JPH02285044A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH02285044A JPH02285044A JP10704489A JP10704489A JPH02285044A JP H02285044 A JPH02285044 A JP H02285044A JP 10704489 A JP10704489 A JP 10704489A JP 10704489 A JP10704489 A JP 10704489A JP H02285044 A JPH02285044 A JP H02285044A
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- 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〕
この発明は、特に耐摩耗性にすぐれた、エンジンやコン
プレッサー等の各種機関の構造部材として使用するのに
適した低熱膨張係数を有するAl−Si系合金粉末鍛造
部材に関するものである。
プレッサー等の各種機関の構造部材として使用するのに
適した低熱膨張係数を有するAl−Si系合金粉末鍛造
部材に関するものである。
従来、各種機関の構造部材には、耐摩耗性、強度、およ
び低熱膨張係数を備えたAl7−Si系合金粉末押出部
材が用いられてきた。
び低熱膨張係数を備えたAl7−Si系合金粉末押出部
材が用いられてきた。
その代表的なものは、特開昭59−182242号公報
記載の、重量%で(以下、%は重量%を示す)SI
:12〜35%、 Cu:1096以下、Mg:3%以
下、 を含有し、さらに、 5iNTiN等の窒化物、Ag2O3等34′ の酸化物、SiC,Tic等の炭化物、T iS 12
゜M o S i□等の金属間化合物、硼化物等のセラ
ミ・ソクス、フェロモリブデン、フェロタングステン等
の合金からなる硬質粒子:3〜25%を含有し、残りが
Agおよび不可避不純物からなる組成、並びに 微細な初晶S1と平均粒径:3〜80ui@の上記硬質
粒子が素地中に均一に分散した組織を有するAl−8I
系合金で構成した低熱膨張係数を有するAll−Si
系合金粉末押出部材が知られている。
記載の、重量%で(以下、%は重量%を示す)SI
:12〜35%、 Cu:1096以下、Mg:3%以
下、 を含有し、さらに、 5iNTiN等の窒化物、Ag2O3等34′ の酸化物、SiC,Tic等の炭化物、T iS 12
゜M o S i□等の金属間化合物、硼化物等のセラ
ミ・ソクス、フェロモリブデン、フェロタングステン等
の合金からなる硬質粒子:3〜25%を含有し、残りが
Agおよび不可避不純物からなる組成、並びに 微細な初晶S1と平均粒径:3〜80ui@の上記硬質
粒子が素地中に均一に分散した組織を有するAl−8I
系合金で構成した低熱膨張係数を有するAll−Si
系合金粉末押出部材が知られている。
近年、各種機関の高性能化にともない、各種機関の構成
部材の受ける摩耗はますます激しくなり、・これに対応
するために、−層すぐれた耐摩耗性を有するAl−Si
系合金粉末鍛造部材が要求されるようになってきた。
部材の受ける摩耗はますます激しくなり、・これに対応
するために、−層すぐれた耐摩耗性を有するAl−Si
系合金粉末鍛造部材が要求されるようになってきた。
これに対して、上記特開昭59−162242号公報の
Al−Si系合金粉末押出部材は、上記要求に対して十
分対応することができないという問題点があった。
Al−Si系合金粉末押出部材は、上記要求に対して十
分対応することができないという問題点があった。
上記特開昭59−.182242号公報記載のAl−S
i系合金粉末押出部材が十分な耐摩耗性を具備しない原
因を追求したところ、上記Al1−Si系合金粉末押出
部材の素地に均一に分散している硬質粒子は、素地に対
する密着性が十分でなく、そのため、他の構造部材との
接触摺動中に上記硬質粒子が素地から脱落し、十分な耐
摩耗性が得られないということがわかったのである。
i系合金粉末押出部材が十分な耐摩耗性を具備しない原
因を追求したところ、上記Al1−Si系合金粉末押出
部材の素地に均一に分散している硬質粒子は、素地に対
する密着性が十分でなく、そのため、他の構造部材との
接触摺動中に上記硬質粒子が素地から脱落し、十分な耐
摩耗性が得られないということがわかったのである。
そこで、本発明者等は、硬質粒子の素地に対する密着性
がすぐれ、したがって十分な耐摩耗性を有する種々の形
状付与が可能な粉末鍛造加工を用いたAl−Si系合金
粉末鍛造部材を製造すべく研究を行った結果、 硬質粒子として酸化アルミニウム粒子(以下、Ag2O
3と記す)を特定した上で、Feを0.1〜1%含有せ
しめたA11−Si系合金粉末鍛造部材は、Ag2O3
の素地に対する密着性がすぐれ、そのため他の構造部材
との接触摺動中に素地からのAg2O3の脱落がなく、
十分な耐摩耗性が得られ、さらに必要に応じてZ r:
0.1〜2%を含有せしめることにより素地の強度が一
層向上するという知見を得たのである。
がすぐれ、したがって十分な耐摩耗性を有する種々の形
状付与が可能な粉末鍛造加工を用いたAl−Si系合金
粉末鍛造部材を製造すべく研究を行った結果、 硬質粒子として酸化アルミニウム粒子(以下、Ag2O
3と記す)を特定した上で、Feを0.1〜1%含有せ
しめたA11−Si系合金粉末鍛造部材は、Ag2O3
の素地に対する密着性がすぐれ、そのため他の構造部材
との接触摺動中に素地からのAg2O3の脱落がなく、
十分な耐摩耗性が得られ、さらに必要に応じてZ r:
0.1〜2%を含有せしめることにより素地の強度が一
層向上するという知見を得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 Si :20〜35%、 Cu : 0.5〜5%、
Mg:0.5〜5%、 An 203: 5〜20%、 Fe:O,1〜1%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Zr:0.1 〜2%、 を含有し、残りがAl7および不可避不純物からなる組
成、並びに 平均粒径:2〜15tmに調整した初晶S1と平均粒径
:5〜20μmのAg2O3が素地中に均一に分散した
組織、 を有するAl−Si合金で構成した耐摩耗性のすぐれた
低熱膨張係数を有するAl7−Si系合金粉末鍛造部材
に特徴を有するものである。
って、 Si :20〜35%、 Cu : 0.5〜5%、
Mg:0.5〜5%、 An 203: 5〜20%、 Fe:O,1〜1%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Zr:0.1 〜2%、 を含有し、残りがAl7および不可避不純物からなる組
成、並びに 平均粒径:2〜15tmに調整した初晶S1と平均粒径
:5〜20μmのAg2O3が素地中に均一に分散した
組織、 を有するAl−Si合金で構成した耐摩耗性のすぐれた
低熱膨張係数を有するAl7−Si系合金粉末鍛造部材
に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の耐摩耗性に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の組成および組織
を上記の通りに限定した理由について詳述する。
有するAl−Si系合金粉末鍛造部材の組成および組織
を上記の通りに限定した理由について詳述する。
(I)成分組成の限定理由
(a) 5I
Si成分には、初晶Siを析出させることにより耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が20%未満
では耐摩耗性を向上させるに十分な初晶Stが析出せず
、一方、35%を越えて含有しても耐摩耗性向上の為の
より一層の効果はなく、靭性が低下する傾向にあるので
好ましくない。したがって、Siの含有量は20〜35
%に定めた。
性を向上させる作用があるが、その含有量が20%未満
では耐摩耗性を向上させるに十分な初晶Stが析出せず
、一方、35%を越えて含有しても耐摩耗性向上の為の
より一層の効果はなく、靭性が低下する傾向にあるので
好ましくない。したがって、Siの含有量は20〜35
%に定めた。
(b) CuおよびMg
これらの成分には、いずれも熱処理時に素地中に微細な
MgSiやCu 2 A !1などの金属間化合物とし
て析出し、熱間鍛造により初品が微細化されることと合
まって、強度を著しく向上させる作用があるが、その含
有量がCu:0.5%未満およびMg:0.5%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方、Cu:5%
およびMg:5%を越えて含有させてもより一層の向上
効果は現われず、経済性を考慮して、その含有量をCu
:0.5〜5%、Mg:0.5〜5%に定めた。
MgSiやCu 2 A !1などの金属間化合物とし
て析出し、熱間鍛造により初品が微細化されることと合
まって、強度を著しく向上させる作用があるが、その含
有量がCu:0.5%未満およびMg:0.5%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方、Cu:5%
およびMg:5%を越えて含有させてもより一層の向上
効果は現われず、経済性を考慮して、その含有量をCu
:0.5〜5%、Mg:0.5〜5%に定めた。
(C)Ag2o3
いろいろな硬質粒子のうちでもA II 20 aは特
にFcを含有した1−Si系合金粉末鍛造部材の素地と
の密着性がすぐれるため、摩耗時に/l Oの分散し
た素地からのA R20aの脱落が防止され、そのため
耐摩耗性を向上せしめる作用があるが、その含有量が5
%未満では十分な耐摩耗性向上効果が得られず、一方、
20%を越えて含有すると脆化が著しく、鍛造すること
が難しくなるので好ましくない。
にFcを含有した1−Si系合金粉末鍛造部材の素地と
の密着性がすぐれるため、摩耗時に/l Oの分散し
た素地からのA R20aの脱落が防止され、そのため
耐摩耗性を向上せしめる作用があるが、その含有量が5
%未満では十分な耐摩耗性向上効果が得られず、一方、
20%を越えて含有すると脆化が著しく、鍛造すること
が難しくなるので好ましくない。
したがってJAg203の含有量は5〜20%に定めた
。
。
(d) Fe
Fe成分には、AJ7−Si系合金からなる素地中のA
R203粉末の密着性を向上せしめる作用を有するが、
その含を量が0.1%未満では所望の効果が得られず、
一方、1%を越えて添加してもA j! 20 a粉末
の素地に対する密着性の一層の向上は認められず、かえ
ってAl−81系鍛造部材の脆化をもたらす。したがっ
て、その含有量を0.1〜1%に定めた。
R203粉末の密着性を向上せしめる作用を有するが、
その含を量が0.1%未満では所望の効果が得られず、
一方、1%を越えて添加してもA j! 20 a粉末
の素地に対する密着性の一層の向上は認められず、かえ
ってAl−81系鍛造部材の脆化をもたらす。したがっ
て、その含有量を0.1〜1%に定めた。
(f) Zr
Zr成分には、初品を微細化し、素地の強度と耐熱性を
向上させる作用があるが、0.1%未満では所望の効果
が得られず、一方、2%を越えて含有するとAl−8i
系鍛造部材の研削性が悪化することから、その含有量を
0.1〜2%に定めた。
向上させる作用があるが、0.1%未満では所望の効果
が得られず、一方、2%を越えて含有するとAl−8i
系鍛造部材の研削性が悪化することから、その含有量を
0.1〜2%に定めた。
[■)組織の限定理由
(g)Ag203粒子の平均粒径
Al−8l系鍛造部材の素地中にAg2O3粒子は均一
に分散する必要があるが、上記A I 20 a粒子の
平均粒径が5tIm未満では素地中への均一分散が困難
になり、素地からの脱落をまねくので好ましくなく、一
方、20μsを越えると、研削性が悪化するので好まし
くない。したがって、上記素地中に分散するAD 20
a粒子の平均粒径は5〜20μsと定めた。
に分散する必要があるが、上記A I 20 a粒子の
平均粒径が5tIm未満では素地中への均一分散が困難
になり、素地からの脱落をまねくので好ましくなく、一
方、20μsを越えると、研削性が悪化するので好まし
くない。したがって、上記素地中に分散するAD 20
a粒子の平均粒径は5〜20μsと定めた。
(h) 初晶S+の平均粒径
初晶Siは、その平均粒径が2urs未満では、所望の
低熱膨張係数および耐摩耗性を確保することができず、
一方、その平均粒径が15m1を越えると、強度、靭性
および加工性が低下する。したがって初晶S1の平均粒
径は2〜15μmの範囲内におさめた。この初晶S1の
平均粒径は、粉末製造時の凝固速度、熱間鍛造における
温度、加工率および回数などによって0由に調節するこ
とができる。
低熱膨張係数および耐摩耗性を確保することができず、
一方、その平均粒径が15m1を越えると、強度、靭性
および加工性が低下する。したがって初晶S1の平均粒
径は2〜15μmの範囲内におさめた。この初晶S1の
平均粒径は、粉末製造時の凝固速度、熱間鍛造における
温度、加工率および回数などによって0由に調節するこ
とができる。
さらに熱間鍛造後の急冷の溶体化処理したのち、析出強
化熱処理を施すことにより平均粒径:0.1m以下の金
属間化合物が必然的に形成される。
化熱処理を施すことにより平均粒径:0.1m以下の金
属間化合物が必然的に形成される。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。
る。
通常のるつぼ炉を用い、各種のAg合金溶湯を調製し、
これを空気アトマイズ法により102〜10’℃/se
eの冷却速度で急冷凝固し、平均粒径:45μmの粒度
をもったAJ−Si系合金粉末を作製し用意した。
これを空気アトマイズ法により102〜10’℃/se
eの冷却速度で急冷凝固し、平均粒径:45μmの粒度
をもったAJ−Si系合金粉末を作製し用意した。
さらに、通常の純度を有し、第1表に示した平均粒径を
有するA D 20 a粉末を用意した。
有するA D 20 a粉末を用意した。
上記Ap−81系合金粉末およびA j! 20 a粉
末を配合し混合し、得られた混合粉末を5 ton/c
dの圧力で10mm X 23mm X 55mmの寸
法をもった圧粉体を成形し、ついで、これら圧粉体に対
して、大気中、前記Al−8i系合金粉末の融点直下の
温度である500〜520℃に15分間加熱保持したの
ち、8 ton/cμmの荷重で一次熱間鍛造を施して
、高密度化と初晶S1の微細化をはかると共に、その寸
法を11mm X 18m1 X 57mmとし、引続
いて再び大気中、温度:500℃に15分間保持後、同
じ< 8 ton/cdの荷重にて二次熱間鍛造を行っ
てs 14mm X 12mm X 80III11の
寸法に形状付与した後、直ちに水冷の溶体化処理を施し
、最終的に温度=170℃に6時間保持の析出強化熱処
理を行うことによって第1表に示される成分組成を有す
る本発明鍛造部材および比較鍛造部材を作製した。
末を配合し混合し、得られた混合粉末を5 ton/c
dの圧力で10mm X 23mm X 55mmの寸
法をもった圧粉体を成形し、ついで、これら圧粉体に対
して、大気中、前記Al−8i系合金粉末の融点直下の
温度である500〜520℃に15分間加熱保持したの
ち、8 ton/cμmの荷重で一次熱間鍛造を施して
、高密度化と初晶S1の微細化をはかると共に、その寸
法を11mm X 18m1 X 57mmとし、引続
いて再び大気中、温度:500℃に15分間保持後、同
じ< 8 ton/cdの荷重にて二次熱間鍛造を行っ
てs 14mm X 12mm X 80III11の
寸法に形状付与した後、直ちに水冷の溶体化処理を施し
、最終的に温度=170℃に6時間保持の析出強化熱処
理を行うことによって第1表に示される成分組成を有す
る本発明鍛造部材および比較鍛造部材を作製した。
これら鍛造部材について、金属顕微鏡により初品Siを
測定するとともに、熱膨張係数を測定し、さらに引張試
験、摩耗試験および焼付荷重のΔp1定を行った。
測定するとともに、熱膨張係数を測定し、さらに引張試
験、摩耗試験および焼付荷重のΔp1定を行った。
熱膨張係数の測定には、直径:51×長さ=15111
11の試片を用い、20〜150℃間の値を測定した。
11の試片を用い、20〜150℃間の値を測定した。
引張試験には、平行部における寸法が直径:51DII
X長さ: 20mmの試片を用いた。
X長さ: 20mmの試片を用いた。
摩耗試験は、入超式試験機を用い、相手部材:Fe12
、摺動速度:3.8m/sac s最終荷重:2kg。
、摺動速度:3.8m/sac s最終荷重:2kg。
無潤滑の条件で比摩耗量を測定した。
これら11111定結果は、いずれも第1表に示した。
第1表に示される結果から、本発明鍛造部材は従来鍛造
部材に較べて熱膨張係数、引張強さおよび伸びについて
はほぼ同等のill定値を示しているが、比摩耗量につ
いては本発明鍛造部材は従来鍛造部材よりも格段にすぐ
れた値を示し、さらにZrを含有した本発明鍛造部材は
引張強さおよび伸びが一層すぐれていることがわかる。
部材に較べて熱膨張係数、引張強さおよび伸びについて
はほぼ同等のill定値を示しているが、比摩耗量につ
いては本発明鍛造部材は従来鍛造部材よりも格段にすぐ
れた値を示し、さらにZrを含有した本発明鍛造部材は
引張強さおよび伸びが一層すぐれていることがわかる。
しかしながら、この発明の条件から外れた値(第1表に
おいて茶印を付した値)を有する比較鍛造部材は、熱膨
張係数、焼付き荷重、引張強さ、伸び、および比摩耗量
のうち少くとも1つの測定値が極めて劣化していること
がわかる。
おいて茶印を付した値)を有する比較鍛造部材は、熱膨
張係数、焼付き荷重、引張強さ、伸び、および比摩耗量
のうち少くとも1つの測定値が極めて劣化していること
がわかる。
したがって、この発明の1!−8i系合金粉末鍛造部材
をエンジン、コンプレッサー等の各種機関の摺接構造部
材に適用するとすぐれた耐摩耗性を有するために上記各
種機関の寿命が大幅に向上し、産業上有益な効果をもた
らすものである。
をエンジン、コンプレッサー等の各種機関の摺接構造部
材に適用するとすぐれた耐摩耗性を有するために上記各
種機関の寿命が大幅に向上し、産業上有益な効果をもた
らすものである。
Claims (2)
- (1) Si:20〜35%、Cu:0.5〜5%、M
g:0.5〜5%、 酸化アルミニウム:5〜20%、 Fe:0.1〜1% を含有し、残りがAlおよび不可避不純物からなる組成
(以上、重量%)、並びに 平均粒径:2〜15μmに調整した初晶Siと平均粒径
:5〜20μmの酸化アルミニウムが素地中に均一に分
散した組織、 を有することを特徴とする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。 - (2) Si:20〜35%、Cu:0.5〜5%、M
g:0.5〜5%、 酸化アルミニウム:5〜20%、 Fe:0.1〜1%、Zr:0.1〜2%、を含有し、
残りがAlおよび不可避不純物からなる組成(以上、重
量%)、並びに 平均粒径:2〜15μmに調整した初晶Siと平均粒径
:5〜20μmの酸化アルミニウムが素地中に均一に分
散した組織、 を有することを特徴とする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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10704489A JPH02285044A (ja) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | 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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JP10704489A JPH02285044A (ja) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02285044A true JPH02285044A (ja) | 1990-11-22 |
Family
ID=14449098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10704489A Pending JPH02285044A (ja) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02285044A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013227658A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-11-07 | Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd | 摺動部材、及び摺動部材の製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59162242A (ja) * | 1983-03-05 | 1984-09-13 | Riken Corp | 耐摩耗性アルミニウム・珪素押出成形体およびその製造方法 |
JPS63169340A (ja) * | 1986-12-30 | 1988-07-13 | Showa Denko Kk | セラミツクス分散強化型アルミニウム合金の製造方法 |
JPS63243246A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐熱・耐摩耗性Al−Si系粉末冶金材料 |
JPH01247546A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Showa Denko Kk | アルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
JPH02104641A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-17 | Showa Denko Kk | アルミニウム粉末合金の熱処理方法 |
-
1989
- 1989-04-26 JP JP10704489A patent/JPH02285044A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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