JPH0742531B2 - 熱間鍛造及び熱間圧延による超塑性窒化けい素ウイスカ強化アルミニウム板状複合材料の製造法 - Google Patents
熱間鍛造及び熱間圧延による超塑性窒化けい素ウイスカ強化アルミニウム板状複合材料の製造法Info
- Publication number
- JPH0742531B2 JPH0742531B2 JP4069481A JP6948192A JPH0742531B2 JP H0742531 B2 JPH0742531 B2 JP H0742531B2 JP 4069481 A JP4069481 A JP 4069481A JP 6948192 A JP6948192 A JP 6948192A JP H0742531 B2 JPH0742531 B2 JP H0742531B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- silicon nitride
- forging
- rolling
- nitride whisker
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化けい素ウイスカ又粒
子を強化材として含むアルミニウム合金で、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。
子を強化材として含むアルミニウム合金で、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。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスウイスカ又は粒子強化アル
ミニウム複合材料は比弾性率が従来の金属材料の約２
倍、比強度はチタン合金に匹敵する程高く、また、耐熱
性や耐摩耗性、熱的寸法安定性に優れており、ピストン
等の中高温機械部品ばかりでなく航空宇宙分野での構造
物への応用が図られている。特に、航空宇宙分野でこの
複合材料を利用するには複雑な形状で表面積が広く、し
かも、立体的な構造物にプレス成形する必要がある。こ
のため、この複合材料は薄板形状に圧延加工できるこ
と、圧延素形材のプレス成形が可能なこと、更に、成形
後の材料性質が加工前に劣らないこと、が必要である。
これに対する技術的解決の一つとして、薄板形状の複合
材料に超塑性を発現させることが試みられている。
ミニウム複合材料は比弾性率が従来の金属材料の約２
倍、比強度はチタン合金に匹敵する程高く、また、耐熱
性や耐摩耗性、熱的寸法安定性に優れており、ピストン
等の中高温機械部品ばかりでなく航空宇宙分野での構造
物への応用が図られている。特に、航空宇宙分野でこの
複合材料を利用するには複雑な形状で表面積が広く、し
かも、立体的な構造物にプレス成形する必要がある。こ
のため、この複合材料は薄板形状に圧延加工できるこ
と、圧延素形材のプレス成形が可能なこと、更に、成形
後の材料性質が加工前に劣らないこと、が必要である。
これに対する技術的解決の一つとして、薄板形状の複合
材料に超塑性を発現させることが試みられている。
【０００３】従来開発された超塑性セラミックスウイス
カまたは粒子強化アルミニウム複合材料はセラミックス
とアルミニウム合金粉末とを混合後加圧焼結により造ら
れた後加工熱処理（溶体化処理―時効処理―温間圧延加
工―再結晶処理）によりマトリックスの結晶粒を微細化
し超塑性が発現されている。例えば、炭化けい素ウイ
スカ強化２１２４アルミニウム複合材料は、鍛造後圧延
加工により板形状にされ、約０.２（１／秒）で約３５
０％の超塑性伸びを生じている。 炭化けい素粒子強
化７０６４アルミニウム複合材料がと同じ方法で製造
され、約０.０００１（１／秒）の歪速度で約５００％
の超塑性伸びを生じている。又、発明者らは窒化けい
素ウイスカ強化２１２４、６０６１、７０６４アルミニ
ウム複合材料を鍛造−熱間押出し加工を行い、約０.２
（１／秒）の歪速度で２５０以上％の超塑性伸びを可能
にした。
カまたは粒子強化アルミニウム複合材料はセラミックス
とアルミニウム合金粉末とを混合後加圧焼結により造ら
れた後加工熱処理（溶体化処理―時効処理―温間圧延加
工―再結晶処理）によりマトリックスの結晶粒を微細化
し超塑性が発現されている。例えば、炭化けい素ウイ
スカ強化２１２４アルミニウム複合材料は、鍛造後圧延
加工により板形状にされ、約０.２（１／秒）で約３５
０％の超塑性伸びを生じている。 炭化けい素粒子強
化７０６４アルミニウム複合材料がと同じ方法で製造
され、約０.０００１（１／秒）の歪速度で約５００％
の超塑性伸びを生じている。又、発明者らは窒化けい
素ウイスカ強化２１２４、６０６１、７０６４アルミニ
ウム複合材料を鍛造−熱間押出し加工を行い、約０.２
（１／秒）の歪速度で２５０以上％の超塑性伸びを可能
にした。
【０００４】しかし、の場合、実際にプレス成形され
た例はない。は航空機のドアパネル等が試作されたが
超塑性が発現する歪速度が極めて遅く、実用的な成形は
難しい。の場合は、押し出し加工により造られてお
り、プレス成形に用いる薄板状の複合材料を製造するプ
ロセスとしては実用的ではない。
た例はない。は航空機のドアパネル等が試作されたが
超塑性が発現する歪速度が極めて遅く、実用的な成形は
難しい。の場合は、押し出し加工により造られてお
り、プレス成形に用いる薄板状の複合材料を製造するプ
ロセスとしては実用的ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】強化材としてこの複合
材料に含まれる炭化けい素（ＳｉＣ）や窒化けい素（Ｓ
ｉ3Ｎ4）ウイスカや粒子は極めて硬く、高温においても
安定であり、複合材料のマトリックスと強固な接合界面
を形成している。しかし、これらの複合材料が超塑性を
発現するには、超塑性発現温度において、接合界面上で
滑り変形が起こらないとこの界面で亀裂が生じ、大きな
伸びを発生できないことになる。従って、マトリックス
の結晶粒が微細であり、且つこの界面での滑り変形が超
塑性発現には重要である。従来開発されてきたＳｉＣウ
イスカ強化２１２４Ａｌ又は７０６４Ａｌ複合材料にお
いてはＳｉＣウイスカがアルミニウムと反応し易く、こ
のため、反応生成物ができ易く、超塑性発現には必ずし
も適した界面ではない。
材料に含まれる炭化けい素（ＳｉＣ）や窒化けい素（Ｓ
ｉ3Ｎ4）ウイスカや粒子は極めて硬く、高温においても
安定であり、複合材料のマトリックスと強固な接合界面
を形成している。しかし、これらの複合材料が超塑性を
発現するには、超塑性発現温度において、接合界面上で
滑り変形が起こらないとこの界面で亀裂が生じ、大きな
伸びを発生できないことになる。従って、マトリックス
の結晶粒が微細であり、且つこの界面での滑り変形が超
塑性発現には重要である。従来開発されてきたＳｉＣウ
イスカ強化２１２４Ａｌ又は７０６４Ａｌ複合材料にお
いてはＳｉＣウイスカがアルミニウムと反応し易く、こ
のため、反応生成物ができ易く、超塑性発現には必ずし
も適した界面ではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、上
記問題点を解決すべく、Ｓｉ3Ｎ4ウイスカまたは粒子を
強化材として含むアルミニウム複合材料に、鍛造後圧
延加工、鍛造のみ、押し出し後圧延加工の３つの超
塑性発現プロセスを採用する。窒化けい素ウイスカ又は
粒子はアルミニウムマトリックスとは反応生成物もな
く、しかも、マグネシウム（Ｍｇ）の濃度が高いアルミ
ニウム固溶体の薄い相が複合材料の界面に形成される。
超塑性発現温度においてこの固溶体は液相になり、界面
でマトリックスとウイスカとは容易に滑り変形が生じ
る。又、ウイスカが高い温度において結晶粒の粗大化を
抑制し、マトリックスの結晶粒が微細化する。この二つ
の効果により、この複合材料に高速度で超塑性が発現す
る。
記問題点を解決すべく、Ｓｉ3Ｎ4ウイスカまたは粒子を
強化材として含むアルミニウム複合材料に、鍛造後圧
延加工、鍛造のみ、押し出し後圧延加工の３つの超
塑性発現プロセスを採用する。窒化けい素ウイスカ又は
粒子はアルミニウムマトリックスとは反応生成物もな
く、しかも、マグネシウム（Ｍｇ）の濃度が高いアルミ
ニウム固溶体の薄い相が複合材料の界面に形成される。
超塑性発現温度においてこの固溶体は液相になり、界面
でマトリックスとウイスカとは容易に滑り変形が生じ
る。又、ウイスカが高い温度において結晶粒の粗大化を
抑制し、マトリックスの結晶粒が微細化する。この二つ
の効果により、この複合材料に高速度で超塑性が発現す
る。
【０００７】
【作用】本発明において、粉末冶金法により製造した窒
化けい素ウイスカ又は粒子強化アルミニウム複合材料に
対し（１）鍛造後圧延加工を加えると複合材料のマトリ
ックスの結晶粒径が微細化し、又マトリックスとウイス
カ又は粒子の界面が改善され、超塑性が発現する。
（２）同様な理由により、鍛造のみ、（３）押し出し加
工後圧延加工をこの複合材料に加えると、超塑性が発現
