JPH0739615B2 - Ｚｎ―２２Ａ１超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法 - Google Patents
Ｚｎ―２２Ａ１超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法Info
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Zn−22Al超塑性材の耐熱性、硬度、強度等の
機械的性質を改善した複合材料の成形方法に関するもの
である。
機械的性質を改善した複合材料の成形方法に関するもの
である。
材料がある条件下で異常に伸びて変形抵抗が格段に低下
する現象があり、これは「超塑性」と呼ばれている。一
般的なめやすとして、引張試験における伸びが300％以
上のものを「超塑性」と呼んでいる。
する現象があり、これは「超塑性」と呼ばれている。一
般的なめやすとして、引張試験における伸びが300％以
上のものを「超塑性」と呼んでいる。
超塑性現象を発現する温度が最も低い材料として、Zn−
22Al合金が知られている。Zn−22Al合金が超塑性現象を
示す状態においては、伸びは数100％以上で、変形能が
非常に大きいので、複雑形状の製品を従来よりも格段に
少なく工程で成形できる。
22Al合金が知られている。Zn−22Al合金が超塑性現象を
示す状態においては、伸びは数100％以上で、変形能が
非常に大きいので、複雑形状の製品を従来よりも格段に
少なく工程で成形できる。
しかしながら、Zn−22Al合金をはじめとする超塑性合金
は、ひずみ速度依存性が大きいために、一定温度で一定
応力が作用するような環境の下で使用する場合には変形
しやすく、そのため構造材料としてはやや適性に問題が
ある。このような超塑性合金では、成形時においては超
塑性としての機能を発現して成形加工を容易にし、一旦
成形した後においてはもはや超塑性を発揮しない状態で
構造用材料として使用できることが望ましい。そこで、
Zn−22Al超塑性材料の機械的性質を改善することが求め
られている。
は、ひずみ速度依存性が大きいために、一定温度で一定
応力が作用するような環境の下で使用する場合には変形
しやすく、そのため構造材料としてはやや適性に問題が
ある。このような超塑性合金では、成形時においては超
塑性としての機能を発現して成形加工を容易にし、一旦
成形した後においてはもはや超塑性を発揮しない状態で
構造用材料として使用できることが望ましい。そこで、
Zn−22Al超塑性材料の機械的性質を改善することが求め
られている。
そこで、これを改善するためにZn−22Al超塑性材料−チ
タン酸カリウム複合材料及びその成形方法（特願昭62−
073643）を提案したが、更なる強化を図るための成形方
法の開発が期待されていた。
タン酸カリウム複合材料及びその成形方法（特願昭62−
073643）を提案したが、更なる強化を図るための成形方
法の開発が期待されていた。
本発明者らは、このような事情に鑑み、Zn−22Al合金の
超塑性の特性をそのまま活かしながら機械的性質を改善
した複合材料の成形方法を提供すべく、鋭意研究を重ね
た結果、Zn−22Al超塑性粉末と繊維状あるいは粉末状の
チタン酸カリウムとの複合化における簡便で新規な成形
方法を見い出すに至った。
超塑性の特性をそのまま活かしながら機械的性質を改善
した複合材料の成形方法を提供すべく、鋭意研究を重ね
た結果、Zn−22Al超塑性粉末と繊維状あるいは粉末状の
チタン酸カリウムとの複合化における簡便で新規な成形
方法を見い出すに至った。
上記目的を達成するための本発明の第１の成形方法は、
Zn−22Al超塑性粉末とチタン酸カリウムから成る混合粉
末を、Zn−22Al合金の半溶融温度である400〜450℃の温
度下にて１〜400MPaなる成形圧力で成形することを特徴
とし、また第２の方法は、Zn−22Al超塑性粉末とチタン
酸カリウムから成る混合粉末を室温下にて１〜500MPaな
る成形圧力で予備成形した後、Zn−22Al合金の半溶融温
度である400〜450℃の温度下にて１〜400MPaなる成形圧
力で成形することを特徴とするものである。
Zn−22Al超塑性粉末とチタン酸カリウムから成る混合粉
末を、Zn−22Al合金の半溶融温度である400〜450℃の温
度下にて１〜400MPaなる成形圧力で成形することを特徴
とし、また第２の方法は、Zn−22Al超塑性粉末とチタン
酸カリウムから成る混合粉末を室温下にて１〜500MPaな
る成形圧力で予備成形した後、Zn−22Al合金の半溶融温
度である400〜450℃の温度下にて１〜400MPaなる成形圧
力で成形することを特徴とするものである。
本発明のZn−22Al超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材
料の成形方法において用いるZn−22Al超塑性粉末は、一
般に空気噴霧法もしくはアルゴン噴霧法により製造され
る。本発明者は、先に、この噴霧法で製造された超塑性
合金粉末を380℃で30分間加熱した後に氷水に浸漬し
て、急冷処理を施すと、超塑性化の促進に対して極めて
有効であることを見い出し、特開昭59−157201号公報に
よって開示している。本発明においても、この急冷処理
を施したZn−22Al超塑性合金粉末を用いると、成形体の
強度や密度を向上させることができ、一段と効果的であ
る。
料の成形方法において用いるZn−22Al超塑性粉末は、一
般に空気噴霧法もしくはアルゴン噴霧法により製造され
る。本発明者は、先に、この噴霧法で製造された超塑性
合金粉末を380℃で30分間加熱した後に氷水に浸漬し
て、急冷処理を施すと、超塑性化の促進に対して極めて
有効であることを見い出し、特開昭59−157201号公報に
よって開示している。本発明においても、この急冷処理
を施したZn−22Al超塑性合金粉末を用いると、成形体の
強度や密度を向上させることができ、一段と効果的であ
る。
また、超塑性能を向上させるためには、金属組織の微細
・均質化を図る必要がある。その手段として、近年、遠
心力アトマイズ法、回転電極法などのいわゆる“急冷凝
固粉末”が注目されている。本発明においても“急冷凝
固粉末”を用いると一層有効である。
・均質化を図る必要がある。その手段として、近年、遠
心力アトマイズ法、回転電極法などのいわゆる“急冷凝
固粉末”が注目されている。本発明においても“急冷凝
固粉末”を用いると一層有効である。
Zn−22Al超塑性粉末の状態としては、Zn粉末とAl粉末を
78重量％:22重量％の割合で配合した混合粉末、いわゆ
る素粉末混合法による粉末を用いることも考えられる。
78重量％:22重量％の割合で配合した混合粉末、いわゆ
る素粉末混合法による粉末を用いることも考えられる。
またZn−22Al合金の基地を強化するために微量のCuやMg
を添加すること、例えば具体例としてZn−22Al−1.0Cu
−0.03Mgとすることも考えられる。
を添加すること、例えば具体例としてZn−22Al−1.0Cu
−0.03Mgとすることも考えられる。
本発明の成形方法としては金型成形法（密閉型成形
法）、押出成形法、圧延法、熱間静水圧成形（HIP）法
などがある。
法）、押出成形法、圧延法、熱間静水圧成形（HIP）法
などがある。
次に成形加工条件であるが、これには主要な要素とし
て、加工温度、成形圧力、粉末混合法が考えられる。加
工温度に関しては、これまでZn−22Al合金の超塑性発現
温度である250℃近傍が最適であると判断していた。し
かし、粉末の比表面積〔（表面積）÷（体積）〕はバル
ク材のそれに比べて格段して大きいので、本発明のよう
な粒子分散型のZn−22Al超塑性粉末−チタン酸カリウム
複合材料の成形加工においては、Zn−22Al超塑性粉末表
面の酸化量がチタン酸カリウムとの結合に対し重要な要
因となることが判明した。したがって粉末表面における
酸化皮膜の影響を極力少なくするための成形方法を考え
ることが、この複合材料の強化を図るための改善策にな
るものとの知見に到達し、本発明をするに到った。
て、加工温度、成形圧力、粉末混合法が考えられる。加
工温度に関しては、これまでZn−22Al合金の超塑性発現
温度である250℃近傍が最適であると判断していた。し
かし、粉末の比表面積〔（表面積）÷（体積）〕はバル
ク材のそれに比べて格段して大きいので、本発明のよう
な粒子分散型のZn−22Al超塑性粉末−チタン酸カリウム
複合材料の成形加工においては、Zn−22Al超塑性粉末表
面の酸化量がチタン酸カリウムとの結合に対し重要な要
因となることが判明した。したがって粉末表面における
酸化皮膜の影響を極力少なくするための成形方法を考え
ることが、この複合材料の強化を図るための改善策にな
るものとの知見に到達し、本発明をするに到った。
このような観点から、Zn−22Al合金が半溶融状態となる
400〜450℃で成形する方法を考案するに到った。すなわ
ち、この温度範囲であればZn−22Al超塑性粉末が半溶融
状態になり酸化皮膜の影響はほとんど無視することがで
き、Zn−22Alとチタン酸カリウムとの結合が強化され
る。成形温度が400℃より低い場合においては半溶融状
態とならず、また450℃温度以上になると完全な溶融状
態となるので、400〜450℃の温度が適正範囲である。
400〜450℃で成形する方法を考案するに到った。すなわ
ち、この温度範囲であればZn−22Al超塑性粉末が半溶融
状態になり酸化皮膜の影響はほとんど無視することがで
き、Zn−22Alとチタン酸カリウムとの結合が強化され
る。成形温度が400℃より低い場合においては半溶融状
態とならず、また450℃温度以上になると完全な溶融状
態となるので、400〜450℃の温度が適正範囲である。
成形圧力に関しては、これが小さすぎると粉末が固化せ
ず、たとえ固化しても成形体の強度が劣る。一方、成形
圧力がある程度大きくなると、成形体の真密度にほぼ到
達し、それ以上の密度になり得ないので、成形圧力を過
度に大きくする必要はない。400〜450℃で半溶融成形す
る場合には１〜400MPaが適当である。冷間で予備成形す
る場合には１〜500MPaが適当である。
ず、たとえ固化しても成形体の強度が劣る。一方、成形
圧力がある程度大きくなると、成形体の真密度にほぼ到
達し、それ以上の密度になり得ないので、成形圧力を過
度に大きくする必要はない。400〜450℃で半溶融成形す
る場合には１〜400MPaが適当である。冷間で予備成形す
る場合には１〜500MPaが適当である。
粉末混合法に関しては、Zn−22Al超塑性粉末と磁性粉末
を十分に混練するために振動ボールミル法、遊星型混合
法あるいはＶ型混合法などが適当である。
を十分に混練するために振動ボールミル法、遊星型混合
法あるいはＶ型混合法などが適当である。
また成形後の後工程として熱処理を行うことも成形体の
強化に対して有効である。この場合には300〜400℃で１
時間の加熱を行った後に空冷することによりその目的を
達することができる。
強化に対して有効である。この場合には300〜400℃で１
時間の加熱を行った後に空冷することによりその目的を
達することができる。
なお、この400〜450℃での半溶融成形法は、本発明のチ
タン酸カリウムの場合に限らず、Zn−22Al超塑性粉末と
ガラス繊維、炭素繊維、SiCウィスカー等から成る複合
材の製造方法としても準用できるものと考えられる。
タン酸カリウムの場合に限らず、Zn−22Al超塑性粉末と
ガラス繊維、炭素繊維、SiCウィスカー等から成る複合
材の製造方法としても準用できるものと考えられる。
実施例 空気噴霧法で製造した粒径が44μｍ以下のZn−22Al超塑
性合金粉末とチタン酸カリウム（長さ;30〜50μｍ、直
径;0.8〜1.2μｍ、化学組成；K2Ｏ＝15.3wt％、TiO2＝8
4.5wt％、H2Ｏ＝0.2wt％）を95重量％:5重量％の割合で
配合した後、振動ボールミル法とＶ型混合法の場合には
各２時間、遊星型混合法の場合には１時間それぞれ混合
した。そして成形温度を第１表と第２表のように各種変
化させ、成形圧力は425MPaで一定としてZn−22Al超塑性
粉末−チタン酸カリウム複合材料を密閉型成形した。製
造した複合材料の形状は円柱状であり、直径Ｄ＝約12m
m、高さＨ＝約10mmである。得られた複合材料の密度を
第１表に示し、強度（円板圧裂強さ）をJIS A1113で規
定されている円盤圧裂試験により求め、その結果を第２
表に示した。第２表の場合、試験温度は室温で、試験速
度は5mm/minとした。
性合金粉末とチタン酸カリウム（長さ;30〜50μｍ、直
径;0.8〜1.2μｍ、化学組成；K2Ｏ＝15.3wt％、TiO2＝8
4.5wt％、H2Ｏ＝0.2wt％）を95重量％:5重量％の割合で
配合した後、振動ボールミル法とＶ型混合法の場合には
各２時間、遊星型混合法の場合には１時間それぞれ混合
した。そして成形温度を第１表と第２表のように各種変
化させ、成形圧力は425MPaで一定としてZn−22Al超塑性
粉末−チタン酸カリウム複合材料を密閉型成形した。製
造した複合材料の形状は円柱状であり、直径Ｄ＝約12m
m、高さＨ＝約10mmである。得られた複合材料の密度を
第１表に示し、強度（円板圧裂強さ）をJIS A1113で規
定されている円盤圧裂試験により求め、その結果を第２
表に示した。第２表の場合、試験温度は室温で、試験速
度は5mm/minとした。
第１表で示したように、複合材料の平均密度は成形温度
400〜430℃で最も大きく、緻密化の点からこの成形温度
が適していることが明らかである。
400〜430℃で最も大きく、緻密化の点からこの成形温度
が適していることが明らかである。
一方、第２表で示した複合材料の強度においては、室温
及び超塑性発現温度である250℃の成形温度に比べて、4
00℃と430℃での強度が大幅に向上しており、半溶融成
形法が本複合材料の強化に対して極めて効果的であるこ
とが確認された。
及び超塑性発現温度である250℃の成形温度に比べて、4
00℃と430℃での強度が大幅に向上しており、半溶融成
形法が本複合材料の強化に対して極めて効果的であるこ
とが確認された。
以上述べた如く、本発明の超塑性複合材料の成形法によ
れば、成形加工性が良好であるというZn−22Al超塑性合
金の特性を極力活かしながら、チタン酸カリウムの添加
による機械的性質の向上を図れるので、超塑性という機
能だけでなく、構造材料としての適用も期待でき、しか
も一般の粉末焼結体やバルク材（溶製材）を得ると同じ
ような密閉型成形、押出成形、圧延及び熱間静水圧成形
等により、効率のよい成形を行い得るという効果があ
る。
れば、成形加工性が良好であるというZn−22Al超塑性合
金の特性を極力活かしながら、チタン酸カリウムの添加
による機械的性質の向上を図れるので、超塑性という機
能だけでなく、構造材料としての適用も期待でき、しか
も一般の粉末焼結体やバルク材（溶製材）を得ると同じ
ような密閉型成形、押出成形、圧延及び熱間静水圧成形
等により、効率のよい成形を行い得るという効果があ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 18/04
Claims (6)
- 【請求項１】Zn−22Al超塑性粉末とチタン酸カリウムか
ら成る混合粉末を、Zn−22Al合金の半溶融温度である40
0〜450°Ｃの温度下にて、１〜400MPaなる成形圧力で成
形することを特徴とするZn−22Al超塑性粉末−チタン酸
カリウム複合材料の半溶融成形方法。 - 【請求項２】Zn−22Al超塑性粉末とチタン酸カリウムか
ら成る混合粉末を室温下にて１〜500MPaなる成形圧力で
予備成形した後、Zn−22Al合金の半溶融温度である400
〜450°Ｃの温度下にて、１〜400MPaなる成形圧力で成
