JP2011047012A - 高強度多孔質アルミニウム合金の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明方法は、純成分および/または合金成分としてアルミニウムを含むアルミニウム系金属の小片と、アルミニウムと合金を生成しうる第2の金属の粉末と、発熱助剤を含み、アルミニウムと第2の金属の原子量比(前者:後者)が4:1〜10:1である原料混合物を固化成形する工程、前記固化成形体を前記アルミニウム系金属の小片の融点以上の温度に加熱し、次いで前記固化成形体をその自己発熱によってさらに加熱する燃焼合成工程、とから構成される。
【選択図】図2
Description
純成分および/または合金成分としてアルミニウムを含むアルミニウム系金属の小片と、アルミニウムと合金を生成しうる第2の金属の粉末と、発熱助剤を含み、アルミニウムとの原子量比(前者:後者)が4:1〜10:1である原料混合物を固化成形する工程、
前記固化成形体を前記アルミニウム系金属の小片の融点以上の温度に加熱し、次いで前記固化成形体をその自己発熱によってさらに加熱する燃焼合成工程、
とから構成される点に要旨を有するものである。
最大粒径が45μmのAl粉末と、最大粒径が44μmのTi粉末とを、Al:Ti=4:1(原子量比)の割合となるように混合し、直径が10mmの円柱状に圧粉成形した。また、最大粒径が1mm程度である工業用純アルミニウム切削屑と、最大粒径が44μmのTi粉末とを、原子量比Al:Ti=4:1の割合で混合する共に、発熱助剤としてのTi+B4C(TiとB4Cのモル比が5:1のもの)を14質量%の割合(原料混合物全体に対する割合)で混合し、直径が10mmの円柱状に熱間押出し成形した。
最大粒径が45μmのAl粉末と、最大粒径が44μmのTi粉末とを、AlとTiの原子量比(Al:Ti)が1:3〜10:1(Al/Ti=0.33〜10.0)の割合となるように混合し、これに発熱助剤としてのTi+B4C(TiとB4Cのモル比が5:1のもの)を0〜20質量%(原料混合物全体に対する割合)の範囲で変化させて添加・混合し、圧粉成形した後、実施例1と同様にして燃焼合成し、上記原子量比(Al/Ti)や発熱助剤の含有量が多孔質アルミニウム合金の気孔率に及ぼす影響について調査した。その結果を、下記表1に示す。また、この結果を図示したのが、前記図2である。
最大粒径が45μmのAl粉末と、最大粒径が44μmのTi粉末とを、Al:Ti=4:1(原子量比)の割合となるように混合し、発熱助剤としてのTi+B4C(TiとB4Cのモル比が5:1のもの)を14質量%の割合(原料混合物全体に対する割合)で添加・混合し、室温短軸圧粉成形(圧粉圧力:30〜165MPa)、または温度400℃での熱間押出し(押出し圧力:240MPa)によって成形した。
大きさ(最大径)が1mm程度である工業用純アルミニウム切削屑と、最大粒径が5μmのNi粉末とを、Al:Ni(原子量比)=4.5:1の割合で混合する共に、発熱助剤としてのTi+B4C(TiとB4Cのモル比が5:1のもの)を7質量%の割合(原料混合物全体に対する割合)で混合した原料混合物を、熱間押出し成形の加熱温度を400℃と500℃に設定して、圧粉成形体とし、これを実施例1と同様の条件で燃焼合成し、得られた多孔質アルミニウム合金の気孔率に及ぼす熱間押出し温度の影響について調査した。
異なる組成(6063系Al合金切削屑:50質量%と、4042系Al合金:50質量%)のアルミニウム切削屑(最大径:1mm)と、最大粒径が5μmのNi粉末とを、Al:Ni(モル比)=4.5:1の割合で混合する共に、発熱助剤としてのTi+B4C(TiとB4Cのモル比が5:1のもの)を7質量%の割合(原料混合物全体に対する割合)で混合して原料混合物として熱間押出しによって成形体を作製し、これを実施例1と同じ加熱条件で燃焼合成を行なった。その結果、切削屑の組成の如何に関わらず、良好な形態を示す多孔質アルミニウム合金を得ることができた。このとき得られた多孔質アルミニウム合金の断面を図9(図面代用断面写真)に示す。
前記実施例2で得られたAl−Ti系多孔質アルミニウム合金(Al/Ti=4.0、7.0のもの)と、従来技術で得られたAl−Ni系多孔質アルミニウム合金(Al/Ni=3.0のもの)について、密度、降伏応力、プラトー応力σp(20−30%プラトー応力σp)および吸収エネルギーEについて調査した。
Claims (6)
- 純成分および/または合金成分としてアルミニウムを含むアルミニウム系金属の小片と、アルミニウムと合金を生成しうる第2の金属の粉末と、発熱助剤を含み、アルミニウムと第2の金属の原子量比(前者:後者)が4:1〜10:1である原料混合物を固化成形する工程、
前記固化成形体を前記アルミニウム系金属の小片の融点以上の温度に加熱し、次いで前記固化成形体をその自己発熱によってさらに加熱する燃焼合成工程、
とから構成されることを特徴とする高強度多孔質アルミニウム合金の製造方法。 - 前記発熱助剤は、TiとB4Cをモル比で3:1〜5:1の範囲で含む混合物である請求項1に記載の製造方法。
- 前記発熱助剤の含有量が5〜20質量%である原料混合物を固化成形する請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記第2の金属が、Ni,Ti,ZrおよびFeよりなる群から選ばれる1種または2種以上である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記アルミニウム系金属の小片の主成分が、アルミニウム系金属の粉末であって、圧粉成形によって前記固化成形体にする請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記アルミニウム系金属の小片の主成分が、アルミニウム系金属の切削屑であって、前記原料混合物を600℃以下の温度で熱間押出しして固化成形体にする請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
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