JPS63227735A - 耐摩耗性に優れた複合材料及びその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性に優れた複合材料及びその製造方法Info
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- JPS63227735A JPS63227735A JP6342587A JP6342587A JPS63227735A JP S63227735 A JPS63227735 A JP S63227735A JP 6342587 A JP6342587 A JP 6342587A JP 6342587 A JP6342587 A JP 6342587A JP S63227735 A JPS63227735 A JP S63227735A
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Landscapes
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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
この発明は、例えばコンプレッサ摺動部品、エンジン摺
動部品等のような耐摩耗性の要求される部品素材として
用いられる耐摩耗性に優れた複合材料及びその製造方法
に関する。
動部品等のような耐摩耗性の要求される部品素材として
用いられる耐摩耗性に優れた複合材料及びその製造方法
に関する。
なおこの明細書において、アルミニウムの語はアルミニ
ウム合金を含む意味において用いる。
ウム合金を含む意味において用いる。
従来の技術
上記のような部品に用いられる材料の耐摩耗性を改善す
るために、マトリクス中に強化粒子として硬質粒子を分
散させる試みが、Ｉ／Ｍ法、Ｐ／Ｍ法を問わずＡΩ−Ｓ
ｔ系合金やアルミニウム基複合材料において行われてい
る。
るために、マトリクス中に強化粒子として硬質粒子を分
散させる試みが、Ｉ／Ｍ法、Ｐ／Ｍ法を問わずＡΩ−Ｓ
ｔ系合金やアルミニウム基複合材料において行われてい
る。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、従来の材料は、摺動部品として用いられ
た場合、摺動時の摩擦熱によってマトリクスが軟化して
しまうために、いずれも実際上充分満足する耐摩耗性を
保有するものとは言い難いものであった。
た場合、摺動時の摩擦熱によってマトリクスが軟化して
しまうために、いずれも実際上充分満足する耐摩耗性を
保有するものとは言い難いものであった。
この発明は、かかる事情のもとになされたものであって
、耐摩耗性をさらに改善した複合材料の提供を目的とす
るものである。
、耐摩耗性をさらに改善した複合材料の提供を目的とす
るものである。
問題点を解決するための手段
上記目的を達成するために、種々研究の結果、この発明
に係る複合材料は、アルミニウムを一次マトリクスとし
、該マトリクス中に平均粒径１μｍ以下の硬質非金属粒
子からなる一次強化粒子が分散された複合マトリクスで
あって、かつその４００℃における引張強さが１０Ｋｙ
ｆ／−以上に規制された複合マトリクス中に、さらに平
均粒径５〜１００μｍの硬質非金属粒子からなる二次強
化粒子が容積比（Ｖ、）において２〜２０％の含有量に
て分散されてなるものとする。
に係る複合材料は、アルミニウムを一次マトリクスとし
、該マトリクス中に平均粒径１μｍ以下の硬質非金属粒
子からなる一次強化粒子が分散された複合マトリクスで
あって、かつその４００℃における引張強さが１０Ｋｙ
ｆ／−以上に規制された複合マトリクス中に、さらに平
均粒径５〜１００μｍの硬質非金属粒子からなる二次強
化粒子が容積比（Ｖ、）において２〜２０％の含有量に
て分散されてなるものとする。
一次マトリクスであるアルミニウム中に分散される、硬
質非金属粒子からなる一次強化粒子の平均粒径が１μｍ
以下に規制されるのは、１μｍを超えると平均粒子間距
離が大きくなり、強化作用が弱くなるためであり、また
複合マトリクス中に分散される二次強化粒子との接触部
がマトリクスのない欠陥部になり易いためである。一次
強化粒子の平均粒径は、好ましくは０゜６μｍ以下にす
るのが良い。
