JP2019099850A - Method for producing aluminum alloy-based composite material, and aluminum alloy-based composite material - Google Patents

Method for producing aluminum alloy-based composite material, and aluminum alloy-based composite material Download PDF

Info

Publication number
JP2019099850A
JP2019099850A JP2017229851A JP2017229851A JP2019099850A JP 2019099850 A JP2019099850 A JP 2019099850A JP 2017229851 A JP2017229851 A JP 2017229851A JP 2017229851 A JP2017229851 A JP 2017229851A JP 2019099850 A JP2019099850 A JP 2019099850A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite material
aluminum alloy
aluminum
powder
ceramic powder
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.)
Granted
Application number
JP2017229851A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6681079B2 (en
Inventor
宏 水戸
Hiroshi Mito
宏 水戸
健司 渡邉
Kenji Watanabe
健司 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advance Composite Co Ltd
Original Assignee
Advance Composite Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advance Composite Co Ltd filed Critical Advance Composite Co Ltd
Priority to JP2017229851A priority Critical patent/JP6681079B2/en
Priority to PCT/JP2018/044170 priority patent/WO2019107541A1/en
Priority to EP18884716.4A priority patent/EP3719151B1/en
Priority to CN201880077344.9A priority patent/CN111479940B/en
Publication of JP2019099850A publication Critical patent/JP2019099850A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6681079B2 publication Critical patent/JP6681079B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036Alloys containing non-metals starting from a melt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/02Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0081Casting in, on, or around objects which form part of the product pretreatment of the insert, e.g. for enhancing the bonding between insert and surrounding cast metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/02Casting in, on, or around objects which form part of the product for making reinforced articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/14Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408Light metal alloys
    • C22C1/0416Aluminium-based alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1073Infiltration or casting under mechanical pressure, e.g. squeeze casting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

To provide a method for producing an aluminum alloy-based composite material capable of uniformly impregnating an aluminum alloy.SOLUTION: There is provided a method for producing an aluminum alloy-based composite material in which a ceramic powder which is a reinforcement material is compounded in an aluminum alloy, which comprises: a filling step of filling a porous container 3 formed of a porous material with a ceramic powder 2; a step of installing the porous container in a mold and pouring a molten aluminum alloy in the mold; and an impregnation step of impregnating the ceramic powder inside through the porous container with the molten aluminum alloy by applying a pressure to the molten aluminum alloy in the mold.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、強化材が均一に分布したアルミニウム合金基複合材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an aluminum alloy matrix composite material in which reinforcements are uniformly distributed.

従来、アルミニウム合金の中に強化材であるセラミックス粉末が複合されたアルミニウム合金基複合材料が知られている。このアルミニウム合金基複合材料の製造方法としては、例えば特許文献1には、強化材であるセラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムの粉末を用いて、この粉末の充填体にアルミニウム合金の溶湯を含浸させるアルミニウム基複合材料の製造方法が記載されている。なお、このような製造方法は、溶湯鋳造法又は高圧鋳造法といわれる。   Conventionally, an aluminum alloy matrix composite material in which a ceramic powder which is a reinforcing material is compounded in an aluminum alloy is known. As a method of producing this aluminum alloy matrix composite material, for example, Patent Document 1 discloses an aluminum matrix in which a filler of this powder is impregnated with a molten metal of aluminum alloy using powder of aluminum borate as ceramic powder which is a reinforcing material. A method of making a composite material is described. Such a production method is called a molten metal casting method or a high pressure casting method.

上記特許文献1に記載の製造方法は、ホウ酸アルミニウム粉末原料を充填して充填体を得る工程と、充填体を予熱する工程と、アルミニウム合金を加熱して溶融アルミニウム合金を得る工程と、予熱した充填体に溶融アルミニウム合金を加圧浸透させる工程とを含んでいる。このような従来の製法では、鉄製やSUS製の容器にホウ酸アルミニウム粉末原料等のセラミックス粉末を充填することで充填体を得ている。   In the manufacturing method described in Patent Document 1, a step of filling aluminum borate powder raw material to obtain a filler, a step of preheating the filler, a step of heating an aluminum alloy to obtain a molten aluminum alloy, and preheating And pressure infiltrating the molten aluminum alloy into the filler. In such a conventional manufacturing method, a filler is obtained by filling a container made of iron or SUS with ceramic powder such as aluminum borate powder raw material.

特開2008−38172号公報JP, 2008-38172, A

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来のアルミニウム基複合材料の製造方法では、図14に示すように、鉄製やSUS製の金属容器103にセラミックス粉末102を充填して充填体とし、この金属容器103の上部開口からアルミニウム合金の溶湯Al1を流入させてセラミックス粉末102の充填体にアルミニウム合金を含浸させるため、アルミニウム合金の溶湯Al1が流入する開口部付近と、開口部から遠い底部分とでは、アルミニウム合金の含浸率が異なり、セラミックス粉末102の充填体全体に均一に含浸されないという問題があった。そのため、特に複雑な形状や薄板状において、均一な複合材料を得ることが困難であった。
The following problems remain in the above-mentioned prior art.
That is, in the conventional method for producing an aluminum-based composite material, as shown in FIG. 14, a metal container 103 made of iron or SUS is filled with the ceramic powder 102 to form a filler, and an aluminum alloy is made from the upper opening of the metal container 103. Since the molten metal Al1 is made to flow in and the filling body of the ceramic powder 102 is impregnated with the aluminum alloy, the impregnation ratio of the aluminum alloy is different between the opening where the molten metal Al1 of the aluminum alloy flows and the bottom portion far from the opening. There is a problem that the entire packing of the ceramic powder 102 is not uniformly impregnated. Therefore, it has been difficult to obtain a uniform composite material, particularly in complicated shapes and thin plate shapes.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、均一にアルミニウム合金を含浸させることができるアルミニウム基複合材料の製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made in view of the above-mentioned subject, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method of an aluminum group composite material which can be made to impregnate an aluminum alloy uniformly.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法は、アルミニウム合金の中に強化材であるセラミックス粉末が複合されたアルミニウム合金基複合材料の製造方法であって、前記セラミックス粉末を多孔質材料で形成された多孔質容器に充填する充填工程と、前記多孔質容器を金型内に設置し、前記金型内にアルミニウム合金の溶湯を流し込む工程と、前記金型内の前記溶湯に圧力を加え、前記多孔質容器を通して内部の前記セラミックス粉末に前記溶湯を含浸させる含浸工程とを有していることを特徴とする。   The present invention adopts the following configuration in order to solve the problems. That is, the method for producing an aluminum-based composite material according to the first invention is a method for producing an aluminum alloy-based composite material in which a ceramic powder which is a reinforcing material is compounded in an aluminum alloy, and the ceramic powder is porous. A filling step of filling a porous container made of a material, a step of placing the porous container in a mold, a step of pouring a molten aluminum alloy into the mold, a pressure applied to the molten metal in the mold And impregnating the ceramic powder in the interior through the porous container with the molten metal.

このアルミニウム合金基複合材料の製造方法では、多孔質容器を通して内部のセラミックス粉末に溶湯を含浸させる含浸工程を有しているので、多孔質容器のポーラスな材質を介してほぼ全方位からアルミニウム合金の溶湯が均等に多孔質容器内に流入し、セラミックス粉末全体に対して均一な含浸が可能になる。   In this method for producing an aluminum alloy matrix composite material, since the method includes the impregnation step of impregnating the ceramic powder in the interior with the molten metal through the porous container, the aluminum alloy can be obtained from almost all directions through the porous material of the porous container. The molten metal uniformly flows into the porous container, enabling uniform impregnation of the entire ceramic powder.

第2の発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法は、第1の発明において、前記多孔質容器が、カーボングラファイトで形成されていることを特徴とする。
すなわち、このアルミニウム合金基複合材料の製造方法では、多孔質容器が、カーボングラファイトで形成されているので、熱膨張率が鉄製やSUS製の容器よりも小さく、熱膨張による容器の変形がほとんど生じず、複雑な形状の容器を用いることも可能になる。また、含浸工程後に硬化した複合材料を多孔質容器から取り出す際に、多孔質容器がカーボングラファイトであるため、容易に複合材料と多孔質容器とを分離することが可能である。
The method of producing an aluminum-based composite material according to the second invention is characterized in that, in the first invention, the porous container is formed of carbon graphite.
That is, in this method for producing an aluminum alloy matrix composite material, the porous container is formed of carbon graphite, so the coefficient of thermal expansion is smaller than that of iron or SUS containers, and deformation of the container due to thermal expansion almost occurs. It also becomes possible to use containers of complicated shape. Moreover, when the composite material hardened | cured after an impregnation process is taken out from a porous container, since a porous container is carbon graphite, it is possible to separate a composite material and a porous container easily.

第3の発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法は、第1又は第2の発明において、前記充填工程後に、前記多孔質容器を予熱する予熱工程を有していることを特徴とする。
すなわち、このアルミニウム合金基複合材料の製造方法では、充填工程後に、多孔質容器を予熱する予熱工程を有しているので、充填されたセラミックス粉末の粒子の界面エネルギーが高くなり、アルミニウム合金の溶湯との濡れ性が改善する。特に、多孔質容器がカーボングラファイトで形成されていることで、多孔質容器の熱膨張率が低く、予熱による容器の変形がほとんど発生しない。
The method for producing an aluminum-based composite material according to the third invention is characterized in that in the first or second invention, the method further comprises a preheating step of preheating the porous container after the filling step.
That is, in this method for producing an aluminum alloy matrix composite material, since the porous container is preheated after the filling step, the interfacial energy of the particles of the filled ceramic powder is increased, and the molten metal of the aluminum alloy Improve the wettability with In particular, since the porous container is formed of carbon graphite, the thermal expansion coefficient of the porous container is low, and deformation of the container due to preheating hardly occurs.

第4の発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法は、第1から第3の発明のいずれかにおいて、前記セラミックス粉末が、ホウ酸アルミニウムの粉末であることを特徴とする。
すなわち、このアルミニウム合金基複合材料の製造方法では、セラミックス粉末が、ホウ酸アルミニウムの粉末であるので、比較的硬度の低いホウ酸アルミニウムの粉末を用いることで、加工性に優れた複合材料を得ることができる。
The method of producing an aluminum-based composite material according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the ceramic powder is a powder of aluminum borate.
That is, in the method for producing an aluminum alloy matrix composite material, since the ceramic powder is a powder of aluminum borate, a composite material excellent in processability is obtained by using a powder of aluminum borate having a relatively low hardness. be able to.

第5の発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法は、第4の発明において、前記セラミックス粉末として、さらにSiCの粉末が添加されていることを特徴とする。
すなわち、このアルミニウム合金基複合材料の製造方法では、セラミックス粉末として、さらにSiCの粉末が添加されているので、ホウ酸アルミニウムよりも熱膨張率が低く硬度の高いSiCの粉末の添加割合に応じて全体の熱膨張率を下げると共に硬度を高めることができる。
また、SiCの粉末の効果として、ホウ酸アルミニウムの粉末との濡れ性が良く、ホウ酸アルミニウム粉末との界面が改質され、より強固な接合を得ることができる。
The method for producing an aluminum-based composite material according to the fifth invention is characterized in that, in the fourth invention, a powder of SiC is further added as the ceramic powder.
That is, in this method for producing an aluminum alloy matrix composite material, powder of SiC is further added as a ceramic powder, and therefore, according to the addition ratio of powder of SiC having a lower coefficient of thermal expansion and higher hardness than aluminum borate. The overall coefficient of thermal expansion can be reduced and the hardness can be increased.
Moreover, as an effect of the powder of SiC, the wettability with the powder of aluminum borate is good, the interface with the powder of aluminum borate is modified, and a stronger bond can be obtained.

第6の発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法は、第5の発明において、前記充填工程において、体積割合で前記ホウ酸アルミニウムの粉末が20に対して、前記SiCの粉末を0.5〜2.0の割合で混合することを特徴とする。
すなわち、このアルミニウム合金基複合材料の製造方法では、充填工程において、体積割合でホウ酸アルミニウムの粉末が20に対して、SiCの粉末を0.5〜2.0の割合で混合するので、全体の熱膨張率の低下と良好な加工性とを両立した複合材料を得ることができる。
なお、体積割合でホウ酸アルミニウムの粉末が20に対して、SiCの粉末の割合が0.5未満であると、熱膨張率の低下効果が十分に得られないと共に、SiCの粉末の割合が1.5を超えると、全体の硬度が高くなり過ぎ、加工性が悪くなってしまう。
The method of producing an aluminum-based composite material according to a sixth aspect of the present invention is the aluminum-based composite material according to the fifth aspect, wherein in the filling step, the powder of aluminum borate is 20 and the powder of SiC is 0.5 to It is characterized by mixing at a ratio of 2.0.
That is, in the manufacturing method of this aluminum alloy matrix composite material, the powder of aluminum borate is mixed with the powder 20 at a ratio of 20 to the powder of SiC in a ratio of 0.5 to 2.0 in a volume ratio in the filling step. A composite material in which the reduction of the coefficient of thermal expansion and the good processability are compatible can be obtained.
When the proportion of powder of aluminum borate is 20 and the proportion of powder of SiC is less than 0.5, the thermal expansion coefficient lowering effect can not be sufficiently obtained, and the proportion of powder of SiC is If it exceeds 1.5, the overall hardness becomes too high, and the processability deteriorates.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法によれば、多孔質容器を通して内部のセラミックス粉末に溶湯を含浸させる含浸工程を有しているので、多孔質容器のポーラスな材質を介してほぼ全方位からアルミニウム合金の溶湯が均等に多孔質容器内に流入し、セラミックス粉末全体に対して均一な含浸が可能になる。
したがって、本発明の製造方法では、全体として均一な熱膨張率や硬度を有したアルミニウム基複合材料を得ることが可能であると共に複雑な形状や薄板状の均一なアルミニウム基複合材料を得ることが可能になる。
この本発明の製法で作製したアルミニウム基複合材料は、軽量で、高ヤング率、高振動減衰率、高熱伝導性及び高耐摩耗性を有することから、ボンディングマシンなどのX−Yテーブル、半導体製造装置などに使用されるロボットアーム、チップマウンタ−、空気圧縮機用スクロール部品などの材料として好適である。
According to the present invention, the following effects are achieved.
That is, according to the method for producing an aluminum-based composite material according to the present invention, since the impregnation step of impregnating the ceramic powder in the interior with the molten metal through the porous container is provided, the porous material of the porous container is substantially used. The melt of the aluminum alloy uniformly flows into the porous container from all directions, enabling uniform impregnation to the entire ceramic powder.
Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain an aluminum-based composite material having a uniform coefficient of thermal expansion and hardness as a whole and to obtain a uniform aluminum-based composite material having a complicated shape and thin plate shape. It will be possible.
The aluminum-based composite material produced by the method of the present invention is lightweight, has a high Young's modulus, a high vibration damping rate, a high thermal conductivity and a high wear resistance, so it is possible to manufacture an XY table such as a bonding machine It is suitable as a material for a robot arm, a chip mounter, a scroll component for an air compressor, etc. used for an apparatus or the like.

本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法の一実施形態において、セラミックス粉末が充填され蓋部で密封する前の多孔質容器を示す分解斜視図である。In one Embodiment of the manufacturing method of the aluminum-based composite material which concerns on this invention, it is a disassembled perspective view which shows the porous container before being filled with ceramic powder and sealing by a cover part. 本実施形態において、直方体形状(a)及び円筒形状(b)の多孔質容器を示す分解斜視図である。In this embodiment, it is an exploded perspective view showing porous containers of rectangular solid shape (a) and cylindrical shape (b). 本実施形態において、溶湯を流し込む工程からノックアウト工程までを工程順に示す簡易的な断面図である。In this embodiment, it is a simple sectional view showing a process from pouring a molten metal to a knockout process in order of processes. 本実施形態において、ノックアウト工程後の工程を工程順に示す斜視図である。In this embodiment, it is a perspective view which shows the process after a knockout process in order of a process. 本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法の従来例において、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムを用いたアルミニウム基複合材料を示すSEM画像である。It is a SEM image which shows the aluminum group composite material which used aluminum borate as ceramic powder in the prior art example of the manufacturing method of the aluminum group composite material which concerns on this invention. 図5の画像をさらに拡大したSEM画像である。It is the SEM image which further expanded the image of FIG. 本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法の実施例において、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムを用いたアルミニウム基複合材料を示すSEM画像である。It is a SEM image which shows the aluminum group composite material which used the aluminum borate as ceramic powder in the Example of the manufacturing method of the aluminum group composite material which concerns on this invention. 図7の画像をさらに拡大したSEM画像である。It is the SEM image which further expanded the image of FIG. 本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法の実施例において、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムとSiCとの混合粉末を用いたアルミニウム基複合材料を示すSEM画像である。It is a SEM image which shows the aluminum group composite material which used the mixed powder of aluminum borate and SiC as ceramic powder in the Example of the manufacturing method of the aluminum group composite material which concerns on this invention. 図9の画像をさらに拡大したSEM画像である。It is the SEM image which further expanded the image of FIG. アルミニウムの減衰振動特性を示すグラフである。It is a graph which shows the damping oscillation characteristic of aluminum. 本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法の従来例において、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムを用いたアルミニウム基複合材料の減衰振動特性を示すグラフである。In the prior art example of the manufacturing method of the aluminum group composite material which concerns on this invention, it is a graph which shows the damping vibration characteristic of the aluminum group composite material which used aluminum borate as ceramic powder. 本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法の実施例において、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムを用いたアルミニウム基複合材料の減衰振動特性を示すグラフである。In the Example of the manufacturing method of the aluminum-based composite material which concerns on this invention, it is a graph which shows the damping vibration characteristic of the aluminum-based composite material which used aluminum borate as ceramic powder. 本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法の従来例において、セラミックス粉末が充填された容器を示す断面図(a)及びアルミニウム合金の溶湯含浸工程を示す断面図(b)である。In the conventional example of the manufacturing method of aluminum base composite material concerning the present invention, it is a sectional view (a) showing a container with which ceramic powder was filled, and a sectional view showing a molten metal impregnation process of aluminum alloy.

以下、本発明に係るアルミニウム基複合材料の製造方法の一実施形態を、図1から図6を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing an aluminum-based composite material according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

本実施形態のアルミニウム基複合材料の製造方法は、図1から図3に示すように、アルミニウム合金の中に強化材であるセラミックス粉末2が複合されたアルミニウム合金基複合材料1の製造方法であって、セラミックス粉末2を多孔質材料で形成された多孔質容器3に充填する充填工程と、多孔質容器3を金型4内に設置し、金型4内にアルミニウム合金の溶湯Al1を流し込む工程と、金型4内の溶湯Al1に圧力を加え、多孔質容器3を通して内部のセラミックス粉末2に溶湯Al1を含浸させる含浸工程とを有している。
また、本実施形態の製造方法は、上記充填工程後に、多孔質容器3を予熱する予熱工程を有している。
The method for producing an aluminum-based composite material according to the present embodiment is a method for producing an aluminum alloy-based composite material 1 in which a ceramic powder 2 as a reinforcing material is compounded in an aluminum alloy, as shown in FIGS. 1 to 3. Filling the ceramic container 2 in the porous container 3 formed of the porous material, and placing the porous container 3 in the mold 4 and pouring the molten metal Al1 of the aluminum alloy into the mold 4 And an impregnating step of applying pressure to the molten metal Al1 in the mold 4 and impregnating the ceramic powder 2 inside with the molten metal Al1 through the porous container 3.
Moreover, the manufacturing method of this embodiment has the preheating process which preheats the porous container 3 after the said filling process.

上記多孔質容器3は、アルミニウム合金の溶湯Al1を入れても溶けない無数の連通孔を有する多孔質(オープンポーラス)な材料で形成されている。特に、多孔質容器3をカーボングラファイトで形成することが好ましい。
上記セラミックス粉末2は、例えばホウ酸アルミニウム(9Al・2B)の粉末が用いられる。
また、ホウ酸アルミニウムよりも熱膨張率が低く硬度の高い複合材を得るためには、セラミックス粉末2として、さらにSiC(炭化ケイ素)の粉末が添加される。
その場合、充填工程において、体積割合でホウ酸アルミニウムの粉末が20に対して、SiCの粉末を0.5〜2.0の割合で混合することが好ましい。
The porous container 3 is formed of a porous (open porous) material having innumerable communication holes which do not melt even if the aluminum alloy molten metal Al1 is put therein. In particular, the porous container 3 is preferably made of carbon graphite.
For example, a powder of aluminum borate (9Al 2 O 3 .2B 2 O 3 ) is used as the ceramic powder 2.
Further, in order to obtain a composite material having a thermal expansion coefficient lower than that of aluminum borate and a high hardness, a powder of SiC (silicon carbide) is further added as the ceramic powder 2.
In that case, in the filling step, it is preferable that the powder of aluminum borate is mixed with the powder of 20 at a volume ratio of 0.5 to 2.0.

本実施形態の製造方法について、カーボングラファイトの多孔質容器3を用い、セラミックス粉末2としてホウ酸アルミニウムとSiCとの混合粉末を用いた場合について、より詳細に説明すると、まず所定のセラミックス粉末2を用意し、図1に示すように、カーボングラファイトの多孔質容器3内に充填する。なお、ホウ酸アルミニウムとSiCとの混合粉末をセラミックス粉末2とする場合、所定の割合で両粉末を混合すると共に、回転混合機等によって十分に互いを均一に攪拌混合させる。   The production method of this embodiment will be described in more detail in the case of using a porous container 3 of carbon graphite and using a mixed powder of aluminum borate and SiC as the ceramic powder 2; It prepares, and as shown in FIG. 1, it packs in the porous container 3 of carbon graphite. When the mixed powder of aluminum borate and SiC is used as the ceramic powder 2, the two powders are mixed at a predetermined ratio, and the respective components are sufficiently uniformly stirred and mixed by a rotary mixer or the like.

なお、アルミニウム合金としては、例えば合金番号A1050,A5052,A6061,A7075,AC4C,AC8A,ADC12等が採用可能であり、他の種類も採用可能である。特に、物性が良く、含浸不良が発生し難いものとして、高熱伝導率かつ高強度なAC4C,AC8A等がアルミニウム合金に好ましい。このような合金の化学組成は、体積率がSi:6〜13%、Mg:0.2〜1.3%、Al:残のアルミニウム合金である。   As the aluminum alloy, for example, alloy numbers A1050, A5052, A6061, A7075, AC4C, AC8A, ADC12 and the like can be adopted, and other types can also be adopted. In particular, AC4C, AC8A and the like having high thermal conductivity and high strength are preferable for the aluminum alloy as materials having good physical properties and less occurrence of impregnation defects. The chemical composition of such an alloy is an aluminum alloy having a volume ratio of Si: 6 to 13%, Mg: 0.2 to 1.3%, and Al: remaining.

なお、Siの含有率が少ないと高圧含浸時に含浸不良が発生し易いため、含有するSiは体積率6〜12%の範囲に設定することが好ましい。すなわち、Siの体積率が6%未満であると、湯流れが悪くなり、強化材であるセラミックス粉末2間にアルミニウム合金の溶湯が浸透し難くなるためである。
また、ホウ酸アルミニウムの粉末としては、例えば中心粒径30〜50μm程度のものが採用され、SiCの粉末としては、例えば中心粒径2〜4μmのものが採用される。
If the content of Si is small, impregnation defects are likely to occur at the time of high pressure impregnation. Therefore, it is preferable to set the contained Si in a range of 6 to 12% by volume. That is, when the volume fraction of Si is less than 6%, the flow of the molten metal becomes worse, and it becomes difficult for the molten metal of the aluminum alloy to penetrate between the ceramic powder 2 as the reinforcing material.
Further, as the powder of aluminum borate, for example, one having a center particle diameter of about 30 to 50 μm is adopted, and as the powder of SiC, for example, one having a center particle diameter of 2 to 4 μm is adopted.

上記多孔質容器3としては、オープンポーラスなカーボングラファイトブロックを用いた種々の形状のものが採用可能であるが、例えば図2の(a)に示すように、箱形の本体3aと蓋部3bとからなる直方体形状の容器3としても良いし、図2の(b)に示すように、有底円筒形状の本体23aと蓋部23bとからなる容器23を採用しても構わない。
なお、多孔質容器3のポーラス径としては、10μm以下が望ましい。なお、多孔質容器3のポーラスの流路は複雑であるため、ポーラス径よりも粒径が小さいSiC粉末がポーラスの流路をつたって外部に流出することはない。
As the porous container 3, various shapes using an open porous carbon graphite block can be adopted. For example, as shown in (a) of FIG. 2, a box-shaped main body 3 a and a lid 3 b Alternatively, as shown in FIG. 2 (b), a container 23 may be employed which has a bottomed cylindrical main body 23a and a lid 23b.
In addition, as a porous diameter of the porous container 3, 10 micrometers or less are desirable. In addition, since the porous flow path of the porous container 3 is complicated, the SiC powder whose particle diameter is smaller than the diameter of the porous body does not flow out through the porous flow path.

なお、セラミックス粉末2を多孔質容器3内に充填する場合、振動機等によって多孔質容器3に振動を加えながら詰めることで、隙間が生じ難い状態で充填することができる。
充填後に、蓋部3bにより密閉した状態で多孔質容器3ごと予熱炉(マッフル炉等)に入れて、例えば500〜700℃で予熱する。この予熱工程は、セラミックス粉末2の界面エネルギーを高め、アルミニウム合金の溶湯との濡れ性を改善するための工程である。
In addition, when filling the ceramic powder 2 in the porous container 3, it can be filled in the state which a clearance gap does not produce easily by packing while giving vibration to the porous container 3 with a vibrating machine etc.
After filling, the porous container 3 is placed in a preheating furnace (muffle furnace etc.) together with the lid 3b in a sealed state, and preheated at, for example, 500 to 700 ° C. This preheating step is a step for enhancing the interfacial energy of the ceramic powder 2 and improving the wettability with the aluminum alloy melt.

なお、従来の鉄製やSUS製の容器では、平均熱膨張率係数が14〜17ppm/kであるため、予熱時に容器の膨張変形が発生してしまう。特に、容器形状が複雑になるほど、熱膨張を考慮した設計が困難になる。しかしながら、本実施形態のカーボングラファイトブロックを用いた多孔質容器3は、平均熱膨張率係数が5〜7ppm/k程度であるので、予熱時の熱膨張による容器の変形がほとんど発生しない。   In the case of a conventional iron or SUS container, since the average coefficient of thermal expansion coefficient is 14 to 17 ppm / k, expansion deformation of the container occurs at the time of preheating. In particular, the more complicated the container shape, the more difficult the design considering thermal expansion becomes. However, since the porous container 3 using the carbon graphite block of the present embodiment has an average coefficient of thermal expansion coefficient of about 5 to 7 ppm / k, deformation of the container due to thermal expansion at the time of preheating hardly occurs.

次に、図3の(a)に示すように、予熱したセラミックス粉末2を詰めた多孔質容器3を、予め200〜250℃に予熱した金型4内に設置して、アルミニウム合金の溶湯Al1を金型4内に流し込む。
なお、多孔質容器3の底部下まで溶湯Al1が流れるように、金型3の底部に複数の凸部を設け、複数の凸部上に多孔質容器3を載置しても構わない。この場合、金型3の底部から多孔質容器3を浮かした状態で設置でき、多孔質容器3の底部下まで溶湯Al1を回り込ませることが可能になる。これにより、多孔質容器3の全方位から溶湯Al1を内部に浸透させることができる。
Next, as shown in FIG. 3A, the porous container 3 filled with the preheated ceramic powder 2 is placed in the mold 4 preheated to 200 to 250 ° C. Is poured into the mold 4.
A plurality of projections may be provided on the bottom of the mold 3 so that the molten metal Al1 flows below the bottom of the porous container 3, and the porous container 3 may be placed on the plurality of projections. In this case, the porous container 3 can be placed in a floating state from the bottom of the mold 3, and the molten metal Al 1 can be wound around the bottom of the porous container 3. Thereby, molten metal Al1 can be made to permeate inside from all directions of porous container 3.

アルミニウム合金の溶湯Al1を金型4内に定量流し込んだ後、図3の(b)に示すように、プレス機5のパンチ5aによりアルミニウム合金の溶湯Al1を80〜140MPaで加圧する。
この際、加圧エネルギーにより、アルミニウム合金の溶湯Al1が多孔質容器3に含浸され、さらに多孔質容器3内のセラミックス粉末2に含浸される。
After the molten metal Al1 of the aluminum alloy is quantitatively poured into the mold 4, as shown in FIG. 3B, the molten metal Al1 of the aluminum alloy is pressurized at 80 to 140 MPa by the punch 5a of the press 5.
At this time, the porous container 3 is impregnated with the molten metal Al 1 of the aluminum alloy by pressure energy, and is further impregnated with the ceramic powder 2 in the porous container 3.

このアルミニウム合金の溶湯Al1が完全に凝固するまで、プレス機5にて加圧を続ける。
このアルミニウム合金の溶湯Al1の含浸スピード(流速)が速いと、乱流が発生し、セラミックス粉末2を移動させてしまい、セラミックス粉末2の分布が偏ってしまうと共に、メタルベインと呼ばれるアルミニウムの差し込みが発生してしまうため、乱流が発生しないように含浸スピードは低速に設定される。したがって、プレス機5による加圧力と加圧スピードとは、多孔質容器3内のセラミックス粉末2の体積率や形状によって調整される。
Pressurization is continued in the press 5 until the aluminum alloy melt Al1 is completely solidified.
When the impregnation speed (flow velocity) of the molten alloy Al1 of this aluminum alloy is high, a turbulent flow occurs to move the ceramic powder 2, and the distribution of the ceramic powder 2 becomes uneven, and the insertion of aluminum called metal vane is The impregnation speed is set to a low speed so that turbulence does not occur. Therefore, the pressing force and the pressing speed by the press 5 are adjusted by the volume ratio and the shape of the ceramic powder 2 in the porous container 3.

次に、上記含浸が終了し、温度が200〜300℃程度まで低下したところで、図3の(c)に示すように、金型4内のノックアウト6によって多孔質容器3とその内部のアルミニウム基複合材料1と硬化したアルミニウム合金の余肉部Al2とからなる一体成形物7を金型4から取り出す。
さらに、図4の(a)に示すように、取り出した一体成形物7をバンドソー等により、例えば切断線Cに沿って一体成形物7を切断し、余肉部Al2を取り除くことで、図4の(b)に示すように、多孔質容器3を露出させる。
Next, when the above impregnation is completed and the temperature is lowered to about 200 to 300 ° C., as shown in FIG. 3C, the porous container 3 and its inner aluminum group are formed by the knockout 6 in the mold 4. An integrally formed product 7 composed of the composite material 1 and the excess thickness portion Al2 of the hardened aluminum alloy is taken out from the mold 4.
Furthermore, as shown in (a) of FIG. 4, the single-piece 7 taken out is cut with a band saw or the like along the cutting line C, for example, and the excess thickness Al2 is removed, as shown in FIG. As shown to (b) of, the porous container 3 is exposed.

次に、図4の(c)に示すように、多孔質容器3の蓋部3bを外し、さらに図4の(d)に示すように、多孔質容器3の壁部分及び底部分を切断して外すことで、複合材料1を取り出す。なお、多孔質容器3がカーボングラファイトであるため、複合材料1を容易に取り出すことができる。   Next, as shown in (c) of FIG. 4, the lid 3 b of the porous container 3 is removed, and as shown in (d) of FIG. 4, the wall portion and the bottom portion of the porous container 3 are cut. The composite material 1 is taken out by removing it. In addition, since the porous container 3 is carbon graphite, the composite material 1 can be easily taken out.

このように取り出した複合材料1は、フライスや研磨、NC加工等によって、目的の形状に加工される。作製されたアルミニウム基複合材料1は、アルミニウム合金を母材とし、強化材として体積率でホウ酸アルミニウムが30〜40%、SiCが1.5〜2%を含んだものであり、アルミニウム合金マトリックス中にホウ酸アルミニウムの粉末とSiCの粉末とからなるセラミックス粉末2が均一に分散した複合材料である。   The composite material 1 thus taken out is processed into a desired shape by milling, polishing, NC processing or the like. The manufactured aluminum matrix composite material 1 contains an aluminum alloy as a base material, and contains 30 to 40% of aluminum borate and 1.5 to 2% of SiC by volume ratio as a reinforcing material, and an aluminum alloy matrix It is a composite material in which a ceramic powder 2 composed of aluminum borate powder and SiC powder is uniformly dispersed.

このように本実施形態のアルミニウム基複合材料1の製造方法では、多孔質容器3を通して内部のセラミックス粉末2に溶湯Al1を含浸させる含浸工程を有しているので、多孔質容器3のポーラスな材質を介してほぼ全方位からアルミニウム合金の溶湯Al1が均等に多孔質容器3内に流入し、セラミックス粉末2全体に対して均一な含浸が可能になる。   As described above, in the method of manufacturing the aluminum-based composite material 1 according to the present embodiment, since the ceramic powder 2 inside is impregnated with the molten metal Al 1 through the porous container 3, the porous material of the porous container 3 is obtained. The molten metal Al 1 of the aluminum alloy uniformly flows into the porous container 3 from almost all directions through the above, and uniform impregnation can be performed on the entire ceramic powder 2.

また、多孔質容器3が、カーボングラファイトで形成されているので、熱膨張率が鉄製やSUS製の容器よりも小さく、熱膨張による容器の変形がほとんど生じず、複雑な形状の容器を用いることも可能になる。また、含浸工程後に硬化した複合材料1を多孔質容器3から取り出す際に、多孔質容器3がカーボングラファイトであるため、容易に複合材料1と多孔質容器3とを分離することが可能である。   In addition, since the porous container 3 is formed of carbon graphite, the thermal expansion coefficient is smaller than that of iron or SUS containers, and deformation of the container due to thermal expansion hardly occurs, so that a container having a complicated shape is used. Will also be possible. Moreover, when taking out the composite material 1 hardened | cured after an impregnation process from the porous container 3, since the porous container 3 is carbon graphite, it is possible to separate the composite material 1 and the porous container 3 easily. .

また、充填工程後に、多孔質容器3を予熱する予熱工程を有しているので、充填されたセラミックス粉末2の粒子の界面エネルギーが高くなり、アルミニウム合金の溶湯Al1との濡れ性が改善する。特に、多孔質容器3がカーボングラファイトで形成されていることで、多孔質容器3の熱膨張率が低く、予熱による容器の変形がほとんど発生しない。   Further, since the preheating step of preheating the porous container 3 is included after the filling step, the interface energy of the particles of the filled ceramic powder 2 becomes high, and the wettability with the aluminum alloy molten metal Al 1 is improved. In particular, since the porous container 3 is formed of carbon graphite, the thermal expansion coefficient of the porous container 3 is low, and deformation of the container due to preheating hardly occurs.

また、セラミックス粉末2が、ホウ酸アルミニウムの粉末である場合、比較的硬度の低いホウ酸アルミニウムの粉末を用いることで、加工性に優れた複合材料を得ることができる。
また、セラミックス粉末2として、さらにSiCの粉末が添加される場合、ホウ酸アルミニウムよりも熱膨張率が低く硬度の高いSiCの粉末の添加割合に応じて全体の熱膨張率を下げると共に硬度を高めることができる。
また、SiCの粉末の効果として、ホウ酸アルミニウムの粉末との濡れ性が良く、ホウ酸アルミニウム粉末との界面が改質され、より強固な接合を得ることができる。
特に、充填工程において、体積割合でホウ酸アルミニウムの粉末が20に対して、SiCの粉末を0.5〜2.0の割合で混合することで、全体の熱膨張率の低下と良好な加工性とを両立した複合材料を得ることができる。
In addition, when the ceramic powder 2 is a powder of aluminum borate, a composite material having excellent processability can be obtained by using a powder of aluminum borate having a relatively low hardness.
In addition, when powder of SiC is further added as the ceramic powder 2, the coefficient of thermal expansion of the powder is lowered according to the addition ratio of the powder of SiC having a lower coefficient of thermal expansion than aluminum borate and higher hardness and higher hardness. be able to.
Moreover, as an effect of the powder of SiC, the wettability with the powder of aluminum borate is good, the interface with the powder of aluminum borate is modified, and a stronger bond can be obtained.
In particular, in the filling step, the powder of aluminum borate is mixed with the powder of 20 in a proportion by volume, and the powder of SiC is mixed in a proportion of 0.5 to 2.0, thereby reducing the overall coefficient of thermal expansion and good processing. It is possible to obtain a composite material compatible with the properties.

上記実施形態の製造方法に基づいて実際に作製したアルミニウム基複合材料について、SEM画像を図7から図10に示す。
図7及び図8は、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムのみを用いたアルミニウム基複合材料のSEM画像である。また、図9及び図10は、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムとSiCとの混合粉末を用いたアルミニウム基複合材料のSEM画像である。なお、どちらも合金番号AC4Cのアルミニウム合金を用いた。
また、図14で示した従来の製造方法に基づいて作製したアルミニウム基複合材料について、SEM画像を図5及び図6に示す。この従来例は、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムのみを用いたアルミニウム基複合材料である。
The SEM image is shown in FIGS. 7-10 about the aluminum group composite material actually produced based on the manufacturing method of the said embodiment.
7 and 8 are SEM images of an aluminum-based composite material using only aluminum borate as a ceramic powder. 9 and 10 are SEM images of an aluminum-based composite material using a mixed powder of aluminum borate and SiC as a ceramic powder. In addition, the aluminum alloy of alloy number AC4C was used for both.
Further, SEM images of aluminum-based composite materials manufactured based on the conventional manufacturing method shown in FIG. 14 are shown in FIGS. 5 and 6. This conventional example is an aluminum-based composite material using only aluminum borate as a ceramic powder.

これらの画像から分かるように、従来例では、ホウ酸アルミニウムの粉末とその周囲のアルミニウムとが明確な濃淡で見分けられ、組織の境界がはっきりとしているのに対し、本実施形態の製造方法で作製した実施例は、いずれもホウ酸アルミニウムの粉末とその周囲のアルミニウムとの濃淡が従来例に比べて明確でなく、組織の境界がはっきりとしていない。特に、SiCの粉末を混合した本発明の実施例は、その傾向がより顕著になっていることが分かる。これは、本発明の実施例では、従来例に比べてホウ酸アルミニウムとアルミニウムとの結合が強く、互いの境界が曖昧になっているためであり、SiC粉末を混合した実施例は、濡れ性がより向上して、さらに結合が強くなったものと考えられる。
また、本実施形態の製造方法で作製することで、いずれもアルミニウム合金マトリックス中に均一にセラミックス粉末が分散、分布していることがわかる。
As can be seen from these images, in the conventional example, the aluminum borate powder and the surrounding aluminum are distinguished by clear shading, and the boundary of the structure is clear, while the manufacturing method of this embodiment is used. In each of the examples described above, the contrast of the aluminum borate powder and the surrounding aluminum was not clear as compared with the conventional example, and the boundary of the structure was not clear. In particular, it can be seen that the tendency of the embodiment of the present invention in which the powder of SiC is mixed is more remarkable. This is because in the embodiment of the present invention, the bond between aluminum borate and aluminum is stronger than in the prior art, and the boundaries between them are vague, and in the embodiment where the SiC powder is mixed, the wettability is Is considered to be further improved and the coupling is further strengthened.
In addition, it can be understood that the ceramic powder is uniformly dispersed and distributed in the aluminum alloy matrix by producing the method according to the present embodiment.

次に、本発明の実施例として、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムとSiCとの混合粉末を用いて上記実施形態の製造方法で作製したアルミニウム基複合材料について、ヤング率、密度、比ヤング率、熱伝導率、振動減衰特性及び加工性について測定した結果を、表1に示す。なお、表1において、本発明の実施例によるアルミニウム基複合材料を「開発品」として記載している。また、比較として、鋳鉄FC100、アルミナセラミックス、従来製法によるアルミニウム基炭化ケイ素強化複合材料、従来製法によるアルミニウム基ホウ酸アルミニウム強化複合材料についても、「従来品」として同様の特性を表1に併せて記載している。   Next, as an example of the present invention, Young's modulus, density, specific Young's modulus, heat, and the like of an aluminum-based composite material manufactured by the manufacturing method of the above embodiment using a mixed powder of aluminum borate and SiC as ceramic powder. The results of measurement of the conductivity, vibration damping characteristics and processability are shown in Table 1. In addition, in Table 1, the aluminum group composite material by the Example of this invention is described as a "developed item." For comparison, cast iron FC100, alumina ceramics, aluminum-based silicon carbide reinforced composite material by the conventional method, and aluminum-based aluminum borate reinforced composite material by the conventional method also have similar characteristics as “conventional products” in Table 1 Described.

なお、振動減衰特性については、ひもで吊した複合材料の試験片(10×10×100mm)をインパルスハンマで加振し、その結果生じる振動を加速度計で検出し、FFTアナライザで計測した。そして、各複合材料の減衰波の頂点をプロットしたものに基づいて、乗数係数と周波数とから減衰比を算出し、評価を行った。
本発明の実施例で作製したアルミニウム基複合材料の振動減衰特性を図13に示すと共に、比較のため、アルミニウムの振動減衰特性を図11に示し、図14に示す従来例で作製したアルミニウム基複合材料の振動減衰特性を図12に示す。
また、加工性については、複合材料をNC旋盤により三次元切削を所定の条件で行った際の工具のすくい面、前逃げ面を金属顕微鏡で観察し、逃げ面摩擦幅を測定することで評価した。
As for the vibration damping characteristics, a test piece (10 × 10 × 100 mm) of the composite material suspended by a string was vibrated by an impulse hammer, and the resulting vibration was detected by an accelerometer and measured by an FFT analyzer. And based on what plotted the peak of the damping wave of each composite material, damping ratio was computed and evaluated from a multiplier coefficient and frequency.
The vibration damping characteristics of the aluminum-based composite materials produced in the examples of the present invention are shown in FIG. 13, and for comparison, the vibration damping characteristics of aluminum are shown in FIG. 11 and the aluminum-based composites produced in the conventional example shown in FIG. The vibration damping characteristics of the material are shown in FIG.
The machinability is evaluated by observing the rake surface and the front flank of the tool when the composite material is three-dimensionally cut under a predetermined condition by an NC lathe, and measuring the flank friction width. did.

これらの測定結果から本発明の実施例によるアルミニウム基複合材料は、鋳鉄と比較して、ヤング率が約2倍、密度は約40%、熱伝導率が2.5倍と大幅に高い特性を有している。
また、本発明の実施例によるアルミニウム基複合材料は、アルミナセラミックスと比較して、2000系アルミと同程度の良好な加工性を有している。
また、合金番号A6061のアルミニウム合金(T6処理)では、300℃における引張強度が30MPa程度であるが、本発明の実施例のアルミニウム基複合材料は、90MPaの引張強度を有している。
From these measurement results, the aluminum-based composite material according to the embodiment of the present invention has properties such as a Young's modulus of about 2 times, a density of about 40%, and a thermal conductivity of 2.5 times that of cast iron. Have.
In addition, the aluminum-based composite material according to the embodiment of the present invention has a processability as good as that of 2000-based aluminum as compared with alumina ceramics.
Moreover, in the aluminum alloy (T6 process) of alloy number A6061, although the tensile strength in 300 degreeC is about 30 Mpa, the aluminum group composite material of the Example of this invention has 90 Mpa of tensile strength.

さらに、熱膨張率が8〜10w/m・kと低いホウ酸アルミニウムのみをセラミックス粉末として用いた従来の製法によるアルミニウム基複合材料(アルミニウム基ホウ酸アルミニウム強化複合材料)では、熱伝導率が低く、放熱性が悪かったが、SiCをさらに添加した本発明の製法で作製したアルミニウム基複合材料は、従来よりも熱伝導率と機械特性とが向上している。また、SiCを添加しても本発明の実施例によるアルミニウム基複合材料は、加工特性がほぼ変わらなく、良好であった。   Furthermore, the thermal conductivity of an aluminum-based composite material (aluminum-based aluminum borate reinforced composite material) according to the conventional method using only aluminum borate having a low thermal expansion coefficient of 8 to 10 w / m · k as a ceramic powder has a low thermal conductivity. Although the heat dissipating property is poor, the thermal conductivity and mechanical properties of the aluminum-based composite material produced by the method of the present invention further added with SiC are improved as compared with the prior art. In addition, even if SiC was added, the aluminum-based composite material according to the example of the present invention was excellent with almost no change in processing characteristics.

また、本実施形態のアルミニウム基複合材料は、従来のアルミニウム基ホウ酸アルミニウム強化複合材料に比べて振動減衰特性が向上していることがわかる。従来のアルミニウム基炭化ケイ素強化複合材料では、振動減衰特性が優れているが加工性が悪いのに対し、本発明の実施例によるアルミニウム基複合材料では、加工性も良い。   Further, it can be seen that the vibration damping characteristics are improved in the aluminum-based composite material of the present embodiment as compared with the conventional aluminum-based aluminum borate reinforced composite material. The conventional aluminum-based silicon carbide reinforced composite material has excellent vibration damping properties but poor processability, whereas the aluminum-based composite material according to the embodiment of the present invention has good processability.

図11に示すアルミニウムの振動減衰特性は、振動がなかなか減衰していないのに対し、図13に示す本発明の実施例によるアルミニウム基複合材料では、減衰が早く良好な振動減衰特性が得られている。また、図12に示す従来例によるアルミニウム基複合材料は、減衰波形に多くのノイズが生じているのに対し、図13に示す本発明の実施例によるアルミニウム基複合材料では、ノイズ成分が少ないことがわかる。
これは、従来例によるアルミニウム基複合材料では、組織内の結合が不十分な部分があり、結合強度が全体として不均一なため、減衰波形にノイズが生じており、本発明の実施例によるアルミニウム基複合材料では、組織内の結合が均一かつ強固であるために、ノイズ成分が少ない減衰波形が得られていると考えられる。
The vibration damping characteristics of the aluminum shown in FIG. 11 are such that the vibration is not easily damped, but in the aluminum-based composite material according to the embodiment of the present invention shown in FIG. There is. Further, while the aluminum-based composite material according to the conventional example shown in FIG. 12 has a lot of noise in the attenuation waveform, the aluminum-based composite material according to the embodiment of the present invention shown in FIG. I understand.
This is because the aluminum base composite material according to the conventional example has insufficient bonding in the structure, and the bonding strength is nonuniform as a whole, resulting in noise in the attenuation waveform, and the aluminum according to the embodiment of the present invention In the base composite material, it is considered that an attenuation waveform with less noise component is obtained because the bonding in the tissue is uniform and strong.

したがって、軽量かつ高ヤング率が要求されるだけでなく、高い振動減衰特性や加工性が要求されるボンディングマシンなどのX−Yテーブルや、半導体製造装置などに使用されているロボットアーム等に使用する材料として、本発明の製法で作製されたアルミニウム基複合材料は好適である。   Therefore, it is used not only for light weight and high Young's modulus, but also for XY table such as bonding machines that require high vibration damping characteristics and processability, and robot arms used in semiconductor manufacturing equipment etc. As the material to be treated, the aluminum-based composite material produced by the process of the present invention is suitable.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、セラミックス粉末としてホウ酸アルミニウムやSiCを用いているが、アルミナ(Al)の粉末、ウイスカ状のTi酸カリウムなど1種以上の他のセラミックス粉末を採用することも可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although aluminum borate or SiC is used as the ceramic powder in the above embodiment, one or more other ceramic powders such as alumina (Al 3 N 4 ) powder, whisker-like potassium Ti oxide, etc. may be employed. Is also possible.

1…アルミニウム合金基複合材料、2,102…セラミックス粉末、3…多孔質容器、4…金型、Al1…アルミニウム合金の溶湯   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Aluminum alloy base composite material, 2, 102 ... Ceramics powder, 3 ... Porous container, 4 ... Mold | mold, Al1 ... Molten metal of aluminum alloy

Claims (6)

アルミニウム合金の中に強化材であるセラミックス粉末が複合されたアルミニウム合金基複合材料の製造方法であって、
前記セラミックス粉末を多孔質材料で形成された多孔質容器に充填する充填工程と、
前記多孔質容器を金型内に設置し、前記金型内にアルミニウム合金の溶湯を流し込む工程と、
前記金型内の前記溶湯に圧力を加え、前記多孔質容器を通して内部の前記セラミックス粉末に前記溶湯を含浸させる含浸工程とを有していることを特徴とするアルミニウム合金基複合材料の製造方法。
A method for producing an aluminum alloy matrix composite material in which a ceramic powder as a reinforcing material is compounded in an aluminum alloy,
Filling the ceramic powder into a porous container formed of a porous material;
Placing the porous container in a mold and pouring a molten aluminum alloy into the mold;
A method of manufacturing an aluminum alloy matrix composite material, comprising the steps of: applying an pressure to the molten metal in the mold; and impregnating the ceramic powder in the interior through the porous container with the molten metal.
請求項1に記載のアルミニウム合金基複合材料の製造方法において、
前記多孔質容器が、カーボングラファイトで形成されていることを特徴とするアルミニウム合金基複合材料の製造方法。
In the method for producing an aluminum alloy matrix composite material according to claim 1,
The method for producing an aluminum alloy matrix composite material, wherein the porous container is formed of carbon graphite.
請求項1又は2に記載のアルミニウム合金基複合材料の製造方法において、
前記充填工程後に、前記多孔質容器を予熱する予熱工程を有していることを特徴とするアルミニウム合金基複合材料の製造方法。
In the method for producing an aluminum alloy matrix composite material according to claim 1 or 2,
A method for producing an aluminum alloy matrix composite material, comprising a preheating step of preheating the porous container after the filling step.
請求項1から3のいずれか一項に記載のアルミニウム合金基複合材料の製造方法において、
前記セラミックス粉末が、ホウ酸アルミニウムの粉末であることを特徴とするアルミニウム合金基複合材料の製造方法。
In the method for producing an aluminum alloy matrix composite material according to any one of claims 1 to 3,
The method for producing an aluminum alloy matrix composite material, wherein the ceramic powder is a powder of aluminum borate.
請求項4に記載のアルミニウム合金基複合材料の製造方法において、
前記セラミックス粉末として、さらにSiCの粉末が添加されていることを特徴とするアルミニウム合金基複合材料の製造方法。
In the method for producing an aluminum alloy matrix composite material according to claim 4,
A powder of SiC is further added as said ceramic powder, The manufacturing method of the aluminum alloy base composite material characterized by the above-mentioned.
請求項5に記載のアルミニウム合金基複合材料の製造方法において、
前記充填工程において、体積割合で前記ホウ酸アルミニウムの粉末が20に対して、前記SiCの粉末を0.5〜2.0の割合で混合することを特徴とするアルミニウム合金基複合材料の製造方法。
In the method for producing an aluminum alloy matrix composite material according to claim 5,
In the filling step, the powder of aluminum borate is mixed with the powder of aluminum borate in a ratio of 20 to 20, and the powder of SiC is mixed in a ratio of 0.5 to 2.0. .
JP2017229851A 2017-11-30 2017-11-30 Method for producing aluminum alloy-based composite material and aluminum alloy-based composite material Active JP6681079B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017229851A JP6681079B2 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Method for producing aluminum alloy-based composite material and aluminum alloy-based composite material
PCT/JP2018/044170 WO2019107541A1 (en) 2017-11-30 2018-11-30 Production method for aluminum alloy-based composite material, and aluminum alloy-based composite material
EP18884716.4A EP3719151B1 (en) 2017-11-30 2018-11-30 Production method for aluminum alloy-based composite material, and aluminum alloy-based composite material
CN201880077344.9A CN111479940B (en) 2017-11-30 2018-11-30 Method for producing aluminum alloy-based composite material and aluminum alloy-based composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017229851A JP6681079B2 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Method for producing aluminum alloy-based composite material and aluminum alloy-based composite material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019099850A true JP2019099850A (en) 2019-06-24
JP6681079B2 JP6681079B2 (en) 2020-04-15

Family

ID=66664908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017229851A Active JP6681079B2 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Method for producing aluminum alloy-based composite material and aluminum alloy-based composite material

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3719151B1 (en)
JP (1) JP6681079B2 (en)
CN (1) CN111479940B (en)
WO (1) WO2019107541A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6966728B1 (en) * 2020-10-01 2021-11-17 アドバンスコンポジット株式会社 Carbon-based metal composite material and its manufacturing method
JP7050978B1 (en) * 2021-02-26 2022-04-08 デンカ株式会社 Molded body and its manufacturing method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112548077B (en) * 2020-11-03 2022-08-12 南京理工大学 Integral liquid forming method for aluminum alloy-ceramic composite structure

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS509802B2 (en) * 1971-10-29 1975-04-16
JPS60115361A (en) * 1983-11-25 1985-06-21 Toyota Motor Corp Production of composite material
JPH09192819A (en) * 1996-01-09 1997-07-29 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd Production of wear resistant composite material casting
JPH11170027A (en) * 1997-12-10 1999-06-29 Taiheiyo Cement Corp Ingot for metal-ceramic composite and production thereof
JP4113971B2 (en) * 2002-07-30 2008-07-09 株式会社豊田自動織機 Low expansion material and manufacturing method thereof
JP4781934B2 (en) * 2006-08-03 2011-09-28 太平洋セメント株式会社 Method for producing aluminum alloy matrix composite
CN103436825A (en) * 2013-08-23 2013-12-11 哈尔滨理工大学 Preparation method of nanometre tin oxide coating ceramic phase reinforcement/aluminium matrix composite
CN103710561B (en) * 2013-12-23 2016-02-10 上海应用技术学院 The preparation method of the porous ceramics/metal bicontinuous phase compound material of a kind of adjustable matrix phase and wild phase composition
CN104018022B (en) * 2014-05-28 2016-07-20 成都西顿硬质合金有限公司 The preparation method of boron carbide-based microstructure composite
CN104818402B (en) * 2015-05-12 2016-11-02 东南大学 A kind of infiltration by squeeze casting prepares the method for diamond-Al composite
CN106670430B (en) * 2016-12-28 2019-04-26 新冶高科技集团有限公司 Hot isostatic pressing dipping systems, method and nanocarbon/metal composite material

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6966728B1 (en) * 2020-10-01 2021-11-17 アドバンスコンポジット株式会社 Carbon-based metal composite material and its manufacturing method
JP2022059120A (en) * 2020-10-01 2022-04-13 アドバンスコンポジット株式会社 Carbon-based metal composite and manufacturing method thereof
JP7050978B1 (en) * 2021-02-26 2022-04-08 デンカ株式会社 Molded body and its manufacturing method
WO2022181416A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 デンカ株式会社 Molded article and method for producing same
CN115867400A (en) * 2021-02-26 2023-03-28 电化株式会社 Molded article and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
CN111479940B (en) 2021-05-11
EP3719151C0 (en) 2023-06-07
CN111479940A (en) 2020-07-31
EP3719151B1 (en) 2023-06-07
JP6681079B2 (en) 2020-04-15
EP3719151A1 (en) 2020-10-07
WO2019107541A1 (en) 2019-06-06
EP3719151A4 (en) 2021-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019107541A1 (en) Production method for aluminum alloy-based composite material, and aluminum alloy-based composite material
Sree Manu et al. Liquid metal infiltration processing of metallic composites: a critical review
JP6755879B2 (en) Aluminum-diamond composite and its manufacturing method
Li et al. Effects of pouring temperature on microstructure, mechanical properties, and fracture behavior of Al/Mg bimetallic composites produced by lost foam casting process
JP2017509791A (en) Method for producing metal matrix composite material
Veeresh Kumar et al. Effect of tungsten carbide reinforcement on the aluminum 6061 alloy
Guo et al. Thermal properties of diamond/Al composites by pressure infiltration: comparison between methods of coating Ti onto diamond surfaces and adding Si into Al matrix
JP2017039997A (en) Aluminum alloy-ceramic composite material and production method for aluminum alloy-ceramic composite material
Kumar et al. Evaluation of Al7075 reinforced with SiC for its mechanical properties & surface roughness by drilling
Guler et al. Fabrication of Al/Mg bimetal compound casting by lost foam technique and liquid-solid process
JP2004346368A (en) Method for manufacturing composite material, and composite material
JPWO2017217076A1 (en) Ceramic matrix composite material part and manufacturing method thereof
JP2015140456A (en) Composite material, semiconductor device, and method for manufacturing composite material
JP5172232B2 (en) Aluminum-ceramic composite and its manufacturing method
JP5117085B2 (en) Metal-ceramic composite material and manufacturing method thereof
JPS6021306A (en) Manufacture of composite reinforced member
Nunes et al. Infiltration of aluminum in 3D‐printed metallic inserts
JP2017150040A (en) Aluminum alloy-ceramic composite material and manufacturing method of aluminum alloy-ceramic composite material
JP4178070B2 (en) Method for canning sintered preform and method for producing sintered material thereby
Standke et al. Cost‐Efficient Metal–Ceramic Composites—Novel Foam‐Preforms, Casting Processes and Characterisation
JP7382105B1 (en) High-strength metal matrix composite and method for producing high-strength metal matrix composite
JPWO2019045067A1 (en) Cylinder for molding machine and its manufacturing method
JP7037848B1 (en) Method for manufacturing high metal powder-containing aluminum complex, method for producing preform, and method for producing high metal powder-containing aluminum complex
WO2022249918A1 (en) Production method for aluminum-diamond composite
RU2625377C1 (en) Method of manufacturing composite material for microwave electronics

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20180604

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180611

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20180611

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20180614

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180912

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180925

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190115

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190507

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20190507

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20190514

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20190521

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20190607

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20190611

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20191024

C27C Written answer of applicant after an oral proceeding

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C2721

Effective date: 20191029

C876 Explanation why request for accelerated appeal examination is justified

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C876

Effective date: 20191114

C305 Report on accelerated appeal examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C305

Effective date: 20191127

C13 Notice of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13

Effective date: 20191217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191227

C23 Notice of termination of proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23

Effective date: 20200121

C03 Trial/appeal decision taken

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03

Effective date: 20200218

C30A Notification sent

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012

Effective date: 20200218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200313

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6681079

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250