JP3283516B2 - アルミニウム−マグネシウムマトリックス合金を含有する鋳造複合材料の製造法 - Google Patents

アルミニウム−マグネシウムマトリックス合金を含有する鋳造複合材料の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は鋳造複合材料、殊にAl−Mgマトリックス
と、マグネシウムと反応する酸化アルミニウムのような
強化微粒子を含む鋳造複合材料の製造に関する。
鋳造複合材料は、従来は反応器中でマトリックス合金
を融解し、その後短小の非連続性の粒子を添加して形成
される。該混合物は、マトリックス合金が上記粒子に濡
れるのを助長するために勢いよく混合され、適切な混合
時間の後、上記混合物は鋳型もしくは型に入れて鋳造さ
れる。該混合は混合物中への気体の導入を最少にしつつ
行われる。それによって生成する複合材料は合金組成の
マトリックス全体に分散された微粒子強化剤を含有す
る。
このような鋳造複合材料は、粉末冶金技術や浸潤技術
によって生産される他のタイプの金属−マトリックス複
合材料よりも、はるかに安価に製造できる。米国特許4,
759,995号、4,786,467号および5,028,392号に開示され
るように、この方法により生産される複合材料は、それ
らが初めて紹介された後わずか数年間で商業的に成功し
た。
上記鋳造複合材料は完全に濡れた粒子でボイドがほと
んどなく一般的に均一の微細構造あるのが好ましい。完
全な濡れ（ウエッティング）は十分な複合強度と他の機
械特性を実現するのに必要である。同様に重要なこと
は、完成した鋳造複合材料の微細構造と機械的性質に悪
影響を与える可能性のある有害相の形成を避ける必要が
あることである。
酸化アルミニウム粒子で強化された鋳造複合材料のア
ルミニウム合金マトリックス中にマグネシウムが存在す
ることは重大な問題を引き起こしてきた。0.5パーセン
トもしくはそれ以上のマグネシウムは、エージング処理
において最大限の強度を達成するために、多くのアルミ
ニウム合金で必要とされている。マトリックスの0.5パ
ーセントもしくはそれ以上程度の多量のマグネシウムを
有するアルミニウムマトリックス合金は容易に酸化アル
ミニウム微粒子に濡れるが、上記微粒子と反応して脆い
スピネル相MgAl2O4を生ずる可能性がある。スピネル相
の形成はマトリックス合金マグネシウム含有量の減少の
主な原因で、上記マトリックス合金が、後続のエージン
グ処理の間、その最大限の潜在的強度に達するのを妨げ
る。形成されるスピネルの量は、マトリックス合金のマ
グネシウム含有量、混合温度、混合時間の３つの要因に
依存する。混合温度が680−730℃で、混合時間が１−２
時間であるという正常な混合条件下では、合金マトリッ
クスのマグネシウム含有量が形成されるスピネルの量の
主要な決定要因となる。少量のマグネシウムを含むアル
ミニウムマトリックス合金は、広範囲なスピネル形成を
示さないが、また、酸化アルミニウム微粒子を容易には
濡らさない。
ある環境下で作用するのが好ましいが、マトリックス
と粒子の間の濡れの強化あるいは化学的相互作用の制御
に用いられ得る多くの技術がある。該粒子は特別な被覆
により改良可能であるが、被覆操作により粒子と複合材
料は大いに高価なものとなる。少量の反応性気体が混合
容器内に導入され得るが、濡れが改良されるのは鋳造複
合材料中の多孔性が増すという不利を伴う場合のみであ
る可能性がある。濡れを改良する他の手段は、混合が達
成される時の温度を上げることであるが、温度が上昇す
ると、熱力学的に有利な有害相の発生を加速することに
なり、この有害相は、動力学的にはより低い温度ではゆ
っくりと形成するものである。
それゆえ、アルミニウム−マグネシウム合金の鋳造複
合材料と反応性の粒子、殊に酸化アルミニウム粒子を製
造するための改良技術は継続して必要とされている。本
発明はこの必要性を満たし、さらに関連する有益性を提
供するものである。
発明の開示 本発明はマグネシウムをも含むアルミニウム合金マト
リックス中の酸化アルミニウム（あるいは他の反応性