する。
化けい素ウイスカ又は粒子強化アルミニウム複合材料に
対し（１）鍛造後圧延加工を加えると複合材料のマトリ
ックスの結晶粒径が微細化し、又マトリックスとウイス
カ又は粒子の界面が改善され、超塑性が発現する。
（２）同様な理由により、鍛造のみ、（３）押し出し加
工後圧延加工をこの複合材料に加えると、超塑性が発現
する。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。
【０００９】実施例１ 窒化けい素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料
に対し鍛造を５００℃で行い直径３０ｍｍの棒材を８ｍ
ｍにつぶし、更に、この鍛造した素材を約２ｍｍ以上の
アルミニウムの管又は板にくるみ、５００℃から５８０
℃の温度範囲で約０.２５ｍｍずつ加熱と圧延を繰り返
し約１ｍｍの厚さにになるまで圧延を行った。
に対し鍛造を５００℃で行い直径３０ｍｍの棒材を８ｍ
ｍにつぶし、更に、この鍛造した素材を約２ｍｍ以上の
アルミニウムの管又は板にくるみ、５００℃から５８０
℃の温度範囲で約０.２５ｍｍずつ加熱と圧延を繰り返
し約１ｍｍの厚さにになるまで圧延を行った。
【００１０】その結果を図１に示す。図１から鍛造のみ
で造った窒化けい素ウイスカ強化２１２４アルミニウム
複合材料の全伸びは歪速度が０.１（１／秒）の時に２
６０％であった。
で造った窒化けい素ウイスカ強化２１２４アルミニウム
複合材料の全伸びは歪速度が０.１（１／秒）の時に２
６０％であった。
【００１１】実施例２ 窒化けい素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料
に対し５００℃、押し出し比１６から１００の間で押し
出し加工を行い、更に、実施例１と同じ条件で３.０の
歪量まで圧延加工を加え、約０.５ｍｍ以上の厚さの薄
板状の複合材料を製造する。
に対し５００℃、押し出し比１６から１００の間で押し
出し加工を行い、更に、実施例１と同じ条件で３.０の
歪量まで圧延加工を加え、約０.５ｍｍ以上の厚さの薄
板状の複合材料を製造する。
【００１２】その結果を図２に示す。図２から窒化けい
素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料を５００
℃において、押し出し比４４で押し出し加工し、更に５
３０℃で圧延加工を行った場合は約０.５（１／秒）の
歪速度で４００％の全伸びが得られた。
素ウイスカ強化２１２４アルミニウム複合材料を５００
℃において、押し出し比４４で押し出し加工し、更に５
３０℃で圧延加工を行った場合は約０.５（１／秒）の
歪速度で４００％の全伸びが得られた。
【００１３】実施例３ ７０６４アルミニウム複合材料に対し５００℃、押し出
し比１６から１００の間で押し出し加工を行い、更に、
実施例１と同じ条件で３.０の歪量まで圧延加工を加
え、約０.５ｍｍ以上の厚さの薄板状の複合材料を製造
する。
し比１６から１００の間で押し出し加工を行い、更に、
実施例１と同じ条件で３.０の歪量まで圧延加工を加
え、約０.５ｍｍ以上の厚さの薄板状の複合材料を製造
する。
【００１４】その結果を図３に示す。図３から窒化けい
素ウイスカ強化７０６４アルミニウム複合材料を押し出
し後圧延加工した場合には、２（１／秒）の速い歪速度
で約２５０％の全伸びが得られた。
素ウイスカ強化７０６４アルミニウム複合材料を押し出
し後圧延加工した場合には、２（１／秒）の速い歪速度
で約２５０％の全伸びが得られた。
【発明の効果】以上述べた本発明において、窒化けい素
ウイスカ強化アルミニウム複合材料を粉末冶金法で造っ
くた後、５００℃で鍛造し、更に、５３０℃で圧延加工
し、薄板状複合材料に成形した。これを５２５℃から５
４５℃の温度で、超塑性プレス成形することにより、航
空機等の構造物を高効率に製造できることが分かった。
ウイスカ強化アルミニウム複合材料を粉末冶金法で造っ
くた後、５００℃で鍛造し、更に、５３０℃で圧延加工
し、薄板状複合材料に成形した。これを５２５℃から５
４５℃の温度で、超塑性プレス成形することにより、航
空機等の構造物を高効率に製造できることが分かった。
【図１】鍛造のみで造った薄板状の窒化けい素ウイスカ
強化２１２４アルミニウム複合材料を５２５℃の温度で
引張試験を行った時の全伸びと歪速度との関係を表すグ
ラフである。
強化２１２４アルミニウム複合材料を５２５℃の温度で
引張試験を行った時の全伸びと歪速度との関係を表すグ
ラフである。
【図２】押出し比４４で押出し後圧延加工により製造し
た薄板状の窒化けい素ウイスカ強化２１２４アルミニウ
ム複合材料を５２５℃の温度で引張試験を行った時の全
伸びと歪速度との関係を表すグラフである。
た薄板状の窒化けい素ウイスカ強化２１２４アルミニウ
ム複合材料を５２５℃の温度で引張試験を行った時の全
伸びと歪速度との関係を表すグラフである。
【図３】押出し後圧延加工により造った薄板状の窒化け
い素ウイスカ強化７０６４アルミニウム複合材料を５４
５℃で引っ張り試験を行った時の全伸びと歪速度との関
係を表すグラフである。
い素ウイスカ強化７０６４アルミニウム複合材料を５４
５℃で引っ張り試験を行った時の全伸びと歪速度との関
係を表すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 α型またはβ型窒化けい素ウイスカまた
は粒子と粒度４４μｍ以下の２０００系、６０００系ま
たは７０００系アルミニウム合金粉末とをエタノールの
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、溶媒を蒸発させ除去した混合粉末を真空中にて加圧
焼結させ製造した複合材料に対する次の３つのプロセ
ス、即ち、（１）３００℃から５５０℃で歪量１.０か
ら１.５において鍛造して板状の複合材料をつくり、そ
の後５００℃から５８０℃の温度で歪量１.０から５.０
において圧延するプロセス、（２）３００℃から５５０
℃で歪量１.０から４.０において鍛造し、０.１ｍｍ以
上の厚さの板状複合材料を造るプロセス、（３）押出し
温度５００℃にて押出し比２５から１００にて押出し加
工し板状複合材を造り更に５００℃から５８０℃にて歪
量１.０から５.０において圧延加工し、０.１ｍｍ以上
の厚さの板状複合材料を造るプロセス、を用い造られた
超塑性窒化けい素ウイスカ又は粒子強化アルミニウム合
金複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4069481A JPH0742531B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 熱間鍛造及び熱間圧延による超塑性窒化けい素ウイスカ強化アルミニウム板状複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4069481A JPH0742531B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 熱間鍛造及び熱間圧延による超塑性窒化けい素ウイスカ強化アルミニウム板状複合材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05230562A JPH05230562A (ja) | 1993-09-07 |
| JPH0742531B2 true JPH0742531B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=13403938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4069481A Expired - Lifetime JPH0742531B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 熱間鍛造及び熱間圧延による超塑性窒化けい素ウイスカ強化アルミニウム板状複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742531B2 (ja) |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP4069481A patent/JPH0742531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05230562A (ja) | 1993-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4890262B2 (ja) | チタン合金微細構造の精製方法および高温、高い歪み速度でのチタン合金の超塑性の形成 | |
| US5561829A (en) | Method of producing structural metal matrix composite products from a blend of powders | |
