JPS63312947A

JPS63312947A - 複合型軽合金部材

Info

Publication number: JPS63312947A
Application number: JP14877387A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ushio; 牛尾　英明; Naoyoshi Hayashi; 林　直義
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1988-12-21

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】Ａ３発明の目的（１）　　産業上の利用分野本発明は複合型軽合金部材、特に、高温強度を要求され
る部位を、強化材および該強化材に充填された軽合金マ
トリックスより構成したちの＼改良に関する。

（２）従来の技術従来、この種部材として、強化材に強化用繊維を用いた
ものが知られている（特開昭５９−２２４４０９号公報
参照）。

（３）発明が解決しようとする問題点しかしながら前記のように構成すると、高温下において
は軽合金マトリックスの強度が低下する傾向にあり、ま
た強化用繊維単独では強度が低いこともあって、軽合金
マトリックスと強化用繊維との複合部の耐久性が大幅に
損なわれるという問題がある。

本発明は前記問題を解決し得る前記軽合金部材を提供す
ることを目的とする。

Ｂ０発明の構成（１）問題点を解決するための手段本発明は、高温強度を要求される部位を、強化材および
該強化材に充填された軽合金マトリックスより構成した
複合型軽合金部材において、前記強化材として、気孔率
１０〜９０％、気孔の平均直径０．５〜１００μｍの耐
熱性連続気孔型多孔質体を用いることを特徴とする。

（２）作　用前記のように構成すると、軽合金部材の高温強度を要求
される部位を、耐熱性多孔質体およびそれに充填された
軽合金マトリックスよりなる複合部にし得るので、前記
部位の耐久性を向上させることができる。

たゾし、多孔質体の気孔率が１０％を下回ると、軽合金
マトリックスの充填性が悪化し、一方、９０％を上回る
と、多孔質体の強度が低下して軽合金マトリックスの充
填時多孔質体の変形、破壊等を生じる。

また多孔質体における気孔の平均直径が０．５μｍを下
回ると、軽合金マトリックスの充填性が悪化し、一方、
１００μｍを上回ると、気孔に充填された軽合金マトリ
ックスと多孔質体との間の応力伝導が低くなり、複合部
の強度が低下する。

（３）実施例第１図は内燃機関Ｅを示し、その機関Ｅはシリンダブロ
ック１と、シリンダブロック１に取付けられたシリンダ
へラド２と、シリンダブロックｌのシリンダボア３に摺
合されたピストン４とを備えている。

シリンダブロックｌは軽合金を用いて鋳造されたもので
、そのシリンダボア３回りは、第２図に示す強化材とし
ての円筒状をなす耐熱性連続気孔型多孔質体５．と、そ
れに充填された軽合金マトリックスとからなる複合部６
．より構成される。

前記のように構成すると、高温下においてピストン４の
摺動作用を受けるシリンダボア３内壁の高温強度を高め
てその耐久性を向上させることができる。

シリンダヘッド２は軽合金を用いて鋳造されたもので、
その吸、排気バルブ７Ｉ、７□に対応するバルブシー１
−８．．８□は第３図に示す強化材としての環状をなす
耐熱性連続気孔型多孔質体５２と、それに充填された軽
合金マトリックスとからなる複合部６□より構成される
。

前記のように構成すると、高温下において吸、排気バル
ブ７１．７□の衝撃作用を受けるバルブシート８．．８
□の高温強度を高めてその耐久性を向上させることがで
きる。

前記軽合金としては、アルミニウム合金、マグネシウム
合金等が用いられる。

多孔質体５１．５□は金属焼結体またはセラミック焼結
体であり、その圧縮強さくｐｇ％）は１　ｋｇ／ｃ−以
上であることが望ましい。金属焼結体の原料粉としては
Ｆｅ、ＣｕＳＮｉの単体および合金から選択される少な
くとも一種が該当する。例えば、Ｆｅ系合金としては、
Ｃｕ−Ｃ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金（ＳＡＥ８６材に相当）、
耐摩耗性の良好な粒子分散型のＣｒ−Ｃｏ−Ｗ−Ｆｅ系
合金を挙げることができる。またセラミック焼結体の原
料粉としてはＳ　ｉ　ＣＳＳ　ｌ　３　Ｎａ　、ＡＩＬ
ｚ　ＯｓおよびＡｊ２．Ｏ，−３ｔｏ、から選択される
少なくとも一種が該当する。

セラミック焼結体の作製に当っては、その原料粉に低融
点のガラス質粉末を混入しておき、仮焼結後ガラス質粉
末を酸により溶出して連続気孔を形成し、その後焼結処
理を行うといった手法が用いられる。

多孔質体５＋、５ｔの気孔率は１０〜９０％に設定され
る。前記気孔率が１０％を下回ると、軽合金マトリック
スの充填圧３００　ｋｇ／ｃ−でもその充填性が悪化し
、一方、９０％を上回ると、多孔質体５１．５□の強度
が低下して軽合金マトリックスの充填時多孔質体５．，
５１の変形、破壊等を生じる。

多孔質体５１，５□の気孔率は、好ましくは１５〜５０
％であり、このように気孔率を設定すると、軽合金マト
リックスの充填圧が１０ｋｇ／ｄといった低圧でも充填
率を６０％以上にすることができ、したがワて充填率ｌ
ＯＯ％にするための充填圧も低くて済むという経済上の
利点がある。

多孔質体５ｔ、Ｓ＊における気孔の平均直径は０．５〜
１００μｍに設定される。前記平均直径が０．５μｍを
下回ると、軽合金マトリックスの充填圧４５０　ｋｇ／
ａｊ、多孔質体５．．５ｇの予熱温度７００°Ｃでもそ
の充填性が悪化する。一方、１００μｍを上回ると、気
孔に充填された軽合金マトリックスと多孔質体５．，５
ｔとの間の応力伝導が低くなり、複合部ｓ＋、ｅｚの強
度が低下する。

多孔質体５１．５□における気孔の平均直径は、好まし
くは０．７〜６０μｍであり、このように平均直径を設
定すると、軽合金マトリックスの充填圧３００　ｋｇ／
ｃｄ、多孔質体Ｓ＋、ＳＺの予熱温度４００°Ｃといっ
た通常の経済的条件下にて充填性を良好にすることがで
きる。

第４図は多孔質体の気孔率と軽合金マトリックスの充填
率との関係を示す。この場合、多孔質体としては、５ｉ
ｓＮｎよりなるセラミック粉末から得られたセラミック
焼結体が用いられ、その気孔の平均直径は１ａｍである
。また軽合金マトリックスとしては、ＪＩＳ　　ＡＣ２
Ｂで規定されるアルミニウム合金が用いられる。

鋳造作業は、多孔質体を４００°Ｃに予熱した後その多
孔質体を金型に設置し、金型にアルミニウム合金の溶湯
を注入してそれに所定の充填圧を付与することによって
行われる。

第４図線ａは充填圧を３００　ｋｇ／ｃｄに設定した場
合に、また線Ｂは充填圧を１０ｋｇ／ｃ−に設定した場
合にそれぞれ該当する。

第４図線ａから明らかなように、多孔質体の気孔率を１
０％以上に設定することにより経済的な充填圧である３
００ｋｇ／ｃ−ｄにて高充填率を得ることができる。ま
た線すから明らかなように、多孔質体の気孔率を高くす
れば、アルミニウム合金の充填圧が低くても高充填率を
得ることができる。

第５図は多孔質体における気孔の平均直径と軽合金マト
リックスの充填率との関係を示す。

多孔質体（セラミック焼結体）および軽合金マトリック
スの材質は前記と同じである。たりし多孔質体の気孔率
は５０％に設定される。

第５図において、線Ｃは多孔質体の予熱温度を７００°
Ｃ１鋳造時の充填圧を４５０　ｋｇ／ｃ＋ａに設定した
場合に、また線ｄは多孔質体の予熱温度を４００℃、鋳
造時の充填圧を３００　ｋｇ／ｃｄに設定した場合にそ
れぞれ該当する。

第５図線Ｃにおいて、気孔の平均直径を０．５μｍ以上
に設定することによって高充填率を得ることができる。

線ｄの場合には気孔の平均直径は３μｍ以上であること
が好ましい。

下表は、複合部の強度を示す０本発明において、多孔質
体としては、にｕ−Ｃ−Ｍｏ−Ｆｅよりなる鉄系合金粉
末から得られた鉄系焼結体が用いられる。軽合金マトリ
ックスの材質は前記と同じである。たＸし、多孔質体の
気孔率は２４％、気孔の平均直径は１５μｍである。

比較例Ｉは、繊維体積率３０％のアルミナ系繊維成形体
に前記軽合金マトリックスを充填したものであり、また
比較例■は前記軽合金単体である。

前記表から明らかなように多孔質体と軽合金マトリック
スよりなる複合部は低温域および高温域において、優れ
た強度を有するものである。

第６図は、多孔質体としてＣｕ−Ｃ−Ｍｏ−Ｆｅよりな
る鉄系合金粉末から得られた鉄系焼結体を用い、また軽
合金マトリックスとして前記ＪｌＳ　　ＡＣ２Ｂを用い
た複合部の金属組織を示す顕微鏡写真（４００倍）であ
る。

同図（ａ）は、多孔質体の気孔率２４％、気孔の平均直
径１５μｍ、鋳造時の予熱温度４００℃、充填圧４５０
ｋｇ／ｃ−の場合に該当する。

同図Φ）は、多孔質体の気孔率３５％、気孔の平均直径
１５μｍ、鋳造時の予熱温度４００″Ｃ１充填圧３００
　ｋｇ／ｃｄの場合に該当する。

図中、濃い灰色部分は多孔質体、薄い灰色部分は軽合金
マトリックス、黒色部分は気孔である。

第７図は、多孔質体としてＳｉ、Ｎ、よりなるセラミッ
ク粉末から得られたセラミック焼結体を用い、また軽合
金マトリックスとして前記ＪＩＳＡＣ２Ｂを用いた複合
部の組織を示す顕微鏡写真（４００倍）である。

同図（ａ）は、多孔質体の気孔率５０％、気孔の平均直
径１μｍ、鋳造時の予熱温度７００“Ｃ１充填圧４５０
　ｋｇ／ｃ４の場合に該当する。

同図（ｂ）は、多孔質体の気孔率６５％、気孔の平均直
径１μｍ、鋳造時の予熱温度７００　”Ｃ１充填圧４５
０ｋｇ／ｃ−の場合に該当する。

第６．第７図より、多孔質体に対する軽合金マトリック
スの充填性の良いことが明らかである。

前記金属焼結体はシリンダヘッド用バルブシートの多孔
質体として最適であり、この場合、気孔率は２０〜６０
％、気孔の平均直径は５〜１００μｍが望ましい。

また前記セラミック焼結体は、それが軽量であることか
らシリンダブロックのシリンダボア回りを構成する多孔
質体として最適であり、この場合、気孔率は５０〜９０
％、気孔の平均直径は５〜５０μｍが望ましい。

Ｃ０発明の効果本発明によれば、高温強度を要求される部位を、前記の
ように特定された耐熱性多孔質体およびそれに充填され
た軽合金マトリックスよりなる複合部に構成するので、
前記部位の耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の縦断正面図、第２図はシリンダブロ
ック用多孔質体の斜視図、第３図はシリンダヘッド用多
孔質体の斜視図、第４図は多孔質体の気孔率と軽合金マ
トリックスの充填率との関係を示すグラフ、第５図は多
孔質体における気孔の平均直径と軽合金マトリックスの
充填率との関係を示すグラフ、第６図は多孔質体として
金属焼結体を用いた場合における複合部の金属組織を示
す顕微鏡写真、第７図は多孔質体としてセラミック焼結
体を用いた場合における複合部の組織を示す顕微鏡写真
である。１．２・・・軽合金部材としてのシリンダブロック、シ
リンダヘッド、５１．５□・・・多孔質体特　許　出　
願　人　　本田技研工業株式会社代理人　　　弁理士　
　落　　合　　　　　健第１図軽合金マトリックスの充填率（’／、）第４図ジ孔質体の気孔率（’／、）第２図８３図第６図第７図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高温強度を要求される部位を、強化材および該強
化材に充填された軽合金マトリックスより構成した複合
型軽合金部材において、前記強化材として、気孔率１０
〜９０％、気孔の平均直径０．５〜１００μｍの耐熱性
連続気孔型多孔質体を用いることを特徴とする複合型軽
合金部材。
（２）前記多孔質体の気孔率を１５〜５０％に、また気
孔の平均直径を０．７〜６０μｍに設定した、特許請求
の範囲第（１）項記載の複合型軽合金部材。
（３）前記軽合金部材は、高温強度を要求される部位を
バルブシートとした、内燃機関用シリンダヘッドである
、特許請求の範囲第（１）または第（２）項記載の複合
型軽合金部材。
（４）前記軽合金部材は、高温強度を要求される部位を
シリンダボア回りとした内燃機関用シリンダブロックで
ある、特許請求の範囲第（１）または第（２）項記載の
複合型軽合金材。