JPH01312052A - 高モジュラスa1合金 - Google Patents
高モジュラスa1合金Info
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- JPH01312052A JPH01312052A JP1107122A JP10712289A JPH01312052A JP H01312052 A JPH01312052 A JP H01312052A JP 1107122 A JP1107122 A JP 1107122A JP 10712289 A JP10712289 A JP 10712289A JP H01312052 A JPH01312052 A JP H01312052A
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Classifications
-
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
- C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
- C22C32/0036—Matrix based on Al, Mg, Be or alloys thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0408—Light metal alloys
- C22C1/0416—Aluminium-based alloys
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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】
本発明は、アルミニウム基合金に関し、より詳細には、
高い室温強度および高温強度、約9゜GPaを超える弾
性率および良好な延性を有するアルミニウム基合金に関
する。
高い室温強度および高温強度、約9゜GPaを超える弾
性率および良好な延性を有するアルミニウム基合金に関
する。
発明の背景および目的
航空機および他の構造物中において、強い(引張強さお
よび降伏強さに関して)とともに剛性である軽金属、即
ち、密度約3 g / cnI未満を有するもののニー
ズがしばしばある。炭化ケイ素を有する軽金属(アルミ
ニウム)複合体は、約9゜GPaを超え且つ140GP
a程度でさえあるモジュラスを有することができること
が既知である。
よび降伏強さに関して)とともに剛性である軽金属、即
ち、密度約3 g / cnI未満を有するもののニー
ズがしばしばある。炭化ケイ素を有する軽金属(アルミ
ニウム)複合体は、約9゜GPaを超え且つ140GP
a程度でさえあるモジュラスを有することができること
が既知である。
これらのアルミニウムー炭化ケイ素または炭化ホウ素複
合体は有用であるが、高温では特に強くはなく且つより
高いモジュラスにおいては比較的脆性である。
合体は有用であるが、高温では特に強くはなく且つより
高いモジュラスにおいては比較的脆性である。
本発明の目的は、高い弾性率と強度との組み合わせを有
するアルミニウム基合金を提供することにあり、より詳
細には、高い室温強度および高温強度および高いモジュ
ラスと結合された合理的な引張伸びを有するアルミニウ
ム基合金を提供することにある。
するアルミニウム基合金を提供することにあり、より詳
細には、高い室温強度および高温強度および高いモジュ
ラスと結合された合理的な引張伸びを有するアルミニウ
ム基合金を提供することにある。
発明の詳細な説明
本発明は、重量%でチタン約10〜20または25%、
炭素的1〜4%および機械的合金化装入物に慎重に(d
el jberately)加えられた安定な酸化物中
に存在する酸素以外の酸素0,2〜2%を含有する機械
的合金化アルミニウム基合金を意図する。本発明の機械
的合金化アルミニウム基合金は、少なくとも約90GP
aの弾性率を有し且つ= 3− 後述のように合計で約10重皿%までの少量の他の元素
を含有できる。より詳細には、本発明の合金は、原子対
原子基準でチタンの代わりに約5重量%までの量のバナ
ジウム、ジルコニウムなどの遷移元素を含有できる。こ
のように、事実上、バナジウムは等しい重量基準で5重
量%までチタンと置き換えることができ且つジルコニウ
ムはジルコニウム2重量部対チタン1重量部の基準でチ
タン2.5%と置き換えることができる。定義の目的で
、元素チタン、バナジウムおよびジルコニウムの合計重
量%は、 %Ti+%V+2%Zr=定義の範囲 であるように関係づけられるであろう。その最も広い意
味における「定義の範囲」は、10〜25%、好ましく
は10〜20%、より狭くは10〜16%、−層狭くは
10〜14%であるか、この説明で記載のようなチタン
単独またはチタン、バナジウムおよびジルコニウムの2
以上に適用できる他の範囲である。
炭素的1〜4%および機械的合金化装入物に慎重に(d
el jberately)加えられた安定な酸化物中
に存在する酸素以外の酸素0,2〜2%を含有する機械
