JP2613599B2

JP2613599B2 - ピストン及びその製造方法

Info

Publication number: JP2613599B2
Application number: JP62188855A
Authority: JP
Inventors: 亘塩田; 明宏今井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-07-30
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPS6471631A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、燃焼室、バルブリセス等、ピストンの頂部
に形成された異型形状部に発生しやすい亀裂を防止した
ピストン及び上記ピストンを製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、エンジンの出力向上の要請及び排気ガスの規制
強化等により、エンジンの燃焼形式が従来の副室式（渦
流室や予燃焼室のついた副室式）から直噴式（単室式）
に代る傾向が強い。上記直噴式エンジンに使用するピス
トンは、特に燃焼室開口部に於ける熱負荷が極めて大き
いため、熱疲労強さの低いアルミ合金を使用した場合に
は、当該部分に熱亀裂が発生し易く、耐久性低下の原因
となっている。また、副室式エンジン用のピストンに於
ても熱負荷の高い場合には、ピストンの頂部の燃料噴射
部やバルブリセス等に亀裂が生じ易い。

而して、第17図には、亀裂防止対策がなされていない
ピストンに発生した亀裂の一例が示してあり、燃焼室１
の開口部２に複数の亀裂３、３が生じ易い。

而して、亀裂防止対策としては、下記Ａ）、Ｂ）、
Ｃ）の如き対策が採られている、Ａ）第18図に示す如く、当該部分にアルミ合金よりも耐
熱強度の高い鋳鉄（例えば、ニレジスト）を鋳ぐるむ。
上記ニレジストの熱膨張係数はピストン用アルミ合金の
それに近いので、鋳ぐるみ境界面での熱応力の低減を図
ることができる。

Ｂ）第19図第20図はその要部拡大図に示す如く、当該部
分にセラミック繊維、例えばアルミナ短繊維や炭化ケイ
素ウイスカを複合させ耐熱性の向上を図る。

Ｃ）第21図に示す如く、当該部近傍を陽極酸化処理し、
それによって生じる引張り応力により、亀裂の原因とな
る熱応力（圧縮応力）を相殺させる。

而して、Ａ）の対策は、第18図に示す如く、鋳鉄の高
い耐熱性がアルミ合金の低い耐熱性を補強し、燃焼室の
開口部に発生する亀裂の防止に役立つているが、鋳鉄
（特に熱膨張係数をアルミ合金に近付けたオーステナイ
ト鋳鉄）は、アルミ合金と比べて熱伝導性を損なうこと
になるので、鋳鉄製保護環部４の温度は保護環なしの場
合よりも高温になり、その影響を受けてそれに接するピ
ストン本体を構成するアルミ合金部５の温度を上昇させ
る結果となる。

ピストン用アルミ合金は到達定常温度が250℃を越す
と耐力が著しく低下すると共に、塑性変形を起こし、鋳
鉄製保護環部４とアルミ合金部５の境界部に隙間６が生
じ、熱の伝導を更に低下させ、上記鋳鉄製保護環部４の
温度をより高め、隙間６がより広がると云う悪循環を繰
り返すことにある。また、重量の大きい材料を保護環と
して使用することは、軽量化を図ることができるとする
アルミ合金ピストンに於ては不利な要素となる。

また、Ｂ）の対策は、第19図に示す如く、アルミ合金
７で形成されたピストン本体のうち熱により亀裂が発生
し易い燃焼室開口部を、セラミック繊維を分散体とした
複合材で構成することにより亀裂の防止を図ったもので
ある。

而して、第20図に示す如く、保護環部８はセラミック
繊維部９と基地部10から成り立っており、両者間には剥
離及び隙間等は生じにくい。熱膨張係数及び熱伝導性
は、セラミック繊維量が多くなるにつれて、両指標とも
数値を小さくする傾向にある。また、耐熱亀裂性に効果
を示すのはセラミック繊維の量が体積率（Vf）でおおよ
そ10％以上の量であり、望ましくはAl₂O₃短繊維で20％
以上、SiCウイスカで15％以上の量であるが、同時に複
合及び切削加工など製造上の難点が生じ始める問題を有
している。更にまた、セラミック繊維の体積率を増す
と、複合部材の熱伝導性を損なう傾向があるので、複合
部材に接したアルミ合金部の定常到達温度は高くなりや
すく、従って、複合材によって優れた特性を期待するに
は、まだまだ克服しなければならない様々な問題点が残
されている。

