JPH073362A - 複合材料の製造方法 - Google Patents
複合材料の製造方法Info
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- JPH073362A JPH073362A JP28070692A JP28070692A JPH073362A JP H073362 A JPH073362 A JP H073362A JP 28070692 A JP28070692 A JP 28070692A JP 28070692 A JP28070692 A JP 28070692A JP H073362 A JPH073362 A JP H073362A
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- composite
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 均一分散の困難な粒径の小さな複合用の粒子
を、均一に分散してなる複合材料の製造方法を提供す
る。 【構成】 本発明は、コンポキャスト法により粒径５μ
ｍ以上の複合用の粒子をマトリックス金属中に分散した
あと、この金属を別に設けた前記複合用の粒子内に埋込
み、この粒子を含む全体を加熱、または加圧しながら加
熱してマトリックス金属と粒子とを互の界面で反応さ
せ、前記マトリックス金属内の粒子を小径化することを
特徴とする複合材料の製造方法である。
を、均一に分散してなる複合材料の製造方法を提供す
る。 【構成】 本発明は、コンポキャスト法により粒径５μ
ｍ以上の複合用の粒子をマトリックス金属中に分散した
あと、この金属を別に設けた前記複合用の粒子内に埋込
み、この粒子を含む全体を加熱、または加圧しながら加
熱してマトリックス金属と粒子とを互の界面で反応さ
せ、前記マトリックス金属内の粒子を小径化することを
特徴とする複合材料の製造方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属材料をマトリックス
として、他の金属やセラミックスの粒子を分散させた複
合材料の製造方法に関する。
として、他の金属やセラミックスの粒子を分散させた複
合材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックス粒子等を分散した複合材料
に関し、次のような従来技術が知られている。たとえ
ば、ＳｉＣやＣなどの粒子を完全溶融、または部分溶融
の溶湯に添加し、これに機械的攪拌を与えて複合材料と
するコンポキャスト法がある。また、粉末冶金法とし
て、ＳｉＣやＣなどの粒子と、Ａｌ合金等の粉末とを混
合し、静水圧々縮や焼結、熱間押出し等の工程により複
合材料とする方法がある。さらにメカニカルアロイング
法としてＳｉＣやＣなどの粒子と、Ａｌ合金等の粉末と
を混合し、これに冷間や熱間で機械的攪拌を与えて、合
金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、粒子分散複
合材料とする方法がある。
に関し、次のような従来技術が知られている。たとえ
ば、ＳｉＣやＣなどの粒子を完全溶融、または部分溶融
の溶湯に添加し、これに機械的攪拌を与えて複合材料と
するコンポキャスト法がある。また、粉末冶金法とし
て、ＳｉＣやＣなどの粒子と、Ａｌ合金等の粉末とを混
合し、静水圧々縮や焼結、熱間押出し等の工程により複
合材料とする方法がある。さらにメカニカルアロイング
法としてＳｉＣやＣなどの粒子と、Ａｌ合金等の粉末と
を混合し、これに冷間や熱間で機械的攪拌を与えて、合
金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、粒子分散複
合材料とする方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】粉末冶金法やメカニカ
ルアロイング法によれば、セラミックス粒子が均一に分
散した複合材料の製造は可能であるが、合金粉末は高価
であり、かつ複合材料を得るまでの工程が多く、完成品
のコストが割高になるという欠点があった。更に素材製
造の最終工程が押し出し加工であるため、完成品形状が
単純なものに限られてしまうという問題点がある。ま
た、前記コンポキャスト法は簡便でコストが安いが添加
するセラミックス粒子と溶湯の濡れ性の問題があり、粒
径が５μｍ未満の小さな粒子は濡れ性が悪く攪拌複合に
時間がかかり、場合によって複合化できない場合もあ
り、複合化しても粒子が凝集し、均一に分散した状態の
材料を得ることが困難であった。すなわち、粒子分散複
合材料では、複合する粒子の径が小さいほど引張強さや
疲労限等が優れたものとなる。また小径粒子の方が添加
量を増やすことができ、それにしたがい引張強さ、疲労
限、耐熱性、耐摩耗性、剛性等が改善されてゆく。とこ
ろがこのコンポキャスト法では、前述のように一般に複
合できる粒子径は５μｍ以上であり、５μｍ未満の粒子
は攪拌の際、部分溶融または完全溶融のマトリックス溶
湯上面や下面で塊状集合体を形成してしまって、複合で
きない。
ルアロイング法によれば、セラミックス粒子が均一に分
散した複合材料の製造は可能であるが、合金粉末は高価
であり、かつ複合材料を得るまでの工程が多く、完成品
のコストが割高になるという欠点があった。更に素材製
造の最終工程が押し出し加工であるため、完成品形状が
単純なものに限られてしまうという問題点がある。ま
た、前記コンポキャスト法は簡便でコストが安いが添加
するセラミックス粒子と溶湯の濡れ性の問題があり、粒
径が５μｍ未満の小さな粒子は濡れ性が悪く攪拌複合に
時間がかかり、場合によって複合化できない場合もあ
り、複合化しても粒子が凝集し、均一に分散した状態の
材料を得ることが困難であった。すなわち、粒子分散複
合材料では、複合する粒子の径が小さいほど引張強さや
疲労限等が優れたものとなる。また小径粒子の方が添加
量を増やすことができ、それにしたがい引張強さ、疲労
限、耐熱性、耐摩耗性、剛性等が改善されてゆく。とこ
ろがこのコンポキャスト法では、前述のように一般に複
合できる粒子径は５μｍ以上であり、５μｍ未満の粒子
は攪拌の際、部分溶融または完全溶融のマトリックス溶
湯上面や下面で塊状集合体を形成してしまって、複合で
きない。
【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、前記問題点を解消してなる粒子分散型の複合材料の
製造方法を提供することを目的とする。
で、前記問題点を解消してなる粒子分散型の複合材料の
製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は、コンポキャスト法により粒径５μｍ以上の複合用の
粒子をマトリックス金属中に分散したあと、この金属を
別に設けた前記複合用の粒子内に埋込み、この粒子を含
む全体を加熱、または加圧しながら加熱してマトリック
ス金属と粒子とを互の界面で反応させ、前記マトリック
ス金属内の粒子を小径化することによって前記課題を解
消した。これによって引張強さ、疲労限などの物理的性
質がより改善された粒子分散型の複合材料の提供可能と
なった。
は、コンポキャスト法により粒径５μｍ以上の複合用の
粒子をマトリックス金属中に分散したあと、この金属を
別に設けた前記複合用の粒子内に埋込み、この粒子を含
む全体を加熱、または加圧しながら加熱してマトリック
ス金属と粒子とを互の界面で反応させ、前記マトリック
ス金属内の粒子を小径化することによって前記課題を解
消した。これによって引張強さ、疲労限などの物理的性
質がより改善された粒子分散型の複合材料の提供可能と
なった。
【０００６】
【実施例】１．図３に示すようにヒーター１で加熱され
るルツボ２内にＡｌ合金ＪＩＳ ＡＣ８Ａを収容し、こ
れを温度１０２３Ｋに加熱して溶解した。そして得られ
た溶湯３のなかに材料添加装置４により、平均粒子径５
μｍのＳｉＣ粒子５を５ｍａｓｓ％添加した。次に、こ
の溶湯３に対し、攪拌棒６によって７００ｒｐｍの回転
攪拌を３．６ｋｓにわたって与え溶湯３中にＳｉＣ粒子
５を均一に分散させたあと、これを金型へ平均冷却速度
０．５Ｋで鋳込み、複合材料１２（図１参照）を得た。
次に図１に示すようにＪＩＳ ＳＰＣＣ製で、大きさが
φ３０×４５ｍｍの上蓋のない外筒１０内に平均粒子径
５μｍのＳｉＣ粒子１１を充填し、そのなかに、前記コ
ンポキャスト法により製造した複合材料１２を埋設させ
た。次に外筒１０の外側からヒータ１３によって加熱
し、温度１０２３Ｋで時間１８ｋｓの間加熱保持した。
この結果、ＳｉＣ粒子成分がマトリックス中に拡散し、
図４に示す金属組織にみられるように複合したＳｉＣ粒
子は径が１μｍ程度に小径化できた。この加熱処理の
際、複合材料１２のマトリックスは溶融しているが、周
囲をＳｉＣ粒子に囲まれているので、その形状は概ね保
持されている。なお、図５に従来の方法によって粒径５
μｍのＳｉＣ粒子を複合した同様な複合材料の金属組織
を示す。
るルツボ２内にＡｌ合金ＪＩＳ ＡＣ８Ａを収容し、こ
れを温度１０２３Ｋに加熱して溶解した。そして得られ
た溶湯３のなかに材料添加装置４により、平均粒子径５
μｍのＳｉＣ粒子５を５ｍａｓｓ％添加した。次に、こ
の溶湯３に対し、攪拌棒６によって７００ｒｐｍの回転
攪拌を３．６ｋｓにわたって与え溶湯３中にＳｉＣ粒子
５を均一に分散させたあと、これを金型へ平均冷却速度
０．５Ｋで鋳込み、複合材料１２（図１参照）を得た。
次に図１に示すようにＪＩＳ ＳＰＣＣ製で、大きさが
φ３０×４５ｍｍの上蓋のない外筒１０内に平均粒子径
５μｍのＳｉＣ粒子１１を充填し、そのなかに、前記コ
ンポキャスト法により製造した複合材料１２を埋設させ
た。次に外筒１０の外側からヒータ１３によって加熱
し、温度１０２３Ｋで時間１８ｋｓの間加熱保持した。
この結果、ＳｉＣ粒子成分がマトリックス中に拡散し、
図４に示す金属組織にみられるように複合したＳｉＣ粒
子は径が１μｍ程度に小径化できた。この加熱処理の
際、複合材料１２のマトリックスは溶融しているが、周
囲をＳｉＣ粒子に囲まれているので、その形状は概ね保
持されている。なお、図５に従来の方法によって粒径５
μｍのＳｉＣ粒子を複合した同様な複合材料の金属組織
を示す。
【０００７】２．図２に示すように、前記実施例１と同
様な外筒１０内に、同じように平均粒子径５μｍのＳｉ
Ｃ粒子１１を充填し、そのなかに、前記実施例１と同じ
要領で製造した平均粒子径５μｍのＳｉＣ粒子を分散し
た複合材料１２を埋没し、その後、外筒１０に上蓋１４
をかぶせて封鎖したあと、その内部を０．１Ｐａ程度に
減圧するとともに、これを溶接密閉し、熱間等方静水圧
装置（ＨＩＰ）により、全体を温度１０２３Ｋに加熱し
つつ、Ａｒ雰囲気中で、約１００ＭＰａの静水圧Ｐを時
間１８ｋｓの間加えた。この結果、実施例１と同様なミ
クロ組織を有し、しかも内部に巣やミクロポロシティー
のない、より強度的に有利な複合材料とすることができ
た。この加熱処理の際、複合材料１２のマトリックスは
溶融しているが、周囲をＳｉＣ粒子に囲まれているの
で、その形状は概ね保持され、しかも複合材料表面に
は、周囲のＳｉＣ粒子を取り込んだ複合層が形成され
た。
様な外筒１０内に、同じように平均粒子径５μｍのＳｉ
Ｃ粒子１１を充填し、そのなかに、前記実施例１と同じ
要領で製造した平均粒子径５μｍのＳｉＣ粒子を分散し
た複合材料１２を埋没し、その後、外筒１０に上蓋１４
をかぶせて封鎖したあと、その内部を０．１Ｐａ程度に
減圧するとともに、これを溶接密閉し、熱間等方静水圧
装置（ＨＩＰ）により、全体を温度１０２３Ｋに加熱し
つつ、Ａｒ雰囲気中で、約１００ＭＰａの静水圧Ｐを時
間１８ｋｓの間加えた。この結果、実施例１と同様なミ
クロ組織を有し、しかも内部に巣やミクロポロシティー
のない、より強度的に有利な複合材料とすることができ
た。この加熱処理の際、複合材料１２のマトリックスは
溶融しているが、周囲をＳｉＣ粒子に囲まれているの
で、その形状は概ね保持され、しかも複合材料表面に
は、周囲のＳｉＣ粒子を取り込んだ複合層が形成され
た。
【０００８】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る方法によれ
ば、コンポキャスト法では複合分散できない粒子径５μ
ｍ以下のセラミックス等の粒子を、均一に分散した状態
で含むミクロ組織の複合材料がえられ、したがって引張
強さ、疲労限等をより改善した複合材料がえられる。ま
た、加圧処理を施すことによって内圧する巣を潰すこと
になり、より健全な複合材料がえられる。
ば、コンポキャスト法では複合分散できない粒子径５μ
ｍ以下のセラミックス等の粒子を、均一に分散した状態
で含むミクロ組織の複合材料がえられ、したがって引張
強さ、疲労限等をより改善した複合材料がえられる。ま
た、加圧処理を施すことによって内圧する巣を潰すこと
になり、より健全な複合材料がえられる。
【図１】本発明に係る製造方法の１実施例を説明する図
である。
である。
【図２】本発明に係る製造方法の他の実施例を説明する
図である。
図である。
【図３】本発明に用いるコンポキャスト法の要領を説明
する図である。
する図である。
【図４】従来の方法によって製造した複合材料の金属組
織を示す図である。
織を示す図である。
【図５】従来の方法によって製造した複合材料の金属組
織を示す図である。
織を示す図である。
２ ルツボ ３ 溶湯 ５ ＳｉＣ粒子 ６ 攪拌棒 １０ 外筒 １１ ＳｉＣ粒子 １２ 複合材料
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法の１実施例を説明する図
である。
である。
【図２】本発明に係る製造方法の他の実施例を説明する
図である。
図である。
【図３】本発明に用いるコンポキャスト法の要領を説明
する図である。
する図である。
【図４】従来の方法によって製造した複合材料の金属組
織を示す図面に代る写真である。
織を示す図面に代る写真である。
【図５】従来の方法によって製造した複合材料の金属組
織を示す図面に代る写真である。
織を示す図面に代る写真である。
【符号の説明】 ２ ルツボ ３ 溶湯 ５ ＳｉＣ粒子 ６ 攪拌棒 １０ 外筒 １１ ＳｉＣ粒子 １２ 複合材料
Claims (2)
- 【請求項１】 コンポキャスト法により粒径５μｍ以上
の複合用の粒子をマトリックス金属中に分散したあと、
この金属を別に設けた前記複合用の粒子内に埋込み、こ
の粒子を含む全体を加熱、または加圧しながら加熱して
マトリックス金属と粒子とを互の界面で反応させ、前記
マトリックス金属内の粒子を小径化することを特徴とす
る複合材料の製造方法。 - 【請求項２】 前記複合用の粒子がＳｉＣなどのセラミ
ックス、其他の金属であることを特徴とする請求項１に
記載の複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28070692A JPH073362A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28070692A JPH073362A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073362A true JPH073362A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=17628820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28070692A Pending JPH073362A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073362A (ja) |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP28070692A patent/JPH073362A/ja active Pending
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