JP3163113B2 - 高靱性且つ高耐摩耗性Al金属間化合物複合体 - Google Patents

高靱性且つ高耐摩耗性Al金属間化合物複合体

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JP3163113B2 JP12292791A JP12292791A JP3163113B2 JP 3163113 B2 JP3163113 B2 JP 3163113B2 JP 12292791 A JP12292791 A JP 12292791A JP 12292791 A JP12292791 A JP 12292791A JP 3163113 B2 JP3163113 B2 JP 3163113B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高靱性且つ高耐摩耗性
Al金属間化合物複合体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、摺動部材用構成材料としてAl固
溶体にAl金属間化合物を分散させたものが知られてい
る(例えば、特開昭61−166982号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の構
成材料は、その硬度Hmvが200〜300程度であっ
て、苛酷な摺動状況下では耐摩耗性が不十分である、と
いった問題がある。
【0004】本発明は前記に鑑み、従来材と同様に軽量
であると共に高硬度、したがって高耐摩耗性であり、し
かも高靱性な前記Al金属間化合物複合体を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高靱性且つ
高耐摩耗性Al金属間化合物複合体は、AlおよびAl
合金の一方と、金属間化合物形成元素とのレーザビーム
による溶融、それに次ぐ凝固によって得られたAl金属
間化合物複合体であって、硬度Hmvが300以上、6
00以下であるAl金属間化合物マトリックス相と、そ
のマトリックス相よりも高硬度で、且つその硬度Hmv
が600以上、1500以下であるAl金属間化合物分
散相とより構成され、前記Al金属間化合物マトリック
ス相およびAl金属間化合物分散相は、金属間化合物形
成元素としてCu、Ni、CrおよびCoから選択され
る一種を含有し、Cu含有量は50重量%以上、75重
量%以下、Ni含有量は40重量%以上、65重量%以
下、Cr含有量は30重量%以上、55重量%以下およ
びCo含有量は40重量%以上、65重量%以下である
ことを特徴とする。
【0006】
【実施例】図1はAl金属間化合物複合体Cの金属組織
を示す概略図であり、その複合体Cは高硬度なAl金属
間化合物マトリックス相Mと、そのマトリックス相Mよ
りも高硬度なAl金属間化合物分散相Pとより構成され
る。
【0007】このように構成すると、マトリックス相M
に発生する、その脆性に起因した亀裂の伸長を点在す
る分散相Pによって阻止することができ、これにより実
質的に複合体Cの靱性を高め、また高硬度化を図ること
ができる。このような効果を得るためには、マトリック
ス相Mの硬度Hmvが300以上、600以下であり、
分散相Pの硬度Hmvが600以上、1500以下であ
ることが必要である。
【0008】マトリックス相Mおよび分散相Pは、Al
と金属間化合物を形成する金属間化合物形成元素とし
、Ni、Cu、CrまたはCoを含有する。 009】以下、金属間化合物形成元素としてCuを用い
たAlCu金属間化合物複合体Cについて具体的に説明
する。
【0010】図2は複合体Cの製造方法を示す。この方
法の実施に当っては、AlまたはAl合金製母材1を矢
印方向へ移動させ、その表面をオシレータ2より照射さ
れるレーザビーム3により溶融すると共にその溶融池4
に粉末供給機5よりキャリヤガスによってCu粉末6を
噴射し、同時にガス供給ノズル7よりシールドガス8を
噴射するものである。母材1には溶融池4の冷却,つま
り凝固に伴い複合体Cが形成される。
【0011】複合体Cの形成条件の一例を挙げれば次の
通りである。レーザ出力:5kW;スポットサイズ:直
径2.35mm;オシレータ:幅5mm、100Hz;母材
移動速度:250mm/min ;シールドガス:He、噴射
量2×104 ml/min ;キャリヤガス:He、噴射量1
1.5×104 ml/min ;母材:Al合金(A5052
材);Cu粉末:純度99%以上で粒径200メッシュ
以下、噴射量48.5g/min 。
【0012】図3は、複合体Cの金属組織を示す顕微鏡
写真である。同図において濃い灰色部分(黒色の粒状部
分を含む)がAlCu金属間化合物マトリックス相Mと
してのθ相であり、その硬度Hmvは約500である。
一方、薄い灰色の塊状部分はAlCu金属間化合物分散
相Pとしてのη相および/またはζ相であり、その硬度
Hmvは約1000である。この金属組織におけるCu
含有量は66重量%で、η相および/またはζ相の体積
分率Vfは35%である。
【0013】図4は複合体Cにおけるη相および/また
はζ相の体積分率Vfと硬度との関係を示す。η相およ
び/またはζ相の体積分率Vfを30%以上、40%以
下に設定することによって、高靱性且つ高硬度(Hmv
600以上)な複合体Cを構成することができる。η相
および/またはζ相の体積分率Vfが30%未満では、
マトリックス相Mの亀裂伸長を十分に抑制することがで
きないので、複合体Cが脆化し、また低硬度化する。一
方、40%を超えると、非常に脆いη相等によって複合
体Cの特性が支配されるので、複合体Cが脆化して低靱
性となる。複合体Cにおいて、η相および/またはζ相
の体積分率Vfを30%以上、40%以下に保持するた
めにはCu含有量は50重量%以上、75重量%以下に
設定される。
【0014】次に、金属間化合物形成元素としてNiを
用いたAlNi金属間化合物複合体について説明する。
【0015】この複合体も前記同様の方法で製造され、
また同様の金属組織を有する。この場合、AlNi金属
間化合物マトリックス相はNiAl3 相であり、その硬
度Hmvは約650である。一方、AlNi金属間化合
物分散相はNi2 Al3 相であり、その硬度Hmvは約
900である。
【0016】図5は、複合体におけるNi2 Al3 相の
体積分率と硬度との関係を示す。Ni2 Al3 相の体積
分率Vfを50%以上、80%以下に設定することによ
って、高靱性且つ高硬度(Hmv600以上)な複合体
を構成することができる。Ni2 Al3 相の体積分率V
fが50%未満では、前記同様に複合体が脆化し、また
低硬度化する。一方、80%を超えると、前記同様に複
合体が脆化して低靱性となる。複合体において、Ni2
Al3 相の体積分率Vfを50%以上、80%以下に保
持するためにはNi含有量は40重量%以上、65重量
%以下に設定される。
【0017】次に、金属間化合物形成元素としてCrを
用いたAlCr金属間化合物複合体について説明する。
【0018】この複合体も前記同様の方法で製造され、
また同様の金属組織を有する。この場合、AlCr金属
間化合物マトリックス相はCrAl4 相であり、その硬
度Hmvは約400である。一方、AlCr金属間化合
物分散相はCr4 Al9 相であり、その硬度Hmvは約
750である。
【0019】図6は、複合体におけるCr4 Al9 相の
体積分率Vfと硬度との関係を示す。Cr4 Al9 相の
体積分率Vfを60%以上、90%以下に設定すること
によって、高靱性且つ高硬度(Hmv600以上)な複
合体を構成することができる。Cr4 Al9 相の体積分
率Vfが60%未満では、前記同様に複合体が脆化し、
また低硬度化する。一方、90%を超えると、複合体が
前記同様に脆化して低靱性となる。複合体において、C
4 Al9 相の体積分率Vfを60%以上、90%以下
に保持するためにはCr含有量は30重量%以上、55
重量%以下に設定される。
【0020】次に、金属間化合物形成元素としてCoを
用いたAlCo金属間化合物複合体について説明する。
【0021】この複合体も前記同様の方法で製造され、
また同様の金属組織を有する。この場合、AlCo金属
間化合物マトリックス相はCo2 Al9 相であり、その
硬度Hmvは約400である。一方、AlCo金属間化
合物分散相はCo2 Al5 相であり、その硬度Hmvは
約850である。
【0022】図7は、複合体におけるCo2 Al5 相の
体積分率Vfと硬度との関係を示す。Co2 Al5 相の
体積分率Vfを10%以上、40%以下に設定すること
によって、高靱性且つ高硬度(Hmv600以上)な複
合体を構成することができる。Co2 Al5 相の体積分
率Vfが10%未満では、前記同様に複合体が脆化し、
また低硬度化する。一方、40%を超えると、前記同様
に複合体が脆化して低靱性となる。複合体において、C
2 Al5 相の体積分率Vfを10%以上、40%以下
に保持するためにはCo含有量は40重量%以上、65
重量%以下に設定される。
【0023】本発明は、例えば内燃機関におけるロッカ
アームのスリッパ面形成材料やシリンダブロックのボア
内面形成材料に用いられ、またブレーキディスクのパッ
ド摺接面形成材料としても用いられる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように構成する
ことによって、高靱性且つ高耐摩耗性を保持したAl金
属間化合物複合体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Al金属間化合物複合体の金属組織を示す概略
図である。
【図2】AlCu金属間化合物複合体の製造方法を示す
説明図である。
【図3】AlCu金属間化合物複合体の金属組織を示す
顕微鏡写真である。
【図4】η相および/またはζ相の体積分率VfとAl
Cu金属間化合物複合体の硬度との関係を示すグラフで
ある。
【図5】Ni2 Al3 相の体積分率VfとAlNi金属
間化合物複合体の硬度との関係を示すグラフである。
【図6】Cr4 Al9 相の体積分率VfとAlCr金属
間化合物複合体の硬度との関係を示すグラフである。
【図7】Co2 Al5 相の体積分率VfとAlCo金属
間化合物複合体の硬度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
C Al金属間化合物複合体 M Al金属間化合物マトリックス相 P Al金属間化合物分散相
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−197535(JP,A) 特開 平1−306531(JP,A) 特開 平4−136187(JP,A) 特開 平4−325638(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 1/00 C22C 21/00 - 21/18 C23C 4/00 - 4/12

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AlおよびAl合金の一方と、金属間化
    合物形成元素とのレーザビームによる溶融、それに次ぐ
    凝固によって得られたAl金属間化合物複合体であっ
    て、硬度Hmvが300以上、600以下であるAl金
    属間化合物マトリックス相と、そのマトリックス相より
    も高硬度で、且つその硬度Hmvが600以上、150
    0以下であるAl金属間化合物分散相とより構成され、
    前記Al金属間化合物マトリックス相およびAl金属間
    化合物分散相は、金属間化合物形成元素としてCu、N
    i、CrおよびCoから選択される一種を含有し、Cu
    含有量は50重量%以上、75重量%以下、Ni含有量
    は40重量%以上、65重量%以下、Cr含有量は30
    重量%以上、55重量%以下およびCo含有量は40重
    量%以上、65重量%以下であることを特徴とする高靱
    性且つ高耐摩耗性Al金属間化合物複合体。
  2. 【請求項2】 前記金属間化合物形成元素としてCuを
    含有し、前記Al金属間化合物分散相は、η相およびζ
    相の少なくとも一方よりなる、請求項記載の高靱性且
    つ高耐摩耗性Al金属間化合物複合体。
  3. 【請求項3】 η相およびζ相の少なくとも一方の体積
    分率Vfは30%以上、40%以下である、請求項
    載の高靱性且つ高耐摩耗性Al金属間化合物複合体。
  4. 【請求項4】 前記金属間化合物形成元素としてNiを
    含有し、前記Al金属間化合物分散相はNi2 Al3
    よりなる、請求項記載の高靱性且つ高耐摩耗性Al金
    属間化合物複合体。
  5. 【請求項5】 Ni2 Al3 相の体積分率Vfは50%
    以上、80%以下である、請求項記載の高靱性且つ高
    耐摩耗性Al金属間化合物複合体。
  6. 【請求項6】 前記金属間化合物形成元素としてCrを
    含有し、前記Al金属間化合物分散相はCr4 Al9
    である、請求項記載の高靱性且つ高耐摩耗性Al金属
    間化合物複合体。
  7. 【請求項7】 Cr4 Al9 相の体積分率Vfは60%
    以上、90%以下である、請求項記載の高靱性且つ高
    耐摩耗性Al金属間化合物複合体。
  8. 【請求項8】 前記金属間化合物形成元素としてCoを
    含有し、前記Al金属間化合物分散相はCo2 Al5
    である、請求項記載の高靱性且つ高耐摩耗性Al金属
    間化合物複合体。
  9. 【請求項9】 Co2 Al5 相の体積分率Vfは10%
    以上、40%以下である、請求項記載の高靱性且つ高
    耐摩耗性Al金属間化合物複合体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6043013B1 (ja) * 2016-08-08 2016-12-14 株式会社 匠 運搬装置

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