JPH07819B2 - 鋳造強化複合材料 - Google Patents

鋳造強化複合材料

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JPH07819B2 JP62502847A JP50284787A JPH07819B2 JP H07819 B2 JPH07819 B2 JP H07819B2 JP 62502847 A JP62502847 A JP 62502847A JP 50284787 A JP50284787 A JP 50284787A JP H07819 B2 JPH07819 B2 JP H07819B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は金属マトリックス複合材料、さらに詳しくは、
鋳造によるかかる材料の製造に関するものである。
関連出願の相互参照 本出願は1984年12月12日にPCT出願し優先権主張のPCT/U
S84/02055（米国呼称）の部分継続出願であり、上記は1
983年６月６日に米国出願し優先権主張の放棄された米
国出願06/501,128の部分継続出願である。
背景技術 金属マトリックス複合材料は、構造材料として次第に需
要が増加して来ている。金属マトリックス複合材料の代
表的なものは、繊維、グリット、粉末などの強化材を金
属マトリックス中に組込んで構成されたものである。強
化材は複合材料に強度、剛性その他所要の性質を付与
し、一方マトリックスは繊維を保護し、複合材料中の荷
重を伝達している。従って二つの成分であるマトリック
スと強化材は、共同してそのどちらかが有している性質
をより以上に向上させる結果となっている。
20年前には、かかる材料は、製造コストが非常に高く、
設計者に受け入れられないため研究室での好奇心以外の
何者でもなかった。最近に至り、かかる材料の用途が多
数見出され、使用量も増加して来た。しかし複合材料の
製造コストが高く、その用途の拡大が遅いという問題を
残しており、高強度合金のようなより一般的な材料と競
合しうる価格で、要求に合致した品質の複合材料を製造
する方法が今なお求められている。
非強化金属合金は、通常溶解と鋳造という手段で製造さ
れている。強化複合材料の製造に対して、溶解と鋳造と
を採用するのは容易でなく、これは強化材粒子が溶解と
鋳造中に溶解金属と化学反応を起す可能性があるためで
ある。他の問題としては、溶解金属が粒子表面をぬらす
のが容易でなく、このため２成分混合物は直ちに分離す
るか、鋳造後の機械的特性が悪くなる。
今まで溶解合金に微細粒子材料を添加し、ついで得られ
た混合物を鋳造して金属合金−微細粒子複合材料を製造
する試みがなされたが成功するに至らなかった。かかる
方法にあって困難となっている主問題は、例えば炭化け
い素のような最も望ましい微細粒子が、溶解金属合金に
よるぬれが容易でなく、このため液状マトリックス中に
微細粒子を導入し保持させることが不可能でないにして
も極めて困難なことである、と推定される。
溶解と鋳造によりかかる複合材料を製造できることは、
技術上、コスト上重要な利点を有しており、このためこ
のような複合材料を製造する試みが数多くなされて来
た。粒子をニッケルでコーティングしてぬれ性が得られ
ることが提案された。他の方法としては、溶解金属中の
耐火物のぬれを、耐火物の陰イオンによって溶解金属を
飽和させて促進する方法がある。別の方法としては、耐
火粒子を添加するに先立ち、リチウム、マグネシウム、
けい素およびカルシウムのような元素を添加する方法が
ある。さらに他の方法としては、合金の温度を固体の金
属が存在するような液相線温度より十分低い温度に保っ
た部分的に凝固した合金スラリーを激しく撹拌して、こ
の中に炭化けい素粒子を添加する方法がある。なお微細
粒子のぬれ性を改善する他の試みとしては、大きい微細
粒子材料と繊維から水分、酸素、吸収ガス、表面フィル
ムを除去するため、これらを溶解合金に添加する前に、
イオン衝撃、機械的撹拌、真空および加熱を大きい微細
粒子材料や繊維に与える方法がある。
アルミニウム合金−アルミナ繊維複合材料の一製造方法
として、パドル形の撹拌羽根を使用する方法があり、溶
解金属中に繊維を導入するため、高いせん断をを起し、
渦巻を発生させるため、上記の撹拌羽根がるつぼの壁の
極めて近くで運動するよう設計されている。またこの方
法は、溶解金属表面下に僅かに浸漬して、流れの方向に
約45°の傾斜角度を持ったじゃま板が必要であり、この
じゃま板が溶解金属の流れのパターンを変え、金属表面
下に繊維をとらえる機能を果している。
その他の方法としては、アルミニウム−炭化けい素微細
粒子複合材料のような複合材料が、微粒子の分散に渦巻
法を用いて製造されている方法がある。微粒子は、これ
を溶解金属に導入するための補助として、溶解金属への
添加前に900℃で60分間予備加熱される。渦巻は溶解金
属を機械的インペラーで急速に撹拌することにより生じ
ており、このインペラーは深い渦巻を発生するようにし
ている。微細粒子が溶解金属中に急速に組込まれ、これ
が溶解金属によりぬれるのを促進するため、撹拌機の作
動中に渦巻の側部から微細粒子を添加している。この方
法によって製造された複合材料は、微細粒子に対する金
属の結合が弱く、またガスが巻き込まれる傾向がある。
溶解および鋳造の変形技術として、強化材をマットのよ
うに束ね、その空間に溶解金属合金を加圧導入する方法
がある。溶浸法（infiltration）またはスクィーズ鋳造
法（squeeze casting）と称せられるこのような方法で
製造された複合材料は内部結合が十分でない。さらにこ
の方法は、各工程毎に適合する装置を製作する必要があ
るためコスト高となり使用するのが難しい。
上記のような従来の溶解および鋳造技術はすべて、ぬれ
性を与えるために微細粒子または溶解金属に対して特殊
で高価な改良を大巾に加えなければならないという欠点
を有している。さらに、これら技術は複合材料を工業的
に多量生産するのに成功していない。それに代って、金
属マトリックスと微細粒子を有する複合材料を製造する
ための製造法としては、主として溶解および鋳造手段と
は異なる粉末冶金法が採用されて来た。
粉末冶金法では、入念に一定の大きさにしたアルミニウ
ム粉末を、有機溶剤の存在下で炭化けい素粉末と混合す
る。アルミニウムと空気中の酸素との間で生ずる発火反
応を防止するため溶剤が必要である。この混合物を乾燥
トレイに注入し、溶剤をある時間かけて揮発させる。大
体0.040インチの厚さの乾燥した固まっていないシート
を、希望する厚さのプレートに成形するため積み重ね
る。この積み重ねたシートをプレス中に置き、マトリッ
クスの液−固相領域まで加熱し、金属をどろどろにす
る。ついでこの積み重ねたシートを加圧し、粒子を固め
て固いプレートとする。
粉末冶金による他の方法としては、炭化けい素微粒子と
アルミニウムを上記のように混合し、混合粉末を円筒状
金型に注入し、真空ホットプレス法で固めて円筒状のビ
レット（billet）とする方法がある。原料、とくにアル
ミニウム粉末の価格が高く、製作法が複雑なため、複合
材料のコストが高く、多くの分野での多量使用が阻害さ
れている。上記の粉末冶金の２方法では、金属マトリッ
クス材料中で合金元素が可成り偏析し、機械的および物
理的性質に悪影響を与え、望ましくない結果を与えてい
る。
上記の両工業生産方式で製造した複合材料は、いずれも
高弾性を有しかつ十分な強度を有しているものの、延性
および成形性が劣っている。上記の生産方法で必要とさ
れる複雑な過熱ならびに変形工程によってマトリックス
中の元素が可成り偏析し、延性を低下させて、マトリッ
クスや複合材料が最高の強度になるのを妨害している。
さらに問題としては、もとのアルミニウム粉末粒子を被
覆してい表面酸化物を保有していることであって、これ
がさらにマトリックスの延性を低下させる原因となって
いる。この酸化物皮膜は、炭化物粒子の完全なぬれ性を
阻害し、最終の複合材料の性質を制限している。
従って、優れた性質により技術的に受け入れられるよう
な微細粒子含有金属複合材料を製造するために、溶解と
鋳造を利用する製造方法ならびに製造装置が絶えず求め
られている。これらの製造方法ならびに製造装置は、こ
れによって製作される複合材料が、他の方法によって製
作される複合材料や、他の方法で製作される競合材料と
比較しても、比較的安価に製作されなければならない。
本発明はこの要求を満たし、さらに関連する利点をもた
らすものである。
発明の開示 本発明は、ぬれ性を付与された非金属耐火セラミック微
細粒子強化材が全体に分散している金属マトリックス複
合材料を製造するための方法ならびに装置を提供するも
のである。ぬれ性を付与された微細粒子強化材の存在に
より、本複合材料はマトリックス合金より優れた性質を
有し、とくに剛性が高いことが特徴である。本複合材料
は特定の用途において、アルミニウムやチタニウムのよ
うな非強化高強度合金と技術的ならびに経済的に競合し
うるものである。本複合材料は、ロール成形や押出し成
形のような標準の工業的手段によって半加工製品に成形
しうるものである。複合材料の製造コストは、複合材料
を製造する他の競合方法のそれと比較すると、現在にお
いては約３分の１ないし２分の１である。高容量生産に
ついては、本複合材料の製造コストは、競合方法のそれ
と比較して10分の１となるものと予測される。
本発明による非金属材料粒子により強化された金属合金
の複合材料を製造する方法は、金属材料を溶解し、溶解
金属に非金属材料粒子を添加し、該粒子が溶解金属全体
に分布し、粒子の溶解金属によるぬれ性が促進されるよ
う、粒子と溶解金属相互間をせん断するような条件下
で、溶解金属と非金属材料の粒子を、溶解金属で粒子を
ぬらすように混合し、さらに粒子と溶解金属の混合物中
へのガスの導入ならびにガスの保持を最小限にしなが
ら、かつ混合工程を完了するに要する時間内で、粒子が
溶解金属中で実質的に化学的劣化を生じないような温度
で該混合を行ない、かくして得られた混合物を、実質的
に固体金属が存在しないように十分に高い鋳造温度で鋳
造することを含む製造法である。
金属材料はアルミニウム合金が好ましいが、マグネシウ
ム合金のような他の材料もまた使用できる。非金属材料
は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物または金属け
い化物が好ましい。最も好ましい複合材料は、アルミニ
ウム合金マトリックスを炭化けい素または酸化アルミニ
ウム微細粒子強化材で強化したものである。
通常の鋳造方式においては、鋳造を容易にするため、金
属の粘度を低下させるため高温で溶解金属を鋳込むのが
一般に望まれる。しかし本発明においては、粒子と溶解
金属の反応を考慮して温度を選ぶ必要がある。混合と鋳
造の工程中においては、溶解金属を余り高温に加熱して
はならない。そうでないと、粒子と溶解金属間に望まし
くない反応を生じ、微細粒子の強度と製造された複合材
料の性質が低下する。従って製造工程の時間内にあっ