的合金化アルミニウム基合金を意図する。本発明の機械
的合金化アルミニウム基合金は、少なくとも約90GP
aの弾性率を有し且つ= 3− 後述のように合計で約10重皿%までの少量の他の元素
を含有できる。より詳細には、本発明の合金は、原子対
原子基準でチタンの代わりに約5重量%までの量のバナ
ジウム、ジルコニウムなどの遷移元素を含有できる。こ
のように、事実上、バナジウムは等しい重量基準で5重
量%までチタンと置き換えることができ且つジルコニウ
ムはジルコニウム2重量部対チタン1重量部の基準でチ
タン2.5%と置き換えることができる。定義の目的で
、元素チタン、バナジウムおよびジルコニウムの合計重
量%は、 %Ti+%V+2%Zr=定義の範囲 であるように関係づけられるであろう。その最も広い意
味における「定義の範囲」は、10〜25%、好ましく
は10〜20%、より狭くは10〜16%、−層狭くは
10〜14%であるか、この説明で記載のようなチタン
単独またはチタン、バナジウムおよびジルコニウムの2
以上に適用できる他の範囲である。
前記のように、他の元素、即ち、補助元素は、本発明の
機械的合金化アルミニウム基合金で存在できる。リチウ
ムは約3%までの量で存在でき且つ銅、ニッケル、セリ
ウムおよびエルビウムは約5%までの合計量で存在でき
る。他の元素、例えば、ケイ素、ベリリウム、鉄、クロ
ム、コバルト、ニオブ、イツトリウム、タンタルおよび
タングステンは、約10%までの合計量で存在できる。
機械的合金化アルミニウム基合金で存在できる。リチウ
ムは約3%までの量で存在でき且つ銅、ニッケル、セリ
ウムおよびエルビウムは約5%までの合計量で存在でき
る。他の元素、例えば、ケイ素、ベリリウム、鉄、クロ
ム、コバルト、ニオブ、イツトリウム、タンタルおよび
タングステンは、約10%までの合計量で存在できる。
約1%までの少量のホウ素は、本発明の合金で有利に存
在できる。当業者は、チタンおよびチタンの代わりに使
用する元素以外の元素の配合が一般に延性を低下させな
がら合金の硬さを増大する傾向があるであろうことを認
識するであろう。従って、範囲の高端、チタン15%よ
りも大、例えば、チタン15〜20重量%においては、
合金中の補助元素が、例えば、合計2重量%まで最小限
にされ、且つ15重量%未満においては、もしあっても
補助元素の許容可能な量が前記合計最大量に徐々に増大
するようにチタンおよびチタンの代わりに使用する元素
の定義の範囲の参照によって他の元素の配合を限定する
ことが有利である。同様の状況は、慎重に加えられる酸
化物物質、例えば、アルミナ、イツトリアまたはイツト
リウム含有酸化物、例えば、イツトリウム−アルミニウ
ムーガーネットなどおよび炭素に関して存在する。合計
で、1モ意の酸化物物質は、約296までの合計量て存
在でき、最大はチタン含量が少なく且つ補助元素が低濃
度または不在である時に、のみ存在する。同様に、定義
の範囲が約15%未満である時以外は、炭素は、最大約
2%に維持すべきである。
在できる。当業者は、チタンおよびチタンの代わりに使
用する元素以外の元素の配合が一般に延性を低下させな
がら合金の硬さを増大する傾向があるであろうことを認
識するであろう。従って、範囲の高端、チタン15%よ
りも大、例えば、チタン15〜20重量%においては、
合金中の補助元素が、例えば、合計2重量%まで最小限
にされ、且つ15重量%未満においては、もしあっても
補助元素の許容可能な量が前記合計最大量に徐々に増大
するようにチタンおよびチタンの代わりに使用する元素
の定義の範囲の参照によって他の元素の配合を限定する
ことが有利である。同様の状況は、慎重に加えられる酸
化物物質、例えば、アルミナ、イツトリアまたはイツト
リウム含有酸化物、例えば、イツトリウム−アルミニウ
ムーガーネットなどおよび炭素に関して存在する。合計
で、1モ意の酸化物物質は、約296までの合計量て存
在でき、最大はチタン含量が少なく且つ補助元素が低濃
度または不在である時に、のみ存在する。同様に、定義
の範囲が約15%未満である時以外は、炭素は、最大約
2%に維持すべきである。
前記のように、アルミニウムおよび前記範囲内の前記元
素および化合物からなる本発明の合金は、米国特許第3
.740,210号明細書、第4.600,556号明
細書、第 4.624,705号明細書、第 4.643,780号明細書、第 4.668,470号明細書、第 4.627,959号明細書、第 4.668,282号明細書、第 4.668,470号明細書および第 4.557,893号明細書に既述のように元素状成分
または金属間化合物成分(例えば、A ’13 T l
)を機械的に合金化することによって調製する。成分を
機械的に合金化して本発明の合金を調製する際に、加工
助剤、例えば、ステアリン酸またはステアリン酸と黒鉛
との混合物が、使用される。粒状アルミニウムおよびチ
タンをステアリン酸と一緒に(追加の元素の有無)摩砕
する結果は、プロセス制御剤中の炭素および酸素の量と
本質上化学量論量的に等価の量の酸化物および炭化物の
生成である。本発明の合金においては、これらの酸化物
および炭化物は、主としてA 1203および炭化アル
ミニウム(チタンによる変性の有無)である。比較的少
しの炭化チタンしか合金中に存在しない。
素および化合物からなる本発明の合金は、米国特許第3
.740,210号明細書、第4.600,556号明
細書、第 4.624,705号明細書、第 4.643,780号明細書、第 4.668,470号明細書、第 4.627,959号明細書、第 4.668,282号明細書、第 4.668,470号明細書および第 4.557,893号明細書に既述のように元素状成分
または金属間化合物成分(例えば、A ’13 T l
)を機械的に合金化することによって調製する。成分を
機械的に合金化して本発明の合金を調製する際に、加工
助剤、例えば、ステアリン酸またはステアリン酸と黒鉛
との混合物が、使用される。粒状アルミニウムおよびチ
タンをステアリン酸と一緒に(追加の元素の有無)摩砕
する結果は、プロセス制御剤中の炭素および酸素の量と
本質上化学量論量的に等価の量の酸化物および炭化物の
生成である。本発明の合金においては、これらの酸化物
および炭化物は、主としてA 1203および炭化アル
ミニウム(チタンによる変性の有無)である。比較的少
しの炭化チタンしか合金中に存在しない。
機械的合金化完了後、即ち、粉末成分が複合粒子の繰返
破壊および再破壊によって十分に混合し且つ飽和硬さを
達成するか実質上達成した後、篩分けて微粉を排除した
摩砕粒子は、容器に入れ、減圧下で、例えば、500℃
で2〜12時間脱ガスし、真空中で印加圧力下で圧粉し
、次いで、押出す。実用的範囲として、押出比は約5対
1から約50対1であることができ且つ押出温度は約り
50℃〜約600℃であることかできる。
破壊および再破壊によって十分に混合し且つ飽和硬さを
達成するか実質上達成した後、篩分けて微粉を排除した
摩砕粒子は、容器に入れ、減圧下で、例えば、500℃
で2〜12時間脱ガスし、真空中で印加圧力下で圧粉し
、次いで、押出す。実用的範囲として、押出比は約5対
1から約50対1であることができ且つ押出温度は約り
50℃〜約600℃であることかできる。
本発明の高モジユラスアルミニウム基合金の組成(重量
%)を表1に示す。
%)を表1に示す。
表1
命衾換 1工 9− 見−竺−人±−
115,01,80,90−一 残部E2 11.
8 1.9 0.70 −一 残部E3 12.5
1.5 0.80 −一 残部E4 10.0
1.6 0.75 −一 残部E5 9.8 j
、5B 0.62 2.2 残部Eこれらの例証の
合金は、チタン約10〜16%、炭素約1.3〜2%、
酸素的0,5〜1.2%、バナジウム約2,5%までの
範囲であり、残部か本質上アルミニウムであることが確
認される。前記のような表1に記載の合金を調製した後
、合金を微細構造に関して調べた。基本的には、微細構
造は、微粒アルミナ質(aluminous)マトリッ
クスを通して非常に均一に分布された超微細(通常、大
きさが0.2μm未満)粒として存在する大容量分率の
A・13 Ti金属間化合物相を示す。炭素は、本質上
、非常に微細に分けられたA l 4 C3またはチタ
ンをドープした変性物として存在し且つ酸素は、粒界酸
化アルミニウムとして存在する。
8 1.9 0.70 −一 残部E3 12.5
1.5 0.80 −一 残部E4 10.0
1.6 0.75 −一 残部E5 9.8 j
、5B 0.62 2.2 残部Eこれらの例証の
合金は、チタン約10〜16%、炭素約1.3〜2%、
酸素的0,5〜1.2%、バナジウム約2,5%までの
範囲であり、残部か本質上アルミニウムであることが確
認される。前記のような表1に記載の合金を調製した後
、合金を微細構造に関して調べた。基本的には、微細構
造は、微粒アルミナ質(aluminous)マトリッ
クスを通して非常に均一に分布された超微細(通常、大
きさが0.2μm未満)粒として存在する大容量分率の
A・13 Ti金属間化合物相を示す。炭素は、本質上
、非常に微細に分けられたA l 4 C3またはチタ
ンをドープした変性物として存在し且つ酸素は、粒界酸
化アルミニウムとして存在する。
合金No、2〜5の室温および高温機械的特性を表2に
示す。
示す。
表2
合金 試験温度 0.2%YS UTS 伸びN
o、 、 (℃) (MPa) (MPa)
(%)2 24 427.7 49B、3 7
.5149 353.5 374.5 3.6315
2L7.0 228.2 3.8427 123
.2 134.4 5.43 24 371.7
448.0 10.0149 N、A、 N
、A、 N、A。
o、 、 (℃) (MPa) (MPa)
(%)2 24 427.7 49B、3 7
.5149 353.5 374.5 3.6315
2L7.0 228.2 3.8427 123
.2 134.4 5.43 24 371.7
448.0 10.0149 N、A、 N
、A、 N、A。
315 N、A、 N、A、 N、A。
427 N、A、 N、A、 N、A。
4 24 464゜8 487.2 7.11
49 3B2.6 393.4 4.7315
203.0 207.9 4.8427 107.
