JPH01247546A - アルミニウム基複合材料及びその製造方法 - Google Patents
アルミニウム基複合材料及びその製造方法Info
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- JPH01247546A JPH01247546A JP63074286A JP7428688A JPH01247546A JP H01247546 A JPH01247546 A JP H01247546A JP 63074286 A JP63074286 A JP 63074286A JP 7428688 A JP7428688 A JP 7428688A JP H01247546 A JPH01247546 A JP H01247546A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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A11基複合材に係り、特に熱間塑性加工また
は熱処理工程て含有ガスに起因するふくれなどの欠陥を
生しることなく、健全な成形体を製造するのに適切なへ
文基複合材料およびその製造方法に関するものである。
は熱処理工程て含有ガスに起因するふくれなどの欠陥を
生しることなく、健全な成形体を製造するのに適切なへ
文基複合材料およびその製造方法に関するものである。
(従来の技術)
へ立基複合材は、軽量がつ高い比剛性、比強度、耐摩耗
性を有し、高負荷化のニーズとともにFe合金の代替と
しての自動車部品や家電製品の摺動部材として現在開発
か進められている。
性を有し、高負荷化のニーズとともにFe合金の代替と
しての自動車部品や家電製品の摺動部材として現在開発
か進められている。
一般に粉末冶金法による複合材は、原料が粉末であるた
め、合金粉末とセラミック粉末との均一混合か容易であ
り、それを熱間塑性加工法により成形するというプロセ
スをとることにより、比較的複雑な形状への加工か可能
であり、部品としても鋳造法等能の方法に比べ均一かつ
高品質のものを得ることができ、実用化に期待が持たれ
ている。
め、合金粉末とセラミック粉末との均一混合か容易であ
り、それを熱間塑性加工法により成形するというプロセ
スをとることにより、比較的複雑な形状への加工か可能
であり、部品としても鋳造法等能の方法に比べ均一かつ
高品質のものを得ることができ、実用化に期待が持たれ
ている。
アルミニウム合金においてもアルミニウム合金粉末にセ
ラミック粒子を添加して成形加工し、アルミニウムだけ
では不足している強度、硬さ、ヤンク率、熱膨張、耐摩
耗性といった諸特性を改善しようとする試みかなされて
いる(特開昭60−501:17参照)、アルミニウム
合金にセラミックを添加した場合は、硬質粒子が分散し
て存在するため、切削加工かアルミニウム単相材料に比
べて困難となり、複雑な形状の部品には利用しにくい欠
点かあった。切削加工をなるべく削減し、しかも複雑な
形状に加工して応用範囲を拡大する試みとして熱間鍛造
法が開発されてきた(特開昭62−224602参照)
。
ラミック粒子を添加して成形加工し、アルミニウムだけ
では不足している強度、硬さ、ヤンク率、熱膨張、耐摩
耗性といった諸特性を改善しようとする試みかなされて
いる(特開昭60−501:17参照)、アルミニウム
合金にセラミックを添加した場合は、硬質粒子が分散し
て存在するため、切削加工かアルミニウム単相材料に比
べて困難となり、複雑な形状の部品には利用しにくい欠
点かあった。切削加工をなるべく削減し、しかも複雑な
形状に加工して応用範囲を拡大する試みとして熱間鍛造
法が開発されてきた(特開昭62−224602参照)
。
しかし、 A1合金にこの方法を適用した場合。
脱ガス処理を十分に行わないと材料中に極めて高いレベ
ルのH2ガスか入り、それが後の熱間加工および熱処理
工程でボイド(Void)あるいはブリスター(Bli
ster )となり、内部欠陥として材料の信頼性、安
全性を損うという問題を有している。
ルのH2ガスか入り、それが後の熱間加工および熱処理
工程でボイド(Void)あるいはブリスター(Bli
ster )となり、内部欠陥として材料の信頼性、安
全性を損うという問題を有している。
これはA文粉末の表面に形成されているアルミニウムの
酸化度I!(γ−AM−03)が吸着水や結晶水な含む
ため、それか高温に加熱された時以下の反応の如く分解
しH,0を発生する(反応l)。
酸化度I!(γ−AM−03)が吸着水や結晶水な含む
ため、それか高温に加熱された時以下の反応の如く分解
しH,0を発生する(反応l)。
それかAnと反応し■2ガスを発生しく反応2)、これ
ら多量の11□ガスが然開成形時に材料の中にとり込ま
れることによると考えられる。
ら多量の11□ガスが然開成形時に材料の中にとり込ま
れることによると考えられる。
反応l
γ−Al2O3・3H20→ γ−A交201・H20
÷2H20γ−八l 203・H,0→ γ−A文z
(h ”H20反応2 2^立 ◆:lH,O→ ^文、03◆3■2この
ようにしてAl1合金成形体中に入る!12ガス量は、
脱ガス処理しない場合にはl0cc/ 100 gA文
以上となり、鋳造材の0.1cc/ 100 g AM
レベルに比べ著しく高い。
÷2H20γ−八l 203・H,0→ γ−A文z
(h ”H20反応2 2^立 ◆:lH,O→ ^文、03◆3■2この
ようにしてAl1合金成形体中に入る!12ガス量は、
脱ガス処理しない場合にはl0cc/ 100 gA文
以上となり、鋳造材の0.1cc/ 100 g AM
レベルに比べ著しく高い。
これはA!l粉末を用いる限り避けることができない問
題であり、現在このH2ガス量を減らす種々の試みかな
されている。
題であり、現在このH2ガス量を減らす種々の試みかな
されている。
そのほとんどは、熱間成形前に脱ガス工程を入れること
により■2ガス量の低減を図っている(特開昭62−1
0237参照)、この方法の難点として脱ガス条件(温
度、雰囲気)のコントロールが厳しいことおよび鋳造材
並のガス量レベルへの低減か不可能であることなどがあ
げられる。
により■2ガス量の低減を図っている(特開昭62−1
0237参照)、この方法の難点として脱ガス条件(温
度、雰囲気)のコントロールが厳しいことおよび鋳造材
並のガス量レベルへの低減か不可能であることなどがあ
げられる。
実際に行なわれている脱ガス法としては、雰囲気を真空
もしくは不活性ガスとして、450〜500°C程度の
高温で数時間加熱する方法がとられているが、このよう
な処理方法では2〜3 cc/ 100 gへ文レベル
の11□ガスが成形体の中に入ってしまい、鋳造材レベ
ル(0,1cc/ 100 g AM )に低減するこ
とが不可能である。2〜3 cc/ 100 g An
レベルの■2ガス量を含む成形体をさらに熱間加工及び
熱処理工程を経て、部品として利用することを考えた場
合、加熱温度が500℃近くに達することもあり、ブリ
スター発生の危険性か伴う。従って厳密な条件管理が熱
間加工及び熱処理工程に要求される。
もしくは不活性ガスとして、450〜500°C程度の
高温で数時間加熱する方法がとられているが、このよう
な処理方法では2〜3 cc/ 100 gへ文レベル
の11□ガスが成形体の中に入ってしまい、鋳造材レベ
ル(0,1cc/ 100 g AM )に低減するこ
とが不可能である。2〜3 cc/ 100 g An
レベルの■2ガス量を含む成形体をさらに熱間加工及び
熱処理工程を経て、部品として利用することを考えた場
合、加熱温度が500℃近くに達することもあり、ブリ
スター発生の危険性か伴う。従って厳密な条件管理が熱
間加工及び熱処理工程に要求される。
特に、自動車の摺動部品など極めて高い安全性、信頼性
の要求か求められる部材に関しては、内部欠陥として重
大な破損につながるボイドあるいはブリスターの存在は
許されず1部品として無欠陥であることか必須条件とさ
れる。
の要求か求められる部材に関しては、内部欠陥として重
大な破損につながるボイドあるいはブリスターの存在は
許されず1部品として無欠陥であることか必須条件とさ
れる。
また、内部欠陥として発生し始める段階てのボイドの寸
法は極めて小さく、10〜50gmと現状の非破壊検査
にて検出される大きさ(0,1〜0.51)以下であり
、非破壊検査か不可能なレベルにある。従って製造工程
で発生を抑制することが極めて重要である。
法は極めて小さく、10〜50gmと現状の非破壊検査
にて検出される大きさ(0,1〜0.51)以下であり
、非破壊検査か不可能なレベルにある。従って製造工程
で発生を抑制することが極めて重要である。
発明の目的は、粉末冶金法によって製造されるA文基複
合材料に関して、450°C以上の温度における加工ま
たは熱処理工程において含有ガスに起因するボイドやブ
リスターが発生せず、健全な部品を得ることかてきるA
n基複合材料を提供することにある。
合材料に関して、450°C以上の温度における加工ま
たは熱処理工程において含有ガスに起因するボイドやブ
リスターが発生せず、健全な部品を得ることかてきるA
n基複合材料を提供することにある。
本発明者らは、上記問題点を解決するために添加するセ
ラミックの種類を検討した結果、α−AM 20.粉末
の添加か有効であることを見出した。
ラミックの種類を検討した結果、α−AM 20.粉末
の添加か有効であることを見出した。
すなわち、An基複合材料の強度や耐摩耗性を改善する
目的として添加するα−A4.0.にボイド(νoid
)やブリスター(Blister )の発生を抑制する
効果もあることを見出したのである。
目的として添加するα−A4.0.にボイド(νoid
)やブリスター(Blister )の発生を抑制する
効果もあることを見出したのである。
モしてα−A文、03と脱ガス処理を組合わせることに
