JPH0549731B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、複合材料に係り、更に詳細には短繊
維等を強化材としてアルミニウム合金等をマトリ
ツクス金属とする金属基複合材料の製造方法に係
る。 従来の技術 金属基複合材料の製造方法として、本願出願人
と同一の出願人の出願にかかる特願昭63−108165
号公報には、強化材と特定の金属の微細片とを含
む成形体を形成し、成形体の少なくとも一部をマ
トリツクス金属の溶湯に接触させ、溶湯を実質的
にに加圧することなく成形体中に浸透させる方法
が既に提案されている。この先の提案にかかる方
法によれば、マトリツクス金属の溶湯が特定の金
属の微細片伝いに成形体中へ浸透し、特定の金属
とマトリツクス金属との反応により生じる熱によ
つて浸透性及び強化剤の濡れ性が向上され、これ
により良好な複合化が達成されるので、マトリツ
クス金属の溶湯を加圧することなく複合材料を能
率よく低廉に製造することができる。 発明が解決しようとする課題 しかしこの方法に於いては、複合材料の製造条
件によつては、特にマトリツクス金属の溶湯の温
度が比較的低く、成形体が溶湯中に浸漬される時
間が比較的短い場合には、複合材料中にミクロポ
アが生じることがある。例えば体積率５％のSiC
粒子（平均粒径10μm）と、体積率30％のAl合金
粉末（Al−12％Si、平均粒径40μm）と、体積率
30％の純Cu粉末（平均粒径30μm）とよりなる成
形体を575℃のAl合金（JIS規格AC8A）の溶湯中
に15秒間浸漬することにより複合材料を製造し、
その断面を光学顕微鏡にて観察したところ、主と
してAl合金溶湯の含浸が不十分であることに起
因するミクロポアが少量生じていることが認めら
れた。 本発明は、上述の先の提案にかかる方法に於け
る上述の如き問題に鑑み、マトリツクス金属の溶
湯の温度が比較的低く設定されたり成形体が溶湯
中に浸漬される時間が比較的短く設定されてもミ
クロポアを生じることなく良好な複合材料を製造
することのできる方法を提供すことを目的として
いる。 課題を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、体積率60
〜80％のAl又はAl合金の微細片と、体積率１〜
10％のNi、Cu又はこれらの何れかを主成分とす
る合金の微細片又はそれらの混合物と、体積率１
〜10％のTi又はTi合金の微細片とを含み、これ
らの微細片の合計の体積率が62〜95％である成形
体を形成し、前記成形体をマトリツクス金属とし
てのAl、Al合金、Mg、Mg合金よりなる群より
選択された軽金属の溶湯に接触させ、前記溶湯を
実質的に加圧することなく前記成形体中に浸透さ
せる金属基複合材料の製造方法、及び離散的な強
化材と、体積率60〜80％のAl又はAl合金の微細
片と、体積率１〜10％のNi、Cu又はこれらの何
れかを主成分とする合金の微細片又はそれらの混
合物と、体積率１〜10％のTi又はTi合金の微細
片とを含み、これらの微細片及び前記強化材の合
計の体積率が62〜95％である成形体を形成し、前
記成形体をマトリツクス金属としてのAl、Al合
金、Mg、Mg合金よりなる群より選択された軽
金属の溶湯に接触させ、前記溶湯を実質的に加圧
することなく前記成形体中に浸透させる金属基複
合材料の製造方法によつて達成される。 発明の作用 本発明によれば、Al又はAl合金の微細片、Ni、
Cu又はこれらの何れかを主成分とする合金の微
細片又はそれらの混合物、及びTi又はTi合金の
微細片が使用される。 Al又はAl合金の微細片はAl合金等の溶湯との
染馴みに優れ、またNi、Cu又はこれらの何れか
を主成分とする合金の酸化物形成傾向は比較的小
さくその表面酸化膜の量が少ないので、これらの
微細片はAl合金等の溶湯に対する濡れ性に優れ
ている。成形体がマトリツクス金属の溶湯に接触
せしめられ溶湯の熱によつて加熱されると、Al
又はAl合金の微細片中のAl（及びマトリツクス金
属中のAl又はMg）がNi又はCuと良好に反応し
て微細な金属間化合物を形成すると共に適度に発
熱し、その熱によつてAl又はAl合金の微細片が
溶融されると共に溶湯に対する微細片や強化材の
濡れ性が向上され、これにより溶融されたAl又
はAl合金が成形体の中心部へ向けて良好に浸透
し、またマトリツクス金属の溶湯が成形体中へそ
の周囲よりに良好に浸透し、その結果マトリツク
ス金属が少くとも微細な金属間化合物にて複合強
化されミクロポアを含まない良好な複合材料が形
成される。 また本発明によれば、Al又はAl合金の微細片
の体積率が60〜80％と比較的高く設定されること
により、成形体の空〓率が比較的低く設定され
る。また窒化物形成傾向及び酸化物形成傾向が高
いTiが化合反応により生じた熱又は溶湯の熱に
よつて加熱されると、成形体の空〓部に存在する
空気の主成分である窒素及び酸素と反応し、また
成形体の空〓部に存在する空気中の酸素の一部が
溶融されたAlと反応し、これにより成形体中の
空気が実質的にに除去されるので、このことによ
つてもミクロポアの発生が防止される。 更に本発明によれば、マトリツクス金属として
の軽金属の融点（固相線温度）をＴ℃とすれば、
軽金属の溶湯の温度がＴ〜Ｔ＋50℃の固液共存温
度範囲にある場合にも良好な複合材料を製造する
ことができる。但しこの場合溶湯の固相率は70％
以下、特に50％以下であることが好ましい。 尚本発明に於ける金属の微細片は粉末、短繊
維、ウイスカの如き形態をなしていてよく、それ
らの大きさは粉末の場合には平均粒径１〜
500μm、特に３〜200μm程度であることが好まし
く、短繊維及びウイスカの場合には平均繊維径
0.1μm〜１mm、特に１〜200μm、平均繊維長1μm
〜10mm、特に１〜200μm程度であることが好まし
い。 また本発明に於ける強化材は短繊維、ウイス
カ、粒子の如き形態をなしていてよく、それらの
大きさは短繊維及びウイスカの場合には平均繊維
径0.1〜20μm、特に0.3〜10μm、平均繊維長5μm
〜10mm、特に10μm〜３mm程度であることが好ま
しく、粒子の場合には平均粒径0.1〜100μm、特
に１〜30μm程度であることが好ましい。 尚本発明に於いて使用されるNi合金のNi含有
量は50wt％以上、特に80wt％以上であることが
好ましく、不可避的な不純物を除くNi以外の元
素は任意の元素であつてよいが、特にAg、Al、
Ｂ、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Mo、Pb、
Si、Sn、Ta、Ti、Ｖ、Zn、Zrであることが好ま
しい。 同様に本発明に於いて使用されるCu合金のCu
含有量も50wt％以上、特に80wt％以上であるこ
とが好ましく、不可避的な不純物を除くCu以外
の元素は任意の元素であつてもよいが、特にAg、
Al、Ｂ、Co、Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、Si、Sn、
Ta、Ti、Ｖ、Zr、Znであることが好ましい。 時更に本発明に於て使用されるTi含有量も
50wt％以上、特に80wt％以上であることが好ま
しく、不可避的な不純物を除くTi以外の元素は
任意の元素であつてよいが、特にAl、Ｖ、Sn、
Fe、Cu、Mn、Mo、Zr、Cr、Si、Ｂであること
が好ましい。 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。 実施例 １ 平均繊維径3μm、平均繊維長1.5mmのアルミナ
−シリカ短繊維（イソライト工業株式会社製）
と、平均粒径150μmのAl合金粉末（JIS規格
AC8A）又は平均粒径100μmのAl粉末合金粉末又
は（JIS規格AC7A）と、平均粒径20μmの純Ti粉
末と、平均粒径20μmの純Ni粉末とを種々の比率
にて混合して圧縮成形することにより、合計の体
積率が95％を越える場合を除き、第１図に示され
ている如く、体積率０％、５％、10％、15％、20
％のアルミナ−シリカ短繊維１０と、体積率40
％、50％、60％、70％、80％のAl合金粉末１２
と、体積率０％、１％、５％、10％、15％の純
Ti粉末１４と、体積率０％、１％、３％、５％、
７％、10％、15％の純Ni粉末１６とよりなり、
45×25×10mmの寸法を有する成形体１８を形成し
た。 次いで第２図に示される如く、ヒータ２０によ
り570℃に維持されたAl合金（JIS規格AC8A）の
溶湯２２内に各成形体１８を順次浸漬し、その状
態を約30秒間保持した後成形体を溶湯より取出
し、そのままの状態で溶湯を凝固させた。 次いでかくして形成された複合材料を切断し、
その断面を観察することにより溶湯の含浸状態を
調査したところ、下記の表１及び表２に示されて
いる如き結果が得られた。尚表１及び表２に於
て、◎はミクロポアが全く存在しなかつたことを
示しており、〇は極く少量のミクロポアが生じて
いたことを示しており、△は少量のミクロポアが
生じていたことを示している。また特に表１はア
ルミナ−シリカ短繊維の体積率０％、５％、10
％、15％、20％であつて純Ni粉末の体積率が０
％、15％である場合の結果を示しており、表２は
アルミナ−シリカ短繊維の体積率が０％、５％、
10％、15％、20％であつて純Ni粉末の体積率が
１％、３％、５％、７％、10％である場合の結果
を示している。 表１及び表２より、Al合金粉末の組成に拘ら
ず、Al合金粉末の体積率は60〜80％であり、純
Ni粉末及び純Ti粉末の体積率は共に１〜10％で
あることが好ましいことが解る。 また表２に於て◎にて示された複合材料の断面
をＸ線回折にて調査したところ、純Ni粉末はほ
ぼ完全にAlと反応して金属間化合物NiAl3、
NiAlになつており、アルミナ−シリカ短繊維の
体積率が０％である場合にはマトリツクスとして
のAl合金がこれらの金属間化合物により複合強
化されており、アルミナ−シリカ短繊維の体積率
が５〜20％である場合にはマトリツクスとしての
Al合金がアルミナ−シリカ短繊維のみならず金
属間化合物によつても複合強化されていることが
認められた。 実施例 ２ 体積率５％の強化材としてのSiCウイスカ（東
海カーボン株式会社製、平均繊維径0.3μm、平均
繊維長100μm）と、体積率70％の純Al粉末（平
均粒径50μm）と、体積率５％の純Ni粉末（平均
粒径30μm）と、体積率５％の純Ti粉末（平均粒
径30μm）とを混合して圧縮成形することにより
４個の成形体が形成され、マトリツクス金属の溶
湯として550℃、600℃、650℃、700℃、750％に
設定されたAl合金（JIS規格A2024）の溶湯が使
用された点を除き、上述の実施例１の場合と同一
の要領及び条件にて複合材料を製造し、その断面
を観察することにより溶湯の含浸状態を調査し
た。 その結果マトリツクス金属の溶湯の温度が何れ
の場合にもミクロポアが生じることなく良好な複
合材料が形成されていることが認められた。 実施例 ３ 体積率10％の強化材としてのSiC粒子（昭和電
工株式会社製、平均粒径30μm）と、体積率60％
のAl合金粉末（JIS規格A2024、平均粒径150μm）
と、体積率８％の純Ni粉末（平均粒径30μm）
と、体積率３％の純Ti粉末（平均粒径30μm）と
を混合して圧縮成形することにより成形体が形成
され、マトリツクス金属の溶湯として湯温約550
℃の半溶融状態のAl合金（Al−30％Cu）の溶湯
が使用され、溶湯中への成形体の浸漬時間が約30
秒に設定された点を除き、上述の実施例１の場合
と同一の要領及び条件にて複合材料を形成し、そ
の断面を観察することにより溶湯の含浸状態を調
査した。 その結果この実施例に於いてもミクロポアを含
まない良好な複合材料が形成されていることが認
められた。 尚実施例２及び実施例３に於て形成された場合
材料の断面をＸ線回折にて調査したところ、純
Ni粉末はほぼ完全にAlと反応して金属間化合物
NiAl3、NiAlになつており、マトリツクス金属
としてのAl合金が強化材のみならずこれらの金
属間化合物によつても複合強化されていることが
認められた。 実施例 ４ 強化材としての体積率15％のアルミナ短繊維
（ICI社製「サフイールRF」、平均繊維径3μm、平
均繊維長１mm）と、体積率65％のAl合金繊維
（アイシン精機株式会社製、Al−５％Mg、平均
繊維径60μm、平均繊維長３mm）と、体積率５％
の純Ni繊維（東京製鋼株式会社製、平均繊維径
20μm、平均繊維長１mm）と、体積率10％の純Ti
繊維（東京製鋼株式会社製、平均繊維径20μm、
平均繊維長１mm）とを混合して圧縮成形すること
によりこれらよりなる成形体を形成した。 次いでこの成形体を400℃の金型（JIS規格10
号）内に配置し、該金型内に湯温650℃のMg合
金（SAE規格AZ91）の溶湯を注湯し、Mg合金
の酸化を防止すべく溶湯の表面に六フツ化硫黄ガ
スを注ぎながら溶湯を室温まで冷却した。 次いでかくして形成された複合材料を切断し、
その断面を観察することにより溶湯の含浸状態を
調査したところ、この実施例に於てもミクロポア
を含まない良好な複合材料が形成されていること
が認められた。 またこの実施例に於て形成された複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中央部のマト
リツクス金属はAl合金であり、周辺部のマトリ
ツクス金属はMg合金であり、純Ni繊維はAlと反
応して金属間化合物NiAl3、NiAlになつており、
特に周辺部に於ては純Ni繊維はMgとも反応して
金属間化合物Mg2Ni、MgNi2にもなつており、
これらの金属間化合物の比率は外周部へ向かうほ
ど高くなつており、マトリツクスが強化剤のみな
らずこれらの金属間化合物によつても複合強化さ
れていることが認められた。 尚この実施例に於て、Ni繊維を実施例３に於
た使用された純Ni粉末に置換えて同様に複合材
料を形成し、またMg合金の溶湯を湯温680℃の
純Mgの溶湯に置換えて同様に複合材料を形成し
たところ、何れの場合にもミクロポアを含まない
良好な複合材料を形成することができた。 実施例 ５ 体積率72％の純Al粉末（平均粒径50μm）と、
体積率６％の純Ni粉末（平均粒径30μm）と、体
積率５％の純Ti粉末（平均粒径30μm）とを混合
して圧縮成形することによりこれらよりなる成形
体が形成され、マトリツクス金属の溶湯として湯
温650℃のAl合金（JIS規格A2024）の溶湯が使用
された点を除き、上述の実施例１の場合と同一の
要領及び条件にて複合材料を形成した。 次いでかくして形成された複合材料の断面を観
察したことにより溶湯の含浸状態を調査したとこ
ろ、ミクロポアを含まない良好な複合材料が形成
されていることが認められた。また複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中心部及び周
辺部のマトリツクスはそれぞれ実質的にに純Al
及びAl合金であり、純Ni粉末はほぼ完全にAlと
反応して金属間化合物NiAl3，NiAlになつてお
り、マトリツクスがこれらの金属間化合物によつ
て複合強化されていることが認められた。 尚この実施例に於て、マトリツクス金属の溶湯
を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複
合材料を形成したところ、この場合にもミクロポ
アを含まない良好な複合材料を形成することがで
きた。 実施例 ６ 純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が
使用された点を除き、上述の実施例１の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を形成し、その断
面を観察することにより溶湯の含浸状態を調査し
た。 その結果上述の実施例１の場合と同様の結果が
得られた。即ちAl合金粉末の組成に拘らず、Al
合金粉末の体積率は60〜80％であり、純Cu粉末
及び純Ti粉末の体積率は共に１〜10％であるこ
とが好ましいことが確認された。 またAI合金粉末、純Cu粉末及び純Ti粉末の体
積率が上述の好ましい範囲に設定されることによ
り形成された複合材料の断面をＸ線回折にて調査
したところ、純CU粉末はほぼ完全にAlと反応し
てCuAl2等の金属間化合物になつており、アルミ
ナ−シリカ短繊維の体積率が０％である場合には
マトリツクスとしてのAl合金がこれらの金属間
化合物により複合強化されており、アルミナ−シ
リカ短繊維の体積率が５〜20％である場合にはマ
トリツクスとしてのAl合金がアルミナ−シリカ
短繊維のみならず金属間化合物によつても複合強
化されていることが認められた。 実施例 ７ 純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が
使用された点を除き、上述の実施例２の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を製造した。 その結果マトリツクス金属の溶湯の温度が何れ
の場合にもミクロポアが生じることなく良好な複
合材料が形成されていることが認められた。 実施例 ８ 純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が
使用された点を除き、上述の実施例３の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を製造した。 その結果この実施例に於てもミクロポアを含ま
ない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。 尚実施例７及び実施例８に於て形成された複合
材料の断面をＸ線回折にて調査したところ、純
Cu粉末はほぼ完全にAlと反応してCuAl2等の金
属間化合物になつており、マトリツクスとしての
Al合金が強化材のみならずこれらの金属間化合
物によつても複合強化されていることが認められ
た。 実施例 ９ 純Ni繊維の代りに純Cu繊維（東京製鋼株式会
社製、平均繊維径20μm、平均繊維長１mm）が使
用された点を除き、上述の実施例４の場合と同一
の要領及び条件にて複合材料を製造し、その断面
を観察することにより溶湯の含浸状態を調査し
た。 その結果この実施例に於てもミクロポアを含ま
ない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。 またこの実施例に於て形成された複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中央部のマト
リツクスはAl合金であり、周辺部のマトリツク
スはMgであり、純Cu繊維はAlと反応して金属間
化合物CuAl2等になつており、特に周辺部に於て
は純Cu繊維はMgとも反応してMgCu2等の微細な
金属間化合物にもなつており、これらの金属間化
合物の比率は外周部へ向かうほど高くなつてお
り、マトリツクスが強化材のみならずこれらの金
属間化合物によつても複合強化されていることが
認められた。 尚この実施例に於て、Cu繊維を実施例８に於
て使用された純Cu粉末に置換えて同様に複合材
料を形成し、またMg合金の溶湯を湯温680℃の
純Mgの溶湯に置換えて同様に複合材料を形成し
たところ、何れの場合にもミクロポアを含まない
良好な複合材料を形成することができた。 実施例 10 純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が
使用された点を除き、上述の実施例５の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を形成した。 次いでかくして形成された複合材料の断面を観
察することにより溶湯の含浸状態を調査したとこ
ろ、ミクロポアを含まない良好な複合材料が形成
されていることが認められた。また複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、純Cu粉末は
ほぼ完全にAlと反応してCuAl2等の金属間化合物
になつており、マトリツクスがこれらの金属間化
合物によつて複合強化されていることが認められ
た。 尚この実施例に於て、マトリツクス金属の溶湯
を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複
合材料を形成しところ、この場合にもミクロポア
を含まない良好な複合材料を形成することができ
た。 実施例 11 平均繊維径3μm、平均繊維長1.5mmのアルミナ
−シリカ短繊維（イソライト工業株式会社製）
と、平均粒径150μmのAl合金粉末（JIS規格
AC8A）又は平均粒径100μmのAl粉末合金粉末
（JIS規格AC7A）と、平均粒径30μmの純Ti粉末
と、平均粒径30μmの純Ni粉末と、平均粒径
30μmの純Cu粉末とを種々の比率にて混合して圧
縮成形することにより、合計の体積率が95％を超
える場合を除き、体積率０％、５％、10％、15
％、20％のアルミナ−シリカ短繊維と、体積率40
％、50％、60％、70％、80％のAl合金粉末と、
体積率０％、１％、５％、10％、15％の純Ti粉
末と、体積率0.5％の純Cu粉末と、体積率0.5％〜
15％（0.5％ごと）の純Ni粉末とよりなり、45×
25×10mmの寸法を有する成形体を形成した。 また純Ni粉末の体積率が0.5％に設定され、純
Cu粉末の体積率が0.5％〜15％（0.5％ごと）に設
定された点を除き、同様に45×25×10mmの寸法を
有する成形体を形成した。 次いでかくして形成された成形体が使用された
点を除き、上述の実施例１の場合と同一の要領及
び条件にて複合材料を形成し、その断面を観察す
ることにより溶湯の含浸状態を調査した。 その結果上述の実施例１の場合と同様、Al合
金粉末の組成に拘らず、Al合金粉末の体積率は
60〜80％であり、純Ni粉末＋純Cu粉末の体積率
は１〜10％であり、純Ti粉末の体積率も１〜10
％であることが好ましいことが確認された。 またAl合金粉末、純Ni粉末＋純Cu粉末、及び
純Ti粉末の体積率が上述の好ましい範囲に設定
されることにより形成された複合材料の断面をＸ
線回折にて調査したところ、純Ni粉末及び純Cu
粉末はほぼ完全にAlと反応してそれぞれNiAl3又
はNiAl及びCuAl2等の金属間化合物になつてお
り、アルミナ−シリカ短繊維の体積率が０％であ
る場合にはマトリツクスとしてAl合金がこれら
の金属間化合物により複合強化されており、アル
ミナ−シリカ短繊維の体積率が５〜20％である場
合にはマトリツクスとしてのAl合金がアルミナ
−シリカ短繊維のみならず金属間化合物によつて
も複合強化されていることが認められた。 実施例 12 純Ni粉末の代りに体積率2.5％の純Ni粉末（平
均粒径5μm）及び体積率2.5％の純Cu粉末（平均
粒径30μm）が使用された点を除き、上述の実施
例２の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
製造した。 その結果マトリツクス金属の溶湯の温度が何れ
の場合にもミクロポアが生じることなく良好な複
合材料が形成されていることが認められた。 実施例 13 純Ni粉末の代りに体積率３％の純Ni粉末（平
均粒径10μm）及び体積率３％の純Cu粉末（平均
粒径20μm）が使用された点を除き、上述の実施
例３の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
製造した。 その結果この実施例に於てもミクロポアを含ま
ない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。 尚実施例12及び実施例13に於て形成された複合
材料の断面をＸ線回折にて調査したところ、純
Ni粉末及び純Cu粉末はほぼ完全にAlと反応して
それぞれNiAl3、CuaAl2等の金属間化合物にな
つており、マトリツクスとしてのAl合金が強化
材のみならずこれらの金属間化合物によつても複
合強化されていることが認められた。 実施例 14 純Ni繊維の代りに体積率５％の純Ni繊維（平
均粒径30μm、平均繊維長３mm）及び体積率５％
の純Cu繊維（（平均繊維径20μm、平均繊維長１
mm）が使用された点を除き、上述の実施例４の場
合と同一の要領及び条件にて複合材料を製造し、
その断面を観察することにより溶湯の含浸状態を
調査した。 その結果この実施例に於てもミクロポアを含ま
ない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。 またこの実施例に於て形成された複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中央部のマト
リツクスはAl合金であり、周辺部のマトリツク
スはMgであり、純Ni繊維及び純Cu繊維はAlと
反応してそれぞれ金属間化合物NiAl3、CuAl2に
なつており、特に周辺部に於ては純Ni繊維及び
純Cu繊維はMgとも反応してそれぞれNiMg2、
MgCu2等の金属間化合物にもなつており、マト
リツクスが強化材のみならずこれらの金属間化合
物によつても複合材料されていることが認められ
た。 尚この実施例に於て、Ni繊維及びCu繊維をそ
れぞれ実施例13に於て使用された純Ni粉末及び
純Cu粉末に置換えて同様に複合材料を形成し、
またMg合金の溶湯を湯温680℃の純Mgの溶湯に
置換えて同様に複合材料を形成したところ、何れ
の場合にもミクロポアを含まない良好な複合材料
を形成することができた。 実施例 15 純Ni粉末の代りに体積率４％の純Ni粉末（平
均粒径15μm）及び体積率４％の純Cu粉末（平均
粒径25μm）が使用された点を除き、上述の実施
例３の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
形成した。 次いでかくして形成された複合材料の断面を観
察することにより溶湯の含浸状態を調査したとこ
ろ、ミクロポアを含まない良好な複合材料が形成
されていることが認められた。また複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、純Ni粉末及
び純Cu粉末はほぼ完全にAlと反応してそれぞれ
NiAl3、CuAl2等の金属間化合物になつており、
マトリツクスが強化材のみならずこれらの金属間
化合物によつても複合強化されていることが認め
られた。 実施例 16 純Ni粉末の代りに体積率５％の純Ni粉末（平
均粒径15μm）及び体積率５％の純Cu粉末（平均
粒径25μm）が使用された点を除き、上述の実施
例５の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
形成した。 次いでかくして形成された複合材料の断面を観
察することにより溶湯の含浸状態を調査したとこ
ろ、ミクロポアを含まない良好な複合材料が形成
されていることが認められた。また複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中心部及び周
辺部のマトリツクスはそれぞれ実質的にに純Al
及びAl合金であり、純Ni粉末及び純Cu粉末はほ
ぼ完全にAlと反応してそれぞれNiAl3、CuAl2等
の金属間化合物になつており、マトリツクスがこ
れらの金属間化合物によつて複合強化されている
ことが認められた。 尚この実施例に於て、マトリツクス金属の溶湯
を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複
合材料を形成したところ、この場合にもミクロポ
アを含まない良好な複合材料を形成することがで
きた。 尚この実施例に於て、マトリツクス金属の溶湯
を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複
合材料を形成したところ、この場合にもミクロポ
アを含まない良好な複合材料を形成することがで
きた。 尚上述の各実施例に於ては特定の組成の微細片
が使用されているが、本発明に於ける微細片はそ
れぞれ任意の組成のものであつてよい。例えば
Al合金の組成はJIS規格AC7A、JIS規格ADC12、
JIS規格ADT17、８％Al−3.5％Mg等であつてよ
く、Ni合金の組成は例えばNi−50％Al、Ni−30
％Cu、Ni−39.5％Cu−22.1％Fe、8.8％Ｂ等であ
つてよく、Cu合金の組成は例えばCu−50％Ml、
Cu−29.6％Ni−22.1％Fe−8.8％Ｂ等であつてよ
く、特にNi合金及びCu合金がNi−Cu合金である
場合には、そのNi及びCuの含有比率は任意の比
率であつてよく、更にTI合金は例えばTi−１％
Ｂ等であつてよい。 以上に於いては本発明を多数の実施例について
詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の
種々の実施例が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。例えばNi又はNi合金の微細片
若しくはCu又はCu合金の微細片の一部又は全体
がAg又はAg合金の微細片若しくはAu又はAu合
金の微細片に置換えられてもよい。 発明の効果 以上の説明より明らかである如く、本発明によ
れば、マトリツクス金属の溶湯が成形体全体に良
好に浸透し、またTiが成形体中の窒素及び酸素
と反応し、また成形体中の酸素の一部がAlと反
応することにより成形体中の空気が実質的に除去
されるので、ミクロポアを含まない更に一層良好
な複合材料を製造することができる。 また本発明によれば、マトリツクス金属の溶湯
が比較的低い温度であつてもよく、また成形体中
にNi又はNi合金の微細片等又はTi又はTi合金の
微細片が含まれていない場合に比して、成形体を
溶湯に接触させる時間を短くすることができるの
で、前述の先の提案にかかる方法の場合に比して
複合材料を更に一層低廉に且能率よく製造するこ
とができる。
維等を強化材としてアルミニウム合金等をマトリ
ツクス金属とする金属基複合材料の製造方法に係
る。 従来の技術 金属基複合材料の製造方法として、本願出願人
と同一の出願人の出願にかかる特願昭63−108165
号公報には、強化材と特定の金属の微細片とを含
む成形体を形成し、成形体の少なくとも一部をマ
トリツクス金属の溶湯に接触させ、溶湯を実質的
にに加圧することなく成形体中に浸透させる方法
が既に提案されている。この先の提案にかかる方
法によれば、マトリツクス金属の溶湯が特定の金
属の微細片伝いに成形体中へ浸透し、特定の金属
とマトリツクス金属との反応により生じる熱によ
つて浸透性及び強化剤の濡れ性が向上され、これ
により良好な複合化が達成されるので、マトリツ
クス金属の溶湯を加圧することなく複合材料を能
率よく低廉に製造することができる。 発明が解決しようとする課題 しかしこの方法に於いては、複合材料の製造条
件によつては、特にマトリツクス金属の溶湯の温
度が比較的低く、成形体が溶湯中に浸漬される時
間が比較的短い場合には、複合材料中にミクロポ
アが生じることがある。例えば体積率５％のSiC
粒子（平均粒径10μm）と、体積率30％のAl合金
粉末（Al−12％Si、平均粒径40μm）と、体積率
30％の純Cu粉末（平均粒径30μm）とよりなる成
形体を575℃のAl合金（JIS規格AC8A）の溶湯中
に15秒間浸漬することにより複合材料を製造し、
その断面を光学顕微鏡にて観察したところ、主と
してAl合金溶湯の含浸が不十分であることに起
因するミクロポアが少量生じていることが認めら
れた。 本発明は、上述の先の提案にかかる方法に於け
る上述の如き問題に鑑み、マトリツクス金属の溶
湯の温度が比較的低く設定されたり成形体が溶湯
中に浸漬される時間が比較的短く設定されてもミ
クロポアを生じることなく良好な複合材料を製造
することのできる方法を提供すことを目的として
いる。 課題を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、体積率60
〜80％のAl又はAl合金の微細片と、体積率１〜
10％のNi、Cu又はこれらの何れかを主成分とす
る合金の微細片又はそれらの混合物と、体積率１
〜10％のTi又はTi合金の微細片とを含み、これ
らの微細片の合計の体積率が62〜95％である成形
体を形成し、前記成形体をマトリツクス金属とし
てのAl、Al合金、Mg、Mg合金よりなる群より
選択された軽金属の溶湯に接触させ、前記溶湯を
実質的に加圧することなく前記成形体中に浸透さ
せる金属基複合材料の製造方法、及び離散的な強
化材と、体積率60〜80％のAl又はAl合金の微細
片と、体積率１〜10％のNi、Cu又はこれらの何
れかを主成分とする合金の微細片又はそれらの混
合物と、体積率１〜10％のTi又はTi合金の微細
片とを含み、これらの微細片及び前記強化材の合
計の体積率が62〜95％である成形体を形成し、前
記成形体をマトリツクス金属としてのAl、Al合
金、Mg、Mg合金よりなる群より選択された軽
金属の溶湯に接触させ、前記溶湯を実質的に加圧
することなく前記成形体中に浸透させる金属基複
合材料の製造方法によつて達成される。 発明の作用 本発明によれば、Al又はAl合金の微細片、Ni、
Cu又はこれらの何れかを主成分とする合金の微
細片又はそれらの混合物、及びTi又はTi合金の
微細片が使用される。 Al又はAl合金の微細片はAl合金等の溶湯との
染馴みに優れ、またNi、Cu又はこれらの何れか
を主成分とする合金の酸化物形成傾向は比較的小
さくその表面酸化膜の量が少ないので、これらの
微細片はAl合金等の溶湯に対する濡れ性に優れ
ている。成形体がマトリツクス金属の溶湯に接触
せしめられ溶湯の熱によつて加熱されると、Al
又はAl合金の微細片中のAl（及びマトリツクス金
属中のAl又はMg）がNi又はCuと良好に反応し
て微細な金属間化合物を形成すると共に適度に発
熱し、その熱によつてAl又はAl合金の微細片が
溶融されると共に溶湯に対する微細片や強化材の
濡れ性が向上され、これにより溶融されたAl又
はAl合金が成形体の中心部へ向けて良好に浸透
し、またマトリツクス金属の溶湯が成形体中へそ
の周囲よりに良好に浸透し、その結果マトリツク
ス金属が少くとも微細な金属間化合物にて複合強
化されミクロポアを含まない良好な複合材料が形
成される。 また本発明によれば、Al又はAl合金の微細片
の体積率が60〜80％と比較的高く設定されること
により、成形体の空〓率が比較的低く設定され
る。また窒化物形成傾向及び酸化物形成傾向が高
いTiが化合反応により生じた熱又は溶湯の熱に
よつて加熱されると、成形体の空〓部に存在する
空気の主成分である窒素及び酸素と反応し、また
成形体の空〓部に存在する空気中の酸素の一部が
溶融されたAlと反応し、これにより成形体中の
空気が実質的にに除去されるので、このことによ
つてもミクロポアの発生が防止される。 更に本発明によれば、マトリツクス金属として
の軽金属の融点（固相線温度）をＴ℃とすれば、
軽金属の溶湯の温度がＴ〜Ｔ＋50℃の固液共存温
度範囲にある場合にも良好な複合材料を製造する
ことができる。但しこの場合溶湯の固相率は70％
以下、特に50％以下であることが好ましい。 尚本発明に於ける金属の微細片は粉末、短繊
維、ウイスカの如き形態をなしていてよく、それ
らの大きさは粉末の場合には平均粒径１〜
500μm、特に３〜200μm程度であることが好まし
く、短繊維及びウイスカの場合には平均繊維径
0.1μm〜１mm、特に１〜200μm、平均繊維長1μm
〜10mm、特に１〜200μm程度であることが好まし
い。 また本発明に於ける強化材は短繊維、ウイス
カ、粒子の如き形態をなしていてよく、それらの
大きさは短繊維及びウイスカの場合には平均繊維
径0.1〜20μm、特に0.3〜10μm、平均繊維長5μm
〜10mm、特に10μm〜３mm程度であることが好ま
しく、粒子の場合には平均粒径0.1〜100μm、特
に１〜30μm程度であることが好ましい。 尚本発明に於いて使用されるNi合金のNi含有
量は50wt％以上、特に80wt％以上であることが
好ましく、不可避的な不純物を除くNi以外の元
素は任意の元素であつてよいが、特にAg、Al、
Ｂ、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Mo、Pb、
Si、Sn、Ta、Ti、Ｖ、Zn、Zrであることが好ま
しい。 同様に本発明に於いて使用されるCu合金のCu
含有量も50wt％以上、特に80wt％以上であるこ
とが好ましく、不可避的な不純物を除くCu以外
の元素は任意の元素であつてもよいが、特にAg、
Al、Ｂ、Co、Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、Si、Sn、
Ta、Ti、Ｖ、Zr、Znであることが好ましい。 時更に本発明に於て使用されるTi含有量も
50wt％以上、特に80wt％以上であることが好ま
しく、不可避的な不純物を除くTi以外の元素は
任意の元素であつてよいが、特にAl、Ｖ、Sn、
Fe、Cu、Mn、Mo、Zr、Cr、Si、Ｂであること
が好ましい。 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。 実施例 １ 平均繊維径3μm、平均繊維長1.5mmのアルミナ
−シリカ短繊維（イソライト工業株式会社製）
と、平均粒径150μmのAl合金粉末（JIS規格
AC8A）又は平均粒径100μmのAl粉末合金粉末又
は（JIS規格AC7A）と、平均粒径20μmの純Ti粉
末と、平均粒径20μmの純Ni粉末とを種々の比率
にて混合して圧縮成形することにより、合計の体
積率が95％を越える場合を除き、第１図に示され
ている如く、体積率０％、５％、10％、15％、20
％のアルミナ−シリカ短繊維１０と、体積率40
％、50％、60％、70％、80％のAl合金粉末１２
と、体積率０％、１％、５％、10％、15％の純
Ti粉末１４と、体積率０％、１％、３％、５％、
７％、10％、15％の純Ni粉末１６とよりなり、
45×25×10mmの寸法を有する成形体１８を形成し
た。 次いで第２図に示される如く、ヒータ２０によ
り570℃に維持されたAl合金（JIS規格AC8A）の
溶湯２２内に各成形体１８を順次浸漬し、その状
態を約30秒間保持した後成形体を溶湯より取出
し、そのままの状態で溶湯を凝固させた。 次いでかくして形成された複合材料を切断し、
その断面を観察することにより溶湯の含浸状態を
調査したところ、下記の表１及び表２に示されて
いる如き結果が得られた。尚表１及び表２に於
て、◎はミクロポアが全く存在しなかつたことを
示しており、〇は極く少量のミクロポアが生じて
いたことを示しており、△は少量のミクロポアが
生じていたことを示している。また特に表１はア
ルミナ−シリカ短繊維の体積率０％、５％、10
％、15％、20％であつて純Ni粉末の体積率が０
％、15％である場合の結果を示しており、表２は
アルミナ−シリカ短繊維の体積率が０％、５％、
10％、15％、20％であつて純Ni粉末の体積率が
１％、３％、５％、７％、10％である場合の結果
を示している。 表１及び表２より、Al合金粉末の組成に拘ら
ず、Al合金粉末の体積率は60〜80％であり、純
Ni粉末及び純Ti粉末の体積率は共に１〜10％で
あることが好ましいことが解る。 また表２に於て◎にて示された複合材料の断面
をＸ線回折にて調査したところ、純Ni粉末はほ
ぼ完全にAlと反応して金属間化合物NiAl3、
NiAlになつており、アルミナ−シリカ短繊維の
体積率が０％である場合にはマトリツクスとして
のAl合金がこれらの金属間化合物により複合強
化されており、アルミナ−シリカ短繊維の体積率
が５〜20％である場合にはマトリツクスとしての
Al合金がアルミナ−シリカ短繊維のみならず金
属間化合物によつても複合強化されていることが
認められた。 実施例 ２ 体積率５％の強化材としてのSiCウイスカ（東
海カーボン株式会社製、平均繊維径0.3μm、平均
繊維長100μm）と、体積率70％の純Al粉末（平
均粒径50μm）と、体積率５％の純Ni粉末（平均
粒径30μm）と、体積率５％の純Ti粉末（平均粒
径30μm）とを混合して圧縮成形することにより
４個の成形体が形成され、マトリツクス金属の溶
湯として550℃、600℃、650℃、700℃、750％に
設定されたAl合金（JIS規格A2024）の溶湯が使
用された点を除き、上述の実施例１の場合と同一
の要領及び条件にて複合材料を製造し、その断面
を観察することにより溶湯の含浸状態を調査し
た。 その結果マトリツクス金属の溶湯の温度が何れ
の場合にもミクロポアが生じることなく良好な複
合材料が形成されていることが認められた。 実施例 ３ 体積率10％の強化材としてのSiC粒子（昭和電
工株式会社製、平均粒径30μm）と、体積率60％
のAl合金粉末（JIS規格A2024、平均粒径150μm）
と、体積率８％の純Ni粉末（平均粒径30μm）
と、体積率３％の純Ti粉末（平均粒径30μm）と
を混合して圧縮成形することにより成形体が形成
され、マトリツクス金属の溶湯として湯温約550
℃の半溶融状態のAl合金（Al−30％Cu）の溶湯
が使用され、溶湯中への成形体の浸漬時間が約30
秒に設定された点を除き、上述の実施例１の場合
と同一の要領及び条件にて複合材料を形成し、そ
の断面を観察することにより溶湯の含浸状態を調
査した。 その結果この実施例に於いてもミクロポアを含
まない良好な複合材料が形成されていることが認
められた。 尚実施例２及び実施例３に於て形成された場合
材料の断面をＸ線回折にて調査したところ、純
Ni粉末はほぼ完全にAlと反応して金属間化合物
NiAl3、NiAlになつており、マトリツクス金属
としてのAl合金が強化材のみならずこれらの金
属間化合物によつても複合強化されていることが
認められた。 実施例 ４ 強化材としての体積率15％のアルミナ短繊維
（ICI社製「サフイールRF」、平均繊維径3μm、平
均繊維長１mm）と、体積率65％のAl合金繊維
（アイシン精機株式会社製、Al−５％Mg、平均
繊維径60μm、平均繊維長３mm）と、体積率５％
の純Ni繊維（東京製鋼株式会社製、平均繊維径
20μm、平均繊維長１mm）と、体積率10％の純Ti
繊維（東京製鋼株式会社製、平均繊維径20μm、
平均繊維長１mm）とを混合して圧縮成形すること
によりこれらよりなる成形体を形成した。 次いでこの成形体を400℃の金型（JIS規格10
号）内に配置し、該金型内に湯温650℃のMg合
金（SAE規格AZ91）の溶湯を注湯し、Mg合金
の酸化を防止すべく溶湯の表面に六フツ化硫黄ガ
スを注ぎながら溶湯を室温まで冷却した。 次いでかくして形成された複合材料を切断し、
その断面を観察することにより溶湯の含浸状態を
調査したところ、この実施例に於てもミクロポア
を含まない良好な複合材料が形成されていること
が認められた。 またこの実施例に於て形成された複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中央部のマト
リツクス金属はAl合金であり、周辺部のマトリ
ツクス金属はMg合金であり、純Ni繊維はAlと反
応して金属間化合物NiAl3、NiAlになつており、
特に周辺部に於ては純Ni繊維はMgとも反応して
金属間化合物Mg2Ni、MgNi2にもなつており、
これらの金属間化合物の比率は外周部へ向かうほ
ど高くなつており、マトリツクスが強化剤のみな
らずこれらの金属間化合物によつても複合強化さ
れていることが認められた。 尚この実施例に於て、Ni繊維を実施例３に於
た使用された純Ni粉末に置換えて同様に複合材
料を形成し、またMg合金の溶湯を湯温680℃の
純Mgの溶湯に置換えて同様に複合材料を形成し
たところ、何れの場合にもミクロポアを含まない
良好な複合材料を形成することができた。 実施例 ５ 体積率72％の純Al粉末（平均粒径50μm）と、
体積率６％の純Ni粉末（平均粒径30μm）と、体
積率５％の純Ti粉末（平均粒径30μm）とを混合
して圧縮成形することによりこれらよりなる成形
体が形成され、マトリツクス金属の溶湯として湯
温650℃のAl合金（JIS規格A2024）の溶湯が使用
された点を除き、上述の実施例１の場合と同一の
要領及び条件にて複合材料を形成した。 次いでかくして形成された複合材料の断面を観
察したことにより溶湯の含浸状態を調査したとこ
ろ、ミクロポアを含まない良好な複合材料が形成
されていることが認められた。また複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中心部及び周
辺部のマトリツクスはそれぞれ実質的にに純Al
及びAl合金であり、純Ni粉末はほぼ完全にAlと
反応して金属間化合物NiAl3，NiAlになつてお
り、マトリツクスがこれらの金属間化合物によつ
て複合強化されていることが認められた。 尚この実施例に於て、マトリツクス金属の溶湯
を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複
合材料を形成したところ、この場合にもミクロポ
アを含まない良好な複合材料を形成することがで
きた。 実施例 ６ 純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が
使用された点を除き、上述の実施例１の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を形成し、その断
面を観察することにより溶湯の含浸状態を調査し
た。 その結果上述の実施例１の場合と同様の結果が
得られた。即ちAl合金粉末の組成に拘らず、Al
合金粉末の体積率は60〜80％であり、純Cu粉末
及び純Ti粉末の体積率は共に１〜10％であるこ
とが好ましいことが確認された。 またAI合金粉末、純Cu粉末及び純Ti粉末の体
積率が上述の好ましい範囲に設定されることによ
り形成された複合材料の断面をＸ線回折にて調査
したところ、純CU粉末はほぼ完全にAlと反応し
てCuAl2等の金属間化合物になつており、アルミ
ナ−シリカ短繊維の体積率が０％である場合には
マトリツクスとしてのAl合金がこれらの金属間
化合物により複合強化されており、アルミナ−シ
リカ短繊維の体積率が５〜20％である場合にはマ
トリツクスとしてのAl合金がアルミナ−シリカ
短繊維のみならず金属間化合物によつても複合強
化されていることが認められた。 実施例 ７ 純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が
使用された点を除き、上述の実施例２の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を製造した。 その結果マトリツクス金属の溶湯の温度が何れ
の場合にもミクロポアが生じることなく良好な複
合材料が形成されていることが認められた。 実施例 ８ 純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が
使用された点を除き、上述の実施例３の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を製造した。 その結果この実施例に於てもミクロポアを含ま
ない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。 尚実施例７及び実施例８に於て形成された複合
材料の断面をＸ線回折にて調査したところ、純
Cu粉末はほぼ完全にAlと反応してCuAl2等の金
属間化合物になつており、マトリツクスとしての
Al合金が強化材のみならずこれらの金属間化合
物によつても複合強化されていることが認められ
た。 実施例 ９ 純Ni繊維の代りに純Cu繊維（東京製鋼株式会
社製、平均繊維径20μm、平均繊維長１mm）が使
用された点を除き、上述の実施例４の場合と同一
の要領及び条件にて複合材料を製造し、その断面
を観察することにより溶湯の含浸状態を調査し
た。 その結果この実施例に於てもミクロポアを含ま
ない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。 またこの実施例に於て形成された複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中央部のマト
リツクスはAl合金であり、周辺部のマトリツク
スはMgであり、純Cu繊維はAlと反応して金属間
化合物CuAl2等になつており、特に周辺部に於て
は純Cu繊維はMgとも反応してMgCu2等の微細な
金属間化合物にもなつており、これらの金属間化
合物の比率は外周部へ向かうほど高くなつてお
