DE4112693A1 - Mfr. of locally reinforced aluminium alloy composite material - by mixing silicon carbide whiskers with alloy powder, sintering then partially coating with thin aluminium film etc. - Google Patents

Mfr. of locally reinforced aluminium alloy composite material - by mixing silicon carbide whiskers with alloy powder, sintering then partially coating with thin aluminium film etc.

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DE4112693A1 DE19914112693 DE4112693A DE4112693A1 DE 4112693 A1 DE4112693 A1 DE 4112693A1 DE 19914112693 DE19914112693 DE 19914112693 DE 4112693 A DE4112693 A DE 4112693A DE 4112693 A1 DE4112693 A1 DE 4112693A1
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Abstract

Al alloy composite material is produced by mixing SiC whiskers (10-50 microns dia. 0.1-5 microns and length 30-100 microns) and Al alloy powder and sintering to give a starting material. This is then partially coated with a thin Al film (min. purity 99%) some 0.5-20 microns thick by preheating the material to 20-100 deg.C below the solidus temp., then heating the matrix Al alloy 50 deg.C above its liquidus temp. Prod. is then placed in a mould and cast at a pressure of 250-3000 kg/cm2. USE/ADVANTAGE - For the internal combustion engine items, e.g. pistons, avoids problems associated with othr reinforcing systems, e.g. Al2O3 surface films gives good bond strength between matrix material and reinforcer. In an example, Al alloy powder (250 mesh size or less) was dispersed in water along with SiC whiskers (0.5 microns dia. and average length 20 microns), then filtered and dried to give a whisker content of 15%. This was heated to 600 deg.C and 5 x 10 power (-5) torr vacuum and sintered at a pressure of 100 kg/cm2 and press time of 20 minutes to give a slide shape starting piece of 50mm thickness and 80 mm dia. Slide was cut in half to give a semi-circle and Al foil (99% pure and 1 microns thick was applied to its surface in vacuo. This was then preheated in Ar at 500 deg.C, and the molten matrix material (Al alloy AC8A, same as starting powder) at 700 deg.C was poured in and pressure cast at 500 kg/cm2. A test piece of the part reinforced item showed a good tensile strength (35 Kgf/mm2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumlegierungs-Verbundmaterials mit einem speziellen Abschnitt, der mit einem SiC-Whisker verstärkt ist.The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum alloy composite material with a special Section reinforced with a SiC whisker.

Bekannte Mittel für die Konstruktion eines Kolbens, einer Kurbelschwinge, eines Verbindungsstabes oder dergleichen für einen Verbrennungsmotor mit einer leichten Aluminiumlegierung und örtlicher Verstärkung des oben beschriebenen Teils an einer Stelle, die starkem Hitzeschock oder Gleitwirkung ausgesetzt ist, mit einem SiC-Whisker bestehen darin, daß eine aus einem SiC-Whisker hergestellte Vorform an einer vorbestimmten Stelle einer Form angeordnet wird und eine geschmolzene Aluminiumlegie­ rung einem Preßgießverfahren unterzogen wird (siehe beispiels­ weise die japanische Patentanmeldung Kokai-Veröffentlichung Nr. 55-24 763 und 55-24 945).Known means for the construction of a piston, one Crank arm, a connecting rod or the like for an internal combustion engine with a light aluminum alloy and local reinforcement of the part described above on one Spot exposed to severe heat shock or gliding is with an SiC whisker that one is made of one SiC whisker preform produced at a predetermined location a mold and a molten aluminum alloy tion is subjected to a molding process (see example the Japanese patent application Kokai Publication No. 55-24 763 and 55-24 945).

Da jedoch die Vorform eines SiC-Whiskers ein sehr brüchiges Aggregat ist, unterliegt sie in ungünstiger Weise Deformation, Brüchen usw. während des Preßgießens. Dies führte zu energeti­ schen Studien bei einem Verfahren zur Verstärkung einer Vorform. Bisher wurde jedoch keine zufriedenstellende Methode entwickelt.However, since the preform of a SiC whisker is a very brittle one Aggregate, it is subject to unfavorable deformation, Breaks etc. during the press casting. This led to energeti studies in a process for reinforcing a preform. So far, however, no satisfactory method has been developed.

Außerdem liegt eine kleinere Menge von O2, SiO2 oder dergleichen, die aus der Hitzebehandlung während der Herstellung eines Whiskers stammen, auf einer Oberfläche des SiC-Whiskers vor. Diese oxidierenden Komponenten reagieren selektiv mit Magnesium, das in der Aluminiumlegierung als eine Matrix enthalten ist, was eine Abscheidung von Mg2Si usw. verursacht, so daß keine ausreichende Leistung des Verbundmaterials erhalten werden kann.In addition, a minor amount of O 2 , SiO 2, or the like, resulting from the heat treatment during the manufacture of a whisker, is present on a surface of the SiC whisker. These oxidizing components selectively react with magnesium contained in the aluminum alloy as a matrix, causing the deposition of Mg 2 Si, etc., so that the composite material cannot obtain sufficient performance.

Im allgemeinen wurden magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen, wie beispielsweise Aluminiumlegierungen für das Gießen, wie Al-Si­ Mg-Cu-Ni-Legierung (ASTM Nr. 332.0), Al-Si-Mg-Legierung (ASTM Nr. 356.1) und Al-Si-Cu-Mg-Legierung (ASTM Nr. 355.0), und Aluminiumlegierungen für das Verlängern von Materialien, wie Al- Cu-Mg-Legierung (ASTM Nr. 2618), Al-Cu-Mg-Legierung (ASTM Nr. 2024), Al-Mg-Legierung (ASTM Nr. 5052) und Al-Si-Mg-Legierung (ASTM Nr. 6061), hauptsächlich als die Matrix verwendet, was häufig ein Auftreten von Mg2Si-Abscheidung mit sich bringt und ernsthafte Probleme verursacht. Preßgießen (squeeze casting) einer geschmolzenen Aluminiumlegierung unter Verwendung einer SiC-Whiskervorform, die von der in der Oberflächenschicht des Whiskers vorhandenen SiO2-Komponente befreit wurde, ist brauchbar für die Verhinderung der Abscheidung (siehe japanische Patent­ veröffentlichung Nr. 62-40 409). Bei dieser Methode kann jedoch die Vorform als solche nicht verstärkt werden, obwohl die Abscheidung verhindert werden kann.In general, magnesium-containing aluminum alloys such as aluminum alloys for casting such as Al-Si Mg-Cu-Ni alloy (ASTM No. 332.0), Al-Si-Mg alloy (ASTM No. 356.1) and Al-Si-Cu -Mg alloy (ASTM No. 355.0), and aluminum alloys for extending materials such as Al-Cu-Mg alloy (ASTM No. 2618), Al-Cu-Mg alloy (ASTM No. 2024), Al- Mg alloy (ASTM No. 5052) and Al-Si-Mg alloy (ASTM No. 6061), mainly used as the matrix, which often causes Mg 2 Si deposition to occur and causes serious problems. Squeeze casting a molten aluminum alloy using an SiC whisker preform that has been stripped of the SiO 2 component present in the surface layer of the whisker is useful for preventing deposition (see Japanese Patent Publication No. 62-40 409) . With this method, however, the preform as such cannot be reinforced, although deposition can be prevented.

Weiterhin ist es möglich, Zuflucht zu einem Teilverbundverfahren zu nehmen, bei dem ein Vorverbundmaterial mit einer bestimmten Form mit Hilfe eines SiC-Whiskers und einer Aluminiumlegierung gebildet wird, worauf das Vorverbundmaterial an einer bestimmten Stelle einer Form angeordnet wird und sodann eine geschmolzene Aluminiumlegierung in die Form gegossen wird. Bei diesem Verfahren bildet sich jedoch Al2O3 auf der Oberfläche des Vorverbundmaterials während der Bildung des Vorverbundmaterials oder in der Stufe des Vorerhitzens beim Gießen, und dieser Oxidfilm macht es sehr schwierig für das Vorverbundmaterial, die Aluminiumlegierung als die Matrix zu benetzen, was die Festig­ keit der Bindung zwischen dem Vorverbundmaterial und der Matrix ungünstig vermindert.It is also possible to resort to a partial composite process in which a pre-composite material with a specific shape is formed with the aid of an SiC whisker and an aluminum alloy, whereupon the pre-composite material is arranged at a specific location in a mold and then a molten aluminum alloy is inserted into the Mold is poured. With this method, however, Al 2 O 3 forms on the surface of the pre-composite material during the formation of the pre-composite material or in the pre-heating step during casting, and this oxide film makes it very difficult for the pre-composite material to wet the aluminum alloy as the matrix, which is what Strength of the bond between the pre-composite material and the matrix unfavorably reduced.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebe­ nen Nachteile, die der Bildung eines Oxidfilms auf der Ober­ fläche eines SiC-Whiskers und einem Vorverbundmaterial zuzu­ schreiben sind, welche ein Hindernis für die teilweise Ver­ bundmaterialverstärkung einer Aluminiumlegierung mit einem SiC- Whisker werden, zu beseitigen und ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumlegierungs-Verbundmaterials zu bekommen, das örtlich mit einem SiC-Whisker verstärkt ist. An object of the present invention is that described above NEN disadvantages that the formation of an oxide film on the upper surface of a SiC whisker and a pre-composite material are writing, which is an obstacle to partial ver reinforcement of an aluminum alloy with a SiC Whiskers will be eliminated and a process of manufacture of an aluminum alloy composite material that locally reinforced with an SiC whisker.  

Die oben beschriebene Aufgabe der Erfindung kann durch Sintern eines Gemisches eines SiC-Whiskers mit einem Aluminiumlegie­ rungspulver unter Bildung eines Verbundausgangsmaterials, Bildung eines dünnen Aluminiumfilmes mit einer Dicke von 0,5 bis 20 µm auf der Oberfläche des Verbundausgangsmaterials, Anordnung des mit dem dünnen Aluminiumfilm überzogenen Verbundausgangs­ materials in einer Form in einem Bereich entsprechend einer beabsichtigten Verstärkungsstelle einer Aluminiumlegierung und Gießen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung in die Form unter Bildung einer teilweise mit einer faserverstärkten Alumini­ umlegierung gelöst werden.The object of the invention described above can be achieved by sintering a mixture of a SiC whisker with an aluminum alloy powder to form a composite raw material, Formation of a thin aluminum film with a thickness of 0.5 to 20 µm on the surface of the composite starting material, arrangement of the composite exit covered with the thin aluminum film materials in a form in an area corresponding to one intended reinforcement point of an aluminum alloy and Pour a molten aluminum alloy into the mold Formation of a partially with a fiber reinforced aluminum alloy can be solved.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zunächst ein Verbund­ ausgangsmaterial hergesetellt, das einen SiC-Whisker als ein Verstärkungsmaterial und eine Aluminiumlegierung als eine Matrix umfaßt.According to the present invention, a composite is first starting material that contains a SiC whisker as a Reinforcement material and an aluminum alloy as a matrix includes.

Ein nadelförmiger Einkristall mit einem solchen Mengenverhält­ nis, daß der Durchmesser und die Länge 0,1 bis 5 µm bzw. 30 bis 100 µm betragen, wird als der SiC-Whisker in dem Verbundaus­ gangsmaterial verwendet. Aluminiumlegierungen für Dehnungs­ materialien, wie Al-Cu-Mg-Basislegierungen (ASTM Nr.: in der Größenordnung von 2000), Al-Mn-Basislegierungen (ASTM Nr.: in der Größenordnung von 3000), Al-Mg-Basislegierungen (ASTM Nr.: in der Größenordnung von 5000) und Al-Si-Mg-Basislegierungen (ASTM Nr.: in der Größenordnung von 6000), sowie Aluminiumlegie­ rungen für Gießen, wie Al-Si-Mg-Basislegierungen, Al-Mg-Basisle­ gierungen und Al-Si-Mg-Cu-Ni-Basislegierungen, sind als die Aluminiumlegierung brauchbar.A needle-shaped single crystal with such a ratio nis that the diameter and length 0.1 to 5 microns and 30 to 100 µm is considered to be the SiC whisker in the composite gear used. Aluminum alloys for expansion materials such as Al-Cu-Mg base alloys (ASTM No .: in the Order of 2000), Al-Mn base alloys (ASTM No .: in of the order of 3000), Al-Mg base alloys (ASTM No .: in the order of 5000) and Al-Si-Mg base alloys (ASTM No .: in the order of 6000), as well as aluminum alloy castings such as Al-Si-Mg base alloys, Al-Mg base alloys Alloys and Al-Si-Mg-Cu-Ni base alloys are considered to be the Aluminum alloy usable.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das Verbundausgangsmaterial durch feuchtes Vermischen eines SiC-Whiskers mit einem Alumini­ umlegierungspulver und Sinterung des Gemisches im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre zu einer vorbestimmten Form unter Verwendung einer Heißpresse, von HIP oder dergleichen, herge­ stellt. In the present invention, the composite raw material by wet mixing an SiC whisker with an aluminum alloy powder and sintering of the mixture in vacuum or in an inert atmosphere to a predetermined shape Use of a hot press, from HIP or the like poses.  

Das Mischverhältnis des SiC-Whiskers zu dem Aluminiumlegierungs­ pulver ist gewöhnlich 10 bis 50%, ausgedrückt als Vf (Volumen­ fraktion) des SiC-Whiskers, bezogen auf das Verbundausgangs­ material.The mixing ratio of the SiC whisker to the aluminum alloy powder is usually 10 to 50% expressed as Vf (volume fraction) of the SiC whisker, based on the composite output material.

Sodann wird auf der Oberfläche des resultierenden Verbund­ ausgangsmaterials ein dünner Aluminiumfilm ausgebildet. Äußerst reines Aluminium mit einem Aluminiumgehalt über 99% wird als Aluminium für die Bildung des dünnen Filmes verwendet. Der dünne Aluminiumfilm wird beispielsweise durch Ionenmetallisierung, Vakuumabscheidung oder Flammbeschichten gebildet.Then, on the surface of the resulting composite a thin aluminum film. Extremely pure aluminum with an aluminum content above 99% is considered Aluminum used for the formation of the thin film. The thin one Aluminum film is, for example, by ion metallization, Vacuum deposition or flame coating formed.

Die Verwendung von Aluminium mit einer Reinheit von 99% oder weniger für die Bildung des dünnen Filmes bewirkt die Fähigkeit, die Oxidation des Verbundausgangsmaterials zu verhindern, welches die Ursache für eine Verminderung der Festigkeit der Bindung zwischen der Aluminiumgießlegierung und dem Verbund­ ausgangsmaterial ist.The use of aluminum with a purity of 99% or less for thin film formation does the ability prevent oxidation of the composite starting material, which is the cause of a decrease in the strength of the Bond between the cast aluminum alloy and the composite is the starting material.

Was hier wichtig ist, ist die Einstellung der Dicke des dünnen Aluminiumfilmes auf 0,5 bis 20 µm. Wenn die Dicke weniger als 0,5 µm ist, ist die Fähigkeit zur Verhinderung der Oxidation des Verbundausgangsmaterials unzureichend. Wenn andererseits die Dicke 20 µm übersteigt, bleibt auf der Oberfläche des Ver­ bundmatrixmaterials eine Aluminiumschicht, wenn eine geschmolze­ ne Aluminiumlegierung in der nachfolgenden Stufe, die später noch beschrieben wird, gegossen wird, was eine Ursache für eine Verminderung der Festigkeit der Bindung zwischen der Aluminium­ gußlegierung und dem Verbundausgangsmaterial wird.What is important here is adjusting the thickness of the thin one Aluminum film to 0.5 to 20 µm. If the thickness is less than Is 0.5 µm, is the ability to prevent oxidation of the Insufficient composite raw material. If, on the other hand, the Thickness exceeds 20 microns remains on the surface of the ver an aluminum layer when a melted ne aluminum alloy in the subsequent stage, the later is still being cast, which is a cause of one Decrease the strength of the bond between the aluminum casting alloy and the composite raw material.

Das Verbundausgangsmaterial mit einem dünnen auf seiner Ober­ fläche gebildeten Aluminiumfilm wird in eine Form in einem vorbestimmten Abschnitt entsprechend der beabsichtigten Ver­ stärkungsstelle einer Aluminiumlegierung eingelegt, und eine geschmolzene Aluminiumlegierung wird als Matrix durch Preßgießen aufgegossen. The composite raw material with a thin one on its top Surface formed aluminum film is in a mold in one predetermined section according to the intended ver strengthening point of an aluminum alloy inserted, and a Molten aluminum alloy is used as a matrix by die casting infused.  

Die Aluminiumlegierung als Matrix kann eine Aluminiumlegierung sein, die von dem Aluminiumlegierungspulver verschieden ist, welches bei der Herstellung des Verbundausgangsmaterials verwendet wird. Die Verwendung der gleichen Aluminiumlegierungs­ type ist jedoch aus der Sicht einer Verbesserung der Festigkeit der Bindung zwischen dem Verbundausgangsmaterial und der Aluminiumlegierung als Matrix bevorzugt.The aluminum alloy as a matrix can be an aluminum alloy which is different from the aluminum alloy powder, which in the manufacture of the composite raw material is used. The use of the same aluminum alloy However, type is from the point of view of an improvement in strength the bond between the composite raw material and the Aluminum alloy preferred as matrix.

Wenn die geschmolzene Aluminiumlegierung gegossen wird, ist es bevorzugt, daß das Verbundausgangsmaterial auf eine Temperatur 20 bis 100°C unterhalb der Solidustemperatur vorerhitzt wird und daß die Temperatur der geschmolzenen Aluminiumlegierung wenigstens 50°C oberhalb der Liquidustemperatur liegt.When the molten aluminum alloy is poured, it is preferred that the composite starting material be at a temperature Is preheated 20 to 100 ° C below the solidus temperature and that the temperature of the molten aluminum alloy is at least 50 ° C above the liquidus temperature.

Wenn die Vorheiztemperatur eines Verbundausgangsmaterials oberhalb der Solidustemperatur minus 20°C liegt, tritt Ver­ formung des Verbundausgangsmaterials auf. Wenn andererseits die Vorheiztemperatur unterhalb der Solidustemperatur minus 100°C liegt oder die Temperatur des geschmolzenen Aluminiums unterhalb der Liquidustemperatur plus 50°C liegt, wird die geschmolzene Aluminiumlegierung rasch gekühlt, so daß die Bindung zwischen dem Verbundausgangsmaterial und der Aluminiumlegierung schlecht wird.When the preheat temperature of a composite raw material Ver. is above the solidus temperature minus 20 ° C formation of the composite starting material. If, on the other hand, the Preheating temperature below the solidus temperature minus 100 ° C or the temperature of the molten aluminum is below the liquidus temperature is plus 50 ° C, the melted Aluminum alloy cooled quickly, so that the bond between the composite raw material and the aluminum alloy bad becomes.

Der Druck während des Preßgießens wird vorzugsweise auf 250 bis 3000 kg/cm2 eingestellt. Wenn nämlich der Druck geringer als 250 kg/cm2 ist, wird die Bindungsfestigkeit an einer Grenzfläche zwischen dem Verbundausgangsmaterial und der als Matrix ver­ wendeten Aluminiumlegierung unzureichend, während, wenn der Druck 3000 kg/cm2 übersteigt, die Verformung des Verbundausgangs­ materials auftritt.The pressure during the press casting is preferably set to 250 to 3000 kg / cm 2 . Namely, when the pressure is less than 250 kg / cm 2 , the bond strength at an interface between the composite raw material and the aluminum alloy used as a matrix becomes insufficient, while when the pressure exceeds 3000 kg / cm 2 , the deformation of the composite raw material occurs.

Somit wird ein teilweise zusammengesetztes Aluminiummaterial mit einer speziellen mit einem SiC-Whisker verstärkten Stelle produziert. Thus, a partially composed aluminum material is used a special point reinforced with an SiC whisker produced.  

Da Aluminium einen hohen Dampfdruck hat, ist es gemäß der Erfindung möglich, einen dichten, gleichmäßigen dünnen Film auf der Oberfläche des Verbundausgangsmaterials in kurzer Zeit zu bilden.Since aluminum has a high vapor pressure, it is according to the Invention possible on a dense, uniform thin film the surface of the composite raw material in a short time form.

Der gebildete dünne Aluminiumfilm kann wirksam die Bildung einer Oxidschicht in einem SiC-Whisker auf der Oberfläche des Verbund­ ausgangsmaterials oder in der Magnesium oder Kupfer enthaltenden Aluminiumlegierung verhindern.The thin aluminum film formed can effectively form a Oxide layer in a SiC whisker on the surface of the composite Starting material or in the containing magnesium or copper Prevent aluminum alloy.

Während des Gießens wird der größere Teil des dünnen Alumini­ umfilms in der als Matrix verwendeten geschmolzenen Alumini­ umlegierung dispergiert, und es kann sogar eine sehr kleine Menge der Aluminiumkomponente in eine Komponente mit der gleichen Natur wie jene der Matrix aufgrund der Diffusion von Legierungselementen durch die Hitzebehandlung umgewandelt werden.During the casting, most of the thin aluminum umilms in the molten aluminum used as a matrix Alloy disperses, and it can even be a very small one Amount of aluminum component in a component with the same nature as that of the matrix due to the diffusion of Alloy elements converted by the heat treatment will.

Eine Teilverbundform mit einer integralen Struktur, die ein Verbundausgangsmaterial und an dessen Oberfläche fest gebunden eine als Matrix verwendete Aluminiumlegierung umfaßt, wird durch die oben beschriebene Wirkung gebildet.A partial composite form with an integral structure that a Composite starting material and firmly bound to its surface includes an aluminum alloy used as a matrix is by the effect described above formed.

Die Erfindung wird nun im einzelnen anhand der folgenden Beispiele erläutert.The invention will now be described in more detail with reference to the following Examples explained.

Beispiel 1example 1

Ein SiC-Whisker mit einem mittleren Durchmesser von 0,5 µm und einer mittleren Länge von 20 µm und ein Aluminiumlegierungspul­ ver (AC8A) mit einer Teilchengröße von 250 Maschen oder weniger wurden in Wasser unter Rühren dispergiert. Die resultierende Dispersion wurde filtriert und getrocknet und ergab ein homoge­ nes Gemisch mit einem Vf-Wert des SiC-Whiskers von 15%. Das Gemisch wurde unter Bedingungen einer Temperatur von 600°C, eines Vakuumgrades von 5×10-5 Torr, eines Druckes von 1000 kg/cm2 und einer Preßzeit von 20 min mit Hilfe einer Heißpresse gesintert, um ein scheibenförmiges Verbundausgangsmaterial mit einer Dicke von 50 mm und einem Durchmesser von 80 mm herzustel­ len.An SiC whisker with an average diameter of 0.5 µm and an average length of 20 µm and an aluminum alloy powder (AC8A) with a particle size of 250 mesh or less were dispersed in water with stirring. The resulting dispersion was filtered and dried to give a homogeneous mixture with a Vf value of the SiC whisker of 15%. The mixture was sintered under the conditions of a temperature of 600 ° C, a vacuum degree of 5 × 10 -5 Torr, a pressure of 1000 kg / cm 2 and a pressing time of 20 minutes by means of a hot press to give a disc-shaped composite raw material with a thickness of 50 mm and a diameter of 80 mm.

Das erhaltene Verbundausgangsmaterial wurde hälftig geschnitten, um ein halbkreisförmiges Material zu gewinnen, und ein 1,0 µm dicker Aluminiumfilm mit einer Reinheit von 99,5% wurde auf der Schnittfläche in Vakuum abgeschieden.The composite starting material obtained was cut in half, to obtain a semicircular material and a 1.0 µm thick aluminum film with a purity of 99.5% was on the Cutting surface deposited in vacuum.

Das Verbundausgangsmaterial mit einem darauf gebildeten dünnen Aluminiumfilm wurde mit einer Halbkreisform in einer Form mit einem Durchmesser von 80 mm angeordnet, in Argon auf 500°C vorerhitzt und in eine Preßgießmaschine eingeführt. Dann wurde eine geschmolzene Aluminiumlegierung (AC8A) als Matrix bei einer Temperatur von 700°C in die Form gegossen, und das Preßgießen erfolgte unter Anlegen eines Druckes von 500 kg/cm2.The composite raw material with a thin aluminum film formed thereon was arranged in a semicircular shape in a shape with a diameter of 80 mm, preheated to 500 ° C. in argon, and introduced into a die casting machine. Then, a molten aluminum alloy (AC8A) was poured into the mold as a matrix at a temperature of 700 ° C, and the press molding was carried out under a pressure of 500 kg / cm 2 .

Das resultierende Teilverbundmaterial hatte eine solche Form, daß eine halbkreisförmige Aluminiumlegierung als Matrix über die Schnittfläche gebunden war.The resulting partial composite material had such a shape that a semicircular aluminum alloy as a matrix over the Cut surface was bound.

Das Teilverbundmaterial wurde senkrecht zu der Bindungsfläche geschnitten, um ein Teststück herzustellen. Das Teststück wurde einer T6-Behandlung unterzogen, und seine Zugfestigkeit wurde gemessen. Man fand 35 kgf/mm2. In diesem Test traten Brüche in der Matrix auf.The sub-composite was cut perpendicular to the bond area to make a test piece. The test piece was subjected to T 6 treatment and its tensile strength was measured. 35 kgf / mm 2 were found . In this test there were breaks in the matrix.

Beispiel 2Example 2

Ein Teilverbundmaterial wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß ein 3 µm dicker Aluminiumfilm auf der Oberfläche des Verbundausgangs­ materials gebildet wurde.A sub-composite was made under the same conditions as prepared in Example 1, except that a 3 micron thick aluminum film on the surface of the composite exit materials was formed.

Die Zugfestigkeit des so gebildeten Teilverbundmaterials wurde auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 gemessen, und man fand 32 kgf/mm2. In diesem Test traten Brüche in der Matrix auf. The tensile strength of the partial composite material thus formed was measured in the same manner as in Example 1, and 32 kgf / mm 2 was found . In this test there were breaks in the matrix.

Beispiel 3Example 3

Ein Teilverbundmaterial wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Temperatur der geschmolzenen Aluminiumlegierung als Matrix 800°C war.A sub-composite was made under the same conditions as prepared in Example 1, except that the Temperature of the molten aluminum alloy as a matrix 800 ° C was.

Die Zugfestigkeit des so gebildeten Teilverbundmaterials wurde auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 gemessen. Man fand 36 kgf/mm2. In diesem Test traten Brüche in der Matrix auf.The tensile strength of the partial composite material thus formed was measured in the same manner as in Example 1. 36 kgf / mm 2 was found . In this test there were breaks in the matrix.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Eine Aluminiumlegierung wurde einem Preßguß unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 unter Verwendung des gleichen Verbundausgangsmaterials wie im Beispiel 1 unterzogen, jedoch mit der Ausnahme, daß auf der Schnittfläche kein Überzug ausgebildet wurde.An aluminum alloy was die cast among the same Conditions as in Example 1 using the same Composite starting material as in Example 1, however with the exception that there is no coating on the cut surface was trained.

Die Zugfestigkeit des so gebildeten Teilverbundmaterials wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Man fand einen Wert von 5 kgf/mm2. In diesem Fall traten die Brüche an der Bindungsgrenzfläche auf, und ein goldener Bereich, der durch die Oxidation der Aluminiumlegierung entstand, wurde auf der Bruchfläche beobachtet.The tensile strength of the partial composite material thus formed was measured in the same manner as in Example 1. A value of 5 kgf / mm 2 was found . In this case, the fractures occurred at the bond interface, and a gold area caused by the oxidation of the aluminum alloy was observed on the fracture surface.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Ein Teilverbundmaterial wurde auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß ein 0,3 µm dicker Aluminiumfilm auf der Oberfläche des Verbundausgangsmaterials gebildet wurde.A partial composite material was made in the same way as in the example 1, but with the exception that a 0.3 micron thick Aluminum film on the surface of the composite raw material was formed.

Die Zugfestigkeit des so gebildeten Teilverbundmaterials wurde auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 gemessen. Man fand einen Wert von 8 kgf/mm2. In diesem Test traten wie im Vergleichsbei­ spiel 1 die Brüche an der Bindungsgrenzfläche auf, und bei Durchführung einer Röntgenstrahlenmessung mit Hilfe eines Elektronensondenmikroanalysiergerätes wurde eine große Sauer­ stoffmenge an der Bruchfläche beobachtet.The tensile strength of the partial composite material thus formed was measured in the same manner as in Example 1. A value of 8 kgf / mm 2 was found . In this test, as in Comparative Example 1, the fractures occurred at the bond interface, and when an X-ray measurement was carried out using an electron probe micro analyzer, a large amount of oxygen was observed at the fracture surface.

Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3

Ein Teilverbundmaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß ein 50 µm dicker Aluminiumfilm auf der Oberfläche des Verbundausgangsmaterials gebildet wurde.A sub-composite was made in the same manner as in Example 1 produced, but with the exception that a 50 microns thicker Aluminum film on the surface of the composite raw material was formed.

Die Zugfestigkeit des so gebildeten Teilverbundmaterials wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen, und man fand einen Wert von 8 kgf/mm2. In diesem Test traten die Brüche an der Bindungsgrenzfläche auf, und die Grenzfläche war eckig infolge von in Filmform gebildeten Aluminiumschichten.The tensile strength of the partial composite material thus formed was measured in the same manner as in Example 1, and a value of 8 kgf / mm 2 was found . In this test, the breaks occurred at the bond interface and the interface was angular due to aluminum layers formed in film form.

Vergleichsbeispiel 4Comparative Example 4

Eine Vorform mit einem Durchmesser von 80 mm, einer Höhe von 30 mm und einem Vf-Wert von 15% wurde nach dem Filtrationsver­ fahren unter Verwendung des gleichen SiC-Whiskers, wie in Beispiel 1, gebildet. Die Vorform wurde hälftig geschnitten, und die erhaltene halbkreisförmige Vorform wurde in eine Preßgußma­ schine gegeben, um ein Teil Verbundmaterial auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 zu gewinnen.A preform with a diameter of 80 mm, a height of 30 mm and a Vf of 15% was obtained after the filtration process drive using the same SiC whisker as in Example 1, formed. The preform was cut in half, and the semicircular preform obtained was placed in a molding machine machine given to a part of composite material in the same way win as in Example 1.

Die Zugfestigkeit des so gebildeten Teilverbundmaterials wurde auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 gemessen, wobei man sie so niedrig wie 15 kgf/mm2 fand. In diesem Fall wurden Brüche des Verbundbereiches infolge von Brüchen der Vorform beobachtet.The tensile strength of the partial composite material thus formed was measured in the same manner as in Example 1, found to be as low as 15 kgf / mm 2 . In this case, fractures of the bond area due to fractures of the preform were observed.

Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich ist, gibt es, da der Verstärkungsbereich mit einem Verbundausgangsmaterial, das einen zähen Sinter umfaßt, konstruiert wird, anders als beim Vor­ formformen keine Möglichkeit, daß Verformung und Brüche durch die Wirkung äußerer Kraft während des Verfahrens auftreten. As can be seen from the above, there is because of the Reinforcement area with a composite raw material that a tough sinter includes, is constructed, unlike the previous formforms no possibility that deformation and breaks through the effects of external force occur during the procedure.  

Demzufolge kann ein Verstärkungsabschnitt eine kleine Dicke und komplizierte Form haben und ist dennoch leicht herstellbar. Da außerdem ein dünner Aluminiumfilm, der billig ist und gute Überzugseigenschaft hat, auf der Oberfläche des Verbundausgangs­ materials erzeugt wird, kann ein Problem, das auf die Gegenwart eines Oxids, wie Al2O3 zurückzuführen ist, wirksam ausgeschaltet werden, so daß immer eine gute Grenzflächenbindung zwischen der Aluminiumlegierung als Matrix und dem Verbundausgangsmaterial erhalten wird.As a result, a reinforcing portion can have a small thickness and a complicated shape, and yet it is easy to manufacture. In addition, since a thin aluminum film, which is inexpensive and has a good coating property, is formed on the surface of the composite starting material, a problem due to the presence of an oxide such as Al 2 O 3 can be effectively eliminated, so that always one good interface bond between the aluminum alloy as a matrix and the composite starting material is obtained.

Daher kann ein Teilverbundmaterial mit zäher einheitlicher Struktur durch ein relativ einfaches Verfahren hergestellt werden, welches die vorliegende Erfindung sehr brauchbar für die Fälle macht, wo eine SiC-Whisker-verstärkte Struktur örtlich an einer Stelle gebildet werden soll, die starkem Hitzeschock, Reibung usw. ausgesetzt wird, wie bei einem Kolbenkopf.Therefore, a sub-composite material can be more uniform Structure made by a relatively simple process which the present invention is very useful for Falls where a SiC whisker-reinforced structure locally a place that is going to have severe heat shock, Exposed to friction, etc., like a piston head.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines örtlich faserverstärkten Aluminiumlegierungs-Verbundmaterials, dadurch gekennzeich­ net, daß man ein Gemisch eines SiC-Whiskers mit einem Aluminiumlegierungspulver unter Bildung eines Verbund­ ausgangsmaterials sintert, einen dünnen Aluminiumfilm mit einer Dicke von 0,5 bis 20 µm auf der Oberfläche des Verbundausgangsmaterials erzeugt, daß mit dem dünnen Aluminiumfilm überzogene Verbundausgangsmaterial in einer Form in einem Abschnitt anordnet, der einer beabsichtigten Verstärkungsstelle einer Aluminiumlegierung entspricht, und eine geschmolzene Aluminiumlegierung in die Form gießt.1. A method for producing a locally fiber-reinforced aluminum alloy composite material, characterized in that a sintered mixture of an SiC whisker with an aluminum alloy powder to form a composite starting material, a thin aluminum film with a thickness of 0.5 to 20 microns on the surface of the composite raw material, arranges composite raw material coated with the thin aluminum film in a mold in a portion corresponding to an intended reinforcement point of an aluminum alloy, and pours a molten aluminum alloy into the mold. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenanteil des SiC-Whiskers in dem Verbundausgangs­ material 10 bis 50% beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the Volume fraction of the SiC whisker in the composite outlet material is 10 to 50%. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumreinheit in dem dünnen Aluminiumfilm wenigstens 99% beträgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the aluminum purity in the thin aluminum film is at least 99%. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das mit dem dünnen Aluminiumfilm überzogene Verbundausgangsmaterial auf eine Temperatur 20 bis 100°C unterhalb der Solidustemperatur vorerhitzt wird und die Temperatur der als Matrix verwendeten geschmolzenen Alumini­ umlegierung wenigstens 50°C oberhalb der Liquidustemperatur der Aluminiumlegierung gehalten wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized records that the coated with the thin aluminum film Composite starting material at a temperature of 20 to 100 ° C is preheated below the solidus temperature and the Temperature of the molten aluminum used as a matrix alloy at least 50 ° C above the liquidus temperature the aluminum alloy is held. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man den Druck während des Gießens auf 250 bis 3000 kg/cm2 hält.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure is maintained at 250 to 3000 kg / cm 2 during casting. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man SiC-Whisker mit einem Durchmesser von 0,1 bis 5 µm und einer Länge von 30 bis 100 µm verwendet.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized records that SiC whiskers with a diameter of 0.1 up to 5 µm and a length of 30 to 100 µm used. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das für die Herstellung des Verbundausgangs­ materials verwendete Aluminiumlegierungspulver und die als Matrix verwendete Aluminiumlegierung die gleiche Alumini­ umlegierung sind.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized records that this is for the manufacture of the composite output materials used aluminum alloy powder and the as Matrix used aluminum alloy the same aluminum are alloy.
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