JPH0441602A

JPH0441602A - 高強度構造部材の製造方法および原料粉末集合体

Info

Publication number: JPH0441602A
Application number: JP2146425A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Horimura; 弘幸堀村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1992-02-12
Also published as: US5340659A

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】Ａ９発明の目的（１）産業上の利用分野本発明は高強度構造部材の製造方法およびその方法の実
施に用いられる原料粉末集合体に関する。

（２）従来の技術従来、部材の高強度化を狙って、原料粉末として軽合金
よりなる過飽和固溶体粉末（結晶質相の体積分率Ｃ（Ｖ
ｆ）１００％）を用いて圧粉体を成形し、次いでその圧
粉体に熱間押出し加工を施す、といった製造方法が知ら
れている。

（３）発明が解決しようとする課題しかしながら、前記原料粉末は成形性および粉末相互間
の接合性が悪く、したがって低加工率下では高強度な部
材が得られないため、高加工率を得べく、大型の装置を
用いなければならないが、このような手段を採用すると
、設備費の増加に伴い部材の製造コストが上昇し、また
装置の耐久性も低い、といった問題を生じる。その上、
高加工率下で圧粉体に熱間押出し加工を施すと、部材の
金属組織が繊維状となって、その金属組織の均一化を図
ることが難しい、といった問題もある。

本発明は前記に鑑み、特定の原料粉末を用いて、低加工
率下でも部材の高強度化を達成し得る前記製造方法およ
び原料粉末集合体を捷供することを目的とする。

Ｂ１発明の構成（１）　　課題を解決するための手段本発明に係る高強度部材の製造方法は、軽合金よりなる
原料粉末として、主粉末と添加粉末とを含み、且つその
添加粉末の体積分率Ｐ（Ｖｆ）を５％以上に設定した混
合粉末を調製し、前記主粉末は、結晶質相の体積分率Ｃ
（Ｖｆ）が１００％またはその近傍の結晶質相合金粉末
よりなり、前記添加粉末は、結晶質相と非晶質相とを含
み、且つその非晶質相の体積分率Ａ（Ｖｆ）が５％以上
の混相合金粉末および非晶質相の体積分率Ａ（Ｖｆ）が
１００％の非晶質単相合金粉末の少なくとも一方よりな
り、前記原料粉末の集合体に成形処理を施すことを特徴
とする。

本発明に係る原料粉末集合体は、軽合金よりなる原料粉
末の集合体であって、その原料粉末は主粉末と添加粉末
とを含み、且つその添加粉末の体積分率Ｐ（Ｖｆ）を５
％以上に設定した混合粉末であり、前記主粉末は、結晶
質相の体積分率Ｃ（Ｖｆ）が１００％またはその近傍の
結晶質相合金粉末よりなり、前記添加粉末は、結晶質相
と非晶質相とを含み、且つその非晶質相の体積分率Ａ（
Ｖｆ）が５％以上の混相合金粉末および非晶質相の体積
分率Ａ（Ｖｆ）が１００％の非晶質単相合金粉末の少な
くとも一方よりなることを特徴とする。

（２）作　用前記製造方法において、その添加粉末としての混相合金
粉末が体積分率Ａ（Ｖｆ）５％以上の非晶質相を含むと
いうことは、その粉末の製造法に起因して粉末表層部は
ＩＦ晶質相のみから構成される、ということを意味する
。

この非晶質相は、その結晶化に伴い原子の移動を発生す
るので、混相合金粉末は比較的低加工率下でも成形性お
よび粉末界面での接合性が良好である。この物性を有効
に利用することにより、低加工率下にて原料粉末の成形
性を良好にし、また主粉末相互間を混相合金粉末を介し
十分に接合して、部材の高強度化を図ることができる。

これは、添加粉末として非晶質単相合金粉末を用いた場
合も同様である。

前記原料粉末集合体を用いると、前記製造方法の実施を
能率良く行うことができる。

この場合、主粉末と添加粉末との組成は同一または近似
しているのが好ましい。

なお、原料粉末において、添加粉末の体積分率Ｐ（Ｖｆ
）が５％未満では、部材の強度が低下し、また伸びも小
さくなるので、好ましくない。

（３）実施例Ａｊ！ｑｚＦ　ｅｓ　Ｙｓ　　（数値は原子％）の組成
を有するアルミニウム合金の溶湯を調製し、その溶湯を
用いて高圧Ｈｅガスアトマイズ法の適用下、各種直径を
有する混相合金粉末Ｐ１〜Ｐ４および結晶質相合金粉末
ＰＳを製造した。

表１は各合金粉末ｐ、−ｐｓの直径および金属組織を示
す。

表 ■ 第１図は各合金粉末Ｐ１〜Ｐ５のＸ線回折図であり、同
図（ａ）〜（ｅ）は各合金粉末Ｐ、−Ｐ、にそれぞれ該
当する。

同図（萄〜（ｅ）を比較すると明らかなように、結晶質
相の増加に伴いピークの数が増えていることが判る。

第２図は各合金粉末Ｐ１−Ｐｓの示差熱量分析図であり
、同図（ａ）は混相合金粉末Ｐ１に、また同図（ｂ）に
おいて、線ｘ１〜ｘ３は混相合金粉末Ｐ２〜Ｐ４に、さ
らに線ｘ４は結晶質相合金粉末Ｐ。

にそれぞれ該当する。

各合金粉末Ｐ１〜Ｐｓにおいて、結晶化に伴い最高発熱
ピークが生じる温度は表■の通りであり、結晶質相の体
積分率Ｃ（Ｖｆ）の増加に伴い高温側へ移行することが
判る。

表　　　　　■ 次に、原料粉末として、結晶質相合金粉末（主粉末）Ｐ
ｓに所定の体積分率Ｐ（Ｖｆ）の混相合金粉末（添加粉
末）Ｐ、−Ｐ、を添加した数種の混合粉末を用意し、ま
た比較のため原料粉末として結晶質相合金粉末Ｐ、を用
意し、それら原料粉末の集合体に加熱加圧下で成形処理
を施して構造部材を製造した０本実施例では、前記集合
体として圧粉体が用いられ、また成形処理としては熱間
押出し加工法が適用された。

各構造部材の製造方法は次の通りである。

（１）　第３図（ａ）に示すように、原料粉末１を本体
２と蓋体３とよりなるゴム製罐体４に入れて、それに圧
力４０００ｋｇｆ／ｃｄの条件下で冷間静水圧プレス（
ＣＩＰ）を施した。

（１１）　　同図（ｂ）に示すように、前記冷間静水圧
プレスによって、直径５８ｍ、長さ４０■、密度８７％
の短円柱状圧粉体５を得た。

（ｉｉｉ）　　同図（Ｃ）に示すように、圧粉体５を、
アルミニウム合金（ＡＡ規格　６０６１材）よりなる罐
体６に装填した。この罐体６は、外径７Ｂ＋ｗ＊、長さ
７０ｍｍの本体７と１、その本体７の開口に溶接される
蓋体８とよりなり、２その蓋体８は本体７の内外を連通
ずる通気管９を有する。

（ｉｖ）　　同図（ｄ）に示すように、１体６と共に圧
粉体５を単動式熱間押出し加工［１１０のコンテナ１１
に装填した。この場合、通気管９はダイス１２のダイス
孔１３を貫通してダイハツカ１４内に延びている。

熱間押出し加工機１０において、最大加圧力は５００ト
ン、コンテナ１１の内径は８０ｍ、コンテナ１１の予熱
温度は４００℃に設定された。

次いで通気管９に真空ポンプ１５をゴム管１６を介して
接続し、罐体６内を減圧した。１体６内の真空度が１０
−’Ｔｏｒｒを超えた時点でステム１７を前進させてダ
ミーブロック１８を介し１体６に約１２０トンの荷重を
作用させた。これにより１体６が変形してコンテナ１１
に密着するので、圧粉体５の温度が２２速に上昇し、約
７分間で４００℃に達する。

この加熱および減圧作用によって圧粉体５に含まれたガ
スが抜け、それに伴い１体６内の真空度は低下するが、
圧粉体５の温度が４００℃に達してから約１０分後には
Ｉ　Ｏ”’Ｔｏｒｒを趙えた状態に復帰した。

この温度下における保持時間は、圧粉体５の密度、組成
、組織等により異なるが、１分間〜２時間に設定される
。この製造例では、１体６内の真空度が１０−’Ｔｏｒ
ｒに復帰した時、１体６と共に圧粉体５を押出して、粉
末相互間を接合することにより丸棒状構造部材を得た。

表■は、各構造部材Ｉ〜■の製造条件および物性を示す
、Ｐ１〜Ｐ４は前記混相合金粉末であり、またＰ、は前
記結晶質相合金粉末である。それら合金粉末Ｐ　ｌ””
’　Ｐ　ｓに付された数値は、原料粉末におけるそれら
の体積分率Ｐ（Ｖｆ）を示す。

表■において、構造部材■〜■が本発明により得られた
ものに該当し、同表よりそれら部材■〜■は高強度であ
ると共に伸びも大きいことが判る。

また非晶質相を含む合金粉末を得るためには、冷却速度
等厳しい条件が課されるので、その合金粉末は高コスト
となるが、本発明においては、このような合金粉末を比
較的少量用いればよいので、経済性を向上させることが
できる。

前記のような優れた物性を有する構造部材■〜■が得ら
れる理由は次の通りである。

即ち、混相合金粉末Ｐ１〜Ｐ４が体積分率Ａ（Ｖｆ）５
％以上の非晶質相を含むということは、その製造法に起
因して各合金粉末Ｐ、〜Ｐ４の表層部は非晶質相のみか
ら構成される、ということを意味する。

この非晶質相は、その結晶化に伴い原子の移動を発生す
るので、混相合金粉末Ｐ、−Ｐ、は比較的低押出し比（
約９．７）でも成形性および粉末界面での接合性が良好
であり、この物性を有効に利用することにより、低押出
し比でも原料粉末の成形性を良好にし、また結晶質相合
金粉末Ｐ、相互間を混相合金粉末ＰＩ−Ｐａを介し十分
に接合して、各部材■〜■の高強度化を図ることができ
るのである。これは添加粉末として非晶質相の体積分率
Ａ（Ｖｆ）が１００％の非晶質単相合金粉末を用いた場
合も同様である。

構造部材■、■の場合は混相合金粉末を含まないか、ま
たは混相合金粉末Ｐ４の体積分率Ｐ（Ｖｆ）が５％未満
であることに起因して、前記部材■〜■の場合よりも大
きな押出し圧力を必要とし、また強度が低く、伸びも小
さい。

結晶質相合金粉末Ｐ、のみを用いて、前記部材■〜■と
同等の物性を有する部材を得るためには、構造部材■で
示すように、ダイス孔直径を小さくして押出し比を約１
５に高め、また大きな押出し圧力を必要とする。

本発明における原料粉末の組成としては、前記Ａ　Ｉ−
ｖａ　Ｆ　ｅ　５　Ｙ　３の外に、Ａｆ、、Ｎ　ｉｓ　
Ｙｔｏ、Ａ１＠ａＮ　ｉ　Ｉｏｃ　ｅｈ　、　Ａ１．ｓ
ｚＮ　ｉ　＋ｏＤ　ｙｂ　、　Ａ１５ｓＮｉｓ　Ｙｓ　
Ｃｏｔ　、Ａｌ５ｓＦｅｑ、ｓ　Ｙｔ、ｓ　、ＡＩ！ｍ
ｏＮｉ　＋ｅＣａ　＋ｅ、Ｍ　ｇ　ｓｚＮ　ｉ　＊　Ｙ
　ｔｏ、Ｍ　ｇ　ｑｈ　Ｎ　ｉ＋ｏＣｅ＋ｅｃ　ｒ４　
、Ａｎ！ｓｓＮ　ｉｓ　ＹＩＩＩＢ！　、Ａｌ２゜Ｎｉ
ｓ　ＹｔｏＮｂｉ　、Ａ１５ｓＮｉｓ　Ｃａｂ　、Ａｆ
！ｗ。

Ｎ１７Ｙ３、Ａｎ！＊＋Ｆｅｈ　Ｙｘ　、Ｍｇ＊５Ｎｌ
ｓ　Ｃｅ？、Ｍｇ＊ｈＮ　ｊ＊　Ｙｔ　　（数値は原子
％）等を挙げることができる。

Ｃ１発明の効果本発明によれば、前記のように特定された原料粉末を用
い、またその原料粉末の集合体に成形処理を施す、とい
った手段を採用することによって、低加工率下でも高強
度な構造部材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種合金粉末のｘｍ回折図、第２図は各種合金
粉末の示差熱量分析図、第３図は構造部材の製造側説明
図である。１・・・原料粉末、５・・・圧粉体（集合体）、１０・
・・熱間押出し加工機

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軽合金よりなる原料粉末として、主粉末と添加粉
末とを含み、且つその添加粉末の体積分率Ｐ（Ｖｆ）を
５％以上に設定した混合粉末を調製し、前記主粉末は、
結晶質相の体積分率Ｃ（Ｖｆ）が１００％またはその近
傍の結晶質相合金粉末よりなり、前記添加粉末は、結晶
質相と非晶質相とを含み、且つその非晶質相の体積分率
Ａ（Ｖｆ）が５％以上の混相合金粉末および非晶質相の
体積分率Ａ（Ｖｆ）が１００％の非晶質単相合金粉末の
少なくとも一方よりなり、前記原料粉末の集合体に成形
処理を施すことを特徴とする高強度構造部材の製造方法
。
（２）軽合金よりなる原料粉末の集合体であって、その
原料粉末は主粉末と添加粉末とを含み、且つその添加粉
末の体積分率Ｐ（Ｖｆ）を５％以上に設定した混合粉末
であり、前記主粉末は、結晶質相の体積分率Ｃ（Ｖｆ）
が１００％またはその近傍の結晶質相合金粉末よりなり
、前記添加粉末は、結晶質相と非晶質相とを含み、且つ
その非晶質相の体積分率Ａ（Ｖｆ）が５％以上の混相合
金粉末および非晶質相の体積分率Ａ（Ｖｆ）が１００％
の非晶質単相合金粉末の少なくとも一方よりなることを
特徴とする、高強度構造部材の製造に用いられる原料粉
末集合体。