JPH0368724A - アルミナイド基複合材の製造方法 - Google Patents
アルミナイド基複合材の製造方法Info
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- JPH0368724A JPH0368724A JP20127489A JP20127489A JPH0368724A JP H0368724 A JPH0368724 A JP H0368724A JP 20127489 A JP20127489 A JP 20127489A JP 20127489 A JP20127489 A JP 20127489A JP H0368724 A JPH0368724 A JP H0368724A
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Landscapes
- 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］
本発明は、航空宇宙産業、自動車産業用および化学工業
用耐食、耐熱材料等に有用なアルミナイド基複合材の製
造方法に関する。
用耐食、耐熱材料等に有用なアルミナイド基複合材の製
造方法に関する。
［従来の技術］
アルミナイドを用いたＩＭＣ（金属間化合物基複合材：
Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｆｃ Ｃｏｔｘｐｏｕｎｄ、
ＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅ）についてはＪ−Ｍ、
ＹＡＮＧら、により研究されており、軽量で耐熱性およ
び耐食性にすぐれることが期待されている。しかしなが
ら、現在、はとんど実用化に至っておらず、これは以下
の理由によるものとみられる。
Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｆｃ Ｃｏｔｘｐｏｕｎｄ、
ＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅ）についてはＪ−Ｍ、
ＹＡＮＧら、により研究されており、軽量で耐熱性およ
び耐食性にすぐれることが期待されている。しかしなが
ら、現在、はとんど実用化に至っておらず、これは以下
の理由によるものとみられる。
（１）マトリックスとなるアルミナイドは一般に高融点
材料であり、活性な金属（Ｔｆ等）を含むため、従来の
溶製法（１／Ｍ法）を用いることが困難である。
材料であり、活性な金属（Ｔｆ等）を含むため、従来の
溶製法（１／Ｍ法）を用いることが困難である。
（２）また。これらのアルミナイドは常温延性に乏しく
、かつ難加工材であるために、通常の熱間加工が困難で
ある。
、かつ難加工材であるために、通常の熱間加工が困難で
ある。
（３）このため、Ｉ／Ｍ法を用いてＩＭＣを作成する場
合、上記１．２のマトリックスの製造上の困難さに加え
て、さらにマトリックスと強花材セラミクスとの均一な
混合、分散あるいは配列が困難であり、かつ、マトリッ
クスの溶湯と強化材との反応が生じることがあり、強化
材を損傷することになり、強化材としての効果が劣化す
る。
合、上記１．２のマトリックスの製造上の困難さに加え
て、さらにマトリックスと強花材セラミクスとの均一な
混合、分散あるいは配列が困難であり、かつ、マトリッ
クスの溶湯と強化材との反応が生じることがあり、強化
材を損傷することになり、強化材としての効果が劣化す
る。
（４）一方、マトリックスとしてアルミナイドの合金粉
末をもちいた場合、上記３に示したマトリックスと強化
材との反応および混合、分散あるいは配列上の問題を解
決できる可能性がある。しかしながら、この方法におい
ては、アルミナイドの粉末を作成するさいに、溶解を伴
うために上記１の問題が生じる。また、複雑形状にする
ことも困難とみられる。
末をもちいた場合、上記３に示したマトリックスと強化
材との反応および混合、分散あるいは配列上の問題を解
決できる可能性がある。しかしながら、この方法におい
ては、アルミナイドの粉末を作成するさいに、溶解を伴
うために上記１の問題が生じる。また、複雑形状にする
ことも困難とみられる。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、こうした実情の下にアルミナイドマトリック
スと強化材との反応を抑制し、均一な分散、混合あるい
は所定の配列を実現することができ、強化材の補強効果
を十分に発揮し得、しかも任意形状でアルミナイド基複
合材を製造する方法を提供することを目的とするもので
ある。
スと強化材との反応を抑制し、均一な分散、混合あるい
は所定の配列を実現することができ、強化材の補強効果
を十分に発揮し得、しかも任意形状でアルミナイド基複
合材を製造する方法を提供することを目的とするもので
ある。
［課題を解決するための手段］
本発明は、ＡｌまたはＡｌ合金（Ａｌの含有量が２５原
子％〜７５原子％）とＴｉ、Ｔｉ合金、Ｆｅ、並びにＦ
ｅ合金の１種又は２種以上（ＴｉおよびＦｅの合計含有
量が２５〜７５原子％）とを混合する工程、この混合物
をマトリックスとして当該マトリックスにセラミックス
の粒子、短繊維および長繊維のうち１種以上を体積率２
〜５０％で添加し混合する工程、この混合物を圧縮また
は圧縮することなく、容器に収納して脱気する工程、緻
密化する工程、アルミナイド形成する温度条件で高温高
圧処理する工程からなることを特徴とするアルミナイド
基複合材の製造方法である。
子％〜７５原子％）とＴｉ、Ｔｉ合金、Ｆｅ、並びにＦ
ｅ合金の１種又は２種以上（ＴｉおよびＦｅの合計含有
量が２５〜７５原子％）とを混合する工程、この混合物
をマトリックスとして当該マトリックスにセラミックス
の粒子、短繊維および長繊維のうち１種以上を体積率２
〜５０％で添加し混合する工程、この混合物を圧縮また
は圧縮することなく、容器に収納して脱気する工程、緻
密化する工程、アルミナイド形成する温度条件で高温高
圧処理する工程からなることを特徴とするアルミナイド
基複合材の製造方法である。
上記においてＡｔまたはＡｌ合金を以下金属Ａとする。
金属ＡのＡｌ合金としては、Ａ Ｉ Ｍ ｎ ５Ａｌ
−Ｃｒ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｒ５Ａｌ−Ｆｅ等が挙げられる
。
−Ｃｒ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｒ５Ａｌ−Ｆｅ等が挙げられる
。
また、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｆｅ、Ｆｅ合金を以下金属Ｂと
する。
する。
金属Ｂ中の合金としては、Ｔｉ−Ａｌ５Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ
、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｒ５Ｆｅ −Ｃｒ−Ｎｉ等が挙
げられる。
、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｒ５Ｆｅ −Ｃｒ−Ｎｉ等が挙
げられる。
本発明において金属ＡおよびＢには、さらにＣｒ、Ｍｎ
５ＶＳＣｏｓ Ｎｉ、Ｚｒ、Ｙ％ Ｍｏ５Ｎｂ、Ｈｆ、
Ｔａ、ＷＳＣｅ、Ｎｄ、Ｓ ｉを１０原子％を上限とし
て、またＢ５Ｃ５Ｎを２０原子％を上限として含むこと
もできる。
５ＶＳＣｏｓ Ｎｉ、Ｚｒ、Ｙ％ Ｍｏ５Ｎｂ、Ｈｆ、
Ｔａ、ＷＳＣｅ、Ｎｄ、Ｓ ｉを１０原子％を上限とし
て、またＢ５Ｃ５Ｎを２０原子％を上限として含むこと
もできる。
金属Ａ、Ｂともその組成が上記範囲内であると、アルミ
ナイドのみが形成されるが、上記範囲を外れると、反応
焼結法によりアルミナイドは形成されるが、α相（例え
ばＡｌｌ、：Ｔｉ等が固溶した相）も形成され、アルミ
ナイドとα相との混相となるので好ましくない。
ナイドのみが形成されるが、上記範囲を外れると、反応
焼結法によりアルミナイドは形成されるが、α相（例え
ばＡｌｌ、：Ｔｉ等が固溶した相）も形成され、アルミ
ナイドとα相との混相となるので好ましくない。
以下、本発明を第１図に示すフローチャートに従って各
工程毎に説明する。
工程毎に説明する。
１、ＡＳＢ金属の混合工程
Ａ、Ｂ金属の混合は、ＡＳＢ金属の粒子、小塊、粉末ま
たはフレークの形態で行われ、マトリックスが形成され
る。
たはフレークの形態で行われ、マトリックスが形成され
る。
２、セラミックスの混合工程
上記マトリックスに対してセラミックスを体積率２〜５
０％で混合する。配合量が２％未満ではセラミックスを
複合化する効果が現われず、また配合量が５０％を越え
ると、ＡｌとＴｉ５ＡｌとＦｅとの反応前の加工性が悪
くなり、本発明の特徴である反応（合金化）前の成形加
工ができない。
０％で混合する。配合量が２％未満ではセラミックスを
複合化する効果が現われず、また配合量が５０％を越え
ると、ＡｌとＴｉ５ＡｌとＦｅとの反応前の加工性が悪
くなり、本発明の特徴である反応（合金化）前の成形加
工ができない。
本発明に使用するセラミックスとしては、例えばＡｌ２
Ｏコ、Ｓ ｉＣ１Ｔ ｉＣｓ Ｂ ４ Ｃ％ＴｉＢ２、
Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮ５ＴｉＮ等を挙げることができる。
Ｏコ、Ｓ ｉＣ１Ｔ ｉＣｓ Ｂ ４ Ｃ％ＴｉＢ２、
Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮ５ＴｉＮ等を挙げることができる。
これらのセラミックスは、粒子、短繊維、あるいは長繊
維の形態で、これらの１種以上で使用される。好ましい
サイズは粒子状の場合、粒径０．１〜３００μｍである
。
維の形態で、これらの１種以上で使用される。好ましい
サイズは粒子状の場合、粒径０．１〜３００μｍである
。
セラミックスの混合は、Ｖ型混合機、ボールミル等を用
いて行うことができる。
いて行うことができる。
３、圧縮工程
次に必要に応じて上記の混合物を冷間静水圧プレス（Ｃ
Ｉ Ｐ） （Ｃｏｌｄ ｌ５ｏｓｔａｔｌｃ Ｐｒｅ
ｓｓ）や−軸ブレスにより、相対密度７０〜８０％未満
に圧縮する。
Ｉ Ｐ） （Ｃｏｌｄ ｌ５ｏｓｔａｔｌｃ Ｐｒｅ
ｓｓ）や−軸ブレスにより、相対密度７０〜８０％未満
に圧縮する。
４、脱気工程
混合物を容器に収納して、真空ポンプ等にて脱気処理を
行う。これは、粉末表面の吸着ガス、吸着水を除去する
と共に、後の工程における酸化を防止するためである。
行う。これは、粉末表面の吸着ガス、吸着水を除去する
と共に、後の工程における酸化を防止するためである。
このため、真空度は１０Ｔｏｒｒ以下とすることが好ま
しい。
しい。
脱気処理温度は、常温〜５５０℃、望ましくは４Ｇ（１
〜５００℃で行うと、吸着ガス、吸着水の除去がより効
果的である。また、５５０℃を超える場合、例えばＴｉ
とＡｌとの急激な合金化反応（急激な合金化反応とは合
金化反応の生成熱により、この反応が次々と伝播してい
く現象をいう。）か生じ、好ましくない。
〜５００℃で行うと、吸着ガス、吸着水の除去がより効
果的である。また、５５０℃を超える場合、例えばＴｉ
とＡｌとの急激な合金化反応（急激な合金化反応とは合
金化反応の生成熱により、この反応が次々と伝播してい
く現象をいう。）か生じ、好ましくない。
５、緻密化工程
上記脱気された混合物をホットプレス、押出、ＣＩ Ｐ
、あるいはＨＩ Ｐ （Ｈｏｔ ｌ５ｏｓｔａｔｌｃＰ
ｒｅｓｓ）等で相対密度を９５％以上に圧縮し、粉末圧
縮体とする。ここで、相対密度とは混合物の密度を完全
に緻密化した場合の密度に対する割合（％）として表わ
したものである。
、あるいはＨＩ Ｐ （Ｈｏｔ ｌ５ｏｓｔａｔｌｃＰ
ｒｅｓｓ）等で相対密度を９５％以上に圧縮し、粉末圧
縮体とする。ここで、相対密度とは混合物の密度を完全
に緻密化した場合の密度に対する割合（％）として表わ
したものである。
この緻密化は続く高温高圧処理工程７において合金化を
より容易にするためと、最終製品の密度を９５％以上に
するために行う。この工程では、急激な合金化反応を防
止するため５５０℃以下で実施される。このため、上記
緻密体ではほとんど金属間化合物は形成されていない。
より容易にするためと、最終製品の密度を９５％以上に
するために行う。この工程では、急激な合金化反応を防
止するため５５０℃以下で実施される。このため、上記
緻密体ではほとんど金属間化合物は形成されていない。
６、成形工程
上記５の工程による緻密体は、はとんど金属間化合物が
形成されておらず、Ａ、Ｂおよびセラミックスの混合状
態である。このため、鍛造あるいは機械加工等を容易に
行うことができるので、この工程は必要に応じて採用さ
れる。この成形においては、はぼ最終の製品形状に仕上
げることｂ（望ましい。
形成されておらず、Ａ、Ｂおよびセラミックスの混合状
態である。このため、鍛造あるいは機械加工等を容易に
行うことができるので、この工程は必要に応じて採用さ
れる。この成形においては、はぼ最終の製品形状に仕上
げることｂ（望ましい。
７、高温高圧処理工程
上記工程６．で得た成形材を高温高圧処理する。このと
きは、圧力は少なくとも２００ａｔｉ以上に、望ましく
は５００〜７０００ａｔｍに設定する。処理温度５５０
℃〜金属間化合物の固相線温度で行う。例えばＴ ｉ
−Ａ Ｉでは望ましくは１０００〜１４００℃で行う。
きは、圧力は少なくとも２００ａｔｉ以上に、望ましく
は５００〜７０００ａｔｍに設定する。処理温度５５０
℃〜金属間化合物の固相線温度で行う。例えばＴ ｉ
−Ａ Ｉでは望ましくは１０００〜１４００℃で行う。
これは５５０℃未満であると急激な合金化反応が進行せ
ず、一方、本化合物の固相線温度より高いと、材料が一
部溶解し、部材としての形状が保てないからである。
ず、一方、本化合物の固相線温度より高いと、材料が一
部溶解し、部材としての形状が保てないからである。
この処理により例えばＴｉ中にＡｌを拡散させることで
Ｔ ｉ −Ａ Ｉ基金属間化合物を形成することができ
、Ｔｉ−Ａｌ基複合材料となる。
Ｔ ｉ −Ａ Ｉ基金属間化合物を形成することができ
、Ｔｉ−Ａｌ基複合材料となる。
こうして製造されたアルミナイド基複合材は機械加工な
どにより最終製品の形状に仕上げる。
どにより最終製品の形状に仕上げる。
［実施例］
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する
。
。
実施例を表１に示す。Ａｌ粒子はアルゴンガスアトマイ
ズ法により製造されたものである。
ズ法により製造されたものである。
表１に示した工程により、ＩＭＣを作成後、引張試験片
を作成し、９００℃および１２００℃において引張試験
を行った。
を作成し、９００℃および１２００℃において引張試験
を行った。
実施例１〜７のいずれも比較例のものより、約３倍以上
の高温強度を有した。
の高温強度を有した。
［実施例］
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１〜７および比較例
表１に示す条件で、Ａ金属およびＢ金属の粉末とセラミ
ックスよりアルミナイド基複合材を製造した。得られた
該複合材から引張試験片を作成し、９００℃および１２
００℃において引張試験を行った。
ックスよりアルミナイド基複合材を製造した。得られた
該複合材から引張試験片を作成し、９００℃および１２
００℃において引張試験を行った。
表１より明らかなように、実施例１〜７のいずれも比較
例のものに比べて格段にすぐれた引張強さを有している
。
例のものに比べて格段にすぐれた引張強さを有している
。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、セラミックス強
化材の補記効果を十分に実現できると共に、加工困難な
アルミナイド基複合材を任意の形状で得ることができる
。
化材の補記効果を十分に実現できると共に、加工困難な
アルミナイド基複合材を任意の形状で得ることができる
。
第１図は、本発明のアルミナイド基複合材の製造方法を
説明するフローチャートである。
説明するフローチャートである。
Claims (1)
- ＡｌまたはＡｌ合金（Ａｌの含有量が２５原子％〜７５
原子％）とＴｉ、Ｔｉ合金、Ｆｅ、並びにＦｅ合金の１
種又は２種以上（ＴｉおよびＦｅの合計含有量が２５〜
７５原子％）とを混合する工程、この混合物をマトリッ
クスとして当該マトリックスにセラミックスの粒子、短
繊維および長繊維のうち１種以上を体積率２〜５０％で
添加し混合する工程、この混合物を圧縮または圧縮する
ことなく、容器に収納して脱気する工程、緻密化する工
程、アルミナイドを形成する温度条件で高温、高圧処理
する工程からなることを特徴とするアルミナイド基複合
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20127489A JPH0368724A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | アルミナイド基複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20127489A JPH0368724A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | アルミナイド基複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0368724A true JPH0368724A (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=16438245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20127489A Pending JPH0368724A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | アルミナイド基複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0368724A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03197633A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-29 | Nippon Steel Corp | 酸化物添加金属間化合物ＴｉＡｌ基合金 |
| US9676015B2 (en) | 2012-07-09 | 2017-06-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Composite rolling mill roll and rolling method |
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| CN112126813A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-12-25 | 上海耀鸿科技股份有限公司 | 一种铸造铝合金精炼除气装置 |
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1989
- 1989-08-04 JP JP20127489A patent/JPH0368724A/ja active Pending
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