JPH01230705A - 強化繊維含有アルミニウム合金粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維強化アルミニウム（ＡＱ）合金の製造に
用、いる強化繊維含有Ａ２合金粉末の製造方法に関する
。

〔従来の技術〕

金属の靭性や延性等を利用しながら、強度の改善や伸び
量の減少等を図る目的で、金属母材中にセラミックスの
強化繊維を分散させる試みがなされ、軽量で低融点のＡ
！又はＡｅ金合金中心に幾つかの繊維強化金属（ＦＲＭ
）が提案されている。

この繊維強化金属の製造方法としては、（１）　ｌ！合
金粉末とウィスカ又は短繊維のような強化繊維を混合し
、焼結するか又は押出する方法、及び（２）強化繊維を
固めたビレットにＡ２合金の溶湯を高圧で注入浸透させ
る方法が知られている。

しかし、（１）の方法では強化繊維を均一に分散させる
ことが困難であり、また焼結性が低下して空隙が多くな
り緻密なものが得難かった。アセトン等の溶媒中でＡ２
合金粉末と強化繊維を混合すれば均一な分散が得られる
が、焼結性は改善されないうえ工程が複雑でコスト高と
なる。また（２）の方法では急速凝固が不可能であるた
め、ｌの高合金を使用できないほか、セラミックスの強
化繊維とＡＲ合金溶湯の濡れ性に問題があり、強固な接
合が得難かった。

この様に繊維強化金属にはまだ多くの問題があるだめ、
実用化に至っていない現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは上記した繊維強化金属の問題点を克服し、
強化繊維が均一に分散していて緻密であり、優れた強度
を有する繊維強化Ａ［合金を提供するため検討を重ねた
結果、従来のＡ２合金粉末と強化繊維を混合する考えを
改め、１合金粉末中に予め強化繊維を含有させることを
着想した。

しかしながら、従来の一般的なＡｆｆ合金粉末の製造法
であるガスアトマイズ法を用いたのでは、Ａｆｆ合金溶
湯に分散させた強化繊維のためにノズルが目詰まりし、
粉末製造が不可能であることがわかった。

そこで本発明は、ガスアトマイズ法以外の方法により、
強化繊維を分散させだＡ２合金溶湯から強化繊維含有Ａ
ｆ！合金粉末の製造方法を提供することを目的とするも
のである。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明の強化繊維含有アルミニウム合金粉末の製造方法
は、アルミニウム合金の溶湯にセラミックスのウィスカ
又は短繊維を分散させ、この溶湯に周側面に凹凸部を具
えた回転体の該凹凸部を接触させることにより上記溶湯
を飛散させ、１０３ｔＺ’／冠以上の冷却速度で凝固さ
せることを特徴とする。

まだ、この方法により得られた本発明の強化繊維含有ア
ルミニウム合金粉末は、セラミックスのウィスカ又は短
繊維を５〜４０体積％含有し、直径が−４４−３ａｌｌ
以下であることを特徴とする。

本発明で用いるＡＱ合金に特に制限はなく、例えばＡ２
−３ｉ合金、Ａ＋！−３ｉ−Ｆｅ−Ｎｉ合金、ＡＲ−Ｓ
　ｉ　−Ｆｅ　−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｇ合金及びＡｌ！−Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金等が使用できる。

セラミックスの強化繊維としては、通常使用されている
ウィスカ又は短繊維であってよく、例えばアルミナ、炭
化珪素、グラファイト、チタン酸カリウム等のウィスカ
、及びアルミナ、アルミナシリカ、ジルコニア、炭素等
の短繊維がある。強化繊維の寸法は、ウィスカが一般に
直径０．５〜１μｍ及び長さ５０〜２００μｍ程度であ
り、短繊維が直径０．５〜ｌＯμｍ及び長さ数ｊＩ′１
１以下が一般的である。この長さは製造する粉末の粒径
により制限されるが、溶湯に分散させる前に長さを一定
以下に揃えるか、長めのウィスカや短繊維を用いても溶
湯を攪拌することにより微細化できる。

これらの強化繊維には、ＡＱ合金との濡れ性が悪かった
り、又は炭素のように高温でＡｅと反応するものもある
ので、必要に応じて高融点金属等の濡れ性を改善する物
質や又はＴｉＣ等の反応を防止し得る物質で予め被覆し
ておいてもよい。

〔作用〕

本発明方法においては、ウィスカや短繊維をＡ２合金溶
湯中に分散させるが、ウィスカ又は短繊維は沈殿するこ
となく均一に分散する。次に、この溶湯を回転するロー
ラやドラム等の凹凸部（例えば歯車状）で飛散させるこ
とにより急冷し、凝固させる。従って、得られる１９合
金粉末中にはウィスカ又は短繊維が均一に分散し、その
配向に方向性がなく、組織が微細であるなど、極めて望
ましい状態の粉末が得られる。

Ａ１合金粉末中のウィスカ又は短繊維の含有１、に 即ちＡＲ合金溶＠セＣ散させるウィスカ又は短繊維の量
を５〜４０体積％とする理由は、５体積％未満では繊維
強化ＡＱ金合金しだとき強度向上の効果がな（，４０体
積％をこえても強度向上効果が飽和して不経済であるか
らである。

得られるＡ２合金粉末の粒径及び収量は、回転体の回転
速度や溶湯中への浸漬深さ、及び回転体の凹凸部の形状
等によって任意にコントロールすることができる。しか
しながら、粉末の粒径は３ＩＩｊ以下とすべきであり、
これより大きいと１Ｏ３Ｃ／ｓｅｃ、以上の冷却速度で
凝固させることが困難である。

尚、本発明の強化繊維含有Ａ２合金粉末は、一般の粉末
冶金用原料としてそのまま用いることができ、従来の設
備及び方法によシ繊維強化Ａ９合金を製造することがで
きる。特に熱間鍛造法等による場合には配向がランダム
に、なるので、全方向に強度を要する部品に適するが、
熱間押出法による場合は強化繊維が押出方向に配向する
ので、押出方向に強度を要する部品の製造に適当である
。

〔実施例〕

第１表に示す強化繊維をＡｆｆ合金（２０１４）の溶湯
に夫々投入し、攪拌して均一に分散させた。

第１表 １３０体積％　ＳｉＣウィスカ　（直径０．５　μｍ長
さ３０μｍ）２１０体積％　Ａｐ２０３短繊維（直径３
μｍ長さ２００μｍ　）３２０体積％　　　　　　　（
直径３μｍ長さ２００μｍ）４３０体積％　　　　　　
　（直径３μｍ長さ訂しｍ）５３５体積％　　　　　　
　（直径３μｍ長さ２（６）ｍ）図示するようなカーが
ン製の溶湯容器ｌに第１表の強化繊維を夫々分散させた
各、！合金溶湯２を入れ、この強化繊維を分散させたＡ
Ｑ合金溶湯２に、全周側面に歯車状の凹凸部４を有する
回転ドラム３を矢印方向に回転させながら浸漬させ、強
化繊維を分散させたＡ９合金溶湯２を点線矢印の方向に
飛散させた。この時、回転ドラム３の直径は２５ｃｍで
あり、凹凸部４の溝部から頂部までの高さは５ｎであり
、凹凸部４の頂部の最大浸漬深さは約２ｎであって、回
転ドラム３の回転速度は５０００回転／分であった。飛
散した強化繊維を分散させたＡ２合金溶湯は約１０５Ｃ
／　ｓｅｃ、の冷却速度で急冷凝固され、平均粒径が約
Ｑ、５ａ＋ｍの強化繊維含有ＡＱ合金粉末が得られた。

得られた各強化繊維含有Ａ２合金粉末の６０メツシユ以
下の粉末を用いて、４ｔＯｎ／Ｃｒｎ２の圧力で冷間プ
レス成形し、これを５００Ｃの温度及び４　ｔｏｎ／Ｃ
ｍ２の圧力で熱間プレスして固化させ、繊維強化Ａ［合
金を製造した。各合金にＴ６処理を施した後、空隙率及
び室温での引張強度を測定した。

比較のために、全く同一組成の繊維強化ＡＱ金合金従来
方法に従って製造した。即ち、（ａ）Ａ、ｆｆ合金粉末
と強化繊維をスピードミキサーで１時間乾燥混合した混
合粉末と、（ｂ）Ａ１７合金粉末と強化繊維をアセトン
溶媒中で混合後、溶媒を蒸発させた混合粉末とを用いた
以外、上記と同様に処理した。

従来例の各合金についてもＴ６処理を施した後、空隙率
及び室温での引張強度を測定した。結果を第２表に示し
た。

第２表 本発明の強化繊維含有Ａ２合金粉末を用いた繊維強化Ａ
１！合金は、従来のＡ９合金粉末と強化繊維との混合粉
末を用いて製造した繊維強化Ａ２合金よりも優れた強度
を有することがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来のガスアトマイノ法等におけるノ
ズルの目詰まシ等の製造上の支障なく、あらゆるＡｅ合
今について強化線維を含有させたＡ２合金粉末を簡単か
つ安価に提供できる。

従って、本発明の強化繊維含有Ａ２合金粉末を使用すれ
ば、通常の粉末冶金法によって、強化繊維が均一に分散
した緻密かつ優れた強度を有する繊維強化Ａ２合金を製
造できる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明方法により強化繊維含有Ａ２合金粉末を
製造する装置の一具体例を示す概略断面図である。 １・・・溶湯容器　　２・・・ＡＲ合金溶湯＋強化繊維
３・・・回転ドラム　４・・・凹凸部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム合金の溶湯にセラミックスのウィス
   カ又は短繊維を分散させ、この溶湯に周側面に凹凸部を
   具えた回転体の該凹凸部を接触させることにより上記溶
   湯を飛散させ、１０＾３℃／ｓｅｃ．以上の冷却速度で
   凝固させることを特徴とする強化繊維含有アルミニウム
   合金粉末の製造方法。
2. （２）アルミニウム合金溶湯に５〜４０体積％のウィス
   カ又は短繊維を分散させる請求項（１）記載の強化繊維
   含有アルミニウム合金粉末の製造方法。
3. （３）得られる粉末の粒径が３ｍｍ以下である請求項（
   １）記載の強化繊維含有アルミニウム合金粉末の製造方
   法。