JPH06184663A - セラミックス強化アルミニウム合金複合材料 - Google Patents
セラミックス強化アルミニウム合金複合材料Info
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- JPH06184663A JPH06184663A JP14839592A JP14839592A JPH06184663A JP H06184663 A JPH06184663 A JP H06184663A JP 14839592 A JP14839592 A JP 14839592A JP 14839592 A JP14839592 A JP 14839592A JP H06184663 A JPH06184663 A JP H06184663A
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Landscapes
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】マトリックスのアルミニウム合金の結晶粒径が
１０μｍ以下であり、かつ、マトリックス中にセラミッ
クスが均一に分散しているセラミックス強化アルミニウ
ム合金複合材料であり、また、マトリックス中に均一に
分散しているセラミックスの間隔が４０μｍ以下とする
ものである。 【効果】高強度および延性および特に耐熱性に優れてい
るという効果を有するものであり、宇宙、航空機、自動
車等の構造部材やエンジン部品用素材、さらに、オフイ
スオートメーションの支部品、精密産業機械等の部品と
して好適な材料である。
１０μｍ以下であり、かつ、マトリックス中にセラミッ
クスが均一に分散しているセラミックス強化アルミニウ
ム合金複合材料であり、また、マトリックス中に均一に
分散しているセラミックスの間隔が４０μｍ以下とする
ものである。 【効果】高強度および延性および特に耐熱性に優れてい
るという効果を有するものであり、宇宙、航空機、自動
車等の構造部材やエンジン部品用素材、さらに、オフイ
スオートメーションの支部品、精密産業機械等の部品と
して好適な材料である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス強化アルミ
ニウム合金複合材料に関し、さらに詳しくは、強度、延
性および耐熱性の優れたセラミックス強化アルミニウム
合金複合材料に関するものである。
ニウム合金複合材料に関し、さらに詳しくは、強度、延
性および耐熱性の優れたセラミックス強化アルミニウム
合金複合材料に関するものである。
【０００２】
【従来技術】一般に、アルミニウムまたはアルミニウム
合金等の軽量金属に、軽量、高強度および高弾性率てあ
って、さらに、耐熱性にも優れているＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ
４、Ａｌ２Ｏ３（＋ＳｉＯ２）等のセラミックスウイス
カ、セラミックス短繊維、セラミックス粒子を分散させ
複合させた複合材料は、高比強度、高比弾性率、高疲労
強度であり、さらに、繊維強化プラスチックに比較し
て、優れた耐熱性を示す。
合金等の軽量金属に、軽量、高強度および高弾性率てあ
って、さらに、耐熱性にも優れているＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ
４、Ａｌ２Ｏ３（＋ＳｉＯ２）等のセラミックスウイス
カ、セラミックス短繊維、セラミックス粒子を分散させ
複合させた複合材料は、高比強度、高比弾性率、高疲労
強度であり、さらに、繊維強化プラスチックに比較し
て、優れた耐熱性を示す。
【０００３】従って、軽量化および高性能化が強く要望
されている宇宙機器、航空機または自動車等の輸送機器
の産業分野における構造部材、エンジン部品用素材、さ
らに、オフイスオートメーション、精密産業機械等の可
動部品、駆動部品およびスポーツ用品用の素材として注
目されてきている。なお、本出願人は高性能のＳｉＣウ
イスカ強化アルミニウム合金複合材料を特開平０２−２
１３４３１号公報、特開平０３−１５９８８９号公報、
特開平０３−１５９８９０号公報等で提案している。
されている宇宙機器、航空機または自動車等の輸送機器
の産業分野における構造部材、エンジン部品用素材、さ
らに、オフイスオートメーション、精密産業機械等の可
動部品、駆動部品およびスポーツ用品用の素材として注
目されてきている。なお、本出願人は高性能のＳｉＣウ
イスカ強化アルミニウム合金複合材料を特開平０２−２
１３４３１号公報、特開平０３−１５９８８９号公報、
特開平０３−１５９８９０号公報等で提案している。
【０００４】しかしながら、このような複合材料の用途
のうち、自動車等のエンジン部品では、特に、１５０〜
２００℃の使用温度における耐熱性、即ち、高温引張強
度が要求され、いままでの提案されている複合材料で
は、特に、この高温引張強度において改善の余地があっ
た。
のうち、自動車等のエンジン部品では、特に、１５０〜
２００℃の使用温度における耐熱性、即ち、高温引張強
度が要求され、いままでの提案されている複合材料で
は、特に、この高温引張強度において改善の余地があっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
たように、従来において提案されている種々の複合材料
では耐熱性が充分でないという問題点に鑑み、本発明者
が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、高比強度、高比
弾性率、高疲労強度を有すると共に、耐熱性であり、さ
らに、強度および延性にも優れているセラミックス強化
アルミニウム合金複合材料を開発したのである。
たように、従来において提案されている種々の複合材料
では耐熱性が充分でないという問題点に鑑み、本発明者
が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、高比強度、高比
弾性率、高疲労強度を有すると共に、耐熱性であり、さ
らに、強度および延性にも優れているセラミックス強化
アルミニウム合金複合材料を開発したのである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
ス強化アルミニウム合金複合材料は、マトリックスのア
ルミニウム合金の結晶粒径が１０μｍ以下であり、か
つ、マトリックス中にセラミックスが均一に分散してい
ることを特徴とする耐熱性に優れたセラミックス強化ア
ルミニウム合金複合材料を第１の発明とし、マトリック
ス中に均一に分散しているセラミックスの間隔が ４０
μｍ以下である請求項１記載の耐熱性に優れたセラミッ
クス強化アルミニウム合金複合材料を第２の発明とする
２つの発明よりなるものである。
ス強化アルミニウム合金複合材料は、マトリックスのア
ルミニウム合金の結晶粒径が１０μｍ以下であり、か
つ、マトリックス中にセラミックスが均一に分散してい
ることを特徴とする耐熱性に優れたセラミックス強化ア
ルミニウム合金複合材料を第１の発明とし、マトリック
ス中に均一に分散しているセラミックスの間隔が ４０
μｍ以下である請求項１記載の耐熱性に優れたセラミッ
クス強化アルミニウム合金複合材料を第２の発明とする
２つの発明よりなるものである。
【０００７】本発明に係るセラミックス強化アルミニウ
ム合金複合材料について、以下詳細に説明する。
ム合金複合材料について、以下詳細に説明する。
【０００８】本発明に係るセラミックス強化アルミニウ
ム合金複合材料は、高強度のセラミックス粒子、セラミ
ックス短繊維、セラミックスウイスカ等をアルミニウム
合金に分散させることにより、高強度とすることがで
き、このことは、マトリックスのアルミニウム合金の結
晶粒径を厳密に調整することにより、複合材料の強度お
よび延性を向上させることができることを見いだした。
ム合金複合材料は、高強度のセラミックス粒子、セラミ
ックス短繊維、セラミックスウイスカ等をアルミニウム
合金に分散させることにより、高強度とすることがで
き、このことは、マトリックスのアルミニウム合金の結
晶粒径を厳密に調整することにより、複合材料の強度お
よび延性を向上させることができることを見いだした。
【０００９】これは一般に、金属材料においても、結晶
粒径の微細化を行うことにより、強度および延性を向上
させるのには有効であるが、しかし、セラミックス強化
アルミニウム合金複合材料においては、変形しないセラ
ミックスを分散させているので、延性は極めて低く、従
って、変形し得るマトリックスのアルミニウム合金の結
晶粒径を、さらに一層の微細化を行わなければならない
のである。
粒径の微細化を行うことにより、強度および延性を向上
させるのには有効であるが、しかし、セラミックス強化
アルミニウム合金複合材料においては、変形しないセラ
ミックスを分散させているので、延性は極めて低く、従
って、変形し得るマトリックスのアルミニウム合金の結
晶粒径を、さらに一層の微細化を行わなければならない
のである。
【００１０】従って、マトリックスのアルミニウム合金
の結晶粒径は、１０μｍを越えると強度および延性を低
下させるので、マトリックスのアルミニウム合金の結晶
粒径は１０μｍ以下とする。
の結晶粒径は、１０μｍを越えると強度および延性を低
下させるので、マトリックスのアルミニウム合金の結晶
粒径は１０μｍ以下とする。
【００１１】また、マトリックスのアルミニウム合金中
に均一に分散させるセラミックスの間隔は小さい程好ま
しいものであり、セラミックスはアルミニウム合金の結
晶粒界の移動を妨げて粒の成長を抑制する効果を有する
ものであると考えられ、セラミックスの間隔は小さい程
アルミニウム結晶粒径は微細化される。
に均一に分散させるセラミックスの間隔は小さい程好ま
しいものであり、セラミックスはアルミニウム合金の結
晶粒界の移動を妨げて粒の成長を抑制する効果を有する
ものであると考えられ、セラミックスの間隔は小さい程
アルミニウム結晶粒径は微細化される。
【００１２】そして、アルミニウム合金の結晶粒径を微
細化して高性能の複合材料とするためには、マトリック
スのアルミニウム合金中のセラミックスの間隔は４０μ
ｍ以下とする必要があり、セラミックスの間隔を小さく
するためには、セラミックスの体積率は大きく、また、
サイズを小さくする程よいが、体積率が大きすぎると加
工時に割れの発生するという問題が生じるので５〜４０
％とするのがよく、セラミックス粒子の粒子径を３０μ
ｍ以下とするのがよい。
細化して高性能の複合材料とするためには、マトリック
スのアルミニウム合金中のセラミックスの間隔は４０μ
ｍ以下とする必要があり、セラミックスの間隔を小さく
するためには、セラミックスの体積率は大きく、また、
サイズを小さくする程よいが、体積率が大きすぎると加
工時に割れの発生するという問題が生じるので５〜４０
％とするのがよく、セラミックス粒子の粒子径を３０μ
ｍ以下とするのがよい。
【００１３】本発明に係るセラミックス強化アルミニウ
ム合金複合材料を製造する方法としては、溶湯含浸法、
粉末冶金法、溶湯撹拌混合法、スプレーフォーミング法
等が挙げられる。 ・粉末冶金法は原料のアルミニウム合金粉末の結晶粒径
が微細であるので、複合材料に成形しても微細な結晶粒
を得られ易い。なお、この粉末冶金法においては、ボー
ルミル、アトライター、振動ミル等を使用して混合を行
うと一層微細な結晶粒を得ることができる。 ・スプレーフォーミング法は複合材料成形時の冷却速度
が大きいので微細な結晶粒が得られ易く、これにさらに
押出、圧延、鍛造等の加工を行い、その後適切な条件に
より熱処理を行って、再結晶させることにより一層結晶
粒径を微細とすることができる。 ・溶湯含浸法、溶湯撹拌混合法により製造した複合材料
においては、比較的結晶粒径は大きいけれども、適切な
再結晶処理を行うことにより微細化は可能である。
ム合金複合材料を製造する方法としては、溶湯含浸法、
粉末冶金法、溶湯撹拌混合法、スプレーフォーミング法
等が挙げられる。 ・粉末冶金法は原料のアルミニウム合金粉末の結晶粒径
が微細であるので、複合材料に成形しても微細な結晶粒
を得られ易い。なお、この粉末冶金法においては、ボー
ルミル、アトライター、振動ミル等を使用して混合を行
うと一層微細な結晶粒を得ることができる。 ・スプレーフォーミング法は複合材料成形時の冷却速度
が大きいので微細な結晶粒が得られ易く、これにさらに
押出、圧延、鍛造等の加工を行い、その後適切な条件に
より熱処理を行って、再結晶させることにより一層結晶
粒径を微細とすることができる。 ・溶湯含浸法、溶湯撹拌混合法により製造した複合材料
においては、比較的結晶粒径は大きいけれども、適切な
再結晶処理を行うことにより微細化は可能である。
【００１４】
【実 施 例】本発明に係るセラミックス強化アルミニ
ウム合金複合材料の実施例を説明する。
ウム合金複合材料の実施例を説明する。
【００１５】
【実 施例 １】平均粒径３μｍのＳｉＣ粒子２０ｖｏ
ｌ％と６０６１Ａｌ合金粉末８０ｖｏｌ％とを均一に混
合してから、アルミニウム缶に充填し、加熱真空脱気し
て密封した後、ＨＩＰ成形を行った。
ｌ％と６０６１Ａｌ合金粉末８０ｖｏｌ％とを均一に混
合してから、アルミニウム缶に充填し、加熱真空脱気し
て密封した後、ＨＩＰ成形を行った。
【００１６】ＨＩＰ成形した材料を押出成形を行い、５
３０℃の温度に３０分間加熱した後水冷を行い、１８０
℃の温度で８時間加熱を行った。この処理により、アル
ミニウム合金の平均結晶粒径３μｍ、ＳｉＣ粒子間距離
１０μｍのセラミックス強化アルミニウム合金複合材料
が得られた。
３０℃の温度に３０分間加熱した後水冷を行い、１８０
℃の温度で８時間加熱を行った。この処理により、アル
ミニウム合金の平均結晶粒径３μｍ、ＳｉＣ粒子間距離
１０μｍのセラミックス強化アルミニウム合金複合材料
が得られた。
【００１７】上記の他に、各種複合材料の製造方法を表
１に示す。また、製造されたセラミックス強化アルミニ
ウム合金複合材料の平均結晶粒径、セラミックス間隔、
強度、伸びを調査し結果を表２に示す。この表２から、
マトリックスのアルミニウム合金の結晶粒径およびセラ
ミックス間隔を小さくすることにより、強度および延性
の優れたセラミックス強化アルミニウム合金複合材料が
得られることがわかる。
１に示す。また、製造されたセラミックス強化アルミニ
ウム合金複合材料の平均結晶粒径、セラミックス間隔、
強度、伸びを調査し結果を表２に示す。この表２から、
マトリックスのアルミニウム合金の結晶粒径およびセラ
ミックス間隔を小さくすることにより、強度および延性
の優れたセラミックス強化アルミニウム合金複合材料が
得られることがわかる。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【実施 例 ２】平均粒径３μｍのＳｉＣ粒子を２０２
４Ａｌ合金粉末を均一に金剛し、粉末混合→ＨＩＰ成形
→押出→４９５℃×２ｈｒ→１９０℃×１２ｈｒＡＣの
製造条件より製造した本発明に係るセラミックス強化ア
ルミニウム合金複合材料成形体と、比較例として粒径５
０μｍのＳｉＣ粒子を同じ条件により混合して製造した
複合材料成形体との常温（１９５Ｋ）と高温（４５３
Ｋ）との性能を比較した。
４Ａｌ合金粉末を均一に金剛し、粉末混合→ＨＩＰ成形
→押出→４９５℃×２ｈｒ→１９０℃×１２ｈｒＡＣの
製造条件より製造した本発明に係るセラミックス強化ア