て、粒子と溶解金属間で明らかな反応が起らないような
最高温度を選ぶ必要がある。最高温度としては、揮発性
の反応性合金元素を含む金属合金に対しては液相線より
約20℃高く、最も通常の金属合金に対しては液相線より
約70℃高く、反応に対する抵抗性を促進する合金元素を
含む金属合金に対しては約100℃ないし約125℃高くでき
ることが見出されている。
好ましい手段として、混合工程中に金属と微細粒子の混
合溶解物に真空を適用する手段がある。真空は雰囲気ガ
スが溶解金属に導入されるのを減少し、さらに混合工程
中に溶解し、保持し、吸収したガスを溶解金属から引き
出す傾向もある。真空度は、亜鉛もしくはマグネシウム
のような揮発性構成分を含まない金属合金に対しては重
要な問題とはならない。しかし、揮発性元素が存在して
いる場合は、真空度は好ましくは約10〜30トールを越え
てはならない。そうでないと揮発性元素が高い比率で合
金から引き抜かれることになる。適度の真空度では、ガ
スが適度に減少し、揮発性元素の損失も最小限になるこ
とが判明している。
好ましいバッチ式では、溶解金属を撹拌し、混合物にガ
スを導入することなく粒子と溶解金属を相互にせん断す
る回転分散インペラーによって混合が行なわれる。この
インペラーは、溶解金属の表面に発生する渦巻を最小限
にするよう設計されている。渦巻が存在すると、大気の
ガスを溶解金属に引き込むため望ましくないことが見出
された。とくに好ましいバッチ方式では、回転分散イン
ペラーと回転スイーピングインペラーを有するミキシン
グヘッドにより混合が行なわれる。この分散インペラー
は混合物中にガスを導入せず、混合物にすでに存在して
いる溶解し、保持され、吸収されたガスを混合物中に保
持することなく、粒子と溶解金属を相互にせん断し、ま
たスイーピングインペラーは材料全体を完全に混合する
ため、分散インペラーの付近へ粒子と溶解金属を移動さ
せるのを促進するものである。分散インペラーの回転数
は、１分間当り約2500回転（rpm）が好ましく、スイー
ピングインペラーの回転数は約45rpmが好ましいが、こ
の値は重要なものでなく、広範囲に変化させても良い結
果が得られている。
従って本発明の実施態様は、溶解金属合金と粒子の混合
物を形成し、該混合物を、金属材料の大体の液相線温度
から、該液相線温度より高くかつ混合工程に続く次工程
までの間に要する時間内で粒子が実質的に劣化を起さな
い温度までの温度範囲に保持し、溶解金属が粒子をぬら
し、かつ粒子が溶解金属内全体に分布するために十分な
時間粒子と溶解金属とを混合し、混合物中へのガスの導
入を最小限とし、混合物中にすでに存在しているガスの
保持を最小限としながら、粒子と溶解金属の相互間をせ
ん断するために、溶解混合物中に浸漬した回転分散イン
ペラーを使用し、混合物に対して真空を適用して前記混
合工程を行ない、得られた混合物を鋳造することを含む
非金属材料の粒子で強化された金属合金の複合材料を製
造する方法にあることが見出された。スイーピングイン
ペラーのような手段は、溶解金属混合物中の粒子と金属
を、分散インペラーの付近に動かすために設けるのが好
ましい。
本発明の方法によって製作された複合材料は、鋳物全体
にわたって粒子が概して均一に分布した金属マトリック
スの鋳物ミクロ繊維を有している。金属マトリックスは
製作過程中に粒子をぬらすため、微細粒子の金属マトリ
ックスに対する結合が良好である。微細粒子と金属マト
リックス間に有意な酸化物層は介在しない。鋳造複合材
料は、有用な形状にするため、ロール成形や押出し成形
のような既知の成形操作により加工するのにとくに適し
ている。鋳造もしくは鋳造成形複合材料の性質は優秀で
あり、高剛性、高強度を有し、延性ならびにじん性の点
でも十分受け入れられる水準にある。微細粒子の容積比
率（volume fraction）が約５％から約40％の範囲にあ
る複合材料が製造できたため、広範囲の強度、剛性およ
び物性を有する複合材料が要求により入手することがで
きる。
本発明による非金属材料の粒子により強化された金属合
金の複合材料を製造するための装置とは、溶解状態にあ
る金属合金を収容する手段と、金属合金を少なくともそ
の液相線温度まで該収容手段内で加熱する加熱手段と、
溶解金属が粒子をぬらすために該収容手段内で粒子を溶
解金属とともに混合する手段であって、ガスの存在が溶
解金属の粒子に対するぬれを阻害する傾向にあるガスの
混合物中への導入を最小限とし、かつ混合物中でのガス
の保持を最小限としながら、溶解金属による粒子へのぬ
れを促進するための粒子を相互にせん断する前記混合手
段とを含む装置である。上記したような種類の分散イン
ペラーもしくは分散インペラーとスイーピングインペラ
ーの組合せは、この装置に使用することができる。
本発明の方法および装置は、複合材料を製造するための
技術として、重要かつ明白な進歩をもたらすものである
ことが、今や明白になったものと思われる。微細粒子強
化材を溶解金属に組込む前に、粒子をコーティングする
こともその他の処理することも必要なく直接、溶解金属
に組込む装置と、通常の金属合金を使用することにより
複合材料が経済的に製造される。鋳造複合材料は高品質
を有し、優れた物性を示し、さらに有用な形状に加工す
ることができる。本発明方法は、非強化合金の製造方法
と経済的に競合でき、他の技術で製造した複合材料より
遥かに低価格で複合材料を製造しうるものである。本発
明の他の特徴ならびに利点は、添付の図面を引用し、実
施例により本発明の原理を説明する。以下の詳細な論議
により明らかになるであろう。
図面の簡単な説明 第１図は、通常のインペラーで混合する前、混合中およ
び混合した後のるつぼ内の溶解金属を側面から見た模式
断面図である。
第２図は、分散インペラーの立面図である。
第３図は、分散インペラーを使用した混合装置を、明瞭
にするため一部を切除した透視図である。
第４図は、分散インペラーとスイーピングインペラーの
両方を有する混合装置の側部断面図である。
第５図は、明瞭にするため一部を切除した鋳造装置の透
視図である。
第６図は、2219合金マトリックス中に炭化けい素を15容
量％含有する鋳放し複合材料の顕微鏡写真である。
第７図は、第６図の材料を、押出し成形により940゜Fで
面積を約11:1に圧縮した後の横断顕微鏡写真である。
第８図は、第６図の材料を、ロール成形により900゜Fの
温度で面積を約100:1に圧縮した後の横断顕微鏡写真で
ある。
第９図は、A357マトリックス中に炭化けい素を15容量％
含有する鋳放し複合材料の顕微鏡写真である。
発明を実施するための最良の形態 本発明は、マトリックス材料の溶解集団に微細粒子非金
属強化材を組み込むことによって複合材料を製造するた
めの製造方法および製造装置によって具体化されたもの
である。受け入れられる複合材料を製造するには、溶解
金属が微細粒子の表面をぬらす必要がある。このぬれが
ない場合には、微細粒子を金属集団中に完全に分散する
ことが困難である。その理由は、微細粒子をミキサーに
よって溶解金属の表面の下へ強制的に押し込んでも再度
表面に上昇して来るからである。また微細粒子がぬれて
いない場合、とくに微細粒子の長さ対太さの比、これは
またアスペクト比（aspect ratio）とも称せられるが、
この比が小さい場合には、複合材料鋳造品の機械的性質
は不満足なものとなる。２ないし５のオーダの小さいア
スペクト比の粒子の場合には、良好な強度と剛性を得る
には粒子とマトリックス間の界面での結合が優れていい
なければならない。粒子に対する溶解金属のぬれがない
場合は、良好な結合を容易に得ることができない。
粒子に対する金属のぬれは、２相間の接着力が液相内の
凝集力より大きくなるように固体と液体とが密着する現
象を表わしている。アルミニウムやアルミニウム合金の
ような溶解金属は、適当な条件の下では多数の代表的な
非金属微細粒子強化材の表面をぬらし、表面に拡がる
が、金属と粒子の界面にある種の汚染物質が存在すると
このぬれを妨害することになる。とくに粒子表面にガス
や酸化物が接着していると、粒子表面への溶解金属のぬ
れを妨害する。溶解金属が粒子表面をぬらすためには、
溶解金属と微細粒子間に介在しているガスや酸化物の量
や影響を最小限にする必要があり、これにより、混合や
鋳造工程間で溶解金属中に粒子を保持し、鋳造および凝
固後の良好な界面結合性を促進することになる。
金属と微細粒子の溶解混合物中には、粒子に対する金属
のぬれ性を阻害するガスとしては種々の発生源が考えら
れる。最初に供給される粒子表面にはガスが吸着されて
いる。完全にきれいにした後でも、例えば高真空下でも
ガスは粒子表面に直ちに再付着する。その結果、このよ
うな層がぬれ性を阻害する。微細粒子を溶解金属に浸漬
すると、ガス気泡はその表面に容易に付着する。これは
粒子表面が気泡の付着または生成にとって最も好ましい
傾向にあるためである。
溶解金属中には溶解状態または混入状態でガスが存在し
ている。ガス状物体はまた金属表面に酸化物として存在
している。本発明において使用するのに好ましい金属で
あるアルミニウムは、液体金属または固体金属の表面上
に酸化物が急速に生成することは良く知られており、こ
の酸化物がぬれ性を阻害する。
溶解金属と微細粒子とをぬれ性を促進するため両者を混
合するのに利用する混合技術によっても、ガスは金属と
粒子の溶解混合物中に導入されることになる。従来の混
合方式では、パドル形または船のスクリュー形の混合イ
ンペラーが、金属および微細粒子の混合ならびにぬれ性
促進のために使用されていた。溶解金属が高速撹拌され
てインペラー上に渦巻が形成され、その渦巻の側部また
は底部へ微細粒子が添加される。渦巻の側部に沿って流
れる金属流がぬれ性を促進するものと考えられて来た。
これに対し、渦巻の存在は、ガスを混合物に組み込むこ
とになり、混合手段の最終の目標であるぬれ性を阻害す
るものであることを今や見出した。ガスは渦巻により溶
解金属中に物理的に引き込まれる。これは溶解金属上に
ガス雰囲気が存在する時最も顕著であるが、真空下で混
合が行なわれる場合でも生じる。
第１図は、渦巻混合の結果を線図で説明したものであ
る。ガスが溶解混合物に組み込まれる程度を決定するた
めに実験を行なった。アルミニウムと炭化けい素微細粒
子の混合物をるつぼ内で溶解した。Ａ線は、溶解物の表
面を表わす。ついでこの溶解物を通常の混合インペラー
によりアルゴン中で撹拌し、その表面に渦巻を発生させ
た。Ｂ線は、溶解金属が急速撹拌によって大きな渦巻が
生じながら混合されている間の表面形状を表わしてい
る。混合を停止し、Ｃ線で表わされる溶解金属の表面の
レベルは、混合前のそれより明らかに高くなっていた。
この差は、混合工程中に渦巻により引き込まれ、保持さ
れたガスによるものであった。この物理的なガスの同伴
は、固体粒子を含有する溶解金属に対してとくに顕著で
ある。それは溶解金属に引き込まれたガスは、粒子と溶
解金属間表面に優先的に保持されるためである。従っ
て、混合は溶解金属中に微細粒子を分布促進しぬれ性を
促進する有益な効果を有しているが、混合形式が悪いと
ぬれ性を結局は阻害する。
混合作用はまた空洞形成と同様の様式で溶解金属中に望
ましくないガス気泡を生ずることになる。溶解している
ガスまたは混入しているガスは、適切に設計されていな
いミキシングインペラーの羽根の直ぐ後で減圧が生じ、
その低圧領域内で気泡に生長し、この気泡は微細粒子表
面へ優先的に付着しぬれ性を阻害する。
本発明の混合方法は溶解金属中へのガスの組込みと、溶
解金属中に吸着され、溶解し、保持されているガスの保
持を最小限にし、溶解金属の粒子へのぬれを阻害する溶
解金属中のガス量を減少するようになっている。
本発明の混合方法はまた、溶解物中の溶解金属と固体粒
子間のせん断率とせん断力を高い状態にするものであ
る。せん断状態は、固体表面を溶解金属がすりみがくと
いう物理的機構によって微細粒子表面から吸着している
ガスやガス気泡を除去するのに役立ち、ガスや酸化物の
ような汚染物をきれいにする。このせん断はまた粒子表
面上に金属を拡散する傾向があり、せん断力が与えられ
ると、固体表面上を金属が拡散するのを妨害する他の力
に打ち勝つのに役立っている。せん断作用は、粒子に対
し液体金属がせん断する以外は粒子を変形したり破砕し
ない。
好ましい方法として溶解物表面に真空を適用する方法が
ある。真空を適用することにより、混合工程中に溶解物
表面からのガスの取り込みが減少する。溶解金属へのガ
スの導入を最小限にし、溶解金属中のガスの保持を最小
限にするため他の技術が採用されていれば、真空は不要
である。
金属合金、好ましくはアルミニウムまたはアルミニウム
合金を、非金属材料、好ましくは炭化けい素の粒子で強
化した複合材料を製造するにはアルミニウム合金を溶解
することから始まる。広範囲の標準の加工用、鋳造用ま
たはその他のアルミニウム合金が使用できるが、例え
ば、6061,2024,7075,7079およびA356である。合金の種
類については制限はない。マグネシウムや亜鉛のような
揮発性成分を含有している合金に対しては、記載されて
いる方法で制御した真空と合金化学を適用することによ
りうまく使用できた。
粒子を添加するに先立って、溶解金属からぬれ性を阻害
する酸化物、粒子、溶解ガスおよびその他の不純物を除
去し、きれいにすることは好ましいが必要ではない。一
つの方法として、アルゴンガスのような非反応性ガス
を、粒子を添加する前に一定時間、例えば15分間溶解金
属に吹込む方法がある。アルゴンガスを表面に吹込む
と、アルゴンの気泡が上昇するにつれて、その中に拡散
した溶解ガスや保有ガスを運び出し、さらに溶解金属中
に浮遊している固体を表面に浮び上がらせる。
非金属耐火物セラミック材料を溶解金属に添加し、一緒
に混合する。混合および鋳造条件下では、粒子が溶解金
属と化学反応を起して劣化する程度が十分低い必要があ
る。すなわち、あらゆる既知の条件下で溶解金属に溶解
する粒子も、溶解金属と接触して望ましくない反応生成
物を形成する粒子も使用できない。一方、大ていの非金
属材料は高温においては溶解金属と強く反応するが、溶
解金属の温度を工程に要する時間内では実質的に反応が
起らないような温度に制御すれば、多くの場合使用しう
る状態にまで反応を減らすことができる。
好ましい非金属強化材は金属酸化物、金属窒化物、金属
炭化物および金属けい化物である。これらのうち、炭化
けい素、窒化けい素、窒素ほう素がとくに好ましい。最
も好ましいものは、容易に調達され、安価である炭化け
い素であり、このものは、本発明方法によって望ましい
複合材料を製造することのできる物性と反応性の必要な
組合せを示している。高純度の緑色炭化けい素も低純度
の黒色けい素もいずれも使用できることが判明してい
る。
溶解金属に添加する炭化けい素のような微細粒子の量は
可成りの範囲変えることができ、その最高添加量は、微
細粒子を含有する溶解金属を撹拌して均質にしうる能力
に依存している。微細粒子の量が増加するにつれ、溶解
金属の粘度が上昇し撹拌が困難となる。炭化けい素量が
増加すると、溶解金属内のガスを保持し安定化させる表
面積が増加することになり、健全でぬれ性のよい材料を
調製する能力が制限されることになる。アルミニウム合
金中の最高炭化けい素量は約40容量％であることが判明
している。炭化けい素粒子の粒状と粒形は広範囲のもの
が使用できる。
混合に先立って、溶解金属と粒子とを通常の方法で組合
せる。粒子は溶解金属の表面または表面の下に添加され
る。ただし後者の場合には混合を同時に始めて部分的ま
たは完全にぬれ性を与えないと粒子は通常表面に上昇し
て来る。金属を溶解する前に、金属片と一緒に粒子を添
加することもできる。この場合これらが溶解して溶解金
属を形成するので、粒子は金属片と共に残る。微細粒子
を添加する前に溶融金属をきれいにするのが望ましく、
微細粒子はクリーニングガスで表面に運ばれないので、
後者の方法は好ましくない。
ついで微細粒子が溶融金属によりぬらすために、これら
を一緒に十分な時間混合する。この混合は、微細粒子表
面からガスが離脱し、ぬれ性を促進するため、せん断ひ
ずみとせん断力が高くなる条件下で行なわれる。この混
合技術としては、また溶解金属中にガスが導入されるの
を避け、溶解金属中にすでに混入し溶解しているガスを
保持するのを避けるものでなければならない。
混合のための好ましい方法は、溶解金属に浸漬した分散
インペラーによって、溶解金属内で高いせん断が起り、
溶解金属表面では小さい渦巻しか起らないように作動す
る分散インペラーを使用する方法である。このような要
求に合致する分散インペラーは、第２図に示したもので
ある。この分散インペラー100は、複数の平坦なブレー
ド104を有する分散インペラー軸102を含んでいる。ブレ
ード104は回転方向に対しては傾斜を設けていないが、
軸102の直交線に対しては約15°ないし約45°角度をつ
けてある。このような設計により、表面渦巻の出現を最
小限とし、溶解金属中のガス気泡生成を最小限としなが
ら、微細粒子を溶解金属に引き込むようになっている。
試験によれば、この分散インペラーは、溶解アルミニウ
ム合金の表面に明らかな渦巻を発生することなく、少な
くとも１分間当り約2500回転（rpm）までの速度で回転
しうることが判明している。高速回転が望ましく、これ
により溶解金属混合物中に最高のせん断率とせん断力を
発生させ、ぬれ性を付与するのに要する時間を短縮する
からである。
溶解金属が微細粒子をぬらし、溶解金属内に微細粒子が
分散するよう十分な時間をかけて分散インペラーによっ
て溶解金属を混合する。経験によると、全部の混合時間
は約70分間で十分であることが判っている。
混合温度は、粒子と溶解金属との間で有害な化学反応が
起らないよう注意深く制御する必要がある。粒子と接触
する時の金属の最高温度は、粒子が溶解金属中で化学的
劣化を起す温度を超えてはならない。最高温度は、使用
する合金の種類に依存し、それぞれの合金について決定
する必要がある。溶解合金が微細粒子と接触している間
は、最高温度を超えないようする必要がある。
例えば、マグネシウム、亜鉛およびリチウムのような反
応性の成分を化成りの量含有している炭化けい素微細粒
子合金に対しては、最高温度は、合金の液相線を約20℃
超えた温度である。反応性元素または安定化元素を多量
に含有していない普通の元素に対しては、その最高温度
は合金の液相線を約70℃超えた温度である。けい素のよ
うに反応に対して溶解物を安定化する元素を多量含有し
ている合金については、その最高温度は合金の液相線を
約100℃ないし約125℃超えた温度である。上記の温度よ
り高い温度を使用すると、溶解した材料が存在して粘度
が上昇し、合金を溶解し、混合し、鋳造するのが困難か
或は不可能となる。粒子の周囲に、多分けい化物を含有
する反応ゾーンが形成される。
最高温度はまた微細粒子の反応性に依存し、これはその
化学組成によって主として決定される。炭化けい素は比
較的反応性に富み、上記の原理が適用される。酸化アル
ミニウムはアルミニウムやアルミニウム合金中では比較
的非反応性なため、より高温が採用できる。
レオキャスチング（rheocasting）と称せられる従来の
方法においては、金属と微細粒子とを、合金の固相線と
液相線の範囲内で混合していた。この範囲では、固体金
属と液体金属とが平衡状態で存在し、固体金属が粘度を
上昇し、混合をより効果にするせん断力を上昇させる。
しかし、液相線より実質的に低い温度では、複合材料が
凝固した後、金属相中の合金元素の望ましくない偏析が
広範囲に起ることが今や見出された。またこの複合材料
は、通常の鋳造方法では容易には鋳造することができな
い。
従って溶解混合物は、液体金属と平衡状態で生成する固
体金属がほぼ存在しないような最低温度から、粒子が溶
解金属中で化学的に劣化しないような最高温度までの温
度範囲に維持される。最低温度は、一時的にはより低温
でも耐えるが、大体溶解金属の液相線温度である。低温
に偏った温度では、溶解物が金属相が存在せずに鋳造さ
れる限り悪影響はない。例えば、溶解物に微細粒子また
は合金添加物を添加する場合、温度は通常一時的に低下
する。温度はすぐに問題なくもとに戻る。最高温度は液
体金属中の微細粒子の劣化の開始により制限をうける。
より高い温度に一時的に偏るのは、微細粒子が顕著な劣
化を起さない限り許容されるが、このような高温は長時
間維持してはならない。
混合が完了すると、複合材料は通常の鋳造技術を利用し
て鋳造することができる。インペラーによる混合が終了
すると、溶解物は均質になり、粒子は金属によりぬれ
て、粒子は溶解物の表面に浮び上がる傾向がなくなる。
鋳造は直ちに完了する必要もなく、また高速鋳造方式に
よる必要もない。底注ぎ加圧鋳造が好ましい。
得られた鋳造材料は、通常の金属加工法で製品にするこ
とができる。複合材料は焼鈍や熱処理が可能である。例
えば通常の装置の押出し機や圧延機を用いて熱間加工が
できる。最終複合材料は、固相鋳造のような新技術で成
形することもできる。この技術では、鋳造複合材料を金
属合金の固相線と液相線の間の温度に加熱し、これによ
り液体合金が形成され、ついで金型に加圧注入して凝固
させる。
鋳造による複合材料の製造装置を第３図および第４図に
示してある。第３図によると、装置は金属台11を含み、
この台上に回転溶解炉ホルダー12が支持されている。溶
解炉ホルダー12は、それに対して固定された軸13および
14を設けており、それぞれはピロー形軸受15および16で
軸受けされている。軸16に固定されているハンドル17
は、溶解または鋳造の際の要望に応じ、ホルダー12を回
転するのに用いられる。
るつぼ18は、溶解金属でほぼ腐食されない材料で製作さ
れている。一実施態様として、るつぼ18はアルミナによ
り製作し、その内径は３3/4インチ、高さは11インチで
ある。このるつぼはアルミニウム合金を約５ポンド溶解
するのに適している。るつぼは、サームクラフト（Ther
mcraft）No.RH274ヒータのようなヒータ19で抵抗加熱さ
れる。加熱されたるつぼは、ワットロー（Watlow）ブラ
ンケット断熱体22と、22aに示す低密度耐火物で断熱さ
れている。304ステンレススチール製チューブに厚さ1/4
インチのソリッドベース23を設け、さらにチューブに頂
部フランジ24を溶接して容器21を形成させて、この内部
に上記の断熱組立体を位置させる。容器21はるつぼ18の
容器としてだけでなく、混合工程中の真空容器としての
機能を有してい。ヒータ19の電源は２個のバリアン メ
ジアム パワー バキュム フィードスルー（Varian m
edium power vacuum feedthrough）19aおよび19bにより
供給される。るつぼ18とヒーター19の間に位置する２個
のタイプＫのサーモカップルで温度のモニターと制御を
行ない、オメガ スウェジロック形（Omega Swagelock-
type）ガスタイト取付部品（図示せず）で容器21内に挿
入されている。
るつぼ18の温度は、るつぼとヒーター間の温度をモニタ
ーしているオメガ40のプポーショナル コントローラ25
によって制御される。コントローラ25は、ヒーター19に
215ボルトの電流を継断する60アンペア ワットロー（W
atlow）水銀リレーを働かせる。温度はワットロー（Wat
low）デジタル温度計でモニターするようになってい
る。
混合組立体は、ミナリック レバーシブル ソリッドス
テート コントローラー（Minarik reversible solidst
ate controller）（図示せず）によって制御される1/4
馬力のボーディン（Bodine）DC変速モーター26を含んで
いる。モーター26はアーム31に固定されており、るつぼ
18の上で支持され、かつ回転分散インペラー29を保持し
ているボール ベアリング スピンドル28とコッグ ベ
ルト（cog belt）27で連結されている。
スピンドル28はアーム31に固定され、支持体32と33に連
結され、アーム31が垂直方向にスライドできるようにな
っている。アーム31を所定の位置に固定するには、クラ
ンプ34と35でロックする。
分散インペラー29は304ステンレススチールにより機械
加工で製作され、溶接で組立てて、ビーズでブラストし
てアレムコ（Aremco）552セラミック接着剤でコートす
る。コートしたインペラー29は必要時間200℃に保持す
る。
分散インペラー29は、るつぼの中心線に沿って垂直に位
置させる。必要に応じ、また好ましくは、分散インペラ
ー20の付近に粒子と溶解金属を移動させるためスイーピ
ングインペラー110もるつぼ内に位置させる。混合とぬ
れを促進するための主なせん断作用は分散インペラー29
で与えられるが、スイーピングインペラー110は粒子と
溶解金属を混合作用領域ならびに分散インペラー29の作
用が及ぶところに運ぶ役目をする。スイーピングインペ
ラー110はまたるつぼの内壁近くに流体の流れを生じさ
せ、壁に隣接する粒子が蓄積するのを防止している。ス
イーピングインペラー110はとくに大型のるつぼに対し
ては使用するのず望ましい。大型のるつぼを使用する
と、粒子は溶解金属の外周部表面に集まるため、粒子を
るつぼの壁から溶解金属の中心に向かわせ、分散インペ
ラー29に向かって移動させないと、粒子は溶解金属に混
合しない。
第４図に示したように、スイーピングインペラー110
は、一対のブレード112を持ち、これらの広い面は円周
の方向に向けてある。ブレード112はるつぼ18の内壁に
隣接して位置するが、ブレードアーム114によりその内
壁とは接触しないようにしている。ブレードアーム114
は、スイーピングインペラー軸116に取り付けられ、そ
の円筒軸は分散インペラー軸102とその軸線が一致して
いる。スイーピングインペラー軸116は中空で、分散イ
ンペラー102と同軸をなし、分散インペラー軸102がその
中心を貫通している。スイーピングインペラー軸116
は、分散インペラー軸102とは独立してベアリングで支
持されており、そのためスイーピングインペラー軸116
と分散インペラー軸102は相互に独立して回転する。実
施に当っては、スイーピングインペラー軸116とブレー
ド112は、分散インペラー100より遥かに遅い速度でモー
ター（図示せず）で回転させられる。スイーピングイン
ペラー100は、粒子をるつぼの壁から離して、分散イン
ペラー100の方向に移動させるために、代表的には約45r
pmで回転し、一方分散インペラーは渦巻の発生を最小限
にして粒子を溶解金属中に引き込み、粒子のぬれ性を促
進するために約2,500rpmで回転する。
第３図に示した装置に戻って、取り外し可能なフランジ
36と容器21の上部フランジとの間にガスケット36aを介
して、フランジ36が容器21をおおい、クランプ28aと28b
によって密閉しエアータイトにできる。軸37はチャック
38の手段によりスピンドル28と取り外し可能なように固
定され、フランジ41aを取り付けた真空ロータリーフィ
ードスルー41を貫通している。
フランジ41a上のＴ字形取付物を持ったポート42は、ア
ルゴンガス源（図示せず）からアルゴンを出入させ、か
つ、るつぼ18を真空にするための真空ラインに継げるよ
うにしてある。
混合が終了すると、ミキシングヘッドを取り外し、キャ
スチングヘッドに取り換える。第５図を引用すると、加
圧鋳造組立体は、ステンレススチール製円筒金型43を含
んでいる。この金型43は、頂部42a、フランジ付底部43c
および管状中間部からなり、図示するように全体をボル
ト締めしてある。金型43のフランジ付底部43cには機械
加工によるポート44を有し、これに高酸化304ステンレ
ススチールチューブ45が取り付けられ、止めねじ（図示
せず）で適当に締め付けられている。チューブ45は液状
の複合材料溶解物46に浸漬しており、チューブの端部が
るつぼ18の底部から1/2インチ以内の距離になるように
している。
金型43の底部43cは頂部フランジ36とボルト締めされ、
クランプ28aと28bの手段によって容器フランジ24とをク
ランプしている。シリコンガスケット36aで圧力シール
にしている。
金型43のフランジ付底部43c中にあるポート46bは、チュ
ーブ46aから入って来る低圧空気の入口としての役目を
なし、チャンバーを加圧して、溶解アルミニウム複合材
料をチューブ45から上昇させ、金型43を満たすようにし
てある。金型頂部42aによる開口部47は加圧鋳造工程中
の空気抜きとなる。
アルミニウム合金マトリックス中の炭化けい素微細粒子
強化の好ましい複合材料を製造する本発明の方法を実施
するには、温度がアルミニウム液相線以上になるように
ヒーターを作動し、コントローラーをセットする。つい
でアルミニウム合金をるつぼ中に置き、合金が溶解すれ
ば、溶解物に組み込まれる全部の合金用元素を添加す
る。これにより温度はいくらか低下し、溶解物にアルゴ
ンを吹込み、溶解物中にガスを泡立たせる。つぎに炭化
けい素を溶解物に添加し、混合組立体を所定の位置に入
れ、真空にして混合を開始する。必要があれば、溶解物
表面をアルゴンでカバーしながらチャンバーを定期的に
開いて、るつぼの壁をきれいにする。
混合が十分に行なわれれば、混合組立体を取り去り、加
圧鋳造ヘッドと金型を代りに置く。ついで空気圧により
複合材料溶解物を金型に圧送する。鋳造複合材料が冷却
すれば、これを金型から取り去る。
以下の実施例は本発明の主旨を説明するためのものであ
って、如何なる点においても本発明の範囲に限定を加え
るものではない。
実施例１ この実施例１は、6061アルミニウム−炭化けい素複合材
料の製造を説明する。前もつてビーズブラストしてきれ
いにしたインペラー29に、アレコム552接着セラミック
で３回コーティングし、最終コーティングが硬化してか
ら、これを乾燥状態に保つため、混合に使用する前に20
0℃に保持する。炭化けい素（600メッシュ）も吸着した
水を除去するため200℃に保持する。加熱に使用する金
属は適当な寸法に切断し、適当な重量にする。この実施
例では、金属は6061,A520（10％Mg-Ae）およびA356（７
％Si-Ae）を含んだものである。加圧鋳造金型を組立
て、ヒートテープで300℃に加温する。
混合溶解炉を作動させ、温度を850℃〜870℃にセットす
る。るつぼ18を急速に暖める。
6061の棒材1790gをるつぼ18に仕込み、アルゴンカバー
ガスをポート42から導入するためアルゴンガスを出す。
A520材は融点が極端に低く、酸化に対す感受性を有する
ためしまっておく。6061が溶解を始めると、温度を680
℃に下げる（680℃−720℃が作業可能温度である）。つ
いで245gのA520と23gのA356を溶解した6061に添加す
る。
アルゴンを100cc/minの流速で15分間溶解金属中に吹込
み、吸着している水素を除去し、酸化粒子を表面に浮ば
せ、表面のかすをすくい取る。つぎに600グリットの炭
化けい素655gを溶解金属に添加し、混合組立体を所定の
場所に置き、ポート42を通してるつぼ18を真空として、
15〜20トールまたはこれ以下にする。
つぎに混合モーター26を作動し、インペラー29を約750r
pmにセットする。チャンバーの混合を５分間行って後、
チャンバーをアルゴンで大気圧に戻し、真空フィードス
ルーを僅かに上昇させ、るつぼ壁に付着した過剰の炭化
けい素粉末をかき取って溶解金属に戻す。チャンバーを
再度シールし、真空にする。この清掃工程は５分間隔で
２回以上くりかえされる。溶解物は全計で50分間混合の
ため撹拌し、そこでモーターを停止する。
予熱した金型と充填チューブ45を有する第５図の加圧鋳
造ヘッドを所定の位置にクランプし、充填チューブ45を
溶解したアルミニウム複合材料46中にるつぼの底部近く
まで浸漬する。ついでチャンバー内部を、外部のバルブ
を通じ、小型コンプレッサーで圧力を供給しながら1.5p
si（ポンド／（インチ）2）にゆっくり加圧する。この
低圧で複合材料をチューブから上昇させて金型に充填す
る。
アルミニウムが小さいベントホール47から漏れ出るとこ
れをシールし、金型内の金属が完全に凝固するまで圧力
を9psiに上昇させる。
金属が冷却すれば金型から取り出す。
実施例１に定義した6061アルミニウム−炭化けい素複合
材料の製造方法は、るつぼ壁を清掃する目的で混合チャ
ンバーを閉塞するため起る真空−加圧循環工程をなくす
ことにより、明らかな悪影響を複合材料に与えることな
く、さらに単純化することができる。この方法は、初期
の工程を大気圧下でアルゴンでカバーして混合と清掃の
工程を実施し、続いて大部分の溶解ガスを除去し、炭化
けい素のぬれを効果的にするため10〜20トールの真空で
混合を行なう方法である。
下記の実施例は、このように変形した手段を用いた6061
-600メッシュ炭化けい素複合材料の製造を説明するもの
である。
実施例２ 実施例１と同様、インペラーをビーズブラストし、アレ
ムコ552接着セラミックコーティングを３回行ない、混
合前に200℃に保持する。炭化けい素もまた200℃で保
持、乾燥する。
6061棒材1795gと250gのA520、および23gのA356を秤量
し、るつぼ18に仕込むため適当な寸法の片に切断する。
混合溶解炉を作動し、コントローラーの温度を850℃〜8
70℃にセットする。
6061棒材をるつぼ18に仕込み、アルゴン カバーガスを
出す。6061が溶解し始めると、るつぼ温度を680℃に下
げる。ついで溶解した6061にA520とA356を添加する。
実施例１と同様、アルゴンを15分間溶解物に吹込み、吸
着している水素を除去し、浮遊している酸化物を表面に
浮び上がらせる。ついで溶解物に、600メッシュの炭化
けい素655gを添加し、混合組立体を所定の位置に置き、
ポート42を通じて溶解物上にアルゴン流を保持させる。
混合モーター26を作動させ、インペラー29の回転を約75
0rpmにセットする。混合５分後、モーターを停止し、る
つぼ壁に付着している炭化けい素粉末をかき取って溶解
金属へ加え、モーターを再作動させる。この清掃工程を
さらに２回繰り返す。大気圧でアルゴン気流下、混合を
40分間行なって後、溶解物は連続的に撹拌しながら、混
合チャンバーを10〜20トールまでゆっくり真空にする。
全混合時間が50分間になればモーターを停止する。
実施例１と同様、第５図に示した加圧鋳造ヘッドを所定
の位置にクランプし、小型のコンプレッサーを用いて、
ポート46を通じて混合チャンバーの外部を加圧する。複
合材料が低加圧され、充填チューブ45を上昇して金型43
を充填する。アルミニウムがベントホール47から漏れ出
せば、ベントホールをシールし、凝固が終了する迄圧力
を9psiにあげて凝固させる。冷却後、金属を金型から取
り出す。
実施例１および２に詳述したように、液体6061合金中へ
の炭化けい素粉末の混合を制御することにより、良好な
強度と延性を有し、理論的混合側（theoritical rule-o
f-mixtures）に近い弾性を有する複合材料を製造するこ
とができる。
実施例１および２は分散インペラーのみを使用して行な
った。以下の実施例３および４は、分散インペラーとス
イーピングインペラーを有する大型るつぼを使用して行
なった。
実施例３ 実施例３は、2219アルミニウム合金中の炭化けい素が15
容量％のもの約7000立方センチメートル（cc）の製造を
記載する。
分散インペラーとスイーピングインペラーにアレムコウ
ルトラボンド（Aremco ultrabond）アルミナセラミック
を連続的に３回コーティングし、各コーティング後に20
0℃で乾燥した。２個のインペラーは、セラミックコー
ティングによって水が吸収されるのを避けるため、その
後200℃に保持した。
2219金属を16,900g秤量し、るつぼに合わせるため適当
な形状に切断し、ついで乾燥のため小さい箱型炉で535
℃に加熱し、予熱した。炭化けい素粉末3,370gを秤量
し、水分を除去するため200℃の炉に入れた。
混合るつぼを850℃に加熱し、このるつぼ中に予熱した2
219金属を置いた。2219合金が溶解し、るつぼ温度を下
げて溶解物温度を665℃にした。
セラミックチューブを溶解アルミニウム合金内に挿入
し、溶解物中を約15分間アルゴンで泡立たせた。アルゴ
ン気泡が上昇するにつれ溶解物が脱ガスされ、ドロスが
表面に浮上がる。ドロスはかき取って廃棄した。
炭化けい素微細粒子を、るつぼ中の溶解物表面に添加し
た。乾燥した分散インペラーとスイーピングインペラー
を混合ヘッドの所定の位置にボルト締めし、混合ヘッド
組立体を下降させて、インペラーのブレードが溶解金属
上に浮遊している炭化けい素層を貫通し、溶解金属内に
貫通させる。ついでこのヘッド組立体を所定の位置にク
ランプし、るつぼと全体の容器をシールした。つぎにチ
ャンバーを約20トールの真空にした。
２個のインペラーを作動させた。インペラーの回転速度
は、分散インペラーについては約2,500rpmまで、スイー
ピングインペラーについては45rpmまで20分間かけて漸
次回転数を上げた。その後、約50分間混合を続けた。
混合を停止し、チャンバーをアルゴンによって大気圧ま
で戻した。混合ヘッドとインペラーをるつぼから上げ
て、るつぼ内が液体複合材料だけであり、溶解物内に炭
化けい素が組み込まれていないことがないことを調べ
た。
つぎに低圧鋳造組立体を、充填チューブが溶解物の底部
近くまで降りるような場所まで下げた。このヘッドがプ
レッシャータイトシールされるようクランプした。容器
内の正圧が約5psiになるまでゆっくり加圧した。液体複
合材料を、スチール製金型に上昇充填させた。金属が凝
固して後、圧力を減じ金型を解体してビレットを取り出
した。もう一つの手段として重力鋳造も試みたが成功し
た。
鋳造複合材料の試料について押出し成形とロール成形を
行なった。第６図ないし第８図は、鋳放しの押出し成形
およびロール成形した顕微鏡写真である。
炭化けい素微細粒子強化材を含まない（０容量％）2219
-T6材料と本実施例３によって製造された15容量％材料
の機械的性質を測定した。その結果を次表に掲げる。
実施例４ 本実施例４は、けい素含量の多いA357アルミニウム中15
容量％炭化けい素繊維の約7000ccを製造するための手段
を記載するものである。
実施例３と同様にしてインペラーを製作した。
炭化けい素3370gを秤量し、吸着している水分を除去す
るため200℃の対流炉に入れた。15,780gのA357と540gの
A520（マグネシウム10重量％、アルミニウム残部）を秤
量し、A357を530℃で予備加熱する。A520の540gは溶解
中にマグネシウムが損失するのを償うために、溶解物の
マグネシウム含量を増加するもので、この量は経験的に
決定された。
るつぼを850℃に予熱し、予備加熱したA357合金を溶解
した。A520を液体溶解物に添加した。温度は溶解物温度
を660℃に保つために下げた。
炭化けい素添加、混合および鋳造の残りの手段は実施例
３に記載したものと同様に行なった。
第９図は得られた鋳造合金の顕微鏡写真を表わしてい
る。
熱間静水圧プレス法で加工後の本材料の耐力は、52ksi
（1000ポンド／平方インチ）、極限強さが56ksi、破損
伸び率が1.0％、弾性率が13.4msi（10万ポンド／平方イ
ンチ）であった。
実施例５ 実施例５はA356アルミニウム合金中35容量％炭化けい素
の約7000ccの製造を記載するものである。
インペラーは実施例３と同様に製作した。
炭化けい素7180gを秤量し、吸着している水分を除去す
るため200℃の対流炉に入れる。12,638gのA356と375gの
A520を秤量し、A356を530℃で予備加熱した。
るつぼを850℃に予熱し、予備加熱したA356合金を溶解
した。液体溶解物にA520を添加した。溶解物温度を656
℃に保つため温度を下げた。
炭化けい素、混和および鋳造の残りの手段は実施例３で
記載した手段と同様に行なった。
実施例６ 実施例６は7075アルミニウム合金中15容量％炭化けい素
の約7000ccの製造を記載するものである。
インペラーは実施例３と同様に製作した。
炭化けい素3,880gを秤量し、吸着した水分を除去するた
め200℃の対流炉に入れた。
7075合金15,315g、A520合金1,054g、亜鉛230gおよび銅
ショット28gを秤量し、7075合金は500℃に予備加熱し
た。
るつぼを850℃に予熱し、予備加熱した7075合金をるつ
ぼで溶解した。A520、亜鉛および銅を溶解物に添加し、
溶解物の温度を660℃に下げた。A520は混合中に損失す
るマグネシウムの代償であり亜鉛も同様な損失に対する
代償である。これら損失は、混合中に適用した真空によ
って溶解物中の揮発元素が除去されるために生じるもの
である。銅は溶解物中の銅含量を調節するものである。
これらを添加することによって、最終の鋳造複合材料の
到達組成は、7075の組成に近くなる。
T6条件における複合材料の耐力は83ksi、極限強さはし8
7.2ksi、破損伸び率は2.5％、弾性率は14.2msiであっ
た。
炭化けい素の添加、混合および鋳造の残りの手段は実施
例３に記載した手段と同様に行なった。
実施例１ないし６によって、広範囲の複合材料が、本発
明の製造法と装置によって製造できることが立証されて
いる。微細粒子の含有量を変えることができ、異った種
類のマトリックス合金を使用することができる。各実施
例によって、真空混合物手段中に失われるマグネシウム
や亜鉛のような揮発性元素は、経験的に決定した代替添
加物により償いうることが立証された。
本発明の製造法および装置にもとづき、経済的な溶解な
らびに鋳造手段によって微細粒子強化複合材料が製造さ
れ、高品質の材料が製造されることを今や正しく認識さ
れるであろう。ぬれ性は、マトリックス中のガスの影響
を最小限にして、高せん断速度で混合することにより達
せられる。説明の目的のために、本発明の特別な実施態
様が詳細に記載されたが、本発明の意図と範囲を逸脱す
ることなく各種の変形が実施できる。従って本発明は添
付の請求の範囲による以外は限定をうけるものではな
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−144442（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−244460（ＪＰ，Ａ)

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属材料を溶解する工程、溶解金属に非金
    属材料の粒子を添加する工程、該溶解金属と該非金属材
    料の粒子を一緒に混合する工程及び得られた混合物を鋳
    造する工程からなる、非金属耐火性材料の粒子によって
    強化された金属合金複合材料を製造する方法において、 前記混合工程は、該粒子が該溶解金属全体に分散され、
    該粒子と該溶解金属とが相互に剪断されて該溶解金属に
    より該粒子が十分にぬれ、そのとき該粒子と溶解金属と
    の混合物中へのガスの導入及びガスの保持が最小限とな
    る条件下に、該溶解金属が該粒子を十分にぬらし混合が
    完了する時間、その間に該粒子が該溶解金属中で実質的
    な化学的劣化を生じない温度で行われ、 前記鋳造工程は、得られた混合物を実質的に固体金属が
    存在しない十分に高い鋳造温度で行われることを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項２】溶解金属合金と非金属材料の粒子との混合
    物を形成する工程、該混合物を所定の温度範囲で保持す
    る工程、該粒子と該溶解金属を一緒に混合する工程及び
    得られた混合物を鋳造する工程からなる、非金属材料の
    粒子で強化された金属合金複合材料を製造する方法にお
    いて、 前記所定の温度範囲は、該混合物を金属材料の液相線温
    度から該液相線温度より高くかつ後に続く工程間に該粒
    子が実質的に劣化を起こさない温度までの範囲であり、 前記混合工程は、該溶解金属が該粒子をぬらしかつ該粒
    子が該溶解金属全体に分散するのに十分な時間、該混合
    物中へのガスの導入及び該混合物中にすでに存在してい
    るガスの保持を最小限にしながら行われ、このため該溶
    解混合物中に浸漬した回転分散インペラーを使用して該
    粒子と該溶解金属を相互に剪断しかつ該混合物に対して
    真空を適用することを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】前記粒子の大部分が２乃至５のアスペクト
    比を有する請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記混合工程が、回転分散インペラーによ
    って行われる請求の範囲第１項記載の方法。
  5. 【請求項５】前記分散インペラーが、前記混合物中で１
    分間当たり500乃至3,000回転の速度で回転する請求の範
    囲第２項又は第４項に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記混合工程が、前記溶解金属内で急速に
    回転して前記溶解金属が前記粒子をぬらす回転分散イン
    ペラー及び前記溶解金属と前記粒子を該回転分散インペ
    ラーの領域内に移動させる手段をもうける請求の範囲第
    １項記載の方法。
  7. 【請求項７】前記混合工程が、前記溶解金属と前記粒子
    を前記回転分散インペラーの領域内に移動させる手段を
    もうける請求の範囲第２項の方法。
  8. 【請求項８】前記混合工程が、回転分散インペラーと回
    転スィーピングインペラーとを有する混合ヘッドにより
    行われ、該分散インペラーが溶解物の中央領域中に浸漬
    されかつ前記混合物中にガスを導入するこなく前記粒子
    と前記溶解金属を相互に剪断し、またスィーピングイン
    ペラーが該溶解物の周縁部に接触して前記粒子と前記溶
    解金属を該分散インペラーの付近に移動促進させる請求
    の範囲第１項又は第２項記載の方法。
  9. 【請求項９】前記金属材料がアルミニウム合金である請
    求の範囲第１項又は第２項記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記非金属材料が、金属酸化物、金属窒
    化物、金属炭化物及び金属ケイ化物からなる群から選ば
    れた耐火性セラミックである請求の範囲第１項又は第２
    項記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記非金属材料が、炭化ケイ素、酸化ア
    ルミニウム、炭化ホウ素、窒化ケイ素及び窒化ホウ素か
    らなる群から選ばれた請求の範囲第１項又は第２項の方
    法。
  12. 【請求項１２】前記金属材料の揮発性成分の添加が、前
    記複合材料の製造中に生ずる該揮発性成分の損失を償う
    ために、前記金属材料に対してなされる請求の範囲第１
    項又は第２項記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記溶解金属が、前記混合工程全体を通
    して、前記金属の液相線温度から該液相線温度より30℃
    高い温度までの範囲に保持される請求の範囲第１項記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】前記混合工程が、前記溶解金属と粒子と
    の混合物に対して真空を適用して行われる請求の範囲第
    １項記載の方法。
  15. 【請求項１５】スィーピングインペラーが、前記溶解混
    合物中に浸漬され、前記粒子と前記溶解金属を前記分散
    インペラーの付近に移動させる請求の範囲第２項記載の
    方法。
  16. 【請求項１６】前記分散インペラーが前記スィーピング
    インペラーにより高速で回転する請求の範囲第15項記載
    の方法。
  17. 【請求項１７】前記分散インペラーが１分間当り2,500
    回転で回転し、前記スィーピングインペラーが１分間当
    り45回転で回転する請求の範囲第16項記載の方法。
  18. 【請求項１８】非金属材料の粒子によって強化された金
    属合金複合材料を製造するための装置が、 溶解状態にある金属合金を収容する手段、 該金属合金を該収容手段内で少くとも該金属合金の液相
    線温度まで加熱する加熱手段、及び 該溶解金属の該粒子に対するぬれを阻害する傾向にある
    ガスの混合物中での保持を最小限にしながら、該粒子同
    士が相互に剪断され該溶解金属による該粒子のぬれが促
    進されるように、該収容手段内で該粒子を該溶解金属と
    ともに混合する混合手段からなり、 該混合手段は、該粒子と該溶解金属を相互に剪断する分
    散インペラー及び該粒子と該溶解金属を該収容手段の内
    壁に隣接する領域から該分散インペラーに向かって移動
    させる手段からなることを特徴とする装置。
  19. 【請求項１９】前記混合手段が、溶解物中へのガスの導
    入及び溶解物中でのガスの保持を最小限にするために、
    混合工程中に溶解物に真空を適用する真空系統を含む請
    求の範囲第18項記載の装置。
  20. 【請求項２０】前記混合手段が、回転分散インペラーと
    回転スィーピングインペラーを含む混合ヘッドを含み、
    かつ該分散インペラーは溶解物中にガス分子を引込む傾
    向のある溶解物表面での渦巻を最小限にしながら前記粒
    子と前記溶解金属を相互に剪断する作用を有し、該スィ
    ーピングインペラーは前記分散インペラーの付近に前記
    粒子と前記溶解金属を移動させる作用を有する請求の範
    囲第18項記載の装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05502057A (ja) * 1989-08-07 1993-04-15 アルキャン・インターナショナル・リミテッド 安定な酸化物形成元素を含有するマトリックスを有する鋳造複合材料

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5167920A (en) * 1986-05-01 1992-12-01 Dural Aluminum Composites Corp. Cast composite material
US5531425A (en) * 1983-06-06 1996-07-02 Alcan Aluminum Corporation Apparatus for continuously preparing castable metal matrix composite material
US4865806A (en) * 1986-05-01 1989-09-12 Dural Aluminum Composites Corp. Process for preparation of composite materials containing nonmetallic particles in a metallic matrix
CH676471A5 (ja) * 1988-02-01 1991-01-31 Sulzer Ag
JPH01212730A (ja) * 1988-02-18 1989-08-25 Mitsubishi Alum Co Ltd セラミックス粒子分散型アルミニウム基複合材料の製造方法
US5298339A (en) * 1988-03-15 1994-03-29 Lanxide Technology Company, Lp Aluminum metal matrix composites
US4961461A (en) * 1988-06-16 1990-10-09 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for continuous casting of composites
US5000247A (en) * 1988-11-10 1991-03-19 Lanxide Technology Company, Lp Method for forming metal matrix composite bodies with a dispersion casting technique and products produced thereby
US4992241A (en) * 1990-03-15 1991-02-12 Alcan International Limited Recycling of metal matrix composites
US5028392A (en) * 1990-06-14 1991-07-02 Alcan International Ltd. Melt process for the production of metal-matrix composite materials with enhanced particle/matrix wetting
US5299724A (en) * 1990-07-13 1994-04-05 Alcan International Limited Apparatus and process for casting metal matrix composite materials
US5083602A (en) * 1990-07-26 1992-01-28 Alcan Aluminum Corporation Stepped alloying in the production of cast composite materials (aluminum matrix and silicon additions)
EP0671478A3 (en) 1990-07-26 1995-11-29 Alcan Int Ltd Composite materials cast.
US5186234A (en) * 1990-08-16 1993-02-16 Alcan International Ltd. Cast compsoite material with high silicon aluminum matrix alloy and its applications
US5325941A (en) * 1990-09-11 1994-07-05 Farinacci Michael F Composite brake rotors and clutches
FR2666819B1 (fr) * 1990-09-19 1994-09-23 Inst Aluminievoi Magnievoi Procede et dispositif pour fabriquer un materiau composite a partir d'un metal de base.
FR2671564B1 (fr) * 1991-01-14 1993-03-12 Vives Charles Procede electromagnetique de production de composites a matrice metallique a partir de gelees thixotropes d'alliages a l'etat semi-solide.
US5255433A (en) * 1991-04-10 1993-10-26 Alcan International Limited Engine block cylinder liners made of aluminum alloy composites
WO1992018763A1 (en) * 1991-04-10 1992-10-29 Alcan International Limited Engine block cylinder liners made of aluminum alloy composites
US5435825A (en) * 1991-08-22 1995-07-25 Toyo Aluminum Kabushiki Kaisha Aluminum matrix composite powder
US5513688A (en) * 1992-12-07 1996-05-07 Rheo-Technology, Ltd. Method for the production of dispersion strengthened metal matrix composites
DE4244502C1 (de) * 1992-12-30 1994-03-17 Bruehl Aluminiumtechnik Zylinderkurbelgehäuse und Verfahren zu seiner Herstellung
US5511603A (en) * 1993-03-26 1996-04-30 Chesapeake Composites Corporation Machinable metal-matrix composite and liquid metal infiltration process for making same
GB2285588B (en) * 1994-01-17 1997-04-30 Ea Tech Ltd Method and apparatus for mixing a metal matrix composite
US5722033A (en) * 1994-01-19 1998-02-24 Alyn Corporation Fabrication methods for metal matrix composites
US6223805B1 (en) * 1994-04-22 2001-05-01 Lanxide Technology Company, Lp Method for manufacturing castable metal matrix composite bodies and bodies produced thereby
US5881796A (en) * 1996-10-04 1999-03-16 Semi-Solid Technologies Inc. Apparatus and method for integrated semi-solid material production and casting
US5887640A (en) * 1996-10-04 1999-03-30 Semi-Solid Technologies Inc. Apparatus and method for semi-solid material production
EP0839589A1 (de) 1996-11-04 1998-05-06 Alusuisse Technology & Management AG Verfahren zur Herstellung eines Metallprofilstranges
IL120001A0 (en) * 1997-01-13 1997-04-15 Amt Ltd Aluminum alloys and method for their production
US6273829B1 (en) * 1998-01-26 2001-08-14 Jas. D. Easton, Inc. Metal matrix composite shafts for golf clubs
JP4304749B2 (ja) 1998-02-24 2009-07-29 住友電気工業株式会社 半導体装置用部材の製造方法
US6106588A (en) * 1998-03-11 2000-08-22 Mc21 Incorporated Preparation of metal matrix composites under atmospheric pressure
US6491423B1 (en) 1998-03-11 2002-12-10 Mc21, Incorporated Apparatus for mixing particles into a liquid medium
EP1114807B1 (en) 1999-06-14 2005-07-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device or heat dissipating substrate therefor using a composite material
US6129135A (en) * 1999-06-29 2000-10-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fabrication of metal-matrix compositions
US6250127B1 (en) 1999-10-11 2001-06-26 Polese Company, Inc. Heat-dissipating aluminum silicon carbide composite manufacturing method
US6876075B2 (en) * 2000-03-15 2005-04-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Aluminum-silicon carbide semiconductor substrate and method for producing the same
KR100874607B1 (ko) * 2001-08-29 2008-12-17 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. 붕소 함유 세라믹-알루미늄 금속 복합체 및 당해 복합체의형성방법
JP3818102B2 (ja) 2001-08-31 2006-09-06 住友電気工業株式会社 放熱基板とその製造方法及び半導体装置
CA2362023A1 (en) * 2001-11-08 2002-01-28 Martin R. Reeve Manufacture of alloys containing dispersed fine particulate material
EP1554409B1 (en) * 2002-10-25 2008-09-10 Alcan International Limited Improved aluminum alloy-boron carbide composite material
JP4031732B2 (ja) * 2003-05-26 2008-01-09 京セラ株式会社 静電チャック
CN101001968B (zh) * 2004-04-22 2010-06-16 艾尔坎国际有限公司 用于Al-B4C复合材料的改进的再循环方法
KR20070024535A (ko) * 2004-04-22 2007-03-02 알칸 인터내셔널 리미티드 붕소함유 알루미늄 재료에 의한 중성자 흡수 방법
DE102004051866B4 (de) * 2004-10-26 2010-12-02 Tu Bergakademie Freiberg Verfahren zur Herstellung von metallischen Verbundwerkstoffgussteilen
CN1298457C (zh) * 2005-04-05 2007-02-07 北京交通大学 一种制备颗粒增强铝基复合材料的真空机械双搅拌铸造法
US20090226338A1 (en) * 2006-11-13 2009-09-10 Igor Troitski Method and system for manufacturing of complex shape parts from powder materials by hot isostatic pressing with controlled pressure inside the tooling and providing the shape of the part by multi-layer inserts
JP2008189995A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Shinshu Univ 鋳造による酸化物粒子分散強化合金の製造方法
JP5063176B2 (ja) * 2007-04-27 2012-10-31 日精樹脂工業株式会社 カーボンナノ複合金属材料の製造方法
GB2477744B (en) * 2010-02-10 2014-06-04 Aeromet Internat Plc Aluminium-copper alloy for casting
CN101792876A (zh) * 2010-03-26 2010-08-04 南京工业大学 一种不锈钢锅复合锅底用铝基复合材料及其制备方法
US8945466B2 (en) 2011-07-15 2015-02-03 Nippon Light Metal Company, Ltd. Composite material for heat dissipating plate and method of production of same
AU2014284083B2 (en) 2013-06-19 2018-05-17 Rio Tinto Alcan International Limited Aluminum alloy composition with improved elevated temperature mechanical properties
US9993996B2 (en) 2015-06-17 2018-06-12 Deborah Duen Ling Chung Thixotropic liquid-metal-based fluid and its use in making metal-based structures with or without a mold
NL2016255B1 (en) * 2016-02-12 2017-08-25 C3 Sport S R O Clutch friction member for a friction clutch and method of manufacturing the same.