よりボイドやブリスターを完全に抑止することに成功し
た。
よりボイドやブリスターを完全に抑止することに成功し
た。
添加するα−A!l 20ffとしては、結晶構造かα
型のもので、結晶水、吸着水を含まず200〜300℃
で焼成してあれば十分で、添加量はα−A1 tO+と
じて0.5重量%以上あればよく、目的に応じて他のセ
ラミック(SiC,5iJ4、BN、グラファイト、S
iO□、 ZrO□、ARM、ジルコンサンド)をα−
AJL20:+と合計て15重量%以下の範囲て添加可
能である。 Alt03の粒径としては、平均粒径で
3〜50ILsで通常の乾式混合法(V字ブレンダーな
ど)で均一混合可能な大きさであればよい。
型のもので、結晶水、吸着水を含まず200〜300℃
で焼成してあれば十分で、添加量はα−A1 tO+と
じて0.5重量%以上あればよく、目的に応じて他のセ
ラミック(SiC,5iJ4、BN、グラファイト、S
iO□、 ZrO□、ARM、ジルコンサンド)をα−
AJL20:+と合計て15重量%以下の範囲て添加可
能である。 Alt03の粒径としては、平均粒径で
3〜50ILsで通常の乾式混合法(V字ブレンダーな
ど)で均一混合可能な大きさであればよい。
製造方法としては、上記要件を満たすセラミック粉末を
アトマイズ法によって得られるへn合金粉と乾式混合し
混合粉末とした後、脱ガス処理後熱間塑性加工する方法
が適する。
アトマイズ法によって得られるへn合金粉と乾式混合し
混合粉末とした後、脱ガス処理後熱間塑性加工する方法
が適する。
lj合金粉としては、材料の用途によって選択が自由て
あり、2000番系、6000@系、7000番系A1
合金から最近注目を集めているAn−3i系、An−3
i−X系(X:遷移元素)およびAM−Fe系合金に対
して適用可能である。
あり、2000番系、6000@系、7000番系A1
合金から最近注目を集めているAn−3i系、An−3
i−X系(X:遷移元素)およびAM−Fe系合金に対
して適用可能である。
その中でも特に、An−3i−X系粉末合金は、自動車
部品として期待されており、それにセラミック粉末を添
加した複合材料は、比剛性、比強度に優れ、低熱膨張率
と耐熱、耐摩耗性の一層の向上か期待てきる。さらに、
自動車部品は鍛造によって成形され、熱処理によって強
化するという工程をとり、安価に大量生産する必要性と
、高い安全性、信頼性か要求されることから考えて末完
IJjの適用に最適な合金系である。また、粉末は量産
性の点てアトマイズ法が望ましく、安価な大気アトマイ
ズ粉に適用することは、粉末表面の酸化皮膜か多いにも
かかわらず、コスト1昇を避け、112ガスに起因する
ボイドやブリスターの発生を抑制てきることから、経済
的に品質の向上か図ることか可能となり、本発明の適用
に最適な粉体である。
部品として期待されており、それにセラミック粉末を添
加した複合材料は、比剛性、比強度に優れ、低熱膨張率
と耐熱、耐摩耗性の一層の向上か期待てきる。さらに、
自動車部品は鍛造によって成形され、熱処理によって強
化するという工程をとり、安価に大量生産する必要性と
、高い安全性、信頼性か要求されることから考えて末完
IJjの適用に最適な合金系である。また、粉末は量産
性の点てアトマイズ法が望ましく、安価な大気アトマイ
ズ粉に適用することは、粉末表面の酸化皮膜か多いにも
かかわらず、コスト1昇を避け、112ガスに起因する
ボイドやブリスターの発生を抑制てきることから、経済
的に品質の向上か図ることか可能となり、本発明の適用
に最適な粉体である。
次に1本発明の条件限定理由について、詳細に説明する
。
。
本発明で言う、α−AfL、0.とは、α型の結晶構造
て、結晶水を含まない無水のものである0通常はバイヤ
ーアルミナとして市販されているものを使用する。添加
量としては、重量割合で0.5%以上あればブリスター
やボイドの抑制に効果が認められ、 0.5%以上て添
加量を増加させてもブリスター抑制効果の向上は期待で
きない、しかし。
て、結晶水を含まない無水のものである0通常はバイヤ
ーアルミナとして市販されているものを使用する。添加
量としては、重量割合で0.5%以上あればブリスター
やボイドの抑制に効果が認められ、 0.5%以上て添
加量を増加させてもブリスター抑制効果の向上は期待で
きない、しかし。
機械特性を向上させるには添加量の増加か望ましく、均
一混合か可能な限界の15%以下とした。
一混合か可能な限界の15%以下とした。
高剛性、耐摩耗性、耐熱性を持たせるには、 1%以上
5%以下の添加か好ましい、また、摺動、摩耗条件によ
っては、α−A見、03以外の5i02、lrL、 S
i:uL、SiC,BN、・AiN、グラファイト、ジ
ルコンサンド粉末を1種または2種以上添加可能である
。ここでジルコンサンドとは天然に産する鉱物を精製し
たものであり、主としてZ「0263〜68%、5i0
2:11〜36%から成る。セラミック粒子とα−A1
20xとの合計添加量が、15%を越えると均一混合か
難しく、さらに熱間加工性、切削性か低下し実用化か不
可能となる。従って、α−An 20:lとの合計添加
量を15%以下とした。さらに添加するセラミックの粒
径は、平均粒径が3μm以下ては均一混合か不可能で、
50ルーを越えると摺動により相手材を傷つけるため3
kl〜50JLmとした。
5%以下の添加か好ましい、また、摺動、摩耗条件によ
っては、α−A見、03以外の5i02、lrL、 S
i:uL、SiC,BN、・AiN、グラファイト、ジ
ルコンサンド粉末を1種または2種以上添加可能である
。ここでジルコンサンドとは天然に産する鉱物を精製し
たものであり、主としてZ「0263〜68%、5i0
2:11〜36%から成る。セラミック粒子とα−A1
20xとの合計添加量が、15%を越えると均一混合か
難しく、さらに熱間加工性、切削性か低下し実用化か不
可能となる。従って、α−An 20:lとの合計添加
量を15%以下とした。さらに添加するセラミックの粒
径は、平均粒径が3μm以下ては均一混合か不可能で、
50ルーを越えると摺動により相手材を傷つけるため3
kl〜50JLmとした。
本発明か適用できる人文合金としては、前述のとおり、
zoooi系、 60001系、7000#系^文合
金から、7090.7091合金、An−8Fe−21
i1oなど広範囲にわたり、その効果か期待できる。そ
の中ても八交−3i系、古文−3i−Fe系合金は、耐
熱、耐摩耗性に優れそれにセラミックを添加した複合材
は、その特性の一層の向上か得られ自動車部品として期
待されている。また、自動車部品はその高い信頼性の要
求とともに、ボイドやツリスターなどの欠陥の発生を完
全に抑えなければならず1本発明を適用することか最適
と言える。
zoooi系、 60001系、7000#系^文合
金から、7090.7091合金、An−8Fe−21
i1oなど広範囲にわたり、その効果か期待できる。そ
の中ても八交−3i系、古文−3i−Fe系合金は、耐
熱、耐摩耗性に優れそれにセラミックを添加した複合材
は、その特性の一層の向上か得られ自動車部品として期
待されている。また、自動車部品はその高い信頼性の要
求とともに、ボイドやツリスターなどの欠陥の発生を完
全に抑えなければならず1本発明を適用することか最適
と言える。
°その組成としては、Siか10%以上なければ十分な
耐摩耗性を得ることは不可能であり、30%を越えると
、その効果か飽和しむしろ加工性が低下し実用に〒らな
いため、Si量は10〜30%とした。
耐摩耗性を得ることは不可能であり、30%を越えると
、その効果か飽和しむしろ加工性が低下し実用に〒らな
いため、Si量は10〜30%とした。
Cu、 Mgは室温付近の強度を向上させる時効硬化型
元素てあり、Cuで0.5%以上、 Mg 0.2%以
上添加するとその効果が現われ、Cu 5%、Mg 3
%を越えればその効果か飽和することからCu 0.5
〜5%、Mg 0.2〜3%とする。
元素てあり、Cuで0.5%以上、 Mg 0.2%以
上添加するとその効果が現われ、Cu 5%、Mg 3
%を越えればその効果か飽和することからCu 0.5
〜5%、Mg 0.2〜3%とする。
また、必要に応じて耐熱性を向上させる目的て、Fe、
Mn、 Niなどの遷移元素の添加が可能で、1.0
%以下てはその効果はなく10%を越えると、靭性の低
下とともに部品への適用か不可能となり実用化か難しい
。従って遷移元素の添加量は1.0〜10.0%とした
。
Mn、 Niなどの遷移元素の添加が可能で、1.0
%以下てはその効果はなく10%を越えると、靭性の低
下とともに部品への適用か不可能となり実用化か難しい
。従って遷移元素の添加量は1.0〜10.0%とした
。
さらに、クリープ特性向上のためTi、 Nb、 Mo
、Cr、 (:o、 V、 lr?:微量添加した合金
についても適用は可能である。
、Cr、 (:o、 V、 lr?:微量添加した合金
についても適用は可能である。
本発明のAQ合金は、脱ガス後熱間塑性加工を行なうこ
とにより得られる。これは、脱ガス工程と本発明による
α−八へ20.の添加か組合わされることによって効果
か得られるためて、混合粉末を大気加熱したたけでは効
果か得られないからである。脱ガス条件としては減圧処
理たけても効果はあるか、不活性ガス、N2ガス、真空
等の雰囲気中で加熱する方法が適当で、例えば450°
C以上て30分間以上保持し脱ガスすれば、11□ガス
量は3cc/100 g An以下にコントロールされ
、本発明の効果を生むに至る。
とにより得られる。これは、脱ガス工程と本発明による
α−八へ20.の添加か組合わされることによって効果
か得られるためて、混合粉末を大気加熱したたけでは効
果か得られないからである。脱ガス条件としては減圧処
理たけても効果はあるか、不活性ガス、N2ガス、真空
等の雰囲気中で加熱する方法が適当で、例えば450°
C以上て30分間以上保持し脱ガスすれば、11□ガス
量は3cc/100 g An以下にコントロールされ
、本発明の効果を生むに至る。
本発明のごとくα−A120xを使用する場合は、α−
A120xにツリスター発生抑制効果かあることから、
■2ガス量は10cc/ 100 g An以下に抑え
ておけばよい。ガス量は少ない程良いのはいうまでもな
く、5cc/100 g An以下であれば更に良い効
果か期待できる。
A120xにツリスター発生抑制効果かあることから、
■2ガス量は10cc/ 100 g An以下に抑え
ておけばよい。ガス量は少ない程良いのはいうまでもな
く、5cc/100 g An以下であれば更に良い効
果か期待できる。
112ガス量をl0cc/10Og An以下とするに
は、4(]0℃以上520℃以下の温度に加熱してガス
を追出すのか有効である。雰囲気は真空、N2、不活性
ガスいずれても良い。
は、4(]0℃以上520℃以下の温度に加熱してガス
を追出すのか有効である。雰囲気は真空、N2、不活性
ガスいずれても良い。
その後の熱間加工法としては、押出、圧延、鍛造、HI
Pなど一般的な加工法の適用か可能てあり、本発明のア
ルミニウム基複合材料を使用すれば、欠陥の無い材料を
容易に得ることかできる。
Pなど一般的な加工法の適用か可能てあり、本発明のア
ルミニウム基複合材料を使用すれば、欠陥の無い材料を
容易に得ることかできる。
本発明のアルミニウム基複合材料の装造方法としては、
先ず所定の組成のアルミニウム合金溶湯を分散急冷凝固
させて粉末とする。急冷凝固の手段はアトマイズ法等公
知の手段が利用できる。次いて、α−An 20:lお
よび必要に応じて他のセラミック粒子を添加し、均一に
混合する。
先ず所定の組成のアルミニウム合金溶湯を分散急冷凝固
させて粉末とする。急冷凝固の手段はアトマイズ法等公
知の手段が利用できる。次いて、α−An 20:lお
よび必要に応じて他のセラミック粒子を添加し、均一に
混合する。
この混合粉末を冷間もしくは熱間にて、 0.5〜2.
5t/crn’の圧力を加えて加圧成形しプリフォーム
を得る。加圧したプリフォームはその密度比か理論密度
の70〜95%になっていることが必要であり、形状に
応して必要な圧力を加える。あまりポーラスではハンド
リング中に崩壊してしまい、またあまり高密度にすると
脱ガスか進まないからである。
5t/crn’の圧力を加えて加圧成形しプリフォーム
を得る。加圧したプリフォームはその密度比か理論密度
の70〜95%になっていることが必要であり、形状に
応して必要な圧力を加える。あまりポーラスではハンド
リング中に崩壊してしまい、またあまり高密度にすると
脱ガスか進まないからである。
次に、このようにして得られたプリフォームを前記方法
に従って脱ガス処理した後、熱間塑性加工して目的とす
るアルミニウム基複合材料を得る。
に従って脱ガス処理した後、熱間塑性加工して目的とす
るアルミニウム基複合材料を得る。
熱間塑性加工としては、押出、圧延、鍛造、HIP等か
使用できる。加工温度は350℃以上500°C以下、
好ましくは400〜450℃て行なうのか良い。熱間で
圧力をかけて成形すれば粉末粒子同志の接合はより強固
になり、密度は理論値の99%以りとなって強力なアル
ミニウム基複合材料となる。
使用できる。加工温度は350℃以上500°C以下、
好ましくは400〜450℃て行なうのか良い。熱間で
圧力をかけて成形すれば粉末粒子同志の接合はより強固
になり、密度は理論値の99%以りとなって強力なアル
ミニウム基複合材料となる。
本発明によるアルミニウム基複合材料を使用して、さら
に熱間加工したりして所期の部材を得る。
に熱間加工したりして所期の部材を得る。
(作用)
上記α−Al2O3を添加し、脱ガス、熱間成形により
得られるAn基複合材料に、従来材と比較してツリスタ
ー発生の抑制効果が認められるのは、添加するα−A1
20i粉末が820を優先的にトラップし、比較的高温
まで安定的に配位し、解離しない吸収体のような効果か
あるためと考えられる。
得られるAn基複合材料に、従来材と比較してツリスタ
ー発生の抑制効果が認められるのは、添加するα−A1
20i粉末が820を優先的にトラップし、比較的高温
まで安定的に配位し、解離しない吸収体のような効果か
あるためと考えられる。
このような推定をする理由はへ文合金中への11□ガス
の吸収か粉末表面の酸化皮It@(γ−A文、03)層
にある結晶水の存在に起因するからである。
の吸収か粉末表面の酸化皮It@(γ−A文、03)層
にある結晶水の存在に起因するからである。
つまり、前述の反応1.2についてその機構を説明した
とおり、高温において解離した11□OガスかAnと反
応してH,ガスとなり、それらか成形時に材料中にとり
込まれるためである。
とおり、高温において解離した11□OガスかAnと反
応してH,ガスとなり、それらか成形時に材料中にとり
込まれるためである。
本発明であるα−An 203の添加は、上記反応に影
響を与えるものと推測される。α−A420ユ自体結晶
水な含まず無水の結晶であるか、粉末(数用■オーダー
)であるか故その比表面積が大きく、表面の性質はバル
クのそれとは異なっている可能性がある。つまりPPM
オーダーの1120をその表面に安定的にトラップでき
るサイトか存在し、吸着体としての作用が期待できる。
響を与えるものと推測される。α−A420ユ自体結晶
水な含まず無水の結晶であるか、粉末(数用■オーダー
)であるか故その比表面積が大きく、表面の性質はバル
クのそれとは異なっている可能性がある。つまりPPM
オーダーの1120をその表面に安定的にトラップでき
るサイトか存在し、吸着体としての作用が期待できる。
従って、これらのα−へ1203粒子の存在は、脱ガス
雰囲気中に放出されるH20ガスをトラップし、平衡分
圧を下げ、Auとの反応を抑制し、112ガスの3文マ
トリックスへの吸収を防ぐと考えられる。この吸着体と
しての人文203の効果は、熱間成形後も安定的に作用
し、複合材として成形した後もtr、oを配位したまま
、その後の鍛造または熱処理によっても変化しないため
、ボイドやブリスターの発生を促すことなく、むしろマ
トリックス中のH2ガス量の低下のためボイドやブリス
ターの発生が抑制されると考えられる。
雰囲気中に放出されるH20ガスをトラップし、平衡分
圧を下げ、Auとの反応を抑制し、112ガスの3文マ
トリックスへの吸収を防ぐと考えられる。この吸着体と
しての人文203の効果は、熱間成形後も安定的に作用
し、複合材として成形した後もtr、oを配位したまま
、その後の鍛造または熱処理によっても変化しないため
、ボイドやブリスターの発生を促すことなく、むしろマ
トリックス中のH2ガス量の低下のためボイドやブリス
ターの発生が抑制されると考えられる。
(効果)
本発明によれば、従来より問題であった粉末冶金法によ
る人文基複合材料の内部欠陥としてのブリスター発生を
従来方法を大幅に変更することなく、最も経済的にかつ
工業的に量産可能な方法で抑制することができる。
る人文基複合材料の内部欠陥としてのブリスター発生を
従来方法を大幅に変更することなく、最も経済的にかつ
工業的に量産可能な方法で抑制することができる。
これはコストを上昇させることなく、部品の信頼性を高
めることができ、高負荷の要求される部品の適用に道を
ひらくとともに、より工業的な用途の拡大を可能になら
しめる点において効果は大きい。
めることができ、高負荷の要求される部品の適用に道を
ひらくとともに、より工業的な用途の拡大を可能になら
しめる点において効果は大きい。
このようにして得られたアルミニウム基複合材料を使用
して、更に熱間押出、熱間圧延、熱間鍛造等の熱間加工
をほどこしたり、或は機械加工後熱処理をほどこして所
期の構造部材として使用するか、これら加熱工程を経て
も何の欠陥も生じないので、利用範囲は一層広くなると
いう効果をもたらす。
して、更に熱間押出、熱間圧延、熱間鍛造等の熱間加工
をほどこしたり、或は機械加工後熱処理をほどこして所
期の構造部材として使用するか、これら加熱工程を経て
も何の欠陥も生じないので、利用範囲は一層広くなると
いう効果をもたらす。
(実施例)
次に、本発明の実施例を上げて説明する。
fJS1表に示す組成に調合されたへn合金溶湯を大気
アトマイズ法にて噴霧して粉末を製造し、この粉末を
100メツシユの篩で分級し、 100メ・ンシュ以下
のA41合金粉末とした。これらの合金粉末にα−AM
、0.粉末(モ均粒径d、、= 5.1gm)と、その
他のセラミック粉末を第2表に示す割合で添加し、■型
ブレンターにて混合し、複合粉末とした。
アトマイズ法にて噴霧して粉末を製造し、この粉末を
100メツシユの篩で分級し、 100メ・ンシュ以下
のA41合金粉末とした。これらの合金粉末にα−AM
、0.粉末(モ均粒径d、、= 5.1gm)と、その
他のセラミック粉末を第2表に示す割合で添加し、■型
ブレンターにて混合し、複合粉末とした。
(以下余白)
次に、これら複合粉末を250°Cに予熱し、同温度に
予熱した金型にて密度比70%で直径200■冒、高さ
:]00vsのビレウドに成形した。このビレットを
脱ガス炉に入れ480°C2時間Ar雰囲気中て加熱し
て脱ガスを行なった後430°C1押出比36にて押出
成形を行ない丸棒を製造した。
予熱した金型にて密度比70%で直径200■冒、高さ
:]00vsのビレウドに成形した。このビレットを
脱ガス炉に入れ480°C2時間Ar雰囲気中て加熱し
て脱ガスを行なった後430°C1押出比36にて押出
成形を行ない丸棒を製造した。
これらの押出材について、溶融ガスキャリア法にて11
□ガスにを測定し、さらに第3表に示す3水準の温度て
加熱処理を施し、ブリスターの発生の有無を調べること
で、ツリスターの発生の感受性を評価した。
□ガスにを測定し、さらに第3表に示す3水準の温度て
加熱処理を施し、ブリスターの発生の有無を調べること
で、ツリスターの発生の感受性を評価した。
第3表 ツリスター試験条件
尚、ツリスター発生の確認は、サンプルの外観の目視に
よる観察と、サンプルを切断、研磨後の光学IID微鏡
による観察の2つの方法を併用することて行なった。
よる観察と、サンプルを切断、研磨後の光学IID微鏡
による観察の2つの方法を併用することて行なった。
第4表にその観察結果をまとめて示す。
(以下余白)
α−A旦、03を含まないNo、1〜11の押出材に比
べ、本発明による No、12〜33のα−Al2O.
添加押出材の方がブリスター発生温度が高温側ヘシフト
している。
べ、本発明による No、12〜33のα−Al2O.
添加押出材の方がブリスター発生温度が高温側ヘシフト
している。
次に、これらの押出材について材料試験を行なった。
第5表(a)〜(d)に特性評価の結果を示す。
(以f余白)
時効硬化型高強度展伸材はヤンターV、引張特性を室温
て測定した。耐摩耗・低熱膨張材は摩耗試験、熱膨張係
数測定をした。時効硬化型高強度l1iFl摩耗材は、
室温での引張試験と摩耗試験を、耐熱・耐摩耗材は、室
温200°C引張試験を行なった。
て測定した。耐摩耗・低熱膨張材は摩耗試験、熱膨張係
数測定をした。時効硬化型高強度l1iFl摩耗材は、
室温での引張試験と摩耗試験を、耐熱・耐摩耗材は、室
温200°C引張試験を行なった。
各試験とも、本発明と比較例について製造した押出材の
中から数種類選んて行なった。熱処理はすべてT6処理
を施した。尚、1部参考値として、セラミックを含まな
い南限の材料の特性評価も合わせて行なった。2024
.6061.7075、^390かそれに対応する。
中から数種類選んて行なった。熱処理はすべてT6処理
を施した。尚、1部参考値として、セラミックを含まな
い南限の材料の特性評価も合わせて行なった。2024
.6061.7075、^390かそれに対応する。
摩耗試験は、ピン・ディスク型てあり、直径701円板
状試験片を用い、相手材としてCrメツキをした球状黒
鉛鋳鉄とし5 X 5 X IOIlmである。条件は
、摺動速度5m /sec 、押付力100kg/ c
rn’、pm油s八へ20、エンジンオイル90℃5
00曹交/+sin 、摺動圧@ 500kIIである
。摩耗量は、表面粗さ計て摺動方向に昨直な方向に触針
を走らせ、記録された摩耗痕の凹部の面積を求め、ニレ
ジストの摩耗痕の面積を1とした時の相対比て表現した
。
状試験片を用い、相手材としてCrメツキをした球状黒
鉛鋳鉄とし5 X 5 X IOIlmである。条件は
、摺動速度5m /sec 、押付力100kg/ c
rn’、pm油s八へ20、エンジンオイル90℃5
00曹交/+sin 、摺動圧@ 500kIIである
。摩耗量は、表面粗さ計て摺動方向に昨直な方向に触針
を走らせ、記録された摩耗痕の凹部の面積を求め、ニレ
ジストの摩耗痕の面積を1とした時の相対比て表現した
。
ヤング率の測定は引張試験片に↑ゲージを貼り、弾性域
の荷重をステップて加え、測定される歪と応力について
傾きを算出し求めた。
の荷重をステップて加え、測定される歪と応力について
傾きを算出し求めた。
引張試験はインストロン型引張試験機を用い、歪速度1
.67x lo−’ 1/ sて行なった。81I11
張係数測定は、 5−■φX 20mmの試片て室温か
ら200℃における値を求めた。
.67x lo−’ 1/ sて行なった。81I11
張係数測定は、 5−■φX 20mmの試片て室温か
ら200℃における値を求めた。
以上の結果から、α−A1203の添加はブリスター発
生温度を20°C以り高める効果かあり、含有11□ガ
ス量が10cc/ 100 g A11以下の押出材に
ついて、 5006C4hrの加熱によってもツリスタ
ーは発生しなくなる。熱処理、鍛造の加熱温度か500
°C以下であることから、ブリスターを発生させること
なく、信頼性の高い部品を製造することかできる。
生温度を20°C以り高める効果かあり、含有11□ガ
ス量が10cc/ 100 g A11以下の押出材に
ついて、 5006C4hrの加熱によってもツリスタ
ーは発生しなくなる。熱処理、鍛造の加熱温度か500
°C以下であることから、ブリスターを発生させること
なく、信頼性の高い部品を製造することかできる。
さらに、特性的にもα−八へ 20.の添加は他のセラ
ミック材と遜色のない特性(引張特性、ヤング率、熱膨
張係数、耐摩耗性)を得ており、複合材料としての性ス
先か保証されていることかわかる。
ミック材と遜色のない特性(引張特性、ヤング率、熱膨
張係数、耐摩耗性)を得ており、複合材料としての性ス
先か保証されていることかわかる。
Claims (8)
- 1.α−Al_2O_3を0.5〜15wt%含み、全
ガス量が10cc/100g以下である、アルミニウム
合金の急冷凝固粉末の塑性加工材からなることを特徴と
するアルミニウム基複合材料。 - 2.Si10〜30wt%と必要に応じてCu0.5〜
5.0wt%およびMg0.2〜3.0wt%を含むア
