JP3399259B2 - Manufacturing method of light metal matrix composite material - Google Patents
Manufacturing method of light metal matrix composite materialInfo
- Publication number
- JP3399259B2 JP3399259B2 JP31502096A JP31502096A JP3399259B2 JP 3399259 B2 JP3399259 B2 JP 3399259B2 JP 31502096 A JP31502096 A JP 31502096A JP 31502096 A JP31502096 A JP 31502096A JP 3399259 B2 JP3399259 B2 JP 3399259B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- metal
- light metal
- oxide
- alumina
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、軽金属または軽金
属合金の複合材料の製造方法に関し、特にホウ酸アルミ
ニウムウィスカとコーティング層との界面密着性を向上
するために、γ−アルミナを介して金属酸化物または金
属複合酸化物をコーティングする軽金属基複合材料の製
造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a composite material of a light metal or a light metal alloy, and particularly to improve the interfacial adhesion between an aluminum borate whisker and a coating layer, metal oxidation via γ-alumina. The present invention relates to a method for producing a light metal matrix composite material which is coated with an object or a metal composite oxide.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属をマトリックスとする複合材料のう
ちで、特にアルミニウムの高温強度を向上した複合材料
として、ウィスカ強化アルミニウム基複合材料が開発さ
れてきた。これはウィスカを補強材として分散させたも
ので、このウィスカは針状単結晶で、容積率が比較的小
さい領域では、塑性加工が可能であり、特に押出し加
工、圧延加工によって成形でき、さらにマトリックス金
属または合金の融点以上の高温強度を維持する。一般
に、アルミニウム基複合材料のウィスカとして、炭化ケ
イ素、窒化ケイ素、炭素、アルミナ等の他、最近ではホ
ウ酸アルミニウムウィスカが開発されてきた。2. Description of the Related Art Among composite materials using a metal as a matrix, whisker reinforced aluminum-based composite materials have been developed as composite materials in which the high temperature strength of aluminum is improved. This is a dispersion of whiskers as a reinforcing material.This whisker is a needle-shaped single crystal, which can be plastically processed in the region where the volume ratio is relatively small, and can be formed by extrusion, rolling, and matrix formation. Maintain high temperature strength above the melting point of the metal or alloy. Generally, as whiskers for aluminum-based composite materials, in addition to silicon carbide, silicon nitride, carbon, alumina and the like, aluminum borate whiskers have been recently developed.
【０００３】ホウ酸アルミニウムウィスカにおいては、
アルミニウム合金中の高温強度向上に必須なマグネシウ
ムと反応するため、複合材料強度を著しく低下させる。
このため、ウィスカの表層部をSi3N4 でコーティング
する。ウィスカ成形体をNH 3 雰囲気中で加熱し表面に
酸窒化物層を形成する等の方法が取られていた。しか
し、これらの方法では焼成温度を1200℃以上と高くする
必要があるため、ホウ酸アルミニウムウィスカの焼成収
縮率が高くなり分解も著しくなる。In aluminum borate whiskers,
Magnesium essential for improving high temperature strength in aluminum alloy
The composite material strength is significantly reduced due to the reaction with the rubber.
Therefore, the surface layer of the whisker is3NFourCoated with
To do. NH whisker molding 3Heated in the atmosphere and on the surface
Methods such as forming an oxynitride layer have been taken. Only
However, in these methods, the firing temperature is raised to 1200 ° C or higher.
It is necessary to burn aluminum borate whisker
The reduction ratio becomes high and the decomposition becomes remarkable.
