JPH03158435A - 傾斜機能複合材料と、その製造方法 - Google Patents

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】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は傾斜機能複合材料と、その製造方法に関する。

ｂ、　従来の技術 マトリックスとなる半溶融状態の合金材料にセラミンク
ス粒子やウィスカー、短繊維などの非金属物質を添加し
、これに機械式の回転攪拌を与えることによって複合材
料を製造する方法が知られている。

また、マトリックス合金粉末と非金属粒子の混合粉を作
り、これを圧縮し、熱間押し出し等によって複合材料を
製造する方法がある。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 前者による方法は、回転攪拌によって添加材が均一に拡
散し、均一な組成の材料となり、したがって傾斜機能を
備えた複合材料はえられない、また、不充分な回転撹拌
や、添加材の性質によって添加材が母材中に片寄った状
態で製造される場合があるが、−様な状態で？ＩＩ斜機
能を備えた材料はえられない。

また、後者による方法では、混合比を変えた材料を製造
することはできるが、−様な傾向で混合比が変化（＋ｌ
ａ斜）してゆくように混合粉の混合状態を変えて傾斜機
能を備えた複合材料を製造することはむずかしい、また
、使用する粉末はコストが高く、複合材料を製造するま
での工程数が多いという問題点がある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記課題を
解消してなる傾斜機能複合材料と、その製造方法を提供
することを目的としている。

ｄ、　課題を解決するための手段 前記目的に添い、本発明は、マトリックスの合金材料中
に、複合用に添加した非金属粒子が、−方向に徐々にそ
の複合化率を変化させた状態で分散している傾斜機能複
合材料とし、また遠心力を加えて溶湯中の非金属粒子の
分散状態を一方向に徐々に変化させて凝固させる製造方
法とすることによって前記課題を解消した。

以下、本発明の材料と、その製造方法について図面を参
照しながら詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明の方法に用いる装置の一例を
示す０図において１は架台、２は架台ｌ上に載置したハ
ウジング、３はハウジングの上に載置した円板状の回転
フレームである。

回転フレーム３は、中心に回転軸６の上端を固定してあ
り、この回転軸６は前記ハウジング２の中央に設けたヘ
アリングハウジング７内を貫通して、ベアリングハウジ
ング７の上下に設けたベアリング８によって回転可能に
支承しである。回転軸６の下端には適当な動力伝達機構
、たとえば回転軸６の下端に固定したプーリーｌＯと、
伝達ヘルド１１と、駆動モーター１２と、駆動モーター
１２の駆動軸に設けたプーリー１３とによって、回転軸
６を駆動回転させるように構成しである。

さらに回転フレーム３は、適当な大きさの複数の穴１５
を回転軸６の周囲に設けてあり、咳穴１５に、それぞれ
パケット２０を吊下げである。

パケット２０は、内部に溶融金属を収容するルツボ２２
が嵌設できるようにしであるとともに、回転フレーム３
に係止させる吊下げ金具２４をパケット２０の両側壁か
ら上方に延設しである。この吊下げ金具２４は、前記回
転フレーム３の穴１５の縁部に、その上部の両端を差し
渡して回転自在に係止してあり、その両端は、移動しな
いように適当な軸受部材２５によって回転フレーム３に
取外しできるように保持しである。なお、吊下げ金具と
回転フレームへの係止構造は、同一機能かえられる共催
の構造のものを採用してもよい。

３０はハウジング２の上端外周部に設けた摺動材で、回
転する回転フレーム３の下面に接触してこれを支えるよ
うに構成しである。

いま、傾斜機能を備えた複合材料を製造するため、アル
ミ合金、たとえばＡＣ８Ａ合金をマトリックスとして、
これに平均粒径が５μ冒のＳｉＣ粒を複合化してなる複
合材料を、別途に設けである溶解炉内のルツボ内で８０
０°Ｃで溶解する。

次に、このルツボを第１図および第２図に示した装置の
パケット２０内に収容する。あるいは、予め設けである
装置の複数のルツボ内に、溶解炉で溶解した所定量の溶
湯をそれぞれ注湯してもよい。

これをルツボ２２として図示しである。

次に駆動モーター１２を駆動し、回転軸６に６００ｒ、
ｐ、＋＊の回転を与え、回転フレーム３を回転させる。

回転フレーム３に吊下げられている各パケット２０は、
回転速度が増加するのにともない、パケット２０を外方
に徐々に振り上げてゆく。

いま、回転軸からｒの距離にある質量１のＳｉＣの粒子
は、 その近傍にあって同体積のＡＣ８＾の質量りは、１より
少さく、受ける遠心力も小さい、よってＳｉＣ粒子は外
側（横方向に傾斜したルツボ２０の底部側）へ移動し、
ルツボ内の溶湯は、第３図及び第４図に示すように一方
向に片寄る。よって、この状態のまま急速に凝固させる
ことによって、徐々に傾斜した組成からなる複合材料か
えられる。

具体的には、パケット２０を取り出して、水中にや冷す
ることによって急速凝固させればよい。

回転時間については、前記回転数に依存するところが大
きく、通常１０〜５０００Ｓ　（秒）程度が好ましい、
前記実施例のように回転数を６００ｒ、ｐ、糟とすると
回転時間は３００Ｓが適当である。第６図に回転数Ｐと
時間Ｔとの関係を示す０図においてｐｒは目標回転数、
Ｔｆは回転終了までの時間、Ｔ、は１０Ｓ程度を示す、
またａ、ｂ、ｃ、ｄの曲線はＯからＰｆまで回数数が上
昇するときの曲線を示す。

次にマトリックスとするＡＮ合金と、複合用の添加材で
あるセラミックスとの組合せを第１表に示す、すなわち
添加材となるセラミックスの多くはＡ２合金より比重が
大きい。

第　　１ 表 （注）温度６６０’Ｃにて よってルツボで処理する複合材料に、ＳｉＣの他に、こ
れと比重の異なる、例えばＺｎＯの粒子を存在させた場
合には、第５図に示すように比重の大きい粒子の順に、
一定の規則性をもって配列した複合材料かえられる。こ
れは、２種類の添加粒子に限らず、多種数の夫々比重の
異なる粒子を存在させることによって、多様な傾斜機能
を備えた複合材料かえられる。すなわち、このような複
合材料は各種粒子の分散率が異なるため、硬度、熱膨張
率、熱伝導性、電気伝導性等々の物性が徐々に変化して
ゆく傾斜機能複合材となる。

第７図において、 ５−ｃｏｓθ＝ｍ−ｇ　　　−−−−−一−−・″−−
−−−−−−−（１）きくなり、４５０ｒ、ｐ、−以上
で、はぼ９０＠近くまで持ち上がる。よって回転数Ｐは
１００ｒ、ｐ、ｍ以上にすることが、前記実施例では望
ましい。

第　　２ 表 が導かれる。この（１）式よりＲ＝＝ｏ、　４ｗ＋　ｒ
−０−１ｍとすると、第２表に示す関係が得られる。つ
まり、回転物は、そのｆｌｍに関係なく、回転数Ｐを徐
々に大きくしてゆくと、持ち上がり角θは大ｅ、　発明
の効果 以上のように本発明によれば、マトリックスとなる合金
材料に対し、複合化のために添加した非金属粒子が一方
向に徐々に、その複合化率が変化してゆく複合材料かえ
られる。したがって硬度熱膨張率、熱伝導率等の物性が
徐々に変化する傾斜機能複合材料となる。また遠心力を
利用するという簡単な方法で前記傾斜機能複合材料が容
易にえられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る傾斜機能複合材料を製造するため
の装置の説明図、第２図は第１図の半分を省略して示す
平面説明図、第３図は回転によって傾斜したルツボ内の
溶湯における非金属粒子の分布状態を示す断面説明図、
第４図は一種類の非金属粒子の分布状態を示す複合材料
の説明図、第５図は二種類の非金属粒子の分布状態を示
す複合材料の説明図、第６図は本発明の方法における回
転数と時間との関係を示す図、第７図は本発明の方法の
原理説明図である。 ３・・・回転フレーム、　　　２０・・・パケット、２
２・・・ルツボ。 第 図 第 図 第 図 時間下

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マトリックスの合金材料中に、複合用に添加した非
   金属粒子が、一方向に徐々にその複合化率を変化させた
   状態で分散していることを特徴とする傾斜機能複合材料
   。 ２）マトリックスとなる合金材料の溶湯中に、複合用の
   非金属粒子を存在させ、該溶湯に遠心力を加えて、溶湯
   中の非金属粒子の分散状態を一方向に徐々に変化させた
   あと凝固させることを特徴とする傾斜機能複合材料の製
   造方法。