JP2821269B2 - “珪素合金、珪素合金の製造方法及び珪素合金からの圧密化製品の製造方法” - Google Patents
“珪素合金、珪素合金の製造方法及び珪素合金からの圧密化製品の製造方法”Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
-
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- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
-
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は珪素を基材とする（silicon−based）かつア
ルミニウム及びチタンを含有する合金及びかかる合金か
ら製造された、粉体を基材とする製品（powder−based
product）に関する。本発明は、更に、珪素を基材とす
るかつアルミニウム及びチタンを含有する合金の製造方
法及びかかる合金からの成形品の製造方法に関する。
ルミニウム及びチタンを含有する合金及びかかる合金か
ら製造された、粉体を基材とする製品（powder−based
product）に関する。本発明は、更に、珪素を基材とす
るかつアルミニウム及びチタンを含有する合金の製造方
法及びかかる合金からの成形品の製造方法に関する。
背景の技術 珪素は今日までシラン、電子製品の製造のための原料
として及び鋼及びアルミニウム用の合金化元素（alloyi
ng element）として使用されている。鋼用の合金化元素
として使用される場合、珪素は通常、フェロシリコンの
形で、かつ、通常、珪素として４重量％以下の量で添加
される。アルミニウム及びアルミニウム合金用の合金化
元素として使用される場合、珪素は元素状珪素として添
加される。アルミニウム合金中の珪素の量は変動する
が、アルミニウム−珪素合金については、最大で合金の
20重量％の量で添加し得る。
として及び鋼及びアルミニウム用の合金化元素（alloyi
ng element）として使用されている。鋼用の合金化元素
として使用される場合、珪素は通常、フェロシリコンの
形で、かつ、通常、珪素として４重量％以下の量で添加
される。アルミニウム及びアルミニウム合金用の合金化
元素として使用される場合、珪素は元素状珪素として添
加される。アルミニウム合金中の珪素の量は変動する
が、アルミニウム−珪素合金については、最大で合金の
20重量％の量で添加し得る。
元素状珪素は非常に脆くかつ延性に欠ける。従って、
珪素を例えばアルミニウム合金に添加することは、珪素
含有量が約20重量％を越えた場合には、合金の脆弱性を
増大させる。本発明者の知る限りにおいて、構造体の目
的に使用し得るような特性を有する珪素合金は存在して
いない。
珪素を例えばアルミニウム合金に添加することは、珪素
含有量が約20重量％を越えた場合には、合金の脆弱性を
増大させる。本発明者の知る限りにおいて、構造体の目
的に使用し得るような特性を有する珪素合金は存在して
いない。
しかしながら、珪素は珪素合金を構造体の用途に非常
に興味のあるものにせしめる多数の特性を有する。例え
ば、珪素は2.3g/m3の低い密度と1410℃の高い融点を有
する。従って、十分な延性と強度を有する珪素合金は、
他の軽金属、例えばAl、Ti、Mg及びBeと比較して多数の
利点を有するであろう。このことは特に、重量に関連す
る大きな剛性、低い熱膨脹率、大きな耐腐蝕性、大きな
耐侵蝕性のごとき特性及び他の軽金属より高い温度での
使用に関係する。
に興味のあるものにせしめる多数の特性を有する。例え
ば、珪素は2.3g/m3の低い密度と1410℃の高い融点を有
する。従って、十分な延性と強度を有する珪素合金は、
他の軽金属、例えばAl、Ti、Mg及びBeと比較して多数の
利点を有するであろう。このことは特に、重量に関連す
る大きな剛性、低い熱膨脹率、大きな耐腐蝕性、大きな
耐侵蝕性のごとき特性及び他の軽金属より高い温度での
使用に関係する。
珪素の幾つかの性質をMg、Al、Ti及び18/8ステンレス
スチールの幾つかの性質と比較して以下の表に示す。
スチールの幾つかの性質と比較して以下の表に示す。
発明の開示 本発明の目的は、構造体の目的に使用し得るような延
性と強度を有するかつ珪素の良好な性質を依然として保
有している珪素合金を提供することにある。
性と強度を有するかつ珪素の良好な性質を依然として保
有している珪素合金を提供することにある。
本発明の第１の要旨によれば、２〜40重量％のAlと２
〜45重量％のTiを含有し、残部は、不純物を除いて、少
なくとも35重量％の量の珪素であることを特徴とする、
迅速に凝固させた（rapidly silidified）珪素合金（si
locon−based alloy）が提供される。
〜45重量％のTiを含有し、残部は、不純物を除いて、少
なくとも35重量％の量の珪素であることを特徴とする、
迅速に凝固させた（rapidly silidified）珪素合金（si
locon−based alloy）が提供される。
本発明の好ましい態様によれば、珪素合金は10〜30重
量％のAlと３〜15重量％のTiを含有している。
量％のAlと３〜15重量％のTiを含有している。
本発明の他の好ましい態様によれば、珪素合金は２〜
10重量％のAlと25〜40重量％のTiを含有している。
10重量％のAlと25〜40重量％のTiを含有している。
迅速に凝固させた珪素合金は50ミクロン以下、より好
ましくは10ミクロン以下の一次粒子径（primary grain
size）を有することが好ましい。可能なかつ最大の強度
と延性を得るためには、凝固させた合金と析出した（pr
ecipitated）金属間相（intermetallic phase）が１ミ
クロン以下一次粒子径を有することが好ましい。
ましくは10ミクロン以下の一次粒子径（primary grain
size）を有することが好ましい。可能なかつ最大の強度
と延性を得るためには、凝固させた合金と析出した（pr
ecipitated）金属間相（intermetallic phase）が１ミ
クロン以下一次粒子径を有することが好ましい。
本発明の第２の要旨によれば、本発明はAlを２〜40重
量％、Tiを２〜45重量％含有し、残部は、不純物を除い
て、少なくとも35重量％の量の珪素である溶融合金を調
製し、この溶融合金を少なくとも103℃／秒の速度で凝
固させることを特徴とする、迅速に凝固させた珪素合金
の製造方法に関する。
量％、Tiを２〜45重量％含有し、残部は、不純物を除い
て、少なくとも35重量％の量の珪素である溶融合金を調
製し、この溶融合金を少なくとも103℃／秒の速度で凝
固させることを特徴とする、迅速に凝固させた珪素合金
の製造方法に関する。
好ましい態様によれば、溶融物は104〜106℃／秒の速
度で凝固させる。
度で凝固させる。
凝固は溶融紡糸（melt spinning）又はガス噴霧（gas
atomization）により行われる。しかしながら、十分に
大きい凝固速度を達成する他の既知の方法を使用するこ
とは本発明の範囲内に包含される。
atomization）により行われる。しかしながら、十分に
大きい凝固速度を達成する他の既知の方法を使用するこ
とは本発明の範囲内に包含される。
第３の要旨によれば、Alを２〜40重量％、Tiを２〜45
重量％を含有し、残部は、不純物を除いて、少なくとも
35重量％の量の珪素である迅速に凝固させた珪素合金を
500ミクロン以下の粒度に粉砕しかつ磨砕し、粉末冶金
法（powder metallurgical method）により物品を形成
しついで形成された物品を熱圧密化（hot consolidat
e）することを特徴とする、迅速に凝固させた珪素合金
からの圧密化製品（consolidated article）の製造方法
に関する。
重量％を含有し、残部は、不純物を除いて、少なくとも
35重量％の量の珪素である迅速に凝固させた珪素合金を
500ミクロン以下の粒度に粉砕しかつ磨砕し、粉末冶金
法（powder metallurgical method）により物品を形成
しついで形成された物品を熱圧密化（hot consolidat
e）することを特徴とする、迅速に凝固させた珪素合金
からの圧密化製品（consolidated article）の製造方法
に関する。
好ましい態様によれば、迅速に凝固させた珪素合金
を、物品を形成させる前に200ミクロン以下の粒度に粉
砕する。
を、物品を形成させる前に200ミクロン以下の粒度に粉
砕する。
物品の形成と形成された物品の圧密化は慣用の粉末冶
金によって行われる。熱均衡圧縮（hot isostatic pres
sing）を使用することが好ましいが、例えば冷均衡圧縮
とその後の焼結、熱一軸圧縮（single axial pressin
g）、鍛造、押出及び射出注型とその後の焼結を使用す
ることは本発明の範囲内に包含される。
金によって行われる。熱均衡圧縮（hot isostatic pres
sing）を使用することが好ましいが、例えば冷均衡圧縮
とその後の焼結、熱一軸圧縮（single axial pressin
g）、鍛造、押出及び射出注型とその後の焼結を使用す
ることは本発明の範囲内に包含される。
驚くべきことに、本発明の珪素合金から製造された圧
密化物品は非常に高い圧縮強度と十分に高い延性を有し
ており、従って、この製品は構造体の目的に使用し得
る。
密化物品は非常に高い圧縮強度と十分に高い延性を有し
ており、従って、この製品は構造体の目的に使用し得
る。
本発明に従って、珪素合金の迅速な凝固を行うことに
より、粒状材料内での金属間相の極めて良好な分布と非
常に小さい粒子を有する非常に微細な粒状材料が得られ
る。これらの２つのことが粒状材料に大きな延性と大き
な強度を与えるものと考えられる。本発明による物品の
熱圧密化においては、最終製品が十分に質密になりかつ
圧密化工程における粒子の生長が粒状材料の性質に影響
を与えないような温度と圧力を組合せて使用することが
重要である。
より、粒状材料内での金属間相の極めて良好な分布と非
常に小さい粒子を有する非常に微細な粒状材料が得られ
る。これらの２つのことが粒状材料に大きな延性と大き
な強度を与えるものと考えられる。本発明による物品の
熱圧密化においては、最終製品が十分に質密になりかつ
圧密化工程における粒子の生長が粒状材料の性質に影響
を与えないような温度と圧力を組合せて使用することが
重要である。
好ましい態様の詳細な説明 実施例１ 25重量％のAlと５重量％のTiを含有し、残部は通常の
不純物を除いて珪素である珪素合金を真空炉で溶融しつ
いで棒の形に注型した。この棒を溶融紡糸の原料として
使用した。溶融紡糸においては、棒を溶融しついで104
℃／秒以上の圧密化速度で薄いシート又はリボンの形に
注型した。リボンを密閉ミル中で200ミクロン以下の粒
子径に磨砕した。
不純物を除いて珪素である珪素合金を真空炉で溶融しつ
いで棒の形に注型した。この棒を溶融紡糸の原料として
使用した。溶融紡糸においては、棒を溶融しついで104
℃／秒以上の圧密化速度で薄いシート又はリボンの形に
注型した。リボンを密閉ミル中で200ミクロン以下の粒
子径に磨砕した。
ついで、合金粒子を直径1cm、高さ1cm以上のシリンダ
ー状型に充填した。ついで合金粒子を40MPaの一軸圧力
（single−axialpressure）と700℃の温度を使用して２
時間圧縮した。
ー状型に充填した。ついで合金粒子を40MPaの一軸圧力
（single−axialpressure）と700℃の温度を使用して２
時間圧縮した。
ついで製造された物品を圧縮により試験した。最終強
度は878MPaであり、圧縮の際の長さの変化率は７％であ
った。
度は878MPaであり、圧縮の際の長さの変化率は７％であ
った。
この結果は製造された合金が繊維強化アルミニウムに
匹敵する非常に大きい圧縮強度と圧縮長さ（comprssion
length）を有することを示している。
匹敵する非常に大きい圧縮強度と圧縮長さ（comprssion
length）を有することを示している。
実施例２ 実施例１に述べた方法を使用して５種の合金を粉末の
形で製造した。
形で製造した。
合金1:25重量％のAl、５重量％のTi、0.01重量％のSr、
残部の珪素。
残部の珪素。
合金2:15重量％のAl、５重量％のTi、残部の珪素。
合金3:35重量％のAl、５重量％のTi、残部の珪素。
合金4:25重量％のAl、５重量％のTi、残部の珪素。
合金5:5重量％のAl、35重量％のTi、残部の珪素。
合金１〜５を熱圧縮にかけついで破壊強度と圧縮長さ
を測定した。その結果を表１に示す。
を測定した。その結果を表１に示す。
表１は得られた熱圧縮製品が大きい強度と圧縮長さを
有することを示している。
有することを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−205055（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−38444（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 28/00 C22C 1/04
Claims (8)
- 【請求項１】２〜40重量％のAlと２〜45重量％のTiを含
有し、残部は、不純物を除いて、少なくとも35重量％の
量の珪素であることを特徴とする、迅速に凝固させた珪
素合金。 - 【請求項２】10〜30重量％のAlと３〜15重量％のTiを含
有する、請求の範囲１に記載の珪素合金。 - 【請求項３】２〜10重量％のAlと25〜40重量％のTiを含
有する、請求の範囲１に記載の珪素合金。 - 【請求項４】50ミクロン以下の一次粒子径を有する、請
求の範囲１〜３のいずれかに記載の珪素合金。 - 【請求項５】２〜40重量％のAlと２〜45重量％のTiを含
有し、残部は、不純物を除いて、少なくとも35重量％の
量の珪素である溶融物を調製し、この溶融物を少なくと
も103／℃秒の凝固速度で凝固させることを特徴とす
る、迅速に凝固させた珪素合金の製造方法。 - 【請求項６】溶融物を104〜106℃／秒の凝固速度で凝固
させる、請求の範囲５に記載の方法。 - 【請求項７】２〜40重量％のAlと２〜45重量％のTiを含
有し、残部は、不純物を除いて、少なくとも35重量％の
量の珪素である迅速に凝固させた珪素合金を500ミクロ
ン以下の粒度に粉砕しかつ磨砕し、粉末冶金法により磨
砕粒子の物品を形成しついで形成された物品を圧密化す
ることを特徴とする、迅速に凝固させた珪素合金からの
圧密化製品の製造方法。 - 【請求項８】迅速に凝固させた珪素合金を、物品を形成
させる前に200ミクロン以下の粒度に粉砕する、請求の
範囲７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO924442 | 1992-11-18 | ||
| NO924442A NO175543C (no) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | Silisiumbasert legering, fremgangsmåte til fremstilling av slik legering samt fremgangsmåte for fremstilling av konsoliderte produkter fra silisiumbasert legering |
| PCT/NO1993/000171 WO1994011138A1 (en) | 1992-11-18 | 1993-11-17 | Silicon alloy, method for producing the alloy and method for production of consolidated products from silicon alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08502554A JPH08502554A (ja) | 1996-03-19 |
| JP2821269B2 true JP2821269B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=19895599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6511956A Expired - Lifetime JP2821269B2 (ja) | 1992-11-18 | 1993-11-17 | “珪素合金、珪素合金の製造方法及び珪素合金からの圧密化製品の製造方法” |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0668806B1 (ja) |
| JP (1) | JP2821269B2 (ja) |
| AT (1) | ATE170114T1 (ja) |
| AU (1) | AU5578594A (ja) |
| DE (1) | DE69320649T2 (ja) |
| NO (1) | NO175543C (ja) |
| WO (1) | WO1994011138A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9514777D0 (en) * | 1995-07-19 | 1995-09-20 | Osprey Metals Ltd | Silicon alloys for electronic packaging |
| CN1131570C (zh) * | 1998-09-08 | 2003-12-17 | 住友金属工业株式会社 | 非水电解质二次电池用负极材料及其制造方法 |
| CA2310374C (en) * | 1998-09-18 | 2007-09-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrode material for anode of rechargeable lithium battery, electrode structural body using said electrode material, rechargeable lithium battery using said electrode structuralbody, process for producing said electrode structural body, and process for producing said rechargeable lithium battery |
| US7498100B2 (en) | 2003-08-08 | 2009-03-03 | 3M Innovative Properties Company | Multi-phase, silicon-containing electrode for a lithium-ion battery |
| US7851085B2 (en) | 2005-07-25 | 2010-12-14 | 3M Innovative Properties Company | Alloy compositions for lithium ion batteries |
| US7767349B2 (en) | 2005-07-25 | 2010-08-03 | 3M Innovative Properties Company | Alloy compositions for lithium ion batteries |
| US7871727B2 (en) | 2005-07-25 | 2011-01-18 | 3M Innovative Properties Company | Alloy composition for lithium ion batteries |
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