質非金属粒子からなる一次強化粒子の平均粒径が１μｍ
以下に規制されるのは、１μｍを超えると平均粒子間距
離が大きくなり、強化作用が弱くなるためであり、また
複合マトリクス中に分散される二次強化粒子との接触部
がマトリクスのない欠陥部になり易いためである。一次
強化粒子の平均粒径は、好ましくは０゜６μｍ以下にす
るのが良い。
複合マトリクスの４００℃における引張強さくσＢ）が
１０Ｋｙｆ／−以上に規制されるのは、１０Ｋｌｌ／−
未満ではマトリクスの耐熱強度が不足し、耐摩耗性を向
上し得ないためである。
１０Ｋｙｆ／−以上に規制されるのは、１０Ｋｌｌ／−
未満ではマトリクスの耐熱強度が不足し、耐摩耗性を向
上し得ないためである。
好ましくは、１４Ｎｇｆ／−以上に規制するのが良い。
複合マトリクス中に分散される硬質非金属粒子からなる
二次強化粒子の平均粒径が５〜１１００ｐの範囲に規制
されるのは、５μｍ未満では摺動時にマトリクスメタル
が塑性流動を起こし、該２次強化粒子表面を覆い易くな
り、有効面積が減少して耐摩耗性が悪化するためであり
、一方１００μｍを超えるものでは、成形時にマトリク
スメタルとの界面で剥離し易くなり、そこからクラック
が進展して割れが発生するためである。好ましい平均粒
径は７〜８０μｍである。またこの２次強化粒子の含有
量が容積比（ｖｆ）において２〜２０％の範囲に規制さ
れるのは、２％未満では複合効果がなく、逆に２０％を
超えると変形抵抗が大きくなり成形困難となるからであ
る。好ましい含有量は容積比にて５〜１５％である。
二次強化粒子の平均粒径が５〜１１００ｐの範囲に規制
されるのは、５μｍ未満では摺動時にマトリクスメタル
が塑性流動を起こし、該２次強化粒子表面を覆い易くな
り、有効面積が減少して耐摩耗性が悪化するためであり
、一方１００μｍを超えるものでは、成形時にマトリク
スメタルとの界面で剥離し易くなり、そこからクラック
が進展して割れが発生するためである。好ましい平均粒
径は７〜８０μｍである。またこの２次強化粒子の含有
量が容積比（ｖｆ）において２〜２０％の範囲に規制さ
れるのは、２％未満では複合効果がなく、逆に２０％を
超えると変形抵抗が大きくなり成形困難となるからであ
る。好ましい含有量は容積比にて５〜１５％である。
上記複合材の製造は、アルミニウム粉末と平均粒径１μ
ｍ以下の一次強化粒子とを必要に応じて予備混合したの
ち、メカニカルアロイング処理を行って、予めアルミニ
ウム粉末と一次強化粒子との間に強い結合を生じさせた
複合粉末とする。この複合粉末は、その単独成形体の４
ｏｏ℃における引張強さくσＢ）が１０に９ｆ／−以上
でなければならない。ここで複合粉末の引張強さは一次
強化粒子の含有量及びメカニカルアロイング中に不可避
的に混入されるＣ１Ｏの含を量に特に影響される。従っ
て複合粉末の製作に際しては、所期する引張強さを実現
すべく一次強化粒子の含有量及びＣ１０の含有量を適当
な条件に制御した状態のもとで行うが、殊に、一次強化
粒子の含有量をＣＳＯの含有量に見合せて調整するのが
簡単である。なお、０の含有量はメカニカルアロイング
工程の雰囲気に大きく影響され、Ｃの含有量はメカニカ
ルアロイング工程中に混合粉末材料中に必要的に添加さ
れるエタノール等からなる有機焼付き防止剤の添加量に
大きく影響される。
ｍ以下の一次強化粒子とを必要に応じて予備混合したの
ち、メカニカルアロイング処理を行って、予めアルミニ
ウム粉末と一次強化粒子との間に強い結合を生じさせた
複合粉末とする。この複合粉末は、その単独成形体の４
ｏｏ℃における引張強さくσＢ）が１０に９ｆ／−以上
でなければならない。ここで複合粉末の引張強さは一次
強化粒子の含有量及びメカニカルアロイング中に不可避
的に混入されるＣ１Ｏの含を量に特に影響される。従っ
て複合粉末の製作に際しては、所期する引張強さを実現
すべく一次強化粒子の含有量及びＣ１０の含有量を適当
な条件に制御した状態のもとで行うが、殊に、一次強化
粒子の含有量をＣＳＯの含有量に見合せて調整するのが
簡単である。なお、０の含有量はメカニカルアロイング
工程の雰囲気に大きく影響され、Ｃの含有量はメカニカ
ルアロイング工程中に混合粉末材料中に必要的に添加さ
れるエタノール等からなる有機焼付き防止剤の添加量に
大きく影響される。
次いで、上記により得られた複合粉末に対し、平均粒径
５〜１００μｍの二次強化粒子を、容積比にて２〜２０
％の含有量となるように混合する。続いてこの混合粉末
を圧粉容器に充填し、加熱による脱ガス処理を行う。そ
して更に熱間圧粉を行って所定の塊としたのち、熱間押
出し、熱間鍛造、熱間圧延等の所要の熱間加工を施して
所期する複合材料を得るものである。
５〜１００μｍの二次強化粒子を、容積比にて２〜２０
％の含有量となるように混合する。続いてこの混合粉末
を圧粉容器に充填し、加熱による脱ガス処理を行う。そ
して更に熱間圧粉を行って所定の塊としたのち、熱間押
出し、熱間鍛造、熱間圧延等の所要の熱間加工を施して
所期する複合材料を得るものである。
−次マトリクスとするアルミニウム粉末は、Ａ１００Ｏ
系の純アルミニウムのほか、Ａ２０００〜８０００系の
各種のものを任意に単独または組合せて使用しうる。そ
のアルミニウム粉末は粒度１００メツシユ以下のものが
用いられる。一方、−次、二次強化粒子としては、酸化
物、窒化物、ホウ化物、炭化物等のセラミックスや金属
間化合物が用いられる。
系の純アルミニウムのほか、Ａ２０００〜８０００系の
各種のものを任意に単独または組合せて使用しうる。そ
のアルミニウム粉末は粒度１００メツシユ以下のものが
用いられる。一方、−次、二次強化粒子としては、酸化
物、窒化物、ホウ化物、炭化物等のセラミックスや金属
間化合物が用いられる。
発明の効果
この発明によれば、−次マトリクスとしてのアルミニウ
ムに一定粒径の一次強化粒子が分散された複合マトリク
ス自体を、耐熱強度ひいては耐摩耗性に優れたものに構
成した上で、更に該複合マトリクスに所定の二次強化粒
子が分散されてなるものであるから、全体として優れた
耐摩耗性を有する複合材料となすことができる。
ムに一定粒径の一次強化粒子が分散された複合マトリク
ス自体を、耐熱強度ひいては耐摩耗性に優れたものに構
成した上で、更に該複合マトリクスに所定の二次強化粒
子が分散されてなるものであるから、全体として優れた
耐摩耗性を有する複合材料となすことができる。
またかかる複合材料を容易に得ることができる。
従って、エンジン摺動部品等耐摩耗性の要求される部品
素材として好適に用いることができるとともに、その適
用範囲を拡大することができる。
素材として好適に用いることができるとともに、その適
用範囲を拡大することができる。
実施例
［以下余白］
［実施例］
上記第１表の試料Ｎｏｌ、２に示すアルミニウム粉末（
粒度１００メツシユ以下）と一次強化粒子とを、それぞ
れ全体重ｊｌ Ｉ Ｋｇに秤量し、ヘンシェルミキサー
で２０００ｒｐｍＸ３分間予備混合した。
粒度１００メツシユ以下）と一次強化粒子とを、それぞ
れ全体重ｊｌ Ｉ Ｋｇに秤量し、ヘンシェルミキサー
で２０００ｒｐｍＸ３分間予備混合した。
そしてこの混合物に、雰囲気：Ａｒガス、焼付き防止剤
：エタノール４０ＣＣ％スチールボール４０に９の条件
で２８０ｒｐｍＸ３時間のメカニカルアロイング処理を
施して複合粉末を製造した。
：エタノール４０ＣＣ％スチールボール４０に９の条件
で２８０ｒｐｍＸ３時間のメカニカルアロイング処理を
施して複合粉末を製造した。
次にメカニカルアロイングを終えた複合粉末と、′！Ｊ
１表に示す二次強化粒子とをヘンシェルミキサーにより
、Ａｒガス雰囲気、２０００ｒｐｍ×３分間の条件で混
合したのち、アルミニウム製圧粉容器に充填した。モし
て圧粉容器を０．０ｔＴｏｒｒの真空にし、５００℃×
５時間の加熱、脱ガス処理を施したのち、熱間ブレス機
により、５００℃Ｘ７００ＯＮｆｆ／ａＩの圧力条件で
圧粉成形を行い、続いて押出比１０：ｌ１押出温度５０
０℃で丸棒に熱間押出し成形を行い、本発明に係る２種
類の複合材料を得た。
１表に示す二次強化粒子とをヘンシェルミキサーにより
、Ａｒガス雰囲気、２０００ｒｐｍ×３分間の条件で混
合したのち、アルミニウム製圧粉容器に充填した。モし
て圧粉容器を０．０ｔＴｏｒｒの真空にし、５００℃×
５時間の加熱、脱ガス処理を施したのち、熱間ブレス機
により、５００℃Ｘ７００ＯＮｆｆ／ａＩの圧力条件で
圧粉成形を行い、続いて押出比１０：ｌ１押出温度５０
０℃で丸棒に熱間押出し成形を行い、本発明に係る２種
類の複合材料を得た。
そこで、この得られた複合材料につき、耐摩耗性試験を
行った。試験は、回転円盤による乾式大越式摩耗試験機
を用いて、摩擦距離：６００ｍ１摩擦速度：２ｍ／ｓ、
相手材：Ｆｅ１２゜最終荷重：２．ＩＫＩの条件で行い
、比摩耗量を測定した。その結果を第２表に示す。
行った。試験は、回転円盤による乾式大越式摩耗試験機
を用いて、摩擦距離：６００ｍ１摩擦速度：２ｍ／ｓ、
相手材：Ｆｅ１２゜最終荷重：２．ＩＫＩの条件で行い
、比摩耗量を測定した。その結果を第２表に示す。
一方、上記工程において、アルミニウム粉末と一次強化
粒子とをメカニカルアロイング処理することにより得ら
れた複合粉末と同一の粉末につき、これをアルミニウム
製圧粉容器に充填したのち、０．０１Ｔｏｒｒの真空に
て５００’ＣＸ５時間の加熱、脱ガス処理を施したのち
、熱間ブレス機により５００℃Ｘ７００ＯＮｆｆ／ｄの
圧力条件で圧粉成形を行い、複合粉末の単独成形体を製
作した。そしてこの成形体に含まれるＯＳＣの含有量を
測定するとともに、４００℃における引張強さくσＢ）
を測定した。その結果を併せて第２表に示す。
粒子とをメカニカルアロイング処理することにより得ら
れた複合粉末と同一の粉末につき、これをアルミニウム
製圧粉容器に充填したのち、０．０１Ｔｏｒｒの真空に
て５００’ＣＸ５時間の加熱、脱ガス処理を施したのち
、熱間ブレス機により５００℃Ｘ７００ＯＮｆｆ／ｄの
圧力条件で圧粉成形を行い、複合粉末の単独成形体を製
作した。そしてこの成形体に含まれるＯＳＣの含有量を
測定するとともに、４００℃における引張強さくσＢ）
を測定した。その結果を併せて第２表に示す。
［比較例］
前記第１表に示す試料Ｎｏ３．４の比較例につき、アル
ミニウム粉末（粒度１００メツシユ以下）と強化粒子と
をそれぞれ全体重量をＩ Ｋｇに秤量して混合した。混
合はヘンシェルミキサーにより、実施例に示した複合粉
末と２次強化粒子との混合条件と同一の条件で行った。
ミニウム粉末（粒度１００メツシユ以下）と強化粒子と
をそれぞれ全体重量をＩ Ｋｇに秤量して混合した。混
合はヘンシェルミキサーにより、実施例に示した複合粉
末と２次強化粒子との混合条件と同一の条件で行った。
その後得られた混合粉末に、実施例の場合と同一の条件
で加熱脱ガス処理、圧粉成形、熱間押出成形の順次的工
程を実施し、複合材料を得た。
で加熱脱ガス処理、圧粉成形、熱間押出成形の順次的工
程を実施し、複合材料を得た。
そして得られた複合材料につき、実施例と同一の耐摩耗
性試験を実施するとともに、この複合材料に含有される
ＯＳＣ量を測定し、また４００℃における引張強さを測
定した。それらの結果を同じく第２表に示す。
性試験を実施するとともに、この複合材料に含有される
ＯＳＣ量を測定し、また４００℃における引張強さを測
定した。それらの結果を同じく第２表に示す。
［以下余白］
第２表
上記結果から明らかなように、この発明に従う試料Ｎｏ
ｌ、２の複合材はともに耐摩耗性に優れたものであるこ
とを確認しえた。
ｌ、２の複合材はともに耐摩耗性に優れたものであるこ
とを確認しえた。
以上
Claims (2)
- （１）アルミニウムを一次マトリクスとし、該マトリク
ス中に平均粒径１μｍ以下の硬質非金属粒子からなる一
次強化粒子が分散された複合マトリクスであって、かつ
その４００℃における引張強さが１０Ｋｇｆ／ｍｍ＾２
以上に規制された複合マトリクス中に、さらに平均粒径
５〜１００μｍの硬質非金属粒子からなる二次強化粒子
が容積比（Ｖ＿ｆ）において２〜２０％の含有量にて分
散されてなることを特徴とする耐摩耗性に優れた複合材
料。 - （２）アルミニウム粉末と、平均粒径１μｍ以下の硬質
非金属粒子からなる一次強化粒子とを混合し、メカニカ
ルアロイングにより複合粉末を製作するに際し、該複合
粉末の単独成形体の４００℃における引張強さが１０Ｋ
ｇｆ／ｍｍ＾２以上となるように、前記一次強化粒子の
含有量及びメカリカルアロイング工程で複合粉末に不可
避的に混入するＣ、Ｏの含有量を制御した状態のもとに
複合粉末を製作したのち、さらに該複合粉末と平均粒径
５〜１００μｍの硬質非金属粒子からなる二次強化粒子
とを、該二次強化粒子の含有量が容積比（Ｖ＿ｆ）にお
いて２〜２０％に規制された状態に混合し、次いで加熱
脱ガス、圧粉、熱間成形の各工程を実施することを特徴
とする耐摩耗性に優れた複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6342587A JPS63227735A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 耐摩耗性に優れた複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6342587A JPS63227735A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 耐摩耗性に優れた複合材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63227735A true JPS63227735A (ja) | 1988-09-22 |
| JPH0322458B2 JPH0322458B2 (ja) | 1991-03-26 |
Family
ID=13228920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6342587A Granted JPS63227735A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 耐摩耗性に優れた複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63227735A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0539501A (ja) * | 1991-05-27 | 1993-02-19 | Daido Steel Co Ltd | 硬質粒子分散合金粉末及びその製造方法 |
| JPH05300989A (ja) * | 1992-04-28 | 1993-11-16 | Hirose Mfg Co Ltd | ミシンの部品 |
| JPH06238084A (ja) * | 1993-02-19 | 1994-08-30 | Hirose Mfg Co Ltd | ミシンの内かま |
| JPH06261989A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-20 | Hirose Mfg Co Ltd | 本縫ミシンの全回転かま |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5757857A (en) * | 1980-07-31 | 1982-04-07 | Mpd Technology | Dispersion reinforced aluminum alloy and preparation thereof |
| JPS58136738A (ja) * | 1981-11-12 | 1983-08-13 | ノバメツト・インコ−ポレ−テツド | 分散強化した機械的に合金化されたＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ |
-
1987
- 1987-03-17 JP JP6342587A patent/JPS63227735A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5757857A (en) * | 1980-07-31 | 1982-04-07 | Mpd Technology | Dispersion reinforced aluminum alloy and preparation thereof |
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| JPH06261989A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-20 | Hirose Mfg Co Ltd | 本縫ミシンの全回転かま |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0322458B2 (ja) | 1991-03-26 |
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