JPH0471981B2 - - Google Patents
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- JPH0471981B2 JPH0471981B2 JP58084673A JP8467383A JPH0471981B2 JP H0471981 B2 JPH0471981 B2 JP H0471981B2 JP 58084673 A JP58084673 A JP 58084673A JP 8467383 A JP8467383 A JP 8467383A JP H0471981 B2 JPH0471981 B2 JP H0471981B2
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- aluminum alloy
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は分散強化共晶アルミニウム合金に関す
る。
〔従来の技術〕
マトリツクス金属中に高温でも安定な硬く微細
な粒子を分散、複合させた分散強化型合金は公知
である。例えば、アルミニウム合金をマトリツク
ス金属とするものではSAP（Sintered Aluminum
Powder）がよく知られている。
この分散型強化合金は分散微粒子の量が多いほ
ど、また粒子間隔が狭いほど強度が向上する。
一方、共晶アルミニウム合金には、デンドライ
トが晶出し、このデンドライトの形状、大きさが
合金の強度に影響することがよく知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の分散強化型合金は一般に
強化用の微粒子の粒径が大きく、十分な強度、耐
摩耗性を得るには至つていない。
特に、共晶アルミニウム合金を強化用の微粒子
を分散させることにより強化する場合には、微粒
子はデンドライトとアルミニウムマトリツクスの
界面に集まり、デンドライトの中には入つていか
なかつたため十分な強度を得ることは困難であつ
た。
本発明は上記従来技術の課題を解消するために
なされたもので、強度及び靱性に優れた分散強化
共晶アルミニウム合金を提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
かかる目的は、本発明の分散強化共晶アルミニ
ウム合金によれば、アルミニウム合金のマトリツ
クス金属中に強化用の微粒子が分散され、かつデ
ンドライトが晶出している分散強化共晶アルミニ
ウム合金であつて、
前記微粒子は粒径0.5μ以下で粒子間距離30μ以
下であり、体積比で20％以下分散されており、か
つデンドライトの大きさは20μ以下であり、この
デンドライト中にも前記微粒子が分散しているこ
とを特徴とする。
〔作用〕
そこで、本発明の分散強化共晶アルミニウム合
金によれば、アルミニウム合金のマトリツクス金
属中に強化用の微粒子を分散させ、この微粒子を
微細なデンドライトの中にも分散させることによ
つて達成される。ここで、デンドライトの大きさ
は20μ以下とし、強化用の微粒子はその粒径が
0.5μ以下、粒子間距離30μ以下、体積比20％以下
とする必要がある。このように、デンドライトが
微細化されると共に、強化用の微粒子が微細であ
り、かつデンドライトにも分散していることによ
り強化用微粒子の分散強化が有効に機能し、転移
の移動が妨げられることによつて共晶アルミニウ
ム合金の強度が大幅に向上する。
次に、本発明を詳細に説明する。
本発明において、デンドライトの大きさは小さ
い程強度、靱性が向上するため望ましく、少くと
も20μ以下であることが必要である。又、18μ以
下であれば更に望ましい。
強化用の微粒子としては、高温でアルミニウム
合金のマトリツクス金属中に安定に存在し、強化
低下の原因となる成長や粗大化が生じないことが
必要である。
この条件を備える微粒子としては酸化物、炭化
物、窒化物等がある。
具体的には、SiC、TiC、ZrC、WC、NbC、
TiN、BN、Si3N4、Al2O3、MgO、SiO2、ZrO2、
Fe2O3、CuO、黒鉛等を使用することができる。
この微粒子の粒径は、十分な分散強化を得るた
めには0.5μ以下であることが必要であり、0.05μ
以下であればより望ましい。
微粒子の粒子間距離は小さい程よい。本発明に
おいては30μ以下であることが必要であり、5μ以
下であれば更に望ましい。
この微粒子の量は多い程よい。体積比で20％ま
では十分な分散強化が期待出来るが、20％を越え
るとそれ以上の効果は期待できず、またアルミ溶
湯中に分散させることが困難になるため、上限を
20％とした。
本発明の分散強化共晶アルミニウム合金を製造
するには、強化用微粒子を共晶アルミニウム合金
溶湯に撹拌等の適宜手段により均一に分散させた
後、加圧し、かつ急冷することが必要である。
ここで、冷却速度としては、25〜500℃／secが
望ましい。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明
する。
本実施例においては、マトリツクス合金として
アルミニウム合金（JIS AC8A；重量％でCu：
0.9％、Si：11.5％、Mg：1.2％、Fe：0.2％、
Ni：1.3％、Al：残部）を用い分散強化用の微粒
子として平均粒径0.05μのSiCを使用してコンロツ
ドを製造した。このとき、鋳造法として、溶湯の
急冷が可能で、溶湯への圧力伝達のよい堅型加圧
鋳造法を用いた。
最初に、アルミニウム合金原料を溶解炉に投入
して溶解させた後、溶湯を撹拌しつつSiC微粒子
を不活性ガスをキヤリヤとして溶湯中に混入し
た。このようにして調整した溶湯を、図面に示す
堅型加圧鋳造装置に注ぎコンロツドを製造した。
図は堅型加圧鋳造装置の要部断面図であり、１
は上型、２は下型である。この上型１と下型２に
よりロツカーアーム形状の製品キヤビテイ３が郭
定される。型１，２の中央にはプランジヤスリー
ブ４が設けられており、このプランジヤスリーブ
４には加圧プランジヤ５とカウンタプランジヤ６
が摺動自在に嵌挿されている。この両方のプラン
ジヤ５，６の先端には、それぞれ加圧チツプ７と
カウンタチツプ８が装着されている。また、製品
キヤビテイ３とプランジヤスリーブ４はゲート９
を介して連通されている。なお、１０は注湯口で
あり、１１は押出しピンである。
次に作動を説明する。
型締めを行い、カウンタチツプ８によりゲート
９を閉じ、加圧プランジヤ５を引き上げて図に示
す状態とした。次いで、注湯口からSiC微粒子を
混入したアルミニウム合金溶湯１２を注いだ。
その後、カウンタチツプ８を除々に下げ、静か
に溶湯１２を製品キヤビテイ３に導入した。製品
キヤビテイ内に1/4〜1/3溶湯が導入されたとき、
加圧プランジヤ５により溶湯１２を加圧し、急速
に溶湯１２を製品キヤビテイ３に充填した。そし
て、溶湯１２の凝固後、型を開き、押出しピンに
より製品を取り出した。
以上の製造方法に基づいて、第１表に示した合
金を製造した。
第１表の１は、従来合金であり、マトリツクス
金属を本発明合金と同じアルミニウム合金（JIS
AC8A）とし、SiCの分散量を０％とし、ロツカ
ーアームを製造した。
第１表の２〜５は、本発明合金であり、マトリ
ツクス金属をアルミニウム合金（JIS AC8A）と
し、平均粒径0.05μのSiCの分散量を0.5％、１％、
５％、10％とし、各々のロツカーアームを製造し
た。
この結果、第１表の１〜５の従来合金及び本発
明合金においては、ロツカーアームの表面部近傍
のデンドライトの大きさは2μ、中心部で12μ程度
であつた。
また、第１表の２〜５の本発明合金において
は、SiCの微粒子がデンドライト内に混在してい
るのが確かめられた。
本実施例において、強度を調べるために、引張
り試験（JIS ４号試験片）を行つた。
この結果を第１表に示す。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to dispersion-strengthened eutectic aluminum alloys. [Prior Art] Dispersion-strengthened alloys in which hard, fine particles that are stable even at high temperatures are dispersed and composited in a matrix metal are known. For example, for products that use aluminum alloy as the matrix metal, SAP (Sintered Aluminum
Powder) is well known. The strength of this dispersion-strengthened alloy improves as the amount of dispersed fine particles increases and as the particle spacing becomes narrower. On the other hand, it is well known that dendrites crystallize in eutectic aluminum alloys, and the shape and size of these dendrites affect the strength of the alloy. [Problems to be Solved by the Invention] However, conventional dispersion-strengthened alloys generally have large reinforcing fine particles, and have not yet achieved sufficient strength and wear resistance. In particular, when a eutectic aluminum alloy is strengthened by dispersing reinforcing fine particles, the fine particles gather at the interface between the dendrite and the aluminum matrix and do not penetrate into the dendrite, thereby achieving sufficient strength. That was difficult. The present invention was made to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to provide a dispersion-strengthened eutectic aluminum alloy having excellent strength and toughness. [Means for Solving the Problem] According to the dispersion-strengthened eutectic aluminum alloy of the present invention, the dispersion-strengthened aluminum alloy has dispersion-strengthened particles in which reinforcing fine particles are dispersed in the matrix metal of the aluminum alloy and dendrites are crystallized. In the eutectic aluminum alloy, the fine particles have a particle size of 0.5μ or less, an interparticle distance of 30μ or less, are dispersed in a volume ratio of 20% or less, and the dendrite size is 20μ or less, and the dendrites have a size of 20μ or less. It is also characterized in that the fine particles are dispersed therein. [Function] Therefore, according to the dispersion-strengthened eutectic aluminum alloy of the present invention, this effect is achieved by dispersing reinforcing fine particles in the matrix metal of the aluminum alloy and also dispersing these fine particles in the fine dendrites. be done. Here, the size of the dendrite is 20μ or less, and the particle size of the reinforcing fine particles is
The particle size must be 0.5μ or less, the distance between particles must be 30μ or less, and the volume ratio must be 20% or less. In this way, the dendrites are made finer, and because the reinforcing fine particles are fine and also dispersed in the dendrites, the dispersion strengthening of the reinforcing fine particles functions effectively, and the movement of dislocations is prevented. The strength of the eutectic aluminum alloy is greatly improved by this. Next, the present invention will be explained in detail. In the present invention, the smaller the dendrite size, the better the strength and toughness, so it is preferable that the size of the dendrite is at least 20 μm or less. Further, it is more desirable if the thickness is 18μ or less. The reinforcing fine particles must stably exist in the aluminum alloy matrix metal at high temperatures and do not grow or coarsen, which would cause a reduction in reinforcement. Fine particles meeting this condition include oxides, carbides, nitrides, and the like. Specifically, SiC, TiC, ZrC, WC, NbC,
TiN , BN, Si3N4 , Al2O3 , MgO, SiO2 , ZrO2 ,
Fe 2 O 3 , CuO, graphite, etc. can be used. The particle size of these fine particles needs to be 0.5μ or less in order to obtain sufficient dispersion strengthening, and 0.05μ
The following is more desirable. The smaller the distance between the fine particles, the better. In the present invention, it is necessary that the thickness be 30μ or less, and more preferably 5μ or less. The larger the amount of these fine particles, the better. Sufficient dispersion strengthening can be expected up to a volume ratio of 20%, but no further effect can be expected when the volume ratio exceeds 20%, and it becomes difficult to disperse the aluminum into molten metal, so the upper limit must be set.
It was set at 20%. In order to produce the dispersion-strengthened eutectic aluminum alloy of the present invention, it is necessary to uniformly disperse reinforcing fine particles into a molten eutectic aluminum alloy by appropriate means such as stirring, and then pressurize and rapidly cool it. Here, the cooling rate is preferably 25 to 500°C/sec. [Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. In this example, the matrix alloy was an aluminum alloy (JIS AC8A; Cu:
0.9%, Si: 11.5%, Mg: 1.2%, Fe: 0.2%,
A conrod was manufactured using SiC with an average particle size of 0.05μ as fine particles for dispersion reinforcement. At this time, as the casting method, a rigid pressure casting method was used, which allows rapid cooling of the molten metal and allows good pressure transmission to the molten metal. First, an aluminum alloy raw material was put into a melting furnace and melted, and then SiC fine particles were mixed into the molten metal using an inert gas as a carrier while stirring the molten metal. The molten metal thus prepared was poured into a vertical pressure casting apparatus shown in the drawing to produce a connecting rod. The figure is a cross-sectional view of the main parts of a rigid pressure casting device.
is the upper mold, and 2 is the lower mold. A rocker arm-shaped product cavity 3 is defined by the upper mold 1 and the lower mold 2. A plunger sleeve 4 is provided in the center of the molds 1 and 2, and this plunger sleeve 4 has a pressure plunger 5 and a counter plunger 6.
is slidably inserted. A pressure tip 7 and a counter tip 8 are attached to the tips of both plungers 5 and 6, respectively. In addition, the product cavity 3 and plunger sleeve 4 are connected to the gate 9.
