JPS63179030A - ウイスカ強化ａ１若しくはａ１合金複合材料の製造方法 - Google Patents
ウイスカ強化ａ１若しくはａ１合金複合材料の製造方法Info
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- JPS63179030A JPS63179030A JP1110887A JP1110887A JPS63179030A JP S63179030 A JPS63179030 A JP S63179030A JP 1110887 A JP1110887 A JP 1110887A JP 1110887 A JP1110887 A JP 1110887A JP S63179030 A JPS63179030 A JP S63179030A
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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］
本発明は高比強度性、高比弾性、耐熱性等の高性能及び
軽量性が必要とされる宇宙・航空機、自動車等の輸送機
器１精密機械、産業機械、オフィス・オートメーション
機器或はスポーツ用品素材等に使用されるウィスカ強化
Ａ１若しくはＡ１合金複合材料の製造方法に関するもの
である。
軽量性が必要とされる宇宙・航空機、自動車等の輸送機
器１精密機械、産業機械、オフィス・オートメーション
機器或はスポーツ用品素材等に使用されるウィスカ強化
Ａ１若しくはＡ１合金複合材料の製造方法に関するもの
である。
［従来の技術］
ウィスカ強化Ａ１若しくはＡ１合金複合材料の製造に当
たっては、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４゜Ａｌ２Ｏ，等のウィス
カとマトリックスとしてのＡ１若しくはＡ１合金（以下
Ａ１合金等という）の混合物を軟鋼等のカプセルに充填
した後、カプセル内を真空脱気して密封し成形される。
たっては、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４゜Ａｌ２Ｏ，等のウィス
カとマトリックスとしてのＡ１若しくはＡ１合金（以下
Ａ１合金等という）の混合物を軟鋼等のカプセルに充填
した後、カプセル内を真空脱気して密封し成形される。
その成形方法としては、特に大型製品の成形にあっては
製品内部における成形歪等の品質上のばらつきを防ぐ意
味からも、熱間静水圧成形（以下ＨＩＰ成形という：面
木明細書においては工程全体におけるカプセル成形をＨ
ＩＰ成形と言い、固相線温度未満におけるカプセル成形
を圧縮成形という）が好ましいとされ、特開昭［ｉｏ−
１２１２４２にもＨＩＰ成形による製造条件が開示され
ている。
製品内部における成形歪等の品質上のばらつきを防ぐ意
味からも、熱間静水圧成形（以下ＨＩＰ成形という：面
木明細書においては工程全体におけるカプセル成形をＨ
ＩＰ成形と言い、固相線温度未満におけるカプセル成形
を圧縮成形という）が好ましいとされ、特開昭［ｉｏ−
１２１２４２にもＨＩＰ成形による製造条件が開示され
ている。
［発明が解決しようとする問題点コ
しかしＨＩＰ成形技術において確立されている従来の一
般的条件に従うだけでは、成形時における昇温、昇圧の
条件次第では（１）カプセルの破損を招いて成形不能と
なったり、また（２）ウィスカとＡ１が反応し、例えば
ＳｉＣウィスカの場合で言えば ３ＳｉＣ＋４Ａ１→Ａ１４ ｃ３＋３Ｓｉの反応により
ＳｉＣウィスカが分解して脆性層であるＡｌ４Ｃ３が生
成し複合材の強度が低下したり、或はまた（３）成形後
におけるカプセルの除圧時に収縮孔が生成し複合材の強
度が低下する等のおそれがあった。
般的条件に従うだけでは、成形時における昇温、昇圧の
条件次第では（１）カプセルの破損を招いて成形不能と
なったり、また（２）ウィスカとＡ１が反応し、例えば
ＳｉＣウィスカの場合で言えば ３ＳｉＣ＋４Ａ１→Ａ１４ ｃ３＋３Ｓｉの反応により
ＳｉＣウィスカが分解して脆性層であるＡｌ４Ｃ３が生
成し複合材の強度が低下したり、或はまた（３）成形後
におけるカプセルの除圧時に収縮孔が生成し複合材の強
度が低下する等のおそれがあった。
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたもｂであって複
合材の性能を左右するＨＩＰ成形時における昇圧、昇温
、降温、降圧の各具体的条件を定めることによって前記
技術的問題点を解決しようとするものである。
合材の性能を左右するＨＩＰ成形時における昇圧、昇温
、降温、降圧の各具体的条件を定めることによって前記
技術的問題点を解決しようとするものである。
［問題点を解決する為の手段］
本発明はウィスカとＡ１若しくはＡ１合金の混合物をカ
プセルに充填した後、該カプセル内を真空脱気して密封
し次いで熱間静水圧成形することによりウィスカ強化Ａ
ｌ若しくはＡ１合金複合材料を製造する方法において、
Ａ１若しくはＡ１合金の固相線温度以下であって該固相
線温度より６０℃低い温度以上の温度に到達するまでの
昇温過程中は昇圧しないか若しくは昇圧しても圧縮成形
圧力に到達しない様に圧力の上昇を抑制し、前記圧縮成
形が完了するまでは前記固相線温度未満の温度に抑制し
ておき、前記固相線温度以上で且つＡ１若しくはＡ１合
金の液相線温度未満の温度における焼結が完了した後の
降温・降圧に際しては、前記固相線温度未満の温度に下
るまでは焼結時の圧力を維持する様に制御することを要
旨とするものである。
プセルに充填した後、該カプセル内を真空脱気して密封
し次いで熱間静水圧成形することによりウィスカ強化Ａ
ｌ若しくはＡ１合金複合材料を製造する方法において、
Ａ１若しくはＡ１合金の固相線温度以下であって該固相
線温度より６０℃低い温度以上の温度に到達するまでの
昇温過程中は昇圧しないか若しくは昇圧しても圧縮成形
圧力に到達しない様に圧力の上昇を抑制し、前記圧縮成
形が完了するまでは前記固相線温度未満の温度に抑制し
ておき、前記固相線温度以上で且つＡ１若しくはＡ１合
金の液相線温度未満の温度における焼結が完了した後の
降温・降圧に際しては、前記固相線温度未満の温度に下
るまでは焼結時の圧力を維持する様に制御することを要
旨とするものである。
［作用］
カプセルの圧縮成形について言えば、カプセル材の延性
が不十分であるとカプセルが容易に破損し成形を行なう
ことができないこととなる。例えばカプセルの素材が軟
鋼である場合、２００〜３００℃の温度領域では軟鋼の
延性が低下するのでこの温度領域でのカプセルの圧縮成
形は好ましくない。そこでカプセルを十分高温に加熱す
ることによりカプセル材の延性を良好な状態にした後加
圧を行なえば効率良く圧縮成形を行なうことができる。
が不十分であるとカプセルが容易に破損し成形を行なう
ことができないこととなる。例えばカプセルの素材が軟
鋼である場合、２００〜３００℃の温度領域では軟鋼の
延性が低下するのでこの温度領域でのカプセルの圧縮成
形は好ましくない。そこでカプセルを十分高温に加熱す
ることによりカプセル材の延性を良好な状態にした後加
圧を行なえば効率良く圧縮成形を行なうことができる。
ところでカプセルの圧縮成形温度の下限値はカプセルの
素材によって異なると思料されるが、本発明者等の実験
によれば固相線温度下−６０℃であり、これより更に低
温域での成形を行なうとカプセルが破損する傾向がみら
れた。
素材によって異なると思料されるが、本発明者等の実験
によれば固相線温度下−６０℃であり、これより更に低
温域での成形を行なうとカプセルが破損する傾向がみら
れた。
次に圧縮成形温度の上限について説明すれば次の通りで
ある。
ある。
カプセル内部に充填されているウィスカとＡ１合金等も
高温下における加圧の方が一体化し易く、良好な複合材
料を得ようとするならばＡ１合金等の固相線温度（以下
単に固相線温度という）を超えて液相が生成する状態ま
で加熱して十分焼結を行なうことが効果的であるとされ
ている。しかしながら液相の生成はウィスカとＡ１合金
等の化学反応をも促進し、すでに述べた様にウィスカの
分解を招き複合材が脆化するおそれがある。
高温下における加圧の方が一体化し易く、良好な複合材
料を得ようとするならばＡ１合金等の固相線温度（以下
単に固相線温度という）を超えて液相が生成する状態ま
で加熱して十分焼結を行なうことが効果的であるとされ
ている。しかしながら液相の生成はウィスカとＡ１合金
等の化学反応をも促進し、すでに述べた様にウィスカの
分解を招き複合材が脆化するおそれがある。
従ってこれを防止する為には固相線温度直下で成形する
ことが必要となる。
ことが必要となる。
第１図は本発明を実施する場合の温度と圧力の関係を示
す例であって、領域Ａは昇温・昇圧・圧縮成形過程を示
す。
す例であって、領域Ａは昇温・昇圧・圧縮成形過程を示
す。
次に圧縮成形完了後はそのときの圧力を維持したまま固
相線温度を超え液相線温度に達ない温度域まで昇温し一
定時間保持する。これによってＡ１合金等とウィスカの
焼結が促進され結合が強化される（第１図領域Ｂ）。
相線温度を超え液相線温度に達ない温度域まで昇温し一
定時間保持する。これによってＡ１合金等とウィスカの
焼結が促進され結合が強化される（第１図領域Ｂ）。
次に成形体の降温・冷却を行なう（同領域Ｃ）。その際
固相線温度未満の温度になるまで降温して成形体が完全
に凝固し固相を形成した段階（第１図ｔ）ではじめて焼
結時の圧力を除荷する。つまり昇温過程でＡ１合金等と
ウィスカの各表層部に形成された液相部分が焼結し合っ
た後、降温によって凝固が完結する迄は焼結時の圧力が
除荷されていないから凝固の際の体積収縮に起因するミ
クロボアの発生が未然に防止されるのである。
固相線温度未満の温度になるまで降温して成形体が完全
に凝固し固相を形成した段階（第１図ｔ）ではじめて焼
結時の圧力を除荷する。つまり昇温過程でＡ１合金等と
ウィスカの各表層部に形成された液相部分が焼結し合っ
た後、降温によって凝固が完結する迄は焼結時の圧力が
除荷されていないから凝固の際の体積収縮に起因するミ
クロボアの発生が未然に防止されるのである。
［実施例］
以下の実施例（及び比較例）においては、ウィスカとＡ
１合金粉末の混合粉を軟鋼製カプセルに充填し、真空脱
気後密封してＨＩＰ成形により複合材料の製造を行なっ
た。
１合金粉末の混合粉を軟鋼製カプセルに充填し、真空脱
気後密封してＨＩＰ成形により複合材料の製造を行なっ
た。
実施例１
２５％（体積率を意味する、以下同じ）Ｓｉ、Ｎ、ウィ
スカ強化７０７５Ａ１合金複合材料の製造。
スカ強化７０７５Ａ１合金複合材料の製造。
製造条件；
カプセル充填率；６０％
圧縮成形圧力； １０００ ｋｇｆ／ｃｍ’ＨＩＰ成形
最終温度；５２０℃ 固相線温度；４７６℃ 液相線温度；６３８℃ 第１表に昇圧開始温度とカプセル破損率の関係を示す。
最終温度；５２０℃ 固相線温度；４７６℃ 液相線温度；６３８℃ 第１表に昇圧開始温度とカプセル破損率の関係を示す。
第１表より明らかな様に本発明条件を満足する実施例に
ついてはカプセルの破損を生じなかった。
ついてはカプセルの破損を生じなかった。
実施例２
２０％ＳｉＣウィスカ強化６０６１Ａ１合金複合材料の
製造 製造条件： カプセル充填率：６４％ 圧縮成形圧力； ８００ ｋｇｆ／ｍｍ２ＨＩＰ成形最
終温度；６２５℃ 焼結時間；２時間 固相線温度；５８２℃ 第２表に昇圧開始温度とカプセル破損率の関係を示す。
製造 製造条件： カプセル充填率：６４％ 圧縮成形圧力； ８００ ｋｇｆ／ｍｍ２ＨＩＰ成形最
終温度；６２５℃ 焼結時間；２時間 固相線温度；５８２℃ 第２表に昇圧開始温度とカプセル破損率の関係を示す。
第２表より明らかな様に本発明条件を満足する実施例に
ついてはカプセルの破損を生じなかった。
ついてはカプセルの破損を生じなかった。
次に昇圧開始温度を５６０℃、圧縮成形圧力を８００
ｋｇｆ／ｃｍ２と定め、ＨＩＰ成形最終温度、焼結時間
、冷却時圧力除荷温度を色々変えて製造した本実施例に
係る複合材料の特性を第３表に示す。尚液相線温度は６
５２℃である。
ｋｇｆ／ｃｍ２と定め、ＨＩＰ成形最終温度、焼結時間
、冷却時圧力除荷温度を色々変えて製造した本実施例に
係る複合材料の特性を第３表に示す。尚液相線温度は６
５２℃である。
第３表
第３表より明らかな様に本発明条件を満足する実施例に
ついてはいずれも良好な特性を示した。
ついてはいずれも良好な特性を示した。
次に昇圧開始温度を５６０℃、圧縮成形圧力を８００
ｋｇｆ／ｃｍ２．保持時間を２時間と定めＨＩＰ成形最
終温度を様々に変化させて製造した複合材料（ビレット
材）の強度特性の比較を第２図に示す。この材料を押出
加工してＳｉＣウィスカを配列させた場合の強度特性も
併せて示す。第２図より明らかな様にＨｒＰ成形最終温
度が固相線温度を超えると引張強度は良好となるがＨＩ
Ｐ成形最終温度が液相線温度を超えると引張強度は著し
く低下しまたビレット材に比し複合材料の引張強度は優
れていることがわかる。
ｋｇｆ／ｃｍ２．保持時間を２時間と定めＨＩＰ成形最
終温度を様々に変化させて製造した複合材料（ビレット
材）の強度特性の比較を第２図に示す。この材料を押出
加工してＳｉＣウィスカを配列させた場合の強度特性も
併せて示す。第２図より明らかな様にＨｒＰ成形最終温
度が固相線温度を超えると引張強度は良好となるがＨＩ
Ｐ成形最終温度が液相線温度を超えると引張強度は著し
く低下しまたビレット材に比し複合材料の引張強度は優
れていることがわかる。
実施例３
１５％ＳｉＣウィスカ強化２０２４Ａ１合金複合材料の
製造 製造条件： カプセル充填率：６６％ 圧縮成形圧力； １０００ ｋｇｆ／ｃｍ２ＨＩＰ成形
最終温度；５５０℃ 焼結時間７２時間 固相線温度；５０２℃ 第４表に昇圧開始温度とカプセル破損率の関係を示す。
製造 製造条件： カプセル充填率：６６％ 圧縮成形圧力； １０００ ｋｇｆ／ｃｍ２ＨＩＰ成形
最終温度；５５０℃ 焼結時間７２時間 固相線温度；５０２℃ 第４表に昇圧開始温度とカプセル破損率の関係を示す。
第４表より明らかな様に本発明条件を満足する実施例に
ついてはカプセル破損を生じなかった。
ついてはカプセル破損を生じなかった。
次に昇圧開始温度を４８０℃、圧縮成形圧力を７００
ｋｇｆ／ｃｍ’ 、焼結時間を２時間と定め、ＨＩＰ成
形最終温度、冷却時圧力除荷温度を色々変えて製造した
本実施例及び比較例の特性を第５表に示す。尚液相線温
度は６３８℃である。
ｋｇｆ／ｃｍ’ 、焼結時間を２時間と定め、ＨＩＰ成
形最終温度、冷却時圧力除荷温度を色々変えて製造した
本実施例及び比較例の特性を第５表に示す。尚液相線温
度は６３８℃である。
′Ｍ５表
第５表より明らかな様に本発明条件を満足する実施例に
ついてはいずれも良好な特性を示した。
ついてはいずれも良好な特性を示した。
［発明の効果］
本発明は上記の様に構成されるから成形時にカプセルの
破損、ウィスカの分解、或は体積収縮による微孔の生成
のいずれも生ずることがなくすぐれた特性を有するウィ
スカ強化Ａ１若しくはＡ１合金を製造することができる
。
破損、ウィスカの分解、或は体積収縮による微孔の生成
のいずれも生ずることがなくすぐれた特性を有するウィ
スカ強化Ａ１若しくはＡ１合金を製造することができる
。
第１図は本発明に係る複合材料を製造する工程における
温度と圧力の関係を示す図、第２図は本発明の実施例及
びビレット材のＨＩＰ成形最終温度と引張強度の関係を
示す図である。
温度と圧力の関係を示す図、第２図は本発明の実施例及
びビレット材のＨＩＰ成形最終温度と引張強度の関係を
示す図である。
Claims (1)
- ウィスカとＡ１若しくはＡ１合金の混合物をカプセル
に充填した後、該カプセル内を真空脱気して密封し次い
で熱間静水圧成形することによりウィスカ強化Ａｌ若し
くはＡｌ合金複合材料を製造する方法において、Ａｌ若
しくはＡｌ合金の固相線温度以下であって該固相線温度
より６０℃低い温度以上の温度に到達するまでの昇温過
程中は昇圧しないか若しくは昇圧しても圧縮成形圧力に
到達しない様に圧力の上昇を抑制し、前記圧縮成形が完
了するまでは前記固相線温度未満の温度に抑制しておき
、前記固相線温度以上で且つＡｌ若しくはＡｌ合金の液
相線温度未満の温度における焼結が完了した後の降温・
降圧に際しては、前記固相線温度未満の温度に下るまで
は焼結時の圧力を維持する様に制御することを特徴とす
るウィスカ強化Ａｌ若しくはＡｌ合金複合材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1110887A JPH0676628B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | ウイスカ強化ａ１若しくはａ１合金複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1110887A JPH0676628B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | ウイスカ強化ａ１若しくはａ１合金複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63179030A true JPS63179030A (ja) | 1988-07-23 |
| JPH0676628B2 JPH0676628B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=11768814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1110887A Expired - Lifetime JPH0676628B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | ウイスカ強化ａ１若しくはａ１合金複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676628B2 (ja) |
-
1987
- 1987-01-19 JP JP1110887A patent/JPH0676628B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0676628B2 (ja) | 1994-09-28 |
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