の）微粒子を含む鋳造複合材料の製造に利用される方法
を提供する。この方法によりスピネル形成とスピネル形
成によるマグネシウムの損失は大いに減少する。他種類
の元素は合金に添加されず、このことは添加が他の性質
によくない影響を与える可能性があるか、もしくは他の
理由で受け入れられない可能性のある場合に非常に有益
である。本方法は従来の複合混合装置で実施される。
本発明に従って、複合材料を製造する方法は、重量で
少なくとも４パーセントのマグネシウムを含むアルミニ
ウムベースの溶融マトリックス合金と該溶融マトリック
ス合金に不溶の不連続な強化粒子（好ましくは酸化アル
ミニウム粒子）の材料との第一混合物を提供する工程
と、該第一混合物を混合し、マトリックス合金を粒子に
濡らし該粒子を溶融マトリックス合金の体積全体に分散
させる工程とからなる。上記第一混合物はマトリックス
合金のマグネシウム含有量をマグネシウムを４重量パー
セント以下に減らすように希釈されて第二混合物を形成
し、該第二混合物が鋳造される。鋳造第二混合物複合材
料のマトリックス合金は0.5から３重量パーセントのマ
グネシウムを含み、該複合材料は５から25体積パーセン
トの微粒子強化材を含むのが好ましい。
本発明は二つの発見に基づくものである。その第一
は、少なくとも４重量パーセントのマグネシウムを含む
溶融Al−Mg合金は酸化アルミニウムのような粒子と混合
の間化学的に反応して粒子−マトリックス界面で薄いス
ピネル層を生ずることであり、その第二は、もしこのよ
うな溶融マトリックス合金が、少なくとも４重量パーセ
ントのマグネシウムを含んで準備され、薄いスピネル層
が粒子−マトリックス界面で形成されるように上記微粒
子と混合され、それからマグネシウムが４パーセント以
下の含有量になるまで希釈されるならば、界面でのスピ
ネル形成は希釈された合金中において実質的に進行しな
い。４重量パーセント以上のΜｇを含むAl−Mg合金マト
リックスを有する複合材料の需要は殆どないので、希釈
された合金中の進行性のスピネル反応に抗する溶融複合
材料の安定化は、重要なことである。複合材料の反応特
性は最終状態に達するための経路に依存し、本発明によ
り生産された複合材料については、他の技術で生産され
たものとは異なる独特の材料である。
かくして、たとえば、Al−Mg2重量パーセントのマト
リックス合金を用いて直接に混合されたAl−Mg2重量パ
ーセント／酸化アルミニウム微粒子複合材料は、ひどい
スピネル反応を示し、マトリックス中のマグネシウムが
失われる。最初に少なくとも４重量パーセントのマグネ
シウムを含むマトリックス合金を準備し、該マトリック
ス合金を粒子に濡らし、それからアルミニウムを添加し
て上記混合物を希釈することにより製造される同じ組成
の複合材料は、マトリックス中のスピネル反応とマグネ
シウムの損失はごくわずかである。
上記複合材料は、複合材料中の気体の量が最少になる
方法に従って準備され、境界面の濡れと良好な強度特性
を促進するのが好ましい。本発明のこの観点に従って複
合材料を製造する方法は、少なくとも約４重量パーセン
トのマグネシウムを含む溶融したアルミニウムベースマ
トリックス合金と、溶融マトリックス合金に不溶の不連
続な酸化アルミニウム強化粒子塊とを含む第一混合物を
提供する工程と、該溶融合金を粒子に濡れさせるために
該第一混合物を混合する工程とからなる。上記混合工程
は、上記粒子が溶融物の体積全体に分散され、マトリッ
クス合金による該粒子の濡れを促進するために該マトリ
ックス合金が互いに入り込んでせん断されるという条件
のもので達成される。粒子の第一の混合物と溶融マトリ
ックス合金内への気体の導入と気体の保持を最少にしつ
つ上記混合は行われる。該第一混合物は、その後、マト
リックス合金のマグネシウム含有量を４重量パーセント
以下に減らすように希釈されて第二混合物を形成し、そ
して鋳造される。
本発明は鋳造複合材料の技術において、重要な進歩を
提供する。このようなアルミニウム−マグネシウムマト
リックスと反応性の粒子とを含む材料は、スピネル反応
を抑制するために他の元素を添加することなく準備され
得る。本発明の他の特徴と長所は添付図面とともに示さ
れる以下の好ましい実施例の詳細な記載により明らかに
される。添付図面は、例示として、本発明の原理を示す
ものである。
図面の簡単な説明 図１は本発明の方法を示すフローチャートである。
図２は、直接混合法について、Al−Mg/15体積パーセ
ントの酸化アルミニウムの溶融物であるマトリックス合
金の、時間の関数で表したマグネシウム含有量を示す図
である。
図３は、直接混合法により生産された合金について、
マトリックス合金の最初のマグネシウム含有量の関数と
してマトリックス合金中のマグネシウム損失の速度を示
す図である。
図４は、Al−Mg/15体積パーセントの酸化アルミニウ
ムの溶融物であるマトリックス合金のマグネシウム含有
量を表し、直接混合法により生産された材料と希釈法に
より生産された材料の比較を示す図である。
図５は、直接混合法により用意されたAl−２重量パー
セントのMg/15体積パーセントの酸化アルミニウムを含
む鋳造複合材料の顕微鏡写真である。
図６は、希釈法により用意されたAl−1.9重量パーセ
ントのMg/15体積パーセントの酸化アルミニウムを含む
鋳造複合材料の顕微鏡写真である。
発明を実施するための最良の形態 図１は本発明の希釈法により複合材料を製造する好ま
しい方法の工程を示すフローチャートである。工程20に
おいては第一のマトリックス合金が提供され融解され
る。該第一マトリックス合金は少なくとも約４重量パー
セントのマグネシウムを含み、随意に他の元素を、たと
えば銅、マンガン、珪素、クロムおよび亜鉛のような元
素を含む、アルミニウムを主成分とする合金である。他
の元素は、最終的な鋳造複合材料の機械的あるいは物理
的性質に影響するため、きまって存在し、本件では考慮
していない。他の元素の量は調節され合金の希釈につい
て考慮されて最終的な組成に達するようにされねばなら
ない。第一マトリックス合金は「アルミニウムを主成
分」としたものであり、約50重量パーセント以上のアル
ミニウムを含むことを意味する。アルミニウムの割合が
もっと少ない場合は、希釈後、強化材微粒子含有量が少
なすぎて実用的な値ではなくなるため、本発明の方法で
は実施可能でない。
第一のマトリックス合金は少なくとも約４重量パーセ
ントのマグネシウムを含まねばならない。もしマグネシ
ウム含有量がより少ないならば、最初の混合の間に相当
なスピネル反応が起こる。もしマグネシウム含有量がも
っと多ければ、連続的な保護層を形成する反応はより効
果的である。アルミニウム含有量が50重量パーセント以
上でなければならないという制限と溶融物中に他の元素
が存在するということによる以外は、マグネシウム含有
量に対する技術的な上限は無い。しかしながら、微粒子
の体積割合については、後続の希釈の影響による重要な
実際的な上限がある。第一のマトリックス合金のマグネ
シウム含有量はそれほど多くなくてもよく、最終のある
いは第二のマトリックス合金含有量への希釈の後、微粒
子の体積割合は約５体積パーセントという技術的な最小
値よりも少なくなるであろう。それゆえ、一般的に、第
一マトリックス合金は約４から約７パーセントのマグネ
シウムを含むのが好ましい。
本発明の方法の一つの実際的な応用の説明例におい
て、Al−４重量パーセントMgのマトリックスと30体積パ
ーセントの酸化アルミニウム微粒子強化材とを含有する
複合材料が混合される。混合の後、充分なアルミニウム
がアルミニウムを主成分とするマトリックスに添加され
て３重量パーセントのMgとなり、生ずる複合材料は、酸
化アルミニウム微粒子強化材の含有量は24.3体積パーセ
ントとなる。同様に、もしマトリックスがアルミニウム
の添加によりMgが１重量パーセントとなるように希釈さ
れれば、生ずる複合材料は酸化アルミニウム微粒子強化
材の含有量は9.7パーセントとなる。これら強化材の含
有量と複合材料の両方とも実用的な値である。米国特許
4,943,413号で提案されたようなマグネシウムを主成分
とするマトリックス合金から出発する場合と比較すれ
ば、最終的な酸化アルミニウム含有量は実用的な値とし
ては少なすぎる。もし68重量パーセントのMgと32重量パ
ーセントのAlマトリックスを有するマグネシウムベース
出発材料に40体積パーセントの酸化アルミニウム微粒子
強化材を添加し、これを充分な量のアルミニウムの添加
により希釈してマグネシウム含有量を３重量パーセント
とするならば、生成する複合材料は、酸化アルミニウム
含有量がたった3.8体積パーセントとなる。同じ出発材
料が、マグネシウム含有量が１重量パーセントになるま
で希釈される場合は、生ずる複合材料は酸化アルミニウ
ムの含有量がたった1.3体積パーセントとなる。これら
の強化材含有量は実用的な値としてはあまりに低すぎ
る。
マトリックス合金はおそよ680−730℃の混合温度まで
加熱され、真空下で脱気されるのが好ましい。工程22に
おいて、微粒子物質が溶融物の表面下であるいは表面に
添加される。該微粒子物質は全部一度に添加されてもよ
く、あるいは、混合の間、徐々に添加されてもよい。該
微粒子物質は第一マトリックス合金に溶解しない。まっ
たく溶解しないのが好ましいが、少量の溶解は許容され
る。さらに、強化材粒子は、粒子−マトリックス界面で
スピネル相（MgAl2O4）のようなマグネシウム含有相を
形成するために化学的にマグネシウムと反応する組成物
からなる。（化学反応は溶解とは区別され、溶解の場合
は反応は起こらない。） このような微粒子強化材で商業的に最も重要なのは酸
化アルミニウム（アルミナ、あるいはAl2O3）で多くの
形態のいずれでもよいが、酸化アルミニウムを含むいく
つかの組成物の化合物のような他の材料もまた本発明の
方法で実施可能である。粒子は、他の酸化物のような不
純物を少量含んでいてもよい。本発明は次の場合に必要
となる。酸化アルミニウムのような粒子がマトリックス
合金中に存在するマグネシウムと高温で反応し、スピネ
ル相を形成する場合であり、それゆえ、粒子が充分な酸
化アルミニウムを含み実質的なスピネル反応を生ずる場
合はいつでも有益である。典型的な場合において、上記
粒子は直径が５−20μｍでアスペクト比が１−５である
が、これらのパラメータは例示であり、本発明を制限す
るものでない。添加される微粒子物質の量は、最終的な
鋳造複合生成物中の微粒子の必要とされる体積割合と最
終生成物のマグネシウム含有量に達するための希釈の程
度によって決定される。第一混合物中の微粒子の量は、
希釈後の混合物中で微粒子が少なくとも約５体積パーセ
ントとなるのに十分であるべきである。この最少体積割
合以下のより少量の微粒子の場合は複合材料の性質を改
良するのに効果的ではなく、複合材料を製造する費用に
見合わない。最終鋳造複合材料生成物中の微粒子の量は
約５から約25体積パーセントであるのが望ましい。
工程24において、微粒子と第一マトリックス合金は共
に混合され、粒子に対してマトリックス合金を濡れさせ
る。好ましいバッチ混合工程において、混合は真空下に
おいて混合物中に渦を生じない高せん断混合用かき混ぜ
羽根を用いて行われる。混合は充分長い時間、典型的に
は30−60分間続けられ、第一マトリックス合金の粒子へ
の濡れを達成し、粒子−マトリックス界面での薄い保護
層を確実に形成する。このような混合技術とそれに付随
する器具は、該技術において既知であり、たとえば、米
国特許4,759,995号、4,786,467号、および5,028,392号
に記載されている。
この時点で上記工程により少なくとも約４重量パーセ
ントのマグネシウムを含む第一マトリックス合金を含
み、酸化アルミニウム粒子のような粒子に濡れた状態に
ある複合溶融物ができる。前述の議論はこの第一混合物
を準備する好ましい方法を開示したが、それはいずれの
実施可能な技術によっても用意され得る。この時点での
第一混合物は、それを固体形に鋳造しないで後続の工程
で利用されるのがよい。別の例としては、第一混合物は
鋳造されて固体形となり、その後希釈のために畜えられ
たり他の場所に輸送されてもよい。
工程26において、第一混合物は、マトリックス合金の
マグネシウム含有量を約４重量パーセント以下に減少す
るようにマグネシウムに関して希釈され、第二混合物を
形成する。該希釈は、マグネシウムを全く含まないか殆
ど含まない混合物のアルミニウムもしくはアルミニウム
合金に添加することにより実行されるのが好ましい。合
金の希釈は濡れていない粒子を含むべきでない、という
のは、該粒子は決して濡れ性にならず、希釈された合金
中での進行性のスピネル形成により劣化するであろうた
めである。希釈により、溶融マトリックス合金中のマグ
ネシウムの濃度百分率は、他の元素の濃度百分率および
混合物中の微粒子の体積濃度と同様に減少する。この理
由のために、第一混合物中の初期濃度は希釈材料を念頭
に置いて選択されねばならず、それによって第二混合物
は所望の最終組成を有することになる。
工程28において、添加された希釈材料は第一混合物中
に混合され、上記溶融物全体に完全に分散される。この
混合は、この目的が均一な溶融物を生ずることだけで、
溶融マトリックス合金を害粒子に濡れさせるのが目的で
はないので、比較的穏やかに短時間の混合でよい。本発
明の一つの重要な利点は、上記希釈技術はスピネル形成
に好ましい影響を与えるが、希釈以前に達成された上記
粒子に対する溶融マトリックス合金の濡れに悪影響を与
えないということである。高せん断混合は所望によりな
し得るが、もし濡れが第一混合物において達成されてい
たなら、必ずしも必要ではない。
工程30において、第二混合物は希釈と混合の後固体形
に鋳造される。たとえば、インゴット、銑鉄、DC（直接
チル鋳造）もしくは連続鋳造を含む、いかなる鋳造技術
も用いられ得る。鋳造複合材料は利用のために準備され
る。
鋳造複合材料の準備のための本発明の希釈法を説明す
るため、および、希釈法と最終マトリックス組成物で直
接に鋳造複合材料を用意する従来の方法を比較するため
に、いくつかの研究がなされた。
最初の研究において、一連の複合材料は、真空中720
℃でAl−Mg合金マトリックスと15体積パーセントの酸化
アルミニウム微粒子の直接混合法により準備された。初
期溶融物中のマグネシウムの量は1.24重量パーセントか
ら7.00重量パーセントまで変えられた。45分および90分
の混合の後、サンプルが採取され、マトリックスのマグ
ネシウム含有量が分析され、その結果は、マトリックス
中の重量パーセントによる全マグネシウム含有量と共に
表Ｉに示される。
図２は図式的に結果を表し、他の結果のための尺度を
拡張するためにMgの初濃度が7.00のデータを省いてあ
る。図２と表Ｉの両方から、マグネシウムをより多く含
む合金からよりも、マグネシウムをより少なく含む合金
からの方が、マグネシウムの損失はより急速であること
が明らかである。図３は、マグネシウムの初期の含有量
の関数としてマグネシウム損失の速度を示し、マグネシ
ウムの初濃度が約３パーセントまでマグネシウム損失の
速度が増加し、それ以上の初濃度では速度が減少するこ
とを図式的に描いている。マグネシウムの初濃度が約４
パーセント以上では損失の速度は殆ど零になる。それゆ
え、約３から約４重量パーセントのマグネシウム初濃度
の範囲は、低い値でのマグネシウムの多量の損失から、
高い価でマグネシウムの損失が殆ど零となる転移領域で
ある。ここで用いられた「約４パーセント」という用語
は、それ以上だとスピネル形成のためのマグネシウム損
失が殆ど零になる臨界マグネシウム濃度を反映するため
である。705℃と740℃でのマグネシウム損失の速度を決
定するために、ここで記載された試験と同様の他の試験
が行われ、同様の結果が得られた。他の研究によれば、
マトリックスからのマグネシウムの損失は、第一に、酸
化アルミニウム粒子中のアルミニウムと酸素を含むマト
リックス合金中でマグネシウムの反応によるスピネル相
の形成によることが示される。マグネシウムの一部は蒸
発で失われるであろうが、その量は比較的少ない。かく
して、図３のデータもまた、マグネシウムが約４重量パ
ーセント以下では実質的なスピネル形成がおこり、マグ
ネシウムが約４重量パーセント以上ではスピネル形成は
大いに減少することを示している。
本発明の希釈法では、第一の混合は少なくとも約４重
量パーセントのマグネシウムを有する合金中でなされ、
高温で進行性のスピネル形成を抑制するという有利さを
達成する。スピネル形成の進行の抑制は、粒子の表面の
連続的な保護層が優先的に原位置に形成されることによ
る、と確信される。該保護層はひどく細かいスピネルの
晶子（10−100ナノメートル）からなると確信される。
一旦この層が酸化アルミニウム粒子の表面に形成される
と、スピネル形成反応のさらなる進行は抑制される。し
かしながら、本発明の実施可能性はいかなる機構にも依
存せず、また、その機構の理解によっても制限されな
い。
第二の一連の試験は、約４重量パーセントよりも多い
マグネシウムを含むAl−Mgマトリックスと酸化アルミニ
ウム粒子を有する第一混合物を希釈する効果を評価する
ために行われた。第一混合物は、Al−4.7重量パーセン
トMgのマトリックスと20体積パーセントの酸化アルミニ
ウム粒子を含み、前記の方法で用意された。この合金の
サンプルは市販の純粋なアルミニウムの添加により種々
のマグネシウム含有量になるように希釈された。該希釈
された溶融物は連続的に120分間撹拌され、該溶融物の
マグネシウム含有量を決定するためにサンプルが60分と
120分のところで採取された。表IIは、第二マトリック
ス合金中のマグネシウムの量を重量パーセントで表した
結果を示す。
上記結果は、図４に図式的に示さ、比較のために図２
の曲線の一つも共に示されている。希釈法で作られた複
合溶融物は希釈後の露出によるマグネシウムのマグネシ
ウム含有量の減少はごくわずかであった。対照的に、直
接混合法により形成された複合溶融物は、同じ時間で大
量にマグネシウムが失われた。
これらの結果から、約４重量パーセント以上のマグネ
シウム含有量で有効であった安定化機構は、マグネシウ
ム含有量が約４重量パーセント以下になるように複合溶
融物が希釈された後に保持されていることがわかる。希
釈後の安定化効果の保持は重要である。４パーセント以
上のマグネシウム含有量での効果はある種の用途がある
が、大部分のアルミニウムを主成分とするマグネシウム
含有合金は、マグネシウム含有量が約0.5−３パーセン
ト程度である。希釈法によれば、有害なスピネル形成を
避けつつこれらのマグネシウム含有量の鋳造複合材料を
用意できる。
安定化の保持は、マグネシウム含有複合溶融物が、時
間が延長されても鋳造温度で保たれ得るためにも重要な
ことである。商業的に鋳造を実施する場合、数時間の
間、溶融物を鋳造温度に保つことはしばしば必要なこと
である。不活性気体で覆うことで溶融物の酸化を防ぐけ
れども、しかしスピネルを形成するスピネル反応は、表
面酸化に対する保護にもかかわらず直接溶融工程により
用意される溶融物中で進行する。本希釈法は希釈された
合金中でスピネル反応を抑制し、希釈された合金は一定
時間鋳造温度で保持され得る。
図５と６は直接混合（図５）と希釈法（図６）によっ
て用意され、その後鋳造前に60分間鋳造温度で保持され
た複合材料の微細構造を示す。（該微細構造は王水中で
表面腐食されたものであり、王水はアルミニウム合金マ
トリックスを攻撃するが、酸化アルミニウムやスピネル
を攻撃しない。それゆえ、上記顕微鏡写真はマトリック
ス合金と接触する粒子表面の性質を示す）。上記材料は
約２パーセントの比較可能なマグネシウム初濃度を含有
する。直接混合により用意された複合材料は、微細構造
中に実質的に一定量のスピネルを含むが、希釈法によっ
て準備された複合材料は、ただ細かい晶子の保護層を有
するのみである。かくして、希釈法による上記材料は特
異なものであり、直接法で製造された材料とは比較にな
らない。進行性のスピネル形成を排除することは二つの
重要な有益な効果がある。スピネル排除による微細構造
と特性の改良、および、後の熱処理によってマトリック
ス中で達成され得る強度を制限するマトリックスからの
マグネシウムの損失を排除することである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロイド、デビッド・ジェームス カナダ、ケイ７エム・６ビー７、オンタ リオ、キングストン、ベルウイック・プ レース865番 (72)発明者 ジン、イルジョーン カナダ、ケイ７エム・５ビー１、オンタ リオ、キングストン、サセックス・ブル ーバード696番 (72)発明者 スキボー、マイケル・デビッド アメリカ合衆国、92024・カリフォルニ ア、ルーカディア、エオラス・ストリー ト1346番 (56)参考文献 特開 平１−234536（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−500201（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−43455（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−819（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許5083602（ＵＳ，Ａ) 米国特許5025849（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/10 C22C 21/00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複合材料の製造法であって、 少なくとも４重量パーセントのマグネシウムを含むアル
    ミニウムを主成分とするマトリックス合金の溶融物と該
    溶融マトリックス合金に不溶で、不連続性の強化粒子材
    からなり、粒子−マトリックス界面でスピネル層を形成
    可能な組成物である第一混合物を提供し、該マトリック
    ス合金で上記強化粒子を濡らし、 マトリックス合金のマグネシウム含有量が４重量パーセ
    ント以下に減少するまで上記第一混合物を希釈して第二
    混合物を生産し、 該第二混合物を鋳造する工程から成る複合材料の製造
    法。
  2. 【請求項２】上記粒子をマトリックス合金に濡らすにあ
    たり、少なくとも４重量パーセントのマグネシウムを含
    む溶融したアルミニウムを主成分とするマトリックス合
    金と該溶融マトリックス合金中の不溶性の不連続性の強
    化粒子材とを、該マトリックス合金が粒子に濡れ、該粒
    子が溶融合金の体積全体に分散されるまで混合する請求
    項１に記載の製造法。
  3. 【請求項３】上記第二混合物が少なくとも５体積パーセ
    ントの粒子を含む請求項２に記載の製造法。
  4. 【請求項４】上記第二混合物が５から25体積パーセント
    の粒子を含む請求項２に記載の製造法。
  5. 【請求項５】上記第一混合物マトリックス合金のマグネ
    シウム含有量が４から７重量パーセントである請求項２
    に記載の製造法。
  6. 【請求項６】上記第二混合物マトリックス合金のマグネ
    シウム含有量が0.5から３重量パーセントである請求項
    ２に記載の製造法。
  7. 【請求項７】上記混合工程中、真空が第一混合物に適用
    される請求項２に記載の製造法。
  8. 【請求項８】上記希釈工程が第一混合物にアルミニウム
    を添加することにより行われる請求項２記載の製造法。
  9. 【請求項９】上記強化粒子がマグネシウムと化学的に反
    応する材料からなる請求項２に記載の製造法。
  10. 【請求項１０】上記強化粒子が酸化アルミニウムを含む
    請求項２に記載の製造法。
  11. 【請求項１１】上記第一混合物の混合工程後、該第一混
    合物の希釈工程前に、（ａ）該第一混合物を鋳造し、そ
    の後（ｂ）該第一混合物を再融解するという付加的工程
    を含む請求項２に記載の製造法。
  12. 【請求項１２】混合されている材料中への気体の導入も
    最少にし、かつ混合されている材料内の気体の保持も最
    少にしつつ、濡れを促進するために上記粒子と上記マト
    リックス合金のせん断を伴なって、上記混合が行われる
    請求項２に記載の製造法。
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