JPS6354057B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属酸化物が微細に分散された合金
に係り、更に詳細には酸化還元反応を利用してか
かる合金を製造する方法に係る。

従来の技術 金属酸化物が微細に分散された合金（複合材
料）は、従来より一般に、金属酸化物の粉末と
ベース金属の粉末とを混合し、該混合粉末を高温
度に加熱して焼結させる所謂粉末冶金法、金属
酸化物の粉末にて多孔質体を形成し、該多孔質体
にベース金属の溶湯を浸透させる方法、ベース
金属と該ベース金属よりも酸化物形成傾向の高い
金属元素とよりなる固体金属を形成し、該固体金
属の表面より固体金属内に酸素を供給することに
より、固体金属内にて前記酸化物形成傾向の高い
金属を酸化させる所謂内部酸化法等にて製造され
ている。

発明が解決しようとする問題点 上述の及びの方法に於ては、金属酸化物が
微細に分散された合金を比較的低廉に且能率良く
製造し得るが、ベース金属と金属酸化物との組合
せが相互に化学的に安定な組合せに限定されるた
め、任意の組成の合金と製造することが困難であ
り、またベース金属と金属酸化物との間の界面接
着力が不十分になり易いため、他の部材と摺動摩
擦されても金属酸化物が脱落したりすることがな
い強力な合金を製造することができないという問
題がある。特にの方法に於ては、粉末間に存在
していた空気や雰囲気ガスが焼結工程後に合金中
に残存することを完全に回避することが困難であ
るため、密度100％の合金を製造することが困難
であり、焼結工程に於て高温度への加熱及び雰囲
気の制御が必要であるという問題がある。また上
述のの方法に於ては、ベース金属と金属酸化物
との間の界面接着力が高く、優れた特性を有する
合金を製造し得るが、固体金属をその融点近傍の
高温度に長時間加熱しなければならないため、合
金の製造コストが高く、また合金の体積が比較的
大きい場合にはその中心部まで良好に金属酸化物
が分散された状態にすることが困難であり、更に
は金属酸化物の大きさ、形状、分散状態等を制御
することが困難であるという問題がある。

尚本願出願人は特願昭58−13810号に於て、第
一の金属と該第一の金属よりも低い融点を有する
第二の金属とよりなる合金の製造方法にして、前
記第一の金属よりなる多孔質体を形成し、該多孔
質体を鋳型内に配置し、該鋳型内に前記第二の金
属の溶湯を注湯し、前記溶湯を前記多孔質体に浸
透させることにより前記第一の金属と前記第二の
金属とを合金化させ、前記多孔質体内の領域に前
記第二の金属が単独では実質的に存在しない合金
を形成することを特徴とする合金の製造方法を提
案した。この方法によれば、従来の方法によつて
は製造することができない合金をも製造すること
ができるが、この方法によつては金属酸化物が微
細に分散された合金を製造することはできない。

本発明は、金属酸化物が微細に分散された合金
を製造する従来の方法に於ける上述の如き問題に
鑑み、金属酸化物が微細に分散された任意の組成
の合金を低廉に且能率良く製造することのできる
合金の製造方法を提供することを目的としてい
る。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、第一の金
属と該第一の金属よりも酸化物形成傾向の高い第
二の金属とを合金成分として含む合金であつてそ
の内部に微細に分布された前記第二の金属の酸化
物を含む合金を製造する方法にして、前記第一の
金属の酸化物を含む個体微細片を準備すること
と、前記固体微細片より多孔質体を形成すること
と、前記多孔質体を前記第二の金属を含む溶融金
属の溜り内に浸すことと、前記溶融金属の溜りに
圧力を加え前記溶融金属を前記多孔質体の多孔中
へ浸透せしめることと、前記第一の金属の酸化物
を前記第二の金属により還元すると同時に前記第
二の金属の酸化物を形成することとを含み、前記
多孔質体の多孔中に浸透した前記溶融金属中にあ
る前記第二の金属の化学当量は前記多孔質体中に
含まれる前記第一の金属の酸化物の化学当量より
実質的に大きく、これによつて前記多孔質体と該
多孔質体の多孔中に浸透した前記溶融金属の一部
とは前記合金を形成し、前記多孔質体の多孔中に
浸透した前記溶融金属の他の一部は前記合金中に
微細に分散された酸化物を形成することを特徴と
する方法によつて達成される。

発明の作用及び効果 本発明によれば、第一の金属と酸素との化合物
が固体微細片として準備され、前記化合物と前記
第二の金属とが混合されて合金化される過程に於
て前記第二の金属が前記化合物中の酸素にて酸化
せしめられ、これにより化合物と第二の金属との
混合物中にて第二の金属の酸化物が形成されると
共に、第一及び第二の金属及び第二の金属の酸化
物が酸化還元反応に伴なう熱によつて加熱される
ので、第二の金属の酸化物が微細に分散され且第
二の金属の酸化物とベース金属との界面接着力が
高く、しかも第一の金属と第二の金属との合金化
が良好に行われた合金を能率良く低廉に製造する
ことができる。

本発明の方法に於ては、前記化合物は前記第二
の金属に酸素を供給しこれを酸化させ得るもので
あれば如何なる化合物であつてもよく、本発明の
一つの詳細な特徴によれば、前記化合物は第一の
金属の酸化物又は複合酸化物である。

本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、化合
物は第一の金属の酸化物又は複合酸化物よりな
り、第二の金属は溶湯であり、該溶湯が保有する
熱によつて化合物と第二の金属との間の酸化還元
反応が惹起される。従つてこの場合には化合物と
第二の金属との混合物を高温度に長時間加熱する
ことは不要であり、従来の内部酸化法の場合に比
して遥かに能率良く且低廉に合金を製造すること
ができる。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、
第一の金属と酸素との化合物の固体微細片を含む
多孔質体が形成され、第二の金属が溶湯として準
備され、該溶湯が多孔質体中に浸透せしめられ
る。従つてこの方法によれば、ベース金属中に第
二の金属の酸化物が微細に且均一に分散された合
金を容易に製造し得るだけでなく、固体微細片の
大きさや形状、多孔質体中に於ける固体微細片の
体積率等を変化させることにより、製造される合
金中に於ける第二の金属の酸化物の大きさ、形
状、分散状態、ベース金属に対する比率等を任意
に制御することができ、また製造されるべき合金
の体積が比較的大きい場合にも内部まで良好に金
属酸化物が分散された合金を製造することができ
る。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、
第一の金属と酸素との化合物の固体微細片を含む
多孔質体が形成され、該多孔質体中に溶湯が浸透
せしめられる場合に於て、多孔質体はそれに溶湯
が浸透せしめられるに先立ち、室温以上の温度、
好ましくは溶湯を構成する金属の融点以上の温度
に予熱される。このことにより溶湯が多孔質体中
に浸透せしめられる際に溶湯が多孔質体によつて
大きく冷却されることが回避され、また多孔質体
と溶湯との濡れ性が改善されるので、溶湯を多孔
質体内に良好且迅速に浸透させることができ、こ
れにより密度が実質的に100％である合金を能率
良く製造することができる。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、
溶湯を多孔質体内に浸透させる場合に於ては、溶
湯は加圧される。このことにより溶湯が多孔質体
内へより一層良好且迅速に浸透せしめられ、また
合金の製造能率が更に一層向上される。

尚本発明の方法に於ては、固体微細片は粉末、
不連続繊維、切粉、薄片等であつてよく、特に固
体微細片が粉末である場合には製造される合金の
組織を微細化するためには、粒径が100μ以下、
特に50μ以下であることが好ましい。また溶湯を
加圧してそれを多孔質体内に浸透させる場合に於
ては、溶湯に対する加圧は任意の方法により行わ
れてよいが、特に高圧鋳造法、ダイカスト鋳造
法、遠心鋳造法、減圧鋳造法、低圧鋳造法の如き
所謂加圧鋳造法を応用することにより行われるこ
とが好ましい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

実施例 １ 第１図はこの実施例に於て使用された高圧鋳造
装置を示す縦断面図である。図に於て、１は鋳型
を示しており、該鋳型は多孔質体２及び溶湯３を
受入れるモールドキヤビテイ４を有している。溶
湯３はプランジヤ５により所定の圧力に加圧され
るようになつている。また図示の高圧鋳造装置は
モールドキヤビテイ４内にて凝固した凝固体を鋳
型１より取出すためのノツクアウトピン６を有し
ている。

上述の如く構成された高圧鋳造装置を用い、第
一の金属としてMoを選定し、第二の金属として
Alを選定してAl₂O₃が微細に分散されたMo−Al
合金を製造した。

まず平均粒径が44μであり純度が98wt％である
MoO₃粉末を加圧力600Kg/cm²にて圧縮成形するこ
とにより、かさ密度が2.35ｇ/c.c.である15×15×
80mmの多孔質体を形成した。次いで多孔質体を大
気中にて600℃に予熱した後、第１図に示されて
いる如く250℃の鋳型１のモールドキヤビテイ４
内に配置した。次いでモールドキヤビテイ４内に
湯温800℃、純度99.7wt％の純アルミニウムの溶
湯３を注湯し、溶湯３をプランジヤ５により加圧
力約500Kg/cm²にて加圧し、その加圧状態を溶湯が
完全に凝固するまで保持し、これにより溶湯３を
多孔質体２内に浸透させ、MoO₃とAlとの間にて
酸化還元反応を行わせると共これらを合金化させ
た。溶湯３が完全に凝固した後、ノツクアウトピ
ン６により鋳型１より凝固体を取出し、該凝固体
より純アルミニウムのみよりなる部分を機械加工
によつて除去することにより、Al₂O₃が微細に分
散されたMo−Al合金よりなる直方体を切出し
た。

第２図は上述の如く製造されたMo−Al合金の
断面組織を100倍にて示す光学顕微鏡写真である。
この第２図に於て、白つぽい部分はMo−Al合金
相の部分であり、灰色の部分はAl₂O₃とAlとの混
合組織の部分である。第２図より、この実施例に
よれば、均一且微細な組織を有しAl₂O₃が微細且
均一に分散されたMo−Al合金（マクロの組成は
42wt％Mo、37wt％Al、21wt％Ｏ、Al₂O₃含有率
は44.6wt％）を製造することができることが解
る。また上述の如く製造されたMo−Al合金につ
いてEPMA分析及びＸ線回折試験を行つた。
EPMA分析の結果を第３図乃至第６図に示す。
尚これらの図に於て、第３図はEPMA二次電子
像であり、第４図乃至第６図はそれぞれMo画分
析写真、Al画分析写真、Ｏ面分析写真である。
第３図に於て、白つぽい部分はMo−Al合金相の
部分であり、黒い部分はAlとAl₂O₃との混合組織
の部分である。また第４図乃至第６図に於て、白
い部分はそれぞれMo、Al、Ｏの存在している部
分を示している。これら第３図乃至第６図からも
明らかである如く、上述のEPMA分析及びＸ線
回折試験の結果より、製造された合金の組織中に
は、Mo−Al合金相部分と、溶湯成分であるAlが
MoO₃の酸素により酸素されることにより形成さ
れAl中に微細且均一に分散されたAl₂O₃とが存在
していることが認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、上
述の実施例の場合と同様の要領にてV₂O₅、WO₃、
FeO₃、MnO₂、CoO、Nb₂O₅、Ta₂O₅、TiO₂、
Cr₂O₃、NiOにて多孔質体を形成し、各多孔質体
中に純アルミニウムの溶湯を含浸させることによ
り種々の合金を製造したところ、これらのいずれ
に於てもＶ−Al合金相の如き合金相の他に、前
記金属酸化物の酸素によりAlが酸化されること
により形成されAl中に微細且均一に分散された
Al₂O₃が形成されていることが認められた。また
上述の実施例の合金を含むこれらの合金はいずれ
も強度、耐熱性、耐摩耗性に優れていることが認
められた。

実施例 ２ 第７図はこの実施例に於て使用されたコールド
チヤンバ式ダイカスト鋳造装置を示す部分縦断面
図であり、図に於て、８はダイス取付板を示して
おり、該ダイス取付板には鋳込みスリーブ９及び
固定ダイス１０が固定されている。固定ダイス１
０は図には示されていないラム装置により第７図
で見て左右の方向へ往復動される可動ダイス１１
と共働してモールドキヤビテイ１２を郭定するよ
うになつている。モールドキヤビテイ１２内には
第一の金属よりなる多孔質体１３が配置されるよ
うになつている。鋳込みスリーブ９には図示は示
されていないシリンダ−ピストン装置により第７
図で見て左右の方向に往復動されるプランジヤロ
ツド１４の先端に固定されたプランジヤ１５が嵌
入されており、スリーブ９に設けられた注入口１
６より注入された溶湯１７がプランジヤ１５によ
りモールドキヤビテイ１２内へ射出され加圧され
るようになつている。

上述の如く構成されたダイカスト鋳造装置を用
い、第一の金属としてCoを選定し、第二の金属
としてAlを選定してAl₂O₃が微細に分散された
Co−Zn−Al合金を製造した。

まず平均粒径が10μであり銃度が97wt％である
CoO粉末を加圧力750Kg/cm²にて圧縮成形すること
により、かさ密度が3.2ｇ/c.c.である15×15×80mm
の多孔質体を形成した。次いで多孔質体を大気中
にて400℃に予熱した後、多孔質体を第７図に示
されたダイカスト鋳造装置の200℃の可動ダイス
１１のモールドキヤビテイ１２内に配置した。次
いでプランジヤ５によりモールドキヤビテイ１２
内へ湯温600℃のZn−30wt％Alの溶湯１７を注
入し、溶湯１７を加圧力約500Kg/cm²にて加圧し、
その加圧状態を溶湯１７が完全に凝固するまで保
持し、これにより溶湯１７を多孔質体１３内に浸
透させ、CoOとZn−Al合金との間にて酸化還元
反応を行わせると共にこれらを合金化させた。溶
湯１７が完全に凝固した後、可動ダイス１１を固
定ダイス１０より離型し、図には示されていない
ノツクアウトピンにより可動ダイス１１より凝固
体を取出し、該凝固体よりZn−30wt％Alのみよ
りなる部分を機械加工によつて除去することによ
り、Al₂O₃が微細に分散されたCo−Zn−Al合金
よりなる直方体を切出した。

第８図は上述の如く製造されたCo−Zn−Al合
金の断面組織を400倍にて示す光学顕微鏡写真で
ある。この第８図に於て、白つぽい部分はCo−
Al合金相の部分であり、灰色の部分はAl₂O₃とZn
−Al合金との混合組織の部分である。第８図よ
り、この実施例によれば、均一且微細な組織を有
しAl₂O₃が微細且均一に分散されたCo−Zn−Al
合金（マクロの組成は41wt％Co、33wt％Zn、
14wt％Al、12wt％Ｏ、Al₂O₃含有率は25.5wt％）
を製造することができることが解る。また上述の
如く製造されたCo−Zn−Al合金についてEPMA
分析及びＸ線回折試験を行つたところ、CoOは
Alによつて還元されており、Alの一部がCoOの
酸素により酸化されることにより形成された
Al₂O₃がZn−Al合金相中に微細且均一に分散され
ていることが認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、こ
の実施例と同様の要領にてV₂O₅、WO₃、MnO₂、
NiO、Nb₂O₅、Ta₂O₅、TiO₂、Cr₂O₃、Fe₂O₃に
て多孔質体を形成し、各多孔質体にZn−30wt％
Alの溶湯を浸透させることにより合金を製造し
たところ、いずれの合金に於ても金属酸化物が
Alにより還元されており、金属酸化物の酸素に
よりAlの一部が酸化されることにより形成され
たAl₂O₃がZn−Al合金相の如き合金相中に微細且
均一に分散されていることが認められた。また上
述の実施例の合金を含むこれらの合金はいずれも
強度、耐熱性に優れていることが認められた。

実施例 ３ 第９図はこの実施例に於て使用された横形遠心
鋳造装置を示す縦断面図である。図に於て、１９
は端壁２０及び２１により両端を閉じられた円筒
形の鋳枠を示している。鋳枠１９内には該鋳枠に
対し着脱自在に固定された円筒形の鋳型２２が配
置されている。鋳枠１９は二つのローラ２３及び
２４上に回転可能に載置されており、これらのロ
ーラ２３及び２４を介して図には示されていない
電動機により軸線２５の周りに高速度にて回転駆
動されるようになつている。鋳型２２内には多孔
質体２６が配置され、また端壁２０に設けられた
孔に挿通された樋２７を経て溶湯２８が導入され
るようになつている。

上述の如く構成された遠心鋳造装置を用い第一
の金属としてMnを選定し、第二の金属としてZn
を選定してZnOが微細に分散されたMn−Zn合金
を製造した。

まず平均粒径が10μであり純度が91wt％の
MnO₂粉末を加圧力1500Kg/cm²にて圧縮形成する
ことにより、かさ密度2.0ｇ/c.c.の15×15×80mmの
多孔質体を形成した。次いで多孔質体に鋼製の錘
を取付けた後、多孔質体を大気中にて800℃に加
熱し、第９図に示されている如く内径100mm、100
℃の鋳型２２内に軸線２５に沿つて配置した。次
いで鋳型２２内に湯温550℃、純度99.3wt％の純
亜鉛の溶湯２８を注入し、鋳枠１９及び鋳型２２
を200rpmにて回転させ、その状態を溶湯２８が
完全に凝固するまで維持し、これにより溶湯２８
を多孔質体２６内に浸透させ、MnO₂とZnとの間
にて酸化還元反応を行わせると共にこれらを合金
化させた。溶湯２８が完全に凝固した後、鋳型２
２より円筒状の凝固体を取出し、該凝固体より亜
鉛のみよりなる部分を機械加工によつて除去する
ことにより、ZnOが微細に分散されたMn−Zn合
金よりなる直方体を切出した。

第１０図は上述の如く製造されたMn−Zn合金
の断面組織を400倍にて示す光学顕微鏡写真であ
る。この第１０図に於て、白つぽい部分はMn−
Zn合金相の部分であり、灰色の部分はZnOとZn
との混合組織の部分である。第１０図より、この
実施例によれば、均一且比較的微細な組織を有し
ZnOが微細且均一に分散されたMn−Zn合金（マ
クロの組成は20wt％Mn、68.2wt％Zn、11.8wt％
Ｏ、ZnO含有率は60wt％）を製造することがで
きることが解る。また上述の如く製造されたMn
−Zn合金についてEPMA分析及びＸ線回折試験
を行つたところ、MnO₂はZnによつて還元され、
Mn−Zn合金相部分とZnの一部がMnO₂の酸素に
より還元されることにより形成されZn中に微細
且均一に分散されたZnOとが存在していることが
認められた。またこの合金は高い耐熱性及び摺動
特性を有していることが認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、上
述の実施例に於けるMnO₂粉末の代りにPbO粉末
及びCuO粉末を用いて合金を製造したところ、
Znの一部がPbO及びCuOの酸素により酸化され
ることにより形成されたZnOがZn中に微細に分
散されていることが認められた。

実施例 ４ MnO₂粉末を圧縮成形することにより15×15×
80mmの多孔質体を形成し、溶湯としてMg溶湯を
使用し、第１図に示された高圧鋳造装置を用いて
上述の実施例１の場合と同様の要領にてMgOの
微細に分散されたMn−Mg合金を製造した。尚
この実施例に於ける製造条件は以下の如くであつ
た。

MnO₂粉末の平均粒径：1.57μ MnO₂粉末の純度：95wt％ 粉末に対する加圧力：800Kg/cm² 多孔質体のかさ密度：2.0ｇ/c.c. 多孔質体の予熱温度：500℃ 鋳型の温度：200℃ Mg溶湯の純度：99.8wt％ Mg溶湯の湯温：750℃ 溶湯に対する加圧力：1000Kg/cm² 第１１図はこの実施例に於て製造されたMn−
Mg合金の断面組織を400倍にて示す光学顕微鏡
写真である。この第１１図に於て、白つぽい部分
はMn−Mg合金相の部分であり、灰色の部分は
MgOとMgとの混合組織の部分である。第１図よ
り、この実施例によれば、均一且微細な組織を有
しMgOが微細且均一に分散されたMn−Mg合金
（マクロの組成は35.6wt％Mn、43.4wt％Mg、
21wt％Ｏ、MgO含有率は52.5wt％）を製造する
ことができることが解る。また上述の如く製造さ
れたMn−Mg合金についてEPMA分析及びＸ線
回折試験を行つたところ、MnO₂がMgにより還
元されており、Mn−Mg合金相部分とMgの一部
がMnO₂の酸素により還元されることによつて形
成されMg中に微細且均一に分散されたMgOとが
存在していることが認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、こ
の実施例と同様の方法によりV₂O₅、WO₃、
MoO₃、NiO、CoO、Nb₂O₅、Ta₂O₅、TiO₂、
Cr₂O₃、Fe₂O₃にて多孔質体を形成し、各多孔質
体にMg溶湯を浸透させることにより合金を製造
したところ、いずれの合金に於ても金属酸化物が
Mgにより還元されており、Mg中にMgOが微細
且均一に分散していることが認められた。また上
述の実施例の合金を含むこれらの合金はいずれも
強度、耐熱性、耐摩耗性に優れていることが認め
られた。

実施例 ５ まず平均粒径が10μであり純度が97.6wt％であ
るTi粉末を大気中にて250℃に５分間加熱するこ
とにより、粉末表面の酸素量が3.53wt％となるよ
う粉末の表面を酸化させた。次いでTi粉末を加
圧力1200Kg/cm²にて圧縮成形することにより、か
さ密度1.6ｇ/c.c.、直径80mm、高さ10mmの円柱状の
多孔質体を形成した。次いで多孔質体を真空炉内
にて600℃に予熱し、該多孔質体を第１図に示さ
れた高圧鋳造装置の200℃の鋳型１のモールドキ
ヤビテイ４内に配置した。次いでモールドキヤビ
テイ４内に湯温800℃、純度99.7wt％の純マグネ
シウムの溶湯３を注湯し、溶湯３をプランジヤ５
により加圧力約1500Kg/cm²にて加圧し、その加圧
状態を溶湯３が完全に凝固するまで保持し、これ
により溶湯３を多孔質体２内に浸透させ、Ti粉
末表面のTiO₂とMgとの間にて酸化還元反応を行
わせると共にこれらを合金化させた。溶湯３が完
全に凝固した後、ノツクアウトピン６により鋳型
１より凝固体を取出し、該凝固体より純マグネシ
ウムのみよりなる部分を機械加工によつて除去す
ることにより、Ti−Mg合金よりなる円柱体を切
出した。

第１２図は上述の如く製造されたTi−Mg合金
の断面組織を400倍にて示す光学顕微鏡写真であ
る。この第１２図に於て、白色の島状に点在する
部分はMgであり、灰色の粒状に点在する部分は
Tiであり、地の灰色の部分はTi−Mg合金相の部
分である。第１２図より、この実施例によれば、
均一且微細な組織のTi−Mg合金（マクロの組成
は46.7wt％Ti、51.6wt％Mg、1.6wt％Ｏ、MgO
の含有率は4.2wt％）を製造することができるこ
とが解る。また上述の如く製造されたTi−Mg合
金についてEPMA分析及びＸ線回折試験を行つ
たところ、TiO₂の量が少量であり、従つてTiO₂
とMgとの間の反応が僅かであるため、形成され
た筈のMgOを確認することはできなかつたが、
表面が酸化されていないTi粉末を用いて上述の
実施例と同様に製造されたTi−Mg合金の場合よ
りも良好に合金化が進行していることが認められ
た。また上述の合金の350℃に於ける引張り強さ
は40Kg/cm²であり、優れた高温強度を有すること
が認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、
Fe、Ni、Co、Ｖ、Ｗ、Nb、Ta等の粉末の表面
を強制酸化させて上述の実施例とと同様の合金化
を行つたところ、これらの合金に於ても表面が強
制酸化されていない粉末が使用された場合に比し
て良好に合金化が進行していることが認められ
た。またこれらの合金はいずれも高い強度及び耐
摩耗性を有するものであることが認められた。

この実施例より、多孔質体を構成する金属は完
全な金属酸化物である必要はなく、多孔質体を構
成する金属の微細片の表面部のみが酸化されたも
のであつても良く、この場合にも金属酸化物と溶
湯との間に於て酸化還元反応が生じ、その際発生
する熱により合金化が促進されることが解る。

実施例 ６ まず平均粒径が44μであり純度が98wt％である
Fe₂O₃粉末と、平均粒径が25μであり純度が
99.7wt％であるNi粉末とを重量比にして5.1：
44.5の割合にて均一に混合し、該混合粉末を加圧
力1100Kg/cm²にて圧縮成形することにより、かさ
密度5.0ｇ/c.c.、15×15×80mmの多孔質体を形成し
た。次いで多孔質体に鋼製の鏡を取付けた後、多
孔質体を真空中にて600℃に予熱し、該多孔質体
を第１図に示された高圧鋳造装置の300℃の鋳型
１のモールドキヤビテイ４内に配置した。次いで
モールドキヤビテイ４内に湯温800℃、純度
99.7wt％の純アルミニウムの溶湯３を注湯し、溶
湯３をプランジヤ５により加圧力約1000Kg/cm²に
て加圧し、その加圧状態を溶湯３が完全に凝固す
るまで保持し、これにより溶湯３を多孔質体２内
に浸透させ、Fe₂O₃とAlとの間にて酸化還元反応
を行わせると共にこれらとNiとを合金化させた。
溶湯３が完全に凝固した後、ノツクアウトピン６
により鋳型１より凝固体を取出し、該凝固体より
純アルミニウムのみよりなる部分を機械加工によ
つて除去することにより、Al₂O₃が微細に分散さ
れたNi−Fe−Al合金よりなる直方体を切出し
た。

第１３図は上述の如く製造されたNi−Fe−Al
合金の断面組織を400倍にて光学顕微鏡写真であ
る。この第１３図に於て、白い部分はNiであり、
明灰色の部分はNi−Fe−Al合金相の部分であ
り、暗灰色の部分はAl₂O₃とAlとの混合組織の部
分である。第１３図より、この実施例によれば、
均一且比較的微細な組織を有しAl₂O₃が微細且均
一に分散されたNi−Fe−Al合金（マクロの組成
は69.4wt％Ni、9.4wt％Fe、17.0wt％Al、4.2wt
％Ｏ、Al₂O₃含有率は9.0wt％）を製造すること
ができることが解る。また上述の如く製造された
Ni−Fe−Al合金について、EPMA分析及びＸ線
回折試験を行つたところ、Fe₂O₃はAlによつて還
元されており、合金の組織中にはNiのみの部分
と、Fe−Al合金相部分と、Ni−Fe−Al合金相部
分と、Fe₂O₃の酸素によりAlの一部が酸化される
ことにより形成されAl中に微細且均一に分散さ
れたAl₂O₃とが存在していることが認められた。
またこの合金について硬さ試験を行つたところ、
下記の表に示されている如き結果が得られた。試験温度 マイクロビツカース硬さ（Hv） 室温 648 350℃ 609 550℃ 542 650℃ 489 尚具体的実施例としては示されていないが、
Ni粉末の代りにTi、Fe、Co、Nb、Ta、Ｗ、
Mo、Mnの粉末を用いた場合にも同様に合金化
されることが認められた。また金属酸化物として
Fe₂O₃の代りにTiO₂、Nb₂O₅、WO₃、NiO、
MnO₂、MoO₃、Cr₂O₃、V₂O₅を使用した場合に
も同様の合金化が生じることが認められた。また
これらの合金はいずれも優れた強度、耐熱性、耐
摩耗性を有することが認められた。

この実施例より、金属酸化物の微細片と他の合
金元素の微細片とよりなる多孔質体が使用される
場合にも金属酸化物と溶湯との間に於て酸化還元
反応が生じ、溶湯を構成する金属の酸化物が微細
に分散された所望の組成の合金を製造し得ること
が解る。

実施例 ７ 平均粒径が5μであり純度が99.2wt％である
Co₂SiO₄粉末を加圧力1400Kg/cm²にて圧縮成形す
ることにより、かさ密度2.3ｇ/c.c.、直径80mm、高
さ10mmの円柱状の多孔質体を形成し、該多孔質体
を400℃に予熱した点を除き、上述の実施例１の
場合と同様の要領にてSiO₂及びAl₂O₃が微細に分
散されたCo−Si−Al合金を製造した。尚この実
施例に於ける製造条件は以下の如くであつた。

鋳型の温度：200℃ Al溶湯の純度：99.7wt％ Al溶湯の湯温：800℃ 溶湯に対する加圧力：1000Kg/cm² 第１４図はこの実施例に於て製造されたCo−
Si−Al合金の断面組織を400倍にて示す光学顕微
鏡写真である。この第１４図に於て、白つぽい部
分はCo−Al合金相の部分であり、灰色の部分は
Al₂O₃及びSiO₂とAlとの混合組織の部分である。
第１４図より、この実施例によれば、均一且微細
な組織を有しSiO₂及びAl₂O₃が微細且均一に分散
されたCo−Si−Al合金（マクロの組成は34.8wt
％Co、8.3wt％Si、36.8wt％Al、20.1wt％Ｏ、
SiO₂及びAl₂O₃含有率はそれぞれ27.2wt％、
10.5wt％）を製造することができることが解る。
また上述の如く製造されたCo−Si−Al合金につ
いてEPMA分析及びＸ線回折試験を行つたとこ
ろ、Co₂SiO₄はAlによつて還元されており、
Co₂SiO₄が還元されることにより発生したSiO₂と
Alの一部がCo₂SiO₄の酸素により酸化されること
によつて形成されたAl₂O₃とがAl中に微細且均一
に分散していることが認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、
Fe₂O₃・TiO₂、ZnO・SiO₂、MnSiO₃、
PbMoO₄、Na₃VO₄、NiFe₂O₄、Na₂WO₄の如き
他の複合酸化物にて多孔質体を形成し上述の実施
例と同様に合金化を行つたところ、これらの複合
酸化物もAlによつて還元され、Al₂O₃とSiO₂等が
Al中に微細且均一に分散されることが認められ
た。またこれらの合金は高い強度及び耐熱性を有
することが認められた。

この実施例より、第一の金属と酸素との化合
物、即ち酸化還元反応のための酸化法は金属酸化
物に限定されず、ケイ酸塩、バナジン酸塩、鉄酸
塩、タングステン酸塩の如き複合酸化物であつて
もよいことが解る。

以上に於ては本発明を種々の実施例について詳
細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の
実施例が可能であることは当業者にとつて明らか
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合金の製造方法に使用される
に好適な一つの高圧鋳造装置を示す縦断面図、第
２図は本発明に従つて製造されたMo−Al合金の
断面組織を100倍にて示す光学顕微鏡写真、第３
図乃至第６図はそれぞれ本発明に従つて製造され
たMo−Al合金のEPMAによる1000倍の二次電子
像、Mo面分析写真、Al面分析写真、Ｏ面分析写
真、第７図は本発明の合金の製造方法に於て使用
されるに好適なコールドチヤンバ式ダイカスト鋳
造装置を示す部分縦断面図、第８図は本発明に従
つて製造されたCo−Zn−Al合金の断面組織を
400倍にて示す光学顕微鏡写真、第９図は本発明
の合金の製造方法に於て使用されるに好適な横形
遠心鋳造装置を示す縦断面図、第１０図乃至第１
４図はそれぞれ本発明に従つて製造されたMn−
Zn合金、Mn−Mg合金、Ti−Mg合金、Ni−Fe
−Al合金、Co−Si−Al合金の断面組織を400倍に
て示す光学顕微鏡写真である。 １…鋳型、２…多孔質体、３…溶湯、４…モー
ルドキヤビテイ、５…プランジヤ、６…ノツクア
ウトピン、８…ダイス取付板、９…鋳込みスリー
ブ、１０…固定ダイス、１１…可動ダイス、１２
…モールドキヤビテイ、１３…多孔質体、１４…
プランジヤロツド、１５…プランジヤ、１６…注
入口、１７…溶湯、１９…鋳枠、２０，２１…端
壁、２２…鋳型、２３，２４…ローラ、２５…軸
線、２６…多孔質体、２７…樋、２８…溶湯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一の金属と該第一の金属よりも酸化物形成
   傾向の高い第二の金属とを合金成分として含む合
   金であつてその内部に微細に分布された前記第二
   の金属の酸化物を含む合金を製造する方法にし
   て、前記第一の金属の酸化物を含む固体微細片を
   準備することと、前記固体微細片より多孔質体を
   形成することと、前記多孔質体を前記第二の金属
   を含む溶融金属の溜り内に浸すことと、前記溶融
   金属の溜りに圧力を加え前記溶融金属を前記多孔
   質体の多孔中へ浸透せしめることと、前記第一の
   金属の酸化物を前記第二の金属により還元すると
   同時に前記第二の金属の酸化物を形成することと
   を含み、前記多孔質体の多孔中に浸透した前記溶
   融金属中にある前記第二の金属の化学当量は前記
   多孔質体中に含まれる前記第一の金属の酸化物の
   化学当量より実質的に大きく、これによつて前記
   多孔質体と該多孔質体の多孔中に浸透した前記溶
   融金属の一部とは前記合金を形成し、前記多孔質
   体の多孔中に浸透した前記溶融金属の他の一部は
   前記合金中に微細に分散された酸化物を形成する
   ことを特徴とする方法。