JPH08325655A - アルミニウム合金鋳物の製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金鋳物の製造方法

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JPH08325655A
JPH08325655A JP16442695A JP16442695A JPH08325655A JP H08325655 A JPH08325655 A JP H08325655A JP 16442695 A JP16442695 A JP 16442695A JP 16442695 A JP16442695 A JP 16442695A JP H08325655 A JPH08325655 A JP H08325655A
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JP
Japan
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aluminum alloy
particles
sic
alloy melt
molten metal
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JP16442695A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Mizuno
勝宏 水野
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Aisin Takaoka Co Ltd
Original Assignee
Aisin Takaoka Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム合金をセラミック粒子で部分的
に強化する際、セラミック粒子が分散された部位とセラ
ミック粒子が分散されない部位との境界部での破断の起
こりにくいアルミニウム合金鋳物の製造方法を提供す
る。 【構成】 平均粒径15μmのSiC粒子1が20体積
%均一に分散したアルミニウム合金溶湯2を680℃に
加熱し、650℃に予熱した金型5のキャビティ6に注
湯する。金型5の温度を60分間650℃に保ってSi
C粒子をアルミニウム合金溶湯2の底部に沈殿させた
後、アルミニウム合金溶湯2を冷却し凝固させ、アルミ
ニウム合金鋳物を鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、傾斜的組織を有するア
ルミニウム合金鋳物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】所定部位にセラミックスを分散したアル
ミニウム合金鋳物の製造方法として、特開平4−154
927号公報に示すようなものがあり、このものは、セ
ラミックス系の短繊維質強化材をAl系マトリックス金
属中に分散させた複合母材を鋳型内にセットしたのちA
l系鋳包金属の溶湯を注入凝固させるプロセスにおい
て、複合母材の接合面を予め酸化成分が除去され且つ露
出面が粗面化する状態に機械研磨処理し、該研磨処理後
の複合母材を鋳型の所定箇所にセットしてマトリックス
金属と同一もしくは異種のAl系鋳包金属の溶湯を注入
し、ついで加圧下で鋳包凝固するアルミニウム合金鋳物
の製造方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のアルミニウム合
金鋳物の製造方法は、機械的研磨手段を用いて複合母材
表面の酸化膜を除去しているが、複合母材自体が極めて
易酸化性であるため、酸化膜除去後の材料を速やかに鋳
包工程へ移さないと、再び複合母材表面に酸化膜が生成
する。そのため、Al系鋳包金属と複合母材との接合強
度が低下し、Al系鋳包金属と複合母材との境界部が破
断しやすくなるという問題点がある。そこで、本発明
は、上記問題点を解消するためになされたものであり、
セラミックスが分散された部位とセラミックスが分散さ
れない部位との境界部が破断しにくいアルミニウム合金
鋳物の製造方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解消すべ
く、本発明のアルミニウム合金鋳物の製造方法は、平均
粒径10〜20μmのセラミック粒子が1〜20体積%
含まれるアルミニウム合金溶湯を、該アルミニウム合金
の液相線温度より20℃以上高い温度に昇温した鋳型に
注湯し、該アルミニウム合金溶湯底部の該セラミック粒
子濃度が10〜60体積%となった後、該アルミニウム
合金溶湯を冷却し凝固させることを特徴とする。
【0005】セラミック粒子としては、例えば、Si
C,Si,Al,TiC,TiBの粒子
が用いられる。セラミック粒子の平均粒径を10〜20
μmとしたのは、10μmより小さいと粒子の沈降に長
時間を要するためであり、20μmより大きいと機械的
性質の向上が見込めなくなるためである。セラミック粒
子の添加量を1〜20体積%としたのは、1体積%より
少ないと、機械的性質の向上が見込めなくなるためであ
り、20体積%より多いと流動性が低下し、鋳造が困難
となるためである。鋳型の温度を液相線温度より20℃
以上高くした状態を保つのは、液相線温度より20℃以
上高くないとアルミニウム合金溶湯中におけるセラミッ
ク粒子の沈降が均一に起こらない場合があるためであ
る。アルミニウム合金溶湯底部のセラミック粒子濃度を
10〜60体積%とするのは、10体積%より少ないと
アルミニウム合金の機械的性質の向上が少ないためであ
り、60体積%より多いと該セラミック粒子の充填密度
との関係で調整が困難であるためである。なお、アルミ
ニウム合金の機械的性質を大幅に向上させるためにはア
ルミニウム合金溶湯底部のセラミック粒子濃度を30体
積%以上とすることが好ましい。
【0006】
【作用】セラミック粒子が均一に分散したアルミニウム
合金溶湯を鋳型中に注湯すると、セラミック粒子が沈降
して該アルミニウム合金溶湯底部に偏析する。次いで、
該アルミニウム合金溶湯底部のセラミック粒子濃度が1
0〜60体積%になった後、該アルミニウム合金溶湯を
冷却して凝固させると、下部から上部に向けて、セラミ
ック粒子が偏析した組織−セラミック粒子濃度が連続的
に変化する組織−セラミック粒子が存在しない組織を有
するアルミニウム合金鋳物が鋳造される。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。
【0008】(実施例)680℃に昇温したアルミニウ
ム合金溶湯(液相線温度600℃)中に平均粒径15μ
mのSiC粒子1を投入し、20体積%のSiC粒子1
を含むアルミニウム合金溶湯2を調整した。
【0009】次に、図1に示すように、窒素ガス雰囲気
の下、650℃に予熱した上型3と下型4とからなる金
型5のキャビティ6に、680℃のアルミニウム合金溶
湯2を注湯し、650℃で60分間保持した。金型5を
650℃に保持している間に、SiC粒子1がアルミニ
ウム合金溶湯2中を沈降し、SiC粒子1がアルミニウ
ム合金溶湯2の底部に偏析する。
【0010】アルミニウム合金溶湯2をキャビティ6に
注湯してから60分経過した後、該アルミニウム合金溶
湯2を冷却し凝固させて、図2に示すようにSiC粒子
1が偏析した粒子強化部7と、SiC粒子1の濃度が連
続的に変化する境界部8と、SiC粒子1が存在しない
アルミニウム合金部9とからなるアルミニウム合金鋳物
(以下「発明品」という)を鋳造した。
【0011】鋳造した発明品を金型5から離型し、試験
片を切り出して、該試験片の組織の顕微鏡写真撮影及び
機械的性質測定を実施した。
【0012】図3〜5に発明品の粒子強化部7,境界部
8及びアルミニウム合金部9から切り出した試験片の組
織の顕微鏡写真(腐食させず研磨のみ実施して撮影,1
00倍)を示す。図3に示すように、粒子強化部7には
SiC粒子1がアルミニウム合金溶湯2中に42体積%
含まれており、図4に示すように、境界部8ではSiC
粒子1の分散密度が粒子強化部7側からアルミニウム合
金部9側に向かって連続的に減少しており、図5に示す
ように、アルミニウム合金部9にはSiC粒子1は含ま
れていない。
【0013】次に、発明品の引張強度,硬さ及び磨耗減
量を測定した結果を表1に示す。引張強度は、境界部8
から境界面に対して直角方向に試験片を切り出し、JI
S Z 2241「金属材料引張試験法」に準じて測定
した。硬さは、粒子強化部7及びアルミニウム合金部9
から切り出した試験片についてJIS Z 2244
「ビッカース硬さ試験方法」に準じて測定した。磨耗減
量は、スラスト・カラ型の磨耗試験器を用い、粒子強化
部7及びアルミニウム合金部9から切り出した試験片に
ついて荷重10kgf、滑り速度0.5m/sec、試
験時間1時間の条件のもとで測定した。
【0014】
【表1】
【0015】表1に示す通り、発明品の境界部8の引張
強度は253MPaと高い値であり、破断はアルミニウ
ム合金部9で発生した。また、粒子強化部7の硬さは1
39Hvであり、アルミニウム合金部9の硬さは104
Hvであった。粒子強化部7の磨耗減量は1.22mg
であり、アルミニウム合金部9の磨耗減量は204.7
mgであった。
【0016】(比較例)実施例と同じアルミニウム合金
をマトリックス金属とし、平均粒径15μmのSiC粒
子を40体積%含む円盤状の粒子強化部材を作製し、図
示しない金型中に該粒子強化部材をセットし、該粒子強
化部材上に実施例と同じアルミニウム合金溶湯を注入
し、該粒子強化部材を鋳包んだ後、冷却凝固して粒子強
化部とアルミニウム合金部とを有するアルミニウム合金
鋳物(以下、「比較品」という)を鋳造した。
【0017】比較品の引張強度,表面硬さ及び磨耗減量
を測定した結果を表1に併記した。引張強度は、粒子強
化部とアルミニウム合金部との境界部(以下、「境界
部」という)から、境界面に対して直角方向に試験片を
切り出し、JIS Z 2241「金属材料引張試験
法」に準じて測定した。硬さは、粒子強化部及びアルミ
ニウム合金部から切り出した試験片についてJIS Z
2244「ビッカース硬さ試験方法」に準じて測定し
た。磨耗減量は、スラスト・カラ型の磨耗試験器を用
い、粒子強化部及びアルミニウム合金部から切り出した
試験片について荷重10kgf、滑り速度0.5m/s
ec、試験時間1時間の条件のもとで測定した。
【0018】表1に示す通り、比較品の境界部の引張強
度は85MPaと低い値であり、破断は粒子強化部とア
ルミニウム合金部との境界面で発生した。また、粒子強
化部の硬さは140Hvであり、アルミニウム合金部の
硬さは110Hvであった。粒子強化部の磨耗減量は
1.28mgであり、アルミニウム合金部の磨耗減量は
195.0mgであった。
【0019】以上の如く、発明品の境界部8の引張強度
は、比較品の境界部の引張強度に比べて大きく、しか
も、発明品の粒子強化部7の硬さ及びアルミニウム合金
部9の硬さがそれぞれ比較品の粒子強化部の硬さ及びア
ルミニウム合金部の硬さと同程度であり、発明品の粒子
強化部7の磨耗減量及びアルミニウム合金部9の磨耗減
量が比較品の粒子強化部の磨耗減量及びアルミニウム合
金部の磨耗減量と同程度であった。これらの結果より、
本実施例の製造方法によりSiC粒子によるアルミニウ
ム合金の部分強化が良好に行われていることが分かる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウム合金溶湯
中にセラミック粒子を添加し、鋳型に注湯して該セラミ
ック粒子を該アルミニウム合金溶湯中で沈降させた後、
該アルミニウム合金溶湯を冷却し凝固させるので、下部
から上部に向けて、セラミック粒子が偏析した組織−セ
ラミック粒子濃度が連続的に変化する組織−セラミック
粒子が存在しない組織を有するアルミニウム合金鋳物が
鋳造され、セラミック粒子が分散された部位とセラミッ
ク粒子が分散されない部位との境界部の強度が大きくな
り、セラミック粒子が分散された部位とセラミック粒子
が分散されない部位との境界部での破断しにくくなり、
アルミニウム合金鋳物の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例において金型に溶湯を充填した
状態を示す正面断面図である。
【図2】上記金型内で溶湯が凝固した状態を示す正面断
面図である。
【図3】図2に示す発明品の粒子強化部の顕微鏡写真で
ある。
【図4】図2に示す発明品の境界部の顕微鏡写真であ
る。
【図5】図2に示す発明品のアルミニウム合金部の顕微
鏡写真である。
【符号の説明】
1 SiC粒子 2 アルミニウム合金溶湯 5 金型

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径10〜20μmのセラミック粒
    子が1〜20体積%含まれるアルミニウム合金溶湯を、
    該アルミニウム合金の液相線温度より20℃以上高い温
    度に昇温した鋳型に注湯し、該アルミニウム合金溶湯底
    部の該セラミック粒子濃度が10〜60体積%となった
    後、該アルミニウム合金溶湯を冷却し凝固させることを
    特徴とするアルミニウム合金鋳物の製造方法。
JP16442695A 1995-05-26 1995-05-26 アルミニウム合金鋳物の製造方法 Pending JPH08325655A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003105461A (ja) * 2001-09-27 2003-04-09 Taiheiyo Cement Corp 金属−セラミックス複合材料およびその製造方法
WO2007030701A3 (en) * 2005-09-07 2007-05-18 Cubd Technologies Inc M Metal matrix composite bodies, and methods for making same
CN110773720A (zh) * 2019-11-20 2020-02-11 重庆华德机械制造有限公司 一种陶瓷增强耐磨件的制备方法及陶瓷增强耐磨件

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