JPH0841564A - Ｍｇ基複合材と、その製造方法 - Google Patents
Ｍｇ基複合材と、その製造方法Info
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- JPH0841564A JPH0841564A JP19912594A JP19912594A JPH0841564A JP H0841564 A JPH0841564 A JP H0841564A JP 19912594 A JP19912594 A JP 19912594A JP 19912594 A JP19912594 A JP 19912594A JP H0841564 A JPH0841564 A JP H0841564A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｍｇ−Ｓｉ系合金又はＭｇ−Ｘ−Ｓｉ系合金
（ＸはＡｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等のＭｇ合金
における合金元素）に強化材としてＳｉＣを添加して、
硬さ，耐摩耗性，高温クリープ強度を向上させたＭｇ基
複合材及びその製造方法を提供する。 【構成】 本発明はＭｇ−Ｓｉ系合金又はＭｇ−Ｘ−Ｓ
ｉ系合金（ＸはＡｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等の
Ｍｇ合金における合金元素）に、ＳｉＣ粒子を強化材と
して複合化させ、Ｍｇ2 Ｓｉ相とＳｉＣ粒子により強化
したＭｇ基複合材であり、このＭｇ基複合材を製造する
ため、Ｓｉ成分を除いたＭｇ合金溶湯に、所定量のＳｉ
Ｃ粒子を添加して均一に分散させたあと、０．３〜２．
０ｗｔ％のＳｉ成分を添加するＭｇ基複合材の製造方法
である。
（ＸはＡｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等のＭｇ合金
における合金元素）に強化材としてＳｉＣを添加して、
硬さ，耐摩耗性，高温クリープ強度を向上させたＭｇ基
複合材及びその製造方法を提供する。 【構成】 本発明はＭｇ−Ｓｉ系合金又はＭｇ−Ｘ−Ｓ
ｉ系合金（ＸはＡｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等の
Ｍｇ合金における合金元素）に、ＳｉＣ粒子を強化材と
して複合化させ、Ｍｇ2 Ｓｉ相とＳｉＣ粒子により強化
したＭｇ基複合材であり、このＭｇ基複合材を製造する
ため、Ｓｉ成分を除いたＭｇ合金溶湯に、所定量のＳｉ
Ｃ粒子を添加して均一に分散させたあと、０．３〜２．
０ｗｔ％のＳｉ成分を添加するＭｇ基複合材の製造方法
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強化材にＳｉＣを用い
た、Ｓｉを含むＭｇ基複合材と、その製造方法に関す
る。
た、Ｓｉを含むＭｇ基複合材と、その製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｍｇの溶湯にＳｉを添加して鋳造した場
合に、Ｍｇ中にＭｇ2 Ｓｉ相が晶出する。そしてこのＭ
ｇ2 Ｓｉ相によってＭｇ合金の硬さ、クリープ強度等が
改善されることは知られており、ＡＳ４１（Ｍｇ−４ｗ
ｔ％Ａｌ−１ｗｔ％Ｓｉ）等の合金がすでに実用化され
ている。またＭｇ合金の機械的性質を改善するため、こ
れに強化材を添加する複合化の手法が用いられており、
Ｍｇ合金中にＳｉＣ粒子を分散させた複合材も有望な複
合材の１つである。このような複合材の製造方法には粉
末法、加圧含浸法等々各種の方法があるが、強化材を混
入させる溶湯撹拌法がコスト的に最も有利である。
合に、Ｍｇ中にＭｇ2 Ｓｉ相が晶出する。そしてこのＭ
ｇ2 Ｓｉ相によってＭｇ合金の硬さ、クリープ強度等が
改善されることは知られており、ＡＳ４１（Ｍｇ−４ｗ
ｔ％Ａｌ−１ｗｔ％Ｓｉ）等の合金がすでに実用化され
ている。またＭｇ合金の機械的性質を改善するため、こ
れに強化材を添加する複合化の手法が用いられており、
Ｍｇ合金中にＳｉＣ粒子を分散させた複合材も有望な複
合材の１つである。このような複合材の製造方法には粉
末法、加圧含浸法等々各種の方法があるが、強化材を混
入させる溶湯撹拌法がコスト的に最も有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｍｇ−Ｓｉ系合金にお
いて、Ｍｇ2 Ｓｉ相は粒界近傍に晶出するため高温時の
粒界強度を高め高温クリープ強度を改善しうるが、その
体積率を高くすることが難しいため、硬さ，耐摩耗性を
向上させるには十分ではない。一方、ＳｉＣ粒子を強化
材とした場合、硬さ，耐摩耗性は向上させうるが、複合
化可能な粒子径に限界があるため、Ｍｇ2 Ｓｉ相のよう
に高温クリープ強度を改善するには到らない。また、前
記溶湯撹拌法においては、基材の溶湯に強化材の粒子を
添加した場合に、濡れ性などの問題により撹拌を加えて
も混入・分散が円滑におこなえない場合がある。たとえ
ばＭｇ−６ｗｔ％Ｚｎ合金の溶湯には、この方法によっ
て強化材のＳｉＣが円滑に混入分散できる。しかし、Ｍ
ｇ−６ｗｔ％Ｚｎ−１ｗｔ％Ｓｉ合金にＳｉＣ粒子を溶
湯撹拌法によって複合化しようとした場合には、ＳｉＣ
粒子が溶湯中に取り込めないという問題がある。これ
は、Ｍｇ中の合金元素のＳｉが、ＳｉＣ粒子とＭｇ合金
との複合化を阻げていることによる。本発明は、前記事
情に鑑みてなされたもので、前記問題点を解消するた
め、ＳｉＣ強化材により複合材全体を強化し、Ｓｉを含
むことによりＭｇ2 Ｓｉ相により粒界を強化し、これに
より硬さ，耐摩耗性，高温クリープ強度を同時に改善し
たＭｇ基複合材と、その製造方法を提供することを目的
とする。
いて、Ｍｇ2 Ｓｉ相は粒界近傍に晶出するため高温時の
粒界強度を高め高温クリープ強度を改善しうるが、その
体積率を高くすることが難しいため、硬さ，耐摩耗性を
向上させるには十分ではない。一方、ＳｉＣ粒子を強化
材とした場合、硬さ，耐摩耗性は向上させうるが、複合
化可能な粒子径に限界があるため、Ｍｇ2 Ｓｉ相のよう
に高温クリープ強度を改善するには到らない。また、前
記溶湯撹拌法においては、基材の溶湯に強化材の粒子を
添加した場合に、濡れ性などの問題により撹拌を加えて
も混入・分散が円滑におこなえない場合がある。たとえ
ばＭｇ−６ｗｔ％Ｚｎ合金の溶湯には、この方法によっ
て強化材のＳｉＣが円滑に混入分散できる。しかし、Ｍ
ｇ−６ｗｔ％Ｚｎ−１ｗｔ％Ｓｉ合金にＳｉＣ粒子を溶
湯撹拌法によって複合化しようとした場合には、ＳｉＣ
粒子が溶湯中に取り込めないという問題がある。これ
は、Ｍｇ中の合金元素のＳｉが、ＳｉＣ粒子とＭｇ合金
との複合化を阻げていることによる。本発明は、前記事
情に鑑みてなされたもので、前記問題点を解消するた
め、ＳｉＣ強化材により複合材全体を強化し、Ｓｉを含
むことによりＭｇ2 Ｓｉ相により粒界を強化し、これに
より硬さ，耐摩耗性，高温クリープ強度を同時に改善し
たＭｇ基複合材と、その製造方法を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
はＭｇ−Ｓｉ系合金又はＭｇ−Ｘ−Ｓｉ系合金（ＸはＡ
ｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等のＭｇ合金における
合金元素）に、ＳｉＣ粒子を強化材として複合化させ、
Ｍｇ2 Ｓｉ相とＳｉＣ粒子により強化したＭｇ基複合材
とすることにより前記課題を解消した。また本発明は前
記Ｍｇ基複合材の製造方法において、Ｓｉ成分を除いた
Ｍｇ合金溶湯に、所定量のＳｉＣ粒子を添加して均一に
分散させたあと、０．３〜２．０ｗｔ％のＳｉ成分を添
加するＭｇ基複合材の製造方法とすることにより前記課
題を解消した。本発明の方法によってＭｇ−Ｓｉ系合金
にＳｉＣが均一に分散でき、硬さ，耐摩耗性，高温クリ
ープ強度を同時に改善したＭｇ基複合材が得られる。
はＭｇ−Ｓｉ系合金又はＭｇ−Ｘ−Ｓｉ系合金（ＸはＡ
ｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等のＭｇ合金における
合金元素）に、ＳｉＣ粒子を強化材として複合化させ、
Ｍｇ2 Ｓｉ相とＳｉＣ粒子により強化したＭｇ基複合材
とすることにより前記課題を解消した。また本発明は前
記Ｍｇ基複合材の製造方法において、Ｓｉ成分を除いた
Ｍｇ合金溶湯に、所定量のＳｉＣ粒子を添加して均一に
分散させたあと、０．３〜２．０ｗｔ％のＳｉ成分を添
加するＭｇ基複合材の製造方法とすることにより前記課
題を解消した。本発明の方法によってＭｇ−Ｓｉ系合金
にＳｉＣが均一に分散でき、硬さ，耐摩耗性，高温クリ
ープ強度を同時に改善したＭｇ基複合材が得られる。
【０００５】本発明において対象とするＭｇ基合金は、
Ｍｇ−Ｓｉ系合金、及びＭｇ−Ｘ−Ｓｉ系合金である。
ここで、前記ＸはＡｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等
であり、Ｍｇ合金に含まれる代表的な元素である。複合
材のマトリックスとなる最終組成からなるＭｇ基合金に
おいて、その組成中のＳｉ成分を除いたＭｇ又はＭｇ合
金の溶湯をまず作る。これには電気抵抗炉などを用いて
材料を溶融し、組成を調製する。次に、この溶湯を溶湯
撹拌法によって撹拌を加えながら、所定量の強化材Ｓｉ
Ｃを先に添加し均一に分散させる。
Ｍｇ−Ｓｉ系合金、及びＭｇ−Ｘ−Ｓｉ系合金である。
ここで、前記ＸはＡｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等
であり、Ｍｇ合金に含まれる代表的な元素である。複合
材のマトリックスとなる最終組成からなるＭｇ基合金に
おいて、その組成中のＳｉ成分を除いたＭｇ又はＭｇ合
金の溶湯をまず作る。これには電気抵抗炉などを用いて
材料を溶融し、組成を調製する。次に、この溶湯を溶湯
撹拌法によって撹拌を加えながら、所定量の強化材Ｓｉ
Ｃを先に添加し均一に分散させる。
【０００６】次にＳｉＣを分散した前記溶湯にＳｉの所
定量を撹拌を継続しながら添加する。Ｓｉ濃度として
は、溶湯量に対し０．３〜２．０ｗｔ％の範囲のＳｉを
添加する。添加量が０．３％以下の場合はマトリックス
中に晶出するＭｇ2 Ｓｉ相の量が少なく、Ｓｉ添加の効
果が現れない。一方、２．０％以上では初晶のＭｇ2 Ｓ
ｉが多量に晶出し、また得られる合金の融点が高くな
り、鋳造性が悪くなる。なお、Ｓｉの添加にＳｉ粉末を
用いる場合は２００メッシュより粗い粒子のものを用い
る。この場合粒子が２００メッシュより細いと、溶湯中
で凝集し易くなり好ましくない。次に、晶出するＭｇ2
Ｓｉ相は、粗大な所謂支那文字型となるため、溶湯にＣ
ａを０．０５〜２ｗｔ％添加して粒状に改質する。この
範囲外の添加は効果がなく、又有害である。前記処理に
よって得られたＭｇ基複合材は、Ｍｇ2 Ｓｉ相と均一に
分散したＳｉＣ粒子とにより強化され、硬さと耐摩耗性
とクリープ強度の優れた複合材となる。
定量を撹拌を継続しながら添加する。Ｓｉ濃度として
は、溶湯量に対し０．３〜２．０ｗｔ％の範囲のＳｉを
添加する。添加量が０．３％以下の場合はマトリックス
中に晶出するＭｇ2 Ｓｉ相の量が少なく、Ｓｉ添加の効
果が現れない。一方、２．０％以上では初晶のＭｇ2 Ｓ
ｉが多量に晶出し、また得られる合金の融点が高くな
り、鋳造性が悪くなる。なお、Ｓｉの添加にＳｉ粉末を
用いる場合は２００メッシュより粗い粒子のものを用い
る。この場合粒子が２００メッシュより細いと、溶湯中
で凝集し易くなり好ましくない。次に、晶出するＭｇ2
Ｓｉ相は、粗大な所謂支那文字型となるため、溶湯にＣ
ａを０．０５〜２ｗｔ％添加して粒状に改質する。この
範囲外の添加は効果がなく、又有害である。前記処理に
よって得られたＭｇ基複合材は、Ｍｇ2 Ｓｉ相と均一に
分散したＳｉＣ粒子とにより強化され、硬さと耐摩耗性
とクリープ強度の優れた複合材となる。
【０００７】
【実施例】Ｍｇ−６ｗｔ％Ｚｎ合金を用い、これを図２
に示す電気抵抗炉にて溶解する。図において１は電気抵
抗炉で、２は電気抵抗炉１内の鉄ルツボ、３は鉄ルツボ
を載置したルツボ台、４は炉周辺に配置した加熱用の電
熱線である。この鉄ルツボ２内で前記合金材料を溶解し
溶湯５を得た。この溶湯にＣａを０．３ｗｔ％を添加
し、溶湯５を約６７０℃に保持しつつ、撹拌翼６によっ
て溶湯５を撹拌しながら平均粒子径１３μｍのＳｉＣ粒
子を、合金全量に対し、１０ｖｏｌ％を粒子投入管７を
利用して投入し、溶湯５内にＳｉＣ粒子を取り込んだ。
なお、導入管８よりＣＯ2 ＋０．５％ＳＦ6 混合ガスを
溶湯５の表面に送り込み、Ｍｇの消耗を防止しながら処
理した。次に前記撹拌を継続したまま、金属Ｓｉ粉末を
１ｗｔ％添加し、これを７１０℃まで昇温したあと、鋳
型に鋳込んだ。この結果、Ｍｇ2 Ｓｉ相と均一に分散し
たＳｉＣ粒子にて強化されたＭｇ基複合材が得られた。
図１にその金属組織（鋳放したままの状態）を示す。組
織中の薄いねずみ色のやや大きい粒状物がＭｇ2 Ｓｉ
相、濃いねずみ色の粒子がＳｉＣ粒子である。
に示す電気抵抗炉にて溶解する。図において１は電気抵
抗炉で、２は電気抵抗炉１内の鉄ルツボ、３は鉄ルツボ
を載置したルツボ台、４は炉周辺に配置した加熱用の電
熱線である。この鉄ルツボ２内で前記合金材料を溶解し
溶湯５を得た。この溶湯にＣａを０．３ｗｔ％を添加
し、溶湯５を約６７０℃に保持しつつ、撹拌翼６によっ
て溶湯５を撹拌しながら平均粒子径１３μｍのＳｉＣ粒
子を、合金全量に対し、１０ｖｏｌ％を粒子投入管７を
利用して投入し、溶湯５内にＳｉＣ粒子を取り込んだ。
なお、導入管８よりＣＯ2 ＋０．５％ＳＦ6 混合ガスを
溶湯５の表面に送り込み、Ｍｇの消耗を防止しながら処
理した。次に前記撹拌を継続したまま、金属Ｓｉ粉末を
１ｗｔ％添加し、これを７１０℃まで昇温したあと、鋳
型に鋳込んだ。この結果、Ｍｇ2 Ｓｉ相と均一に分散し
たＳｉＣ粒子にて強化されたＭｇ基複合材が得られた。
図１にその金属組織（鋳放したままの状態）を示す。組
織中の薄いねずみ色のやや大きい粒状物がＭｇ2 Ｓｉ
相、濃いねずみ色の粒子がＳｉＣ粒子である。
【０００８】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、Ｓｉを含む
Ｍｇ基複合材に対し、強化材にＳｉＣを添加して均一な
Ｍｇ基複合材が得られる。すなわちＳｉの添加量は融点
の関係から、上限は２ｗｔ％程度に限られてしまうため
晶出するＭｇ2 Ｓｉ量は、硬度，耐摩耗性を向上させる
には必ずしも十分な量ではなかったが、本発明の方法に
よりＳｉＣ粒子を複合化させることが可能となり、Ｍｇ
2 Ｓｉ相とＳｉＣ粒子とにより強化することにより、耐
摩耗性とクリープ強度に優れたＳｉを含むＭｇ基複合材
が得られた。
Ｍｇ基複合材に対し、強化材にＳｉＣを添加して均一な
Ｍｇ基複合材が得られる。すなわちＳｉの添加量は融点
の関係から、上限は２ｗｔ％程度に限られてしまうため
晶出するＭｇ2 Ｓｉ量は、硬度，耐摩耗性を向上させる
には必ずしも十分な量ではなかったが、本発明の方法に
よりＳｉＣ粒子を複合化させることが可能となり、Ｍｇ
2 Ｓｉ相とＳｉＣ粒子とにより強化することにより、耐
摩耗性とクリープ強度に優れたＳｉを含むＭｇ基複合材
が得られた。
【図１】本発明の製造方法によって得られた複合材の金
属組織を示す図面に代る写真である。
属組織を示す図面に代る写真である。
【図２】本発明の製造方法の実施要領を説明する図であ
る。
る。
１ 電気抵抗炉 ２ 鉄ルツボ ３ 溶湯 ４ 撹拌翼
【手続補正書】
【提出日】平成６年１１月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 Ｍｇ基複合材と、その製造方法
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｍｇ−Ｓｉ系合金又はＭｇ−Ｘ−Ｓｉ系
合金（ＸはＡｌ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｙ，希土類元素等のＭｇ
合金における合金元素）に、ＳｉＣ粒子を強化材として
複合化させ、Ｍｇ2 Ｓｉ相とＳｉＣ粒子により強化した
Ｍｇ基複合材。 - 【請求項２】 前記Ｍｇ基複合材の製造方法において、
Ｓｉ成分を除いたＭｇ合金溶湯に、所定量のＳｉＣ粒子
を添加して均一に分散させたあと、０．３〜２．０ｗｔ
％のＳｉ成分を添加することを特徴とするＭｇ基複合材
の製造方法。 - 【請求項３】 前記溶湯にＣａを０．０５〜２ｗｔ％を
添加することを特徴とする請求項２に記載のＭｇ基複合
材の製造方法。 - 【請求項４】 前記Ｓｉの添加にＳｉ粉末を用いる場合
は２００メッシュより粗い粉末を用いることを特徴とす
る請求項２に記載のＭｇ基複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19912594A JPH0841564A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | Ｍｇ基複合材と、その製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19912594A JPH0841564A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | Ｍｇ基複合材と、その製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841564A true JPH0841564A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=16402562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19912594A Pending JPH0841564A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | Ｍｇ基複合材と、その製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0841564A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052526B2 (en) | 2002-02-15 | 2006-05-30 | Toudai Tlo, Ltd. | Magnesium base composite material and its manufacturing method |
| CN1312308C (zh) * | 2004-05-24 | 2007-04-25 | 西安工业学院 | 固液原位反应制备不连续增强镁基复合材料的方法 |
| WO2012161484A2 (ko) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 한국생산기술연구원 | 실리콘화합물을 이용하여 제조된 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법 |
| US8562757B2 (en) | 2007-03-15 | 2013-10-22 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Mg-based alloy plated steel material |
| KR101335006B1 (ko) * | 2011-05-20 | 2013-12-02 | 한국생산기술연구원 | 실리콘화합물과 칼슘화합물을 이용하여 제조된 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법 |
| CN106756416A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 钦州市钦南区生产力促进中心 | 一种稀土合金复合材料及其制备方法 |
| CN110129608A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-16 | 哈尔滨理工大学 | SiC颗粒增强AZ91镁基复合材料及其制备方法、应用和散热器外壳 |
| CN110722157A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-24 | 中南大学 | 一种预氧化增强的医用锌/碳化硅纳米复合物及其制备方法 |
| CN111211215A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-05-29 | 杨锦祯 | 一种纳米复合热电材料及其制备方法 |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP19912594A patent/JPH0841564A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2012161484A2 (ko) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 한국생산기술연구원 | 실리콘화합물을 이용하여 제조된 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법 |
| WO2012161484A3 (ko) * | 2011-05-20 | 2013-01-17 | 한국생산기술연구원 | 실리콘화합물을 이용하여 제조된 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법 |
| KR101335006B1 (ko) * | 2011-05-20 | 2013-12-02 | 한국생산기술연구원 | 실리콘화합물과 칼슘화합물을 이용하여 제조된 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법 |
| KR101335010B1 (ko) * | 2011-05-20 | 2013-12-02 | 한국생산기술연구원 | 실리콘화합물을 이용하여 제조된 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법 |
| US9447482B2 (en) | 2011-05-20 | 2016-09-20 | Korea Institute Of Industrial Technology | Magnesium-based alloy produced using a silicon compound and method for producing same |
| CN106756416A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 钦州市钦南区生产力促进中心 | 一种稀土合金复合材料及其制备方法 |
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