【０００４】また、NH3 雰囲気中で加熱するための特殊
な加熱炉が必要となる等の問題があった。これらに対し
て公知なコーティング技術として、例えば特開平３−２
７４２３４号公報に表面をスピネルで被覆されたホウ酸
アルミニウムウィスカを強化材として用い、アルミニウ
ム合金に添加されているマグネシウムとの反応を防止す
る技術が開示されている。この製造方法は、アルミニウ
ムとマグネシウムの水酸化物の沈殿を表面に析出させ、
これを焼成して酸化物とする方法で、この焼成時にさら
に有機バインダーまたは無機バインダーを添加して成形
性を向上したものである。しかし、上記製造方法により
得られる複合材料の特性は確実に向上しているが、高温
時における強度（引張り強度）は必ずしも十分とは言え
ない。そこで、高温時（例えば３５０℃）においても十
分な強度を得る工夫が要望されている。There is also a problem that a special heating furnace for heating in an NH 3 atmosphere is required. As a known coating technique for these, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-2
Japanese Patent No. 74234 discloses a technique of using aluminum borate whiskers whose surface is coated with spinel as a reinforcing material to prevent a reaction with magnesium added to an aluminum alloy. This manufacturing method deposits a hydroxide of aluminum and magnesium on the surface,
This is a method of firing to form an oxide, and an organic binder or an inorganic binder is further added during the firing to improve the moldability. However, although the properties of the composite material obtained by the above manufacturing method are definitely improved, the strength (tensile strength) at high temperature is not always sufficient. Therefore, there has been a demand for a device for obtaining sufficient strength even at a high temperature (for example, 350 ° C.).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、軽金
属基複合材料のマトリックス中のマグネシウムとホウ酸
アルミニウムウィスカとの反応を抑止するために、その
界面の化学的安定性を向上させた軽金属基複合材料の製
造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、
上記の界面の化学的安定性を向上するとともに、ホウ酸
アルミニウムウィスカとコーティング層のスピネルとの
密着性の向上を図った軽金属基複合材料の製造方法を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the chemical stability of the interface of a light metal matrix composite material in order to suppress the reaction between magnesium and aluminum borate whiskers in the matrix of the light metal matrix composite material. It is to provide a method for manufacturing a base composite material. Further, the object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a method for producing a light metal matrix composite material, which improves the chemical stability of the interface and improves the adhesion between the aluminum borate whisker and the spinel of the coating layer.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的は、強化材と
してホウ酸アルミニウムウィスカを所定の形状に成形し
た後、軽金属溶湯または軽金属合金溶湯を含浸させる軽
金属基複合材料の製造方法であって、前記ホウ酸アルミ
ニウムウィスカ表面に、γ−アルミナを形成し、γ−ア
ルミナと少くともＭｇ酸化物形成化合物を、８００から
１２００℃に加熱することにより部分的に反応させ、か
つ前記γ−アルミナの上に金属酸化物または金属複合酸
化物を被覆することを特徴とする軽金属基複合材料の製
造方法によって達成される。また、上記の目的は、前記
金属酸化物がマグネシアまたはシリカであって、前記金
属複合酸化物がＭｇを有する金属複合酸化物であること
を特徴とする軽金属基複合材料の製造方法によっても達
成される。さらに、上記の目的は前記金属複合酸化物が
スピネルであることを特徴とする軽金属基複合材料の製
造方法によっても達成される。 また、上記の目的は、前
記軽金属がアルミニウムまたはマグネシウムであること
を特徴とする軽金属基複合材料の製造方法によっても達
成される。[Means for Solving the Problems] The above object is a method for producing a light metal-based composite material, which comprises forming aluminum borate whiskers as a reinforcing material into a predetermined shape and then impregnating the molten metal or the molten metal alloy. the aluminum borate whiskers surface, form a .gamma.-alumina, .gamma. a
Lumina and at least Mg oxide forming compounds from 800
Partially react by heating to 1200 ° C,
One the achieved by the method for producing a light metal-based composite material, characterized by coating the metal oxide or metal composite oxide on a γ- alumina. The above object is also achieved by a method for producing a light metal matrix composite material, wherein the metal oxide is magnesia or silica, and the metal composite oxide is a metal composite oxide containing Mg. It Furthermore, the above-mentioned object is that the metal composite oxide is
Made of light metal matrix composite material characterized by being spinel
It is also achieved by the manufacturing method. The above object is also achieved by a method for producing a light metal matrix composite material, wherein the light metal is aluminum or magnesium.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】本発明では、ホウ酸アルミニウム
ウィスカの表面に直接スピネル等を形成するのではな
く、界面にγ−アルミナを介在させたため、ホウ酸アル
ミニウムウィスカとスピネルとの密着性が良くなる。こ
の結果、高温時（３５０℃）における引張り強度がγ−
アルミナを介在させないものに比べ約１０〜２０％向上
する。本発明では、ホウ酸アルミニウムウィスカを水に
分散したスラリー中においてホウ酸アルミニウムの表面
において水不溶性アルミン酸金属塩の前駆体を形成し、
この前駆体の焼成過程において化学式：ＭｇＡｌ2 Ｏ4
なるスピネル構造型であるγ−アルミナ（遷移型アルミ
ナ）を形成するものである。ここで、水不溶性アルミン
酸金属塩の前駆体として、加熱することによって酸化ア
ルミニウムになる化合物であればよい。例えば、酸化ア
ルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムまた
は塩化アルミニウム等のアルミニウム水酸化物、酸水酸
化物および炭酸塩の少なくとも一種以上を含有するもの
でよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, since the γ-alumina is interposed at the interface instead of directly forming spinel or the like on the surface of the aluminum borate whisker, the adhesion between the aluminum borate whisker and the spinel is improved. Become. As a result, the tensile strength at high temperature (350 ° C) was γ-
It is improved by about 10 to 20% as compared with that without alumina. In the present invention, a precursor of a water-insoluble metal aluminate is formed on the surface of aluminum borate in a slurry in which aluminum borate whiskers are dispersed in water,
In the firing process of this precursor, the chemical formula: MgAl 2 O 4
To form γ-alumina (transition type alumina) having a spinel structure type. Here, as the precursor of the water-insoluble metal aluminate, any compound may be used as long as it becomes aluminum oxide by heating. For example, it may contain at least one or more of aluminum hydroxide, acid hydroxide and carbonate such as aluminum oxide, aluminum sulfate, aluminum nitrate or aluminum chloride.
【０００８】さらに、本発明ではウィスカの原料として
は加熱により無水ホウ酸を形成するもの、例えばホウ素
酸化物、ホウ酸またはホウ酸のアルカリ金属塩等が用い
られる。また、その主成分は化学式：9Al2O3・2B2O3 ま
たは2Al2O3・B2O3であって、これらはアルミニウムとホ
ウ素の混合比を調整することによって、ウィスカ組成が
コントロールされる製造方法に基づくものであればよ
い。以下に、本発明について実施例によってさらに詳述
する。Further, in the present invention, as a raw material for whiskers, those which form boric anhydride by heating, such as boron oxide, boric acid or an alkali metal salt of boric acid, are used. Its main component is the chemical formula: 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3 or 2Al 2 O 3 · B 2 O 3 , and the whisker composition is controlled by adjusting the mixing ratio of aluminum and boron. It may be based on the manufacturing method. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
【０００９】[0009]
実施例１
本実施例では、図１に示されるように、表面がγ−アル
ミナで被覆されているホウ酸アルミニウムウィスカ（四
国化成工業（株）製、ウィスカ径０．５〜１μｍ、ウィ
スカ長１０〜３０μｍ）を蒸留水４中に投入し、図２の
ように、ウィスカが十分解繊されるまでプロペラ５によ
り、蒸留水またはウィスカを攪拌した後、ウィスカ量に
対してＡｌ2 Ｏ3 ゾルを３ｗｔ％、Ｍｇ（ＯＨ）2 を８
ｗｔ％添加混合する。ウィスカを成形冶具内へ移して圧
縮成形を行うことにより、１００×３８×１６ｍｍの寸
法を有する成形体を形成し、成形体を冶具ごと−５０℃
に保持した冷凍庫に入れ、この状態で成形体中の水分が
十分に凍結するまで保持する。Example 1 In this example, as shown in FIG. 1, an aluminum borate whisker whose surface is coated with γ-alumina (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., whisker diameter 0.5 to 1 μm, whisker length 10) was charged 30 .mu.m) in distilled water 4, as shown in FIG. 2, the propeller 5 to the whiskers is ten degraded fiber, after stirring the distilled water or whiskers, the Al 2 O 3 sol against whisker amount 3 wt%, Mg (OH) 2 8
Add wt% and mix. By moving the whiskers into a molding jig and performing compression molding, a molded body having a size of 100 × 38 × 16 mm is formed, and the molded body together with the jig is -50 ° C.
It is placed in the freezer held in the above condition and kept in this state until the moisture in the molded body is sufficiently frozen.
【００１０】次いで、成形体を冶具より取り出し、その
後図３に示されているように、内法寸法が３８×１６ｍ
ｍであり、長さが１４０ｍｍで、両端が開口し、一端に
重り８が一体に取り付けられたステンレン鋼製のケース
７内に上述のように形成された成形体６を充填した。次
に、成形体をケースごとヒータによって加熱することに
より成形体を十分に乾燥させ、これによりホウ酸アルミ
ニウムウィスカが体積率２５％にて無作為に配向された
成形体を形成した。次いで、成形体をケースごと６００
℃に１時間予熱した後、１０００℃で２時間加熱を行っ
た。図４に示されるように、成形体６をケースごと高圧
鋳造装置９の鋳型１２内に配置し、前記鋳型内に８００
℃のＡｌ合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）の溶湯１３を注湯
し、前記溶湯を鋳型に嵌合するプランジャ１０により、
約１０００ｋｇｆ／ｃｍ3 の圧力にて加圧し、その加圧
状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。Next, the molded body was taken out from the jig, and thereafter, as shown in FIG. 3, the internal dimension was 38 × 16 m.
m, the length was 140 mm, both ends were opened, and the molded body 6 formed as described above was filled in the case 7 made of stainless steel in which the weight 8 was integrally attached to one end. Next, the molded body was heated together with the case by a heater to be sufficiently dried, whereby a molded body in which aluminum borate whiskers were randomly oriented at a volume ratio of 25% was formed. Next, the molded body is 600
After preheating to ℃ for 1 hour, it was heated at 1000 ℃ for 2 hours. As shown in FIG. 4, the molded body 6 together with the case is placed in the mold 12 of the high-pressure casting apparatus 9, and 800 is placed in the mold.
The molten alloy 13 (° C) Al alloy (JIS standard AC8A) is poured, and the plunger 10 that fits the molten metal into the mold causes
Pressurization was performed at a pressure of about 1000 kgf / cm 3 , and the pressurized state was maintained until the molten metal completely solidified.
【００１１】溶湯が完全に凝固した後、ノックアウトピ
ン１１により鋳型１２より凝固体を取り出し、前記凝固
体に対して機械加工を施すことにより、ホウ酸アルミニ
ウムウィスカにて複合強化されたＡｌ合金よりなる複合
材料を切り出し、この複合材料に対して熱処理としてＴ
７処理を施した。After the molten metal is completely solidified, the solidified body is taken out from the mold 12 by the knockout pin 11, and the solidified body is machined so that it is made of an Al alloy which is composite-reinforced with aluminum borate whiskers. The composite material is cut out and T is used as a heat treatment for this composite material.
7 treatments were performed.
【００１２】比較例１
本比較例は、表面がγ−アルミナで被覆されていないホ
ウ酸アルミニウムウィスカ（四国化成工業（株）製、ウ
ィスカ径０．５〜１μｍ、ウィスカ長１０〜３０μｍ）
を実施例１と同様な要領および条件で処理を行うことに
より、複合材料を形成し、この複合材料に熱処理として
Ｔ７処理を施した。Comparative Example 1 In this comparative example, aluminum borate whiskers whose surface is not coated with γ-alumina (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., whisker diameter 0.5 to 1 μm, whisker length 10 to 30 μm)
Was processed under the same conditions and conditions as in Example 1 to form a composite material, and this composite material was subjected to T7 treatment as heat treatment.
【００１３】実施例２〜実施例４および
比較例２〜比較例３
本実施例および比較例は、表面がγ−アルミナで被覆さ
れているホウ酸アルミニウムウィスカ（四国化成工業
（株）製、ウィスカ径０．５〜１μｍ、ウィスカ長１０
〜３０μｍ）を実施例１の場合とＡｌ2 Ｏ3 ゾル、Ｍｇ
（ＯＨ）2 の添加量を変えた以外は同一の要領および条
件にて処理を行うことにより、複合材料を形成し、この
複合材料に対して熱処理としてＴ７処理を施した。Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 3 In these examples and comparative examples, aluminum borate whiskers (whiskers manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.) whose surfaces are coated with γ-alumina are used. Diameter 0.5-1 μm, whisker length 10
˜30 μm) in the case of Example 1 and Al 2 O 3 sol, Mg
A composite material was formed by performing the treatment under the same procedure and conditions except that the addition amount of (OH) 2 was changed, and this composite material was subjected to T7 treatment as heat treatment.
【００１４】実施例５〜実施例６および
比較例４〜比較例５
本実施例および比較例は、表面がγ−アルミナで被覆さ
れているホウ酸アルミニウムウィスカ（四国化成工業
（株）製、ウィスカ径０．５〜１μｍ、ウィスカ長１０
〜３０μｍ）を実施例１の場合と１０００℃で２時間を
変えた以外は、同一の要領および条件にて処理を行うこ
とにより、複合材料を形成し、この複合材料に対して熱
処理としてＴ７処理を施した。次いで、以上の複合材料
より引張試験片を作製し、試験温度３５０℃にて引張試
験を行った。その結果を表１および表２に示す。Examples 5 to 6 and Comparative Examples 4 to 5 In these examples and comparative examples, aluminum borate whiskers (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., whiskers) whose surface is coated with γ-alumina are used. Diameter 0.5-1 μm, whisker length 10
.About.30 .mu.m) in the same manner as in Example 1 except that 2 hours was changed at 1000.degree. C. to form a composite material, and the composite material was subjected to T7 treatment as heat treatment. Was applied. Next, a tensile test piece was prepared from the above composite material, and a tensile test was performed at a test temperature of 350 ° C. The results are shown in Tables 1 and 2.
【００１５】[0015]
【表１】 [Table 1]
【００１６】[0016]
【表２】 [Table 2]
【００１７】表１および表２より、表面がγ−アルミナ
で被覆されているホウ酸アルミニウムウィスカにＡｌ2
Ｏ3 ゾル、Ｍｇ（ＯＨ）2 を添加混合した後、８００〜
１２００℃で加熱することにより、複合材料の強度を大
幅に向上させることができることがわかる。このよう
に、表面がγ−アルミナで被覆されたホウ酸アルミニウ
ムウィスカの場合、金属基複合材料強度が向上したの
は、γ−アルミナがＭｇ（ＯＨ）2 と部分的に反応し、
界面部の密着強度が向上したためと考えられる。From Tables 1 and 2, aluminum borate whiskers whose surface is coated with γ-alumina are treated with Al 2
O 3 sol was added and mixed Mg (OH) 2, 800~
It can be seen that the strength of the composite material can be significantly improved by heating at 1200 ° C. Thus, in the case of aluminum borate whiskers whose surface is coated with γ-alumina, the metal-based composite material strength is improved because γ-alumina partially reacts with Mg (OH) 2 .
It is considered that this is because the adhesion strength at the interface portion was improved.
【００１８】実施例７
本実施例は、表面がγ−アルミナで被覆されているホウ
酸アルミニウムウィスカ（四国化成工業（株）製、ウィ
スカ径０．５〜１μｍ、ウィスカ長１０〜３０μｍ）を
実施例１の場合とはＡｌ2 Ｏ3 ゾル、Ｍｇ（ＯＨ）2 を
添加混合したものを、ＳｉＯ2 ゾル３ｗｔ％、Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）2 ８ｗｔ％に変えた以外は、同一の要領および条件
にて処理う行うことにより、複合材料を形成し、この複
合材料に対して熱処理としてＴ７処理を施した。次い
で、各複合材料より引張試験片を作製し、試験温度３５
０℃にて引張試験を行った。その結果を表２に合わせて
示す。表２より、表面がγ−アルミナで被覆されている
ホウ酸アルミニウムウィスカにＳｉＯ2 ゾル、Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）2 を添加混合した後、加熱することにより、複合材
料の強度を大幅に向上させ得ることがわかる。Example 7 In this example, an aluminum borate whisker having a surface coated with γ-alumina (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., whisker diameter 0.5 to 1 μm, whisker length 10 to 30 μm) was used. In the case of Example 1, a mixture of Al 2 O 3 sol and Mg (OH) 2 was added and mixed with 3 wt% of SiO 2 sol and Mg (O).
H) was replaced with 2 8 wt% by performing cormorants treatment in the same manner and conditions, to form a composite material was subjected to T7 treatment as heat treatment on the composite material. Next, a tensile test piece was prepared from each composite material and tested at a test temperature of 35
A tensile test was performed at 0 ° C. The results are also shown in Table 2. From Table 2, SiO 2 sol and Mg (O
It can be seen that the strength of the composite material can be significantly improved by adding and mixing H) 2 and then heating.
【００１９】実施例８〜実施例１３および
比較例６
本実施例は、表面がγ−アルミナで被覆されているホウ
酸アルミニウムウィスカ（四国化成工業（株）製、ウィ
スカ径０．５〜１μｍ、ウィスカ長１０〜３０μｍ）を
実施例１の場合とはＡｌ2 Ｏ3 ゾル、Ｍｇ（ＯＨ）2 を
添加混合したものを、酸化物の被覆層を形成する化合物
として、Ａｌ2 Ｏ3 ゾル、Ａｌの水和物（Ａｌ（ＯＨ）
3 等）、Ａｌの塩化物（ＡｌＣｌ3 等）、ＭｇＯゾル、
Ｍｇの水和物（Ｍｇ（ＯＨ）2 等）、Ｍｇの塩化物（Ｍ
ｇＣｌ2 等）、ＳｉＯ2 ゾルを一種もしくは二種以上の
添加混合に変えた以外は、同一の要領および条件にて処
理を行うことにより、複合材料を形成し、この複合材料
に対して熱処理としてＴ７処理を施した。次いで、各複
合材料より引張試験片を作製し、試験温度３５０℃にて
引張試験を行った。その結果を表３に合わせて示す。Examples 8 to 13 and Comparative Example 6 In this example, aluminum borate whiskers (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., whisker diameter 0.5 to 1 μm, whose surface is coated with γ-alumina, whisker length 10 to 30 [mu] m) of Al 2 O 3 sol as in example 1, a material obtained by adding and mixing Mg (OH) 2, as a compound forming the coating layer of oxides, Al 2 O 3 sols, Al Hydrate (Al (OH)
3 ), chlorides of Al (AlCl 3, etc.), MgO sol,
Mg hydrate (Mg (OH) 2 etc.), Mg chloride (M
gCl 2 etc.), SiO 2 sol is changed to one or more kinds of addition and mixing, and a composite material is formed by performing the treatment under the same procedure and conditions, and heat treatment is applied to this composite material. T7 treatment was applied. Next, a tensile test piece was prepared from each composite material, and a tensile test was performed at a test temperature of 350 ° C. The results are also shown in Table 3.
【００２０】[0020]
【表３】 [Table 3]
【００２１】表３より、表面がγ−アルミナで被覆され
ているホウ酸アルミニウムウィスカにＭｇ酸化物形成化
合物を添加混合したものは、加熱することにより、複合
材料の強度を大幅に向上させ得ることがわかる。以下
に、Ｘ線回折結果について説明する。前記実施例１３お
よび比較例６の成形体のＸ線回折を行った。その結果を
表４に示す。From Table 3, it can be seen that the aluminum borate whiskers whose surface is coated with γ-alumina and the Mg oxide-forming compound added and mixed therein can significantly improve the strength of the composite material by heating. I understand. The X-ray diffraction results will be described below. The molded bodies of Example 13 and Comparative Example 6 were subjected to X-ray diffraction. The results are shown in Table 4.
【００２２】[0022]
【表４】 [Table 4]
【００２３】比較例６において、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 が確認
された。しかし、実施例１３においては、ＭｇＯが確認
されたが、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 は確認されない。比較例６の
ＭｇＡｌ2 Ｏ4 は焼成温度が高いためホウ酸アルミニウ
ムウィスカとＭｇ系化合物が反応したものと考えられ
る。それに対して、実施例１３は焼成温度がそれ程高く
ないためホウ酸アルミニウムウィスカとＭｇ系化合物と
は反応せず、ＭｇＯになったものと考えられる。In Comparative Example 6, MgAl 2 O 4 was confirmed. However, in Example 13, MgO was confirmed, but MgAl 2 O 4 was not confirmed. Since MgAl 2 O 4 of Comparative Example 6 has a high firing temperature, it is considered that the aluminum borate whiskers and the Mg-based compound reacted. On the other hand, in Example 13, it is considered that the aluminum borate whiskers and the Mg-based compound did not react with each other because the firing temperature was not so high, and MgO was formed.
【００２４】実施例１４および
比較例７
実施例１および比較例１の場合と同様の要領および条件
にてホウ酸アルミニウムウィスカが処理され、マトリッ
クス金属として湯温７００℃のＭｇ合金（ＪＩＳ規格Ａ
Ｚ９１）の溶湯が使用された点を除き、実施例１の場合
と同一の要領および条件にて複合材料を形成し、各複合
材料に対し熱処理としてＴ７処理を施し、各複合材料よ
り引張試験片を作製し、各試験片について室温にて引張
試験を行った。Example 14 and Comparative Example 7 Aluminum borate whiskers were treated under the same conditions and conditions as in Example 1 and Comparative Example 1, and a Mg alloy having a hot water temperature of 700 ° C. (JIS standard A) was used as a matrix metal.
Z91) except that the molten metal was used, a composite material was formed under the same conditions and conditions as in Example 1, and each composite material was subjected to T7 treatment as heat treatment. Was prepared, and a tensile test was performed on each test piece at room temperature.
【００２５】実施例１の処理と同一処理のウィスカが使
用された複合材料（実施例１４）の引張強さは４００Ｍ
Ｐａと高い値であるが、比較例１の処理と同一処理のウ
ィスカが使用された複合材料（比較例７）の引張強さは
２５０ＭＰａと低い値であり、したがって、マトリック
スがＭｇ合金である場合にも表面にγ−アルミナで被覆
されているホウ酸アルミニウムウィスカの表層部にＭｇ
Ａｌ2 Ｏ4 、ＭｇＯ等の酸化物層を形成することにより
複合材料の強度を大幅に向上させることができることが
わかる。The tensile strength of the composite material (Example 14) using the whiskers which were treated in the same manner as in Example 1 was 400M.
Although the value is as high as Pa, the tensile strength of the composite material (Comparative Example 7) using the whiskers of the same treatment as that of Comparative Example 1 (Comparative Example 7) is as low as 250 MPa, and therefore when the matrix is a Mg alloy. Also, the surface layer of aluminum borate whiskers coated with γ-alumina has Mg
It can be seen that the strength of the composite material can be significantly improved by forming an oxide layer of Al 2 O 4 , MgO or the like.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明では、ホウ酸アルミニウムウィス
カの表面に、γ−アルミナを形成し、γ−アルミナと少
くともＭｇ酸化物形成化合物を、８００から１２００℃
に加熱することにより部分的に反応させ、かつ前記γ−
アルミナの上に金属酸化物または金属複合酸化物を被覆
するので、その密着性が改善され複合材料としての高温
強度が向上する。本発明では、金属酸化物または金属複
合酸化物層とホウ酸アルミニウムウィスカとの界面反応
が防止されるので、ホウ酸アルミニウムウィスカの劣化
の発生がなく安定した複合材料特性が維持できる。According to the present invention, γ-alumina is formed on the surface of aluminum borate whiskers, and the amount of γ -alumina is small.
At least Mg oxide forming compound, 800 to 1200 ° C.
Partial reaction by heating to γ-
Since the metal oxide or the metal composite oxide is coated on the alumina , its adhesion is improved and the high temperature strength as a composite material is improved. In the present invention, metal oxides or metal compounds
Since the interfacial reaction between the composite oxide layer and the aluminum borate whiskers is prevented, stable composite material properties can be maintained without deterioration of the aluminum borate whiskers.
【図１】本発明に係る表面にγ−アルミナを残存したホ
ウ酸アルミニウムウィスカの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of aluminum borate whiskers having γ-alumina remaining on the surface according to the present invention.
【図２】本発明に係るスラリー製造工程に使用する攪拌
装置の概要図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a stirrer used in a slurry manufacturing process according to the present invention.
【図３】本発明に係る成形冶具における予備成形体の状
況を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state of a preformed body in the molding jig according to the present invention.
【図４】本発明に係る軽金属合金を予備成形体に含浸す
る高圧鋳造装置の概要を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an outline of a high pressure casting apparatus for impregnating a preformed body with a light metal alloy according to the present invention.
１…ホウ酸アルミニウムウィスカ ２…γ−アルミナ層 ３…γ−アルミナを有するホウ酸アルミニウムウィスカ ４…蒸留水 ５…プロペラ ６…成形体 ７…ステンレス鋼製ケース ８…重り ９…高圧鋳造装置 １０…プランジャ １１…ノックアウトピン １２…鋳型 １３…溶湯 1 ... Aluminum borate whiskers 2 ... γ-alumina layer 3 ... Aluminum borate whisker having γ-alumina 4 ... distilled water 5 ... Propeller 6 ... Molded body 7 ... Stainless steel case 8 ... weight 9 ... High pressure casting equipment 10 ... Plunger 11 ... Knockout pin 12 ... Mold 13 ... Molten metal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−279468（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−85721（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−139899（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 47/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-3-279468 (JP, A) JP-A-5-85721 (JP, A) JP-A-5-139899 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) C22C 47/02
Claims (4)
カを所定の形状に成形した後、軽金属溶湯または軽金属
合金溶湯を含浸させる軽金属基複合材料の製造方法であ
って、該ホウ酸アルミニウムウィスカ表面に、γ−アル
ミナを形成し、γ−アルミナと少くともＭｇ酸化物形成
化合物を、８００から１２００℃に加熱することにより
部分的に反応させ、かつ該γ−アルミナの上に金属酸化
物または金属複合酸化物を被覆することを特徴とする軽
金属基複合材料の製造方法。1. A method for producing a light metal matrix composite material, comprising forming an aluminum borate whisker as a reinforcing material into a predetermined shape, and then impregnating the molten light metal or the molten light metal alloy with the aluminum borate whisker surface. -Forms alumina and forms at least Mg oxide with gamma-alumina
By heating the compound to 800 to 1200 ° C
A method for producing a light metal-based composite material , which comprises partially reacting and coating the γ-alumina with a metal oxide or a metal composite oxide.
シアまたはシリカであって、金属複合酸化物がＭｇを有
する金属複合酸化物であることを特徴とする軽金属基複
合材料の製造方法。 2. The method according to claim 1, wherein the metal oxide is a magnet.
Shear or silica, where the metal composite oxide contains Mg
Light metal-based complex characterized by being a metal complex oxide
Manufacturing method of composite materials.
ピネルであることを特徴とする軽金属基複合材料の製造
方法。3. The method of claim 2, the manufacturing method of the light metal based composite material characterized in that metallic composite oxide is spinel.
て、軽金属がアルミニウムまたはマグネシウムであるこ
とを特徴とする軽金属基複合材料の製造方法。4. The method for producing a light metal matrix composite material according to any one of claims 1 to 3 , wherein the light metal is aluminum or magnesium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31502096A JP3399259B2 (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | Manufacturing method of light metal matrix composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31502096A JP3399259B2 (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | Manufacturing method of light metal matrix composite material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10158763A JPH10158763A (en) | 1998-06-16 |
| JP3399259B2 true JP3399259B2 (en) | 2003-04-21 |
Family
ID=18060463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31502096A Expired - Fee Related JP3399259B2 (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | Manufacturing method of light metal matrix composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399259B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3721393B2 (en) * | 2000-04-28 | 2005-11-30 | 国立大学法人広島大学 | Porous preform, metal matrix composite and production method thereof |
| CN103436824B (en) * | 2013-08-20 | 2016-03-02 | 哈尔滨理工大学 | The preparation method of nano bismuth oxide coated ceramic phase reinforcement/aluminum matrix composite |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP31502096A patent/JP3399259B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10158763A (en) | 1998-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5565907B2 (en) | Plate brick and manufacturing method thereof | |
| US20100093513A1 (en) | Refractory composition, formed refractory article, and sintered refractory article | |
| WO1988006263A1 (en) | Method for spray-working refractory composition | |
| JP3399259B2 (en) | Manufacturing method of light metal matrix composite material | |
| EP0933439B1 (en) | Composite product, preform for producing the composite product and process of forming the preform | |
| US4588442A (en) | Refractory composition | |
| JP2005042136A (en) | Aluminum-matrix composite material and its manufacturing method | |
| JP2003183748A (en) | Process for manufacturing magnesium-based, dispersion strengthened composite material, reinforcement particle used for this and its manufacturing process | |
| JP6541607B2 (en) | Method of manufacturing carbon-containing plate refractories for sliding nozzle | |
| JPH0753607B2 (en) | Method for manufacturing refractory material containing boron nitride | |
| JPS6247834B2 (en) | ||
| JP3358040B2 (en) | Nozzle for continuous casting | |
| JPH02221164A (en) | Castable refractory containing silicon carbide | |
| JPH0564692B2 (en) | ||
| JPH0377150B2 (en) | ||
| JP2742633B2 (en) | Aluminum borate whisker having Si3N4 coating and composite material using the whisker as reinforcement | |
| JP3476312B2 (en) | Nozzle for continuous casting of zirconia-graphite | |
| JPS6220153B2 (en) | ||
| JP3162596B2 (en) | Surface-modified aluminum borate whisker and method for producing molded body of the whisker | |
| JPS6367535B2 (en) | ||
| CN117229042A (en) | High-strength refractory material for local rapid maintenance and preparation method and application method thereof | |
| JPH0780815A (en) | Fiber molded piece for reinforced metal and production thereof | |
| JPH01201084A (en) | Refractory castable for injection lance for pretreatment of molten iron | |
| JPH09202670A (en) | Porous ceramic-reinforced metal-based composite material and its production | |
| JPH07102996B2 (en) | Method for producing high-strength cement compact |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080221 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090221 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100221 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110221 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110221 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120221 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120221 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130221 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |