JPH02115340A - 耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料及びその製造方法 - Google Patents
耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料及びその製造方法Info
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- JPH02115340A JPH02115340A JP63266876A JP26687688A JPH02115340A JP H02115340 A JPH02115340 A JP H02115340A JP 63266876 A JP63266876 A JP 63266876A JP 26687688 A JP26687688 A JP 26687688A JP H02115340 A JPH02115340 A JP H02115340A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- 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
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
この発明は、車両用の内燃機関部品、例えばピストン等
に好適に使用される耐熱性に優れたアルミニウムベース
の複合材料、即ちアルミニウムをマトリックスとして該
マトリックス中に分散強化粒子が均一分散された分散強
化型の耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料に関する
。
に好適に使用される耐熱性に優れたアルミニウムベース
の複合材料、即ちアルミニウムをマトリックスとして該
マトリックス中に分散強化粒子が均一分散された分散強
化型の耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料に関する
。
従来の技術と課題
ピストン等の内燃機関部品は、１５０〜４００℃の高温
下にあって物理的に苛酷な条件で使用される部品である
ところから、その材料は耐熱強度、耐摩耗性のいずれに
も優れ、かつ高熱伝導率、低熱膨脹率のものであること
が要請される。
下にあって物理的に苛酷な条件で使用される部品である
ところから、その材料は耐熱強度、耐摩耗性のいずれに
も優れ、かつ高熱伝導率、低熱膨脹率のものであること
が要請される。
一方において、車両に対する重量低減等の要請から可及
的軽量であることが望まれる。また、製造面からは切削
等の加工上問題のないことも望まれる。
的軽量であることが望まれる。また、製造面からは切削
等の加工上問題のないことも望まれる。
このような要請のもとで、内燃機関部品としては従来１
／Ｍ法によるＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ等のＡｌ−Ｓｉ系合金
が用いられていたが、高温強度の面で今１つ不十分であ
った。たとえば引張強度として２００℃で１７Ｋｇｆ／
ｍＩｊ１３００℃で７８ｙｆ／ｍｒＡ程度の強度しか有
しないため、十分に満足すべき部品の薄肉化、軽量化を
達成することができなかった。
／Ｍ法によるＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ等のＡｌ−Ｓｉ系合金
が用いられていたが、高温強度の面で今１つ不十分であ
った。たとえば引張強度として２００℃で１７Ｋｇｆ／
ｍＩｊ１３００℃で７８ｙｆ／ｍｒＡ程度の強度しか有
しないため、十分に満足すべき部品の薄肉化、軽量化を
達成することができなかった。
このため、最近ではＰ／Ｍ法によるＡｌ−Ｓｉ合金が提
供されているが、コストアップに見合うだけの耐熱性の
向上が得られていかった。
供されているが、コストアップに見合うだけの耐熱性の
向上が得られていかった。
またボールミル処理によってアルミニウムマトリックス
中にＡｇ２Ｏ３やＳｉＣ等の硬質粒子を分散させた粒子
分散強化型Ａｌ金合金提供されているが、耐熱性は向上
するものの切削性（工具寿命）が劣化するという欠点が
あった。
中にＡｇ２Ｏ３やＳｉＣ等の硬質粒子を分散させた粒子
分散強化型Ａｌ金合金提供されているが、耐熱性は向上
するものの切削性（工具寿命）が劣化するという欠点が
あった。
この発明は、上記のような技術的背景のもと、耐熱性に
優れ軽量化が可能であるととともに耐摩耗性、加工性に
も優れ、前記要求諸特性に対して高い満足度を得ること
のできる、内燃機関用部品等として好適なアルミニウム
基複合材料及びその製造方法を提供することを目的とし
てなされたものである。
優れ軽量化が可能であるととともに耐摩耗性、加工性に
も優れ、前記要求諸特性に対して高い満足度を得ること
のできる、内燃機関用部品等として好適なアルミニウム
基複合材料及びその製造方法を提供することを目的とし
てなされたものである。
課題を解決するための手段
上記の目的において、本発明者らは、種々実験と研究の
結果、粒子分散強化型のアルミニウム基複合材料におい
て、マトリックスとして用いるアルミニウム粉末のＡｌ
純度、強化粒子の種類、特定強化粒子の粒径、及び分散
含有量の特定範囲の組合せによって、前記従来合金にも
まして卓越した耐熱強度、耐摩耗性、低熱膨脹率、加工
性を得ることを見出し、この発明を完成した。
結果、粒子分散強化型のアルミニウム基複合材料におい
て、マトリックスとして用いるアルミニウム粉末のＡｌ
純度、強化粒子の種類、特定強化粒子の粒径、及び分散
含有量の特定範囲の組合せによって、前記従来合金にも
まして卓越した耐熱強度、耐摩耗性、低熱膨脹率、加工
性を得ることを見出し、この発明を完成した。
而して、この発明は、Ａｌ純度９９．０％以上の純アル
ミニウム材をマトリックスとし、かつ平均粒子径０．１
〜１００μｍのＳｉ粒子と、Ａ２２０３粒子及びＡｌ４
Ｃ３粒子とを分散強化粒子として、これら分散強化粒子
がＳｔ粒子体積率Ｖｆ（Ｓｔ）とＡＵ２０３粒子及びＡ
ｌ４Ｃ３粒子の合計体積率Ｖｆ（Ａｃ１ ｏ３＋Ａｌ４
ｃ３）において、Ｖｆ（Ｓｔ）≧９％かつＶｆ（Ａｃ１
ｏ、、 十Ａｌ４Ｃ３）≦２０％かつＶｆ（Ａｃ２０
３ ＋Ａｌａ Ｃ３）＋Ｖｆ（Ｓ ｉ）５４０％の割合
でマトリックス中に均一分散されてなることを特徴とす
る耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料を提供するも
のである。さらにはまた、複合材料の製造方法に関し、
マトリックスとしてのＡｌ純度９９．０％以上の純アル
ミニウム粉末と、強化粒子としての平均粒子径０． １
〜１００μｍのＳｉ粒子とを混合し、ボールミル処理法
によって複合粉末としたのち、該複合粉末を所定形状に
熱間成形するに際し、前記ボールミル処理中に、アルミ
ニウムと雰囲気中の酸素及び必要的に添加される有機焼
付防止剤中の炭素との反応により強化粒子としてのＡ２
２０３粒子及びＡｌ４Ｃ３粒子を生成分散させるととも
に、Ｓｉ粒子体積率Ｖｆ（Ｓｉ）とへΩ２０３粒子及び
Ａｌ４Ｃ３粒子の合計体積率Ｖｆ（ＡＪ２２０３ ＋１
！４Ｃ３）を、Ｖｆ（Ｓ ｉ） ≧９％、カッＶ （（
Ａ ｊ２２０３ ＋ Ａ ４２４ Ｃ３） ≦２０ ％
カッＶ ｔ （Ａ、ｆｌ ２０３＋ Ａ 、９４ Ｃ３
） ＋Ｖ（（Ｓ Ｌ）６４０％に規定することを特徴と
する耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料の製造方法
を提供するものである。
ミニウム材をマトリックスとし、かつ平均粒子径０．１
〜１００μｍのＳｉ粒子と、Ａ２２０３粒子及びＡｌ４
Ｃ３粒子とを分散強化粒子として、これら分散強化粒子
がＳｔ粒子体積率Ｖｆ（Ｓｔ）とＡＵ２０３粒子及びＡ
ｌ４Ｃ３粒子の合計体積率Ｖｆ（Ａｃ１ ｏ３＋Ａｌ４
ｃ３）において、Ｖｆ（Ｓｔ）≧９％かつＶｆ（Ａｃ１
ｏ、、 十Ａｌ４Ｃ３）≦２０％かつＶｆ（Ａｃ２０
３ ＋Ａｌａ Ｃ３）＋Ｖｆ（Ｓ ｉ）５４０％の割合
でマトリックス中に均一分散されてなることを特徴とす
る耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料を提供するも
のである。さらにはまた、複合材料の製造方法に関し、
マトリックスとしてのＡｌ純度９９．０％以上の純アル
ミニウム粉末と、強化粒子としての平均粒子径０． １
〜１００μｍのＳｉ粒子とを混合し、ボールミル処理法
によって複合粉末としたのち、該複合粉末を所定形状に
熱間成形するに際し、前記ボールミル処理中に、アルミ
ニウムと雰囲気中の酸素及び必要的に添加される有機焼
付防止剤中の炭素との反応により強化粒子としてのＡ２
２０３粒子及びＡｌ４Ｃ３粒子を生成分散させるととも
に、Ｓｉ粒子体積率Ｖｆ（Ｓｉ）とへΩ２０３粒子及び
Ａｌ４Ｃ３粒子の合計体積率Ｖｆ（ＡＪ２２０３ ＋１
！４Ｃ３）を、Ｖｆ（Ｓ ｉ） ≧９％、カッＶ （（
Ａ ｊ２２０３ ＋ Ａ ４２４ Ｃ３） ≦２０ ％
カッＶ ｔ （Ａ、ｆｌ ２０３＋ Ａ 、９４ Ｃ３
） ＋Ｖ（（Ｓ Ｌ）６４０％に規定することを特徴と
する耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料の製造方法
を提供するものである。
まず、この発明における構成要件の各限定理由について
説明する。
説明する。
マトリックスとするアルミニウム材の純度が９９．０％
以上に規定されるのは、複合材の高熱伝導率を実現する
ためである。
以上に規定されるのは、複合材の高熱伝導率を実現する
ためである。
強化粒子たるＳｉ粒子は、低熱膨張率及び耐摩耗性を付
与するために複合されるものである。
与するために複合されるものである。
ここに、単に低熱膨張率及び耐摩耗性の付与のためには
、他の硬質粒子でも良いが、複合材の軽量化を図るため
には比重がアルミニウムマトリックスの２．７以下が良
い。そのような粒子としては、Ｓｉ（比重：２．３）及
びＢ４Ｃ（比重：２．５）がある。しかし、Ｂ４ＣはＨ
Ｖ３７００と非常に硬いため切削加工時の工具寿命が短
くなる。一方ＳｉはＨｖ１２００と超硬バイトの硬さ（
約Ｈｖ１８００）より小さく、また現実にＡｌ−３ｔ合
金で工具寿命の長さは実績があり、その点で問題はない
。さらにＳｉは熱伝導率が０．２０ｃ ａ ｌ／Ｃ・ｃ
ｍ−ｓと高く、また現実にＡｌ−Ｓｉ合金ピストン等で
実績もあり、複合材に高熱伝導率を付与することができ
る。従ワて硬質粒子としてＳｉ粒子を複合させることと
した。ここに、Ｓｉ粒子の平均粒径が０．１μｍ未満で
は得られる複合材の耐摩耗性が不十分であり、一方１０
０μｍを超えるとピストン等内燃機関部品の鍛造加工時
に割れが発生し易くなる。従って、耐摩耗性、鍛造加工
性の両方を満足させるためには平均粒子径０．１〜１０
０μｍの範囲のものを用いなければならない。
、他の硬質粒子でも良いが、複合材の軽量化を図るため
には比重がアルミニウムマトリックスの２．７以下が良
い。そのような粒子としては、Ｓｉ（比重：２．３）及
びＢ４Ｃ（比重：２．５）がある。しかし、Ｂ４ＣはＨ
Ｖ３７００と非常に硬いため切削加工時の工具寿命が短
くなる。一方ＳｉはＨｖ１２００と超硬バイトの硬さ（
約Ｈｖ１８００）より小さく、また現実にＡｌ−３ｔ合
金で工具寿命の長さは実績があり、その点で問題はない
。さらにＳｉは熱伝導率が０．２０ｃ ａ ｌ／Ｃ・ｃ
ｍ−ｓと高く、また現実にＡｌ−Ｓｉ合金ピストン等で
実績もあり、複合材に高熱伝導率を付与することができ
る。従ワて硬質粒子としてＳｉ粒子を複合させることと
した。ここに、Ｓｉ粒子の平均粒径が０．１μｍ未満で
は得られる複合材の耐摩耗性が不十分であり、一方１０
０μｍを超えるとピストン等内燃機関部品の鍛造加工時
に割れが発生し易くなる。従って、耐摩耗性、鍛造加工
性の両方を満足させるためには平均粒子径０．１〜１０
０μｍの範囲のものを用いなければならない。
他の強化粒子たるＡｃ１０３粒子は複合材の製造過程に
おいて、ボールミル処理中に雰囲気中の酸素とアルミニ
ウムとが反応することにより形成されるものである。ま
た、同じく他の強化粒子たるＡ２４０３粒子は同じくボ
ールミル処理中に混合粉末材料中に必要的に添加される
有機焼付き防止剤の中の炭素とアルミニウムが反応する
ことにより形成されるものである。
おいて、ボールミル処理中に雰囲気中の酸素とアルミニ
ウムとが反応することにより形成されるものである。ま
た、同じく他の強化粒子たるＡ２４０３粒子は同じくボ
ールミル処理中に混合粉末材料中に必要的に添加される
有機焼付き防止剤の中の炭素とアルミニウムが反応する
ことにより形成されるものである。
・而・して、上記の強化粒子はそれらの分散含有量がＳ
ｉ粒子体積率Ｖ ｔ （Ｓ ｉ）とＡｌ２０３粒子及び
Ａｃ４ Ｃ３粒子の合計体積率Ｖｆ（Ａｃ１ ｏ３ ＋
１！４Ｃ３）において、Ｖｒ（Ｓｉ）≧９％かつＶｆ
（Ａｆ１２０３ ＋１！４Ｃ３）≦２０％かつＶ、（Ａ
ｃ１０３ ＋Ａｌ４Ｃ３）＋Ｖ ｔ （Ｓ ｉ）６４０
％の範囲とすることが必要である。かかる体積率は、複
合材の耐熱強度、低熱膨張率等を制御する重大な要素と
なる。即ち、Ｖ ｔ （Ｓ ｌ−）≧９％に規定される
のは、９％未満では低熱膨張率が得られなくなるからで
ある。好ましいＶ ｔ （Ｓ Ｌ ）の範囲は１０〜２
０％程度である。Ｖ ｔ （Ａ Ｄ ２０３＋ Ａ （
１４Ｃ３）≦２０％に規定されるのは、２０％を超える
と非常に脆いものとなり、内燃機関部品等の鍛造加工が
できないためである。好ましいＶｆ（Ａｃ１０３ ＋Ａ
ｌ４Ｃ３）の範囲は３〜１１％程度であり、特に３〜８
％とするのが良い。
ｉ粒子体積率Ｖ ｔ （Ｓ ｉ）とＡｌ２０３粒子及び
Ａｃ４ Ｃ３粒子の合計体積率Ｖｆ（Ａｃ１ ｏ３ ＋
１！４Ｃ３）において、Ｖｒ（Ｓｉ）≧９％かつＶｆ
（Ａｆ１２０３ ＋１！４Ｃ３）≦２０％かつＶ、（Ａ
ｃ１０３ ＋Ａｌ４Ｃ３）＋Ｖ ｔ （Ｓ ｉ）６４０
％の範囲とすることが必要である。かかる体積率は、複
合材の耐熱強度、低熱膨張率等を制御する重大な要素と
なる。即ち、Ｖ ｔ （Ｓ ｌ−）≧９％に規定される
のは、９％未満では低熱膨張率が得られなくなるからで
ある。好ましいＶ ｔ （Ｓ Ｌ ）の範囲は１０〜２
０％程度である。Ｖ ｔ （Ａ Ｄ ２０３＋ Ａ （
１４Ｃ３）≦２０％に規定されるのは、２０％を超える
と非常に脆いものとなり、内燃機関部品等の鍛造加工が
できないためである。好ましいＶｆ（Ａｃ１０３ ＋Ａ
ｌ４Ｃ３）の範囲は３〜１１％程度であり、特に３〜８
％とするのが良い。
また、前述のように、低熱膨張率及び耐摩耗性付与の目
的でＳｉ粒子を複合するため、■。
的でＳｉ粒子を複合するため、■。
（Ａ、Ｑ２０３ ＋Ａｌ４ Ｃ３） ＋ Ｖ ｔ （Ｓ
ｉ）６４０％と総量を規定する。これは、４０％を超
えるとやはり複合材が脆いものとなり、鍛造加工性に悪
影響を及ぼすためである。
ｉ）６４０％と総量を規定する。これは、４０％を超
えるとやはり複合材が脆いものとなり、鍛造加工性に悪
影響を及ぼすためである。
上記複合材の製造は、Ａｌ粉末と強化粒子とを必要に応
じて予備混合したのち、ボールミル処理により複合粉と
し、これを回収して圧粉容器に充填し、脱ガス処理を行
う。そして更に熱間圧粉を行って所定の塊としたのち、
熱間押出し、熱間鍛造、熱間圧延等の所要の熱間加工を
施して所期する分散強化型ＡＡ基基台合材得るものであ
る。なお、上記工程は、バッチ処理工程によるが、連続
処理工程で複合材をつくる場合は、ボールミル処理後、
搬送、脱ガス、コンテナ充填、熱間圧粉の処理を順次行
い、次いで上記熱間押出し等の成形加工を施して製品と
するものである。
じて予備混合したのち、ボールミル処理により複合粉と
し、これを回収して圧粉容器に充填し、脱ガス処理を行
う。そして更に熱間圧粉を行って所定の塊としたのち、
熱間押出し、熱間鍛造、熱間圧延等の所要の熱間加工を
施して所期する分散強化型ＡＡ基基台合材得るものであ
る。なお、上記工程は、バッチ処理工程によるが、連続
処理工程で複合材をつくる場合は、ボールミル処理後、
搬送、脱ガス、コンテナ充填、熱間圧粉の処理を順次行
い、次いで上記熱間押出し等の成形加工を施して製品と
するものである。
上記の製作工程におけるボールミル処理は、所定量のＡ
４２０３粒子を生成させるため、雰囲気の酸素濃度を１
％程度あるいはそれ以下に調整するのが望ましい。同じ
くボールミル処理中に生成されるＡｌ４Ｃ３粒子の含有
量の調整は、有機焼付き防止剤の添加量の調整によれば
良い。ここに、焼付き防止剤には、エタノールその他の
各種有機溶剤が使用される。
４２０３粒子を生成させるため、雰囲気の酸素濃度を１
％程度あるいはそれ以下に調整するのが望ましい。同じ
くボールミル処理中に生成されるＡｌ４Ｃ３粒子の含有
量の調整は、有機焼付き防止剤の添加量の調整によれば
良い。ここに、焼付き防止剤には、エタノールその他の
各種有機溶剤が使用される。
実施例
実施例１
コノ実施例ハ、Ｖ（（Ａｆ１２０３ ＋Ａｕ４Ｃ３）及
びＶｆ（Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ４ Ｃ３） ＋Ｖｆ（Ｓｉ）
と複合材の耐熱強度及び鍛造加工性との関係を調べたも
のである。
びＶｆ（Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ４ Ｃ３） ＋Ｖｆ（Ｓｉ）
と複合材の耐熱強度及び鍛造加工性との関係を調べたも
のである。
而して、平均粒径４５μｍのエアアトマイズ法によるア
ルミニウム粉末と、分散強化用の平均粒径１μｍ％Ｓｉ
純度９８％のＳｔ粒子粉末とをＳｔ粒子の体積率Ｖｆ
（Ｓｉ）を第１表のように各種に変えて、全体重量ＩＫ
ｇに秤量し、ミキサーで２０００ｒｐＩＩＸ４分間予備
混合した。
ルミニウム粉末と、分散強化用の平均粒径１μｍ％Ｓｉ
純度９８％のＳｔ粒子粉末とをＳｔ粒子の体積率Ｖｆ
（Ｓｉ）を第１表のように各種に変えて、全体重量ＩＫ
ｇに秤量し、ミキサーで２０００ｒｐＩＩＸ４分間予備
混合した。
そして、この混合物に、雰囲気酸素濃度を第１表のよう
に調整維持したＡｒガス雰囲気中で３／８”スチールボ
ール４０に９を用いたボールミルにより、２８０ｒｐ■
×１時間のボールミル処理を施して複合粉を製造した。
に調整維持したＡｒガス雰囲気中で３／８”スチールボ
ール４０に９を用いたボールミルにより、２８０ｒｐ■
×１時間のボールミル処理を施して複合粉を製造した。
このボールミル処理工程において焼付防止剤として第１
表に示す添加量のエタノールを添加した。このボールミ
ル処理中に生成されたＡｌ２０３粒子及び／ｕ４Ｃ３粒
子の合計体積率Ｖｆ（Ａｌ２０３十Ａｌ４Ｃ３）は第１
表のとおりであった。
表に示す添加量のエタノールを添加した。このボールミ
ル処理中に生成されたＡｌ２０３粒子及び／ｕ４Ｃ３粒
子の合計体積率Ｖｆ（Ａｌ２０３十Ａｌ４Ｃ３）は第１
表のとおりであった。
次に、上記によって得た複合粉をＡｒガス雰囲気中でＡ
ｌ製正圧粉容器充填し、３Ｘ１０’ｔｏｒｒＸ ５時間
の真空脱ガス処理を行ったのち、熱間ブレス機により５
００℃ｘ７００ＯＮｇｆ／ｄの条件で圧粉成形を行い、
得られたビレットを押出比１０：１、押出温度４５０℃
で押出し成形し、丸棒形状の各種のアルミニウム基複合
材料を得た。
ｌ製正圧粉容器充填し、３Ｘ１０’ｔｏｒｒＸ ５時間
の真空脱ガス処理を行ったのち、熱間ブレス機により５
００℃ｘ７００ＯＮｇｆ／ｄの条件で圧粉成形を行い、
得られたビレットを押出比１０：１、押出温度４５０℃
で押出し成形し、丸棒形状の各種のアルミニウム基複合
材料を得た。
そして、これらの各種複合材料につき、３００℃におけ
る引張強度を測定するとともに、５００℃における限界
据込率を調べ、従来材とししてのＡＣ８Ａ−７５金型鋳
造材のそれと比較した。その結果を第１表に示す。
る引張強度を測定するとともに、５００℃における限界
据込率を調べ、従来材とししてのＡＣ８Ａ−７５金型鋳
造材のそれと比較した。その結果を第１表に示す。
［以下余白］
第１表に示される結果がら、ＡＣ３０３粒子及びＡｆｆ
４Ｃ３粒子を分散したものは従来のＡＣ８Ａ−７５金型
鋳造材より耐熱強度に優れているが、Ｖｆ（Ａｇ３０３
＋Ａｌ４Ｃ３）が２０％を超えるもの（試料Ｎｏ３）
、及びＶｆ（ＡＣ３０３＋Ａｌ４ Ｃ３） ＋ Ｖ （
（Ｓ Ｌ ）が４０％を超えるもの（試料Ｎｏ６）は５
００℃の限界据込率が２５％あるいは２０％と悪く鍛造
加工が不能である。
４Ｃ３粒子を分散したものは従来のＡＣ８Ａ−７５金型
鋳造材より耐熱強度に優れているが、Ｖｆ（Ａｇ３０３
＋Ａｌ４Ｃ３）が２０％を超えるもの（試料Ｎｏ３）
、及びＶｆ（ＡＣ３０３＋Ａｌ４ Ｃ３） ＋ Ｖ （
（Ｓ Ｌ ）が４０％を超えるもの（試料Ｎｏ６）は５
００℃の限界据込率が２５％あるいは２０％と悪く鍛造
加工が不能である。
実施例２
この実施例は、Ｖｆ（Ｓｉ）と複合材の熱膨脹係数の関
係を調べたものである。
係を調べたものである。
Ｖ ｔ （Ｓ ｌ）の値を第２表のように各種に変える
とともに、ボールミル処理条件のうち、Ａ「雰囲気中の
酸素濃度を０．１％以下、エタノール添加量を４０ｃｃ
ｌ：設定してＶｆ（Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ４Ｃ３）≦２ｏ３
＋Ａｌ４Ｃ３）を６％にした以外は前記実施例１と同
様の条件及び製造方法により各種の複合材を得た。
とともに、ボールミル処理条件のうち、Ａ「雰囲気中の
酸素濃度を０．１％以下、エタノール添加量を４０ｃｃ
ｌ：設定してＶｆ（Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ４Ｃ３）≦２ｏ３
＋Ａｌ４Ｃ３）を６％にした以外は前記実施例１と同
様の条件及び製造方法により各種の複合材を得た。
そして、この各種複合材の熱膨脹係数を測定し、従来の
ＡＣ８Ａ−’ｒ５金型鋳造材のそれと比較した。その結
果を下記第２表に示す。
ＡＣ８Ａ−’ｒ５金型鋳造材のそれと比較した。その結
果を下記第２表に示す。
第２表
第２表に示される結果から、Ｖｆ （Ｓｔ）≧９％の範
囲を逸脱する複合材は熱膨脹係数が大きく、範囲を満足
する複合材は従来のＡＣ８Ａ−Ｔ５材と同等ないしはそ
れ以上の熱膨脹係数を有するものであることがわかる。
囲を逸脱する複合材は熱膨脹係数が大きく、範囲を満足
する複合材は従来のＡＣ８Ａ−Ｔ５材と同等ないしはそ
れ以上の熱膨脹係数を有するものであることがわかる。
実施例３
この実施例はＳＬ粒子の平均粒径と複合材の耐摩耗性及
び鍛造加工性との関係を調べたものである。
び鍛造加工性との関係を調べたものである。
Ｓｉ粒子の平均粒子径を下記第３表のように各種に変え
るとともに、Ｖ ｔ （Ｓ ｉ）を１５％に設定し、ボ
ールミル処理条件のうち、Ａｒ雰囲気中の酸素濃度を０
．１％以下、エタノール添加量を４０ ｃ ｃ ニ設定
してＶｆ（Ａｌ２０３十Ａｌ４Ｃ３）を６％にした以外
は前記実施例１と同様の条件及び製造方法により各種の
複合材を得た。
るとともに、Ｖ ｔ （Ｓ ｉ）を１５％に設定し、ボ
ールミル処理条件のうち、Ａｒ雰囲気中の酸素濃度を０
．１％以下、エタノール添加量を４０ ｃ ｃ ニ設定
してＶｆ（Ａｌ２０３十Ａｌ４Ｃ３）を６％にした以外
は前記実施例１と同様の条件及び製造方法により各種の
複合材を得た。
そして、この各種複合材の比摩耗量、５００℃の限界据
込率を測定し、従来材ＡＣ８Ａ−７５金型鋳造材のそれ
と比較した。耐摩耗性試験は、大越式摩耗試験機により
、無潤滑、相手材：Ｆｅ１２、摩擦速度： １．９９ｍ
／Ｓ、摩擦距離：６００ｍ、最終荷重：２．１に９ｆ）
条件で測定した。結果を第３表に示す。
込率を測定し、従来材ＡＣ８Ａ−７５金型鋳造材のそれ
と比較した。耐摩耗性試験は、大越式摩耗試験機により
、無潤滑、相手材：Ｆｅ１２、摩擦速度： １．９９ｍ
／Ｓ、摩擦距離：６００ｍ、最終荷重：２．１に９ｆ）
条件で測定した。結果を第３表に示す。
［以下余白］
第３表
第３表に示される結果から、Ｓｉ粒子の平均粒子径が０
６１μｍ未満のものは、比摩耗量が太き（耐摩耗性に劣
り、また１００μｍを超えると限界据込率が低下して鍛
造加工が困難であることがわかる。
６１μｍ未満のものは、比摩耗量が太き（耐摩耗性に劣
り、また１００μｍを超えると限界据込率が低下して鍛
造加工が困難であることがわかる。
実施例４
この実施例は、マトリックスとするアルミニウム材のＡ
ｌ純度と複合材の熱伝導率との関係を調べたものである
。
ｌ純度と複合材の熱伝導率との関係を調べたものである
。
Ａｌ純度を下記第４表のように各種に変えるとともに、
Ｖ ｔ （Ｓ ｉ）を１５％に設定し、ボールミル処理
条件のうち、Ａ「雰囲気中の酸素濃度を０．１％以下、
エタノール添加量を４０ｃｃｌ、：設定し”ＣＶ（（Ａ
Ｒ２０３＋Ａｌ４Ｃ３）を６％にした以外は前記実施例
１と同様の条件及び製造方法により各種の複合材を得た
。
Ｖ ｔ （Ｓ ｉ）を１５％に設定し、ボールミル処理
条件のうち、Ａ「雰囲気中の酸素濃度を０．１％以下、
エタノール添加量を４０ｃｃｌ、：設定し”ＣＶ（（Ａ
Ｒ２０３＋Ａｌ４Ｃ３）を６％にした以外は前記実施例
１と同様の条件及び製造方法により各種の複合材を得た
。
そして、この各種複合材の熱伝導率を従来材ＡＣ８Ａ−
７５金型鋳造材のそれと比較した。
７５金型鋳造材のそれと比較した。
結果を第４表に示す。
第４表
０％未満のものは従来材より熱伝導率が低く、９９．０
％以上では従来材より熱伝導率が高いことがわかる。
％以上では従来材より熱伝導率が高いことがわかる。
実施例５
第２表の試料Ｎｏ、１０について、比重及び切削工具寿
命を調査し、従来材ＡＣ８Ａ−Ｔ５金型鋳造材のそれと
比較した。切削試験は、試料寸法：直径２３咽×長さ２
００ｍ、小バイト二ＫＩＯ１切削速度：２４７ＴｒＬ／
ｓ、送り：０゜２ｍ／ｒｅｖ、切込み：１ｍｒｎ、切削
回数：８回、潤滑：なし、の条件で行い、バイト逃げ面
の摩耗幅を測定した。結果を第５表に示す。
命を調査し、従来材ＡＣ８Ａ−Ｔ５金型鋳造材のそれと
比較した。切削試験は、試料寸法：直径２３咽×長さ２
００ｍ、小バイト二ＫＩＯ１切削速度：２４７ＴｒＬ／
ｓ、送り：０゜２ｍ／ｒｅｖ、切込み：１ｍｒｎ、切削
回数：８回、潤滑：なし、の条件で行い、バイト逃げ面
の摩耗幅を測定した。結果を第５表に示す。
第５表
第４表に示される結果から、へΩ純度が９９゜第５表の
結果から、本発明実施品は従来材よりも比重が軽く、切
削工具寿命も優れていることがわかる。
結果から、本発明実施品は従来材よりも比重が軽く、切
削工具寿命も優れていることがわかる。
発明の効果
請求項（１）及び（２）に記載のこの発明によれば、耐
熱強度に優れかつ耐摩耗性、低熱膨張、高熱伝導率、加
工性にも優れたアルミニウム基複合材料を提供すること
ができ、苛酷な条件下で使用される内燃機関部品の用途
に好適し、その大幅な軽量化の達成を可能とする。
熱強度に優れかつ耐摩耗性、低熱膨張、高熱伝導率、加
工性にも優れたアルミニウム基複合材料を提供すること
ができ、苛酷な条件下で使用される内燃機関部品の用途
に好適し、その大幅な軽量化の達成を可能とする。
以上
Claims (2)
- （１）Ａｌ純度９９．０％以上の純アルミニウム材をマ
トリックスとし、かつ平均粒子径０．１〜１００μｍ（
７）Ｓｉ粒子と、Ａｌ＿２Ｏ＿３粒子及びＡｌ＿４Ｃ＿
３粒子とを分散強化粒子として、これら分散強化粒子が
Ｓｉ粒子体積率Ｖ＿ｆ（Ｓｉ）とＡｌ＿２Ｏ＿３粒子及
びＡｌ＿４Ｃ＿３粒子の合計体積率Ｖ＿ｆ（Ａｌ＿２Ｏ
＿３＋Ａｌ＿４Ｃ＿３）において、 Ｖ＿ｆ（Ｓｉ）≧９％、 かつ Ｖ＿ｆ（Ａｌ＿２Ｏ＿３＋Ａｌ＿４Ｃ＿３）≦２０％、
かつ Ｖ＿ｆ（Ａｌ＿２Ｏ＿３＋Ａｌ＿４Ｃ＿３）＋Ｖ＿ｆ（
Ｓｉ）≦４０％ の割合でマトリックス中に均一分散されてなることを特
徴とする耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料。 - （２）マトリックスとしてのＡｌ純度９９．０％以上の
純アルミニウム粉末と、強化粒子としての平均粒子径０
．１〜１００μｍのＳｉ粒子とを混合し、ボールミル処
理法によって複合粉末としたのち、該複合粉末を所定形
状に熱間成形するに際し、前記ボールミル処理中に、ア
ルミニウムと雰囲気中の酸素及び必要的に添加される有
機焼付防止剤中の炭素との反応により強化粒子としての
Ａｌ＿２Ｏ＿３粒子及びＡｌ＿４Ｃ＿３粒子を生成分散
させるとともに、Ｓｉ粒子体積率Ｖ＿ｆ（Ｓｉ）とＡｌ
＿２Ｏ＿３粒子及びＡｌ＿４Ｃ＿３粒子の合計体積率Ｖ
＿ｆ（Ａｌ＿２Ｏ＿３＋Ａｌ＿４Ｃ＿３）を、Ｖ＿ｆ（
Ｓｉ）≧９％、 かつ Ｖ＿ｆ（Ａｌ＿２Ｏ＿３＋Ａｌ＿４Ｃ＿３）≦２０％、
かつ Ｖ＿ｆ（Ａｌ＿２Ｏ＿３＋Ａｌ＿４Ｃ＿３）＋Ｖ＿ｆ（
Ｓｉ）≦４０％ に規定することを特徴とする耐熱性に優れたアルミニウ
ム基複合材料の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266876A JPH02115340A (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
| US07/424,082 US4933007A (en) | 1988-10-21 | 1989-10-19 | Heat-resistant aluminum-base composites and process of making same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266876A JPH02115340A (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 耐熱性に優れた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 |
|---|---|
| JPH02115340A true JPH02115340A (ja) | 1990-04-27 |
Family
ID=17436880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63266876A Pending JPH02115340A (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 耐熱性に優れたアルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4933007A (ja) |
| JP (1) | JPH02115340A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005068106A1 (ja) * | 2004-01-20 | 2005-07-28 | Honda Motor Co., Ltd. | 金属基複合材製成形品の成形方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5114505A (en) * | 1989-11-06 | 1992-05-19 | Inco Alloys International, Inc. | Aluminum-base composite alloy |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4623388A (en) * | 1983-06-24 | 1986-11-18 | Inco Alloys International, Inc. | Process for producing composite material |
| US4624705A (en) * | 1986-04-04 | 1986-11-25 | Inco Alloys International, Inc. | Mechanical alloying |
| US4735656A (en) * | 1986-12-29 | 1988-04-05 | United Technologies Corporation | Abrasive material, especially for turbine blade tips |
| US4832734A (en) * | 1988-05-06 | 1989-05-23 | Inco Alloys International, Inc. | Hot working aluminum-base alloys |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP63266876A patent/JPH02115340A/ja active Pending
-
1989
- 1989-10-19 US US07/424,082 patent/US4933007A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005068106A1 (ja) * | 2004-01-20 | 2005-07-28 | Honda Motor Co., Ltd. | 金属基複合材製成形品の成形方法 |
| US7516772B2 (en) | 2004-01-20 | 2009-04-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of forming a product of metal-based composite material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4933007A (en) | 1990-06-12 |
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