JPH07331356A - Ａｌ３Ｆｅ分散強化アルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法 - Google Patents
Ａｌ３Ｆｅ分散強化アルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法Info
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- JPH07331356A JPH07331356A JP6147084A JP14708494A JPH07331356A JP H07331356 A JPH07331356 A JP H07331356A JP 6147084 A JP6147084 A JP 6147084A JP 14708494 A JP14708494 A JP 14708494A JP H07331356 A JPH07331356 A JP H07331356A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温域でも従来のアルミニウム合金に比べ、
著しい高強度を有する軽量高強度の金属間化合物分散強
化アルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法を提
供する。 【構成】 純Ａｌ粉末、Ａｌ合金粉末、Ａｌ３Ｆｅ金属
間化合物粉末、純Ｆｅ粉、Ａｌ−Ｆｅアトマイズ粉等を
原料として、メカニカル・アロイングし、Ａｌマトリッ
クス中にＡｌ３Ｆｅを均一・微細に複合させることとし
た。
著しい高強度を有する軽量高強度の金属間化合物分散強
化アルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法を提
供する。 【構成】 純Ａｌ粉末、Ａｌ合金粉末、Ａｌ３Ｆｅ金属
間化合物粉末、純Ｆｅ粉、Ａｌ−Ｆｅアトマイズ粉等を
原料として、メカニカル・アロイングし、Ａｌマトリッ
クス中にＡｌ３Ｆｅを均一・微細に複合させることとし
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温域（３００〜５０
０℃）でも従来のアルミニウム合金展伸材等に比べ著し
く高強度を有する軽量高強度の金属間化合物分散強化ア
ルミニウム合金（粉末）とその製造方法に関するもので
ある。
０℃）でも従来のアルミニウム合金展伸材等に比べ著し
く高強度を有する軽量高強度の金属間化合物分散強化ア
ルミニウム合金（粉末）とその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、量産向けの高性能な耐熱性アルミ
ニウム合金製造方法としては次のものがある。 （ｉ） 繊維強化法（ＦＲＭ） （ii) セラミックス粒子分散強化法 （iii) 急冷凝固法 （iv) 急冷凝固法＋メカニカルアロイング
ニウム合金製造方法としては次のものがある。 （ｉ） 繊維強化法（ＦＲＭ） （ii) セラミックス粒子分散強化法 （iii) 急冷凝固法 （iv) 急冷凝固法＋メカニカルアロイング
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の強
化方法はいずれも欠点を有していた。まず、（ｉ）繊維
強化法（ＦＲＭ）および（ii) セラミックス粒子分散強
化法では、セラミックス繊維（ウイスカーも含む）やセ
ラミックス粒子を強化材として使用しており、被削性が
著しく悪く、加工費が高い。さらに、両者とも塑性加工
（例えば、熱間鍛造等）が困難で、鋳造に頼ることが多
く、その結果鋳造欠陥等の外的要因に特性が左右されて
しまうという難点を有していた。また、セラミックス粒
子分散強化法では、特に粒子の凝集が多く強度のバラつ
きが大きくなり、均一性・信頼性に欠けていた。
化方法はいずれも欠点を有していた。まず、（ｉ）繊維
強化法（ＦＲＭ）および（ii) セラミックス粒子分散強
化法では、セラミックス繊維（ウイスカーも含む）やセ
ラミックス粒子を強化材として使用しており、被削性が
著しく悪く、加工費が高い。さらに、両者とも塑性加工
（例えば、熱間鍛造等）が困難で、鋳造に頼ることが多
く、その結果鋳造欠陥等の外的要因に特性が左右されて
しまうという難点を有していた。また、セラミックス粒
子分散強化法では、特に粒子の凝集が多く強度のバラつ
きが大きくなり、均一性・信頼性に欠けていた。
【０００４】（iii)急冷凝固法では、比較的広範囲の組
成比設定ができるが、この方法も本法で示すメカニカル
アロイング法に比べＡｌ中に固溶させうるＦｅの最高固
溶範囲は８〜１２ｗｔ％と低い。これまで、Ａｌ−Ｍ
ｎ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｆｅ系の急冷凝固粉末の押出材
が市販されているが、設備も大がかりとなり、粉末製造
までのランニングコストも高いのが現状であった。
成比設定ができるが、この方法も本法で示すメカニカル
アロイング法に比べＡｌ中に固溶させうるＦｅの最高固
溶範囲は８〜１２ｗｔ％と低い。これまで、Ａｌ−Ｍ
ｎ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｆｅ系の急冷凝固粉末の押出材
が市販されているが、設備も大がかりとなり、粉末製造
までのランニングコストも高いのが現状であった。
【０００５】（iv) 急冷凝固法＋メカニカルアロイング
では急冷凝固時に準安定相のＦｅ化合物（ＦｅＡｌ6 ）
が形成し、これが後の脱ガスや熱間押出し行程で安定な
Ａｌ3 Ｆｅへと液化する。高性能な物性を呈するが急冷
凝固とメカニカルアロイングの高コストの２行程を経る
ため素材コストが高くなる欠点がある。
では急冷凝固時に準安定相のＦｅ化合物（ＦｅＡｌ6 ）
が形成し、これが後の脱ガスや熱間押出し行程で安定な
Ａｌ3 Ｆｅへと液化する。高性能な物性を呈するが急冷
凝固とメカニカルアロイングの高コストの２行程を経る
ため素材コストが高くなる欠点がある。
【０００６】その他、通常アルミニウム合金に用いるよ
うな析出強化法等は、金属間化合物の析出によって合金
の強化を行うが、この方法によりＡｌマトリックス中に
金属間化合物を分散させる場合も、溶解・鋳造後に金属
間化合物の晶出がある。しかし、晶出物は、サイズ・形
状等が不均一になり易く、著しい強度の改善は望めな
い。また、高温強度の向上に有効なＮｉ，Ｆｅ，Ｔｉ等
の高融点元素を添加する場合でも溶解工程を経ると最大
２重量％程度までしか固溶できず、実質的に高温域での
大幅な物性改善はできない。一方、時効析出を応用する
場合でも、合金組成範囲に拘束され、合金設計の自由度
は小さく、安定な高融点の金属間化合物を微細かつ大き
な体積率で析出させることも困難であった。
うな析出強化法等は、金属間化合物の析出によって合金
の強化を行うが、この方法によりＡｌマトリックス中に
金属間化合物を分散させる場合も、溶解・鋳造後に金属
間化合物の晶出がある。しかし、晶出物は、サイズ・形
状等が不均一になり易く、著しい強度の改善は望めな
い。また、高温強度の向上に有効なＮｉ，Ｆｅ，Ｔｉ等
の高融点元素を添加する場合でも溶解工程を経ると最大
２重量％程度までしか固溶できず、実質的に高温域での
大幅な物性改善はできない。一方、時効析出を応用する
場合でも、合金組成範囲に拘束され、合金設計の自由度
は小さく、安定な高融点の金属間化合物を微細かつ大き
な体積率で析出させることも困難であった。
【０００７】したがって、本発明の目的は、Ａｌマトリ
ックス中に金属間化合物（以下、ＩＭＣともいう）とし
てＡｌ3 Ｆｅまたはその前駆物質を形成するようにＦｅ
粒子を均一・微細に取り込んだアルミニウム合金粉末お
よびその製造方法、さらにはかかる複合粉末から得られ
るＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金およびその製造
方法を提供することにある。
ックス中に金属間化合物（以下、ＩＭＣともいう）とし
てＡｌ3 Ｆｅまたはその前駆物質を形成するようにＦｅ
粒子を均一・微細に取り込んだアルミニウム合金粉末お
よびその製造方法、さらにはかかる複合粉末から得られ
るＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金およびその製造
方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化アル
ミニウム合金粉末の製造方法であって、純Ａｌ粉末また
はＡｌ合金粉末とＡｌ3Ｆｅ金属間化合物粉末とを混合
した後、メカニカル・アロイングし、Ａｌマトリックス
中にＡｌ3 Ｆｅを均一・微細に複合せることを特徴とす
る。
め、請求項１に記載の発明は、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化アル
ミニウム合金粉末の製造方法であって、純Ａｌ粉末また
はＡｌ合金粉末とＡｌ3Ｆｅ金属間化合物粉末とを混合
した後、メカニカル・アロイングし、Ａｌマトリックス
中にＡｌ3 Ｆｅを均一・微細に複合せることを特徴とす
る。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１のＡｌ3 Ｆｅ
分散強化アルミニウム合金粉末の製造方法において、Ａ
ｌマトリックス中に複合されるＡｌ3 Ｆｅの混合比が全
体の５ないし４０重量％であることを特徴とする。
分散強化アルミニウム合金粉末の製造方法において、Ａ
ｌマトリックス中に複合されるＡｌ3 Ｆｅの混合比が全
体の５ないし４０重量％であることを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２のＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金粉末の製造方
法において、メカニカル・アロイング処理中に分散剤と
してアルコールを用い、該アルコールの残渣から混入す
る炭素量が１重量％以下であることを特徴とする。
２のＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金粉末の製造方
法において、メカニカル・アロイング処理中に分散剤と
してアルコールを用い、該アルコールの残渣から混入す
る炭素量が１重量％以下であることを特徴とする。
【００１１】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３のいずれか一のＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金
粉末の製造方法において、メカニカル・アロイング処理
中に混入する全酸素量が全体の５重量％以下であること
を特徴とする。
３のいずれか一のＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金
粉末の製造方法において、メカニカル・アロイング処理
中に混入する全酸素量が全体の５重量％以下であること
を特徴とする。
【００１２】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４のいずれか一のＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金
粉末の製造方法によって製造されることを特徴とする。
４のいずれか一のＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金
粉末の製造方法によって製造されることを特徴とする。
【００１３】請求項６の発明は、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化ア
ルミニウム合金素材の製造方法であって、請求項５のＡ
ｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金粉末をビレット成
形、キャンニングもしくは脱ガス、熱間塑性加工を含む
後の工程より成ることを特徴とする。
ルミニウム合金素材の製造方法であって、請求項５のＡ
ｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金粉末をビレット成
形、キャンニングもしくは脱ガス、熱間塑性加工を含む
後の工程より成ることを特徴とする。
【００１４】請求項７の発明は、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化ア
ルミニウム合金素材であって、請求項６の製造方法によ
って製造されることを特徴とする。
ルミニウム合金素材であって、請求項６の製造方法によ
って製造されることを特徴とする。
【００１５】請求項８の発明は、請求項７のＡｌ3 Ｆｅ
分散強化アルミニウム合金素材において、Ａｌマトリッ
クス中に強化粒子として分散するＡｌ3 Ｆｅ金属間化合
物粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする。
分散強化アルミニウム合金素材において、Ａｌマトリッ
クス中に強化粒子として分散するＡｌ3 Ｆｅ金属間化合
物粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】請求項９の発明は、アルミニウム合金粉末
の製造方法であって、純Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末と
純Ｆｅ粉末とを混合した後、メカニカル・アロイング
し、ＡｌとＦｅを機械的に合金化することを特徴とす
る。
の製造方法であって、純Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末と
純Ｆｅ粉末とを混合した後、メカニカル・アロイング
し、ＡｌとＦｅを機械的に合金化することを特徴とす
る。
【００１７】請求項１０の発明は、請求項９のアルミニ
ウム合金粉末の製造方法において、合金化されるＡｌマ
トリックス中のＦｅ量が全体の８ないし１７重量％であ
ることを特徴とする。
ウム合金粉末の製造方法において、合金化されるＡｌマ
トリックス中のＦｅ量が全体の８ないし１７重量％であ
ることを特徴とする。
【００１８】請求項１１の発明は、請求項９または請求
項１０のアルミニウム合金粉末の製造方法において、メ
カニカル・アロイング処理中に潤滑剤としてアルコール
を用い、該アルコールの残渣から混入する炭素量が１重
量％以下であることを特徴とする。
項１０のアルミニウム合金粉末の製造方法において、メ
カニカル・アロイング処理中に潤滑剤としてアルコール
を用い、該アルコールの残渣から混入する炭素量が１重
量％以下であることを特徴とする。
【００１９】請求項１２の発明は、請求項９ないし請求
項１１のいずれか一のアルミニウム合金粉末の製造方法
において、メカニカル・アロイング処理中に混入する全
酸素量が全体の５重量％以下であることを特徴とする。
項１１のいずれか一のアルミニウム合金粉末の製造方法
において、メカニカル・アロイング処理中に混入する全
酸素量が全体の５重量％以下であることを特徴とする。
【００２０】請求項１３の発明は、アルミニウム合金粉
末であって、請求項９ないし請求項１２のいずれか一の
アルミニウム合金粉末の製造方法によって製造されるこ
とを特徴とする。
末であって、請求項９ないし請求項１２のいずれか一の
アルミニウム合金粉末の製造方法によって製造されるこ
とを特徴とする。
【００２１】請求項１４の発明は、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化
アルミニウム合金素材の製造方法において、請求項１３
のアルミニウム合金粉末をビレット成形、キャンニング
もしくは脱ガス、熱間塑性加工を含む後の工程より成る
ことを特徴とする。
アルミニウム合金素材の製造方法において、請求項１３
のアルミニウム合金粉末をビレット成形、キャンニング
もしくは脱ガス、熱間塑性加工を含む後の工程より成る
ことを特徴とする。
【００２２】請求項１５の発明は、上記ビレット成形、
キャンニングもしくは脱ガス、熱間塑性加工を含む後の
工程で、アルミニウム合金粉末中のＡｌとＦｅとを反応
させ、Ａｌ3 Ｆｅを生成させ、Ａｌマトリックス中にＡ
ｌ3 Ｆｅを分散させることを特徴とする請求項１４のＡ
ｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材の製造方法。
キャンニングもしくは脱ガス、熱間塑性加工を含む後の
工程で、アルミニウム合金粉末中のＡｌとＦｅとを反応
させ、Ａｌ3 Ｆｅを生成させ、Ａｌマトリックス中にＡ
ｌ3 Ｆｅを分散させることを特徴とする請求項１４のＡ
ｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材の製造方法。
【００２３】請求項１６の発明は、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化
アルミニウム合金素材であって、請求項１４または請求
項１５の製造方法によって製造されることを特徴とす
る。
アルミニウム合金素材であって、請求項１４または請求
項１５の製造方法によって製造されることを特徴とす
る。
【００２４】請求項１７の発明は、請求項１６のＡｌ3
Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材において、Ａｌマト
リックス中に強化粒子として分散するＡｌ3 Ｆｅ金属間
化合物粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とす
る。
Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材において、Ａｌマト
リックス中に強化粒子として分散するＡｌ3 Ｆｅ金属間
化合物粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とす
る。
【００２５】請求項１８の発明は、アルミニウム合金粉
末の製造方法であって、純Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末
と純Ｆｅ粉末とを混合した後、メカニカル・アロイング
し、ＡｌとＦｅを機械的に合金化することによりＡｌ3
Ｆｅ系の前駆複合体粉末を製造し、これに純Ａｌ粉末ま
たはＡｌ合金粉末を混合し、再度メカニカル・アロイン
グを施し、Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合
体粒子を複合化させることより成ることを特徴とする。
末の製造方法であって、純Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末
と純Ｆｅ粉末とを混合した後、メカニカル・アロイング
し、ＡｌとＦｅを機械的に合金化することによりＡｌ3
Ｆｅ系の前駆複合体粉末を製造し、これに純Ａｌ粉末ま
たはＡｌ合金粉末を混合し、再度メカニカル・アロイン
グを施し、Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合
体粒子を複合化させることより成ることを特徴とする。
【００２６】請求項１９の発明は、請求項１８のアルミ
ニウム合金粉末の製造方法において、上記Ａｌ3 Ｆｅ系
の前駆複合体粉末が含有するＦｅ量が全体の１０ないし
６０重量％であることを特徴とする請求項１８のアルミ
ニウム合金粉末の製造方法。
ニウム合金粉末の製造方法において、上記Ａｌ3 Ｆｅ系
の前駆複合体粉末が含有するＦｅ量が全体の１０ないし
６０重量％であることを特徴とする請求項１８のアルミ
ニウム合金粉末の製造方法。
【００２７】請求項２０の発明は、請求項１９のアルミ
ニウム合金粉末の製造方法において、上記Ａｌ3 Ｆｅ系
の前駆複合体粉末が含有するＦｅ量が、Ａｌ3 Ｆｅの化
学量論的組成に対応する３９ないし４２重量％であるこ
とを特徴とする請求項１９のアルミニウム合金粉末の製
造方法。
ニウム合金粉末の製造方法において、上記Ａｌ3 Ｆｅ系
の前駆複合体粉末が含有するＦｅ量が、Ａｌ3 Ｆｅの化
学量論的組成に対応する３９ないし４２重量％であるこ
とを特徴とする請求項１９のアルミニウム合金粉末の製
造方法。
【００２８】請求項２１の発明は、請求項１９のアルミ
ニウム合金粉末の製造方法において、再度メカニカル・
アロイングを施し、Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅ系
前駆複合体粒子を複合化されるＦｅ量が全体の２ないし
１７重量％であることを特徴とする。
ニウム合金粉末の製造方法において、再度メカニカル・
アロイングを施し、Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅ系
前駆複合体粒子を複合化されるＦｅ量が全体の２ないし
１７重量％であることを特徴とする。
【００２９】請求項２２の発明は、請求項１８ないし請
求項２１のいずれか一のアルミニウム合金粉末の製造方
法において、メカニカル・アロイング処理中に潤滑剤と
してアルコールを用い、該アルコールの残渣から混入す
る炭素量が１重量％以下であることを特徴とする。
求項２１のいずれか一のアルミニウム合金粉末の製造方
法において、メカニカル・アロイング処理中に潤滑剤と
してアルコールを用い、該アルコールの残渣から混入す
る炭素量が１重量％以下であることを特徴とする。
【００３０】請求項２３の発明は、請求項１８ないし請
求項２２のいずれか一のアルミニウム合金粉末の製造方
法において、メカニカル・アロイング処理中に混入する
全酸素量が全体の５重量％以下であることを特徴とす
る。
求項２２のいずれか一のアルミニウム合金粉末の製造方
法において、メカニカル・アロイング処理中に混入する
全酸素量が全体の５重量％以下であることを特徴とす
る。
【００３１】請求項２４の発明は、アルミニウム合金粉
末であって、請求項１８ないし請求項２３のいずれか一
のアルミニウム合金粉末の製造方法によって製造される
ことを特徴とする。
末であって、請求項１８ないし請求項２３のいずれか一
のアルミニウム合金粉末の製造方法によって製造される
ことを特徴とする。
【００３２】請求項２５の発明は、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化
アルミニウム合金素材の製造方法であって、請求項２４
のアルミニウム合金粉末をビレット成形、キャンニング
もしくは脱ガス、熱間塑性加工を含む後の工程より成る
ことを特徴とする。
アルミニウム合金素材の製造方法であって、請求項２４
のアルミニウム合金粉末をビレット成形、キャンニング
もしくは脱ガス、熱間塑性加工を含む後の工程より成る
ことを特徴とする。
【００３３】請求項２６の発明は、請求項２５のＡｌ3
Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材の製造方法におい
て、上記ビレット成形、キャンニングもしくは脱ガス、
熱間塑性加工を含む後の工程で、アルミニウム合金粉末
中のＡｌとＦｅとを反応させ、Ａｌ3 Ｆｅを生成させ、
Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅを分散させることを特
徴とする。
Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材の製造方法におい
て、上記ビレット成形、キャンニングもしくは脱ガス、
熱間塑性加工を含む後の工程で、アルミニウム合金粉末
中のＡｌとＦｅとを反応させ、Ａｌ3 Ｆｅを生成させ、
Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅを分散させることを特
徴とする。
【００３４】請求項２７の発明は、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化
アルミニウム合金素材であって、請求項２５または請求
項２６の製造方法によって製造されることを特徴とす
る。
アルミニウム合金素材であって、請求項２５または請求
項２６の製造方法によって製造されることを特徴とす
る。
【００３５】請求項２８の発明は、請求項２７のＡｌ3
Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材において、Ａｌマト
リックス中に強化粒子として分散するＡｌ3 Ｆｅ金属間
化合物粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とす
る。
Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材において、Ａｌマト
リックス中に強化粒子として分散するＡｌ3 Ｆｅ金属間
化合物粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とす
る。
【００３６】本発明にかかるＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミ
ニウム合金（素材）の製造方法の概要を図１に示す。図
に示すように、この製造方法の骨子は、メカニカル・ア
ロイング（以下ＭＡともいう）粉末を得た後、ビレット
成形，キャンニングもしくは脱ガス，熱間塑性加工を行
なって、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材を得
ることにある。
ニウム合金（素材）の製造方法の概要を図１に示す。図
に示すように、この製造方法の骨子は、メカニカル・ア
ロイング（以下ＭＡともいう）粉末を得た後、ビレット
成形，キャンニングもしくは脱ガス，熱間塑性加工を行
なって、Ａｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材を得