| Mabuchi et al. | Superplastic deformation mechanism accommodated by the liquid phase in metal matrix composites | |
| US4469757A (en) | Structural metal matrix composite and method for making same | |
| EP0282191B1 (en) | Metal composites with fly ash incorporated therein and a process for producing the same | |
| JP2000135543A (ja) | チタン系金属の鍛造方法、エンジンバルブの製造方法およびエンジンバルブ | |
| US4699849A (en) | Metal matrix composites and method of manufacture | |
| JP2866917B2 (ja) | 溶湯攪拌法によるセラミックス粒子強化マグネシウム基複合材料に対する超塑性発現法 | |
| US4797155A (en) | Method for making metal matrix composites | |
| US5451365A (en) | Methods for densifying and strengthening ceramic-ceramic composites by transient plastic phase processing | |
| Goswami et al. | Extrusion characteristics of aluminium alloy/SiCpmetal matrix composites | |
| JP2560234B2 (ja) | セラミックスウイスカ及び粒子強化アルミニウム合金複合材料の箔の製造方法 | |
| JP2569418B2 (ja) | 熱間押し出し加工及び熱間圧延加工による超塑性窒化アルミニウム粒子強化アルミニウム合金複合材料の製造法とその加工方法 | |
| JPH0742531B2 (ja) | 熱間鍛造及び熱間圧延による超塑性窒化けい素ウイスカ強化アルミニウム板状複合材料の製造法 | |
| JPH06235032A (ja) | 炭化チタン粒子強化アルミニウム合金複合材料の超塑性発現法 | |
| JPH0635631B2 (ja) | 超塑性窒化ケイ素ウイスカ強化アルミニウム合金複合材料の製造法 | |
| JPH0320423A (ja) | 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 | |
| JP2972836B2 (ja) | 複合セラミックスの成形法 | |
| JP3985036B2 (ja) | ジルコニアとアルミニウムとの反応合成を利用したジルコニウムアルミナイド強化複合材料及びその製造方法 | |
| JP2657979B2 (ja) | 複合セラミックスの成形加工法 | |
| KR100416336B1 (ko) | 준결정입자가 분산된 금속복합재료의 제조방법 | |
| Zhang et al. | Post‐Hot‐Pressing and High‐Temperature Bending Strength of Reaction‐Bonded Silicon Nitride‐Molybdenum Disilicide and Silicon Nitride‐Tungsten Silicide Composites | |
| Stolin et al. | Distinctive Features of the Rheosynthesis of Ceramic and Cermet Materials under Self-Propagating High-Temperature Synthesis Extrusion Conditions | |
| JPH08245266A (ja) | 窒化珪素系の超可塑性セラミック材料の製造方法、該製造方法によって得られる物質、および最終部材の製造方法 | |
| JPH05171214A (ja) | 強化チタンの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |