JP2002212654A - 異種金属基複合材料およびその製造方法 - Google Patents
異種金属基複合材料およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｍｇ合金の軽量性を活かしつつ、耐摩耗性、
耐熱性、剛性と共に耐食性を向上させることができる異
種金属基複合材料およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 粒状および／または繊維状の強化材から
成る一体の多孔質体と、該多孔質体の気孔を充填するマ
トリクス金属とから成る金属基複合材料において、特定
領域は該マトリクス金属がＡｌ合金から成り、残領域は
該マトリクス金属がＭｇ合金から成る異種金属基複合材
料。その製造方法は、(1)粒状および／または繊維状の
強化材を加圧成形して多孔質体を形成し、(2)Ａｌ合金
およびＭｇ合金のうちの一方の溶湯を上記多孔質体の特
定領域に含浸した後、(3)上記Ａｌ合金および上記Ｍｇ
合金のうちの他方の溶湯を、上記多孔質体の残領域に含
浸する。
耐熱性、剛性と共に耐食性を向上させることができる異
種金属基複合材料およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 粒状および／または繊維状の強化材から
成る一体の多孔質体と、該多孔質体の気孔を充填するマ
トリクス金属とから成る金属基複合材料において、特定
領域は該マトリクス金属がＡｌ合金から成り、残領域は
該マトリクス金属がＭｇ合金から成る異種金属基複合材
料。その製造方法は、(1)粒状および／または繊維状の
強化材を加圧成形して多孔質体を形成し、(2)Ａｌ合金
およびＭｇ合金のうちの一方の溶湯を上記多孔質体の特
定領域に含浸した後、(3)上記Ａｌ合金および上記Ｍｇ
合金のうちの他方の溶湯を、上記多孔質体の残領域に含
浸する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒状および／また
は繊維状の強化材から成る一体の多孔質体の気孔をマト
リクス金属で充填した金属基複合材料に関し、特に、連
続する２領域のマトリクス金属が異種金属から成る異種
金属基複合材料に関する。
は繊維状の強化材から成る一体の多孔質体の気孔をマト
リクス金属で充填した金属基複合材料に関し、特に、連
続する２領域のマトリクス金属が異種金属から成る異種
金属基複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｍｇ合金は、その軽量性を活かして自動
車のエンジンブロック等への適用が研究されている。し
かし、特にシリンダ部のように高温下で耐熱性、耐摩耗
性、剛性、耐食性を要求される部位への適用には、Ｍｇ
合金では不十分であった。そこで、Ｍｇ合金マトリクス
をセラミックス粒子あるいは繊維で強化した金属基複合
材料の開発が進められている。しかし、複合材料化によ
り耐熱性、耐摩耗性、剛性は向上するものの、耐食性を
向上させることはできなかった。
車のエンジンブロック等への適用が研究されている。し
かし、特にシリンダ部のように高温下で耐熱性、耐摩耗
性、剛性、耐食性を要求される部位への適用には、Ｍｇ
合金では不十分であった。そこで、Ｍｇ合金マトリクス
をセラミックス粒子あるいは繊維で強化した金属基複合
材料の開発が進められている。しかし、複合材料化によ
り耐熱性、耐摩耗性、剛性は向上するものの、耐食性を
向上させることはできなかった。
【０００３】例えばＭｇ合金製エンジンブロックの場
合、シリンダ部の耐食性を高めるために、シリンダライ
ナーをＡｌ合金またはＡｌ基複合材料で作製し、これを
Ｍｇ合金で鋳包むことが考えられる。しかし、このよう
にするとＭｇ合金とＡｌ合金との接合面に脆いＡｌ−Ｍ
ｇ金属間化合物（Ａｌ12Ｍｇ17、Ａｌ3Ｍｇ2等）が生成
し、接合面での亀裂発生により接合強度が低下してしま
うという問題がある。
合、シリンダ部の耐食性を高めるために、シリンダライ
ナーをＡｌ合金またはＡｌ基複合材料で作製し、これを
Ｍｇ合金で鋳包むことが考えられる。しかし、このよう
にするとＭｇ合金とＡｌ合金との接合面に脆いＡｌ−Ｍ
ｇ金属間化合物（Ａｌ12Ｍｇ17、Ａｌ3Ｍｇ2等）が生成
し、接合面での亀裂発生により接合強度が低下してしま
うという問題がある。
【０００４】あるいは、Ｍｇ合金製エンジンブロックの
シリンダ部の内面を機械加工した後に、Ａｌ合金または
Ａｌ基複合材料のライナーを打ち込むことも考えられ
る。しかしシリンダ部内面とライナーとは単に機械的に
密着しているだけなので、冷却のための熱伝導が不十分
になるという問題がある。
シリンダ部の内面を機械加工した後に、Ａｌ合金または
Ａｌ基複合材料のライナーを打ち込むことも考えられ
る。しかしシリンダ部内面とライナーとは単に機械的に
密着しているだけなので、冷却のための熱伝導が不十分
になるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｍｇ合金の
軽量性を活かしつつ、耐摩耗性、耐熱性、剛性と共に耐
食性を向上させることができる異種金属基複合材料およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
軽量性を活かしつつ、耐摩耗性、耐熱性、剛性と共に耐
食性を向上させることができる異種金属基複合材料およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の異種金属基複合材料は、粒状および／ま
たは繊維状の強化材から成る一体の多孔質体と、該多孔
質体の気孔を充填するマトリクス金属とから成る金属基
複合材料において、特定領域は該マトリクス金属がＡｌ
合金から成り、残領域は該マトリクス金属がＭｇ合金か
ら成ることを特徴とする。
めに、本発明の異種金属基複合材料は、粒状および／ま
たは繊維状の強化材から成る一体の多孔質体と、該多孔
質体の気孔を充填するマトリクス金属とから成る金属基
複合材料において、特定領域は該マトリクス金属がＡｌ
合金から成り、残領域は該マトリクス金属がＭｇ合金か
ら成ることを特徴とする。
【０００７】上記本発明の異種金属基複合材料を製造す
る方法は、下記の工程： （１）粒状および／または繊維状の強化材を加圧成形し
て多孔質体を形成する工程、（２）Ａｌ合金およびＭｇ
合金のうちの一方から成る第一金属の溶湯を上記多孔質
体の特定領域に含浸する工程、および（３）上記Ａｌ合
金および上記Ｍｇ合金のうちの他方から成る第二金属の
溶湯を、上記多孔質体の残領域に含浸する工程、を含む
ことを特徴とする。
る方法は、下記の工程： （１）粒状および／または繊維状の強化材を加圧成形し
て多孔質体を形成する工程、（２）Ａｌ合金およびＭｇ
合金のうちの一方から成る第一金属の溶湯を上記多孔質
体の特定領域に含浸する工程、および（３）上記Ａｌ合
金および上記Ｍｇ合金のうちの他方から成る第二金属の
溶湯を、上記多孔質体の残領域に含浸する工程、を含む
ことを特徴とする。
【０００８】本発明の異種金属基複合材料は、たとえＭ
ｇ合金とＡｌ合金との接合面に金属間化合物が生成した
としても、両者間が強化材から成る一体の多孔質体によ
り強力に接合されているので高い接合強度が確保され
る。また、強化材の体積率に応じて接合面での金属間化
合物の生成量が低く抑制されるという利点もある。もち
ろん、接合面ではＭｇ合金とＡｌ合金とが鋳包みと同様
に一体化しているので、良好な熱伝導が確保できる。
ｇ合金とＡｌ合金との接合面に金属間化合物が生成した
としても、両者間が強化材から成る一体の多孔質体によ
り強力に接合されているので高い接合強度が確保され
る。また、強化材の体積率に応じて接合面での金属間化
合物の生成量が低く抑制されるという利点もある。もち
ろん、接合面ではＭｇ合金とＡｌ合金とが鋳包みと同様
に一体化しているので、良好な熱伝導が確保できる。
【０００９】本発明の方法において、多孔質体を形成す
る工程（１）において、工程（３）で含浸する第二金属
の溶湯と反応して発熱する物質の粉末を強化材に加えて
加圧成形することが望ましい。第二金属を含浸する際
に、既に固化している第一金属の表面近傍では、第二金
属の溶湯は温度低下により含浸性が低下し易い。上記物
質の粉末が第二金属の溶湯と反応して発熱することによ
り、温度低下による含浸性の低下を防止し、第一金属か
ら成る特定領域と第二金属から成る残領域との良好な接
合を容易に確保することができる。
る工程（１）において、工程（３）で含浸する第二金属
の溶湯と反応して発熱する物質の粉末を強化材に加えて
加圧成形することが望ましい。第二金属を含浸する際
に、既に固化している第一金属の表面近傍では、第二金
属の溶湯は温度低下により含浸性が低下し易い。上記物
質の粉末が第二金属の溶湯と反応して発熱することによ
り、温度低下による含浸性の低下を防止し、第一金属か
ら成る特定領域と第二金属から成る残領域との良好な接
合を容易に確保することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の異種金属基複合材料にお
いては、多孔質体は粒状および／または繊維状の強化材
で一体構造体として構成される。多孔質体を構成する粒
状の強化材としては、代表的にはセラミックス粒子等を
用いることができ、そのようなセラミックス粒子の典型
的例としてはＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ム
ライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）等がある。
いては、多孔質体は粒状および／または繊維状の強化材
で一体構造体として構成される。多孔質体を構成する粒
状の強化材としては、代表的にはセラミックス粒子等を
用いることができ、そのようなセラミックス粒子の典型
的例としてはＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ム
ライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）等がある。
【００１１】多孔質体を構成する繊維状の強化材とし
て、ウィスカーやセラミックス繊維等を用いることがで
き、典型的にはアルミナ短繊維とシリカ短繊維との混合
物やアモルファス繊維を用いることができる。市販の代
表的な短繊維としては、商品名ＳＡＦＦＩＬ(９５％Ａ
ｌ2Ｏ3＋５％ＳｉＯ2)、商品名ＫＡＯＷＯＯＬ(４８％
Ａｌ2Ｏ3＋５２％ＳｉＯ2)等があり、市販の代表的なア
モルファス繊維としてはアルミナアモルファス繊維とシ
リカアモルファス繊維との混合物（例えば５５％Ａｌ2
Ｏ3＋４５％ＳｉＯ2）がある。
て、ウィスカーやセラミックス繊維等を用いることがで
き、典型的にはアルミナ短繊維とシリカ短繊維との混合
物やアモルファス繊維を用いることができる。市販の代
表的な短繊維としては、商品名ＳＡＦＦＩＬ(９５％Ａ
ｌ2Ｏ3＋５％ＳｉＯ2)、商品名ＫＡＯＷＯＯＬ(４８％
Ａｌ2Ｏ3＋５２％ＳｉＯ2)等があり、市販の代表的なア
モルファス繊維としてはアルミナアモルファス繊維とシ
リカアモルファス繊維との混合物（例えば５５％Ａｌ2
Ｏ3＋４５％ＳｉＯ2）がある。
【００１２】多孔質体は、粒状または繊維状の強化材の
一方で形成されていても良いし、両方の強化材で形成さ
れていても良い。本発明の異種金属基複合材料において
多孔質体の占める体積率は、一般に下記の範囲が適当で
ある。すなわち、多孔質体が粒状強化材から成る場合に
は、複合材料中に占める多孔質体の体積率は５vol％〜
５０vol％程度が適当である。５vol％未満であると多孔
質体を構成することが困難であり、５０vol％を超える
とマトリクス合金の特性を有効に利用できない。また、
多孔質体が繊維状強化材から成る場合には、複合材料中
に占める多孔質体の体積率は５vol％〜３５vol％程度が
適当である。５vol％未満であると多孔質体を構成する
ことが困難であり、３５vol％を超えると多孔質体の加
圧成形が困難になる。
一方で形成されていても良いし、両方の強化材で形成さ
れていても良い。本発明の異種金属基複合材料において
多孔質体の占める体積率は、一般に下記の範囲が適当で
ある。すなわち、多孔質体が粒状強化材から成る場合に
は、複合材料中に占める多孔質体の体積率は５vol％〜
５０vol％程度が適当である。５vol％未満であると多孔
質体を構成することが困難であり、５０vol％を超える
とマトリクス合金の特性を有効に利用できない。また、
多孔質体が繊維状強化材から成る場合には、複合材料中
に占める多孔質体の体積率は５vol％〜３５vol％程度が
適当である。５vol％未満であると多孔質体を構成する
ことが困難であり、３５vol％を超えると多孔質体の加
圧成形が困難になる。
【００１３】工程（３）において後から含浸される第二
金属の溶湯と反応して発熱する物質としては、第二金属
がＡｌ合金である場合にはＡｌと発熱反応するＮi、Ｔ
ｉ等の粉末が適当であり、第二金属がＭｇ合金である場
合にはＭｇと発熱反応するＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の酸化
物の粉末が適当である。もちろん、上記以外の物質であ
っても、第二金属としてのＡｌまたはＭｇの溶湯と発熱
反応する物質であれば用いることができる。
金属の溶湯と反応して発熱する物質としては、第二金属
がＡｌ合金である場合にはＡｌと発熱反応するＮi、Ｔ
ｉ等の粉末が適当であり、第二金属がＭｇ合金である場
合にはＭｇと発熱反応するＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の酸化
物の粉末が適当である。もちろん、上記以外の物質であ
っても、第二金属としてのＡｌまたはＭｇの溶湯と発熱
反応する物質であれば用いることができる。
【００１４】本発明の異種金属基複合材料において上記
発熱反応物質の占める体積率は５vol％〜２０vol％程度
が適当である。５vol％未満では第二金属溶湯との反応
による発熱効果が十分に得られない。一方、２０vol％
を超えると発熱量が多くなって温度が上昇し、多孔質体
の実質部と接触する溶湯部分が最終凝固部となって引け
巣が発生しやすくなる。
発熱反応物質の占める体積率は５vol％〜２０vol％程度
が適当である。５vol％未満では第二金属溶湯との反応
による発熱効果が十分に得られない。一方、２０vol％
を超えると発熱量が多くなって温度が上昇し、多孔質体
の実質部と接触する溶湯部分が最終凝固部となって引け
巣が発生しやすくなる。
【００１５】マトリクス金属の溶湯の含浸性を確保する
ために、多孔質体と発熱物質との合計体積率は８０vol
％以下にする（マトリクス金属の体積率を２０vol％以
上とする）ことが望ましい。一体構造体である異種金属
基複合材料の２領域のうち、一方の領域においてマトリ
クス金属を構成するＡｌ合金としては、ＪＩＳ規格でＡ
ＤＣ４、ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２、ＡＣ２Ｃ、ＡＣ４Ｃ
等が用いられる。
ために、多孔質体と発熱物質との合計体積率は８０vol
％以下にする（マトリクス金属の体積率を２０vol％以
上とする）ことが望ましい。一体構造体である異種金属
基複合材料の２領域のうち、一方の領域においてマトリ
クス金属を構成するＡｌ合金としては、ＪＩＳ規格でＡ
ＤＣ４、ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２、ＡＣ２Ｃ、ＡＣ４Ｃ
等が用いられる。
【００１６】他方の領域においてマトリクス金属を構成
するＭｇ合金としては、ＡＳＴＭ規格でＡＺ９１Ｄ、Ａ
Ｍ６０、ＡＳ４１Ａ、ＡＥ４２、ＱＥ２２Ａ、ＷＥ４
３、ＺＫ６１等が用いられる。マトリクス金属としての
Ａｌ合金およびＭｇ合金は、強化相等として金属間化合
物を含有していてもよい。
するＭｇ合金としては、ＡＳＴＭ規格でＡＺ９１Ｄ、Ａ
Ｍ６０、ＡＳ４１Ａ、ＡＥ４２、ＱＥ２２Ａ、ＷＥ４
３、ＺＫ６１等が用いられる。マトリクス金属としての
Ａｌ合金およびＭｇ合金は、強化相等として金属間化合
物を含有していてもよい。
【００１７】
【実施例】本発明により、繊維状強化材を用いて下記手
順で異種金属基複合材料を作製した。
順で異種金属基複合材料を作製した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】＜多孔質体の作製＞表１に示す強化材繊維
を有機あるいは無機バインダーおよび水と混合してスラ
リーとし、これを成形型内に注入し、加圧して脱水およ
び成形する。成形体を型から取り出して乾燥した後、焼
成して多孔質体（寸法Φ５０×２０ｍｍ）を得た。第二
金属含浸時の発熱反応用物質は、実施例１では無添加、
実施例２〜５では表１に示す粉末を上記強化材繊維に混
合して用いた。上記のスラリー調製、加圧脱水・成形、
乾燥、焼成は下記の条件で行った。
を有機あるいは無機バインダーおよび水と混合してスラ
リーとし、これを成形型内に注入し、加圧して脱水およ
び成形する。成形体を型から取り出して乾燥した後、焼
成して多孔質体（寸法Φ５０×２０ｍｍ）を得た。第二
金属含浸時の発熱反応用物質は、実施例１では無添加、
実施例２〜５では表１に示す粉末を上記強化材繊維に混
合して用いた。上記のスラリー調製、加圧脱水・成形、
乾燥、焼成は下記の条件で行った。
【００２１】〔スラリー調製〕強化材繊維を、有機バイ
ンダーとしてポリビニルアルコールあるいは無機バイン
ダーとしてシリカゾルを溶解分散させた水と混合した。 〔加圧脱水・成形〕金型内で圧縮・脱水した。
ンダーとしてポリビニルアルコールあるいは無機バイン
ダーとしてシリカゾルを溶解分散させた水と混合した。 〔加圧脱水・成形〕金型内で圧縮・脱水した。
【００２２】〔乾燥〕自然乾燥させた。 〔焼成〕６００℃×２Ｈｒの焼成を行った。 ＜第一金属、第二金属の含浸＞上記の多孔質体を金型内
に配置し、合金の溶湯をその上に供給し、高圧鋳造（圧
力６０MPa）にて含浸を行った。表１に示す実施例１〜
４では第一金属としてＭｇ合金（ＡＺ９１Ｄ）を含浸し
た後、第二金属としてＡｌ合金（ＡＤＣ１０またはＡＤ
Ｃ４）を含浸した。実施例５では上記とは逆に第一金属
としてＡｌ合金（ＡＤＣ１０）を含浸した後、第二金属
としてＭｇ合金（ＡＭ６０）を含浸した。第一金属の溶
湯を金型内の多孔質体のほぼ上半分の領域に含浸し、第
一金属が凝固した後に、第二金属の溶湯を多孔質体の残
領域（未含浸部）に含浸した。含浸条件は下記のとおり
であった。 ・Ａｌ合金の含浸条件 多孔質体予熱温度：９００℃（第一金属としての含浸時） ５００℃（第二金属としての含浸時） 合金溶湯温度 ：７５０℃ 金型予熱温度 ：２５０℃ ・Ｍｇ合金の含浸条件 多孔質体予熱温度：９００℃（第一金属としての含浸時） ５００℃（第二金属としての含浸時） 合金溶湯温度 ：７００℃ 金型予熱温度 ：２５０℃ ＜比較材の作製＞比較のために、表２に示したように、
多孔質体は用いずに、下記の手順で単にＡｌ合金をＭｇ
合金で鋳包んだ試料を作製した。
に配置し、合金の溶湯をその上に供給し、高圧鋳造（圧
力６０MPa）にて含浸を行った。表１に示す実施例１〜
４では第一金属としてＭｇ合金（ＡＺ９１Ｄ）を含浸し
た後、第二金属としてＡｌ合金（ＡＤＣ１０またはＡＤ
Ｃ４）を含浸した。実施例５では上記とは逆に第一金属
としてＡｌ合金（ＡＤＣ１０）を含浸した後、第二金属
としてＭｇ合金（ＡＭ６０）を含浸した。第一金属の溶
湯を金型内の多孔質体のほぼ上半分の領域に含浸し、第
一金属が凝固した後に、第二金属の溶湯を多孔質体の残
領域（未含浸部）に含浸した。含浸条件は下記のとおり
であった。 ・Ａｌ合金の含浸条件 多孔質体予熱温度：９００℃（第一金属としての含浸時） ５００℃（第二金属としての含浸時） 合金溶湯温度 ：７５０℃ 金型予熱温度 ：２５０℃ ・Ｍｇ合金の含浸条件 多孔質体予熱温度：９００℃（第一金属としての含浸時） ５００℃（第二金属としての含浸時） 合金溶湯温度 ：７００℃ 金型予熱温度 ：２５０℃ ＜比較材の作製＞比較のために、表２に示したように、
多孔質体は用いずに、下記の手順で単にＡｌ合金をＭｇ
合金で鋳包んだ試料を作製した。
【００２３】比較例１として、Ａｌ合金（ＡＤＣ１０）
の丸棒（Φ５０ｍｍ）を５００℃に予熱し、２５０℃に
予熱した金型内に配置した後、直ちにＭｇ合金（ＡＺ９
１Ｄ）の溶湯（７００℃）を金型内に注湯して鋳包ん
だ。比較例２として、比較例１と同様の手順・条件で、
Ａｌ合金（ＡＤＣ４）の丸棒をＭｇ合金（ＡＭ６０Ｂ）
で鋳包んだ。
の丸棒（Φ５０ｍｍ）を５００℃に予熱し、２５０℃に
予熱した金型内に配置した後、直ちにＭｇ合金（ＡＺ９
１Ｄ）の溶湯（７００℃）を金型内に注湯して鋳包ん
だ。比較例２として、比較例１と同様の手順・条件で、
Ａｌ合金（ＡＤＣ４）の丸棒をＭｇ合金（ＡＭ６０Ｂ）
で鋳包んだ。
【００２４】＜特性の評価＞以上により作製した実施例
および比較例の試料についてＡｌ合金とＭｇ合金の接合
部の外観および断面を目視および顕微鏡により観察し
た。観察結果を表１および表２に示す。表１に示すよう
に、本発明により作製した実施例１〜５の異種金属基複
合材料は接合部に亀裂の発生は認められなかった。これ
に対して、表２に示すように、単に鋳包みによって作製
した比較例１〜２の試料はどちらも接合部に亀裂の発生
が認められた。
および比較例の試料についてＡｌ合金とＭｇ合金の接合
部の外観および断面を目視および顕微鏡により観察し
た。観察結果を表１および表２に示す。表１に示すよう
に、本発明により作製した実施例１〜５の異種金属基複
合材料は接合部に亀裂の発生は認められなかった。これ
に対して、表２に示すように、単に鋳包みによって作製
した比較例１〜２の試料はどちらも接合部に亀裂の発生
が認められた。
【００２５】＜適用例＞図１に、本発明の異種金属基複
合材料を内燃機関のエンジンブロックに適用した例を示
す。エンジンブロック本体１はＭｇ合金製であり、シリ
ンダ部の内壁部が円筒状の異種金属基複合材料１Ａで形
成されている。異種金属基複合材料１Ａは外周側のＭｇ
基複合材料２と内周側のＡｌ基複合材料３とから成る一
体の部材である。このような構造とすることにより、エ
ンジンブロック全体はＭｇ合金による軽量性が確保さ
れ、シリンダ部は内壁部を構成する異種金属基複合材料
１Ａにより高温での耐摩耗性、耐熱性、剛性が確保され
ると共に、特に内周側はＡｌ基複合材料３により高温で
の耐食性が確保される。また外周側のＭｇ基複合材料２
により、Ｍｇ合金製のエンジンブロック本体と一体に接
合され、冷却のための熱伝導が確保される。
合材料を内燃機関のエンジンブロックに適用した例を示
す。エンジンブロック本体１はＭｇ合金製であり、シリ
ンダ部の内壁部が円筒状の異種金属基複合材料１Ａで形
成されている。異種金属基複合材料１Ａは外周側のＭｇ
基複合材料２と内周側のＡｌ基複合材料３とから成る一
体の部材である。このような構造とすることにより、エ
ンジンブロック全体はＭｇ合金による軽量性が確保さ
れ、シリンダ部は内壁部を構成する異種金属基複合材料
１Ａにより高温での耐摩耗性、耐熱性、剛性が確保され
ると共に、特に内周側はＡｌ基複合材料３により高温で
の耐食性が確保される。また外周側のＭｇ基複合材料２
により、Ｍｇ合金製のエンジンブロック本体と一体に接
合され、冷却のための熱伝導が確保される。
【００２６】図１の構造は、例えば下記のようにして作
製する。 〔異種金属基複合材料を適用したエンジンブロックの作
製手順〕平均直径２５μｍの結晶質アルミナ−シリカ短
繊維（４８％Ａｌ2Ｏ3−５２％ＳｉＯ2、商品名Ａｌｓ
ｉｌｏｎ）５％と、平均粒径１２μｍのムライト粒子
（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）１０％と、平均粒径１０μ
ｍのシリカ粒子（ＳｉＯ2）５％からなる外径８６ｍｍ
×内径７６ｍｍ×高さ８５ｍｍの円筒形成形体を予熱
後、高圧鋳造用金型（図２参照）の内面に成形体の外周
面を接触させて設置する。成形体内面部へＡｌ合金（Ｊ
ＩＳ規格 ＡＤＣ１２）溶湯を注湯後、金型を閉じ、高
圧鋳造にて溶湯を成形体内部へ部分含浸させてＡｌ基複
合材料スリーブを得る。得られたＡｌ基複合材料スリー
ブを予熱後、エンジンブロック金型へ設置し、高圧鋳造
にてＭｇ合金（ＡＳＴＭ規格 ＡＳ４１Ａ）溶湯を複合
材料外周部の未含浸成形体領域へ加圧含浸させながら、
エンジンブロックを製作する。
製する。 〔異種金属基複合材料を適用したエンジンブロックの作
製手順〕平均直径２５μｍの結晶質アルミナ−シリカ短
繊維（４８％Ａｌ2Ｏ3−５２％ＳｉＯ2、商品名Ａｌｓ
ｉｌｏｎ）５％と、平均粒径１２μｍのムライト粒子
（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）１０％と、平均粒径１０μ
ｍのシリカ粒子（ＳｉＯ2）５％からなる外径８６ｍｍ
×内径７６ｍｍ×高さ８５ｍｍの円筒形成形体を予熱
後、高圧鋳造用金型（図２参照）の内面に成形体の外周
面を接触させて設置する。成形体内面部へＡｌ合金（Ｊ
ＩＳ規格 ＡＤＣ１２）溶湯を注湯後、金型を閉じ、高
圧鋳造にて溶湯を成形体内部へ部分含浸させてＡｌ基複
合材料スリーブを得る。得られたＡｌ基複合材料スリー
ブを予熱後、エンジンブロック金型へ設置し、高圧鋳造
にてＭｇ合金（ＡＳＴＭ規格 ＡＳ４１Ａ）溶湯を複合
材料外周部の未含浸成形体領域へ加圧含浸させながら、
エンジンブロックを製作する。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、Ｍｇ合金の軽量性を活
かしつつ、耐摩耗性、耐熱性、剛性と共に耐食性を向上
させることができる異種金属基複合材料およびその製造
方法が提供される。
かしつつ、耐摩耗性、耐熱性、剛性と共に耐食性を向上
させることができる異種金属基複合材料およびその製造
方法が提供される。
【図１】図１は、本発明の異種金属基複合材料を適用し
たエンジンブロックの部分断面図である。
たエンジンブロックの部分断面図である。
【図２】図２は、図１のエンジンブロックを作製する高
圧鋳造プロセスを示す断面図である。
圧鋳造プロセスを示す断面図である。
１…エンジンブロック １Ａ…シリンダ部 ２…Ｍｇ基複合材料 ３…Ａｌ基複合材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） //(Ｃ２２Ｃ 49/04 (Ｃ２２Ｃ 49/04 101:02） 101:02） (Ｃ２２Ｃ 49/04 (Ｃ２２Ｃ 49/04 101:04） 101:04）
Claims (3)
- 【請求項１】 粒状および／または繊維状の強化材から
成る一体の多孔質体と、該多孔質体の気孔を充填するマ
トリクス金属とから成る金属基複合材料において、特定
領域は該マトリクス金属がＡｌ合金から成り、残領域は
該マトリクス金属がＭｇ合金から成ることを特徴とする
異種金属基複合材料。 - 【請求項２】 下記の工程： （１）粒状および／または繊維状の強化材を加圧成形し
て多孔質体を形成する工程、（２）Ａｌ合金およびＭｇ
合金のうちの一方から成る第一金属の溶湯を、上記多孔
質体の特定領域に含浸する工程、および（３）上記Ａｌ
合金および上記Ｍｇ合金のうちの他方から成る第二金属
の溶湯を、上記多孔質体の残領域に含浸する工程、を含
むことを特徴とする異種金属基複合材料の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の方法において、前記工程
（１）において、前記工程（３）で含浸する金属の溶湯
と反応して発熱する物質の粉末を前記強化材に加えて加
圧成形することを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005361A JP2002212654A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 異種金属基複合材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005361A JP2002212654A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 異種金属基複合材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002212654A true JP2002212654A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=18873416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001005361A Pending JP2002212654A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 異種金属基複合材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002212654A (ja) |
-
2001
- 2001-01-12 JP JP2001005361A patent/JP2002212654A/ja active Pending
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