JP2013518178A5

JP2013518178A5 - 微粒子アルミニウムマトリックスナノ複合物を用意するプロセス

Info

Publication number: JP2013518178A5
Application number: JP2012549471A
Authority: JP
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2015-10-01

Description

微粒子アルミニウムマトリックスナノ複合物を用意するプロセスで、以下のステップを含むもの；
ａ）溶融物を得るため、（ｉ）チタン化合物、バナジウム化合物およびジルコニウム化合物からなるグループの中から選んだ少なくとも１つの金属含有化合物、および（ｉｉ）炭素含有化合物、硼素含有化合物および酸素含有化合物を含むグループの中から選んだすくなくとも１つの非金属含有化合物を含む混合物を、溶融アルミニウム金属の中に注入するステップであって、前記混合物が前記溶融アルミニウム金属に空気圧によって注入され、前記溶融アルミニウム金属は、７５０℃から１０００℃までの範囲に収まる温度に維持されている、ステップ、
ｂ）５分間〜２０分間溶融物を攪拌して、溶融合金を得るステップ、および
ｃ）前記粒子アルミニウムマトリクスナノ複合物を得るために、溶融合金を鋳造して凝固させるステップ、を含むプロセス。

本発明の好適な具体化では、注入ステップは、混合物中の少なくとも１つの化合物を空気圧によって注入する方法で実行される。注入ステップは大抵、加圧された搬送ガスを使って空気圧によって実行される。

混合物中の少なくとも１つの化合物は大抵、ステップａ）で、溶融アルミニウム金属に浸した液中ランスに添付したフィーダーを通して溶融アルミニウム金属の中に空気圧によって注入される。

本発明の好適な具体化で形成された微粒子アルミニウムマトリックスナノ複合物は、最高１５重量％までのチタン炭化物複合物を含む。

本発明は現場で補強されたアルミニウムマトリックス複合物を提供する。アルミニウムマトリックス複合物は、チタン化合物、バナジウム化合物、ジルコニウム化合物からなるグループの中から選んだ金属含有化合物の反応によって得られた少なくとも１つの化合物および炭素含有化合物、硼素含有化合物および酸素含有化合物からなるグループの中から選んだ非金属含有化合物を使って補強される。但し、より好適な補強化合物はチタンカーバイドである。ＴｉＣの微粒子は、チタン含有化合物と炭素含有化合物を現場で溶融アルミニウム中に注入することによって調合される。チタン化合物は、カリウムチタンフッ化物、チタンホウ化物およびチタン酸化物からなるグループの中から選ばれる。加圧式粉末射出ランスが成分を溶融アルミニウム金属中に注入するのに使われる。（カリウムチタンフッ化物、チタン酸化物を例として含む）粉末状のチタン含有化合物が、バスの底に置かれた液中ランスを通して溶融アルミニウムの中に空気圧によって射出される。炭素を、チタン含有塩と混合した黒鉛粉末あるいはＣＯ２／メタンガスの形で添加することができる。不活性ガスあるいは反応性ガスは粉末キャリアとして働き、粉末を溶融物の中に分散させる。ガスはまた、溶融物を攪拌して密な混合を確保し、反応速度を高め、処理温度（７５０℃〜１２００度）と処理時間（５分〜９０分）を下げるか短縮する。ガスはこのようにして、粒子のサイズを不規則に導く恐れのある機械的攪拌を防止する。鋳物中の硬度のばらつきが＜５％になる等、機械的性質の均一性に改善が観察される。本発明は、鋳造の完全性と妥協することなく、溶融物に導入すべき補強材を量（最高１５％）を高めることを可能にする。このプロセスによって調合された複合物は、機械的攪拌の従来のルートによって調合されたものと比較して、より細かく且つ均一な分布を持っている。従って、粒子の容積の割合が同じ場合、発明に基づく複合物はより優れた機械的性質を持つ。

Claims

粒子アルミニウムマトリクスナノ複合物を用意するプロセスであって、
ａ）溶融物を得るため、（ｉ）チタン化合物、バナジウム化合物およびジルコニウム化合物からなるグループの中から選んだ少なくとも１つの金属含有化合物、および（ｉｉ）炭素含有化合物、硼素含有化合物および酸素含有化合物を含むグループの中から選んだすくなくとも１つの非金属含有化合物を含む混合物を、溶融アルミニウム金属の中に注入するステップであって、前記混合物が前記溶融アルミニウム金属に空気圧によって注入され、前記溶融アルミニウム金属は、７５０℃から１０００℃までの範囲に収まる温度に維持されている、ステップ、
ｂ）５分間〜２０分間溶融物を攪拌して、溶融合金を得るステップ、および
ｃ）前記粒子アルミニウムマトリクスナノ複合物を得るために、溶融合金を鋳造して凝固させるステップ、を含むプロセス。
前記混合物を前溶融アルミニウム金属に注入するステップにおいて、搬送ガスが使用されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
ステップａ）中で、混合物中の少なくとも１つの化合物が、溶融アルミニウム金属に浸した液中ランスに添付したフィーダーを通して溶融アルミニウムの中に空気圧によって注入されることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロセス。
前記溶融物が搬送ガスを使って攪拌されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
前記溶融物が搬送ガスを使って５分間から２０分間攪拌されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
前記搬送ガスが、アルゴンと窒素からなるグループの中から選ばれることを特徴とする、請求項２，４，５のいずれか一項に記載のプロセス。
ステップａ）からステップｂ）において、温度が７５０℃から１０００℃までの温度に維持されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
ステップａ）中の金属含有化合物がカリウムチタンフッ化物、チタン酸化物、二ホウ化チタン、シリカ、アルミナ、亜鉛酸化物と酸化第１銅からなるグループの中から選ばれることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
ステップａ）中の金属含有化合物がカリウムチタンフッ化物とチタン酸化物からなるグループの中から選ばれたチタン化合物であることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
金属含有化合物が粉末状態のものであることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
非金属含有化合物が炭素含有化合物から選ばれ、黒鉛の粉末、二酸化炭素およびメタンガスからなるグループの中から更に選ばれることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
選択された金属含有化合物が、チタン化合物から選択され、非金属含有化合物が炭素含有化合物から選ばれ、更に、形成された微粒子アルミニウムマトリックスナノ複合物が最高１５重量％までの濃度のチタン炭化物複合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
前記微粒子アルミニウムマトリックスナノ複合物が、マグネシウム、銅、亜鉛および珪素からなるグループの中から選んだ少なくとも１つの合金メタルを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
請求項１に記載のプロセスによって用意されたアルミニウムマトリックスナノ複合物。