JPH08333601A - 金属間化合物分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの製造方法 - Google Patents
金属間化合物分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの製造方法Info
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- JPH08333601A JPH08333601A JP7158777A JP15877795A JPH08333601A JP H08333601 A JPH08333601 A JP H08333601A JP 7158777 A JP7158777 A JP 7158777A JP 15877795 A JP15877795 A JP 15877795A JP H08333601 A JPH08333601 A JP H08333601A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 均一なＭＡ粉末を極めて安価に大量に製造す
ることができ、素材製造コスト低減を可能とする金属間
化合物分散Ａｌ合金粉末の製造方法、該方法によって得
られる合金粉末並びに合金を提供する。 【構成】 金属間化合物分散Ａｌ合金粉末の製造方法で
あって、インゴット状もしくは塊状の原料金属塊を目的
とする成分組成となるように秤量し、秤量した原料金属
塊を大気中で溶解し、得られた溶湯を鋳型へ鋳造し、得
られた合金塊を薄片状とし、しかる後に該薄片化合金に
メカニカルアロイング処理を施すこととした。
ることができ、素材製造コスト低減を可能とする金属間
化合物分散Ａｌ合金粉末の製造方法、該方法によって得
られる合金粉末並びに合金を提供する。 【構成】 金属間化合物分散Ａｌ合金粉末の製造方法で
あって、インゴット状もしくは塊状の原料金属塊を目的
とする成分組成となるように秤量し、秤量した原料金属
塊を大気中で溶解し、得られた溶湯を鋳型へ鋳造し、得
られた合金塊を薄片状とし、しかる後に該薄片化合金に
メカニカルアロイング処理を施すこととした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌマトリックス中に金
属間化合物（Inter Metallic Compounds ,以下、ＩＭ
Ｃと略記）を微細に分散させた軽量高強度の金属間化合
物分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの製造方法に関す
る。
属間化合物（Inter Metallic Compounds ,以下、ＩＭ
Ｃと略記）を微細に分散させた軽量高強度の金属間化合
物分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、高温域でも従来のＡｌ合金
に比較して軽量・高強度のＩＭＣ分散強化Ａｌ合金に関
していくつかの提案をすでにおこなっている。たとえば
図７に示すように、ＩＭＣの粉末と純Ａｌ又はＡｌ合金
粉末とを用意し、その所定量を混合し、この混合粉にメ
カニカルアロイング処理（以下、ＭＡ処理と略記する）
を施して、ＭＡ粉末を作成する。次に（以下の工程をＡ
工程とする）、このＭＡ粉末を用いてビレットを成形
し、これに脱ガス，熱間塑性加工を施すことによって、
ＩＭＣが均一に分散したＩＭＣ分散強化Ａｌ合金の素材
を得るものである。あるいは成形したビレット（又はＭ
Ａ粉末）を缶入れして脱ガスする方法をとっている。ま
た、アトマイズ法によって所定割合のＩＭＣをＡｌマト
リックス中に分散させた合金粉末を作り、これにＭＡ処
理を施してＭＡ粉末とし、これを前記Ａ工程に従って処
理する方法も提案した。以上２つの方法は当初よりＩＭ
Ｃが分散したＡｌ合金粉となっている。
に比較して軽量・高強度のＩＭＣ分散強化Ａｌ合金に関
していくつかの提案をすでにおこなっている。たとえば
図７に示すように、ＩＭＣの粉末と純Ａｌ又はＡｌ合金
粉末とを用意し、その所定量を混合し、この混合粉にメ
カニカルアロイング処理（以下、ＭＡ処理と略記する）
を施して、ＭＡ粉末を作成する。次に（以下の工程をＡ
工程とする）、このＭＡ粉末を用いてビレットを成形
し、これに脱ガス，熱間塑性加工を施すことによって、
ＩＭＣが均一に分散したＩＭＣ分散強化Ａｌ合金の素材
を得るものである。あるいは成形したビレット（又はＭ
Ａ粉末）を缶入れして脱ガスする方法をとっている。ま
た、アトマイズ法によって所定割合のＩＭＣをＡｌマト
リックス中に分散させた合金粉末を作り、これにＭＡ処