ルミニウム合金と、α−Al_2O_30.5〜15w
t%を含み、全ガス量が10cc/100g以下てある
、アルミニウム合金の急冷凝固粉末の塑性加工材からな
ることを特徴とするアルミニウム基複合材料。 - 3.Si10〜30wt%とFe、Mn、Niのうち少
くとも1種を1.0〜10.0wt%(但し、2種以上
の場合は合計で1.0〜15.0wt%)と、さらに必
要に応じてCu0.5〜5.0wt%およびMg0.2
〜3.0wt%を含むアルミニウム合金と、α−Al_
2O_30.5〜15wt%とを含み、全ガス量が10
cc/100g以下である、ルミニウム合金の急冷凝固
粉末の塑性加工材からなることを特徴とするアルミニウ
ム基複合材料。 - 4.α−Al_2O_3を0.5〜15wt%と、セラ
ミックをα−Al_2O_3と合量で15wt%以下と
なる範囲で含有し、全ガス量が10cc/100g以下
である、アルミニウム合金の急冷凝固粉末の塑性加工材
からなることを特徴とするアルミニウム基複合材料。 - 5.Si10〜30wt%と必要に応じてCu0.5〜
5.0wt%およびMg0.2〜3.0wt%を含有す
るアルミニウム合金と、α−Al_2O_30.5〜1
5wt%と、セラミックをα−Al_2O_3と合量て
15wt%以下となる範囲で含有し、全ガス量が10c
c/100g以下である、アルミニウム合金の急冷凝固
粉末の塑性加工材からなることを特徴とするアルミニウ
ム基複合材料。 - 6.Si10〜30wt%とFe、Mn、Niうち少く
とも1種を1.0〜10.0wt%(但し、2種以上の
場合は合計で1.0〜15.0wt%)と必要に応じて
Cu0.5〜5.0wt%およびMg0.2〜3.0w
t%を含有するアルミニウム合金とα−Al_2O_3
0.5〜15wt%とセラミックをα−Al_2O_3
と合量で15wt%以下となる範囲で含有し、全ガス量
が10cc/100g以下である、アルミニウム合金粉
末の急冷凝固粉末の押出材からなることを特徴とするア
ルミニウム基複合材料。 - 7.アルミニウム合金急冷凝固粉末にα−Al_2O_
3微粉末を添加して混合したのち、冷間あるいは温間で
加圧成形し、次いで400〜520℃に加熱して脱ガス
したのち、熱間塑性加工することを特徴とするアルミニ
ウム基複合材料の製造方法。 - 8.アルミニウム合金分散急冷凝固粉末にα−Al_2
O_3微粉末とセラミック微粉末とを添加して混合した
のち、冷間または温間て加圧成形し、次いで400〜5
20℃に加熱して脱ガスしたのち、熱間塑性加工するこ
とを特徴とするアルミニウム基複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63074286A JPH01247546A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | アルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63074286A JPH01247546A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | アルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01247546A true JPH01247546A (ja) | 1989-10-03 |
Family
ID=13542729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63074286A Pending JPH01247546A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | アルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01247546A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH01255641A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-12 | Honda Motor Co Ltd | 焼結Al合金製摺動部材 |
JPH0273935A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-13 | Honda Motor Co Ltd | 機械構造部材用高強度アルミニウム合金 |
JPH02285044A (ja) * | 1989-04-26 | 1990-11-22 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性のすぐれた低熱膨張係数を有するAl―Si系合金粉末鍛造部材 |
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