JPH10195560A - 高耐熱性アルミニウム合金の製造方法および粒子圧着体の製造方法 - Google Patents
高耐熱性アルミニウム合金の製造方法および粒子圧着体の製造方法Info
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- JPH10195560A JPH10195560A JP8348903A JP34890396A JPH10195560A JP H10195560 A JPH10195560 A JP H10195560A JP 8348903 A JP8348903 A JP 8348903A JP 34890396 A JP34890396 A JP 34890396A JP H10195560 A JPH10195560 A JP H10195560A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 In situ 生成よりも更に微細なセラミックス
粒子を形成し、耐熱性アルミニウム合金の高温強度を更
に向上させる。 【解決手段】 ＡｌまたはＡｌ合金から成るマトリクス
中に強化材としてセラミックス粒子を分散させた高耐熱
Ａｌ合金の製造方法であって、下記の工程：メカニカル
アロイング法により、原料粉末の粒子を破砕しつつ原料
粉末同士の反応および原料粉末と外囲雰囲気との反応の
うち少なくとも一方を生起させて粒径０．０１〜０．１
μｍのセラミックス粒子を生成させる工程；破砕された
原料粉末粒子と生成したセラミックス粒子との混合物に
外力を加え、これら粒子を塑性変形させて相互に圧着す
ることにより緻密な粒子圧着体を形成する工程；粒子圧
着体をＡｌまたはＡｌ合金と一緒に溶解状態に維持する
ことによりセラミックス粒子を含む溶湯を形成する工
程；および溶湯を凝固させる工程を含む。
粒子を形成し、耐熱性アルミニウム合金の高温強度を更
に向上させる。 【解決手段】 ＡｌまたはＡｌ合金から成るマトリクス
中に強化材としてセラミックス粒子を分散させた高耐熱
Ａｌ合金の製造方法であって、下記の工程：メカニカル
アロイング法により、原料粉末の粒子を破砕しつつ原料
粉末同士の反応および原料粉末と外囲雰囲気との反応の
うち少なくとも一方を生起させて粒径０．０１〜０．１
μｍのセラミックス粒子を生成させる工程；破砕された
原料粉末粒子と生成したセラミックス粒子との混合物に
外力を加え、これら粒子を塑性変形させて相互に圧着す
ることにより緻密な粒子圧着体を形成する工程；粒子圧
着体をＡｌまたはＡｌ合金と一緒に溶解状態に維持する
ことによりセラミックス粒子を含む溶湯を形成する工
程；および溶湯を凝固させる工程を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高耐熱性アルミニ
ウム合金の製造方法および粒子圧着体の製造方法に関す
る。
ウム合金の製造方法および粒子圧着体の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムまたはアルミニウム合金か
ら成るマトリクス中に強化材としてセラミックス粒子を
分散させることにより耐熱性アルミニウム合金を製造す
ることが知られている。この耐熱性アルミニウム合金
は、基本的にはアルミニウムまたはアルミニウム合金の
溶湯にセラミックス粉末を添加し分散させた状態で凝固
させることにより得られる。
ら成るマトリクス中に強化材としてセラミックス粒子を
分散させることにより耐熱性アルミニウム合金を製造す
ることが知られている。この耐熱性アルミニウム合金
は、基本的にはアルミニウムまたはアルミニウム合金の
溶湯にセラミックス粉末を添加し分散させた状態で凝固
させることにより得られる。
【０００３】その際、分散粒子の強化作用をできるだけ
大きくするには、分散粒子をできるだけ小さくすること
が望ましい。しかし、セラミックス粉末粒子は小さくな
るほど表面張力の影響が大きくなり、アルミニウム溶湯
との濡れ性が低下して、溶湯内部へ分散させることが困
難になるため、分散粒子の微細化には限界がある。ま
た、粉末粒子自体も微細化には限界がある。
大きくするには、分散粒子をできるだけ小さくすること
が望ましい。しかし、セラミックス粉末粒子は小さくな
るほど表面張力の影響が大きくなり、アルミニウム溶湯
との濡れ性が低下して、溶湯内部へ分散させることが困
難になるため、分散粒子の微細化には限界がある。ま
た、粉末粒子自体も微細化には限界がある。
【０００４】特開平６−１７１６５号公報には、このよ
うな限界を克服した金属基複合材料の製造方法が開示さ
れている。この方法では、チタン粉末、炭素粉末、アル
ミニウム粉末を混合してペレット状に成形し、このペレ
ットにアルミニウム合金溶湯を含浸させた後に、所定温
度に加熱することによりペレット中に炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）粒子をIn situ 生成させ、このペレットをアルミニ
ウム合金の溶湯中に溶解し、そして鋳造・凝固させるこ
とにより、アルミニウム合金マトリクス中に微細なＴｉ
Ｃ粒子が均一に分散した金属基複合材料を得るものであ
る。
うな限界を克服した金属基複合材料の製造方法が開示さ
れている。この方法では、チタン粉末、炭素粉末、アル
ミニウム粉末を混合してペレット状に成形し、このペレ
ットにアルミニウム合金溶湯を含浸させた後に、所定温
度に加熱することによりペレット中に炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）粒子をIn situ 生成させ、このペレットをアルミニ
ウム合金の溶湯中に溶解し、そして鋳造・凝固させるこ
とにより、アルミニウム合金マトリクス中に微細なＴｉ
Ｃ粒子が均一に分散した金属基複合材料を得るものであ
る。
【０００５】この方法によると、分散したＴｉＣ粒子の
粒径として０．０５〜１．０μｍのものが得られてい
る。これは、粉末を溶湯に添加する方法では達成できな
かった微細化である。しかし、ペレット内部でのIn sit
u 反応による粒子生成では、これ以上の微細化には限界
があった。
粒径として０．０５〜１．０μｍのものが得られてい
る。これは、粉末を溶湯に添加する方法では達成できな
かった微細化である。しかし、ペレット内部でのIn sit
u 反応による粒子生成では、これ以上の微細化には限界
があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
ペレット内 In situ生成による粒子よりも更に微細なセ
ラミックス粒子を分散させることにより高温強度を向上
させた高耐熱性アルミニウム合金の製造方法を提供する
ことを目的とする。本発明はまた、この高耐熱性アルミ
ニウム合金を製造する際に溶湯中に添加するためのセラ
ミックス粒子圧着体の製造方法をも提供する。
ペレット内 In situ生成による粒子よりも更に微細なセ
ラミックス粒子を分散させることにより高温強度を向上
させた高耐熱性アルミニウム合金の製造方法を提供する
ことを目的とする。本発明はまた、この高耐熱性アルミ
ニウム合金を製造する際に溶湯中に添加するためのセラ
ミックス粒子圧着体の製造方法をも提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の高耐熱性アルミニウム合金の製造方法
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成るマト
リクス中に強化材としてセラミックス粒子を分散させた
高耐熱アルミニウム合金の製造方法であって、下記の工
程：メカニカルアロイング法により、原料粉末の粒子を
破砕しつつ原料粉末同士の反応および原料粉末と外囲雰
囲気との反応のうち少なくとも一方を生起させて粒径
０．０１〜０．１μｍのセラミックス粒子を生成させる
工程、該破砕された原料粉末粒子と該生成したセラミッ
クス粒子との混合物に外力を加え、これら粒子を塑性変
形させて相互に圧着することにより緻密な粒子圧着体を
形成する工程、該粒子圧着体をアルミニウムまたはアル
ミニウム合金と一緒に溶解状態に維持することにより該
セラミックス粒子を含む溶湯を形成する工程、および該
溶湯を凝固させる工程、を含むことを特徴とする。
めに、本発明の高耐熱性アルミニウム合金の製造方法
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成るマト
リクス中に強化材としてセラミックス粒子を分散させた
高耐熱アルミニウム合金の製造方法であって、下記の工
程：メカニカルアロイング法により、原料粉末の粒子を
破砕しつつ原料粉末同士の反応および原料粉末と外囲雰
囲気との反応のうち少なくとも一方を生起させて粒径
０．０１〜０．１μｍのセラミックス粒子を生成させる
工程、該破砕された原料粉末粒子と該生成したセラミッ
クス粒子との混合物に外力を加え、これら粒子を塑性変
形させて相互に圧着することにより緻密な粒子圧着体を
形成する工程、該粒子圧着体をアルミニウムまたはアル
ミニウム合金と一緒に溶解状態に維持することにより該
セラミックス粒子を含む溶湯を形成する工程、および該
溶湯を凝固させる工程、を含むことを特徴とする。
【０００８】本発明の高耐熱性アルミニウム合金の製造
方法においては、メカニカルアロイング法を利用して、
原料粉末を破砕して微細化すると同時に原料粉末同士の
反応または原料粉末と外囲雰囲気との反応のうち少なく
とも一方により、粒径０．０１〜０．１μｍという微細
なセラミックス粒子を生成させる。そして、破砕された
原料粉末および生成した微細セラミックス粒子を外力に
より塑性変形させ粒子同士を相互に圧着することにより
緻密な粒子圧着体とする。粒子が塑性変形する際に粒子
表面の自然酸化膜等の種々の被膜が破壊され、活性な新
生面が現れる。この状態の粒子を圧着してバルク材料の
形としたことにより、粉末状態で用いた場合のように濡
れ性の問題を生ずることなく、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金の溶湯中で高い分散性が得られる。特にセ
ラミックス微細粒子は、上記塑性変形時に現れた活性な
新生面により溶湯との濡れ性が高く、溶湯中に容易に分
散する。この状態の溶湯を鋳造等により凝固させると、
アルミニウムまたはアルミニウム合金から成るマトリク
ス中に粒径０．０１〜０．１μｍの微細なセラミックス
粒子が分散した高耐熱性アルミニウム合金が得られる。
方法においては、メカニカルアロイング法を利用して、
原料粉末を破砕して微細化すると同時に原料粉末同士の
反応または原料粉末と外囲雰囲気との反応のうち少なく
とも一方により、粒径０．０１〜０．１μｍという微細
なセラミックス粒子を生成させる。そして、破砕された
原料粉末および生成した微細セラミックス粒子を外力に
より塑性変形させ粒子同士を相互に圧着することにより
緻密な粒子圧着体とする。粒子が塑性変形する際に粒子
表面の自然酸化膜等の種々の被膜が破壊され、活性な新
生面が現れる。この状態の粒子を圧着してバルク材料の
形としたことにより、粉末状態で用いた場合のように濡
れ性の問題を生ずることなく、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金の溶湯中で高い分散性が得られる。特にセ
ラミックス微細粒子は、上記塑性変形時に現れた活性な
新生面により溶湯との濡れ性が高く、溶湯中に容易に分
散する。この状態の溶湯を鋳造等により凝固させると、
アルミニウムまたはアルミニウム合金から成るマトリク
ス中に粒径０．０１〜０．１μｍの微細なセラミックス
粒子が分散した高耐熱性アルミニウム合金が得られる。
【０００９】本発明はまた、溶解過程を経てアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金中へ分散強化材としてセラミ
ックス粒子を導入するために用いる粒子圧着体の製造方
法であって、下記の工程：メカニカルアロイング法によ
り、原料粉末の粒子を破砕しつつ原料粉末同士の反応お
よび原料粉末と外囲雰囲気との反応のうち少なくとも一
方を生起させて粒径０．０１〜０．１μｍのセラミック
ス粒子を生成させる工程、および該破砕された原料粉末
粒子と該生成したセラミックス粒子との混合物に外力を
加え、これら粒子を塑性変形させて相互に圧着すること
により緻密な粒子圧着体を形成する工程、を含むことを
特徴とする粒子圧着体の製造方法をも提供する。
ムまたはアルミニウム合金中へ分散強化材としてセラミ
ックス粒子を導入するために用いる粒子圧着体の製造方
法であって、下記の工程：メカニカルアロイング法によ
り、原料粉末の粒子を破砕しつつ原料粉末同士の反応お
よび原料粉末と外囲雰囲気との反応のうち少なくとも一
方を生起させて粒径０．０１〜０．１μｍのセラミック
ス粒子を生成させる工程、および該破砕された原料粉末
粒子と該生成したセラミックス粒子との混合物に外力を
加え、これら粒子を塑性変形させて相互に圧着すること
により緻密な粒子圧着体を形成する工程、を含むことを
特徴とする粒子圧着体の製造方法をも提供する。
【００１０】これにより製造した粒子圧着体は、溶解過
程を経てアルミニウムまたはアルミニウム合金中へ分散
強化材としてセラミックス粒子を導入させるために用い
る強化粒子導入材としてそのまま用いることができる。
程を経てアルミニウムまたはアルミニウム合金中へ分散
強化材としてセラミックス粒子を導入させるために用い
る強化粒子導入材としてそのまま用いることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】メカニカルアロイング法は、一般
に行われている方法で行えばよく、例えばアトライタ
ー、遊星ボールミル、振動ボールミル等を用いて行う。
メカニカルアロイング法により破砕された原料粉末粒子
および生成したセラミックス粒子を共に塑性変形させ粒
子同士を相互に圧着する外力付与手段として、本発明者
は現在までに試行した範囲では押出加工が適しているこ
とを確認している。ただし、外力付与手段を特に押出加
工のみに限定する理由はなく、粒子の塑性変形と相互圧
着とにより、緻密な粒子圧着体を形成できる加工方法で
あればよい。これにより形成する圧着体は、実質的に空
孔を含有しないことが望ましく、例えば密度９９％以上
の緻密なものであることが望ましい。
に行われている方法で行えばよく、例えばアトライタ
ー、遊星ボールミル、振動ボールミル等を用いて行う。
メカニカルアロイング法により破砕された原料粉末粒子
および生成したセラミックス粒子を共に塑性変形させ粒
子同士を相互に圧着する外力付与手段として、本発明者
は現在までに試行した範囲では押出加工が適しているこ
とを確認している。ただし、外力付与手段を特に押出加
工のみに限定する理由はなく、粒子の塑性変形と相互圧
着とにより、緻密な粒子圧着体を形成できる加工方法で
あればよい。これにより形成する圧着体は、実質的に空
孔を含有しないことが望ましく、例えば密度９９％以上
の緻密なものであることが望ましい。
【００１２】粒子圧着体をアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金と一緒に溶解状態に維持するには、粒子圧着体
とアルミニウムまたはアルミニウム合金とを一緒に溶解
してもよいし、あるいは粒子圧着体をアルミニウムまた
はアルミニウム合金の溶湯中に添加してもよいし、ある
いは粒子圧着体を装入してある炉内にアルミニウムまた
はアルミニウム合金の溶湯を注入してもよい。
ウム合金と一緒に溶解状態に維持するには、粒子圧着体
とアルミニウムまたはアルミニウム合金とを一緒に溶解
してもよいし、あるいは粒子圧着体をアルミニウムまた
はアルミニウム合金の溶湯中に添加してもよいし、ある
いは粒子圧着体を装入してある炉内にアルミニウムまた
はアルミニウム合金の溶湯を注入してもよい。
【００１３】本発明の望ましい一態様においては、原料
粉末としてアルミニウム粉末を用い、これをメカニカル
アロイング法により外囲雰囲気としての大気中酸素と反
応させて、セラミックス粒子としてアルミナ粒子を生成
させる。これにより、破砕されたアルミニウム粒子と生
成したアルミナ粒子との混合物が得られる。本発明の望
ましい別の態様においては、原料粉末としてアルミニウ
ム粉末、チタン粉末および炭素粉末を用い、チタン粉末
と炭素粉末とをメカニカルアロイング法により反応させ
てセラミックス粉末として炭化チタン粉末を生成させ
る。これにより、破砕されたアルミニウム粒子、チタン
粒子、炭素粒子と、生成した炭化チタン粒子との混合物
が得られる。
粉末としてアルミニウム粉末を用い、これをメカニカル
アロイング法により外囲雰囲気としての大気中酸素と反
応させて、セラミックス粒子としてアルミナ粒子を生成
させる。これにより、破砕されたアルミニウム粒子と生
成したアルミナ粒子との混合物が得られる。本発明の望
ましい別の態様においては、原料粉末としてアルミニウ
ム粉末、チタン粉末および炭素粉末を用い、チタン粉末
と炭素粉末とをメカニカルアロイング法により反応させ
てセラミックス粉末として炭化チタン粉末を生成させ
る。これにより、破砕されたアルミニウム粒子、チタン
粒子、炭素粒子と、生成した炭化チタン粒子との混合物
が得られる。
【００１４】上記望ましい態様においては、原料粉末が
アルミニウム粉末を含むが、これは外力による塑性変形
および圧着が容易だからであり、また、一緒に溶解状態
に維持するアルミニウムまたはアルミニウム合金の組成
に近い方が製造上便利だからである。したがって、原料
粉末は必ずしもアルミニウム粉末を含む必要はなく、必
要なセラミックス粒子を生成する成分を含み塑性変形お
よび圧着が可能な粉末であればよく、アルミニウム粉末
に代えてまたはアルミニウム粉末と共に、通常アルミニ
ウム合金の組成を構成する成分の粉末あるいはアルミニ
ウム合金粉末、またはアルミニウム合金以外の合金粉末
等、必要に応じて種々の組成の粉末を用いることができ
る。
アルミニウム粉末を含むが、これは外力による塑性変形
および圧着が容易だからであり、また、一緒に溶解状態
に維持するアルミニウムまたはアルミニウム合金の組成
に近い方が製造上便利だからである。したがって、原料
粉末は必ずしもアルミニウム粉末を含む必要はなく、必
要なセラミックス粒子を生成する成分を含み塑性変形お
よび圧着が可能な粉末であればよく、アルミニウム粉末
に代えてまたはアルミニウム粉末と共に、通常アルミニ
ウム合金の組成を構成する成分の粉末あるいはアルミニ
ウム合金粉末、またはアルミニウム合金以外の合金粉末
等、必要に応じて種々の組成の粉末を用いることができ
る。
【００１５】以下に、実施例により本発明を更に詳細に
説明する。
説明する。
【００１６】
〔実施例１〕原料粉末としてアルミニウム粉末（東洋ア
ルミニウム社製、−１００メッシュ）１５０ｇを、ステ
ンレス鋼球と共にポットに入れ、大気中で２４時間ボー
ルミル粉砕した。粉砕粉を化学分析したところ、粒径
０．０１〜０．０８μｍのアルミナ（Al2O3 ）粒子が１
０ vol％生成していた。これは原料のアルミニウム粉末
粒子がボールミル粉砕でのメカニカルアロイング作用に
より微細化し且つ大気中の酸素と結合してアルミナが生
成したためである。この粉砕粉をφ３０ｍｍのアルミニ
ウム製円筒中に封入し、４００℃に加熱して押出比６で
押出加工を行い、押出棒を作製した。この押出棒の密度
比は９９％以上（残部空孔）であった。
ルミニウム社製、−１００メッシュ）１５０ｇを、ステ
ンレス鋼球と共にポットに入れ、大気中で２４時間ボー
ルミル粉砕した。粉砕粉を化学分析したところ、粒径
０．０１〜０．０８μｍのアルミナ（Al2O3 ）粒子が１
０ vol％生成していた。これは原料のアルミニウム粉末
粒子がボールミル粉砕でのメカニカルアロイング作用に
より微細化し且つ大気中の酸素と結合してアルミナが生
成したためである。この粉砕粉をφ３０ｍｍのアルミニ
ウム製円筒中に封入し、４００℃に加熱して押出比６で
押出加工を行い、押出棒を作製した。この押出棒の密度
比は９９％以上（残部空孔）であった。
【００１７】この押出棒１００ｇと純アルミニウム（純
度９９．９％）１００ｇとを一緒に高周波溶解にて８０
０℃×２０分溶解した後に、室温の鋳鉄製金型に鋳造し
た。鋳造材の寸法形状は２０ｍｍ×５０ｍｍ×７０ｍｍ
であった。鋳造材中央部の内部組織を観察したところ、
アルミニウムマトリクス中に上記のアルミナ粒子が約５
vol％の量で均一に分散していた。
度９９．９％）１００ｇとを一緒に高周波溶解にて８０
０℃×２０分溶解した後に、室温の鋳鉄製金型に鋳造し
た。鋳造材の寸法形状は２０ｍｍ×５０ｍｍ×７０ｍｍ
であった。鋳造材中央部の内部組織を観察したところ、
アルミニウムマトリクス中に上記のアルミナ粒子が約５
vol％の量で均一に分散していた。
【００１８】この鋳造材から１０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍ
ｍの試験片を切り出し、１８０℃にて曲げ試験を行った
ところ、曲げ強度は１８０ＭＰａであった。 〔実施例２〕原料粉末としてアルミニウム粉末（東洋ア
ルミニウム社製、−１００メッシュ）１０ｇ、チタン粉
末（大阪チタン社製、−２５０メッシュ）８ｇ、炭素粉
末（日本黒鉛社製、平均粒径１０μｍ）２ｇを、Ｖ型混
合機で３０分間混合した後、ステンレス鋼球と共にポッ
トに入れ、アルゴンガス中で３６時間ボールミル粉砕し
た。粉砕粉を化学分析したところ、粒径０．０１〜０．
１μｍの炭化チタン粒子が２０ vol％生成していた。こ
れは原料粉末のうちチタン粉末粒子および炭素粉末粒子
が、ボールミル粉砕でのメカニカルアロイング作用によ
り微細化し且つ両者が反応して炭化チタンを生成したた
めである。この粉砕粉をφ３０ｍｍのアルミニウム製円
筒中に封入し、実施例１と同様の条件で押出加工を行
い、押出棒を作製した。この押出棒の密度比は９９％以
上（残部空孔）であった。
ｍの試験片を切り出し、１８０℃にて曲げ試験を行った
ところ、曲げ強度は１８０ＭＰａであった。 〔実施例２〕原料粉末としてアルミニウム粉末（東洋ア
ルミニウム社製、−１００メッシュ）１０ｇ、チタン粉
末（大阪チタン社製、−２５０メッシュ）８ｇ、炭素粉
末（日本黒鉛社製、平均粒径１０μｍ）２ｇを、Ｖ型混
合機で３０分間混合した後、ステンレス鋼球と共にポッ
トに入れ、アルゴンガス中で３６時間ボールミル粉砕し
た。粉砕粉を化学分析したところ、粒径０．０１〜０．
１μｍの炭化チタン粒子が２０ vol％生成していた。こ
れは原料粉末のうちチタン粉末粒子および炭素粉末粒子
が、ボールミル粉砕でのメカニカルアロイング作用によ
り微細化し且つ両者が反応して炭化チタンを生成したた
めである。この粉砕粉をφ３０ｍｍのアルミニウム製円
筒中に封入し、実施例１と同様の条件で押出加工を行
い、押出棒を作製した。この押出棒の密度比は９９％以
上（残部空孔）であった。
【００１９】この押出棒５０ｇと純アルミニウム（純度
９９．９％）１００ｇとを一緒に高周波溶解にて８００
℃×２０分溶解した後、実施例１と同じ室温の鋳鉄製金
型に鋳造した。鋳造材中央部の内部組織を観察したとこ
ろ、アルミニウムマトリクス中に上記炭化チタン粒子が
約６ vol％の量で均一に分散していた。
９９．９％）１００ｇとを一緒に高周波溶解にて８００
℃×２０分溶解した後、実施例１と同じ室温の鋳鉄製金
型に鋳造した。鋳造材中央部の内部組織を観察したとこ
ろ、アルミニウムマトリクス中に上記炭化チタン粒子が
約６ vol％の量で均一に分散していた。
【００２０】この鋳造材から実施例１と同様に試験片を
切り出し、１８０℃にて曲げ試験を行ったところ、曲げ
強度は１８３ＭＰａであった。 〔比較例〕比較として、セラミックス粒子のIn situ 生
成を利用した特開平６−１７１６５号公報記載の従来法
により、以下の手順で試料を作製した。
切り出し、１８０℃にて曲げ試験を行ったところ、曲げ
強度は１８３ＭＰａであった。 〔比較例〕比較として、セラミックス粒子のIn situ 生
成を利用した特開平６−１７１６５号公報記載の従来法
により、以下の手順で試料を作製した。
【００２１】実施例１または２で用いたものと同じチタ
ン粉末８ｇ、アルミニウム粉末１０ｇを均一に混合して
金型成形し、φ３０ｍｍ×１０ｍｍの円板状多孔質ペレ
ット（密度比８５％）を作製した。このペレットを、７
５０℃の保持した純アルミニウム（純度９９．９％）の
溶湯中に浸漬し、空孔部に純アルミニウムを充填した。
ン粉末８ｇ、アルミニウム粉末１０ｇを均一に混合して
金型成形し、φ３０ｍｍ×１０ｍｍの円板状多孔質ペレ
ット（密度比８５％）を作製した。このペレットを、７
５０℃の保持した純アルミニウム（純度９９．９％）の
溶湯中に浸漬し、空孔部に純アルミニウムを充填した。
【００２２】次に、このペレットをアルゴンガス雰囲気
中にて１２００℃に約１０秒保持したのち、室温に冷却
した。ペレットの内部組織を観察したところ、粒径０．
０５〜１．０μｍの炭化チタン粒子が多数析出してい
た。このペレットを、８００℃に保持した純アルミニウ
ム（純度９９．９％）の溶湯中に投入して約１０分保持
した後、実施例１と同じ室温の鋳鉄製金型に鋳造した。
中にて１２００℃に約１０秒保持したのち、室温に冷却
した。ペレットの内部組織を観察したところ、粒径０．
０５〜１．０μｍの炭化チタン粒子が多数析出してい
た。このペレットを、８００℃に保持した純アルミニウ
ム（純度９９．９％）の溶湯中に投入して約１０分保持
した後、実施例１と同じ室温の鋳鉄製金型に鋳造した。
【００２３】鋳造材中央部の内部組織を観察したとこ
ろ、アルミニウムマトリクス中に上記炭化チタン粒子が
約２０ vol％の量で均一に分散していた。この鋳造材か
ら実施例１と同様に試験片を切り出し、１８０℃にて曲
げ試験を行ったところ、曲げ強度は１５０ＭＰａであっ
た。図１に、上記の実施例１、２および比較例の試験結
果を比較して示す。
ろ、アルミニウムマトリクス中に上記炭化チタン粒子が
約２０ vol％の量で均一に分散していた。この鋳造材か
ら実施例１と同様に試験片を切り出し、１８０℃にて曲
げ試験を行ったところ、曲げ強度は１５０ＭＰａであっ
た。図１に、上記の実施例１、２および比較例の試験結
果を比較して示す。
【００２４】本発明の実施例１、２においては、１８０
℃曲げ強度は比較例の１５０ＭＰａに対してそれぞれ１
８０ＭＰａ、１８３ＭＰａと約２０％向上している。こ
れは従来法による比較例ではセラミックス粒子の粒径が
０．０５〜１．０μｍであったのに対して、本発明によ
る実施例１、２ではそれぞれ０．０１〜０．０８μｍ、
０．０１〜０．１０μｍと微細化したことにより、セラ
ミックス粒子による分散強化作用がより高まったためで
ある。なお、本発明の実施例１、２ではセラミックス粒
子の含有量（体積率）がそれぞれ約５ vol％、約６ vol
％であり、比較例の約２０ vol％に比べて４分の１程度
とかなり少ないにもかかわらず、上記のように大幅な強
度向上が得られている。これは、分散強化に直接寄与す
るのは、強化粒子の体積率ではなく、強化粒子の個数だ
からである。すなわち、本発明の実施例では微細化によ
り粒子個数が飛躍的に増加したことにより、従来法によ
る比較例よりも粒子体積率ではかなり少ないが、逆に粒
子個数では上回ったため、高温強度が向上したと考えら
れる。
℃曲げ強度は比較例の１５０ＭＰａに対してそれぞれ１
８０ＭＰａ、１８３ＭＰａと約２０％向上している。こ
れは従来法による比較例ではセラミックス粒子の粒径が
０．０５〜１．０μｍであったのに対して、本発明によ
る実施例１、２ではそれぞれ０．０１〜０．０８μｍ、
０．０１〜０．１０μｍと微細化したことにより、セラ
ミックス粒子による分散強化作用がより高まったためで
ある。なお、本発明の実施例１、２ではセラミックス粒
子の含有量（体積率）がそれぞれ約５ vol％、約６ vol
％であり、比較例の約２０ vol％に比べて４分の１程度
とかなり少ないにもかかわらず、上記のように大幅な強
度向上が得られている。これは、分散強化に直接寄与す
るのは、強化粒子の体積率ではなく、強化粒子の個数だ
からである。すなわち、本発明の実施例では微細化によ
り粒子個数が飛躍的に増加したことにより、従来法によ
る比較例よりも粒子体積率ではかなり少ないが、逆に粒
子個数では上回ったため、高温強度が向上したと考えら
れる。
【００２５】なお、上記実施例１、２においては、本発
明に従って粒子圧着体をアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金と一緒に溶解状態に維持することによりセラミッ
クス粒子を含む溶湯を形成する手段として、押出棒を純
アルミニウムと一緒に高周波溶解して溶湯を形成する形
態を採用したが、予め準備したアルミニウム溶湯中へ押
出棒を投入する形態や、押出棒を装入してある炉内にア
ルミニウム溶湯を注入する形態等、種々の形態が可能で
あり、用いる設備その他の事情に応じて適宜選択すれば
よい。
明に従って粒子圧着体をアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金と一緒に溶解状態に維持することによりセラミッ
クス粒子を含む溶湯を形成する手段として、押出棒を純
アルミニウムと一緒に高周波溶解して溶湯を形成する形
態を採用したが、予め準備したアルミニウム溶湯中へ押
出棒を投入する形態や、押出棒を装入してある炉内にア
ルミニウム溶湯を注入する形態等、種々の形態が可能で
あり、用いる設備その他の事情に応じて適宜選択すれば
よい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のペレット内 In situ生成による粒子よりも更に微
細なセラミックス粒子を分散させることにより高温強度
を向上させた高耐熱性アルミニウム合金の製造方法が提
供される。本発明によれば、この高耐熱性アルミニウム
合金を製造する際に溶湯中に添加するためのセラミック
ス粒子圧着体の製造方法も提供される。
従来のペレット内 In situ生成による粒子よりも更に微
細なセラミックス粒子を分散させることにより高温強度
を向上させた高耐熱性アルミニウム合金の製造方法が提
供される。本発明によれば、この高耐熱性アルミニウム
合金を製造する際に溶湯中に添加するためのセラミック
ス粒子圧着体の製造方法も提供される。
【図１】図１は、本発明の方法および従来の方法により
それぞれ製造した耐熱性アルミニウム合金の高温曲げ強
度を比較して示すグラフである。
それぞれ製造した耐熱性アルミニウム合金の高温曲げ強
度を比較して示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
ら成るマトリクス中に強化材としてセラミックス粒子を
分散させた高耐熱性アルミニウム合金の製造方法であっ
て、下記の工程：メカニカルアロイング法により、原料
粉末の粒子を破砕しつつ原料粉末同士の反応および原料
粉末と外囲雰囲気との反応のうち少なくとも一方を生起
させて粒径０．０１〜０．１μｍのセラミックス粒子を
生成させる工程、 該破砕された原料粉末粒子と該生成したセラミックス粒
子との混合物に外力を加え、これら粒子を塑性変形させ
て相互に圧着することにより緻密な粒子圧着体を形成す
る工程、 該粒子圧着体をアルミニウムまたはアルミニウム合金と
一緒に溶解状態に維持することにより該セラミックス粒
子を含む溶湯を形成する工程、および該溶湯を凝固させ
る工程、を含むことを特徴とする高耐熱性アルミニウム
合金の製造方法。 - 【請求項２】 上記原料粉末としてアルミニウム粉末を
用い、メカニカルアロイング法により該アルミニウム粉
末を破砕しつつ上記外囲雰囲気としての大気中酸素と反
応させて、上記セラミックス粒子としてアルミナ粒子を
生成させることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 上記原料粉末としてアルミニウム粉末、
チタン粉末および炭素粉末を用い、メカニカルアロイン
グ法によりこれら粉末の粒子を破砕しつつチタン粉末と
炭素粉末とを反応させて上記セラミックス粒子として炭
化チタン粒子を生成させることを特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項４】 溶解過程を経てアルミニウムまたはアル
ミニウム合金中へ分散強化材としてセラミックス粒子を
導入するために用いる粒子圧着体の製造方法であって、
下記の工程：メカニカルアロイング法により、原料粉末
の粒子を破砕しつつ原料粉末同士の反応および原料粉末
と外囲雰囲気との反応のうち少なくとも一方を生起させ
て粒径０．０１〜０．１μｍのセラミックス粒子を生成
させる工程、および該破砕された原料粉末粒子と該生成
したセラミックス粒子との混合物に外力を加え、これら
粒子を塑性変形させて相互に圧着することにより緻密な
粒子圧着体を形成する工程、を含むことを特徴とする粒
子圧着体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8348903A JPH10195560A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高耐熱性アルミニウム合金の製造方法および粒子圧着体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8348903A JPH10195560A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高耐熱性アルミニウム合金の製造方法および粒子圧着体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10195560A true JPH10195560A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=18400168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8348903A Pending JPH10195560A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高耐熱性アルミニウム合金の製造方法および粒子圧着体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10195560A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009526725A (ja) * | 2006-02-17 | 2009-07-23 | ニューキャッスル イノベイション リミテッド | 結晶三元セラミック前駆体 |
| WO2018074179A1 (ja) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 株式会社ベイシティ | アルミニウム－黒鉛－炭化物の複合体 |
| CN112692295A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-23 | 迈特李新材料(深圳)有限公司 | 一种3d打印用的铝基纳米复合材料粉末及其制备方法 |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP8348903A patent/JPH10195560A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009526725A (ja) * | 2006-02-17 | 2009-07-23 | ニューキャッスル イノベイション リミテッド | 結晶三元セラミック前駆体 |
| WO2018074179A1 (ja) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 株式会社ベイシティ | アルミニウム－黒鉛－炭化物の複合体 |
| JP2018065703A (ja) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 富士先端技術株式会社 | アルミニウム−黒鉛−炭化物の複合体 |
| CN109862976A (zh) * | 2016-10-17 | 2019-06-07 | 海湾城市株式会社 | 铝-石墨-碳化物的复合体 |
| CN112692295A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-23 | 迈特李新材料(深圳)有限公司 | 一种3d打印用的铝基纳米复合材料粉末及其制备方法 |
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