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
- Publication number
- 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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- Japan
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- alloy
- composite material
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- matrix
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- Pending
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Inorganic Fibers (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】
[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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