JPH02213401A - 粉末冶金用アルミニウム合金粉末 - Google Patents

粉末冶金用アルミニウム合金粉末

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JPH02213401A
JPH02213401A JP1033401A JP3340189A JPH02213401A JP H02213401 A JPH02213401 A JP H02213401A JP 1033401 A JP1033401 A JP 1033401A JP 3340189 A JP3340189 A JP 3340189A JP H02213401 A JPH02213401 A JP H02213401A
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JP
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aluminum alloy
alloy powder
powder
molding
pressure
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JP1033401A
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English (en)
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Shuntaro Sudo
俊太郎 須藤
Hiroshi Hamamoto
弘 浜本
Mikio Kondo
幹夫 近藤
Kazuhiko Ito
一彦 伊東
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は粉末冶金用アルミニウム合金に関する。
[従来の技術] 高強度を有するアルミニウム合金として、急冷凝固した
アルミニウム合金粉末が従来から知られている。このア
ルミニウム合金粉末はガスアトマイズ法等の粉末化法に
よって得られるものであり、その際アルミニウムの合金
溶湯を10″1〜106℃/秒なる急速な冷却速度にて
冷却するものである。このアルミニウム合金粉末中には
、ケイ素、鉄等の元素が過飽和に固溶しているので、高
強度かつ優れた耐摩耗性を有する。
[発明が解決しようとする課題] 上記のようにアルミニウム合金を急冷凝固して粉末化(
アトマイズ)するに際し、アルミニウムの酸化されやす
い性質を考慮して、不活性ガスを使用している。このた
め、このように7トマイズされたアルミニウム合金粉末
は、はぼ真球となる。
このほぼ真球形状を有するアルミニウム合金粉末を使用
して成形体を成形した場合、成形体中で粉末同士の絡み
合いが少ないので、適切な強度を有する成形体が製造で
きないという不具合がある。
なお、かかるアルミニウム合金粉末を使用して成形体を
製造する方法として、特開昭60−121203号公報
や特開昭61−136602号公報などに記載の製造方
法が知られている。
特開昭60−121203号公報に記載の製造方法は、
アルミニウム合金粉末を罐に詰め、温度250〜550
℃で、押出し比4:1〜15:1にて押出し成形するも
のである。
また、特開昭61−136602号公報に記載の製造方
法は、アルミニウム合金粉末を加熱しつつ加圧して成形
体とし、得られた成形体を焼結する、いわゆる、ホット
プレス法である。
しかしながら、急冷凝固したアルミニウム合金粉末は高
強度であるため容易に塑性変形しないので、これらの製
造方法に用いられたアルミニウム合金粉末では、粉末冶
金工程において切望されている常温下で金型を用いて加
圧して取り扱いやすい成形体を得るという工程を実現す
ることが困難である。ざらにまた、常温加圧成形ではア
ルミニウム合金粉末の復元力によって、成形体を金型か
ら取り出す際成形体に成形割れが生じるという不具合も
ある。この成形割れは加圧成形後に焼結または鍛造を行
っても取り除くことができず、製品の強度低下の原因と
なることが知られている。また、前記した押出し成形法
はその製造工程が複雑なため、製造原価が高額となる問
題点があり、上記ホットプレス法は加熱装置を必要とし
、なおかつ生産性が悪いという問題点がある。
本発明は上記の問題点を解決するものであり、常温下で
金型を用いて加圧成形可能かつ成形割れが生じないアル
ミニウム合金粉末を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明のアルミニウム合金粉末は、ケイ素(Si)、鉄
(Fe)、銅(Cu)、マグネシウム(MCI>、アル
ミニウム(A9)と、からなるアルミニウム合金粉末で
あって、該粉末の投影図の投影面積を該粉末の投影図の
周長の2乗で除した値と、真球のに値(0,0796>
との比の値が0.7以下であり、かつ3iを10〜30
重量%、Fe@0.5〜10重量%、Cu@0.1〜8
重量%、MOを0.1〜5重量%および残部がA52か
らなることを特徴とする粉末冶金用アルミニウム合金粉
末である。
真球のに値とは、真球の断面積を真球の周長の二乗で除
した値である。すなわち、真球の半径をrとすると、そ
の断面積(S)はπr2となり、その周長(52)は2
πrとなる。したがって、真球のに値は、 K=S1522 =πr’ / (2πr)2 =1/4π=0.0796、と計算で きる。
本発明の発明者らは鋭意研究の結果、アルミニウム合金
粉末を用いた成形体に生じる成形割れと、アルミニウム
合金粉末の投影図の投影面積をその投影図の周長の二乗
で除した値に相関関係があることを見出だした。アルミ
ニウム合金粉末の投影図の投影面積をその投影図の周長
の二乗で除した値を求め、その値と上記の真球のに値と
の比の値を求めたところ、次のような関係を見出だした
すなわち、アルミニウム合金粉末の投影図の投影面積を
その投影図の周長の二乗で除した値を)(aとし、真球
のに値との比の値を求めた。この比の値をA(以下、球
状化度と称する。)とすれば、球状化度Aは、次の式で
求めることができる。
A−Ka /に −Ka 10.0796、と計算できる。
そして、本発明の発明者らは次のような事実を見出だし
た。すなわち、球状化度Aが0.7を越える場合、得ら
れたアルミニウム合金粉末の形状が真球に近くなる。こ
のような球状化度Aを有するアルミニウム合金粉末を用
いて成形体を成形すると、アルミニウム合金粉末同志の
絡み合いが少ないため1.成形割れが発生し易くなる。
したがって、球状化度Aの値は好ましくは0.7以下で
ある。
さらに、本発明の発明者らは、ガスアトマイズ用のガス
を種々変化させたりガスアトマイズ以外の粉末化法とし
て回転円盤法など各種の粉末化法を採用し、かつアルミ
ニウム合金粉末の組成を様々に変化させても、上記した
ようにアルミニウム合金粉末の球状化度Aが0.7以下
であれば、成形体に成形割れが発生することがないこと
も見出だした。
本発明のアルミニウム合金粉末の組成を構成する3 i
 %Fe、 Cu、Mg、およびA51、次のような目
的で添加されるものである。
Siはアルミニウム合金粉末の耐摩耗性を向上させると
ともに、ヤング率を向上させるために添加するものであ
る。3iの添加量は好ましくは、10〜30重量%で必
る。その添加量が]0重量%未満では、耐摩耗性および
ヤング率の向上が得られない。また、その添加量が30
重量%を越えると、成形性が悪化する。
Feはアルミニウム合金粉末の高温強度を向上させるた
めに添加するものである。Feの添加量は好ましくは、
0.5〜10重量%である。その添加量が0.5垂量%
未満では、所望の高温強度が得られない。また、その添
加量が10重間%を越えると、展延性と耐食性を悪化さ
せるFeAl23が多量に析出するため成形性が悪化す
る。
Cuはアルミニウム合金粉末を用いた製品に熱処理を施
した際に、強度を与えるために添加する。
Cuの添加量は好ましくは、0.1〜8重量%である。
その添加量が0.1重量%未満では、所望の強度を製品
に与えることができない。また、その添加量が8重量%
を越えると、成形性および応力腐蝕に対する耐性が悪化
し、割れが発生しやすくなる。
MCIもアルミニウム合金粉末を用いた製品に熱処理を
施した際に、強度を与えるために添加する。
Mgの添加量は好ましくは、0.1〜5重量%である。
その添加量が0.1i量%未満では、所望の強度を製品
に与えることができない。また、その添加量が5重量%
を越えると、成形性が悪化する。
[作用および効果] 上記のように構成したアルミニウム合金粉末を用いて常
温下で金型を用いて成形体を加圧成形したところ、得ら
れた成形体中でアルミニウム合金粉末同志が良く絡み合
うので成形割れの発生をなくすことができる。したがっ
て、本発明のアルミニウム合金粉末を用いれば、現在の
粉末冶金工程において切望されている常温下で金型を用
いて加圧して取り扱いやすい成形体を得るという工程を
実現することが可能となる。
[実施例] (第1実施例) 第1表の第1実施例に示すような組成となるように、S
 r s F e 1Cu %M Q 1およびA父を
配合した。この後、この組成物を高周波加熱炉内で加熱
してアルミニウム合金溶湯を調製した。次に、このアル
ミニウム合金溶湯を1150℃に加熱しノズル径5mm
のノズルから落下させ、落下中のアルミニウム合金溶湯
に空気を吹きかけてアトマイズした。
このようにして得たアルミニウム合金粉末をプレパラー
ト上に分散させて光学顕微鏡で写真撮影し、この光学顕
微鏡写真を画像解析装置で分析してアルミニウム合金粉
末の投影図の投影面積およびその投影図の周長を測定し
、アルミニウム合金粉末の球状化度Aを求めた。本第1
実施例のアルミニラム合金粉末の球状化度Aは第1表に
示すように0.62であった。この球状化度Aの値を求
めるにあたり、50個のアルミニウム合金粉末の光学顕
微鏡写真を画像解析装置で分析してその投影面積および
周長を測定した。すなわち、この球状化度Aの値は50
個のアルミニウム合金粉末の球状化度Aの平均値である
。なお、上記のようにして得たアルミニウム合金粉末の
代表的な投影図の形状およびその球状化度Aを第1図に
示す。
このアルミニウム合金粉末をアミドワックス系の潤滑剤
を塗布した金型内に供給し、長さが10mmで直径が1
1.28mmの円柱状の成形体を常温下で加圧成形した
。この加圧成形は成形圧力3トン/Cm2.5トン/C
m’ 、および7トン/Cm”の三水率で行った。この
ように常温下で加圧成形を行って得た成形体の表面を光
学顕微鏡・で観察したが、上記の成形圧力で成形したい
ずれの成形体にも成形割れは認められなかった。なお、
第2図に成形圧力を5トン/Cm2として加圧成形した
成形体の表面の金属組織を光学顕微鏡で撮影した倍率8
倍の拡大写真を示す。第2図から明らかなように、成形
圧力を5トン/Cm2として加圧成形した成形体に成形
割れの発生はなかった。
(第2実施例) 第1表の第2実施例に示すような組成となるように、S
 i 、Fe、Cu、MQ、およびAQを配合した。こ
の後、この組成物を第1実施例と同様の方法でアトマイ
ズした。このようにして得たアルミニウム合金粉末を、
第1実施例と同様の方法で解析して球状化度Aを求めた
ところ、第1表に示すように0.65であった。
このアルミニウム合金粉末を第1実施例と同様の方法で
、第1実施例と同一形状の成形体に常温下で加圧成形し
た。この成形体の表面を第1実施例と同様に光学顕微鏡
で観察したが、成形割れは認められなかった。なお、加
圧成形は第1実施例と同様に成形圧力3トン/Cm2.
5トン/Cm2、および7トン/cmtの三水率で行っ
たが、いずれの成形圧力で成形したいずれの成形体にも
成形割れは認められなかった。
(第3実施例) 第1表の第3実施例に示すような組成となるように、S
 i 、Fe、Cu、Mg、およびA52を配合した。
この後、この組成物を高周波加熱炉内で加熱してアルミ
ニウム合金溶湯を調製した。次に、このアルミニウム合
金溶湯を1150℃に加熱しノズル径2mmのノズルか
ら落下させ、回転数1500Orpmで回転する直径9
0mmの銅製の円盤に衝突させてアルミニウム合金の液
滴とし、この液滴を空気で急冷凝固することによってア
トマイズした。なお、急冷凝固する際の空気の圧力は’
1.5kq/Cm2であった。そして、このようにして
得たアルミニウム合金粉末を、第1実施例と同様の方法
で解析して球状化度Aを求めたところ、第1表に示すよ
うに0.39であった。
このアルミニウム合金粉末を第1実施例と同様の方法で
、第1実施例と同一形状の成形体に常温下で加圧成形し
た。この成形体の表面を第1実施例と同様に光学顕微鏡
で観察したが、成形割れは認められなかった。なお、加
圧成形は第1実施例と同様に成形圧力3トン/Cm2.
5トン/Cm2、および7トン/cm’の三水率で行っ
たが、いずれの成形圧力で成形したいずれの成形体にも
成形割れは認められなかった。
(第4実施例) 第1表の第4実施例に示すような組成となるように、S
 1SFe、Cu、 Mq、およびAQを配合した。こ
の俊、この組成物を第1実施例と同様の方法でアトマイ
ズした。なお、溶湯をアトマイズするにあたり窒素(N
2)ガスを使用し、窒素ガスの圧力は7kCI/Cm2
であった。かかるアトマイズ処理の後、乾式アトライタ
ー処理装置を使用して粉砕混合した。このアトライター
処理装置中にはステンレス(StJJ2)’lの直径3
/8インチのボールが収容され、アルゴン(Ar)雰囲
気中でアトライター処理装置の突起付きの撹拌棒を回転
数18Orpmで運転した。このようにして得たアルミ
ニウム合金粉末を、第1実施例と同様の方法で解析して
球状化度Aを求めたところ、第1表に示すように0.6
2であった。
このアルミニウム合金粉末を第1実施例と同様の方法で
、第1実施例と同一形状の成形体に常温下で加圧成形し
た。この成形体の表面を第1実施例と同様に光学顕微鏡
で観察したが、成形割れは認められなかった。なお、加
圧成形は第1実施例と同様に成形圧力3トン/Cm2.
5トン/cm2、および7トン/cm”の三水率で行っ
たが、いずれの成形圧力で成形したいずれの成形体にも
成形割れは認められなかった。
(第5実施例) 第1表の第5実施例に示すような組成となるように、S
i、Fe、Cu、Ml;J、およびA52を配合した。
この後、この組成物を第1実施例と同様の方法でアトマ
イズした。このようにして得たアルミニウム合金粉末を
、第1実施例と同様の方法で解析して球状化度Aを求め
たところ、第1表に示すように0.61であった。
このアルミニウム合金粉末を第1実施例と同様の方法で
、第1実施例と同一形状の成形体に常温下で加圧成形し
た。この成形体の表面を第1実施例と同様に光学顕微鏡
で観察したが、成形割れは認められなかった。なお、加
圧成形は第1実施例と同様に成形圧力3トン/Cm” 
、5トン/Cm2、および7トン/Cm”の三水率で行
ったが、いずれの成形圧力で成形したいずれの成形体に
も成形割れは認められなかった。
(比較例1) 第1表の比較例1に示すような組成となるように、S 
+ 、Fe、CLJ、MCI、およびAQを配合した。
この後、この組成物を第1実施例と同様の方法でアトマ
イズした。なお、溶湯をアトマイズするにあたり窒素(
N2)ガスを使用し、窒素ガスの圧力は7kQ/Cm2
であった。このようにして得たアルミニウム合金粉末を
、第1実施例と同様の方法で解析して球状化度Aを求め
たところ、第1表に示すように0.89であった。なお
、上記のようにして得たアルミニウム合金粉末の代表的
な投影図の形状およびその球状化度Aを第1図に示す。
このアルミニウム合金粉末を第1実施例と同様の方法で
、第1実施例と同一形状の成形体に常温下で加圧成形し
た。なお、加圧成形は第1実施例と同様に成形圧力3ト
ン/Cm2.5トン/cm2、および7トン/Cm”の
三水率で行った。この成形体の表面を第1実施例と同様
に光学顕微鏡で観察したところ、数多くの成形割れが認
められた。第3図に成形圧力を5トン/Cm2として加
圧成形した成形体の表面の金属組織を光学顕微鏡で蹟影
した倍率8倍の拡大写真を示す。第3図から明らかなよ
うに、成形圧力を5トン/cm2として加圧成形した成
形体に複数の成形割れが認められた。
(比較例2) 第1表の比較例2に示すような組成となるように、3 
i 、Fe、Cu、Mg、およびAQを配合した。この
後、この組成物を第1実施例と同様の方法でアトマイズ
した。なお、溶湯をアトマイズするにあたり混合比が5
0対50の窒素(N2)ガスと空気の混合ガスを使用し
、混合ガスの圧力は7kcl/C1であった。このよう
にして得たアルミニウム合金粉末を、第1実施例と同様
の方法で解析して球状化度Aを求めたところ、第1表に
示すように0.75であった。
このアルミニウム合金粉末を第1実施例と同様の方法で
、第1実施例と同一形状の成形体に常温下で加圧成形し
た。なお、加圧成形は第1実施例と同様に成形圧力を3
トン/Cm2.5トン/Cm2.7トン/cm”と順次
増加させて行った。
この成形体の表面を第1実施例と同様に光学顕微鏡で観
察したところ、数多くの成形割れが認められた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例および比較例のアルミニウム合
金粉末の代表的な投影図の形状および球状化度を示す図
である。第2図は本発明の第1実施例のアルミニウム合
金粉末を用い成形圧力を5トン/Cm”として加圧成形
した成形体の表面の金属組織を光学顕微鏡で躍影した倍
率8倍の拡大写真である。第3図は比較例1のアルミニ
ウム合金粉末を用い成形圧力を5トン/Cm2として加
圧成形した成形体の表面の金属組織を光学顕微鏡で撮影
した倍率8倍の拡大写真でおる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ケイ素(Si)、鉄(Fe)、銅(Cu)、マグ
    ネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)と、からなる
    アルミニウム合金粉末であって、 該粉末の投影図の投影面積を該粉末の投影図の周長の2
    乗で除した値と、真球のK値(0.0796)との比の
    値が0.7以下であり、かつSiを10〜30重量%、
    Feを0.5〜10重量%、Cuを0.1〜8重量%、
    Mgを0.1〜5重量%および残部がAlからなること
    を特徴とする粉末冶金用アルミニウム合金粉末。
JP1033401A 1989-02-13 1989-02-13 粉末冶金用アルミニウム合金粉末 Pending JPH02213401A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992007676A1 (en) * 1990-10-31 1992-05-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hypereutectic aluminum/silicon alloy powder and production thereof
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US5405576A (en) * 1991-07-22 1995-04-11 Toyo Aluminum Kabushiki Kaisha Hypereutectic aluminum-silicon alloys produced by powder metallurgy techniques

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