JP3503390B2 - Capsule powder and preform for in-situ composite material production - Google Patents

Capsule powder and preform for in-situ composite material production

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JP3503390B2 JP03141797A JP3141797A JP3503390B2 JP 3503390 B2 JP3503390 B2 JP 3503390B2 JP 03141797 A JP03141797 A JP 03141797A JP 3141797 A JP3141797 A JP 3141797A JP 3503390 B2 JP3503390 B2 JP 3503390B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

【0001】本発明は、in−situ複合材製造用カ
プセル粉末及びプリフォーム体に係り、特に、粒子分散
型の耐熱・耐摩耗Al合金におけるin−situ複合
材製造用カプセル粉末及びプリフォーム体に関するもの
である。
The present invention relates to a capsule powder and a preform body for producing an in-situ composite material, and particularly to a capsule powder and a preform body for producing an in-situ composite material in a particle dispersion type heat resistant and wear resistant Al alloy. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】Al合金の弱点である耐熱強度および耐
摩耗性の向上を目的として、様々な方法による複合材化
によって強化が行われている。各種の複合材製造プロセ
スは大別して、鋳造法、粉末冶金法、スプレーフォーミ
ング法の3つに分類される。
2. Description of the Related Art In order to improve the heat resistance and wear resistance, which are the weak points of Al alloys, they have been strengthened by making them into composite materials by various methods. Various composite material manufacturing processes are roughly classified into three methods: casting method, powder metallurgy method, and spray forming method.

【0003】中でも、鋳造法は、更に加圧鋳造法、溶湯
添加法、コンポキャスティング法、PRIMEX CA
STTM、in−situ法の5つに細分される。
Among them, the casting method includes a pressure casting method, a molten metal addition method, a compocasting method, and PRIMEX CA.
It is subdivided into five, ST and in-situ methods.

【0004】特に、in−situ法により作製された
in−situ複合材は、材料内部(母材中)で反応さ
せた強化材(例えば、2B+Ti+Al→TiB2 +A
l)により母材を複合強化するため、熱力学的に安定で
あり、また、母材中で強化材が反応生成するため、母相
と粒子の界面は汚染されておらず、強固な界面強度が得
られる。さらに、微細な粒子(強化材)が母材中に分散
されているため高特性の複合材を、低コストで得ること
ができる。
In particular, an in-situ composite material produced by the in-situ method is a reinforcing material (for example, 2B + Ti + Al → TiB 2 + A) reacted inside the material (in the base material).
Since the base material is compositely reinforced by l), it is thermodynamically stable, and since the reinforcement material is reactively generated in the base material, the interface between the matrix phase and the particles is not contaminated and has a strong interface strength. Is obtained. Further, since fine particles (reinforcing material) are dispersed in the base material, a high-performance composite material can be obtained at low cost.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

【0005】しかしながら、in−situ反応の制御
が難しく、強化材の偏析が起こり易いという問題があっ
た。
However, there is a problem that it is difficult to control the in-situ reaction and segregation of the reinforcing material is likely to occur.

【0006】そこで本発明は、上記課題を解決し、in
−situ反応の制御が容易で、強化材を均質分散する
ことができるin−situ複合材製造用カプセル粉末
及びプリフォーム体を提供することにある。
Therefore, the present invention solves the above problems by
An object of the present invention is to provide a capsule powder and a preform for producing an in-situ composite material, which can easily control the -situ reaction and can uniformly disperse the reinforcing material.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0007】上記課題を解決するために、本発明に係る
in−situ複合材製造用カプセル粉末は、母材粉末
と共添加され、in−situ反応させることで複合
強化材を反応生成させる添加粒子において、上記添加粒
がカプセル粉末で構成され、そのカプセル粉末の母粒
子を、上記in−situ反応時に複合強化材を反応生
成する少なくとも1種の粒子で形成し、カプセル粉末の
子粒子を、in−situ反応しない金属粒子で形成し
ものである。
In order to solve the above problems , the present invention relates to
The in-situ composite material manufacturing capsule powder is a base material powder.
It is added to the preparative both complex in Rukoto by in-situ reaction
In the additive particles that react and generate the reinforcing material, the additive particles are composed of capsule powder, and the base particles of the capsule powder
The child is reacted with the composite reinforcing material during the in-situ reaction.
Of at least one type of particles
The child particles are formed of metal particles that do not react in-situ.
It is a thing.

【0008】請求項2の発明は、上記母材粉末と上記母
粒子とをin−situ反応させるべく、上記子粒子
を、母材粉末以外の金属で、かつ、母粒子とin−si
tu反応しない金属粒子で形成したものである。
According to a second aspect of the invention, the base material powder and the base material are provided.
The above-mentioned child particles for in-situ reaction with particles.
Is a metal other than the base material powder, and the base particles and in-si
It is formed of metal particles that do not react with tu .

【0009】請求項3の発明は、異種の上記母粒子同士
をin−situ反応させるべく、母粒子を、複種類の
粒子で形成し、上記子粒子を、上記母材粉末と同じ金属
粒子で形成したものである。
According to a third aspect of the invention, the mother particles of different types are
In-situ reaction of the mother particles
Formed from particles, and the child particles are made of the same metal as the base material powder.
It is formed of particles .

【0010】請求項4の発明は、上記母材粉末をAlま
たはAl合金で構成したものである。
According to a fourth aspect of the invention, the base material powder is Al or Al.
Or an Al alloy .

【0011】一方、本発明に係るin−situ複合材
製造用プリフォーム体は、母材粉末と添加粒子とで構成
され、in−situ複合材の製造に用いるプリフォー
ム体であって、上記添加粒子として、請求項1から4い
ずれかに記載のカプセル粉末を用い、該カプセル粉末の
子粒子と母粒子の体積比(子粒子/母粒子)が、in−
situ反応用加熱源に近付くにつれ増すように、カプ
セル粉末を上記母材粉末中に傾斜配合したものである。
On the other hand, the in-situ composite material according to the present invention
The preform for production is composed of base material powder and additive particles
Preform used in the manufacture of in-situ composites
5. The particles of claim 1, wherein the added particles are particles.
Using the capsule powder described in any one of
The volume ratio of the child particles and the mother particles (child particles / mother particles) is in-
As the heating source for the in situ reaction approaches, the cap
A cell powder is mixed in the above base material powder in an inclined manner .

【0012】請求項6の発明は、上記in−situ反
応用加熱源が、レーザ、アークなどである。
[0012] The invention of claim 6, the in-situ reaction heating source, a laser, Ru arc Nadodea.

【0013】以上の構成によれば、母材中にin−si
tu反応させるべく添加する添加粒子を、母粒子と子粒
子とからなるカプセル粉末で形成し、このカプセル粉末
を母材粉末中に傾斜配合してプリフォーム体を形成する
ことで、in−situ反応の制御が容易で、複合強化
材を、母相中に偏析なく均質分散することができる。
According to the above construction, in-si is added to the base material.
The additive particles child to be added in order to tu react to form a capsule powder of the matrix particles and the daughter particles, the capsule powder
To form a preform body
It is, is easy to control the in-situ reaction, the composite reinforcement, Ru can segregation without homogeneously dispersed in the matrix phase.

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0014】以下、本発明の実施の形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0015】本発明のin−situ複合材製造用カプ
セル粉末の模式図を図1に示す。
A schematic view of the capsule powder for producing an in-situ composite material of the present invention is shown in FIG.

【0016】図1に示すように、本発明のin−sit
u複合材製造用カプセル粉末1は、母材(図示せず)中
に強化材(図示せず)をin−situ反応により生じ
させて母材を複合強化すべく、母材粉末と共に添加する
強化用の添加粒子を、母粒子2と、各母粒子2の周囲に
カプセル化される子粒子3で形成したものである。
As shown in FIG. 1, the in-situ of the present invention is shown.
u composite material manufacturing capsule powders 1, matrix reinforcement while (not shown) material (not shown) to thereby resulting <br/> is by in-situ reaction in order to composite strengthen the base material, the base material powder the particles added for enhanced added to preparative both, and forming a child particles 3 and the mother particles 2, is encapsulated around each mother particle 2.

【0017】母粒子2は、in−situ反応時に複合
強化材を反応生成する少なくとも1種の粒子で形成さ
れ、金属、非金属、金属化合物、または非金属化合物の
粉末からなるものである。また、子粒子3は、in−s
itu反応しない金属粒子で形成したものである。具体
的には、母材粉末以外の金属で、かつ、母粒子2とin
−situ反応しない金属粒子、又は母材粉末と同じ金
属粒子で形成したものである。
The mother particles 2 are complexed during the in-situ reaction.
Formed of at least one particle that reactively produces a reinforcement
Are, Ru der made of powdered metal, nonmetal, metal compound, or non-metallic compound. Moreover, the child particle 3 is in-s
It is formed of metal particles that do not undergo in situ reaction. Concrete
Specifically, it is a metal other than the base material powder,
-Metal particles that do not react in situ, or the same gold as the base metal powder
It is formed of metal particles .

【0018】添加粒子は、単一の母粒子2を用いて(例
えば、SiO2 粉末のみを母粒子として)形成したカプ
セル粉末1に特に限定するものではなく、in−sit
u反応に応じて、種類の異なる複種類の母粒子2を用い
て(例えば、SiC粉末とTi粉末をそれぞれ母粒子
として用いて)形成したカプセル粉末であってもよいこ
とは言うまでもない。
The additive particles are not particularly limited to the capsule powder 1 formed by using the single mother particles 2 (for example, only SiO 2 powder is used as the mother particles), and the in-situ particles are not particularly limited.
Depending on the u reaction, a plurality of different types of mother particles 2 are used (for example, SiC powder and Ti powder are used as mother particles 2 respectively).
It goes without saying that it may be a capsule powder formed ( used as ).

【0019】本発明のin−situ複合材製造用プリ
フォーム体の模式図を図2に示す。
FIG. 2 shows a schematic diagram of a preform for producing an in-situ composite material according to the present invention.

【0020】図2に示すように、in−situ複合材
製造用プリフォーム体11は、母材粉末と図1に示した
カプセル粉末1(添加粒子)とで構成され、カプセル粉
末1における子粒子3と母粒子2の体積比(子粒子/母
粒子)が、加熱源(in−situ反応用加熱源)5に
近付くにつれ増すように、カプセル粉末1の子粒子3の
量を加熱源5からの距離に応じて変化させて母材粉末4
中に傾斜配合し、その傾斜配合したものを圧粉成形した
ものである。
As shown in FIG. 2, the preform body 11 for producing an in-situ composite material is shown in FIG.
The capsule powder 1 (additional particles) and the volume ratio of the child particles 3 and the mother particles 2 (child particles / mother particles) in the capsule powder 1 approaches the heating source (heating source for in-situ reaction) 5 In order to increase the amount, the amount of the child particles 3 of the capsule powder 1 is changed according to the distance from the heating source 5, and the base material powder 4 is added.
Inclined formulated into, a material obtained by the inclined blending is obtained by compacting.

【0021】加熱源5としては、特に限定するものでは
ないが、プリフォーム体11全体を溶解するのではな
く、プリフォーム体11を部分溶解することが可能なレ
ーザ、アーク等が好ましい。
The heating source 5 is not particularly limited, but a laser, an arc or the like capable of partially melting the preform body 11 rather than melting the entire preform body 11 is preferable.

【0022】次に、本発明の作用を説明する。Next, the operation of the present invention will be described.

【0023】本発明で言うin−situ複合材とは、
Alを主成分とした粒子分散強化合金において、その分
散粒子が母相Al中で化学反応によって晶出または析出
したものであり、したがって、それらの分散粒子はAl
との濡れ性が良好である。このような反応は、溶融金属
中において溶質元素が熱力学的に安定な状態、即ちギブ
スの標準生成自由エネルギーが低い状態をとることによ
って起こる。
The in-situ composite material referred to in the present invention is
In a particle dispersion strengthened alloy containing Al as a main component, the dispersed particles are crystallized or precipitated in the matrix Al by a chemical reaction.
Has good wettability with. Such a reaction occurs when the solute element is thermodynamically stable in the molten metal, that is, the Gibbs standard free energy of formation is low.

【0024】酸化物の標準生成自由エネルギー温度図を
図3に示す。図中における横軸は温度を示し、縦軸はギ
ブスの標準生成自由エネルギーを示している。
A standard free energy temperature diagram of oxide formation is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents temperature and the vertical axis represents Gibbs standard free energy of formation.

【0025】図3に示すように、母相Al中にAl2
3 (図中、標準生成自由エネルギー温度線Bで表され
る)を生成させたい場合には、Al中で溶融し、かつ、
標準生成自由エネルギーがAl23 よりも高い添加粒
子(例えば、標準生成自由エネルギー温度線Aで表され
るSiO2 )を母相Al中に添加すると、 というようなin−situ反応を起こす。
As shown in FIG. 3, Al 2 O is contained in the matrix Al.
3 (represented by the standard free energy temperature line of formation B in the figure) is melted in Al, and
When additive particles having a higher standard free energy of formation than Al 2 O 3 (for example, SiO 2 represented by the standard free energy temperature line A) are added to the matrix Al, Such an in-situ reaction occurs.

【0026】上記した(1)式の場合、先ず、強化材とな
るAl23 をAl母材中にin−situ反応により
生じさせるべく、Al母材中に添加する添加粒子を母粒
子と子粒子とからなるカプセル粉末とし、SiO2 粉末
を母粒子、母材粉末以外の金属で、かつ、母粒子とin
−situ反応しない金属粒子(ここではCu粉末)を
子粒子とする。
In the case of the above (1), first, the in-situ reaction of Al 2 O 3 serving as a reinforcing material in the Al matrix
In order to generate , the additive particles to be added to the Al base material are capsule powders composed of the base particles and the child particles, the SiO 2 powder is the base particles, a metal other than the base material powder, and
-Metal particles that do not react in situ (Cu powder here) are used as child particles.

【0027】次に、このカプセル粉末を母材粉末と共に
固形化してプリフォームを製造する際に、カプセル粉末
における子粒子と母粒子の体積比(子粒子/母粒子)
が、加熱源に近付くにつれ増すように、カプセル粉末の
子粒子の量を加熱源からの距離に応じて変化させて母材
粉末中に傾斜配合する。
Next, when this capsule powder is solidified together with the base material powder to produce a preform, the volume ratio of the child particles to the mother particles in the capsule powder (child particles / mother particles).
However, the amount of the child particles of the capsule powder is changed in accordance with the distance from the heating source so that the amount increases as the temperature approaches the heating source, and the powder is gradually compounded in the base material powder.

【0028】その後、このカプセル粉末と母材粉末を傾
斜配合したものを圧粉成形し、プリフォーム体を作製す
る。
Then, a preform is produced by compacting a mixture of the capsule powder and the base material powder in an inclined mixture.

【0029】カプセル粉末と母材粉末を傾斜配合したも
のの圧粉成形方法は特に限定するものではなく、例え
ば、CIPなどに代表される各種の金属粉末成形法が挙
げられる。
There are no particular restrictions on the method of powder compaction of the powder in which the capsule powder and the base material powder are mixed in a gradient manner, and examples thereof include various metal powder molding methods represented by CIP and the like.

【0030】すなわち、本発明のin−situ複合材
製造用カプセル粉末においては、母材粉末と共に添加す
る添加粒子を、母粒子と子粒子とからなるカプセル粉末
で形成し、in−situ反応時に複合強化材を反応生
成する母粒子の周囲にカプセル化される子粒子として、
母材中でin−situ反応しない金属粒子、具体的に
は、母材粉末と同じ金属粒子を用いることで、in−s
itu反応時に、子粒子による母材に対する影響が無く
なる。また、子粒子として、母材粉末以外の金属で、か
つ、母粒子とin−situ反応しない金属粒子を用い
ることで、in−situ反応時に、子粒子が強化材の
生成を妨げることがなくなる。
[0030] ie upon in-situ composite material manufacturing capsules Powder of the present invention, the additive particles to be added to the base powder co form a capsule powder of the mother particle and the child particles, in -Reinforce composite reinforcement during in situ reaction
As a child particle that is encapsulated around the formed mother particle,
Metal particles that do not undergo in-situ reaction in the base material , specifically
By using the same metal particles as the base material powder,
There is no influence of the child particles on the base material during the in situ reaction
Become. Also, as a child particle, a metal other than the base material powder,
Using metal particles that do not react in-situ with mother particles
By doing so, during the in-situ reaction, the child particles become the reinforcing material.
It does not interfere with generation.

【0031】また、カプセル粒子(粉末)と母材粒子
(粉末)を配合したものを圧粉成形してなるプリフォー
ム体を、加熱源を用いて加熱し、in−situ反応さ
せる際において、加熱源の近くは温度が高く、in−s
itu反応が進行し易い。そこで、加熱源から遠いカプ
セル粉末の子粒子の量よりも加熱源に近いカプセル粉
末の子粒子の量を多くし、カプセル粉末における子粒子
と母粒子の体積比(子粒子/母粒子)が、加熱源に近付
くにつれ増すようにしている。これによって加熱時に
おけるin−situ反応の局所的な反応(進行)を抑
制・制御できると共に、プリフォーム体全体において均
一にin−situ反応させることができる。その結
果、偏析がなく均質なin−situ複合材を得ること
ができる。
Capsule particles (powder) and base material particles
A preform body obtained by compacting a powder blended with (powder) is heated by using a heating source to react in-situ.
When heating, the temperature is high near the heating source and
The in situ reaction is easy to proceed . Therefore, than the amount of the daughter particles far capsule powders from the heating source, to increase the amount of the daughter particles of the capsule the powder close to the heat source, the daughter particles in the capsule powder
And the volume ratio of mother particles (child particles / mother particles) approaches the heating source
I try to increase as I go. By this, when heating
It is possible to suppress and control the local reaction (progression) of the in-situ reaction in the preform body, and to uniformly perform the in-situ reaction in the entire preform body. That conclusion
As a result, obtaining a homogeneous in-situ composite material without segregation
You can

【実施例】【Example】

【0032】(実施例) マトリックス(母材)として平均粒径が100μmのA
l粉末、添加粒子として母粒子がTi粉末、子粒子がA
l粉末からなり、かつ、平均粒径が20μmのTiカプ
セル粉末および母粒子がSiC粉末、子粒子がAl粉
末からなり、かつ、平均粒径が20μmのSiCカプセ
ル粉末を用い、Al粉末:Tiカプセル粉末:SiCカ
プセル粉末の配合比が60:20:20となるように配
合する。ここで、各カプセル粉末の子粒子としては、母
材粉末と同じ金属粒子を用いる。
(Example) A having a mean particle size of 100 μm as a matrix (base material)
l powder, mother particles as additive particles are Ti powder, and child particles are A particles
consist l powder, and, Ti capsule powder having an average particle size of 20 [mu] m, and the mother particles SiC powder, the child particle is made of Al powder, and an average particle size using SiC capsules powder 20 [mu] m, Al powder: Ti It mix | blends so that the compounding ratio of a capsule powder: SiC capsule powder may be set to 60:20:20. Here, as the child particles of each capsule powder,
The same metal particles as the material powder are used.

【0033】この時、加熱源から近い方のTiカプセル
粉末およびSiCカプセル粉末における子粒子と母粒子
の体積比(子粒子/母粒子)が、加熱源から遠い方のT
iカプセル粉末およびSiCカプセル粉末における子粒
子と母粒子の体積比(子粒子/母粒子)よりも大きくな
るように、各カプセル粉末をAl粉末中に傾斜配合す
る。
At this time, the volume ratio of the child particles to the mother particles (child particles / mother particles) in the Ti capsule powder and the SiC capsule powder closer to the heating source is T that is farther from the heating source.
Each capsule powder is mixed in the Al powder in an inclined manner so as to be larger than the volume ratio (child particles / mother particles) of the child particles and the mother particles in the i capsule powder and the SiC capsule powder.

【0034】その後、Al粉末、Tiカプセル粉末、お
よびSiCカプセル粉末を配合してなるものを圧粉成形
する。その圧粉体に電流150A、電圧20VのTIG
交流電源により1分間アーク溶解を施すことによって、
Al母材中にTiCがin−situ生成する。
After that, a mixture of Al powder, Ti capsule powder, and SiC capsule powder is compacted. TIG with a current of 150 A and a voltage of 20 V is applied to the green compact.
By arc melting for 1 minute with an AC power source,
TiC is generated in-situ in the Al base material.

【0035】(比較例) マトリックス(母材)として平均粒径が100μmのA
l粉末、添加粒子として平均粒径が20μmのTi粉
および平均粒径が20μmのSiC粉末を用い、A
l粉末:Ti粉末:SiC粉末の配合比が60:20:
20となるように配合する。
(Comparative Example) A having an average particle size of 100 μm as a matrix (base material)
1 powder, Ti powder having an average particle size of 20 μm as added particles , and SiC powder having an average particle size of 20 μm were used.
1 powder: Ti powder: SiC powder compounding ratio is 60:20:
Blend so that it will be 20.

【0036】その後、Al粉末、Ti粉末、およびSi
C粉末を配合してなるものを圧粉成形する。その圧粉
(プリフォーム体)に電流150A、電圧20Vの
TIG交流電源により1分間通電加熱を施すことによっ
て、Al母材中にTiCがin−situ生成する。
After that, Al powder, Ti powder, and Si powder
A mixture of C powder is compacted. The dust formed
Current 150A to form body (preform) by applying electrical heating for 1 minute by TIG AC power supply voltage 20V, TiC is in-situ generated in the Al matrix.

【0037】実施例および比較例におけるin−sit
u反応は、 l+SiC+Ti→Al+TiC+Si+ΔQ…(2) (ΔQ:SiC+Ti→TiC+Siに伴い発生するジ
ュール熱) である。
In-sit in Examples and Comparative Examples
The u reaction is l + SiC + Ti → Al + TiC + Si + ΔQ (2) (ΔQ: Joule heat generated with SiC + Ti → TiC + Si).

【0038】炭化物の標準生成自由エネルギー温度図を
図4に示す。図中における横軸は温度を示し、縦軸はギ
ブスの標準生成自由エネルギーを示し、曲線CはSiC
の標準生成自由エネルギー温度線を示し、曲線DはAl
43 の標準生成自由エネルギー温度線を示し、曲線E
はTiCの標準生成自由エネルギー温度線を示してい
る。
A standard free energy temperature chart for formation of carbide is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents temperature, the vertical axis represents Gibbs standard free energy of formation, and the curve C represents SiC.
Of the standard free energy of formation energy curve of
A standard free energy of formation temperature curve of 4 C 3 is shown and a curve E is shown.
Shows the standard free energy of formation temperature curve for TiC.

【0039】図4に示すように、0℃〜約2,800℃
の温度域に亘って、曲線Cで表されるSiCの標準生成
自由エネルギー温度線よりも曲線Eで表されるTiC
の標準生成自由エネルギー温度線の方が下方に位置し
ていることからわかるように、SiCよりもTiCの方
がエネルギー的に安定である。これによって、上記した
(2)式の反応が起こる。
As shown in FIG. 4, 0 ° C. to about 2,800 ° C.
Over the temperature range of, the TiC represented by the curve E rather than the standard formation free energy temperature curve of SiC represented by the curve C.
Towards the standard free energy isothermal line of, as can be seen from the fact that is located below, it is energetically stable towards TiC than SiC. By this, above
The reaction of formula (2) occurs.

【0040】ここで、実施例において、子粒子としてA
l粉末を選択したのは、Alマトリックス中に添加して
も影響が無い点、およびin−situ反応によって生
成する強化材であるTiCが、Alの炭化物(Al4
3 )よりもエネルギー的に安定である(0℃〜約2,8
00℃の温度域に亘って、曲線Dで表されるAl43
の標準生成自由エネルギー温度線よりも曲線Eで表さ
れるTiCの標準生成自由エネルギー温度線の方が
方に位置している)ためである。
Here, in the examples, A was used as the child particles.
1 powder was selected because it has no effect even when added to the Al matrix, and TiC, which is a reinforcing material generated by the in-situ reaction, is a carbide of Al (Al 4 C
More energy stable than ( 3 ) (0 ° C to about 2,8)
Al 4 C 3 represented by the curve D over the temperature range of 00 ° C
Than the standard free energy isothermal line, towards the standard free energy isothermal line of TiC it represented by the curve E is located below) because it is.

【0041】実施例におけるin−situ複合材の金
属組織顕光学微鏡写真を図5に示す。比較例におけるi
n−situ複合材の金属組織光学顕微鏡写真を図6に
示す。ここで、図5および図6の写真の倍率は、ともに
25倍であり、一目盛りの長さは200μmである。
A metallographic microscopic photograph of the in-situ composite material in the example is shown in FIG. I in the comparative example
A metallographic optical micrograph of the n-situ composite material is shown in FIG. Here, the magnifications of the photographs of FIGS. 5 and 6 are both 25 times, and the length of one scale is 200 μm.

【0042】図5に示すように、本発明のin−sit
u複合材製造用カプセル粉末及びプリフォーム体を用い
て作製した実施例におけるin−situ複合材は、A
l母相6中に強化材であるTiC粒子7が均一に分散し
ており、均質なin−situ複合材が得られる。
As shown in FIG. 5, the in-situ of the present invention is shown.
The in-situ composite material in the example prepared by using the capsule powder for producing the u composite material and the preform body is A
The TiC particles 7 that are the reinforcing material are uniformly dispersed in the mother phase 6 to obtain a homogeneous in-situ composite material.

