JPH0635628B2 - 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料の製造方法 - Google Patents
超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料の製造方法Info
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- JPH0635628B2 JPH0635628B2 JP1152804A JP15280489A JPH0635628B2 JP H0635628 B2 JPH0635628 B2 JP H0635628B2 JP 1152804 A JP1152804 A JP 1152804A JP 15280489 A JP15280489 A JP 15280489A JP H0635628 B2 JPH0635628 B2 JP H0635628B2
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- silicon nitride
- composite material
- nitride whisker
- manufacturing
- aluminum composite
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/14—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by powder metallurgy, i.e. by processing mixtures of metal powder and fibres or filaments
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
- C22C49/04—Light metals
- C22C49/06—Aluminium
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F2003/248—Thermal after-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、窒化ケイ素ウイスカや粒子を強化材として２
１２４アルミニウム合金マトリックス中に含み、しかも
超塑性変形の特徴を生ずる複合金属材料の製造方法に関
する。
１２４アルミニウム合金マトリックス中に含み、しかも
超塑性変形の特徴を生ずる複合金属材料の製造方法に関
する。
炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）ウイス
カや粒子などを強化材料とし、アルミニウム合金の如き
金属または合金をマトリックスとする繊維強化金属材料
（ＦＲＭ）は軽くて剛性や強度が高く、耐熱性・耐摩耗
性に優れており、自動車の中高温エンジン部材や航空宇
宙分野などの構造部材としての利用が期待されている。
カや粒子などを強化材料とし、アルミニウム合金の如き
金属または合金をマトリックスとする繊維強化金属材料
（ＦＲＭ）は軽くて剛性や強度が高く、耐熱性・耐摩耗
性に優れており、自動車の中高温エンジン部材や航空宇
宙分野などの構造部材としての利用が期待されている。
これらのＦＲＭを用い自動車のエンジン部品（ピストン
やコネクチングロッドなど）のような比較的単純な部品
は溶湯鍛造法や粉末冶金法などにより溶湯や粉末から直
接製品形状に成形できる。しかし、航空機のドアパネル
などのような板状の素形材を極めて複雑な形状に形成す
るには複合材料の２次加工が必要である。複合材料の２
次加工技術としては熱間精密加工が最も実用的であり、
そのためには複合材料の熱間塑性加工性を向上させ、特
に超塑性化を図ることが技術的ポイントである。
やコネクチングロッドなど）のような比較的単純な部品
は溶湯鍛造法や粉末冶金法などにより溶湯や粉末から直
接製品形状に成形できる。しかし、航空機のドアパネル
などのような板状の素形材を極めて複雑な形状に形成す
るには複合材料の２次加工が必要である。複合材料の２
次加工技術としては熱間精密加工が最も実用的であり、
そのためには複合材料の熱間塑性加工性を向上させ、特
に超塑性化を図ることが技術的ポイントである。
複合材料に強化材料として含まれるＳｉＣやＳｉ3Ｎ4ウ
イスカや粒子は極めて硬く、これらの体積含有率が数％
あるいは数十％になると複合材料の延性（加工性）は著
しく低下する。これはセラミックスウイスカや粒子が欠
陥の発生源となるためである。超塑性複合材料を造るに
はマトリックスとウイスカまたは粒子との界面の接合
強さを強固にすること、また超塑性を発現するのはマト
リックスであるのでマトリックスの結晶粒を微細化す
る加工プロセスを開発することである。
イスカや粒子は極めて硬く、これらの体積含有率が数％
あるいは数十％になると複合材料の延性（加工性）は著
しく低下する。これはセラミックスウイスカや粒子が欠
陥の発生源となるためである。超塑性複合材料を造るに
はマトリックスとウイスカまたは粒子との界面の接合
強さを強固にすること、また超塑性を発現するのはマト
リックスであるのでマトリックスの結晶粒を微細化す
る加工プロセスを開発することである。
そこで本発明では、上記問題点を解決すべく窒化ケイ素
ウイスカまたは粒子を強化材として含むアルミニウム基
複合材料の製造法において、ウイスカまたは粒子とアル
ミニウム合金粉末とを湿式混合し、混合粉を真空中で加
圧焼結し、さらに大気中で再圧縮および熱間押出し加工
する方法を採用する。
ウイスカまたは粒子を強化材として含むアルミニウム基
複合材料の製造法において、ウイスカまたは粒子とアル
ミニウム合金粉末とを湿式混合し、混合粉を真空中で加
圧焼結し、さらに大気中で再圧縮および熱間押出し加工
する方法を採用する。
本発明による方法において、４４μｍアンダーの微細な
２１２４アルミニウム合金粉末とＳｉ3Ｎ4ウイスカとを
均一に混合し加圧燃焼させると第１図のようにアルミニ
ウムマトリックス中にウイスカが均一に分散し、しかも
再圧縮と熱間押出し加工によりマトリックスとウイスカ
との界面状態も良好になる。マトリックスの結晶粒径に
ついては元々微細なアルミニウム合金粉末を用いてお
り、熱間加工の間においてもウイスカによる転位の増殖
が結晶粒の成長を抑制する作用をなし、結晶粒の微細化
が可能となる。
２１２４アルミニウム合金粉末とＳｉ3Ｎ4ウイスカとを
均一に混合し加圧燃焼させると第１図のようにアルミニ
ウムマトリックス中にウイスカが均一に分散し、しかも
再圧縮と熱間押出し加工によりマトリックスとウイスカ
との界面状態も良好になる。マトリックスの結晶粒径に
ついては元々微細なアルミニウム合金粉末を用いてお
り、熱間加工の間においてもウイスカによる転位の増殖
が結晶粒の成長を抑制する作用をなし、結晶粒の微細化
が可能となる。
以下本発明の実施例を説明する。
窒化ケイ素ウイスカと２１２４アルミニウム合金粉末
（４４μｍアンダー）とをウイスカ含有体積率が２０％
になるように量り、アルコール中にて超音波を付加し両
者を均一に混合する。蒸発によりアルコールを除去後ホ
ットプレスを用い真空中にて温度６００℃、圧力２００
ＭＰａにて加圧焼結させる。その後、温度６００℃、圧
力４００ＭＰａ、大気中にて２０分間保持し、再圧縮を
行う。これをアルミニウム管に入れ、温度５００℃、押
出し比４４で静的に熱間押出し加工し、φ６mmの棒材に
加工し複合材料ができあがる。さらに、Ｔ６熱処理（５
００℃−３時間保持後水冷、１９０℃−１６時間以上保
持後空冷）を行い析出効果による強度向上を図る。
（４４μｍアンダー）とをウイスカ含有体積率が２０％
になるように量り、アルコール中にて超音波を付加し両
者を均一に混合する。蒸発によりアルコールを除去後ホ
ットプレスを用い真空中にて温度６００℃、圧力２００
ＭＰａにて加圧焼結させる。その後、温度６００℃、圧
力４００ＭＰａ、大気中にて２０分間保持し、再圧縮を
行う。これをアルミニウム管に入れ、温度５００℃、押
出し比４４で静的に熱間押出し加工し、φ６mmの棒材に
加工し複合材料ができあがる。さらに、Ｔ６熱処理（５
００℃−３時間保持後水冷、１９０℃−１６時間以上保
持後空冷）を行い析出効果による強度向上を図る。
以上述べた本発明において、窒化ケイ素ウイスカ強化２
１２４アルミニウム基複合材料を５２５℃の温度で引張
試験を行った結果超塑性が発現したことを図２と図３に
示す。図２は複合材料の変形抵抗とひずみ速度の関係を
示す。両対数表での両者の傾きはひずみ速度感受性数ｍ
値である。ｍ値は０．５となり、０．３以上が超塑性発
現の基準値であるので充分満足している。図３は全伸び
とひずみ速度の関係である。全伸びはひずみ速度が０．
１７ １／秒で２００〜２５０％であった。２５０％が
実用的な伸びと言われており、この大きな全伸びは超塑
性発現によるものである。
１２４アルミニウム基複合材料を５２５℃の温度で引張
試験を行った結果超塑性が発現したことを図２と図３に
示す。図２は複合材料の変形抵抗とひずみ速度の関係を
示す。両対数表での両者の傾きはひずみ速度感受性数ｍ
値である。ｍ値は０．５となり、０．３以上が超塑性発
現の基準値であるので充分満足している。図３は全伸び
とひずみ速度の関係である。全伸びはひずみ速度が０．
１７ １／秒で２００〜２５０％であった。２５０％が
実用的な伸びと言われており、この大きな全伸びは超塑
性発現によるものである。
第１図は、本発明により造った複合材料の金属組織を表
わす顕微鏡写真である。１……マトリックス、２……ウ
イスカ、３……析出物。第２図は複合材料を引張変形さ
せたときの変形抵抗とひずみ速度の関係をあらわす図、
第３図は全伸びとひずみ速度の関係をあらわす図であ
る。
わす顕微鏡写真である。１……マトリックス、２……ウ
イスカ、３……析出物。第２図は複合材料を引張変形さ
せたときの変形抵抗とひずみ速度の関係をあらわす図、
第３図は全伸びとひずみ速度の関係をあらわす図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】α型またはβ型の窒化ケイ素ウイスカと粒
度４４μｍ以下の２１２４アルミニウム合金粉末とをア
ルコールのごとき有機溶媒中に入れ超音波振動を加え均
一に混合後、溶媒を蒸発により除去した混合粉末を真空
中にて加圧焼結し、その後再圧縮と熱間押出し加工を加
え、さらに熱処理により時効硬化することを特徴とする
超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化アルミニウム合金の製造
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152804A JPH0635628B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料の製造方法 |
| US07/497,884 US4980122A (en) | 1989-06-15 | 1990-03-23 | Method for production of superplastic composite material having aluminum metal substance reinforced with silicon nitride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152804A JPH0635628B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320423A JPH0320423A (ja) | 1991-01-29 |
| JPH0635628B2 true JPH0635628B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=15548520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1152804A Expired - Lifetime JPH0635628B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4980122A (ja) |
| JP (1) | JPH0635628B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993024964A1 (en) * | 1992-05-22 | 1993-12-09 | The Carborundum Company | High porosity aluminum nitride separator |
| KR102083075B1 (ko) * | 2018-02-08 | 2020-02-28 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 합금 박막 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4685607A (en) * | 1984-05-21 | 1987-08-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride ceramic-metal complex material and method of producing the same |
| US4894088A (en) * | 1986-12-16 | 1990-01-16 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Pellet for fabricating metal matrix composite and method of preparing the pellet |
| US4735656A (en) * | 1986-12-29 | 1988-04-05 | United Technologies Corporation | Abrasive material, especially for turbine blade tips |
| US4889686A (en) * | 1989-02-17 | 1989-12-26 | General Electric Company | Composite containing coated fibrous material |
-
1989
- 1989-06-15 JP JP1152804A patent/JPH0635628B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-03-23 US US07/497,884 patent/US4980122A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0320423A (ja) | 1991-01-29 |
| US4980122A (en) | 1990-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |