JP4233036B2 - Method and apparatus for producing aluminum matrix composite - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム基複合材の製造方法及びその製造装置に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum matrix composite and an apparatus for manufacturing the same.
アルミニウム基複合材は、アルミニウムと酸化物系セラミックスとからなり、酸化物系セラミックスは、例えば、アルミナ(Al2O3)を用いた。製造方法の概要は、まず、炉で酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体を加熱するとともに窒化マグネシウムにて多孔質成形体を還元する。続けて、還元した多孔質成形体に溶解したアルミニウムを浸透させることで、アルミニウム基複合材を得る。 The aluminum-based composite material is made of aluminum and oxide ceramics, and alumina (Al 2 O 3 ) is used as the oxide ceramics, for example. The outline of the production method is as follows. First, a porous molded body made of an oxide ceramic is heated in a furnace, and the porous molded body is reduced with magnesium nitride. Subsequently, aluminum dissolved in the reduced porous molded body is infiltrated to obtain an aluminum-based composite material.
このような製造方法として、アルミニウム基複合材の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1を次図に基づいて説明する。
図12(a),(b)は、従来の技術の基本原理を説明する図である。
(a)において、アルミニウム基複合材製造装置101は、雰囲気炉102と、アルゴンガス供給手段103と、窒素ガス供給手段104と、真空ポンプ105と、を備える。
Patent document 1 is demonstrated based on the following figure.
12A and 12B are diagrams for explaining the basic principle of the conventional technique.
In (a), the aluminum-based composite
この製造装置101で製造する複合材の製造工程の概要を次ぎに説明する。
まず、坩堝106に多孔質成形体107、アルミナ(Al2O3)の粉末からなる多孔性仕切り体108及びアルミニウム合金109を入れる。多孔質成形体107は、多孔質アルミナ(アルミナ111)にマグネシウムを含有させたものである。
The outline of the manufacturing process of the composite material manufactured by the
First, a porous molded
(b)において、引き続き、雰囲気炉102にアルゴンガス供給手段103からアルゴンガス(Ar)を入れて置換し、加熱を開始する。所定時間後、雰囲気炉101に窒素ガス供給手段104から窒素ガス(N2)を供給し、雰囲気炉101を減圧下に設定し、減圧開始から所定時間経過後、加圧する。
In (b), argon gas (Ar) is subsequently put into the
このような過程を経る雰囲気炉102内では、加熱によって、マグネシウム112と窒素ガス113とが反応して窒化マグネシウム114を生成するとともに窒化マグネシウム114は多孔質成形体107のアルミナを減圧下で還元し、溶解したアルミニウム合金は、還元した多孔質成形体107に加圧下で浸透する。従って、浸透不良部をなくすることができる。
In the
しかし、特許文献1のアルミニウム基複合材の製造方法では、雰囲気炉102内に窒素ガス113を充満させるのに時間がかかり、十分な量の窒化マグネシウムを生成するの時間を要した。特に、雰囲気炉102に最大の密度で坩堝106を置くと、場所によって窒素ガスの流量は減少する。その結果、窒化マグネシウムの生成が遅れ、製造のサイクルタイムが長くなり、生産効率は低かった。
窒素ガスの流量を多くすることで、窒化マグネシウムの生成遅れを解消することは可能ではあるが、過剰な量の窒素ガスを供給する必要があり、生産コストは高くなる。
However, in the method for producing an aluminum-based composite material of Patent Document 1, it takes time to fill the
Although it is possible to eliminate the delay in the formation of magnesium nitride by increasing the flow rate of nitrogen gas, it is necessary to supply an excessive amount of nitrogen gas, which increases the production cost.
本発明は、アルミニウム基複合材を製造する加熱炉にアルミニウム基複合材を製造する際に用いる坩堝を最大の密度で置いても、全ての坩堝に窒素ガスをほぼ均一にかつ短時間に供給して、全ての坩堝内での窒化マグネシウム生成時間を短縮し、製造のサイクルタイムを短縮し、窒素ガスの使用量を削減することを課題とする。 The present invention supplies nitrogen gas to all the crucibles almost uniformly and in a short time even if the crucible used for producing the aluminum matrix composite is placed at the maximum density in the heating furnace for producing the aluminum matrix composite. Thus, it is an object to shorten the production time of magnesium nitride in all the crucibles, shorten the production cycle time, and reduce the amount of nitrogen gas used.
請求項1に係る発明は、坩堝に酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体又は粉末を置き、この多孔質成形体又は粉末の上にアルミニウム合金を載せる第1工程と、坩堝を複数とともにマグネシウム又はマグネシウム発生源を炉内に収める第2工程と、炉を窒素雰囲気下にするとともに加熱することで、窒化マグネシウムを生成し、窒化マグネシウムの作用で多孔質成形体又は粉末を還元し、還元した多孔質成形体又は粉末にアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材を得る第3工程と、からなるアルミニウム基複合材の製造方法において、窒素雰囲気は、複数の坩堝の真上から坩堝内部へ向けて直接窒素ガスを供給することで形成することを特徴とする。 The invention according to claim 1 includes a first step of placing a porous molded body or powder made of an oxide-based ceramic in a crucible and placing an aluminum alloy on the porous molded body or powder, and a plurality of crucibles together with magnesium or The second step of placing the magnesium generation source in the furnace, and heating the furnace in a nitrogen atmosphere and heating to produce magnesium nitride, the porous compact or powder is reduced by the action of magnesium nitride, reduced porous And a third step of obtaining an aluminum matrix composite by infiltrating a molten aluminum alloy into a green compact or powder, wherein the nitrogen atmosphere is from directly above a plurality of crucibles to the inside of the crucible. It forms by supplying nitrogen gas directly toward.
請求項2に係る発明は、窒素ガスは、予め加熱して供給することを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that the nitrogen gas is supplied by heating in advance.
請求項3に係る発明は、ワークを加熱する加熱炉と、加熱炉に窒素を供給する窒素供給手段と、を備えたアルミニウム基複合材の製造装置において、窒素供給手段は、加熱炉内の熱源の近傍に設けたガス予備加熱室と、このガス予備加熱室に、ワークに含まれる複数の坩堝の中心軸線と同心にそれぞれ取り付けて坩堝内に向けガスを供給するノズルと、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is an aluminum-based composite material manufacturing apparatus comprising: a heating furnace for heating a workpiece; and a nitrogen supply means for supplying nitrogen to the heating furnace, wherein the nitrogen supply means is a heat source in the heating furnace. a gas preheating chamber provided in the vicinity of, in this gas preheating chamber, with a, a nozzle for supplying a gas to a plurality of crucibles central axis concentric with and attach each crucible that contained in the work It is characterized by that.
請求項1に係る発明では、窒素雰囲気は、坩堝の真上から坩堝内部へ向けて直接窒素ガスを供給することで形成するので、加熱炉内に最大の密度で坩堝を複数置いても、全ての坩堝に窒素ガスをほぼ均一にかつ短時間に供給することができ、結果的に、全ての坩堝内での窒化マグネシウム生成時間を短縮することができるという利点がある。
また、窒素雰囲気は、坩堝の真上から坩堝内部へ向けて直接窒素ガスを供給することで形成するので、窒素ガスの使用量を削減することができる。
In the invention according to claim 1, since the nitrogen atmosphere is formed by supplying nitrogen gas directly from directly above the crucible into the crucible, even if a plurality of crucibles are placed at the maximum density in the heating furnace, Nitrogen gas can be supplied to the crucibles almost uniformly in a short time, and as a result, there is an advantage that the time for forming magnesium nitride in all the crucibles can be shortened.
Further, since the nitrogen atmosphere is formed by supplying nitrogen gas directly from directly above the crucible toward the inside of the crucible, the amount of nitrogen gas used can be reduced.
請求項2に係る発明では、窒素ガスは、予め加熱して供給するので、マグネシウムの温度低下を防止して、窒化マグネシウム(Mg3N2)の生成を促進する。その結果、加熱炉内に最大の密度で坩堝を置いても、全ての坩堝内での窒化マグネシウム生成時間をより短縮することができ、製造のサイクルタイムを短縮することができるという利点がある。 In the invention according to claim 2, since the nitrogen gas is heated and supplied in advance, the temperature of magnesium is prevented from lowering and the production of magnesium nitride (Mg 3 N 2 ) is promoted. As a result, even if crucibles are placed at the maximum density in the heating furnace, the magnesium nitride production time in all the crucibles can be further shortened, and the manufacturing cycle time can be shortened.
請求項3に係る発明では、窒素供給手段は、加熱炉内の熱源の近傍に設けたガス予備加熱室と、このガス予備加熱室に、ワークに含まれる複数の坩堝の中心軸線と同心にそれぞれ取り付けて坩堝内に向けガスを供給するノズルと、を備えたので、熱源によってガス予備加熱室内の温度は上昇し、温度の上昇したガス予備加熱室は、窒素ガスを流入させると、窒素ガスをノズルに向かう過程で昇温する。従って、坩堝内に所望の温度の窒素ガスを短時間で供給することができる。 In the invention according to claim 3, the nitrogen supply means includes a gas preheating chamber provided in the vicinity of the heat source in the heating furnace, and each of the gas preheating chambers concentrically with the central axes of a plurality of crucibles included in the workpiece. a nozzle for supplying gas towards the inside crucible attach, because with a temperature of the gas preheating chamber by the heat source rises, elevated gas preheating chamber temperature and flowing a nitrogen gas, nitrogen heating in the process towards the gas to the nozzle. Therefore, nitrogen gas at a desired temperature can be supplied into the crucible in a short time.
また、ガス予備加熱室のノズルを坩堝内に向け取り付けたので、加熱炉内に最大の密度で坩堝を置いても、全ての坩堝に窒素ガスを確実に供給することができる。 Further, since the nozzle of the gas preheating chamber is mounted in the crucible, even if the crucible is placed at the maximum density in the heating furnace, nitrogen gas can be reliably supplied to all the crucibles.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は、本発明のアルミニウム基複合材の製造装置の断面図である。
アルミニウム基複合材の製造装置11は、加熱炉12と、この加熱炉12に接続し、ガスを供給するガス供給装置13と、加熱炉12内を減圧する真空ポンプ14と、これらの加熱炉12、ガス供給装置13及び真空ポンプ14を制御する制御装置15と、を備える。減圧とは、大気圧より低い圧力を意味する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a sectional view of an apparatus for producing an aluminum-based composite material according to the present invention.
The aluminum matrix
加熱炉12は、圧力容器21内に断熱手段22を取り付け、この断熱手段22の内側に加熱手段23を配置し、この加熱手段23の内側にタイトボックス24を設け、このタイトボックス24内に坩堝25を載せる載置台26を配置した炉である。
In the
圧力容器21は、本体部28の両端に第1・第2ヘッド31,32を開閉機構(図に示していない)を介して開閉可能に取り付け、本体部28の下部に架台33,33を取り付け、本体部28に第1ノズル34・・・(・・・は複数を示す。以下同様。)、第2ノズル35,35、第3ノズル36を取り付け、所定の減圧下又は加圧下でワークを処理する。
In the
なお、処理するものによっては、圧力容器21の内面全体に内面の腐蝕を防止するステンレス鋼を溶接(オーバーレイ)することも可能である。また、必要に応じて圧力容器21にさらに大小のノズルを形成してもよい。