【0043】これに対して、図6に示すように、比較例
における従来の製造方法によるin−situ複合材
は、Al母相6中に、強化材であるTiC粒子7が偏析
して分散しており、in−situ複合材は不均質とな
っている。
On the other hand, as shown in FIG. 6, in the in-situ composite material manufactured by the conventional manufacturing method in the comparative example, TiC particles 7 as a reinforcing material are segregated and dispersed in the Al matrix phase 6. The in-situ composite material is heterogeneous.

【0044】本発明のin−situ複合材製造用カプ
セル粉末及びプリフォーム体を用いて作製したin−s
itu複合材は、ピストン(特に、ピストン燃焼室リッ
プ部、リング溝部など)、コネクティングロッド、スプ
リングリテーナ、シリンダブロック(特に、C/H(シ
リンダヘッド)のバルブポート間、バルブシートな
ど)、ダンパプーリ等の耐熱・耐摩耗性が要求されるA
l合金部品に適用することができる。
In-s prepared by using the capsule powder for producing an in-situ composite material and the preform of the present invention
Itu composite materials include pistons (especially piston combustion chamber lip, ring groove, etc.), connecting rods, spring retainers, cylinder blocks (especially between C / H (cylinder head) valve ports, valve seats, etc.), damper pulleys, etc. A that requires heat resistance and wear resistance
It can be applied to alloy parts.

【発明の効果】【The invention's effect】

【0045】以上要するに本発明によれば、次のような
優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0046】(1) 母材粉末と共に添加する添加粒子
を、母粒子と子粒子とからなるカプセル粉末で形成し、
子粒子として、母材粉末と同じ金属粒子を用いること
で、in−situ反応時に、子粒子による母材粉末に
対する影響が無くなる。
(1) The additive particles to be added together with the base material powder are formed of capsule powder composed of mother particles and child particles ,
Use the same metal particles as the parent material powder as the child particles
Then, during the in-situ reaction,
The influence on it disappears.

【0047】(2) また、子粒子として、母材粉末以
外の金属で、かつ、母粒子とin−situ反応しない
金属粒子を用いることで、子粒子が強化材の生成を妨げ
ることがなくなる。
(2) Further , as the child particles, the base material powder
Outside the metal, and by using the mother particles and in-situ reaction and not the metal particles prevents the generation of daughter particles is strengthened material
Will not be lost.

【0048】(3) カプセル粒子(粉末)と母材粒子
(粉末)を配合したものを圧粉成形してなるプリフォー
ム体において、加熱源から遠いカプセル粉末の子粒子の
量よりも加熱源に近いカプセル粉末の子粒子の量を多く
し、カプセル粉末における子粒子と母粒子の体積比(子
粒子/母粒子)が、加熱源に近付くにつれ増すように
た傾斜配合としている。これによって加熱時における
in−situ反応の局所的な反応(進行)を抑制・制
御できると共に、プリフォーム体全体において均一にi
n−situ反応させることができる。その結果、偏析
がなく均質なin−situ複合材を得ることができ
る。
(3) Capsule particles (powder) and base material particles
In a preform body formed by compacting a mixture of (powder) , the amount of child particles of the capsule powder closer to the heating source is larger than the amount of child particles of the capsule powder far from the heating source.
Then, the volume ratio of the child particles to the mother particles in the capsule powder (child
The gradient formulation is such that the particles / mother particles increase as they approach the heating source . As a result , the local reaction (progress) of the in-situ reaction during heating can be suppressed and controlled, and the i-situ can be uniformly distributed over the entire preform.
An n-situ reaction can be performed. As a result, segregation
Free of homogeneous in-situ composites
It

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【0049】[0049]

【図1】 本発明のin−situ複合材製造用カプセ
ル粉末の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a capsule powder for producing an in-situ composite material of the present invention.

【図2】 本発明のin−situ複合材製造用プリフ
ォーム体の模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of a preform body for producing an in-situ composite material of the present invention.

【図3】 酸化物の標準生成自由エネルギー温度図であ
る。
FIG. 3 is a standard formation free energy temperature diagram of an oxide.

【図4】 炭化物の標準生成自由エネルギー温度図であ
る。
FIG. 4 is a standard free energy temperature diagram for formation of carbides.

【図5】 実施例におけるin−situ複合材の金属
組織光学顕微鏡写真である。
FIG. 5 is a metallographic optical micrograph of an in-situ composite material in Example.

【図6】 比較例におけるin−situ複合材の金属
組織光学顕微鏡写真である。
FIG. 6 is a metallographic optical micrograph of an in-situ composite material in a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

【0050】 1 カプセル粉末 2 母粒子 3 子粒子 4 母材粉末 5 加熱源(in−situ反応用加熱源)[0050] 1 capsule powder 2 mother particles 3 child particles 4 Base material powder 5 Heat source (heat source for in-situ reaction)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 朝夫 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 元吉 正人 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (56)参考文献 特表 平7−502938(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22F 9/02 B22F 1/02 C22C 1/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Asao Koike, No. 8 Tsutana, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture Isuzu Central Research Institute Co., Ltd. (72) Masato Motoyoshi, No. 8 Tsutana, Fujisawa City, Kanagawa Isuzu Central Research Co., Ltd. In-house (56) References Tokuhyo 7-502938 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B22F 9/02 B22F 1/02 C22C 1/10

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 母材粉末と共添加され、in−sit
u反応させることで複合強化材を反応生成させる添加粒
子において、上記添加粒子がカプセル粉末で構成され、
そのカプセル粉末の母粒子を、上記in−situ反応
時に複合強化材を反応生成する少なくとも1種の粒子で
形成し、カプセル粉末の子粒子を、in−situ反応
しない金属粒子で形成したことを特徴とするin−si
tu複合材製造用カプセル粉末。
1. A are added to the base powder and co, in-calling sit
In addition particles reacting generate a composite reinforcement in Rukoto is u reacting, the additive particles are constituted by a capsule powder,
The mother particles of the capsule powder are subjected to the above in-situ reaction.
At least one type of particle that sometimes reacts to form a composite reinforcement
Forming and forming capsule powder child particles in-situ reaction
In -si characterized by being formed of non-metallic particles
A capsule powder for producing a tu composite material.
【請求項2】 上記母材粉末と上記母粒子とをin−s
itu反応させるべく、上記子粒子を、母材粉末以外の
金属で、かつ、母粒子とin−situ反応しない金属
粒子で形成した請求項1記載のin−situ複合材製
造用カプセル粉末。
2. The base material powder and the base particles are in-s.
In order to carry out the in situ reaction,
Metal that is a metal and does not react with mother particles in-situ
The capsule powder for producing an in-situ composite material according to claim 1, which is formed of particles .
【請求項3】 異種の上記母粒子同士をin−situ
反応させるべく、母粒子を、複種類の粒子で形成し、上
記子粒子を、上記母材粉末と同じ金属粒子で形成した
求項1記載のin−situ複合材製造用カプセル粉
末。
3. The different types of mother particles are in-situ.
In order to react, the mother particles are made up of multiple types of particles, and
The capsule powder for producing an in-situ composite material according to claim 1, wherein the score particles are formed of the same metal particles as the base material powder.
【請求項4】 上記母材粉末をAlまたはAl合金で構
成した請求項1から3いずれかに記載のin−situ
複合材製造用カプセル粉末。
4. The base material powder is made of Al or an Al alloy.
The in-situ according to any one of claims 1 to 3
Capsule powder for manufacturing composite materials.
【請求項5】 母材粉末と添加粒子とで構成され、in
−situ複合材の製造に用いるプリフォーム体であっ
て、上記添加粒子として、請求項1から4いずれかに記
載のカプセル粉末を用い、該カプセル粉末の子粒子と母
粒子の体積比(子粒子/母粒子)が、in−situ反
応用加熱源に近付くにつれ増すように、カプセル粉末を
上記母材粉末中に傾斜配合したことを特徴とするin−
situ複合材製造用プリフォーム体。
5. A base material powder and additive particles are included,
-A preform used in the manufacture of in situ composites
As described in any one of claims 1 to 4,
Using the above-mentioned capsule powder, the child particles and mother of the capsule powder
The volume ratio of particles (child particles / mother particles) is in-situ
Apply capsule powder so that it increases as it approaches the heating source.
In-characterized by gradient blending in the base material powder
Preform body for producing in situ composite material.
【請求項6】 上記in−situ反応用加熱源が、レ
ーザ、アークなどである請求項記載のin−situ
複合材製造用プリフォーム体。
6. The in-situ according to claim 5 , wherein the heating source for the in-situ reaction is a laser, an arc or the like.
Preform body for manufacturing composite materials.
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