JPS6333531A - 複合強化合金の製造法 - Google Patents
複合強化合金の製造法Info
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- JPS6333531A JPS6333531A JP17519986A JP17519986A JPS6333531A JP S6333531 A JPS6333531 A JP S6333531A JP 17519986 A JP17519986 A JP 17519986A JP 17519986 A JP17519986 A JP 17519986A JP S6333531 A JPS6333531 A JP S6333531A
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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】
く産業上の利用分野〉
本発明は，金属材料（ Ａｔ． Ｍｇ， Ｔｉ等または
それらの合金》と非金属（セラミック等）の微粒子また
は繊維との複合材を製造するのに有用な複合強化合金の
製造法に関する。
それらの合金》と非金属（セラミック等）の微粒子また
は繊維との複合材を製造するのに有用な複合強化合金の
製造法に関する。
く従来の技術〉
近年，金属材とセラミック微粒子または繊維との複合強
化合金を新規な構造材料として各種機械またはその部品
《自動軍部品等ンに通用することが検討され，その複合
強化合金の製法として従来よりいくつかの方法が開発さ
れている。
化合金を新規な構造材料として各種機械またはその部品
《自動軍部品等ンに通用することが検討され，その複合
強化合金の製法として従来よりいくつかの方法が開発さ
れている。
例えば、金属粉末とセラミック微粒子等を可及的に均質
に混合し，これを高温加熱して焼結合金とする焼結法や
、セラミック等の微粒子または繊維等を溶融あるいは半
溶融金属中に投入し機械的に攪拌する溶製法などがあり
，後者の方法のうち代表的なものとして．レオキャスト
法全応用して、第５図に示すような装置を用いて。
に混合し，これを高温加熱して焼結合金とする焼結法や
、セラミック等の微粒子または繊維等を溶融あるいは半
溶融金属中に投入し機械的に攪拌する溶製法などがあり
，後者の方法のうち代表的なものとして．レオキャスト
法全応用して、第５図に示すような装置を用いて。
金ＪＦｆ４または合金材料の固液共存状態において回転
子による機械的な回転攪拌を加えると同時に。
子による機械的な回転攪拌を加えると同時に。
セラミック等の非金属微粒子または繊維を投与して、こ
れらが金属素地に分散された複合材料全作るコンポキャ
スト法がある◇また。第４図に示すように、半溶融状態
の金属にセラミック等の強化粒子を直接混入した後、ま
たは強化粒子が混入された半溶融金属を冷却、粉末化し
てビレットに成形するかもしくは半溶融状態の金属を冷
却、粉末化し、これに強化粒子を混入してビレットに成
形した後、半溶融押出加工を行なって複合強化合金を製
造する方法も提案されている。
れらが金属素地に分散された複合材料全作るコンポキャ
スト法がある◇また。第４図に示すように、半溶融状態
の金属にセラミック等の強化粒子を直接混入した後、ま
たは強化粒子が混入された半溶融金属を冷却、粉末化し
てビレットに成形するかもしくは半溶融状態の金属を冷
却、粉末化し、これに強化粒子を混入してビレットに成
形した後、半溶融押出加工を行なって複合強化合金を製
造する方法も提案されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
一般に、完全な溶融状態にある合金材料に非金属微粒子
または繊維を投与する場合、非金属材料の多くは溶湯と
の濡れ性が悪いので、溶湯の表面に排出されてしまうと
いう問題がある。
または繊維を投与する場合、非金属材料の多くは溶湯と
の濡れ性が悪いので、溶湯の表面に排出されてしまうと
いう問題がある。
そこで従来では、■前処理として非金属微粒子の被覆に
より捕れ性を改善する方法や、■非金属微粒子を溶湯に
添加する前に濡れ性促進剤を溶う中に投与する方法など
が採用されてきたが。
より捕れ性を改善する方法や、■非金属微粒子を溶湯に
添加する前に濡れ性促進剤を溶う中に投与する方法など
が採用されてきたが。
これらの改良方法のみでは、溶湯金ｐＡ表面における非
金属材料の浮遊が未だ相当鼠発生し、しかも最大限可能
な微粒子添加址が数置Ｊ［程度と極めて低く、非金属成
分の多い複合強化合金が得られなかった〇 上記のコンポキャスト法は、第６図に示すように、混合
翼及び坩堝の高速回転によって部分凝固金属スラリ（固
相率４０〜４５俤）を強烈に攪拌しながら非金属微粒子
等を混入する溶製法であり、非金属材料の多量添加、例
えば２０１′ｋｋｓ以上の添加が可能となるものの、今
なお非金属材料の一部が部分凝固金属スラリの表向に排
出されてしまうことが生じ、上記の問題が依然として残
るものであった。また一般に、コンポキャスト装置は複
雑なものであった〇一方、第４図に示される上述の方法
では、上記の問題が殆ど生じないけれども、工程数が犬
変多く、このため数多い設備を必要とし、製造コストが
極めて高いものになる０また。均一な混合を得るため、
長時間の攪拌が必要とされ、全体として製造時間が極め
て長くなる０さらに。
金属材料の浮遊が未だ相当鼠発生し、しかも最大限可能
な微粒子添加址が数置Ｊ［程度と極めて低く、非金属成
分の多い複合強化合金が得られなかった〇 上記のコンポキャスト法は、第６図に示すように、混合
翼及び坩堝の高速回転によって部分凝固金属スラリ（固
相率４０〜４５俤）を強烈に攪拌しながら非金属微粒子
等を混入する溶製法であり、非金属材料の多量添加、例
えば２０１′ｋｋｓ以上の添加が可能となるものの、今
なお非金属材料の一部が部分凝固金属スラリの表向に排
出されてしまうことが生じ、上記の問題が依然として残
るものであった。また一般に、コンポキャスト装置は複
雑なものであった〇一方、第４図に示される上述の方法
では、上記の問題が殆ど生じないけれども、工程数が犬
変多く、このため数多い設備を必要とし、製造コストが
極めて高いものになる０また。均一な混合を得るため、
長時間の攪拌が必要とされ、全体として製造時間が極め
て長くなる０さらに。
押出加工によるため、得られる合金製品は押出方向に配
向する組織のものとなり１強度等に関して方向性を有す
るものとなり易い。
向する組織のものとなり１強度等に関して方向性を有す
るものとなり易い。
ところで、溶融または半溶融状態より低温の金属、例え
ば超塑性領域の金属に対する機械的な加工は、特公昭５
９−３２２２９号公報等に示されるように、既に実施さ
れているが、金属とセラミックの複合材等の開発のため
には未だ試みられていない〇 本発明は、−上述の実情を考慮してなされたもので、非
金属材料の分離１表面浮遊の問題が生じずに、それらが
均一に分散された複合強化合金を高い生産性で安価に製
造することができる複合強化合金の製造法を提供せんと
するものである。
ば超塑性領域の金属に対する機械的な加工は、特公昭５
９−３２２２９号公報等に示されるように、既に実施さ
れているが、金属とセラミックの複合材等の開発のため
には未だ試みられていない〇 本発明は、−上述の実情を考慮してなされたもので、非
金属材料の分離１表面浮遊の問題が生じずに、それらが
均一に分散された複合強化合金を高い生産性で安価に製
造することができる複合強化合金の製造法を提供せんと
するものである。
〈問題点を解決するだめの手段〉
本発明の複合強化合金の製造法は、高温固相またはそれ
に近い相の金属材料を用い、これを非金属微粒子等と共
に機械的な反復打撃加工により混合１分散せしめる全く
新規な製法である。
に近い相の金属材料を用い、これを非金属微粒子等と共
に機械的な反復打撃加工により混合１分散せしめる全く
新規な製法である。
すなわち１本発明の製造法は、超塑性領域より７０チ固
相点（５０チ液相点）までの状態にある金属材料に、非
金属の微粒子または繊維を供給し、これをピストンの反
復打撃で塑性変形せしめて、非金属微粒子または繊維を
金属材料の素地に分散せしめることを特徴とするもので
ある。
相点（５０チ液相点）までの状態にある金属材料に、非
金属の微粒子または繊維を供給し、これをピストンの反
復打撃で塑性変形せしめて、非金属微粒子または繊維を
金属材料の素地に分散せしめることを特徴とするもので
ある。
本発明の製法は１例えば金属材料を鍋または特定の金属
容器の中に入れ、これが超塑性領域より７０チ固相点ま
での状態を保つように温度管理すると共に、その上に非
金属微粒子または繊維を供給しながら、該金属材料をピ
ストンで上方より反復打撃して繰シ返し塑性変形せしめ
。
容器の中に入れ、これが超塑性領域より７０チ固相点ま
での状態を保つように温度管理すると共に、その上に非
金属微粒子または繊維を供給しながら、該金属材料をピ
ストンで上方より反復打撃して繰シ返し塑性変形せしめ
。
この過程を通じて非金属微粒子等を金属ｍ織の中に分散
せしめることにより実施される。
せしめることにより実施される。
本発明において、ピストンとは１通常のビストンの他、
かかる金属材料に対し反復打撃が可能な構成を有する全
ての機械要素また＃ｉ構造物をいう。ピストンは、非金
属材料の分散化を促進する上で、ピストン軸線を中心と
して回転しながら、あるいは水平に（軸線と直交する方
向に）変位しながら上下往復動するものが好ましいＯ また本発明の製法は、同じく非金属材料の分散化促進の
ため、金属材料を適宜上下反転させながら、ピストンの
打撃を続けるのが好ましい・さらに、本発明の製法は、
空気の混入防止を図るため、低圧雰囲気（例えばｓ ｏ
ｂａｒ ）中または真空中で行なうのが好ましい〇 また、金属材料として、例えばＡＬ、 Ｍｇ、Ｔｉまた
はこれらの合金、また非金属微粒子または繊維として、
例えばＴｉＣ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４等よ構成る。μない
し１０μ単位の大きさの微粒子または数μ程度の直径を
有する繊維が本発明に適用される。
かかる金属材料に対し反復打撃が可能な構成を有する全
ての機械要素また＃ｉ構造物をいう。ピストンは、非金
属材料の分散化を促進する上で、ピストン軸線を中心と
して回転しながら、あるいは水平に（軸線と直交する方
向に）変位しながら上下往復動するものが好ましいＯ また本発明の製法は、同じく非金属材料の分散化促進の
ため、金属材料を適宜上下反転させながら、ピストンの
打撃を続けるのが好ましい・さらに、本発明の製法は、
空気の混入防止を図るため、低圧雰囲気（例えばｓ ｏ
ｂａｒ ）中または真空中で行なうのが好ましい〇 また、金属材料として、例えばＡＬ、 Ｍｇ、Ｔｉまた
はこれらの合金、また非金属微粒子または繊維として、
例えばＴｉＣ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４等よ構成る。μない
し１０μ単位の大きさの微粒子または数μ程度の直径を
有する繊維が本発明に適用される。
〈作用〉
超塑性領域より７０嗟固相点までの状態にある金属材料
は、一般に結晶粒が極めて微細で、外圧によって粒界が
一種の粘性流体のような挙動を示すことによシ、数百チ
の大きな変形が容易に生じるものである＠従って１本発
明のようにピストンで打撃することによシ、非金１ｇ微
粒子または繊維が金属素地の粒界間にた易く侵入し、打
撃の反復によシ次第に金属素地中に均一に分散される◇
この場合、金属材料が超塑性領域（固相）またはそれに
近い状態にあるため。
は、一般に結晶粒が極めて微細で、外圧によって粒界が
一種の粘性流体のような挙動を示すことによシ、数百チ
の大きな変形が容易に生じるものである＠従って１本発
明のようにピストンで打撃することによシ、非金１ｇ微
粒子または繊維が金属素地の粒界間にた易く侵入し、打
撃の反復によシ次第に金属素地中に均一に分散される◇
この場合、金属材料が超塑性領域（固相）またはそれに
近い状態にあるため。
非金属微粒子等は金属材料との濡れ性がたとえ悪くとも
それに影響されることなく金属内部に侵入する０従って
、従来見られた非金属材料の分離１表面浮遊が全く生じ
ない。
それに影響されることなく金属内部に侵入する０従って
、従来見られた非金属材料の分離１表面浮遊が全く生じ
ない。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
まず、第１図及び第２図に示すような、高周波コイル５
の中に置かれた鍋３と、その内側にて上下往復動（図中
、矢印Ａ方向）するピストン４と、鍋３の上方に配置さ
れた供給管６を備えた合金製造装置を準備する。
の中に置かれた鍋３と、その内側にて上下往復動（図中
、矢印Ａ方向）するピストン４と、鍋３の上方に配置さ
れた供給管６を備えた合金製造装置を準備する。
そして、第１図に示すように、低圧雰囲気中において、
金属材料（例えばＡｔ）１を鍋３の中に入れ、コイル５
によシ高周波加熱して金属材料１を超塑性領域より７０
ｆｉ固相点までの状態にあるように保つ０次に、非金属
微粒子または繊維（例えば、逆数μの５ｉｎ）を供給管
６より金属材料１の上に供給しながら、金属材料１をピ
ストン４で反復打撃して塑性変形せしめる〇この場合、
必要により、第２図に示すように、ピストン４をピスト
／軸を中心として回転させながら（図中、矢印Ｂ方向）
あるいは水平に変位させながら（図中、矢印Ｃ方向）上
下往復動させる。
金属材料（例えばＡｔ）１を鍋３の中に入れ、コイル５
によシ高周波加熱して金属材料１を超塑性領域より７０
ｆｉ固相点までの状態にあるように保つ０次に、非金属
微粒子または繊維（例えば、逆数μの５ｉｎ）を供給管
６より金属材料１の上に供給しながら、金属材料１をピ
ストン４で反復打撃して塑性変形せしめる〇この場合、
必要により、第２図に示すように、ピストン４をピスト
／軸を中心として回転させながら（図中、矢印Ｂ方向）
あるいは水平に変位させながら（図中、矢印Ｃ方向）上
下往復動させる。
この結果、非金属微粒子等の均一に分散された複合強化
合金が得られた＠しかも、製造中。
合金が得られた＠しかも、製造中。
非金属材料が分離して金Ｎ４表面に現われることが無か
った。
った。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明の複合強化合金の製造法は
、超塑性領域またはそれに近い状態の金属の塑性変形を
繰り返し行ない、その間に非金属微粒子等を金属素地中
に侵入１分散せしめる方法としたことにより、非金属微
粒子または繊維が均一に偏析なく分散された複合強化合
金を製造することができ、しかも従来起きていた、非金
属材料が分離し表面に現われ、余剰の非金属材料が生じ
るという問題が完全に解消される＠さらに、非金属微粒
子等の含有比も広範囲に亘って許容される〇 また、本発明の製造法は、コンポキャスト装置の如く大
規模かつ複雑な設備を準備することなく、その上第４図
に示す製法とは異なり、少ない工程数（単一工程）で、
従って格段に短かい製造時間で、さらに非金属材料を無
駄無く使用して、複合強化合金の製造を行なうことがで
き、生産性が極めて高いものである。
、超塑性領域またはそれに近い状態の金属の塑性変形を
繰り返し行ない、その間に非金属微粒子等を金属素地中
に侵入１分散せしめる方法としたことにより、非金属微
粒子または繊維が均一に偏析なく分散された複合強化合
金を製造することができ、しかも従来起きていた、非金
属材料が分離し表面に現われ、余剰の非金属材料が生じ
るという問題が完全に解消される＠さらに、非金属微粒
子等の含有比も広範囲に亘って許容される〇 また、本発明の製造法は、コンポキャスト装置の如く大
規模かつ複雑な設備を準備することなく、その上第４図
に示す製法とは異なり、少ない工程数（単一工程）で、
従って格段に短かい製造時間で、さらに非金属材料を無
駄無く使用して、複合強化合金の製造を行なうことがで
き、生産性が極めて高いものである。
７ｇ１図及び第２図は本発明の実施例の方法による複合
強化合金の製造工程を示す図。 第３図はコンポキャスト装置を示す図。 第４図は従来の方法による複合強化合金の製造工程を示
す図である。 図中。 １・・・金属材料 ２・・・非金属微粒子またはｆ＆維 ４・・・ピストン 特許出願人 トヨタ自動車株式会社代理人 弁理士
萼 優 美 ほか２名牙 ３図 ｏｏｏｏ○
強化合金の製造工程を示す図。 第３図はコンポキャスト装置を示す図。 第４図は従来の方法による複合強化合金の製造工程を示
す図である。 図中。 １・・・金属材料 ２・・・非金属微粒子またはｆ＆維 ４・・・ピストン 特許出願人 トヨタ自動車株式会社代理人 弁理士
萼 優 美 ほか２名牙 ３図 ｏｏｏｏ○
Claims (5)
- （１）超塑性領域より７０％固相点までの状態にある金
属材料に、非金属の微粒子または繊維を供給し、これを
ピストンの反復打撃で塑性変形せしめて、非金属微粒子
または繊維を金属材料の素地に分散せしめることを特徴
とする複合強化合金の製造法。 - （２）上記ピストンを回転させながら上下往復運動させ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造法
。 - （３）上記ピストンを水平に変位させながら上下往復運
動させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
製造法。 - （４）金属材料を適宜上下反転させながら、ピストンの
打撃を続けることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の製造法。 - （５）低圧雰囲気中または真空中で行なうことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17519986A JPS6333531A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 複合強化合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17519986A JPS6333531A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 複合強化合金の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333531A true JPS6333531A (ja) | 1988-02-13 |
Family
ID=15992025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17519986A Pending JPS6333531A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 複合強化合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6333531A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06124756A (ja) * | 1991-02-26 | 1994-05-06 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | カツプリング装置 |
| US6780264B2 (en) | 2001-11-27 | 2004-08-24 | Ykk Corporation | Method and apparatus for welding synthetic resin member by high frequency or ultrasonic heating |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP17519986A patent/JPS6333531A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06124756A (ja) * | 1991-02-26 | 1994-05-06 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | カツプリング装置 |
| US6780264B2 (en) | 2001-11-27 | 2004-08-24 | Ykk Corporation | Method and apparatus for welding synthetic resin member by high frequency or ultrasonic heating |
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