JPH0196342A - 過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金複合材料の連続製造方法 - Google Patents
過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金複合材料の連続製造方法Info
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- JPH0196342A JPH0196342A JP25434587A JP25434587A JPH0196342A JP H0196342 A JPH0196342 A JP H0196342A JP 25434587 A JP25434587 A JP 25434587A JP 25434587 A JP25434587 A JP 25434587A JP H0196342 A JPH0196342 A JP H0196342A
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (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
［産業上の利用分野］
本発明は、粒子分散強化または繊維強化した過共晶へΩ
−Ｓｉ合金複合材料の連続製造方法に関するものである
。
−Ｓｉ合金複合材料の連続製造方法に関するものである
。
【従来の技術］
合金複合材料を製造するため、固液共存状態の合金材料
に対して、回転翼により機械的な回転攪拌を加えながら
非金属粒子を添加して、均質な複合材料をつくる鋳造法
は、コンポキャスト法として知られている。また、急冷
凝固法などで製造した微細結晶粒粉末を非金属粉末と均
質混合して焼結させる粉末冶金法がある。 しかるに、コンポキャスト法では回転翼の回転速度が１
１００Ｏｒｐ以下に抑えられているので、結晶粒の均質
微細化と粒子の均一分散が十分行われない、また、還元
性雰囲気や大気中で回転翼を回転させるので、不活性ガ
スを巻き込みやすく、得られた材料の機械的性質はそれ
ほど改善されない。 一方、粉末冶金法では、複雑な製造プロセスと大規模な
設備が不可欠であるため、必然的に材料製造費がコスト
高にならざるを得ない。 ［発明が解決しようとする問題点コ 本発明の目的は、過共晶ＡΩ−Ｓｉ合金複合材料におけ
る鋳造欠陥の除去と材料特性の向上を図るに当り、簡易
な方法により晶出する初晶Ｓｉ粒子の大きさを数ルｍに
して、粉末冶金法と同等の均質微細なミクロｍ織と機械
的性質をもつ耐摩耗性の過共晶ＡΩ−Ｓｉ合金複合材料
を低コストで製造可能にすることにある。 ［問題点を解決するための手段、作用］上記目的を達成
するための本発明の連続製造方法は、真空容器内の溶解
炉で溶融した過共晶ＡΩ−Ｓｉ合金に攪拌翼を挿入して
低速回転させながら、非金属粒子または繊維からなる強
化材を添加して均質混合させ、それによって得られる溶
融合金複合材料を、耐熱容器内で水平軸のまわりに高速
回転する多角形状の回転子上に落下させ、その溶融合金
複合材料を上記回転子の高速回転による回転攪拌作用に
より飛散させて、生成した初晶Ｓｉ結晶を破砕し、飛散
した半溶融金属複合材料を上記耐熱容器に受止めて、均
質微細なミクロ組織をもつ半固体状の塊状集合体として
取り出すことを特徴とするものである。 本発明において添加する非金属粉末あるいは繊維からな
る強化材としては、黒鉛粒子、炭化チタン粒子、黒鉛層
ｍ雄等が適し、またその添加量は３〜８ｗｔ％程度が望
ましい。 このような本発明の方法によれば、過共晶ＡΩ−３ｉ合
金複合材料における鋳造欠陥の除去と材料特性の向上を
図るに当り、簡易な方法により晶出する初晶Ｓｉ粒子の
大きさを数ｇｍに破砕して、粉末冶金法と同等の均質微
細なミクロ組織と機械的性質をもつ耐摩耗性の過共晶Ａ
Ω−８ｉ合金複合材料を低コストで製造することができ
る。 また、粉末冶金で得られるような微細結晶粒と非金属粒
子等の強化材の均質混合が、鋳造時にすべて同時に行わ
れ、複合材料を簡易に製造することができる。 次に、第１図及び第２図を参照して、本発明の方法を実
施するのに適した複合材料連続製造装置について説明す
る。 両図に示す製造装置において、真空容器１はその内部に
過共晶ＡＱ−３ｉ合金の溶解炉２を備えている。 上記溶解炉２は、周囲を断熱材３によって囲繞され、中
心に配設したルツボ４の周囲にヒータ５が設けられ、上
面は図示しないシリンダで駆動されるシャッタ６により
開閉可能に形成される。溶解炉２のルツボ４に内挿され
る攪拌翼８は、その横断面が十字状をなし、外部に配置
したモータ等の駆動装置９の回転＠１０の先端に固定さ
れ、１１０００ｒｐ以下で低速回転駆動されるものであ
る。 上記溶解炉２におけるルツボ４には、そこで溶融した過
共晶ＡΩ−Ｓｉ合金に対して非金属粒子あるいは短繊維
などの強化材を投与する投入装置１１が付設されている
。この投入装置１１は、強化材用パケット１２からルツ
ボ４上に強化材投入管１３を伸ばしたものである。また
、上記ルツボ４の内底には、混合攪拌した合金複合材料
溶湯を注下させる湯口１５が設けられ、この湯口１５を
開閉するため、昇降モータ１７により湯口の開閉栓１８
を昇降可能にした湯口開閉装置１６が付設されている。 上記溶解炉２は、過共晶ＡΩ−Ｓｉ合金を溶解すると共
に、それに強化材を均質混合して、下方の溶融複合材料
攪拌装置２０に供給するための電気炉を構成するもので
、この溶解炉の下方に配設した溶融複合材料攪拌装置２
０は、受湯用ロート２１によって回転子２３を備えた耐
熱容器２２に溶解炉２からの溶ｍ複合材料を導くように
構成している。 上記回転子２３は、溶融複合材料に機械的な高速回転攪
拌を加えることにより、その結晶粒を微細化し、且つ強
化材を一層均一に分散させるもので、前記湯口１５から
ほぼ中心に落下するように供給される溶融複合材料を、
その高速回転により周囲に飛散させるため、第２図に示
すように、横断面を多角形状に形成し、回転子モータ２
５により高速回転する駆動軸２６に固定している。 上記回転子２３を収容する耐熱容器２２は、回転子２３
の回転に伴って飛散する溶融複合材料を受は止め、それ
を塊状集合体として下方の回収細孔２８から鋳型２９に
取り出すためのものである。 なお、図中、３１．３２は覗窓、３３は真空吸引口、３
４は温度制御用熱電対を示している。 上記構成を有する装置によって結晶粒が微細化された過
共晶ＡΩ−Ｓｉ合金複合材料を製造するには、真空容器
ｌ内を真空とした後、ルツボ４で過共晶Ａｌ２−Ｓｉ合
金を溶解させ、投入装置１１によって非金属粒子あるい
は繊維などの強化材を溶融合金中に添加して、攪拌翼８
の低速回転により均一に攪拌する。一方、回転子２３は
回転子モータ２５により１０００〜３００００ｒｐｍ程
度の高速で回転させ、この状態で、前記溶解炉２におい
て攪拌翼８により十分な攪拌混合した複合材料溶湯を、
湯口１５の開放により溶融複合材料攪拌装置２０に流下
させる。 これにより、溶融複合材料は回転中の回転子２３上に落
下し、回転子２３により微細粒子状の液滴群となって飛
散し、＃熱容器２２の内壁に対して衝当を縁返す、その
結果、飛散した溶融複合材料は微細結晶粒化され、粘稠
状あるいは半固体状のものとして耐熱容器２２内を下方
に伝わって細孔２８から鋳型２９に落下し、半固体状ス
ラリーの塊状複合材料として連続的に取り出される。 その結果、粉末冶金で得られるような微細結晶粒と非金
属粒子の均質混合が、鋳造時にすべて同時に行われ、し
かも機械的性質のすぐれた材料が連続的に製造される。 ［実施例］ 第１図及び第２図に示す構成の複合材料連続製造装置を
用いて行った実施例を以下に示す。 まず、上記装置における真空容器内を真空とした後、ル
ツボで工業用過共晶ＡΩ−９ｉ合金ＡＣ９Ａを溶解させ
、溶解した上記合金中に投入装置によって５ｗｔ％の黒
鉛粒子を強化材として添加し、攪拌翼の低速回転により
均一に混合した後、湯口の開放により混合した複合材料
溶湯を １１０００Ｏｒｐで高速回転する回（転子上に
流下させた。 回転子上に落下した溶融合金複合材料は、その回転子に
より微細粒子状の液滴群となって飛散し、Ｗ！ｌ細結晶
粒化され、粘稠状あるいは半固体状のものとして鋳型に
落下し、塊状合金複合材料として連続的に取り出すこと
ができた。 第３図は、上述したところによって得られた金属基複合
材料の組成像（倍率：２００倍）を示し、これによって
晶出する初晶Ｓｉ粒子の大きさを数弘】にして、粉末冶
金法と同等の均質微細なミクロ組織を得られることがわ
かる。 ［発明の効果コ 以上に詳述した本発明の方法によれば、過共晶＾Ω−８
ｉ合金複合合金金、簡単な装置による溶湯の均質混合及
び高速回転攪拌鋳造により、従来の粉末冶金法のように
１合金を一旦粉末化したりすることなく、晶出する初晶
Ｓｉ粒子の大きさを数ｇｍにして、上記粉末冶金法と同
等の均質微細なミクロ組織と機械的性質をもつ耐摩耗性
材料を低コストで製造することができる。
に対して、回転翼により機械的な回転攪拌を加えながら
非金属粒子を添加して、均質な複合材料をつくる鋳造法
は、コンポキャスト法として知られている。また、急冷
凝固法などで製造した微細結晶粒粉末を非金属粉末と均
質混合して焼結させる粉末冶金法がある。 しかるに、コンポキャスト法では回転翼の回転速度が１
１００Ｏｒｐ以下に抑えられているので、結晶粒の均質
微細化と粒子の均一分散が十分行われない、また、還元
性雰囲気や大気中で回転翼を回転させるので、不活性ガ
スを巻き込みやすく、得られた材料の機械的性質はそれ
ほど改善されない。 一方、粉末冶金法では、複雑な製造プロセスと大規模な
設備が不可欠であるため、必然的に材料製造費がコスト
高にならざるを得ない。 ［発明が解決しようとする問題点コ 本発明の目的は、過共晶ＡΩ−Ｓｉ合金複合材料におけ
る鋳造欠陥の除去と材料特性の向上を図るに当り、簡易
な方法により晶出する初晶Ｓｉ粒子の大きさを数ルｍに
して、粉末冶金法と同等の均質微細なミクロｍ織と機械
的性質をもつ耐摩耗性の過共晶ＡΩ−Ｓｉ合金複合材料
を低コストで製造可能にすることにある。 ［問題点を解決するための手段、作用］上記目的を達成
するための本発明の連続製造方法は、真空容器内の溶解
炉で溶融した過共晶ＡΩ−Ｓｉ合金に攪拌翼を挿入して
低速回転させながら、非金属粒子または繊維からなる強
化材を添加して均質混合させ、それによって得られる溶
融合金複合材料を、耐熱容器内で水平軸のまわりに高速
回転する多角形状の回転子上に落下させ、その溶融合金
複合材料を上記回転子の高速回転による回転攪拌作用に
より飛散させて、生成した初晶Ｓｉ結晶を破砕し、飛散
した半溶融金属複合材料を上記耐熱容器に受止めて、均
質微細なミクロ組織をもつ半固体状の塊状集合体として
取り出すことを特徴とするものである。 本発明において添加する非金属粉末あるいは繊維からな
る強化材としては、黒鉛粒子、炭化チタン粒子、黒鉛層
ｍ雄等が適し、またその添加量は３〜８ｗｔ％程度が望
ましい。 このような本発明の方法によれば、過共晶ＡΩ−３ｉ合
金複合材料における鋳造欠陥の除去と材料特性の向上を
図るに当り、簡易な方法により晶出する初晶Ｓｉ粒子の
大きさを数ｇｍに破砕して、粉末冶金法と同等の均質微
細なミクロ組織と機械的性質をもつ耐摩耗性の過共晶Ａ
Ω−８ｉ合金複合材料を低コストで製造することができ
る。 また、粉末冶金で得られるような微細結晶粒と非金属粒
子等の強化材の均質混合が、鋳造時にすべて同時に行わ
れ、複合材料を簡易に製造することができる。 次に、第１図及び第２図を参照して、本発明の方法を実
施するのに適した複合材料連続製造装置について説明す
る。 両図に示す製造装置において、真空容器１はその内部に
過共晶ＡＱ−３ｉ合金の溶解炉２を備えている。 上記溶解炉２は、周囲を断熱材３によって囲繞され、中
心に配設したルツボ４の周囲にヒータ５が設けられ、上
面は図示しないシリンダで駆動されるシャッタ６により
開閉可能に形成される。溶解炉２のルツボ４に内挿され
る攪拌翼８は、その横断面が十字状をなし、外部に配置
したモータ等の駆動装置９の回転＠１０の先端に固定さ
れ、１１０００ｒｐ以下で低速回転駆動されるものであ
る。 上記溶解炉２におけるルツボ４には、そこで溶融した過
共晶ＡΩ−Ｓｉ合金に対して非金属粒子あるいは短繊維
などの強化材を投与する投入装置１１が付設されている
。この投入装置１１は、強化材用パケット１２からルツ
ボ４上に強化材投入管１３を伸ばしたものである。また
、上記ルツボ４の内底には、混合攪拌した合金複合材料
溶湯を注下させる湯口１５が設けられ、この湯口１５を
開閉するため、昇降モータ１７により湯口の開閉栓１８
を昇降可能にした湯口開閉装置１６が付設されている。 上記溶解炉２は、過共晶ＡΩ−Ｓｉ合金を溶解すると共
に、それに強化材を均質混合して、下方の溶融複合材料
攪拌装置２０に供給するための電気炉を構成するもので
、この溶解炉の下方に配設した溶融複合材料攪拌装置２
０は、受湯用ロート２１によって回転子２３を備えた耐
熱容器２２に溶解炉２からの溶ｍ複合材料を導くように
構成している。 上記回転子２３は、溶融複合材料に機械的な高速回転攪
拌を加えることにより、その結晶粒を微細化し、且つ強
化材を一層均一に分散させるもので、前記湯口１５から
ほぼ中心に落下するように供給される溶融複合材料を、
その高速回転により周囲に飛散させるため、第２図に示
すように、横断面を多角形状に形成し、回転子モータ２
５により高速回転する駆動軸２６に固定している。 上記回転子２３を収容する耐熱容器２２は、回転子２３
の回転に伴って飛散する溶融複合材料を受は止め、それ
を塊状集合体として下方の回収細孔２８から鋳型２９に
取り出すためのものである。 なお、図中、３１．３２は覗窓、３３は真空吸引口、３
４は温度制御用熱電対を示している。 上記構成を有する装置によって結晶粒が微細化された過
共晶ＡΩ−Ｓｉ合金複合材料を製造するには、真空容器
ｌ内を真空とした後、ルツボ４で過共晶Ａｌ２−Ｓｉ合
金を溶解させ、投入装置１１によって非金属粒子あるい
は繊維などの強化材を溶融合金中に添加して、攪拌翼８
の低速回転により均一に攪拌する。一方、回転子２３は
回転子モータ２５により１０００〜３００００ｒｐｍ程
度の高速で回転させ、この状態で、前記溶解炉２におい
て攪拌翼８により十分な攪拌混合した複合材料溶湯を、
湯口１５の開放により溶融複合材料攪拌装置２０に流下
させる。 これにより、溶融複合材料は回転中の回転子２３上に落
下し、回転子２３により微細粒子状の液滴群となって飛
散し、＃熱容器２２の内壁に対して衝当を縁返す、その
結果、飛散した溶融複合材料は微細結晶粒化され、粘稠
状あるいは半固体状のものとして耐熱容器２２内を下方
に伝わって細孔２８から鋳型２９に落下し、半固体状ス
ラリーの塊状複合材料として連続的に取り出される。 その結果、粉末冶金で得られるような微細結晶粒と非金
属粒子の均質混合が、鋳造時にすべて同時に行われ、し
かも機械的性質のすぐれた材料が連続的に製造される。 ［実施例］ 第１図及び第２図に示す構成の複合材料連続製造装置を
用いて行った実施例を以下に示す。 まず、上記装置における真空容器内を真空とした後、ル
ツボで工業用過共晶ＡΩ−９ｉ合金ＡＣ９Ａを溶解させ
、溶解した上記合金中に投入装置によって５ｗｔ％の黒
鉛粒子を強化材として添加し、攪拌翼の低速回転により
均一に混合した後、湯口の開放により混合した複合材料
溶湯を １１０００Ｏｒｐで高速回転する回（転子上に
流下させた。 回転子上に落下した溶融合金複合材料は、その回転子に
より微細粒子状の液滴群となって飛散し、Ｗ！ｌ細結晶
粒化され、粘稠状あるいは半固体状のものとして鋳型に
落下し、塊状合金複合材料として連続的に取り出すこと
ができた。 第３図は、上述したところによって得られた金属基複合
材料の組成像（倍率：２００倍）を示し、これによって
晶出する初晶Ｓｉ粒子の大きさを数弘】にして、粉末冶
金法と同等の均質微細なミクロ組織を得られることがわ
かる。 ［発明の効果コ 以上に詳述した本発明の方法によれば、過共晶＾Ω−８
ｉ合金複合合金金、簡単な装置による溶湯の均質混合及
び高速回転攪拌鋳造により、従来の粉末冶金法のように
１合金を一旦粉末化したりすることなく、晶出する初晶
Ｓｉ粒子の大きさを数ｇｍにして、上記粉末冶金法と同
等の均質微細なミクロ組織と機械的性質をもつ耐摩耗性
材料を低コストで製造することができる。
第１図は本発明の方法を実施する装置の正面断面図、第
２図はその側断面図、第３図は本発明によって得られた
合金複合材料の金属組織についての図面代用写真である
。 ｌ・・真空容器、 ２・・溶解炉。 ８争・攪拌翼、 ２０拳φ溶融複合材料攪拌装置、 ２２・會耐熟容器、 ２３１１・回転子。
２図はその側断面図、第３図は本発明によって得られた
合金複合材料の金属組織についての図面代用写真である
。 ｌ・・真空容器、 ２・・溶解炉。 ８争・攪拌翼、 ２０拳φ溶融複合材料攪拌装置、 ２２・會耐熟容器、 ２３１１・回転子。
Claims (1)
- １、真空容器内の溶解炉で溶融した過共晶Ａｌ−Ｓｉ合
金に攪拌翼を挿入して低速回転させながら、非金属粒子
または繊維からなる強化材を添加して均質混合させ、そ
れによって得られる溶融合金複合材料を、耐熱容器内で
水平軸のまわりに高速回転する多角形状の回転子上に落
下させ、その溶融合金複合材料を上記回転子の高速回転
による回転攪拌作用により飛散させて、生成した初晶Ｓ
ｉ結晶を破砕し、飛散した半溶融金属複合材料を上記耐
熱容器に受止めて、均質微細なミクロ組織をもつ半固体
状の塊状集合体として取り出すことを特徴とする過共晶
Ａｌ−Ｓｉ合金複合材料の連続製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25434587A JPH0196342A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金複合材料の連続製造方法 |
| US07/175,217 US4865808A (en) | 1987-03-30 | 1988-03-30 | Method for making hypereutetic Al-Si alloy composite materials |
| US07/352,878 US4917359A (en) | 1987-03-30 | 1989-05-17 | Apparatus for making hypereutectic Al-Si alloy composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25434587A JPH0196342A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金複合材料の連続製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196342A true JPH0196342A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0431009B2 JPH0431009B2 (ja) | 1992-05-25 |
Family
ID=17263703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25434587A Granted JPH0196342A (ja) | 1987-03-30 | 1987-10-08 | 過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金複合材料の連続製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0196342A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02170929A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-02 | Suzuki Motor Co Ltd | 金属基複合材料の連続製造装置 |
| JPH02200745A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-09 | Suzuki Motor Co Ltd | 金属基複合材料の連続製造装置 |
| CN1298457C (zh) * | 2005-04-05 | 2007-02-07 | 北京交通大学 | 一种制备颗粒增强铝基复合材料的真空机械双搅拌铸造法 |
| US7870885B2 (en) | 2004-12-10 | 2011-01-18 | Magnus Wessen | Method of and a device for producing a liquid-solid metal composition |
| CN104357702A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-02-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种制备纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料半固态浆料的装置及方法 |
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-
1987
- 1987-10-08 JP JP25434587A patent/JPH0196342A/ja active Granted
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0431009B2 (ja) | 1992-05-25 |
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