理を施してＭＡ粉末とし、これを前記Ａ工程に従って処
理する方法も提案した。以上２つの方法は当初よりＩＭ
Ｃが分散したＡｌ合金粉となっている。
【０００３】一方、当初よりＩＭＣ粉末を用いず、その
構成元素の粉末を用いて、これと純Ａｌ又はＡｌ合金粉
末と混合し、これにＭＡ処理を施してＭＡ粉末を得、こ
れを前記Ａ工程に従って処理し素材を得る方法も提案し
た。また、同様にＩＭＣ粉末を用いず、その複数の構成
元素の粉末を化学量論組成に従って秤量・混合し、この
粉末をＭＡ処理してＩＭＣの前駆複合体を作り、これに
純Ａｌ又はＡｌ合金粉を混合して、再度ＭＡ処理を施し
てＭＡ粉末を得、これを前記Ａ工程に従って処理して素
材を得る方法も提案した。以上の後述の２つの方法で
は、Ａ工程の脱ガスから熱間塑性加工時に到る加熱によ
ってＩＭＣ生成反応が生じ、ＩＭＣがＡｌ中に分散する
ようにしたものである。
構成元素の粉末を用いて、これと純Ａｌ又はＡｌ合金粉
末と混合し、これにＭＡ処理を施してＭＡ粉末を得、こ
れを前記Ａ工程に従って処理し素材を得る方法も提案し
た。また、同様にＩＭＣ粉末を用いず、その複数の構成
元素の粉末を化学量論組成に従って秤量・混合し、この
粉末をＭＡ処理してＩＭＣの前駆複合体を作り、これに
純Ａｌ又はＡｌ合金粉を混合して、再度ＭＡ処理を施し
てＭＡ粉末を得、これを前記Ａ工程に従って処理して素
材を得る方法も提案した。以上の後述の２つの方法で
は、Ａ工程の脱ガスから熱間塑性加工時に到る加熱によ
ってＩＭＣ生成反応が生じ、ＩＭＣがＡｌ中に分散する
ようにしたものである。
【０００４】ところが、前記方法において、ＩＭＣ粉は
高価であるため、ＩＭＣ粉を原材料として当初より用い
る方法は好ましくない。また、ＩＭＣを均一にＡｌマト
リックス中に分散させるには長時間のＭＡ処理と冷却時
間を必要としている。一方、ＩＭＣの構成元素の粉末を
用いる後２者の方法では、Ａｌの他に、ＴｉやＦｅ，Ｎ
ｉのような展延性の高い元素粉末を用いると、この傾向
が一層強くなり、ＭＡ処理に時間がかかる。さらにＭＡ
処理はバッチ式であるため大量生産ができないという欠
点がある。そして、純Ａｌを含む混合粉末からＭＡ処理
を行う場合、前述のように展延性が大きいため、必然的
にＭＡ処理時間は長くなるばかりでなく、それに伴って
使用する潤滑剤量が多くなり、結果として残渣としてＣ
％値が上昇し、素材の靭性が大幅に低下してしまう。
高価であるため、ＩＭＣ粉を原材料として当初より用い
る方法は好ましくない。また、ＩＭＣを均一にＡｌマト
リックス中に分散させるには長時間のＭＡ処理と冷却時
間を必要としている。一方、ＩＭＣの構成元素の粉末を
用いる後２者の方法では、Ａｌの他に、ＴｉやＦｅ，Ｎ
ｉのような展延性の高い元素粉末を用いると、この傾向
が一層強くなり、ＭＡ処理に時間がかかる。さらにＭＡ
処理はバッチ式であるため大量生産ができないという欠
点がある。そして、純Ａｌを含む混合粉末からＭＡ処理
を行う場合、前述のように展延性が大きいため、必然的
にＭＡ処理時間は長くなるばかりでなく、それに伴って
使用する潤滑剤量が多くなり、結果として残渣としてＣ
％値が上昇し、素材の靭性が大幅に低下してしまう。
【０００５】そこで、ＭＡ処理前に混合粉末に熱処理を
施し、元素粉末同士を拡散又は合金化させることでＡｌ
マトリックス中にＩＭＣ粒子，準安定なＩＭＣ粒子及び
未固溶ＩＭＣ構成元素粒子を分散させることで前記問題
点を解消したＩＭＣ分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの
製造方法さらに開発した。
施し、元素粉末同士を拡散又は合金化させることでＡｌ
マトリックス中にＩＭＣ粒子，準安定なＩＭＣ粒子及び
未固溶ＩＭＣ構成元素粒子を分散させることで前記問題
点を解消したＩＭＣ分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの
製造方法さらに開発した。
【０００６】この方法は、図８に示すように、強化粒子
となるＩＭＣの各構成元素用粉末を純ＡｌまたはＡｌ合
金粉末とを混合した後圧粉体を作り、この圧粉体に熱処
理を施したあと粉砕または切削によって微小な粉末と
し、この粉末に短時間のメカニカルアロイング処理を施
すことにしていた。
となるＩＭＣの各構成元素用粉末を純ＡｌまたはＡｌ合
金粉末とを混合した後圧粉体を作り、この圧粉体に熱処
理を施したあと粉砕または切削によって微小な粉末と
し、この粉末に短時間のメカニカルアロイング処理を施
すことにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図８に示
す製造方法では、ＭＡ粉末の製造が低コストで行えるも
のの、出発原料にインゴットに比べて高価な金属粉末を
用いなければならないので、大幅なコストダウンを期待
することができないという欠点を残していた。
す製造方法では、ＭＡ粉末の製造が低コストで行えるも
のの、出発原料にインゴットに比べて高価な金属粉末を
用いなければならないので、大幅なコストダウンを期待
することができないという欠点を残していた。
【０００８】したがって、本発明の目的は、均一なＭＡ
粉末を極めて安価に大量に製造することができ、素材製
造コスト低減を可能とする金属間化合物分散Ａｌ合金粉
末の製造方法、該方法によって得られる合金粉末並びに
合金を提供することにある。
粉末を極めて安価に大量に製造することができ、素材製
造コスト低減を可能とする金属間化合物分散Ａｌ合金粉
末の製造方法、該方法によって得られる合金粉末並びに
合金を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１に記載の発明は、金属間化合物分散Ａｌ合金粉末
の製造方法であって、インゴット状もしくは塊状の原料
金属塊を目的とする成分組成となるように秤量し、秤量
した原料金属塊を大気中で溶解し、得られた溶湯を鋳型
へ鋳造し、得られた合金塊を薄片状とし、しかる後に該
薄片化合金にメカニカルアロイング処理を施すこと含む
ことを特徴とする。
求項１に記載の発明は、金属間化合物分散Ａｌ合金粉末
の製造方法であって、インゴット状もしくは塊状の原料
金属塊を目的とする成分組成となるように秤量し、秤量
した原料金属塊を大気中で溶解し、得られた溶湯を鋳型
へ鋳造し、得られた合金塊を薄片状とし、しかる後に該
薄片化合金にメカニカルアロイング処理を施すこと含む
ことを特徴とする。
【００１０】また本発明は請求項１〜請求項２のいずれ
か一の方法によって製造したＩＭＣ分散Ａｌ合金用粉末
である。さらに本発明は請求項３に記載のＩＭＣ分散Ａ
ｌ合金用粉末を用いて、ビレット成形，熱間塑性加工を
施して素材を得るＩＭＣ分散Ａｌ合金の製造方法であ
る。さらにまた本発明は請求項４の方法によって製造し
たＩＭＣ分散Ａｌ合金である。
か一の方法によって製造したＩＭＣ分散Ａｌ合金用粉末
である。さらに本発明は請求項３に記載のＩＭＣ分散Ａ
ｌ合金用粉末を用いて、ビレット成形，熱間塑性加工を
施して素材を得るＩＭＣ分散Ａｌ合金の製造方法であ
る。さらにまた本発明は請求項４の方法によって製造し
たＩＭＣ分散Ａｌ合金である。
【００１１】本発明に係る金属間化合物分散Ａｌ合金粉
末の製造方法を図１に沿って概要を説明する。
末の製造方法を図１に沿って概要を説明する。
【００１２】1) 原料塊 出発原料に粉末は用いない。形状でみた場合、価格的に
最も安価なインゴット状や塊状のものを用いる。本発明
においては、強化粒子として分散させるＩＭＣの構成元
素は、当該純金属塊を純Ａｌ地金中に単独で添加・溶融
させることも可能であるが、原則としては、既述のＩＭ
Ｃ構成元素を含むＡｌ合金塊を用いて秤量後・溶融させ
た方がより容易で、かつ均一な溶湯が得られるため都合
がよい。
最も安価なインゴット状や塊状のものを用いる。本発明
においては、強化粒子として分散させるＩＭＣの構成元
素は、当該純金属塊を純Ａｌ地金中に単独で添加・溶融
させることも可能であるが、原則としては、既述のＩＭ
Ｃ構成元素を含むＡｌ合金塊を用いて秤量後・溶融させ
た方がより容易で、かつ均一な溶湯が得られるため都合
がよい。
【００１３】純Ａｌ金属塊は、ＪＩＳ Ｈ２１０２ない
しＨ２１０３に規定するアルミニウム地金又は二次地金
レベルのものでよい。Ａｌ合金塊を用いる場合は、Ｍ
ｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｔｉ
等の各元素を少なくとも１種類以上、合計で１５ｗｔ％
以下を含み、残りは不可避な不純物を含むＡｌからなる
合金塊とする。
しＨ２１０３に規定するアルミニウム地金又は二次地金
レベルのものでよい。Ａｌ合金塊を用いる場合は、Ｍ
ｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｔｉ
等の各元素を少なくとも１種類以上、合計で１５ｗｔ％
以下を含み、残りは不可避な不純物を含むＡｌからなる
合金塊とする。
【００１４】2) 秤量 所定（目的）の成分組成になるよう、秤量したものを大
気中で溶解し均一な溶湯を得る。所定の成分組成とはＡ
ｌを除いた添加元素の総量が全体の５ないし４０ｗｔ％
であること、または、分散してＩＭＣとなりうる元素の
総量が全体の５ないし４０ｗｔ％である組成のことであ
る。混合比が全体の４０ｗｔ％を越えると、熱間組成加
工性が著しく低下し、また素材の脆化が著しくなり実用
に供しえない。また５ｗｔ％未満では十分な強化作用が
得られない。
気中で溶解し均一な溶湯を得る。所定の成分組成とはＡ
ｌを除いた添加元素の総量が全体の５ないし４０ｗｔ％
であること、または、分散してＩＭＣとなりうる元素の
総量が全体の５ないし４０ｗｔ％である組成のことであ
る。混合比が全体の４０ｗｔ％を越えると、熱間組成加
工性が著しく低下し、また素材の脆化が著しくなり実用
に供しえない。また５ｗｔ％未満では十分な強化作用が
得られない。
【００１５】3)，4)鋳型へ鋳造・凝固 3)：2)の溶湯を鋳型へ鋳造して合金塊を製造する。 4)：2)の溶湯において、高Ｓｉを含有する溶湯（≧１１
ｗｔ％Ｓｉ）の場合は、好ましくは初晶Ｓｉ改質用のフ
ラックス（例えば、Ｐ系のもの）を用いて溶湯処理をし
た後、鋳造して初晶Ｓｉを微細化しておく。
ｗｔ％Ｓｉ）の場合は、好ましくは初晶Ｓｉ改質用のフ
ラックス（例えば、Ｐ系のもの）を用いて溶湯処理をし
た後、鋳造して初晶Ｓｉを微細化しておく。
【００１６】5) 薄状片化 既述の2)ないし4)で得た合金塊を薄片状にする。これに
は、Ａｌ合金特有の延性があるため打撃による衝撃では
粉砕が難しい。好ましくは、切削歯又は合金塊のいずれ
か、又は双方の移動により剪断破砕、又は切削してゆく
機構の加工機を用いる。既述の加工機により得られる薄
片化した前処理粉は、切粉状で厚さが最大３ｍｍ以下と
する。破砕片では最大２ｍｍ以下とする。好ましくは、
１．５ｍｍ以下とする。３ｍｍ以上だと後の短時間のメ
カニカルアロイング（＝ＭＡ）により均一化が難しくな
る。
は、Ａｌ合金特有の延性があるため打撃による衝撃では
粉砕が難しい。好ましくは、切削歯又は合金塊のいずれ
か、又は双方の移動により剪断破砕、又は切削してゆく
機構の加工機を用いる。既述の加工機により得られる薄
片化した前処理粉は、切粉状で厚さが最大３ｍｍ以下と
する。破砕片では最大２ｍｍ以下とする。好ましくは、
１．５ｍｍ以下とする。３ｍｍ以上だと後の短時間のメ
カニカルアロイング（＝ＭＡ）により均一化が難しくな
る。
【００１７】6) ＭＡ処理 5)で既述の前処理粉は、Ａｌマトリックス中にＩＭＣや
初晶、又は未固溶状態の添加元素が単独で晶出していた
り偏析しており、これらはいずれも粗大化しているた
め、ここで短時間のＭＡを施すことでＡｌマトリックス
中へ、微細なＩＭＣ粒子や初晶粒、等を均一に分散させ
る。ＭＡには高エネルギーボールミルを用いる。処理時
間は、この場合１〜３時間（従来法では５〜２０時間）
とする。これによりＡｌマトリックス中へＩＭＣや初晶
粒及び未固溶元素粒が最大１０μｍ以下に微細化され、
均一に分散したＭＡ粒が得られる。
初晶、又は未固溶状態の添加元素が単独で晶出していた
り偏析しており、これらはいずれも粗大化しているた
め、ここで短時間のＭＡを施すことでＡｌマトリックス
中へ、微細なＩＭＣ粒子や初晶粒、等を均一に分散させ
る。ＭＡには高エネルギーボールミルを用いる。処理時
間は、この場合１〜３時間（従来法では５〜２０時間）
とする。これによりＡｌマトリックス中へＩＭＣや初晶
粒及び未固溶元素粒が最大１０μｍ以下に微細化され、
均一に分散したＭＡ粒が得られる。
【００１８】図２に処理に用いるアトライタの構造を示
す。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のアームを回転させ、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、７はガス排出口、８
は冷却水の排出口である。ＭＡ処理の条件としては、ア
ジテータ回転数：１９５〜３００ｒｐｍ、ＭＡ時間：最
大３時間、容器内雰囲気：不活性ガス、分散剤に用いる
メタノール量Ｘは、 とする。これまでの実験からＭＡ粉中のＣ残渣は、％Ｃ
＝０．2 Ｘ±０．0 2 の関係があり、従って本発明で得
られるＭＡ粉中のＣ残渣は全体の０．３ｗｔ％以下に抑
えられ、靭性の確保上有利となる。また、この処理は短
時間処理で十分なため、処理粉末が微細化し難く、粉末
が被むる酸化量も低く抑えられる。
す。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のアームを回転させ、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、７はガス排出口、８
は冷却水の排出口である。ＭＡ処理の条件としては、ア
ジテータ回転数：１９５〜３００ｒｐｍ、ＭＡ時間：最
大３時間、容器内雰囲気：不活性ガス、分散剤に用いる
メタノール量Ｘは、 とする。これまでの実験からＭＡ粉中のＣ残渣は、％Ｃ
＝０．2 Ｘ±０．0 2 の関係があり、従って本発明で得
られるＭＡ粉中のＣ残渣は全体の０．３ｗｔ％以下に抑
えられ、靭性の確保上有利となる。また、この処理は短
時間処理で十分なため、処理粉末が微細化し難く、粉末
が被むる酸化量も低く抑えられる。
【００１９】7) ビレット成形 6)で得られたＭＡ粉を排出した後、当粉末を金型に充填
してプレスし圧粉体（ビレット）を製造する。用いるＭ
Ａ粉粒径には制限がない。本発明の特長としては、排出
される粒径は粗大であるが１粉体中に分散するＩＭＣ等
の粒子が極めて微細化しているためである。このため粉
末自体の酸化量を極力抑えることができ、ひいては、後
述の素材中の酸化物量が低減するため高靱性を有する素
材が製造できる。
してプレスし圧粉体（ビレット）を製造する。用いるＭ
Ａ粉粒径には制限がない。本発明の特長としては、排出
される粒径は粗大であるが１粉体中に分散するＩＭＣ等
の粒子が極めて微細化しているためである。このため粉
末自体の酸化量を極力抑えることができ、ひいては、後
述の素材中の酸化物量が低減するため高靱性を有する素
材が製造できる。
【００２０】8) 缶入れ、脱ガス 7)のビレットをアルミ缶に詰め缶中を４５０〜５００℃
×５時間以上脱ガスした後封入するか、又は、ビレット
をそのまま真空中で既述条件で脱ガスしてもよい。
×５時間以上脱ガスした後封入するか、又は、ビレット
をそのまま真空中で既述条件で脱ガスしてもよい。
【００２１】9) 熱間塑性加工 熱間塑性加工を施す。これによって、Ａｌマトリックス
中の未固溶の原子や準安定なＩＭＣが反応をおこし、安
定なＩＭＣとなる。
中の未固溶の原子や準安定なＩＭＣが反応をおこし、安
定なＩＭＣとなる。
【００２２】10) 素材 以上によって、靱性に優れる素材が得られる。
【００２３】本発明に係る前記方法によって次の特徴を
有する素材が得られる。 〇 素材中のＣ量が最大０．３ｗｔ％以下となる。 〇 ＭＡ処理後、再びＭＡ処理をする必要がなく、粒径
が大きいまま排出できるため、素材中の酸化物含有量が
少ない。従来の方法によるものに比較して単位体積当
り、酸化物が最大２０％以上抑えられる。実質的には素
材中の全酸化物量は最大３．0 ｗｔ％以下とすることが
可能である。 〇 分散する強化粒子は、Ａｌと、添加したＩＭＣ構成
元素から反応により生じた安定ＩＭＣからなり、これら
の粒子サイズは最大１０μｍ以下となる。なお正確には
準安定なＩＭＣやＩＭＣ構成元素の一部も若干存在す
る。
有する素材が得られる。 〇 素材中のＣ量が最大０．３ｗｔ％以下となる。 〇 ＭＡ処理後、再びＭＡ処理をする必要がなく、粒径
が大きいまま排出できるため、素材中の酸化物含有量が
少ない。従来の方法によるものに比較して単位体積当
り、酸化物が最大２０％以上抑えられる。実質的には素
材中の全酸化物量は最大３．0 ｗｔ％以下とすることが
可能である。 〇 分散する強化粒子は、Ａｌと、添加したＩＭＣ構成
元素から反応により生じた安定ＩＭＣからなり、これら
の粒子サイズは最大１０μｍ以下となる。なお正確には
準安定なＩＭＣやＩＭＣ構成元素の一部も若干存在す
る。
【００２４】
【実施例】ＩＭＣ分散Ａｌ合金粉末、素材の製造 1) 使用した原料塊 純Ａｌインゴット（純度９９．９％）、塊状Ｓｉ（純度
９８％以上）、純Ｍｇインゴット（純度９９．９９％）
を使用した。2) 秤量 仕込み組成はＡｌ−８．１ｗｔ％Ｍｇ−４．９ｗｔ％Ｓ
ｉとした。 当該組成比では、ＭｇとＳｉが全てＭｇ2
Ｓｉになったと仮定した場合、Ｍｇ2 Ｓｉの混合比率
（重量比）は全体の１３ｗｔ％となる。これはＭｇ2 Ｓ
ｉの化学量論組成がＭｇ−３８ｗｔ％Ｓｉからなること
に基づく。仕込重量は、Ａｌが８５０ｇ、Ｍｇ９３ｇ、
Ｓｉ５７ｇの計１ｋｇとした。
９８％以上）、純Ｍｇインゴット（純度９９．９９％）
を使用した。2) 秤量 仕込み組成はＡｌ−８．１ｗｔ％Ｍｇ−４．９ｗｔ％Ｓ
ｉとした。 当該組成比では、ＭｇとＳｉが全てＭｇ2
Ｓｉになったと仮定した場合、Ｍｇ2 Ｓｉの混合比率
（重量比）は全体の１３ｗｔ％となる。これはＭｇ2 Ｓ
ｉの化学量論組成がＭｇ−３８ｗｔ％Ｓｉからなること
に基づく。仕込重量は、Ａｌが８５０ｇ、Ｍｇ９３ｇ、
Ｓｉ５７ｇの計１ｋｇとした。
【００２５】3) 溶解 まず、純Ａｌインゴットと塊状Ｓｉをルツボへ充填し９
００℃にて大気中で溶解した。その後、既述溶湯中へ所
定の純Ｍｇインゴットを投入し溶解させた。この場合、
同時に３元素を溶解すると優先的にＭｇ2 Ｓｉが生成し
比重が軽い（＝１．９８、Ａｌが２．７）ため溶湯上面
にこれが浮遊してＡｌ中に混じらず目標とする合金塊が
得難い。4) 鋳造・凝固 染型を施した管状の金型中へ3)の溶湯表面の酸化物を除
去した後、鋳造しインゴットを得た。注湯開始温度は７
８０℃であった。5) 薄片状化 4)で得たインゴットに表面から切削加工を施し片状の切
削粉を高速で製造していった。当工程では、旋盤を用い
てインゴットに回転を与え切削歯（＝バイト）を水平移
動させることにより行った。主軸回転数：１８４５ｒｐ
ｍ、１切込量：１．５ｍｍであった。こうして得られた
切削粉（＝前処理粉）の外観を図３に示す。（幅）約１
ｍｍ×（長さ）最大１０ｍｍ×（厚さ）約１．５ｍｍレ
ベルの切削粉である。加工硬化しているため脆く容易に
破砕できる。当前処理粉の金属組成を図４に示した。組
成中には初晶と思われるＭｇ2 Ｓｉが２０μｍ弱のサイ
ズで分布し、点状の共晶と思われるＭｇ2 Ｓｉが分散し
ているが広域なα−Ａｌの点在も認められる。この初晶
は、Ｍｇ，Ｓｉの添加量が増大する程、そのサイズも上
昇し表１の様な結果が分かっている。
００℃にて大気中で溶解した。その後、既述溶湯中へ所
定の純Ｍｇインゴットを投入し溶解させた。この場合、
同時に３元素を溶解すると優先的にＭｇ2 Ｓｉが生成し
比重が軽い（＝１．９８、Ａｌが２．７）ため溶湯上面
にこれが浮遊してＡｌ中に混じらず目標とする合金塊が
得難い。4) 鋳造・凝固 染型を施した管状の金型中へ3)の溶湯表面の酸化物を除
去した後、鋳造しインゴットを得た。注湯開始温度は７
８０℃であった。5) 薄片状化 4)で得たインゴットに表面から切削加工を施し片状の切
削粉を高速で製造していった。当工程では、旋盤を用い
てインゴットに回転を与え切削歯（＝バイト）を水平移
動させることにより行った。主軸回転数：１８４５ｒｐ
ｍ、１切込量：１．５ｍｍであった。こうして得られた
切削粉（＝前処理粉）の外観を図３に示す。（幅）約１
ｍｍ×（長さ）最大１０ｍｍ×（厚さ）約１．５ｍｍレ
ベルの切削粉である。加工硬化しているため脆く容易に
破砕できる。当前処理粉の金属組成を図４に示した。組
成中には初晶と思われるＭｇ2 Ｓｉが２０μｍ弱のサイ
ズで分布し、点状の共晶と思われるＭｇ2 Ｓｉが分散し
ているが広域なα−Ａｌの点在も認められる。この初晶
は、Ｍｇ，Ｓｉの添加量が増大する程、そのサイズも上
昇し表１の様な結果が分かっている。
【００２６】
【表１】
【００２７】6) ＭＡ 高エネルギーボールミル容器中に既述の前処理粉を投入
し、強力に破砕した。アジテータ回転数は、２５０ｒｐ
ｍ、処理時間を２時間とした。また、融着の防止に用い
た分散剤（メタノール）は、既述のＸ＝１．０程度に抑
えた。回収したＭＡ粉末は、全回収量のうち≦１０６μ
ｍ径のものが約３２％、１０６〜３００μｍ径のものが
約６８％、残りが≧３００μｍであったが、いずれの粒
径のものも組成は極めて均一であった。一例として、１
０６〜３００μｍの粒の組織を図５に示した。Ａｌマト
リックス中に３μｍ以下のＭｇ2 Ｓｉが均一分散してい
る。こうした組成のものを得るには従来までの寸法では
ＭＡに６〜１０時間以上も要し、これに従ってＸ値も上
昇するために素材の脆化が問題となっていた。図５が示
すＭＡ粉末の固さはＨＶ１１５であり、従来のＭＡ粉の
当組成の硬さＨＶ２５０〜２８０と比べてかなり軟らか
く延性に富むことが分かる。
し、強力に破砕した。アジテータ回転数は、２５０ｒｐ
ｍ、処理時間を２時間とした。また、融着の防止に用い
た分散剤（メタノール）は、既述のＸ＝１．０程度に抑
えた。回収したＭＡ粉末は、全回収量のうち≦１０６μ
ｍ径のものが約３２％、１０６〜３００μｍ径のものが
約６８％、残りが≧３００μｍであったが、いずれの粒
径のものも組成は極めて均一であった。一例として、１
０６〜３００μｍの粒の組織を図５に示した。Ａｌマト
リックス中に３μｍ以下のＭｇ2 Ｓｉが均一分散してい
る。こうした組成のものを得るには従来までの寸法では
ＭＡに６〜１０時間以上も要し、これに従ってＸ値も上
昇するために素材の脆化が問題となっていた。図５が示
すＭＡ粉末の固さはＨＶ１１５であり、従来のＭＡ粉の
当組成の硬さＨＶ２５０〜２８０と比べてかなり軟らか
く延性に富むことが分かる。
【００２８】7), 8) ビレット、脱ガス 6)のＭＡ粉を金型に充填しφ４２×Ｌ４０の形状にプレ
スした。加圧力は約７ｔ／ｃｍ2 とした。これを６×１
０-4Torrで４５０℃、５時間脱ガスした。9) 熱間組成加工 粉末鍛造法によりピストン形状に熱間加工した。加工温
度は４００℃であった。
スした。加圧力は約７ｔ／ｃｍ2 とした。これを６×１