US11852415B2 (en) * 2018-10-24 2023-12-26 Automotive Components Floby Ab System and mixing arrangement for preparing an aluminium melt
CN110656256A (zh) * 2019-10-10 2020-01-07 全椒县同鑫模具配套有限公司 一种铸铝件加工工艺
DE102021121004B3 (de) 2021-08-12 2022-07-07 Technische Universität Chemnitz, Körperschaft des öffentlichen Rechts Gießvorrichtung und Gießverfahren zur Herstellung von Metall-Matrix-Komposit-Werkstoffen
CN115595477B (zh) * 2022-10-28 2023-08-15 北京航空航天大学 一种铝基复材及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58144442A (ja) * 1982-01-29 1983-08-27 アルマックス・インコ−ポレィテッド アルミニウム合金／粒状物複合成形物の製造方法およびそのための装置
JPS60244460A (ja) * 1985-02-15 1985-12-04 Ryobi Ltd 鋳造用アルミニウム基複合材の製造装置

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2375211A (en) * 1937-08-09 1945-05-08 Brennan Joseph Barry Electrode and method of making same
US2793949A (en) * 1950-12-18 1957-05-28 Imich Georges Method of preparing composite products containing metallic and non-metallic materials
US3033540A (en) * 1959-09-23 1962-05-08 Rosin Ira Mixing apparatus
AT235322B (de) * 1961-08-18 1964-08-25 Bot Brassert Oxygen Technik Ag Vorrichtung zur Entschwefelung von Roheisen
US3227547A (en) * 1961-11-24 1966-01-04 Union Carbide Corp Degassing molten metals
GB1103583A (en) * 1963-11-12 1968-02-14 Metal Containers Ltd Reticular structures and method of manufacturing the same
US3759708A (en) * 1964-08-24 1973-09-18 Brunswick Corp Method of making fibril mats and reinforced metal fibril mats
US3468658A (en) * 1965-12-08 1969-09-23 Bendix Corp Method of producing dispersion strengthened metals
US3889348A (en) * 1969-03-27 1975-06-17 Jerome H Lemelson Fiber reinforced composite material and method of making same
US3432295A (en) * 1966-12-08 1969-03-11 Hittman Associates Inc Method for making oriented fiber or whisker composites
US3515542A (en) * 1967-01-27 1970-06-02 Mallory & Co Inc P R Method of making dispersion-strengthened ductile materials
FR2038858A5 (ja) * 1969-03-31 1971-01-08 Combustible Nucleaire
DE1926290A1 (de) * 1969-05-22 1970-11-26 Kocks Gmbh Friedrich Behaelter od.dgl. mit Deckel zur Beheizung und Behandlung von Metallschmelzen unter Vakuum
US3626973A (en) * 1969-11-28 1971-12-14 Richard K Mason Improved on-off flow control valve
US3753694A (en) * 1970-07-06 1973-08-21 Int Nickel Co Production of composite metallic articles
US3887365A (en) * 1971-03-24 1975-06-03 Nasa Process for making sheets with parallel pores of uniform size
DE2148765A1 (de) * 1971-09-30 1973-04-05 Rheinstahl Huettenwerke Ag Vorrichtung zur durchfuehrung metallurgischer reaktionen durch ruehren
US3961945A (en) * 1972-01-20 1976-06-08 Ethyl Corporation Aluminum-silicon composite
FR2188613A6 (ja) * 1972-06-09 1974-01-18 Combustible Nuc Eaire In
US3888661A (en) * 1972-08-04 1975-06-10 Us Army Production of graphite fiber reinforced metal matrix composites
US3951651A (en) * 1972-08-07 1976-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Metal composition and methods for preparing liquid-solid alloy metal compositions and for casting the metal compositions
US3985557A (en) * 1973-04-09 1976-10-12 Ethyl Corporation Method of producing a high strength composite of zircon
US3954455A (en) * 1973-07-17 1976-05-04 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-solid alloy composition
US4063932A (en) * 1974-07-17 1977-12-20 Union Carbide Corporation Method for admixing solids in molten metal
US4060412A (en) * 1976-01-08 1977-11-29 A Silag Inc. Method for preparing a fiber reinforced metal matrix using microscopic fibers
US4080200A (en) * 1977-02-23 1978-03-21 A. Johnson & Co. Inc. Process for alloying metals
US4318438A (en) * 1977-09-27 1982-03-09 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for casting a fiber-reinforced composite article
JPS5524949A (en) * 1978-08-11 1980-02-22 Hitachi Ltd Manufacture of graphite-containing aluminium alloy
US4259112A (en) * 1979-04-05 1981-03-31 Dwa Composite Specialties, Inc. Process for manufacture of reinforced composites
US4489138A (en) * 1980-07-30 1984-12-18 Sumitomo Chemical Company, Limited Fiber-reinforced metal composite material
US4492265A (en) * 1980-08-04 1985-01-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for production of composite material using preheating of reinforcing material
JPS5773137A (en) * 1980-10-25 1982-05-07 Ikuno Keikinzoku Kk Agitating vane of recovering apparatus for nonferrous metal
SE426547B (sv) * 1981-06-12 1983-01-31 Bench Mixing Fa Omroraranordning for kokgrytor och liknande
US4463058A (en) * 1981-06-16 1984-07-31 Atlantic Richfield Company Silicon carbide whisker composites
CA1213157A (en) * 1981-12-02 1986-10-28 Kohji Yamatsuta Process for producing fiber-reinforced metal composite material
US4435213A (en) * 1982-09-13 1984-03-06 Aluminum Company Of America Method for producing aluminum powder alloy products having improved strength properties
JPS5950149A (ja) * 1982-09-14 1984-03-23 Toyota Motor Corp 繊維強化金属複合材料
SE450583B (sv) * 1982-10-22 1987-07-06 Skf Steel Eng Ab Sett att framstella aluminium-kisel-legeringar

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58144442A (ja) * 1982-01-29 1983-08-27 アルマックス・インコ−ポレィテッド アルミニウム合金／粒状物複合成形物の製造方法およびそのための装置
JPS60244460A (ja) * 1985-02-15 1985-12-04 Ryobi Ltd 鋳造用アルミニウム基複合材の製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05502057A (ja) * 1989-08-07 1993-04-15 アルキャン・インターナショナル・リミテッド 安定な酸化物形成元素を含有するマトリックスを有する鋳造複合材料

Also Published As

Publication number Publication date
ES2012588A6 (es) 1990-04-01
EP0265498B1 (en) 1993-12-22
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EP0265498A1 (en) 1988-05-04
US4786467A (en) 1988-11-22
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EP0265498A4 (en) 1989-05-30
ES2006139A6 (es) 1989-04-16
AU606598B2 (en) 1991-02-14
KR950003052B1 (ko) 1995-03-30
KR880701296A (ko) 1988-07-26
WO1987006624A1 (en) 1987-11-05
JPH01501489A (ja) 1989-05-25
CA1293104C (en) 1991-12-17
MX169340B (es) 1993-06-30
DE3788556D1 (de) 1994-02-03

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