JP2003193164A

JP2003193164A - Ａｌ−Ｓｉ系合金の焼結体及び圧縮塑性加工成形体

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Publication number: JP2003193164A
Application number: JP2001395614A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Shiomi; 泰章塩見; Jun Yoshino; 順吉野; Setsuhisa Fujino; 摂央藤野; Eiji Nozu; 栄治野洲; Atsushi Kuroishi; 農士黒石
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末の放電プラズマ焼結体
(予備成形体)を圧縮塑性加工して形成される成形体につ
いて、高い疲労強度を具備させることであり、そのよう
な高疲労強度成形体が確実に得られる予備成形体を形成
する。【解決手段】粉末を加圧しながらパルス電圧を印加し
て得られるＡｌ−Ｓｉ系合金の焼結体及び該焼結体の圧
縮塑性加工成形体であって、Ａｌ及び／又はＡｌの過飽
和固溶体のマトリックスにＡｌと合金元素の金属間化合
物が分散し、粒界に結晶Ｓｉが晶出した組織を有してお
り、マトリックスの平均結晶粒径が２.０μｍ以下、結
晶Ｓｉの平均結晶粒径が０.１〜２.０μｍ、金属間化合
物の平均結晶粒径が０.５μｍ以下であり、酸素の含有
量は０.１１重量％以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｌ−Ｓｉ系合金
の焼結体及び該焼結体の圧縮塑性加工成形体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】Ａｌは、比重がＦｅの約３分の１と小さ
く軽量であるため、例えば内燃機関のピストンをＡｌで
製作するとエネルギー効率面で非常に有利である。しか
し、Ａｌを内燃機関用ピストンへ適用するには、耐摩耗
性、強度などの機械的性質が鉄系材料よりも劣る問題が
あった。Ａｌと、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ等の元素を合
金化させることにより、機械的性質は向上するが、この
種Ａｌ合金を溶解・鋳造法で製造する場合は、固溶され
る元素の量が少なく限定されている。そこで、粉末冶金
法によるＡｌ合金の開発が進められてきた。これは、Ａ
ｌの他に各種合金元素を多量に添加した溶湯をガスアト
マイズ等の急冷噴霧処理に付して粉末を調製し、得られ
たＡｌ合金粉末を熱間押出し法等で所望形状に成形加工
するものである。粉末冶金法によれば、溶解・鋳造法で
は困難であったＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ等を多量に含有
するＡｌ合金部材を製造することができるので、各種合
金元素の添加効果として、耐摩耗性及び強度にすぐれた
部品を製造することができる。

【０００３】しかしながら、この粉末冶金法は、内燃機
関用ピストン等の構造部品の製造方法として広く普及す
るに至っていない。その主な理由として、多量の合金元
素を含有する粉末は硬質でしかも耐熱性を有することか
ら加工性が悪く、成形加工を高温(約５００℃以上)及び
高加圧力(約２００ＭＰａ以上)の条件下で行なわねばな
らないため、金型の耐用寿命が短く、複雑形状の部品を
精度良く成形することが困難であったことが挙げられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題点に鑑
み、出願人は、以前に、Ａｌ合金粉末を放電プラズマ焼
結することによって予備成形体を形成し、該予備成形体
に圧縮塑性加工を施すことによって成形体を形成する技
術を提案した(特開平１１−２０９８３９)。しかしなが
ら、前記技術によって形成した成形体の一例である内燃
機関用部品は、近年、その使用条件の過酷化が進み、疲
労強度のさらなる向上が要請され、また、切欠き係数を
さらに小さくすることが望まれている。

【０００５】本発明の目的は、高疲労強度及び低切欠き
係数を有するＡｌ−Ｓｉ系合金圧縮塑性加工成形体の予
備成形体として、放電プラズマ焼結によるＡｌ−Ｓｉ系
合金の焼結体を提供することである。本発明の他の目的
は、高疲労強度及び低切欠き係数を有するＡｌ−Ｓｉ系
合金の圧縮塑性加工成形体を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載のＡｌ−Ｓｉ系合金の焼結体は、粉末
を加圧しながらパルス電圧を印加することにより得ら
れ、Ａｌ及び／又はＡｌの過飽和固溶体のマトリックス
にＡｌと合金元素の金属間化合物が分散し、粒界に結晶
Ｓｉが晶出した組織を有しており、マトリックスの平均
結晶粒径が２.０μｍ以下、結晶Ｓｉの平均結晶粒径が
０.１〜２.０μｍ、金属間化合物の平均結晶粒径が０.
５μｍ以下であり、酸素の含有量が０.１１重量％以下
であることを特徴としている。請求項２記載のＡｌ−Ｓ
ｉ系合金の焼結体は、粉末を加圧しながらパルス電圧を
印加することにより得られ、重量％にて、Ｆｅ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ及びＭｏからなる群から選
択される少なくとも１種の遷移金属元素：１〜１５％
(複数含む場合は合計量)、Ｓｉ：１０〜３０％、Ｃｕ：
０.５〜５％、Ｍｇ：１〜５％、残部実質的にＡｌから
なり、酸素の含有量が０.１１重量％以下であることを
特徴としている。請求項３記載のＡｌ−Ｓｉ系合金の焼
結体は、水素の含有量が０.０１重量％以下であること
を特徴としている。

【０００７】また、請求項４に記載されたＡｌ−Ｓｉ系
合金の圧縮塑性加工成形体は、Ａｌ及び／又はＡｌの過
飽和固溶体のマトリックスにＡｌと合金元素との金属間
化合物が分散し、粒界に結晶Ｓｉが晶出した組織を有し
ており、マトリックスの平均結晶粒径が２.０μｍ以
下、結晶Ｓｉの平均結晶粒径が０.１〜２.０μｍ、金属
間化合物の平均結晶粒径が０.５μｍ以下であって、酸
素の含有量が０.１１重量％以下であることを特徴とし
ている。請求項５に記載されたＡｌ−Ｓｉ系合金の圧縮
塑性加工成形体は、重量％にて、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚ
ｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ及びＭｏからなる群から選択される
少なくとも１種の遷移金属元素：１〜１５％(複数含む
場合は合計量)、Ｓｉ：１０〜３０％、Ｃｕ：０.５〜５
％、Ｍｇ：１〜５％、残部実質的にＡｌからなり、酸素
の含有量が０.１１重量％以下であることを特徴として
いる。請求項６記載のＡｌ−Ｓｉ系合金の圧縮塑性加工
成形体は、切欠き係数が３以下であることを特徴として
いる。

【０００８】

【作用及び効果】請求項１及び２に記載されたＡｌ−Ｓ
ｉ系合金の焼結体は、酸素含有量が０.１１重量％以下
と極めて少ない。焼結体に含まれる酸素の大部分は、焼
結時に粉体表面に付着した酸化物被膜が取り込まれたも
のであり、この酸化物被膜は、焼結体の粒子間の結合力
を低下させる。また、その後に圧縮塑性加工される成形
体は、切欠きに対する抵抗力が低下し、構造部品として
の信頼性の低下を招く。焼結体の酸素含有量は、換言す
れば、焼結体に取り込まれる酸化物被膜の量の指標でも
あり、本発明の焼結体は、有害な酸化物被膜が少ないこ
とを示している。請求項１に記載されたＡｌ−Ｓｉ系合
金の焼結体は、マトリックスの平均結晶粒径が２.０μ
ｍ以下、結晶Ｓｉの平均結晶粒径が０.１〜２.０μｍ、
金属間化合物の平均結晶粒径が０.５μｍ以下と微細で
あるから超塑性特性を発現し、その後の塑性加工、特に
高速超塑性加工に適している。請求項３に記載されたＡ
ｌ−Ｓｉ系合金の焼結体は、水素含有量が０.０１重量
％以下と極めて少ない。焼結体に含まれる水素の大部分
は、焼結時に粉体表面に付着した水酸化物被膜が取り込
まれたものであり、この水酸化物被膜は、焼結体の粒子
間の結合力を低下させ、その後に圧縮塑性加工された成
形体は、切欠きに対する抵抗力の低下を招く。焼結体の
水素含有量は、換言すれば、焼結体に取り込まれた水酸
化物被膜の量の指標でもあり、本発明の焼結体は、有害
な水酸化物被膜が少ないことを示している。

【０００９】請求項４及び５に記載されたＡｌ−Ｓｉ系
合金の圧縮塑性加工成形体は、酸素含有量が０.１１重
量％以下と極めて少ない。成形体に含まれる酸素の大部
分は、酸化物の形態で存在し、この酸化物は強度欠陥の
原因となる。本発明の圧縮塑性加工成形体は、酸素含有
量が少ないため、強度欠陥が極めて少なく、請求項６に
記載されるように切欠き係数が低く、切欠きに対して高
い抵抗力を有している。成形体は塑性加工によって形成
されるから、成形形状の制約が少なく、内燃機関のピス
トンの如き複雑形状の構造部品の対してもその制作は容
易である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のＡｌ−Ｓｉ系合金の焼結
体は、圧縮塑性加工成形体の予備成形体として供される
ものであって、放電プラズマ焼結法により、Ａｌ−Ｓｉ
系合金の原料粉末を加圧しながらパルス電圧を印加する
ことにより得られ、好ましくはＡｌ及び／又はＡｌの過
飽和固溶体のマトリックスにＡｌと合金元素の金属間化
合物が分散し、粒界に結晶Ｓｉが晶出した組織を有して
おり、酸素の含有量は０.１１重量％以下であり、０.１
０重量％以下が好ましく、０.０９重量％以下がさらに
好ましい。また、水素の含有量は好ましくは０.０１重
量％以下であり、０.００５重量％以下がより好まし
く、０.００３重量％以下がさらに好ましい。本発明の
Ａｌ−Ｓｉ系合金の圧縮塑性加工成形体は、前記のＡｌ
−Ｓｉ系合金焼結体を圧縮塑性加工することにより形成
され、成形体に含まれる酸素の含有量は０.１１重量％
以下である。

【００１１】＜Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末(原料粉末)の調製
＞Ａｌ−Ｓｉ系合金の原料粉末は、マトリックスの平均
結晶粒径が１.５μｍ以下の超微細構造で、結晶Ｓｉの
平均結晶粒径が０.１μｍ以下、金属間化合物の平均結
晶粒径が０.１μｍ以下あり、粉体粒子径が５０〜４０
０μｍのものが好適に用いられる。このように超微細結
晶構造の原料粉末を用いるのは、放電プラズマ焼結によ
り、マトリックスの平均結晶粒径が２.０μｍ以下、結
晶Ｓｉの平均結晶粒径が０.１〜２.０μｍ、金属間化合
物の平均結晶粒径が０.５μｍ以下の微細構造の焼結体
を得て、その後の圧縮塑性加工において超塑性特性を発
現させるためである。

【００１２】Ａｌ−Ｓｉ系合金の原料粉末に含まれる酸
素の含有量は、０.１０重量％以下が好ましく、０.０８
重量％以下がより好ましい。また、水素の含有量は０.
００４重量％以下が好ましい。なお、粉末に含まれる酸
素及び水素は、粉体内部で合金化されているものもある
が量的には極く僅かであり、主に、酸化物(アルミナ等)
や水酸化物(水酸化アルミニウム等)の形態として粉体表
面に付着して存在している。Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末は、
主要成分のＡｌ及びＳｉが酸化され易い元素であるた
め、通常は製造後直ちに密閉容器に保存され、保存状態
では酸化物や水酸化物の被膜は殆んど形成されない。し
かし、粉末を容器から取り出した際、このＡｌとＳｉ
は、空気中の水蒸気と反応して酸素又は水素を取り込ん
で、粉体表面に酸化物又は水酸化物の被膜を形成する。
表面に酸化物等の被膜を有する粉体どうしを焼結する
と、これら被膜が粉体粒子間の結合の妨げとなり、この
ような被膜を含む焼結体を圧縮塑性加工すると、得られ
る成形体は、切欠きに対する抵抗力が低下し、所望の切
欠き係数を確保することが困難となる不都合がある。

【００１３】Ａｌ−Ｓｉ系合金の原料粉末において、酸
素含有量が０.１０重量％以下、水素含有量が０.００４
重量％以下であるということは、粉体表面に酸化物、水
酸化物の被膜が少量である粉末であることを意味し、そ
のような粉末を放電プラズマ焼結すると、酸素含有量が
０.１１重量％以下、好ましくは０.１０重量％以下、さ
らに好ましくは０.０９重量％以下、水素含有量が０.０
１重量％以下、好ましくは０.００５重量％以下、さら
に好ましくは０.００３％以下の焼結体が得られ、得ら
れた焼結体は、切欠き強度に悪影響を及ぼす酸化物、水
酸化物が少ない。焼結を行なうに際し、原料粉末中の酸
素、水素の含有量が前記の上限値を越えないように維持
する方法の一例として、貯蔵容器から取り出した粉末
を、連続的又は間欠的に混ぜながら焼結近傍温度まで加
熱することが挙げられる。この方法によれば、各粉体の
表面に存在する空気中の水蒸気は略完全に蒸発するの
で、合金中のＡｌ、Ｓｉ等の酸化性元素が酸素や水素を
取り込むことはできず、焼結を開始するまでの段階で粉
末中の酸素や水素の含有量が増加することはない。な
お、焼結技術分野では、焼結前に原料粉末を加熱する処
理を行なうものもあるが、これは、焼結時間の単なる短
縮化を狙ったものにすぎず、粉末を混ぜながら加熱する
ことによって粉体表面に酸化物等の被膜が形成されるの
をより一層防止することができる。原料粉末の加熱処理
は、大気雰囲気中でもよいが、不活性雰囲気下で行なう
ことがより好ましい。

【００１４】Ａｌ−Ｓｉ系合金の望ましい組成として、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ及びＭｏから
なる群から選択される少なくとも１種の遷移金属元素：
１〜１５％(複数含む場合は合計量)、Ｓｉ：１０〜３０
％、Ｃｕ：０.５〜５％、Ｍｇ：１〜５％、残部実質的
にＡｌからなるものを例示することができる。Ｆｅ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ及びＭｏの遷移金属元
素は、Ａｌ合金に含まれると、強度の向上に寄与すると
共に、機械的性質の改善に奏功する元素である。これら
の元素はＡｌと化合し、微細な化合物相として析出する
ことによりＡｌ合金の結晶成長を抑制し、超塑性特性の
発現に必要な微細結晶構造を得ることを可能にする。所
望の強度向上効果と超塑性特性を確保するために、含有
量は１〜１５％(２種以上を含有する場合は合計量)とす
る。なお、一般的に、Ｆｅ等の含有量が増すにつれて、
高温引張強度は向上し、硬質で耐熱性にすぐれるが、Ｆ
ｅの含有量が増えると、その後の塑性加工における生産
性の低下を招く不都合があった。しかし、本発明で利用
するＡｌ−Ｓｉ合金粉末はＦｅを例えば５〜１５％の範
囲で含有させても、高速超塑性特性を有するので、後の
塑性加工において生産性を殆んど低下させることがな
く、所望の高温強度を具備することができる。Ｓｉ、Ｃ
ｕ及びＭｇは、耐熱性、耐摩耗性等を高めるのに有効な
元素であり、これらの効果を得るために、前記範囲内で
含有させることが好ましい。

【００１５】Ａｌ−Ｓｉ系合金の原料粉末の中でも、酸
素及び水素の含有量が少なく、かつ超微細結晶構造及び
粉体粒径を有する粉末は、ＳＷＡＰ(Spinning Water At
omization Process)法の噴霧処理(冷却速度：１０４℃
／秒以上)により収率良く得ることができる。ＳＷＡＰ
法は、旋回しながら流下する水流中に合金溶湯を滴下
し、急冷凝固により微細な球状の粉体を形成する方法で
ある。なお、粉末に含まれる酸素含有量を下げる方法が
とれる場合は、水、空気、ガス又はこれら混合流体を噴
射するアトマイズ法によっても原料粉末を製造すること
ができる。

【００１６】＜Ａｌ−Ｓｉ系合金の焼結体の形成＞本発
明のＡｌ−Ｓｉ系合金の焼結体は、前記のＡｌ−Ｓｉ系
合金の原料粉末を放電プラズマ焼結することにより得ら
れる。焼結に際しては、原料粉末の粉体表面に酸化物、
水酸化物被膜が形成されないように、原料粉末を混ぜな
がら加熱を施すが、金型についても加熱することが望ま
しい。金型を予め加熱するのは、焼結時間のさらなる短
縮化を図り、結晶粒の成長及び粗大化を抑制するためで
ある。

【００１７】放電プラズマ焼結は、パルス通電を利用し
て加圧焼結するもので、粉体粒子間隙に発生する瞬間及
び断続的な火花放電による高温プラズマの高エネルギー
を利用した内部発熱方式の焼結法である。粉体試料内の
放電点は、電流・電圧印加のオン・オフ繰返しに伴って
試料全体に移動分散する。この内部発熱による均一な加
熱効果により、短時間かつ低温度の処理条件下にて焼結
が行われるので、結晶粒成長及び粗大化が抑制防止さ
れ、均質な焼結を達成することができる。

【００１８】焼結温度は５００℃以下が望ましい。結晶
粒の成長粗大化を防止し、原料粉末の微細結晶構造を可
能な限り維持するためである。処理温度は、パルス電
流、オン・オフ周期、処理時間等により容易に制御する
ことができる。また、加圧力は約５０〜１８０ＭＰａの
範囲が適当である。加圧力がこれより低いと、高温焼結
が必要となり、結晶粒の成長粗大化を招く不都合がある
ためである。他方、１８０ＭＰａを越える高圧力とする
必要はなく、それ以上の加圧力の増加は金型の消耗を助
長するので好ましくない。望ましい放電プラズマ焼結処
理として、通電開始後約４０秒間５０ＭＰａの加圧を行
ない、その後約５秒間、１５０ＭＰａの加圧を行なう工
程を例示できる。

【００１９】放電プラズマ焼結工程において、Ａｌ合金
の結晶中に、各種の金属間化合物(Ｃｕ−Ａｌ、Ｍｇ−
Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｍｎ等)が析出する。
本発明に利用されるＡｌ−Ｓｉ系合金の原料粉末は、Ｆ
ｅ等の遷移元素を多量に含有しているが、ＳＷＡＰ法等
の超急冷凝固処理(冷却速度：１０４℃／秒以上)で製造
されるため、合金粉末段階では析出物の生成は殆んどな
く(析出しても生成量は少なく)、過飽和の固溶状態にあ
る。放電プラズマ焼結過程で、これらの元素は金属間化
合物として析出する。その焼結処理は、低温・短時間の
条件下で達成されるので、析出化合物相は微細(粒径０.
５μｍ以下)であり、それゆえ、後の圧縮塑性加工にお
ける高速超塑性特性を損なうことはなく、またＡｌ合金
製品としての機械的性質の強化に寄与することができ
る。

【００２０】＜Ａｌ−Ｓｉ系合金の圧縮塑性加工成形体
の形成＞Ａｌ−Ｓｉ系合金の圧縮塑性加工成形体は、予
備成形体としてのＡｌ−Ｓｉ系合金焼結体を、押出成形
機、プレス機械等を用いて、塑性加工、望ましくは高速
超塑性加工を施すことによって形成される。塑性加工
は、Ａｌ−Ｓｉ系合金の固相線Ｔ_sol直下の温度域にお
いて、歪み加工速度１０^-2秒以上の条件下で行なうこと
が好ましい。塑性加工温度Ｔの最適領域は、Ｔ_sol−３
５℃≦Ｔ≦Ｔ_sol−１０℃である。固相線直下の温度域
(約５１５〜５４０℃)での高歪み速度加工において、伸
び率２００％以上の高延性を示し、その変形流動応力は
２０ＭＰａ以下と著しく低い。

【００２１】圧縮塑性加工に付されるＡｌ−Ｓｉ系合金
焼結体は、Ａｌ及び／又はＡｌの過飽和固溶体のマトリ
ックスにＡｌと合金元素との金属間化合物が分散し、粒
界に結晶Ｓｉが晶出した組織を有しており、マトリック
スの平均結晶粒径が２.０μｍ以下、結晶Ｓｉの平均結
晶粒径が０.１〜２.０μｍ、金属間化合物の平均結晶粒
径が０.５μｍ以下と微細であるから、このような高速
超塑性加工が可能となる。

【００２２】圧縮塑性加工成形体の酸素含有量は０.１
１重量％以下である。圧縮塑性加工成形体に含まれる酸
素がこのように低量であるため、強度欠陥が極めて少な
く、室温条件下では、１０⁷サイクルで１４０ＭＰａ以
上の高疲労強度を確保することができ、また、切欠き係
数は３以下と小さい。圧縮塑性加工は、高速度・低加圧
力下で効率的に行なわれるので、粉末冶金法と比べて、
生産性は著しく向上する。また金型の損耗が軽減緩和さ
れ、その耐用寿命が改善される。また、圧縮塑性加工に
おいて、予備成形体は超塑性特性を発現するから、複雑
形状の部材の成形が可能であり、得られた成形体の形状
精度も高い。

【００２３】

【実施例】ＳＷＡＰ法により、次の３種類の供試粉末
(粉体粒子径は５０〜４００μｍ)を作製した。なお、
「％」は全て重量％である。供試粉末No.１…Ｓｉ：１２％、Ｆｅ：８％、残部：実
質的にＡｌ。供試粉末No.２…Ｓｉ：１７％、Ｆｅ：３％、Ｎｉ：２
％、Ｃｕ：３％、Ｍｇ：２％、残部：実質的にＡｌ。供試粉末No.３…Ｓｉ：２５％、Ｆｅ：１％、Ｃｕ：３
％、Ｍｇ：１.５％、残部：実質的にＡｌ。

【００２４】予備成形体及び成形体を次の要領にて作製
した。予備成形体の作製発明例１、２、３は、供試粉末を混ぜながら加熱(４０
０〜５３０℃)した後、放電プラズマ焼結により焼結体
を作製した。比較例１、２、３は、供試粉末を冷間成形
(密度６５〜８０％)し、熱間押出加工の後、切断するこ
とにより予備成形体を得た。成形体の作製発明例１、２、３は、高速超塑性成形により成形体を作
製した。比較例１、２、３は、熱間鍛造により成形体を
作製した。

【００２５】上記の要領にて作製した予備成形体及び成
形体について、酸素及び水素量を測定した。また、疲労
強度を測定すると共に、疲労強度の測定結果に基づいて
切欠き係数を算出した。その結果を表１に示す。酸素及
び水素量の測定は、堀場製作所製の分析装置(型式：Ｅ
ＭＧＡ)を用いて行なった。疲労強度の測定は、平滑試
験片と切欠き試験片について、室温及び３００℃におい
て、１０⁷サイクルでの強度を求めた。測定装置は、小
野式回転曲げ疲労試験機を用いた。切欠き係数は、平滑
試験片の疲労強度を切欠き試験片の疲労強度で除した数
値であり、切欠きに対する抵抗力を示す。この値が小さ
い程、構造敏感性が小さいため、構造部品としての信頼
性が高いことを意味する。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１の結果を参照すると、酸素と水素の含
有量については、予備成形体と成形体とでは略同じであ
る。これは、予備成形体の成形体への形成を高速超塑性
加工又は熱間鍛造のどちらの方法で行なっても、それら
の成形工程では、酸素及び水素は殆んど増加しないこと
を示している。

【００２８】疲労強度について、発明例と比較例を比較
すると、平滑試験片の場合、室温及び３００℃共あまり
大きな違いは認められないが、切欠き試験片の場合は室
温及び３００℃共、比較例は発明例よりも劣っており、
切欠き係数が大きくなっている。これは、比較例の方が
発明例よりも、酸素と水素の含有量が多く、成形体に存
在する酸化物及び水酸化物の影響により、切欠きに対す
る抵抗力が低下したものと考えられる。この結果より、
予備成形体に含まれる酸素及び水素の含有量を少なくす
ることの重要性が理解されるであろう。

【００２９】図１は、発明例３の放電プラズマ焼結法に
より得られた焼結体を模式的に示す図であり、Ａｌ及び
／又はＡｌの過飽和固溶体のマトリックス(１)にＡｌと
合金元素の金属間化合物(２)(２)(例えばＡｌ₃Ｎｉ、Ａ
ｌ₂Ｆｅ₅等)が分散し、粒界に結晶Ｓｉ(３)が晶出した
組織を有していることを示している。マトリックス(１)
の平均結晶粒径は１.０μｍ、結晶Ｓｉ(３)の平均結晶
粒径は１.０μｍ、金属間化合物(２)の平均結晶粒径は
０.５μｍであった。

【００３０】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼結体の組織を模式的に示す図であ
る。

【符号の説明】

(１) Ａｌ及び／又はＡｌの過飽和固溶体のマトリック
ス (２) 金属間化合物 (３) 結晶Ｓｉ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤野摂央茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目６番株式会社クボタ開発センターつくば分室内 (72)発明者野洲栄治茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目６番株式会社クボタ開発センターつくば分室内 (72)発明者黒石農士茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目６番株式会社クボタ開発センターつくば分室内Ｆターム(参考） 4K018 AA16 DA25 FA01 KA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末を加圧しながらパルス電圧を印加し
て得られるＡｌ−Ｓｉ系合金の焼結体であって、Ａｌ及
び／又はＡｌの過飽和固溶体のマトリックスにＡｌと合
金元素の金属間化合物が分散し、粒界に結晶Ｓｉが晶出
した組織を有しており、マトリックスの平均結晶粒径が
２.０μｍ以下、結晶Ｓｉの平均結晶粒径が０.１〜２.
０μｍ、金属間化合物の平均結晶粒径が０.５μｍ以下
であり、酸素の含有量が０.１１重量％以下であること
を特徴とするＡｌ−Ｓｉ系合金の焼結体。
【請求項２】粉末を加圧しながらパルス電圧を印加し
て得られるＡｌ−Ｓｉ系合金の焼結体であって、重量％
にて、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ及びＭ
ｏからなる群から選択される少なくとも１種の遷移金属
元素：１〜１５％(複数含む場合は合計量)、Ｓｉ：１０
〜３０％、Ｃｕ：０.５〜５％、Ｍｇ：１〜５％、残部
実質的にＡｌからなり、酸素の含有量が０.１１重量％
以下であることを特徴とするＡｌ−Ｓｉ系合金の焼結
体。
【請求項３】水素の含有量は０.０１重量％以下であ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＡｌ
−Ｓｉ系合金の焼結体。
【請求項４】Ａｌ及び／又はＡｌの過飽和固溶体のマ
トリックスにＡｌと合金元素との金属間化合物が分散
し、粒界に結晶Ｓｉが晶出した組織を有しており、マト
リックスの平均結晶粒径が２.０μｍ以下、結晶Ｓｉの
平均結晶粒径が０.１〜２.０μｍ、金属間化合物の平均
結晶粒径が０.５μｍ以下であって、酸素の含有量が０.
１１重量％以下であることを特徴とするＡｌ−Ｓｉ系合
金の圧縮塑性加工成形体。
【請求項５】重量％にて、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、
Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ及びＭｏからなる群から選択される少な
くとも１種の遷移金属元素：１〜１５％(複数含む場合
は合計量)、Ｓｉ：１０〜３０％、Ｃｕ：０.５〜５％、
Ｍｇ：１〜５％、残部実質的にＡｌからなり、酸素の含
有量が０.１１重量％以下であることを特徴とするＡｌ
−Ｓｉ系合金の圧縮塑性加工成形体。
【請求項６】切欠き係数が３以下であることを特徴と
する請求項４又は請求項５に記載のＡｌ−Ｓｉ系合金の
圧縮塑性加工成形体。