JPS6289832A - Ａ１合金複合材料用ａ１合金及びａ１合金複合材料 - Google Patents
Ａ１合金複合材料用ａ１合金及びａ１合金複合材料Info
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- JPS6289832A JPS6289832A JP22975385A JP22975385A JPS6289832A JP S6289832 A JPS6289832 A JP S6289832A JP 22975385 A JP22975385 A JP 22975385A JP 22975385 A JP22975385 A JP 22975385A JP S6289832 A JPS6289832 A JP S6289832A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、比弾性、比強度、耐熱性、耐庁耗性等に優れ
、且つ８膨張係数の低いＡｌ合金複合材料並びに該Ａｌ
合金複合材料のマトリックスとなるＡｌ合金に関するも
のである。
、且つ８膨張係数の低いＡｌ合金複合材料並びに該Ａｌ
合金複合材料のマトリックスとなるＡｌ合金に関するも
のである。
［従来の技術］
自動重、航空機等のエンジン部品の様に、優れた耐熱性
及び比強度等が髪束される分野で使用される材料として
金属基複合材料が知られており、こうした複合材料の１
つとしてＳｉＣウィスカあるいはＳｉＣ＠ｉを強化材と
し、Ａｌ合金をマトリックスとするＡｌ合金複合材料が
提案されている。
及び比強度等が髪束される分野で使用される材料として
金属基複合材料が知られており、こうした複合材料の１
つとしてＳｉＣウィスカあるいはＳｉＣ＠ｉを強化材と
し、Ａｌ合金をマトリックスとするＡｌ合金複合材料が
提案されている。
ところで従来から提案されているＡｌ合金複合材料は、
マトリックス用Ａｌ合金としてＡＣ４Ｃ材、２０１４材
、６０６１材等の既存の合金を使用しており、これらの
Ａｌ合金をマトリックスとする複合材料の機械的特性は
、溶湯鍛造段階では末だ１分なものといえない、その為
該複合材料においては熱処理を施して機械的特性の改り
をはかっているが、熱処理（溶体化処理土時効処理）に
は相当の時間を要する為その分生産効率が低下すると共
に、熱処理の為の加熱装置並びに熱エネルギを必要とす
ることから製品複合材料の生産コストの上昇をまねいて
いる。
マトリックス用Ａｌ合金としてＡＣ４Ｃ材、２０１４材
、６０６１材等の既存の合金を使用しており、これらの
Ａｌ合金をマトリックスとする複合材料の機械的特性は
、溶湯鍛造段階では末だ１分なものといえない、その為
該複合材料においては熱処理を施して機械的特性の改り
をはかっているが、熱処理（溶体化処理土時効処理）に
は相当の時間を要する為その分生産効率が低下すると共
に、熱処理の為の加熱装置並びに熱エネルギを必要とす
ることから製品複合材料の生産コストの上昇をまねいて
いる。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、熱処理なしで満足できる機械的特性を示すＡｌ合金複
合材料、及び該Ａｌ合金複合材料を与えるＡｌ合金を提
供することを目的とするものである。
、熱処理なしで満足できる機械的特性を示すＡｌ合金複
合材料、及び該Ａｌ合金複合材料を与えるＡｌ合金を提
供することを目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］
しかして上記目的を達成した本発明のＡｌ合金は、３〜
７％のＣｕを含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物から
なる点に要旨があり、又本発明のＡｌ合金複合材料は、
３〜７％のＣｕを含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物
からなるＡｌ合金をマトリックスとする点に要旨が存在
する。
７％のＣｕを含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物から
なる点に要旨があり、又本発明のＡｌ合金複合材料は、
３〜７％のＣｕを含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物
からなるＡｌ合金をマトリックスとする点に要旨が存在
する。
［作用１
従来のＡｌ合金複合材料は、溶湯鍛造の段階で機械的特
性値が低く、十分な機械的特性を有するＡｌ合合金金材
ネ１を得ようとすれば熱処理即ち溶体処理に加えて時効
処理を施す必要があった。この様に溶湯鍛造段階での機
械的特性値が低い理由の１つは、」；記Ａｌ合金複合材
料におけるマトリックス用Ａｌ合金が複合材料用として
十分に検ｉ＋）されたものではなく、既存のＡｌ合金の
中から適当に選択したに過ぎないものであったからと考
えられる。そこで本発明者等は生産コスト上昇の原因と
なっている熱処理を省略しても十分な機械的特性を有す
るＡｌ合金複合材料を得る為には、複合材料用として適
νＪな組成を持つ新規なマド°リックス用Ａｌ合金を開
発する必要があるとの考えを持つに至った。
性値が低く、十分な機械的特性を有するＡｌ合合金金材
ネ１を得ようとすれば熱処理即ち溶体処理に加えて時効
処理を施す必要があった。この様に溶湯鍛造段階での機
械的特性値が低い理由の１つは、」；記Ａｌ合金複合材
料におけるマトリックス用Ａｌ合金が複合材料用として
十分に検ｉ＋）されたものではなく、既存のＡｌ合金の
中から適当に選択したに過ぎないものであったからと考
えられる。そこで本発明者等は生産コスト上昇の原因と
なっている熱処理を省略しても十分な機械的特性を有す
るＡｌ合金複合材料を得る為には、複合材料用として適
νＪな組成を持つ新規なマド°リックス用Ａｌ合金を開
発する必要があるとの考えを持つに至った。
本発明者等はこうしたマトリックス用Ａｌ合金について
種々研究を重ね、前記構成で示すところの未発１！１を
完成するに至った。
種々研究を重ね、前記構成で示すところの未発１！１を
完成するに至った。
即ち本発明に係るＡｌ合金は、Ｃｕを３〜７％好ましく
は４％含み残部がＡｌ及び不可避不純物からなるＡｌ−
Ｃｕ２元系合金であり、ＳｉＣウィスカ等との溶湯鍛造
後に優れた機械的特性を与えるものである。Ｃｕ含有量
が３％未満では溶湯鍛造段階（熱処理なし）における機
械的特性値が十分に向上せず、一方Ｃｕ含有歇が７％を
超えるとＣｕＡｌ２の金属間化合物が大量に生成し、靭
性が低下する。
は４％含み残部がＡｌ及び不可避不純物からなるＡｌ−
Ｃｕ２元系合金であり、ＳｉＣウィスカ等との溶湯鍛造
後に優れた機械的特性を与えるものである。Ｃｕ含有量
が３％未満では溶湯鍛造段階（熱処理なし）における機
械的特性値が十分に向上せず、一方Ｃｕ含有歇が７％を
超えるとＣｕＡｌ２の金属間化合物が大量に生成し、靭
性が低下する。
尚本発明Ａｌ合金が上記の如く熱処理なしで優れた機械
的特性を与える理由は明確にし得た訳ではないが、Ｃｕ
の固溶強化が溶湯鍛造の加圧により助長された点と、本
合金のＳｉＣとの濡れ性が良いためと考えられる。
的特性を与える理由は明確にし得た訳ではないが、Ｃｕ
の固溶強化が溶湯鍛造の加圧により助長された点と、本
合金のＳｉＣとの濡れ性が良いためと考えられる。
次にＬ記Ａｌ合金における不可避不純物としては、Ｓｉ
、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ等が挙げられ、これらの不可
避不純物はマトリックスの延性ひいては塑性加工性を低
下させるので夫々０．５％未満で且つ合計量が１．０％
未満となる様に含有量を制限することが望まれる。また
Ｔｉ及びＢをＡｌ合金中に添加すると結晶粒を微細化さ
せ機械的特性を改善するので必要に応じて０．２％以下
の範囲で添加してもよい。
、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ等が挙げられ、これらの不可
避不純物はマトリックスの延性ひいては塑性加工性を低
下させるので夫々０．５％未満で且つ合計量が１．０％
未満となる様に含有量を制限することが望まれる。また
Ｔｉ及びＢをＡｌ合金中に添加すると結晶粒を微細化さ
せ機械的特性を改善するので必要に応じて０．２％以下
の範囲で添加してもよい。
かかる構成の本発明Ａｌ合金をマトリックスとし、Ｓｉ
Ｃ繊維あるいはＳｉＣウィスカと例えば溶湯鍛造法によ
り複合化すると１機械的特性の優れた本発明Ａｌ合金複
合材料を得ることができる。即ち該Ａｌ合金複合材料は
熱処理なしで優れた機械的特性を備えるのでそのまま所
望の用途に適用することができ、かかる用途に安価なＡ
ｌ合金複合材料を提供することができる。
Ｃ繊維あるいはＳｉＣウィスカと例えば溶湯鍛造法によ
り複合化すると１機械的特性の優れた本発明Ａｌ合金複
合材料を得ることができる。即ち該Ａｌ合金複合材料は
熱処理なしで優れた機械的特性を備えるのでそのまま所
望の用途に適用することができ、かかる用途に安価なＡ
ｌ合金複合材料を提供することができる。
本発明の基本構成はと記の通りであるが、本発明に係る
Ａｌ合金複合材料は、マトリックスがＡｌ−Ｃｕの２元
系合金から構成されるので（即ち固溶強化元素であるＣ
ｕを合金元素としているので）、溶体化処理によって機
械的特性が顕著に向−トする。従って一層高い機械的特
性が要求される用途に対しては本発明に係るＡｌ合金複
合材料を溶体化熱処理したものを提供すればよい、さら
に上記溶体化処理材に時効処理を加えると該複合材料の
耐力並びに硬度をさらに改善することができる。尚溶体
化処理に当っては５００〜５９５℃で少なくとも１時間
熱処理すればよく、熟処理温瓜が５００℃未満の場合に
は溶体化に要する時間が２４時間以上となり熱処理効率
が悪化するだけでなく、Ｃｕの固溶社も小さくなるので
溶体化処理後に十分な強度が得られない。一方熱処理温
度が５９５°Ｃを超えるとフュージョンボイドやブリス
ター等の欠陥が発生し、強度が著しく低下する。さらに
保持時間は高温で熱処理する程短くなるが、１時間未満
にすると素材の均熱化がネト分となり強度にばらつきが
生ずるだけでなく、熱動＝ｌ’も悪化する。一方時効処
理に当っては溶体化処理後１５０℃以上１８０℃以下で
少なくとも６時間熱処理すればよい、熱処理温度が１５
０℃未満の場合には２４時間を超える時効処理が必要で
工業的に不利となる。一方熱処理温度を１８０℃より高
くすると Ｃｕ Ａ ｌ ２等が粗大に成長し、引・朱
強さが低下する。又時効処理時間は少なくとも６時間と
することが望ましい。
Ａｌ合金複合材料は、マトリックスがＡｌ−Ｃｕの２元
系合金から構成されるので（即ち固溶強化元素であるＣ
ｕを合金元素としているので）、溶体化処理によって機
械的特性が顕著に向−トする。従って一層高い機械的特
性が要求される用途に対しては本発明に係るＡｌ合金複
合材料を溶体化熱処理したものを提供すればよい、さら
に上記溶体化処理材に時効処理を加えると該複合材料の
耐力並びに硬度をさらに改善することができる。尚溶体
化処理に当っては５００〜５９５℃で少なくとも１時間
熱処理すればよく、熟処理温瓜が５００℃未満の場合に
は溶体化に要する時間が２４時間以上となり熱処理効率
が悪化するだけでなく、Ｃｕの固溶社も小さくなるので
溶体化処理後に十分な強度が得られない。一方熱処理温
度が５９５°Ｃを超えるとフュージョンボイドやブリス
ター等の欠陥が発生し、強度が著しく低下する。さらに
保持時間は高温で熱処理する程短くなるが、１時間未満
にすると素材の均熱化がネト分となり強度にばらつきが
生ずるだけでなく、熱動＝ｌ’も悪化する。一方時効処
理に当っては溶体化処理後１５０℃以上１８０℃以下で
少なくとも６時間熱処理すればよい、熱処理温度が１５
０℃未満の場合には２４時間を超える時効処理が必要で
工業的に不利となる。一方熱処理温度を１８０℃より高
くすると Ｃｕ Ａ ｌ ２等が粗大に成長し、引・朱
強さが低下する。又時効処理時間は少なくとも６時間と
することが望ましい。
［実施例］
実施例１
第１図は溶ｉ’１！鍛造法（若しくは溶湯含浸法）によ
りＡｌ合金複合材料を製造する場合の概略図を示す、製
造に際してはホルダー５によって固定された金型２内に
予め成形したＳｉＣウィスカ成形体３を配置し、次いで
金型２内へＡｌ合金溶湯４を注入する。注入が完了する
と直ちにｎｆ動ポンチｌを降下させ、溶湯を５００ｋｇ
ｔ／Ｃ１１２の圧力で５分間加圧し、成形体３の空隙に
溶湯を浸透させた後、加圧状態を保持しつつ溶湯を凝固
させＡｌ合金複合材料を作成した。ＳｉＣウィスカ成形
体の形状は１００論Ｉｌ’ Ｘ Ｉ ＯＯｍｍｊｌ Ｘ
２０ｍ＋＊ｄで空隙率は８０％であり、金型内径は１
６０ｍ＋＊である。
りＡｌ合金複合材料を製造する場合の概略図を示す、製
造に際してはホルダー５によって固定された金型２内に
予め成形したＳｉＣウィスカ成形体３を配置し、次いで
金型２内へＡｌ合金溶湯４を注入する。注入が完了する
と直ちにｎｆ動ポンチｌを降下させ、溶湯を５００ｋｇ
ｔ／Ｃ１１２の圧力で５分間加圧し、成形体３の空隙に
溶湯を浸透させた後、加圧状態を保持しつつ溶湯を凝固
させＡｌ合金複合材料を作成した。ＳｉＣウィスカ成形
体の形状は１００論Ｉｌ’ Ｘ Ｉ ＯＯｍｍｊｌ Ｘ
２０ｍ＋＊ｄで空隙率は８０％であり、金型内径は１
６０ｍ＋＊である。
マトリックスとなるＡｌ合金組成は、■純Ａｌ（９９，
７％純度）、（ｇ）Ａｌ−１％Ｃｕ合金、■Ａｌ−４％
Ｃｕ合金、（４’）Ａｌ−６％Ｃｕ合金の４種類とし、
結晶粒微細化の為に０．０８％のＴｉをＴ ｉ Ｂの形
で添加した。これらＡｌ合金溶湯の注湯温度は、溶湯の
液相線温度より１４０℃高くし、成形体については溶湯
の液相線温度より２０℃高い温度にｐ８し、さらに金型
温度は３５０℃とした。
７％純度）、（ｇ）Ａｌ−１％Ｃｕ合金、■Ａｌ−４％
Ｃｕ合金、（４’）Ａｌ−６％Ｃｕ合金の４種類とし、
結晶粒微細化の為に０．０８％のＴｉをＴ ｉ Ｂの形
で添加した。これらＡｌ合金溶湯の注湯温度は、溶湯の
液相線温度より１４０℃高くし、成形体については溶湯
の液相線温度より２０℃高い温度にｐ８し、さらに金型
温度は３５０℃とした。
溶湯鍛造材（Ｆ材）の機械的特性を調べたところ第１表
に示す結果が得られた。
に示す結果が得られた。
第１表
※ｌ：５５０℃ｘｅｈ＋ｓｏ℃水冷
＊２：５３０℃Ｘ ８ｈ ＋ ６０℃水冷※３：５３０
°ｃ ｘ ａｈ ＋ ｅｏ水冷＋１６０℃Ｘ７ｈｒ第１
表に示す様にＣｕ含右ｒｌＸが４％および６％において
憧れた引張強さが得られた。
°ｃ ｘ ａｈ ＋ ｅｏ水冷＋１６０℃Ｘ７ｈｒ第１
表に示す様にＣｕ含右ｒｌＸが４％および６％において
憧れた引張強さが得られた。
次に上記溶湯鍛造材を夫々５３０℃×８時間の溶体化処
理（Ｔ４処理）に付し、機械的特性を調べた結果を第１
表に示す。第１表に示す様にＣｕ含右ｊ＾が４％及び６
％であるものについては溶体化処理により顕著な強度改
善効果を得ることができた。一方Ａｌ−４％Ｃｕ合金と
ＳｉＣウィスカからなる複合材料について、溶体化処理
時間と強度の関係を調査したところ第２図に示す結果が
得られた。尚熱処理温度は５３０℃とした。第２図に示
す様に、熱処理時間が８時間のときに最も高い引張強さ
を得ることができた。
理（Ｔ４処理）に付し、機械的特性を調べた結果を第１
表に示す。第１表に示す様にＣｕ含右ｊ＾が４％及び６
％であるものについては溶体化処理により顕著な強度改
善効果を得ることができた。一方Ａｌ−４％Ｃｕ合金と
ＳｉＣウィスカからなる複合材料について、溶体化処理
時間と強度の関係を調査したところ第２図に示す結果が
得られた。尚熱処理温度は５３０℃とした。第２図に示
す様に、熱処理時間が８時間のときに最も高い引張強さ
を得ることができた。
次いで上記Ｔ４処理材を１６０’ＣＸ７時間の時効処理
（Ｔ６処理）に付して機械的特性を調べた結果を第１表
に示す、第１表に示す様にＴ６処理では引張強さの改善
は見られずＣｕ含含有−が４％及び６％のものについて
耐力並びに硬度が若干増加した。
（Ｔ６処理）に付して機械的特性を調べた結果を第１表
に示す、第１表に示す様にＴ６処理では引張強さの改善
は見られずＣｕ含含有−が４％及び６％のものについて
耐力並びに硬度が若干増加した。
以上の第１表に示す結果をまとめてグラフ化すると、引
張強さについては第３図、耐力については第４図に示す
通りとなる。尚マトリックスだけについての変化を第３
．４図に併記した。又Ａｌ−６％Ｃｕ合金についての結
果はＡｌ−４％Ｃｕ合金と殆んど同じであるので省略し
た。
張強さについては第３図、耐力については第４図に示す
通りとなる。尚マトリックスだけについての変化を第３
．４図に併記した。又Ａｌ−６％Ｃｕ合金についての結
果はＡｌ−４％Ｃｕ合金と殆んど同じであるので省略し
た。
［発明の効果］
本発明は以上の様に構成されており、ＳｉＣウィスカ又
はＳＳｉＣ１ａ強化複合材料のマトリックスを簡素な組
成のＡｌ−Ｃｕ２元合金とすることによって溶湯鍛造段
階で優れた機械的特性を有するＡｌ合金複合材料を提供
することができた。又該Ａｌ合金複合材料を与えるＡｌ
−Ｃｕ２元合金の開発にも成功した。かくして熱処理を
しなくとも優れた機械的特性を発揮するので複合材料の
コスト低減に大いに寄午することができた。
はＳＳｉＣ１ａ強化複合材料のマトリックスを簡素な組
成のＡｌ−Ｃｕ２元合金とすることによって溶湯鍛造段
階で優れた機械的特性を有するＡｌ合金複合材料を提供
することができた。又該Ａｌ合金複合材料を与えるＡｌ
−Ｃｕ２元合金の開発にも成功した。かくして熱処理を
しなくとも優れた機械的特性を発揮するので複合材料の
コスト低減に大いに寄午することができた。
第１図は溶湯鍛造法を示す概略説明図、第２図は保持時
間と機械的特性の関係を示すグラフ、第３図はＣｕ濃度
と引張強さの関係を示すグラフ。 第４図はＣｕ濃度と耐力の関係を示すグラフであｌ・・
・可動ポンチ ２・・・金型３・・・成形体
４・・・溶湯５・・・ホルダ
間と機械的特性の関係を示すグラフ、第３図はＣｕ濃度
と引張強さの関係を示すグラフ。 第４図はＣｕ濃度と耐力の関係を示すグラフであｌ・・
・可動ポンチ ２・・・金型３・・・成形体
４・・・溶湯５・・・ホルダ
Claims (2)
- （１）ＳｉＣ繊維またはＳｉＣウイスカを強化材とする
Ａｌ合金複合材料のマトリックスとなるＡｌ合金であっ
て、３〜７％（重量％の意味、以下同じ）のＣｕを含有
し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなることを特徴と
するＡｌ合金複合材料用Ａｌ合金。 - （２）ＳｉＣ繊維またはＳｉＣウイスカを強化材とする
複合材料であって、３〜７％のＣｕを含有し、残部がＡ
ｌ及び不可避不純物からなるＡｌ合金をマトリックスと
することを特徴とするＡｌ合金複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22975385A JPS6289832A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Ａ１合金複合材料用ａ１合金及びａ１合金複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22975385A JPS6289832A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Ａ１合金複合材料用ａ１合金及びａ１合金複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289832A true JPS6289832A (ja) | 1987-04-24 |
Family
ID=16897142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22975385A Pending JPS6289832A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Ａ１合金複合材料用ａ１合金及びａ１合金複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6289832A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110788297A (zh) * | 2018-08-02 | 2020-02-14 | 山东鲁电线路器材有限公司 | 一种高强度铝合金悬垂线夹的生产方法 |
| WO2023070739A1 (zh) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 湖南文昌新材科技股份有限公司 | 一种高强耐热铝基复合材料及其制备方法 |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP22975385A patent/JPS6289832A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110788297A (zh) * | 2018-08-02 | 2020-02-14 | 山东鲁电线路器材有限公司 | 一种高强度铝合金悬垂线夹的生产方法 |
| WO2023070739A1 (zh) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 湖南文昌新材科技股份有限公司 | 一种高强耐热铝基复合材料及其制备方法 |
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