JPS63243246A - 耐熱・耐摩耗性Ａｌ−Ｓｉ系粉末冶金材料 - Google Patents
耐熱・耐摩耗性Ａｌ−Ｓｉ系粉末冶金材料Info
- Publication number
- JPS63243246A JPS63243246A JP7897887A JP7897887A JPS63243246A JP S63243246 A JPS63243246 A JP S63243246A JP 7897887 A JP7897887 A JP 7897887A JP 7897887 A JP7897887 A JP 7897887A JP S63243246 A JPS63243246 A JP S63243246A
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- Japan
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- metallurgical material
- powder metallurgical
- powder
- wear resistance
- resistance
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- Pending
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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〕
本発明は耐熱・耐摩耗性Ａ、ｅ−Ｓｉ系粉末冶金材粉末
冶金材料ので、特に耐摩耗性、高温強度及び切削性を改
善したものである。
冶金材料ので、特に耐摩耗性、高温強度及び切削性を改
善したものである。
ＶＴＲシリンダ、コンプレッサベーン、ピストン、シリ
ンダスリーブ、その他各種摺動部材には、耐摩耗性と耐
熱性に優れ、かつ低熱膨張率であることが要求されてい
る。アルミニウム合金は鋳鉄等に比べて軽量であり、ま
た熱伝導率が大きいため放熱性の向上も期待できるとこ
ろから、上記部材に４０３２展伸合金やＡ ３９０鋳物
合金等のＡｌ−５；系材料が使用されている。
ンダスリーブ、その他各種摺動部材には、耐摩耗性と耐
熱性に優れ、かつ低熱膨張率であることが要求されてい
る。アルミニウム合金は鋳鉄等に比べて軽量であり、ま
た熱伝導率が大きいため放熱性の向上も期待できるとこ
ろから、上記部材に４０３２展伸合金やＡ ３９０鋳物
合金等のＡｌ−５；系材料が使用されている。
近年、各種機器の高性能化に伴い、これに使用される摺
動部材の特性に対する要求も厳しくなってきており、そ
のような前頭から最近粉末冶金法による過共晶Ａｌ−Ｓ
ｉ系材料の開発が行なわれている。
動部材の特性に対する要求も厳しくなってきており、そ
のような前頭から最近粉末冶金法による過共晶Ａｌ−Ｓ
ｉ系材料の開発が行なわれている。
耐摩耗性アルミニウム合金としてはＡｌ−Ｓｉ系合金が
その代表である。この合金ではＳｉ添加量が多いほど耐
摩耗性は向上するが、Ｓｉ添加量の増大と共に３ｉ粒子
が粗大となり、合金の塑性加工性や切削加工性が悪化す
る。また耐熱アルミニウム合金については十分な特性を
有する合金は無い。このように従来の溶解鋳造法では十
分な耐熱性、耐摩耗性を兼ねそなえたアルミニウム合金
を製造することは困難で市る。このような背景から近年
粉末冶金法による過共晶Ａｌ−３ｉ系材料の開発が盛ん
に行なわれているが、必ずしも満足できる材料は得られ
ていない。
その代表である。この合金ではＳｉ添加量が多いほど耐
摩耗性は向上するが、Ｓｉ添加量の増大と共に３ｉ粒子
が粗大となり、合金の塑性加工性や切削加工性が悪化す
る。また耐熱アルミニウム合金については十分な特性を
有する合金は無い。このように従来の溶解鋳造法では十
分な耐熱性、耐摩耗性を兼ねそなえたアルミニウム合金
を製造することは困難で市る。このような背景から近年
粉末冶金法による過共晶Ａｌ−３ｉ系材料の開発が盛ん
に行なわれているが、必ずしも満足できる材料は得られ
ていない。
Ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、過共晶Ａｌ−３ｉ
系合金にＦｅ、Ｃｕ、 Ｍｇ、Ｚｒを多量に添加した急
冷凝固Ａｌ−３ｉ粉末を用い、粉末冶金法により、微細
均一な組織を有し、特に従来付以上の耐熱性と耐摩耗性
を有する耐熱・耐摩耗性Ａｆ−Ｓｉ系粉末冶金粉末冶金
材料たもので、３ｉ１２〜３０ｗｔ％（以下ｗｔ％を単
に％と略記）、Ｆｅ１〜１０％、ＣＬＪ１〜５％、Ｍｇ
１〜５％、 ’；ｌ ｒＯ，２〜３％を含み、残部Ａｉ
と不可避的不純物からなる最大３ｉ粒子径が２０μｍ以
下であることを特徴とするものである。
系合金にＦｅ、Ｃｕ、 Ｍｇ、Ｚｒを多量に添加した急
冷凝固Ａｌ−３ｉ粉末を用い、粉末冶金法により、微細
均一な組織を有し、特に従来付以上の耐熱性と耐摩耗性
を有する耐熱・耐摩耗性Ａｆ−Ｓｉ系粉末冶金粉末冶金
材料たもので、３ｉ１２〜３０ｗｔ％（以下ｗｔ％を単
に％と略記）、Ｆｅ１〜１０％、ＣＬＪ１〜５％、Ｍｇ
１〜５％、 ’；ｌ ｒＯ，２〜３％を含み、残部Ａｉ
と不可避的不純物からなる最大３ｉ粒子径が２０μｍ以
下であることを特徴とするものである。
即ち本発明材料は、上記合金成分からなり、目標の３ｉ
粒子径を得るため、凝固時の冷却速度を５００℃／ｓｅ
ｃ以上、例えばガスアトマイズ法その他により急冷凝固
組織を有する粉末とし、これを真密度の７０〜９０％の
密度になるように予備圧縮し、３００〜４５０℃で真空
脱ガスを行なった後３００〜４５０℃で真密度まで圧縮
成形してビレットとする。更にこれに熱間加工（押出、
鍛造圧延）を施し、目的の素材とするものでおる。
粒子径を得るため、凝固時の冷却速度を５００℃／ｓｅ
ｃ以上、例えばガスアトマイズ法その他により急冷凝固
組織を有する粉末とし、これを真密度の７０〜９０％の
密度になるように予備圧縮し、３００〜４５０℃で真空
脱ガスを行なった後３００〜４５０℃で真密度まで圧縮
成形してビレットとする。更にこれに熱間加工（押出、
鍛造圧延）を施し、目的の素材とするものでおる。
このような工程にて得た素材に溶体化→水冷→時効の熱
処理を行ない、所望の特性を有する材料とする。
処理を行ない、所望の特性を有する材料とする。
本発明において粉末冶金材料の合金成分を上記の如く限
定したのは次の理由によるものである。
定したのは次の理由によるものである。
３ｉはハードスポットとして組織中に均一に分布するこ
とで耐摩耗性を向上させるもので、その含有量を１２〜
３０％と限定したのは、１２％未満では３ｉ粒子量が少
なく、耐摩耗性の向上が期待できず、３０％を越えると
初晶３ｉが粗大化して塑性加工性や切削加工性が低下す
るためである。
とで耐摩耗性を向上させるもので、その含有量を１２〜
３０％と限定したのは、１２％未満では３ｉ粒子量が少
なく、耐摩耗性の向上が期待できず、３０％を越えると
初晶３ｉが粗大化して塑性加工性や切削加工性が低下す
るためである。
ＦｅはＡｌ中に固溶もしくは時効析出、更には晶出物と
して微細に分散し、材料の高温強度を高めるもので、そ
の含有量を１〜５％と限定したのは、１％未満ではその
効果が少なく、１０％を越えると材料の延性が低下して
加工性を害するためである。
して微細に分散し、材料の高温強度を高めるもので、そ
の含有量を１〜５％と限定したのは、１％未満ではその
効果が少なく、１０％を越えると材料の延性が低下して
加工性を害するためである。
Ｃｕｔ、ｔＡ、ｉ！中に固溶すると共にＭｇと共存する
ことにより時効析出し、常温及び高温強度を高めると共
に耐摩耗性を向上せしめるもので、その含有量を１〜５
％と限定したのは、１％未満では効果が少なく、５％を
越えると効果が飽和するばかりか、耐食性が低下するた
めである。
ことにより時効析出し、常温及び高温強度を高めると共
に耐摩耗性を向上せしめるもので、その含有量を１〜５
％と限定したのは、１％未満では効果が少なく、５％を
越えると効果が飽和するばかりか、耐食性が低下するた
めである。
ＭｇはＡｌ中に固溶すると共に、ＣＵと共存することで
時効析出し、常温及び高温強度を高めて耐摩耗性を向上
せしめるもので、その含有量を１〜５％と限定したのは
、１％未満ではその効果が少なく、５％を越えると材料
の延性が低下すると共に加工性を低下させるためである
。
時効析出し、常温及び高温強度を高めて耐摩耗性を向上
せしめるもので、その含有量を１〜５％と限定したのは
、１％未満ではその効果が少なく、５％を越えると材料
の延性が低下すると共に加工性を低下させるためである
。
Ｚｒは固溶度が小ざく、高温でも安定な化合物として析
出するため、これを均一に分散析出させることで分散強
化作用により強度を向上し、かつ再結晶の防止や再結晶
粒の微細化にも有効で、常温及び高温強度の改善に寄与
し、耐摩耗性を向上せしめるもので、その含有量を０．
２〜３％と限定したのは、０．２％未満ではその効果が
少なく、３％を越えると材料の延性が低下し、その加工
性を害するためである。
出するため、これを均一に分散析出させることで分散強
化作用により強度を向上し、かつ再結晶の防止や再結晶
粒の微細化にも有効で、常温及び高温強度の改善に寄与
し、耐摩耗性を向上せしめるもので、その含有量を０．
２〜３％と限定したのは、０．２％未満ではその効果が
少なく、３％を越えると材料の延性が低下し、その加工
性を害するためである。
次に本発明粉末冶金材料のＳｉ粒子の粒子径を２０μｍ
以下としたのは、２０μｍを越える粒子が存在すると、
材料の押出性、＠遡性等の塑性加工性及び切削加工性を
悪くし、更に材料の強度を低下させると共に耐摩耗特性
として相手材への攻撃性が大きくなるためである。
以下としたのは、２０μｍを越える粒子が存在すると、
材料の押出性、＠遡性等の塑性加工性及び切削加工性を
悪くし、更に材料の強度を低下させると共に耐摩耗特性
として相手材への攻撃性が大きくなるためである。
第１表に示す材料Ｎα１〜２０を調整・溶解し、冷却速
度５００℃／ｓｅｃ以上のアルゴンガスアトマイズによ
り平均粒径１００μｍの粉末とした。これを予備成形に
より真密度の８０％として、４００℃で脱ガスを行なっ
た後、４００℃で真密度まで圧縮成形した。次にこれを
４００’Ｃで押出比１４により直径３０＃に押出した後
、Ｔ６処理（４９０℃×１時間溶体化→水冷→１７０’
Ｃｘ１Ｏ時間時効）した。これについて最大Ｓｉ粒子径
（μｍ）を測定すると共に、比摩耗ｆｆｉ（ｍ／Ｎｇ）
と耐熱強度（Ｋ！？／ｉ）を測定した。また前記押出し
における加工性を調べると共にＴｌｌ樋材ついて切削性
を調べた。これ等の結果を従来材と比較して第２表に示
す。
度５００℃／ｓｅｃ以上のアルゴンガスアトマイズによ
り平均粒径１００μｍの粉末とした。これを予備成形に
より真密度の８０％として、４００℃で脱ガスを行なっ
た後、４００℃で真密度まで圧縮成形した。次にこれを
４００’Ｃで押出比１４により直径３０＃に押出した後
、Ｔ６処理（４９０℃×１時間溶体化→水冷→１７０’
Ｃｘ１Ｏ時間時効）した。これについて最大Ｓｉ粒子径
（μｍ）を測定すると共に、比摩耗ｆｆｉ（ｍ／Ｎｇ）
と耐熱強度（Ｋ！？／ｉ）を測定した。また前記押出し
における加工性を調べると共にＴｌｌ樋材ついて切削性
を調べた。これ等の結果を従来材と比較して第２表に示
す。
従来材としては第１表に示す組成の４０３２合金Ｎｏ、
２１とＡ ３９０合金Ｎα２２である。合金Ｎα２１は
調整・溶解して、冷却速度１０°Ｃ／ｓｅｃで水冷鋳造
し、これをソーキングした後、４００℃で押出比１４に
より直径３０／！１１１１に押出加工した後、Ｔ６処理
（５１５℃×２時間溶体化→水冷−１γ０’ＣＸ１０時
間時効）した。また合金Ｎα２２は調整・溶解し、冷却
速度２０℃／ｓｅｃの金型鋳造を行ない、これを４００
℃で押出比１４により直径３０Ｍに押出加工した後、Ｔ
６処理（４９０℃×２時間溶体化→水冷→１７０℃×１
０時間時効）した。
２１とＡ ３９０合金Ｎα２２である。合金Ｎα２１は
調整・溶解して、冷却速度１０°Ｃ／ｓｅｃで水冷鋳造
し、これをソーキングした後、４００℃で押出比１４に
より直径３０／！１１１１に押出加工した後、Ｔ６処理
（５１５℃×２時間溶体化→水冷−１γ０’ＣＸ１０時
間時効）した。また合金Ｎα２２は調整・溶解し、冷却
速度２０℃／ｓｅｃの金型鋳造を行ない、これを４００
℃で押出比１４により直径３０Ｍに押出加工した後、Ｔ
６処理（４９０℃×２時間溶体化→水冷→１７０℃×１
０時間時効）した。
尚、比摩耗量は人感式摩耗試験機により乾式。
摩耗速度２．９１ＴｒＬ／ＳｅＣ，摩耗距離２００ ｒ
ｒｍｔの条件で測定した。耐熱強度は試験温度に１００
時間保持後、その温度τ試験した。押出加工性は押出材
の表面状態により評価し、切削性は旋盤により切削試験
を行なってバイトの減りより評価し、それぞれ良好なも
のをＯ印、やや不良のものをΔ印、不良のものをＸ印で
表わした。
ｒｍｔの条件で測定した。耐熱強度は試験温度に１００
時間保持後、その温度τ試験した。押出加工性は押出材
の表面状態により評価し、切削性は旋盤により切削試験
を行なってバイトの減りより評価し、それぞれ良好なも
のをＯ印、やや不良のものをΔ印、不良のものをＸ印で
表わした。
第１表及び第２表から明らかなように本発明材料Ｎα１
〜１０は何れも従来合金である４０３２合金Ｎα２１及
びＡ３９０合金Ｎα２２と比較し、最大３ｉ粒子径が微
細化し、かつ比摩耗量が少なく、耐熱強度が優れ、押出
加工性及び切削性が良いことが判る。
〜１０は何れも従来合金である４０３２合金Ｎα２１及
びＡ３９０合金Ｎα２２と比較し、最大３ｉ粒子径が微
細化し、かつ比摩耗量が少なく、耐熱強度が優れ、押出
加工性及び切削性が良いことが判る。
これに対し本発明材料の組成範囲から外れる比較材料Ｎ
α１１〜２０では最大３ｉ粒子径が粗大化するか又は比
摩耗量、耐熱強度、押出加工性及び切削性の何れか一つ
以上が劣ることが判る。
α１１〜２０では最大３ｉ粒子径が粗大化するか又は比
摩耗量、耐熱強度、押出加工性及び切削性の何れか一つ
以上が劣ることが判る。
このように本発明によれば材料組織を微細化すると共に
、耐摩耗性、高温強度、押出加工性及び切削性を改善し
たもので、特に耐摩耗性及び高温強度は従来合金を大幅
に上廻り、ＶＴＲシリンダ、コンプレッサベーン、ピス
トン、シリンダスリーブ、その仙各種１呂動部に使用し
、その機能を向上することができる等、工業上顕著な効
果を奏するものである。
、耐摩耗性、高温強度、押出加工性及び切削性を改善し
たもので、特に耐摩耗性及び高温強度は従来合金を大幅
に上廻り、ＶＴＲシリンダ、コンプレッサベーン、ピス
トン、シリンダスリーブ、その仙各種１呂動部に使用し
、その機能を向上することができる等、工業上顕著な効
果を奏するものである。
Claims (1)
- Ｓｉ１２〜３０ｗｔ％，Ｆｅ１〜１０ｗｔ％，Ｃｕ１
〜５ｗｔ％，Ｍｇ１〜５ｗｔ％，Ｚｒ０．２〜３ｗｔ％
を含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなる最大Ｓｉ粒
子径が２０μｍ以下であることを特徴とする耐熱・耐摩
耗性Ａｌ−Ｓｉ系粉末冶金材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7897887A JPS63243246A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 耐熱・耐摩耗性Ａｌ−Ｓｉ系粉末冶金材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7897887A JPS63243246A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 耐熱・耐摩耗性Ａｌ−Ｓｉ系粉末冶金材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243246A true JPS63243246A (ja) | 1988-10-11 |
Family
ID=13676982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7897887A Pending JPS63243246A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 耐熱・耐摩耗性Ａｌ−Ｓｉ系粉末冶金材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63243246A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02285044A (ja) * | 1989-04-26 | 1990-11-22 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性のすぐれた低熱膨張係数を有するＡｌ―Ｓｉ系合金粉末鍛造部材 |
| JPH02285043A (ja) * | 1989-04-26 | 1990-11-22 | Mitsubishi Materials Corp | 極低熱膨張係数を有するＡｌ―Ｓｉ系合金粉末鍛造部材 |
| CN102808119A (zh) * | 2012-09-07 | 2012-12-05 | 重庆大学 | 一种轻质高温耐磨铝合金 |
-
1987
- 1987-03-31 JP JP7897887A patent/JPS63243246A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02285044A (ja) * | 1989-04-26 | 1990-11-22 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性のすぐれた低熱膨張係数を有するＡｌ―Ｓｉ系合金粉末鍛造部材 |
| JPH02285043A (ja) * | 1989-04-26 | 1990-11-22 | Mitsubishi Materials Corp | 極低熱膨張係数を有するＡｌ―Ｓｉ系合金粉末鍛造部材 |
| CN102808119A (zh) * | 2012-09-07 | 2012-12-05 | 重庆大学 | 一种轻质高温耐磨铝合金 |
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