JPS60131944A - 超耐熱耐摩耗アルミニウム合金およびその製造用複合粉末 - Google Patents
超耐熱耐摩耗アルミニウム合金およびその製造用複合粉末Info
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- JPS60131944A JPS60131944A JP58240296A JP24029683A JPS60131944A JP S60131944 A JPS60131944 A JP S60131944A JP 58240296 A JP58240296 A JP 58240296A JP 24029683 A JP24029683 A JP 24029683A JP S60131944 A JPS60131944 A JP S60131944A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (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、超耐熱耐摩耗Ａｊｌ’合金に係り、苛酷な条
件下での使用可能なアルミニウム合金およびその製造法
に関するものである。
件下での使用可能なアルミニウム合金およびその製造法
に関するものである。
近年、自動車用エンジンおよび航空機等の材料は、省エ
ネルギー・高性能化の必要から小型軽量化、高出力化が
図られ、それに伴ってピストン等に使用きれる材料は、
従来よりも高荷重・高温度の厳しい条件下での使用に耐
えることが要求されている。
ネルギー・高性能化の必要から小型軽量化、高出力化が
図られ、それに伴ってピストン等に使用きれる材料は、
従来よりも高荷重・高温度の厳しい条件下での使用に耐
えることが要求されている。
自動車用ピストンを例にとれば、従来のピストン用Ａ１
合金は、ＡＣ８ＢといったＡ７／ −Ｓ ｉ系の鋳造材
が用いられてσ）る。しかし鋳造法では、２０％以上の
高Ｓｉ量にすることは、偏析や初晶の粗大化の問題もあ
って、上記要求を満たすことは困難である。
合金は、ＡＣ８ＢといったＡ７／ −Ｓ ｉ系の鋳造材
が用いられてσ）る。しかし鋳造法では、２０％以上の
高Ｓｉ量にすることは、偏析や初晶の粗大化の問題もあ
って、上記要求を満たすことは困難である。
従って近年、急冷高Ｓｉ含有アルミニウム合金粉を出発
原料として用い熱間押出法等によって無気孔の均一微細
結晶粒の耐熱耐摩耗アルミニウム合金材ｊ訂の開発が開
始されている。
原料として用い熱間押出法等によって無気孔の均一微細
結晶粒の耐熱耐摩耗アルミニウム合金材ｊ訂の開発が開
始されている。
しかしながら、急冷粉末を用いる場合には、緻密化のた
めの成形時の加熱による粒成長等の問題もあり、おのず
と製造方法に限界がある。又急冷粉末中への分散粒子添
加口は技術的に困難である。
めの成形時の加熱による粒成長等の問題もあり、おのず
と製造方法に限界がある。又急冷粉末中への分散粒子添
加口は技術的に困難である。
つまり急冷法だけにもとすく分散粒子添加による強化に
よってより一層耐熱耐摩耗性を向上させることは、今ま
で実現していなかった。
よってより一層耐熱耐摩耗性を向上させることは、今ま
で実現していなかった。
本発明は係る従来技術の問題点を解決するためになされ
たものであり、メカニカルアロイングという新手法に上
って、過飽和固溶体・均−徴用結晶粒を有する急冷粉末
の長所を保存しくないし急冷粉末ト同様の効果を混合粉
のメカニカルアロイング処理それ自身によって得）つつ
、分散粒子添加による分散強化効果の重複による二愈の
効果によって、従来の鋳造材や溶製材ならびに最近開発
途上の急冷粉末による材料よりも優れた耐熱・耐摩耗性
を有するアルミニウム合金を提供することを目０勺とす
る。
たものであり、メカニカルアロイングという新手法に上
って、過飽和固溶体・均−徴用結晶粒を有する急冷粉末
の長所を保存しくないし急冷粉末ト同様の効果を混合粉
のメカニカルアロイング処理それ自身によって得）つつ
、分散粒子添加による分散強化効果の重複による二愈の
効果によって、従来の鋳造材や溶製材ならびに最近開発
途上の急冷粉末による材料よりも優れた耐熱・耐摩耗性
を有するアルミニウム合金を提供することを目０勺とす
る。
係る目的は、本発明によれば、急冷Ａｅ合金粉９９．５
〜９０容積％と炭素粉（黒鉛粉）０．５〜１０容積％と
をメカニカルアロイングして粉末を得、その粉末を型押
・焼結法、ホットプレス、焼結鍛造、粉末圧延、熱間静
水圧、熱間押出の各種成形処理を行うことによって得ら
れる。また急冷アルミニウム合金粉と同様な性質を、そ
れと同組成配合した混合粉と炭素粉（黒鉛粉）のメカニ
カルアロイングによって得られる。メカニカルアロイン
グ処理とその後の成形前の加熱中、成形体の熱処理中に
、当初の炭紫（黒鉛）は炭化物ＡＡ’４Ｃａになり、こ
れが細かく均一に分散して合金の強化に寄与する。
〜９０容積％と炭素粉（黒鉛粉）０．５〜１０容積％と
をメカニカルアロイングして粉末を得、その粉末を型押
・焼結法、ホットプレス、焼結鍛造、粉末圧延、熱間静
水圧、熱間押出の各種成形処理を行うことによって得ら
れる。また急冷アルミニウム合金粉と同様な性質を、そ
れと同組成配合した混合粉と炭素粉（黒鉛粉）のメカニ
カルアロイングによって得られる。メカニカルアロイン
グ処理とその後の成形前の加熱中、成形体の熱処理中に
、当初の炭紫（黒鉛）は炭化物ＡＡ’４Ｃａになり、こ
れが細かく均一に分散して合金の強化に寄与する。
以下、本発明のアルミニウム合金について説明する。
本発明は、急冷粉末の微細結晶粒等の効果によるマトリ
ックスの強化とメカニカルアロイングによる分散粒子（
Ａ（１４ｃＢ ）強化の相乗効果によって、Ｉ６を摩耗
性を維持したまま著しく耐熱江を向上させることができ
るとの知見に基づきなされたものである。
ックスの強化とメカニカルアロイングによる分散粒子（
Ａ（１４ｃＢ ）強化の相乗効果によって、Ｉ６を摩耗
性を維持したまま著しく耐熱江を向上させることができ
るとの知見に基づきなされたものである。
本発明において、メカニカルアロイング処理前の系材粉
として用いるＡｌｌ −Ｓ ｉ系急冷粉あるいは混合粉
においてＳｉ量を重量比５〜３０％と限定した理由は、
重量比５％Ｓｉ以下では、鋳造法で容易に製造できるし
しかも耐摩耗性が低いためであり、重量比３０％Ｓｔを
越えると耐摩耗性は高くなるが粉末の熱開成形およびそ
の後の塑性加工が困難になるためである。
として用いるＡｌｌ −Ｓ ｉ系急冷粉あるいは混合粉
においてＳｉ量を重量比５〜３０％と限定した理由は、
重量比５％Ｓｉ以下では、鋳造法で容易に製造できるし
しかも耐摩耗性が低いためであり、重量比３０％Ｓｔを
越えると耐摩耗性は高くなるが粉末の熱開成形およびそ
の後の塑性加工が困難になるためである。
Ｃｕは合金の熱処理による析出強化のために、Ｍｇは固
溶強化のために、目的に応じて添加する。室温強度が重
要でない場合には、無添加で場しつかえない。
溶強化のために、目的に応じて添加する。室温強度が重
要でない場合には、無添加で場しつかえない。
後のメカニカルアロイング処理や熱間加工によってＡ１
４Ｃ４という炭化物粒子となる炭素粉（黒鉛粉〕の容積
比を０．５〜１０％と限定した理由は、容積比０．５％
以下では分散強化の効果がなく、容積比１０％以上では
かえって脆くなり、メカニカルアロイング粉末の熱間成
形〃］１工および合金の塑性加工が困難となるためであ
る。
４Ｃ４という炭化物粒子となる炭素粉（黒鉛粉〕の容積
比を０．５〜１０％と限定した理由は、容積比０．５％
以下では分散強化の効果がなく、容積比１０％以上では
かえって脆くなり、メカニカルアロイング粉末の熱間成
形〃］１工および合金の塑性加工が困難となるためであ
る。
Ａ４＝Ｆｅ系急冷粉あるいは混合粉にふ・いてＦｅ量を
重量比２〜１２％と限定した理由は、電量比２％Ｆｅ以
下では耐熱耐摩耗の効果が少ないためであり、重量比Ｉ
２％Ｆｅ以上では、メカニカルアロイング処理後の粉末
の熱間加工性および合金の塑性加工性が悪くなるためで
ある。Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｅ。
重量比２〜１２％と限定した理由は、電量比２％Ｆｅ以
下では耐熱耐摩耗の効果が少ないためであり、重量比Ｉ
２％Ｆｅ以上では、メカニカルアロイング処理後の粉末
の熱間加工性および合金の塑性加工性が悪くなるためで
ある。Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｅ。
避
Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｍｏ 等の遷移金属の添加は、合金詩
画の一層の向上と粉末の成形加工性の向上のために添加
することが望ましいが、添加しなくても差しつかえはな
い。重量比７％以上添加しＦｅ量よりも多量になるよう
な場合でも全く問題はないけれども、その場合には高価
につくので、重量比７％以下と限定した。
画の一層の向上と粉末の成形加工性の向上のために添加
することが望ましいが、添加しなくても差しつかえはな
い。重量比７％以上添加しＦｅ量よりも多量になるよう
な場合でも全く問題はないけれども、その場合には高価
につくので、重量比７％以下と限定した。
Ａ（１−３ｉ−Ｆｅ系急冷粉あるいは混合粉と炭素粉（
黒鉛粉）をメカニカルアロイングすることは、ＡＩ −
Ｓ ｉ系とＡｎ −Ｆ ｅ系の両者の優れた性質を合せ
もたせる効果が得られるという知見にもとすいている。
黒鉛粉）をメカニカルアロイングすることは、ＡＩ −
Ｓ ｉ系とＡｎ −Ｆ ｅ系の両者の優れた性質を合せ
もたせる効果が得られるという知見にもとすいている。
杓に組成が重量比ｒｏ〜、”１ ” ４９６．”’Ｓ
ｉ 、重量比４〜６％Ｆｅとなるメカニカル・ア゛ロイ
ソゲ粉は、熱間加工性に優れ、しがもＡｆｆ合金の一般
的弱点である高熱膨張率を克服する効果があり、超耐熱
耐摩耗という脣性に加えて低熱膨張という性質を加味す
る。
ｉ 、重量比４〜６％Ｆｅとなるメカニカル・ア゛ロイ
ソゲ粉は、熱間加工性に優れ、しがもＡｆｆ合金の一般
的弱点である高熱膨張率を克服する効果があり、超耐熱
耐摩耗という脣性に加えて低熱膨張という性質を加味す
る。
アルミニウム粉のメカニカルアロイングは、アルミニウ
ム合金組成に依存して、十分に均一にメカニカルアロイ
ングする以前に造粒して塊状にな他の純金ｆｌとの混合
粉のメカニカルアロイングの場合に生じやすい。そのよ
うな場合には、水、油、有・成溶剤を適量（溶積比０．
０５〜３％）添加することによって造粒を防止し、十分
なメカニカルアロイングが確保されるようにしなければ
ならない。添加した水、油、有機溶剤は、熱間加工前の
メカニカルアロイング粉末ないしその成形体の加熱ある
いは脱気処理によって抜けるか、炭化物Ａｌ４Ｃ３とし
て分散する。
ム合金組成に依存して、十分に均一にメカニカルアロイ
ングする以前に造粒して塊状にな他の純金ｆｌとの混合
粉のメカニカルアロイングの場合に生じやすい。そのよ
うな場合には、水、油、有・成溶剤を適量（溶積比０．
０５〜３％）添加することによって造粒を防止し、十分
なメカニカルアロイングが確保されるようにしなければ
ならない。添加した水、油、有機溶剤は、熱間加工前の
メカニカルアロイング粉末ないしその成形体の加熱ある
いは脱気処理によって抜けるか、炭化物Ａｌ４Ｃ３とし
て分散する。
実施例１
ガスアトマイズ法で製造された１００メツシユ以下の急
冷アルミニウム合金粉末（組成Ａ７−１２Ｓｉ−５Ｆｅ
−４５Ｃｕ−１Ｍｇ ）と炭素粉（カーボンブラック
）とを、容積比で９７二３に混合し、乾式アトライク−
にて５時間処理した。粉末は、メカニカルアロイングに
よって造粒粗大化し、平均粒径約１ ｍｍとなり、組織
はメカニカルアロイング特有の波状になっている（第１
図参照）。Ｓｉの初品は全く見られない。粉末のマイク
ロビッカース硬さは、２５０を越える。
冷アルミニウム合金粉末（組成Ａ７−１２Ｓｉ−５Ｆｅ
−４５Ｃｕ−１Ｍｇ ）と炭素粉（カーボンブラック
）とを、容積比で９７二３に混合し、乾式アトライク−
にて５時間処理した。粉末は、メカニカルアロイングに
よって造粒粗大化し、平均粒径約１ ｍｍとなり、組織
はメカニカルアロイング特有の波状になっている（第１
図参照）。Ｓｉの初品は全く見られない。粉末のマイク
ロビッカース硬さは、２５０を越える。
上記粉末をＡβ製シースに入れ、４５０℃で２時間加熱
後、押出比１０：１で熱間押出成形を行った。
後、押出比１０：１で熱間押出成形を行った。
押出した本合金の諸性黄を第１表に示す。１０００倍程
度の光学顕微鏡では確認できないほど微細な組織を有し
３００℃で３０Ｋｇ／ｍｉを超える引張強さを有してい
る。又低熱膨張係数である。
度の光学顕微鏡では確認できないほど微細な組織を有し
３００℃で３０Ｋｇ／ｍｉを超える引張強さを有してい
る。又低熱膨張係数である。
実施例２
第２表記載の各種組成の急冷粉、混合粉と炭素粉（カー
ボンブラック〕或は黒鉛粉を乾式のボールミルにて１０
日間メカニカルアロイング処理し、その粉末を冷間静水
圧ブレス４ｔ／ｃＪ／Ｌで成形後、４５０℃で２時間加
熱し熱間押出成形加工を行った。得られな合金の密度、
ロックウェル硬さくＢスケール）、室温及び３００℃で
の引張強さを一層３表に示す。いずれも高温での強さに
優れており、単なる急冷粉のみからなる合金よりも、炭
素粉（或は黒鉛粉）とのメカニカルアロイング処理によ
って３００℃で１０’Ｋｇ／ｍｉ以上も高い引張強さを
有していることが確認できる。
ボンブラック〕或は黒鉛粉を乾式のボールミルにて１０
日間メカニカルアロイング処理し、その粉末を冷間静水
圧ブレス４ｔ／ｃＪ／Ｌで成形後、４５０℃で２時間加
熱し熱間押出成形加工を行った。得られな合金の密度、
ロックウェル硬さくＢスケール）、室温及び３００℃で
の引張強さを一層３表に示す。いずれも高温での強さに
優れており、単なる急冷粉のみからなる合金よりも、炭
素粉（或は黒鉛粉）とのメカニカルアロイング処理によ
って３００℃で１０’Ｋｇ／ｍｉ以上も高い引張強さを
有していることが確認できる。
第 ２ 表
第 ３ 表
第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）急冷アルミニウム合金粉または混合粉（純金属粉
ないし母合金粉からなる）を容積比で９９．５〜９０％
に対して炭素粉または黒雪粉を容積比で０．５〜１０％
混合し、メカニカルアロイングして得られる粉末をハ］
いて、型押・焼結法、ホットプレス、焼結鍛造、粉末圧
延、熱間静水圧プレス、熱間押出成形等により製造され
た超耐熱耐摩耗アルミニウム合金。 （２）急冷アルミニウム合金粉または混合粉が重量比で
Ｓｉ５〜３０％、Ｃｕ０〜５％、 Ｍｇ Ｏ〜２％、残
部Ａｆｆよりなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の超耐熱耐摩耗アルミニウム合金。 （８）急冷アルミニウム合金粉または混合粉が重量比で
Ｆｅ２〜１２％、Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃ
ｅ７ Ｔｉ、 Ｚｒ、Ｍ。 よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を０〜７％、
残部Ａｊｌ？よりなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の超耐熱耐摩耗アルミニウム合金。 （４）急冷アルミニウムまたは混合物が重量比でＳｉ５
〜１５９６、Ｆｅ２〜１２％、Ｃｕ０〜５％、Ｍｇ０〜
２％、Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｃｒ−、Ｍｎ、 Ｃｅ、 Ｔｉ
、 Ｚｒ、 Ｍｏ よりなる群より選ばれた１種又は２
種以上を０〜７％、残部Ａｌよりなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の超耐熱耐摩耗アルミニウム
合金。 （５）急冷アルミニウム合金粉または混合物を容積比で
９９．５〜９０％に対して炭素粉または黒鉛粉を容積比
で０５〜１０％混合し、更に潤滑剤として水、油、有ｉ
溶剤等を容量比で０．０５〜３％添加し、メカニカルア
ロイングし、得られた粉末を、型押・焼結法、ホットプ
レス、焼結鍛造、粉末圧延、静水圧プレス、熱間押出成
形等により製造することを特徴とする超耐熱耐摩耗アル
ミニウム合金の製造法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240296A JPS60131944A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 超耐熱耐摩耗アルミニウム合金およびその製造用複合粉末 |
| BR8406548A BR8406548A (pt) | 1983-12-19 | 1984-12-18 | Liga de aluminio reforcada por dispersao e resistente ao calor e ao desgaste e processo para a sua producao |
| EP84115701A EP0147769B1 (en) | 1983-12-19 | 1984-12-18 | Dispersion-strengthened heat- and wear-resistant aluminum alloy and process for producing same |
| DE8484115701T DE3483421D1 (de) | 1983-12-19 | 1984-12-18 | Dispersionsverstaerkte aluminiumlegierung mit guter abnutzungs- und hitzebestaendigkeit und verfahren zu ihrer herstellung. |
| US06/683,454 US4722751A (en) | 1983-12-19 | 1984-12-19 | Dispersion-strengthened heat- and wear-resistant aluminum alloy and process for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240296A JPS60131944A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 超耐熱耐摩耗アルミニウム合金およびその製造用複合粉末 |
Publications (2)
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| JPS60131944A true JPS60131944A (ja) | 1985-07-13 |
| JPH0474402B2 JPH0474402B2 (ja) | 1992-11-26 |
Family
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| JP58240296A Granted JPS60131944A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 超耐熱耐摩耗アルミニウム合金およびその製造用複合粉末 |
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| JP (1) | JPS60131944A (ja) |
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- 1983-12-19 JP JP58240296A patent/JPS60131944A/ja active Granted
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| JPH0474402B2 (ja) | 1992-11-26 |
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