JPS61106742A - アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる材料組成物およびその製造法 - Google Patents

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる材料組成物およびその製造法

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JPS61106742A
JPS61106742A JP60177021A JP17702185A JPS61106742A JP S61106742 A JPS61106742 A JP S61106742A JP 60177021 A JP60177021 A JP 60177021A JP 17702185 A JP17702185 A JP 17702185A JP S61106742 A JPS61106742 A JP S61106742A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からな
る材料組成物およびその製法に関する。
発明を達成するための手段 本発明の第1思想によれば、ジルコニア5〜50容量%
が配合されているアルミニウムまたはアルミニウム合金
よりなる組成物が提供される。
ジルコニアは、有利に10〜30容量%、最):   
 も有利には20容量%の量で存在する。
ジルコニアは、アルミニウムまたはアルミニウム合金中
にジルコニアの繊維の形で配合することができる。
この場合には、繊維のアスペクト比(aspectra
tio )は50〜100であり、繊維の直径は2〜2
0μmである。
しかし、ジルコニアはアルミニウムまたはアルミニウム
合金中へ、粉末の形で配合することもできる。
アルミニウム寸たはアルミニウム合金は、1M13とし
て公知のアルミニウム合金であってもよい。
また、アルミニウムまたはアルミニウム合金は、Lo−
Exとして公知のアルミニウム合金であってもよい。
上記のいずれの場合でも、ジルコニアはイツトリアおよ
び/″!!たけ希土類金属または酸化カルシウムまたは
酸化マグネ・/ラムによって安定化されていてもよい。
本発明の第2思想によれば1本発明の第1思  ;想に
よる材料組成物の製法が提供され、該方法は溶融したア
ルミニウムまたは溶融したアルミニウム合金をつくり1
次いでこの中にジルコニアを5〜50容量%の量で配合
し、それからこうしてつくった材料を凝固させることか
らなる。
ジルコニアが繊維の形で存在する場合には。
本方法はジルコニア繊維のワッドまたはマットをつくり
1次いでワッドまたはマットを溶融したアルミニウムま
たはアルミニウム合金で浸透することからなっていても
よい。
アルミニウムまたはアルミニウム合金は、有利にスクイ
ズキャスティング法によって浸透逼れる。
しかし、ジルコニアは粉末の形であってもよく、この場
合には本方法はジルコニア粉末全溶融したアルミニウム
またはアルミニウム合金中へ配合することからなってい
てもよい。
配合は、有利に800℃の只度である。
さらに、方法は凝固した材料の熱処理工程を有していて
もよい。
材料は次のようにして製造される: 実施例 例1 イツトリアにより部分的に安定化された、50〜100
0のアスペクト比および2〜20μmの直径を有するジ
ルコニア繊維を圧縮によってワッドに成形する。繊維を
一緒に保持するため結合剤を含有させる。圧縮は、出来
上った材料中でジルコニアの所望容積が得られる程度の
ものである。この容積は5〜50%であってもよいが、
有利には10〜30%、たとえば2096である。
次いで、ワッドまたはマットを密閉金型中へ挿入し、溶
融したアルミニウム合金を重力により金型中へ供給する
。このアルミニウム合金はLo−Exとして公知のもの
であるか、またはBS、1490 :1970 : 1
M13により1M13として公知のものであってもよい
。溶融したアルミニウム合金は、スクイズキャスティン
グとして公知の方法により数トンの力の下で凝固させて
、溶融したアルミニウム合金を繊維のワッドまたはマッ
トに十分に浸透させることができる。
次いで、こうしてつくった材料を凝固させ。
溶体化処理により熱処理し、時効させる。
上記のようにして製造した。ジルコニア繊維20容量%
を有する材料の熱伝導率、熱膨張係数および密度、およ
びかかる性質と、該アルミニウム合金自体、ねずみ鋳鉄
およびオーステナイト鋳鉄の相応する性質との比較は1
次の第■第口および第■1表に掲げる。
LM13合金      0.4−0   140LM
13+20%ジルコニア繊維0.22      63
ねずみ鋳鉄      0.13    37オーステ
ナイト鋳鉄   0.11    311M13合金 
   19.0  19.5  20.0LM13+2
0% ジルコニア繊維   14.0  16.0   17
.7ねずみ鋳鉄    11.0  11.7  12
.2オーステナイト鋳鉄  19,0   19.0 
 19.0第  ■  表 密度の比較(Z/cc ) LM 13合金         2・70LM13+
20%ジルコニア繊維   3.42ねずみ鋳鉄   
      7.2 オーステナイト鋳鉄       7.6上記のように
して製造した材料の膨張係数に対するジルコニア含量の
効果は、第■表に掲げる。ジルコニアの・ξ−セント値
は容量%である。
含量の効果(χX 10−6/’C) 20−100°C2o〜20o0C2o−300°CL
M13+1096ジルコニア 16.7   1a7 
  17.71M13+20%ジルコニア  14.6
   16.0   17.7LM13+25%ジルコ
ニア  13.5’    13.7   17.0添
付図面につき、第1図、第2図、第3図および第4図は
、3種の材料、即ち例1で使用したアルミニウム合金、
ジルコニア繊維10%を含有する。例1につき上述した
ようにして製造したアルミニウム合金およびジルコニア
繊維20%を含有する、例1につき上述したようにして
製造したアルミニウム合金の引張り強さ、伸び、圧縮お
よび硬度の温度による変化を示す。
引張り強さの試験は、直径0.45Cm (0,178
インチノで、直径の5倍の長さを有する試料につき、試
料を試験温度で100時間均熱した後に実施した。伸び
の試験は、同様の試料につき、同様の均熱後に実施した
。圧縮試験は、直径0゜95 (=−m (0,375
インチ)、長さ0.95 cIn(0゜375インチ)
の試料につき、試料を試験温度で100時間均熱した後
に実施した0、1%圧縮応力弐験である。硬度試験は、
引張り強さの試験に使用した試料の端部におけるブリネ
ル硬度試験HB2.40であった。
これらの表および図面から、例1において上述したよう
にして製造した材料の熱伝導率はアルミニウム合金自体
のものよりもはるかに小さく、ねずみ鋳鉄およびオース
テナイトW鉄の熱伝導率に近似であることが認められる
。第■表からは、この材料の熱膨張係数は、アルミニウ
ム合金自体の熱膨張係数と比較して同様に減少しており
、もう一度、ねずみ鋳鉄およびオーステナイト鋳鉄のこ
の性質の数値に近似していることが認められる。かかる
材料の密度はアルミニウム合金自体の密度よりも若干大
きいが、ねずみ鋳鉄お上びオーステナイト鋳鉄のものよ
りもなお著しく小さい。
第■表は、ジルコニアの含量(%)を増加することによ
って材料の熱膨張係数の減少を得ることができるが、効
果は温度範囲が拡がると著しく小さいことを示す。
第1図は、上記のようにして製造した材料の引張り強き
は約200℃よりも下の温度ではアルミニウム合金自体
の引張り強さよりも小さいが、か7ハる温度よりも上で
は引張り強さの明らかな増加を示す。第2図は、上記の
ようにして製造した材料は、200 ’Cより上では、
アルミニウム合金自体と比較して著しく減少した坤びを
有し、実際に、ジルコニア20容量寄を有する上記のよ
うにして製造した材料の坤びは60Q′Cおよびそれよ
り上の温度においてさえも実質的に一定であることを示
す。
第3図は、上記のようにして製造した材料の圧縮強きは
、200 ’Cより下の温度では、アルミニウム合金自
体の圧縮強さと実質的に同じであるが、かかる温度より
上では圧縮強さの著しい増加が存在することを示す。最
後に、第1図は、上記のようにして製造した材料の硬度
は500℃より上の温度ではアルミニウム合金自体の硬
度よりも著しく大きいことを示す。実際に、))   
 上記のようにして製造した双方の試料は、アル″11 ミニラム合金自体の融点的540℃と対比して、約60
0°Cより上、1000’Cの温度までは硬度の増加す
る性質を示す。この性質は、ジルコニア20容量%を含
有する、上記のようにして製造した材料においてとくに
顕著である。
別の試験は、ジルコニア20%を含有する、上記のよう
にして製造した材料は、1350’C〜1牛oO℃の温
度に耐えることができ、アルミニウム合金が溶出するこ
ともないことを示した。
この理由は現在十分に明らかではないが、これは約55
0°C〜600°Cの温度で始まるものと思われるアル
ミニウム合金とジルコニア繊維との間の固相反応により
かつ時間とも関係がらるものと信じられる。これに関し
ては第5図〜第12図が引用され、これらの図は上記の
ようにして製造され、ジルコニア20容量%を含有する
材料の試料の、それぞれ200G、200°G、350
’C,400℃、500°C1550℃、600°C1
850℃および95o0Cの温度ニオける、倍率200
倍の顕微鏡写真である。最初の指示  ゛は、反応がア
ルミナジルコニウム酸塩の成長をもたらすことである。
材料製造の別法を記載する。
例2 BS1490二1970: 1M13 (1M13とし
て公知)によるアルミニウム合金を、δo o ’cの
溶融状態で製造する。次いで、溶融した1M13のアル
ミニウム合金中ヘジルコニア粉末を、5〜50容景%で
あってもよいが、有利に10〜30容量″o、たとえば
20容量%である所望の量割合が生じるような量で攪拌
混入する。これにより、ジルコニアとアルミニウム合金
との間の反応が生起し、形成するペースト状材料はプレ
ス鍛造によって成形することができる。
発明の効果 例1訃よび例2に関し上述した材料は、多くの工業的用
途を見出すことができる。たとえばこれらのものは、ガ
スタービンエンジンの羽根または内燃機関のピストンを
形成することができる。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明による効果を示すもので、第1図は3
種、即ち1M13として公知のアルミニウム合金、LM
13+酸化ジルコニウムIOJおよびLM13+酸化ジ
ルコニウム20%の引張り強さくt/1n2)・温度曲
線図であり、第2図は同上材料の伸び・温度曲線図であ
り、第3図は第1図および第2図の材料の圧縮強さく 
1/1n2)・温度(’C)曲線図であり、第1図は第
1図〜第3図の3種の材料の硬度(シリネル硬度試験H
B2.40)・温度(’C)曲線図で1、第5図〜第1
3図はジルコニア20容量%を含有スるLM 13アル
ミニウム合金の種々の温度ておける倍率200倍の顕微
鏡写真で、第5図は20℃、第6図は200°C1第7
図は350℃、第8図は400°C,第9図は500’
C,第10図は550℃、第11図は6000C,第1
2図は850℃、第13図は950°Cのものである。 図面のイー・m容に変更なし) 51張IJ諷ざ イ申  ひ 圧縮試験 1度0C 第3図 3一度0C 第4図 手続補正書(方式) 昭和60年11月ス1日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アルミニウムまたはアルミニウム合金中にジルコニ
    ア5〜50容量%が配合されていることを特徴とする、
    アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる材料組成
    物。 2、ジルコニアが10〜30容量%の量で存在する、特
    許請求の範囲第1項記載の組成物。 3、ジルコニアが、アルミニウムまたはアルミニウム合
    金中にジルコニア繊維の形で配合されている、特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の組成物。 4、繊維のアスペクト比が50〜1000であり、繊維
    の直径が2〜20μmである、特許請求の範囲第3項記
    載の組成物。 5、ジルコニアが、アルミニウムまたはアルミニウム合
    金中に粉末の形で配合されている、特許請求の範囲第1
    項または第2項記載の組成物。 6、ジルコニアが、イットリアおよび/または他の希土
    類元素または酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムに
    より部分的に安定化されている、特許請求の範囲第1項
    から第5項までのいずれか1項記載の組成物。 7、溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金をつ
    くり、次いでこれにジルコニアを5〜50容量%の量で
    配合し、それからこうして製造した材料を凝固させるこ
    とを特徴とする、アルミニウムまたはアルミニウム合金
    からなる材料組成物の製造法。 8、ジルコニアが繊維の形である場合、ジルコニア繊維
    のワッドまたはマットをつくり、次いでワッドまたはマ
    ットを溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金で
    浸透させる、特許請求の範囲第7項記載の方法。 9、ジルコニアが粉末の形である場合、ジルコニア粉末
    を800℃の温度の溶融したアルミニウムまたはアルミ
    ニウム合金中へ配合する、特許請求の範囲第7項記載の
    方法。 10、凝固した材料をさらに熱処理する、特許請求の範
    囲第7項から第9項までのいずれか1項記載の方法。
JP60177021A 1984-08-13 1985-08-13 アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる材料組成物およびその製造法 Pending JPS61106742A (ja)

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EP (1) EP0178046B1 (ja)
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DE (1) DE3569752D1 (ja)
GB (1) GB2163179B (ja)

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GB2163179A (en) 1986-02-19
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