更に、Ｃ）の対策は、第21図に示す如く、燃焼室開口
部近傍に、通常『硬質アルマント』と呼ばれる厚い陽極
酸化皮膜11（厚さは50μｍ乃至500μｍ）を形成し、上
記陽極酸化皮膜11によって開口部に接線方向の引張り応
力が生じ、亀裂発生の原因となる熱応力（圧縮応力）を
相殺することを期待するものである。

理論的には皮膜の厚さは厚ければ厚いほど熱応力によ
って生じる亀裂に対抗できることになるが、健全な陽極
酸化皮膜を形成するには厚さに限度があるため、それが
高熱負荷ピストンへの適用を阻んでいる。即ち、熱負荷
が異常に高い場合は、皮膜の下のかなり深いところまで
高温となるため、100μｍ程度の薄い皮膜による相殺作
用では不充分である。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の観点に立ってなされたものであって、
その目的とするところは、ピストンの重量増加すること
なく耐久力を向上させ、亀裂が発生することのないピス
トン及びその製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

而して、上記の目的は、メカニカル・アロイング処理
を施した粉末を焼結して成るアルミ基粉末焼結合金から
成る結合材を、アルミ合金ピストン本体の高耐熱性が要
求される個所に結合することによって達成される。

〔作用〕

而して、上記の如く構成することにより、ピストンの
重量を増加させることなく、ピストンの耐久性を大幅に
延長することができる。また、直噴式のディーゼルエン
ジンのピストンの頂面に形成された燃焼室の開口部に発
生、成長する亀裂を防止することができるものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつゝ本発明の詳細を具体的に説明
する。

第１図乃至第11図は、本発明にかかるピストンの構成
及びその製作方法を示す説明図、第12図は、ピストンの
熱亀裂発生特性を調べるための熱亀裂発生装置の模式
図、第13図は、本発明にかかるピストン及び従来公知の
ピストン材料を加熱、冷却した際に発生する亀裂を観
察、測定するための加熱冷却のサイクルを示すグラフ、
第14図は、本発明にかかるピストン及び従来公知のピス
トン材料に於ける加熱冷却サイクル数と亀裂発生数との
関係を示すグラフ、第15図は、本発明にかかるピストン
及び従来公知のピストン材料に於ける加熱冷却サイクル
数と亀裂総長との関係を示すグラフ、第16図は、本発明
にかかるピストン及び従来公知のピストン材料に於ける
高温下に於ける引張強さの特性を示す説明図、第17図乃
至第21図は、従来公知のピストンの問題点を示す説明図
である。

而して、上述の問題点を集約すると、問題を解決する
ためには、Ｄ）軽量で高温強度が高く、特に熱応力による割れに強
い材料で当該部分を構成すること。

Ｅ）技術的或いは製造コスト的要求により、材料の部分
的使用を考慮し、ピストン本体を構成する材料との結合
が容易であること。

Ｆ）上記Ｅ）の条件を達成するため熱膨張性、熱伝導性
が汎用のピストン用アルミ合金に比較してあまり変らな
い材料であること。

Ｇ）過度の熱応力に耐え得るためには、表面処理の如き
処理では不充分であり、ある程度以上の質量が必要であ
ること。

が必要である。

これらに適合する材料としては、先ず第一に軽合金の
範疇になければならないことからアルミ合金を対象と
し、且つ高温に於いて強度が高いものであることが要求
されることから、従来からのI/M合金（インゴット・メ
タラジー；溶解を伴った製造合金）に代え、近年注目を
浴びつゝあるP/M合金（パウダー・メタラジー；粉末冶
金）を検討した。