０-4Torrで４５０℃、５時間脱ガスした。9) 熱間組成加工 粉末鍛造法によりピストン形状に熱間加工した。加工温
度は４００℃であった。
【００２９】10) 当ピストンのピンボス領域の組織を図
６に示す。組成中には少なくとも２００μｍ四方の領域
には最大３μｍ以上のＭｇ2 Ｓｉは偏析していない。当
素材の硬さはＨＶ９０であり、従来までの同組成の素材
硬さＨＶ１３０〜１４０に対して軟らかく靱性に富んで
いることが分かる。
６に示す。組成中には少なくとも２００μｍ四方の領域
には最大３μｍ以上のＭｇ2 Ｓｉは偏析していない。当
素材の硬さはＨＶ９０であり、従来までの同組成の素材
硬さＨＶ１３０〜１４０に対して軟らかく靱性に富んで
いることが分かる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を得る
ことができる。 1. 出発原料に高価な粉末を用いないためＭＡ粉末、又
は素材製造のコストが低減できる。 2. ＭＡ粉末が短時間に大量に生産でき、低コスト化を
図ることができる。 3. ＭＡ処理時間が短くて済むため酸化も少なく、使用
する分散剤量も少なくて済むため炭化物の混入も少なく
なる。即ち、従来と同一組成のＭＡ粉末であっても硬さ
が低くなるためビレットの成形性が向上し、ひいては、
素材の靱性も向上する。 4. 溶解鋳造時に生成・混入する酸化物も後のＭＡで破
砕・微細化するため欠陥にならない。 5. 微量の添加元素があっても粉末を用いる従来法と違
って仕込組成が目標組成に近いものとなり秤量し易い。
ことができる。 1. 出発原料に高価な粉末を用いないためＭＡ粉末、又
は素材製造のコストが低減できる。 2. ＭＡ粉末が短時間に大量に生産でき、低コスト化を
図ることができる。 3. ＭＡ処理時間が短くて済むため酸化も少なく、使用
する分散剤量も少なくて済むため炭化物の混入も少なく
なる。即ち、従来と同一組成のＭＡ粉末であっても硬さ
が低くなるためビレットの成形性が向上し、ひいては、
素材の靱性も向上する。 4. 溶解鋳造時に生成・混入する酸化物も後のＭＡで破
砕・微細化するため欠陥にならない。 5. 微量の添加元素があっても粉末を用いる従来法と違
って仕込組成が目標組成に近いものとなり秤量し易い。
【図１】本発明に係る製造方法の工程説明図である。
【図２】本発明の実施に用いるアトライタの概要を説明
する図である。
する図である。
【図３】本発明に係る実施例であって、薄片状化した切
削粉を示す図面に代る写真である。
削粉を示す図面に代る写真である。
【図４】同実施例であって、前処理粉の金属組織を示す
図面に代る写真である。
図面に代る写真である。
【図５】本発明に係る実施例であって、ＭＡ粉の金属組
織を示す図面に代る写真である。
織を示す図面に代る写真である。
【図６】同実施例であって、粉末鋳造後の金属組織を示
す図面に代る写真である。
す図面に代る写真である。
【図７】解決の対象となった製造方法の工程を説明する
図である。
図である。
【図８】解決の対象となった製造方法の工程を説明する
図である。
図である。
１ アトライタ ２ アジテータ ４ ボール
【手続補正書】
【提出日】平成７年７月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】3) 溶解 まず、純Ａｌインゴットと塊状Ｓｉをルツボへ充填し９
００℃にて大気中で溶解した。その後、既述溶湯中へ所
定の純Ｍｇインゴットを投入し溶解させた。この場合、
同時に３元素を溶解すると優先的にＭｇ2 Ｓｉが生成し
比重が軽い（＝１．９８、Ａｌが２．７）ため溶湯上面
にこれが浮遊してＡｌ中に混じらず目標とする合金塊が
得難い。4) 鋳造・凝固 塗 型を施した管状の金型中へ3)の溶湯表面の酸化物を除
去した後、鋳造しインゴットを得た。注湯開始温度は７
８０℃であった。5) 薄片状化 4)で得たインゴットに表面から切削加工を施し片状の切
削粉を高速で製造していった。当工程では、旋盤を用い
てインゴットに回転を与え切削歯（＝バイト）を水平移
動させることにより行った。主軸回転数：１８４５ｒｐ
ｍ、１切込量：１．５ｍｍであった。こうして得られた
切削粉（＝前処理粉）の外観を図３に示す。（幅）約１
ｍｍ×（長さ）最大１０ｍｍ×（厚さ）約１．５ｍｍレ
ベルの切削粉である。加工硬化しているため脆く容易に
破砕できる。当前処理粉の金属組成を図４に示した。組
成中には初晶と思われるＭｇ2 Ｓｉが２０μｍ弱のサイ
ズで分布し、点状の共晶と思われるＭｇ2 Ｓｉが分散し
ているが広域なα−Ａｌの点在も認められる。この初晶
は、Ｍｇ，Ｓｉの添加量が増大する程、そのサイズも上
昇し表１の様な結果が分かっている。
００℃にて大気中で溶解した。その後、既述溶湯中へ所
定の純Ｍｇインゴットを投入し溶解させた。この場合、
同時に３元素を溶解すると優先的にＭｇ2 Ｓｉが生成し
比重が軽い（＝１．９８、Ａｌが２．７）ため溶湯上面
にこれが浮遊してＡｌ中に混じらず目標とする合金塊が
得難い。4) 鋳造・凝固 塗 型を施した管状の金型中へ3)の溶湯表面の酸化物を除
去した後、鋳造しインゴットを得た。注湯開始温度は７
８０℃であった。5) 薄片状化 4)で得たインゴットに表面から切削加工を施し片状の切
削粉を高速で製造していった。当工程では、旋盤を用い
てインゴットに回転を与え切削歯（＝バイト）を水平移
動させることにより行った。主軸回転数：１８４５ｒｐ
ｍ、１切込量：１．５ｍｍであった。こうして得られた
切削粉（＝前処理粉）の外観を図３に示す。（幅）約１
ｍｍ×（長さ）最大１０ｍｍ×（厚さ）約１．５ｍｍレ
ベルの切削粉である。加工硬化しているため脆く容易に
破砕できる。当前処理粉の金属組成を図４に示した。組
成中には初晶と思われるＭｇ2 Ｓｉが２０μｍ弱のサイ
ズで分布し、点状の共晶と思われるＭｇ2 Ｓｉが分散し
ているが広域なα−Ａｌの点在も認められる。この初晶
は、Ｍｇ，Ｓｉの添加量が増大する程、そのサイズも上
昇し表１の様な結果が分かっている。
Claims (7)
- 【請求項１】 インゴット状もしくは塊状の原料金属塊
を目的とする成分組成となるように秤量し、秤量した原
料金属塊を大気中で溶解し、得られた溶湯を鋳型へ鋳造
し、得られた合金塊を薄片状とし、しかる後に該薄片化
合金にメカニカルアロイング処理を施すことを含むこと
を特徴とする金属間化合物分散Ａｌ合金粉末の製造方
法。 - 【請求項２】 分散される金属間化合物の総量が全体の
５〜４０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載
の金属間化合物分散Ａｌ合金用粉末の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１〜請求項２のいずれか一の方法
によって製造した金属間化合物分散Ａｌ合金用粉末。 - 【請求項４】 請求項３に記載の金属間化合物分散Ａｌ
合金用粉末を用いて、ビレット成形，熱間塑性加工を施
して素材を得ることを特徴とする金属間化合物分散Ａｌ
合金の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４の方法によって製造した金属間
化合物分散Ａｌ合金。 - 【請求項６】 分散する金属間化合物粒子の粒径が最大
１０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の
金属間化合物分散Ａｌ合金。 - 【請求項７】 含有する炭素量が最大０．３ｗｔ％以下
であることを特徴とする請求項５に記載の金属間化合物
分散Ａｌ合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7158777A JPH08333601A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 金属間化合物分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7158777A JPH08333601A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 金属間化合物分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08333601A true JPH08333601A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15679116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7158777A Pending JPH08333601A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 金属間化合物分散Ａｌ合金と粉末並びにそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08333601A (ja) |
-
1995
- 1995-06-02 JP JP7158777A patent/JPH08333601A/ja active Pending
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