JPS58130203A - アルミニウム系粒子分散複合材料の製造方法 - Google Patents
アルミニウム系粒子分散複合材料の製造方法Info
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- JPS58130203A JPS58130203A JP1259382A JP1259382A JPS58130203A JP S58130203 A JPS58130203 A JP S58130203A JP 1259382 A JP1259382 A JP 1259382A JP 1259382 A JP1259382 A JP 1259382A JP S58130203 A JPS58130203 A JP S58130203A
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- powder
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアル之エクム系粒子分散複合材料の製造方法に
関する。
関する。
従来、粒子分散盤複合材料の製造方法においては、粉末
冶金法によるものが普及しており、近年提案され九溶製
法による場合、分散すべきセラミック粒子と！トリック
ス金属（合金）との濶れが悪（、を九、比重差のある場
合が多い九めに固相と液相との混合条件が良好でない綴
金せとなってお夛、セラミック粒子の混合においては前
処理方法がいくつか提案されているものの、セラミック
粒子の分散量は３０ｓ程度にとどまつ九。また、金属（
合金）粉末は機械的・化学的あるいは物理化学的方法な
ど各種の製法によって各種の性質をもつ九ものが得られ
るが、現今、金属粉末のコストは高価である。
冶金法によるものが普及しており、近年提案され九溶製
法による場合、分散すべきセラミック粒子と！トリック
ス金属（合金）との濶れが悪（、を九、比重差のある場
合が多い九めに固相と液相との混合条件が良好でない綴
金せとなってお夛、セラミック粒子の混合においては前
処理方法がいくつか提案されているものの、セラミック
粒子の分散量は３０ｓ程度にとどまつ九。また、金属（
合金）粉末は機械的・化学的あるいは物理化学的方法な
ど各種の製法によって各種の性質をもつ九ものが得られ
るが、現今、金属粉末のコストは高価である。
アルミニウム金金を大気中で機械的に強攪拌しつつ冷却
するととＫよって粉末化する方法は粒化法として知られ
ているが、この方法によって得られた粉末粒子の表面拡
酸化膜の薄膜で覆われて粒状化するため、粉末の酸化物
の含有量が通常の粉末製造法による４のよ〉多い。した
がって粉末冶金用の原料としては利用価値が低くなる。
するととＫよって粉末化する方法は粒化法として知られ
ているが、この方法によって得られた粉末粒子の表面拡
酸化膜の薄膜で覆われて粒状化するため、粉末の酸化物
の含有量が通常の粉末製造法による４のよ〉多い。した
がって粉末冶金用の原料としては利用価値が低くなる。
本発明は、この品位の合金粉末をセラミック粒子の給金
剤として使用することによル合金粉末の低コスト化を図
ると共に、有用表アルミニウム系粒子分散複合材料を提
供する。
剤として使用することによル合金粉末の低コスト化を図
ると共に、有用表アルミニウム系粒子分散複合材料を提
供する。
本発明において使用されるアル５ニウム系金金粉末は、
半溶融状態に加熱し九アル１ニウム合金を機械的に強攪
拌しつつ冷却するととＫよシ得られる合金粉末であって
、下記のものを包含する。
半溶融状態に加熱し九アル１ニウム合金を機械的に強攪
拌しつつ冷却するととＫよシ得られる合金粉末であって
、下記のものを包含する。
（ａ） アルミニウムー銅合金粉末
（ｂ） アルミニウムー鋼−マグネシウム合金粉末（
ｅ） アルミニウムー鋼−ケイ素合金粉末（ｄ）
アルミニウムーケイ素合金粉末（ｅ） フルミニラム
−ケイ素−ｉグネシク五食金粉末（ｆ） アルミニウ
ムーマグネシウム合金粉末（Ｊｒ） アルミニウムー
亜鉛−マグネシウム−銅合金粉末 半溶融状態に加熱し九アルミニウム合金を機械的に強攪
拌しつつ冷却することにより得られる合金粉末は、強攪
拌時の剪断速度と冷却時の冷却速度、換言すれば合金の
凝固速度を調節することによ）、種々の粒度分布をもつ
粉末が得られる。
ｅ） アルミニウムー鋼−ケイ素合金粉末（ｄ）
アルミニウムーケイ素合金粉末（ｅ） フルミニラム
−ケイ素−ｉグネシク五食金粉末（ｆ） アルミニウ
ムーマグネシウム合金粉末（Ｊｒ） アルミニウムー
亜鉛−マグネシウム−銅合金粉末 半溶融状態に加熱し九アルミニウム合金を機械的に強攪
拌しつつ冷却することにより得られる合金粉末は、強攪
拌時の剪断速度と冷却時の冷却速度、換言すれば合金の
凝固速度を調節することによ）、種々の粒度分布をもつ
粉末が得られる。
本発明による複合材料の製造方法は、上記のアルミニウ
ム系合金粉末（ａ）〜−）の群から選択された１種の合
金粉末と、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、炭化チタン
、炭化タングステン、窒化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、
ダイヤモンドの中から選ばれ九１種又はそれ以上のセラ
ミック粒子とを、セ？建ツク粒子の配合率が５５体積−
から９０体積Ｓｔでの範囲の所定の割合となるように混
合し、この拠金体を鍛造用金型内に充填し、予備圧粉後
、この混合粉末をアルｉｘ−りム合金粉末の同相分率が
〇−から９０−となるような温度範囲の所定の温度まで
加熱保持し、大気中にてアルミニウム金金粉末が半溶融
状態にある条件の下で圧縮成形（半溶融鍛造）を行ない
、凝固が完了するまで一定期間加圧保持する０同相状態
で予め均一分散させ、アルミニウム合金の半溶融温度に
おいて加圧することによシ、アルミニウム合金中の液相
成分が七ラミック粒子を堆シ巻くように浸透する過程を
とるため、得られる複合材料における分散粒子の分布は
均質であ〉、また、分散すべき粒子の配合率の高いもの
が得やすい。
ム系合金粉末（ａ）〜−）の群から選択された１種の合
金粉末と、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、炭化チタン
、炭化タングステン、窒化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、
ダイヤモンドの中から選ばれ九１種又はそれ以上のセラ
ミック粒子とを、セ？建ツク粒子の配合率が５５体積−
から９０体積Ｓｔでの範囲の所定の割合となるように混
合し、この拠金体を鍛造用金型内に充填し、予備圧粉後
、この混合粉末をアルｉｘ−りム合金粉末の同相分率が
〇−から９０−となるような温度範囲の所定の温度まで
加熱保持し、大気中にてアルミニウム金金粉末が半溶融
状態にある条件の下で圧縮成形（半溶融鍛造）を行ない
、凝固が完了するまで一定期間加圧保持する０同相状態
で予め均一分散させ、アルミニウム合金の半溶融温度に
おいて加圧することによシ、アルミニウム合金中の液相
成分が七ラミック粒子を堆シ巻くように浸透する過程を
とるため、得られる複合材料における分散粒子の分布は
均質であ〉、また、分散すべき粒子の配合率の高いもの
が得やすい。
セラミック粒子は粒子分散複合材料における強化材であ
シ、セラミック粒子の配合率が５５体積−から９０体積
−までの範囲の割合で合金粉末との複倉化が可能となる
。
シ、セラミック粒子の配合率が５５体積−から９０体積
−までの範囲の割合で合金粉末との複倉化が可能となる
。
マトリックス材あるいはセラミック粒子の結合材として
前記のアルミニウム合金を選んだ理由は、骸合金がアル
５ニウム系金金の中でも比較的広範囲の固相一液相共存
領域すなわち半溶融領域を有しているため、半溶融状態
下におけるアルミニウム合金の粉末化が容易となること
、及ヒ、アル建ニウム合金粉末とセラミック粒子との混
金物をアルミ＝りム合金粉末が半溶融状態の下で加圧成
形するととＫよシ、比較的小さい加圧力で嵐好な給金性
を保持する複合材料を提供すみことができるからである
。
前記のアルミニウム合金を選んだ理由は、骸合金がアル
５ニウム系金金の中でも比較的広範囲の固相一液相共存
領域すなわち半溶融領域を有しているため、半溶融状態
下におけるアルミニウム合金の粉末化が容易となること
、及ヒ、アル建ニウム合金粉末とセラミック粒子との混
金物をアルミ＝りム合金粉末が半溶融状態の下で加圧成
形するととＫよシ、比較的小さい加圧力で嵐好な給金性
を保持する複合材料を提供すみことができるからである
。
前記セラ建ツク粒子の配合率の上限を９０体積−に選定
し九理由は、これよシ高い配合率にすると、アルＺニウ
五合金粉末−セラミック粒子混合体を合金粉末の固相分
率が０チ近傍、換言するとはとんど液相成分からなる溶
融状態において鍛造加工を行なう場合でも合金相中の液
相成分の量が不足し、セラミック粒子相を十分堆シ巻く
ことができず、合金相とセラミック粒子相との嵐好な結
合度を得ることが困難にな）、そのために複合材料の内
部に亀裂が発生し易くなるからである。一方、半溶融鍛
造時のアルミニウム合金粉末の固相分率で上限を９０−
とし九理由は、液相成分が不足するからである。
し九理由は、これよシ高い配合率にすると、アルＺニウ
五合金粉末−セラミック粒子混合体を合金粉末の固相分
率が０チ近傍、換言するとはとんど液相成分からなる溶
融状態において鍛造加工を行なう場合でも合金相中の液
相成分の量が不足し、セラミック粒子相を十分堆シ巻く
ことができず、合金相とセラミック粒子相との嵐好な結
合度を得ることが困難にな）、そのために複合材料の内
部に亀裂が発生し易くなるからである。一方、半溶融鍛
造時のアルミニウム合金粉末の固相分率で上限を９０−
とし九理由は、液相成分が不足するからである。
セラ建ツク粒子の配合率の下限を５５体積饅に選定した
理由は、配合率をこれよ〉低くするト、セラミック相に
対するマトリックス相の量が過多とな〉、マトリックス
相がセラミック相を過剰に取り巻き、セツミック材料の
もつ優れた特性を十分く発揮させることができず、本発
明の特徴である粒子分散複合材料の特性がマトリックス
相の特質と相殺され、複合材料に付与すべき特徴が低減
するからである。
理由は、配合率をこれよ〉低くするト、セラミック相に
対するマトリックス相の量が過多とな〉、マトリックス
相がセラミック相を過剰に取り巻き、セツミック材料の
もつ優れた特性を十分く発揮させることができず、本発
明の特徴である粒子分散複合材料の特性がマトリックス
相の特質と相殺され、複合材料に付与すべき特徴が低減
するからである。
アルミニウム合金粉末とセラミック粒子との混合は固相
状態における粉末混合であること、又、両者の比重差が
均一混合に及ぼす影響は少ないなどの理由によシ、アル
ミニウム合金粉末中に均一に分散させ九セラミック粒子
の混合体を得ることが容易となる。
状態における粉末混合であること、又、両者の比重差が
均一混合に及ぼす影響は少ないなどの理由によシ、アル
ミニウム合金粉末中に均一に分散させ九セラミック粒子
の混合体を得ることが容易となる。
アルミニウム合金粉末とセラミック粒子の混合粉体は合
金粉末が半溶融状態下で所定の形状に鍛造成形される。
金粉末が半溶融状態下で所定の形状に鍛造成形される。
この鍛造成形手段は従来の粉末鍛造で使用されているプ
レスを用いればよい。金型には予め潤滑剤を塗布してお
き、この鍛造成形工程で得られる成形体の密度が通論密
度の９０〜９９チ程度となるように混合粉体を加圧する
ことが望ましい。混合粉体は半溶融状態にある成形性の
嵐い合金粉末が配合されているため、全体として瀧充満
及びアルミニウム合金粉末粒子間の結合が良好となる。
レスを用いればよい。金型には予め潤滑剤を塗布してお
き、この鍛造成形工程で得られる成形体の密度が通論密
度の９０〜９９チ程度となるように混合粉体を加圧する
ことが望ましい。混合粉体は半溶融状態にある成形性の
嵐い合金粉末が配合されているため、全体として瀧充満
及びアルミニウム合金粉末粒子間の結合が良好となる。
従って小さい加圧力で通論密度の９０〜９９−程度の密
度となる壜で加圧成形することができる。
度となる壜で加圧成形することができる。
以上の工程において、半溶融鍛造時には加圧力によ）ア
ルミニウム合金粉末粒子表面の酸化皮膜が部分的に破壊
され、合金粉末粒子の金属表面が露出すると共に、液相
成分の浸透を伴なって合金粉末粒子間で金属−金属接触
面が生じ石。そして金金物末の液相成分がセラミック粒
子間の間隙に充満し、半溶融状態の鍛造加圧過穐で成形
体は充分に緻密化され、内部に含まれる気孔も少ない。
ルミニウム合金粉末粒子表面の酸化皮膜が部分的に破壊
され、合金粉末粒子の金属表面が露出すると共に、液相
成分の浸透を伴なって合金粉末粒子間で金属−金属接触
面が生じ石。そして金金物末の液相成分がセラミック粒
子間の間隙に充満し、半溶融状態の鍛造加圧過穐で成形
体は充分に緻密化され、内部に含まれる気孔も少ない。
合金粉末粒子の同相成分とこれに接する他の合金な末粒
子の固相成分との結合４、相互の金属接触面においてな
される。これによ〉、アルミニウム金金基地中にセラき
ツク粒子を堆〉巻いた均一な粒子分散複合材料が得られ
る。又、粒子の粒度、分散すべき粒子の配合率、鍛造時
の温度、加圧力等の製造条件の選定によシ、種々の特性
を有する粒子分散複合材料を得ることがで暑る。
子の固相成分との結合４、相互の金属接触面においてな
される。これによ〉、アルミニウム金金基地中にセラき
ツク粒子を堆〉巻いた均一な粒子分散複合材料が得られ
る。又、粒子の粒度、分散すべき粒子の配合率、鍛造時
の温度、加圧力等の製造条件の選定によシ、種々の特性
を有する粒子分散複合材料を得ることがで暑る。
以下本発明の実施例について述べる。
実施例１
アルミニウム合金粉末として本発明の粉末化処理によシ
製造されたＡ３０５６金金粉末（−ＳＯＯμｍ）、及び
セラミック粒子としてα−Ａ Ｉ雪Ｏｓ（平均粒径２５
０μｍ）をセラミック粒子の配合率で５５体積−の割合
となるように配会し九。
製造されたＡ３０５６金金粉末（−ＳＯＯμｍ）、及び
セラミック粒子としてα−Ａ Ｉ雪Ｏｓ（平均粒径２５
０μｍ）をセラミック粒子の配合率で５５体積−の割合
となるように配会し九。
上記２種の粉末を十分に均−混合し、潤滑剤を金型の内
面に塗布し九後に、音源に混合粉末を充填すると共に予
備圧粉を行なった。これを加熱炉においてアル＜＝ラム
合金の固相分率が５０−となるように加熱し、その温度
で約１５分保持した後、直ちにプレス装置によりｓ合扮
体を鍛造成形しつつ、凝固が完了するまで一定期間加圧
保持して複合材料を得九〇この複合材料について硬度試
験を行なつ九結果を第１図に示す０実施例２ アルミニウム合金粉末として本発明の粉末化処理によ〕
製造され一＃：、ＡＳＯ５６合金粉末（−ＳＯＯμｍ）
及びセラミック粒子としてｇ−ＡｊｔＯｓ （平ｊｌ１
粒１１２５Ｏｐｍ）をセラミック粒子の配合率で７０体
積−の割合となるように配会し、実施例１と同様な成形
手段によ）アルミニウム合金の固相分率が３０ＩＩＩと
表る条件の下で鍛造成形し、複合材料を得喪。仁の複合
材料について硬度試験を行表った結果を第２図に示す。
面に塗布し九後に、音源に混合粉末を充填すると共に予
備圧粉を行なった。これを加熱炉においてアル＜＝ラム
合金の固相分率が５０−となるように加熱し、その温度
で約１５分保持した後、直ちにプレス装置によりｓ合扮
体を鍛造成形しつつ、凝固が完了するまで一定期間加圧
保持して複合材料を得九〇この複合材料について硬度試
験を行なつ九結果を第１図に示す０実施例２ アルミニウム合金粉末として本発明の粉末化処理によ〕
製造され一＃：、ＡＳＯ５６合金粉末（−ＳＯＯμｍ）
及びセラミック粒子としてｇ−ＡｊｔＯｓ （平ｊｌ１
粒１１２５Ｏｐｍ）をセラミック粒子の配合率で７０体
積−の割合となるように配会し、実施例１と同様な成形
手段によ）アルミニウム合金の固相分率が３０ＩＩＩと
表る条件の下で鍛造成形し、複合材料を得喪。仁の複合
材料について硬度試験を行表った結果を第２図に示す。
実施例３
アル１＝ウム金金粉末として本発明の粉末化処理によシ
製造され九Ａ３０５６合金粉末（−ＳＯＯ体積−および
９０体積−の割合となるように配合し、実施例１と同様
な成形手段によりアル（ニウム合金の固相分率が各々ｇ
ｏｓおよび〇−となゐ条件の下で鍛造成形し複合材料を
得た０ヒの複合材料について硬度試験を行なった結果を
実施例１および実施例２の結果と併せて第３図に示す。
製造され九Ａ３０５６合金粉末（−ＳＯＯ体積−および
９０体積−の割合となるように配合し、実施例１と同様
な成形手段によりアル（ニウム合金の固相分率が各々ｇ
ｏｓおよび〇−となゐ条件の下で鍛造成形し複合材料を
得た０ヒの複合材料について硬度試験を行なった結果を
実施例１および実施例２の結果と併せて第３図に示す。
実施例４
実施例１と同様に本発明の粉末住処１１により製造さｔ
したＡ７０７＄、Ａ３Ｇ３１、Ａ２０１１、Ａ６ＯＳＳ
の合金粉末（−５００ｐｍ ）及びセ″）イック粒子と
してａ−ＡｊｌＯｉ （平均粒＠２５Ｇｐｍ）をセラミ
ック粒子の配合率で各々８０体積−の割合となるように
配合し、実施例１と同様な成形手段によ如アルミエウ五
合金の同相分率が〇−となる条件の下で鍛造成形して、
種々のアルにニウム合金を給金剤とする複合材料を得た
。
したＡ７０７＄、Ａ３Ｇ３１、Ａ２０１１、Ａ６ＯＳＳ
の合金粉末（−５００ｐｍ ）及びセ″）イック粒子と
してａ−ＡｊｌＯｉ （平均粒＠２５Ｇｐｍ）をセラミ
ック粒子の配合率で各々８０体積−の割合となるように
配合し、実施例１と同様な成形手段によ如アルミエウ五
合金の同相分率が〇−となる条件の下で鍛造成形して、
種々のアルにニウム合金を給金剤とする複合材料を得た
。
本発明方法によって得られ九複合材料は、研削・研摩材
料（砥石）等の耐摩耗性、耐熱性材料に好適である。
料（砥石）等の耐摩耗性、耐熱性材料に好適である。
本発明方法の利点は次のとお）である。
１、 アルミニウム合金粉末がセラミック粒子を結合保
持する特性を利用し、健コストのアルミニウム合金粉末
を原料として有用な複合材料を得ることができる。
持する特性を利用し、健コストのアルミニウム合金粉末
を原料として有用な複合材料を得ることができる。
とによシ、半溶融鍛造され九アルミニウム合金中ＯＳＳ
成分が分散粒子であるセラミック粒子の間隙に充満する
。
成分が分散粒子であるセラミック粒子の間隙に充満する
。
よ 混金粉体中のアルミ＋りム合金が牛溶融状ＩＩＡＫ
ある条件の下で加圧することにより、粉末冶金法の場合
で主として固相状態下で加圧する圧粉焼結体よりも緻ｔ
Ｉ！ｉな複合体を得ることができ、また、加圧力も小さ
くてすむ。
ある条件の下で加圧することにより、粉末冶金法の場合
で主として固相状態下で加圧する圧粉焼結体よりも緻ｔ
Ｉ！ｉな複合体を得ることができ、また、加圧力も小さ
くてすむ。
以上、本発−をアル１＝りム合金について説明し九が、
比較的広範囲の固液共存領域を有する他の金属の合金に
対しても本発明を適用することが可能である。
比較的広範囲の固液共存領域を有する他の金属の合金に
対しても本発明を適用することが可能である。
第１ＷＡ社実施例１によって得喪複合材料についての硬
度試験の結果を示すグラフ図、第２ＷＪは実施例２によ
って得九複倉材料についての硬度試験の結果を示すグラ
ス図、ｊｌａ図はセライック含有率と硬度との関係を示
ナグ２７図である０ 第１ 図 第７図 加Ａ ７］ ＰＫｇｆ／ｒｎｍｚ 第５図 ５０ ６０ ７０ ８０ 、 ９０七
ラミ・ツク＠南卑＜４４９：）
度試験の結果を示すグラフ図、第２ＷＪは実施例２によ
って得九複倉材料についての硬度試験の結果を示すグラ
ス図、ｊｌａ図はセライック含有率と硬度との関係を示
ナグ２７図である０ 第１ 図 第７図 加Ａ ７］ ＰＫｇｆ／ｒｎｍｚ 第５図 ５０ ６０ ７０ ８０ 、 ９０七
ラミ・ツク＠南卑＜４４９：）
Claims (1)
- アルミニウム含金を固液共存領域となる温度まで加熱後
、この半溶融状態の合金を機械的に強攪拌しつつ冷却す
ることにより得られる固液共存領域を有するアル１＝ウ
ム金金粉末と；アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、炭化チ
タン、炭化タングステン、窒化ケイ素、立方晶窒化ホウ
素、ダイヤモンドの中から選ばれた１種又はそれ以上の
セラミック粒子とを；前記セラミック粒子の配合率が５
５体積チから９０体積−までの範囲の所定の割合となる
ように混合し、予備圧粉後、この混合圧粉体をアルミ二
り五合金粉末の固相分率が〇−から９０−となるような
温度範囲の所定の温度まで加熱保持し、大気中でアルミ
ニウム合金粉末が半溶融状態にある条件の下で圧縮成形
（半溶融鍛造）を行ない、凝固完了するまで一定期間加
圧保持して、セラミック粒子の配合率が高い複音材料を
得ることを特徴とする砥石等に使用されるアルミニウム
系粒子分散複金材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1259382A JPS58130203A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | アルミニウム系粒子分散複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1259382A JPS58130203A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | アルミニウム系粒子分散複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130203A true JPS58130203A (ja) | 1983-08-03 |
Family
ID=11809642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1259382A Pending JPS58130203A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | アルミニウム系粒子分散複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58130203A (ja) |
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| JPS6176629A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-19 | Manabu Kiuchi | 鉄系金属とセラミツクとからなる複合材の製造方法 |
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-
1982
- 1982-01-29 JP JP1259382A patent/JPS58130203A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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