JPS63199839A - 耐摩耗性アルミニウム合金複合材料 - Google Patents
耐摩耗性アルミニウム合金複合材料Info
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- JPS63199839A JPS63199839A JP3096487A JP3096487A JPS63199839A JP S63199839 A JPS63199839 A JP S63199839A JP 3096487 A JP3096487 A JP 3096487A JP 3096487 A JP3096487 A JP 3096487A JP S63199839 A JPS63199839 A JP S63199839A
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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、硬質粒子を含有する耐摩耗性に優れたアルミ
ニウム合金の複合材料に関する。
ニウム合金の複合材料に関する。
アルミニウム合金は軽量であって、低温での塑性加工が
容易であるため、機器の軽量化と省エネルギー化に好適
な金属材料である。
容易であるため、機器の軽量化と省エネルギー化に好適
な金属材料である。
なかでもケイ素を含有するアルミニウム合金、特に粉末
冶金法を用いることによって高濃度にケイ素を含有させ
たAQ−8i系焼結合金は比強度並びに耐摩耗性に優れ
たものとして知られている。
冶金法を用いることによって高濃度にケイ素を含有させ
たAQ−8i系焼結合金は比強度並びに耐摩耗性に優れ
たものとして知られている。
しかし、この様なAQ−5i系焼結合金であっても強度
や靭性、更には耐摩耗性が十分とは云えず、これらを更
に改善するため、例えば特開昭57=9851号公報に
記載のとと(、AR−5i系焼結合金等のアルミニウム
合金中に1!203やSiC等の硬質物質の繊維や粒子
を含有させた複合材料が提案されている。
や靭性、更には耐摩耗性が十分とは云えず、これらを更
に改善するため、例えば特開昭57=9851号公報に
記載のとと(、AR−5i系焼結合金等のアルミニウム
合金中に1!203やSiC等の硬質物質の繊維や粒子
を含有させた複合材料が提案されている。
このアルミニウム合金複合材料は、前記した複合化しな
いアルミニウム合金よりも耐摩耗性等が改善されたが、
期待した程の改善効果がまだ十分得られていない実状で
あった。
いアルミニウム合金よりも耐摩耗性等が改善されたが、
期待した程の改善効果がまだ十分得られていない実状で
あった。
上記した様にアルミニウム合金複合材料の耐摩耗性等の
改善効果が不充分である原因は、摺動時に硬質粒子の鋭
い角が相手材を傷つげ、この傷がアルミニウム合金複合
材料の摩耗を促進させるだめであることが本発明者等の
研究によって明らかになった。
改善効果が不充分である原因は、摺動時に硬質粒子の鋭
い角が相手材を傷つげ、この傷がアルミニウム合金複合
材料の摩耗を促進させるだめであることが本発明者等の
研究によって明らかになった。
本発明は、かかる従来の事情に鑑み、高強度であると共
に靭性及び耐摩耗性を一層向上させたアルミニウム合金
の複合材料を提供することを目的とする。
に靭性及び耐摩耗性を一層向上させたアルミニウム合金
の複合材料を提供することを目的とする。
本発明の耐摩耗性アルミニウム合金複合材料は、アルミ
ニウム合金中に、粒径が5〜60μmであって、角部が
曲率半径0.15μm以上の面で構成された硬質粒子を
2〜30体積チ分散して含有することを特徴とする。
ニウム合金中に、粒径が5〜60μmであって、角部が
曲率半径0.15μm以上の面で構成された硬質粒子を
2〜30体積チ分散して含有することを特徴とする。
使用する硬質粒子の種類としてはセラミックスや金属S
i等の硬い物質であればよく、SiC,BiC。
i等の硬い物質であればよく、SiC,BiC。
TiC等の金属炭化物、AR203、S i02 、
ZrO2、MgO等の金属酸化物、BN 、 Si3N
4 、 TiN等の金属窒化物、及び金属Siの少なく
とも1種が好ましい。
ZrO2、MgO等の金属酸化物、BN 、 Si3N
4 、 TiN等の金属窒化物、及び金属Siの少なく
とも1種が好ましい。
これらの硬質粒子は曲面ないし平面が交差する角部が曲
率半径0.15μm以上の丸味をおびた面からなる粒子
でなければならない。従来使用されていた硬質粒子は硬
質物質を粉砕しただけの粉砕粉であって、角状ないし板
状の角ばった粒子であるので、上記のごとく丸味をおび
た粒子とする必要がある。
率半径0.15μm以上の丸味をおびた面からなる粒子
でなければならない。従来使用されていた硬質粒子は硬
質物質を粉砕しただけの粉砕粉であって、角状ないし板
状の角ばった粒子であるので、上記のごとく丸味をおび
た粒子とする必要がある。
そのための方法としては、粉砕粉を溶射法により再処理
する方法、又は粉砕粉を高温で加熱処理する方法が簡単
でかつ有効な方法である。第1図に粉砕粉を溶射法によ
シ再処理したAe203溶射粉の顕微鏡写真(700倍
)を、及び第2図に粉砕粉を1400Cで2時間加熱処
理したSi3N4熱処理粉の顕微鏡写真(1500倍)
を示した。又、比較のため第3図にSi3N4粉砕粉の
顕微鏡写真(1500倍)を示した。これら第1図〜第
3図の硬質粒子の最小曲率半径は夫々約1μm、約0.
2μm及び0.15μm以下である。
する方法、又は粉砕粉を高温で加熱処理する方法が簡単
でかつ有効な方法である。第1図に粉砕粉を溶射法によ
シ再処理したAe203溶射粉の顕微鏡写真(700倍
)を、及び第2図に粉砕粉を1400Cで2時間加熱処
理したSi3N4熱処理粉の顕微鏡写真(1500倍)
を示した。又、比較のため第3図にSi3N4粉砕粉の
顕微鏡写真(1500倍)を示した。これら第1図〜第
3図の硬質粒子の最小曲率半径は夫々約1μm、約0.
2μm及び0.15μm以下である。
又、この耐摩耗性アルミニウム合金複合材料の製造は、
硬質粒子をアルミニウム合金溶湯に混合分散させた後こ
れを固化させる鋳造法(I/M)によるか、硬質粒子を
アルミニウム合金粉と混合した後これを熱間塑性加工し
て固化する粉末冶金法CP/M )によって行うことが
できる。粉末冶金法による場合、アルミニウム合金粉は
粒径350μm以下のものが取扱い上部台がよい。又、
通常の焼結では十分な強度が出ないので、鍛造、押出、
圧延等の熱間塑性加工を施す必要がある。
硬質粒子をアルミニウム合金溶湯に混合分散させた後こ
れを固化させる鋳造法(I/M)によるか、硬質粒子を
アルミニウム合金粉と混合した後これを熱間塑性加工し
て固化する粉末冶金法CP/M )によって行うことが
できる。粉末冶金法による場合、アルミニウム合金粉は
粒径350μm以下のものが取扱い上部台がよい。又、
通常の焼結では十分な強度が出ないので、鍛造、押出、
圧延等の熱間塑性加工を施す必要がある。
本発明においてアルミニウム合金中に分散させる硬質粒
子は角部が曲率半径0.15μm以上の面からなる丸味
をおびた粒子であるので、摺動時に相手材をほとんど傷
つけることがない。曲率半径が0.15μm未満の鋭い
角をもつ硬質粒子は相手材を傷つけるので、耐摩耗性の
改善効果がみられない。
子は角部が曲率半径0.15μm以上の面からなる丸味
をおびた粒子であるので、摺動時に相手材をほとんど傷
つけることがない。曲率半径が0.15μm未満の鋭い
角をもつ硬質粒子は相手材を傷つけるので、耐摩耗性の
改善効果がみられない。
尚、従来から使用されている硬質粒子は前記したように
粉砕粉であるので、はとんどの粒子が曲率半径0.15
μm未満の鋭い角を有している。
粉砕粉であるので、はとんどの粒子が曲率半径0.15
μm未満の鋭い角を有している。
曲率半径0.15μm以上の硬質粒子の粒径は5〜60
μmの範囲であることが必要であり、粒径が5μm未満
では硬質粒子の均一な分散がむずかしいうえ耐摩耗性の
改善効果も少なく、60μmをこえると複合材料の切削
加工性や塑性加工性が著しく低下する。又、この硬質粒
子の添加量が2〜30体積チとする理由は、2体積チ未
満では耐摩耗性の改善効果が少なく、30体積チをこえ
ると複合材料の切削加工性や塑性加工性が著しく低下す
るからである。
μmの範囲であることが必要であり、粒径が5μm未満
では硬質粒子の均一な分散がむずかしいうえ耐摩耗性の
改善効果も少なく、60μmをこえると複合材料の切削
加工性や塑性加工性が著しく低下する。又、この硬質粒
子の添加量が2〜30体積チとする理由は、2体積チ未
満では耐摩耗性の改善効果が少なく、30体積チをこえ
ると複合材料の切削加工性や塑性加工性が著しく低下す
るからである。
Ap合金粉としてアトマイズ法により製造した粒径15
0μm以下のAI! −12Fe −3,4Cu −0
,6Mg合金粉を使用し、硬質粒子として夫々粒径が5
〜60μmで平均粒径が30μmのAg2O3粉及びS
i3N4粉を準備した。ただし、Al2O2粉は粉砕粉
(最小曲率半径0.15μm以下)と第1図の溶射粉(
同約1μm)を及びSi3N4粉は第3図の粉砕粉(同
0.15μm以下)と第2図の熱処理粉(同約0.2μ
m)を夫々用いた。
0μm以下のAI! −12Fe −3,4Cu −0
,6Mg合金粉を使用し、硬質粒子として夫々粒径が5
〜60μmで平均粒径が30μmのAg2O3粉及びS
i3N4粉を準備した。ただし、Al2O2粉は粉砕粉
(最小曲率半径0.15μm以下)と第1図の溶射粉(
同約1μm)を及びSi3N4粉は第3図の粉砕粉(同
0.15μm以下)と第2図の熱処理粉(同約0.2μ
m)を夫々用いた。
これらのA9粉と硬質粒子を用いた450Cでの押出に
よる粉末冶金法(P/M)及び上記AQ合金粉と同一組
成の溶湯に硬質粒子を分散凝固させた鋳造法(1/M)
により、下記の表に示す組成のP/M複合材及びI/M
複合材を夫々製造した。
よる粉末冶金法(P/M)及び上記AQ合金粉と同一組
成の溶湯に硬質粒子を分散凝固させた鋳造法(1/M)
により、下記の表に示す組成のP/M複合材及びI/M
複合材を夫々製造した。
次に、得られた各複合材について、大違式摩耗試験機に
より相手材FC30、摩耗距離200rn、摩耗速度2
.2m/5eC1荷重3.2 kgでの比摩耗量の測定
、及び5 kg用シャルピー衝撃試験機を用いたシャル
ピー衝撃値の測定を行なった。結果を下記の表に合せて
表示した。
より相手材FC30、摩耗距離200rn、摩耗速度2
.2m/5eC1荷重3.2 kgでの比摩耗量の測定
、及び5 kg用シャルピー衝撃試験機を用いたシャル
ピー衝撃値の測定を行なった。結果を下記の表に合せて
表示した。
I P/M AR−sAR20321刈0−””A’
9 1.1 kgm 152 P/M AF−10A
!203 7.6 # 0.91 z3
P/MAR−20AE203 5.8 1 0.7
3 14 P//M AJ!−10Si3N4 8.
2 ’ 0.87 r5 r/MAJ−1
08i3N4 9.8 IO,54#粉砕粉使用 6 P/M AQ−5Aρ203 52X10−7m
12/ky 0.68kym/crn27 P/M
AQ−10Si3N4 16 N 0.6
1 18 P/M AQ−i0Aff203 21
s O,58#9 1/M A9.−10S
i3N4 23 p O,33#丸味をおび
た溶射粉又は加熱粉を用いた本発明のAQ合金複合材は
、従来の粉砕粉を用いた同一組成のA2合金腹合材より
も比摩耗量及びシャルピー衝撃値とも向上していること
が分る。
9 1.1 kgm 152 P/M AF−10A
!203 7.6 # 0.91 z3
P/MAR−20AE203 5.8 1 0.7
3 14 P//M AJ!−10Si3N4 8.
2 ’ 0.87 r5 r/MAJ−1
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AQ−10Si3N4 16 N 0.6
1 18 P/M AQ−i0Aff203 21
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i3N4 23 p O,33#丸味をおび
た溶射粉又は加熱粉を用いた本発明のAQ合金複合材は
、従来の粉砕粉を用いた同一組成のA2合金腹合材より
も比摩耗量及びシャルピー衝撃値とも向上していること
が分る。
本発明によれば、硬質粒子として曲率半径の大きな丸味
をおびた粒子を用いることによって、高強度であると共
に靭性及び耐摩耗性を一層向上させたアルミニウム合金
の複合材料を提供することができる。
をおびた粒子を用いることによって、高強度であると共
に靭性及び耐摩耗性を一層向上させたアルミニウム合金
の複合材料を提供することができる。
従って、このアルミニウム合金複合材料は耐摩耗性の要
求される自動車エンノンやコンプレッサー等の摺動部材
として好適である。
求される自動車エンノンやコンプレッサー等の摺動部材
として好適である。
第1図は粉砕粉を溶射法により再処理した球状のAQ2
03溶射粉の粒子構造を示す顕微情写真(700倍)、
第2図は粉砕粉を1400Cで2時間加熱処理した丸味
をおびたSi3N4熱処理粉の粒子構造を示す顕微鏡写
真(1500倍)、及び第3図は鋭い角をもつSi3N
4粉砕粉の粒子構造を示す顕微鏡写真(1500倍)で
ある。 第1因 集2図
03溶射粉の粒子構造を示す顕微情写真(700倍)、
第2図は粉砕粉を1400Cで2時間加熱処理した丸味
をおびたSi3N4熱処理粉の粒子構造を示す顕微鏡写
真(1500倍)、及び第3図は鋭い角をもつSi3N
4粉砕粉の粒子構造を示す顕微鏡写真(1500倍)で
ある。 第1因 集2図
Claims (2)
- (1)アルミニウム合金中に、粒径が5〜60μmであ
つて角部が曲率半径0.15μm以上の面で構成された
硬質粒子を2〜30体積%分散して含有した耐摩耗性ア
ルミニウム合金複合材料。 - (2)硬質粒子は、硬質物質の粉砕粉を溶射又は加熱処
理して得られることを特徴とする、特許請求の範囲(1
)項に記載の耐摩耗性アルミニウム合金複合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3096487A JPS63199839A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 耐摩耗性アルミニウム合金複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3096487A JPS63199839A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 耐摩耗性アルミニウム合金複合材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63199839A true JPS63199839A (ja) | 1988-08-18 |
Family
ID=12318356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3096487A Pending JPS63199839A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 耐摩耗性アルミニウム合金複合材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63199839A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP0834366A1 (en) * | 1995-06-02 | 1998-04-08 | AEA Technology plc | The manufacture of composite materials |
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CN102776420A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-11-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种混杂增强三维准连续网状铝基复合材料的制备方法 |
CN103866165A (zh) * | 2012-12-12 | 2014-06-18 | 北京有色金属研究总院 | 各向同性且高强高韧颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
CN109554571A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-02 | 吉林大学 | 一种双向垂直控轧微量TiC增强Al-Cu-Mg合金板材的制备方法 |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP3096487A patent/JPS63199839A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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