JPH04200968A - 高強度および高靭性を有する過共晶Ａｌ―Ｓｉ系合金部材の製造法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 ＝　　１　　− この発明は、高強度および高靭性を有する過共晶Ａｌ−
８ｉ系合金部材の製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば自動車のエンジンやコンプレッサーなどの
各種駆動装置の構造部材のうちで、特に耐摩耗性および
低熱膨張係数が要求される摺動部材として、軽量化の要
求と相まって、Ｓｉ　二１５〜２５重量％を含有する過
共晶Ａ７＋−８ｉ系合金（この合金は素地中に初晶Ｓｉ
が晶出分散した組織をもつ）のダイカスト部材が用いら
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一方、近年の各種駆動装置の高速化、高性能化、および
軽量化はめざましく、これに伴ない、これらの構造部材
には一段と高い強度と靭性が要求される傾向にあるが、
上記の従来過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金のダイカスト部材は
、その製造がダイカスト鋳造によるため、初晶Ｓｉの最
大粒径が約１００μｍ程度にまでなって相対的に大きく
、これが原因で強度および靭性の点で十分満足する特性
を示さないのが現状である。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、すぐれ
た耐摩耗性と低熱膨張係数を具備した上で、さらに−段
と高い強度および靭性を有する構造部材を開発すべく研
究を行なった結果、 まず、原料粉末として、Ｓｉ　　・２０〜４０％を含有
する過共晶Ａｌ−８ｉ系合金、望ましくは、Ｓｉ：２０
〜４０％、 を含有し、さらに、 Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、およびＮｉのうちの１種また
は２種以上・０，１〜１０％、を含有し、残りがＡｌと
不可避不純物からなる組成（以上重量％、以下組成に関
する％は重量％を示す）を有する過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合
金からなり、かつ粒度も通常の１０〜１５０μｍの平均
粒径を有するアトマイズ粉末を用意し、このアトマイズ
粉末は初晶Ｓ１の最大粒径が１０μｍ以下と著しく微細
になっており、 この過共晶Ａｆｆ−８ｉ系合金のアトマイズ粉末を用い
て、以下いずれも通常の条件で、所定形状の圧粉体にプ
レス成形し、焼結して、気孔率が３０〜５０の多孔質焼
結体を形成し、 ついて、この多孔質焼結体を、これに対応する形状のキ
ャビティをもったダイカスト金型などの鋳型内に設置し
、 引続いて、この鋳型内に、Ｓｉ：９〜１２％を含有する
Ａｌ−８ｉ系合金、望ましくは、Ｓｉ：９〜１２％、　
　　Ｆｅ：ＩＪ％以下、Ｃｕ　　：　１．５〜３．５％
、 を含有し、残りがＡＩと不可避不純物からなる組成をも
った共晶Ａｌ−８ｉ系合金の溶湯を加圧注入して、上記
多孔質焼結体の空孔を前記溶湯で充填することにより製
造された過共晶Ａｌ−８ｉ系合金部材においては、 上記多孔質焼結体の初晶Ｓｉの最大粒径が１０μｍ以下
で、アトマイズ粉末のそれとほとんど変らず、これは溶
湯の加圧注入後も２０μｍ程度にしか成長せず、このよ
うに部材の初晶Ｓ１は相対的に細かく、空孔に充填され
た共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金には実質的に初晶Ｓ１が存在し
ないことと相まって、部材全体に占めるＳｉの含有量が
平均で１５〜３０％と高いにもかかわらず、−段と高い
強度と靭性をもつようになり、その上」二記の通りＳ１
含有量が平均で１５〜３０％と高いので、耐摩耗性にす
ぐれると共に、低熱膨張係数も確保されるという研究結
果を得たのである。

この発明は、上記研究結果にもとづいてなされたもので
あって、 Ｓｉ：２０〜４０％を含有する過共晶Ａｌ！−８ｉ系合
金で構成され、かつ３０〜５０％の気孔率を有する所定
形状の多孔質焼結体を、これに対する形状のキャビティ
をもった鋳型内に設置し、 ついで、上記鋳型内に、Ｓｉ　　・９〜１２％を含有す
る共晶Ａ／−８ｉ系合金の溶湯を加圧注入して、」二記
多孔質焼結体の空孔を前記溶湯で充填してなる、高強度
および高靭性を有する過共晶Ａｎ　−８ｉ系合金部材の
製造法に特徴を有するものである。

なお、この発明の方法において、多孔質焼結体を構成す
る過共晶Ａｌ−８ｉ系合金のＳｉ含有量を２０〜４０％
に、多孔質焼結体の空孔を充填する共晶Ａ＃−８ｉ系合
金のＳｉ含有量を９〜１２％にそれぞれ限定したのは、
前者のＳｉ含有量が２０％未満になっても、後者の８１
含有量が９％未満になっても、製造される部材全体に占
める割合でＳｉ含有量が１５％未満になってしまい、所
望のすぐれた耐摩耗性および低熱膨張係数を確保するこ
とができず、一方前者にあっては、Ｓｉ含有量が４０％
を越えると、初晶Ｓｉの割合が多くなりすぎるばかりで
なく、粗大化して強度および靭性が低下するようになり
、また、後者にあってもＳｉ含有量が１２％を越えると
、素地に初晶Ｓ１が晶出するようになって、部材の強度
および靭性を低下するようになるという理由によるもの
である。

さらに、多孔質焼結体の気孔率を３０〜４０％と定めた
のは、３０％未満の気孔率では独立空孔が存在するよう
になって、溶湯の充填が満足に行なわれず、一方４０％
を越えた気孔率になると、焼結体の強度が低くなりすぎ
、製造工程中に割れや欠けが発生し易くなるという理由
にもとづくものである。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。

原料粉末として、それぞれ第１表に示される組成をもっ
た過共晶Ａ／−８ｉ系合金からなり、１０〜１５０μｍ
の範囲内の所定の平均粒径の空気アトマイズ粉末を用意
し、これら原料粉末から、０．５〜３ｔｏｎ／ｃＪの範
囲内の所定の圧力で圧粉体をプレス成形し、これら圧粉
体を、ＩＯ’ｌｏｕの真空中、４００〜５１０℃の範囲
内の所定温度に６時間保持の条件で焼結して、第１表に
示される原料粉末の組成と実質的に同一の組成並びに気
孔率を有し、かつ直径：９０ｍｍφ×厚さ：４０ｍｍの
フランジ部の片側中央部に直径＋２５ｍｍφ×厚さ：３
０ｍｍのボス部が付いた形状の多孔質焼結体を形成し、
この多孔質焼結体を、これの形状に対応した形状のキャ
ビティを有するダイノＪスト金型内に装着し、ついで同
じく第１表に示される組成をもった共晶Ａｌ−Ｓｉ系合
金の溶湯を、溶湯温度ニア００℃で加圧注入して、前記
多孔質焼結体の空孔を前記溶湯で充填し、さらにこの溶
湯充填焼結体に、大気雰囲気中、４５０〜５００℃の範
囲内の所定温度に６時間保持後、水冷の条件での溶体化
処理と、大気雰囲気中、１６０〜１９０℃の範囲内の所
定温度に１０時間保持の条件での時効処理を施すことに
より本発明法１〜５を実施し、それぞれ過共晶Ａｆｆｌ
　−８ｉ系合金部材を製造した。

また、比較の目的で、多孔質焼結体を用いず、共晶Ａｌ
−Ｓｉ系合金溶湯に代って、同じく第１表に示される組
成の過共晶Ａ＃−Ｓｉ系合金溶湯のみを加圧注入する以
外は同一の条件で従来ダイカスト法」−〜５を行ない、
それぞれ過共晶Ａｌ　−８ｉ系合金部材を製造した。

つぎに、この結果得られた各種の過共晶Ａｌ　−Ｓｉ系
合金部材について、初晶Ｓｉの最大粒径を測定し、さら
に強度と靭性を評価する目的で、引張強さとシャルピー
衝撃値を測定した。これらの測定結果を第１表に示した
。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明法１〜５により製造
された過共晶Ａｌ−８ｉ系合金部材は、いずれもＳ１含
有量がこれと対応する従来ダイカスト法１〜５により製
造された過共晶Ａｌ−８ｉ系合金部材に比して、初晶Ｓ
ｉが著しく微細であり、かつ−段と高い強度および靭性
をもつことが明らかである。

」二連のように、この発明の方法によれば、従来ダイカ
スト法により製造された過共晶Ａｌ−８ｉ系合金部材に
比して、はぼ同等のＳｉ含有量で、初晶Ｓ１が細かく、
かつ強度と靭性のすぐれた過共晶Ａｌ−８ｉ系合金部材
を製造することができ、しかもこの結果得られた過共晶
Ａｊ２−８ｉ系合金部材は、」１記の通り１５〜３０％
の８１を含有するので、耐摩耗性にすぐれ、かつ低熱膨
張係数を示すことから、駆動装置の高速化、高性能化、
および軽量化に伴なう、苛酷な条件下での実用に対して
も十分満足にこれに対応することができ、長期に亘って
すぐれた性能を発揮するなど工業上有用な−１〇　− 効果がもたらされるのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ：２０〜４０重量％を含有する過共晶Ａｌ−
   Ｓｉ系合金で構成され、かつ３０〜５０％の気孔率を有
   する所定形状の多孔質焼結体を、これに対応する形状の
   キャビティをもった鋳型内に設置し、ついで、上記鋳型
   内に、Ｓｉ：９〜１２重量％を含有するＡｌ−Ｓｉ系合
   金の溶湯を加圧注入して、上記多孔質焼結体の空孔を前
   記溶湯で充填することを特徴とする高強度および高靭性
   を有する過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金部材の製造法。