而して、P/M合金はI/M合金と異なり、急冷凝固粉末を
使用すれば、粉末製造時に得た合金特性がそのまゝ粉末
焼結後にも残るので、常温及び高温に於ける強度を顕著
に上昇させることができ、又固体では勿論のこと液体で
も拡散しにくい元素や化合物を均一に分散させることが
できる特徴がある。更に、急冷凝固粉末は、固溶体等の
一次晶出相、共晶など二次晶出相の結晶粒を超微粒化さ
せているだけでなく、固溶体の溶質濃度を過飽和にして
いるので、強度の上昇を図ることができる。然しなが
ら、この急冷凝固粉末によるP/M合金材は、汎用ピスト
ン用アルミ合金から成るピストンにおいて耐熱性の要求
される部分に部分的に使用するために、結合手段として
溶融を伴うような溶接方法を採用することもあり、この
場合は熱影響により急冷凝固粉末固有の特性が失われて
しまうため、溶接方法の選択の幅が狭くなってしまう。

これに対して、上記P/M合金のもう一つの特徴は、セ
ラミックスの粉体或いはウイスカ等を分散させてMMC（M
etal Matrix Composite,複合材）として利用することが
できるが、粉末として混合できる粒子の大きさは、製造
条件の制約を受けて微細な方には限度があるので、分散
強化を最大限に発揮させるには、問題が残るような粗大
な粒子を使用しなければならないと云う問題点がある。

而して、最近注目されているものとして、メカニカル
・アロイング処理した粉末を焼結して成るアルミ基P/M
合金の利用が検討されている。メカニカル・アロイング
処理はアトライター（雰囲気をコントロールしたボール
ミル）中でミリングしたもので、アルミ粉末が雰囲気中
のガスや添加炭素源と反応して、その表面に超微粒の酸
化物や炭化物を形成するところから、この粉末を焼結し
た場合にはセラミックスの超微粒子をアルミ合金粉末中
に分散させたMMCとなる。このMMCは、メカニカル・アロ
イング処理していない粉末を混合焼結したMMCよりセラ
ミックス粒子が微細なので分散強度能力は非常に大き
い。また、この合金材料はピストンに部分利用するため
に溶接を施し、溶融部分が生じてもメカニカル・アロイ
ング処理していない急冷凝固粉末のように組織が一変し
てしまうことがないので、急熱急冷の溶接、即ち短時間
の溶融では分散粒子に若干の偏りが現れる程度で済むの
で、所要部分に溶融が起こらない溶接法を選択すれば、
材料特性の劣化を招くことなくピストンに部分使用する
ことが可能である。なお、溶融を伴わない結合を選択す
れば、それに勝るものはない。従って、本発明は、材料
と結合方法との組合せにより、ピストンの所要部分の特
性改善を成就させる方法を提供するものである。

結合する部位は、このメカニカル・アロイング処理を
施した粉末を燃焼することより成るアルミ基P/M合金の
特性を利用することにより、耐久性の向上が期待できる
アルミ合金ピストンの総ての部位であるが、特にピスト
ン頂面に形成された燃焼室及びバイブリセスなどのキャ
ビティによって生じるホットスポットが発生し易い部分
や、直噴式燃焼室の開口部を対象とする。

結合方法としては、Ｈ）溶接法を用いた場合。

Ｉ）収縮はめ合い法及び塑性変形加工法を用いた接合方
法。

Ｊ）鋳ぐるみ法及び拡散法を用いた結合方法。

を挙げる。

以下、直噴式エンジンの頂面に燃焼室を備えたピスト
ンの燃焼室開口部（以下単に開口部と云う。）を対象と
した場合のアルミ基P/M合金結合材を部分的に結合する
方法について詳述する。何れも所要の加工代或いは仕上
代を残した中間加工状態で行なうものである。

先ず、最初に溶接による接合方法について述べる。開
口部は形状及び体積的余裕に制限を受けるので、開先を
採り溶加材を用いて溶融池を設けて、それにより拡散に
よって結合するような一般的溶接方法は採用しにくい。
溶加材を用い溶接では、溶接による熱影響も広範囲に、
また溶加材の拡散により結合材もピストン本体を構成す
るアルミ合金部材も組成及び組織に変化を起し易く、材
質劣化が起る可能性があるので望ましくない。これらを
考慮する場合に、溶加材なしの無溶融圧接法及び限定溶
融溶接法が候補に上がる。

無溶融圧接法には、摩擦圧接法（摩擦溶接法と呼ばれ
ることが多い。）、爆発圧接法、拡散圧接法などがある
が、代表的なものは摩擦圧接法である。固体中での原子
拡散は、接触面が清浄でさえあれば最低で0.4Tm、望ま
しくは0.7Tm（Tmは融点゜K）で起きるので、それを利用
したものである。摩擦は接触面の清浄化、結合材とピス
トン本体の密着及び接触面の温度上昇に寄与する。

第１図及び第２図には、摩擦溶接法を適用する場合の
結合材21とピストン本体22の接合関係を示してある。接
合面23は両端部24が開放されたものであり、中間部に段
差を有しない単一面であることが望ましい。また、両端
部24は塑性流動による『バリ』が張り出すと同時に、そ
の部分から酸化物、油脂、ゴミ等が排出される。更にま
た、第１図と第２図は、接合面積及び回転軸と接合面の
なす角度に差がある。即ち、第１図ではその角度が90゜
前後で、接合面は平面或いは緩やかな円錐面であり、両
端部24、24は燃焼室内壁面とピストン外周面にある。一
方、第２図に於ては、接合部の角度が45゜前後であり、
接合面は典型的な円錐面であり、両端部24、24は燃焼室
内壁面とピストン頂面にある。燃焼室開口部端部に発生
する亀裂は、外見上は外方と下方に向かって進行し、一
般的傾向は端部を中心とした同心円状に進行しているの
で、結合材21の断面形状は第２図の如き形状で充分であ
る。

限定溶融溶接法には、電子ビーム溶接法、レーザ溶接
法、プラズマ溶接法などの高密度エネルギ溶接法がある
が、実績が高く、しかも本発明に最も適当なものは電子
ビーム溶接法である。溶融部分及び熱影響を受ける部分
を極力少なくし、且つ接合部分を確実に接合するには、
狭い幅で深い溶融池を得ることができる上記電子ビーム
溶接が最適である。

第３図及び第４図には、電子ビーム溶接法を適用する
場合の結合材21及びピストン本体22の接合関係の一例を
示し、図中矢印は電子ビームの照射方向を示し、また、
破線で囲まれた部分25は溶融池を示す。

而して、第３図は、一工程（矢印が一つ、即ち一方向
からのみ溶接を施す。）で溶接する場合を示し、他方第
４図は、二工程（矢印が二つ、即ち二方向から溶接を施
す。）で溶接する場合を示す。また、第５図及び第６図
は、上記第３図及び第４図を基礎とした他の実施例であ
り、予め結合材21及びピストン本体22の接合面部の対応
位置に溝を形成しておき、一工程及び二工程による接触
後に当該部分にピストン頭部を油冷却するための環状空
洞26を設ける場合を示す。

次に収縮はめ合い法及び塑性変形加工法を利用した結
合法について詳述する。

第７図はその場合の結合材21とピストン本体22の接合
関係例を示す、結合材21は第８図に示す如く外周部は上
部27と下部28とで寸法差を付け、その間は滑らかに変化
させ、上部27の寸法は下部28の寸法よりも直径で1mm乃
至5mm程度小さくする。而して、上記結合材21に対する
ピストン本体22は段差がないから、両者を接合させた場
合には上部にだけ空間部29が形成される。下部は、焼き
ばめ法又は冷しばめ法の如き収縮はめ合い法を適用し、
上部は塑性変形法によって余肉部30を空間部29に塑性流
動させ、『あご』を形成して固定するものである。塑性
変形だけで固定する場合は、下部に於ける収縮はめ合い
法の適用は不要である。収縮はめ合い法としての焼きば
め法と冷しばめ法の選択は、収縮はめ合いに続いて塑性
流動を起させる（以下、『かしめ』と云う。）場合は、
ピストン本体22を加熱する焼ばめ法が都合が良いが、こ
の場合のピストン本体22の加熱温度は大きな塑性流動を
起させるには低すぎるので、小さな『かしめ』量で充分
な場合に適用するとよい。また、大きな『かしめ』量を
必要とする場合には、『かしめ』に際して改めて高温加
熱が必要となるので、『かしめ』に先行する収縮はめ合
い法を適用するに当っては、作業がし易い結合材21を冷
却する冷しばめ法を選択すると良い。つまり、『かし
め』量が少なく連続作業をする場合には焼きばめ法が有
利であり、『かしめ』量が多く、バッチ作業をする場に
は、冷しばめ法が有利である。

次に、鋳ぐるみ法及びそれに先行して結合材21に表面
処理を施しピストン本体22を鋳造した場合に、両者間に
原子拡散が生じる様な鋳ぐるみ法を利用した結合方法に
ついて詳述する。

第９図は、単純な鋳ぐるみ法を適用する場合の結合材
21とピストン本体22の接合面の関係例を示す。接合面に
於ける両者間には原子拡散は殆どないので結合強度は発
生していない。従って、結合材21に設けたあこ部をピス
トン本体22を構成する溶湯で包んで固定するものであ
る。

前述の如く、結合材21がオーステナイト鋳鉄の場合
は、熱膨張係数アルミ合金のそれに近付けたが、熱伝導
性と弾性係数（特に高温に於ける値）に大きな相違があ
ることから、接合面における隙間が大きくなるが、結合
材21がアルミ基P/M合金の場合はその差は小さくなるの
で隙間の増大はかなり抑えられる。結合材21の熱伝導が
良いので結合材21内にも温度勾配が生じ、接合面での温
度を下げると同時に、両材料間の弾性係数の差が小さい
ため、一方的に弾性変形を起すことが軽減されるので、
あご部を形成するだけで充分固定することができる。

第10図及び第11図は、結合材21に予め表面処理を施し
ピストン本体22となる溶湯で鋳ぐるんだ場合に両者間に
原子拡散が生じ、それによって発生する結合強度を期待
する場合の結合材21とピストン本体の接合関係例を示
す。表面処理としてはフラックス皮膜を形成するか、或
いは鑞皮膜を形成する。原子拡散に伴い結合強度が生じ
ているので、『あご』による固定は特に必要はなく、む
しろピストン本体22となる溶湯の注入により、結合材21
の表面の過剰なフラックスや鑞を除去することが重要と
なり、そのために上記結合材21の形状は溶湯が流れ易い
ような配慮が必要で、第10図に示した結合材21は最初に
溶湯に接する下端部に尖部31を形成し、それから上方に
は『あご』をなしにして、溶湯は結合材21表面の付着物
を迅速に取り除くか、或いは溶湯鋳に溶け込ませるかし
て、原子拡散結合を図るものである。

第11図は、結合材21の断面形状を円形にし、下面を平
面にならないように形成したものである。従って、典型
的な『あご』は形成されないが、断面が円形のため水平
方向の寸法は、直径よりも上部で小さくなることから、
なだらかな寸法変化であるが『あご』部の代用となる部
分が形成される。而して、第11図に示した実施例は、第
９図と第10図に示したものの丁度中間的な役割を果すも
のである。

最後に実施例について詳述する。

ピストン頂面燃焼室開口部に発生する熱亀裂をシュミ
レートさせるために本発明者らは第12図に示す如き熱亀
裂発生装置を使用した。上記熱亀裂発生装置は、高周波
誘導加熱コイル41で燃焼室開口部43を加熱し、所要温度
に到達したならば誘導コイルの電源が切られ、本装置の
上方に装備されている冷却器42が燃焼室の真下迄降下
し、空気を吹き出して燃焼室開口部43近傍を冷却する。
所要の温度迄降下すると冷却器42は空気の吹き出しを停
止すると共に、上方の元の位置に戻る。然る後、再び誘
導コイルに電流が流れ燃焼室開口部が加熱される。

この加熱冷却のサイクルを図示すると第13図に示す如
くなる。高温側を400℃、低温側を150℃に設定し、1000
サイクル毎に開口部に発生、成長する亀裂を観察し、必
要に応じて6000サイクル迄試験を行ない、亀裂発生数と
亀裂の総長を記録し、各種材料の加熱冷却による熱亀裂
性を比較するものである。

而して、本発明にかかる処理を施したアルミ基P/M合
金として、供試合金（１）と供試合金（２）を選び試験
し、現在使用しているピストン用アルミ合金AC8A−T5と
比較した。

供試合金（１）は、12％Si−１％Ｃを含有するアルミ
合金で、アルミ基地中に超微粒のAl₄C₃が分散されてい
るものである。

また、供試合金（２）は、２％Ｃ−２％Ｏを含有する
アルミ合金であって、アルミ基地中に超微粒のAl₄C₃及
びAl₂O₃の両者が分散されているものである。

試験結果を第14図及び第15図に示す。

第14図は、加熱冷却サイクル数と亀裂発生数の関係を
示し、また、第15図は、加熱冷却サイクルと亀裂総長の
関係を示す。

而して、現在使用されているピストン用アルミ合金と
は特性が顕著に異なり、特に供試合金（１）は加熱冷却
5000サイクル迄亀裂が全く発生しない。

なお、メカニカル・アロイング処理を施したアルミ基
P/M合金は、前述の如く典型的な分散強化型合金であ
り、その分散相が超微粒粉であるため、分散相の量に比
較して強度が高く、且つ高温下での強度低下が少ない。
その特性を第16図に示す。また、メカニアル・アロイン
グ処理を施す前の粉末に例えばけい素含有量を増やす
等、耐摩耗性に寄与する元素を添加すれば耐摩耗性の向
上が期待できる。

而して、内燃機関用ピストンは、各部分で異なった機
能を持つものであるから、それに使用する材料も各部で
異なった特性が要求されることになる。即ち、可能でさ
えあれば部分的に異なった特性を持つた材料を結合して
使用することにより、優れた特性を得ることができるよ
うになる。そのため、結合して使用する材料の強度、物
性値を含めた材料特性、ピストン本体との結合を中核と
した製造特性及び結合技術の三つを上手に選択すること
ができれば、極めて優れた特性のピストンを製造するこ
とができる。

〔発明の効果〕

而して、本発明は上述の如く、これら三つを上手に選
択合体させたものであり、常温及び高温で高い強度が要
求される部分、耐摩耗性を要求される部分、更には熱亀
裂の発生、成長を防止したい部分に、その要求を満足す
る材料、即ち、合金設計の容易なメカニカル・アロイン
グ処理を施したアルミ基P/M合金を使用するので、ピス
トンの重量を増加することなく、ピストンの耐久性を大
幅に延長させることができる。また、最近では直噴式の
ディーゼルエンジンが増えており、ピストンの頂面に形
成された燃焼室の開口部に発生、成長する亀裂が問題と
なっているが、それに対する対策としても最善のもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第11図は、本発明にかかるピストンの構成及
びその製作方法を示す説明図、第12図は、ピストンの熱
亀裂発生特性を調べるための熱亀裂発生装置の模式図、
第13図は、本発明にかかるピストン及び従来公知のピス
トン材料を加熱、冷却した際に発生する亀裂を観察、測
定するための加熱冷却のサイクルを示すグラフ、第14図
は、本発明にかかるピストン及び従来公知のピストン材
料に於ける加熱冷却サイクル数と亀裂発生数との関係を
示すグラフ、第15図は、本発明にかかるピストン及び従
来公知のピストン材料に於ける加熱冷却サイクル数と亀
裂総長との関係を示すグラフ、第16図は、本発明にかか
るピストン及び従来公知のピストン材料に於ける高温下
に於ける引張強さの特性を示す説明図、第17図乃至第21
図は、従来公知のピストンの問題点を示す説明図であ
る。１……燃焼室２……開口部３……亀裂４……鋳鉄製保護環部５……アルミ合金部６……隙間７……アルミ合金８……保護環部９……セラミック繊維部 10……基地部 11……陽極酸化皮膜 21……結合材 22……ピストン本体 23……接合面 24……両端部 29……空間部 30……余肉部 31……尖部 41……高周波誘導加熱コイル 42……冷却器 43……燃焼室開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今井明宏埼玉県鴻巣市箕田4180番地２ (56)参考文献特開昭59−213939（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−115453（ＪＰ，Ａ) 特公昭58−503（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】メカニカル・アロイング処理を施した粉末
を焼結して成るアルミ基粉末焼結合金から成る結合材
（21）を、アルミ合金ピストン本体（22）の高耐熱性が
要求される個所に結合したことを特徴とするピストン。
【請求項２】結合材（21）を結合する個所がピストン本
体（22）の頂面部に形成された燃焼室開口部である特許
請求の範囲第１項記載のピストン。
【請求項３】結合材（21）をピストン本体（22）の所要
部に摩擦溶接によって結合する特許請求の範囲第１項又
は第２項記載のピストン。
【請求項４】結合材（21）をピストン本体（22）の所要
部に高密度エネルギー溶接によって結合する特許請求の
範囲第１項又は第２項記載のピストン。
【請求項５】結合材（21）をピストン本体（22）の所要
部に高密度エネルギー溶接するに際して、ピストン本体
（22）に油冷却用環状空洞を形成する特許請求の範囲第
４項記載のピストン。
【請求項６】結合材（21）をピストン本体（22）の所要
部に電子ビーム溶接によって結合する特許請求の範囲第
４項又は第５項記載のピストン。
【請求項７】結合材（21）をピストン本体（22）の所要
部にレーザ溶接によって結合する特許請求の範囲第４項
又は第５項記載のピストン。
【請求項８】結合材（21）をピストン本体（22）の所要
部に収縮はめ合い結合によって結合する特許請求の範囲
第１項又は第２項記載のピストン。
【請求項９】結合材（21）をピストン本体（22）の所要
部に塑性変形結合によって結合する特許請求の範囲第１
項又は第２項記載のピストン。
【請求項１０】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に鋳ぐるみ結合によって結合する特許請求の範囲第
１項又は第２項記載のピストン。
【請求項１１】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に拡散結合によって結合する特許請求の範囲第１項
又は第２項記載のピストン。
【請求項１２】メカニカル・アロイング処理を施した粉
末を焼結して成るアルミ基粉末焼結合金から成る結合材
（21）の組織中にAl₄C₃及び／又はAl₂O₃の超微粒子を分
散した特許請求の範囲第１項乃至第11項のうちのいずれ
か一に記載のピストン。
【請求項１３】アルミ合金によりピストン本体（22）を
製造する工程と、上記製造したピストン本体（22）の高
耐熱性が要求される個所にメカニカル・アロイング処理
を施した粉末を焼結して成るアルミ基粉末焼結合金から
成る結合材（21）を結合する工程とから成ることを特徴
とするピストン製造方法。
【請求項１４】結合材（21）をピストン本体（22）の頂
面部に形成された燃焼室開口部に結合する特許請求の範
囲第13項記載のピストン製造方法。
【請求項１５】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に摩擦溶接によって結合する特許請求の範囲第13項
又は第14項記載のピストン製造方法。
【請求項１６】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に高密度エネルギー溶接によって結合する特許請求
の範囲第13項又は第14項記載のピストン製造方法。
【請求項１７】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に高密度エネルギー溶接するに際して、上記ピスト
ン本体（22）に油冷却用環状空洞を形成する特許請求の
範囲第16項記載のピストン製造方法。
【請求項１８】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に電子ビーム溶接によって結合する特許請求の範囲
第16項又は第17項記載のピストン。
【請求項１９】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部にレーザ溶接によって結合する特許請求の範囲第16
項又は第17項記載のピストン。
【請求項２０】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に収縮はめ合い結合によって結合する特許請求の範
囲第13項又は第14項記載のピストン製造方法。
【請求項２１】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に塑性変形結合によって結合する特許請求の範囲第
13項又は第14項記載のピストン製造方法。
【請求項２２】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に鋳ぐるみ結合によって結合する特許請求の範囲第
13項又は第14項記載のピストン製造方法。
【請求項２３】結合材（21）をピストン本体（22）の所
要部に拡散結合によって結合する特許請求の範囲第13項
又は第14項記載のピストン製造方法。
【請求項２４】メカニカル・アロイング処理を施した粉
末を焼結して成るアルミ基粉末焼結合金から成る結合材
（21）の組織中にAl₄C₃及び／又はAl₂O₃の超微粒子を分
散した特許請求の範囲第13項乃至第23項のうちのいずれ
か一に記載のピストン製造方法。