ることにある。
【００３７】しかしながら、本発明は、種々の変形例を
含み、製造方法Ｉ（請求項１ないし請求項８に記載の発
明がこの方法に関連している）および製造方法II（請求
項９ないし請求項１７および請求項１８ないし請求項２
８に記載の発明がこの方法に関連している）の態様を少
なくとも含むものである。
含み、製造方法Ｉ（請求項１ないし請求項８に記載の発
明がこの方法に関連している）および製造方法II（請求
項９ないし請求項１７および請求項１８ないし請求項２
８に記載の発明がこの方法に関連している）の態様を少
なくとも含むものである。
【００３８】製造方法Ｉ（請求項１ないし請求項８） 本製造方法Ｉは、純Ａｌ粉末、又はＡｌ合金粉末にＡｌ
3 Ｆｅ（金属間化合物、以下ＩＭＣともいう）粉末とを
混合し、ＭＡ処理することを特徴とする。以下、詳細に
説明する。
3 Ｆｅ（金属間化合物、以下ＩＭＣともいう）粉末とを
混合し、ＭＡ処理することを特徴とする。以下、詳細に
説明する。
【００３９】原料粉末 純Ａｌ粉は２５０μｍないし２０μｍの粒径、純度９
９．０％以上、好ましくは、粒径５０μｍ以下が９０％
以上で、純度９９．９％以上のものを用いる。Ａｌ合金
粉であれば、粒径は同上としＭｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，
Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒの各元素のうち少なくとも２種類以上
の元素を合計で１０ｗｔ％以下含有し、残りは不可避不
純物を含むＡｌからなる合金粉であることが必要であ
る。
９．０％以上、好ましくは、粒径５０μｍ以下が９０％
以上で、純度９９．９％以上のものを用いる。Ａｌ合金
粉であれば、粒径は同上としＭｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，
Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒの各元素のうち少なくとも２種類以上
の元素を合計で１０ｗｔ％以下含有し、残りは不可避不
純物を含むＡｌからなる合金粉であることが必要であ
る。
【００４０】Ａｌ3 Ｆｅ金属間化合物粉末は、１５０メ
ッシュ以下、好ましくは３２５メッシュ以下より細かい
粉末を使用する。なお、本願でＡｌ3 Ｆｅというとき
は、ＪＣＰＤＳ（Joint Committee on Powder Diff
raction Standards) に登録されたＡｌ13Ｆｅ4 も含む
ものである。
ッシュ以下、好ましくは３２５メッシュ以下より細かい
粉末を使用する。なお、本願でＡｌ3 Ｆｅというとき
は、ＪＣＰＤＳ（Joint Committee on Powder Diff
raction Standards) に登録されたＡｌ13Ｆｅ4 も含む
ものである。
【００４１】混合操作 純Ａｌ粉末又はＡｌ合金粉末に混合するＡｌ3 Ｆｅ粉末
は全体の５ないし４０重量％とする。即ち、以後のＭＡ
粉中のＦｅの組成が２ないし１７重量％となるように設
定することが必要である。Ａｌ3 Ｆｅは、熱間でも塑性
変形能が低くＡｌ中に複合化されても熱間塑性加工を阻
害する。Ａｌ3 Ｆｅの混合比が全体の４０重量％以上に
なるとこの傾向が著しくなり、例えば熱間押出性の低下
や素材の脆化が著しくなり実用に供し得ない。その他、
Ａｌ3 Ｆｅは比重がＡｌの２．７に対し、３．７８と高
く混合比の上昇と共に素材重量も上昇してしまう欠点を
有する。並に、５ｗｔ％以下では十分な強化作用が得ら
れない。
は全体の５ないし４０重量％とする。即ち、以後のＭＡ
粉中のＦｅの組成が２ないし１７重量％となるように設
定することが必要である。Ａｌ3 Ｆｅは、熱間でも塑性
変形能が低くＡｌ中に複合化されても熱間塑性加工を阻
害する。Ａｌ3 Ｆｅの混合比が全体の４０重量％以上に
なるとこの傾向が著しくなり、例えば熱間押出性の低下
や素材の脆化が著しくなり実用に供し得ない。その他、
Ａｌ3 Ｆｅは比重がＡｌの２．７に対し、３．７８と高
く混合比の上昇と共に素材重量も上昇してしまう欠点を
有する。並に、５ｗｔ％以下では十分な強化作用が得ら
れない。
【００４２】ＭＡ操作 混合した粉末をボールミル処理好ましくは高エネルギ型
のアトライタを用いてメカニカルアロイングを行う。ア
トライタの一例を図２に示す。図２のアトライタ１で
は、シャフト２の回転によってアジテータ３を回転さ
せ、これによってボール４を運動させる。このボール４
の運動によって原料を混合する。混合操作中、ガス流入
口５からガスを流入させ、混合雰囲気を一定に保つ。ま
た、水流入口６から冷却水を流入させ温度を一定に保
つ。なお、図２で７はガス排出口、８は水排出口であ
る。上記ボール４は最大１インチ好ましくは３／８イン
チの鋼球であることが好ましい。ボールと投入粉末全重
量の比率は、ボールの全重量と粉末の全重量の比率が１
５０：１ないし２０：１好ましくは１４０：１ないし４
０：１である。シャフト２の回転数は好ましくは２５０
ｒｐｍである。混合雰囲気としてはＡｒあるいはＨｅ等
を使用した非酸化雰囲気で行う。アジテータ３の先端の
周速度は、３．５ｍ／秒以内とし、最大でも１インチの
ボールを使用して２０時間以内の時間好適には少なくと
も２時間以上１０〜１５時間で処理することが必要であ
る。２０時間以上ではコストが上昇し、Ｆｅが混入して
完成品の伸びを低下させてしまう。ボール４は、鋼球以
外にもＷＣ系の超硬球、ＺｒＯ2 系あるいはＳｉＮ4 系
等のセラミックス等各種のものを使用することができ
る。なお、メカニカルアロイングの際は、粉の分散性、
または潤滑効果も考慮してメタノールまたはエタノール
を分散剤として適量添加して行う。添加量は、 ［分散剤量（ｍｌ）／粉末総重量（ｇ）］×１００＝１
〜５ とする。但し、メタノールの場合、１〜５、エタノール
の場合１〜３．５が好適である。分散剤の量が少ないと
純Ａｌがアトライタ内のボール表面に付着し、十分なメ
カニカルアロイングができない。逆に多すぎると処理粉
末が細かくなりすぎ排出後に急速に酸化して発火する。
不活性ガス雰囲気又は真空の粉末回収装置が必要となる
ばかりか、ビレット成形まで非酸化性雰囲気中で行う必
要がありコスト高となる。また、粒子が細かくなると表
面積が大きくなるため酸化量も上昇するし、残渣として
残る炭素がＡｌと反応してＡｌ4 Ｃ3 として存在し、ア
ルミニウム炭化物を形成して素材を脆化させる。なお、
アルコールの残渣から混入する炭素量が１重量％以下で
あれば好適である。
のアトライタを用いてメカニカルアロイングを行う。ア
トライタの一例を図２に示す。図２のアトライタ１で
は、シャフト２の回転によってアジテータ３を回転さ
せ、これによってボール４を運動させる。このボール４
の運動によって原料を混合する。混合操作中、ガス流入
口５からガスを流入させ、混合雰囲気を一定に保つ。ま
た、水流入口６から冷却水を流入させ温度を一定に保
つ。なお、図２で７はガス排出口、８は水排出口であ
る。上記ボール４は最大１インチ好ましくは３／８イン
チの鋼球であることが好ましい。ボールと投入粉末全重
量の比率は、ボールの全重量と粉末の全重量の比率が１
５０：１ないし２０：１好ましくは１４０：１ないし４
０：１である。シャフト２の回転数は好ましくは２５０
ｒｐｍである。混合雰囲気としてはＡｒあるいはＨｅ等
を使用した非酸化雰囲気で行う。アジテータ３の先端の
周速度は、３．５ｍ／秒以内とし、最大でも１インチの
ボールを使用して２０時間以内の時間好適には少なくと
も２時間以上１０〜１５時間で処理することが必要であ
る。２０時間以上ではコストが上昇し、Ｆｅが混入して
完成品の伸びを低下させてしまう。ボール４は、鋼球以
外にもＷＣ系の超硬球、ＺｒＯ2 系あるいはＳｉＮ4 系
等のセラミックス等各種のものを使用することができ
る。なお、メカニカルアロイングの際は、粉の分散性、
または潤滑効果も考慮してメタノールまたはエタノール
を分散剤として適量添加して行う。添加量は、 ［分散剤量（ｍｌ）／粉末総重量（ｇ）］×１００＝１
〜５ とする。但し、メタノールの場合、１〜５、エタノール
の場合１〜３．５が好適である。分散剤の量が少ないと
純Ａｌがアトライタ内のボール表面に付着し、十分なメ
カニカルアロイングができない。逆に多すぎると処理粉
末が細かくなりすぎ排出後に急速に酸化して発火する。
不活性ガス雰囲気又は真空の粉末回収装置が必要となる
ばかりか、ビレット成形まで非酸化性雰囲気中で行う必
要がありコスト高となる。また、粒子が細かくなると表
面積が大きくなるため酸化量も上昇するし、残渣として
残る炭素がＡｌと反応してＡｌ4 Ｃ3 として存在し、ア
ルミニウム炭化物を形成して素材を脆化させる。なお、
アルコールの残渣から混入する炭素量が１重量％以下で
あれば好適である。
【００４３】ＭＡ粉末 ＭＡ処理でＭＡ粉の全酸素量は全体の５重量％以下であ
ることが必要である。この裏付けとして、例えば図３
は、Ｃ濃度と各物性値との関係を示したものである。本
図は、Ｍｇ2 Ｓｉ分散強化アルミニウム合金についての
ものであるが、Ｃ量が１ｗｔ％以上となると極端な脆化
が生じる。また、全酸素量については、Ａｌ−２４ｖｏ
ｌ％Ａｌ3 Ｆｅについての全酸素量と各物性値との関係
を表１に示した。全酸素量が５重量％を超えると脆化が
著しくなる。なお、分級操作によって、得られたＭＡ粉
末のうち、以後は３００μｍ以下のものと用いるのが好
ましい。
ることが必要である。この裏付けとして、例えば図３
は、Ｃ濃度と各物性値との関係を示したものである。本
図は、Ｍｇ2 Ｓｉ分散強化アルミニウム合金についての
ものであるが、Ｃ量が１ｗｔ％以上となると極端な脆化
が生じる。また、全酸素量については、Ａｌ−２４ｖｏ
ｌ％Ａｌ3 Ｆｅについての全酸素量と各物性値との関係
を表１に示した。全酸素量が５重量％を超えると脆化が
著しくなる。なお、分級操作によって、得られたＭＡ粉
末のうち、以後は３００μｍ以下のものと用いるのが好
ましい。
【００４４】
【表１】
【００４５】ビレット成形 閉塞した金型内にメカニカルアロイング粉末を入れ、圧
縮してビレット成形する。形状は、押出に適した形状、
例えば円柱状とする。
縮してビレット成形する。形状は、押出に適した形状、
例えば円柱状とする。
【００４６】キャンニング Ａｌ製等の缶にビレットをいれ３００〜５００℃に加熱
しながら缶内部を真空引きし、最後に封入する。キャン
ニングを行う場合は必ずしもビレットを封入する必要は
なく、ＭＡ粉をそのまま封入してもよい。本工程はコス
ト高であり、量産に向かないため必ずしも必要な工程で
はない。
しながら缶内部を真空引きし、最後に封入する。キャン
ニングを行う場合は必ずしもビレットを封入する必要は
なく、ＭＡ粉をそのまま封入してもよい。本工程はコス
ト高であり、量産に向かないため必ずしも必要な工程で
はない。
【００４７】脱ガス ビレット成形後、キャンニングを行わない場合は脱ガス
を行う。温度は４００〜５００℃で、３時間以上、真空
度１０-3 Ｔｏｒｒ以下が好ましい。
を行う。温度は４００〜５００℃で、３時間以上、真空
度１０-3 Ｔｏｒｒ以下が好ましい。
【００４８】熱間塑性加工 既述の脱ガスの済んだビレット又は缶を熱間塑性加工す
ることにより粉末の圧粉体から合金素材を得る。一般的
な手法として、熱間押出し法，粉末鍛造法，ＨＩＰ等が
考えられる。熱間押出しの場合、押出比は１０以上、押
出温度４００〜５００℃が好ましい。最終的に得られる
この合金素材中のＡｌ3 Ｆｅ金属間化合物粒子の粒径
は、１０μｍ以下となる。
ることにより粉末の圧粉体から合金素材を得る。一般的
な手法として、熱間押出し法，粉末鍛造法，ＨＩＰ等が
考えられる。熱間押出しの場合、押出比は１０以上、押
出温度４００〜５００℃が好ましい。最終的に得られる
この合金素材中のＡｌ3 Ｆｅ金属間化合物粒子の粒径
は、１０μｍ以下となる。
【００４９】製造方法II（請求項９ないし１７および請
求項１８ないし請求項２８） 本製造方法IIは、純Ａｌ粉またはＡｌ合金粉末と純Ｆｅ
粉末とを出発原料としている。本製造方法IIのうちII−
(1) の製造方法（請求項９ないし請求項１７）は、純Ａ
ｌ粉末またはＡｌ合金粉末と純Ｆｅ粉末とを混合した
後、ＭＡ処理し、ＡｌとＦｅを機械的に合金化して、Ｍ
Ａ粉末を得ることを特徴とする。また、延性の大きく異
なるＡｌ粉末と純Ｆｅ粉末を直接混合，ＭＡするだけの
ためII−(2) の製造方法に比べてＡｌ中に合金化される
Ｆｅ量の下限値が高いのが特徴である。
求項１８ないし請求項２８） 本製造方法IIは、純Ａｌ粉またはＡｌ合金粉末と純Ｆｅ
粉末とを出発原料としている。本製造方法IIのうちII−
(1) の製造方法（請求項９ないし請求項１７）は、純Ａ
ｌ粉末またはＡｌ合金粉末と純Ｆｅ粉末とを混合した
後、ＭＡ処理し、ＡｌとＦｅを機械的に合金化して、Ｍ
Ａ粉末を得ることを特徴とする。また、延性の大きく異
なるＡｌ粉末と純Ｆｅ粉末を直接混合，ＭＡするだけの
ためII−(2) の製造方法に比べてＡｌ中に合金化される
Ｆｅ量の下限値が高いのが特徴である。
【００５０】II−(2) の製造方法（請求項１８ないし請
求項２８）では、ＡｌとＦｅを機械的に合金化して、ま
ず、Ａｌ3 Ｆｅ系の前駆複合体粉末を製造する。この前
駆複合体粉末は、個々の粒子がＡｌマトリックス中にＦ
ｅを取り込み、未だ冶金学的には合金化していないもの
である。この方法では、再度ＭＡを施し、Ａｌマトリッ
クス中にＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体を複合化させることと
している。このアルミニウム合金粉末は、個々の粒子に
おいて、前記したＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体の粒子が、Ａ
ｌマトリックス中に複合化されている。
求項２８）では、ＡｌとＦｅを機械的に合金化して、ま
ず、Ａｌ3 Ｆｅ系の前駆複合体粉末を製造する。この前
駆複合体粉末は、個々の粒子がＡｌマトリックス中にＦ
ｅを取り込み、未だ冶金学的には合金化していないもの
である。この方法では、再度ＭＡを施し、Ａｌマトリッ
クス中にＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体を複合化させることと
している。このアルミニウム合金粉末は、個々の粒子に
おいて、前記したＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体の粒子が、Ａ
ｌマトリックス中に複合化されている。
【００５１】本製造方法II−(1),(2) について、さらに
説明する。原料粉末 純Ｆｅ粉末は、電解鉄粉を用いる。１００メッシュ以下
の粒径のものが好ましい。純Ａｌ粉およびＡｌ合金粉に
ついては、製造方法Ｉについて記載したと同様の仕様の
ものを用いる。
説明する。原料粉末 純Ｆｅ粉末は、電解鉄粉を用いる。１００メッシュ以下
の粒径のものが好ましい。純Ａｌ粉およびＡｌ合金粉に
ついては、製造方法Ｉについて記載したと同様の仕様の
ものを用いる。
【００５２】混合 製造方法II−(1) を採用する場合、純Ａｌ粉末又はＡｌ
合金粉末に混合するＦｅ粉末は全体の８ないし１７重量
％であることが必要である。８重量％以下だとＭＡの際
Ａｌの融着が著しく効率的なＭＡができない。製造方法
II−(2) を採用する場合、純ＡｌとＦｅ粉を混合し最終
的には強化粒子にするＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体を得るこ
とを目標として秤量する。混合するＦｅ粉末は、全体の
１０ないし６０重量％、好ましくはＡｌ3 Ｆｅの化学量
論組成である３９ないし４２重量％とする。
合金粉末に混合するＦｅ粉末は全体の８ないし１７重量
％であることが必要である。８重量％以下だとＭＡの際
Ａｌの融着が著しく効率的なＭＡができない。製造方法
II−(2) を採用する場合、純ＡｌとＦｅ粉を混合し最終
的には強化粒子にするＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体を得るこ
とを目標として秤量する。混合するＦｅ粉末は、全体の
１０ないし６０重量％、好ましくはＡｌ3 Ｆｅの化学量
論組成である３９ないし４２重量％とする。
【００５３】ＭＡ処理 製造方法II−(1) を採用する場合、上記製造方法Ｉにつ
いて述べた条件、方法、装置等によりＭＡ処理し、Ａｌ
マトリックス中にＦｅ粒子を微細に複合化させる。処理
時間は最低１０時間である。
いて述べた条件、方法、装置等によりＭＡ処理し、Ａｌ
マトリックス中にＦｅ粒子を微細に複合化させる。処理
時間は最低１０時間である。
【００５４】製造方法II−(2) を採用する場合、既述の
混合粉をＭＡしＡｌとＦｅを機械的に合金化してあらか
じめＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体を製造する。処理時間は同
じく１０時間以上は必要である。これに純Ａｌ粉又はＡ
ｌ合金粉を加えた後、再度ＭＡすることによりＡｌマト
リックス中に既述の前駆複合体粒子を複合化させる。こ
の段階でＭＡ粉末中のＦｅの含有量が全体の２ないし１
７重量％となるように既述の純Ａｌ粉又はＡｌ合金粉を
混合することが必要である。再ＭＡの処理時間は５時間
以上が必要である。
混合粉をＭＡしＡｌとＦｅを機械的に合金化してあらか
じめＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体を製造する。処理時間は同
じく１０時間以上は必要である。これに純Ａｌ粉又はＡ
ｌ合金粉を加えた後、再度ＭＡすることによりＡｌマト
リックス中に既述の前駆複合体粒子を複合化させる。こ
の段階でＭＡ粉末中のＦｅの含有量が全体の２ないし１
７重量％となるように既述の純Ａｌ粉又はＡｌ合金粉を
混合することが必要である。再ＭＡの処理時間は５時間
以上が必要である。
【００５５】合金粉末中に混入する炭素量および酸素量
についての制限は、製造方法Ｉと同様である。ビレット
成形から熱間塑性加工を含む後の工程は、製造方法Ｉと
同様である。ただし、本製造方法II−(1),(2) では、こ
の後の工程において、アルミニウム合金中のＡｌとＦｅ
とが反応してＡｌ3 Ｆｅを生成する。
についての制限は、製造方法Ｉと同様である。ビレット
成形から熱間塑性加工を含む後の工程は、製造方法Ｉと
同様である。ただし、本製造方法II−(1),(2) では、こ
の後の工程において、アルミニウム合金中のＡｌとＦｅ
とが反応してＡｌ3 Ｆｅを生成する。
【００５６】
【実施例】実施例１ 本実施例１は、製造方法Ｉに関するものである。以下の
表２に示すＡｌ3 Ｆｅ金属間化合物粉末を用い、又、マ
トリックス用には表３に示す純Ａｌ粉末を用いた。
表２に示すＡｌ3 Ｆｅ金属間化合物粉末を用い、又、マ
トリックス用には表３に示す純Ａｌ粉末を用いた。
【００５７】
【表２】
【００５８】
【表３】
【００５９】選定した成分比は、下表４の通りである。
【００６０】
【表４】
【００６１】各試料共、総量で４００ｇずつ秤量した
後、ＭＡ粉末を製造した。得られたＭＡ粉末の金属組織
は、例えば図４に示すように最大５μｍ以下のＡｌ3 Ｆ
ｅ粒子が均一・微細に分散している。当該粉末を圧縮荷
重１００トンでφ３２ｍｍ×６０ｍｍのビレットに成形
した後、キャンニングは行わず２×１０-4 Ｔｏｒｒ以
下で５００℃で５時間脱ガスした。このビレットを押出
比１０、押出温度４５０℃で熱間押出しを行って素材を
得た。得られた素材の組織は、図５に示すようにＡｌ3
Ｆｅ粒子が最大５μｍ以下で均一・微細に分散したアル
ミ合金であることが分かる。
後、ＭＡ粉末を製造した。得られたＭＡ粉末の金属組織
は、例えば図４に示すように最大５μｍ以下のＡｌ3 Ｆ
ｅ粒子が均一・微細に分散している。当該粉末を圧縮荷
重１００トンでφ３２ｍｍ×６０ｍｍのビレットに成形
した後、キャンニングは行わず２×１０-4 Ｔｏｒｒ以
下で５００℃で５時間脱ガスした。このビレットを押出
比１０、押出温度４５０℃で熱間押出しを行って素材を
得た。得られた素材の組織は、図５に示すようにＡｌ3
Ｆｅ粒子が最大５μｍ以下で均一・微細に分散したアル
ミ合金であることが分かる。
【００６２】各試料より得た物性を表５〜表８に示す。
【００６３】
【表５】
【００６４】
【表６】
【００６５】
【表７】
【００６６】
【表８】
【００６７】試料１より得られた合金素材の物性を、市
販の耐熱アルミニウム合金Ａ２０１８、および耐熱アル
ミニウム合金鋳物ＡＣ８Ａの物性と比較し、図６、図７
に各々示す。
販の耐熱アルミニウム合金Ａ２０１８、および耐熱アル
ミニウム合金鋳物ＡＣ８Ａの物性と比較し、図６、図７
に各々示す。
【００６８】実施例２ 本実施例２は、製造方法II−(1) に関する。使用した純
Ａｌ粉末，純Ｆｅ粉末は実施例２で既述したものと同じ
ものである。選定した組成比はＡｌ−８ｗｔ％Ｆｅとし
てＡｌ粉とＦｅ粉を混合した。当組成比ではＦｅが全て
Ａｌ3 Ｆｅに変化したと仮定すると素材時にはＡｌ−２
０ｗｔ％Ａｌ3 Ｆｅ（＝Ａｌ−１５０ｖｏｌ％Ａｌ3 Ｆ
ｅ）となる。既述の混合粉を１０時間ＭＡした。Ａｌの
融着がボールや容器壁に生じ、当組成比以上にＡｌ比率
が高いと効率的なＭＡが行なえないことが分った。ＭＡ
粉の断面組織写真を図８に示す。Ｆｅ粒子が細かくなり
きれず粗いのが特徴である。Ｆｅ粒径は、最大１０μｍ
である。こうして得られたＭＡ粉から実施例１に示すと
同方法で素材を得た。当素材の金属組織は図９に示す通
りである。当素材の物性値を表９に示す。
Ａｌ粉末，純Ｆｅ粉末は実施例２で既述したものと同じ
ものである。選定した組成比はＡｌ−８ｗｔ％Ｆｅとし
てＡｌ粉とＦｅ粉を混合した。当組成比ではＦｅが全て
Ａｌ3 Ｆｅに変化したと仮定すると素材時にはＡｌ−２
０ｗｔ％Ａｌ3 Ｆｅ（＝Ａｌ−１５０ｖｏｌ％Ａｌ3 Ｆ
ｅ）となる。既述の混合粉を１０時間ＭＡした。Ａｌの
融着がボールや容器壁に生じ、当組成比以上にＡｌ比率
が高いと効率的なＭＡが行なえないことが分った。ＭＡ
粉の断面組織写真を図８に示す。Ｆｅ粒子が細かくなり
きれず粗いのが特徴である。Ｆｅ粒径は、最大１０μｍ
である。こうして得られたＭＡ粉から実施例１に示すと
同方法で素材を得た。当素材の金属組織は図９に示す通
りである。当素材の物性値を表９に示す。
【００６９】
【表９】
【００７０】実施例３ 本実施例３は、製造方法II−(2) に関するものである。
使用した純Ａｌ粉末は、実施例１で使用したと同じもの
である。純Ｆｅ粉末は、粒径１００メッシュ、９５％以
上の電解鉄粉を使用した。
使用した純Ａｌ粉末は、実施例１で使用したと同じもの
である。純Ｆｅ粉末は、粒径１００メッシュ、９５％以
上の電解鉄粉を使用した。
【００７１】Ａｌ3 Ｆｅ前駆複合体の製造 化学量論組成のＡｌ−４１ｗｔ％ＦｅでＡｌとＦｅを混
合した後、ＭＡ処理し、均一なＡｌ3 Ｆｅ前駆複合体を
製造した。
合した後、ＭＡ処理し、均一なＡｌ3 Ｆｅ前駆複合体を
製造した。
【００７２】選定した組成比は、Ａｌ−２０ｖｏｌ％Ａ
ｌ3 Ｆｅ前駆複合体（＝Ａｌ−２６ｗｔ％Ａｌ3 Ｆｅ前
駆複合体）とした。
ｌ3 Ｆｅ前駆複合体（＝Ａｌ−２６ｗｔ％Ａｌ3 Ｆｅ前
駆複合体）とした。
【００７３】既述の組成比で再度ＭＡをすると図１０に
示すＡｌ3 Ｆｅ前駆複合体が微細に複合されたアルミニ
ウム合金粉末が得られる。
示すＡｌ3 Ｆｅ前駆複合体が微細に複合されたアルミニ
ウム合金粉末が得られる。
【００７４】こうして得られた粉末を実施例１に示すと
同方法でビレット成形ないし熱間押出しを行い素材を得
た。当素材の金属組織は図１１に示す通りである。
同方法でビレット成形ないし熱間押出しを行い素材を得
た。当素材の金属組織は図１１に示す通りである。
【００７５】図１０に示したＭＡ粉末のＸ線回折チャー
トを図１２に、またこれより得た素材のＸ線回折チャー
トを図１３に示す。これよりＭＡ粉末が熱間塑性加工終
了に至るまでの工程間で前駆複合体が反応しＡｌ3 Ｆｅ
（正確にはＡｌ13Ｆｅ4 ）が生成しているのが分かる。
当素材の物性値は表１０に示す通りであった。
トを図１２に、またこれより得た素材のＸ線回折チャー
トを図１３に示す。これよりＭＡ粉末が熱間塑性加工終
了に至るまでの工程間で前駆複合体が反応しＡｌ3 Ｆｅ
（正確にはＡｌ13Ｆｅ4 ）が生成しているのが分かる。
当素材の物性値は表１０に示す通りであった。
【００７６】
【表１０】
【００７７】
【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、軽量・高強度材が得られる。特に、３０
０℃〜５００℃域でも優れた強度を維持できることから
従来の市販のアルミニウム合金の使用限界温度（約３５
０℃）を著しく上昇することができた。即ち、耐熱性が
要求されるエンジン部品等に広く応用できる。アルミニ
ウム合金としては硬さが高く、高温域でも高い硬さを示
すことから耐摩耗性が要求されるブレーキディスクロー
ター等にも応用できる。強化粒子のＡｌ3 Ｆｅは、硬さ
がＨＶ５５０店度でありセラミックス粒子と較べて軟ら
かいことから被削性が著しく良い。
発明によれば、軽量・高強度材が得られる。特に、３０
０℃〜５００℃域でも優れた強度を維持できることから
従来の市販のアルミニウム合金の使用限界温度（約３５
０℃）を著しく上昇することができた。即ち、耐熱性が
要求されるエンジン部品等に広く応用できる。アルミニ
ウム合金としては硬さが高く、高温域でも高い硬さを示
すことから耐摩耗性が要求されるブレーキディスクロー
ター等にも応用できる。強化粒子のＡｌ3 Ｆｅは、硬さ
がＨＶ５５０店度でありセラミックス粒子と較べて軟ら
かいことから被削性が著しく良い。
【図１】本発明にかかる金属間化合物分散強化アルミニ
ウム合金（粉末）の製造方法の概略を説明するブロック
図である。
ウム合金（粉末）の製造方法の概略を説明するブロック
図である。
【図２】本発明で使用するアトライタの断面図である。
【図３】炭素濃度と合金素材の物性の関係を説明するグ
ラフである。
ラフである。
【図４】実施例１により得られたＭＡ粉末の構造を説明
する４００倍の顕微鏡写真である。
する４００倍の顕微鏡写真である。
【図５】実施例１により得られた合金素材の構造を説明
する４００倍の顕微鏡写真である。
する４００倍の顕微鏡写真である。
【図６】実施例１の試料１の各物性値を耐熱アルミニウ
ム合金Ａ２０１８と対比して説明するグラフである。
ム合金Ａ２０１８と対比して説明するグラフである。
【図７】実施例１の試料１の各物性値を耐熱アルミニウ
ム合金鋳物ＡＣ８Ａと対比して説明するグラフである。
ム合金鋳物ＡＣ８Ａと対比して説明するグラフである。
【図８】実施例２により得られたアルミニウム合金粉末
の構造を説明する４００倍の顕微鏡写真である。
の構造を説明する４００倍の顕微鏡写真である。
【図９】実施例２により得られた合金素材の構造を説明
する４００倍の顕微鏡写真である。
する４００倍の顕微鏡写真である。
【図１０】実施例３により得られたアルミニウム合金粉
末の構造を説明する４００倍の顕微鏡写真である。
末の構造を説明する４００倍の顕微鏡写真である。
【図１１】実施例３により得られた合金素材の構造を説
明する４００倍の顕微鏡写真である。
明する４００倍の顕微鏡写真である。
【図１２】実施例３により得られたアルミニウム合金粉
末のＸ線回析チャート図である。
末のＸ線回析チャート図である。
【図１３】実施例３により得られた合金素材のＸ線回析
チャート図である。
チャート図である。
１ アトライタ ２ シャフト ３ アジテータ ４ ボール ５ ガス流入口 ６ 水流入口 ７ ガス排出口 ８ 水排出口
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 Ａｌ３Ｆｅ分散強化アルミニウム合
金と粉末およびそれらの製造方法
金と粉末およびそれらの製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温域（３００〜５０
０℃）でも従来のアルミニウム合金展伸材等に比べ著し
く高強度を有する軽量高強度の金属間化合物分散強化ア
ルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法に関する
ものである。
０℃）でも従来のアルミニウム合金展伸材等に比べ著し
く高強度を有する軽量高強度の金属間化合物分散強化ア
ルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法に関する
ものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】（ｉｖ）急冷凝固法＋メカニカルアロイン
グでは急冷凝固時に準安定相のＦｅ化合物（ＦｅＡ
ｌ６）が形成し、これが後の脱ガスや熱間押出し行程で
安定なＡｌ３Ｆｅへと変化する。高性能な物性を呈する
が急冷凝固とメカニカルアロイングの高コストの２行程
を経るため素材コストが高くなる欠点がある。
グでは急冷凝固時に準安定相のＦｅ化合物（ＦｅＡ
ｌ６）が形成し、これが後の脱ガスや熱間押出し行程で
安定なＡｌ３Ｆｅへと変化する。高性能な物性を呈する
が急冷凝固とメカニカルアロイングの高コストの２行程
を経るため素材コストが高くなる欠点がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６８】実施例２ 本実施例２は、製造方法ＩＩ−（１）に関する。使用し
た純Ａｌ粉末，純Ｆｅ粉末は実施例２で既述したものと
同じものである。選定した組成比はＡｌ−８ｗｔ％Ｆｅ
としてＡｌ粉とＦｅ粉を混合した。当組成比ではＦｅが
全てＡｌ３Ｆｅに変化したと仮定すると素材時にはＡｌ
−２０ｗｔ％Ａｌ３Ｆｅ（＝Ａｌ−１５ｖｏｌ％Ａｌ３
Ｆｅ）となる。既述の混合粉を１０時間ＭＡした。Ａｌ
の融着がボールや容器壁に生じ、当組成比以上にＡｌ比
率が高いと効率的なＭＡが行なえないことが分った。Ｍ
Ａ粉の断面組織写真を図８に示す。Ｆｅ粒子が細かくな
りきれず粗いのが特徴である。Ｆｅ粒径は、最大１０μ
ｍである。こうして得られたＭＡ粉から実施例１に示す
と同方法で素材を得た。当素材の金属組織は図９に示す
通りである。当素材の物性値を表９に示す。
た純Ａｌ粉末，純Ｆｅ粉末は実施例２で既述したものと
同じものである。選定した組成比はＡｌ−８ｗｔ％Ｆｅ
としてＡｌ粉とＦｅ粉を混合した。当組成比ではＦｅが
全てＡｌ３Ｆｅに変化したと仮定すると素材時にはＡｌ
−２０ｗｔ％Ａｌ３Ｆｅ（＝Ａｌ−１５ｖｏｌ％Ａｌ３
Ｆｅ）となる。既述の混合粉を１０時間ＭＡした。Ａｌ
の融着がボールや容器壁に生じ、当組成比以上にＡｌ比
率が高いと効率的なＭＡが行なえないことが分った。Ｍ
Ａ粉の断面組織写真を図８に示す。Ｆｅ粒子が細かくな
りきれず粗いのが特徴である。Ｆｅ粒径は、最大１０μ
ｍである。こうして得られたＭＡ粉から実施例１に示す
と同方法で素材を得た。当素材の金属組織は図９に示す
通りである。当素材の物性値を表９に示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】本発明にかかる金属間化合物分散強化アルミニ
ウム合金と粉末およびそれらの製造方法の概略を説明す
るブロック図である。
ウム合金と粉末およびそれらの製造方法の概略を説明す
るブロック図である。
Claims (28)
- 【請求項１】 純Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末とＡｌ3
Ｆｅ金属間化合物粉末とを混合した後、メカニカル・ア
ロイングし、Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅを均一・
微細に複合させることを特徴とするＡｌ3 Ｆｅ分散強化
アルミニウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項２】 Ａｌマトリックス中に複合されるＡｌ3
Ｆｅの混合比が全体の５ないし４０重量％であることを
特徴とする請求項１のＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム
合金粉末の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２のＡｌ3 Ｆｅ分
散強化アルミニウム合金粉末の製造方法において、メカ
ニカル・アロイング処理中に分散剤としてアルコールを
用い、該アルコールの残渣から混入する炭素量が１重量
％以下であることを特徴とするＡｌ3 Ｆｅ分散強化アル
ミニウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか一の
Ａｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金粉末の製造方法に
おいて、メカニカル・アロイング処理中に混入する全酸
素量が全体の５重量％以下であることを特徴とするＡｌ
3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか一の
Ａｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金粉末の製造方法に
よって製造されることを特徴とするＡｌ3 Ｆｅ分散強化
アルミニウム合金粉末。 - 【請求項６】 請求項５のＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニ
ウム合金粉末をビレット成形、キャンニングもしくは脱
ガス、熱間塑性加工を含む後の工程より成ることを特徴
とするＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金素材の製造
方法。 - 【請求項７】 請求項６の製造方法によって製造される
ことを特徴とするＡｌ3 Ｆｅ分散強化アルミニウム合金
素材。 - 【請求項８】 Ａｌマトリックス中に強化粒子として分
散するＡｌ3 Ｆｅ金属間化合物粒子の粒径が１０μｍ以
下であることを特徴とする請求項７のＡｌ3Ｆｅ分散強
化アルミニウム合金素材。 - 【請求項９】 純Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末と純Ｆｅ
粉末とを混合した後、メカニカル・アロイングし、Ａｌ
とＦｅを機械的に合金化することを特徴とするアルミニ
ウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項１０】 合金化されるＡｌマトリックス中のＦ
ｅ量が全体の８ないし１７重量％であることを特徴とす
る請求項９のアルミニウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項９または請求項１０のアルミニ
ウム合金粉末の製造方法において、メカニカル・アロイ
ング処理中に潤滑剤としてアルコールを用い、該アルコ
ールの残渣から混入する炭素量が１重量％以下であるこ
とを特徴とするアルミニウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項９ないし請求項１１のいずれか
一のアルミニウム合金粉末の製造方法において、メカニ
カル・アロイング処理中に混入する全酸素量が全体の５
重量％以下であることを特徴とするアルミニウム合金粉
末の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項９ないし請求項１２のいずれか
一のアルミニウム合金粉末の製造方法によって製造され
ることを特徴とするアルミニウム合金粉末。 - 【請求項１４】 請求項１３のアルミニウム合金粉末を
ビレット成形、キャンニングもしくは脱ガス、熱間塑性
加工を含む後の工程より成ることを特徴とするＡｌ3 Ｆ
ｅ分散強化アルミニウム合金素材の製造方法。 - 【請求項１５】 上記ビレット成形、キャンニングもし
くは脱ガス、熱間塑性加工を含む後の工程で、アルミニ
ウム合金粉末中のＡｌとＦｅとを反応させ、Ａｌ3 Ｆｅ
を生成させ、Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅを分散さ
せることを特徴とする請求項１４のＡｌ3 Ｆｅ分散強化
アルミニウム合金素材の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１４または請求項１５の製造方
法によって製造されることを特徴とするＡｌ3 Ｆｅ分散
強化アルミニウム合金素材。 - 【請求項１７】 Ａｌマトリックス中に強化粒子として
分散するＡｌ3 Ｆｅ金属間化合物粒子の粒径が１０μｍ
以下であることを特徴とする請求項１６のＡｌ3 Ｆｅ分
散強化アルミニウム合金素材。 - 【請求項１８】 純Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末と純Ｆ
ｅ粉末とを混合した後、メカニカル・アロイングし、Ａ
ｌとＦｅを機械的に合金化することによりＡｌ3 Ｆｅ系
の前駆複合体粉末を製造し、これに純Ａｌ粉末またはＡ
ｌ合金粉末を混合し、再度メカニカル・アロイングを施
し、Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体粒子
を複合化させることより成ることを特徴とするアルミニ
ウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項１９】 上記Ａｌ3 Ｆｅ系の前駆複合体粉末が
含有するＦｅ量が全体の１０ないし６０重量％であるこ
とを特徴とする請求項１８のアルミニウム合金粉末の製
造方法。 - 【請求項２０】 上記Ａｌ3 Ｆｅ系の前駆複合体粉末が
含有するＦｅ量が、Ａｌ3 Ｆｅの化学量論的組成に対応
する３９ないし４２重量％であることを特徴とする請求
項１９のアルミニウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項２１】 再度メカニカル・アロイングを施し、
Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅ系前駆複合体粒子を複
合化されたＡｌ合金粉末中のＦｅ量が全体の２ないし１
７重量％であることを特徴とする請求項１９のアルミニ
ウム合金粉末の製造方法。 - 【請求項２２】 請求項１８ないし請求項２１のいずれ
か一のアルミニウム合金粉末の製造方法において、メカ
ニカル・アロイング処理中に潤滑剤としてアルコールを
用い、該アルコールの残渣から混入する炭素量が１重量
％以下であることを特徴とするアルミニウム合金粉末の
製造方法。 - 【請求項２３】 請求項１８ないし請求項２２のいずれ
か一のアルミニウム合金粉末の製造方法において、メカ
ニカル・アロイング処理中に混入する全酸素量が全体の
５重量％以下であることを特徴とするアルミニウム合金
粉末の製造方法。 - 【請求項２４】 請求項１８ないし請求項２３のいずれ
か一のアルミニウム合金粉末の製造方法によって製造さ
れることを特徴とするアルミニウム合金粉末。 - 【請求項２５】 請求項２４のアルミニウム合金粉末を
ビレット成形、キャンニングもしくは脱ガス、熱間塑性
加工を含む後の工程より成ることを特徴とするＡｌ3 Ｆ
ｅ分散強化アルミニウム合金素材の製造方法。 - 【請求項２６】 上記ビレット成形、キャンニングもし
くは脱ガス、熱間塑性加工を含む後の工程で、アルミニ
ウム合金粉末中のＡｌとＦｅとを反応させ、Ａｌ3 Ｆｅ
を生成させ、Ａｌマトリックス中にＡｌ3 Ｆｅを分散さ
せることを特徴とする請求項２５のＡｌ3 Ｆｅ分散強化
アルミニウム合金素材の製造方法。 - 【請求項２７】 請求項２５または請求項２６の製造方
法によって製造されることを特徴とするＡｌ3 Ｆｅ分散
強化アルミニウム合金素材。 - 【請求項２８】 Ａｌマトリックス中に強化粒子として
分散するＡｌ3 Ｆｅ金属間化合物粒子の粒径が１０μｍ
以下であることを特徴とする請求項２７のＡｌ3 Ｆｅ分
散強化アルミニウム合金素材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147084A JPH07331356A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | Ａｌ３Ｆｅ分散強化アルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147084A JPH07331356A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | Ａｌ３Ｆｅ分散強化アルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07331356A true JPH07331356A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=15422113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6147084A Pending JPH07331356A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | Ａｌ３Ｆｅ分散強化アルミニウム合金と粉末およびそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07331356A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7794520B2 (en) * | 2002-06-13 | 2010-09-14 | Touchstone Research Laboratory, Ltd. | Metal matrix composites with intermetallic reinforcements |
| JP2012122090A (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | 展伸材、展伸材用原料およびそれらの製造方法 |
-
1994
- 1994-06-06 JP JP6147084A patent/JPH07331356A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7794520B2 (en) * | 2002-06-13 | 2010-09-14 | Touchstone Research Laboratory, Ltd. | Metal matrix composites with intermetallic reinforcements |
| JP2012122090A (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | 展伸材、展伸材用原料およびそれらの製造方法 |
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