JPH076013B2 - アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法 - Google Patents
アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法Info
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- JPH076013B2 JPH076013B2 JP1219118A JP21911889A JPH076013B2 JP H076013 B2 JPH076013 B2 JP H076013B2 JP 1219118 A JP1219118 A JP 1219118A JP 21911889 A JP21911889 A JP 21911889A JP H076013 B2 JPH076013 B2 JP H076013B2
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- magnesium
- powder
- aluminum
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- 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、セラミック質のウイスカー等の短繊維または
微粒子をアルミニウムおよびマグネシウム系のマトリッ
クス金属に複合化するために有効なアルミニウムおよび
マグネシウム系金属複合材の製造方法に関する。
微粒子をアルミニウムおよびマグネシウム系のマトリッ
クス金属に複合化するために有効なアルミニウムおよび
マグネシウム系金属複合材の製造方法に関する。
アルミニウムおよびマグネシウムまたはその合金をセラ
ミック質の材料により複合強化する手段としては、粉末
焼結法、溶湯鍛造法（加圧鋳造法）などが実用的方法と
されているが、これらの方法で形成される複合材の特性
はマトリックス金属に対するセラミック質材料の複合界
面における濡れ性ならびに分散性の良否に大きく依存す
ることが知られている。
ミック質の材料により複合強化する手段としては、粉末
焼結法、溶湯鍛造法（加圧鋳造法）などが実用的方法と
されているが、これらの方法で形成される複合材の特性
はマトリックス金属に対するセラミック質材料の複合界
面における濡れ性ならびに分散性の良否に大きく依存す
ることが知られている。
ところが、セラミック質の材料は概して融解したアルミ
ニウムおよびマグネシウム系金属との濡れ性がよくな
い。例えば、炭化けい素ウイスカーをアルミニウムまた
はマグネシウムの溶湯に入れて撹拌しても、界面は全く
濡れず円滑な相互分散は得られない。また、粉末焼結の
場合には複合成分の粒度調整を厳密に管理しないと均質
な分散組織を得ることができない。
ニウムおよびマグネシウム系金属との濡れ性がよくな
い。例えば、炭化けい素ウイスカーをアルミニウムまた
はマグネシウムの溶湯に入れて撹拌しても、界面は全く
濡れず円滑な相互分散は得られない。また、粉末焼結の
場合には複合成分の粒度調整を厳密に管理しないと均質
な分散組織を得ることができない。
このような濡れ性および分散性を改善することにより複
合性能を向上させる手段については数多く提案されてい
るが、先行技術のうち実用性の高い方法として本出願人
により開発された特公昭61−51618号の発明がある。こ
の発明はSiCウイスカーによるFRMの製造法を対象にした
ものであり、構成上の特徴は、Al,Mgまたはそれらの合
金からなるマトリックス金属をSiCウイスカーで複合強
化する方法において、SiCウイスカーを圧縮した成形体
に800℃以上に加熱融解したマトリックス金属を含浸し
て相互接触させることにより前駆体を形成し、該前駆体
をマトリックス金属の溶湯中に撹拌分散してインゴット
化する点にある。
合性能を向上させる手段については数多く提案されてい
るが、先行技術のうち実用性の高い方法として本出願人
により開発された特公昭61−51618号の発明がある。こ
の発明はSiCウイスカーによるFRMの製造法を対象にした
ものであり、構成上の特徴は、Al,Mgまたはそれらの合
金からなるマトリックス金属をSiCウイスカーで複合強
化する方法において、SiCウイスカーを圧縮した成形体
に800℃以上に加熱融解したマトリックス金属を含浸し
て相互接触させることにより前駆体を形成し、該前駆体
をマトリックス金属の溶湯中に撹拌分散してインゴット
化する点にある。
上記の特公昭61−51618号に係る発明は、特定の条件で
予めFRMの前駆体を形成することによって界面間の濡れ
性を向上させたものであるが、前駆体を形成する過程で
SiCウイスカーの成形体（プリフォーム）を作成する必
要があるうえに、800℃以上に加熱融解したマトリック
ス金属を含浸しなければならないため、この方法で適切
な1100〜1200℃では往々にして複合界面部分のマトリッ
クス金属が界面反応により脆弱な炭化物に転化して材質
劣化を招く問題点がある。
予めFRMの前駆体を形成することによって界面間の濡れ
性を向上させたものであるが、前駆体を形成する過程で
SiCウイスカーの成形体（プリフォーム）を作成する必
要があるうえに、800℃以上に加熱融解したマトリック
ス金属を含浸しなければならないため、この方法で適切
な1100〜1200℃では往々にして複合界面部分のマトリッ
クス金属が界面反応により脆弱な炭化物に転化して材質
劣化を招く問題点がある。
本発明は、上記問題点の解消を課題として鋭意研究を重
ねた結果、前駆体となる複合母材の形成時に一定値以上
の圧力を負荷した場合には複合界面において化学反応を
生じることのない800℃以下の複合化処理によっても十
分に濡れ性が改善され、またセラミック質のウイスカー
等の短繊維または微粒子を強化材とし、予め成形体（プ
リフォーム）を形成しないで形成した複合母材によって
も優れた複合性能が付与される事実等を解明して開発に
至ったものである。
ねた結果、前駆体となる複合母材の形成時に一定値以上
の圧力を負荷した場合には複合界面において化学反応を
生じることのない800℃以下の複合化処理によっても十
分に濡れ性が改善され、またセラミック質のウイスカー
等の短繊維または微粒子を強化材とし、予め成形体（プ
リフォーム）を形成しないで形成した複合母材によって
も優れた複合性能が付与される事実等を解明して開発に
至ったものである。
したがって、本発明の目的は、セラミック質ウイスカー
等の短繊維または微粒子を強化材として常に均質で材質
劣化を生じることのない高性能のアルミニウムおよびマ
グネシウム系金属複合材の製造方法を提供するところで
ある。
等の短繊維または微粒子を強化材として常に均質で材質
劣化を生じることのない高性能のアルミニウムおよびマ
グネシウム系金属複合材の製造方法を提供するところで
ある。
上記の目的を達成するための本発明によるアルミニウム
およびマグネシウム系金属複合材の製造方法は、セラミ
ック質のウイスカー等の短繊維または微粒子をアルミニ
ウム粉またはマグネシウム粉もしくはその合金粉と混合
したのち、温度400〜800℃、圧力10Kg/cm2以上の条件で
熱圧焼結することによりVf5〜90％の複合母材を作成
し、該複合母材を前記アルミニウム粉またはマグネシウ
ム粉もしくはその合金粉と同一のマトリックス金属と共
にマトリックス金属の溶融温度域で加熱溶融撹拌して全
体を複合化することを構成上の要件とするもので、複合
母材を粉末焼結手段で形成している点に特徴付けられ
る。
およびマグネシウム系金属複合材の製造方法は、セラミ
ック質のウイスカー等の短繊維または微粒子をアルミニ
ウム粉またはマグネシウム粉もしくはその合金粉と混合
したのち、温度400〜800℃、圧力10Kg/cm2以上の条件で
熱圧焼結することによりVf5〜90％の複合母材を作成
し、該複合母材を前記アルミニウム粉またはマグネシウ
ム粉もしくはその合金粉と同一のマトリックス金属と共
にマトリックス金属の溶融温度域で加熱溶融撹拌して全
体を複合化することを構成上の要件とするもので、複合
母材を粉末焼結手段で形成している点に特徴付けられ
る。
本発明の強化材となるセラミック質には、酸化物系、非
酸化物系を問わず広く一般のセラミックス物質が含まれ
るが、特に炭化けい素および窒化けい素のウイスカーま
たは微粒子を用いた場合に効果が高い。
酸化物系を問わず広く一般のセラミックス物質が含まれ
るが、特に炭化けい素および窒化けい素のウイスカーま
たは微粒子を用いた場合に効果が高い。
これらセラミック質のウイスカー等の短繊維または微粒
子をアルミニウム粉およびマグネシウム粉もしくはその
合金粉からなるマトリックス金属粉末と混合するには、
両方の粉末をアルコール、アセトンなどの有機溶媒中で
十分に撹拌分散して、濾過・乾燥する方法が用いられ
る。強化材とマトリックス金属粉末との混合比率は、複
合母材に占める強化材のVfが５〜90％範囲の所望値にな
るように設定する。
子をアルミニウム粉およびマグネシウム粉もしくはその
合金粉からなるマトリックス金属粉末と混合するには、
両方の粉末をアルコール、アセトンなどの有機溶媒中で
十分に撹拌分散して、濾過・乾燥する方法が用いられ
る。強化材とマトリックス金属粉末との混合比率は、複
合母材に占める強化材のVfが５〜90％範囲の所望値にな
るように設定する。
混合粉末は、ついでモールドに充填して一旦室温下で予
備圧縮したのち、温度400〜800℃、圧力10Kg/cm2以上の
条件で熱圧焼結してVf5〜90％の複合母材を作成する。
この場合、温度が400℃未満で圧力が10Kg/cm2を下廻る
と界面の濡れ性は効果的に改善されず、また、温度が80
0℃を越えると界面反応の危険が起こる。
備圧縮したのち、温度400〜800℃、圧力10Kg/cm2以上の
条件で熱圧焼結してVf5〜90％の複合母材を作成する。
この場合、温度が400℃未満で圧力が10Kg/cm2を下廻る
と界面の濡れ性は効果的に改善されず、また、温度が80
