JPH0448858B2 - - Google Patents
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- JPH0448858B2 JPH0448858B2 JP58025141A JP2514183A JPH0448858B2 JP H0448858 B2 JPH0448858 B2 JP H0448858B2 JP 58025141 A JP58025141 A JP 58025141A JP 2514183 A JP2514183 A JP 2514183A JP H0448858 B2 JPH0448858 B2 JP H0448858B2
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- matrix
- powder
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- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 技術分野
本発明は、軽量で鋼並みの高強度とアルジル合
金以上の耐摩耗性を有するアルミ合金とその製造
法に関するものである。 (ロ) 技術の背景 アルミ合金は鋼と比較して軽量で耐食性に優れ
ているため、輸送機械の燃費向上や事務機器のポ
ータビリテイに寄与する金属材料として期待され
ている。しかしながらジユラルミンや超々ジユラ
ルミンの如き従来のアルミ合金は高強度ではある
が耐摩耗性に劣るために構造部品として使用する
上で極めて限定された用途しかなかつた。 一方、耐摩耗性のアルミ合金として過共晶又は
共晶のAl−Si合金が知られている。この合金は、
Siの初晶をマトリツクス中に分散した組織を有す
るため著しく耐摩耗性が向上することにより可成
り実用化されている。しかしながら、この合金の
初晶は100μ以上と粗大であるために機械加工性
が著しく悪く、Si添加によつてその溶湯が粘く、
流動性が悪くなるため健全な鋳物の製作が困難で
あり製造上の問題が多かつた。 又、Al−Si合金中のSi含有量は従来17％程度
が限界であり、これを更に高くして耐摩耗性が更
に向上することが期待されながらも現実には溶解
法では全く不可能であつた。このため粉末冶金法
が検討され、Al−35％Si材の試作の例がある。
この方法はAl−Si合金粉をアトマイズ法により
製作することにより、冷却速度がインゴツト冷却
に較べて1000倍以上速くなり、Siの初晶を微細に
することを可能にした。しかしこの合金も耐摩耗
性は優れているが強度が低く脆いため実用材料と
して不充分である。次にマトリツクスとしてジユ
ラルミン系の合金を用いることにより高強度、耐
摩耗性の向上が期待されたが単にこの方法のみで
はSiがマトリツクス中に固溶し、本来のジユラル
ミン組織のバランスが全く崩れるため得られた合
金の強度は実質的には向上されていない。 (ハ) 発明の開示 本発明はこれらの従来の問題を解決する方法と
して、マトリツクス合金は本来高強度の得られる
合金組織そのもののアルミ合金粉末を作成し、こ
の粉末に充分微細なSi粉末を混合し、SiがAlと
の共晶反応を起さない温度領域にて熱間押出しす
ることによつてAl合金マトリツクスにSi粒子が
コヒーレントに接着し、理想的な複合材料が製造
可能であることを見出したものである。 本発明合金のマトリツクス合金の組成としては
高強度ジユラルミンの組成であるZn、Cu、Mn、
Crを含有するAl合金の他、耐熱性の向上や腐食
性の向上に効果のあるNi、Ti、Zr、Fe、Co、
Moを含有するAl合金が望ましい。これらの合金
元素の最適な組合せには多数の系があり、例えば
7075系のAl−1.6Cu−2.5Mg−0.25Cr−5.5Zn、
7091系のAl−1.5Cu−2.5Mg−0.3Co−6.4Zn、更
に超高強度系のAl−10Zn−4Mg−0.8Cu−1.2Mn
−1Fe−1.4Niや耐熱性タイプのAl−8Fe−2Co、
Al−Zr、Al−Ni系等がある。 これらのいずれの合金系においても本発明の方
法であれば最適組成の組織的バランスを崩さずに
高強度を得ることが可能である。 本発明の要件は上記マトリツクス中でのSiが固
溶するのを防止することにある。このSiの固溶量
は不純物として0.5重量％以下であればマトリツ
クスの脆化をまねくことなく良質の合金が得られ
ることが実験の結果判明した。 マトリツクス合金は以上述べた通りでありこの
合金粉末を利用する必要がある。 次に分散すべきSiの粒径は少くとも50μ以下が
望ましい。通常の鋳造材ではSiの粒径は100μ以上
であり、強度、被削加工性等の点からSi粒子は微
細であることが必要で特に10μ以下のSi粒子がマ
トリツクスとのからみ合い、マトリツクスとの拡
散反応の点等から好ましい。 又Si粒子の分散量は30〜50重量％の範囲が耐摩
耗性と強度とのバランスのうえで望ましい。Siが
30％以下では耐摩耗性が不足し、50％以上では靭
性が低下する。 本発明の合金は、上述のAl合金粉末に30〜50
重量％の50μ以下のSi粒子を混合し、これを静圧
成型等でブロツク状に成形し、SiがAlと共晶反
応を起さない温度領域にて熱間押出しすることに
よつて製造することが出来る。 以下実施例によつて説明する。 実施例 7075系Al合金を溶解し、−40メツシユのアトマ
イズ合金粉末を得た。得られた粉末中のSi固溶量
は0.3％であつた。この合金粉末に−325メツシユ
（47μ）のSi搗砕粉末を35重量％添加混合したの
ち、冷間静水圧成型機にて3T／cm2の圧力でφ70×
300mmの丸棒状に成型した。これを銅製コンテナ
ーに挿入し蓋を閉めた後500℃に加熱し熱間押出
し機にて断面減少率80％で丸棒に押出した。押出
し棒を直ちに焼入れ溶体化処理を施した後、10×
10×50mmの直方体及びφ8×φ4×50mmの丸棒に削
り出し、大越式摩耗試験及び引張試験を行つた。
なお比較材として鋳造材AC8Aを同一寸法に削り
出した試験片を作製し同様に試験を行つた。第１
表はこの試験結果であり、本発明の合金の強度及
び耐摩耗性が優れていることは明らかである。表
中比摩耗量は圧力Ｐが6.6Kg、速度Ｖが３ｍ／
min、摩耗距離Ｌが200ｍにおける乾式摩耗試験
の結果である。 第１図は本発明合金の400倍拡大の顕微鏡組織
写真でありSi粒子（灰色）がマトリツクス中に均
一に分散していることがわかる。なお本合金は試
験片削り出しの際の機械加工性も良好であつた。 【表】
金以上の耐摩耗性を有するアルミ合金とその製造
法に関するものである。 (ロ) 技術の背景 アルミ合金は鋼と比較して軽量で耐食性に優れ
ているため、輸送機械の燃費向上や事務機器のポ
ータビリテイに寄与する金属材料として期待され
ている。しかしながらジユラルミンや超々ジユラ
ルミンの如き従来のアルミ合金は高強度ではある
が耐摩耗性に劣るために構造部品として使用する
上で極めて限定された用途しかなかつた。 一方、耐摩耗性のアルミ合金として過共晶又は
共晶のAl−Si合金が知られている。この合金は、
Siの初晶をマトリツクス中に分散した組織を有す
るため著しく耐摩耗性が向上することにより可成
り実用化されている。しかしながら、この合金の
初晶は100μ以上と粗大であるために機械加工性
が著しく悪く、Si添加によつてその溶湯が粘く、
流動性が悪くなるため健全な鋳物の製作が困難で
あり製造上の問題が多かつた。 又、Al−Si合金中のSi含有量は従来17％程度
が限界であり、これを更に高くして耐摩耗性が更
に向上することが期待されながらも現実には溶解
法では全く不可能であつた。このため粉末冶金法
が検討され、Al−35％Si材の試作の例がある。
この方法はAl−Si合金粉をアトマイズ法により
製作することにより、冷却速度がインゴツト冷却
に較べて1000倍以上速くなり、Siの初晶を微細に
することを可能にした。しかしこの合金も耐摩耗
性は優れているが強度が低く脆いため実用材料と
して不充分である。次にマトリツクスとしてジユ
ラルミン系の合金を用いることにより高強度、耐
摩耗性の向上が期待されたが単にこの方法のみで
はSiがマトリツクス中に固溶し、本来のジユラル
ミン組織のバランスが全く崩れるため得られた合
金の強度は実質的には向上されていない。 (ハ) 発明の開示 本発明はこれらの従来の問題を解決する方法と
して、マトリツクス合金は本来高強度の得られる
合金組織そのもののアルミ合金粉末を作成し、こ
の粉末に充分微細なSi粉末を混合し、SiがAlと
の共晶反応を起さない温度領域にて熱間押出しす
ることによつてAl合金マトリツクスにSi粒子が
コヒーレントに接着し、理想的な複合材料が製造
可能であることを見出したものである。 本発明合金のマトリツクス合金の組成としては
高強度ジユラルミンの組成であるZn、Cu、Mn、
Crを含有するAl合金の他、耐熱性の向上や腐食
性の向上に効果のあるNi、Ti、Zr、Fe、Co、
Moを含有するAl合金が望ましい。これらの合金
元素の最適な組合せには多数の系があり、例えば
7075系のAl−1.6Cu−2.5Mg−0.25Cr−5.5Zn、
7091系のAl−1.5Cu−2.5Mg−0.3Co−6.4Zn、更
に超高強度系のAl−10Zn−4Mg−0.8Cu−1.2Mn
−1Fe−1.4Niや耐熱性タイプのAl−8Fe−2Co、
Al−Zr、Al−Ni系等がある。 これらのいずれの合金系においても本発明の方
法であれば最適組成の組織的バランスを崩さずに
高強度を得ることが可能である。 本発明の要件は上記マトリツクス中でのSiが固
溶するのを防止することにある。このSiの固溶量
は不純物として0.5重量％以下であればマトリツ
クスの脆化をまねくことなく良質の合金が得られ
ることが実験の結果判明した。 マトリツクス合金は以上述べた通りでありこの
合金粉末を利用する必要がある。 次に分散すべきSiの粒径は少くとも50μ以下が
望ましい。通常の鋳造材ではSiの粒径は100μ以上
であり、強度、被削加工性等の点からSi粒子は微
細であることが必要で特に10μ以下のSi粒子がマ
トリツクスとのからみ合い、マトリツクスとの拡
散反応の点等から好ましい。 又Si粒子の分散量は30〜50重量％の範囲が耐摩
耗性と強度とのバランスのうえで望ましい。Siが
30％以下では耐摩耗性が不足し、50％以上では靭
性が低下する。 本発明の合金は、上述のAl合金粉末に30〜50
重量％の50μ以下のSi粒子を混合し、これを静圧
成型等でブロツク状に成形し、SiがAlと共晶反
応を起さない温度領域にて熱間押出しすることに
よつて製造することが出来る。 以下実施例によつて説明する。 実施例 7075系Al合金を溶解し、−40メツシユのアトマ
イズ合金粉末を得た。得られた粉末中のSi固溶量
は0.3％であつた。この合金粉末に−325メツシユ
（47μ）のSi搗砕粉末を35重量％添加混合したの
ち、冷間静水圧成型機にて3T／cm2の圧力でφ70×
300mmの丸棒状に成型した。これを銅製コンテナ
ーに挿入し蓋を閉めた後500℃に加熱し熱間押出
し機にて断面減少率80％で丸棒に押出した。押出
し棒を直ちに焼入れ溶体化処理を施した後、10×
10×50mmの直方体及びφ8×φ4×50mmの丸棒に削
り出し、大越式摩耗試験及び引張試験を行つた。
なお比較材として鋳造材AC8Aを同一寸法に削り
出した試験片を作製し同様に試験を行つた。第１
表はこの試験結果であり、本発明の合金の強度及
び耐摩耗性が優れていることは明らかである。表
中比摩耗量は圧力Ｐが6.6Kg、速度Ｖが３ｍ／
min、摩耗距離Ｌが200ｍにおける乾式摩耗試験
の結果である。 第１図は本発明合金の400倍拡大の顕微鏡組織
写真でありSi粒子（灰色）がマトリツクス中に均
一に分散していることがわかる。なお本合金は試
験片削り出しの際の機械加工性も良好であつた。 【表】
第１図は本発明合金の実施例の400倍拡大の顕
微鏡組織写真である。
微鏡組織写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 合金元素としてZn、Cu、Mg、Mn、Cr、
Ti、Zr、Fe、Co、Ni、Moから選ばれた１種以
上を５〜20重量％含有し、かつSiの固溶量が0.5
重量％以下のアルミ合金をマトリツクスとし、こ
れに粒径50μ以下のSi粒子が30〜50重量％分散し
ていることを特徴とする高強度耐摩耗性アルミ合
金。 ２ 合金元素としてZn、Cu、Mg、Mn、Cr、
Ti、Zr、Fe、Co、Ni、Moから選ばれた１種以
上を５〜20重量％含有し、かつSiの固溶量が0.5
重量％以下のアルミ合金粉末を使用し、これに粒
径50μ以下のSi粉末を30〜50重量％混合し、予備
成型したのち500℃以下の温度で熱間押出しする
ことを特徴とする高強度耐摩耗性アルミ合金の製
造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2514183A JPS59150051A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 高強度耐摩耗性アルミ合金およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2514183A JPS59150051A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 高強度耐摩耗性アルミ合金およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150051A JPS59150051A (ja) | 1984-08-28 |
| JPH0448858B2 true JPH0448858B2 (ja) | 1992-08-07 |
Family
ID=12157701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2514183A Granted JPS59150051A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 高強度耐摩耗性アルミ合金およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59150051A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111101026A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-05-05 | 江苏理工学院 | 一种高强高韧铝基复合材料的制备方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07116541B2 (ja) * | 1985-11-29 | 1995-12-13 | 日産自動車株式会社 | アルミニウム系軸受合金およびその製造方法 |
| CN108130459A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-08 | 横琴国际知识产权交易中心有限公司 | 一种耐腐蚀的铝合金及其加工方法 |
| CN108411172A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-08-17 | 安徽建国电力有限公司 | 一种高强度和高耐磨复合铝基材料及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52101611A (en) * | 1976-02-23 | 1977-08-25 | Tsugio Nakatani | Sintered ultrahighhsilicon aluminium product |
-
1983
- 1983-02-16 JP JP2514183A patent/JPS59150051A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111101026A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-05-05 | 江苏理工学院 | 一种高强高韧铝基复合材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59150051A (ja) | 1984-08-28 |
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