り、マトリツクスが強化材のみならずこれらの金
属間化合物によつても複合強化されていることが
認められた。 尚この実施例に於て、Cu繊維を実施例８に於
て使用された純Cu粉末に置換えて同様に複合材
料を形成し、またMg合金の溶湯を湯温680℃の
純Mgの溶湯に置換えて同様に複合材料を形成し
たところ、何れの場合にもミクロポアを含まない
良好な複合材料を形成することができた。 実施例 10 純Ni粉末の代りに平均粒径30μmの純Cu粉末が
使用された点を除き、上述の実施例５の場合と同
一の要領及び条件にて複合材料を形成した。 次いでかくして形成された複合材料の断面を観
察することにより溶湯の含浸状態を調査したとこ
ろ、ミクロポアを含まない良好な複合材料が形成
されていることが認められた。また複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、純Cu粉末は
ほぼ完全にAlと反応してCuAl2等の金属間化合物
になつており、マトリツクスがこれらの金属間化
合物によつて複合強化されていることが認められ
た。 尚この実施例に於て、マトリツクス金属の溶湯
を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複
合材料を形成しところ、この場合にもミクロポア
を含まない良好な複合材料を形成することができ
た。 実施例 11 平均繊維径3μm、平均繊維長1.5mmのアルミナ
−シリカ短繊維（イソライト工業株式会社製）
と、平均粒径150μmのAl合金粉末（JIS規格
AC8A）又は平均粒径100μmのAl粉末合金粉末
（JIS規格AC7A）と、平均粒径30μmの純Ti粉末
と、平均粒径30μmの純Ni粉末と、平均粒径
30μmの純Cu粉末とを種々の比率にて混合して圧
縮成形することにより、合計の体積率が95％を超
える場合を除き、体積率０％、５％、10％、15
％、20％のアルミナ−シリカ短繊維と、体積率40
％、50％、60％、70％、80％のAl合金粉末と、
体積率０％、１％、５％、10％、15％の純Ti粉
末と、体積率0.5％の純Cu粉末と、体積率0.5％〜
15％（0.5％ごと）の純Ni粉末とよりなり、45×
25×10mmの寸法を有する成形体を形成した。 また純Ni粉末の体積率が0.5％に設定され、純
Cu粉末の体積率が0.5％〜15％（0.5％ごと）に設
定された点を除き、同様に45×25×10mmの寸法を
有する成形体を形成した。 次いでかくして形成された成形体が使用された
点を除き、上述の実施例１の場合と同一の要領及
び条件にて複合材料を形成し、その断面を観察す
ることにより溶湯の含浸状態を調査した。 その結果上述の実施例１の場合と同様、Al合
金粉末の組成に拘らず、Al合金粉末の体積率は
60〜80％であり、純Ni粉末＋純Cu粉末の体積率
は１〜10％であり、純Ti粉末の体積率も１〜10
％であることが好ましいことが確認された。 またAl合金粉末、純Ni粉末＋純Cu粉末、及び
純Ti粉末の体積率が上述の好ましい範囲に設定
されることにより形成された複合材料の断面をＸ
線回折にて調査したところ、純Ni粉末及び純Cu
粉末はほぼ完全にAlと反応してそれぞれNiAl3又
はNiAl及びCuAl2等の金属間化合物になつてお
り、アルミナ−シリカ短繊維の体積率が０％であ
る場合にはマトリツクスとしてAl合金がこれら
の金属間化合物により複合強化されており、アル
ミナ−シリカ短繊維の体積率が５〜20％である場
合にはマトリツクスとしてのAl合金がアルミナ
−シリカ短繊維のみならず金属間化合物によつて
も複合強化されていることが認められた。 実施例 12 純Ni粉末の代りに体積率2.5％の純Ni粉末（平
均粒径5μm）及び体積率2.5％の純Cu粉末（平均
粒径30μm）が使用された点を除き、上述の実施
例２の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
製造した。 その結果マトリツクス金属の溶湯の温度が何れ
の場合にもミクロポアが生じることなく良好な複
合材料が形成されていることが認められた。 実施例 13 純Ni粉末の代りに体積率３％の純Ni粉末（平
均粒径10μm）及び体積率３％の純Cu粉末（平均
粒径20μm）が使用された点を除き、上述の実施
例３の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
製造した。 その結果この実施例に於てもミクロポアを含ま
ない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。 尚実施例12及び実施例13に於て形成された複合
材料の断面をＸ線回折にて調査したところ、純
Ni粉末及び純Cu粉末はほぼ完全にAlと反応して
それぞれNiAl3、CuaAl2等の金属間化合物にな
つており、マトリツクスとしてのAl合金が強化
材のみならずこれらの金属間化合物によつても複
合強化されていることが認められた。 実施例 14 純Ni繊維の代りに体積率５％の純Ni繊維（平
均粒径30μm、平均繊維長３mm）及び体積率５％
の純Cu繊維（（平均繊維径20μm、平均繊維長１
mm）が使用された点を除き、上述の実施例４の場
合と同一の要領及び条件にて複合材料を製造し、
その断面を観察することにより溶湯の含浸状態を
調査した。 その結果この実施例に於てもミクロポアを含ま
ない良好な複合材料が形成されていることが認め
られた。 またこの実施例に於て形成された複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中央部のマト
リツクスはAl合金であり、周辺部のマトリツク
スはMgであり、純Ni繊維及び純Cu繊維はAlと
反応してそれぞれ金属間化合物NiAl3、CuAl2に
なつており、特に周辺部に於ては純Ni繊維及び
純Cu繊維はMgとも反応してそれぞれNiMg2、
MgCu2等の金属間化合物にもなつており、マト
リツクスが強化材のみならずこれらの金属間化合
物によつても複合材料されていることが認められ
た。 尚この実施例に於て、Ni繊維及びCu繊維をそ
れぞれ実施例13に於て使用された純Ni粉末及び
純Cu粉末に置換えて同様に複合材料を形成し、
またMg合金の溶湯を湯温680℃の純Mgの溶湯に
置換えて同様に複合材料を形成したところ、何れ
の場合にもミクロポアを含まない良好な複合材料
を形成することができた。 実施例 15 純Ni粉末の代りに体積率４％の純Ni粉末（平
均粒径15μm）及び体積率４％の純Cu粉末（平均
粒径25μm）が使用された点を除き、上述の実施
例３の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
形成した。 次いでかくして形成された複合材料の断面を観
察することにより溶湯の含浸状態を調査したとこ
ろ、ミクロポアを含まない良好な複合材料が形成
されていることが認められた。また複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、純Ni粉末及
び純Cu粉末はほぼ完全にAlと反応してそれぞれ
NiAl3、CuAl2等の金属間化合物になつており、
マトリツクスが強化材のみならずこれらの金属間
化合物によつても複合強化されていることが認め
られた。 実施例 16 純Ni粉末の代りに体積率５％の純Ni粉末（平
均粒径15μm）及び体積率５％の純Cu粉末（平均
粒径25μm）が使用された点を除き、上述の実施
例５の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
形成した。 次いでかくして形成された複合材料の断面を観
察することにより溶湯の含浸状態を調査したとこ
ろ、ミクロポアを含まない良好な複合材料が形成
されていることが認められた。また複合材料の断
面をＸ線回折にて調査したところ、中心部及び周
辺部のマトリツクスはそれぞれ実質的にに純Al
及びAl合金であり、純Ni粉末及び純Cu粉末はほ
ぼ完全にAlと反応してそれぞれNiAl3、CuAl2等
の金属間化合物になつており、マトリツクスがこ
れらの金属間化合物によつて複合強化されている
ことが認められた。 尚この実施例に於て、マトリツクス金属の溶湯
を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複
合材料を形成したところ、この場合にもミクロポ
アを含まない良好な複合材料を形成することがで
きた。 尚この実施例に於て、マトリツクス金属の溶湯
を湯温680℃の純Mgの溶湯に置換えて同様に複
合材料を形成したところ、この場合にもミクロポ
アを含まない良好な複合材料を形成することがで
きた。 尚上述の各実施例に於ては特定の組成の微細片
が使用されているが、本発明に於ける微細片はそ
れぞれ任意の組成のものであつてよい。例えば
Al合金の組成はJIS規格AC7A、JIS規格ADC12、
JIS規格ADT17、８％Al−3.5％Mg等であつてよ
く、Ni合金の組成は例えばNi−50％Al、Ni−30
％Cu、Ni−39.5％Cu−22.1％Fe、8.8％Ｂ等であ
つてよく、Cu合金の組成は例えばCu−50％Ml、
Cu−29.6％Ni−22.1％Fe−8.8％Ｂ等であつてよ
く、特にNi合金及びCu合金がNi−Cu合金である
場合には、そのNi及びCuの含有比率は任意の比
率であつてよく、更にTI合金は例えばTi−１％
Ｂ等であつてよい。 以上に於いては本発明を多数の実施例について
詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の
種々の実施例が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。例えばNi又はNi合金の微細片
若しくはCu又はCu合金の微細片の一部又は全体
がAg又はAg合金の微細片若しくはAu又はAu合
金の微細片に置換えられてもよい。 発明の効果 以上の説明より明らかである如く、本発明によ
れば、マトリツクス金属の溶湯が成形体全体に良
好に浸透し、またTiが成形体中の窒素及び酸素
と反応し、また成形体中の酸素の一部がAlと反
応することにより成形体中の空気が実質的に除去
されるので、ミクロポアを含まない更に一層良好
な複合材料を製造することができる。 また本発明によれば、マトリツクス金属の溶湯
が比較的低い温度であつてもよく、また成形体中
にNi又はNi合金の微細片等又はTi又はTi合金の
微細片が含まれていない場合に比して、成形体を
溶湯に接触させる時間を短くすることができるの
で、前述の先の提案にかかる方法の場合に比して
複合材料を更に一層低廉に且能率よく製造するこ
とができる。
【表】
第１図はアルミナ−シリカ短繊維とAl合金粉
末と純Ti粉末と純Ni粉末とよりなる成形体を示
す斜視図、第２図は第１図に示された成形体が
Al合金の溶湯中に浸漬された状態を示す解図的
断面図である。 １０…アルミナ−シリカ短繊維、１２…Al合
金粉末、１４…純Ti粉末、１６…純Ni粉末、１
８…成形体、２０…ヒータ、２２…Al合金の溶
湯。
末と純Ti粉末と純Ni粉末とよりなる成形体を示
す斜視図、第２図は第１図に示された成形体が
Al合金の溶湯中に浸漬された状態を示す解図的
断面図である。 １０…アルミナ−シリカ短繊維、１２…Al合
金粉末、１４…純Ti粉末、１６…純Ni粉末、１
８…成形体、２０…ヒータ、２２…Al合金の溶
湯。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 体積率60〜80％のAl又はAl合金の微細片と、
体積率１〜10％のNi、Cu又はこれらの何れかを
主成分とする合金の微細片又はそれらの混合物
と、体積率１〜10％のTi又はTi合金の微細片と
を含み、これらの微細片の合計の体積率が62〜95
％である成形体を形成し、前記成形体をマトリツ
クス金属としてのAl、Al合金、Mg、Mg合金よ
りなる群より選択された軽金属の溶湯に接触さ
せ、前記溶湯を実質的に加圧することなく前記成
形体中に浸透させる金属基複合材料の製造方法。 ２ 離散的な強化材と、体積率60〜80％のAl又
はAl合金の微細片と、体積率１〜10％のNi、Cu
又はこれらの何れかを主成分とする合金の微細片
又はそれらの混合物と、体積率１〜10％のTi又
はTi合金の微細片とを含み、これらの微細片及
び前記強化材の合計の体積率が62〜95％である成
形体を形成し、前記成形体をマトリツクス金属と
してのAl、Al合金、Mg、Mg合金よりなる群よ
り選択された軽金属の溶湯に接触させ、前記溶湯
を実質的に加圧することなく前記成形体中に浸透
させる金属基複合材料の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU58020/90A AU626435B2 (en) | 1989-07-10 | 1990-06-29 | Method of manufacture of metal matrix composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| CA 2020335 CA2020335C (en) | 1989-07-10 | 1990-07-03 | Method of manufacture of metal matrix composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| EP19900307379 EP0408257B1 (en) | 1989-07-10 | 1990-07-05 | Method of manufacture of metal matrix composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| DE1990619783 DE69019783T2 (de) | 1989-07-10 | 1990-07-05 | Verfahren zur Herstellung von Metallmatrix-Verbundwerkstoff mit intermetallischen Verbindungen und ohne Mikroporen. |
| US07/802,716 US5236032A (en) | 1989-07-10 | 1991-12-06 | Method of manufacture of metal composite material including intermetallic compounds with no micropores |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17772189 | 1989-07-10 | ||
| JP1-177721 | 1989-07-10 | ||
| JP1-244158 | 1989-09-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03177524A JPH03177524A (ja) | 1991-08-01 |
| JPH0549731B2 true JPH0549731B2 (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=16035951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28225089A Granted JPH03177524A (ja) | 1989-07-10 | 1989-10-30 | 金属基複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03177524A (ja) |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP28225089A patent/JPH03177524A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03177524A (ja) | 1991-08-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |