JPH0382723A - アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法 - Google Patents
アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法Info
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- JPH0382723A JPH0382723A JP21911889A JP21911889A JPH0382723A JP H0382723 A JPH0382723 A JP H0382723A JP 21911889 A JP21911889 A JP 21911889A JP 21911889 A JP21911889 A JP 21911889A JP H0382723 A JPH0382723 A JP H0382723A
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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。
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、セラミック質のウィスカー等の短繊維または
微粒子をアルミニウムおよびマグネシウム系のマトリッ
クス金属に複合化するために有効なアルミニウムおよび
マグネシウム系金属複合材の製造方法に関する。
微粒子をアルミニウムおよびマグネシウム系のマトリッ
クス金属に複合化するために有効なアルミニウムおよび
マグネシウム系金属複合材の製造方法に関する。
アルミニウムおよびマグネシウムまたはその合金をセラ
ミック質の材料により複合強化する手段としては、粉末
焼結法、溶湯鍛造法（加圧鋳造法）などが実用的方法と
されているが、これらの方法で形成される複合材の特性
はマトリックス金属に対するセラミック質材料の複合界
面における濡れ性ならびに分散性の良否に大きく依存す
ることが知られている。
ミック質の材料により複合強化する手段としては、粉末
焼結法、溶湯鍛造法（加圧鋳造法）などが実用的方法と
されているが、これらの方法で形成される複合材の特性
はマトリックス金属に対するセラミック質材料の複合界
面における濡れ性ならびに分散性の良否に大きく依存す
ることが知られている。
ところが、セラミック質の材料は概して融解したアルよ
ニウムおよびマグネシウム系金属との濡れ性がよくない
０例えば、炭化けい素ウィスカーをアルミニウムまたは
マグネシウムの溶湯に入れて撹拌しても、界面は全く濡
れず円滑な相互分散は得られない、また、粉末焼結の場
合には複合成分の粒度調整を厳密に管理しないと均質な
分散組織を得ることができない。
ニウムおよびマグネシウム系金属との濡れ性がよくない
０例えば、炭化けい素ウィスカーをアルミニウムまたは
マグネシウムの溶湯に入れて撹拌しても、界面は全く濡
れず円滑な相互分散は得られない、また、粉末焼結の場
合には複合成分の粒度調整を厳密に管理しないと均質な
分散組織を得ることができない。
このような濡れ性および分散性を改善することにより複
合性能を向上させる手段については数多く提案されてい
るが、先行技術のうち実用性の高い方法として本出願人
により開発された特公昭６１−５１６１８号の発明があ
る。この発明はＳｉＣウィスカーによるＦＲＭの製造法
を対象にしたものであり、構成上の特徴は、Ａ＋、Ｍｇ
またはそれらの合金からなるマトリックス金属を３１Ｃ
ウイスカーで複合強化する方法において、ＳｉＣウィス
カーを圧縮した成形体に８００°Ｃ以上に加熱融解した
マトリックス金属を含浸して相互接触させることにより
前駆体を形成し、該前駆体をマトリックス金属の溶湯中
に攪拌分散してインゴット化する点にある。
合性能を向上させる手段については数多く提案されてい
るが、先行技術のうち実用性の高い方法として本出願人
により開発された特公昭６１−５１６１８号の発明があ
る。この発明はＳｉＣウィスカーによるＦＲＭの製造法
を対象にしたものであり、構成上の特徴は、Ａ＋、Ｍｇ
またはそれらの合金からなるマトリックス金属を３１Ｃ
ウイスカーで複合強化する方法において、ＳｉＣウィス
カーを圧縮した成形体に８００°Ｃ以上に加熱融解した
マトリックス金属を含浸して相互接触させることにより
前駆体を形成し、該前駆体をマトリックス金属の溶湯中
に攪拌分散してインゴット化する点にある。
上記の特公昭６１−５１６１８号に係る発明は、特定の
条件で予めＦＲＭの前駆体を形成することによって界面
間の濡れ性を向上させたものであるが、前駆体を形成す
る過程でＳｉＣウィスカーの成形体（プリフォーム）を
作成する必要があるうえに、８００°Ｃ以上に加熱融解
したマトリックス金属を含浸しなければならないため、
この方法で適切な１１００〜１２００°Ｃでは往々にし
て複合界面部分のマトリックス金属が界面反応により脆
弱な炭化物に転化して材質劣化を招く問題点がある。
条件で予めＦＲＭの前駆体を形成することによって界面
間の濡れ性を向上させたものであるが、前駆体を形成す
る過程でＳｉＣウィスカーの成形体（プリフォーム）を
作成する必要があるうえに、８００°Ｃ以上に加熱融解
したマトリックス金属を含浸しなければならないため、
この方法で適切な１１００〜１２００°Ｃでは往々にし
て複合界面部分のマトリックス金属が界面反応により脆
弱な炭化物に転化して材質劣化を招く問題点がある。
本発明は、上記問題点の解消を課題として鋭意研究を重
ねた結果、前駆体となる複合母材の形成時に一定値以上
の圧力を負荷した場合には複合界面において化学反応を
生じることのない８００°Ｃ以下の複合化処理によって
も十分に濡れ性が改善され、またセラミック質のウィス
カー等の短繊維または微粒子を強化材とし、予め成形体
（プリフォーム）を形成しないで形成した複合母材によ
っても優れた複合性能が付与される事実等を解明して開
発に至ったものである。
ねた結果、前駆体となる複合母材の形成時に一定値以上
の圧力を負荷した場合には複合界面において化学反応を
生じることのない８００°Ｃ以下の複合化処理によって
も十分に濡れ性が改善され、またセラミック質のウィス
カー等の短繊維または微粒子を強化材とし、予め成形体
（プリフォーム）を形成しないで形成した複合母材によ
っても優れた複合性能が付与される事実等を解明して開
発に至ったものである。
したがって、本発明の目的は、セラミック質ウィスカー
等の短繊維または微粒子を強化材として常に均質で材質
劣化を生じることのない高性能のアルミニウムおよびマ
グネシウム系金属複合材の製造方法を提供するところに
ある。
等の短繊維または微粒子を強化材として常に均質で材質
劣化を生じることのない高性能のアルミニウムおよびマ
グネシウム系金属複合材の製造方法を提供するところに
ある。
上記の目的を達成するための本発明によるアルミニウム
およびマグネシウム系金属複合材の製造方法は、セラく
ツク質のウィスカー等の短繊維または微粒子をアルミニ
ウム粉またはマグネシウム粉もしくはその合金粉と混合
したのち、温度４００〜ａｏｏ’ｃ、圧力１０Ｋｇ／ｃ
ｍ”以上の条件で熱圧焼結することによりＶｆ５〜９０
％の複合母材を作成し、該複合母材を前記アルミニウム
粉またはマグネシウム粉もしくはその合金粉と同一のマ
トリックス金属と共にマトリックス金属の溶融温度域で
加熱溶融攪拌して全体を複合化することを構成上の要件
とするもので、複合母材を粉末焼結手段で形成している
点に特徴付けられる。
およびマグネシウム系金属複合材の製造方法は、セラく
ツク質のウィスカー等の短繊維または微粒子をアルミニ
ウム粉またはマグネシウム粉もしくはその合金粉と混合
したのち、温度４００〜ａｏｏ’ｃ、圧力１０Ｋｇ／ｃ
ｍ”以上の条件で熱圧焼結することによりＶｆ５〜９０
％の複合母材を作成し、該複合母材を前記アルミニウム
粉またはマグネシウム粉もしくはその合金粉と同一のマ
トリックス金属と共にマトリックス金属の溶融温度域で
加熱溶融攪拌して全体を複合化することを構成上の要件
とするもので、複合母材を粉末焼結手段で形成している
点に特徴付けられる。
本発明の強化材となるセラミック質には、酸化物系、非
酸化物系を問わず広く一般のセラミックス物質が含まれ
るが、特に炭化けい素および窒化けい素のウィスカーま
たは微粒子を用いた場合に効果が高い。
酸化物系を問わず広く一般のセラミックス物質が含まれ
るが、特に炭化けい素および窒化けい素のウィスカーま
たは微粒子を用いた場合に効果が高い。
これらセラミック質のウィスカー等の短繊維または微粒
子をアルミニウム粉およびマグネシウム粉もしくはその
合金粉からなるマトリックス金属粉末と混合するには、
両方の粉末をアルコール、アセトンなどの有Ｉ！溶媒中
で十分に攪拌分散して、濾過・乾燥する方法が用いられ
る６強化材とマトリックス金属粉末との混合比率は、複
合母材に占める強化材のＶｆが５〜９０％範囲の所望値
になるように設定する。
子をアルミニウム粉およびマグネシウム粉もしくはその
合金粉からなるマトリックス金属粉末と混合するには、
両方の粉末をアルコール、アセトンなどの有Ｉ！溶媒中
で十分に攪拌分散して、濾過・乾燥する方法が用いられ
る６強化材とマトリックス金属粉末との混合比率は、複
合母材に占める強化材のＶｆが５〜９０％範囲の所望値
になるように設定する。
混合粉末は、ついでモールドに充填して一旦室温下で予
備圧縮したのち、温度４００〜８００℃、圧力１０Ｋｇ
／ｃｍ”以上の条件で熱圧焼結してＶｆ５〜９０％の複
合母材を作成する。この場合、温度が４００°Ｃ未満で
圧力がｌ０Ｋｇ７ｃｍ”を下廻ると界面の濡れ性は効果
的に改善されず、また、温度が８００°Ｃを越えると界
面反応の危険が起こる。
備圧縮したのち、温度４００〜８００℃、圧力１０Ｋｇ
／ｃｍ”以上の条件で熱圧焼結してＶｆ５〜９０％の複
合母材を作成する。この場合、温度が４００°Ｃ未満で
圧力がｌ０Ｋｇ７ｃｍ”を下廻ると界面の濡れ性は効果
的に改善されず、また、温度が８００°Ｃを越えると界
面反応の危険が起こる。
このような粉末焼結手段によって作成した複合母材は、
そのままもしくは適宜な粒塊状に加工して複合母材形成
時と同一のマトリックス金属粉と共にマトリックス金属
の溶融温度域で加熱溶融攪拌する。この工程は、予め溶
融しているマトリックス金属の溶湯中に複合母材を投入
して攪拌することも可能であるが、操作の安全性を考慮
すると、複合母材とマ） ＩＪフックス属を固形状態で
ルツボに入れて加熱溶融攪拌する処理方法を採ることが
望ましい。この際のＶｆ値は、複合母材のＶｆと共溶融
するマトリックス金属の量との関係から所望の比率に調
整することができる。
そのままもしくは適宜な粒塊状に加工して複合母材形成
時と同一のマトリックス金属粉と共にマトリックス金属
の溶融温度域で加熱溶融攪拌する。この工程は、予め溶
融しているマトリックス金属の溶湯中に複合母材を投入
して攪拌することも可能であるが、操作の安全性を考慮
すると、複合母材とマ） ＩＪフックス属を固形状態で
ルツボに入れて加熱溶融攪拌する処理方法を採ることが
望ましい。この際のＶｆ値は、複合母材のＶｆと共溶融
するマトリックス金属の量との関係から所望の比率に調
整することができる。
加熱溶融攪拌した複合溶湯は、鋳型に注入してインゴッ
ト化する。
ト化する。
このようにして得られた複合材インゴットは、それ自体
セラミック質のウィスカー等の短繊維もしくは微粒子が
均質に分散した複合組織を有するが、使用目的に応して
鍛造、圧延、押出し等の後加工が施される。
セラミック質のウィスカー等の短繊維もしくは微粒子が
均質に分散した複合組織を有するが、使用目的に応して
鍛造、圧延、押出し等の後加工が施される。
本発明に従えば、強化材に対し一定値以上の圧力により
マトリックス金属を強制的に融着する複合母材の形成段
階で界面の濡れ性が効果的に改善され、もはや両酸分が
分離することのない界面密着状態を形成する。このため
、次段の加熱溶融攪拌の工程においては、強化材を被包
するマトリックス金属層を介して共溶融するマトリック
ス金属と円滑、迅速に相互分散し、均質な複合＆１１織
に転化する。
マトリックス金属を強制的に融着する複合母材の形成段
階で界面の濡れ性が効果的に改善され、もはや両酸分が
分離することのない界面密着状態を形成する。このため
、次段の加熱溶融攪拌の工程においては、強化材を被包
するマトリックス金属層を介して共溶融するマトリック
ス金属と円滑、迅速に相互分散し、均質な複合＆１１織
に転化する。
このような作用に基づいて、界面反応を生ずることのな
い８００°Ｃ以下の温度域においても高性能の複合ｍｔ
ａを付与することが可能となる。
い８００°Ｃ以下の温度域においても高性能の複合ｍｔ
ａを付与することが可能となる。
以下、実施例によって本発明を説明する。
実施例１〜２、比較例１
直径０．２〜０．５ ｔｔｍ 、長さ１００〜２００１
Ｉ−の炭化けい素ウィスカー〔東海カーボン■製“トー
カウィスカー”〕とアルミニウム合金粉末（ＡＣ８Ａ）
を体積比３０ ： ７０になるように秤量してエタノー
ル中に投入し、十分に攪拌混合したのち濾過・乾燥して
１．５ｋｇの混合粉末を得た。混合粉末を金型に充填し
て予備圧縮し、引続きこれを４５０°Ｃの温度で圧力を
変えて５分間熱圧焼結して、Ｖｆ３０％の複合母材を形
成した。
Ｉ−の炭化けい素ウィスカー〔東海カーボン■製“トー
カウィスカー”〕とアルミニウム合金粉末（ＡＣ８Ａ）
を体積比３０ ： ７０になるように秤量してエタノー
ル中に投入し、十分に攪拌混合したのち濾過・乾燥して
１．５ｋｇの混合粉末を得た。混合粉末を金型に充填し
て予備圧縮し、引続きこれを４５０°Ｃの温度で圧力を
変えて５分間熱圧焼結して、Ｖｆ３０％の複合母材を形
成した。
該複合母材の５００ｇと前記のアル壽ニウム合金（ＡＣ
８Ａ）と同一のマトリックス金属５００ｇとを黒鉛ルツ
ボに入れ７５０ ’Ｃに加熱して成分を溶融し、攪拌し
た。攪拌後の溶湯を金型に注入、凝固させてνｆ１５％
の複合インゴットを得た。
８Ａ）と同一のマトリックス金属５００ｇとを黒鉛ルツ
ボに入れ７５０ ’Ｃに加熱して成分を溶融し、攪拌し
た。攪拌後の溶湯を金型に注入、凝固させてνｆ１５％
の複合インゴットを得た。
表１
表１の結果から、本発明の実施例は界面濡れ性と分散性
の改善が効果的に進行していることが認められた。
の改善が効果的に進行していることが認められた。
実施例３、比較例２
実施例１の炭化けい素ウィスカーに代えて平均粒径３μ
ｍの窒化けい素微粉末を強化材とし、その他の工程、条
件等は実施例１と同一の条件でアルミニウム系金属複合
材を製造した。
ｍの窒化けい素微粉末を強化材とし、その他の工程、条
件等は実施例１と同一の条件でアルミニウム系金属複合
材を製造した。
このようにして得られた複合材の強度特性を表２に示し
た。なお、比較例としてアルミニウム合金単味の強度特
性を表２に併載した。
た。なお、比較例としてアルミニウム合金単味の強度特
性を表２に併載した。
表２
実８Ｉ例４、比較例３
マグネシウム粉（Ｍｇ純度９９．９％以上、粒度０．２
〜１．０ ミリ）６８０ｇと実施例１と同一の炭化けい
素ウィスカー５４０ｇをエタノール中で分散混合し、真
空乾燥してＶｆ３０％に相当する混合粉体を得た。この
粉体を直径１００＋ｍの金型に充填して予備圧縮し、真
空炉中で６３０°Ｃ加熱処理後、更に６３０℃で熱圧焼
結し複合母材を得た。この場合の圧力は８００Ｋｇ／ｃ
１とした。
〜１．０ ミリ）６８０ｇと実施例１と同一の炭化けい
素ウィスカー５４０ｇをエタノール中で分散混合し、真
空乾燥してＶｆ３０％に相当する混合粉体を得た。この
粉体を直径１００＋ｍの金型に充填して予備圧縮し、真
空炉中で６３０°Ｃ加熱処理後、更に６３０℃で熱圧焼
結し複合母材を得た。この場合の圧力は８００Ｋｇ／ｃ
１とした。
この母材５００ｇを不活性雰囲気中で２８０ｇのマグネ
シウム塊と同時加熱して、溶解後攪拌し、Ｖｆ１７％の
マグネシウム系金属複合材を得た。
シウム塊と同時加熱して、溶解後攪拌し、Ｖｆ１７％の
マグネシウム系金属複合材を得た。
得られた複合材の特性を、マトリックスとして使用した
マグネシウム単味と対比して表３に示した。
マグネシウム単味と対比して表３に示した。
表
〔発明の効果〕
以上のとおり、本発明の製造方法を用いれば独特の濡れ
性および分散性の改善機能により、特性劣化を起こさな
い８００℃以下の複合化温度において優れた複合性能を
備えるアルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材を
得ることができる。そのうえ精密なプリフォーム形成お
よび粒度調整が不要となるから、量産性よく所望Ｖｆの
複合組織体を供給することが可能となる。
性および分散性の改善機能により、特性劣化を起こさな
い８００℃以下の複合化温度において優れた複合性能を
備えるアルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材を
得ることができる。そのうえ精密なプリフォーム形成お
よび粒度調整が不要となるから、量産性よく所望Ｖｆの
複合組織体を供給することが可能となる。
Claims (1)
- １、セラミック質のウィスカー等の短繊維または微粒子
をアルミニウム粉またはマグネシウム粉もしくはその合
金粉と混合したのち、温度４００〜８００℃、圧力１０
Ｋｇ／ｃｍ＾２以上の条件で熱圧焼結することによりＶ
ｆ５〜９０％の複合母材を作成し、該複合母材を前記ア
ルミニウム粉またはマグネシウム粉もしくはその合金粉
と同一のマトリックス金属と共にマトリックス金属の溶
融温度域で加熱溶融攪拌して全体を複合化することを特
徴とするアルミニウム系およびマグネシウム系金属複合
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219118A JPH076013B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219118A JPH076013B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382723A true JPH0382723A (ja) | 1991-04-08 |
| JPH076013B2 JPH076013B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=16730528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1219118A Expired - Lifetime JPH076013B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | アルミニウムおよびマグネシウム系金属複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076013B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103276323A (zh) * | 2013-06-29 | 2013-09-04 | 孟红琳 | 高强度耐腐蚀复合热交换管的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077945A (ja) * | 1983-10-04 | 1985-05-02 | Kawasaki Steel Corp | 粒子分散型金属材料の製造方法 |
| JPS6186064A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-01 | Nippon Light Metal Co Ltd | 無機質繊維を配合した金属質複合体の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-24 JP JP1219118A patent/JPH076013B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077945A (ja) * | 1983-10-04 | 1985-05-02 | Kawasaki Steel Corp | 粒子分散型金属材料の製造方法 |
| JPS6186064A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-01 | Nippon Light Metal Co Ltd | 無機質繊維を配合した金属質複合体の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103276323A (zh) * | 2013-06-29 | 2013-09-04 | 孟红琳 | 高强度耐腐蚀复合热交换管的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076013B2 (ja) | 1995-01-25 |
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