JPH07300634A

JPH07300634A - ＡｌまたはＡｌ合金複合材料の製法

Info

Publication number: JPH07300634A
Application number: JP9357594A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nomura; 正裕野村; Hiroyuki Morimoto; 啓之森本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-05-02
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【構成】ＡｌまたはＡｌ合金溶湯中に、炭化物形成元
素と固体状炭素源を添加し、該溶湯に攪拌を加えつつ１
１００〜１５００℃の温度で反応させて炭化物粒子を生
成・分散させた後、溶湯温度を液相温度以上１０００℃
以下に降下させてから鋳込みを行ない、あるいは降温後
に高揮発性合金元素を添加し成分調整してから鋳込みを
行なう。【効果】気孔や空洞等の内部欠陥がなく、また高揮発
性合金元素を添加して成分調整を行なう場合も該合金元
素の揮発ロスが起こらず、均質でしかも耐熱性、比強
度、比弾性等のいずれにおいても高レベルで安定した物
性を示すＡｌまたはＡｌ合金複合材料を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気孔や空洞等の内部欠
陥がなく、かつ比強度、比弾性率、耐熱性、耐摩耗性等
の優れたＡｌまたはＡｌ合金複合材料を製造する方法に
関するものであり、この方法で得られる複合材料は、自
動車、船舶、航空機等のエンジン部品、制動機部品、駆
動伝達部品、更には電算機や医療用機器等の広い分野に
渡って有効に活用することができる。

【０００２】

【従来の技術】ＡｌまたはＡｌ合金（以下、Ａｌ合金で
代表することがある）は軽量で比強度が高いという特性
を有している反面、一般に軟質で且つ耐熱性や耐摩耗性
に劣るという欠点があるため、適用分野は著しく制限さ
れている。ところが最近、Ａｌ合金中にＴｉＣやＳｉＣ
などの炭化物粒子等を強化材として分散せしめ、強度、
剛性、耐熱性、耐摩耗性等の物性を高めたＡｌ合金複合
材料が開発されるに及び、軽量化、高性能化が強く望ま
れる宇宙、航空機、自動車等の輸送機器分野の構造部材
や、エンジン用部材、更には精密機器用部材等として注
目を集めている。

【０００３】こうしたＡｌ合金複合材料を製造するに当
たっては、Ａｌ合金粉末と炭化物等の強化粒子を混合
した後、高温・高圧下で成形する粉末冶金法、Ａｌ合
金を半溶融状態とし、攪拌しながら炭化物等の強化粒子
を混合するコンポキャスト法、炭化物等の強化粒子で
プリフォームを作製しておき、これにＡｌ合金溶湯を注
入するスクイズキャスト法等が提唱されている。ところ
がこれらの方法では、いずれも製造プロセスが複雑で製
品コストが高くなる、或いは高精度の温度管理や生産設
備が必要となる、といった問題が避けられなかった。

【０００４】また近年ではin situ 法として、Ａｌ合金
溶湯中に炭化物形成性元素を添加しておき、その溶湯中
にメタンなどの炭素源となるガスを吹き込んで炭化物を
生成させる方法が提案されている（例えば、米国特許第
4808372 号）。また本発明者等は、Ａｌ合金溶湯に炭化
物形成元素と固体状の炭素源を添加し、溶湯中で炭化物
を反応生成させる方法を開発し、別途特許出願を済ませ
ている。この方法によれば、炭素源として固体を使用す
るので、メタンの様な気体炭素源を使用する方法に比べ
て爆発の危険が少なく操業安全性が高められるばかりで
なく、炭化物生成反応時の気泡の混入が起こりにくく、
更には炭素源としての歩留も向上しコスト低減が図れる
といった利点を得ることができる。

【０００５】ところが、これらIn situ 法を利用してＡ
ｌ合金溶湯中で炭化物を反応生成させた複合金属溶湯を
使用すると、鋳造工程で溶湯が膨れを生じたり、あるい
は鋳造製品内に気孔や空洞等の内部欠陥が生じ、安定し
た強度特性の鋳造製品が得られにくいという問題が生じ
てくる。

【０００６】また、上記の方法によりＡｌ合金溶湯中で
炭化物の反応生成を行なう場合、該炭化物の生成を効率
よく進めるには、処理温度を１１００℃以上の高温にし
なければならないが、この様な高温条件下で例えばＣ
ｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｉの様に揮発性の高い合金元素を添
加して成分調整を行なうと、それらが溶湯温度によって
揮発し、合金元素のロスが生じるばかりでなく、該合金
元素の歩留が不安定になって得られる合金組成にバラツ
キが生じ、ひいては添加合金元素による固溶強化量や析
出強化量等の改質効果が変動し、安定した品質のＡｌ合
金複合材料を得ることができなくなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な問
題点に着目してなされたものであって、その目的は、前
述の様な気孔や空洞などの内部欠陥を解消すると共に、
揮発性の高い合金元素を用いて成分調整する際における
添加合金元素の揮発ロスを抑え、歩留を高めて目標成分
組成に確実に調整し、安定した物理的特性のＡｌ合金複
合材料を効率よく製造することのできる方法を確立しよ
うとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るＡｌまたはＡｌ合金複合材料の製
法とは、ＡｌまたはＡｌ合金溶湯中に、炭化物形成元素
と固体状炭素源を添加し、該溶湯を攪拌しつつ１１００
〜１５００℃の温度で反応させて炭化物粒子を生成・分
散させた後、溶湯温度を液相温度以上１０００℃以下に
降下させてから鋳込みを行なうところに要旨を有するも
のである。

【０００９】また本発明に係る他の構成は、Ａｌまたは
Ａｌ合金溶湯中に、炭化物形成元素と固体状炭素源を添
加し、該溶湯を攪拌しつつ１１００〜１５００℃の温度
で反応させて炭化物粒子を生成・分散させた後、溶湯温
度を液相温度以上１０００℃以下の温度に降下させ、該
溶湯に高揮発性合金元素を添加し成分調整してから鋳込
みを行なうところに要旨が存在する。

【００１０】尚、上記において炭化物形成元素として
は、Ｂ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃ
ｅ，Ｍｏ，ＨｆおよびＷ等が例示され、これらは単独で
使用し得る他、必要により２種以上を併用することがで
きる。また成分調整用として使用される高揮発性合金元
素としては、Ｃｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｉ等が例示され、こ
れらも単独で使用し得る他、必要により２種以上を複合
して使用することができる。

【００１１】

【作用】Ａｌ合金複合材料のin situ 製造方法とは、溶
湯撹拌混合法の様に予め製造した炭化物粉末をＡｌ合金
溶湯中に添加して混合分散させるのではなく、炭化物が
例えばＴｉＣであるならば、ＴｉとＣを別々にＡｌ溶湯
中に添加し、溶湯中で化学反応を起こさせてＴｉＣを生
成・分散させる方法であるから、Ａｌ合金溶湯と炭化物
微粒子との濡れ性不良により分散状態が不均一になると
いった、従来の溶湯撹拌混合法に指摘される問題点は回
避される。

【００１２】この場合、Ａｌ合金溶湯中で炭化物粒子を
効率よく反応生成させると共に、生成する炭化物粒子を
溶湯内へ均一に分散させるには、溶湯温度を１１００℃
以上の高温に加熱しなければならない。ところが、この
様に高温に加熱された炭化物粒子含有Ａｌ合金溶湯（以
下、複合溶湯ということがある）を用いて鋳造を行なう
と、前述の如く鋳造工程で複合溶湯の膨れが生じたり、
あるいは鋳造製品内に気孔や空洞等の内部欠陥ができる
という問題が生じてくる。しかもこの様な高温条件下で
前述の様な高揮発性の合金元素を添加すると、それらが
溶湯温度によって揮発し、その歩留が低下して目標添加
量を確保できなくなり、合金組成も不安定になって製品
の物性が非常に不確定になってくる。

【００１３】そこで、こうした問題点の改善を最終の目
的とし、まず気孔等の内部欠陥の発生原因を追求したと
ころ、次の様な事実が明らかとなった。即ち、まず第１
の理由は、複合溶湯の鋳込みを高温状態で行なった場合
に生じる凝固収縮によるものであり、他の理由は、高温
の複合溶湯内に溶解した雰囲気ガス（水素等）成分中の
原子やイオンが、鋳造時の温度低下により複合溶湯内で
ガス状となって遊離し、これがガス欠陥として鋳造製品
内部に現われることが確認された。また、添加合金元素
の歩留り低下が、高温度の溶湯熱による揮発に起因する
ことは明白である。

【００１４】そこで、上記の様な難点を生ずる原因を解
消し、内部欠陥がなくしかも添加合金元素の歩留を高め
て、目標組成通りで高品質の鋳造製品を安定して得るこ
とができる方法を確立すべく、更に研究を進めた。その
結果、炭化物の生成反応は１１００〜１５００℃の高温
で行なうことによって、必要量の炭化物を効率よく生成
せしめ、その後、複合溶湯を１０００℃以下の温度に降
温し、次いで高揮発性の合金元素添加による成分調整を
行なってから鋳込みを行なえば、該降温により鋳造時の
凝固収縮量が低減されると共に、該複合溶湯内に過飽和
に溶解している気体成分は降温工程で溶湯内から湯面上
方へ放散され、且つ添加合金元素の揮発も最小限に抑え
られ、内部欠陥がなく且つ目標組成通りのＡｌ合金複合
鋳造製品が安定して得られることを知った。

【００１５】上記の様に本発明では、炭化物の生成反応
時の温度条件は比較的高温に設定することによって反応
効率を高め、この複合溶湯を１０００℃以下に降温して
から鋳込みを行ない、あるいは１０００℃以下の温度に
降温した後高揮発性の合金元素を添加して成分調整を行
ない、しかる後に鋳造を行なうものであり、こうした条
件設定を行なうことによって、鋳造時に発生する気孔や
空洞欠陥の発生を防止し、あるいは高揮発性合金元素の
揮発ロスを最小限に抑えるものである。

【００１６】ここで、炭化物生成反応時の温度が１１０
０℃未満の低温では炭化物の生成に長時間を要するので
実用的でなく、一方１５００℃を超える高温にしてもそ
れ以上の反応促進効果が得られる訳ではなく、むしろＡ
ｌ合金溶湯の酸化、窒化等の問題が起こってくる。従っ
て、炭化物生成反応時の温度は１１００〜１５００℃の
範囲、より好ましくは１１００〜１４００℃程度とすべ
きである。

【００１７】一方、合金元素添加による成分調整温度お
よび鋳込み温度については、１０００℃以下の温度で且
つＡｌ合金溶湯の液相温度以上であれば低い方が好まし
いが、鋳込み温度が余り低くなり過ぎると温度降下のた
めの所要時間が長くなってその間に炭化物粒子同士が合
体して粗大化し、炭化物粒子の均一な微細分散が阻害さ
れて鋳造品の均質性が悪くなったり、あるいは溶湯の粘
性が高くなり過ぎて添加合金元素の分散が不十分とな
り、合金組成が不均一になる恐れがあるので、好ましく
は７００〜８５０℃の温度範囲で成分調整および鋳込み
を行なうのがよい。

【００１８】尚、炭化物粒子反応生成温度から成分調整
温度および鋳込み温度までの降温は、炉冷、空冷など特
に制限されないが、炭化物粒子の合体による粗大化ある
いは炭化物粒子の沈降による鋳造製品の不均質化等を防
止する上では、処理炉を水冷ジャケット等によって積極
的に冷却することにより、できるだけ短時間で鋳込み温
度まで冷却するのがよい。但し、該降温時間が余り短く
なり過ぎると、溶湯内に生じた過飽和ガス成分の溶湯外
への放散が不十分になることがあるので、この場合は、
成分調整温度まで冷却した後合金元素を添加してから等
温保持することにより、添加合金元素を十分に混合・拡
散させると共に、過飽和ガス成分を十分に放散させてか
ら鋳込みを行なうことが望まれる。

【００１９】特に、炭化物粒子の生成量が体積分率で１
０％を超える多量になると、固液２相からなる複合溶湯
は非常に高粘性になって、添加合金元素の混合・拡散お
よびガス成分の放散が起こりにくくなる傾向があるの
で、この様な場合は、添加合金元素の混合・拡散と過飽
和ガス成分の放散をより効果的に進めるため、複合溶湯
を電磁攪拌あるいは機械攪拌等によって攪拌し、あるい
は処理雰囲気を減圧することが有効である。また、炭化
物生成反応の効率を高める上でも、反応系を上記の様な
方法で攪拌することが好ましい。

【００２０】本発明で使用される母材金属としては、純
Ａｌあるいは合金元素としてＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、
Ｎｉ、Ｔｉなどの１種もしくは２種以上を含有する様々
のＡｌ合金を使用することができるが、成分調整前のＡ
ｌ基合金中に含まれる合金元素は、炭化物生成のための
１１００〜１５００℃の加熱処理温度で揮発ロスを生じ
ることのない様、Ａｌよりも低揮発性の合金元素を選択
し、高揮発性合金元素（Ｃｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｉ等）に
ついては、１０００℃以下に降温した後の成分調整工程
で添加すべきである。また強化粒子となる炭化物とし
ては、例えばＢ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｃｅ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｗ等の炭化物が例示され、
これら炭化物も単独で反応生成させ得る他、２種以上を
併用して反応生成させることが可能である。これら炭化
物粒子の好ましい含有率は、用途や要求特性に応じて任
意に決めればよく、通常は耐熱性や耐摩耗性の要求度合
いに応じて含有率を高めに設定されるが、強化粒子とし
ての特性を効果的に発揮させる意味から標準的な含有率
は、鋳造製品中に占める体積分率で３〜３０％、より一
般的には５〜２５％の範囲である。

【００２１】固体状の炭素源の種類も特に限定されない
が、好ましいのは黒鉛、カーボンブラック、石炭、コー
クス等であり、これらの中でも黒鉛は不純物が少ないと
いう点から特に好ましい。また固体状炭素源は、取扱性
や反応速度等の点で粉末状のものが好ましいが、ペレッ
ト状、細片状、ブロック状等のものを使用することも勿
論可能である。更に、固体状炭素源をＡｌ基合金溶湯中
に供給する方法としては、黒鉛のブロックをＡｌ合金溶
湯中に浸漬する方法、粉末状の黒鉛を溶湯中に散布しあ
るいは吹き込む方法、更にはＡｌ合金の溶解に黒鉛製の
るつぼを使用して、該るつぼから炭素源溶出させて供給
する方法等を採用することも可能である。

【００２２】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明の構
成および作用効果をより具体的に説明するが、下記実施
例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を
逸脱しない範囲で適宜変更を加えて実施することは全て
本発明の技術的範囲に包含される。尚下記実施例におい
て「％」とあるのは、特記しない限り「重量％」を表わ
す。また、合金組成は、成分調整後の最終組成を示す。

【００２３】比較例１Ａｌ−７．２％Ｔｉ合金を、高周波誘導溶解炉を用いて
大気雰囲気下で１２００℃に加熱して溶解し、これに
１．６％の黒鉛粉末を加え、同温度で６０分間保持する
ことによりＴｉＣ粒子を反応生成させた。その後、同温
度で金型への鋳込みを行なったところ、鋳込み工程で溶
湯が約２倍の体積に膨れ上がり、得られる鋳造製品の密
度は約１．８ｇ／ｃｍ³ であって内部に無数の気孔や空
洞を有するものであった。

【００２４】実施例１外周側に水冷ジャケットを設けた高周波誘導溶解炉を用
いて、Ａｌ−７．２％Ｔｉ合金を大気雰囲気下で１１５
０℃に加熱して溶解し、これに１．６％の黒鉛粉末を加
え、同温度で６０分間保持することによりＴｉＣ粒子を
反応生成させた。その後、溶湯温度を７００℃まで低下
させてから金型への鋳込みを行なったところ、鋳込み工
程で溶湯の体積膨張は殆ど認められず、また得られた鋳
造製品の密度は約２．８ｇ／ｃｍ³ であって、内部に気
孔や空洞は認められなかった。

【００２５】実施例２外周側に水冷ジャケットを設けた高周波誘導溶解炉を用
いて、Ａｌ−１．３５％Ｔｉ合金を大気雰囲気下で１３
００℃に加熱して溶解し、これに３．４％の黒鉛粉末を
加え、溶湯をプロペラ式攪拌機で攪拌しつつ同温度で３
０分間処理することによりＴｉＣ粒子を反応生成させ
た。その後、溶湯温度を７００℃まで低下させてから金
型への鋳込みを行なったところ、鋳込み工程で溶湯の体
積膨張は殆ど認められず、また得られた鋳造製品の密度
は約２．９ｇ／ｃｍ³ であって、内部に気孔や空洞は認
められなかった。

【００２６】実施例３高周波誘導溶解炉を用いて、Ａｌ−１３％Ｔｉ−３％Ｃ
ｕ合金を大気雰囲気下で１３００℃に加熱して溶解し、
これに３．３％の黒鉛粉末を添加すると共にプロペラ式
撹拌機によって攪拌しつつ昇温し、１５００℃で３０分
間攪拌することによりＴｉＣ粒子を反応生成させた。そ
の後、溶湯温度を９００℃まで低下させてから金型への
鋳込みを行なったところ、鋳込み工程で溶湯の体積膨張
は殆ど認められず、また得られた鋳造製品の密度は約
２．９ｇ／ｃｍ³ であって、内部に気孔や空洞は認めら
れなかった。

【００２７】実施例４〜９上記実施例１〜３において、Ａｌ合金溶湯組成、黒鉛添
加量、加熱処理温度、鋳込み温度等を表１に示す様に変
更した以外は同様にして炭化物の反応生成と鋳込みを行
ない、得られた鋳造製品の特性を調べた。結果を表１に
一括して示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１から明らかである様に、本発明方法に
よれば、鋳込み工程で溶湯中の過飽和ガス成分に起因す
る溶湯の体積膨張が起こらず、気孔や空洞欠陥のない高
品質のＡｌ合金複合材料を提供し得ることが分かる。実施例１０プロペラ式撹拌機を備えた高周波誘導溶解炉を使用し、
Ａｌ−１３．９％Ｔｉ合金をアルゴン雰囲気下で１３０
０℃に加熱して溶解し、これに３％の黒鉛粉末（粒径：
１〜１０ｍｍ）を加え、同温度で４０分間攪拌すること
によりＴｉＣ粒子を反応生成させた。その後、溶湯温度
を攪拌しながら７５０℃まで降温し、これに４％のＣｕ
と１．５％のＭｇを添加して５分間攪拌した後、同温度
で金型への鋳込みを行なった。その結果、鋳込み工程で
溶湯の体積膨張は殆ど認められず、また得られた鋳造製
品の密度は約２．９ｇ／ｃｍ³ であって、内部に気孔や
空洞は認められなかった。また、得られた鋳片中のＣｕ
含有量は４．０％、Ｍｇ含有量は１．４％であり、添加
合金元素通りの合金組成を有しており、添加時の揮発ロ
スは全く認められなかった。また、この鋳片をＴ６処理
したものの硬度はＨｖ１７０であり、均質で優れた強度
特性を有するものであった。

【００３０】実施例１１上記実施例１０において、Ｃｕ，Ｍｇの添加時および鋳
込み時の温度を８５０℃に代えた以外は全く同様にし
て、ＴｉＣ分散Ａｌ合金鋳片を製造したところ、実施例
１と殆ど同様の結果が得られ、合金元素添加時の揮発ロ
スおよび内部欠陥は全く認められず、目標通りの成分組
成を有する均質で高硬度の鋳造製品を得ることができ
た。

【００３１】比較例２実施例１０において、Ｃｕ，Ｍｇの添加時および鋳込み
時の温度を１１００℃に代えた以外は全く同様にして、
ＴｉＣ分散Ａｌ合金鋳片を製造した。その結果、Ｃｕ，
Ｍｇの添加混合時にかなりの揮発ロスが認められると共
に、鋳込み工程で溶湯の著しい膨れが認められ、得られ
る鋳片の密度は約２．０ｇ／ｃｍ³ で内部に無数の気孔
や空洞が認められ、また、鋳片中のＣｕ含有率は３．１
％、Ｍｇ含有率は０．４％であり、それらの含有率は添
加量に比べてかなり少なくなっていることが確認され
た。

【００３２】比較例３実施例１０において、Ｃｕ，Ｍｇの添加時および鋳込み
時の温度を１３００℃に代えた以外は全く同様にして、
ＴｉＣ分散Ａｌ合金鋳片を製造した。その結果、Ｃｕ，
Ｍｇの添加混合時に著しい揮発ロスが認められると共
に、鋳込み工程で溶湯の著しい膨れが認められ、得られ
る鋳片の密度は約１．８ｇ／ｃｍ³ で内部に無数の気孔
や空洞が認められ、また、鋳片中のＣｕ含有率は３．０
％、Ｍｇ含有率は０．３％であり、それらの含有率は添
加量に比べて著しく少なくなっていることが確認され
た。

【００３３】実施例１２プロペラ式撹拌機を備えた高周波誘導溶解炉を使用し、
Ａｌ−１３．９％Ｔｉ合金を大気雰囲気下で１２００℃
に加熱して溶解し、これに３％の黒鉛粉末（粒径：１〜
１０ｍｍ）を加え、同温度で６０分間攪拌することによ
りＴｉＣ粒子を反応生成させた。その後、溶湯温度を攪
拌しながら７００℃まで降温し、これに１．５％のＣｕ
と２．５％のＭｇおよび５．５％のＺｎを添加して５分
間攪拌した後、同温度で金型への鋳込みを行なった。そ
の結果、鋳込み工程で溶湯の体積膨張は殆ど認められ
ず、また得られた鋳造製品の密度は約２．９ｇ／ｃｍ³
であって、内部に気孔や空洞は認められなかった。ま
た、得られた鋳片中のＣｕ含有量は１．５％、Ｍｇ含有
量は２．４％、Ｚｎ含有量は５．５％であり、添加合金
元素通りの合金組成を有しており、添加時の揮発ロスは
全く認められなかった。また、この鋳片をＴ６処理した
ものの硬度はＨｖ１８１であり、均質で優れた強度特性
を有するものであった。

【００３４】比較例４上記実施例１２において、Ｃｕ，Ｍｇ，Ｚｎの添加時お
よび鋳込み時の温度を１２００℃に代えた以外は全く同
様にして実験を行なった。その結果、Ｃｕ，Ｍｇ，Ｚｎ
の添加混合時にかなりの揮発ロスが認められると共に、
鋳込み工程で溶湯の著しい膨れが認められ、得られる鋳
片の密度は約２．０ｇ／ｃｍ³ で内部に無数の気孔や空
洞が認められ、また、鋳片中のＣｕ含有率は０．８％、
Ｍｇ含有率は０．３％、Ｚｎ含有率は０．６％であり、
それらの含有率は添加量に比べてかなり少なくなってい
ることが確認された。

【００３５】実施例１３プロペラ式撹拌機を備えた高周波誘導溶解炉を使用し、
Ａｌ−１３．９％Ｔｉ合金をアルゴン雰囲気下で１５０
０℃に加熱して溶解し、これに３％の黒鉛粉末（粒径：
１〜１０ｍｍ）を加え、同温度で２０分間攪拌すること
によりＴｉＣ粒子を反応生成させた。その後、溶湯温度
を攪拌しながら７５０℃まで降温し、これに１．０％の
Ｍｇと０．６％のＳｉを添加して５分間攪拌した後、同
温度で金型への鋳込みを行なった。その結果、鋳込み工
程で溶湯の体積膨張は殆ど認められず、また得られた鋳
造製品の密度は約２．９ｇ／ｃｍ³ であって、内部に気
孔や空洞は認められなかった。また、得られた鋳片中の
Ｍｇ含有量は０．９％、Ｓｉ含有量は０．６％であり、
ほぼ添加合金元素通りの合金組成を有しており、添加時
の揮発ロスは全く認められなかった。また、この鋳片を
Ｔ６処理したものの硬度はＨｖ１３５であり、均質で優
れた強度特性を有するものであった。

【００３６】比較例５上記実施例１３において、Ｍｇ，Ｓｉ添加時および鋳込
み時の温度を１４００に代えた以外は全く同様にして実
験を行なった。その結果、Ｍｇ，Ｓｉの添加混合時に著
しい揮発ロスが認められると共に、鋳込み工程で溶湯の
著しい膨れが認められ、得られる鋳片の密度は約１．８
ｇ／ｃｍ³ で内部に無数の気孔や空洞が認められ、ま
た、鋳片中のＭｇ含有率は０．１％、Ｓｉ含有率は０．
４％であり、それらの含有率は添加量に比べてかなり少
なくなっていることが確認された。また、得られる鋳片
の硬度はＨｖ９２であり、実施例１３に比べてかなり低
いことが確認された。

【００３７】実施例１４，１５、比較例６，７前記実施例１０および比較例２の方法に準じて、添加合
金元素の種類や添加量、添加時および鋳込み時の温度等
を種々変えて実験を行なった。結果を表２に一括して示
す。

【００３８】

【表２】

【００３９】表２からも明らかである様に、本発明の規
定要件を満足する条件で成分調整および鋳込みを行なっ
たものは、鋳造工程で溶湯の膨らみを生じることがな
く、且つ鋳造製品に気孔や空洞等の内部欠陥を生じるこ
ともなく、更には成分調整元素として添加した高揮発性
元素の揮発ロスも殆ど起こらず、目標通りの成分組成を
有するＡｌ合金複合鋳片が得られている。これに対し、
合金元素添加時の温度及び鋳込み時の温度が本発明の規
定要件を外れる比較例では、鋳込み時の溶湯の膨れが著
しく、得られる鋳片は内部欠陥が著しく、更には高揮発
性合金元素の揮発ロスが多くてその歩留が大幅に低下し
ており、満足な物性が得られていない。

【００４０】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、気
孔や空洞等の内部欠陥がなく、しかも高揮発性合金元素
の揮発ロスも起こらず、均質でしかも耐熱性、比強度、
比弾性等のいずれにおいても高レベルで安定した物性を
示すＡｌまたはＡｌ合金複合材料を提供し得ることにな
った。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡｌまたはＡｌ合金溶湯中に、炭化物形
成元素と固体状炭素源を添加し、該溶湯を攪拌しつつ１
１００〜１５００℃の温度で反応させて炭化物粒子を生
成・分散させた後、溶湯温度を液相温度以上１０００℃
以下に降下させてから鋳込みを行なうことを特徴とする
ＡｌまたはＡｌ合金複合材料の製法。
【請求項２】ＡｌまたはＡｌ合金溶湯中に、炭化物形
成元素と固体状炭素源を添加し、該溶湯を攪拌しつつ１
１００〜１５００℃の温度で反応させて炭化物粒子を生
成・分散させた後、溶湯温度を液相温度以上１０００℃
以下の温度に降下させ、該溶湯に高揮発性合金元素を添
加し成分調整してから鋳込みを行なうことを特徴とする
Ａｌ合金複合材料の製法。
【請求項３】炭化物形成元素が、Ｂ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｎ
ｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｅ，Ｍｏ，ＨｆおよびＷ
よりなる群から選択される少なくとも１種である請求項
１または２に記載の製法。
【請求項４】成分調整用合金元素が、Ｃｕ，Ｍｇ，Ｚ
ｎ，Ｓｉよりなる群から選択される少なくとも１種であ
る請求項２または３に記載の製法。