ルミニウム合金複合材料成形体と、比較例として粒径５
０μｍのＳｉＣ粒子を同じ条件により混合して製造した
複合材料成形体との常温（１９５Ｋ）と高温（４５３
Ｋ）との性能を比較した。
【００２１】表３にその結果を示す。この表３から明ら
かなように、粒径が細かい本発明に係るセラミックス強
化アルミニウム合金複合材料成形体は、高温における引
張強度が優れており、耐熱性を充分に保持していること
がわかる。
かなように、粒径が細かい本発明に係るセラミックス強
化アルミニウム合金複合材料成形体は、高温における引
張強度が優れており、耐熱性を充分に保持していること
がわかる。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るセラ
ミックス強化アルミニウム合金複合材料は上記の構成で
あるから、高強度および延性および特に耐熱性に優れて
いるという効果を有するものである。
ミックス強化アルミニウム合金複合材料は上記の構成で
あるから、高強度および延性および特に耐熱性に優れて
いるという効果を有するものである。
Claims (2)
- 【請求項１】マトリックスのアルミニウム合金の結晶粒
径が１０μｍ以下であり、かつ、マトリックス中にセラ
ミックスが均一に分散していることを特徴とする耐熱性
セラミックス強化アルミニウム合金複合材料。 - 【請求項２】マトリックス中に均一に分散しているセラ
ミックスの間隔が４０μｍ以下である請求項１記載の耐
熱性セラミックス強化アルミニウム合金複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14839592A JPH06184663A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | セラミックス強化アルミニウム合金複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14839592A JPH06184663A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | セラミックス強化アルミニウム合金複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06184663A true JPH06184663A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=15451824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14839592A Withdrawn JPH06184663A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | セラミックス強化アルミニウム合金複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06184663A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150029758A (ko) | 2012-09-06 | 2015-03-18 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 용접 열영향부 ctod 특성이 우수한 후육 고장력강 및 그의 제조 방법 |
| KR20160088375A (ko) | 2013-12-12 | 2016-07-25 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 강판 및 그 제조 방법 |
| WO2023176469A1 (ja) | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 株式会社ダイセル | Ａｌ－ＮＤ系複合材料 |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP14839592A patent/JPH06184663A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150029758A (ko) | 2012-09-06 | 2015-03-18 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 용접 열영향부 ctod 특성이 우수한 후육 고장력강 및 그의 제조 방법 |
| KR20160088375A (ko) | 2013-12-12 | 2016-07-25 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 강판 및 그 제조 방법 |
| WO2023176469A1 (ja) | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 株式会社ダイセル | Ａｌ－ＮＤ系複合材料 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |