JP2017039997A - Aluminum alloy-ceramic composite material and production method for aluminum alloy-ceramic composite material - Google Patents
Aluminum alloy-ceramic composite material and production method for aluminum alloy-ceramic composite material Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017039997A JP2017039997A JP2016128505A JP2016128505A JP2017039997A JP 2017039997 A JP2017039997 A JP 2017039997A JP 2016128505 A JP2016128505 A JP 2016128505A JP 2016128505 A JP2016128505 A JP 2016128505A JP 2017039997 A JP2017039997 A JP 2017039997A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- composite material
- particles
- sic
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
本発明は、アルミニウム合金−セラミックス複合材およびアルミニウム合金−セラミックス複合材の製造方法に関する発明である。 The present invention relates to an aluminum alloy-ceramic composite material and a method for producing an aluminum alloy-ceramic composite material.
近年、基材となる金属に、セラミックスの繊維や粒子等を強化材とする金属−セラミックス複合材が注目されている。特に、アルミニウム合金−セラミックス複合材（以下、複合材という場合がある。）は、アルミニウムやアルミニウム合金などの基材となる金属が有する強度、延性、靭性、成形性および熱伝導性等と、強化材である炭化ケイ素、窒化アルミ、アルミナなどの繊維や粒子からなるセラミックスが有する剛性、耐摩耗性、低熱膨張性等とを併せもつために、主に放熱用途の製品、例えば軽量化、高熱伝導、低熱膨張などが要求される輸送用機器部品、電子部品等、特に半導体素子の作動熱を放散させるための放熱基板に利用されてきている。 In recent years, metal-ceramic composite materials that use ceramic fibers, particles, and the like as reinforcing materials have attracted attention as the base metal. In particular, an aluminum alloy-ceramic composite material (hereinafter sometimes referred to as a composite material) is strengthened with strength, ductility, toughness, formability, thermal conductivity, and the like possessed by a base metal such as aluminum or aluminum alloy. Because it combines the rigidity, wear resistance, low thermal expansion, etc. of ceramics composed of fibers and particles such as silicon carbide, aluminum nitride, and alumina, it is mainly used for heat dissipation products, such as weight reduction and high thermal conductivity. In addition, it has been used as a heat dissipation substrate for dissipating operating heat of transportation equipment parts, electronic parts and the like, particularly semiconductor elements, which require low thermal expansion.
このような複合材の製造方法および複合材の一例が、下記特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された複合材の製造方法は、「金属マトリクスと、上記金属マトリクス中に分散した、それぞれ効果的な量の、（ａ）アルミナ、炭化シリコン、二酸化シリコン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化チタン及び炭化チタンからなる群から選択された粒子、ホイスカー又は繊維の強化材料、並びに、（ｂ）少なくとも１種類の金属間化合物との組合せを含み、上記金属間化合物は、ニッケル、鉄、チタン、コバルト、ニオブ及びジルコニウムからなる群から選択された少なくとも１種の第２金属と、アルミニウムとの金属間化合物である、アルミニウム又はアルミニウム合金のハイブリッド金属組成物の製造方法であって、（１）強化材からなるプリフォームを製作すること、（２）型にプリフォームを入れること、（３）少なくとも１種類の粒子状又は繊維状の第２金属の適当量を、適当量の溶融金属に入れて混合すること、（４）型の中のプリフォームを溶融金属で包むこと、及び、（５）型から強化金属組成物鋳造物を取り出すこと、を備えるハイブリッド金属組成物の製造方法」である。 An example of such a composite material manufacturing method and composite material is disclosed in Patent Document 1 below. The manufacturing method of the composite material disclosed in Patent Document 1 is “a metal matrix and effective amounts of (a) alumina, silicon carbide, silicon dioxide, boron carbide, boron nitride dispersed in the metal matrix, respectively. , A particle selected from the group consisting of titanium diboride and titanium carbide, a whisker or fiber reinforcing material, and (b) a combination with at least one intermetallic compound, wherein the intermetallic compound is nickel, A method for producing a hybrid metal composition of aluminum or an aluminum alloy, which is an intermetallic compound of at least one second metal selected from the group consisting of iron, titanium, cobalt, niobium and zirconium and aluminum, (1) Manufacture a preform made of reinforcing material, (2) Put the preform in the mold, (3) Less Adding an appropriate amount of at least one kind of particulate or fibrous second metal in an appropriate amount of molten metal, (4) wrapping the preform in the mold with molten metal, and ( 5) A method for producing a hybrid metal composition comprising removing a reinforced metal composition casting from a mold.
また、特許文献１に開示された複合材は、「金属マトリクスと、上記金属マトリクス中に分散した、それぞれ効果的な量の、（ａ）アルミナ、炭化シリコン、二酸化シリコン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化チタン及び炭化チタンからなる群から選択された粒子、ホイスカー又は繊維の強化材料、並びに、（ｂ）少なくとも１種類の金属間化合物との組合せを含み、上記金属間化合物は、ニッケル、鉄、チタン、コバルト、ニオブ及びジルコニウムからなる群から選択された少なくとも１種の第２金属と、アルミニウムとの金属間化合物である、アルミニウム又はアルミニウム合金のハイブリッド金属組成物」、である。かかるハイブリッド金属組成物（複合材）によれば、４５０℃に至るまで、適当な強度および摩耗特性を維持することが可能であると、記載されている。 Moreover, the composite material disclosed in Patent Document 1 is “a metal matrix and effective amounts of (a) alumina, silicon carbide, silicon dioxide, boron carbide, boron nitride, dispersed in the metal matrix, respectively. Particles, a whisker or fiber reinforcing material selected from the group consisting of titanium diboride and titanium carbide, and (b) a combination with at least one intermetallic compound, wherein the intermetallic compound is nickel, iron , A hybrid metal composition of aluminum or an aluminum alloy, which is an intermetallic compound of at least one second metal selected from the group consisting of titanium, cobalt, niobium and zirconium with aluminum. According to such a hybrid metal composition (composite material), it is described that appropriate strength and wear characteristics can be maintained up to 450 ° C.
ここで放熱基板を例としてあげると、放熱性を向上する方策としては、放熱基板そのものの熱伝導率を向上させる方法があるが、適宜な変形能を放熱基板に付与し、放熱基板を設置する冷却体である設置対象物への密着性を高めることによっても放熱性を向上させることができる。このような変形能の付与は、複合材の縦弾性率（ヤング率）を適当な値となるよう調整することで可能となるが、縦弾性率の調整（低下）に伴い強度も変化（低下）することは構造部材として望ましくなく、縦弾性率を適宜な範囲に調整しつつも従来の複合材並みまたはそれを超える強度を有する複合材が要請されていた。さらに、工業生産上、そのような複合材を低コストで製造可能な製造方法が要請されていた。特許文献１に開示された複合材は、上記のように適当な強度および摩耗特性を維持することが可能な複合材を製造可能な製造方法を提供できるものの、縦弾性率を適宜な範囲に調整しつつも従来並み以上の強度を有する複合材を具現するという要請に対応することは困難であった。加えて、特許文献１に開示された複合材の製造方法では、型に入れたプリフォームを溶融金属で包む手段としてスクイズ鋳造の適用が望ましいとされていて、特殊な鋳造設備が必要になる場合があり、上記のような複合材を低コストで提供できる製造方法ではなかった。 Here, taking a heat dissipation board as an example, as a measure to improve heat dissipation, there is a method of improving the thermal conductivity of the heat dissipation board itself. However, an appropriate deformability is imparted to the heat dissipation board, and the heat dissipation board is installed. The heat dissipation can also be improved by increasing the adhesion to the installation object which is a cooling body. Such deformability can be imparted by adjusting the longitudinal elastic modulus (Young's modulus) of the composite material to an appropriate value, but the strength also changes (decreases) as the longitudinal elastic modulus is adjusted (decreased). ) Is not desirable as a structural member, and there has been a demand for a composite material having a strength equal to or exceeding that of a conventional composite material while adjusting the longitudinal elastic modulus to an appropriate range. Furthermore, a manufacturing method capable of manufacturing such a composite material at low cost has been required for industrial production. Although the composite material disclosed in Patent Document 1 can provide a production method capable of producing a composite material capable of maintaining appropriate strength and wear characteristics as described above, the longitudinal elastic modulus is adjusted to an appropriate range. However, it has been difficult to meet the demand for realizing a composite material having a strength higher than that of the prior art. In addition, in the method for manufacturing a composite material disclosed in Patent Document 1, it is considered desirable to apply squeeze casting as a means for wrapping a preform placed in a mold with molten metal, and special casting equipment is required. However, it was not a production method capable of providing the composite material as described above at a low cost.
本発明は、上記要請を鑑みてなされた発明であり、その目的は、従来並み以上の強度を有しつつ所定の範囲で調整された縦弾性率を有するアルミニウム合金−セラミックス複合材およびそのようなアルミニウム合金−セラミックス複合材を低コストで製造可能な製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned demands, and an object of the present invention is to provide an aluminum alloy-ceramic composite material having a longitudinal elastic modulus adjusted within a predetermined range while having a strength equal to or higher than that of the prior art, and such It is to provide a production method capable of producing an aluminum alloy-ceramic composite material at low cost.
上記目的を達成する本発明の一つの態様は、複数のＳｉＣ粒子と、前記複数のＳｉＣ粒子相互の間隙に形成されたアルミニウム合金からなる２５〜５０％の面積率を占める基地と、前記基地の中に形成された、ＡｌおよびＭｇを主成分として含む酸化物粒子を有し、前記基地を構成するアルミニウム合金は、Ｓｉ：２．５〜１３質量％、Ｍｇ：１〜８質量％、残部Ａｌおよび不可避不純物元素からなり、前記ＳｉＣ粒子の面積と酸化物粒子の面積とを合計した面積に対する前記酸化物粒子の面積率は１〜２０％であり、前記ＳｉＣ粒子の円相当平均粒径が６０〜２００μｍであり、前記酸化物粒子の円相当平均粒径が１０〜２００μｍである、アルミニウム合金−セラミックス複合材である。 One aspect of the present invention that achieves the above-described object includes a base that occupies an area ratio of 25 to 50% made of an aluminum alloy formed in a gap between the plurality of SiC particles and the plurality of SiC particles, The aluminum alloy that has Al and Mg as the main components and that forms the matrix is formed of Si: 2.5 to 13% by mass, Mg: 1 to 8% by mass, and the balance Al. And the area ratio of the oxide particles to the total area of the SiC particles and the oxide particles is 1 to 20%, and the equivalent circle average particle diameter of the SiC particles is 60%. It is an aluminum alloy-ceramic composite material which is -200 micrometers and the circle equivalent average particle diameter of the said oxide particle is 10-200 micrometers.
上記アルミニウム合金−セラミックス複合材において、前記ＳｉＣ粒子の円相当粒径分布がＤ１０：３０〜９０μｍ、Ｄ５０：７０〜２００μｍ、Ｄ９０：１００〜３００μｍであり、前記酸化物粒子の円相当粒径分布がＤ１０：７〜９０μｍ、Ｄ５０：１０〜１６０μｍ、Ｄ９０：２５〜２５０μｍである、ことが望ましい。 In the aluminum alloy-ceramic composite material, the equivalent particle size distribution of the SiC particles is D10: 30 to 90 μm, D50: 70 to 200 μm, D90: 100 to 300 μm, and the equivalent particle size distribution of the oxide particles is It is desirable that D10: 7 to 90 μm, D50: 10 to 160 μm, and D90: 25 to 250 μm.
さらに、前記酸化物粒子の面積に占める、円形度が０．３５以上で、円相当径が７μｍ以上の酸化物粒子の面積率が２５％以上である、ことが望ましい。 Furthermore, it is desirable that the area ratio of the oxide particles having a circularity of 0.35 or more and an equivalent circle diameter of 7 μm or more in the area of the oxide particles is 25% or more.
加えて、円相当径が１００μｍ以上の気孔面積率が０．１〜５％である、ことが更に望ましい。 In addition, it is more desirable that the pore area ratio with an equivalent circle diameter of 100 μm or more is 0.1 to 5%.
上記目的を達成する本発明の別の態様は、Ｄ１０：４０〜１２０μｍ、Ｄ５０：８０〜３００μｍ、Ｄ９０：１００〜５００μｍの粒度分布を有するＳｉＣ原料粉１００質量部に対し、Ｄ１０：５〜１５０μｍ、Ｄ５０：１０〜３００μｍ、Ｄ９０：２０〜４００μｍの粒度分布を有するＳｉＯ２原料粉を０．５〜２０質量部、混合して混合粉を得る混合工程と、前記混合粉を成形し、ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の体積率が４５〜７５体積％のプリフォームを形成する成形工程と、前記プリフォームにアルミニウム合金溶湯を大気雰囲気下で浸透させて浸透体を形成する浸透工程と、前記浸透体を冷却してアルミニウム合金溶湯を凝固させる冷却工程と、を有するアルミニウム合金−セラミックス複合材の製造方法、である。 Another aspect of the present invention that achieves the above object is as follows: D10: 5 to 150 μm, D100: 40 to 120 μm, D50: 80 to 300 μm, D90: 100 to 500 μm of SiC raw material powder having a particle size distribution of 100 parts by mass, A mixing step of mixing 0.5 to 20 parts by mass of SiO 2 raw material powder having a particle size distribution of D50: 10 to 300 μm and D90: 20 to 400 μm to obtain a mixed powder, forming the mixed powder, SiC particles and A forming step of forming a preform having a volume fraction of SiO 2 particles of 45 to 75% by volume, an infiltration step of infiltrating the preform with an aluminum alloy melt in an air atmosphere to form an infiltrant, and And a cooling step of solidifying the molten aluminum alloy to produce an aluminum alloy-ceramic composite material.
なお、上記態様において、前記ＳｉＣ原料粉の粒度分布が、Ｄ１０：５０〜１００μｍ、Ｄ５０：１００〜２５０μｍ、Ｄ９０：１５０〜４００μｍであることが望ましい。 In addition, in the said aspect, it is desirable that the particle size distribution of the said SiC raw material powder is D10: 50-100micrometer, D50: 100-250micrometer, D90: 150-400micrometer.
加えて、前記ＳｉＯ２原料粉の粒度分布が、Ｄ１０：１０〜１００μｍ、Ｄ５０：２０〜２００μｍ、Ｄ９０：４０〜３００μｍであることが望ましい。 In addition, it is desirable that the particle size distribution of the SiO 2 raw material powder is D10: 10 to 100 μm, D50: 20 to 200 μm, D90: 40 to 300 μm.
さらに加えて、前記プリフォームの平均細孔径が１０〜４５μｍであることが望ましく、加えて、前記プリフォームの細孔の比表面積が０．１５ｍｍ２／ｇ以下であることが望ましい。 In addition, the preform preferably has an average pore diameter of 10 to 45 μm, and in addition, the preform has a specific surface area of 0.15 mm 2 / g or less.
さらに加えて、前記アルミニウム合金溶湯は、Ｓｉ：２．５〜１３質量％、Ｍｇ：1
〜８質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物元素からなる溶湯であることが望ましい。
In addition, the molten aluminum alloy contains Si: 2.5 to 13% by mass, Mg: 1
It is desirable that the molten metal be ˜8 mass% and the balance is Al and inevitable impurity elements.
本発明により、従来並み以上の強度を有しつつ所定の範囲で調整された縦弾性率を有するアルミニウム合金−セラミックス複合材およびそのようなアルミニウム合金−セラミックス複合材を低コストで製造可能な製造方法、が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an aluminum alloy-ceramic composite material having a longitudinal elastic modulus adjusted within a predetermined range while having a strength equal to or higher than that of the prior art, and a manufacturing method capable of manufacturing such an aluminum alloy-ceramic composite material at low cost Is provided.
以下、本発明について、その実施形態および実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。ここで、図１は、本発明の実施例１に係るアルミニウム合金−セラミックス複合材の切断面の一例を示すミクロ組織写真である。図２は、本発明の実施例３に係るアルミニウム合金−セラミックス複合材の切断面の一例を示すミクロ組織写真である。図３は、実施例３の組織をＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：エネルギー分散型Ｘ線分析）により分析した結果であり、図３（ａ）で示す二次電子像の領域において、図３（ｂ）がＯ、図３（ｃ）がＭｇ、および図３（ｄ）がＡｌの各元素の分布を示す図である。また、図４は、実施例３の組織をＥＤＸにより分析した結果であり、図４（ａ）で示す二次電子像の領域において、図４（ｂ）がＣ、図４（ｃ）がＳｉの各元素の分布を示す図である。なお、図３および図４は、上記のとおりＯ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ各元素のＥＤＸ分析結果をグレースケールで示しており、黒色、灰色、白色の順で元素の含有量が増加していることを示している。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments and examples with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a microstructure photograph showing an example of a cut surface of an aluminum alloy-ceramic composite material according to Example 1 of the present invention. FIG. 2 is a microstructure photograph showing an example of a cut surface of an aluminum alloy-ceramic composite material according to Example 3 of the present invention. FIG. 3 is a result of analyzing the structure of Example 3 by EDX (Energy dispersive X-ray spectroscopy), and in the region of the secondary electron image shown in FIG. FIG. 3B is a diagram showing the distribution of each element of O, FIG. 3C is the Mg, and FIG. 3D is the Al. 4 is a result of analyzing the structure of Example 3 by EDX. In the region of the secondary electron image shown in FIG. 4A, FIG. 4B is C, and FIG. 4C is Si. It is a figure which shows distribution of each element of these. 3 and 4 show the EDX analysis results of each element of O, Mg, Al, Si, and C in gray scale as described above, and the element content increases in the order of black, gray, and white. It shows that.
本発明に係る複合材１０（２０）は、図１および２に示すように、複数のＳｉＣ粒子１１（２１）と、複数のＳｉＣ粒子１１（２１）相互の間隙に形成されたアルミニウム合金からなる２５〜５０％の面積率を占める基地１２（２２）と、基地１２（２２）の中に形成された、ＡｌおよびＭｇを主成分として含む酸化物粒子１３（２３）を有し、基地１２（２２）を構成するアルミニウム合金は、Ｓｉ：２．５〜１３質量％、Ｍｇ：１〜８質量％、残部Ａｌおよび不可避不純物元素からなり、ＳｉＣ粒子１１（２１）の面積と酸化物粒子１３（２３）の面積とを合計した面積に対する酸化物粒子１３（２３）の面積率は１〜２０％であり、ＳｉＣ粒子１１（２１）の円相当平均粒径が６０〜２００μｍであり、酸化物粒子１３（２３）の円相当平均粒径が１０〜２００μｍである。かかる複合材によれば、上記のように所定の割合で酸化物粒子を含有させることにより、従来並み以上の強度を有しつつ適切な範囲の縦弾性率が具現される。なお、上述した構成から明らかであるが、本発明に係る複合材とは、アルミニウム合金とセラミックスとが複合された部材のことを指す。 As shown in FIGS. 1 and 2, the composite material 10 (20) according to the present invention is composed of a plurality of SiC particles 11 (21) and an aluminum alloy formed in a gap between the plurality of SiC particles 11 (21). The base 12 (22) occupying an area ratio of 25 to 50% and the oxide particles 13 (23) mainly formed of Al and Mg formed in the base 12 (22) 22) is composed of Si: 2.5 to 13% by mass, Mg: 1 to 8% by mass, the balance Al and inevitable impurity elements, and the area of the SiC particles 11 (21) and the oxide particles 13 ( 23) The area ratio of the oxide particles 13 (23) to the total area of 1) to 20% is 1 to 20%, the equivalent circle average particle diameter of the SiC particles 11 (21) is 60 to 200 μm, and the oxide particles 13 (23) circular phase An average particle size of 10 to 200 [mu] m. According to such a composite material, by containing oxide particles at a predetermined ratio as described above, an appropriate range of longitudinal elastic modulus is realized while having a strength higher than that of the conventional one. As is apparent from the configuration described above, the composite material according to the present invention refers to a member in which an aluminum alloy and ceramics are combined.
ここで、本発明に係る酸化物粒子は、ＡｌおよびＭｇを主成分とする酸化物で構成されているが、粒子の全てが上記酸化物で構成されている必要はなく、粒子の断面視において、概ね５０％以上の面積が上記酸化物で占められていればよい。つまり、ＳｉＣ粒子の外周部にもＡｌおよびＭｇを含む酸化物層が形成される場合もあるが、ＳｉＣ粒子の断面視における当該酸化物層の面積は、厚くてもたかだか２０％程度に過ぎない。このように外周部に薄い酸化物層が形成されたＳｉＣ粒子は、本発明で定義する酸化物粒子からは除外される。なお、上記酸化物粒子は、例えば、上記のようにＥＤＸにより特定することができる。具体的には、図３に示すように、ＥＤＸによりＯ、ＭｇおよびＡｌをマッピングし、３つの元素が重複する粒子を酸化物粒子として特定することができる。 Here, the oxide particles according to the present invention are composed of oxides mainly composed of Al and Mg, but it is not necessary that all of the particles are composed of the above oxides, and in the cross-sectional view of the particles It is sufficient that an area of approximately 50% or more is occupied by the oxide. In other words, an oxide layer containing Al and Mg may be formed on the outer peripheral portion of the SiC particle, but the area of the oxide layer in a cross-sectional view of the SiC particle is only about 20% even if it is thick. . Thus, the SiC particle in which the thin oxide layer was formed in the outer peripheral part is excluded from the oxide particle defined in the present invention. The oxide particles can be identified by EDX as described above, for example. Specifically, as shown in FIG. 3, O, Mg, and Al are mapped by EDX, and particles in which three elements overlap can be specified as oxide particles.
また、アルミニウム合金からなる基地の面積率は、２５％未満の場合および５０％を超える場合いずれにおいても、基地とＳｉＣ粒子および酸化物粒子との配分のバランスが悪く、放熱用途の部材として要求される特性である熱的特性（熱伝導率、熱膨張率等）、機械的特性（強度、剛性、靱性等）のいずれかを満足できない可能性がある。よって、基地の面積率は２５〜５０％が望ましい。なお、基地の面積率とは、観察する視野の全体の面積に対する基地の面積の割合のことを指す。 In addition, the area ratio of the base made of aluminum alloy is required as a member for heat radiation because the balance between the base and the distribution of SiC particles and oxide particles is poor in both cases of less than 25% and exceeding 50%. There is a possibility that any of the thermal characteristics (thermal conductivity, thermal expansion coefficient, etc.) and mechanical characteristics (strength, rigidity, toughness, etc.), which are the characteristics to be satisfied, cannot be satisfied. Therefore, the area ratio of the base is preferably 25 to 50%. The area ratio of the base refers to the ratio of the area of the base to the entire area of the visual field to be observed.
上記基地を構成するアルミニウム合金の組成の限定理由は、下記のとおりである。Ｓｉが２．５質量％未満だと、基地組織を構成するアルミニウム合金の強度が低くなり、総合的に複合材の強度が低下するおそれがある。一方で、１３質量％を超えると、凝固時に初晶Ｓｉが晶出して複合材の強度が低下するおそれがある。また、Ｍｇが１質量％未満だと、下記詳述する浸透工程においてプリフォームにアルミニウム合金溶湯が十分に浸透せず、気孔面積率が増加し、複合材の強度が低下するおそれがある。一方で、Ｍｇが８質量％を超えると熱伝導率が低下するおそれがある。 The reasons for limiting the composition of the aluminum alloy constituting the base are as follows. When Si is less than 2.5% by mass, the strength of the aluminum alloy constituting the base structure is lowered, and the strength of the composite material may be lowered comprehensively. On the other hand, if it exceeds 13% by mass, primary Si may crystallize during solidification and the strength of the composite material may decrease. On the other hand, when Mg is less than 1% by mass, the molten aluminum alloy does not sufficiently permeate into the preform in the permeation process described in detail below, which may increase the pore area ratio and reduce the strength of the composite material. On the other hand, when Mg exceeds 8 mass%, there exists a possibility that thermal conductivity may fall.
そして、上記したＳｉＣ粒子および酸化物粒子の円相当平均粒径並びにＳｉＣ粒子の面積と酸化物粒子の面積の和に対する酸化物粒子の面積率を上記した範囲の中で設定することにより、ＪＩＳ Ｒ１６０１：２００８に準拠した方法で確認された曲げ強度が２００〜３５０ＭＰａの範囲、自由共振法で確認された縦弾性率が１１０〜１８０ＧＰａの範囲の複合材を具現することができる。 And by setting the area ratio of the oxide particles with respect to the sum of the circle equivalent average particle diameters of the SiC particles and the oxide particles and the sum of the area of the SiC particles and the area of the oxide particles within the above range, JIS R1601 : A composite material having a bending strength of 200 to 350 MPa confirmed by a method based on 2008 and a longitudinal elastic modulus of 110 to 180 GPa confirmed by a free resonance method can be realized.
さらに、ＳｉＣ粒子の円相当粒径分布が、Ｄ１０：３０〜９０μｍ、Ｄ５０：７０〜２００μｍ、Ｄ９０：１００〜３００μｍであり、酸化物粒子の円相当粒径分布が、Ｄ１０：７〜９０μｍ、Ｄ５０：１０〜１６０μｍ、Ｄ９０：２５〜２５０μｍであることが望ましい。その理由は、以下のとおりである。ＳｉＣ粒子のＤ１０〜Ｄ９０がいずれも下限未満となると、気孔面積率が高くなり、複合材の強度が低下するおそれがある。一方で、Ｄ１０〜Ｄ９０がいずれも上限を超えると、同様に複合材の強度が低下するおそれがある。また、酸化物粒子のＤ１０〜９０がいずれも下限未満だと、酸化物粒子を含まないＳｉＣ粒子のみを含む複合材と縦弾性率がほぼ変わらず、一方で、Ｄ１０〜９０がいずれも上限を超える場合には、複合材の強度が低下するおそれがある。なお、「Ｄ１０」、「Ｄ５０」および「Ｄ９０」とは、各々、１０％累積粒子径、５０％累積粒子径、９０％累積粒子径のことを指す。 Furthermore, the equivalent circle particle size distribution of the SiC particles is D10: 30 to 90 μm, D50: 70 to 200 μm, D90: 100 to 300 μm, and the equivalent circle particle size distribution of the oxide particles is D10: 7 to 90 μm, D50. : 10-160 μm, D90: 25-250 μm are desirable. The reason is as follows. When all of D10 to D90 of SiC particles are less than the lower limit, the pore area ratio is increased, and the strength of the composite material may be reduced. On the other hand, when all of D10 to D90 exceed the upper limit, the strength of the composite material may similarly decrease. Moreover, when D10-90 of oxide particles are all less than the lower limit, the longitudinal elastic modulus is almost the same as a composite material containing only SiC particles not containing oxide particles, while D10-90 has an upper limit. When exceeding, there exists a possibility that the intensity | strength of a composite material may fall. Note that “D10”, “D50”, and “D90” refer to a 10% cumulative particle size, a 50% cumulative particle size, and a 90% cumulative particle size, respectively.
加えて、酸化物粒子の面積に占める、円形度が０．３５以上で、円相当径が７μｍ以上の酸化物粒子の面積率が２５％以上であることが望ましい。 In addition, it is desirable that the area ratio of the oxide particles having a circularity of 0.35 or more and an equivalent circle diameter of 7 μm or more in the area of the oxide particles is 25% or more.
さらに本発明に係る複合材は、上記のように適切な範囲で配合された基地、ＳｉＣ粒子および酸化物粒子で構成されているので、製品特性（強度、熱伝導率など）に影響を与える円相当径が１００μｍ以上の気孔１４（２４）の面積率（気孔面積率）が概ね５％以下と低くなる。その結果、従来並み以上の強度を有する複合材が具現される。また、室温（雰囲気温度：２５℃±２℃）における熱伝導率も１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と良好であり、放熱用途の製品、特に放熱基板として当該複合材を適用するのに好適である。なお、気孔面積率の下限は特段設定されないが、低コストの複合材を提供するという面からは０．１％を下限とすることが望ましい。 Furthermore, since the composite material according to the present invention is composed of bases, SiC particles, and oxide particles blended in an appropriate range as described above, it affects the product characteristics (strength, thermal conductivity, etc.). The area ratio (pore area ratio) of the pores 14 (24) having an equivalent diameter of 100 μm or more is as low as 5% or less. As a result, a composite material having a strength higher than that of a conventional material is realized. In addition, the thermal conductivity at room temperature (atmosphere temperature: 25 ° C. ± 2 ° C.) is as good as 120 W / (m · K) or more, and it is suitable for applying the composite material as a product for heat dissipation, particularly as a heat dissipation substrate. is there. Although the lower limit of the pore area ratio is not particularly set, it is desirable to set the lower limit to 0.1% from the viewpoint of providing a low-cost composite material.
上記した複合材の製造方法は、特段限定されず、例えば粉末法や加圧浸透法などを適用して製造することができるが、本発明に係る製造方法、すなわち、
（１）Ｄ１０：４０〜１２０μｍ、Ｄ５０：８０〜３００μｍ、Ｄ９０：１００〜５００μｍの粒度分布を有するＳｉＣ原料粉１００質量部に対し、Ｄ１０：５〜１５０μｍ、Ｄ５０：１０〜３００μｍ、Ｄ９０：２０〜４００μｍの粒度分布を有するＳｉＯ２原料粉を０．５〜２０質量部、混合して混合粉を得る混合工程と、
（２）前記混合粉を成形し、ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の体積率が４５〜７５体積％のプリフォームを形成するプリフォーム形成工程と、
（３）前記プリフォームにアルミニウム合金溶湯を大気雰囲気下で浸透させて浸透体を形成する浸透工程と、
（４）前記浸透体を冷却してアルミニウム合金溶湯を凝固させる冷却工程と、
を有するアルミニウム合金−セラミックス複合材の製造方法を適用し、製造することが好ましい。
The manufacturing method of the composite material described above is not particularly limited and can be manufactured by applying, for example, a powder method or a pressure infiltration method, but the manufacturing method according to the present invention, that is,
(1) D10: 5 to 150 μm, D50: 10 to 300 μm, D90: 20 to D10: 40 to 120 μm, D50: 80 to 300 μm, and D90: 100 to 500 μm with respect to 100 parts by mass of SiC raw material powder. A mixing step of mixing 0.5 to 20 parts by mass of SiO 2 raw material powder having a particle size distribution of 400 μm to obtain a mixed powder;
(2) A preform forming step of forming the mixed powder to form a preform having a volume ratio of SiC particles and SiO 2 particles of 45 to 75% by volume;
(3) a permeation step of permeating the preform with molten aluminum alloy in an air atmosphere to form a permeate;
(4) a cooling step of cooling the penetrant to solidify the molten aluminum alloy;
It is preferable to apply and apply the method for producing an aluminum alloy-ceramic composite material having the following.
かかる複合材の製造方法によれば、ＳｉＣ原料粉およびＳｉＯ２原料粉の粒度分布および両者の配合比を適宜調整してなる混合粉を混合工程で形成し、当該混合粉を用いて、ＳｉＣ粒子が占める体積率（以下、ＳｉＣ体積率という場合がある。）とＳｉＯ２粒子が占める体積率（以下、ＳｉＯ２体積率という場合がある。）とを合計した所定の体積率（以下、粒子体積率という場合がある。）を有するプリフォームをプリフォーム形成工程で形成し、浸透工程および冷却工程を経て複合材を形成することにより、従来並み以上の強度を有しつつ適切な範囲の縦弾性率を有する複合材が具現される。より具体的には、本発明に係る複合材の製造方法は、上記所定の範囲に規定された粒度分布のＳｉＣ原料粉を使用することにより、強度および弾性率のベース値を発現させ、ＳｉＯ２原料粉の粒度分布および添加量を調整することにより当該ベース値に対し強度への影響を抑制しつつ縦弾性率を調整せしめている。加えて、本発明に係る複合材の製造方法では、プリフォームへのアルミニウム合金溶湯の浸透を大気雰囲気下で行うので、浸透工程における圧力制御や雰囲気制御などの操作が不要となり、低コストで複合材を形成することができる。以下、本発明に係る混合工程〜冷却工程について、その内容を工程毎に説明する。 According to such a method for producing a composite material, a mixed powder formed by appropriately adjusting the particle size distribution of the SiC raw material powder and the SiO 2 raw material powder and the blending ratio of both is formed in the mixing step, and the mixed powder is used to produce SiC particles. Is a predetermined volume ratio (hereinafter referred to as particle volume) that is the sum of the volume ratio occupied by SiO 2 (hereinafter sometimes referred to as SiC volume ratio) and the volume ratio occupied by SiO 2 particles (hereinafter also referred to as SiO 2 volume ratio). In some cases, it is formed in a preform forming process, and a composite material is formed through a permeation process and a cooling process. A composite material having a rate is implemented. More specifically, the manufacturing method of the composite material according to the present invention uses the SiC raw material powder having a particle size distribution defined in the above predetermined range, thereby expressing the base values of strength and elastic modulus, and SiO 2 By adjusting the particle size distribution and addition amount of the raw material powder, the longitudinal elastic modulus is adjusted while suppressing the influence on the strength with respect to the base value. In addition, in the method for producing a composite material according to the present invention, since the molten aluminum alloy is infiltrated into the preform in an air atmosphere, operations such as pressure control and atmosphere control in the infiltration process are not required, and the composite material is manufactured at low cost. A material can be formed. Hereinafter, the contents of the mixing step to the cooling step according to the present invention will be described for each step.
（混合工程）
混合工程は、所定の粒度分布を有するＳｉＣ原料粉とＳｉＯ２原料粉とを混合して混合粉を得る工程である。ＳｉＣ原料粉の粒度分布は、Ｄ１０：４０〜１２０μｍ、Ｄ５０：８０〜３００μｍ、Ｄ９０：１００〜５００μｍであることが望ましい。ここで、「Ｄ１０」、「Ｄ５０」および「Ｄ９０」とは、各々、１０％累積粒子径、５０％累積粒子径、９０％累積粒子径のことを指す。このＤ１０〜Ｄ９０がいずれも下限未満となると微細なＳｉＣ粒子の割合が多くなり、浸透工程におけるプリフォームへのアルミニウム合金溶湯の浸透が進み難く、気孔面積率が高くなり、複合材の強度が低下するおそれがある。一方で、Ｄ１０〜Ｄ９０がいずれも上限を超えると粗大なＳｉＣ粒子の割合が多くなり、同様に複合材の強度が低下するおそれがある。そして、上記粒度分布を有するＳｉＣ原料粉を、下記するように適量のＳｉＯ２原料粉と混合してなる混合粉で所定のプリフォームを形成することにより、所望の水準の縦弾性率を有する複合材を得ることができるのである。ＳｉＣ原料粉の粒度分布のより好ましい範囲は、Ｄ１０：５０〜１００μｍ、Ｄ５０：１００〜２５０μｍ、Ｄ９０：１５０〜４００μｍである。
(Mixing process)
The mixing step is a step of obtaining mixed powder by mixing SiC raw material powder having a predetermined particle size distribution and SiO 2 raw material powder. The particle size distribution of the SiC raw material powder is desirably D10: 40 to 120 μm, D50: 80 to 300 μm, and D90: 100 to 500 μm. Here, “D10”, “D50”, and “D90” refer to a 10% cumulative particle size, a 50% cumulative particle size, and a 90% cumulative particle size, respectively. When all of D10 to D90 are less than the lower limit, the proportion of fine SiC particles increases, it is difficult for the aluminum alloy molten metal to penetrate into the preform in the infiltration process, the pore area ratio increases, and the strength of the composite material decreases. There is a risk. On the other hand, if D10 to D90 exceed the upper limit, the proportion of coarse SiC particles increases, and the strength of the composite material may similarly decrease. A composite material having a desired level of longitudinal elastic modulus is formed by forming a predetermined preform with mixed powder obtained by mixing the SiC raw material powder having the above particle size distribution with an appropriate amount of SiO 2 raw material powder as described below. The material can be obtained. More preferable ranges of the particle size distribution of the SiC raw material powder are D10: 50 to 100 μm, D50: 100 to 250 μm, and D90: 150 to 400 μm.
本発明に係る複合材の製造方法では、ＳｉＣ原料粉にＳｉＯ２原料粉を添加することにより、得られる複合材の縦弾性率を調整することを技術的な一つの特徴としている。ここで、ＳｉＯ２原料粉とは、当該原料粉を構成するＳｉＯ２粒子の結晶多形が石英のほか、トリディマイトやクリストバライトの結晶質または主に溶融した石英粉から製造される非晶質、いわゆるシリカガラスであるＳｉＯ２固形粒子からなる粉体のことを指す。ＳｉＯ２固形粒子は、その形状が真球状、涙滴状、回転楕円状、フレーク状、繊維状または不定形状などいずれの形状であってもよく、２種以上の形状の粒子を含んでいてもよい。 In the method for producing a composite material according to the present invention, it is one technical feature to adjust the longitudinal elastic modulus of the composite material obtained by adding the SiO 2 raw material powder to the SiC raw material powder. Here, the SiO 2 raw material powder is a so-called amorphous, which is produced from the crystalline polymorph of the SiO 2 particles constituting the raw material powder in addition to quartz, crystalline of tridymite or cristobalite or mainly fused quartz powder. It refers to a powder composed of SiO 2 solid particles that are silica glass. The SiO 2 solid particles may have any shape such as a spherical shape, a teardrop shape, a spheroid shape, a flake shape, a fiber shape, or an indefinite shape, and may include two or more types of particles. Good.
ＳｉＯ２原料粉の粒度分布は、Ｄ１０：５〜１５０μｍ、Ｄ５０：１０〜３００μｍ、Ｄ９０：２０〜４００μｍであることが望ましい。Ｄ１０〜９０がいずれも下限未満だと、ＳｉＯ２原料粉を添加しないＳｉＣ原料粉のみで得られた複合材と縦弾性率がほぼ変わらず、ＳｉＯ２原料粉添加の効果が低い。一方で、Ｄ１０〜９０がいずれも上限を超える場合には、浸透工程におけるプリフォームへのアルミニウム合金溶湯の浸透が進み難く、気孔面積率が高くなり、複合材の強度が低下するおそれがある。ＳｉＯ２原料粉の粒度分布のより好ましい範囲は、Ｄ１０：１０〜１００μｍ、Ｄ５０：２０〜２００μｍ、Ｄ９０：４０〜３００μｍである。 The particle size distribution of the SiO 2 raw material powder is desirably D10: 5 to 150 μm, D50: 10 to 300 μm, and D90: 20 to 400 μm. D10~90 When it is less than either the lower limit, unchanged obtained only SiC raw material powder without the addition of SiO 2 raw material powder composite material and longitudinal elastic modulus substantially, less effective the SiO 2 raw material powder is added. On the other hand, when all of D10 to 90 exceed the upper limit, it is difficult for the molten aluminum alloy to penetrate into the preform in the infiltration step, the pore area ratio increases, and the strength of the composite material may decrease. More preferable ranges of the particle size distribution of the SiO 2 raw material powder are D10: 10 to 100 μm, D50: 20 to 200 μm, and D90: 40 to 300 μm.
ＳｉＣ原料粉とＳｉＯ２原料粉との配合比は、ＳｉＣ原料粉１００質量部に対しＳｉＯ２原料粉を０．５〜２０質量部とすることが望ましい。この配合比で、上記粒度分布のＳｉＣ原料粉とＳｉＯ２原料粉とを混合した混合粉を出発原料とし、複合材を形成することにより、従来並みまたはそれ以上の強度を有しつつ適量な範囲の縦弾性率を有する複合材を得ることができる。ＳｉＯ２原料粉が０．５質量部未満の場合には、ＳｉＯ２原料粉を添加しないＳｉＣ原料粉のみで得られた複合材と縦弾性率がほぼ変わらず、ＳｉＯ２原料粉添加の効果が低い。一方で、２０質量部を超える場合には、複合材の強度が低下するおそれがある。配合比の好ましい範囲は、ＳｉＣ原料粉１００質量部に対しＳｉＯ２原料粉が１〜１５質量部である。 Mixing ratio of the SiC raw material powder and the SiO 2 raw material powder is desirably set to 0.5 to 20 parts by mass of SiO 2 raw material powder to SiC raw powder 100 parts by weight. At this blending ratio, a mixed powder obtained by mixing SiC raw material powder having the above particle size distribution and SiO 2 raw material powder is used as a starting material, and a composite material is formed. A composite material having a longitudinal elastic modulus can be obtained. If SiO 2 raw material powder is less than 0.5 part by mass, no change was obtained in only SiC raw material powder without the addition of SiO 2 raw material powder composite material and longitudinal elastic modulus substantially, the effect of SiO 2 raw material powder is added Low. On the other hand, when it exceeds 20 mass parts, there exists a possibility that the intensity | strength of a composite material may fall. A preferable range of the blending ratio is 1 to 15 parts by mass of the SiO 2 raw material powder with respect to 100 parts by mass of the SiC raw material powder.
なお、複合材において所望の性能が得られる限りにおいて、カオリン、アルミナ、窒化ケイ素などＳｉＯ２原料粉以外の粒子も混在させてよい。特にカオリナイト（Ａｌ４Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８）を主成分とする鉱物粉であるカオリンを混在させると、後述する浸透工程においてアルミニウム合金溶湯がプリフォームに浸透しやすくなって生産性が高まるので好ましい。カオリンはＳｉＣ原料粉１００質量部に対して０．５〜４質量部混在させることが好ましい。０．５質量部未満ではアルミニウム合金溶湯の浸透促進効果が得にくい。一方、４質量部を超えるとアルミニウム合金溶湯の未浸透部が増大し、複合材の熱伝導率と曲げ強度を大きく損ねるおそれがある。 In addition, as long as desired performance is obtained in the composite material, particles other than the SiO 2 raw material powder such as kaolin, alumina, silicon nitride may be mixed. In particular, when kaolin, which is a mineral powder mainly composed of kaolinite (Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 ), is mixed, the aluminum alloy melt easily penetrates into the preform in the infiltration step described later, and productivity is increased. Since it increases, it is preferable. The kaolin is preferably mixed in an amount of 0.5 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the SiC raw material powder. If it is less than 0.5 part by mass, it is difficult to obtain the penetration promotion effect of the molten aluminum alloy. On the other hand, when it exceeds 4 parts by mass, the non-penetrating part of the molten aluminum alloy increases, which may greatly impair the thermal conductivity and bending strength of the composite material.
本発明に係る混合工程では、上記以外の操作は特に限定されない。例えば、ＳｉＣ原料粉およびＳｉＯ２原料粉のみでは成形後のプリフォームの強度が不足するのであれば、バインダ（結合剤）や分散剤などを混合工程で混合粉に添加してもよい。バインダを添加する場合には、ＳｉＣ原料粉とＳｉＯ２原料粉の混合粉を１００質量部としたとき、ＳｉＯ２を０〜０．５質量部含む水溶液を使用することが望ましい。ここでＳｉＯ２が０質量部の場合の水溶液とは、ＳｉＯ２を含まない水溶液、すなわち水である。ＳｉＯ２を含む水溶液の場合には、ＳｉＯ２源として市販のコロイダルシリカ、水ガラス等を使用することができる。 In the mixing step according to the present invention, operations other than those described above are not particularly limited. For example, if the strength of the preform after molding is insufficient with only SiC raw material powder and SiO 2 raw material powder, a binder (binder) or a dispersing agent may be added to the mixed powder in the mixing step. When the binder is added, it is desirable to use an aqueous solution containing 0 to 0.5 parts by mass of SiO 2 when the mixed powder of the SiC raw material powder and the SiO 2 raw material powder is 100 parts by mass. Here, the aqueous solution when SiO 2 is 0 part by mass is an aqueous solution not containing SiO 2 , that is, water. In the case of an aqueous solution containing SiO 2 can be used commercially available colloidal silica, water glass or the like as a SiO 2 source.
ＳｉＣ原料粉とＳｉＯ２原料粉との混合方法は、特に限定されず、慣用される周知の湿式または乾式混合装置を使用することができる。例えば、上記のようにバインダとして水溶液を添加する場合には、例えばボールミルやミキサーなどの各種の湿式混合装置を使用することができる。 Method of mixing SiC raw material powder and the SiO 2 raw material powder can be used is not particularly limited, a conventional well-known wet or dry mixing device being. For example, when an aqueous solution is added as a binder as described above, various wet mixing apparatuses such as a ball mill and a mixer can be used.
（プリフォーム形成工程）
プリフォーム形成工程では、上記混合工程で得られた混合粉を成形し、粒子体積率が４５〜７５体積％であるプリフォームを形成する。このプリフォームは、２５〜５５体積％を占める多数の細孔を有する多孔質体であり、浸透工程では、この細孔を満たすようにアルミニウム合金溶湯が浸透する。なお、アルミニウム合金溶湯の浸透を円滑に進め気孔面積率の低い複合材を得るためには、平均細孔径は１０〜４５μｍであることが好ましく、さらに細孔の比表面積は０．１５ｍｍ２／ｇ以下であることが望ましい。なお、平均細孔径および細孔の比表面積の測定方法は、実施例の項で詳述する。
(Preform formation process)
In the preform forming step, the mixed powder obtained in the mixing step is formed to form a preform having a particle volume ratio of 45 to 75% by volume. This preform is a porous body having a large number of pores occupying 25 to 55% by volume, and in the permeation step, the molten aluminum alloy penetrates so as to fill the pores. In order to smoothly penetrate the molten aluminum alloy and obtain a composite material having a low pore area ratio, the average pore diameter is preferably 10 to 45 μm, and the specific surface area of the pores is 0.15 mm 2 / g. The following is desirable. The method for measuring the average pore diameter and the specific surface area of the pores will be described in detail in the Examples section.
プリフォームの成形方法は、特に限定されず、例えば周知の加圧法、押出法、射出法または泥漿鋳込み法など湿式や乾式の各種の成形方法を使用することができる。例えば、上記のようにバインダとして水溶液を混合粉に添加してスラリーとした場合には、当該スラリーを成形型の開口部よりキャビティに供給し、加圧して充填し、適度に固めた後に抜型する方法で成形すればよい。なお、単に成形しただけの成形体でも十分な強度を有する場合には、成形体をプリフォームとして浸透工程に供すればよい。一方で、成形体のままでは強度が不足する場合には、成形体に加熱（焼成）処理を施し、十分な強度を有する焼成体または仮焼体を形成し、これらをプリフォームとして浸透工程に供すればよい。 The preform molding method is not particularly limited, and various wet and dry molding methods such as a known pressure method, extrusion method, injection method, and mud casting method can be used. For example, when an aqueous solution is added to the mixed powder as a binder to form a slurry as described above, the slurry is supplied to the cavity from the opening of the mold, filled by pressurization, and solidified appropriately and then removed. What is necessary is just to shape | mold by the method. In addition, what is necessary is just to use for a osmosis | permeation process by using a molded object as a preform, even if the molded object only formed is sufficient. On the other hand, when the strength of the molded body is insufficient, the molded body is subjected to a heating (firing) treatment to form a fired body or calcined body having sufficient strength, and these are used as a preform for the infiltration step. You may provide.
（浸透工程）
本発明に係る浸透工程は、上記プリフォーム形成工程で形成されたプリフォームに、凝固後には基地となるアルミニウム合金溶湯を大気雰囲気下で浸透させる。ここで、「大気雰囲気下」とは、大気圧下（非加圧・非減圧）で大気（空気）中という意味である。本発明に係る浸透工程では、このように大気雰囲気中で処理されるので、鋳造法、粉末冶金法または加圧浸透法のように大掛かりな装置を必要とせず、低コストで複合材を製造することが可能となる。加えて、本発明に係る大気雰囲気下の浸透法によれば、プリフォームの細孔にアルミニウム合金溶湯が円滑に浸透されるので、複合材を構成するＳｉＣ粒子等とアルミニウム合金との間に大きな隙間が生じにくく、両者の間の熱伝達ロスが少ないので、他の製法によるものに対して熱伝導率が比較的高い複合材を得ることができる。
(Penetration process)
In the infiltration step according to the present invention, the preform formed in the preform forming step is infiltrated with an aluminum alloy molten metal that becomes a base after solidification in an air atmosphere. Here, “under atmospheric atmosphere” means in the atmosphere (air) under atmospheric pressure (non-pressurized / non-depressurized). In the infiltration process according to the present invention, since it is processed in the air atmosphere as described above, a large-scale apparatus such as a casting method, a powder metallurgy method or a pressure infiltration method is not required, and a composite material is manufactured at a low cost. It becomes possible. In addition, according to the infiltration method in the air atmosphere according to the present invention, the molten aluminum alloy is smoothly infiltrated into the pores of the preform, so that there is a large gap between the SiC particles or the like constituting the composite material and the aluminum alloy. Since the gap is less likely to occur and the heat transfer loss between the two is small, a composite material having a relatively high thermal conductivity can be obtained as compared with other processes.
浸透工程で使用するアルミニウム合金溶湯は、アルミニウムを主体とする溶湯であれば特段限定されないが、Ｓｉ：２．５〜１３質量％、Ｍｇ：１〜８質量％、残部Ａｌおよび不可避不純物元素からなる溶湯であることが好ましい。Ｓｉが２．５質量％未満だと、基地組織を構成するアルミニウム合金の強度が低くなり、総合的に複合材の強度が低下するおそれがある。一方で、１３質量％を超えると、凝固時に初晶Ｓｉが晶出して複合材の強度が低下するおそれがある。また、Ｍｇが１質量％未満だと浸透工程においてプリフォームにアルミニウム合金溶湯が十分に浸透せず、複合材の強度が低下するおそれがある。一方で、Ｍｇが８質量％を超えると熱伝導率が低下するおそれがある。 The molten aluminum alloy used in the permeation step is not particularly limited as long as it is a melt mainly composed of aluminum, but is composed of Si: 2.5 to 13% by mass, Mg: 1 to 8% by mass, the balance Al and inevitable impurity elements. A molten metal is preferable. When Si is less than 2.5% by mass, the strength of the aluminum alloy constituting the base structure is lowered, and the strength of the composite material may be lowered comprehensively. On the other hand, if it exceeds 13% by mass, primary Si may crystallize during solidification and the strength of the composite material may decrease. On the other hand, if Mg is less than 1% by mass, the molten aluminum alloy does not sufficiently permeate into the preform in the infiltration step, and the strength of the composite material may be reduced. On the other hand, when Mg exceeds 8 mass%, there exists a possibility that thermal conductivity may fall.
不可避不純物元素としてはＴｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｓｎ、Ｐ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎなどの元素も、溶解原材料等に由来する不可避的な不純物元素として混入する。このため、これらの元素も、基本的にはＪＩＳ規格等に沿った各不純物の許容含有量とすればよいが、本発明の目的を阻害しない含有範囲であれば有意な量を含むことは許容される。また本発明の目的に対してさらに好ましい効果を奏する不純物元素は、これを積極的に付加し含有させることを妨げるものではない。 As inevitable impurity elements, elements such as Ti, Fe, Mn, Sr, Sn, P, Cr, Cu, and Zn are also mixed as inevitable impurity elements derived from dissolved raw materials. For this reason, these elements may basically have an allowable content of each impurity in accordance with JIS standards, etc., but it is allowable to include a significant amount within a content range that does not impair the object of the present invention. Is done. Moreover, the impurity element which has a more preferable effect with respect to the object of the present invention does not prevent the active addition and inclusion thereof.
なお、アルミニウム合金溶湯の溶解方法や溶湯処理方法は特段限定されない。例えば、アルミニウム合金溶湯に溶存する水素量を減少させることは、複合材に含まれる気孔を抑制する点で有効である。具体的には、アルミニウム合金溶湯に適度な流量のアルゴンガスを吹き込む方法や、フラックス処理の投入フラックス量や処理時間を適当に選ぶ方法などにより、溶存水素量を低減することができる。 In addition, the melting method and molten metal processing method of an aluminum alloy molten metal are not specifically limited. For example, reducing the amount of hydrogen dissolved in the molten aluminum alloy is effective in suppressing pores contained in the composite material. Specifically, the amount of dissolved hydrogen can be reduced by a method of blowing an argon gas at an appropriate flow rate into the molten aluminum alloy or a method of appropriately selecting an input flux amount and a treatment time for the flux treatment.
（冷却工程）
上記浸透工程後、プリフォームの細孔にアルミニウム合金溶湯が浸透してなる浸透体を冷却し、アルミニウム合金溶湯を凝固させる冷却工程を行い、複合材を形成する。浸透体の冷却方法は特段限定されず、例えば大気中で徐冷してもよいし、適宜な冷やし金のうえに浸透体を載置して急冷してもよい。また、凝固時における引け巣の発生を抑制するため、浸透体の必要な個所に溶湯補給部を配置してもよい。
(Cooling process)
After the permeation step, a composite material is formed by cooling a permeation body in which the molten aluminum alloy penetrates into the pores of the preform and solidifying the molten aluminum alloy. The method for cooling the penetrating body is not particularly limited, and for example, it may be gradually cooled in the air, or may be rapidly cooled by placing the penetrating body on an appropriate cooling metal. In addition, in order to suppress the occurrence of shrinkage cavities during solidification, a molten metal replenishment unit may be disposed at a necessary portion of the penetrating body.
（実施例および比較例）
次に、本発明の具体的な実施例と比較例を、以下に表と図面を参照しつつ示す。但し本発明はこれらに限定されるものではない。また、特に断りのない製造条件および測定条件は、表に示す各実施例と比較例との両者に共通である。
(Examples and Comparative Examples)
Next, specific examples and comparative examples of the present invention will be described below with reference to tables and drawings. However, the present invention is not limited to these. Further, production conditions and measurement conditions without particular notice are common to both the examples and comparative examples shown in the table.
（実施例１）
粒度分布がＤ１０：５５．２μｍ、Ｄ５０：１１６．４μｍ、Ｄ９０：１８７．４μｍであるＳｉＣ原料粉とＤ１０：８９．１μｍ、Ｄ５０：１８５．９μｍ、Ｄ９０：２７１．２μｍであるＳｉＯ２原料粉を使用し、ＳｉＣ原料粉１００質量部に対しＳｉＯ２原料粉を４質量部添加し、この混合粉１００ｇに対し、さらにケイ酸ソーダ（富士化学製、２号）と水とを体積比で１：２に希釈した水溶液を４．５ｍｌの割合で添加し、その後３分間撹拌し混合してスラリーを得た（混合工程）。なお、原料粉の粒度分布は、ＪＩＳ Ｚ８８２５：２０１３に準拠し、日機装株式会社製マイクロトラック（型式：ＭＴ３１００ＩＩ）で測定した。
Example 1
SiC raw material powder having a particle size distribution of D10: 55.2 μm, D50: 116.4 μm, D90: 187.4 μm and SiO 2 raw material powder having D10: 89.1 μm, D50: 185.9 μm, D90: 271.2 μm 4 parts by mass of SiO 2 raw material powder is added to 100 parts by mass of SiC raw material powder, and sodium silicate (manufactured by Fuji Chemical, No. 2) and water are further added at a volume ratio of 1 to 100 g of the mixed powder. The aqueous solution diluted to 2 was added at a rate of 4.5 ml, and then stirred for 3 minutes and mixed to obtain a slurry (mixing step). In addition, the particle size distribution of the raw material powder was measured by Nikkiso Co., Ltd. Microtrac (model: MT3100II) according to JIS Z8825: 2013.
キャビティ形状が縦５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、深さ５０ｍｍのＭＣナイロン製の成形型にスラリーを充填して成形後、炭酸ガスを通気させてスラリーを硬化させた後に抜型し、加熱炉に挿入して８００℃で２時間加熱処理（保持）して焼成し、プリフォームを得た（成形工程）。実施例１のプリフォームの粒子体積率、すなわち外形の体積に占めるＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の割合は、５８．３体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、５５．５体積％・２．８体積％）であった。この粒子体積率は、作製したプリフォームの質量を、上記成形型のキャビティ体積とＳｉＣおよびＳｉＯ２の密度との積で除して求めた。加えて、実施例１のプリフォームの平均細孔径は２２．５μｍ、比表面積は０．０７５ｍｍ２／ｇであった。平均細孔径および比表面積は、プリフォームから一辺約５ｍｍの立方体を切り出して、株式会社島津製作所製オートポアＩＶ（型式：９５００）を使用し、水銀圧入法で測定した。 MC nylon molds with a cavity shape of 50 mm long, 150 mm wide, and 50 mm deep are filled with the slurry, molded, carbon dioxide gas is passed through to harden the slurry, and then removed from the mold. The preform was obtained by heat treatment (holding) at 2 ° C. for 2 hours and firing (molding step). The particle volume ratio of the preform of Example 1, that is, the ratio of SiC particles and SiO 2 particles in the volume of the outer shape was 58.3% by volume (the volume ratio of each of the SiC particles and SiO 2 particles was 55.5%. Volume% · 2.8 volume%). The particle volume ratio was obtained by dividing the mass of the produced preform by the product of the cavity volume of the mold and the density of SiC and SiO 2 . In addition, the preform of Example 1 had an average pore diameter of 22.5 μm and a specific surface area of 0.075 mm 2 / g. The average pore diameter and specific surface area were measured by a mercury intrusion method using an auto pore IV (model: 9500) manufactured by Shimadzu Corporation by cutting a cube having a side of about 5 mm from the preform.
Ｓｉ：１２質量％、Ｍｇ：４．５質量％、残部Ａｌおよび不可避不純物元素からなるアルミニウム合金溶湯を、黒鉛るつぼからなる保持炉中において８３０℃に保持し、当該保持されたアルミニウム合金溶湯浴中に、上記成形工程で得られたプリフォームを、大気雰囲気下（非加圧）で３０分間保持し、アルミニウム合金溶湯を浸透させた（浸透工程）。なお、プリフォームを溶湯浴に浸漬する前に予め溶湯の脱水素処理を行った。脱水素処理はアルゴンガスを溶湯に吹き込む方法により行った。浸透工程が完了した後、アルミニウム合金溶湯が浸透したプリフォームを溶湯浴から取り出し、冷却して複合材を得た（冷却工程）。 A molten aluminum alloy composed of Si: 12% by mass, Mg: 4.5% by mass, the balance Al and inevitable impurity elements is maintained at 830 ° C. in a holding furnace composed of a graphite crucible, and in the retained aluminum alloy molten bath. Further, the preform obtained in the molding step was held for 30 minutes in an air atmosphere (non-pressurized), and the molten aluminum alloy was infiltrated (infiltration step). In addition, before the preform was immersed in the molten metal bath, the molten metal was dehydrogenated in advance. The dehydrogenation treatment was performed by blowing argon gas into the molten metal. After the infiltration step was completed, the preform infiltrated with the molten aluminum alloy was taken out of the molten bath and cooled to obtain a composite material (cooling step).
得られた各実施例および比較例の複合材の、組織形態（基地面積率、ＳｉＣ粒子の円相当平均粒径および粒度分布、酸化物粒子の円相当平均粒径および粒度分布等）、縦弾性率、曲げ強度、円相当径１００μｍ以上の気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率の測定は、下記の方法で行った。 Structure morphology (base area ratio, equivalent circle average particle size and particle size distribution of SiC particles, equivalent circle average particle size and particle size distribution of oxide particles, etc.), longitudinal elasticity of the obtained composite materials of Examples and Comparative Examples The following methods were used to measure the rate, bending strength, the area ratio of pores with an equivalent circle diameter of 100 μm or more, the coefficient of linear expansion, and the thermal conductivity at room temperature.
組織形態は、次のようにして求めた。まず、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査型電子顕微鏡）により２５０倍で拡大した任意の５視野について上記のようにＥＤＸ分析を行った。各視野の全体の面積から、下記のように同定したＳｉＣ粒子および酸化物粒子並びに気孔（ＥＤＸ分析でＯのみが検出される部分）の面積を減じた面積を、全体の面積で除することにより基地面積率を求めた。そして、５視野の平均値を基地面積率とした。実施例１の基地面積率は、４３％であった。 The organization form was determined as follows. First, EDX analysis was performed as described above for any five visual fields magnified by 250 times with a SEM (Scanning Electron Microscope). By dividing the area obtained by subtracting the area of SiC particles and oxide particles and pores (portions where only O is detected by EDX analysis) identified as follows from the total area of each visual field by the total area Base area ratio was calculated. And the average value of 5 visual fields was made into the base area ratio. The base area ratio of Example 1 was 43%.
ＳｉＣ粒子は、ＥＤＸ分析で、ＳｉとＣがともに検出される粒子をＳｉＣ粒子と同定し、画像解析装置（旭化成エンジニアリング社製、商品名「Ａ像くん」、以下の画像解析で同じ）で、その円相当平均粒径、粒度分布（Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０）を求め、５視野の平均値を円相当平均粒径、粒度分布（Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０）とした。実施例１のＳｉＣ粒子の円相当平均粒径は７８μｍ、Ｄ１０は４０μｍ、Ｄ５０は８５μｍ、Ｄ９０は１３７μｍであった。 For SiC particles, particles in which both Si and C are detected by EDX analysis are identified as SiC particles, and an image analysis device (Asahi Kasei Engineering Co., Ltd., trade name “A image kun”, the same in the following image analysis), The circle-equivalent average particle size and particle size distribution (D10, D50, D90) were obtained, and the average value of the five fields of view was defined as the circle-equivalent particle size and particle size distribution (D10, D50, D90). The equivalent circle average particle diameter of the SiC particles of Example 1 was 78 μm, D10 was 40 μm, D50 was 85 μm, and D90 was 137 μm.
酸化物粒子は、ＥＤＸ分析で、Ａｌ、ＭｇおよびＯがともに検出される粒子を酸化物粒子と同定し、画像解析装置で、その円相当平均粒径、粒度分布（Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０）を求め、５視野の平均値を円相当平均粒径、粒度分布（Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０）とした。実施例１の酸化物粒子の円相当平均粒径は１３４μｍ、Ｄ１０は６５μｍ、Ｄ５０は１３６μｍ、Ｄ９０は１９８μｍであった。また、上記のように同定されたＳｉＣ粒子および酸化物粒子の各々の各視野内における面積を求め、酸化物粒子面積／（ＳｉＣ粒子面積＋酸化物粒子面積）なる式より酸化物粒子面積率を求め、５視野の平均値を酸化物粒子面積率とした。実施例１における酸化物粒子面積率は、４．２％であった。さらに、実施例１の酸化物粒子に占める、円形酸化物粒子面積率（円形度が０．３５以上で、円相当径が７μｍ以上の酸化物粒子の面積率）は、２９％であった。なお、円形度とは、４πＳ／Ｌ２（Ｓ：粒子面積、Ｌ：粒子周長）で定義される数値のことを指し、真円の場合には１となる。 As for the oxide particles, particles in which Al, Mg, and O are both detected by EDX analysis are identified as oxide particles, and the equivalent circle average particle size and particle size distribution (D10, D50, D90) are determined by an image analyzer. The average value of the five fields of view was defined as the equivalent circle average particle size and particle size distribution (D10, D50, D90). The equivalent circle average particle diameter of the oxide particles of Example 1 was 134 μm, D10 was 65 μm, D50 was 136 μm, and D90 was 198 μm. Moreover, the area in each visual field of each of the SiC particles and the oxide particles identified as described above is obtained, and the oxide particle area ratio is calculated from the formula of oxide particle area / (SiC particle area + oxide particle area). The average value of the five visual fields was determined as the oxide particle area ratio. The oxide particle area ratio in Example 1 was 4.2%. Furthermore, the area ratio of the circular oxide particles in the oxide particles of Example 1 (the area ratio of the oxide particles having a circularity of 0.35 or more and an equivalent circle diameter of 7 μm or more) was 29%. The circularity refers to a numerical value defined by 4πS / L 2 (S: particle area, L: particle circumference), and is 1 in the case of a perfect circle.
曲げ強度は、得られた複合材から４５ｍｍ×４ｍｍ×３ｍｍに切り出した試験片をインストロン万能試験機（インストロン社製、５５６５型、最大荷重５ｋＮ）にてＪＩＳ Ｒ１６０１：２００８に準拠した３点曲げ試験により測定した。実施例１の複合材の曲げ強度は、２８５ＭＰａであった。 Bending strength is 3 points according to JIS R1601: 2008 using a test piece cut out of 45 mm × 4 mm × 3 mm from the obtained composite material with an Instron universal testing machine (Instron, model 5565, maximum load 5 kN). It was measured by a bending test. The bending strength of the composite material of Example 1 was 285 MPa.
縦弾性率は、得られた複合材から５０ｍｍ×１０ｍｍ×１．５ｍｍに切り出した試験片を自由共振式弾性率測定装置（日本テクノプラス社製、型式：ＪＥ２−ＲＴ）により測定した。実施例１の複合材の縦弾性率は、１７１ＧＰａであった。 The longitudinal elastic modulus was measured with a free resonance elastic modulus measuring apparatus (manufactured by Nippon Techno-Plus, model: JE2-RT) from a test piece cut out from the obtained composite material to 50 mm × 10 mm × 1.5 mm. The longitudinal elastic modulus of the composite material of Example 1 was 171 GPa.
気孔面積率は次のようにして求めた。得られた複合材の断面において、光学顕微鏡で１００倍に拡大した任意の５視野を観察した。それぞれの視野について、製品特性（強度、熱伝導率など）に影響を与える円相当径で直径１００μｍ以上の気孔とそれ以外の部分とに２値化し、画像解析装置で気孔の面積率を測定した。測定した５視野の気孔面積率の平均値を円相当径１００μｍ以上の気孔面積率とした。実施例１の複合材の気孔面積率は、０．４面積％であった。 The pore area ratio was determined as follows. In the cross section of the obtained composite material, arbitrary five visual fields magnified 100 times with an optical microscope were observed. For each field of view, binarized into pores with an equivalent circle diameter of 100 μm or more that affect product characteristics (strength, thermal conductivity, etc.) and other parts, and the area ratio of the pores was measured with an image analyzer. . The average value of the pore area ratios of the five visual fields thus measured was defined as the pore area ratio having an equivalent circle diameter of 100 μm or more. The pore area ratio of the composite material of Example 1 was 0.4 area%.
線膨張係数は、得られた複合材から５ｍｍ×５ｍｍ×１５ｍｍに切り出した試験片を熱機械分析装置（Ｎｅｔｚｓｃｈ社製、形式：ＴＭＡ４０００）によりＪＩＳ Ｒ１６１８：２００２に準拠した方法で、３０〜１５０℃の区間の平均線膨張係数を測定した。実施例１の複合材の線膨張係数は、８．９ｐｐｍ／Ｋであった。 A linear expansion coefficient is a method according to JIS R1618: 2002 by using a thermomechanical analyzer (manufactured by Netzsch, model: TMA4000) of a test piece cut out to 5 mm × 5 mm × 15 mm from the obtained composite material, and a temperature of 30 to 150 ° C. The average coefficient of linear expansion in the interval was measured. The linear expansion coefficient of the composite material of Example 1 was 8.9 ppm / K.
熱伝導率を算出するために必要な密度は次のようにして求めた。得られた複合材から２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍに切り出した試験片について、室温において質量を測定し、この質量から、上記試験片と同一寸法の体積に相当する量の工業用精製水の室温における質量を除した値を密度とした。 The density required for calculating the thermal conductivity was determined as follows. About the test piece cut out to 20 mm x 20 mm x 20 mm from the obtained composite material, the mass was measured at room temperature, and from this mass, the mass of industrial purified water in an amount corresponding to the volume of the same dimension as the test piece was measured at room temperature. The value obtained by dividing was taken as the density.
室温における熱伝導率は、得られた複合材から直径１０ｍｍ×厚さ３．０ｍｍに切り出した円板状の試験片を、レーザーフラッシュ法（Ｎｅｔｚｓｃｈ社製熱拡散率測定装置、型式：ＮＦＬ−４４７型）を用いて２５℃±１℃における熱拡散率と比熱を測定し、この両者の積と上記で求めた密度との積を室温における熱伝導率とした。実施例１の複合材の熱伝導率は、１９５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。 The thermal conductivity at room temperature was determined by measuring a disk-shaped test piece cut out from the obtained composite material to a diameter of 10 mm and a thickness of 3.0 mm using a laser flash method (thermal diffusivity measuring device manufactured by Netzsch, model: NFL-447). Mold) was used to measure the thermal diffusivity and specific heat at 25 ° C. ± 1 ° C., and the product of the product of both and the density determined above was defined as the thermal conductivity at room temperature. The thermal conductivity of the composite material of Example 1 was 195 W / (m · K).
（実施例２）
実施例２では、表１に示すように、ＳｉＣ原料粉の粒度分布がＤ１０：９５．７μｍ、Ｄ５０：２１８．０μｍ、Ｄ９０：３５１．４μｍ、ＳｉＯ２原料粉の粒度分布がＤ１０：１５．３μｍ、Ｄ５０：２５．７μｍ、Ｄ９０：４９．３μｍ、およびアルミニウム合金溶湯のＳｉ添加量が６質量％であること以外は、実施例１と同様にして複合材を製造した。実施例２のプリフォームの粒子体積率は５９．２体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、５６．３体積％・２．９体積％）、平均細孔径は３１．５μｍ、細孔の比表面積は０．０５９ｍｍ２／ｇ、であった。また、実施例２の複合材の基地面積率は３６％であった。そのＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、１４７μｍ、７０μｍ、１５９μｍ、２５７μｍであり、酸化物粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０、酸化物粒子面積率、円形酸化物粒子面積率は、各々、２０μｍ、１２μｍ、２０μｍ、３９μｍ、４．２％、９９％であった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２３５ＭＰａ、１６０ＧＰａ、０．６面積％、９．３ｐｐｍ／Ｋ、１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
(Example 2)
In Example 2, as shown in Table 1, the particle size distribution of SiC raw material powder is D10: 95.7 μm, D50: 218.0 μm, D90: 351.4 μm, and the particle size distribution of SiO 2 raw material powder is D10: 15.3 μm. , D50: 25.7 μm, D90: 49.3 μm, and a composite material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the Si addition amount of the molten aluminum alloy was 6 mass%. The preform volume ratio of the preform of Example 2 is 59.2% by volume (the volume ratio of each of the SiC particles and the SiO 2 particles is 56.3% by volume and 2.9% by volume), and the average pore diameter is 31.%. The specific surface area of 5 μm and the pores was 0.059 mm 2 / g. The base area ratio of the composite material of Example 2 was 36%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles are 147 μm, 70 μm, 159 μm, and 257 μm, respectively, and the average particle diameters of the oxide particles D10, D50, and D90, the oxide particle area ratio, and the circular oxide The particle area ratios were 20 μm, 12 μm, 20 μm, 39 μm, 4.2%, and 99%, respectively. Furthermore, the bending strength, longitudinal elastic modulus, pore area ratio, linear expansion coefficient, and thermal conductivity at room temperature are 235 MPa, 160 GPa, 0.6 area%, 9.3 ppm / K, 190 W / (m · K), respectively. ,Met.
（実施例３）
実施例３では、表１に示すように、ＳｉＣ原料粉の粒度分布がＤ１０：９１．３μｍ、Ｄ５０：１５１．７μｍ、Ｄ９０：２２０．２μｍ、ＳｉＯ２原料粉の粒度分布がＤ１０：１５．３μｍ、Ｄ５０：２５．７μｍ、Ｄ９０：４９．３μｍ、およびアルミニウム合金溶湯のＳｉ添加量が３．５質量％であること以外は、実施例１と同様にして複合材を製造した。実施例３のプリフォームの粒子体積率は６１．８体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、５９．８体積％・３．０体積％）、平均細孔径は２９．１μｍ、細孔の比表面積は０．０６５ｍｍ２／ｇ、であった。また、実施例３の複合材の基地面積率は３３％であった。ＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、９９μｍ、６８μｍ、１１４μｍ、１６５μｍであった。酸化物粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０、酸化物粒子面積率、円形酸化物粒子面積率は、各々、２０μｍ、１２μｍ、２０μｍ、３９μｍ、４．２％、９９％であった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２３５ＭＰａ、１３０ＧＰａ、０．９面積％、９．７ｐｐｍ／Ｋ、１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
(Example 3)
In Example 3, as shown in Table 1, the particle size distribution of SiC raw material powder is D10: 91.3 μm, D50: 151.7 μm, D90: 220.2 μm, and the particle size distribution of SiO 2 raw material powder is D10: 15.3 μm. , D50: 25.7 μm, D90: 49.3 μm, and a composite material was produced in the same manner as in Example 1 except that the Si addition amount of the molten aluminum alloy was 3.5% by mass. The preform volume of the preform of Example 3 was 61.8% by volume (the volume ratio of each of the SiC particles and the SiO 2 particles was 59.8% by volume and 3.0% by volume), and the average pore diameter was 29.%. The specific surface area of the pores was 1 μm and 0.065 mm 2 / g. The base area ratio of the composite material of Example 3 was 33%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles were 99 μm, 68 μm, 114 μm, and 165 μm, respectively. The average particle diameters D10, D50, and D90, the oxide particle area ratio, and the circular oxide particle area ratio were 20 μm, 12 μm, 20 μm, 39 μm, 4.2%, and 99%, respectively. Furthermore, the bending strength, the longitudinal elastic modulus, the pore area ratio, the linear expansion coefficient, and the thermal conductivity at room temperature are 235 MPa, 130 GPa, 0.9 area%, 9.7 ppm / K, 180 W / (m · K), respectively. ,Met.
（実施例４）
実施例４では、表１に示すように、ＳｉＯ２原料粉の割合が６質量部およびアルミニウム合金溶湯のＳｉ添加量が６質量％であること以外は、実施例３と同様にして複合材を製造した。実施例４のプリフォームの粒子体積率は６３．８体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、６０．７体積％・３．１体積％）、平均細孔径は２８．５μｍ、細孔の比表面積は０．０７２ｍｍ２／ｇ、であった。また、実施例４の複合材の基地面積率は３３％であった。ＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、９９μｍ、６８μｍ、１１４μｍ、１６５μｍであった。酸化物粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０、酸化物粒子面積率、円形酸化物粒子面積率は、各々、２０μｍ、１２μｍ、２０μｍ、３９μｍ、４．２％、９９％であった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２３０ＭＰａ、１４２ＧＰａ、１．１面積％、９．２ｐｐｍ／Ｋ、１８５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
Example 4
In Example 4, as shown in Table 1, the composite material was prepared in the same manner as in Example 3 except that the ratio of the SiO 2 raw material powder was 6 parts by mass and the Si addition amount of the molten aluminum alloy was 6% by mass. Manufactured. The particle volume fraction of the preform of Example 4 is 63.8% by volume (the volume fraction of each of the SiC particles and the SiO 2 particles is 60.7% by volume and 3.1% by volume), and the average pore diameter is 28.%. The specific surface area of 5 μm and pores was 0.072 mm 2 / g. The base area ratio of the composite material of Example 4 was 33%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles were 99 μm, 68 μm, 114 μm, and 165 μm, respectively. The average particle diameters D10, D50, and D90, the oxide particle area ratio, and the circular oxide particle area ratio were 20 μm, 12 μm, 20 μm, 39 μm, 4.2%, and 99%, respectively. Furthermore, the bending strength, the longitudinal elastic modulus, the pore area ratio, the linear expansion coefficient, and the thermal conductivity at room temperature are 230 MPa, 142 GPa, 1.1 area%, 9.2 ppm / K, and 185 W / (m · K), respectively. ,Met.
（実施例５）
実施例５では、表１に示すように、ＳｉＣ原料粉の粒度分布がＤ１０：１０６．４μｍ、Ｄ５０：２０４．４μｍ、Ｄ９０：３０７．９μｍ、およびＳｉＯ２原料粉の粒度分布がＤ１０：８９．１μｍ、Ｄ５０：１８５．９μｍ、Ｄ９０：２７１．２μｍであること以外は、実施例３と同様にして複合材を製造した。実施例５のプリフォームの粒子体積率は６１．９体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、５８．９体積％・３体積％）、平均細孔径は３３．２μｍ、細孔の比表面積は０．０５１ｍｍ２／ｇ、であった。また、実施例５の複合材の基地面積率は３２％であった。ＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、１５２μｍ、８０μｍ、１５３μｍ、２３１μｍであった。酸化物粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０、酸化物粒子面積率、円形酸化物粒子面積率は、各々、１３４μｍ、６５μｍ、１３６μｍ、１９８μｍ、４．２％、３０％であった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２２０ＭＰａ、１３０ＧＰａ、０．９面積％、９．３ｐｐｍ／Ｋ、１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
(Example 5)
In Example 5, as shown in Table 1, the particle size distribution of SiC raw material powder is D10: 106.4 μm, D50: 204.4 μm, D90: 307.9 μm, and the particle size distribution of SiO 2 raw material powder is D10: 89. A composite material was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the thickness was 1 μm, D50: 185.9 μm, and D90: 271.2 μm. The preform volume fraction of the preform of Example 5 is 61.9 volume% (the volume ratio of each of the SiC particles and the SiO 2 particles is 58.9 volume% and 3 volume%), the average pore diameter is 33.2 μm, The specific surface area of the pores was 0.051 mm 2 / g. Further, the base area ratio of the composite material of Example 5 was 32%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles were 152 μm, 80 μm, 153 μm, and 231 μm, respectively. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the oxide particles, the area ratio of the oxide particles, and the area ratio of the circular oxide particles were 134 μm, 65 μm, 136 μm, 198 μm, 4.2%, and 30%, respectively. Furthermore, the bending strength, the longitudinal elastic modulus, the pore area ratio, the linear expansion coefficient, and the thermal conductivity at room temperature are 220 MPa, 130 GPa, 0.9 area%, 9.3 ppm / K, 190 W / (m · K), respectively. ,Met.
（実施例６）
実施例６では、表１に示すように、ＳｉＯ２原料粉の粒度分布がＤ１０：８９．１μｍ、Ｄ５０：１８５．９μｍ、Ｄ９０：２７１．２μｍ、ＳｉＯ２原料粉の割合が１０質量部およびアルミニウム合金溶湯のＳｉ添加量が１２質量％であること以外は、実施例３と同様にして複合材を製造した。実施例６のプリフォームの粒子体積率は６０．８体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、５３．４体積％・７．４体積％）、平均細孔径は３１．８μｍ、細孔の比表面積は０．０６１ｍｍ２／ｇ、であった。また、実施例６の複合材の基地面積率は３４％であった。ＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、９９μｍ、６８μｍ、１１４μｍ、１６５μｍであった。酸化物粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０、酸化物粒子面積率、円形酸化物粒子面積率は、各々、１３４μｍ、６５μｍ、１３６μｍ、１９８μｍ、１１．１％、３２％であった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２７５ＭＰａ、１４０ＧＰａ、０．３面積％、９．７ｐｐｍ／Ｋ、１７５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
(Example 6)
In Example 6, as shown in Table 1, the particle size distribution of the SiO 2 raw material powder is D10: 89.1 μm, D50: 185.9 μm, D90: 271.2 μm, the proportion of the SiO 2 raw material powder is 10 parts by mass and aluminum. A composite material was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the amount of Si added to the molten alloy was 12% by mass. The preform of Example 6 had a particle volume ratio of 60.8 volume% (the volume ratio of each of the SiC particles and SiO 2 particles was 53.4 volume% and 7.4 volume%), and the average pore diameter was 31. The specific surface area of the pores was 8 μm, 0.061 mm 2 / g. The base area ratio of the composite material of Example 6 was 34%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles were 99 μm, 68 μm, 114 μm, and 165 μm, respectively. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the oxide particles, the oxide particle area ratio, and the circular oxide particle area ratio were 134 μm, 65 μm, 136 μm, 198 μm, 11.1%, and 32%, respectively. Furthermore, the bending strength, the longitudinal elastic modulus, the pore area ratio, the linear expansion coefficient, and the thermal conductivity at room temperature are 275 MPa, 140 GPa, 0.3 area%, 9.7 ppm / K, 175 W / (m · K), respectively. ,Met.
（実施例７）
実施例７では、表１に示すように、ＳｉＯ２原料粉の割合が２質量部およびアルミニウム合金溶湯のＳｉ添加量が６質量％であること以外は、実施例３と同様にして複合材を製造した。実施例７のプリフォームの粒子体積率は６１．６体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、６０．１体積％・１．５体積％）、平均細孔径は２９．６μｍ、細孔の比表面積は０．０６３ｍｍ２／ｇ、であった。また、実施例７の複合材の基地面積率は３４％であった。ＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、９９μｍ、６８μｍ、１１４μｍ、１６５μｍであった。酸化物粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０、酸化物粒子面積率、円形酸化物粒子面積率は、各々、２０μｍ、１２μｍ、２０μｍ、３９μｍ、２％、９８％であった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２３５ＭＰａ、１４１ＧＰａ、１．５面積％、９．３ｐｐｍ／Ｋ、１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
(Example 7)
In Example 7, as shown in Table 1, the composite material was prepared in the same manner as in Example 3 except that the ratio of the SiO 2 raw material powder was 2 parts by mass and the Si addition amount of the molten aluminum alloy was 6% by mass. Manufactured. The preform of Example 7 had a particle volume ratio of 61.6 volume% (the volume ratio of each of the SiC particles and SiO 2 particles was 60.1 volume% and 1.5 volume%), and the average pore diameter was 29. The specific surface area of 6 μm and pores was 0.063 mm 2 / g. Further, the base area ratio of the composite material of Example 7 was 34%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles were 99 μm, 68 μm, 114 μm, and 165 μm, respectively. The average particle diameters of the oxide particles, D10, D50, and D90, the oxide particle area ratio, and the circular oxide particle area ratio were 20 μm, 12 μm, 20 μm, 39 μm, 2%, and 98%, respectively. Furthermore, the bending strength, the longitudinal elastic modulus, the pore area ratio, the linear expansion coefficient, and the thermal conductivity at room temperature are 235 MPa, 141 GPa, 1.5 area%, 9.3 ppm / K, 170 W / (m · K), respectively. ,Met.
（実施例８）
実施例８では、表１に示すように、ＳｉＣ原料粉の粒度分布がＤ１０：１０７．９μｍ、Ｄ５０：１５４．４μｍ、Ｄ９０：２２２．３μｍ、ＳｉＯ２原料粉の粒度分布がＤ１０：１９．８μｍ、Ｄ５０：７２．８μｍ、Ｄ９０：２６４．１μｍ、およびアルミニウム合金溶湯のＳｉ添加量が６質量％並びにＭｇ添加量が１．８質量％であること以外は、実施例３と同様にして複合材を製造した。実施例８のプリフォームの粒子体積率は５９．４体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、５６．５体積％・２．９体積％）、平均細孔径は３２μｍ、細孔の比表面積は０．０６４ｍｍ２／ｇ、であった。また、実施例８の複合材の基地面積率は３５％であった。ＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、１０６μｍ、８２μｍ、１１７μｍ、１６９μｍであった。酸化物粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０、酸化物粒子面積率、円形酸化物粒子面積率は、各々、８０μｍ、１５μｍ、５５μｍ、２０１μｍ、４．２％、４８％であった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２８０ＭＰａ、１３０ＧＰａ、２．３面積％、９．８ｐｐｍ／Ｋ、１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
(Example 8)
In Example 8, as shown in Table 1, the particle size distribution of SiC raw material powder is D10: 107.9 μm, D50: 154.4 μm, D90: 222.3 μm, and the particle size distribution of SiO 2 raw material powder is D10: 19.8 μm. D50: 72.8 μm, D90: 264.1 μm, and the composite material in the same manner as in Example 3 except that the Si addition amount of the molten aluminum alloy is 6 mass% and the Mg addition amount is 1.8 mass%. Manufactured. The preform volume fraction of the preform of Example 8 is 59.4 volume% (the volume ratio of each of the SiC particles and the SiO 2 particles is 56.5 volume% and 2.9 volume%), the average pore diameter is 32 μm, The specific surface area of the pores was 0.064 mm 2 / g. The base area ratio of the composite material of Example 8 was 35%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles were 106 μm, 82 μm, 117 μm, and 169 μm, respectively. The average particle diameters D10, D50, and D90, the oxide particle area ratio, and the circular oxide particle area ratio were 80 μm, 15 μm, 55 μm, 201 μm, 4.2%, and 48%, respectively. Furthermore, the bending strength, the longitudinal elastic modulus, the pore area ratio, the linear expansion coefficient, and the thermal conductivity at room temperature are 280 MPa, 130 GPa, 2.3 area%, 9.8 ppm / K, 150 W / (m · K), respectively. ,Met.
（実施例９）
実施例９では、表１に示すように、ＳｉＯ２原料粉の割合が５質量部、さらにカオリンの割合が１質量部、およびアルミニウム合金溶湯のＳｉ添加量が６質量％でること以外は、実施例３と同様にして複合材を製造した。実施例９のプリフォームの粒子体積率は６３．０体積％（ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の各々単独の体積率は、５９．２体積％・３．８体積％）、平均細孔径は２６．８μｍ、細孔の比表面積は０．０７４ｍｍ２／ｇ、であった。また、実施例９の複合材の基地面積率は３４％であった。ＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、９９μｍ、６８μｍ、１１４μｍ、１６５μｍであった。酸化物粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０、酸化物粒子面積率、円形酸化物粒子面積率は、各々、１８μｍ、１０μｍ、１７μｍ、３４μｍ、４．９％、９５％であった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２５５ＭＰａ、１４７ＧＰａ、０．６面積％、９．２ｐｐｍ／Ｋ、１９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
Example 9
In Example 9, as shown in Table 1, it was carried out except that the proportion of the SiO 2 raw material powder was 5 parts by mass, the proportion of kaolin was 1 part by mass, and the Si addition amount of the molten aluminum alloy was 6% by mass. A composite was produced as in Example 3. The preform of Example 9 has a particle volume ratio of 63.0 volume% (the volume ratio of each of the SiC particles and SiO 2 particles is 59.2 volume% and 3.8 volume%), and the average pore diameter is 26.%. The specific surface area of the pores was 8 μm and 0.074 mm 2 / g. The base area ratio of the composite material of Example 9 was 34%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles were 99 μm, 68 μm, 114 μm, and 165 μm, respectively. The average particle diameter of the oxide particles, D10, D50, and D90, the oxide particle area ratio, and the circular oxide particle area ratio were 18 μm, 10 μm, 17 μm, 34 μm, 4.9%, and 95%, respectively. Furthermore, the bending strength, the longitudinal elastic modulus, the pore area ratio, the linear expansion coefficient, and the thermal conductivity at room temperature are 255 MPa, 147 GPa, 0.6 area%, 9.2 ppm / K, 198 W / (m · K), respectively. ,Met.
（比較例）
比較例では、表１に示すように、粒度分布がＤ１０：９１．３μｍ、Ｄ５０：１５１．７μｍ、Ｄ９０：２２０．２μｍのＳｉＣ原料粉を使用するとともに、ＳｉＯ２原料粉を添加しないこと以外は、実施例１と同様にして複合材を製造した。比較例のプリフォームの粒子体積率は５７．４体積％（すなわちＳｉＣ粒子単独の体積率５７．４体積％）、平均細孔径は３０．５μｍ、細孔の比表面積は０．０６３ｍｍ２／ｇ、であった。また、比較例の複合材の基地面積率は３９％であった。ＳｉＣ粒子の平均粒径・Ｄ１０・Ｄ５０・Ｄ９０は、各々、９９μｍ、６８μｍ、１１４μｍ、１６５μｍであった。さらに、その曲げ強度、縦弾性率、気孔面積率、線膨張係数および室温における熱伝導率は、各々、２４５ＭＰａ、２１７ＧＰａ、０．３面積％、９．０ｐｐｍ／Ｋ、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、であった。
(Comparative example)
In the comparative example, as shown in Table 1, except that SiC raw material powder having a particle size distribution of D10: 91.3 μm, D50: 151.7 μm, D90: 220.2 μm is used, and no SiO 2 raw material powder is added. In the same manner as in Example 1, a composite material was produced. The particle volume ratio of the preform of the comparative example is 57.4% by volume (that is, the volume ratio of SiC particles alone is 57.4% by volume), the average pore diameter is 30.5 μm, and the specific surface area of the pores is 0.063 mm 2 / g. ,Met. Moreover, the base area ratio of the composite material of the comparative example was 39%. The average particle diameters D10, D50, and D90 of the SiC particles were 99 μm, 68 μm, 114 μm, and 165 μm, respectively. Furthermore, the bending strength, the longitudinal elastic modulus, the pore area ratio, the linear expansion coefficient, and the thermal conductivity at room temperature are 245 MPa, 217 GPa, 0.3 area%, 9.0 ppm / K, 200 W / (m · K), respectively. ,Met.
表１に示すように、実施例１〜９の複合材は、比較例の複合材に対し、同程度の強度を有しつつ縦弾性率を低下（調整）せしめることができた。そして実施例１〜８の複合材から、５０ｍｍ×５０ｍｍ×２．０ｍｍの薄板状の放熱基板を形成し、当該放熱基板を相手部材であるステンレス板（ＳＵＳ３０４材）に密着させ放熱性を確認したところ、相手部材への放熱が良好であった。これに対し、比較例の複合材から得られた放熱基板は、それ自身の室温における熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高い値であったが、相手部材であるステンレス板に対して十分に密着させることができなかったために相手部材への放熱が不十分で、実施例１〜９の複合材からなる放熱基板よりも放熱性が劣っていた。 As shown in Table 1, the composite materials of Examples 1 to 9 were able to reduce (adjust) the longitudinal elastic modulus while having the same strength as the composite materials of the comparative examples. And from the composite material of Examples 1-8, the 50-mm x 50-mm x 2.0-mm thin plate-shaped heat sink was formed, and the heat sink was closely_contact | adhered to the stainless steel plate (SUS304 material) which is a counterpart member, and heat dissipation was confirmed. However, the heat radiation to the mating member was good. On the other hand, the heat dissipation board obtained from the composite material of the comparative example had a high thermal conductivity of 200 W / (m · K) at room temperature, but compared with the counterpart stainless steel plate Since it was not able to contact | adhere enough, the heat dissipation to the other member was inadequate, and the heat dissipation was inferior to the heat dissipation board which consists of a composite material of Examples 1-9.
表１
表１（つづき）
Table 1 (continued)
表１（つづき）
表１（つづき）
Table 1 (continued)
表１（つづき）
１０（２０） アルミニウム合金−セラミックス複合材
１１（２１） ＳｉＣ粒子
１２（２２） 基地
１３（２３） 酸化物粒子
１４（２４） 気孔
10 (20) Aluminum alloy-ceramic composite 11 (21) SiC particles 12 (22) Base 13 (23) Oxide particles 14 (24) Pore
Claims (10)
前記基地を構成するアルミニウム合金は、Ｓｉ：２．５〜１３質量％、Ｍｇ：１〜８質量％、残部Ａｌおよび不可避不純物元素からなり、
前記ＳｉＣ粒子の面積と酸化物粒子の面積とを合計した面積に対する前記酸化物粒子の面積率は１〜２０％であり、
前記ＳｉＣ粒子の円相当平均粒径が６０〜２００μｍであり、前記酸化物粒子の円相当平均粒径が１０〜２００μｍである
アルミニウム合金−セラミックス複合材。 A base occupying an area ratio of 25 to 50% composed of a plurality of SiC particles and an aluminum alloy formed in a gap between the plurality of SiC particles, and Al and Mg formed in the base as main components Having oxide particles comprising,
The aluminum alloy constituting the base consists of Si: 2.5 to 13% by mass, Mg: 1 to 8% by mass, the balance Al and inevitable impurity elements,
The area ratio of the oxide particles with respect to the total area of the SiC particles and the oxide particles is 1 to 20%,
An aluminum alloy-ceramic composite material in which the circle-equivalent average particle diameter of the SiC particles is 60 to 200 μm, and the circle-equivalent average particle diameter of the oxide particles is 10 to 200 μm.
前記酸化物粒子の円相当粒径分布がＤ１０：７〜９０μｍ、Ｄ５０：１０〜１６０μｍ、Ｄ９０：２５〜２５０μｍである
請求項１に記載のアルミニウム合金−セラミックス複合材。 The equivalent-circle particle size distribution of the SiC particles is D10: 30 to 90 μm, D50: 70 to 200 μm, D90: 100 to 300 μm,
The aluminum alloy-ceramic composite material according to claim 1, wherein a circle-equivalent particle size distribution of the oxide particles is D10: 7 to 90 µm, D50: 10 to 160 µm, D90: 25 to 250 µm.
前記混合粉を成形し、ＳｉＣ粒子およびＳｉＯ２粒子の体積率が４５〜７５体積％のプリフォームを形成するプリフォーム形成工程と、
前記プリフォームにアルミニウム合金溶湯を大気雰囲気下で浸透させて浸透体を形成する浸透工程と、
前記浸透体を冷却してアルミニウム合金溶湯を凝固させる冷却工程と、
を有するアルミニウム合金−セラミックス複合材の製造方法。 D10: 40 to 120 μm, D50: 80 to 300 μm, D90: 100 parts by mass of the raw material powder having a particle size distribution of 100 to 500 μm, D10: 5 to 150 μm, D50: 10 to 300 μm, D90: 20 to 400 μm Mixing step of mixing 0.5 to 20 parts by mass of SiO 2 raw material powder having a distribution to obtain mixed powder;
Forming the mixed powder and forming a preform having a volume ratio of SiC particles and SiO 2 particles of 45 to 75% by volume;
A permeation step of forming a permeate by infiltrating the molten aluminum alloy into the preform under an air atmosphere;
A cooling step of cooling the permeation body to solidify the molten aluminum alloy;
The manufacturing method of the aluminum alloy-ceramics composite material which has this.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015130834 | 2015-06-30 | ||
| JP2015130834 | 2015-06-30 | ||
| JP2015160828 | 2015-08-18 | ||
| JP2015160828 | 2015-08-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017039997A true JP2017039997A (en) | 2017-02-23 |
Family
ID=58206377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016128505A Pending JP2017039997A (en) | 2015-06-30 | 2016-06-29 | Aluminum alloy-ceramic composite material and production method for aluminum alloy-ceramic composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017039997A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020013300A1 (en) | 2018-07-13 | 2020-01-16 | デンカ株式会社 | Metal-silicon carbide-based composite material, and method for producing metal-silicon carbide-based composite material |
| CN114737092A (en) * | 2022-04-15 | 2022-07-12 | 山东大学 | Al-Si alloy and method for producing same |
| CN114836661A (en) * | 2022-06-09 | 2022-08-02 | 湖南金天铝业高科技股份有限公司 | Double-scale ceramic particle reinforced aluminum-based composite material and preparation method thereof |
| CN115491567A (en) * | 2022-09-26 | 2022-12-20 | 常熟理工学院 | Preparation method of SiC reinforced aluminum alloy composite material |
| CN117721358A (en) * | 2023-12-15 | 2024-03-19 | 山东昊瑞得智能科技有限公司 | SiCp particles for aluminum-based composite material, composite material and preparation method |
-
2016
- 2016-06-29 JP JP2016128505A patent/JP2017039997A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020013300A1 (en) | 2018-07-13 | 2020-01-16 | デンカ株式会社 | Metal-silicon carbide-based composite material, and method for producing metal-silicon carbide-based composite material |
| CN114737092A (en) * | 2022-04-15 | 2022-07-12 | 山东大学 | Al-Si alloy and method for producing same |
| CN114737092B (en) * | 2022-04-15 | 2022-09-20 | 山东大学 | Heat-resistant high-strength Al-Si alloy and preparation method thereof |
| CN114836661A (en) * | 2022-06-09 | 2022-08-02 | 湖南金天铝业高科技股份有限公司 | Double-scale ceramic particle reinforced aluminum-based composite material and preparation method thereof |
| CN116287911A (en) * | 2022-06-09 | 2023-06-23 | 湖南湘投轻材科技股份有限公司 | Double-scale ceramic particle reinforced aluminum matrix composite material and preparation method thereof |
| CN115491567A (en) * | 2022-09-26 | 2022-12-20 | 常熟理工学院 | Preparation method of SiC reinforced aluminum alloy composite material |
| CN117721358A (en) * | 2023-12-15 | 2024-03-19 | 山东昊瑞得智能科技有限公司 | SiCp particles for aluminum-based composite material, composite material and preparation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2017039997A (en) | Aluminum alloy-ceramic composite material and production method for aluminum alloy-ceramic composite material | |
| US10919811B2 (en) | Aluminum-silicon-carbide composite and method of manufacturing same | |
| JP5645048B2 (en) | Heat dissipation member, semiconductor device, and method for manufacturing composite material | |
| JP2015140456A (en) | Composite material, semiconductor device, and method for manufacturing composite material | |
| Liu et al. | High-Si reinforced Al matrix composites prepared by powder semi-solid squeeze | |
| JP2017150040A (en) | Aluminum alloy-ceramic composite material and manufacturing method of aluminum alloy-ceramic composite material | |
| CN102560204A (en) | Silicon-aluminum bicontinuous composite material and preparation method thereof | |
| JP2014122406A (en) | Metal-ceramic composite material, and method for manufacturing the same | |
| JP5172232B2 (en) | Aluminum-ceramic composite and its manufacturing method | |
| JP2005146392A (en) | Metal-based composite material, and its production method | |
| WO2024157588A1 (en) | High-strength metal-matrix composite and method for producing high-strength metal-matrix composite | |
| JP4594433B1 (en) | Heat dissipation member | |
| JP2008231543A (en) | Metal-ceramics composite material, and its production method | |
| JP6258040B2 (en) | Crucible for growing sapphire single crystal, method for growing sapphire single crystal, and method for producing crucible for growing sapphire single crystal | |
| JP5715678B2 (en) | Magnesium matrix composite | |
| JP2005036253A (en) | Silicon-aluminum composite metal, and its plated body | |
| JPH11264032A (en) | Production of metal-ceramics composite material for casting | |
| JP5437616B2 (en) | Heat dissipation member and method for manufacturing heat dissipation member | |
| JP4167318B2 (en) | Method for producing metal-ceramic composite material | |
| JP2016222988A (en) | Aluminum alloy-ceramic composite material and heat dissipation board composed of the same | |
| JP2000288714A (en) | Production of metal-ceramics composite material | |
| JPH1180860A (en) | Production of metal-ceramics composite material | |
| JP4279370B2 (en) | Method for producing metal-ceramic composite material | |
| Tanış et al. | INVESTIGATION ON THE WEAR BEHAVIOUR AND PROPERTIES OF RHA REINFORCED 7075 ALUMINIUM T6 COMPOSITES PRODUCED BY VACUUM INFILTRATION | |
| JP5503474B2 (en) | Heat dissipation member, semiconductor device, and method of manufacturing heat dissipation member |