JPS59115453A - アルミニウム合金から成るディーゼルエンジンピストン用インサート - Google Patents

アルミニウム合金から成るディーゼルエンジンピストン用インサート

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JPS59115453A
JPS59115453A JP58230450A JP23045083A JPS59115453A JP S59115453 A JPS59115453 A JP S59115453A JP 58230450 A JP58230450 A JP 58230450A JP 23045083 A JP23045083 A JP 23045083A JP S59115453 A JPS59115453 A JP S59115453A
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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、粉末冶金により得られたケイ素含量12乃至
25チのアルミニウムーケイ素合金から成るディーゼル
エンジンピストン用インサートに係る。前記の如きイン
サートは、高温強度と機械加工性との双方が改良されて
おり同時に摩擦適性が良い。
自動車業界に於いては燃料節約を配慮して軽量材が使用
される傾向になりつつあることはよく知られている。こ
のため、アルミニウム及びアルミニウム合金が、遥かに
密度の高い鉄材料に代る重要な位置を占めるようになっ
てきた。
特にエンジンに関しては、ジャケット及びビストンの如
き摩擦を受ける部材の製造には現在ではアルミニウムー
ケイ素合金が使用される場合が多い。これは、周知の如
くケイ素が耐摩耗性の極めて大きい元素であるためであ
る。これらの合金は一般に、ある種の機械的特性の改良
に役立つ別の元素、例えば、銅、マグネシウム、ニッケ
ル、コバルトと、潤滑剤例えば、グラファイト、二硫化
モリブデンとを含有している。
しかし乍ら、昨今の傾向としてディーゼル業界では特に
エンジンの比出力が大きくなり、従って、エンジン構成
材料に作用する熱応力が次第に高くなっている。特にピ
ストンの第一リングみぞと上縁又は燃焼室を構成すべく
ピストンに配設され温度400℃に達するようなある種
の付加部材即ちインサートに於いて熱応力の増加が見ら
れる。
このような状況のもとで、前記の如きインサートの製造
にこれまで使用され得たA−812UNA−818UN
G、A−822UNKの如きアルミニウムーケイ素合金
では機械的強度の低下が生じる。この機械的強度は経時
的に減少して遂には十分でない値に至ることが判明した
アルミニウムーケイ素合金により得られる明白な利点、
即ち軽量性及び摩擦適性を失なわせること無く前記の欠
点を除去するために、出願人は研究を続け、均質で微細
な相の沈、@を生じさせる程度の鉄を前記合金に添合し
て該合金の高温強度を向上させ得ることを知見した。
このような合金の製造条件に関する詳細なテストの結果
より出願人は、鉄濃度2乃至8重量%が最適であること
を確認した。即ち、2重量%未満では高温強度は殆んど
変らない。また8重量%より多い量でも大した改良は得
られない。
アルミニウム中での鉄の溶解度が低いので、沈殿物の所
望の粉末度及び均質性を得るために、出願人は、一括し
て粉末冶金なる相称で知られる急凝固法、即ち分割状態
の金属が得られる方法を利用した。
即ち、適当量の鉄を予め添加したアルミニウムーケイ素
合金を溶融し、早過ぎる沈殿現象を完全に阻止するよう
に900℃より高温に加熱し、次に粒子への分割を確保
する適当な装置に於いて処理する。粒子への分割は微粉
砕によって行なわれ、この微粉砕には、ガスによる噴霧
化、又は機械的噴霧化とガス(空気、ヘリウム、アルゴ
ン)内での凝固とを順次行なう処理が用いられる。これ
により、粒度400μm未満の粉末が得られる。しかし
乍ら、凝固が生じる速度が、溶融合金を冷却金属面に吹
付けて噴霧化する場合よりも高いので厚み100μm未
鷹の偏平粒子(paillette)が形成される。こ
のように製造された粒子を冷間及び/又は熱間圧縮し次
に熱間鍛造及び/又は押出処理して緻密な状態の合金を
得、この合金からインサートを製造する。
前記の如く製造された合金の高温強度の測定値を更に詳
細に検討した結果出願人は、これらの値にある程度のム
ラがあることを確認し、これにより、粒子の粒度と厚み
とが沈殿物の粉末度に影響を与え従って高温での機械的
強度に影響を与えることを知見した。即ち、冷却速度が
高い程、粒子が小さいか又は薄く、比表面積が大きい。
従って沈殿物の粉末度が増す。この関係は顕微鏡観察に
よっても確認された。その結果、高温強度にどの程度の
向上を望むかに従って、分級を行なうか又は冷却速度の
調整を行なって粒子を選択する。
粒子の果す役割に関する研究を更に継続して出願人は、
超共融合金の場合、−次ケイ素グレーンの大きさが粒子
の大きさと同じ方向に変わる、即ち粒子が小さくなる程
ケイ素グレーンも小さくなることを知見した。また、−
次ケイ素ブレーンの粉末度の増加に伴なってアルミニウ
ムーケイ素合金の加工が容易になることも公知である。
従って本発明は、製造される合金の高温強度と機械加工
性とを同時に向上させ得る。
本発明に従って粉末冶金により得られるピストンインサ
ートは350乃至400℃の範囲の温度に対しても耐性
を有しており、耐熱性の点で極めてすぐれた性能を有す
る例として選択された例えばA−06MTの如き鋳造合
金よりも遥かにすぐれている。
出願人は、アルミニウムーケイ素合金の高温強度を鉄の
添加によってかなり改良することに成功し、更に、鉄よ
り遥かに少量のジルコニウムを同時に添加すると効果の
増進が得られることを知見した。この場合、0.2乃至
1.5重量%の濃度が最も有効であることが判明した。
前記の2種の元素が添加された本発明の合金の特徴は、
350℃に500時間維持した後にも高温強度の経時的
変化を実質的に生じないことである。
更に、アルミニウム中での溶解度と拡散率が小さい別の
元素、例えばニッケル、コバルト、セリウム、モリブデ
ン、クロム、チタン、バナジウムは、所望の特性に有利
に作用するので、ジルコニウムと代用又は併用してもよ
い。ジルコニウムと併用するときは、各々の濃度が2重
量%を超えないようにする。
実施例を用いて本発明を以下に説明する。
重量組成 Fe    2.80% 81  22.10% eu    1.07チ Ni    1.05チ Zr    O,59チ Mg    O,80チ を有するA−825UN  G  Fe、Zr 9イブ
の合金インゴットを溶融し、950℃乃至1000℃の
範囲の温度で空気中で噴霧化して粉末を収集した。収集
された粉末は、少くとも900重量%粒度400μm未
満であり顕微鏡で見ると鋳造の場合よりも遥かに微細で
均質な構造を有していた。
この粉末を粒度400−180μm及び63−20μm
の2つのロフトに分け、別々にプレスの直径95mの材
料収納シリンダ内で冷間圧縮してブルームを形成した。
このブルームを熱処理し、350℃に近い温度範囲で熱
間押出処理し、裁断及び加工して最終的に本発明のイン
サートを製造した。製造されたインサートを添付の第1
図に示す。
第1図は、ピストン半体1の軸を通る平面に沿った断面
図である。ピストンの第1リングみぞと上縁とを形成す
るインサート2と燃焼室を形成するインサート3とがピ
ストン1と一体的に配置されている。
これらのインサートに対して、顕微鏡観察、加工性テス
ト、摩擦テスト及び引張テストを実施した。
添付の第2図及び第3図は、倍率400倍の顕微鏡写真
を示す。第2図は粒度400−180μmの粉末から得
られた製品を示しており、−次ケイ素粒子の粒径は10
μm未満である。これに対して第3図は63−20μm
の粉末に関する写真であり、粒子はより微細で粒径は5
μm未満である。電子顕微鏡観察によっても、63−2
0μmの粉末の方が鉄に富む相の粉末度が高いことが判
明する。
加工性テストの結果はここでは示さないが、微細粒度の
粉末が合金の加工適性に有利な影響を与えることが確認
された。
摩擦テストの結果もまた。鉄及び/又はジルコニウム及
び/又は別の元素の添加によって高温合金の摩擦適性が
改良されることを示した。
つた。製造をこの温度で夫々1時間及び500時間維持
し、双方の場合の0.2 %伸び抵抗:RO62と最大
抵抗:Rmとを測定した。これと同時に比較のために、
すぐれた高温強度を有することが知られており鋳造及び
押出の顆次処理で製造された合金A−U6MT  に対
して同じ測実施例 テスト結果を以下の表に示す1、 本発明の合金は、350℃に1時間維持した後にはA−
U6MT  と同等の高温強度を有する。
この強度は350℃に維持する時間を500時間まで延
長しても低下しない。これに反してA−U6MT  で
は強度が半減する。
更にこの表より、使用粉末の粒度が微細な程高温強度が
高いことが明らかである。
本発明によれば、高温で長期間使用するためのエンジン
のピストンインサートをより好ましい加工条件下で製造
することができ、しかも得られたピストンが経時的に安
定な高い強度と良好な摩擦適性とを有する。本発明のイ
ンサートはディーゼルエンジンピストンに特に適してい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従って製造されたインサートを含むピ
ストンの断面図、 第2図及び第3図は本発明に従って製造され1・・・ピ
ストン半休、2.3・・・インサート。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 改良された高温強度及び加工性と良好な摩擦適性とを併
    せて有しており、2乃至8重量%の鉄を含有することを
    特徴とするディーゼルエンジンのピストン用インサート
    。 121 0.2乃至1.5重量%のジルコニウムを含有
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のイ
    ンサート。 (3)セリウムとモリブデンとクロムとニッケルとチタ
    ンとバナジウムとコバルトとから成るグループに属する
    元素を少くとも1種類含むことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項又は第2項に記載のインサート。 (4)各元素を2重量%未満の濃度で含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第3項に記載のインサート。
JP58230450A 1982-12-08 1983-12-06 アルミニウム合金から成るディーゼルエンジンピストン用インサート Granted JPS59115453A (ja)

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FR8220892 1982-12-08
FR8220892A FR2537656B1 (fr) 1982-12-08 1982-12-08 Inserts pour pistons de moteurs diesel en alliages d'aluminium-silicium ayant une resistance a chaud et une usinabilite ameliorees

Publications (2)

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JPS59115453A true JPS59115453A (ja) 1984-07-03
JPS6338541B2 JPS6338541B2 (ja) 1988-08-01

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EP (1) EP0112787B1 (ja)
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BR (1) BR8306735A (ja)
CA (1) CA1243505A (ja)
DE (1) DE3363099D1 (ja)
ES (1) ES8406636A1 (ja)
FR (1) FR2537656B1 (ja)

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