0℃を越えると界面反応の危険が起こる。
このような粉末焼結手段によって作成した複合母材は、
そのままもしくは適宜な粒塊状に加工して複合母材形成
時と同一のマトリックス金属粉と共にマトリックス金属
の溶融温度域で加熱溶融撹拌する。この工程は、予め溶
融しているマトリックス金属の溶湯中に複合母材を投入
して撹拌することも可能であるが、操作の安全性を考慮
すると、複合母材とマトリックス金属を固形状態でルツ
ボに入れて加熱溶融撹拌する処理方法を採ることが望ま
しい。この際のVf値は、複合母材のVfと共溶融するマト
リックス金属の量との関係から所望の比率に調整するこ
とができる。
そのままもしくは適宜な粒塊状に加工して複合母材形成
時と同一のマトリックス金属粉と共にマトリックス金属
の溶融温度域で加熱溶融撹拌する。この工程は、予め溶
融しているマトリックス金属の溶湯中に複合母材を投入
して撹拌することも可能であるが、操作の安全性を考慮
すると、複合母材とマトリックス金属を固形状態でルツ
ボに入れて加熱溶融撹拌する処理方法を採ることが望ま
しい。この際のVf値は、複合母材のVfと共溶融するマト
リックス金属の量との関係から所望の比率に調整するこ
とができる。
加熱溶融撹拌した複合溶湯は、鋳型に注入してインゴッ
ト化する。
ト化する。
このようにして得られた複合材インゴットは、それ自体
セラミック質のウイスカー等の短繊維もしくは微粒子が
均質に分散した複合組織を有するが、使用目的に応じて
鍛造、圧延、押出し等の後加圧が施される。
セラミック質のウイスカー等の短繊維もしくは微粒子が
均質に分散した複合組織を有するが、使用目的に応じて
鍛造、圧延、押出し等の後加圧が施される。
本発明に従えば、強化材に対し一定値以上の圧力により
マトリックス金属を強制的に融着する複合母材の形成段
階で界面の濡れ性が効果的に改善され、もはや両成分が
分離することのない界面密着状態を形成する。このた
め、次段の加熱溶融撹拌の工程においては、強化材を被
包するマトリックス金属層を介して共溶融するマトリッ
クス金属と円滑、迅速に相互分散し、均質な複合組織に
転化する。
マトリックス金属を強制的に融着する複合母材の形成段
階で界面の濡れ性が効果的に改善され、もはや両成分が
分離することのない界面密着状態を形成する。このた
め、次段の加熱溶融撹拌の工程においては、強化材を被
包するマトリックス金属層を介して共溶融するマトリッ
クス金属と円滑、迅速に相互分散し、均質な複合組織に
転化する。
このような作用に基づいて、界面反応を生ずることのな
い800℃以下の温度域においても高性能の複合組織を付
与することが可能となる。
い800℃以下の温度域においても高性能の複合組織を付
与することが可能となる。
以下、実施例によって本発明を説明する。
実施例１〜２、比較例１ 直径0.2〜0.5μｍ、長さ100〜200μｍの炭化けい素ウイ
スカー〔東海カーボン（株）製“トーカウイスカー”〕
とアルミニウム合金粉末（AC8A）を体積比30:70になる
ように秤量してエタノール中に投入し、十分に撹拌混合
したのち濾過・乾燥して1.5kgの混合粉末を得た。混合
粉末を金型に充填して予備圧縮し、引続きこれを450℃
の温度で圧力を変えて５分間熱圧焼結して、Vf30％の複
合母材を形成した。
スカー〔東海カーボン（株）製“トーカウイスカー”〕
とアルミニウム合金粉末（AC8A）を体積比30:70になる
ように秤量してエタノール中に投入し、十分に撹拌混合
したのち濾過・乾燥して1.5kgの混合粉末を得た。混合
粉末を金型に充填して予備圧縮し、引続きこれを450℃
の温度で圧力を変えて５分間熱圧焼結して、Vf30％の複
合母材を形成した。
該複合母材の500gと前記のアルミニウム合金（AC8A）と
同一のマトリックス金属500gとを黒鉛ルツボに入れ750
℃に加熱して成分を溶融し、撹拌した。撹拌後の溶湯を
金型に注入、凝固させてVf15％の複合インゴットを得
た。
同一のマトリックス金属500gとを黒鉛ルツボに入れ750
℃に加熱して成分を溶融し、撹拌した。撹拌後の溶湯を
金型に注入、凝固させてVf15％の複合インゴットを得
た。
表１の結果から、本発明の実施例は界面濡れ性と分散性
の改善が効果的に進行していることが認められた。
の改善が効果的に進行していることが認められた。
実施例３、比較例２ 実施例１の炭化けい素ウイスカーに代えて平均粒径３μ
ｍの窒化けい素微粉末を強化材とし、その他の工程、条
件等は実施例１と同一の条件でアルミニウム系金属複合
材を製造した。
ｍの窒化けい素微粉末を強化材とし、その他の工程、条
件等は実施例１と同一の条件でアルミニウム系金属複合
材を製造した。
このようにして得られた複合材の強度特性を表２に示し
た。なお、比較例としてアルミニウム合金単味の強度特
性を表２に併載した。
た。なお、比較例としてアルミニウム合金単味の強度特
性を表２に併載した。
実施例４、比較例３ マグネシウム粉（Mg純度99.9％以上、粒度0.2〜1.0ミ
リ）680gと実施例１と同一の炭化けい素ウイスカー540g
をエタノール中で分散混合し、真空乾燥してVf30％に相
当する混合粉体を得た。この粉体を直径100mmの金型に
充填して予備圧縮し、真空炉中で630℃加熱処理後、更
に630℃で熱圧焼結し複合母材を得た。この場合の圧力
は800Kg/cm2とした。
リ）680gと実施例１と同一の炭化けい素ウイスカー540g
をエタノール中で分散混合し、真空乾燥してVf30％に相
当する混合粉体を得た。この粉体を直径100mmの金型に
充填して予備圧縮し、真空炉中で630℃加熱処理後、更
に630℃で熱圧焼結し複合母材を得た。この場合の圧力
は800Kg/cm2とした。
この母材500gを不活性雰囲気中で280gのマグネシウム塊
と同時加熱して、溶解後撹拌し、Vf17％のマグネシウム
系金属複合材を得た。
と同時加熱して、溶解後撹拌し、Vf17％のマグネシウム
系金属複合材を得た。
得られた複合材の特性を、マトリックスとして使用した
マグネシウム単味と対比して表３に示した。
マグネシウム単味と対比して表３に示した。
〔発明の効果〕 以上のとおり、本発明の製造方法を用いれば独特の濡れ
性および分散性の改善機能により、特性劣化を起こさな
い800℃以下の複合化温度において優れた複合性能を備
えるアルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材を得
ることができる。そのうえ精密なプリフォーム形成およ
び粒度調整が不要となるから、量産性よく所望Vfの複合
組織体を供給することが可能となる。
性および分散性の改善機能により、特性劣化を起こさな
い800℃以下の複合化温度において優れた複合性能を備
えるアルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材を得
ることができる。そのうえ精密なプリフォーム形成およ
び粒度調整が不要となるから、量産性よく所望Vfの複合
組織体を供給することが可能となる。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック質のウイスカー等の短繊維また
は微粒子をアルミニウム粉またはマグネシウム粉もしく
はその合金粉と混合したのち、温度400〜800℃、圧力10
Kg/cm2以上の条件で熱圧焼結することによりVf5〜90％
の複合母材を作成し、該複合母材を前記アルミニウム粉
またはマグネシウム粉もしくはその合金粉と同一のマト
リックス金属と共にマトリックス金属の溶融温度域で加
熱溶融撹拌して全体を複合化することを特徴とするアル
ミニウム系およびマグネシウム系金属複合材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219118A JPH076013B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219118A JPH076013B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382723A JPH0382723A (ja) | 1991-04-08 |
| JPH076013B2 true JPH076013B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=16730528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1219118A Expired - Lifetime JPH076013B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076013B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103276323B (zh) * | 2013-06-29 | 2015-12-02 | 泉州晟鑫机械有限公司 | 高强度耐腐蚀复合热交换管的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077945A (ja) * | 1983-10-04 | 1985-05-02 | Kawasaki Steel Corp | 粒子分散型金属材料の製造方法 |
| JPS6186064A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-01 | Nippon Light Metal Co Ltd | 無機質繊維を配合した金属質複合体の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-24 JP JP1219118A patent/JPH076013B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0382723A (ja) | 1991-04-08 |
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