JPS6141732A - 第2相金属粒子分散型合金の製造法 - Google Patents

第2相金属粒子分散型合金の製造法

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JPS6141732A
JPS6141732A JP16469584A JP16469584A JPS6141732A JP S6141732 A JPS6141732 A JP S6141732A JP 16469584 A JP16469584 A JP 16469584A JP 16469584 A JP16469584 A JP 16469584A JP S6141732 A JPS6141732 A JP S6141732A
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Takeshi Masumoto
健 増本
Akihisa Inoue
明久 井上
Nobuyoshi Yano
矢野 暢芳
Kunio Matsuzaki
邦男 松崎
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TPR Co Ltd
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Teikoku Piston Ring Co Ltd
Unitika Ltd
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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、母相中に微細な第2相金属粒子を均一に分散
させた第2相金属粒子分散型合金の製造法に関するもの
である。
従来1合金母相中に酸化物、炭化物等の第2相粒子が分
散した合金を製造する方法として、鋳造法が知られてい
るが、この鋳造法の冷却速度は約10℃/secと極め
て遅<、シかも酸化物、炭化物等は溶融金属との濡れ性
が悪く、また比重差も大きいため、この方法により得ら
れた材料は酸化物。
炭化物等の第2相粒子の偏析が大きく1局部的な耐摩耗
性の低下等9種々の問題が多かった。にの鋳造法により
製造された合金は2分散度が悪いため、近接効果が現れ
ず、特に超電導特性等の優れた特性は見い出されなかっ
た。
また1合金母相中に第2相金属粒子が分散した合金を製
造する方法として1例えばAl−Pb合金を水冷鋳造型
により鋳造する方法(日本金属学会秋期大会19B3.
10.一般講演概要集P、376)が提案されている。
しかし、水冷鋳造型による鋳造法においても、その冷却
速度は10” ’C/sec程度以下と低いために、母
相中に生成したpb粒子は500μm以上と極めて大き
く、また非常に大きな粒径のバラツキがあり、かつ不均
一に分布し、特性的にも強度斑が大きく1特に超伝導特
性等の優れた特性は十分に発現されなかった。
このように、上記鋳造法により得られた合金の第2相粒
子の分散性は、非常に悪いものであったが1合金中の第
2相金属粒子の分散性の改善を図った合金として特開昭
59−47341号公報及び特開昭59−47352号
公報がある。この公報には、非晶質合金及び非平衡結晶
質合金を製造する方法として。
近年注目を浴びている液体急冷法を用いて、第2相粒子
を分散させることが、その実施例には1粒径1μ−の−
C,TiC,BN 、粒径2μ−のrhoz、粒径3μ
s SiC,NbN、粒径5μ購のFe粒子が非晶質あ
るいは結晶質母相中に均一に分散した合金が記載されて
いる。この合金の特徴は、溶湯を相溶しない第2相粒子
(例えば炭化物、酸化物、金属。
合金)を溶湯と混合した後、液体急冷法により急冷凝固
することにあり、溶湯及び溶湯と相溶しない第2相粒子
を混合し、その混合体を急冷凝固し。
均一に分散させるものである。しかし、この製造方法に
より得られた合金中に含有される第2相粒子は、従来か
らみれば、第2相粒子の粒径及び分散性は改善されてい
るため、その合金は強靭で高強度な特性を有しているが
、前記したように粒径1〜5μ腸とまだ大きく1分散性
についても最近接粒子間隔が1〜100μ鴎とバラツキ
が大きいため9強度斑が生じる傾向にあり、いまだ十分
とはいえない。すなわち、急冷凝固する前の溶湯が合金
溶湯と種々の固体粒子との混合物であるため。
第2相粒子の粒径もミクロオーダーであり、また合金溶
湯と固体粒子との混合物を急冷凝固するため、自づと第
2相粒子の分散性にも限界があった。
本発明者らは、従来の第2相粒子分散型合金よりもさら
に微細な第2相金属粒子を母相中に均一に分散させた組
織を得ることを目的として鋭意研究した結果、2相分離
する合金を相溶した液体単相の溶湯状態から液体急冷法
により急冷凝固させると、上記の目的が達成されること
を見い出し。
得られた第2相金属粒子分散型合金が強度斑のない、し
かも超伝導特性等の優れた特性を有していることを見い
出し1本発明を完成した。
すなわち1本発明は2相分離する合金を溶融させて相溶
単相の溶湯を得1次いで得られた溶湯を液体急冷法で急
冷凝固させることを特徴とする母相中に微細な第2相金
属粒子が均一に分散してなる組織を有する第2相金属粒
子分散型合金の製造法である。
本発明では、まず2相分離する合金を溶融させて相溶し
た液体単相の溶湯を得ることが必要である。そのために
は9例えば2相分離する合金を。
その合金の融点よりも20〜250℃の高い温度で溶融
させればよい。
この場合、溶湯噴出用ノズル内で合金を溶解する際、溶
湯攪拌作用のある高周波加熱が良いが。
超音波振動を溶湯に与えて2相分離を抑える方法。
または、溶解用の高周波コイルとは別に内側に溶湯攪拌
用コイルを併設して合金の2相分離を抑える方法も好ま
しい結果を与える。また、溶湯噴出用ノズル内で合金を
溶解したあと、噴出孔までの経路の中で、堰又はセラミ
ックフィルターを設置し、溶湯中の合金成分の偏析を抑
えることも効果がある。
本発明にいう2相分離する合金とは、急冷凝固後第2相
金属粒子となる金属元素と母相の主金属元素とが2相分
離するような合金をいい、そのような合金として3例え
ばAt−Pb系合金、 Al−Pb−X(ただし、Xは
Sll Ge+ Sn、 Biである。)系合金があげ
られる。特にAl−Pb系合金においては、Pbが1〜
5原子%で残部が実質的にAlによりなる合金が好まし
く 、 At−Pb−X系合金においては、Pbl〜5
原子%* Sit Ge、 Sn+ Biからなる群よ
り選ばれた1種以上の元素で、Si5〜15原子%、 
5nlO原子%、 Sb 1.1原子%、 Bi 0.
8原子%が好ましい。
次に、上記で得た液体単相の溶湯を液体急冷法で急冷凝
固させる。この液体急冷法とは、溶融した金属1合金を
急速に冷却させ、その構造を凍結させてアモルファスと
する方法をいい1例えば片ロール法、双ロール法及び回
転液中紡糸法が特に有効であり、これらの方法は104
〜10” ’C/secの冷却速度を有している。この
片ロール法、双ロール法等により薄帯材料を製造するに
は2例えば溶湯中に液々分離、固液分離の状態が全くな
い、すなわち完全に相溶した液体単相の状態の温度より
ノズル孔を通して約300〜10000rpo+で回転
している直径30〜3000a+n+の例えば銅あるい
はCr鋼製のロールに噴出して1幅が約1〜300n+
mで厚さが約5〜500μmの薄帯材料を容易に得るこ
とができる。
また2回転液中紡糸法により細線材料を製造するには1
例えば溶湯中に液々分離、固液分離した状態が全くない
、すなわち完全に相溶した液体単相の状態の温度より、
ノズル孔を通しアルゴンガス背圧にて、50〜500r
pa+で回転するドラム内に遠心力により深さ1〜10
cmの冷媒膜中に噴出して、細線状材料を容易に得るこ
とができる。この際のノズルからの噴出溶湯と冷媒面と
のなす角度は、約20〜100度、噴出溶湯と冷媒面の
速度比は0.7〜0.9であることが好ましい。
このようにして相溶した液体単相の溶湯状態から液体急
冷法により急冷凝固させると1例えば98Al−2Pb
 (数字は原子%を示す、以下同様)では。
Alの母相中に粒径約40na+のpb粗粒子40〜1
100nの間隔で非常に均一に分散されていることが透
過電子顕微鏡観察により明らかとな、った、同様に88
A l−10Si−2Pb a元系合金では、 pb粗
粒子粒径は約30no+、粒子の間隔は約100no+
と極めて微細なpb粗粒子非常に均一に分散した合金が
得られている。
このように1本発明によれば、微細な第2相金属粒子が
均一に分散した組織を有する第2相金属粒子分散型合金
が得られ、この合金は強度斑もなく、特に超伝導特性な
どの優れた特性を有している。例えば、純AlのTc 
(超伝導遷移温度)が1.19にであるのに対し1本発
明により得られた第2相金属粒子分散型合金である98
A1−2Pb合金では、 4.16K。
88^1−10Sn−2Pb合金では、 4.96にと
Tcにおいて大きな向上がみられる。この特性の向上は
、第2相金属粒子が微小に微細で、かつ均一に分散され
たことによる近接効果のためであると考えられる。
この超伝導特性は、液体ヘリウムの液面計等各種工業用
材料の特性として非常に有用である。
以下3本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1〜10.比較例1 表1に示す各種組成からなるAl−Pb系合金及びAl
−Pb−X系合金をアルゴン雰囲気で溶融させて相溶し
た液体単相の溶湯を得た0次いで、この溶湯をアルゴン
噴出圧3.5kg/aJ、孔径0.12mmΦのルビー
製紡糸ノズルより320rpn+で回転している内径5
00IΦの円筒ドラム内に形成された温度4℃、深さ2
cmの回転冷却液体中に噴出して急冷凝固させて平均径
0.1mmΦの円形断面を有する連続細線を作成した。
また、比較のため、水冷鋳型を用いた鋳造法によりAl
−Pb合金作成した。製作条件は、あらかじめ275K
に銅製鋳型を冷やしておき、 Alとpbが相溶した温
度から急速に鋳込んだ8mmΦのインゴットを得た。さ
らに、溶融しているAl中にNbNを混合させ、 0.
3mmのノズル孔を通し、 5000rpmで回転して
いる直径100mmの銅製ロールにアルゴン噴出圧3 
kg/adで噴出して幅2o+o+厚さ40μmの薄帯
状試料を得た。
上記の本発明の製造法により得られたAl−Pb系及び
Al−Pb−X系合金、水冷鋳型により鋳造されたΔ1
−Pb合金及びAl−NbN急冷薄帯の組織及び超伝導
特性のひとつである超伝導遷移温度(Tc)について観
察、測定した結果を表1に示す。
なお、超伝導遷移温度(Tc)については、試料をクラ
イオスタンド内部に取り付け、それに希薄なヘリウムガ
スを充填し、液体ヘリウム中に浸漬した後5通常の四端
子法により試料の電気抵抗を測定した。また、 Al中
に分散させたpb及びpb金合金粒子径及び粒子間隔に
ついては、透過電子顕微鏡により観察した。
実施例1〜10は、第2相金属粒子の粒径が10〜IG
Onmと非常に微細であり、かつ第2相金属粒子の間隔
が40〜150nmと極めて均一であり、近接効果によ
りTcが大きく向上している。
また、水冷鋳型により鋳造された合金材料は。
第2相金属粒子の粒径及び分散性のバラツキが大きく、
近接効果はほとんどみられず、 Tcの向上はほとんど
みられなかった。また、比較例2は溶湯と相溶しない窒
化物を混合し、急冷凝固した薄帯材料も、第2相粒子が
大きく、さらに粒子の分散状態も均一性がまだ不十分な
ため、近接効果が十分に発現できていなかった。
特許出願人  増  本     健 ユニチカ株式会社 帝国ピストンリング株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2相分離する合金を溶融させて相溶した液体単相
    の溶湯を得、次いで得られた溶湯を液体急冷法で急冷凝
    固させることを特徴とする母相中に微細な第2相金属粒
    子が均一に分散してなる組織を有する第2相金属粒子分
    散型合金の製造法。
  2. (2)2相分離する合金が、Al−Pb系合金である特
    許請求の範囲第1項記載の製造法。
  3. (3)2相分離する合金が、Al−Pb−X(ただし、
    XはSi、Ge、Sn、Biである、)系合金である特
    許請求の範囲第1項記載の製造法。
JP16469584A 1984-08-06 1984-08-06 第2相金属粒子分散型合金の製造法 Granted JPS6141732A (ja)

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JPH0524210B2 JPH0524210B2 (ja) 1993-04-07

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5318641A (en) * 1990-06-08 1994-06-07 Tsuyoshi Masumoto Particle-dispersion type amorphous aluminum-alloy having high strength
JP2008231519A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Honda Motor Co Ltd 準結晶粒子分散アルミニウム合金およびその製造方法
JP2008248343A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Honda Motor Co Ltd アルミニウム基合金
CN106282673A (zh) * 2015-06-12 2017-01-04 中国科学院金属研究所 一种含Bi元素的具有弥散型复合凝固组织的Al-Pb合金及其制备方法

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