl粉末粒子を使用する。ウ
イスカーと金属粉末粒子との混合物の調製方法
は、先に本出願人が提案した方法（特願昭61−
173548）を適用することが好ましい。すなわち、
ウイスカーと金属粉末粒子とを撹拌混合する分散
媒としては、アルコール、アセトン、エーテルな
どの有機溶媒が用いられる。撹拌混合機として
は、ジエツト式撹拌機や高速回転撹拌機などを用
いて比較的強力に撹拌混合することが好ましい。
この場合、ウイスカーの凝集組織体を完全に解き
ほぐし、かつ均一に分散させるために分散濃度は
60ｇ／以下に設定される。このウイスカー分散
液を撹拌しながら過して分散媒の一部の除去し
た後、速やかに金属粉末粒子を加えてSiCウイス
カーとAl粉末粒子が均一に混合した分散液を調
製する。この際、金属粉末粒子は複合材中のマト
リツクス金属とウイスカーの複合比の設定に基づ
き所定量を添加する。また、分散質であるウイス
カーと金属粉末粒子の混合物は均一な混合分散状
態を維持するために350〜1100ｇ／の濃度範囲
に調節される。この分散液を撹拌して均一な分散
状態を維持しながら急速過して得られたケーキ
を乾燥処理し、次いでこの混合粉体を熱圧成形し
てウイスカー強化金属複合材料が製造される。 本発明においては、使用するウイスカーならび
に金属粉末粒子の形状、大きさを特定範囲に規制
することにより、均質組織構造を有し、かつウイ
スカーの形状特性の損傷が少ない優れた強度特性
を有する金属複合材の製造を可能とするものであ
る。 金属複合材の組織構造を均質化するためには、
ウイスカーならびに金属粉末粒子の大きさが相対
的に小さく、かつ近似していることが必要であ
る。また、ウイスカーの補強効果を発揮させるた
めには、適度のアスペクト比を有することも重要
である。一方長いウイスカーは金属粉末粒子との
衝突、接触により損傷し易い。また、大きな金属
粉末粒子が存在すると、熱圧成形時の均一な塑性
流動を阻害するために、金属複合材の組織欠陥を
生じ易く、ウイスカーの損傷も著しくなる。本発
明は、このウイスカーと金属粉末粒子の大きさの
相互関係を、SiCウイスカーの直径を0.1〜0.2μ
ｍ、長さを15μｍ以下、アスペスト比を50以上、
またAl粉末粒子の粒子径を15μｍ以下に規制する
ことにより、均質性が高く、ウイスカーの形状損
傷の少ない優れた強度特性を有する金属複合材料
の製造が可能となる。 「作用」 上記説明のように本発明においては、SiCウイ
スカーとAl粉末粒子の大きさを相対的に小さく
かつ近似させることにより、ウイスカーは金属粉
末粒子の粒界空隙部に均等に分布し易くなる。ま
た熱圧成形過程においても、ウイスカーの損傷は
効果的に低減し、ウイスカーの複合強化機能の低
下が防止される。 「実施例」 形状特性の異なるSiCウイスカーを調製し、粒
子径が異なる純Al粉末粒子とエチルアルコール
中に撹拌分散させて混合した後、過乾燥して混
合粉体を得た。この混合粉体をSEM（倍率50およ
び500倍）写真に撮り、組織状態を観察した。次
に、この混合粉体を温度640℃、圧力1500Kg／cm2
で60分間熱圧処理して、直径50mm、高さ100mmの
ウイスカー強化金属複合材料を作製し、その組織
をSEM（倍率100および1000倍）写真で観察して、
その均質性を比較した。これらの結果をまとめて
第１表に示した。
【表】
次に、このウイスカー強化金属複合材料の機械
的強度特性を比較して第２表に示した。
的強度特性を比較して第２表に示した。
【表】
「発明の効果」
上記説明で明らかなように、本発明によれば
SiCウイスカーとAl粉末粒子の均質な混合粉体を
得ることができ、複合材中においても、均質かつ
ウイスカーの形状損傷も少ないために強度特性が
優れ、押出加工も容易なウイスカー強化金属複合
材料を製造することが可能となる。
SiCウイスカーとAl粉末粒子の均質な混合粉体を
得ることができ、複合材中においても、均質かつ
ウイスカーの形状損傷も少ないために強度特性が
優れ、押出加工も容易なウイスカー強化金属複合
材料を製造することが可能となる。
Claims (1)
- １ ウイスカーと金属粉末粒子とを混合し、熱圧
成形する金属複合材料の製造方法において、有機
溶媒中に直径0.1〜0.2μｍ、長さ15μｍ以下、アス
ペクト比50以上のSiCウイスカーと粒子径が15μ
ｍ以下のAl粉末粒子を撹拌混合した後、濾過乾
燥し、得られた混合物を熱圧成形することを特徴
とするウイスカー強化金属複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61213762A JPS6369931A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | ウイスカ−強化金属複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61213762A JPS6369931A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | ウイスカ−強化金属複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6369931A JPS6369931A (ja) | 1988-03-30 |
| JPH0364577B2 true JPH0364577B2 (ja) | 1991-10-07 |
Family
ID=16644605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61213762A Granted JPS6369931A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | ウイスカ−強化金属複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6369931A (ja) |
-
1986
- 1986-09-12 JP JP61213762A patent/JPS6369931A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6369931A (ja) | 1988-03-30 |
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