KR20100016383A - 경사기능성 금속 복합재료 시트 - Google Patents

경사기능성 금속 복합재료 시트 Download PDF

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데이빗 에이 쥬니어 톰스
개빈 에프 와트-메이어
데이빗 더블유 팀몬스
알리 우날
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Abstract

외측 쉘(6, 8) 사이에 개재된 입자상 물질(10)이 풍부한 고체 중앙층(18)을 갖는 경사기능성 금속 복합재료(MMC) 제품(20)을 제조하는 방법으로서, 입자상 물질(10)을 함유하는 용융 금속(M)을 한쌍의 회전하는 주조 표면(D1, D2)에 제공하고, 용융 금속(M)을 응고시키고, MMC 제품(20)을 주조 표면(D1, D2) 사이로부터 인출하는 단계를 포함한다. 고체 중앙층(18)은 외층(6, 8)의 어느 것보다도 입자상 물질(10)의 농도가 높다. MMC 제품(20)은 용이한 기계 가공 특성 및 금속 외층의 외관성과 고체 중앙층(18)에 의해 제공되는 강화된 특성을 결합한 것이다.

Description

경사기능성 금속 복합재료 시트{FUNCTIONALLY GRADED METAL MATRIX COMPOSITE SHEET}
본 발명은 알루미늄계 금속 복합재료(MMC; Metal Matrix Composites)에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는 고밀도의 입자(particulate)를 갖는 중앙층을 포함하는 경사기능성 금속 복합재료 시트 및 그 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 일반 소유된 미국 특허 제 5,514,228 호, 제 6,672,368 호 및 제 6,880,617 호에 개시된 장치에 따라서 실시될 수 있으며, 이들 특허 문헌은 본원에 참고로 인용된다.
금속 복합재료(MMC)는 금속 매트릭스의 특성과 보강 입자를 결합하여 최종 제품의 기계적 특성을 향상시킨다. 예를 들면, 알루미늄계 MMC 제품은 전형적으로 탄성 모듈러스(elastic modulus)의 증가, 낮은 열팽창 계수, 큰 내마모성, 파열 응력의 증대, 및 일부 경우에는 내열피로성(resistance to thermal fatigue)의 증가를 나타낸다.
기존의 MMC 제조 방법은 용탕 단조법(squeeze casting), 가압 함침 법(squeeze infiltration), 분무 적층법(spray deposition), 슬러리 캐스팅법(slurry casting) 및 분말 가공법(powder processing)을 포함한다. 이들 제조 방법의 목표는 금속 매트릭스 전체에 걸쳐서 입자를 균일하게 분포시키거나, 또는 금속 제품의 외측 표면 근처에 입자를 분포시키는 것이다. 그러나, 종래에는, 압연, 단조 또는 압출에 의해 주조 MMC를 최종 제품으로 제조하는 것은 입자상(particulate phase)의 고부하 특성으로 인해 방해를 받는다.
따라서, MMC의 향상된 기계적 특성과 개량된 연성, 외관성 및 제조 용이성을 결합한 알루미늄계 금속 복합재료에 대한 요구가 있다.
본 발명은 입자상 물질의 중앙층을 갖는 경사기능성 MMC 시트를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 상기 제조 방법은 입자상 물질을 함유하는 용융 금속을 한쌍의 회전하는 주조 표면에 제공하는 단계를 포함한다. 그후에, 용융 금속은 회전하는 주조 표면 사이에서 전진되면서 응고되어서, 제 1 고체 외층, 제 2 고체 외층, 및 이들 외층의 어느 것보다 입자상 물질의 농도가 높은 반고체 중앙층을 포함하는 복합재료를 형성한다.
그후에, 중앙층은 응고되어서 2개의 외층 사이에 개재된 중앙층으로 이루어진 고체 복합재료 금속 제품을 형성하며, 상기 금속 제품은 주조 표면 사이로부터 인출된다. 제품을 주조 표면 사이로부터 인출한 후에, 제품은 하나 이상의 열간 압연 또는 냉간 압연 처리를 받을 수도 있다.
주조 표면은 전형적으로 그 사이에 규정된 닙을 갖는 롤 또는 벨트의 표면이다. 일 실시예에 있어서, 금속 제품은 약 50fpm 내지 약 300fpm 범위의 속도로 닙을 빠져나간다. 실시에 있어서, 용융 금속은 알루미늄 합금일 수 있고, 입자상 물질은 예컨대 산화알루미늄일 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따른 금속 제품은 2개의 외층 및 입자상 물질의 농도가 높은 중앙층을 포함한다. 예를 들면, 알루미늄계 MMC에 대해, 중앙층은 약 70체적%의 산화알루미늄 입자로 구성될 수 있다. 본 발명의 제품은 약 0.004인치 내지 0.25인치 범위의 두께를 갖는 스트립, 시트 또는 패널일 수 있으며, MMC의 장점과 향상된 연성, 외관성 및 제조 용이성을 결합한 금속 복합재료이다.
본 발명의 제품은 항공기, 자동차 및 건설 산업에 사용되는 패널 등의 구조적 용도에 사용하기 적합하다.
도 1은 본 발명의 방법을 설명하는 흐름도,
도 2는 본 발명의 방법에 사용되는 장치의 타입을 도시하는 개략도,
도 3은 본 발명에 따라 작동되는 장치를 상세하게 도시하는 확대 단면 개략도,
도 4는 본 발명에 따라 생산된 스트립의 횡단면의 현미경 사진,
도 5는 본 발명에 따라 생산된 후에 0.008인치 두께로 열간 압연된 스트립의 횡단면의 현미경 사진.
첨부 도면 및 하기의 상세한 설명에서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다. 그러나, 주조 공정에 일반적으로 정통한 자라면 본 명세서에 도시되고 설명된 구조 및 방법의 신규한 특성을 특정 세부내용의 변형을 통해 다른 것에 적용하는 것이 가능할 것으로 생각된다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 취급되지 않아야 하며, 도리어 광범위하고 일반적인 실시형태로서 이해되어야 한다. 어떠한 수치 범위를 언급하는 경우, 그러한 범위는 기술된 범위의 최소값과 최대값 사이의 각각의 및 모든 정수 및/또는 분수를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
마지막으로, 이하의 설명을 위해, 용어 "상측(upper)", "하측(lower)", "우측", "좌측", "수직", "수평", "상부(top)", "하부(bottom)" 및 그로부터의 파생어는 도면에 있어서의 방향을 나타내도록 본 발명에 적용될 것이다.
용어 "알루미늄 합금", "마그네슘 합금" 및 "티타늄 합금"은 적어도 50중량%의 기술된 성분 및 적어도 하나의 개질제 성분(modifier element)을 함유하는 합금을 의미하는 것이다. 알루미늄, 마그네슘 및 티타늄은, 경량이고, 강도 대 중량비가 크며, 상온 및 고온 모두에서 비강성(specific stiffness)이 높기 때문에, 항공기 및 자동차 산업에서의 구조용으로 매력적인 재료인 것으로 고려된다. 본 발명은 알루미늄 합금으로 실시될 수 있다.
본 발명의 가장 기본적인 형태가 도 1의 흐름도에 개략적으로 도시되어 있 다. 도 1에 도시된 바와 같이, 단계 100에서, 입자상 물질을 함유하는 용융 금속이 주조 장치로 이송된다. 주조 장치는 상세하게 후술되는 바와 같이 한쌍의 이격된 회전 주조 표면을 포함한다. 단계 102에서, 주조 장치는 용융 금속의 적어도 일부를 급속하게 냉각시켜서 용융 금속의 외층(outer layer) 및 입자상 물질이 풍부한 중앙층을 응고시킨다. 응고된 외층은 합금이 주조됨에 따라 두께가 증가한다.
주조 장치에 있는 제품은 고체 외층 사이에 개재되고 입자상 물질을 함유하는 단계 102에서 형성된 고체 중앙층을 포함한다. 상기 제품은 시트, 플레이트, 슬래브(slab) 또는 포일 등의 다양한 형태로 제조될 수 있지만, 이것에 제한되지는 않는다. 압출 주조에서는, 상기 제품은 와이어, 로드, 바아 또는 다른 압출품의 형태일 수도 있다. 어떤 경우에는, 상기 제품은 단계 104에서 추가로 가공 및/또는 처리될 수도 있다. 단계 101 내지 104의 순서는 본 발명의 방법에서 변할 수 있고, 순차적으로 수행될 수 있거나, 또는 일부의 단계가 동시에 수행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명에 있어서, 용융 금속이 냉각되는 속도는 금속의 외층의 급속 응고를 달성하도록 선택된다. 알루미늄 합금 및 다른 금속 합금에 대해서, 금속의 외층의 냉각은 적어도 약 1000℃/초의 속도로 수행될 수 있다. 개시된 발명에 사용가능한 적합한 주조 장치는 쌍롤 주조기(twin roll caster), 벨트 주조기, 슬래브 주조기 또는 블록 주조기를 포함하지만, 이것에 제한되지는 않는다. 또한, 수직 롤 주조기가 본 발명에 사용될 수도 있다. 연속 주조기에 있어서, 주조 표면은 대체로 이 격되어 있고, 그 사이의 거리가 최소로 되는 영역을 갖는다.
롤 주조기에 있어서, 주조 표면 사이의 최소 거리의 영역은 닙(nip)으로서 알려져 있다. 벨트 주조기에 있어서, 벨트의 주조 표면 사이의 최소 거리의 영역은 주조기의 도입 풀리 사이의 닙일 수 있다. 보다 상세하게 후술하는 바와 같이, 본 발명의 방식에 있어서의 주조 장치의 작동은 주조 표면 사이의 최소 거리의 위치에서 금속의 응고를 포함한다. 본 발명의 방법이 쌍롤 주조기를 사용하여 실행되는 것으로 하기에 설명되어 있지만, 이것에 제한된다는 것을 의미하는 것을 아니다. 본 발명을 실행하는데 다른 연속적인 주조 표면이 사용될 수도 있다.
예를 들면, 롤 주조기(도 2)가 도 3에 상세하게 도시된 바와 같이 본 발명을 실행하도록 작동될 수 있다. 이하 도 2(종래 기술 및 본 발명에 따른 수평 연속 주조를 대략적으로 도시함)를 참조하면, 본 발명은 화살표(A1, A2) 방향으로 각각 회전하는 한쌍의 대향하여 회전하는 냉각 롤(R1, R2)을 사용하여 실행될 수 있으며, 여기에서 M은 용융 금속이고, H는 보온로(holding furnace)이고, T는 트로프(trough; 공급 팁)이며, S는 제품이다. 통상 용도의 롤 주조기는 저속으로 작동하며, 경사기능성 제품을 제조하지 못한다. 도 3에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시에 있어서, 내화성 재료 또는 다른 세라믹 재료로 제조될 수 있는 공급 팁(T)은 화살표(A1, A2) 방향으로 각각 회전하는 롤(R1, R2)상에 직접적으로 화살표(B) 방향으로 용융 금속(M)을 분배한다. 공급 팁(T)과 각각의 롤(R1, R2) 사 이의 갭(G1, G2)은 가능한 한 작게 유지되어, 공급 팁(T)과 롤(R1, R2) 사이의 접촉을 회피하면서 용융 금속의 누출을 방지하고 롤(R1, R2)을 따라서 용융 금속이 대기에 노출되는 것을 최소화한다. 갭(G1, G2)의 적합한 치수는 약 0.01인치이다. 롤(R1, R2)의 중심선을 지나는 평면(L)은 롤 닙(N)으로 불리는 롤(R1, R2) 사이의 최소 간극의 영역을 통과한다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 있어서 입자상 물질(10)을 함유하는 용융 금속(M)은 롤 주조기의 롤(R1, R2) 사이에 제공된다. 본 기술분야에 숙련된 자라면, 롤(R1, R2)이 롤 주조기의 주조 표면이 된다라는 것을 이해할 것이다. 전형적으로, 롤(R1, R2)은 냉각되어, 영역(2, 4)에서 각각 롤(R1, R2)과 직접 접촉하는 용융 금속(M)의 응고를 돕는다. 롤(R1, R2)과 접촉할 때, 용융 금속(M)은 냉각되어 응고하기 시작한다. 냉각되는 금속은 롤(R1)에 인접한 응고 금속의 제 1 쉘(6) 및 롤(R2)에 인접한 응고 금속의 제 2 쉘(8)로서 응고한다.
용융 금속(M)이 닙(N)을 향해 전진함에 따라 각각의 쉘(6, 8)의 두께는 증가한다. 초기에, 입자상 물질(10)은 각각의 제 1 및 제 2 쉘(6, 8)과 용융 금속(M) 사이의 계면에 위치된다. 용융 금속(M)이 냉각 롤(R1, R2)의 대향 표면 사이를 이동함에 따라서, 입자상 물질(10)은 용융 금속(M)의 유동이 보다 느리게 이동하는 중앙부(12)내로 끌려 들어가고, 화살표(C1, C2) 방향으로 운반된다. 영역(16)으로 지시되는 닙(N)의 상류의 중앙부(12)에서, 용융 금속(M)은 반고체 상태이며, 입자상 물질(10) 성분 및 용융 금속(M) 성분을 포함한다. 영역(16)에서의 용융 금속(M)은 부분적으로 그 내에서의 입자상 물질(10)의 분산으로 인해 머쉬 형태(mushy consistency)를 갖는다.
닙(N)에서의 롤(R1, R2)의 전방 회전은, 중앙부(12)의 용융 금속(M)을 닙(N)으로부터 상류로 강제하면서 금속의 고체 부분, 즉 제 1 및 제 2 쉘(6, 8) 및 중앙부(12)의 입자상 물질만을 실질적으로 전진시켜서, 금속이 닙(N)의 지점을 떠날 때 실질적으로 고체가 되게 한다. 닙(N)의 하류에서, 중앙부(12)는 제 1 쉘(6)과 제 2 쉘(8) 사이에 개재된 입자상 물질(10)을 함유하는 고체 중앙층(18)이 된다.
명확화를 위해, 제 1 및 제 2 쉘(6, 8) 사이에 개재된 고농도의 입자상 물질(10)을 갖는 중앙부(12)를 구비하는 전술한 3층 알루미늄 제품도 또한 경사기능성 MMC 구조로서 지칭될 것이다. 고체 중앙층(18)에서의 입자상 물질(10)의 사이즈는 적어도 약 30미크론이다. 스트립 제품에서, 고체 중앙부는 스트립의 전체 두께의 약 20% 내지 약 30%를 구성할 수 있다. 도 2의 주조기가 대체로 수평 배향으로 스트립(S)을 제조하는 것으로 도시되어 있지만, 이것에 제한된다는 것을 의미하는 것은 아니며, 스트립(S)이 소정 각도로 또는 수직으로 주조기를 빠져나갈 수도 있다.
도 3과 관련하여 기술된 주조 방법은 도 1에서 전술한 방법 단계를 따른다. 단계 100에서 롤 주조기(R1, R2)로 이송된 용융 금속(M)은 단계 102에서 냉각되어 응고하기 시작한다. 냉각되는 금속은 냉각된 주조 표면(R1, R2) 부근 또는 그에 인접하여 응고 금속의 외층, 즉 제 1 및 제 2 쉘(6, 8)을 생성한다. 전술한 바와 같이, 금속 복합재료가 주조 장치를 통해 전진함에 따라 제 1 및 제 2 쉘(6, 8)은 증가한다. 단계 102에 따르면, 입자상 물질(10)은 응고된 외층(6, 8)에 의해 부분적으로 둘러싸인 중앙부(12)내로 끌려 들어간다. 도 3에서, 제 1 및 제 2 쉘(6, 8)은 중앙부(12)를 실질적으로 둘러싼다.
