JPH0765135B2 - Ａｌ−Ｎｉ系複合金属及びその製造方法 - Google Patents
Ａｌ−Ｎｉ系複合金属及びその製造方法Info
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- JPH0765135B2 JPH0765135B2 JP62013784A JP1378487A JPH0765135B2 JP H0765135 B2 JPH0765135 B2 JP H0765135B2 JP 62013784 A JP62013784 A JP 62013784A JP 1378487 A JP1378487 A JP 1378487A JP H0765135 B2 JPH0765135 B2 JP H0765135B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強度及び耐摩耗性に優れたAl−Ni系複合金属
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
近年、省エネルギー及び高性能化の必要から、自動車用
エンジンや航空機等の材料として軽くてしかも強度の高
い即ち比強度の高い合金が要望されている。
エンジンや航空機等の材料として軽くてしかも強度の高
い即ち比強度の高い合金が要望されている。
比強度の大きい合金としては、従来から溶解鋳造法（I/
M）によるAC8A等の各種アルミニウム合金が挙げられる
が、かゝるI/Mアルミニウム合金は耐摩耗性向上の為に
添加するケイ素が粗大な初晶Siとして析出するため、強
度が低いという欠点があつた。
M）によるAC8A等の各種アルミニウム合金が挙げられる
が、かゝるI/Mアルミニウム合金は耐摩耗性向上の為に
添加するケイ素が粗大な初晶Siとして析出するため、強
度が低いという欠点があつた。
そこで最近では、粉末冶金法（P/M）を用いることによ
つて、高い強度を具えたP/Mアルミニウム合金、即ちア
ルミニウム焼結合金が開発されている。この合金は所定
の合金組成の金属溶湯をガスアトマイズ法等の粉末製造
技術により急速冷却して合金粉末とし、この粉末を焼結
して製造する。しかし、かゝる粉末焼結法により製造し
たP/Mアルミニウム合金は、引張強度や曲げ強度におい
ては鋳鉄に匹敵するものの、その耐摩耗性が低い為、耐
摩耗性が要求される部分には依然として鉄系合金が使わ
れている現状である。
つて、高い強度を具えたP/Mアルミニウム合金、即ちア
ルミニウム焼結合金が開発されている。この合金は所定
の合金組成の金属溶湯をガスアトマイズ法等の粉末製造
技術により急速冷却して合金粉末とし、この粉末を焼結
して製造する。しかし、かゝる粉末焼結法により製造し
たP/Mアルミニウム合金は、引張強度や曲げ強度におい
ては鋳鉄に匹敵するものの、その耐摩耗性が低い為、耐
摩耗性が要求される部分には依然として鉄系合金が使わ
れている現状である。
そこで、P/Mアルミニウム合金に高い耐摩耗性を付与す
るために各種の検討がなされている。例えば、マトリツ
クス中にセラミツクス等の硬度の高い粒子を分散させる
ことが行なわれているが、マトリツクスであるアルミニ
ウム合金自体の硬度が比較的低いので、ピストンライナ
ー等の部品においては耐摩耗性がまだ不充分であつた。
るために各種の検討がなされている。例えば、マトリツ
クス中にセラミツクス等の硬度の高い粒子を分散させる
ことが行なわれているが、マトリツクスであるアルミニ
ウム合金自体の硬度が比較的低いので、ピストンライナ
ー等の部品においては耐摩耗性がまだ不充分であつた。
この様に、従来のアルミニウム合金は高い比強度と耐摩
耗性とを兼ね備えたものがなく、耐摩耗性を要求される
部品として使用するためには満足なものとは云えなかつ
た。
耗性とを兼ね備えたものがなく、耐摩耗性を要求される
部品として使用するためには満足なものとは云えなかつ
た。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、比強度が高くしかも
優れた耐摩耗性を有するアルミニウム系複合金属を提供
することを目的とする。
優れた耐摩耗性を有するアルミニウム系複合金属を提供
することを目的とする。
本発明のアルミニウム系複合金属は、三次元網状構造で
連通気孔を有しセル数が１インチ当り６〜30個であるNi
又はNi合金の発泡金属のセル内に、主に急冷凝固Al合金
粉末からなる焼結性粉末が緻密に充填され一体化してい
るAl−Ni系複合金属である。
連通気孔を有しセル数が１インチ当り６〜30個であるNi
又はNi合金の発泡金属のセル内に、主に急冷凝固Al合金
粉末からなる焼結性粉末が緻密に充填され一体化してい
るAl−Ni系複合金属である。
このAl−Ni系複合金属は、三次元網状構造で連通気孔を
有しセル数が１インチ当り６〜30個であるNi又はNi合金
の発泡金属のセル内に、主に急冷凝固Al合金粉末からな
る焼結性粉末を充填し、これを300℃〜520℃で熱間塑性
加工するか、又は所望によりその後、550℃〜600℃の温
度で熱処理することにより製造することができる。
有しセル数が１インチ当り６〜30個であるNi又はNi合金
の発泡金属のセル内に、主に急冷凝固Al合金粉末からな
る焼結性粉末を充填し、これを300℃〜520℃で熱間塑性
加工するか、又は所望によりその後、550℃〜600℃の温
度で熱処理することにより製造することができる。
三次元網状構造で連通気孔を有するNi又はNi合金の発泡
金属は既に知られており、例えば特公昭56−6192号公報
に記載の如く連通気孔の三次元網状構造を有するウレタ
ン等の樹脂にNi等の金属を被覆した後、樹脂を焼去する
ことにより製造できる。上記樹脂上に２種以上の金属を
被覆した後に加熱処理して合金化すれば、合金からなる
発泡金属を製造することもできる。本発明方法で発泡金
属として使用するNi合金としては、Ni−Cr合金等が好ま
しい。
金属は既に知られており、例えば特公昭56−6192号公報
に記載の如く連通気孔の三次元網状構造を有するウレタ
ン等の樹脂にNi等の金属を被覆した後、樹脂を焼去する
ことにより製造できる。上記樹脂上に２種以上の金属を
被覆した後に加熱処理して合金化すれば、合金からなる
発泡金属を製造することもできる。本発明方法で発泡金
属として使用するNi合金としては、Ni−Cr合金等が好ま
しい。
焼結性粉末は急冷凝固Al合金粉末であって、例えばAl−
Si−Fe等のAl合金粉末であれば良く、Al以外の金属粉末
やセラミツク粉末を含むこともできる。
Si−Fe等のAl合金粉末であれば良く、Al以外の金属粉末
やセラミツク粉末を含むこともできる。
発泡金属に燃結性粉末を充填する方法としては、粉末を
発泡金属に擦り込んだり、振動を加えて充填する方法等
がある。これらの方法により発泡金属の空隙の約50％以
上に粉末を充填できる。しかし、発泡金属の厚さ又は直
径が10mmを超えると粉末の充填が困難な場合がある。
又、発泡金属のセル数が１インチ当り６個程度の場合に
はセルの開口径が大きくなるため、一旦充填した粉末が
塑性加工前に脱落しやすくなるが、この場合には発泡金
属の下に脱落防止用の板等を当てて充填し、塑性加工の
前又は後に取り除く等の手段を採ることができる。
発泡金属に擦り込んだり、振動を加えて充填する方法等
がある。これらの方法により発泡金属の空隙の約50％以
上に粉末を充填できる。しかし、発泡金属の厚さ又は直
径が10mmを超えると粉末の充填が困難な場合がある。
又、発泡金属のセル数が１インチ当り６個程度の場合に
はセルの開口径が大きくなるため、一旦充填した粉末が
塑性加工前に脱落しやすくなるが、この場合には発泡金
属の下に脱落防止用の板等を当てて充填し、塑性加工の
前又は後に取り除く等の手段を採ることができる。
又、熱間塑性加工としては通常のホツトプレス（HP）や
鍛造等を適用することが可能である。
鍛造等を適用することが可能である。
本発明のAl−Ni系複合金属は、Al合金系のマトリツクス
部分と高強度のNi又はNi合金系の網状の発泡金属部分と
が緻密に一体化した構造を有している。
部分と高強度のNi又はNi合金系の網状の発泡金属部分と
が緻密に一体化した構造を有している。
熱間塑性加工は密度を高めて、Al合金系のマトリツクス
部分と高強度のNi又はNi合金系の網状の発泡金属部分を
緻密に一体化するために行なうもので、一般に300℃〜5
20℃の温度で行なうことが好ましい。300℃未満の温度
では大きな加工力が必要となり、十分に密度を高めるこ
とができず、520℃を超えると充填したAl合金粉末が一
部溶融するからである。尚、熱間加工時の雰囲気は非酸
化性が望ましいが、大気中でも可能である。
部分と高強度のNi又はNi合金系の網状の発泡金属部分を
緻密に一体化するために行なうもので、一般に300℃〜5
20℃の温度で行なうことが好ましい。300℃未満の温度
では大きな加工力が必要となり、十分に密度を高めるこ
とができず、520℃を超えると充填したAl合金粉末が一
部溶融するからである。尚、熱間加工時の雰囲気は非酸
化性が望ましいが、大気中でも可能である。
このAl−Ni系複合金属は高い比強度と耐摩耗性を有し、
特に550℃〜600℃の温度で熱処理を施した場合には、Al
合金系のマトリツクス部分とNi又はNi合金系の発泡金属
部分との界面に、約１μｍ以下の極く薄いNi−Al金属間
化合物が形成され、この金属間化合物が非常に高硬度で
ある為耐摩耗性の向上が一層顕著である。
特に550℃〜600℃の温度で熱処理を施した場合には、Al
合金系のマトリツクス部分とNi又はNi合金系の発泡金属
部分との界面に、約１μｍ以下の極く薄いNi−Al金属間
化合物が形成され、この金属間化合物が非常に高硬度で
ある為耐摩耗性の向上が一層顕著である。
このNi−Al金属間化合物は、550℃未満の熱処理では殆
んど形成されず、熱処理温度が高いほど形成量が多くな
る。しかし、熱処理の温度が高いほど及び熱処理の時間
が長いほど初晶Siが成長し易いので、熱処理条件は厳密
に制御する必要があり、通常は550℃で２時間又は600℃
で15分程度が限界である。又、熱処理温度が600℃を超
えると、Al合金粉末が溶解する可能性があるので好まし
くない。
んど形成されず、熱処理温度が高いほど形成量が多くな
る。しかし、熱処理の温度が高いほど及び熱処理の時間
が長いほど初晶Siが成長し易いので、熱処理条件は厳密
に制御する必要があり、通常は550℃で２時間又は600℃
で15分程度が限界である。又、熱処理温度が600℃を超
えると、Al合金粉末が溶解する可能性があるので好まし
くない。
この様に熱処理条件を制御することによつて、Ni−Al金
属間化合物の量を調整できるので、強度を要求される場
合には熱処理を行なわず又はNi−Al量を少なくし、及び
耐摩耗性を要求される場合にはNi−Al量を多くする等、
用途に応じて合金の特性を変化させることが可能であ
る。
属間化合物の量を調整できるので、強度を要求される場
合には熱処理を行なわず又はNi−Al量を少なくし、及び
耐摩耗性を要求される場合にはNi−Al量を多くする等、
用途に応じて合金の特性を変化させることが可能であ
る。
又、発泡金属のセル数が１インチ当り６個未満ではセル
が大きくなるため耐摩耗性の向上効果不充分であり、逆
にインチ当り30個を超えるとセルが小さくなりすぎ、充
填すべき焼結性粉末の平均粒径にかかわらずその充填が
困難となる。
が大きくなるため耐摩耗性の向上効果不充分であり、逆
にインチ当り30個を超えるとセルが小さくなりすぎ、充
填すべき焼結性粉末の平均粒径にかかわらずその充填が
困難となる。
更に、焼結性粉末の充填のためには、発泡金属は連通気
孔の三次元網状構造を有し且つ発泡金属のセル数が１イ
ンチ当り６個から30個の範囲であることが必要である
が、その場合であつても、充填すべき焼結性粉末の平均
粒径がセルの平均直径の1/10を超えるとその充填がやは
り困難になるので好ましくない。
孔の三次元網状構造を有し且つ発泡金属のセル数が１イ
ンチ当り６個から30個の範囲であることが必要である
が、その場合であつても、充填すべき焼結性粉末の平均
