JPH05302104A - アルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製 造方法 - Google Patents
アルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製 造方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉
末と、セラミックス短繊維、セラミックスウィスカ、セ
ラミックス粒子等の強化材料との混合粉末を冷間固化成
形を行った後、押出前の加熱温度を押出後の熱処理温度
以上に保持し、次いで、押出しを行うアルミニウムもし
くはアルミニウム合金複合材料の製造方法であり、ま
た、上記の混合粉末を冷間成形を行った後、押出前の加
熱温度を押出後の熱処理温度以上に保持し、次いで、押
出比と強化材料の体積率との関係が、Ｒ＝２／５×Ｖｆ
＋４（Ｒ：押出比、Ｖｆ：体積率）を満足するように押
出加工を行うアルミニウムもしくはアルミニウム合金複
合材料の製造方法である。 【効果】従来法のようなＨＩＰ法、脱ガス等の工程を省
略することができ、比較的に簡単な工程により機械的特
性の優れたアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合
材料を生産性よく製造することができるものである。
末と、セラミックス短繊維、セラミックスウィスカ、セ
ラミックス粒子等の強化材料との混合粉末を冷間固化成
形を行った後、押出前の加熱温度を押出後の熱処理温度
以上に保持し、次いで、押出しを行うアルミニウムもし
くはアルミニウム合金複合材料の製造方法であり、ま
た、上記の混合粉末を冷間成形を行った後、押出前の加
熱温度を押出後の熱処理温度以上に保持し、次いで、押
出比と強化材料の体積率との関係が、Ｒ＝２／５×Ｖｆ
＋４（Ｒ：押出比、Ｖｆ：体積率）を満足するように押
出加工を行うアルミニウムもしくはアルミニウム合金複
合材料の製造方法である。 【効果】従来法のようなＨＩＰ法、脱ガス等の工程を省
略することができ、比較的に簡単な工程により機械的特
性の優れたアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合
材料を生産性よく製造することができるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウムもしくはア
ルミニウム合金複合材料の製造方法に関し、さらに詳し
くは、機械部品、構造材料に要求される軽量および高強
度、高弾性率、高硬度、高耐摩耗性等の優れた機械的特
性を有するアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合
材料の製造方法に関するものである。
ルミニウム合金複合材料の製造方法に関し、さらに詳し
くは、機械部品、構造材料に要求される軽量および高強
度、高弾性率、高硬度、高耐摩耗性等の優れた機械的特
性を有するアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合
材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来から、アルミニウムもしくはアルミニ
ウム合金複合材料は、粉末冶金法により製造されてお
り、この場合には、主にＨＩＰ法が採用されていた。
ウム合金複合材料は、粉末冶金法により製造されてお
り、この場合には、主にＨＩＰ法が採用されていた。
【０００３】このＨＩＰ法は、アルミニウム粉末もしく
はアルミニウム合金粉末とＳｉＣまたはＡｌ2Ｏ3等の強
化材料との混合粉末をＨＩＰカプセルに充填し、カプセ
ル内および混合粉末に付着しているガスを除去するため
に、高温下において長時間脱気を行う等の処理を必要と
していた。さらに、ＨＩＰ法を行った後に行う二次加
工、例えば、押出を行う場合にはビレット加工工程を必
要としている。
はアルミニウム合金粉末とＳｉＣまたはＡｌ2Ｏ3等の強
化材料との混合粉末をＨＩＰカプセルに充填し、カプセ
ル内および混合粉末に付着しているガスを除去するため
に、高温下において長時間脱気を行う等の処理を必要と
していた。さらに、ＨＩＰ法を行った後に行う二次加
工、例えば、押出を行う場合にはビレット加工工程を必
要としている。
【０００４】従って、ＨＩＰ法によりアルミニウムもし
くはアルミニウム合金複合材料を製造する場合には、混
合粉末のカプセル充填、脱ガス等の多数の工程を行なわ
なければならず、製造工程が多岐、多工数となり、工業
的に大量生産が困難であるという問題がある。
くはアルミニウム合金複合材料を製造する場合には、混
合粉末のカプセル充填、脱ガス等の多数の工程を行なわ
なければならず、製造工程が多岐、多工数となり、工業
的に大量生産が困難であるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来のアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材
料の製造方法における問題点に鑑み、本発明者が鋭意研
究を行った結果、従来のようにＨＩＰ法を省略すること
ができ、さらに、品質の優れたアルミニウムもしくはア
ルミニウム合金複合材料を製造することができる方法を
開発したのである。
た従来のアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材
料の製造方法における問題点に鑑み、本発明者が鋭意研
究を行った結果、従来のようにＨＩＰ法を省略すること
ができ、さらに、品質の優れたアルミニウムもしくはア
ルミニウム合金複合材料を製造することができる方法を
開発したのである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ムもしくはアルミニウム合金複合材料の製造方法は、ア
ルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末と、セラ
ミックス短繊維、セラミックスウィスカ、セラミックス
粒子等の強化材料との混合粉末を冷間固化成形を行った
後、押出前の加熱温度を押出後の熱処理温度以上に保持
し、次いで、押出加工を行うことを特徴とするアルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製造方法を第
１の発明とし、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム
合金粉末と、セラミックス短繊維、セラミックスウィス
カ、セラミックス粒子等の強化材料との混合粉末を冷間
固化成形を行った後、押出前の加熱温度を押出後の熱処
理温度以上に保持し、次いで、押出比と強化材料の体積
率との関係が、 Ｒ＝２／５×Ｖｆ＋４ （Ｒ：押出比、Ｖｆ：体積
率）の式を満足するように押出加工を行うことを特徴と
するアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の
製造方法を第２の発明とする２つの発明よりなるもので
ある。
ムもしくはアルミニウム合金複合材料の製造方法は、ア
ルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末と、セラ
ミックス短繊維、セラミックスウィスカ、セラミックス
粒子等の強化材料との混合粉末を冷間固化成形を行った
後、押出前の加熱温度を押出後の熱処理温度以上に保持
し、次いで、押出加工を行うことを特徴とするアルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製造方法を第
１の発明とし、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム
合金粉末と、セラミックス短繊維、セラミックスウィス
カ、セラミックス粒子等の強化材料との混合粉末を冷間
固化成形を行った後、押出前の加熱温度を押出後の熱処
理温度以上に保持し、次いで、押出比と強化材料の体積
率との関係が、 Ｒ＝２／５×Ｖｆ＋４ （Ｒ：押出比、Ｖｆ：体積
率）の式を満足するように押出加工を行うことを特徴と
するアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の
製造方法を第２の発明とする２つの発明よりなるもので
ある。
【０００７】本発明に係るアルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金複合材料の製造方法について、以下詳細に説
明する。
ニウム合金複合材料の製造方法について、以下詳細に説
明する。
【０００８】本発明に係るアルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金複合材料の製造方法は、例えば、アルミニウ
ム粉末もしくはアルミニウム合金粉末とセラミックス短
繊維、セラミックスウィスカ、セラミックス粒子等の強
化材料との混合粉末を、ＣＩＰ法等により冷間固化成形
した成形体を熱間押出により成形する場合に、押出前の
加熱温度を押出後の熱処理温度（時効処理温度）以上の
温度に制御することにより、従来実施されていたＨＩＰ
法において必ず行われていた脱ガス工程は必要なくなっ
た。
ニウム合金複合材料の製造方法は、例えば、アルミニウ
ム粉末もしくはアルミニウム合金粉末とセラミックス短
繊維、セラミックスウィスカ、セラミックス粒子等の強
化材料との混合粉末を、ＣＩＰ法等により冷間固化成形
した成形体を熱間押出により成形する場合に、押出前の
加熱温度を押出後の熱処理温度（時効処理温度）以上の
温度に制御することにより、従来実施されていたＨＩＰ
法において必ず行われていた脱ガス工程は必要なくなっ
た。
【０００９】通常、アルミニウムもしくはアルミニウム
合金は、種々の熱処理方法によって強度等の必要な特性
を得ているが、粉末冶金法により製造された材料では、
粉末に付着したガスおよび水分等を充分に除去しておか
ないと、材料内部にガスが残存し、熱処理時に膨張して
密度が低下し、材料の機械的特性を劣化させるようにな
る。従って、従来において使用されてきていたＨＩＰ法
においては必ず脱ガス工程を別に独立して行うことによ
って、上記ガスおよび水分を除去していたのである。
合金は、種々の熱処理方法によって強度等の必要な特性
を得ているが、粉末冶金法により製造された材料では、
粉末に付着したガスおよび水分等を充分に除去しておか
ないと、材料内部にガスが残存し、熱処理時に膨張して
密度が低下し、材料の機械的特性を劣化させるようにな
る。従って、従来において使用されてきていたＨＩＰ法
においては必ず脱ガス工程を別に独立して行うことによ
って、上記ガスおよび水分を除去していたのである。
【００１０】しかして、本発明に係るアルミニウムもし
くはアルミニウム合金複合材料の製造方法においては、
押出前の冷間固化成形体の加熱温度を押出後に行う熱処
理温度（時効処理温度）以上の温度に制御することによ
り、脱ガスを行ったと同等の効果を得ることができる。
くはアルミニウム合金複合材料の製造方法においては、
押出前の冷間固化成形体の加熱温度を押出後に行う熱処
理温度（時効処理温度）以上の温度に制御することによ
り、脱ガスを行ったと同等の効果を得ることができる。
【００１１】このことは、冷間固化成形が行われた上記
に説明した混合粉末材料は密度が低く、粉末同士が金属
結合をしていないために、粉末の表面積が維持されてい
るので、加熱するだけで粉末表面からガスおよび水分が
容易に離脱できるからである。
に説明した混合粉末材料は密度が低く、粉末同士が金属
結合をしていないために、粉末の表面積が維持されてい
るので、加熱するだけで粉末表面からガスおよび水分が
容易に離脱できるからである。
【００１２】従って、冷間固化成形された材料の押出前
の加熱温度を、熱処理温度以上の温度に加熱することに
より、熱処理温度までに発生するガス、水分等を充分に
除去することができ、押出後の熱処理時にはガス等の発
生がないので（膨張しない）、密度低下の原因とはなら
ず、優れた品質の材料となる。
の加熱温度を、熱処理温度以上の温度に加熱することに
より、熱処理温度までに発生するガス、水分等を充分に
除去することができ、押出後の熱処理時にはガス等の発
生がないので（膨張しない）、密度低下の原因とはなら
ず、優れた品質の材料となる。
【００１３】次に、アルミニウムもしくはアルミニウム
合金粉末とセラミックス短繊維、セラミックスウィス
カ、セラミックス粒子との混合粉末を冷間固化成形して
から、押出しを行う場合の押出比はＲ＝２／５×Ｖｆ＋
４（Ｒ：押出比、Ｖｆ：強化材料の体積率）を満足する
必要があり、押出比がこの数値未満では強度、０.２耐
力等の機械的特性を期待することができず、即ち、変形
量が小さいためにアルミニウムもしくはアルミニウム合
金粉末の表面に生成している酸化膜層が完全には破壊さ
れておらず、内部にポアを含有したままの材料であるか
らである。この場合、押出された材料の密度が略１００
％にするためには、Ｒ＝３／５×Ｖｆ＋６を満足する押
出比以上とすることが望ましい。
合金粉末とセラミックス短繊維、セラミックスウィス
カ、セラミックス粒子との混合粉末を冷間固化成形して
から、押出しを行う場合の押出比はＲ＝２／５×Ｖｆ＋
４（Ｒ：押出比、Ｖｆ：強化材料の体積率）を満足する
必要があり、押出比がこの数値未満では強度、０.２耐
力等の機械的特性を期待することができず、即ち、変形
量が小さいためにアルミニウムもしくはアルミニウム合
金粉末の表面に生成している酸化膜層が完全には破壊さ
れておらず、内部にポアを含有したままの材料であるか
らである。この場合、押出された材料の密度が略１００
％にするためには、Ｒ＝３／５×Ｖｆ＋６を満足する押
出比以上とすることが望ましい。
【００１４】
【実 施 例】本発明に係るアルミニウムもしくはアル
ミニウム合金複合材料の製造方法の実施例を説明する。
ミニウム合金複合材料の製造方法の実施例を説明する。
【００１５】
【実 施 例】マトリックスのアルミニウム合金には６０
６１アルミニウム合金を使用し、セラミックス強化材料
としてはＳｉＣ粒子を使用しした。これらの粉末を混合
し、混合粉をＣＩＰ法により冷間固化成形を行った。こ
のＣＩＰ法後の相対密度はハンドリング上問題のないよ
うに８０％以上とした。
６１アルミニウム合金を使用し、セラミックス強化材料
としてはＳｉＣ粒子を使用しした。これらの粉末を混合
し、混合粉をＣＩＰ法により冷間固化成形を行った。こ
のＣＩＰ法後の相対密度はハンドリング上問題のないよ
うに８０％以上とした。
【００１６】このＣＩＰ法により冷間固化成形された材
料は、潤滑、Ｍｇ酸化防止等の理由からアルミニウム箔
により包んだＣＩＰ成形体とした。次いで、このＣＩＰ
成形体を３８０℃、４５０℃、５００℃、５４０℃およ
び５６０℃の温度に加熱した炉により加熱した。そし
て、ＣＩＰ成形体が上記温度に均一に加熱されてから２
時間保持した、
料は、潤滑、Ｍｇ酸化防止等の理由からアルミニウム箔
により包んだＣＩＰ成形体とした。次いで、このＣＩＰ
成形体を３８０℃、４５０℃、５００℃、５４０℃およ
び５６０℃の温度に加熱した炉により加熱した。そし
て、ＣＩＰ成形体が上記温度に均一に加熱されてから２
時間保持した、
【００１７】その後、直ちに押出しを行い、押出し材を
冷却してから、密度を測定した。
冷却してから、密度を測定した。
【００１８】密度測定後、５３０℃の高温に２時間加熱
した後急冷を行い、中温における時効処理は１７０℃の
温度に加熱して８時間保持した後、空冷を行うＴ６処理
の熱処理を行った。
した後急冷を行い、中温における時効処理は１７０℃の
温度に加熱して８時間保持した後、空冷を行うＴ６処理
の熱処理を行った。
【００１９】表１に押出し後の相対密度と、熱処理を行
った後の密度を示してある。この表１から明らかなよう
に、押出し前の加熱温度が熱処理温度の５３０℃以上の
温度の場合には、熱処理による密度低下もなく、充分に
脱ガスが行われていることを示している。
った後の密度を示してある。この表１から明らかなよう
に、押出し前の加熱温度が熱処理温度の５３０℃以上の
温度の場合には、熱処理による密度低下もなく、充分に
脱ガスが行われていることを示している。
【００２０】表２に押出し時の押出比を変化させた場合
の材料の密度と機械的特性を示してある。そして、押出
前の加熱温度は５６０℃である。その結果、ＳｉＣ体積
率２０％で押出比１２、ＳｉＣ体積率１５％で押出比１
０、ＳｉＣ体積率１０％で押出比８の押出比を確保した
場合に、機械的特性において何ら問題のない材料が製造
された。なお、押出比がＳｉＣ体積率２０％で１８以
上、押出比がＳｉＣ体積率１５％で１５以上、押出比が
ＳｉＣ体積率１０％で１２以上とすると略真密度の材料
を製造することができる。
の材料の密度と機械的特性を示してある。そして、押出
前の加熱温度は５６０℃である。その結果、ＳｉＣ体積
率２０％で押出比１２、ＳｉＣ体積率１５％で押出比１
０、ＳｉＣ体積率１０％で押出比８の押出比を確保した
場合に、機械的特性において何ら問題のない材料が製造
された。なお、押出比がＳｉＣ体積率２０％で１８以
上、押出比がＳｉＣ体積率１５％で１５以上、押出比が
ＳｉＣ体積率１０％で１２以上とすると略真密度の材料
を製造することができる。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアル
ミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製造方法
は上記の構成であるから、従来法のようなＨＩＰ法、脱
ガス等の工程を省略することが可能となり、比較的に簡
単な工程により機械的特性の優れたアルミニウムもしく
はアルミニウム合金複合材料を製造することができ、生
産性に優れ、生産コストを大幅に抑制することができる
という効果がある。
ミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製造方法
は上記の構成であるから、従来法のようなＨＩＰ法、脱
ガス等の工程を省略することが可能となり、比較的に簡
単な工程により機械的特性の優れたアルミニウムもしく
はアルミニウム合金複合材料を製造することができ、生
産性に優れ、生産コストを大幅に抑制することができる
という効果がある。
Claims (2)
- 【請求項１】アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合
金粉末と、セラミックス短繊維、セラミックスウィス
カ、セラミックス粒子等の強化材料との混合粉末を冷間
固化成形を行った後、押出前の加熱温度を押出後の熱処
理温度以上に保持し、次いで、押出加工を行うことを特
徴とするアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材
料の製造方法。 - 【請求項２】アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合
金粉末と、セラミックス短繊維、セラミックスウィス
カ、セラミックス粒子等の強化材料との混合粉末を冷間
固化成形を行った後、押出前の加熱温度を押出後の熱処
理温度以上に保持し、次いで、押出比と強化材料の体積
率との関係が、 Ｒ＝２／５×Ｖｆ＋４ （Ｒ：押出比、Ｖｆ：体積
率）の式を満足するように押出加工を行うことを特徴と
するアルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4131900A JPH05302104A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | アルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製 造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4131900A JPH05302104A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | アルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製 造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05302104A true JPH05302104A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=15068794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4131900A Withdrawn JPH05302104A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | アルミニウムもしくはアルミニウム合金複合材料の製 造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05302104A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006274435A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Kyoto Univ | アルミニウム合金成形材及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP4131900A patent/JPH05302104A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006274435A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Kyoto Univ | アルミニウム合金成形材及びその製造方法 |
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