JPH04297535A - 粒子分散型複合材料とその製造方法 - Google Patents
粒子分散型複合材料とその製造方法Info
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- JPH04297535A JPH04297535A JP8633191A JP8633191A JPH04297535A JP H04297535 A JPH04297535 A JP H04297535A JP 8633191 A JP8633191 A JP 8633191A JP 8633191 A JP8633191 A JP 8633191A JP H04297535 A JPH04297535 A JP H04297535A
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- alloy
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌ合金又はＭｇ合金を
マトリックスとして、セラミックス粒子を分散複合化し
てなる複合材料とその製造方法に関する。
マトリックスとして、セラミックス粒子を分散複合化し
てなる複合材料とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料に関し、次のような従来技術が
知られている。
知られている。
【０００３】たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィス
カーでプリフォームを製作し、これを金型内にセットし
たあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォームに
加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法で
ある。
カーでプリフォームを製作し、これを金型内にセットし
たあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォームに
加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法で
ある。
【０００４】また、ＳｉＣやＣなどの粒子を、完全溶融
、または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的撹拌を
与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法があ
る。
、または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的撹拌を
与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法があ
る。
【０００５】さらにＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等
の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼
結等によって複合材料を製造する方法（粉末冶金法）が
広くおこなわれている。
の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼
結等によって複合材料を製造する方法（粉末冶金法）が
広くおこなわれている。
【０００６】また、ＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等
の粉末を混合し、これに熱間で機械的撹拌を与えて、合
金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、粒子分散複
合材料とする方法（メカニカルアロイング法）がある。
の粉末を混合し、これに熱間で機械的撹拌を与えて、合
金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、粒子分散複
合材料とする方法（メカニカルアロイング法）がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、Ａｌ合金
又はＭｇ合金をマトリックスとし、これに態様の異なる
複数のセラミックス粒子を均一に分散せしめてなる複合
材料を対象とするものであり、前記のようにプリフォー
ムを用いる方法では、このような複合材料は得られない
。また、前記コンポキャスト法では、溶湯に対する複合
化率は２０ｗｔ％が上限であるとともに、複合化できる
粒子径も５μｍが下限であり、多種類の粒子を複合化す
るには効率が悪い。また、粉末冶金法やメカニカルアロ
イング法に用いる合金粉末は高価であり、複合材料を得
るまでの工程が多くかかる。また部品を製造する場合、
押出し加工であるため、形状は単純なものに限られてし
まうという問題点がある。
又はＭｇ合金をマトリックスとし、これに態様の異なる
複数のセラミックス粒子を均一に分散せしめてなる複合
材料を対象とするものであり、前記のようにプリフォー
ムを用いる方法では、このような複合材料は得られない
。また、前記コンポキャスト法では、溶湯に対する複合
化率は２０ｗｔ％が上限であるとともに、複合化できる
粒子径も５μｍが下限であり、多種類の粒子を複合化す
るには効率が悪い。また、粉末冶金法やメカニカルアロ
イング法に用いる合金粉末は高価であり、複合材料を得
るまでの工程が多くかかる。また部品を製造する場合、
押出し加工であるため、形状は単純なものに限られてし
まうという問題点がある。
【０００８】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
、前記問題点を解消してなる粒子分散複合材料とその製
造方法を提供することを目的とする。
、前記問題点を解消してなる粒子分散複合材料とその製
造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は粒子径５μｍ以下のセラミックス粒子を含む、２種以
上のセラミックス粒子とマトリックス合金とからなる粒
子分散型複合材料とすることにより、さらに本発明は粒
子径５μｍ以下のセラミックス粒子とマトリックス合金
の溶湯とを金型に収容して、加圧したあと、これを再溶
解し、これに他のセラミックス粒子を添加して撹拌する
ことを特徴とする粒子分散複合材料の製造方法とするこ
とにより、前記課題を解消した。
は粒子径５μｍ以下のセラミックス粒子を含む、２種以
上のセラミックス粒子とマトリックス合金とからなる粒
子分散型複合材料とすることにより、さらに本発明は粒
子径５μｍ以下のセラミックス粒子とマトリックス合金
の溶湯とを金型に収容して、加圧したあと、これを再溶
解し、これに他のセラミックス粒子を添加して撹拌する
ことを特徴とする粒子分散複合材料の製造方法とするこ
とにより、前記課題を解消した。
【００１０】以下、本発明について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては硬さや耐摩耗性を高めるため、たとえばＳ
ｉＣ，Ｓｉ３ Ｎ４ ，ＳｉＯ２ ，Ａｌ２ Ｏ３ な
どのセラミックスを用いる。
ら詳細に説明する。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては硬さや耐摩耗性を高めるため、たとえばＳ
ｉＣ，Ｓｉ３ Ｎ４ ，ＳｉＯ２ ，Ａｌ２ Ｏ３ な
どのセラミックスを用いる。
【００１１】使用するマトリックス合金としてはＡｌ合
金，Ｍｇ合金を用いる。
金，Ｍｇ合金を用いる。
【００１２】まず、図１に示すように金型１内の下パン
チ２上に前記セラミックス粒子３を所定量収容する。こ
のセラミックス粒子３は付着している水の除去や、後に
加える合金溶湯が浸入し易いように３００〜９００℃の
温度に予熱しておく。
チ２上に前記セラミックス粒子３を所定量収容する。こ
のセラミックス粒子３は付着している水の除去や、後に
加える合金溶湯が浸入し易いように３００〜９００℃の
温度に予熱しておく。
【００１３】また、金型１及び下パンチ２は、収容する
前記セラミックス粒子や溶湯が急冷されないように、予
め１００〜４００℃の温度に予熱しておく。
前記セラミックス粒子や溶湯が急冷されないように、予
め１００〜４００℃の温度に予熱しておく。
【００１４】次に、図２及び図３に示すように、６５０
〜８５０℃の温度で溶解した前記マトリックス合金４の
溶湯を金型１内に注湯したあと、上パンチ５によって上
方から１００〜１００００ｋｇｆ／ｃｍ２ の圧力Ｐ１
によって加圧する。この加圧によってマトリックス合
金４の溶湯がセラミックス粒子３の間隙に浸透し、一部
が複合化した状態の複合材料が得られる。
〜８５０℃の温度で溶解した前記マトリックス合金４の
溶湯を金型１内に注湯したあと、上パンチ５によって上
方から１００〜１００００ｋｇｆ／ｃｍ２ の圧力Ｐ１
によって加圧する。この加圧によってマトリックス合
金４の溶湯がセラミックス粒子３の間隙に浸透し、一部
が複合化した状態の複合材料が得られる。
【００１５】次に、この材料を図４に示すように再び溶
解ルツボ８で加熱溶解し、これに、すでに添加してある
セラミックス粒子とは態様の異なる他のセラミックス粒
子１３を添加して、これを撹拌棒９により回転数１０〜
１０００ｒｐｍで撹拌する。これによってセラミックス
粒子３によって一部複合化した部分を全体にわたって均
一にするとともに、後より添加したセラミック粒子１３
を同様に分散させる。なお、態様の異なるセラミックス
粒子とは、セラミックス粒子の大きさ、長さ、径、材質
などが互に相違するもの、また異種のセラミックス粒子
などを言う。また、これら態様が複数にわたって異るも
のを含む。たとえば、同種のセラミックス粒子で粒子径
のみが異る場合、異種のセラミックス粒子で粒子径が同
一の場合、異種のセラミックス粒子で粒子径が異なる場
合などである。
解ルツボ８で加熱溶解し、これに、すでに添加してある
セラミックス粒子とは態様の異なる他のセラミックス粒
子１３を添加して、これを撹拌棒９により回転数１０〜
１０００ｒｐｍで撹拌する。これによってセラミックス
粒子３によって一部複合化した部分を全体にわたって均
一にするとともに、後より添加したセラミック粒子１３
を同様に分散させる。なお、態様の異なるセラミックス
粒子とは、セラミックス粒子の大きさ、長さ、径、材質
などが互に相違するもの、また異種のセラミックス粒子
などを言う。また、これら態様が複数にわたって異るも
のを含む。たとえば、同種のセラミックス粒子で粒子径
のみが異る場合、異種のセラミックス粒子で粒子径が同
一の場合、異種のセラミックス粒子で粒子径が異なる場
合などである。
【００１６】このようにして得られた複合材料のミクロ
組織を図５に示す。マトリックス合金４にセラミックス
粒子３と１３とが均一に分散した状態を呈する。すなわ
ち、本発明の方法では撹拌では複合化できない粒子（た
とえば、粒径５μｍ以下の粒子など）を第１段階で加圧
と再溶解によって複合化し、次に撹拌によって複合化で
きる粒子を添加して複合化するものである。
組織を図５に示す。マトリックス合金４にセラミックス
粒子３と１３とが均一に分散した状態を呈する。すなわ
ち、本発明の方法では撹拌では複合化できない粒子（た
とえば、粒径５μｍ以下の粒子など）を第１段階で加圧
と再溶解によって複合化し、次に撹拌によって複合化で
きる粒子を添加して複合化するものである。
【００１７】
【実施例】１）３００℃に予熱した金型内に、粒径１μ
ｍのＳｉＣ粒子で８００℃の温度に予熱したものを充填
する。そこへ、７５０℃の温度で溶融したＪＩＳＡＣ８
Ａ合金を注湯し、速やかに１０００ｋｇｆ／ｃｍ２ の
圧力Ｐ１ で上パンチにより加圧し、これを凝固させる
。次にこれを溶解ルツボ内に収容し、粒径２０μｍのＣ
粒子を添加して７００℃で再溶解し、撹拌棒により回転
数５００ｒｐｍの撹拌を与え、塊状のＳｉＣ粒子を均一
に分散させ、Ｃ粒子も同時に均一に分散させ、複合化し
た。 得られた複合材料は、粒径１μｍのＳｉＣ粒子によりマ
トリックス合金の基地が強化されて強度、疲労限、硬さ
が向上し、Ｃ粒子により潤滑性が加わったものとなった
。
ｍのＳｉＣ粒子で８００℃の温度に予熱したものを充填
する。そこへ、７５０℃の温度で溶融したＪＩＳＡＣ８
Ａ合金を注湯し、速やかに１０００ｋｇｆ／ｃｍ２ の
圧力Ｐ１ で上パンチにより加圧し、これを凝固させる
。次にこれを溶解ルツボ内に収容し、粒径２０μｍのＣ
粒子を添加して７００℃で再溶解し、撹拌棒により回転
数５００ｒｐｍの撹拌を与え、塊状のＳｉＣ粒子を均一
に分散させ、Ｃ粒子も同時に均一に分散させ、複合化し
た。 得られた複合材料は、粒径１μｍのＳｉＣ粒子によりマ
トリックス合金の基地が強化されて強度、疲労限、硬さ
が向上し、Ｃ粒子により潤滑性が加わったものとなった
。
【００１８】２）最初に添加するセラミックス粒子に粒
径１μｍのＳｉ３ Ｎ４ を、再溶解時に添加するセラ
ミックス粒子に粒径１０μｍのＳｉ３ Ｎ４ を、マト
リックス合金に、ＪＩＳ ＭＣ５を用い、同じ要領で
複合材料を得た。得られた複合材料は１μｍのＳｉ３
Ｎ４ により強度、疲労限、硬さが向上し、１０μｍの
Ｓｉ３ Ｎ４ により、さらに硬さや耐摩耗性が向上し
たものとなった。
径１μｍのＳｉ３ Ｎ４ を、再溶解時に添加するセラ
ミックス粒子に粒径１０μｍのＳｉ３ Ｎ４ を、マト
リックス合金に、ＪＩＳ ＭＣ５を用い、同じ要領で
複合材料を得た。得られた複合材料は１μｍのＳｉ３
Ｎ４ により強度、疲労限、硬さが向上し、１０μｍの
Ｓｉ３ Ｎ４ により、さらに硬さや耐摩耗性が向上し
たものとなった。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、添加す
るセラミックス粒子の態様を変えることによって、複数
の機能を得た複合材料が得られる。また、第１段階の工
程によって均一複合が困難な粒径５μｍ以下のセラミッ
クス粒子の複合化ができるとともに、これによってマト
リックス合金の基地を強化し、さらに第２段階の工程で
加える他のセラミックス粒子によって、他の機能をさら
に付加し、これによって多機能を備えた材料がえられる
。
るセラミックス粒子の態様を変えることによって、複数
の機能を得た複合材料が得られる。また、第１段階の工
程によって均一複合が困難な粒径５μｍ以下のセラミッ
クス粒子の複合化ができるとともに、これによってマト
リックス合金の基地を強化し、さらに第２段階の工程で
加える他のセラミックス粒子によって、他の機能をさら
に付加し、これによって多機能を備えた材料がえられる
。
【図１】本発明に係る方法の実施要領の説明図である。
【図２】図１に続く工程の説明図である。
【図３】図２に続く工程の説明図である。
【図４】さらに図３に続く工程の説明図である。
【図５】本発明の方法で得られた複合材料のミクロ組織
を示す図である。
を示す図である。
１ 金型
２ 下パンチ
３ セラミックス粒子
４ マトリックス合金
５ 上パンチ
８ 溶解ルツボ
９ 撹拌棒
１３ セラミックス粒子
Claims (2)
- 【請求項１】 粒子径５μｍ以下のセラミックス粒子
を含む、２種以上のセラミックス粒子とマトリックス合
金とからなる粒子分散型複合材料。 - 【請求項２】 粒子径５μｍ以下のセラミックス粒子
とマトリックス合金の溶湯とを金型に収容して、加圧し
たあと、これを再溶解し、これに他のセラミックス粒子
を添加して撹拌することを特徴とする粒子分散複合材料
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633191A JPH04297535A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 粒子分散型複合材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633191A JPH04297535A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 粒子分散型複合材料とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04297535A true JPH04297535A (ja) | 1992-10-21 |
Family
ID=13883858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8633191A Pending JPH04297535A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 粒子分散型複合材料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04297535A (ja) |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP8633191A patent/JPH04297535A/ja active Pending
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