形することを特徴とするZn−22Al超塑性粉末−チタン酸
カリウム複合材料の半溶融成形方法。 - 【請求項３】Zn−22Al超塑性粉末として、Zn粉末とAl粉
末を78重量％:22重量％の割合で配合した混合粉末（素
粉末混合法）を用いること、または78重量％:22重量％
の割合で地金を配合・溶解した後に合金粉末としたもの
を用いることを特徴とする請求項１または２記載のZn−
22Al超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材料の半溶融成
形方法。 - 【請求項４】Zn−22Al超塑性合金の基地を強化するため
に、これに微量のCuやMgを添加（具体的にはZn−22Al−
1.0Cu−0.03Mg）したことを特徴とする請求項１または
２記載のZn−22Al超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材
料の半溶融成形方法。 - 【請求項５】Zn−22Al超塑性粉末として合金粉末を用
い、これを380°Ｃで30分間の加熱後、急冷処理を施し
てから用いることを特徴とする請求項１または２記載の
Zn−22Al超塑性粉末−チタン酸カリウム複合材料の半溶
融成形方法。 - 【請求項６】Zn−22Al超塑性粉末とチタン酸カリウムか
ら成る混合粉末の配合法として、振動ボールミル法、遊
星型混合法あるいはＶ型混合法を用いることを特徴とす
る請求項１または２記載のZn−22Al超塑性粉末−チタン
酸カリウム複合材料の半溶融成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2226218A JPH0739615B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Ｚｎ―２２Ａ１超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2226218A JPH0739615B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Ｚｎ―２２Ａ１超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107231A JPH04107231A (ja) | 1992-04-08 |
| JPH0739615B2 true JPH0739615B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=16841747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2226218A Expired - Lifetime JPH0739615B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Ｚｎ―２２Ａ１超塑性粉末―チタン酸カリウム複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0739615B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3045380U (ja) * | 1997-07-16 | 1998-01-27 | 株式会社丸八真綿 | シーツ |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8746558B2 (en) | 2010-03-15 | 2014-06-10 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | 3D glasses and related systems |
| CN104928511B (zh) * | 2015-06-30 | 2017-06-23 | 中南大学 | 一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料及其制备方法 |
| CN107245596A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-10-13 | 湘潭大学 | 一种碳纳米管增强锌基复合材料的制备方法 |
| CN116219214A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-06 | 安徽铜冠有色金属（池州）有限责任公司 | 一种碳化硅增强锌基复合材料制备工艺 |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2226218A patent/JPH0739615B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3045380U (ja) * | 1997-07-16 | 1998-01-27 | 株式会社丸八真綿 | シーツ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04107231A (ja) | 1992-04-08 |
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