JPH07197168A - 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金 - Google Patents

強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金

Info

Publication number
JPH07197168A
JPH07197168A JP35441693A JP35441693A JPH07197168A JP H07197168 A JPH07197168 A JP H07197168A JP 35441693 A JP35441693 A JP 35441693A JP 35441693 A JP35441693 A JP 35441693A JP H07197168 A JPH07197168 A JP H07197168A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
aluminum alloy
wear resistance
sintered
hard phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP35441693A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3291551B2 (ja
Inventor
Koji Kobayashi
孝司 小林
Kazuyuki Hoshino
和之 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP35441693A priority Critical patent/JP3291551B2/ja
Publication of JPH07197168A publication Critical patent/JPH07197168A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3291551B2 publication Critical patent/JP3291551B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウ
ム合金を提供する。 【構成】 平均粒径:1.5〜15μmのSi結晶粒1
が、Si:2.5〜13重量%の高Siアルミニウム合
金島素地3中に40〜70面積%の割合で過密に集合晶
出して平均寸法:20〜150μmの大きさの高Siグ
ループ硬質相2を形成し、このSiグループ硬質相2が
Si:0.05〜2重量%の低Siアルミニウム合金素
地4中に分散している組織を有することを特徴とする焼
結アルミニウム合金。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、乗用車用オ
イルポンプのギヤ、並びに乗用車エンジンのカムスプロ
ケットなど軽量で強度および耐摩耗性を必要とする各種
機械部品を製造するための焼結アルミニウム合金に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、軽量で、強度及び耐摩耗性が要
求される機械部品の製造には、特公平1−20215号
公報で示される様なSi:8〜30wt%含有のアルミニ
ウム合金が用いられている。しかしながらこの合金は、
公報に記載されている通り、通常の粉末冶金法では製造
が困難なため、300℃〜液相生成温度以下に加熱、も
しくは焼結した後、前記温度範囲で鍛造、あるいは押し
出しの強加工を施し、Siを粗大化させずに密度比95
%以上に緻密化することで目的とする合金を得ている
が、上記、熱間での鍛造あるいは押し出しなどの工程が
必要なため、コストが高くなる等の欠点があった。
【0003】そこで、焼結工程だけで強度の優れた焼結
アルミニウム合金を得る方法も提案されている(特開平
4−365832号公報参照)。
【0004】この方法により焼結アルミニウム合金を製
造するには、原料粉末として、Si:16〜30重量%
未満を含有し、残りが実質的にAlからなる初晶Si晶
出のAl−Si系合金粉末を用意し、さらに純Al粉
末、Cu粉末およびMg粉末を用意し、これら原料粉末
を添加混合し、得られた混合粉末を成形圧力:2.5to
n /cm2 以上にて圧粉体に成形し、この圧粉体を520
〜570℃にて焼結することにより得られる。
【0005】このようにして得られた焼結アルミニウム
合金は、Si:2〜16重量%、Cu:2.0〜4.5
重量%、Mg:0.2〜1.5重量%を含有し、残りが
実質的にAlからなる成分組成を有し、初晶Siが均一
分散している組織を有し、少ないSi含有量であっても
初晶Siの均一分散により耐摩耗性を良好に維持するこ
とができるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、回転駆
動装置の性能の向上に伴って、そこに使用される部品も
苛酷な条件下で使用されるようになり、かかる苛酷な条
件下での使用に耐え得ることが要求されているが、上記
従来の初晶Siが均一分散した組織を有する焼結アルミ
ニウム合金では十分に満足できる機械的特性(特に、強
度および耐摩耗性)を有する部品を製造することはでき
なかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
従来よりも一層強度および耐摩耗性に優れたSi含有焼
結アルミニウム合金を得るべく研究を行った結果、
(a) Si結晶粒の分布および素地組織が焼結アルミ
ニウム合金の強度および耐摩耗性に大きく影響を及ぼ
し、Si結晶粒がSi:2.5〜12重量%含有の高S
iアルミニウム合金素地中に集合晶出させて高Siグル
ープ硬質相を形成し、この高Siグループ硬質相がS
i:0.05〜2.0重量%含有の低Siアルミニウム
合金素地中に分散している組織を有する焼結アルミニウ
ム合金は、従来の焼結アルミニウム合金よりも強度およ
び耐摩耗性が向上する。
【0008】(b) 上記Si結晶粒がSi:2.5〜
12重量%含有の高Siアルミニウム合金島素地中に集
合した高Siグループ硬質相を有する組織を持ち、強度
および耐摩耗性に優れた合金を得るには、グループ硬質
相形成用の原料粉末としてSi:13〜60重量%含有
する、冷却速度:102 ℃/秒以上で製造されたAl合
金粉末、好ましくはアモルファスAl合金粉末を用いる
ことにより得られる、などの研究結果を得たのである。
【0009】この発明は、かかる研究結果に基づいてな
されたものであって、Si結晶粒がSi:2.5〜12
重量%含有の高Siアルミニウム合金島素地中に集合し
て高Siグループ硬質相を形成し、この高Siグループ
硬質相がSi:0.05〜2.0重量%含有の低Siア
ルミニウム合金素地中に分散している組織を有する強度
および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金に特徴を
有するものである。
【0010】図1は、この発明の焼結アルミニウム合金
の組織写真を模写した組織の説明図である。
【0011】図1において1は、Si結晶粒である。こ
のSi結晶粒1は、平均粒径が1.5μmより小さいと
耐摩耗性に寄与する効果が少なくなるので好ましくな
く、一方、15μmより大きいと材料の強度が低下し、
かつ切削性が低下するので好ましくない。したがって、
Si結晶粒の平均粒径:1.5〜15μmの範囲内に定
めた。
【0012】上記Si結晶粒1は、Si:2.5〜12
重量%含有の高Siアルミニウム合金島素地3中に集合
して図1に示されるような高Siグループ硬質相2を形
成し、この高Siグループ硬質相2がSi:0.05〜
2重量%含有の低Siアルミニウム合金素地4中に分散
している。
【0013】上記高Siグループ硬質相2を構成する高
Siアルミニウム合金島素地3は、平均寸法が20〜1
50μmの範囲内にあり、この高Siアルミニウム合金
島素地3中にSi結晶粒1が10〜70面積%の割合で
過密に集合し形成されている。この範囲に限定した理由
は、高Siアルミニウム合金島素地3が平均寸法で15
0μmを越えると十分な強度が得られず、一方、20μ
m未満では十分な耐摩耗性が得られないことによるもの
であり、またSi結晶粒1が10面積%未満では耐摩耗
性に及ぼす効果が十分でなく、一方、70面積%を越え
て過密に集合せしめると相手攻撃性が顕著になると共に
切削性も劣るようになるので好ましくないことによるも
のである。
【0014】上述の平均寸法が20〜150μmの範囲
内にある高Siアルミニウム合金島素地3中に平均粒
径:1.5〜15μmのSi結晶粒が10〜70面積%
の割合で過密に集合してなる高Siグループ硬質相2
は、素地4に3〜50面積%の割合で分散していること
が好ましい。その理由は、3面積%未満では耐摩耗性に
及ぼす効果が少なくなり、一方、50面積%を越えると
材料の強度が格段に低下するので好ましくないことによ
るものである。
【0015】前記したように、上述のようなグループ硬
質相が分散した組織を有し、強度および耐摩耗性に優れ
た合金を得るには、グループ硬質相形成用の原料粉末と
してSi:13〜60重量%含有する、冷却速度:10
2 ℃/秒以上で製造されたAl合金粉末、好ましくはア
モルファスAl合金粉末を用いることにより得ることが
できるが、それは以下の理由による。
【0016】硬質相形成用Al合金粉末中のSi成分
は、焼結時の加熱により硬質なSi結晶として成長・粗
大化していくが、102 ℃/秒以下の冷却速度で製造さ
れたAl合金粉末は、粉末中のSi成分が既に粗大な初
晶Siとして晶出しており、このSi結晶が焼結時に更
に粗大化するため15μm以下の粒径にコントロールで
きず、且つ、1.5〜15μmのSi結晶が集合して成
るグループ硬質相を形成せず粗大なSi結晶として分散
するようになり、材料の強度や切削性を低下させる原因
となることによる。また、前記理由より、グループ硬質
相形成用Al合金粉末原料としては、アモルファス粉末
が、焼結時にSi結晶粒径をより制御しやすいため、好
ましい。
【0017】さらに、この発明の焼結アルミニウム合金
の素地4に、少量のSiを含有させることにより素地4
を固溶強化し、さらに他の元素と化合物(例えばMg2
Si等)を形成させて分散強化させることができるが、
Si含有量は0.05重量%未満では所望の効果が得ら
れず、一方、2.0重量%を越えると素地が脆化して強
度が低下するので好ましくない。したがって、素地4に
含まれるSi含有量は0.05〜2.0重量%の範囲内
にあることが好ましい。
【0018】
【実施例】原料粉末として、いずれもアトマイズ法によ
り製造された粒度−100メッシュの純Al粉末、Al
−50重量%Zn粉末、Al−5重量%Mg粉末、Al
−30重量%Cu粉末、Al−10重量%Fe粉末、A
l−8重量%Si粉末、およびグループ硬質相形成用の
表1に示される平均粒径と組成を有する、アトマイズ法
により103 〜104 ℃/秒の冷却速度で製造されたA
l−高Si系粉末と、単ロール急冷凝固法により105
℃/秒以上の冷却速度で製造されたアモルファスリボン
を粉砕して得たアモルファスAl−高Si系粉末を用意
した。
【0019】これら原料粉末を表2に示される割合で配
合し混合したのち、加圧力:4ton/cm2 で成形体を作
製し、得られた成形体を表3の条件で焼結し、5.5to
n /cm2 の加圧力で矯正(再圧縮)を施し、溶体化処理
および時効処理することにより本発明焼結アルミニウム
合金(以下、本発明合金という)1〜11および比較焼
結アルミニウム合金(以下、比較合金という)1〜10
を作製した。
【0020】得られた本発明合金1〜11および比較合
金1〜10の組織を金属顕微鏡で観察し、その組織のS
i結晶粒の平均粒径、Si結晶粒が集合して出来た高S
iグループ硬質相のSi結晶粒の集合密度および高Si
グループ硬質相の平均寸法、並びに高Siグループ硬質
相が低Siアルミニウム合金素地中に分散している割合
を測定し、それらの測定値を表4〜5に示した。さらに
高Siグループ硬質相が分散している低Siアルミニウ
ム合金素地のSi含有量および高Siグループ硬質相を
構成する高Siアルミニウム合金島素地のSi含有量に
ついてもX線回析により測定し、それらの測定結果につ
いても表4〜5に示した。
【0021】さらに比較のために、通常の初晶Siが析
出しているSi:20重量%を含有し、残りがAlおよ
び不可避不純物からなる粒度−100メッシュのアトマ
イズ粉末および、いずれも−100メッシュの粒度のC
u粉末、Mg粉末、純Al粉末を用意し、このアトマイ
ズ粉末を表2に示される割合で配合し、混合したのち加
圧力:4ton /cm2 で成形し、表3に示される条件で焼
結、溶体化処理および時効処理することにより従来焼結
アルミニウム合金(以下、従来合金という)を作製し
た。
【0022】得られた本発明合金1〜11、比較合金1
〜10および従来合金を用い、たて:10mm、横:10
mm、厚さ:40mmの寸法を有するブロックを作製し、こ
のブロックを回転する鋳鉄(FC250)製の外径:4
0mm、内径:30mm、幅:15mmの寸法を有するリング
に一定荷重で押し付けるブロックオンリング型の摩耗試
験を行なった。
【0023】試験条件は下記の通りである。
【0024】荷重:30kgf 、 摺動速度:5m/秒、 摺動距離:1500m、 潤滑:エンジンオイル滴下(ガソリンエンジン用)、 かかる条件のブロックオンリング型摩耗試験を行ったの
ち、ブロックの体積摩耗量を測定し、その結果を表4〜
5に示した。
【0025】さらに、本発明合金1〜11、比較合金1
〜10および従来合金を用いてJIS規格JISZ25
50に基づく引張り試験片を作製し、この試験片を用い
て引張り強さを測定し、これらの測定値を表4〜5に示
した。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】
【表5】
【0031】
【発明の効果】表1〜表5に示される結果から、平均粒
径:1.5〜15μmの範囲内にあるSi結晶粒が、S
i:2.5〜12重量%の高Siアルミニウム合金島素
地中に10〜70面積%の割合で過密に集合晶出して平
均寸法:20〜150μmの大きさの高Siグループ硬
質相を形成し、この高Siグループ硬質相がSi:0.
05〜2.0重量%の低Siアルミニウム合金素地中に
分散している組織を有する本発明合金1〜11は、従来
合金と比較して、引張り強さおよび耐摩耗性に優れてい
ることがわかる。
【0032】しかし、この発明の範囲から外れている比
較合金1〜10は、引張り強さまたは耐摩耗性の少なく
ともいずれかの特性が劣ることがわかる。
【0033】上述のように、この発明の焼結アルミニウ
ム合金を用いて機械部品等を製造すると、従来よりも機
械的強度の優れた機械部品を製造することができ、苛酷
な使用に耐えることができるので、駆動装置等の性能向
上に大いに貢献しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の焼結アルミニウム合金の組織を説明
するための模写説明図である。
【符号の説明】 1 Si結晶粒 2 高Siグループ硬質相 3 高Siアルミニウム合金島素地 4 低Siアルミニウム合金素地

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si結晶粒がSi:2.5〜12重量%
    含有の高Siアルミニウム合金島素地中に集合して高S
    iグループ硬質相を形成し、この高Siグループ硬質相
    がSi:0.05〜2.0重量%含有の低Siアルミニ
    ウム合金素地中に分散している組織を有することを特徴
    とする強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合
    金。
  2. 【請求項2】 Si結晶粒がSi:2.5〜12重量%
    含有の高Siアルミニウム島素地中に10〜70面積%
    の割合で過密に集合晶出した高Siグループ硬質相を形
    成し、この高Siグループ硬質相がSi:0.05〜
    2.0重量%含有の低Siアルミニウム合金素地中に分
    散している組織を有することを特徴とする強度および耐
    摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金。
  3. 【請求項3】 Si結晶粒がSi:2.5〜12重量%
    含有の高Siアルミニウム合金島素地中に10〜70面
    積%の割合で過密に集合して平均寸法:20〜150μ
    mの範囲内にある大きさの高Siグループ硬質相を形成
    し、この高Siグループ硬質相がSi:0.05〜2.
    0重量%含有の低Siアルミニウム合金素地中に分散し
    ている組織を有することを特徴とする強度および耐摩耗
    性に優れた焼結アルミニウム合金。
  4. 【請求項4】 上記Si結晶粒の平均粒径は1.5〜1
    5μmの範囲内にあることを特徴とする請求項1,2ま
    たは3記載の強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニ
    ウム合金。
JP35441693A 1993-12-28 1993-12-28 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金 Expired - Fee Related JP3291551B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35441693A JP3291551B2 (ja) 1993-12-28 1993-12-28 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35441693A JP3291551B2 (ja) 1993-12-28 1993-12-28 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07197168A true JPH07197168A (ja) 1995-08-01
JP3291551B2 JP3291551B2 (ja) 2002-06-10

Family

ID=18437414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35441693A Expired - Fee Related JP3291551B2 (ja) 1993-12-28 1993-12-28 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3291551B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7166254B2 (en) 2002-05-14 2007-01-23 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Process for producing sintered aluminum alloy
JP2013227658A (ja) * 2012-03-30 2013-11-07 Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd 摺動部材、及び摺動部材の製造方法
JP2015068185A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 住友電工焼結合金株式会社 オイルポンプ用ロータ
CN114151531A (zh) * 2021-12-30 2022-03-08 亚超特新材料技术有限公司 一种用于链条和皮带传动装置的轻量化铝基复合材料传动圆盘

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7166254B2 (en) 2002-05-14 2007-01-23 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Process for producing sintered aluminum alloy
JP2013227658A (ja) * 2012-03-30 2013-11-07 Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd 摺動部材、及び摺動部材の製造方法
JP2015068185A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 住友電工焼結合金株式会社 オイルポンプ用ロータ
CN114151531A (zh) * 2021-12-30 2022-03-08 亚超特新材料技术有限公司 一种用于链条和皮带传动装置的轻量化铝基复合材料传动圆盘

Also Published As

Publication number Publication date
JP3291551B2 (ja) 2002-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4702885A (en) Aluminum alloy and method for producing the same
US4177069A (en) Process for manufacturing sintered compacts of aluminum-base alloys
DE102009016111B4 (de) Druckgusskörper aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Gusslegierung und Verfahren zu dessen Herstellung
JP2703840B2 (ja) 高強度の過共晶A1―Si系粉末冶金合金
JPH0120215B2 (ja)
JPH07197168A (ja) 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金
JP3329046B2 (ja) 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金
US6706126B2 (en) Aluminum alloy for sliding bearing and its production method
JPS6365051A (ja) 耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造法
JP3184367B2 (ja) 高靭性Al−Si系合金の製造方法
US6899844B2 (en) Production method of aluminum alloy for sliding bearing
EP0137180B1 (en) Heat-resisting aluminium alloy
JP2790774B2 (ja) 靭性に優れた高弾性アルミニウム合金
JP3104309B2 (ja) 靭性のすぐれたAl−Si系合金製熱間鍛造部材の製造法
JP4704720B2 (ja) 高温疲労特性に優れた耐熱性Al基合金
EP1099855A2 (en) Internal gear oil pump made of aluminium alloys
JPH04131352A (ja) 耐摩耗性に優れたAl―Si―Mg系焼結合金
JP3250132B2 (ja) 高強度および高靭性を有する遊離黒鉛析出鉄系焼結材料
CN108103423A (zh) 一种压装缸体弹簧
JP2921114B2 (ja) 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
JP3250131B2 (ja) 高強度および高靭性を有する遊離黒鉛析出鉄系焼結体
JPH06212320A (ja) 高機能性Al合金材料およびその製造方法
JPH1143729A (ja) 高温強度に優れたアルミニウム複合材料の製造方法
JP2003342660A (ja) 強度および耐摩耗性に優れた焼結アルミニウム合金
JPH04131346A (ja) 耐摩耗性に優れたAl―Si系焼結合金

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020212

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees