JPS5891140A - 高力金属合金材料及びその形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉末金属形成方法によシ形成される高力金属
合金材料及びかかる合金材料を形成する方法に間する。

より詳しく云うと、本発明は、高力金属合金材料、並び
に１延性のある金属の充填材料の粒子とより強力な予め
合金化した材料（ｐｒｓａｌｌｏｙａｄ　ｍａｔ＠ｒｉ
ｍｌ　）の粒子との混合物をつくり、かかる混合物を粉
末圧延処理することによりかかる高力金属合金材料を形
成する方法に関する。

粉末冶金は、現在、同様な組成の合金から鋳造される鋳
造品と少なくとも同等の物理的及び化学的特性を有する
構造体をつくるのに使用されている。しかしながら、従
来の粉末冶金技術は、多くの合金組成物に関しては使用
することができない。

例えば、予め合金化した材料の粒子から高カアルｉニウ
ム合金をつくろうとする場合に従来の粉末冶金技術を利
用すると、所望の物理的特性を有していない構造物が得
られる場合が往々にしである。

本発明は、従来技術が有するかかる欠点に鑑みてなされ
たもので、ある。上記したように、本発明は、金属充填
材料の粒子と濃縮した（　ｅｎｒｉｃｈ＠ｄ）合金材料
の粒子との混合物をつ＜シ、次に粉末圧延技術により所
望の構造体を形成することにより粉末金属物品をつくる
方法を提供するものである。

本発明の−の観点によれば、最終金属合金材料よりも合
金成分が少なくとも１０チ多く存在する濃縮合金材料を
形成する工程と、前記濃縮合金材料から４０メツシエ以
下の粒度を有する多数の粒子を形成する工程と、前記濃
縮合金材料の粒子を４０メ、シー以下の粒度を有する金
属充填材料の粒子と混合して最終金属合金材料の合金成
分量を有する粉末混合物を形成する工相と、前記粉末混
合物を粉末圧延機（ｐｏｗｄ＠ｒ−ｒｏｌｌｉｎｇ　ｍ
１ｌｌ　）にかけて圧縮することにより理論値の少なく
とも８〇−の密度を有する凝固体を形成する工程と、前
記凝固体を粒子相互間の結合と合金成分の拡散をもたら
すのに充分な温度で焼結することにより所望の化学組成
を有する金属合金材料の均質体を形成する工程とを備え
た所定の化学組成の高力金属合金材料を形成する方法が
提供されている。

本発明の好ましい形態に２いては、本発明は粉末金属の
ストリップあるいはシートを製造する独特な方法に関す
る。この方法は、金属充填材料と所望の組成を有する濃
縮合金即ち予め合金化された材料とからなる粒子混合物
を形成し、次に、かかる混合物を粉末圧延処理すること
によシ行なうことができる。

金属充填材料は、濃縮した合金材料のバインダとして作
用するもので、延性のある純金属であってもよく、ある
いは延性のある合金であってもよい。代表的な金属充填
材料としては、アルミニウム及びチタンがあるが、これ
らの金属に限定されるものではない。

濃縮合金材料は、充填材料の物理的性質を高めるもので
あれば、いずれの合金であってもよい。

濃縮合金材料中の金属が充填材料中に容易に拡散しない
場合には、この金属の最終所望量の少なくとも一部を充
填材料に加えるかあるいは充填材料と合金化することが
できる。

以下、本発明を、重量で６．５−の亜鉛と、２．５優の
マグネシウムと、１．５１１ｇの鋼と、残シがアルミニ
ウムとからなる組成の粉末金属ストリップ又はシートの
製造に関して主に説明する。

先づ、全ての合金成分が最終焼結製品よりも５０％富化
されている濃縮合金組成物をつくった。

次に、この合金組成物を、４０メツシ為以下の平均粒度
を有する濃縮合金粒子とするのに充分な程度まで、従来
の方法で粉砕した。これらの濃縮した合金粒子を次に、
４０メ、シェ以下の平均粒度を有すると純アルミニウム
の充填剤粒子と、純アルミニウムの充填剤粒子１部に対
して濃縮合金２部の割合で混合した１次に、この混合物
を、表層（５ｕｒｆａｅ＠ｌａｙ＠ｒ　）を何ら使用す
ることなく、従来の手段によシ粉末圧延し九、純粋な軟
かいアルミニウムは充填材料として作用し、硬くて変形
しない濃縮合金粒子を封入した０次に１焼結を行なった
ところ、合金成分は拡散により殆んど全体的に再分配さ
れていることが顕微鐘組織によりわかった。この焼結し
たストリ、！は、７５チの圧下（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　
）処理と熱処理を行なったところ、極限引張強さが８３
．０　ｋｍｌ　、０．２　％降伏強さが７１．０　ｋｓ
ｌ　、そして伸びが１３．５１という引張特性を示した
。

上記方法により得られた材料は満足のいく物理的特性を
示すことがわかったが、最終製品におけるコバルトの拡
散の均一性に関する問題が生じた。

かかる問題点を極力抑えるため、コバルト金属の濃度を
最終製品におけるコバルトの所望量と等しくして、上記
のようにして濃縮合金をつくった。

残りの全ての合金成分は最終製品のものよりも５０％多
かった。この濃縮合金材料を粉砕して４０メ、シェ以下
の平均粒度を有する粒子にし、この粒子の２部を４０メ
、シ凰以下の粒度とし九９９．６％のアルミニウムと０
．４９６のコバルトとからなる充填材料の１部と混合し
た。この混合物を粉末圧延機のホ、ノ豐に入れ、ロール
のニップ（ｎｉｐ　）間に供給して比較的密な（理論密
度の９５チ以上の）製品を得た。この圧縮されたスト＋
３，７’を次に、不活性雰囲気において約４８２乃至５
３８℃（約９０α乃至１１００’Ｆ）の温度で２時間焼
結処理し、濃縮合金材料に含まれる合金成分を拡散させ
ることにより、粒子相互間の結合を高めるとともに均質
化を施こした。得られたストリ、！材料は優れた物理的
特性を呈し、かつ、コバルトは最終材料の全体に均一に
分散していた。

このストリ、！材料の性質は、冷間圧下（ｃｏｌｄｒ＠
ｄｕｃｔｌｏｎ　）処理を行ない続いて燻処理を行なう
ことにより更に最適なものとすることができる。

本発明をなすにあたり、種々の合金組成物について検討
を行なった。しかしながら、現在までまに研究されてき
た高カアルｉニウム合金は、公称重量組成が亜鉛６．５
チ、マグネシウム２．５Ｌ、銅１．５％、コバルト０．
４％、そして残りがアルミニウムの合金である。本発明
において検討を行なった濃縮合金は、亜鉛が７．１５乃
至９．７５チ、マグネシウムが２．７５乃至３．７５％
、銅が１．６５乃至２．２５％、コバルトが０．４％と
いうように、組成範囲が広がっている。これらは、１０
，２０゜４０及び５０％の濃縮率を示す亀のであり、９
９．６係のアルミニウムと０．４１のコバルトからなる
充填材料と、充填材料に対する濃縮合金の比率で−１０
：真、５：１，５：２及び２：１でそれぞれ混合される
。現在までのところ、５０％の濃縮合金が最良の結果を
示したが、これは濃縮率の限界を示すものではなく、濃
縮率、をより一層高くすることができる。本発明におい
ては、濃縮係数は約１０乃至９０％の範囲とすることが
できる。

多くの因子が最終製品の物理的性質に影響を及ぼす。し
かしながら、最大の引張特性は、−１００メツシユの粉
末体を用いてつくられた上記の公称組成を有するアルミ
ニウムを基体とするストリッ！であって、５０％の濃縮
合金材料を使用し、７９優の冷間圧下を行ない、約４８
２℃（９００下）で溶体化処理を含む像処理を行なった
後、水冷し、約１２１℃（２ｓｏｙ）で２４時間時効化
処理して得られたものについて得られた。このストリ、
グは、極限引張強さが約６５３８に９／ｄ（９３０００
ｐｍｉ）で、０．２係オフセ、ト降伏強さが約５’８３
５ｋｌＦ／ａｉ　（９３０００ｐｓｉ　）で、全伸び率
が１３．５優であった。

更に、本発明によれば、チタンを基体とじ九高力金属合
金材料も容易に得ることができる。多くの場合、かかる
合金は４０メ、シー以下の純チタン粒子を、２５重量俤
のチタンと４５重量％のアルミニウムと３０重量％のバ
ナジウムとからなる濃縮合金材料の４０メ、シェ以下の
粒子と所望の比率で混合し、この混合物を従来の粉末圧
延技術により処理して理論値の約８０憾の密度を有する
最終材料を得ることによシ形成することができる。

以上のように、現時点において本発明の好ましい実施例
と考えられるものについて記載したが、種々の変更と修
正を本発明の精神と範囲とから逸脱することなくなし得
るのは当業者にとって自明であるので、本発明の範囲は
特許請求の範囲の記ｅｔｃ基づいて定められるべきもの
である。

−ベニ−５・ｉ゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１Ｊ　ｋＩＨ盆属金属合金材料も台金成分が少ｔｌ　
   （ともｌＯ僑多く存在する濃縮合金材料を形成し、Ａｄ
   記、４縮合金材料から４０７ツ７ｊ−以下の粒度をＭす
   る多数の粒子を形成し、前日己−縮合金材料の種子ｔ４
   ０メツシー以下の粒度を有する金ｋｇ４−ｉ填材料の粒
   子と混合して・最終金属合金材料の合金成分ｋを有する
   粉末混合物を形成し、前記粉末混合物を扮末圧砥模にか
   けて圧縮することによシ理論埴の少なくとも８０％の密
   度を有する凝固体を形成し、―Ｉｊ記凝固体を粒子相互
   間の結合と合金成分の拡散をもたらすのに充分な偏度で
   焼結することによシ所望の化学組成を有する金属合金材
   料の均質体を形成する方法により得られる所定の化学組
   成を有する一力金属合金材料。 （２）　　＝ｏ配金−属充填材料の粒子は°γルミニウ
   ム。 アルミニウム合菫及びこれらの混合物よりなる群から１
   ｓばれる材料から形成されることを特徴とする特奸Ｉ求
   の範囲第１項に記載の高力金属合金材料。 （３）　　前記金属充填材料の粒子はチタン、チタン合
   金及びこれらの混合物よりなる群から選ばれる材料から
   形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の高力金属合金材料。 （５）　　前記濃縮合金材料は更にコバルトを含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の高力金属合
   金材料。 （６）　前記濃縮合金材料は約７．１５乃至９．７５重
   ｔチの曲鉛と、約２．７５乃至３．７５　ｉｋ量チのマ
   グネシウムと、約１．６５乃至２．２５重１１の銅を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の高力
   金属合金材料。 （７）　　前記濃縮合金材料は更に約０．４１ｋｉｉ−
   のコバルトを含むことを特徴とする特許請求の範＠ｉ第
   ６項に記載の高力金属合金材料。 （８）前記金属充填材料は約０．４重を−のコバルトを
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第７墳に記載の高
   力金属合金材料。 （９）　　最終金属合金材料よりも合金取分が少なくと
   も１０嘔多く存在する濃縮合金材料を形成する工程と、 １紀７濃縮合金材料から４０メツシエ以下の粒度を有す
   る多数の粒子を形成する工程と、前記濃縮合金材料の粒
   子を４０メ、シ島以下の粒度を有する金属充填材料の粒
   子と混合して最終金属合金材料の合金成分量を有する粉
   末混合物を形成する工程と、 前記粉末混合物を粉末圧姑機にかけて圧縮することによ
   り理論値の少々くとも８０チの密度を有する凝固体を形
   成する工程と、 前記凝固体を粒子相互間の結合と合金成分の拡散をもた
   らすのに充分な温度で焼結することにより所望の化学組
   成を有する金属合金材料の均質体を形成する工程とを備
   えてなる所定の化学組成を有する高力金属合金材料の形
   成方法。 叫　前記金属充填材料の粒子社アルミニウム。 アルミニウム合金及びこれらの混合物よりなる群から選
   ばれる材料から形成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第９項に記載の高力金属合金材料の形成方法。 Ｑｌ　　前記金属充填材料の粒子はチタン、チタン合金
   及びこれらの混合物よυなる群から選ばれる材料から形
   成されることを特徴とする特ＩＷｉｉｌ求の範囲第９項
   に記載の高力金属合金材料の形成方法。 （６）　前記濃縮合金材料はアルミニウム、亜鉛。 マグネシウム及び銅を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第９項に記載の高力金属合金材料の形成方法。 ◇湯　前記濃縮合金材料は更にコバルトを含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の高力金属合金
   材料の形成方法。 α◆　前記濃縮合金は約７．１５乃至９．７５重量％の
   亜鉛と、約２．７５乃至３．７５重量−のマグネシウム
   と、約１．６５乃至２．２５重量％の銅を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の高力金属合金
   材料の形成方法。 （至）前記濃縮合金は約０．４重量％のコバルトをよむ
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の高力
   金属合金材料の形成方法。 ａＱ　　前記金属充填材料は約０．４重量％のコバルト
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載
   の高力金属合金材料の形成方法。 ａη　前記濃縮金属合金材料は合金成分量が最終金属合
   金材料よりも約１０乃至９０優濃縮されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第９項に記載の高力金属合金材
   料の形成方法。