粒径がセルの平均直径の1/10を超えるとその充填がやは
り困難になるので好ましくない。
実施例１ ガスアトマイズ法により製造したAl−12wt％Si−5wt％F
e粉末（平均粒径50μｍ）を、連通気孔の三次元網状構
造を有する厚さ10mmの板状の発泡金属に充填した。この
ときセル数12個／インチのNi発泡金属のものを試料１、
セル数30個／インチのNi発泡金属のものを試料２、及び
セル数12個／インチのNi−20wt％Cr発泡金属のものを試
料３とした。次に、各試料に圧力400kg/cm2で温度450℃
のホツトプレスを施し、更に600℃で15分間熱処理して
夫々複合金属を製造した。
e粉末（平均粒径50μｍ）を、連通気孔の三次元網状構
造を有する厚さ10mmの板状の発泡金属に充填した。この
ときセル数12個／インチのNi発泡金属のものを試料１、
セル数30個／インチのNi発泡金属のものを試料２、及び
セル数12個／インチのNi−20wt％Cr発泡金属のものを試
料３とした。次に、各試料に圧力400kg/cm2で温度450℃
のホツトプレスを施し、更に600℃で15分間熱処理して
夫々複合金属を製造した。
尚、得られた各複合金属の最終的な組成は、 試料1:Al−11wt％si−4.5wt％Fe−8.3wt％Ni 試料2:Al−10.9wt％Si−4.6wt％Fe−9.8wt％Ni 試料3:Al−10.6wt％Si−4.4wt％Fe−9.7wt％Ni−2.4wt
％Cr であつた。
％Cr であつた。
得られた各試料について、密度、硬度、引張強度、及び
摩耗量を測定し、結果を下記表に示した。尚、摩耗試験
は大越式乾式摩耗試験機を用いて相手材S45C、荷重3.2k
g、摩耗距離200m、及び摩擦速度1.14m/sec、2.38m/se
c、3.6m/secでの摩耗量を測定した。
摩耗量を測定し、結果を下記表に示した。尚、摩耗試験
は大越式乾式摩耗試験機を用いて相手材S45C、荷重3.2k
g、摩耗距離200m、及び摩擦速度1.14m/sec、2.38m/se
c、3.6m/secでの摩耗量を測定した。
比較の為に、試料４としてI/Mアルミニウム合金（AC8
A、T6処理）、試料５として従来のP/Mアルミニウム合金
（Al−12wt％Si−5wt％Fe、T6処理）についても上記と
同様の測定を行なつて、結果を下記表に要約した。
A、T6処理）、試料５として従来のP/Mアルミニウム合金
（Al−12wt％Si−5wt％Fe、T6処理）についても上記と
同様の測定を行なつて、結果を下記表に要約した。
上記の結果から、本発明の複合金属は従来のAl合金とほ
ぼ同等の引張強度を有しながら、耐摩耗性が３〜５倍も
優れていることが判る。
ぼ同等の引張強度を有しながら、耐摩耗性が３〜５倍も
優れていることが判る。
実施例２ 実施例１と同様のAl合金粉末を、連通気孔の三次元網状
構造体を有する直径20mm×厚さ10mmのデイスク状の発泡
金属（セル数25/インチ）に充填した。これを300℃に加
熱し、直ちに鍛造圧8ton（全体圧）で鍛造した。
構造体を有する直径20mm×厚さ10mmのデイスク状の発泡
金属（セル数25/インチ）に充填した。これを300℃に加
熱し、直ちに鍛造圧8ton（全体圧）で鍛造した。
この一部はそのまゝ試験片とし、残りを575℃で30分間
熱処理した後やはり試験片とした。
熱処理した後やはり試験片とした。
これらの試験片について、実施例１と同様に摩耗試験
（摩擦速度2.38m/sec）を実施した。その結果、比摩耗
量は熱処理しないものが1.6×10-7mm2/kg及び熱処理し
たものが1.0×10-7mm2/kgであつた。
（摩擦速度2.38m/sec）を実施した。その結果、比摩耗
量は熱処理しないものが1.6×10-7mm2/kg及び熱処理し
たものが1.0×10-7mm2/kgであつた。
尚、I/Mアルミニウム合金（AC8A、T6処理）及びP/Mアル
ミニウム合金（Al−12wt％Si−5wt％Fe）の比摩耗量
（摩擦速度2.38m/sec）は、実施例１に示す通り夫々12.
0×10-7mm2/kg及び3.1×10-7mm2/kgである。
ミニウム合金（Al−12wt％Si−5wt％Fe）の比摩耗量
（摩擦速度2.38m/sec）は、実施例１に示す通り夫々12.
0×10-7mm2/kg及び3.1×10-7mm2/kgである。
本発明によれば、比強度が高く且つ優れた耐摩耗性を有
するAl−Ni系複合金属を提供することができる。従つ
て、今日までP/Mアルミニウム合金を使用できなかつた
高い耐摩耗性を要求される部品にも、このAl−Ni系複合
金属を適用することが可能となる。
するAl−Ni系複合金属を提供することができる。従つ
て、今日までP/Mアルミニウム合金を使用できなかつた
高い耐摩耗性を要求される部品にも、このAl−Ni系複合
金属を適用することが可能となる。
特に、本発明のAl−Ni系複合金属を従来の高強度P/Mア
ルミニウム合金の表面部分にのみ施すことによつて、P/
Mアルミニウム合金の本来の強度を低下させることな
く、高い耐摩耗性を付与することもできる。
ルミニウム合金の表面部分にのみ施すことによつて、P/
Mアルミニウム合金の本来の強度を低下させることな
く、高い耐摩耗性を付与することもできる。
Claims (3)
- 【請求項１】三次元網状構造で連通気孔を有しセル数が
１インチ当たり６〜30個であるNi又はNi合金の発泡金属
のセル内に、主に急冷凝固Al合金粉末からなる焼結性粉
末が密に充填され一体化していることを特徴とするAl−
Ni系複合金属。 - 【請求項２】三次元網状構造で連通気孔を有しセル数が
１インチ当たり６〜30個であるNi又はNi合金の発泡金属
のセル内に、主に急冷凝固Al合金粉末からなる焼結性粉
末を充填し、これを300℃〜520℃で熱間塑性加工した
後、550℃〜600℃の温度で熱処理することを特徴とする
Al−Ni系複合金属の製造方法。 - 【請求項３】焼結性粉末の平均粒径が発泡金属のセル数
の平均直径の1/10以下であることを特徴とする、特許請
求の範囲第（２）項に記載のAl−Ni系複合金属の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62013784A JPH0765135B2 (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Ａｌ−Ｎｉ系複合金属及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62013784A JPH0765135B2 (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Ａｌ−Ｎｉ系複合金属及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63183149A JPS63183149A (ja) | 1988-07-28 |
| JPH0765135B2 true JPH0765135B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=11842875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62013784A Expired - Lifetime JPH0765135B2 (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Ａｌ−Ｎｉ系複合金属及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765135B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106702199B (zh) * | 2017-01-21 | 2018-08-10 | 杨林 | 一种发泡铝材料的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61104575A (ja) * | 1984-10-27 | 1986-05-22 | 住友電気工業株式会社 | 給電体 |
| JPS61163224A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合部材およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-01-23 JP JP62013784A patent/JPH0765135B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63183149A (ja) | 1988-07-28 |
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