JPH0436404A - 高強度構造部材の製造方法 - Google Patents

高強度構造部材の製造方法

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JPH0436404A
JPH0436404A JP2141837A JP14183790A JPH0436404A JP H0436404 A JPH0436404 A JP H0436404A JP 2141837 A JP2141837 A JP 2141837A JP 14183790 A JP14183790 A JP 14183790A JP H0436404 A JPH0436404 A JP H0436404A
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JP
Japan
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phase
powder
amorphous
alloy powder
mixed
Prior art date
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JP2141837A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Horimura
弘幸 堀村
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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  • Powder Metallurgy (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。

Description

【発明の詳細な説明】 A1発明の目的 (1)  産業上の利用分野 本発明は高強度構造部材の製造方法、特に、原料粉末を
焼結(成形固化を含む)して前記部材を得る方法の改良
に関する。
C)従来の技術 従来、前記製造方法においては各種原料粉末が用いられ
ているが、構造部材のなお一層の高強度化を狙った場合
、原料粉末として非晶質単相合金粉末または非晶質相と
結晶質相とを含む混相合金粉末を用いることが考えられ
る。
その理由は、前記合金粉末に結晶化温度Tx以上の熱履
歴を与えると、高合金であるにも拘らず微細な結晶組織
が均一に現出するので、前記部材における高強度化およ
び高靭性化を期待し得るからである。
(3)発明が解決しようとする課題 しかしながら前記合金粉末は非晶質相の結晶化に際して
、発熱現象により多量の熱を発生し、またその温度を制
御することが事実上不可能であるから、部分的な結晶組
織の粗大化および不均一化を招き易く、その結果、期待
された強度を有する前記部材を得ることが難しい、とい
った問題がある。
本発明は前記不具合を解消して、高強度、且つ高靭性な
構造部材を得ることのできる前記製造方法を提供するこ
とを目的とする。
B0発明の構成 (1)課題を解決するための手段 本発明は、原料粉末を焼結して高強度構造部材を製造す
るに当り、前記原料粉末として、非晶質相、結晶質相お
よび金属間化合物相を含み、且つ表面層が前記非晶質相
および結晶質相のみからなる混相合金粉末を用いること
を第1の特徴とする。
本発明は、原料粉末を焼結して、高強度構造部材を製造
するに当り、前記原料粉末として、95重量%以下の主
粉末と5重量%以上の添加粉末との混合粉末を用い、前
記主粉末は、結晶質相と非晶質相とを含む混相合金粉末
および非晶質単相合金粉末の少なくとも一方よりなり、
前記添加粉末は非晶質相、結晶質相および金属間化合物
相を含み、且つ表面層が前記非晶質相および結晶質相の
みからなる混相合金粉末よりなることを第2の特徴とす
る。
本発明は、原料粉末を焼結して高強度構造部材を製造す
るに当り、前記原料粉末として、95重量%以下の主粉
末と5重量%以上の添加粉末との混合粉末を用い、前記
主粉末は非晶質相、結晶質相および粉末全体に分散する
金属間化合物相を含む混相合金粉末よりなり、前記添加
粉末は非晶質相、結晶質相および金属間化合物相を含み
、且つ表面層が前記非晶質相および結晶質相のみからな
る混相合金粉末よりなることを第3の特徴とする。
(2)作 用 第1の特徴によれば、原料粉末における非晶質相の結晶
化に伴う発熱量の増加および非晶質相相互間の連鎖的発
熱現象の発生を金属間化合物相により抑制し、また表面
層に金属間化合物相が存在しないことに因る良好な成形
性および粉末相互間の良好な接合性を得て、微細で、且
つ均一な結晶組織を持つと共に金属間化合物相により分
散強化された高強度、且つ高靭性な構造部材を製造する
ことができる。
この場合、金属間化合物相は、非晶質相と結晶質相とに
囲まれてその粗大化が抑制される。これは、金属間化合
物相の周囲が結晶質相であれば、−層効果的である。結
晶質相の体積分率Vfは10〜90%が適当である。
した、この合金粉末Aのマトリックスmは非晶質第2の
特徴によれば、前記と同様な作用が主粉末と添加粉末と
の間に発生するので、高強度、且つ高靭性な構造部材を
製造することができる。
た鵞し、添加粉末の添加量が5重量%未満では、原料粉
末の成形性および粉末相互間の接合性が悪化し、部材の
強度が低下する。
第3の特徴によれば、前記と同様な作用が主粉末および
/または添加粉末において発生するので、高強度、且つ
高靭性な構造部材を製造することができる。添加粉末の
添加量の限定理由は前記と同じである。
(3)実施例 A!。、Ni、Y、Co□ (数値は原子%)の組成を
有するアルミニウム合金の溶湯を調製し、その溶湯を用
いて高圧Heガスアトマイズ法の適用下、第1図(a)
に示す非晶質単相合金粉末Aを製造権のみからなる。
前記非晶質単相合金粉末Aに熱処理を施して、第1図℃
)に示す混相合金粉末Acを製造した。この合金粉末A
cのマトリックスmは体積分率Vf85%の非晶質相と
体積分率Vf15%の結晶質相とよりなる。
また前記非晶質単相合金粉末Aに別の条件下で熱処理を
施して、第1図(c)に示す混相合金粉末AccIを製
造した。この合金粉末Acclは、マトリックスmと粉
末全体に分散する金属間化合物相Cとよりなる。マトリ
ックスmは体積分率Vf60%の非晶質相と体積分率V
f20%の結晶質相とよりなり、金属間化合物相Cの体
積分率Vfは20%である。この金属間化合物相CはA
13Y、Affi−Ni−Y系化合物等よりなり、高硬
度であるから、分散強化能を有する。
さらに前記アルミニウム合金の溶湯を用いて高圧Heガ
スアトマイズ法の適用下、前記よりも冷却速度を下げて
、第1図(田に示す混相合金粉末Acc■を製造した。
この合金粉末AccUは、マトリックスmと金属間化合
物相Cとよりなる。その金属間化合物相Cは混相合金粉
末AccIIの表面層Sを除く内部にのみ分散しており
、したがって表面層Sは非晶質相および結晶質相のみか
らなる0表面層Sの厚さtは約0.05μmである。マ
トリックスmは体積分率Vf60%の非晶質相と体積分
率Vf20%の結晶質相とよりなり、金属間化合物相C
の体積分率Vfは20%である。
さらにまた、前記アルミニウム合金の溶湯を用いて高圧
Heガスアトマイズ法の適用下、前記よりもさらに冷却
速度を下げて、第1図(e)に示す混相合金粉末Acc
DIを製造した。この合金粉末Accmは、マトリック
スmと金属間化合物相Cとよりなる。その金属間化合物
相Cは混相合金粉末Accmの表面層Sを除く内部にの
み分散しており、したがって表面層Sは非晶質相および
結晶質相のみからなる0表面層Sの厚さtは前記同様に
約0.05μmである。マトリックスmは体積分率Vf
20%の非晶質相と体積分率Vf30%の結晶質相とよ
りなり、金属間化合物相Cの体積分率Vfは50%であ
る。
第2図は前記合金粉末のX線回折図であり、同図(c)
は非晶質単相合金粉末Aに、同図(b)は混相合金粉末
Acに、同図(c)は混相合金粉末AcclおよびAc
cI[に、同図(d)は混相合金粉末Accmにそれぞ
れ該当する。
同図(a)〜(d)を比較すると明らかなように、同図
(a)では非晶質特有のハローパターンが見られるが、
結晶質相の増加に伴いピークの数が増えていることが判
る。
第3図は前記混相合金粉末の示差熱量分析図であり、同
図(萄は混相合金粉末Acに、同図(b)は混相合金粉
末AcclおよびAccI[に、同rj!J(c)は混
相合金粉末Accll[にそれぞれ該当する。
同図(a)〜(c)を比較すると明らかなように、金属
間化合物相の増加に伴って結晶化温度Tχが上昇し、ま
た非晶質相の結晶化に因る発熱量が減少することが判る
。これは、金属間化合物相により、非晶質相の結晶化お
よび連鎖的発熱現象の発生が抑制され、またその抑制の
程度が金属間化合物相の体積分率Vfの増加に応じて強
められることに起因する。結晶化温度Txは、混相合金
粉末Ac、Accl(およびAccII)、AcclI
[において、それぞれ299.8°C1304,0″C
,322,1°Cである。
次に、原料粉末として、非晶質単相合金粉末A、混相合
金粉末Ac、Ac c r−Ac Cmを用イテ各種構
造部材を製造した。
その製造方法は次の通りである。
(i)  第4図(a)に示すように、原料粉末lを本
体2と蓋体3とよりなるゴム製鐘体4に入れて、それに
圧力4000kgf/cdの条件の下で冷間静水圧プレ
ス(cIP)を施す。
(11)  同図伽)に示すように、前記冷間静水圧プ
レスによって、直径58m、長さ40ma+、密度78
%の短円柱状圧粉体5を得る。
(ij)  同図(c)に示すように、圧粉体5を、ア
ルミニウム合金(AA規格 6061材)よりなる鐘体
6に装填する。この鐘体6は、外径78am。
長さ70mmの本体7と、その本体7の開口に溶接され
る蓋体8とよりなり、その蓋体8は本体7の内外を連通
ずる通気管9を有する。
(iv )  同図(d)に示すように、鐘体6と共に
圧粉体5を単動式熱間押出し加工機10のコンテナ11
に装填する。この場合、通気管9はダイス12のダイス
孔13を貫通してダイバンカ14内に延びている。
熱間押出し加工機10において、最大加圧力は500ト
ン、コンテナ11の内径はSown、ダイス孔13の直
径は22閣、コンテナ11の予熱温度は420℃に設定
される。
次いで通気管9に真空ポンプ15をゴム管16を介して
接続し、縮体6内を減圧する。縮体6内の真空度が10
−”Torrを超えた時点でステム17を前進させてダ
ミーブロック18を介し鐘体6に約120トンの荷重を
作用させる。これにより鐘体6が変形してコンテナ11
に密着するので、圧粉体5の温度が急速に上昇し、約7
分間で400°Cに達する。
この加熱および減圧作用によって圧粉体5に含まれたガ
スが抜け、それに伴い縮体6内の真空度は低下するが、
圧粉体5の温度が400″Cに達してから約7分後には
10−’Torrを超えた状態に復帰する。
この温度下における保持時間は、圧粉体5の密度、組成
、組織等により異なるが、1分間〜2時間に設定される
。この製造例では、縮体6内の真空度が10−’Tor
rに復帰した時、鐘体6と共に圧粉体5を押出し温度4
00″Cで押出して、粉末相互間を焼結することにより
丸棒状構造部材を得る。
下表は、各種構造部材r−xmにおける原料粉末、押出
し圧力、引張強さおよび伸びの関係を示す。
前記表において、構造部材■〜■、Xl−X1llが本
発明により得られたものに該当する。
構造部材rv、xn、xmは、原料粉末1として、非晶
質相、結晶質相および金属間化合物相を含み、且つ表面
層Sが非晶質相および結晶質相のみからなる混相合金粉
末AccII、Accmを用いたものである。
このような原料粉末1を用いると、原料粉末1における
非晶質相の結晶化に伴う発熱量の増加および非晶質相相
互間の連鎖的発熱現象の発生を金属間化合物相Cにより
抑制し、また表面層Sに金属間化合物相Cが存在しない
ことに因る良好な成形性および粉末相互間の良好な接合
性を得て、微細で、且つ均一な結晶組織を持つと共に金
属間化合物相Cにより分散強化された高強度、且つ高靭
性な構造部材TV、  XII、  Xnlを製造する
ことができる。
構造部材V〜■は、原料粉末1として、95重量%以上
の主粉末と5重量%以上の添加粉末との混合粉末を用い
、主粉末は、結晶質相と非晶質相とを含む混相合金粉末
Acおよび非晶質単相合金粉末Aの少なくとも一方より
なり、添加粉末は非晶質相、結晶質相および金属間化合
物相を含み、且つ表面層Sが非晶質相および結晶質相の
みからなる混相合金粉末Accllよりなる。このよう
な原料粉末1を用いると、前記と同様な作用が主粉末と
添加粉末との間に発生するので、高強度、且つ高靭性な
構造部材V〜■を製造することができる。
たー°し、添加粉末の添加量が5重量%未満では、原料
粉末1の成形性および粉末相互間の接合性が悪化し、構
造部材Xのようにその強度および伸びが低下する。
構造部材XIは、原料粉末1として、95重量%以上の
主粉末と5重量%以上の添加粉末との混合粉末を用い、
主粉末は非晶質相、結晶質相および粉末全体に分散する
金属間化合物相Cを含む混相合金粉末Acclよりなり
、添加粉末は非晶質相、結晶質相および金属間化合物相
Cを含み、且つ表面層Sが非晶質相および結晶質相のみ
からなる混相合金粉末Accnよりなる。
このような原料粉末1を用いると、前記と同様な作用が
主粉末および/または添加粉末において発生するので、
高強度、且つ高靭性な構造部材X1を製造することがで
きる。
混相合金粉末AccII、AccnIにおいて、表面層
Sの厚さtは、0.1μm以下が適当である。
その厚さtが0.1 a mを趙えると、表面層Sの非
晶質相が結晶化する際、前記のような不具合を発生する
原料粉末1として、非晶質単相合金粉末A、混相合金粉
末Acを用いた構造部材I、nにおいては、粗大な金属
間化合物相Cが観察され、その金属間化合物相Cが破壊
起点となるため低強度である。
原料粉末1として混相合金粉末AccIを用いた構造部
材■においては、混相合金粉末Acclの表面層Sにも
金属間化合物相Cが存在するため成形性および粉末相互
間の接合性が悪化し、その結果低強度となる。
なお、本発明には、熱間押出し加工の外に熱間鍛造加工
等の熱間塑性加工が適用される。
C1発明の効果 第(1)、第(2)、第(3)請求項記載の発明によれ
ば、原料粉末として、前記のように特定されたものを用
いることにより、微細で、且つ均一な結晶組織を持ち高
強度、且つ高靭性な構造部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は各種合金粉末の説明図、第2図は各種合金粉末
のx&!回折図、第3図は各種合金粉末の示差熱量分析
図、第4図は構造部材の製造側説明図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原料粉末(1)を焼結して高強度構造部材を製造
    するに当り、前記原料粉末(1)として、非晶質相、結
    晶質相および金属間化合物相(c)を含み、且つ表面層
    (s)が前記非晶質相および結晶質相のみからなる混相
    合金粉末(AccII,AccIII)を用いることを特徴
    とする高強度構造部材の製造方法。
  2. (2)原料粉末(1)を焼結して、高強度構造部材を製
    造するに当り、前記原料粉末(1)として、95重量%
    以下の主粉末と5重量%以上の添加粉末との混合粉末を
    用い、前記主粉末は、結晶質相と非晶質相とを含む混相
    合金粉末(Ac)および非晶質単相合金粉末(A)の少
    なくとも一方よりなり、前記添加粉末は非晶質相、結晶
    質相および金属間化合物相(c)を含み、且つ表面層(
    s)が前記非晶質相および結晶質相のみからなる混相合
    金粉末(AccII,AccIII)よりなることを特徴と
    する高強度構造部材の製造方法。
  3. (3)原料粉末(1)を焼結して高強度構造部材を製造
    するに当り、前記原料粉末(1)として、95重量%以
    下の主粉末と5重量%以上の添加粉末との混合粉末を用
    い、前記主粉末は非晶質相、結晶質相および粉末全体に
    分散する金属間化合物相(c)を含む混相合金粉末(A
    cc I )よりなり、前記添加粉末は非晶質相、結晶質
    相および金属間化合物相(c)を含み、且つ表面層(s
    )が前記非晶質相および結晶質相のみからなる混相合金
    粉末(AccII,AccIII)よりなることを特徴とす
    る高強度構造部材の製造方法。
JP2141837A 1990-05-31 1990-05-31 高強度構造部材の製造方法 Pending JPH0436404A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5532069A (en) * 1993-12-24 1996-07-02 Tsuyoshi Masumoto Aluminum alloy and method of preparing the same
WO2012146347A3 (de) * 2011-04-23 2013-01-17 Karlsruher Institut für Technologie Festkörper, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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