communicated via. In addition, 10 is a pouring hole, and 11 is an extrusion pin. Next, the operation will be explained. The mold was clamped, the gate 9 was closed by the counter tip 8, and the pressure plunger 5 was pulled up to the state shown in the figure. Next, molten aluminum alloy 12 mixed with SiC fine particles was poured from the pouring spout. Thereafter, the counter tip 8 was gradually lowered, and the molten metal 12 was gently introduced into the product cavity 3. When 1/4 to 1/3 molten metal is introduced into the product cavity,
The pressure plunger 5 pressurized the molten metal 12, and the product cavity 3 was rapidly filled with the molten metal 12. After the molten metal 12 solidified, the mold was opened and the product was taken out using an extrusion pin. Based on the above manufacturing method, the alloys shown in Table 1 were manufactured. 1 in Table 1 is a conventional alloy, and the matrix metal is the same aluminum alloy (JIS
AC8A), and the dispersion amount of SiC was set to 0%, and a Rocker arm was manufactured. 2 to 5 in Table 1 are alloys of the present invention, in which the matrix metal is aluminum alloy (JIS AC8A), and the dispersion amount of SiC with an average grain size of 0.05μ is 0.5%, 1%,
5% and 10%, respectively, and the respective Rotsuker arms were manufactured. As a result, in the conventional alloys 1 to 5 in Table 1 and the alloy of the present invention, the size of the dendrite near the surface of the rocker arm was about 2μ, and the size at the center was about 12μ. In addition, in the present invention alloys 2 to 5 in Table 1, it was confirmed that SiC fine particles were mixed in the dendrites. In this example, a tensile test (JIS No. 4 test piece) was conducted to examine the strength. The results are shown in Table 1.
以上述べた如く、本発明に係る分散強化共晶ア
ルミニウム合金は、従来の共晶アルミニウム合金
に比べ強度及び靭性が格段に向上するため、軽量
で強度を要求される部品、例えば、ホイール、ナ
ツクルアーム等の自動車部品に適用することがで
きる。
As described above, the dispersion-strengthened eutectic aluminum alloy according to the present invention has significantly improved strength and toughness compared to conventional eutectic aluminum alloys, so it can be used in parts that require light weight and strength, such as wheels, knuckle arms, etc. It can be applied to automobile parts.
図面は本発明の実施例に使用した堅型加圧鋳造
装置の要部断面図である。
１……上型、２……下型、３……製品キヤビテ
イ、４……プランジヤスリーブ、５……加圧プラ
ンジヤ、６……カウンタプランジヤ、７……加圧
チツプ、８……カウンタチツプ、９……ゲート、
１０……注湯口、１１……押出しピン、１２……
溶湯。
The drawing is a sectional view of a main part of a rigid pressure casting apparatus used in an embodiment of the present invention. 1... Upper die, 2... Lower die, 3... Product cavity, 4... Plunger sleeve, 5... Pressure plunger, 6... Counter plunger, 7... Pressure tip, 8... Counter tip, 9...Gate,
10... Pouring spout, 11... Push-out pin, 12...
Molten metal.
Claims (1)
化用の微粒子が分散され、かつデンドライトが晶
出している分散強化共晶アルミニウム合金であつ
て、 前記微粒子は粒径0.5μ以下で粒子間距離30μ以
下であり、体積比で20％以下分散されており、か
つデンドライトの大きさは20μ以下であり、この
デンドライト中にも前記微粒子が分散しているこ
とを特徴とする分散強化共晶アルミニウム合金。[Scope of Claims] 1. A dispersion-strengthened eutectic aluminum alloy in which reinforcing fine particles are dispersed in a matrix metal of the aluminum alloy and dendrites are crystallized, wherein the fine particles have a particle size of 0.5 μm or less and are arranged between particles. Dispersion-strengthened eutectic aluminum characterized in that the distance is 30μ or less, the volume ratio is 20% or less dispersed, the size of the dendrite is 20μ or less, and the fine particles are also dispersed in the dendrite. alloy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8467383A JPS59208040A (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Dispersion strengthened eutectic aluminum alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8467383A JPS59208040A (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Dispersion strengthened eutectic aluminum alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59208040A JPS59208040A (en) | 1984-11-26 |
| JPH0471981B2 true JPH0471981B2 (en) | 1992-11-17 |
Family
ID=13837222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8467383A Granted JPS59208040A (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Dispersion strengthened eutectic aluminum alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59208040A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2817925B2 (en) * | 1988-11-29 | 1998-10-30 | 旭テック 株式会社 | Aluminum alloy vehicle wheel |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320244A (en) * | 1976-08-05 | 1978-02-24 | Mitsubishi Electric Corp | Automatic transmission for light vehicle |
| JPS56116851A (en) * | 1980-02-21 | 1981-09-12 | Nissan Motor Co Ltd | Cylinder liner material for internal combustion engine |
-
1983
- 1983-05-13 JP JP8467383A patent/JPS59208040A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59208040A (en) | 1984-11-26 |
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