In addition, depending on what is processed, it is also possible to weld (overlay) stainless steel that prevents corrosion of the inner surface to the entire inner surface of the
断熱手段22は、圧力容器21内に円筒状の収納部37を取り付け、収納部37の両端に第1・第2扉部41,42を配置しかつ第1・第2扉部41,42を第1・第2ヘッド31,32に固定し、第1・第2扉部41,42を第1・第2ヘッド31,32と同時に開閉する。
The heat insulating means 22 has a
加熱手段23は、電気ヒータであり、坩堝25の上方に位置する上部熱源43と下方に位置する下部熱源44と、坩堝25の上方に配置した熱電対45と、下方に配置した熱電対46と、を備える。
The heating means 23 is an electric heater, and includes an
タイトボックス24は、グラファイト製で、ヒータ(加熱手段23)や断熱手段22など炉内の構成部位と雰囲気ガスや処理の際に発生する不純物とを仕切り、炉内の汚染を防止し、かつ、均熱化を図ることを目的とする。タイトボックス24を取り付けないで省くことも可能ではある。
The
ガス供給装置13は、不活性ガス供給手段47と、窒素供給手段(窒素ガス供給手段)48と、切換え弁49と、第2ノズル35,35に接続した管51とを備え、管51を介して不活性ガス又は窒素ガス(N2)を流す。
The
切換え弁49は、制御装置15の情報に基づいて不活性ガス入口52又は窒素入口53を出口54に導き、必要に応じて不活性ガス入口52及び窒素入口53を閉じる。
窒素ガス供給手段48は、加熱炉12内の熱源(加熱手段)23の近傍に設けたガス予備加熱室56と、このガス予備加熱室56に取り付けて坩堝25内に向けガスを供給するノズル57・・・と、を備える。
The
The nitrogen gas supply means 48 includes a
図2は、図1の2−2線断面図であり、加熱炉12と、ガス供給装置13と、真空ポンプ14と、制御装置15と、加熱炉12内に配置した加熱手段23と、ガス予備加熱室56を示す。
2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 of FIG. 1, and shows a
加熱手段23は、既に説明したように上部熱源43と下部熱源44とからなる。
上部熱源43は、第1ノズル34,34に第1ヒータ61,61を取り付けたもので、これらの第1ヒータ61,61を制御装置15は同一条件で制御する。
The heating means 23 includes the
The
下部熱源44は、図下方の第1ノズル34,34に第2ヒータ62,62を取り付けたもので、第2ヒータ62,62を制御装置15は同一条件で制御する。つまり、上・下部熱源43,44を別々に制御可能な熱源である。
第1〜第2ヒータ61,62はともに同じ構造であり、既存のものを用いた。
The
Both the first and
窒素ガス供給手段48は、既に述べたガス予備加熱室56と、ノズル57・・・と、からなり、ガス予備加熱室56は、タイトボックス24の上部に位置する円弧部65に仕切り板66を密着させて形成した部屋で、中央に遮蔽板67を有する。
The nitrogen gas supply means 48 is composed of the
図3は、本発明のガス予備加熱室及びノズルの斜視図である。
ガス予備加熱室56は、具体的には、タイトボックスの円弧部65(図2参照)に密着する仕切り板66を幅Wに形成し、この仕切り板66の両端に封じ板71,71を円弧部65(図2参照)に密着するように取り付け、仕切り板66に16個の出口72・・・をピッチP1,P2で開け、中央に遮蔽板67を配置した構成である。出口72の中心軸線73と坩堝25の中心軸線74は同心であり、ピッチP1,P2は、坩堝25・・・を配置する際のピッチPm1,Pm2に等しい。
なお、出口72・・・の数は16個に限定されたものではない。
FIG. 3 is a perspective view of the gas preheating chamber and nozzle of the present invention.
Specifically, in the
The number of
ノズル57・・・は、出口72・・・に取り付けた円錐状の管である。
なお、タイトボックスを取り付けない場合には、円弧部65(図2参照)に相当する板を取り付ける。
The
In addition, when not attaching a tight box, the board equivalent to the circular arc part 65 (refer FIG. 2) is attached.
次に本発明の製造装置の作用を説明する。
図1に示す制御装置15を「ON」にして加熱手段23で昇温を開始すると、上部熱源43によってガス予備加熱室56内の温度は上昇し始める。所定時間経過した後、切換え弁49を作動させ、窒素ガスを加熱されたガス予備加熱室56内に流入させると、窒素ガスは温められて窒素ガスの温度は上昇する。具体的には、図3の第2ノズル35,35から流入した窒素ガスは遮蔽板67によって360度に矢印a,b,c,dの如く分散しつつ、16個の出口72・・・に至る間で熱の伝達を受け、所望の温度に達する。従って、坩堝25・・・内に所望の温度の窒素ガスを矢印eの如く供給することができる。
Next, the operation of the manufacturing apparatus of the present invention will be described.
