JP2824521B2 - 複合材 - Google Patents
複合材Info
- Publication number
- JP2824521B2 JP2824521B2 JP62267958A JP26795887A JP2824521B2 JP 2824521 B2 JP2824521 B2 JP 2824521B2 JP 62267958 A JP62267958 A JP 62267958A JP 26795887 A JP26795887 A JP 26795887A JP 2824521 B2 JP2824521 B2 JP 2824521B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- whisker
- powder
- composite material
- whiskers
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、アルミニウムとウィスカーとからなる複合
材に関する。 なお、本願明細書においては、アルミニウム及びその
合金を一括してアルミニウムと指称するものとする。 従来技術とその問題点 アルミニウムとSiC、Si3N4、K2O・６TiO2等のウィス
カーとからなるウィスカー強化アルミニウム複合材は、
高比強度、高比剛性率及び良好な耐熱性を備えているの
で、航空機、宇宙船等の宇宙航空機器分野、自動車、船
等の輸送機器分野、スポーツ用品乃至器具等の一般的分
野等での構造乃至機能部品用の素材として、注目されて
いる。 公知のウィスカー強化アルミニウム複合材の製造方法
は、（イ）あらかじめ作成したウィスカーのプリフォー
ム内の空間にアルミニウムの溶湯を加圧下に含浸させた
後、冷却させる高圧凝固鍛造法と（ロ）ウィスカーとア
ルミニウム合金粉末とを混合した後、圧縮成形させる粉
末冶金法とに大別される。 （イ）の方法は、ウィスカーのプリフォーム製造とい
う煩雑な工程を必要とするとともに、アルミニウムの溶
湯含浸時にその高い溶湯圧力の為にプリフォーム自体が
変形することがあり、複合材中のウィスカーの体積分率
を制御することが困難である。 一方、（ロ）の方法では、（イ）の方法におけるとは
異なった問題点が存在する。一般に、ウィスカーは、直
径0.1〜１μｍ程度、長さ５〜200μｍ程度の針状形態を
なしており、繊維相互が絡まりあって、いわゆる“もぐ
さ状”を呈している。従って、アルミニウム粉との均一
混合のためには、先ずこの絡まりを十分にほぐした後、
混合を行う必要がある。特開昭59−185701号公報及び60
−251922号公報には、ウィスカーの絡まりをほぐして、
アルミニウム粉と均一に混合させる方法が開示されてい
る。しかしながら、ウィスカーの絡まりがほぐされたと
しても、混合するアルミニウム粉末の粒径が大きけれ
ば、その後の固化成形工程において、ウィスカーがアル
ミニウム粒子間の隙間に集中して、アルミニウムマトリ
ックスとの均一な分散は、望み難い。このことは、特に
ウィスカーの体積分率の大きい複合材を製造する場合に
顕著となる。この問題点を解決する唯一の方法は、使用
する金属粉の粒径を出来るだけ小さくすることである。
しかしながら、現在工業的に入手容易なマイナス350メ
ッシュ程度のアルミニウム粉を使用する場合には、得ら
れる複合材の特性が十分ではなく、更に粒径の小さなア
ルミニウム粉（例えば３μｍ程度）を使用することが好
ましい。現在、この様な微細なアルミニウム粉は、一般
のアトマイズ粉末を分級して微粉を採取することにより
製造されているため、収率が極めて低く、コスト高とな
っている。更に、アルミニウム粉末の分級には、粉塵爆
発という危険性も存在する。 問題点を解決するための手段 本発明者は、上述の如き従来技術の現状に鑑みて種々
研究を重ねた結果、アトマイズ粉末の分級により得られ
るアトマイズ微粉末に代えてアトマイズ粉末を湿式粉砕
して得られるフレーク状のアルミニウム粉末を使用する
場合には、従来技術の問題点が大巾に軽減されることを
見出した。すなわち、本発明は、平均粒径10〜30μｍ、
厚さ１μｍ以下であるアルミニウムフレークをマトリッ
クス主成分の原料として、またウィスカーを強化材とし
て用いてなる複合材を提供するものである。 本発明においてマトリックス成分として使用するフレ
ーク状アルミニウム粉末は、常法にしたがって、アトマ
イズアルミニウム粉末等の通常のアルミニウム粉末を有
機溶媒中で少量の粉砕助剤の存在下に粉砕し、分級し、
吸引濾過して該有機溶媒を除去した後、沸点が低く、ア
ルミニウムと化合物を作らず且つ低毒性の他の溶媒で置
換することにより、得られる。使用する有機溶媒として
は、ミネラルスピリット、ホワイトスピリット、ソルベ
ントナフサ、ブチルセロソルブ等が例示され、粉砕助剤
としては、ステアリン酸、オレイン酸、イソステアリン
酸等の脂肪酸が例示され、置換用の溶剤としては、例え
ばエタノール、（イソ）プロパノール、（イソ）ブタノ
ール等が例示され、粉砕手段としては、ボールミル、ア
トライターミル、振動ミル等が例示される。被粉砕物の
直径、厚さ、表面状況等は、粉砕に使用するアルミニウ
ム粉末の粒度及び粉砕条件等により、定まるが、例え
ば、マイナス100メッシュの空気アトマイズアルミニウ
