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

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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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JP
Japan
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composite material
alloy
powder
alloy composite
wear
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Application number
JP3096487A
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English (en)
Inventor
Yusuke Kotani
雄介 小谷
Yoshinobu Takeda
義信 武田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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】 〔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。
〔従来の技術〕
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。
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。
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。
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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
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。
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。
〔問題点を解決するための手段〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔作用〕
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。
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。
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。
〔実施例〕
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。
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。
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。
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。
〔発明の効果〕
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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。
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