When the
また、ガス予備加熱室56にノズル57・・・を所定の位置、つまり、坩堝25・・・内に向け取り付けたので、加熱炉12内に最大の密度となる16個の坩堝25・・・を置いても、16個の坩堝25・・・内に確実に窒素ガスを供給することができる。
Further, since the
次に窒素供給手段の別の実施の形態を示す。
図4は、別の実施の形態図であり、上記図2及び図3に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
Next, another embodiment of the nitrogen supply means will be shown.
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment. The same reference numerals are given to the same components as those in the embodiment shown in FIGS. 2 and 3 and the description thereof is omitted.
別の実施の形態の窒素供給手段(窒素ガス供給手段)48Bは、加熱炉12内の熱源(加熱手段)23(図2参照)の近傍に設けたガス予備加熱室56Bと、ガス予備加熱室56Bに取り付けて坩堝25・・・内に向けガスを供給するノズル57・・・と、を備える。
ガス予備加熱室56Bは、第2ノズル35,35に管部材76,76を連結したものである。
The nitrogen supply means (nitrogen gas supply means) 48B of another embodiment includes a
The
別の実施の形態の窒素ガス供給手段48Bは、窒素ガス供給手段48(図3参照)と同様の効果を発揮する。
すなわち、第2ノズル35,35から流入した窒素ガスは管部材76,76を通り、16個のノズル57・・・に至る過程で熱の伝達を受け、所望の温度に達する。従って、坩堝25・・・内に所望の温度の窒素ガスを供給することができる。
The nitrogen gas supply means 48B of another embodiment exhibits the same effect as the nitrogen gas supply means 48 (see FIG. 3).
That is, the nitrogen gas flowing in from the
ノズル57・・・を所定の位置、つまり、坩堝25・・・内に向け取り付けたので、加熱炉12内に最大の密度となる16個の坩堝25・・・を置いても、16個の坩堝25・・・内に確実に窒素ガスを矢印f,fの如く供給することができる。
Since the
次に本発明のアルミニウム基複合材の製造方法について説明する。
図5(a),(b)は、本発明の製造方法の第1工程の説明図である。
(a):まず、坩堝25に酸化物系セラミックスからなる粉末81を置き、この粉末81の上にアルミニウム合金82を載せる。
粉末81は、アルミナ(Al2O3)とマグネシウム(Mg)を混合した混合粉である。 アルミニウム合金82は、例えば、Al−Mg−Si系合金の一種であるJIS−A6061である。
なお、酸化物系セラミックスからなる粉末81を用いたが、酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体を用いてもよい。
Next, the manufacturing method of the aluminum matrix composite of this invention is demonstrated.
5A and 5B are explanatory diagrams of the first step of the manufacturing method of the present invention.
(A): First, a
The
In addition, although the
(b):粉末81及びアルミニウム合金82を入れた坩堝25を加熱炉12(図1、図2参照)へ搬送する。
なお、既に粉末81内にマグネシウム(Mg)を分散させた状態なので、マグネシウムを入れた容器を用意しないが、粉末81内又は坩堝25内にマグネシウムを入れない場合には、坩堝25とは別に、マグネシウムを入れた容器を用意する。
(B): The
In addition, since magnesium (Mg) is already dispersed in the
図6は、本発明の製造方法の第2工程の説明図である。
坩堝25・・・とともにマグネシウムを加熱炉12内に収める。ここに示す一例では、既にマグネシウムを粉末81内に含めたから、マグネシウムを加熱炉12内に収める作業は省かれる。加熱炉12の第1ヘッド31を開き、載置台26の所定位置に16個の坩堝25・・・を置き、第1ヘッド31を閉じる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the second step of the manufacturing method of the present invention.
Magnesium is placed in the
図7は、本発明の製造方法の第3工程の説明図(その1)であり、図6の7−7線断面図である。
加熱炉12の載置台26の所定位置に16個の坩堝25・・・を置き、加熱炉12を窒素雰囲気下にするとともに加熱する。具体的には、加熱炉12内の酸素を除去するために加熱炉12内を真空ポンプ14で真空引きし、一定の真空度に達したら、真空ポンプ14を止め、切換え弁49の作動で不活性ガス供給手段47から加熱炉12のガス予備加熱室56に不活性ガス(例えば、アルゴンガス(Ar))を矢印gの如く供給し、加熱手段23で粉末81(マグネシウム(Mg)を含む。)及びアルミニウム合金82の加熱を開始する。
FIG. 7 is an explanatory view (No. 1) of the third step of the manufacturing method of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line 7-7 in FIG.
Sixteen
加熱炉12内の温度を熱電対45,46で検出しつつ昇温(自動)させる。所定温度(例えば、約750℃〜約900℃)に達する過程では、加熱炉12内は不活性ガスの雰囲気下にあるので、アルミニウム合金82及びマグネシウムが酸化することはない。
The temperature inside the
図8は、本発明の製造方法の第3工程の説明図(その2)である。
続けて、窒素ガスを流し込む。詳しくは、切換え弁49(図7参照)の作動で窒素ガス供給手段48(図7参照)から加熱炉12のガス予備加熱室56に窒素ガスを矢印h・・・の如く供給するとともに、ノズル57・・・で坩堝25・・・内に向け窒素ガスを供給し、同時に真空ポンプ14(図7参照)で不活性ガスを抜き、加熱炉12内の雰囲気を窒素ガス(N2)に置換する。置換の際に、窒素ガスを供給しつつ加圧(例えば、大気圧+約0.5kg/cm2)してもよい。
FIG. 8 is explanatory drawing (the 2) of the 3rd process of the manufacturing method of this invention.
Next, nitrogen gas is introduced. Specifically, the operation of the switching valve 49 (see FIG. 7) supplies nitrogen gas from the nitrogen gas supply means 48 (see FIG. 7) to the
このように、第3工程では、窒素雰囲気は、坩堝25・・・の真上から坩堝25・・・の内部へ向けて直接窒素ガスを供給することで形成するので、加熱炉12内に最大の密度となる16個の坩堝25・・・を置いても、全ての坩堝25・・・に窒素ガスをほぼ均一にかつ短時間に供給することができる。
Thus, in the third step, the nitrogen atmosphere is formed by supplying nitrogen gas directly from directly above the
図9は、本発明の製造方法の第3工程の説明図(その3)であり、模式的に示す。
加熱炉12のガス予備加熱室56に窒素ガスを矢印h・・・の如く供給すると、窒素ガスは、ガス予備加熱室56内で加熱されるので、予め窒素ガスを加熱して供給することができる。加熱炉12内が窒素ガスの雰囲気になると、窒素ガスは、マグネシウムと反応して窒化マグネシウム(Mg3N2)を生成する。
FIG. 9 is an explanatory view (No. 3) of the third step of the manufacturing method of the present invention, schematically showing.
When nitrogen gas is supplied to the
このように、第3工程では、窒素雰囲気は、坩堝25・・・の真上から坩堝25・・・の内部へ向けて直接窒素ガスを供給することで形成するので、加熱炉12内に最大の密度となる16個の坩堝25・・・を置いても、全ての坩堝25・・・に窒素ガスをほぼ均一にかつ短時間に供給することができ、結果的に、全ての坩堝25・・・内での窒化マグネシウム生成時間を短縮することができるという利点がある。
また、窒素雰囲気は、坩堝25・・・の真上から坩堝25・・・の内部へ向けて直接窒素ガスを供給することで形成するので、窒素ガスの使用量を削減することができる。
In this way, in the third step, the nitrogen atmosphere is formed by supplying nitrogen gas directly from directly above the
Further, since the nitrogen atmosphere is formed by supplying nitrogen gas directly from directly above the
図10は、本発明の製造方法の第3工程の説明図(その4)であり、模式的に示す。
予め窒素ガスを加熱して供給することで、マグネシウムの温度低下を防止し、窒化マグネシウム(Mg3N2)の生成を促進する。
FIG. 10 is an explanatory view (No. 4) of the third step of the manufacturing method of the present invention, schematically showing.
