JPH041062B2 - - Google Patents
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- JPH041062B2 JPH041062B2 JP57231081A JP23108182A JPH041062B2 JP H041062 B2 JPH041062 B2 JP H041062B2 JP 57231081 A JP57231081 A JP 57231081A JP 23108182 A JP23108182 A JP 23108182A JP H041062 B2 JPH041062 B2 JP H041062B2
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Landscapes
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、Al系の繊維強化金属複合材いわゆ
るAl系FRMを熱処理により高強度とした高強度
Al系FRMに関するものである。 （従来の技術） 近年、例えば自動車の足回り用部材の素材とし
て、Al合金をマトリツクス金属とし、これに金
属繊維、炭素繊維、シリカ繊維、炭化ケイ素繊維
などを分散せしめてなるAl系のFRMが用いら
れ、これによつて各部材の軽量化を図ることが行
われている。 （発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記Al系FRMはその機械的強度が
鍛造鋼に較べて低いため、強靭性を要求される部
材の素材として用いるには強度の点で十分ではな
い。 そこで、本発明者等は、Al合金材に対して一
般に行われているJIS規定によるT6熱処理を、上
記Al系FRMに対して施すことにより、その機械
的強度を高めることを考慮した。 ところが、上記従来のAl系FRMに熱を加える
と、マトリツクス金属のAlと繊維との間に生成
する化合物が生長し、これに伴つて機械的強度が
著しく低下するという問題が発生した。 上記に鑑み、本発明は、T6熱処理が施された
Al系FRMであるにも拘らず、機械的強度が向上
したAl系FRMを提供することを目的とするもの
である。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、特定の成分組成を有するAl合金を
マトリツクス金属とし、これに特定の成分組成を
有するアルミナ繊維を分散せしめてなるAl系
FRMに対してT6熱処理を行なうと、機械的強度
が向上するということを見出し、この知見に基づ
いてなされたものである。 具体的に本発明が講じた解決手段は、３〜６重
量％のCuと0.2〜１重量％のMgと残部のAlとか
らなるAl合金をマトリツクス金属とし、該マト
リツクス金属に72重量％以上のAl2O3と28重量％
以下のSiO2とからなるアルミナ繊維を分散せし
めたAl系FRMにに、JIS規定によるT6熱処理を
施してなる構成とするものである。 （作用） 上記構成によりマトリツクス金属においてCu
が３重量％以上で且つMgが0.2重量％以上配合さ
れているため、T6熱処理によつてマトリツクス
金属の組織が均一に整えられるので、外部から応
力が加わつた場合、その応力は各繊維に均等に分
散されるので強靭である。 また、マトリツクス金属においてCuの配合割
合が６重量％以下であるため、マトリツクス金属
とアルミナ繊維とが化学反応を起さないので、金
属間化合物が生成されず、熱処理に伴う熱衝撃を
受けても強度が低下しない。 さらに、マトリツクス金属のAl自体の機械的
強度が熱処理によつて高められる。 （実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。 本発明において基材として用いるAl系FRM
は、Al−Cu−Mg系のAl合金をマトリツクス金
属とし、これにアルミナ繊維を分散せしめてなる
ものである。上記Al合金の組成は、Cuが３〜６
重量％と、Mgが0.2〜１重量％と、残部がAlとか
らなるものであり、またアルミナ繊維の組成は、
Al2O3が72重量％以上、より好ましくは75〜98重
量％と、SiO2が28重量％以下、より好ましくは
２〜25重量％とからなるものである。 そして、マトリツクス金属に対するアルミナ繊
維の混入割合については、通常行われているもの
でよく、例えば特開昭56−16637号公報に示され
るように、30〜60体積％のアルミナ繊維を混入す
ることが好ましい。 ここで、上記Al合金の各元素の配合比率の限
定理由について説明する。 T6熱処理を施す上で、Cuが３重量％未満であ
ると、熱処理によると強度向上効果が充分に得ら
れなくなる一方、Cuが６重量％を超えると、金
属間化合物（CuAl2等）が生成されマトリツクス
金属の靭性が損なわれるためである。また、Mg
が0.2重量％未満であると、熱処理効果が充分得
られなくなる一方、Mgが１重量％を超えると熱
処理効果が飽和するため無駄になる量が増え、そ
の分コストアツプになるためである。 尚、上記Al合金にはSiを含めないようにする
のが望ましい。その理由は、Siはマトリツクス金
属に固溶しないため金属Siとして晶出するので、
マトリツクス金属の応力伝達機能が損なわれて靭
性が低下するからである。もつともSiの含有量が
不純物程度の微量ならば許容できる。 そして、本発明の高強度Al系FRMは、このよ
うなAl合金とアルミナ繊維とにより形成された
Al系FRMに対し、JIS規定によるT6熱処理を施
してなるものである。 上記T6熱処理は、先ず上記基材としてのAl系
FRMを500〜520℃で２〜10時間保持する溶体化
処理を施し、その後上記温度から直ちに水または
温水に焼入れし、さらに160〜200℃で６〜10時間
保持して焼もどしするものである。 上記組成のAl系FRMに対してT6熱処理を施す
と、機械的強度が大巾に向上する理由は以下の通
りである。すなわち、第１には上記T6熱処理に
よつてマトリツクス金属の組織が均一に整えられ
るので、外部から応力が加わつてもその応力が各
繊維に均等に分散されること、第２ちはマトリツ
クス金属とアルミナ繊維とが化学反応を起さない
ため、熱処理の熱衝撃によつて強度が低下しない
こと、そして第３にはマトリツクス金属のアルミ
自体の機械的強度が熱処理によつて高められるこ
とである。 このため、上記のようにして得られた高強度
Al系FRMは、FRMの持つ軽量性と共にT6熱処
理による高強度性により、自動車の足回り用部材
等のように強靭かつ軽量を要求される部材の素材
として使用することが可能となる。 以下、具体例及び比較例について説明する。ま
ず、具体例としては、下記第１表に示した化学組
成のAl合金（A′）及び（B′）をマトリツクス金
属とし、これに各々約50体積％のアルミナ繊維を
分散せしめたAl系FRM(A)〜(B)に対して各々鋳放
しのもの、およびT6熱処理を施したものを用意
し、比較例としては、下記第１表に示した化学組
成のAl合金（C′）及び（D′）をマトリツクス金
属とし、これに約50体積％のアルミナ繊維を分散
せしめたAl系FRM(A)〜(B)に対して各々鋳放しの
もの、およびT6熱処理を施したものを用意し、
るAl系FRMを熱処理により高強度とした高強度
Al系FRMに関するものである。 （従来の技術） 近年、例えば自動車の足回り用部材の素材とし
て、Al合金をマトリツクス金属とし、これに金
属繊維、炭素繊維、シリカ繊維、炭化ケイ素繊維
などを分散せしめてなるAl系のFRMが用いら
れ、これによつて各部材の軽量化を図ることが行
われている。 （発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記Al系FRMはその機械的強度が
鍛造鋼に較べて低いため、強靭性を要求される部
材の素材として用いるには強度の点で十分ではな
い。 そこで、本発明者等は、Al合金材に対して一
般に行われているJIS規定によるT6熱処理を、上
記Al系FRMに対して施すことにより、その機械
的強度を高めることを考慮した。 ところが、上記従来のAl系FRMに熱を加える
と、マトリツクス金属のAlと繊維との間に生成
する化合物が生長し、これに伴つて機械的強度が
著しく低下するという問題が発生した。 上記に鑑み、本発明は、T6熱処理が施された
Al系FRMであるにも拘らず、機械的強度が向上
したAl系FRMを提供することを目的とするもの
である。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、特定の成分組成を有するAl合金を
マトリツクス金属とし、これに特定の成分組成を
有するアルミナ繊維を分散せしめてなるAl系
FRMに対してT6熱処理を行なうと、機械的強度
が向上するということを見出し、この知見に基づ
いてなされたものである。 具体的に本発明が講じた解決手段は、３〜６重
量％のCuと0.2〜１重量％のMgと残部のAlとか
らなるAl合金をマトリツクス金属とし、該マト
リツクス金属に72重量％以上のAl2O3と28重量％
以下のSiO2とからなるアルミナ繊維を分散せし
めたAl系FRMにに、JIS規定によるT6熱処理を
施してなる構成とするものである。 （作用） 上記構成によりマトリツクス金属においてCu
が３重量％以上で且つMgが0.2重量％以上配合さ
れているため、T6熱処理によつてマトリツクス
金属の組織が均一に整えられるので、外部から応
力が加わつた場合、その応力は各繊維に均等に分
散されるので強靭である。 また、マトリツクス金属においてCuの配合割
合が６重量％以下であるため、マトリツクス金属
とアルミナ繊維とが化学反応を起さないので、金
属間化合物が生成されず、熱処理に伴う熱衝撃を
受けても強度が低下しない。 さらに、マトリツクス金属のAl自体の機械的
強度が熱処理によつて高められる。 （実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。 本発明において基材として用いるAl系FRM
は、Al−Cu−Mg系のAl合金をマトリツクス金
属とし、これにアルミナ繊維を分散せしめてなる
ものである。上記Al合金の組成は、Cuが３〜６
重量％と、Mgが0.2〜１重量％と、残部がAlとか
らなるものであり、またアルミナ繊維の組成は、
Al2O3が72重量％以上、より好ましくは75〜98重
量％と、SiO2が28重量％以下、より好ましくは
２〜25重量％とからなるものである。 そして、マトリツクス金属に対するアルミナ繊
維の混入割合については、通常行われているもの
でよく、例えば特開昭56−16637号公報に示され
るように、30〜60体積％のアルミナ繊維を混入す
ることが好ましい。 ここで、上記Al合金の各元素の配合比率の限
定理由について説明する。 T6熱処理を施す上で、Cuが３重量％未満であ
ると、熱処理によると強度向上効果が充分に得ら
れなくなる一方、Cuが６重量％を超えると、金
属間化合物（CuAl2等）が生成されマトリツクス
金属の靭性が損なわれるためである。また、Mg
が0.2重量％未満であると、熱処理効果が充分得
られなくなる一方、Mgが１重量％を超えると熱
処理効果が飽和するため無駄になる量が増え、そ
の分コストアツプになるためである。 尚、上記Al合金にはSiを含めないようにする
のが望ましい。その理由は、Siはマトリツクス金
属に固溶しないため金属Siとして晶出するので、
マトリツクス金属の応力伝達機能が損なわれて靭
性が低下するからである。もつともSiの含有量が
不純物程度の微量ならば許容できる。 そして、本発明の高強度Al系FRMは、このよ
うなAl合金とアルミナ繊維とにより形成された
Al系FRMに対し、JIS規定によるT6熱処理を施
してなるものである。 上記T6熱処理は、先ず上記基材としてのAl系
FRMを500〜520℃で２〜10時間保持する溶体化
処理を施し、その後上記温度から直ちに水または
温水に焼入れし、さらに160〜200℃で６〜10時間
保持して焼もどしするものである。 上記組成のAl系FRMに対してT6熱処理を施す
と、機械的強度が大巾に向上する理由は以下の通
りである。すなわち、第１には上記T6熱処理に
よつてマトリツクス金属の組織が均一に整えられ
るので、外部から応力が加わつてもその応力が各
繊維に均等に分散されること、第２ちはマトリツ
クス金属とアルミナ繊維とが化学反応を起さない
ため、熱処理の熱衝撃によつて強度が低下しない
こと、そして第３にはマトリツクス金属のアルミ
自体の機械的強度が熱処理によつて高められるこ
とである。 このため、上記のようにして得られた高強度
Al系FRMは、FRMの持つ軽量性と共にT6熱処
理による高強度性により、自動車の足回り用部材
等のように強靭かつ軽量を要求される部材の素材
として使用することが可能となる。 以下、具体例及び比較例について説明する。ま
ず、具体例としては、下記第１表に示した化学組
成のAl合金（A′）及び（B′）をマトリツクス金
属とし、これに各々約50体積％のアルミナ繊維を
分散せしめたAl系FRM(A)〜(B)に対して各々鋳放
しのもの、およびT6熱処理を施したものを用意
し、比較例としては、下記第１表に示した化学組
成のAl合金（C′）及び（D′）をマトリツクス金
属とし、これに約50体積％のアルミナ繊維を分散
せしめたAl系FRM(A)〜(B)に対して各々鋳放しの
もの、およびT6熱処理を施したものを用意し、
【表】
次に、これらに対して曲げ試験を行つた。そし
て、この試験結果は図面に示す通りである。 同図より、Al系FRM(A)〜(C)の場倍、T6熱処理
を施したものは鋳放しのものに較べて曲げ強度が
高くなつているのが判る。特にAl系FRM(A)〜(B)
は、T6熱処理を施したものは鋳放しのものに較
べて曲げ強度が著しく高くなつている。これに対
し、Al系FRM(D)の場合は両者による曲げ強度の
差は少ないが、これはマトリツクス金属に含まれ
るSiの作用によるものである。尚、図中(E)は純
Alをマトリツクス金属としたFRMによる試験結
果である。 つぎに、下記第２表に示した化学組成の各アル
ミ合金をマトリツクス金属とし、これに各々アル
ミナ繊維を分散せしめたAl系FRMに対して各々
同表に示した熱処理を施したものを用意し、これ
らに対して各々ビツカース硬さ試験および表面粗
さ試験を行つた。そして、その試験結果は同表に
示す通りである。
て、この試験結果は図面に示す通りである。 同図より、Al系FRM(A)〜(C)の場倍、T6熱処理
を施したものは鋳放しのものに較べて曲げ強度が
高くなつているのが判る。特にAl系FRM(A)〜(B)
は、T6熱処理を施したものは鋳放しのものに較
べて曲げ強度が著しく高くなつている。これに対
し、Al系FRM(D)の場合は両者による曲げ強度の
差は少ないが、これはマトリツクス金属に含まれ
るSiの作用によるものである。尚、図中(E)は純
Alをマトリツクス金属としたFRMによる試験結
果である。 つぎに、下記第２表に示した化学組成の各アル
ミ合金をマトリツクス金属とし、これに各々アル
ミナ繊維を分散せしめたAl系FRMに対して各々
同表に示した熱処理を施したものを用意し、これ
らに対して各々ビツカース硬さ試験および表面粗
さ試験を行つた。そして、その試験結果は同表に
示す通りである。
【表】
これによると、Al−5Cu−0.3Mgをマトリツク
ス金属とするAl系FRMの場合、T6熱処理を施し
たものは鋳放しのものに較べて硬度が大巾に増大
するとともに、表面粗さが向上しており、特に純
Alをマトリツクス金属とするAl系FRMの鋳放し
品に較べると、硬度は約３倍に、表面粗さは1/3
に各々改善されていることが判る。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明に係る高強度Al
系FRMによれば、３〜６重量％のCuと0.2〜１重
量％のMgと残部のAlとからなるAl合金をマトリ
ツクス金属とし、該マトリツクス金属に72重量％
以上のAl2O3と28重量％以下のSiO2とからなるア
ルミナ繊維を分散せしめたAl系FRMにT6熱処理
を施しているため、T6熱処理によつてマトリツ
クス金属の組織が均一に整えられるので強靭であ
り、金属間化合物が生成されないので熱処理に伴
う熱衝撃を受けても強度が低下せず、マトリツク
ス金属のAl自体の機械的強度が高められている。 このため、本発明によると、FRMの持つ軽量
性と併せてT6熱処理により機械的強度に優れた
ものであるので、強靭でかつ軽量な構造部材の素
材として好適なものを提供することができる。
ス金属とするAl系FRMの場合、T6熱処理を施し
たものは鋳放しのものに較べて硬度が大巾に増大
するとともに、表面粗さが向上しており、特に純
Alをマトリツクス金属とするAl系FRMの鋳放し
品に較べると、硬度は約３倍に、表面粗さは1/3
に各々改善されていることが判る。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明に係る高強度Al
系FRMによれば、３〜６重量％のCuと0.2〜１重
量％のMgと残部のAlとからなるAl合金をマトリ
ツクス金属とし、該マトリツクス金属に72重量％
以上のAl2O3と28重量％以下のSiO2とからなるア
ルミナ繊維を分散せしめたAl系FRMにT6熱処理
を施しているため、T6熱処理によつてマトリツ
クス金属の組織が均一に整えられるので強靭であ
り、金属間化合物が生成されないので熱処理に伴
う熱衝撃を受けても強度が低下せず、マトリツク
ス金属のAl自体の機械的強度が高められている。 このため、本発明によると、FRMの持つ軽量
性と併せてT6熱処理により機械的強度に優れた
ものであるので、強靭でかつ軽量な構造部材の素
材として好適なものを提供することができる。
図面は各種Al系FRMについての熱処理に対す
る曲げ強度を示す実験結果図である。
る曲げ強度を示す実験結果図である。
Claims (1)
- １ ３〜６重量％のCuと0.2〜１重量％のMgと
残部のAlとからなるAl合金をマトリツクス金属
とし、該マトリツクス金属に72重量％以上の
Al2O3と28重量％以下のSiO2とからなるアルミナ
繊維を分散せしめたAl系FRMに、JIS規定によ
るT6熱処理を施してなることを特徴とする高強
度Al系FRM。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23108182A JPS59118864A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 高強度Ａｌ系ＦＲＭ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23108182A JPS59118864A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 高強度Ａｌ系ＦＲＭ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59118864A JPS59118864A (ja) | 1984-07-09 |
| JPH041062B2 true JPH041062B2 (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=16917985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23108182A Granted JPS59118864A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 高強度Ａｌ系ＦＲＭ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59118864A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62205238A (ja) * | 1986-03-04 | 1987-09-09 | Toyota Motor Corp | アルミナ−シリカ短繊維強化アルミニウム合金 |
| US5106702A (en) * | 1988-08-04 | 1992-04-21 | Advanced Composite Materials Corporation | Reinforced aluminum matrix composite |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839757A (ja) * | 1981-09-01 | 1983-03-08 | Sumitomo Chem Co Ltd | 複合体の製造方法 |
-
1982
- 1982-12-27 JP JP23108182A patent/JPS59118864A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839757A (ja) * | 1981-09-01 | 1983-03-08 | Sumitomo Chem Co Ltd | 複合体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59118864A (ja) | 1984-07-09 |
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