ム粉末を粉砕原料とする場合には、350メッシュ篩をほ
ぼ100％通過するフレーク状の被粉砕物が容易に得られ
る。この場合のフレーク状被粉砕物の直径は、45μｍ以
下（平均粒径約10〜30μｍ）であり、厚さは、１μｍ以
下である。本発明で使用するアルミニウムのフレーク状
被粉砕物は、更に、BET法による比表面積が、１m2/g以
上であることが好ましい。比表面積が、１m2/g未満の場
合には、ウィスカーとの間で均一な混合物が形成され難
く、最終的に得られる成形体の強度及び伸びが不十分と
なる。いうまでもなく、上述のアルミニウムの湿式粉砕
における有機溶剤、粉砕助剤、粉砕手段等は、全て公知
のものであり、本発明で使用するアルミニウム粉末は、
上記に例示した製造方法により、限定されるものではな
い。 本発明で使用するウィスカーとしては、特に限定され
ず、SiC、Si3N4、Al2O3、K2O・６TiO2等の公知のウィス
カー材料が使用される。使用に際しては、これらのウィ
スカーの絡まり状態を予めほぐしておくことも、従来技
術におけると同様である。 アルミニウムの湿式粉砕粉とウィスカーとの混合割合
は、強化複合材の用途、ウィスカーの種類等により、変
わり得るが、前者99〜50容積％に対し後者１〜50容積％
程度とすることが好ましい。 本発明複合材は、前述の低沸点で、アルミニウムと化
合物を作らず且つ低毒性の溶媒中で両者を均一に混合し
た後、溶媒を除去し、以後常法に従って、缶に詰め、減
圧下に脱ガスし、封缶し、熱間若しくは冷間で押出し成
形することにより製造される。 発明の効果 本発明によるウィスカー強化複合材は、アルミニウム
マトリックスとウィスカーとが均一に分布しているの
で、強度、伸び等の機械的特性に優れている。また、製
造に際しては、アルミニウムの湿式粉砕から成形に至る
までの工程を空気を遮断して行うことが可能なので、粉
塵爆発の危険性を除くことができるとともに、複合材中
の酸素含有量を低く押えることが出来る。 実施例 以下実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明らかにする。 実施例１ マイナス100メッシュの空気アトマイズアルミニウム
粉末（AA6061）1kgとミネラルスピリット2lとを直径50c
m、長さ18cm、含有スチールボール（直径1/4インチ）の
量50kgのボールミルに入れ、56rpmで６時間粉砕した。
被粉砕物を350メッシュのスクリーンを通過させた後、
吸引濾過し、残存するミネラルスピリットをイソプロパ
ノールにより置換した。 上記のイソプロパノールに分散されたアルミニウム粉
砕物（直径44μｍ以下、平均粒径約10〜30μｍ、厚さ１
μｍ以下）と予めイソプロパノールに十分分散させたK2
O・６TiO2ウィスカーとを、ウィスカーの体積分率が20
％となるような割合で、均一に混合した後、再び吸引濾
過し、アルミニウム缶に詰め、520℃で２時間減圧下に
脱ガスした。脱ガス終了後、封缶し、520℃で押出比10
で熱間押出しを行い、ウィスカー強化アルミニウム複合
材を得た。 下記第１表に湿式粉砕アルミニウムの比表面積とＴ−
６処理後の機械的強度を示す。なお、第１表には、実施
例２及び比較例１〜２の結果をも併せて示す。 実施例２ ボールミルによるアルミニウム粉末の粉砕時間を２時
間とする以外は実施例１と同様にしてウィスカー強化ア
ルミニウム複合材を得た。 比較例１ ウィスカーを使用しない以外は実施例１と同様にして
アルミニウム押出し材を得た。 比較例２ 湿式粉砕アルミニウム粉末に代えてマイナス350メッ
シュの空気アトマイズアルミニウム粉末を使用する以外
は実施例１と同様にしてウィスカー強化アルミニウム複
合材を得た。 第１表に示す結果から明らかなように、ウィスカーを
強化材として使用し且つマトリックス成分として湿式粉
砕アルミニウム粉砕物を使用する本発明複合材は、強度
に優れ、伸びも大きい。
材に関する。 なお、本願明細書においては、アルミニウム及びその
合金を一括してアルミニウムと指称するものとする。 従来技術とその問題点 アルミニウムとSiC、Si3N4、K2O・６TiO2等のウィス
カーとからなるウィスカー強化アルミニウム複合材は、
高比強度、高比剛性率及び良好な耐熱性を備えているの
で、航空機、宇宙船等の宇宙航空機器分野、自動車、船
等の輸送機器分野、スポーツ用品乃至器具等の一般的分
野等での構造乃至機能部品用の素材として、注目されて
いる。 公知のウィスカー強化アルミニウム複合材の製造方法
は、（イ）あらかじめ作成したウィスカーのプリフォー
ム内の空間にアルミニウムの溶湯を加圧下に含浸させた
後、冷却させる高圧凝固鍛造法と（ロ）ウィスカーとア
ルミニウム合金粉末とを混合した後、圧縮成形させる粉
末冶金法とに大別される。 （イ）の方法は、ウィスカーのプリフォーム製造とい
う煩雑な工程を必要とするとともに、アルミニウムの溶
湯含浸時にその高い溶湯圧力の為にプリフォーム自体が
変形することがあり、複合材中のウィスカーの体積分率
を制御することが困難である。 一方、（ロ）の方法では、（イ）の方法におけるとは
異なった問題点が存在する。一般に、ウィスカーは、直
径0.1〜１μｍ程度、長さ５〜200μｍ程度の針状形態を
なしており、繊維相互が絡まりあって、いわゆる“もぐ
さ状”を呈している。従って、アルミニウム粉との均一
混合のためには、先ずこの絡まりを十分にほぐした後、
混合を行う必要がある。特開昭59−185701号公報及び60
−251922号公報には、ウィスカーの絡まりをほぐして、
アルミニウム粉と均一に混合させる方法が開示されてい
る。しかしながら、ウィスカーの絡まりがほぐされたと
しても、混合するアルミニウム粉末の粒径が大きけれ
ば、その後の固化成形工程において、ウィスカーがアル
ミニウム粒子間の隙間に集中して、アルミニウムマトリ
ックスとの均一な分散は、望み難い。このことは、特に
ウィスカーの体積分率の大きい複合材を製造する場合に
顕著となる。この問題点を解決する唯一の方法は、使用
する金属粉の粒径を出来るだけ小さくすることである。
しかしながら、現在工業的に入手容易なマイナス350メ
ッシュ程度のアルミニウム粉を使用する場合には、得ら
れる複合材の特性が十分ではなく、更に粒径の小さなア
ルミニウム粉（例えば３μｍ程度）を使用することが好
ましい。現在、この様な微細なアルミニウム粉は、一般
のアトマイズ粉末を分級して微粉を採取することにより
製造されているため、収率が極めて低く、コスト高とな
っている。更に、アルミニウム粉末の分級には、粉塵爆
発という危険性も存在する。 問題点を解決するための手段 本発明者は、上述の如き従来技術の現状に鑑みて種々
研究を重ねた結果、アトマイズ粉末の分級により得られ
るアトマイズ微粉末に代えてアトマイズ粉末を湿式粉砕
して得られるフレーク状のアルミニウム粉末を使用する
場合には、従来技術の問題点が大巾に軽減されることを
見出した。すなわち、本発明は、平均粒径10〜30μｍ、
厚さ１μｍ以下であるアルミニウムフレークをマトリッ
クス主成分の原料として、またウィスカーを強化材とし
て用いてなる複合材を提供するものである。 本発明においてマトリックス成分として使用するフレ
ーク状アルミニウム粉末は、常法にしたがって、アトマ
イズアルミニウム粉末等の通常のアルミニウム粉末を有
機溶媒中で少量の粉砕助剤の存在下に粉砕し、分級し、
吸引濾過して該有機溶媒を除去した後、沸点が低く、ア
ルミニウムと化合物を作らず且つ低毒性の他の溶媒で置
換することにより、得られる。使用する有機溶媒として
は、ミネラルスピリット、ホワイトスピリット、ソルベ
ントナフサ、ブチルセロソルブ等が例示され、粉砕助剤
としては、ステアリン酸、オレイン酸、イソステアリン
酸等の脂肪酸が例示され、置換用の溶剤としては、例え
ばエタノール、（イソ）プロパノール、（イソ）ブタノ
ール等が例示され、粉砕手段としては、ボールミル、ア
トライターミル、振動ミル等が例示される。被粉砕物の
直径、厚さ、表面状況等は、粉砕に使用するアルミニウ
ム粉末の粒度及び粉砕条件等により、定まるが、例え
ば、マイナス100メッシュの空気アトマイズアルミニウ
ム粉末を粉砕原料とする場合には、350メッシュ篩をほ
ぼ100％通過するフレーク状の被粉砕物が容易に得られ
る。この場合のフレーク状被粉砕物の直径は、45μｍ以
下（平均粒径約10〜30μｍ）であり、厚さは、１μｍ以
下である。本発明で使用するアルミニウムのフレーク状
被粉砕物は、更に、BET法による比表面積が、１m2/g以
上であることが好ましい。比表面積が、１m2/g未満の場
合には、ウィスカーとの間で均一な混合物が形成され難
く、最終的に得られる成形体の強度及び伸びが不十分と
なる。いうまでもなく、上述のアルミニウムの湿式粉砕
における有機溶剤、粉砕助剤、粉砕手段等は、全て公知
のものであり、本発明で使用するアルミニウム粉末は、
上記に例示した製造方法により、限定されるものではな
い。 本発明で使用するウィスカーとしては、特に限定され
ず、SiC、Si3N4、Al2O3、K2O・６TiO2等の公知のウィス
カー材料が使用される。使用に際しては、これらのウィ
スカーの絡まり状態を予めほぐしておくことも、従来技
術におけると同様である。 アルミニウムの湿式粉砕粉とウィスカーとの混合割合
は、強化複合材の用途、ウィスカーの種類等により、変
わり得るが、前者99〜50容積％に対し後者１〜50容積％
程度とすることが好ましい。 本発明複合材は、前述の低沸点で、アルミニウムと化
合物を作らず且つ低毒性の溶媒中で両者を均一に混合し
た後、溶媒を除去し、以後常法に従って、缶に詰め、減
圧下に脱ガスし、封缶し、熱間若しくは冷間で押出し成
形することにより製造される。 発明の効果 本発明によるウィスカー強化複合材は、アルミニウム
マトリックスとウィスカーとが均一に分布しているの
で、強度、伸び等の機械的特性に優れている。また、製
造に際しては、アルミニウムの湿式粉砕から成形に至る
までの工程を空気を遮断して行うことが可能なので、粉
塵爆発の危険性を除くことができるとともに、複合材中
の酸素含有量を低く押えることが出来る。 実施例 以下実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明らかにする。 実施例１ マイナス100メッシュの空気アトマイズアルミニウム
粉末（AA6061）1kgとミネラルスピリット2lとを直径50c
m、長さ18cm、含有スチールボール（直径1/4インチ）の
量50kgのボールミルに入れ、56rpmで６時間粉砕した。
被粉砕物を350メッシュのスクリーンを通過させた後、
吸引濾過し、残存するミネラルスピリットをイソプロパ
ノールにより置換した。 上記のイソプロパノールに分散されたアルミニウム粉
砕物（直径44μｍ以下、平均粒径約10〜30μｍ、厚さ１
μｍ以下）と予めイソプロパノールに十分分散させたK2
O・６TiO2ウィスカーとを、ウィスカーの体積分率が20
％となるような割合で、均一に混合した後、再び吸引濾
過し、アルミニウム缶に詰め、520℃で２時間減圧下に
脱ガスした。脱ガス終了後、封缶し、520℃で押出比10
で熱間押出しを行い、ウィスカー強化アルミニウム複合
材を得た。 下記第１表に湿式粉砕アルミニウムの比表面積とＴ−
６処理後の機械的強度を示す。なお、第１表には、実施
例２及び比較例１〜２の結果をも併せて示す。 実施例２ ボールミルによるアルミニウム粉末の粉砕時間を２時
間とする以外は実施例１と同様にしてウィスカー強化ア
ルミニウム複合材を得た。 比較例１ ウィスカーを使用しない以外は実施例１と同様にして
アルミニウム押出し材を得た。 比較例２ 湿式粉砕アルミニウム粉末に代えてマイナス350メッ
シュの空気アトマイズアルミニウム粉末を使用する以外
は実施例１と同様にしてウィスカー強化アルミニウム複
合材を得た。 第１表に示す結果から明らかなように、ウィスカーを
強化材として使用し且つマトリックス成分として湿式粉
砕アルミニウム粉砕物を使用する本発明複合材は、強度
に優れ、伸びも大きい。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−246335（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−87837（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−116735（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．平均粒径10〜30μｍ、厚さ１μｍ以下であるアルミ
ニウムフレークをマトリックス主成分の原料として、ま
たウィスカーを強化材として用いてなる複合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62267958A JP2824521B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62267958A JP2824521B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 複合材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111829A JPH01111829A (ja) | 1989-04-28 |
| JP2824521B2 true JP2824521B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=17451957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62267958A Expired - Lifetime JP2824521B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2824521B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115679229B (zh) * | 2022-12-12 | 2023-11-17 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种钛酸钾晶须增强铝基复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60116735A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-24 | Showa Alum Corp | 繊維強化アルミニウム材料の製造方法 |
| JPS6187837A (ja) * | 1984-10-08 | 1986-05-06 | Toyota Motor Corp | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
| JPS61246335A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-11-01 | Honda Motor Co Ltd | 繊維強化金属部材 |
-
1987
- 1987-10-22 JP JP62267958A patent/JP2824521B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01111829A (ja) | 1989-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kim et al. | Surface oxides in P/M aluminum alloys | |
| EP0725045B1 (de) | Verfahren zur Herstellung gesinterter alpha-Al2O3-Körper sowie deren Verwendung | |
| DE69223194T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Verbundlegierungspulver mit Aluminiummatrix | |
| DE1909781A1 (de) | Metallpulver aus gekneteten Verbundteilchen und Verfahren zu deren Herstellung | |
| JPH0530890B2 (ja) | ||
| WO2006134980A1 (ja) | マグネシウム合金粉体原料、高耐力マグネシウム合金、マグネシウム合金粉体原料の製造方法および高耐力マグネシウム合金の製造方法 | |
| DE4319460A1 (de) | Verbundwerkstoffe auf der Basis von Borcarbid, Titandiborid und elementarem Kohlenstoff sowie Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| EP0529993B1 (en) | Production of Aluminum matrix composite powder | |
| EP3055870B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines permanentmagneten | |
| DE112018005544T5 (de) | Kompressorbestandteil für einen Transporter und Herstellungsverfahren dafür | |
| US2966731A (en) | Aluminum base alloy powder product | |
| JP2703840B2 (ja) | 高強度の過共晶Ａ１―Ｓｉ系粉末冶金合金 | |
| JP2824521B2 (ja) | 複合材 | |
| DE69320649T2 (de) | Siliziumlegierung, verfahren zu deren herstellung und verfahren zur herstellung konsolidierter produkte aus dieser legierung | |
| DE19606689A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses auf Basis eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetallegierung | |
| US4676830A (en) | High strength material produced by consolidation of rapidly solidified aluminum alloy particulates | |
| US2966732A (en) | Aluminum base alloy powder product | |
| EP0256449B1 (de) | Pulvermetallurgische Herstellung eines Werkstücks aus einer warmfesten Aluminiumlegierung | |
| DE102019111382A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer kristallinen aluminium-eisen-silizium-legierung | |
| EP0207268A1 (de) | Aluminiumlegierung, geeignet für rasche Abkühlung aus einer an Legierungsbestandteilen übersättigten Schmelze | |
| DE69215813T2 (de) | Kompaktierter und verstärkter Werkstoff aus Aluminium-Legierung und Verfahren zur Herstellung | |
| US4389258A (en) | Method for homogenizing the structure of rapidly solidified microcrystalline metal powders | |
| JP2635996B2 (ja) | 高密度炭素材成形体用の粉末および高密度炭素材料の製造方法 | |
| Ma | Consolidation and mechanical behaviour of nanophase iron alloy powders prepared by mechanical milling | |
| DE69407153T2 (de) | Verfahren zur herstellung eines permanentmagneten auf alnico-basis |