8 118.3 13.15 24 532.7
590.8 3.6427 123.9 132
.3 8.9N、A、入手不能 表2は、本発明の合金が通常の溶融および鋳造テクノロ
ジーによって調製されたアルミニウム合金の一般的ラン
と比較して高温で強いことを示す。
49 3B2.6 393.4 4.7315
203.0 207.9 4.8427 107.
8 118.3 13.15 24 532.7
590.8 3.6427 123.9 132
.3 8.9N、A、入手不能 表2は、本発明の合金が通常の溶融および鋳造テクノロ
ジーによって調製されたアルミニウム合金の一般的ラン
と比較して高温で強いことを示す。
本発明の合金の場合にS、5pinner等、「AMe
thod of Determining Mecha
nical Re5onanceFrequencie
s and for Calculating Ela
sticModulus from the Preq
uenciesJ 、A S T MProc、No、
61.p1221−1232.1961の方法によって
測定された室温での弾性率を表3に示す。
thod of Determining Mecha
nical Re5onanceFrequencie
s and for Calculating Ela
sticModulus from the Preq
uenciesJ 、A S T MProc、No、
61.p1221−1232.1961の方法によって
測定された室温での弾性率を表3に示す。
表3
合金No、 弾性率、GPal
112.4 1★ 115.8 2 102.7 3 102.0 4 95.2 5 103.6 ★482℃の温度に60時間露出後に試験表3は、本発
明の合金によって示される高い室温弾性率を示し且つま
た合金1に関しては弾性率が高温への露出によって劣化
されないことを示す。
112.4 1★ 115.8 2 102.7 3 102.0 4 95.2 5 103.6 ★482℃の温度に60時間露出後に試験表3は、本発
明の合金によって示される高い室温弾性率を示し且つま
た合金1に関しては弾性率が高温への露出によって劣化
されないことを示す。
機械的特性の追加の試験は、合金2の場合には、427
℃において0.2%降伏強さが121MPaであり、最
終引張強さが132MPaであり且つ伸びが5.4%で
あることを示す。機械的合金化アルミニウム合金での実
験室研究は、約427℃の温度でのこの性状の機械的特
性が合金を圧延、鍛造などの熱間加工製法に受けること
を可能にさせ、それによって固体不溶性金属間化合物相
を含有する硬質アルミニウム合金の実用性を有意に増大
するを最近示した。
℃において0.2%降伏強さが121MPaであり、最
終引張強さが132MPaであり且つ伸びが5.4%で
あることを示す。機械的合金化アルミニウム合金での実
験室研究は、約427℃の温度でのこの性状の機械的特
性が合金を圧延、鍛造などの熱間加工製法に受けること
を可能にさせ、それによって固体不溶性金属間化合物相
を含有する硬質アルミニウム合金の実用性を有意に増大
するを最近示した。
法令の条項に従って、本発明の特定の態様をここに例示
し且つ説明したが、当業者は、特許請求の範囲によって
カバーされる本発明の形態で変更を施すことができるこ
と、および本発明の成る特徴が他の特徴の対応の使用な
しに時々有利に使用できることを理解するであろう。
し且つ説明したが、当業者は、特許請求の範囲によって
カバーされる本発明の形態で変更を施すことができるこ
と、および本発明の成る特徴が他の特徴の対応の使用な
しに時々有利に使用できることを理解するであろう。
出願人代理人 佐 藤 −雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、チタン、バナジウムおよびジルコニウムからなる群
からの少なくとも1種の元素(前記バナジウムは、存在
するならば、約5重量%までの量であり、前記ジルコニ
ウムは、存在するならば、約5重量%までの量であり、
チタン、バナジウムおよびジルコニウムの重量%は次式 %Ti+%V+2%Zr=10〜25% の関係に合致する)、酸素約0.1〜2%、炭素約1〜
4%を含有し、残部は主としてアルミニウムであること
を特徴とする機械的合金化高モジュラスアルミニウム基
合金。 2、前記群からの元素がチタンであり且つ前記合金がチ
タンアルミナイトの分散体を含有する、請求項1に記載
の高モジュラスアルミニウム基合金。 3、補助元素として、リチウム約3%まで、銅とニッケ
ルとセリウムとエルビウムとの合計約5%まで、ホウ素
約1%まで、ケイ素とベリリウムと鉄とクロムとコバル
トとニオブとイットリウムとタンタルとタングステンと
の合計約10%までを含有し、但し、すべての補助元素
の合計は10%を超えない、請求項1に記載の高モジュ
ラスアルミニウム基合金。 4、前記補助元素が合計約2%までの量で存在し且つ炭
素は%Ti+%V+2%Zr>15%である時には2%
未満であり、且つ前記補助元素は%Ti+%V+2%Z
r<15%である時には徐々に増大する合計量で存在し
且つ10%に接近する、請求項3に記載の高モジュラス
アルミニウム基合金。 5、請求項1に記載の酸素含量によって指摘される酸化
物を超える酸化物物質2%までを含有する、請求項1に
記載の高モジュラスアルミニウム基合金。 6、前記酸化物物質が、アルミナおよびイットリウム含
有酸化物の群から選ばれる、請求項5に記載の高モジュ
ラスアルミニウム基合金。 7、チタン約10%〜16%、炭素約1.3〜2%、酸
素約0.5〜1.2%、バナジウム約2.5%までを含
有し、残部が本質上アルミニウムである、請求項2に記
載の高モジュラスアルミニウム基合金。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US190713 | 1988-05-06 | ||
US07/190,713 US4834810A (en) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | High modulus A1 alloys |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01312052A true JPH01312052A (ja) | 1989-12-15 |
JPH0448857B2 JPH0448857B2 (ja) | 1992-08-07 |
Family
ID=22702451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1107122A Granted JPH01312052A (ja) | 1988-05-06 | 1989-04-26 | 高モジュラスa1合金 |
Country Status (8)
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---|---|
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EP (1) | EP0340788B1 (ja) |
JP (1) | JPH01312052A (ja) |
KR (1) | KR920001629B1 (ja) |
AT (1) | ATE85250T1 (ja) |
AU (1) | AU603537B2 (ja) |
BR (1) | BR8902091A (ja) |
DE (1) | DE68904689T2 (ja) |
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US5169461A (en) * | 1990-11-19 | 1992-12-08 | Inco Alloys International, Inc. | High temperature aluminum-base alloy |
US5171381A (en) * | 1991-02-28 | 1992-12-15 | Inco Alloys International, Inc. | Intermediate temperature aluminum-base alloy |
US5702542A (en) * | 1993-03-26 | 1997-12-30 | Brown; Alexander M. | Machinable metal-matrix composite |
US5511603A (en) * | 1993-03-26 | 1996-04-30 | Chesapeake Composites Corporation | Machinable metal-matrix composite and liquid metal infiltration process for making same |
US6004506A (en) * | 1998-03-02 | 1999-12-21 | Aluminum Company Of America | Aluminum products containing supersaturated levels of dispersoids |
JP3207841B1 (ja) * | 2000-07-12 | 2001-09-10 | 三菱重工業株式会社 | アルミニウム複合粉末およびその製造方法、アルミニウム複合材料、使用済み燃料貯蔵部材およびその製造方法 |
CN100443219C (zh) * | 2001-06-26 | 2008-12-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 碳化钨铝硬质合金纳米粉末的制备方法 |
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KR100702012B1 (ko) | 2005-03-22 | 2007-03-30 | 삼성전자주식회사 | 매립막 패턴들을 갖는 에스. 램들 및 그 형성방법들 |
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CN102127666B (zh) * | 2011-03-03 | 2013-06-05 | 安徽省惠尔电气有限公司 | 一种稀土铝合金导体的制备方法 |
DE202012011945U1 (de) | 2012-12-13 | 2013-01-17 | Procon Gmbh | Warmfester Formkörper aus mit Keramikpartikeln verstärktem Aluminium |
CN105568116A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-05-11 | 安徽锐视光电技术有限公司 | 一种应用于分选机通道上的耐磨材料 |
CN105861889A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 安徽省安庆市金誉金属材料有限公司 | 一种高强度耐磨铝合金 |
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-
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- 1989-05-05 DE DE8989108153T patent/DE68904689T2/de not_active Expired - Fee Related
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