다시 말하면, 입자상 물질(10)을 함유하는 중앙부(12)는 제 1 쉘(6)과 제 2 쉘(8) 사이에 위치된다. 중앙부(12)의 용융 금속(M)은 내층(17)을 형성한다. 달리 말하면, 내층(17)은 제 1 쉘(6)과 제 2 쉘(8) 사이에 개재되거나 배치된다. 다른 주조 장치에서, 제 1 및/또는 제 2 쉘(6, 8)은 내층(17)을 완전히 둘러쌀 수도 있다. 도 1을 참조하면, 단계 104에서, 내층(17)이 응고된다. 내층(17)의 완전 응고 이전에, 내층(17)은 반고체 상태이며, 입자상 물질(10) 성분 및 금속 성분을 포함한다. 이 단계에서 내층(17)에 있는 금속은 부분적으로 그 내에서의 입자상 물질(10)의 분산으로 인해 머쉬 형태를 갖는다.
단계 106에서, 제품은 완전히 응고되고, 입자상 물질(10)을 함유하는 고체 중앙층(18)과, 이 고체 중앙층(18)을 실질적으로 둘러싸는 제 1 및 제 2 쉘(6, 8), 즉 외층을 포함한다. 고체 중앙층(18)의 두께(T1)는 제품(20)의 두께(T)의 약 10% 내지 40%일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 고체 중앙층(18)은 약 70체적%의 입자 상 물질(10)로 이루어지는 반면, 제 1 및 제 2 쉘(6, 8)은 약 10체적%의 입자상 물질(10)로 이루어지는 한편, 합산된 쉘 두께(T2+T3)는 제품(20) 두께(T)의 약 60% 내지 90%의 범위를 갖는다. 따라서, 최대 농도의 MMC는 고체 중앙층(18)에 있는 반면, 외측 쉘(6, 8)은 낮은 농도의 MMC를 갖는다.
단계 104에서 적어도 약 30미크론의 사이즈를 갖는 입자상 물질(10)의 중앙부(12)내로의 이동은 용융 금속의 내층(17)과 응고된 외층(6, 8) 사이의 속도차로 인해 생기는 전단력에 의해 야기된다. 내층(17)내로 이러한 이동을 달성하기 위해서, 롤 주조기(R1, R2)는 적어도 약 50피트/분의 속도로 작동될 필요가 있다. 10피트/분 미만의 통상 속도로 작동되는 롤 주조기(R1, R2)는 약 30미크론 이상의 사이즈를 갖는 입자상 물질을 내층(17)내로 이동시키는데 요구되는 전단력을 발생시키지 못한다.
본 발명의 중요한 관점은 적어도 30미크론의 사이즈를 갖는 입자상 물질(10)의 내층(17)내로의 이동이다.
본 발명에 개시된 경사기능성 MMC 구조는 금속 외층의 연성 및 외관성과 MMC의 이점(예컨대, 개선된 기계적 특성)을 결합한 것이다. 본 발명의 실시에 사용되는 주조 표면은 용융 금속(M)의 열에 대한 히트 싱크(heat sink)로서 작용한다. 작동시에, 용융 금속으로부터 냉각된 주조 표면으로 열을 균일하게 전달하여서 주조 제품의 표면에서의 균일성을 확보한다. 냉각된 주조 표면은 강철, 구리 또는 일부 다른 적합한 재료로 제조될 수 있고, 용융 금속과 접촉하는 표면 불규칙 부(surface irregularity)를 포함하도록 텍스쳐링(texturing)될 수도 있다. 또한, 주조 표면은 예를 들어 니켈 또는 크롬 등의 다른 금속 또는 비금속으로 코팅될 수도 있다.
표면 불규칙부는 냉각된 주조 표면의 표면으로부터의 열전달을 증가시키는 역할을 한다. 냉각된 주조 표면의 표면에 제어된 불균일도를 부과함으로써, 그 표면을 가로질러 열전달을 보다 균일하게 한다. 표면 불규칙부는 홈, 딤플(dimple), 널(knurl) 또는 다른 구조의 형태일 수 있고, 규칙적인 패턴으로 이격되어 있을 수도 있다. 본 발명의 방식으로 작동되는 롤 주조기에 있어서, 롤(R1, R2)의 적정 속도의 제어, 유지 및 선택은 본 발명의 작동성에 영향을 미칠 수 있다. 롤 속도는 용융 금속(M)이 닙(N)을 향해 전진하는 속도를 결정한다. 이 속도가 너무 느리면, 입자상 물질(10)은 금속 제품의 내층(17)으로 이동하기에 충분한 힘을 갖지 못한다. 따라서, 본 발명은 50피트/분(fpm) 초과의 속도로 작동하는 것이 적합하다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 50fpm 내지 300fpm 범위의 속도로 작동된다. 용융 알루미늄이 롤(R1, R2)로 이송되는 선형 속도는 롤(R1, R2)의 속도보다 느리거나, 또는 롤 속도의 약 1/4일 수 있다. 텍스쳐링 표면(textured surface)(D1, D2)이 용융 금속(M)으로부터의 균일한 열전달을 확보하고, 후술하는 바와 같이, 롤 분리력(roll separating force)이 본 발명을 실시함에 있어서 다른 중요한 파라미터이기 때문에, 본 발명에 따른 고속 연속 주조는 일부분 달성가능하다.
본 발명의 주요한 이점은 금속이 닙(N)에 도달할 때까지 고체 스트립이 생성 되지 않는다는 것이다. 두께(T)는 롤(R1, R2) 사이의 닙(N)의 치수에 의해 결정된다. 롤 분리력은 용융 금속을 닙(N) 상류에서 닙으로부터 멀어지게 가압하도록 충분히 크다. 그렇지 않은 경우에, 과도한 용융 금속이 닙(N)을 통과하게 되면, 상부 및 하부 쉘(6, 8)의 층과 고체 중앙부(18)가 서로 멀어지게 되어 오정렬되게 된다. 반대로, 불충분한 용융 금속이 닙(N)에 도달하게 되면, 종래의 롤 주조 방법에서 생기는 것과 같은 스트립이 조기에 형성되게 된다. 조기에 형성된 스트립(20)은 롤(R1, R2)에 의해 변형되고 중심 편석(centerline segregation)이 생길 수 있다.
적합한 롤 분리력은 주물 폭의 인치당 약 5파운드 내지 1000파운드이다. 일반적으로, 두께가 보다 두꺼운 합금을 주조할 때 두꺼운 합금으로부터 열을 제거하기 위해 보다 느린 주조 속도가 요구될 수 있다. 종래의 롤 주조와는 달리, 완전히 고체인 비철 스트립이 닙의 상류에서 생성되지 않기 때문에 그러한 느린 주조 속도가 본 발명에서는 과도한 롤 분리력을 초래하지 않는다.
합금 스트립은 50fpm 내지 300fpm 범위의 주조 속도로 약 0.08인치 내지 0.25인치의 두께로 생산될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 용융 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다.
제 2 실시예에 있어서, 입자상 물질은 산화알루미늄, 탄화붕소, 탄화규소 및 질화붕소 등의 임의의 비금속 재료, 또는 주조 동안에 원위치에 생성되고 용융 금속에 부가된 금속 재료일 수 있다.
이하 도 4를 참조하면, 도 4에는 본 발명에 따른 경사기능성 MMC 주물의 미세조직이 도시되어 있다. 도시된 스트립(400)은 15중량%의 알루미나를 포함하고 0.004 게이지(gauge)를 갖는다. 입자상 물질(10)은 스트립(400) 전체에 걸쳐서 분포되어 있는 것을 알 수 있으며, 또한 중앙층(401)에 입자가 높은 농도로 집중되어 있는 반면 외층(402, 403)에 입자가 저농도로 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 공정 동안에 용융 금속의 급속 응고로 인해 입자상 물질과 알루미늄 매트릭스 사이에 반응이 없다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 본 발명에 따른 압연 제품에 있어서, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 입자상 물질과 금속 매트릭스 사이의 계면에 손상이 없다. 도 5는 금속 외층이 양호한 성형 특성을 갖고 중앙층이 개선된 강성을 갖는 경사기능성 MMC 스트립(0.2㎜ 두께로 압연 상태에 있는 Al, 15체적% Al2O3의 복합재료)을 도시한다. 본 발명은 또한 냉간 압연 공정 동안에 재가열할 필요 없이 냉간 압연 제품의 생산을 가능하게 한다. 입자상 물질이 제품의 표면 위로 돌출하지 않기 때문에, 압연 밀 롤을 마모 또는 마멸시키지 않는다.
본 명세서가 특정 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 다양한 수정 및 변형이 실시예의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것은 본 기술분야에 숙련된 자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 명세서는 제공된 본 명세서의 수정 및 변형을 커버하고, 이들 수정 및 변형이 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (13)

  1. 경사기능성 금속 복합재료 제품을 제조하는 방법에 있어서,
    입자상 물질을 함유하는 용융 금속을 한쌍의 회전하는 주조 표면에 제공하는 단계와,
    제 1 고체 외층, 제 2 고체 외층 및 이들 제 1 및 제 2 고체 외층 사이의 반고체 중앙층을 포함하는 제품을 형성하기 위해 상기 회전하는 주조 표면 사이에서 용융 금속을 전진시키면서 용융 금속을 응고시키는 단계로서, 상기 반고체 중앙층은 제 1 또는 제 2 고체 외층의 입자상 물질 농도보다 높은 입자상 물질 농도를 갖는, 상기 용융 금속 응고 단계와,
    상기 반고체 중앙층을 응고시켜서 상기 반고체 중앙층이 상기 한쌍의 회전하는 주조 표면의 닙을 통과한 후에 상기 외층 및 응고된 중앙층으로 이루어진 고체 금속 제품을 형성하는 단계와,
    상기 고체 금속 제품을 상기 주조 표면 사이로부터 인출하는 단계를 포함하는
    경사기능성 금속 복합재료 제품의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 금속 제품을 열간 압연 또는 냉간 압연하는 단계를 더 포함하는
    경사기능성 금속 복합재료 제품의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주조 표면 사이의 닙을 약 0.08인치 내지 약 0.25인치의 범위로 세팅하는 단계를 더 포함하는
    경사기능성 금속 복합재료 제품의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융 금속을 전진시키는 상기 단계는 용융 금속 혼합물을 상기 주조 표면 사이에서 약 50fpm 내지 약 300fpm 범위의 속도로 전진시키는 단계를 포함하는
    경사기능성 금속 복합재료 제품의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    단일의 상기 고체 금속 제품의 두께를 하나 이상의 열간 압연 또는 냉간 압연에 의해 약 0.004인치 내지 약 0.125인치 범위의 최종 두께로 감소시키는 단계를 더 포함하는
    경사기능성 금속 복합재료 제품의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융 금속은 알루미늄 합금이며, 상기 입자상 물질은 산화알루미늄, 탄화붕소, 탄화규소, 질화붕소 및 임의의 비금속 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택 된 것인
    경사기능성 금속 복합재료 제품의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 금속 제품은 시트, 스트립 또는 패널인
    경사기능성 금속 복합재료 제품의 제조 방법.
  8. 경사기능성 금속 복합재료 제품에 있어서,
    제 1 외층과,
    제 2 외층과,
    제 1 외층과 제 2 외층 사이에 배치되고, 제 1 또는 제 2 외층의 입자상 물질 농도보다 높은 입자상 물질 농도를 갖는 중앙층을 포함하는
    경사기능성 금속 복합재료 제품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 외층, 제 2 외층 및 중앙층은 알루미늄 합금이며, 상기 입자상 물질은 산화알루미늄, 탄화붕소, 탄화규소, 질화붕소 및 임의의 비금속 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것인
    경사기능성 금속 복합재료 제품.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙층은 약 70체적%까지의 산화알루미늄 입자를 포함하는
    경사기능성 금속 복합재료 제품.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제품은 스트립 주조법을 사용하여 제조되는
    경사기능성 금속 복합재료 제품.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제품은 약 0.004인치 내지 약 0.125인치 범위의 두께를 갖는
    경사기능성 금속 복합재료 제품.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제품은 스트립, 시트 또는 패널인
    경사기능성 금속 복합재료 제품.
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