JPH04107231A - Zn―22A1超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法 - Google Patents
Zn―22A1超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法Info
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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〕
本発明は、Zn−22Al超塑性材の耐熱性、硬度、強
度等の機械的性質を改善した複合材料の成形方法に関す
るものである。
度等の機械的性質を改善した複合材料の成形方法に関す
るものである。
材料がある条件下で異常に伸びて変形抵抗が格段に低下
する現象があり、これは「超塑性」と呼ばれている。一
般的なめやすとしで、引張試験における伸びが300x
以上のものを「超塑性」と呼んでいる。
する現象があり、これは「超塑性」と呼ばれている。一
般的なめやすとしで、引張試験における伸びが300x
以上のものを「超塑性」と呼んでいる。
超塑性現象を発現する温度が最も低い材料としで、Zn
−22A I合金が知られている。Zn−22Al合金
が超塑性現象を示す状態においては、伸びは数100x
以上で、変形能が非常に大きいので、複雑形状の製品を
従来よりも格段に少ない工程で成形できる。
−22A I合金が知られている。Zn−22Al合金
が超塑性現象を示す状態においては、伸びは数100x
以上で、変形能が非常に大きいので、複雑形状の製品を
従来よりも格段に少ない工程で成形できる。
しかしながら、Zn−22Al合金をはじめとする超塑
性合金は、ひずみ速度依存性が大きいために、定温度で
一定応力が作用するような環境の下で使用する場合には
変形しやすく、そのため構造材料としてはやや適性に問
題がある。このような超塑性合金では、成形時において
は超塑性としての機能を発現して成形加工を容易にし、
−旦成形した後においてはもはや超塑性を発揮しない状
態で構造用材料として使用できることが望ましい。そこ
で、Zn−22Al超塑性材料の機械的性質を改善する
ことが求められている。
性合金は、ひずみ速度依存性が大きいために、定温度で
一定応力が作用するような環境の下で使用する場合には
変形しやすく、そのため構造材料としてはやや適性に問
題がある。このような超塑性合金では、成形時において
は超塑性としての機能を発現して成形加工を容易にし、
−旦成形した後においてはもはや超塑性を発揮しない状
態で構造用材料として使用できることが望ましい。そこ
で、Zn−22Al超塑性材料の機械的性質を改善する
ことが求められている。
そこで、これを改善するためにZn−22Al超塑性材
料−チタン酸カリウム複合材料及びその成形方法(特願
昭62−073643)を提案したが、更なる強化を図
るための成形方法の開発が期待されていた。
料−チタン酸カリウム複合材料及びその成形方法(特願
昭62−073643)を提案したが、更なる強化を図
るための成形方法の開発が期待されていた。
本発明者らは、このような事情に鑑み、Zn−22Al
合金の超塑性の特性をそのまま活かしながら機械的性質
を改善した複合材料の成形方法を提供すべく、鋭意研究
を重ねた結果、Zn−22Al超塑性粉末と繊維状ある
いは粉末状のチタン酸カリウムとの複合化における簡便
で新規な成形方法を見い出すに至った。
合金の超塑性の特性をそのまま活かしながら機械的性質
を改善した複合材料の成形方法を提供すべく、鋭意研究
を重ねた結果、Zn−22Al超塑性粉末と繊維状ある
いは粉末状のチタン酸カリウムとの複合化における簡便
で新規な成形方法を見い出すに至った。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記目的を達
成するための本発明の第1の成形方法は、Zn−22A
l超塑性粉末とチタン酸カリウムから成る混合粉末を、
Zn−22Al合金の半溶融温度である400〜450
℃の温度下にて1〜400MPaなる成形圧力で成形す
ることを特徴とし、また第2の方法は、zn22Al超
塑性粉末とチタン酸カリウムから成る混合粉末を室温下
にて1〜500MPaなる成形圧力で予備成形した後、
Zn−22A I合金の半溶融温度である400〜45
0℃の温度下にて1〜4ooMpaなる成形圧力で成形
することを特徴とするものである。
成するための本発明の第1の成形方法は、Zn−22A
l超塑性粉末とチタン酸カリウムから成る混合粉末を、
Zn−22Al合金の半溶融温度である400〜450
℃の温度下にて1〜400MPaなる成形圧力で成形す
ることを特徴とし、また第2の方法は、zn22Al超
塑性粉末とチタン酸カリウムから成る混合粉末を室温下
にて1〜500MPaなる成形圧力で予備成形した後、
Zn−22A I合金の半溶融温度である400〜45
0℃の温度下にて1〜4ooMpaなる成形圧力で成形
することを特徴とするものである。
本発明のZn−22^1超塑性粉末−チタン酸カリウム
複合材料の成形方法において用いるZn−22Al超塑
性粉末ハ、一般に空気噴霧法もしくはアルゴン噴霧法に
より製造される。本発明者は、先に、この噴霧法で製造
された超塑性合金粉末を380”Cで30分間加熱した
後に氷水に浸漬して、急冷処理を施すと、超塑性化の促
進に対して極めて有効であることを見い出し、特開昭5
9−157201号公朝によって開示している。本発明
においても、この急冷処理を施したZn−22Al超塑
性合金粉末を用いると、成形体の強度や密度を向上させ
ることができ、−段と効果的である。
複合材料の成形方法において用いるZn−22Al超塑
性粉末ハ、一般に空気噴霧法もしくはアルゴン噴霧法に
より製造される。本発明者は、先に、この噴霧法で製造
された超塑性合金粉末を380”Cで30分間加熱した
後に氷水に浸漬して、急冷処理を施すと、超塑性化の促
進に対して極めて有効であることを見い出し、特開昭5
9−157201号公朝によって開示している。本発明
においても、この急冷処理を施したZn−22Al超塑
性合金粉末を用いると、成形体の強度や密度を向上させ
ることができ、−段と効果的である。
また、超塑性能を向上させるためには、金回組織の微細
舎均質化を図る必要がある。その手段としで、近年、遠
心力アトマイズ法、回転電極法などのいわゆる″急冷凝
固粉末°′が注目されている。
舎均質化を図る必要がある。その手段としで、近年、遠
心力アトマイズ法、回転電極法などのいわゆる″急冷凝
固粉末°′が注目されている。
本発明においても“′急冷凝固粉末′°を用いると一層
存効である。
存効である。
Zn−22Al超塑性粉末の形態としては、Zn粉末と
Al粉末を78重量%:22重量%の割合で配合した混
合粉末、いわゆる素粉床温合法による粉末を用いること
も考えられる。
Al粉末を78重量%:22重量%の割合で配合した混
合粉末、いわゆる素粉床温合法による粉末を用いること
も考えられる。
またZn−22A I合金の基地を強化するために微量
のCuやMgを添加すること、例えば具体例としてZn
−22Al−1,0Cu−0,03kMgとすることも
考えられる。
のCuやMgを添加すること、例えば具体例としてZn
−22Al−1,0Cu−0,03kMgとすることも
考えられる。
本発明の成形方法としては金型成形法(密閉型成形法)
、押出成形法、圧延法、熱間静水圧成形(HIP)法な
どがある。
、押出成形法、圧延法、熱間静水圧成形(HIP)法な
どがある。
次に成形加工条件であるが、これには主要な要素としで
、加工温度、成形圧力、粉末混合法が考えられる。加工
温度に関しては、これまでZn−22Al合金の超塑性
発現温度である250℃近傍が最適であると判断してい
た。しかし、粉末の比表面積〔(表面積)÷(体積)〕
はバルク材のそれに比べて格段して大きいので、本発明
のような粒子分散型のZn−22^l超塑性粉末−チタ
ン酸カリウム複合材料の成形加工においては、Zn−2
2Al超塑性粉末表面の酸化量がチタン酸カリウムとの
結合に対し重要な要因となることが判明した。したがっ
て粉末表面における酸化皮膜の影響を極力少なくするた
めの成形方法を考えることが、この複合材料の強化を図
るための改善策になるものとの知見に到達し、本発明を
するに到った。
、加工温度、成形圧力、粉末混合法が考えられる。加工
温度に関しては、これまでZn−22Al合金の超塑性
発現温度である250℃近傍が最適であると判断してい
た。しかし、粉末の比表面積〔(表面積)÷(体積)〕
はバルク材のそれに比べて格段して大きいので、本発明
のような粒子分散型のZn−22^l超塑性粉末−チタ
ン酸カリウム複合材料の成形加工においては、Zn−2
2Al超塑性粉末表面の酸化量がチタン酸カリウムとの
結合に対し重要な要因となることが判明した。したがっ
て粉末表面における酸化皮膜の影響を極力少なくするた
めの成形方法を考えることが、この複合材料の強化を図
るための改善策になるものとの知見に到達し、本発明を
するに到った。
このような観点から、Zn−22Al合金が半溶融状態
となる400〜450℃で成形する方法を考案するに到
った。すなわち、この温度範囲であればZn−22A
I超塑性粉末が半溶融状態になり酸化皮膜の影響はほと
んど無視することができ、Zn−22Alとチタン酸カ
リウムとの結合が強化される。成形温度が400℃より
低い場合においては半溶融状態とならず、また450℃
程度以上になると完全な溶融状態となるので、400〜
450℃の湿度が適正範囲である。
となる400〜450℃で成形する方法を考案するに到
った。すなわち、この温度範囲であればZn−22A
I超塑性粉末が半溶融状態になり酸化皮膜の影響はほと
んど無視することができ、Zn−22Alとチタン酸カ
リウムとの結合が強化される。成形温度が400℃より
低い場合においては半溶融状態とならず、また450℃
程度以上になると完全な溶融状態となるので、400〜
450℃の湿度が適正範囲である。
成形圧力に関しては、これが小さすぎると粉末が固化せ
ず、たとえ固化しても成形体の強度が劣る。一方、成形
圧力がある程度大きくなると、成形体の真密度にほぼ到
達し、それ以上の密度になり得ないので、成形圧力を過
度に大きくする必要はない。400〜450℃で半溶融
成形する場合には1〜400MPaが適当である。冷間
で予備成形する場合には1〜500MPaが適当である
。
ず、たとえ固化しても成形体の強度が劣る。一方、成形
圧力がある程度大きくなると、成形体の真密度にほぼ到
達し、それ以上の密度になり得ないので、成形圧力を過
度に大きくする必要はない。400〜450℃で半溶融
成形する場合には1〜400MPaが適当である。冷間
で予備成形する場合には1〜500MPaが適当である
。
粉末混合法に関しては、Zn−22Al超塑性粉末と磁
性粉末を十分に混錬するために振動ボールミル法、遊星
型混合法あるいはV型温合法などが適当である。
性粉末を十分に混錬するために振動ボールミル法、遊星
型混合法あるいはV型温合法などが適当である。
また成形後の後工程として熱処理を行うことも成形体の
強化に対して育効である。この場合には300〜400
℃で約1時間の加熱を行った後に空冷することによりそ
の目的を達することができる。
強化に対して育効である。この場合には300〜400
℃で約1時間の加熱を行った後に空冷することによりそ
の目的を達することができる。
なお、この400〜450℃での半溶融成形法は、本発
明のチタン酸カリウムの場合に限らず、Zn−22Al
超塑性粉末とガラス#!維、炭素wA維、SaCウィス
カー等から成る複合材の製造方法としても準用できるも
のと考えられる。
明のチタン酸カリウムの場合に限らず、Zn−22Al
超塑性粉末とガラス#!維、炭素wA維、SaCウィス
カー等から成る複合材の製造方法としても準用できるも
のと考えられる。
寒夏遇
空気噴霧法で製造した粒径が44μ謳以下のZn−22
^IB塑性合金粉末とチタン酸カリウム(長さ;3o〜
50μ園、直径:0.8−1.2μs、化学組成:に2
015.3wt%N Ti02=84.5wt11)1
20:0.2wtX) ヲ95重j1%: 5i4量%
の割合で配合した後、振動ボールミル法とV型温合法の
場合には各2時間、遊星型混合法の場合には1時間それ
ぞれ混合した。そして成形温度を第1表と第2表のよう
に各種変化させ、成形圧力は425MPaで一定として
Zn−22Al超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材料
を密閉型成形した。製造した複合材料の形状は円柱状で
あり、直径D=約12m+n、 高さH=約10mm
+である。得られた複合材料の密度を第1表に示し、強
度(円板圧裂強さ)をJIS Al113で規定されて
いる円盤圧装試験により求め、その結果を第2表に示し
た。第2表の場合、試験温度は室温で、試験速度は5酊
/■inとした。
^IB塑性合金粉末とチタン酸カリウム(長さ;3o〜
50μ園、直径:0.8−1.2μs、化学組成:に2
015.3wt%N Ti02=84.5wt11)1
20:0.2wtX) ヲ95重j1%: 5i4量%
の割合で配合した後、振動ボールミル法とV型温合法の
場合には各2時間、遊星型混合法の場合には1時間それ
ぞれ混合した。そして成形温度を第1表と第2表のよう
に各種変化させ、成形圧力は425MPaで一定として
Zn−22Al超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材料
を密閉型成形した。製造した複合材料の形状は円柱状で
あり、直径D=約12m+n、 高さH=約10mm
+である。得られた複合材料の密度を第1表に示し、強
度(円板圧裂強さ)をJIS Al113で規定されて
いる円盤圧装試験により求め、その結果を第2表に示し
た。第2表の場合、試験温度は室温で、試験速度は5酊
/■inとした。
第1表で示したように、複合材料の平均密度は成形温度
が400 ”C〜430℃で最も大きく、緻密化の点か
らこの成形温度が適していることが明らかである。
が400 ”C〜430℃で最も大きく、緻密化の点か
らこの成形温度が適していることが明らかである。
一方、第2表で示した複合材料の強度においては、室温
及び超塑性発現温度である250℃の成形温度に比べて
、400℃と430℃での強度が大幅に向上しており、
半溶融成形法が本複合材料の強化に対して極めて効果的
であることが確認された。
及び超塑性発現温度である250℃の成形温度に比べて
、400℃と430℃での強度が大幅に向上しており、
半溶融成形法が本複合材料の強化に対して極めて効果的
であることが確認された。
以上述べた如(、本発明の超塑性複合材料の成形法によ
れば、成形加工性が良好であるというZn22Al超塑
性合金の特性を極力活かしながら、チタン酸カリウムの
添加による機械的性質の向上を図れるので、超塑性とい
う機能だけでなく、W4造材料としての適用も期待でき
、しかも一般の粉末焼結体やバルク材(溶製材)を得る
と同じような密閉型成形、押出成形、圧延及び熱間静水
圧成形等により、効率のよい成形を行い得るという効果
がある。
れば、成形加工性が良好であるというZn22Al超塑
性合金の特性を極力活かしながら、チタン酸カリウムの
添加による機械的性質の向上を図れるので、超塑性とい
う機能だけでなく、W4造材料としての適用も期待でき
、しかも一般の粉末焼結体やバルク材(溶製材)を得る
と同じような密閉型成形、押出成形、圧延及び熱間静水
圧成形等により、効率のよい成形を行い得るという効果
がある。
指定代理人九Rイエ業技術試験所長
第1表
第2表
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、Zn−22Al超塑性粉末とチタン酸カリウムから
成る混合粉末を、Zn−22Al合金の半溶融温度であ
る400〜450℃の温度下にて、1〜400MPaな
る成形圧力で成形することを特徴とするZn−22Al
超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材料の半溶融成形方
法。 2、Zn−22Al超塑性粉末とチタン酸カリウムから
成る混合粉末を室温下にて1〜500MPaなる成形圧
力で予備成形した後、Zn−22Al合金の半溶融温度
である400〜450℃の温度下にて、1〜400MP
aなる成形圧力で成形することを特徴とするZn−22
Al超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材料の半溶融成
形方法。 3、Zn−22Al超塑性粉末として、Zn粉末とAl
粉末を78重量%:22重量%の割合で配合した混合粉
末(素粉末混合法)を用いること、及び78重量%:2
2重量%の割合で地金を配合・溶解した後に合金粉末と
したものを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
項または第2項記載のZn−22Al超塑性粉末−チタ
ン酸カリウム複合材料の半溶融成形方法。 4、Zn−22Al超塑性合金の基地を強化するために
、これに微量のCuやMgを添加(具体的にはZn−2
2Al−1.0Cu−0.03Mg)したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項または第2項記載のZn−2
2Al超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材料の半溶融
成形方法。 5、Zn−22Al超塑性粉末として合金粉末を用い、
これを380℃で30分間の加熱後、急冷処理を施して
から用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項また
は第2項記載のZn−22Al超塑性粉末−チタン酸カ
リウム複合材料の半溶融成形方法。 6、Zn−22Al超塑性粉末とチタン酸カリウムから
成る混合粉末の配合法としで、振動ボールミル法、遊星
型混合法あるいはV型混合法を用いることを特徴とする
特許請求の範囲第1項または第2項記載のZn−22A
l超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材料の半溶融成形
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2226218A JPH0739615B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Zn―22A1超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2226218A JPH0739615B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Zn―22A1超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04107231A true JPH04107231A (ja) | 1992-04-08 |
JPH0739615B2 JPH0739615B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=16841747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2226218A Expired - Lifetime JPH0739615B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Zn―22A1超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0739615B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104928511A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-23 | 中南大学 | 一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料及其制备方法 |
CN107245596A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-10-13 | 湘潭大学 | 一种碳纳米管增强锌基复合材料的制备方法 |
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CN116219214A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-06 | 安徽铜冠有色金属(池州)有限责任公司 | 一种碳化硅增强锌基复合材料制备工艺 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1990
- 1990-08-27 JP JP2226218A patent/JPH0739615B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH0739615B2 (ja) | 1995-05-01 |
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