Nitrogen gas is heated and supplied in advance to prevent the temperature of magnesium from decreasing and promote the production of magnesium nitride (Mg 3 N 2 ).
このように、第3工程では、加熱炉12内に最大の密度となる16個の坩堝25・・・を置いても、全ての坩堝25・・・内での窒化マグネシウム生成時間をより短縮することができ、製造のサイクルタイムを短縮することができる。
窒化マグネシウムは、アルミナ(Al2O3)を還元するので、アルミナは濡れ性がよくなる。
窒化マグネシウムによる還元と並行して、アルミニウム合金82が溶解する。
Thus, in the third step, even if 16
Magnesium nitride reduces alumina (Al 2 O 3 ), so that alumina has better wettability.
In parallel with the reduction with magnesium nitride, the
図11は、本発明の製造方法の第3工程の説明図(その5)であり、模式的に示す。
還元し、濡れ性がよくなったアルミナからなる粉末81間の隙間にアルミニウム合金82の溶湯が浸透する。アルミニウム合金82が凝固してアルミニウム基複合材が完成する。
FIG. 11 is an explanatory view (No. 5) of the third step of the manufacturing method of the present invention, which is schematically shown.
The
本発明のアルミニウム基複合材の製造方法は、母材がアルミニウム合金(アルミニウムを含む)である複合材料の製造に好適である。 The method for producing an aluminum-based composite material according to the present invention is suitable for producing a composite material whose base material is an aluminum alloy (including aluminum).
11…アルミニウム基複合材の製造装置、12…炉(加熱炉)、23…熱源(加熱手段)、25…坩堝、34…ノズル、48…窒素供給手段(窒素ガス供給手段)、56…ガス予備加熱室、81…粉末、82…アルミニウム合金。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記坩堝を複数とともにマグネシウム又はマグネシウム発生源を炉内に収める第2工程と、
炉を窒素雰囲気下にするとともに加熱することで、窒化マグネシウムを生成し、窒化マグネシウムの作用で多孔質成形体又は粉末を還元し、還元した多孔質成形体又は粉末にアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材を得る第3工程と、からなるアルミニウム基複合材の製造方法において、
前記窒素雰囲気は、複数の坩堝の真上から坩堝内部へ向けて直接窒素ガスを供給することで形成することを特徴とするアルミニウム基複合材の製造方法。 A first step of placing a porous molded body or powder made of an oxide-based ceramic in a crucible, and placing an aluminum alloy on the porous molded body or powder;
A second step of accommodating a plurality of the crucibles together with magnesium or a magnesium source in a furnace;
The furnace is placed in a nitrogen atmosphere and heated to produce magnesium nitride, the porous molded body or powder is reduced by the action of magnesium nitride, and the molten aluminum alloy is infiltrated into the reduced porous molded body or powder. A third step of obtaining an aluminum matrix composite, and a method for producing an aluminum matrix composite comprising:
The method for producing an aluminum-based composite material, wherein the nitrogen atmosphere is formed by supplying nitrogen gas directly from directly above a plurality of crucibles into the crucible.
前記窒素供給手段は、加熱炉内の熱源の近傍に設けたガス予備加熱室と、このガス予備加熱室に、前記ワークに含まれる複数の坩堝の中心軸線と同心にそれぞれ取り付けて前記坩堝内に向けガスを供給するノズルと、を備えたことを特徴とするアルミニウム基複合材の製造装置。 In an aluminum-based composite material manufacturing apparatus comprising a heating furnace for heating a workpiece, and a nitrogen supply means for supplying nitrogen to the heating furnace,
The nitrogen supply means includes a gas preheating chamber provided in the vicinity of the heat source in the heating furnace, to the gas preheating chamber, the crucible attach respectively to the central axis concentric with the plurality of crucibles contained in the work An apparatus for producing an aluminum-based composite material, comprising: a nozzle for supplying gas toward the inside.
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