JP2000088100A - アルミニウム基複合ピストン - Google Patents
アルミニウム基複合ピストンInfo
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストンの各部位に要求される特性を満た
し、かつ各部位での剥離が少ないアルミニウム基複合ピ
ストンを提供する。 【解決手段】 ピストン１８は、アルミニウム合金製の
頂部２０Ｃと、頂部２０Ｃに接し、頂部２０Ｃと異なる
組成のアルミニウム合金製のスカート部１９Ａとを備え
る。頂部２０Ｃの線膨張係数とスカート部１９Ａの線膨
張係数との差は２×１０-6／Ｋ以下である。
し、かつ各部位での剥離が少ないアルミニウム基複合ピ
ストンを提供する。 【解決手段】 ピストン１８は、アルミニウム合金製の
頂部２０Ｃと、頂部２０Ｃに接し、頂部２０Ｃと異なる
組成のアルミニウム合金製のスカート部１９Ａとを備え
る。頂部２０Ｃの線膨張係数とスカート部１９Ａの線膨
張係数との差は２×１０-6／Ｋ以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ピストンに関
し、特に、軽量で、熱伝導性が高いアルミニウム基複合
ピストンに関するものである。
し、特に、軽量で、熱伝導性が高いアルミニウム基複合
ピストンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車などの内燃機関のピストンは、軽
量化することが必要であるため、従来からアルミニウム
合金製の軽合金材料を鍛造や鋳造によりピストンを製造
することが多い。しかし近年のエンジンにおける燃焼条
件などの変化により、以前より高い耐熱強度がピストン
に求められるようになってきている。
量化することが必要であるため、従来からアルミニウム
合金製の軽合金材料を鍛造や鋳造によりピストンを製造
することが多い。しかし近年のエンジンにおける燃焼条
件などの変化により、以前より高い耐熱強度がピストン
に求められるようになってきている。
【０００３】それに対し、以下の方法を用いることによ
り耐熱強度を高めたピストンが知られている。
り耐熱強度を高めたピストンが知られている。
【０００４】 マトリックス金属を変更したピスト
ン。 繊維強化金属のような金属複合材料を用いたピスト
ン。
ン。 繊維強化金属のような金属複合材料を用いたピスト
ン。
【０００５】 セラミックス粉末を異なる配合比で複
合した２層構造のピストン。
合した２層構造のピストン。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
技術のうち、で示したマトリックス金属を変更したピ
ストンは、ピストンに要求されるピストンヘッド部の耐
熱強度、高熱伝導性、ピストンリング部に要求される高
耐摩耗性などのような要求特性を同時に満足させること
ができない。また、で示した繊維強化金属のような金
属複合材料を用いたピストンは材料の延性が乏しいため
に鍛造のような塑性加工が容易でない。
技術のうち、で示したマトリックス金属を変更したピ
ストンは、ピストンに要求されるピストンヘッド部の耐
熱強度、高熱伝導性、ピストンリング部に要求される高
耐摩耗性などのような要求特性を同時に満足させること
ができない。また、で示した繊維強化金属のような金
属複合材料を用いたピストンは材料の延性が乏しいため
に鍛造のような塑性加工が容易でない。
【０００７】さらに、で示したセラミックス粉末を配
合した２層構造の複合ピストンは、たとえば特開平１−
１８０９２７号公報に記載されているが、このピストン
は鍛造後に２層の界面から剥離が起きるという問題があ
る。
合した２層構造の複合ピストンは、たとえば特開平１−
１８０９２７号公報に記載されているが、このピストン
は鍛造後に２層の界面から剥離が起きるという問題があ
る。
【０００８】そこで、この発明は、上述のような問題を
解決するためになされたものであり、この発明の目的
は、成形されたピストンが高い信頼性を有し、しかも、
ピストンヘッド部が高い耐熱強度、高熱伝導性を有し、
ピストンリング部が高い耐摩耗性を有するピストンを提
供することである。
解決するためになされたものであり、この発明の目的
は、成形されたピストンが高い信頼性を有し、しかも、
ピストンヘッド部が高い耐熱強度、高熱伝導性を有し、
ピストンリング部が高い耐摩耗性を有するピストンを提
供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に従ったアルミ
ニウム基複合ピストンは、アルミニウム合金製の第１部
材と、その第１部材に接し、第１部材と異なる組成のア
ルミニウム合金製の第２部材とを備える。第１部材の線
膨張係数と第２部材の線膨張係数との差は２×１０-6／
Ｋ以下である。
ニウム基複合ピストンは、アルミニウム合金製の第１部
材と、その第１部材に接し、第１部材と異なる組成のア
ルミニウム合金製の第２部材とを備える。第１部材の線
膨張係数と第２部材の線膨張係数との差は２×１０-6／
Ｋ以下である。
【００１０】このように構成されたアルミニウム基複合
ピストンにおいては、第１部材の線膨張係数と第２部材
の線膨張係数との差を２×１０-6／Ｋ以下としているた
め、第１部材と第２部材の線膨張係数の差が十分に小さ
くなる。そのため、このピストンは使用されて高温とな
っても第１部材と第２部材との間の熱応力が加わりにく
くなり、第１部材と第２部材の界面での剥離の発生を抑
制できる。
ピストンにおいては、第１部材の線膨張係数と第２部材
の線膨張係数との差を２×１０-6／Ｋ以下としているた
め、第１部材と第２部材の線膨張係数の差が十分に小さ
くなる。そのため、このピストンは使用されて高温とな
っても第１部材と第２部材との間の熱応力が加わりにく
くなり、第１部材と第２部材の界面での剥離の発生を抑
制できる。
【００１１】また、第１部材は、シリンダライナ内の燃
焼室に向かい合うピストンヘッド部であり、第２部材
は、シリンダライナと摺動するピストンリング部である
ことが好ましい。そうすれば異なる要求特性のピストン
ヘッド部とピストンリング部の各々に対し、適切な特性
の材料を適用することができる。
焼室に向かい合うピストンヘッド部であり、第２部材
は、シリンダライナと摺動するピストンリング部である
ことが好ましい。そうすれば異なる要求特性のピストン
ヘッド部とピストンリング部の各々に対し、適切な特性
の材料を適用することができる。
【００１２】また、第１部材はシリンダライナと摺動す
るピストンリング部であり、第２部材はピストンピンを
受入れるピンボス部であることが好ましい。そうすれば
異なる要求特性のピストンリング部とピンボス部の各々
に対し、適切な特性の材料を適用することができる。
るピストンリング部であり、第２部材はピストンピンを
受入れるピンボス部であることが好ましい。そうすれば
異なる要求特性のピストンリング部とピンボス部の各々
に対し、適切な特性の材料を適用することができる。
【００１３】また、第１部材は、ピストンピンを受入れ
るピンボス部であり、第２部材は、シリンダライナ内の
燃焼室に向かい合うピストンヘッド部であることが好ま
しい。そうすれば異なる要求特性のピンボス部とピスト
ンヘッド部の各々に対し、適切な特性の材料を適用する
ことができる。
るピンボス部であり、第２部材は、シリンダライナ内の
燃焼室に向かい合うピストンヘッド部であることが好ま
しい。そうすれば異なる要求特性のピンボス部とピスト
ンヘッド部の各々に対し、適切な特性の材料を適用する
ことができる。
【００１４】さらに、第１部材と第２部材とはアルミニ
ウムを主成分とし、鉄、ニッケル、チタンおよびジルコ
ニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含むこ
とが好ましい。この場合、鉄、ニッケル、チタンおよび
ジルコニウムがアルミニウムとの間で化合物を作るため
ピストンの耐熱性が向上する。
ウムを主成分とし、鉄、ニッケル、チタンおよびジルコ
ニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含むこ
とが好ましい。この場合、鉄、ニッケル、チタンおよび
ジルコニウムがアルミニウムとの間で化合物を作るため
ピストンの耐熱性が向上する。
【００１５】また、第１部材および第２部材の少なくと
も一方は硬質粒子を含むことが好ましい。
も一方は硬質粒子を含むことが好ましい。
【００１６】この場合、第１部材および第２部材の耐摩
耗性を向上させることができる。また、第１部材および
第２部材の少なくとも一方はミッシュメタルおよびシリ
コンの少なくとも一方を含むことが好ましい。この場
合、第１部材および第２部材の少なくとも一方がミッシ
ュメタルを含むとアルミニウム合金の組織が細かくなり
耐摩耗性や耐熱性が向上する。また、シリコンを含むと
耐摩耗性が向上する。
耗性を向上させることができる。また、第１部材および
第２部材の少なくとも一方はミッシュメタルおよびシリ
コンの少なくとも一方を含むことが好ましい。この場
合、第１部材および第２部材の少なくとも一方がミッシ
ュメタルを含むとアルミニウム合金の組織が細かくなり
耐摩耗性や耐熱性が向上する。また、シリコンを含むと
耐摩耗性が向上する。
【００１７】また、第１部材および第２部材の少なくと
も一方は粉末アルミニウム合金製であることが好まし
い。この場合、粉末製造時の急冷効果により、アルミニ
ウム合金の組織が細かくなり、疲労強度、耐熱性が向上
する。
も一方は粉末アルミニウム合金製であることが好まし
い。この場合、粉末製造時の急冷効果により、アルミニ
ウム合金の組織が細かくなり、疲労強度、耐熱性が向上
する。
【００１８】また、粉末アルミニウム合金の熱伝導率は
１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を用い
て説明する。
て説明する。
【００２０】（実施例１）図１を参照して、エアーアト
マイズ法でアルミニウム合金粉末Ａ（組成：Ａｌ−２０
重量％Ｓｉ−３重量％Ｆｅ−２重量％Ｎｉ−１．５重量
％Ｔｉ、平均粒径：３５μｍ）を作製した（ステップ
１）。またエアーアトマイズ法でアルミニウム合金粉末
Ｂ（組成：Ａｌ−８重量％Ｆｅ、平均粒径：３３μｍ）
を作製した（ステップ３）。
マイズ法でアルミニウム合金粉末Ａ（組成：Ａｌ−２０
重量％Ｓｉ−３重量％Ｆｅ−２重量％Ｎｉ−１．５重量
％Ｔｉ、平均粒径：３５μｍ）を作製した（ステップ
１）。またエアーアトマイズ法でアルミニウム合金粉末
Ｂ（組成：Ａｌ−８重量％Ｆｅ、平均粒径：３３μｍ）
を作製した（ステップ３）。
【００２１】硬質粒子としての平均粒径が３μｍのＳｉ
Ｃ粉末を用意した（ステップ４）。アルミニウム合金粉
末ＢとＳｉＣ粉末とを重量比が１５：８５で配合し、こ
れをＶ型混合機で均一に混合して混合粉末Ｃを形成した
（ステップ５）。アルミニウム合金粉末Ａを、直径が９
０ｍｍで高さが４５ｍｍの形状に金型成形し、相対密度
が７５％の成形体１１Ａを作製した（ステップ２）。混
合粉末Ｃを、直径が９０ｍｍで高さが２５ｍｍの形状に
金型成形し、相対密度が７５％の成形体１２Ｃを作製し
た（ステップ６）。
Ｃ粉末を用意した（ステップ４）。アルミニウム合金粉
末ＢとＳｉＣ粉末とを重量比が１５：８５で配合し、こ
れをＶ型混合機で均一に混合して混合粉末Ｃを形成した
（ステップ５）。アルミニウム合金粉末Ａを、直径が９
０ｍｍで高さが４５ｍｍの形状に金型成形し、相対密度
が７５％の成形体１１Ａを作製した（ステップ２）。混
合粉末Ｃを、直径が９０ｍｍで高さが２５ｍｍの形状に
金型成形し、相対密度が７５％の成形体１２Ｃを作製し
た（ステップ６）。
【００２２】成形体１１Ａと成形体１２Ｃを大気中で直
接誘導加熱することにより、これらの温度を７９３Ｋと
した。次に、図２に示すように、金型２２および２３内
に加熱された成形体１１Ａと１２Ｃを入れた。金型２１
を用いて加圧力８００ＭＰａで成形体１１Ａと１２Ｃに
圧力を加えて鍛造した後に２つの成形体１１Ａ、１２Ｃ
を一体化・緻密化し、直径が９０ｍｍで高さが５２ｍｍ
の粉末鍛造体１３を得た（ステップ７）。
接誘導加熱することにより、これらの温度を７９３Ｋと
した。次に、図２に示すように、金型２２および２３内
に加熱された成形体１１Ａと１２Ｃを入れた。金型２１
を用いて加圧力８００ＭＰａで成形体１１Ａと１２Ｃに
圧力を加えて鍛造した後に２つの成形体１１Ａ、１２Ｃ
を一体化・緻密化し、直径が９０ｍｍで高さが５２ｍｍ
の粉末鍛造体１３を得た（ステップ７）。
【００２３】得られた粉末鍛造体１３を温度７９３Ｋに
加熱した後、図３で示すような金型２４を用いて粉末鍛
造体をさらに鍛造して鍛造ピストン素材１７を得た（ス
テップ８）。なお、鍛造ピストン素材１７は、成形体１
１Ａが変形して形成された下部１５Ａと、成形体１２Ｃ
が変形して形成された上部１６Ｃにより構成される。
加熱した後、図３で示すような金型２４を用いて粉末鍛
造体をさらに鍛造して鍛造ピストン素材１７を得た（ス
テップ８）。なお、鍛造ピストン素材１７は、成形体１
１Ａが変形して形成された下部１５Ａと、成形体１２Ｃ
が変形して形成された上部１６Ｃにより構成される。
【００２４】鍛造ピストン素材１７を加工することによ
り、図４で示す形状のピストン１８を形成した。なお、
ピストン１８は、下部１５Ａを加工して形成されたスカ
ート部１９Ａと、上部１６Ｃを加工して形成された頂部
２０Ｃにより構成される。頂部２０Ｃは、ピストンヘッ
ド部１８ａとピストンリング部１８ｂとを含み、スカー
ト部１９Ａはピンボス部１８ｃを含む。
り、図４で示す形状のピストン１８を形成した。なお、
ピストン１８は、下部１５Ａを加工して形成されたスカ
ート部１９Ａと、上部１６Ｃを加工して形成された頂部
２０Ｃにより構成される。頂部２０Ｃは、ピストンヘッ
ド部１８ａとピストンリング部１８ｂとを含み、スカー
ト部１９Ａはピンボス部１８ｃを含む。
【００２５】このようにして作製したピストンを、中心
軸を含む断面で切断してこの切断面を研磨して観察した
ところ、頂部２０Ｃとスカート部１９Ａとの界面で亀裂
がなくスカート部１９Ａと頂部２０Ｃとは密着し一体化
していた。
軸を含む断面で切断してこの切断面を研磨して観察した
ところ、頂部２０Ｃとスカート部１９Ａとの界面で亀裂
がなくスカート部１９Ａと頂部２０Ｃとは密着し一体化
していた。
【００２６】次に、頂部２０Ｃとスカート部１９Ａの各
々の領域から試験片を切出し、線膨張係数と疲労強度と
耐摩耗性を評価した。線膨張係数は温度４７３Ｋ〜６７
３Ｋの範囲で測定した。また、疲労強度は温度５７３Ｋ
の条件で小野式回転曲げ疲労試験により測定した。
々の領域から試験片を切出し、線膨張係数と疲労強度と
耐摩耗性を評価した。線膨張係数は温度４７３Ｋ〜６７
３Ｋの範囲で測定した。また、疲労強度は温度５７３Ｋ
の条件で小野式回転曲げ疲労試験により測定した。
【００２７】ここで、小野式回転曲げ疲労試験について
説明する。図５を参照して、軸受１０１および１０３に
回転軸１０２および１０４を載置する。試験片１０５の
一方端を回転軸１０２と連結し、試験片１０５の他方端
を回転軸１０４に連結する。この状態で、回転軸１０２
の荷重点１０２ａと回転軸１０４の荷重点１０４とに荷
重棒１０８を接続する。荷重棒１０８と荷重点１０２お
よび１０４との間には回転軸受を介在させるため、荷重
棒１０８からの荷重を回転軸１０２および１０４が受け
た状態でも回転軸１０２および１０４は回転することが
できる。
説明する。図５を参照して、軸受１０１および１０３に
回転軸１０２および１０４を載置する。試験片１０５の
一方端を回転軸１０２と連結し、試験片１０５の他方端
を回転軸１０４に連結する。この状態で、回転軸１０２
の荷重点１０２ａと回転軸１０４の荷重点１０４とに荷
重棒１０８を接続する。荷重棒１０８と荷重点１０２お
よび１０４との間には回転軸受を介在させるため、荷重
棒１０８からの荷重を回転軸１０２および１０４が受け
た状態でも回転軸１０２および１０４は回転することが
できる。
【００２８】この状態で、矢印１０６で示す方向に荷重
棒１０８に荷重Ｐを掛ける。すると、荷重点１０２ａと
荷重点１０４ａとにもそれぞれ、Ｐ1 ／２の荷重が掛か
る。この状態で回転軸１０２および１０４を矢印１０７
で示す方向に回転させる。この回転を続けることにより
試験片１０５に曲げ荷重を加えながら試験片を回転させ
て以下の条件で疲労強度の測定を行なった。
棒１０８に荷重Ｐを掛ける。すると、荷重点１０２ａと
荷重点１０４ａとにもそれぞれ、Ｐ1 ／２の荷重が掛か
る。この状態で回転軸１０２および１０４を矢印１０７
で示す方向に回転させる。この回転を続けることにより
試験片１０５に曲げ荷重を加えながら試験片を回転させ
て以下の条件で疲労強度の測定を行なった。
【００２９】試験温度：５７３Ｋ 回転数：３６００ｒｐｍ
【００３０】また、大越式摩耗試験機により試験片の耐
摩耗性の試験を行なった。ここで、大越式摩耗試験器に
ついて説明する。図６および図７を参照して、試験片１
１１上に幅がＢで直径が２ｒの回転円板１１２を載置す
る。この回転円板は矢印１１３で示す方向に速度Ｖで回
転することが可能である。この回転円板１１２を矢印１
１３で示す方向に速度Ｖで回転させ、回転円板１１２に
矢印１１４で示す方向に加圧力Ｐ2 を加える。すると、
試験片１１１の部分のうち回転円板１１２と接する部分
が摩耗して深さがｈの摩耗痕ができる。摩擦距離Ｌ0 だ
け摩擦した時の最終荷重をＰ0 、その時の摩耗痕幅をｂ
0 とすると、比摩耗量Ｗs は、Ｗs ＝Ｂｂ0 3／８ｒＰ0
Ｌ0 で表わされる。これらの関係より摩耗量を算出す
る。試験は、摩擦速度２ｍ／ｓで、相手材をＳ４５Ｃ
（ＪＩＳ）として乾式で行なった。
摩耗性の試験を行なった。ここで、大越式摩耗試験器に
ついて説明する。図６および図７を参照して、試験片１
１１上に幅がＢで直径が２ｒの回転円板１１２を載置す
る。この回転円板は矢印１１３で示す方向に速度Ｖで回
転することが可能である。この回転円板１１２を矢印１
１３で示す方向に速度Ｖで回転させ、回転円板１１２に
矢印１１４で示す方向に加圧力Ｐ2 を加える。すると、
試験片１１１の部分のうち回転円板１１２と接する部分
が摩耗して深さがｈの摩耗痕ができる。摩擦距離Ｌ0 だ
け摩擦した時の最終荷重をＰ0 、その時の摩耗痕幅をｂ
0 とすると、比摩耗量Ｗs は、Ｗs ＝Ｂｂ0 3／８ｒＰ0
Ｌ0 で表わされる。これらの関係より摩耗量を算出す
る。試験は、摩擦速度２ｍ／ｓで、相手材をＳ４５Ｃ
（ＪＩＳ）として乾式で行なった。
【００３１】また、ピストンをエンジンに組込み、エン
ジンの実機試験を行ない頂部２０Ｃとスカート部１９Ａ
の間に亀裂があるかどうかを調べた。その結果を表１に
示す。
ジンの実機試験を行ない頂部２０Ｃとスカート部１９Ａ
の間に亀裂があるかどうかを調べた。その結果を表１に
示す。
【００３２】
【表１】 表１より、この発明に従ったピストン（サンプル１）
は、ピストンリング部を含む頂部２０Ｃの線膨張係数と
ボス部１８ｃを含むスカート部１９Ａとの線膨張係数の
差が１．６×１０-6／Ｋと小さかった。さらに、ピスト
ンリング部１８ｂやピンボス部１８ｃでの疲労強度は大
きく摩耗量が小さかった。
は、ピストンリング部を含む頂部２０Ｃの線膨張係数と
ボス部１８ｃを含むスカート部１９Ａとの線膨張係数の
差が１．６×１０-6／Ｋと小さかった。さらに、ピスト
ンリング部１８ｂやピンボス部１８ｃでの疲労強度は大
きく摩耗量が小さかった。
【００３３】比較のために、アルミニウム粉末合金Ａの
代わりに、平均粒径が３μｍのＳｉＣ粉末とアルミニウ
ム合金粉末Ｂを、Ｖ型混合機を用いて重量比で５：９５
で均一に混合した混合粉末Ｄを用いた。この混合粉末Ｄ
と混合粉末Ｃからなる複合ピストン（サンプル２）を上
述の実施例と同様の方法で作製した。サンプル２の線膨
張係数と疲労強度と耐摩耗性の評価結果も表１に示す。
代わりに、平均粒径が３μｍのＳｉＣ粉末とアルミニウ
ム合金粉末Ｂを、Ｖ型混合機を用いて重量比で５：９５
で均一に混合した混合粉末Ｄを用いた。この混合粉末Ｄ
と混合粉末Ｃからなる複合ピストン（サンプル２）を上
述の実施例と同様の方法で作製した。サンプル２の線膨
張係数と疲労強度と耐摩耗性の評価結果も表１に示す。
【００３４】サンプル２では、ピストンリング部、ピン
ボス部各々の特性を満足するが、両者の間の線膨張係数
の差が大きかった。そのため、エンジン実機試験後のピ
ストンの界面に亀裂が見られ、信頼性が低いことがわか
った。
ボス部各々の特性を満足するが、両者の間の線膨張係数
の差が大きかった。そのため、エンジン実機試験後のピ
ストンの界面に亀裂が見られ、信頼性が低いことがわか
った。
【００３５】なお、表１中ａ、ｃおよびｄは各サンプル
の組成を示すが、たとえばｃにおいて（Ａｌ−８重量％
Ｆｅ）−１５重量％ＳｉＣ（３μｍ）というときは、鉄
を８重量％含むアルミニウム合金と、直径が３μｍのＳ
ｉＣ粒子とを重量比で８５：１５で混合した材料を示
す。以下同様である。
の組成を示すが、たとえばｃにおいて（Ａｌ−８重量％
Ｆｅ）−１５重量％ＳｉＣ（３μｍ）というときは、鉄
を８重量％含むアルミニウム合金と、直径が３μｍのＳ
ｉＣ粒子とを重量比で８５：１５で混合した材料を示
す。以下同様である。
【００３６】（実施例２）図８を参照して、エアーアト
マイズ法で、アルミニウム合金粉末Ａ（組成：Ａｌ−２
０重量％Ｓｉ−３重量％Ｆｅ−２重量％Ｎｉ−１．５重
量％Ｔｉ、平均粒径：３５μｍ）を製造した（ステップ
３１）。エアーアトマイズ法でアルミニウム合金粉末Ｂ
（組成：Ａｌ−８重量％Ｆｅ、平均粒径：３３μｍ）を
製造した。平均粒径が１２μｍのＳｉＣ粉末を用意した
（ステップ３３）。平均粒径１２μｍのＳｉＣ粉末とア
ルミニウム合金粉末Ｂとを重量比が１５：８５となるよ
うに配合してＶ型混合機で均一に混合して混合粉末Ｅと
した（ステップ３４）。
マイズ法で、アルミニウム合金粉末Ａ（組成：Ａｌ−２
０重量％Ｓｉ−３重量％Ｆｅ−２重量％Ｎｉ−１．５重
量％Ｔｉ、平均粒径：３５μｍ）を製造した（ステップ
３１）。エアーアトマイズ法でアルミニウム合金粉末Ｂ
（組成：Ａｌ−８重量％Ｆｅ、平均粒径：３３μｍ）を
製造した。平均粒径が１２μｍのＳｉＣ粉末を用意した
（ステップ３３）。平均粒径１２μｍのＳｉＣ粉末とア
ルミニウム合金粉末Ｂとを重量比が１５：８５となるよ
うに配合してＶ型混合機で均一に混合して混合粉末Ｅと
した（ステップ３４）。
【００３７】アルミニウム合金粉末Ａを所定量だけ金型
に充填した後に引続き混合粉末Ｅを金型に充填した後加
圧し、直径が９０ｍｍで高さが７０ｍｍの形状の成形体
４１を作製した（ステップ３５）。成形体４１を大気中
で直接誘導加熱により温度７９３Ｋに加熱し、直ちに加
圧力８００ＭＰａで粉末鍛造して緻密化した。これによ
り、直径が９０ｍｍで高さが５２ｍｍの粉末鍛造体４２
を得た（ステップ３６）。
に充填した後に引続き混合粉末Ｅを金型に充填した後加
圧し、直径が９０ｍｍで高さが７０ｍｍの形状の成形体
４１を作製した（ステップ３５）。成形体４１を大気中
で直接誘導加熱により温度７９３Ｋに加熱し、直ちに加
圧力８００ＭＰａで粉末鍛造して緻密化した。これによ
り、直径が９０ｍｍで高さが５２ｍｍの粉末鍛造体４２
を得た（ステップ３６）。
【００３８】粉末鍛造体４２を温度７９３Ｋに加熱し、
図３で示す鍛造ピストン素材１７と同様の形状の鍛造ピ
ストン素材４７を作製した（ステップ３７）。鍛造ピス
トン素材４７に切削加工を施して図９で示すピストン４
４（サンプル３）を形成した（ステップ３８）。図９を
参照して、このピストン４４は、混合粉末Ｅから形成さ
れた頂部４６Ｅとアルミニウム合金粉末Ａから形成され
たスカート部４５Ａにより構成される。またピストン４
４は、ピストンヘッド部４４ａと、ピストンリング部４
４ｂと、ピンボス部４４ｃとを有する。
図３で示す鍛造ピストン素材１７と同様の形状の鍛造ピ
ストン素材４７を作製した（ステップ３７）。鍛造ピス
トン素材４７に切削加工を施して図９で示すピストン４
４（サンプル３）を形成した（ステップ３８）。図９を
参照して、このピストン４４は、混合粉末Ｅから形成さ
れた頂部４６Ｅとアルミニウム合金粉末Ａから形成され
たスカート部４５Ａにより構成される。またピストン４
４は、ピストンヘッド部４４ａと、ピストンリング部４
４ｂと、ピンボス部４４ｃとを有する。
【００３９】このピストン４４を、中心軸を含む断面で
切断してその切断面を研磨して観察したところ、頂部４
６Ｅとスカート部４５Ａとの界面で亀裂がなく密着し両
者が一体化していた。また、スカート部４５Ａと頂部４
６Ｅの各々の領域から試験片を切出し、線膨張係数、熱
伝導率、疲労強度、耐摩耗性を評価した。また、ピスト
ン４４をエンジンに組込み、エンジンの実機試験を行な
った。これらの結果を表２に示す。
切断してその切断面を研磨して観察したところ、頂部４
６Ｅとスカート部４５Ａとの界面で亀裂がなく密着し両
者が一体化していた。また、スカート部４５Ａと頂部４
６Ｅの各々の領域から試験片を切出し、線膨張係数、熱
伝導率、疲労強度、耐摩耗性を評価した。また、ピスト
ン４４をエンジンに組込み、エンジンの実機試験を行な
った。これらの結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】 表２より、頂部１６Ｅとピンボス部４５Ａとの線膨張係
数の差は１．６×１０ -6／Ｋと小さい。また、エンジン
実機試験でも頂部４６Ｅとスカート部４５Ａとの間には
亀裂が認められず高い信頼性が得られた。
数の差は１．６×１０ -6／Ｋと小さい。また、エンジン
実機試験でも頂部４６Ｅとスカート部４５Ａとの間には
亀裂が認められず高い信頼性が得られた。
【００４１】比較のために、従来行なわれている溶湯鍛
造法により複合ピストンを以下の手順で作製した。
造法により複合ピストンを以下の手順で作製した。
【００４２】まずピストンリング部の強化材としてリン
グ状のニレジスト鋳鉄を金型内に設置した。この金型内
に温度１０２３Ｋのアルミニウム合金ＡＣ８Ａ（ＪＩ
Ｓ）溶湯を金型に注入し、加圧力１５０ＭＰａで溶湯鍛
造した。その後、切削加工を行なってピストン（サンプ
ル４）に仕上げた。このピストンについて上述のサンプ
ル３と同様の試験を行なった。その結果も表２に示す。
グ状のニレジスト鋳鉄を金型内に設置した。この金型内
に温度１０２３Ｋのアルミニウム合金ＡＣ８Ａ（ＪＩ
Ｓ）溶湯を金型に注入し、加圧力１５０ＭＰａで溶湯鍛
造した。その後、切削加工を行なってピストン（サンプ
ル４）に仕上げた。このピストンについて上述のサンプ
ル３と同様の試験を行なった。その結果も表２に示す。
【００４３】エンジン実機試験の結果、サンプル４で
は、ピストンの頂部の一部が溶損していた。この結果か
ら、今回試験のエンジン運転条件に耐えるためには、冷
却のためのクーリングチャネルなどが必要となる。
は、ピストンの頂部の一部が溶損していた。この結果か
ら、今回試験のエンジン運転条件に耐えるためには、冷
却のためのクーリングチャネルなどが必要となる。
【００４４】サンプル３のようにピストンリング部を含
む領域の熱伝導率を１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることに
より、より高いエンジン負荷の条件でもシリンダへの伝
熱によってピストンの温度を低く保つことができる。そ
のため、冷却のためのクーリングチャンネルを省略でき
製造コストを低減できエンジン効率の向上が可能とな
る。
む領域の熱伝導率を１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることに
より、より高いエンジン負荷の条件でもシリンダへの伝
熱によってピストンの温度を低く保つことができる。そ
のため、冷却のためのクーリングチャンネルを省略でき
製造コストを低減できエンジン効率の向上が可能とな
る。
【００４５】（実施例３）図１０を参照して、エアーア
トマイズ法で、アルミニウム合金粉末Ａ（組成：Ａｌ−
２０重量％Ｓｉ−３重量％Ｆｅ−２重量％Ｎｉ−１．５
重量％Ｔｉ、平均粒径：３５μｍ）を製造した（ステッ
プ５１）。
トマイズ法で、アルミニウム合金粉末Ａ（組成：Ａｌ−
２０重量％Ｓｉ−３重量％Ｆｅ−２重量％Ｎｉ−１．５
重量％Ｔｉ、平均粒径：３５μｍ）を製造した（ステッ
プ５１）。
【００４６】アルミニウム合金粉末Ｂ（組成：Ａｌ−８
重量％Ｆｅ、平均粒径：３３μｍ）をエアーアトマイズ
法で製造した（ステップ５２）。平均粒径が３μｍのＳ
ｉＣ粉末を用意した（ステップ５３）。
重量％Ｆｅ、平均粒径：３３μｍ）をエアーアトマイズ
法で製造した（ステップ５２）。平均粒径が３μｍのＳ
ｉＣ粉末を用意した（ステップ５３）。
【００４７】このＳｉＣ粉末とアルミニウム合金粉末Ｂ
とを重量比が１５：８５となるように配合し、Ｖ型混合
機で均一に混合して混合粉末Ｃを作製した（ステップ５
４）。
とを重量比が１５：８５となるように配合し、Ｖ型混合
機で均一に混合して混合粉末Ｃを作製した（ステップ５
４）。
【００４８】アルミニウム合金粉末Ｆ（組成：Ａｌ−３
重量％Ｚｒ−２重量％Ｎｉ−１３重量％ミッシュメタ
ル、平均粒径：３２μｍ）をエアーアトマイズ法で製造
した（ステップ５５）。平均粒径が３μｍのＳｉＣ粉末
を用意した（ステップ５６）。このＳｉＣ粉末とアルミ
ニウム合金粉末Ｆを重量比が１５：８５となるように配
合し、Ｖ型混合機で均一に混合して混合粉末Ｇとした
（ステップ５７）。
重量％Ｚｒ−２重量％Ｎｉ−１３重量％ミッシュメタ
ル、平均粒径：３２μｍ）をエアーアトマイズ法で製造
した（ステップ５５）。平均粒径が３μｍのＳｉＣ粉末
を用意した（ステップ５６）。このＳｉＣ粉末とアルミ
ニウム合金粉末Ｆを重量比が１５：８５となるように配
合し、Ｖ型混合機で均一に混合して混合粉末Ｇとした
（ステップ５７）。
【００４９】混合粉末Ｇを直径が６０ｍｍで高さが３３
ｍｍの金型で成形して成形体７１Ｇを作製した（ステッ
プ５８）。この成形体７１Ｇを内径が９０ｍｍの金型の
中心軸上に設置し、この上に混合粉末Ｃを充填した。さ
らにその上にアルミニウム合金粉末Ａを充填した後、加
圧力６００ＭＰａで成形して３種類の合金組成からなる
層状の粉末成形体７２を作製した（ステップ５９）。こ
の粉末成形体７２を大気中で直接誘導加熱により温度７
９３Ｋに加熱し、直ちに加圧力８００ＭＰａで粉末鍛造
し緻密化して直径が９０ｍｍで高さが５２ｍｍの粉末鍛
造体７３を得た（ステップ６０）。
ｍｍの金型で成形して成形体７１Ｇを作製した（ステッ
プ５８）。この成形体７１Ｇを内径が９０ｍｍの金型の
中心軸上に設置し、この上に混合粉末Ｃを充填した。さ
らにその上にアルミニウム合金粉末Ａを充填した後、加
圧力６００ＭＰａで成形して３種類の合金組成からなる
層状の粉末成形体７２を作製した（ステップ５９）。こ
の粉末成形体７２を大気中で直接誘導加熱により温度７
９３Ｋに加熱し、直ちに加圧力８００ＭＰａで粉末鍛造
し緻密化して直径が９０ｍｍで高さが５２ｍｍの粉末鍛
造体７３を得た（ステップ６０）。
【００５０】得られた粉末鍛造体７３を温度７９３Ｋに
加熱し、図３で示す鍛造ピストン素材１７と同様の形状
の鍛造ピストン素材７４とし（ステップ６１）、切削加
工を施して図１１で示すような形状のピストン７５（サ
ンプル５）に仕上げた（ステップ６２）。
加熱し、図３で示す鍛造ピストン素材１７と同様の形状
の鍛造ピストン素材７４とし（ステップ６１）、切削加
工を施して図１１で示すような形状のピストン７５（サ
ンプル５）に仕上げた（ステップ６２）。
【００５１】図１１を参照して、このピストン７５は、
アルミニウム合金粉末Ａからなるピンボス部７６Ａと、
混合粉末Ｃからなるピストンリング部７６Ｃと、成形体
７１Ｇからなるリップ部（ピストンヘッド部）７７Ｇに
より構成される。このピストン７５を、中心軸を含む断
面で切断してその切断面を研磨して観察したところ、ピ
ンボス部７６Ａとピストンリング部７６Ｃとの界面で亀
裂がなく、また、リップ部７７Ｇとピストンリング部７
６Ｃとの界面でも亀裂がなく、これらは一体化してい
た。
アルミニウム合金粉末Ａからなるピンボス部７６Ａと、
混合粉末Ｃからなるピストンリング部７６Ｃと、成形体
７１Ｇからなるリップ部（ピストンヘッド部）７７Ｇに
より構成される。このピストン７５を、中心軸を含む断
面で切断してその切断面を研磨して観察したところ、ピ
ンボス部７６Ａとピストンリング部７６Ｃとの界面で亀
裂がなく、また、リップ部７７Ｇとピストンリング部７
６Ｃとの界面でも亀裂がなく、これらは一体化してい
た。
【００５２】また、ピンボス部７６Ａ、ピストンリング
部７６Ｃおよびリップ部７７Ｇからそれぞれ試験片を切
出し、実施例１と同様の手法で線膨張係数、熱伝導率、
疲労強度および耐摩耗性を評価した。また、ピストン７
５をエンジンに組込み、エンジンの実機試験を行なっ
た。なお、この実機試験は実施例１および２の場合より
も５０％高い回転数で実施した。これらの結果を表３に
示す。
部７６Ｃおよびリップ部７７Ｇからそれぞれ試験片を切
出し、実施例１と同様の手法で線膨張係数、熱伝導率、
疲労強度および耐摩耗性を評価した。また、ピストン７
５をエンジンに組込み、エンジンの実機試験を行なっ
た。なお、この実機試験は実施例１および２の場合より
も５０％高い回転数で実施した。これらの結果を表３に
示す。
【００５３】
【表３】 表３より、ピンボス部７６Ａ、リップ部７７Ｇ、ピスト
ンリング部７６Ｃでの熱膨張係数の差は１．６×１０-6
／Ｋと小さい。また、エンジン実機試験を行なってもピ
ストン表面には亀裂は見られず、高い信頼性が得られ
た。一方、実施例１に従って作製したピストン（サンプ
ル１）に対し、上述の条件でエンジン実機試験をした。
その結果も表３に示す。試験後のピストンの頭頂部のリ
ップ部に微小なクラックが認められた。
ンリング部７６Ｃでの熱膨張係数の差は１．６×１０-6
／Ｋと小さい。また、エンジン実機試験を行なってもピ
ストン表面には亀裂は見られず、高い信頼性が得られ
た。一方、実施例１に従って作製したピストン（サンプ
ル１）に対し、上述の条件でエンジン実機試験をした。
その結果も表３に示す。試験後のピストンの頭頂部のリ
ップ部に微小なクラックが認められた。
【００５４】以上の結果から、線膨張係数の差を小さく
抑えながら耐熱性の必要とされる箇所に、より耐熱性の
高い材料を用いることで部品全体としての耐熱性、信頼
性の高いピストンを製造することができる。
抑えながら耐熱性の必要とされる箇所に、より耐熱性の
高い材料を用いることで部品全体としての耐熱性、信頼
性の高いピストンを製造することができる。
【００５５】（実施例４）実施例４では、ピストンのそ
れぞれの部分に要求される特性を調べ、その特性を満た
すような金属の組成について検討した。
れぞれの部分に要求される特性を調べ、その特性を満た
すような金属の組成について検討した。
【００５６】まず、上述のように、ピストンは、ピスト
ンヘッド部、ピストンリング部およびピンボス部に分か
れるが、それぞれの部分に要求される特性をまとめると
表４のようになる。
ンヘッド部、ピストンリング部およびピンボス部に分か
れるが、それぞれの部分に要求される特性をまとめると
表４のようになる。
【００５７】
【表４】 この特性を満たすような組成のアルミニウム合金につい
て検討したところ、以下の表５で示すサンプル１１〜３
０が表４で示すような特性を満たすことがわかった。
て検討したところ、以下の表５で示すサンプル１１〜３
０が表４で示すような特性を満たすことがわかった。
【００５８】
【表５】 この表５に記載されたサンプルを組合せて以下のサンプ
ル３１〜４０で示すピストンを製造した。
ル３１〜４０で示すピストンを製造した。
【００５９】
【表６】
【００６０】
【表７】 このピストンについて、上述の実施例１〜３で示すよう
なエンジンの実機試験を行なったところ、ピストンのそ
れぞれの部材の間には剥離がなく高い信頼性が得られ
た。
なエンジンの実機試験を行なったところ、ピストンのそ
れぞれの部材の間には剥離がなく高い信頼性が得られ
た。
【００６１】（実施例５）実施例５では、表４で示すよ
うな特性を満たすアルミニウム合金組成について考察し
た。
うな特性を満たすアルミニウム合金組成について考察し
た。
【００６２】（１） ピストンヘッド部に好ましい組成 本発明者らは、ピストンヘッド部に好ましいアルミニウ
ム合金組成について種々の実験を行なったところ、以下
の合金系を用いれば表４で示すピストンヘッド部の特性
を満たすことがわかった。
ム合金組成について種々の実験を行なったところ、以下
の合金系を用いれば表４で示すピストンヘッド部の特性
を満たすことがわかった。
【００６３】 Ａｌ−（Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺｒ
の少なくとも１種）と硬質粒子からなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：５重量％以上１０重量％以下 Ａｌの含有率：残部 ピストンヘッド部に対する、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 および
Ｓｉ3 Ｎ4 の合計の含有率：０重量％以上１８重量％以
下 なお、この合金系の線膨張係数は１２×１０-6／Ｋ以上
２２．８×１０-6／Ｋとなる。
の少なくとも１種）と硬質粒子からなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：５重量％以上１０重量％以下 Ａｌの含有率：残部 ピストンヘッド部に対する、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 および
Ｓｉ3 Ｎ4 の合計の含有率：０重量％以上１８重量％以
下 なお、この合金系の線膨張係数は１２×１０-6／Ｋ以上
２２．８×１０-6／Ｋとなる。
【００６４】 Ａｌ−（Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺｒ
の少なくとも１種）とミッシュメタルと硬質粒子からな
る合金系の場合 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：３重量％以上８重量％以下 アルミニウム合金に対する、ミッシュメタルの含有率：
５重量％以上１５重量％以下 Ａｌの含有率：残部 ピストンヘッド部に対する、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 および
Ｓｉ3 Ｎ4 の合計の含有率：０重量％以上１８重量％以
下 なお、この合金系の場合、線膨張係数は１１．３×１０
-6／Ｋ以上２２．１×１０-6／Ｋ以下であった。
の少なくとも１種）とミッシュメタルと硬質粒子からな
る合金系の場合 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：３重量％以上８重量％以下 アルミニウム合金に対する、ミッシュメタルの含有率：
５重量％以上１５重量％以下 Ａｌの含有率：残部 ピストンヘッド部に対する、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 および
Ｓｉ3 Ｎ4 の合計の含有率：０重量％以上１８重量％以
下 なお、この合金系の場合、線膨張係数は１１．３×１０
-6／Ｋ以上２２．１×１０-6／Ｋ以下であった。
【００６５】（２） ピストンリング部に好ましい組成 本発明者らは、ピストンリング部に好ましい組成につい
て種々の実験を行なったところ、以下の組成が好ましい
ことがわかった。
て種々の実験を行なったところ、以下の組成が好ましい
ことがわかった。
【００６６】 Ａｌ−（Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺｒ
の少なくとも１種）と硬質粒子からなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：５重量％以上１０重量％以下 Ａｌの含有率：残部 ピストンリング部に対する、ＳｉＣ、Ａｌ3 Ｏ3 および
ＳｉＮ4 の合計の含有率：３重量％以上１８重量％以下 なお、この合金系の場合に、線膨張係数は１２×１０-6
／Ｋ以上２０×１０-6／Ｋであった。
の少なくとも１種）と硬質粒子からなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：５重量％以上１０重量％以下 Ａｌの含有率：残部 ピストンリング部に対する、ＳｉＣ、Ａｌ3 Ｏ3 および
ＳｉＮ4 の合計の含有率：３重量％以上１８重量％以下 なお、この合金系の場合に、線膨張係数は１２×１０-6
／Ｋ以上２０×１０-6／Ｋであった。
【００６７】 Ａｌ−（Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺｒ
の少なくとも１種）とミッシュメタルと硬質粒子からな
る合金系の場合 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：３重量％以上８重量％以下 アルミニウム合金に対する、ミッシュメタルの含有率：
５重量％以上１５重量％以下 Ａｌの含有率：残部 ピストンリング部に対する、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 および
Ｓｉ3 Ｎ4 の合計の含有率：３重量％以上１８重量％以
下 なお、この合金系の線膨張係数は１１．３×１０-6／Ｋ
以上１９．５×１０-6／Ｋであった。
の少なくとも１種）とミッシュメタルと硬質粒子からな
る合金系の場合 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：３重量％以上８重量％以下 アルミニウム合金に対する、ミッシュメタルの含有率：
５重量％以上１５重量％以下 Ａｌの含有率：残部 ピストンリング部に対する、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 および
Ｓｉ3 Ｎ4 の合計の含有率：３重量％以上１８重量％以
下 なお、この合金系の線膨張係数は１１．３×１０-6／Ｋ
以上１９．５×１０-6／Ｋであった。
【００６８】 Ａｌ−（Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺｒ
の少なくとも１種）とＳｉからなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：５重量％以上１０重量％以下 アルミニウム合金に対する、Ｓｉの含有率：１０重量％
以上２８重量％以下Ａｌの含有率：残部 なお、この合金系の線膨張係数は１３．８×１０-6／Ｋ
以上２０．２×１０-6／Ｋ以下であった。
の少なくとも１種）とＳｉからなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：５重量％以上１０重量％以下 アルミニウム合金に対する、Ｓｉの含有率：１０重量％
以上２８重量％以下Ａｌの含有率：残部 なお、この合金系の線膨張係数は１３．８×１０-6／Ｋ
以上２０．２×１０-6／Ｋ以下であった。
【００６９】（３） ピンボス部に好ましい組成 本発明者らは、ピンボス部に好ましい組成について種々
の実験を行なったところ、以下の組成が好ましいことが
わかった。
の実験を行なったところ、以下の組成が好ましいことが
わかった。
【００７０】 Ａｌ−（Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺｒ
の少なくとも１種）とＳｉからなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：５重量％以上１０重量％以下 アルミニウム合金に対する、Ｓｉの含有率：１０重量％
以上２８重量％以下 Ａｌの含有率：残部 なお、この合金系の線膨張係数は１３．８×１０-6／Ｋ
以上２０．２×１０-6Ｋ以下であった。
の少なくとも１種）とＳｉからなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：５重量％以上１０重量％以下 アルミニウム合金に対する、Ｓｉの含有率：１０重量％
以上２８重量％以下 Ａｌの含有率：残部 なお、この合金系の線膨張係数は１３．８×１０-6／Ｋ
以上２０．２×１０-6Ｋ以下であった。
【００７１】 Ａｌ−（Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺｒ
の少なくとも１種）とミッシュメタルからなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：３重量％以上８重量％以下 アルミニウム合金に対する、ミッシュメタルの含有率：
５重量％以上１５重量％以下 なお、この合金系の線膨張係数は１８×１０-6／Ｋ以上
２２．１×１０-6Ｋ以下であった。
の少なくとも１種）とミッシュメタルからなる合金系 アルミニウム合金に対する、Ｆｅ、Ｎｉ、ＴｉおよびＺ
ｒの合計の含有率：３重量％以上８重量％以下 アルミニウム合金に対する、ミッシュメタルの含有率：
５重量％以上１５重量％以下 なお、この合金系の線膨張係数は１８×１０-6／Ｋ以上
２２．１×１０-6Ｋ以下であった。
【００７２】以上、この発明の実施例について説明した
がここで示した実施例はさまざまに変形可能である。
がここで示した実施例はさまざまに変形可能である。
【００７３】今回開示された実施例はすべての点で例示
であって制限的なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の
範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ
び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
であって制限的なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の
範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ
び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００７４】
【発明の効果】この発明に従えば、ピストンの各部分で
要求される特性を満たし、かつ、各部分の剥離が少なく
信頼性の高いアルミニウム基複合ピストンを得ることが
できる。
要求される特性を満たし、かつ、各部分の剥離が少なく
信頼性の高いアルミニウム基複合ピストンを得ることが
できる。
【図１】実施例１に従ったアルミニウム基複合ピストン
の製造工程を示す図である。
の製造工程を示す図である。
【図２】実施例１のステップ７での粉末鍛造を示す模式
図である。
図である。
【図３】実施例１のステップ８での粉末鍛造を示す模式
図である。
図である。
【図４】実施例１に従って製造されたピストンの模式的
な断面図である。
な断面図である。
【図５】小野式回転曲げ疲労試験を説明するために示す
模式図である。
模式図である。
【図６】大越式摩耗試験機の模式図である。
【図７】図６中のＶＩＩ線で示す方向から見た側面図で
ある。
ある。
【図８】実施例２に従ったピストンの製造工程を示す図
である。
である。
【図９】実施例２に従ったピストンの模式的な断面図で
ある。
ある。
【図１０】実施例３に従ったピストンの製造工程を示す
図である。
図である。
【図１１】実施例３に従ったピストンの模式的な断面図
である。
である。
１８、４４、７５ ピストン １８ａ、４４ａ、７７Ｇ ピストンヘッド部 １８ｂ、４４ｂ、７６Ｃ ピストンリング部 １８ｃ、４４ｃ、７６Ａ ピンボス部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｚ ３０２ ３０２Ｚ (72)発明者 橋倉 学 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 3J044 AA02 AA08 BA04 BA10 CA18 CA40 DA09 EA10 4K018 AA15 AB02 AC01 CA12 DA11 EA12 EA44 JA09 KA08
Claims (9)
- 【請求項１】 アルミニウム合金製の第１部材と、 前記第１部材に接し、前記第１部材と異なる組成のアル
ミニウム合金製の第２部材とを備え、 前記第１部材の線膨張係数と前記第２部材の線膨張係数
との差は２×１０-6／Ｋ以下である、アルミニウム基複
合ピストン。 - 【請求項２】 前記第１部材は、シリンダライナ内の燃
焼室に向かい合うピストンヘッド部であり、前記第２部
材は、シリンダライナと摺動するピストンリング部であ
る、請求項１に記載のアルミニウム基複合ピストン。 - 【請求項３】 前記第１部材はシリンダライナと摺動す
るピストンリング部であり、前記第２部材は、ピストン
ピンを受入れるピンボス部である、請求項１に記載のア
ルミニウム基複合ピストン。 - 【請求項４】 前記第１部材は、ピストンピンを受入れ
るピンボス部であり、前記第２部材は、シリンダライナ
内の燃焼室に向かい合うピストンヘッド部である、請求
項１に記載のアルミニウム基複合ピストン。 - 【請求項５】 前記第１部材および前記第２部材はアル
ミニウムを主成分とし、鉄、ニッケル、チタンおよびジ
ルコニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含
む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム
基複合ピストン。 - 【請求項６】 前記第１部材および前記第２部材の少な
くとも一方は硬質粒子を含む、請求項１〜５のいずれか
１項に記載のアルミニウム基複合ピストン。 - 【請求項７】 前記第１および前記第２部材の少なくと
も一方はミッシュメタルおよびシリコンの少なくとも一
方を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミ
ニウム基複合ピストン。 - 【請求項８】 前記第１部材および前記第２部材の少な
くとも一方は粉末アルミニウム合金製である、請求項１
〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム基複合ピスト
ン。 - 【請求項９】 前記粉末アルミニウム合金の熱伝導率は
１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項８に記載のアルミ
ニウム基複合ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25550398A JP2000088100A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | アルミニウム基複合ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25550398A JP2000088100A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | アルミニウム基複合ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000088100A true JP2000088100A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17279663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25550398A Withdrawn JP2000088100A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | アルミニウム基複合ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000088100A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002053899A1 (fr) * | 2000-12-07 | 2002-07-11 | Yamaha Motor Co., Ltd. | Moteur a combustion interne |
| KR101277120B1 (ko) * | 2011-04-13 | 2013-06-20 | 동양피스톤 주식회사 | 단조 피스톤 제조방법 |
-
1998
- 1998-09-09 JP JP25550398A patent/JP2000088100A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002053899A1 (fr) * | 2000-12-07 | 2002-07-11 | Yamaha Motor Co., Ltd. | Moteur a combustion interne |
| KR101277120B1 (ko) * | 2011-04-13 | 2013-06-20 | 동양피스톤 주식회사 | 단조 피스톤 제조방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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