JPH0635631B2 - 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化アルミニウム合金複合材料の製造法 - Google Patents
超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化アルミニウム合金複合材料の製造法Info
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- JPH0635631B2 JPH0635631B2 JP1244767A JP24476789A JPH0635631B2 JP H0635631 B2 JPH0635631 B2 JP H0635631B2 JP 1244767 A JP1244767 A JP 1244767A JP 24476789 A JP24476789 A JP 24476789A JP H0635631 B2 JPH0635631 B2 JP H0635631B2
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は窒化ケイ素ウイスカを強化材としてアルミニウ
ム合金（Ａｌ合金と称す）中に含み、しかも、超塑性変
形の特徴を生ずる複合金属材料の製造方法に関する。
ム合金（Ａｌ合金と称す）中に含み、しかも、超塑性変
形の特徴を生ずる複合金属材料の製造方法に関する。
（従来の技術） セラミックス短繊維（ウイスカを含む）強化Ａｌ合金複
合材料は比弾性率が従来の金属材料の約２倍、比強度は
チタン合金に匹敵する程高く、また、耐熱性や耐摩耗性
に優れているのでピストンなどの中高温機械部品ばかり
でなく航空宇宙分野での構造材料としての実用化が図ら
れている。特に、航空宇宙分野でこの複合材料を利用す
るには複雑な形状で表面積が広くしかも立体的な構造部
材に成形加工する必要がある。このため、この複合材料
を板形状に圧延加工できること、圧延素材材の熱間プレ
ス成形が可能なこと、更に成形後の材料性質が加工前に
劣らないこと、が必要である。これに対する技術的解決
の一つとして、この複合材料の超塑性化が試みられてい
る。
合材料は比弾性率が従来の金属材料の約２倍、比強度は
チタン合金に匹敵する程高く、また、耐熱性や耐摩耗性
に優れているのでピストンなどの中高温機械部品ばかり
でなく航空宇宙分野での構造材料としての実用化が図ら
れている。特に、航空宇宙分野でこの複合材料を利用す
るには複雑な形状で表面積が広くしかも立体的な構造部
材に成形加工する必要がある。このため、この複合材料
を板形状に圧延加工できること、圧延素材材の熱間プレ
ス成形が可能なこと、更に成形後の材料性質が加工前に
劣らないこと、が必要である。これに対する技術的解決
の一つとして、この複合材料の超塑性化が試みられてい
る。
例えば、(a)炭化ケイ素（SiC）ウイスカ強化２１２４Ａ
ｌ合金複合材料、(b) SiCウイスカ強化７４７５Ａｌ合
金複合材料、(c)SiC粒子強化７０６４Ａｌ合金複合材料
については、複合材料を造った後に加工熱処理法（Ａｌ
合金アトリックスの微視的組織を微細化する加工法）に
より超塑性化が行われている。
ｌ合金複合材料、(b) SiCウイスカ強化７４７５Ａｌ合
金複合材料、(c)SiC粒子強化７０６４Ａｌ合金複合材料
については、複合材料を造った後に加工熱処理法（Ａｌ
合金アトリックスの微視的組織を微細化する加工法）に
より超塑性化が行われている。
また、本発明者らは(d)窒化ケイ素ウイスカ強化２１２
４Ａｌ合金複合材料を微細な２１２４Ａｌ合金粉末を用
いた粉末冶金法により造り、そのままの状態で、加工熱
処理を加えることなく、超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化
Ａｌ合金複合材料を造ることができた。その他、(e)変
態超塑性加工法（加熱冷却を繰り返し、超塑性変形を発
現させる加工法）によりSiCウイスカ強化６０６１Ａｌ
合金複合材料に超塑性変形が生ずることが報告されてい
る。
４Ａｌ合金複合材料を微細な２１２４Ａｌ合金粉末を用
いた粉末冶金法により造り、そのままの状態で、加工熱
処理を加えることなく、超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化
Ａｌ合金複合材料を造ることができた。その他、(e)変
態超塑性加工法（加熱冷却を繰り返し、超塑性変形を発
現させる加工法）によりSiCウイスカ強化６０６１Ａｌ
合金複合材料に超塑性変形が生ずることが報告されてい
る。
これらの従来の超塑性複合材料の問題点は、(a)，(b)，
(c)では、加工熱処理法（溶体化処理−時効処理−温間
圧延加工−再結晶処理）という複雑なプロセスを用いて
いる。しかし、実用的な方法として用いるために簡単な
プロセスが望まれている。また、(e)の方法は加工速度
が遅いのが欠点である。(a)と(d)では５２５℃で超塑性
変形させる際、２１２４Ａｌマトリックスに部分的に液
相が生ずるのでキャビティなどの欠陥を生じ易く、超塑
性変形後の機械的性質が変形前よりも劣化することも考
えられる。
(c)では、加工熱処理法（溶体化処理−時効処理−温間
圧延加工−再結晶処理）という複雑なプロセスを用いて
いる。しかし、実用的な方法として用いるために簡単な
プロセスが望まれている。また、(e)の方法は加工速度
が遅いのが欠点である。(a)と(d)では５２５℃で超塑性
変形させる際、２１２４Ａｌマトリックスに部分的に液
相が生ずるのでキャビティなどの欠陥を生じ易く、超塑
性変形後の機械的性質が変形前よりも劣化することも考
えられる。
また、(c)の場合、固相状態で超塑性が発現するがウイ
スカよりも強化作用が小さい粒子を用いている。そし
て、(b)の場合、７４７５Ａｌ合金の箔にウイスカを塗
布し拡散接合法により複合材料を造っており、その機械
的性質の安定性に問題があると考えられる。
スカよりも強化作用が小さい粒子を用いている。そし
て、(b)の場合、７４７５Ａｌ合金の箔にウイスカを塗
布し拡散接合法により複合材料を造っており、その機械
的性質の安定性に問題があると考えられる。
（作 用） 本発明による方法において、４４μｍ以下の微細な粒径
の６０００系又は７０００系アルミニウム合金粉末と窒
化ケイ素ウイスカとを均一に混合し、加圧焼結させると
第１図のようにＡｌマトリックス中にウイスカが均一に
分散した複合材料が得られる。そして、再圧縮と熱間押
出し加工を加えることにより、マトリックスとウイスカ
との界面の接着強度が向上し、しかも、元々微細なＡｌ
合金中の結晶粒に対し、ウイスカが加熱によるその成長
を抑制する作用をなし、熱間加工後にも結晶粒径は微細
なままに保たれる。これにより、超塑性変形が可能とな
る。本製造法は従来の方法とは異なり加工熱処理法を加
えていないので、極めて簡単な製造プロセスである。
の６０００系又は７０００系アルミニウム合金粉末と窒
化ケイ素ウイスカとを均一に混合し、加圧焼結させると
第１図のようにＡｌマトリックス中にウイスカが均一に
分散した複合材料が得られる。そして、再圧縮と熱間押
出し加工を加えることにより、マトリックスとウイスカ
との界面の接着強度が向上し、しかも、元々微細なＡｌ
合金中の結晶粒に対し、ウイスカが加熱によるその成長
を抑制する作用をなし、熱間加工後にも結晶粒径は微細
なままに保たれる。これにより、超塑性変形が可能とな
る。本製造法は従来の方法とは異なり加工熱処理法を加
えていないので、極めて簡単な製造プロセスである。
また、６０００系あるいは７０００系Ａｌ合金マトリッ
クスの場合、超塑性が発現する温度域でもマトリックス
は固相状態を保っており、超塑性変形中での欠陥の発生
は極めて少なく、変形後の機械的性質の劣化はない。
クスの場合、超塑性が発現する温度域でもマトリックス
は固相状態を保っており、超塑性変形中での欠陥の発生
は極めて少なく、変形後の機械的性質の劣化はない。
（実施例１） 窒化ケイ素ウイスカと粒度が４４μｍ以下の６０６１Ａ
ｌ合金粉末とをウイスカ体積含有率が２０％になるよう
に量り、エタノール中で超音波振動を付加し両者を均一
に混合する。乾燥させた混合粉末をホットプレスを用い
真空中で、温度６００℃、圧力２００ＭＰａに２０分間
保持し加圧焼結させる。その後、温度６００℃、圧力４
００ＭＰa で大気中にて２０分間再圧縮を加える。これ
をアルミニウム管に入れ、温度５００℃、押出し比４４
で静的に熱間押出し加工し、更に、Ｔ６熱処理（５００
℃で３時間保持後水冷し、１９０℃で１６時間保持後空
冷）を行い析出強化により材質の向上を図る。
ｌ合金粉末とをウイスカ体積含有率が２０％になるよう
に量り、エタノール中で超音波振動を付加し両者を均一
に混合する。乾燥させた混合粉末をホットプレスを用い
真空中で、温度６００℃、圧力２００ＭＰａに２０分間
保持し加圧焼結させる。その後、温度６００℃、圧力４
００ＭＰa で大気中にて２０分間再圧縮を加える。これ
をアルミニウム管に入れ、温度５００℃、押出し比４４
で静的に熱間押出し加工し、更に、Ｔ６熱処理（５００
℃で３時間保持後水冷し、１９０℃で１６時間保持後空
冷）を行い析出強化により材質の向上を図る。
（実施例２） 窒化ケイ素ウイスカと粒度４４μｍ以下の７０６４Ａｌ
合金粉末とをウイスカ体積含有率が２０％となるように
量り、同様な方法と条件で混合−加圧焼結−再圧縮−熱
間押出し加工−Ｔ６熱処理を行い、窒化ケイ素ウイスカ
強化７０６４Ａｌ合金複合材料を造る。
合金粉末とをウイスカ体積含有率が２０％となるように
量り、同様な方法と条件で混合−加圧焼結−再圧縮−熱
間押出し加工−Ｔ６熱処理を行い、窒化ケイ素ウイスカ
強化７０６４Ａｌ合金複合材料を造る。
（発明の効果） 以上述べた本発明において、窒化ケイ素ウイスカ強化６
０６１Ａｌ合金複合材料を５４５℃において引張試験を
行った結果０．１５（１／秒）の歪速度で２５０％の全
伸びを示した。
０６１Ａｌ合金複合材料を５４５℃において引張試験を
行った結果０．１５（１／秒）の歪速度で２５０％の全
伸びを示した。
また、窒化ケイ素ウイスカ強化７０６４Ａｌ合金複合材
料は５２５℃の温度で、０．１７（１／秒）の歪速度で
引張試験を行うと全伸びは２００％に達し、超塑性の特
徴を示した。これらの結果を第２図と第３図に示す。
料は５２５℃の温度で、０．１７（１／秒）の歪速度で
引張試験を行うと全伸びは２００％に達し、超塑性の特
徴を示した。これらの結果を第２図と第３図に示す。
第１図は窒化ケイ素ウイスカ強化Ａｌ合金複合材料の金
属組織を示す顕微鏡写真である。写真の黒色の部分は窒
化ケイ素ウイスカであり白色の部分は６０６１Ａｌ合金
マトリックスである。 第２図は窒化ケイ素ウイス強化６０６１Ａｌ合金複合材
料を５４５℃を引張変形させた時の全伸びと歪速度との
関係を示す。 第３図は窒化ケイ素ウイスカ強化７０６４Ａｌ合金複合
材料を５２５℃で引張変形させた時の全伸びと歪速度と
の関係を示す。
属組織を示す顕微鏡写真である。写真の黒色の部分は窒
化ケイ素ウイスカであり白色の部分は６０６１Ａｌ合金
マトリックスである。 第２図は窒化ケイ素ウイス強化６０６１Ａｌ合金複合材
料を５４５℃を引張変形させた時の全伸びと歪速度との
関係を示す。 第３図は窒化ケイ素ウイスカ強化７０６４Ａｌ合金複合
材料を５２５℃で引張変形させた時の全伸びと歪速度と
の関係を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】α型またはβ型の窒化ケイ素ウイスカと粒
度４４μｍ以下の６０００系又は７０００系アルミニウ
ム合金粉末とをエタノールのごとき有機溶媒中に入れ超
音波振動を加え均一に混合後、溶媒を蒸発により除去し
た混合粉末を真空中にて加圧焼結し、その後再圧縮と熱
間押出し加工を加え、更に熱処理により時効硬化するこ
とを特徴とする超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化アルミニ
ウム合金の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1244767A JPH0635631B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化アルミニウム合金複合材料の製造法 |
| US07/582,337 US5051231A (en) | 1989-09-20 | 1990-09-14 | Method for fabrication of superplastic composite material having metallic aluminum reinforced with silicon nitride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1244767A JPH0635631B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化アルミニウム合金複合材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03107433A JPH03107433A (ja) | 1991-05-07 |
| JPH0635631B2 true JPH0635631B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=17123601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1244767A Expired - Lifetime JPH0635631B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化アルミニウム合金複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635631B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2569418B2 (ja) * | 1992-12-01 | 1997-01-08 | 工業技術院長 | 熱間押し出し加工及び熱間圧延加工による超塑性窒化アルミニウム粒子強化アルミニウム合金複合材料の製造法とその加工方法 |
| AT504924A1 (de) * | 2007-03-09 | 2008-09-15 | Capital Technology Beteiligung | Fahrzeugkomponente |
| CN104480413B (zh) * | 2014-11-21 | 2016-12-07 | 北京科技大学 | 一种各向同性的短纤维增强铝基复合材料的制备方法 |
| WO2023101727A1 (en) * | 2021-12-03 | 2023-06-08 | Gkn Sinter Metals, Llc | Precipitation hardening powder metal composition |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP1244767A patent/JPH0635631B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03107433A (ja) | 1991-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |