JPH04293703A - Composite material and its production - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は複合材料およびその製造
方法に関し、さらに詳しくは、軽量かつ高強度であると
ともに複雑な形状にも容易に成形可能であって例えば各
種ＯＡ機器等の構造材に使用すれば装置の小型化・軽量
化を達成することのできる複合材料と、この複合材料を
効率良く得ることのできる製造方法とに関する。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a composite material and a method for manufacturing the same, and more specifically, it is lightweight, has high strength, and can be easily formed into complex shapes, and is used as a structural material for various OA equipment, etc. The present invention relates to a composite material that can be used to reduce the size and weight of devices, and a manufacturing method that can efficiently produce this composite material.
【０００２】0002
【従来の技術】従来、軽量かつ高強度の複合材料として
は、たとえばアルミニウムまたはその合金に炭化けい素
を分散したものが知られている。そして、この複合材料
はアルミニウムを溶かした溶湯に炭化けい素の粉末を加
えて撹拌した後、鋳造することにより製造されている。
また、粉末冶金を用いてこのような複合材料を製造する
試みもなされている。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, lightweight and high-strength composite materials, for example, aluminum or alloys thereof with silicon carbide dispersed therein, have been known. This composite material is manufactured by adding silicon carbide powder to a molten metal containing aluminum, stirring the mixture, and then casting the mixture. Attempts have also been made to manufacture such composite materials using powder metallurgy.
【０００３】0003
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウムまたはその合金に炭化けい素を分散してなる従来
の複合材料においては、炭化けい素の偏析やアルミニウ
ムマトリックス組織の不均一等が生じ易く、したがって
構造材料に用いる場合の信頼性に欠けるという問題があ
った。[Problems to be Solved by the Invention] However, in conventional composite materials made by dispersing silicon carbide in aluminum or its alloy, segregation of silicon carbide and non-uniformity of the aluminum matrix structure tend to occur, resulting in poor structure. There was a problem in that it lacked reliability when used as a material.
【０００４】また、従来の複合材料においては、溶かし
て固めたものに機械加工を施すことにより所望の形状に
成形していたため、たとえば炭化けい素等の硬質無機物
の含有量が多い場合には機械加工が困難になり、複雑な
形状が得られないという問題があった。さらに、溶かし
て固めてから機械加工を施さなければならないことから
生産効率が悪く、生産コストが高いという問題もあった
。[0004] In addition, in conventional composite materials, the material is melted and solidified and then machined to form it into the desired shape. There was a problem that processing became difficult and complicated shapes could not be obtained. Furthermore, since the material must be melted and solidified before being machined, there are problems in that production efficiency is poor and production costs are high.
【０００５】一方、粉末冶金により複合材料を製造する
方法においては、粉末の成形にプレス法を採用するため
、形状の自由度が一軸方向のみであり、複雑な形状に対
応するためにはやはり機械加工が必要になるという問題
があった。本発明はかかる事情に基づいてなされたもの
であり、本発明は、軽量かつ高強度であるとともに複雑
な形状にも容易に対応可能で生産性に優れた複合材料と
、この複合材料を効率良く得ることのできる製造方法と
を提供することを目的としている。On the other hand, in the method of manufacturing composite materials by powder metallurgy, the press method is used to mold the powder, so the degree of freedom in shape is only in one axis direction, and in order to accommodate complex shapes, it is necessary to use a machine. There was a problem that processing was required. The present invention has been made based on the above circumstances, and the present invention provides a composite material that is lightweight and has high strength, can easily be applied to complex shapes, and has excellent productivity, and a method for efficiently using this composite material. The purpose of the present invention is to provide a manufacturing method that can obtain the same.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の要旨は、軽量金属の粉末と硬質無機物の粉
末との混合粉末の射出成形体を焼結してなることを特徴
とする複合材料であり、軽量金属の粉末と硬質無機物の
粉末とを混合し、得られた混合粉末を用いて射出成形を
行なって成形体とし、その後、該成形体の焼結処理を行
なうことを特徴とする複合材料の製造方法であり、前記
軽量金属がアルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ
）、チタン（Ｔｉ）およびリチウム（Ｌｉ）のいずれか
またはその合金である上記複合材料であり、前記硬質無
機物が硬質金属またはセラミックスである前記複合材料
であり、前記軽量金属がアルミニウム（Ａｌ）、マグネ
シウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）およびリチウム（Ｌｉ
）のいずれかまたはその合金である前記複合材料の製造
方法であり、前記硬質無機物が硬質金属またはセラミッ
クスである前記の製造方法である。[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention for achieving the above object is characterized in that an injection molded body of a mixed powder of a light metal powder and a hard inorganic powder is sintered. It is a composite material that mixes lightweight metal powder and hard inorganic powder, performs injection molding using the obtained mixed powder to form a molded body, and then performs a sintering process on the molded body. A method for producing a composite material characterized in that the lightweight metal is aluminum (Al), magnesium (Mg
), titanium (Ti) and lithium (Li), or an alloy thereof, the hard inorganic material is a hard metal or a ceramic, and the lightweight metal is aluminum (Al), Magnesium (Mg), titanium (Ti) and lithium (Li
) or an alloy thereof, and the hard inorganic material is a hard metal or a ceramic.
【０００７】本発明の複合材料は、軽量金属の粉末と硬
質無機物の粉末とを含有し、本発明の製造方法により効
率的に製造される。以下に成分、製造方法に分けて詳述
する。
−軽量金属の粉末−
本発明の複合材料は軽量金属の粉末を含有し、この軽量
金属がマトリックス組織を構成する。The composite material of the present invention contains a light metal powder and a hard inorganic powder, and is efficiently produced by the production method of the present invention. The components and manufacturing method will be explained in detail below. -Lightweight metal powder- The composite material of the present invention contains a lightweight metal powder, and this lightweight metal constitutes a matrix structure.
【０００８】ここで、軽量金属とは、密度（比重）が通
常３以下である金属をいい、具体的には、リチウム（Ｌ
ｉ，密度０．５３４）、マグネシウム（Ｍｇ，密度１．
７４）、ベリリウム（Ｂｅ，密度１．８５）、アルミニ
ウム（Ａｌ，密度２．６９９）、さらにこれらの合金が
挙げられる。また、密度は４．５１であるが、近年、航
空機などの軽量化に用いられているチタン（Ｔｉ）およ
びその合金も挙げられる。これらの中でも、実用性を考
慮すると、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ
）、チタン（Ｔｉ）、リチウム（Ｌｉ）あるいはその合
金が好ましく、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（
Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）あるいはその合金は特に好まし
い。ここで、マグネシウム合金としては、たとえばＭｇ
・Ａｌ・Ｚｎ・Ｍｎ系合金、Ｍｇ・Ａｌ・Ｍｎ系合金、
Ｍｇ・Ｚｎ・Ｚｒ系合金、Ｍｇ・Ａｌ・Ｓｉ・Ｍｎ系合
金などが挙げられる。また、アルミニウム合金としては
、たとえばＡｌ・Ｃｕ系合金、Ａｌ・Ｃｕ・Ｓｉ系合金
、Ａｌ・Ｓｉ系合金、Ａｌ・Ｓｉ・Ｍｇ系合金、Ａｌ・
Ｓｉ・Ｍｇ・Ｃｕ系合金、Ａｌ・Ｃｕ・Ｎｉ・Ｍｇ系合
金、Ａｌ・Ｓｉ・Ｃｕ・Ｎｉ・Ｍｇ系合金などが挙げら
れる。さらに、チタン合金としては、たとえばＴｉ・Ｓ
ｎ系合金、Ｔｉ・Ａｌ・Ｓｎ系合金、Ｔｉ・Ｎｉ系合金
、Ｔｉ・Ｐｄ系合金などが挙げられる。[0008] Here, the term "light metal" refers to a metal whose density (specific gravity) is usually 3 or less, and specifically, lithium (L).
i, density 0.534), magnesium (Mg, density 1.
74), beryllium (Be, density 1.85), aluminum (Al, density 2.699), and alloys thereof. Other examples include titanium (Ti) and alloys thereof, which have a density of 4.51 and have been used in recent years to reduce the weight of aircraft. Among these, considering practicality, magnesium (Mg), aluminum (Al
), titanium (Ti), lithium (Li) or their alloys are preferred, and magnesium (Mg), aluminum (
Particularly preferred are Al), titanium (Ti), or alloys thereof. Here, as the magnesium alloy, for example, Mg
・Al・Zn・Mn alloy, Mg・Al・Mn alloy,
Examples include Mg-Zn-Zr alloys, Mg-Al-Si-Mn alloys, and the like. Examples of aluminum alloys include Al/Cu alloys, Al/Cu/Si alloys, Al/Si alloys, Al/Si/Mg alloys, and Al/Cu/Si alloys.
Examples include Si/Mg/Cu alloys, Al/Cu/Ni/Mg alloys, and Al/Si/Cu/Ni/Mg alloys. Furthermore, as titanium alloys, for example, Ti・S
Examples include n-based alloys, Ti/Al/Sn based alloys, Ti/Ni based alloys, Ti/Pd based alloys, and the like.
【０００９】このような軽量金属は粉末の形態で用いら
れ、この粉末の粒度は、通常、５〜８０μｍ程度である
。また、この粉末の形状については特に制限はなく、た
とえば球状、滴下状、角状、樹枝状、板状、鱗片状等の
いずれの形状であってもよい。このような軽量金属の粉
末は、たとえば金属塊を機械的に粉砕する方法、溶融金
属を粒化する方法、金属酸化物を還元する方法、金属の
塩類溶液あるいは溶融塩を電解する方法等のいずれの方
法により得られたものであってもよい。[0009] Such lightweight metals are used in the form of powder, and the particle size of this powder is usually about 5 to 80 μm. The shape of this powder is not particularly limited, and may be any shape such as spherical, drip-like, angular, dendritic, plate-like, and scale-like. Such lightweight metal powders can be produced by any method, such as mechanically crushing metal lumps, granulating molten metals, reducing metal oxides, or electrolyzing metal salt solutions or molten salts. It may be obtained by the method described above.
【００１０】本発明の複合材料における軽量金属の粉末
の含有割合は、用途に応じた特性が得られるように適宜
に決定すればよいので一概に決定することはできないが
、通常は５０〜９０重量％程度であり、好ましくは６０
〜８０重量％程度である。−硬質無機物の粉末−本発明
の複合材料は前記の軽量金属の粉末とともに硬質無機物
の粉末を含有している。[0010] The content ratio of the lightweight metal powder in the composite material of the present invention cannot be determined unconditionally because it should be determined appropriately so as to obtain characteristics depending on the application, but it is usually between 50 and 90% by weight. %, preferably 60%
It is about 80% by weight. - Hard inorganic powder - The composite material of the present invention contains a hard inorganic powder as well as the aforementioned lightweight metal powder.
【００１１】硬質無機物の粉末は、前記の軽量金属の粉
末により構成されるマトリックス中に分散して強度を向
上させる。この硬質無機物の硬さは、ビッカース硬度で
２５０以上であることが好ましい。ここで、硬質無機物
としては、たとえば硬質金属、セラミックスが挙げられ
る。[0011] The hard inorganic powder is dispersed in the matrix composed of the above-mentioned lightweight metal powder to improve strength. The hard inorganic material preferably has a Vickers hardness of 250 or more. Here, examples of hard inorganic materials include hard metals and ceramics.
【００１２】硬質金属としては、たとえばタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、高速度
工具鋼（ハイス）、さらにたとえばＷＣ−Ｃｏ合金、Ｗ
−Ｃｏ−Ｃ合金、ＴａＣ−Ｃｏ合金、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃ
ｏ合金、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ合金などの超硬合
金、あるいはＴｉＣ−Ｎｉ−Ｍｏなどのサーメツトが挙
げられる。これらのうちでも、好ましいのはタングステ
ン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、高速度工具鋼（ハイス
）、超硬合金である。Hard metals include, for example, tungsten (W), molybdenum (Mo), chromium (Cr), high speed tool steel (HSS), and furthermore, for example, WC-Co alloy, W
-Co-C alloy, TaC-Co alloy, WC-TiC-C
Examples include cemented carbide such as O alloy, WC-TiC-TaC-Co alloy, and cermet such as TiC-Ni-Mo. Among these, preferred are tungsten (W), molybdenum (Mo), high speed tool steel (high speed steel), and cemented carbide.
【００１３】またセラミックスとしては、たとえば炭化
けい素（ＳｉＣ）、窒化けい素（ＳｉＮ）、アルミナ（
Ａｌ２ Ｏ３ ）、ジルコニア（ＺｒＯ２ ）、炭化タ
ングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化ほう
素（Ｂ４ Ｃ）などが挙げられる。これらの中でも、好
ましいのは炭化けい素（ＳｉＣ）、窒化けい素（ＳｉＮ
）、アルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）、ジルコニア（ＺｒＯ
２ ）である。[0013] Examples of ceramics include silicon carbide (SiC), silicon nitride (SiN), and alumina (
Examples include Al2O3), zirconia (ZrO2), tungsten carbide (WC), titanium carbide (TiC), and boron carbide (B4C). Among these, silicon carbide (SiC) and silicon nitride (SiN
), alumina (Al2O3), zirconia (ZrO
2).
【００１４】硬質無機物の粉末の平均粒径は、通常０．
０５〜１０μｍ程度である。また、この粉末の形状につ
いては特に制限はなく、たとえば球状、滴下状、角状、
樹枝状、板状、鱗片状等のいずれの形状であってもよい
。このような硬質無機物の粉末の製造方法については特
に制限はなく、たとえば機械的方法、物理的方法、化学
的方法等のいずれの方法により製造されたものであって
もよい。The average particle size of the hard inorganic powder is usually 0.
It is about 0.05 to 10 μm. There are no particular restrictions on the shape of this powder, such as spherical, droplet, angular, etc.
It may have any shape such as dendritic, plate-like, or scale-like. There are no particular limitations on the method for producing such hard inorganic powder, and any method such as mechanical, physical, or chemical methods may be used.
【００１５】前記軽量金属の粉末との混合粉中の硬質無
機物の粉末の含有割合は、複合材料の用途により相違す
るので一概に決定することはできないが、通常は１０〜
５０重量％程度、好ましくは２０〜４０重量％程度であ
る。混合粉中の硬質無機物の含有割合が１０重量％未満
であると、強度の向上が充分ではないことがある。一方
、５０重量％を超えると、向上した強度が低下したり、
軽量化が達成されなかったりすることがある。[0015] The content ratio of the hard inorganic powder in the mixed powder with the light metal powder cannot be determined unconditionally since it differs depending on the use of the composite material, but it is usually between 10 and 10.
It is about 50% by weight, preferably about 20 to 40% by weight. If the content of hard inorganic substances in the mixed powder is less than 10% by weight, the strength may not be improved sufficiently. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, the improved strength may decrease,
Weight reduction may not be achieved.
【００１６】−製造方法−
本発明の複合材料は次のようにして効率良く製造される
。すなわち、前述の軽量金属の粉末と硬質無機物の粉末
とを、通常、軽量金属の粉末を９０〜５０重量％、硬質
無機物の粉末を１０〜５０重量％の割合で、好ましくは
軽量金属の粉末を８０〜６０重量％、硬質無機物の粉末
を２０〜４０重量％の割合で混合し、混合粉を調製する
。この混合には、たとえばミキサーを使用することがで
きる。-Manufacturing method- The composite material of the present invention is efficiently manufactured as follows. That is, the above-mentioned light metal powder and hard inorganic powder are usually mixed in a proportion of 90 to 50% by weight of the light metal powder and 10 to 50% by weight of the hard inorganic powder, preferably the light metal powder. A mixed powder is prepared by mixing 80 to 60% by weight of hard inorganic powder and 20 to 40% by weight of hard inorganic powder. For example, a mixer can be used for this mixing.
【００１７】次に、この混合粉とバインダーとを、たと
えばニーダーを使用して混練し、通常はペレット化する
。ここで、バインダーの添加割合は混合粉１００重量部
に対して、通常、１０〜２５重量部程度である。この割
合が１０重量部未満であると、射出成形に必要な流動性
が得られず成形体が作製できないことがある。一方、２
５重量部を超えると、脱バインダー処理において亀裂や
膨れ等の不良の発生を招いたり、焼結時の収縮が大きく
なって寸法精度の低下を招いたりすることがある。Next, this mixed powder and a binder are kneaded using, for example, a kneader, and usually pelletized. Here, the addition ratio of the binder is usually about 10 to 25 parts by weight per 100 parts by weight of the mixed powder. If this proportion is less than 10 parts by weight, fluidity required for injection molding may not be obtained and a molded article may not be produced. On the other hand, 2
If it exceeds 5 parts by weight, defects such as cracks and blisters may occur during the binder removal process, and shrinkage during sintering may increase, resulting in a decrease in dimensional accuracy.
【００１８】バインダーとしては、たとえばワックス、
ポリエチレン、ワックスとアクリル樹脂とからなる混合
（二元）系バインダー、ワックスとポリエチレンとから
なる混合（二元）系バインダーなどを用いることができ
る。次いで、このペレットを用いて所望の形状に射出成
形を行ない、射出成形体とする。[0018] As the binder, for example, wax,
A mixed (binary) binder made of polyethylene, wax and acrylic resin, a mixed (binary) binder made of wax and polyethylene, etc. can be used. Next, injection molding is performed using the pellets into a desired shape to obtain an injection molded article.
【００１９】その後、この射出成形体を加熱して脱バイ
ンダー処理を行ない、バインダー成分を蒸発させる。脱
バインダー処理の条件は使用するバインダーの種類によ
り相違するので一概に決定することはできないが、たと
えばアクリル樹脂とワックスとからなる二元系バインダ
ーを用いた場合には、室温から４００℃〜４６０℃まで
毎分６０℃の割合で昇温して脱バインダー処理を行なう
。この処理に要する時間は、通常、２４時間〜４８時間
である。[0019] Thereafter, this injection molded article is heated to perform a binder removal treatment to evaporate the binder component. The conditions for the binder removal treatment vary depending on the type of binder used, so they cannot be determined unconditionally, but for example, when a binary binder consisting of acrylic resin and wax is used, the conditions for the binder removal treatment are from room temperature to 400°C to 460°C. The binder removal process is carried out by increasing the temperature at a rate of 60°C per minute. The time required for this treatment is usually 24 to 48 hours.
【００２０】このようにして脱バインダー処理を行なっ
た後、通常は不活性雰囲気中で射出成形体の焼結処理を
行なう。この焼結処理における焼結温度および焼結時間
は、前記の混合粉を構成する軽量金属の粉末および硬質
無機物の粉末の種類により異なるので一概に決定するこ
とはできないが、焼結温度は、通常、６００〜１２００
℃程度であり、焼結時間は、通常、１〜５時間程度であ
る。After the binder removal process has been carried out in this manner, the injection molded body is usually sintered in an inert atmosphere. The sintering temperature and sintering time in this sintering process cannot be determined unconditionally because they vary depending on the types of light metal powder and hard inorganic powder that make up the mixed powder, but the sintering temperature is usually , 600-1200
℃, and the sintering time is usually about 1 to 5 hours.
【００２１】この焼結処理を終了して得られる焼結体は
、既に所望の形状に射出成形されているので、以後、た
とえば機械加工による加工は不要である。また射出成形
によることから機械加工では不可能な複雑な形状にも容
易に対応可能である。[0021] Since the sintered body obtained by completing this sintering process has already been injection molded into a desired shape, there is no need for further processing, for example, by machining. Furthermore, since injection molding is used, complex shapes that are impossible with machining can be easily produced.
【００２２】[0022]
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明につい
てさらに具体的に説明する。
実施例１
粒度−２００メッシュ（平均粒径４０μｍ）のアルミニ
ウム粉末９０重量％と平均粒径０．５μｍの炭化けい素
粉末１０重量％との混合粉に対し、アクリル樹脂とワッ
クスとからなる二元系バインダー１０重量％を添加し、
ニーダーを使用して温度１８０℃で２時間混練した。得
られた混練体の流動性についてラボプラストミルを用い
て測定したところ、その混練トルクは１．５ｋｇ・ｆ・
ｍであり、充分に射出成形が可能な流動性を有している
ことが確認された。EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below to explain the present invention more specifically. Example 1 For a mixed powder of 90% by weight of aluminum powder with a particle size of -200 mesh (average particle size: 40 μm) and 10% by weight of silicon carbide powder with an average particle size of 0.5 μm, a binary material consisting of acrylic resin and wax was prepared. Add 10% by weight of a binder,
The mixture was kneaded using a kneader at a temperature of 180° C. for 2 hours. The fluidity of the obtained kneaded body was measured using a laboplast mill, and the kneading torque was 1.5 kg・f・
m, and it was confirmed that it had sufficient fluidity to enable injection molding.
【００２３】次いで、上記のようにして得られた混練体
からなるペレットを用いて５ｍｍ×５ｍｍ×５０ｍｍの
試験片を射出成形し、Ｎ２ 雰囲気中で６０℃から４６
０℃まで毎分１０℃の割合で昇温して脱バインダ処理を
行ない、その後、Ａｒ雰囲気中、温度６５０℃の条件で
１時間焼結処理をした。得られた焼結体の強度を測定し
たところ、図１に示すように、炭化けい素粉末を添加し
ない場合に比較して強度が大幅に向上していることが確
認された。また、組織を観察したところ、炭化けい素の
偏析およびアルミニウムマトリックス組織の不均一はい
ずれも見られず、一様に複合化していることが確認され
た。[0023] Next, test pieces of 5 mm x 5 mm x 50 mm were injection molded using the pellets made of the kneaded material obtained as described above, and heated from 60°C to 46°C in an N2 atmosphere.
The binder was removed by increasing the temperature to 0° C. at a rate of 10° C. per minute, and then sintering was performed at a temperature of 650° C. for 1 hour in an Ar atmosphere. When the strength of the obtained sintered body was measured, as shown in FIG. 1, it was confirmed that the strength was significantly improved compared to the case where no silicon carbide powder was added. Further, when the structure was observed, neither segregation of silicon carbide nor non-uniformity of the aluminum matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited.
【００２４】実施例２
前記実施例１において、粒度−２００メッシュのアルミ
ニウム粉末９０重量％と平均粒径０．５μｍの炭化けい
素粉末１０重量％からなる混合粉に代えて、粒度−２０
０メッシュのアルミニウム粉末８０重量％と平均粒径０
．５μｍの炭化けい素粉末２０重量％からなる混合粉を
用いたほかは、前記実施例１と同様に実施した。得られ
た焼結体の強度を測定したところ、図１に示すように、
実施例１の複合材料に比較して強度がさらに向上してい
ることが確認された。また、組織を観察したところ、炭
化けい素の偏析およびアルミニウムマトリックス組織の
不均一はいずれも見られず、一様に複合化していること
が確認された。Example 2 In Example 1, instead of the mixed powder consisting of 90% by weight of aluminum powder with a particle size of -200 mesh and 10% by weight of silicon carbide powder with an average particle size of 0.5 μm, a powder with a particle size of -20 mesh was used.
80% by weight of 0 mesh aluminum powder and average particle size of 0
．． The same procedure as in Example 1 was carried out except that a mixed powder consisting of 20% by weight of 5 μm silicon carbide powder was used. When the strength of the obtained sintered body was measured, as shown in Figure 1,
It was confirmed that the strength was further improved compared to the composite material of Example 1. Further, when the structure was observed, neither segregation of silicon carbide nor non-uniformity of the aluminum matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited.
【００２５】実施例３
前記実施例１において、粒度−２００メッシュのアルミ
ニウム粉末９０重量％と平均粒径０．５μｍの炭化けい
素粉末１０重量％からなる混合粉に代えて、粒度−２０
０メッシュのアルミニウム粉末７０重量％と平均粒径０
．５μｍの炭化けい素粉末３０重量％からなる混合粉を
用いたほかは、前記実施例１と同様に実施した。得られ
た焼結体の強度を測定したところ、図１に示すように、
前記実施例２の複合材料に比較して強度がさらに向上し
ていることが確認された。また、組織を観察したところ
、炭化けい素の偏析およびアルミニウムマトリックス組
織の不均一はいずれも見られず、一様に複合化している
ことが確認された。Example 3 In Example 1, instead of the mixed powder consisting of 90% by weight of aluminum powder with a particle size of -200 mesh and 10% by weight of silicon carbide powder with an average particle size of 0.5 μm, a powder with a particle size of -20 mesh was used.
70% by weight of 0 mesh aluminum powder and average particle size of 0
．． The same procedure as in Example 1 was carried out except that a mixed powder consisting of 30% by weight of 5 μm silicon carbide powder was used. When the strength of the obtained sintered body was measured, as shown in Figure 1,
It was confirmed that the strength was further improved compared to the composite material of Example 2. Further, when the structure was observed, neither segregation of silicon carbide nor non-uniformity of the aluminum matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited.
【００２６】実施例４
前記実施例１において、粒度−２００メッシュのアルミ
ニウム粉末９０重量％と平均粒径０．５μｍの炭化けい
素粉末１０重量％からなる混合粉に代えて、粒度−２０
０メッシュのアルミニウム粉末６０重量％と平均粒径０
．５μｍの炭化けい素粉末４０重量％からなる混合粉を
用いたほかは、前記実施例１と同様に実施した。得られ
た焼結体の強度を測定したところ、図１に示すように、
前記実施例３の複合材料に比較して強度がやや低下して
いるものの前記実施例１の複合材料に比較すれば強度が
さらに向上していることが確認された。また、組織を観
察したところ、炭化けい素の偏析およびアルミニウムマ
トリックス組織の不均一はいずれも見られず、一様に複
合化していることが確認された。Example 4 In Example 1, instead of the mixed powder consisting of 90% by weight of aluminum powder with a particle size of -200 mesh and 10% by weight of silicon carbide powder with an average particle size of 0.5 μm, a powder with a particle size of -20 mesh was used.
0 mesh aluminum powder 60% by weight and average particle size 0
．． The same procedure as in Example 1 was carried out except that a mixed powder consisting of 40% by weight of 5 μm silicon carbide powder was used. When the strength of the obtained sintered body was measured, as shown in Figure 1,
Although the strength was slightly lower than the composite material of Example 3, it was confirmed that the strength was further improved compared to the composite material of Example 1. Further, when the structure was observed, neither segregation of silicon carbide nor non-uniformity of the aluminum matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited.
【００２７】実施例５
前記実施例１において、粒度−２００メッシュのアルミ
ニウム粉末９０重量％と平均粒径０．５μｍの炭化けい
素粉末１０重量％からなる混合粉に代えて、粒度−２０
０メッシュのアルミニウム粉末５０重量％と平均粒径０
．５μｍの炭化けい素粉末５０重量％からなる混合粉を
用いたほかは、前記実施例１と同様に実施した。得られ
た焼結体の強度を測定したところ、図１に示すように、
前記実施例４の複合材料に比較して強度がやや低下して
いるものの前記実施例１の複合材料よりもその強度はさ
らに向上していることが確認された。また、組織を観察
したところ、炭化けい素の偏析およびアルミニウムマト
リックス組織の不均一はいずれも見られず、一様に複合
化していることが確認された。なお、ここで使用に供す
る混合粉末を炭化けい素の含有割合が５０重量％までの
ものとしたのは、炭化けい素の含有割合が５０重量％を
超えると、マトリックスを構成する成分が逆転してしま
うからであり、強度が低下する傾向が見られるのもその
影響のためであると推測される。Example 5 In Example 1, instead of the mixed powder consisting of 90% by weight of aluminum powder with a particle size of -200 mesh and 10% by weight of silicon carbide powder with an average particle size of 0.5 μm, a powder with a particle size of -20 mesh was used.
0 mesh aluminum powder 50% by weight and average particle size 0
．． The same procedure as in Example 1 was carried out except that a mixed powder consisting of 50% by weight of 5 μm silicon carbide powder was used. When the strength of the obtained sintered body was measured, as shown in Figure 1,
Although the strength was slightly lower than that of the composite material of Example 4, it was confirmed that the strength was further improved than that of the composite material of Example 1. Further, when the structure was observed, neither segregation of silicon carbide nor non-uniformity of the aluminum matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited. The mixed powder used here had a silicon carbide content of up to 50% by weight because if the silicon carbide content exceeded 50% by weight, the components constituting the matrix would be reversed. It is assumed that this is because the strength tends to decrease due to this effect.
【００２８】実施例６
前記実施例１において、粒度−２００メッシュのアルミ
ニウム粉末９０重量％と平均粒径０．５μｍの炭化けい
素粉末１０重量％とからなる混合粉末に代えて、粒度−
２００メッシュのマグネシウム粉末９０重量と平均粒径
０．５μｍの窒化けい素粉末１０重量％とからなる混合
粉末を用いたほかは、前記実施例１と同様に実施した。
得られた焼結体の強度を測定したところ、図２に示すよ
うに、窒化けい素粉末を添加しない場合に比較して強度
が大幅に向上していることが確認された。また、組織を
観察したところ、窒化けい素の偏析およびマグネシウム
マトリックス組織の不均一はいずれも見られず、一様に
複合化していることが確認された。Example 6 In Example 1, instead of using a mixed powder consisting of 90% by weight of aluminum powder with a particle size of -200 mesh and 10% by weight of silicon carbide powder with an average particle size of 0.5 μm, a powder with a particle size of -
Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that a mixed powder consisting of 90% by weight of 200 mesh magnesium powder and 10% by weight of silicon nitride powder with an average particle size of 0.5 μm was used. When the strength of the obtained sintered body was measured, as shown in FIG. 2, it was confirmed that the strength was significantly improved compared to the case where silicon nitride powder was not added. Further, when the structure was observed, neither segregation of silicon nitride nor non-uniformity of the magnesium matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited.
【００２９】実施例７〜実施例１０
前記実施例６において、粒度−２００メッシュのマグネ
シウム粉末９０重量％と平均粒径０．５μｍの窒化けい
素粉末１０重量％とからなる混合粉末に代えて、窒化け
い素粉末の含有割合が、それぞれ２０重量％、３０重量
％、４０重量％、５０重量％である混合粉末を用いたほ
かは、前記実施例１と同様に実施した。得られた焼結体
の強度を測定したところ、図２に示すように、窒化けい
素粉末を添加しない場合に比較していずれも強度が大幅
に向上していることが確認された。また、組織を観察し
たところ、窒化けい素の偏析およびマグネシウムマトリ
ックス組織の不均一はいずれも見られず、一様に複合化
していることが確認された。なお、ここで使用に供する
混合粉末を窒化けい素の含有割合が５０重量％までのも
のとしたのは、窒化けい素の含有割合が５０重量％を超
えると、マトリックスを構成する成分が逆転してしまう
からであり、図２に示すように強度が低下する傾向が見
られるのもその影響のためであると推測される。Examples 7 to 10 In Example 6, instead of a mixed powder consisting of 90% by weight of magnesium powder with a particle size of -200 mesh and 10% by weight of silicon nitride powder with an average particle size of 0.5 μm, The same procedure as in Example 1 was carried out except that mixed powders containing silicon nitride powder of 20% by weight, 30% by weight, 40% by weight, and 50% by weight, respectively, were used. When the strength of the obtained sintered bodies was measured, as shown in FIG. 2, it was confirmed that the strength was significantly improved in all cases compared to the case where silicon nitride powder was not added. Further, when the structure was observed, neither segregation of silicon nitride nor non-uniformity of the magnesium matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited. The mixed powder used here had a silicon nitride content of up to 50% by weight because if the silicon nitride content exceeded 50% by weight, the components constituting the matrix would be reversed. It is presumed that this is the reason why the strength tends to decrease as shown in FIG. 2.
【００３０】実施例１１
前記実施例１において、粒度−２００メッシュのアルミ
ニウム粉末９０重量％と平均粒径０．５μｍの炭化けい
素粉末１０重量％とからなる混合粉末に代えて、粒度−
２００メッシュのアルミニウム粉末９０重量％と平均粒
径２μｍのＷＣ−Ｃｏ粉末１０重量％からなる混合粉末
を用いたほかは、前記実施例１と同様に実施した。得ら
れた焼結体の強度を測定したところ、ＷＣ−Ｃｏ粉末を
添加しない場合に比較して５０％以上の強度の向上が見
られた。また、組織を観察したところ、ＷＣ−Ｃｏの偏
析およびアルミニウムマトリックス組織の不均一はいず
れも見られず、一様に複合化していることが確認された
。Example 11 In Example 1, instead of the mixed powder consisting of 90% by weight of aluminum powder with a particle size of -200 mesh and 10% by weight of silicon carbide powder with an average particle size of 0.5 μm, a powder with a particle size of -
Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that a mixed powder consisting of 90% by weight of 200 mesh aluminum powder and 10% by weight of WC-Co powder with an average particle size of 2 μm was used. When the strength of the obtained sintered body was measured, it was found that the strength was improved by 50% or more compared to the case where WC-Co powder was not added. Further, when the structure was observed, neither segregation of WC-Co nor non-uniformity of the aluminum matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited.
【００３１】実施例１２
前記実施例１１において、粒度−２００メッシュのアル
ミニウム粉末９０重量％と平均粒径２μｍのＷＣ−Ｃｏ
粉末１０重量％からなる混合粉末に代えて、粒度−２０
０メッシュのアルミニウム粉末８０重量％と平均粒径２
μｍのＷＣ−Ｃｏ粉末２０重量％からなる混合粉末を用
いたほかは、前記実施例１１と同様にして実施した。得
られた焼結体の強度を測定したところ、ＷＣ−Ｃｏ粉末
を添加しない場合に比較して５０％以上の強度の向上が
見られた。また、組織を観察したところ、ＷＣ−Ｃｏの
偏析およびアルミニウムマトリックス組織の不均一はい
ずれも見られず、一様に複合化していることが確認され
た。なお、使用に供する混合粉末をＷＣ−Ｃｏ粉末の含
有割合が２０重量％までのものとしたのは、ＷＣ−Ｃｏ
のような超硬合金は比重が大きいため、このような超硬
合金粉末の含有割合が増加すると、軽量材が得られなく
なるためである。Example 12 In Example 11, 90% by weight of aluminum powder with a particle size of -200 mesh and WC-Co with an average particle size of 2 μm were used.
Particle size -20 instead of mixed powder consisting of 10% by weight powder
80% by weight of 0 mesh aluminum powder and average particle size 2
The experiment was carried out in the same manner as in Example 11, except that a mixed powder consisting of 20% by weight of μm WC-Co powder was used. When the strength of the obtained sintered body was measured, it was found that the strength was improved by 50% or more compared to the case where WC-Co powder was not added. Further, when the structure was observed, neither segregation of WC-Co nor non-uniformity of the aluminum matrix structure was observed, and it was confirmed that the structure was uniformly composited. The mixed powder to be used has a WC-Co powder content of up to 20% by weight because WC-Co
This is because such cemented carbide alloys have a high specific gravity, so if the content ratio of such cemented carbide powder increases, a lightweight material cannot be obtained.
【００３２】実施例１３
前記実施例１と同様の原料を用いて機械加工では得るこ
とのできない複雑形状部品の射出成形体を作成し、この
射出成形体について前記実施例１と同様にして脱バイン
ダ処理および焼結処理を行なったところ、０．３％以内
の寸法精度で焼結部品を得ることができた。Example 13 Using the same raw materials as in Example 1, an injection molded body of a complex-shaped part that cannot be obtained by machining was prepared, and the binder was removed from this injection molded body in the same manner as in Example 1. As a result of the treatment and sintering, it was possible to obtain a sintered part with a dimensional accuracy within 0.3%.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明によれば、以上の構成としたので
、軽量かつ高強度であるとともに複雑な形状にも容易に
対応可能で生産性に優れ、たとえばＯＡ機器の構造材等
に使用すれば装置の小型・軽量化を達成し得る複合材料
と、この複合材料を効率良く得ることのできる製造方法
とを提供することができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, with the above structure, it is lightweight and has high strength, can easily be applied to complex shapes, and has excellent productivity. For example, it is possible to provide a composite material that allows devices to be made smaller and lighter, and a manufacturing method that can efficiently produce this composite material.
【図１】実施例１〜５の複合材料における炭化けい素粉
末の含有割合と引張強度との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the content ratio of silicon carbide powder and tensile strength in the composite materials of Examples 1 to 5.
【図２】実施例６〜１０の複合材料における窒化けい素
粉末の含有割合と引張強度との関係を示すグラフである
。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the content ratio of silicon nitride powder and tensile strength in the composite materials of Examples 6 to 10.
【図３】実施例１１〜１２の複合材料におけるＷＣ−Ｃ
ｏ粉末の含有割合と引張強度との関係を示すグラフであ
る。[Figure 3] WC-C in composite materials of Examples 11-12
It is a graph showing the relationship between the content ratio of O powder and tensile strength.
Claims (6)
の混合粉末の射出成形体を焼結してなることを特徴とす
る複合材料。1. A composite material characterized by being made by sintering an injection molded body of a mixed powder of a light metal powder and a hard inorganic powder.
を混合し、得られた混合粉末を用いて射出成形を行なっ
て成形体とし、その後、該成形体の焼結処理を行なうこ
とを特徴とする複合材料の製造方法。2. Light metal powder and hard inorganic powder are mixed, the resulting mixed powder is injection molded to form a molded body, and the molded body is then subjected to sintering treatment. A method for manufacturing a composite material.
、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）およびリチウ
ム（Ｌｉ）のいずれかまたはその合金である請求項１記
載の複合材料。3. The lightweight metal is aluminum (Al).
, magnesium (Mg), titanium (Ti), and lithium (Li), or an alloy thereof.
ミックスである請求項１または請求項３記載の複合材料
。4. The composite material according to claim 1, wherein the hard inorganic material is a hard metal or a ceramic.
、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）およびリチウ
ム（Ｌｉ）のいずれかまたはその合金である請求項２記
載の複合材料の製造方法。5. The lightweight metal is aluminum (Al).
3. The method for producing a composite material according to claim 2, wherein the composite material is any one of , magnesium (Mg), titanium (Ti), and lithium (Li), or an alloy thereof.
ミックスである請求項２または請求項５記載の複合材料
の製造方法。6. The method for manufacturing a composite material according to claim 2, wherein the hard inorganic material is a hard metal or a ceramic.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5518991A JPH04293703A (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Composite material and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5518991A JPH04293703A (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Composite material and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293703A true JPH04293703A (en) | 1992-10-19 |
Family
ID=12991755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5518991A Withdrawn JPH04293703A (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Composite material and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04293703A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003268407A (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-25 | Advanced Materials Technologies Pte Ltd | Process for manufacturing component of aluminum and aluminum alloy |
| JP2018538433A (en) * | 2015-10-22 | 2018-12-27 | リサーチ コーポレーション ファウンデーション オブ ヨンナム ユニバーシティ | Powder forming method of aluminum and aluminum alloy |
| CN113319284A (en) * | 2021-05-31 | 2021-08-31 | 中南大学 | Preparation method of co-injection multilayer structure part |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP5518991A patent/JPH04293703A/en not_active Withdrawn
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| CN113319284B (en) * | 2021-05-31 | 2022-02-15 | 中南大学 | Preparation method of co-injection multilayer structure part |
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