JP3087913B2 - 粒子分散型複合材料とその製造方法 - Google Patents
粒子分散型複合材料とその製造方法Info
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Description
マトリックスとして、セラミックス粒子を分散複合化し
てなる複合材料とその製造方法に関する。
知られている。
カーでプリフォームを製作し、これを金型内にセットし
たあと、Al合金などの溶湯を注いで、プリフォームに
加圧含浸させることで複合材料(FRM)とする方法で
ある。
融、または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的攪拌
を与えて複合材料(MMC)とするコンポキャスト法が
ある。
の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼
結等によって複合材料を製造する方法(粉末冶金法)が
広くおこなわれている。
の粉末を混合し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、合
金粉末中にSiCやCなどの粒子を練込み、粒子分散複
合材料とする方法(メカニカルアロイング法)がある。
るバルブリテーナーは鉄合金(JIS S20C、SC
r415等)を用い、これに浸炭焼入後、焼戻し処理を
おこなっていた。
(JIS SCr415)を用いたり、アルミ合金(A
DC12)を用いて、スリッパー部に超硬の焼結チップ
を鋳ぐるむなどの方法をとっていた。
又はMg合金をマトリックスとし、これに複合化のため
に添加したセラミックス粒子の一部が凝集して分散した
状態で存在する複合材料を対象とするものであり、前記
のようにプリフォームを用いる方法では、このような複
合材料は得られない。また、前記コンポキャスト法や、
粉末冶金法及びメカニカルアロイング法で製造する複合
材料は、従来から均一分散材料を対象としており、本発
明が対象とする凝集塊を含むものを積極的に製造した例
はない。さらに粉末冶金法やメカニカルアロイング法に
用いる合金粉末は高価であり、完成品を得るまでの工程
が多くかかるとともに、製品形状が単純なものに限られ
てしまうという問題点がある。
どは鉄合金を用いているために重く、さらに焼結チップ
を用いる場合は手間がかゝるという欠点があった。
で、前記問題点を解消してなる粒子分散型複合材料とそ
の製造方法を提供することを目的とする。
は、Al合金又はMg合金に、セラミックス粒子が均一
に分散し、かつそのセラミックス粒子の径の5倍以上の
凝集塊が、そのセラミックス粒子の10〜80wt%の
割合で分散している粒子分散型複合材料とすることによ
り、さらに本発明はセラミックス粒子と、Al合金又は
Mg合金の所定量の溶湯とを金型に収容して、加圧した
あと、これを再溶解して前記セラミックス粒子の凝集塊
が適度に分散した状態となるまで攪拌を加える粒子分散
型複合材料の製造方法とすることにより、前記課題を解
消した。
ら詳細に説明する。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、硬さや耐摩耗性を高めるため、たとえ
ば、SiC、Si3 N4 、SiO2 、Al2 O3 などの
高硬度のセラミックスを用いる。
金、Mg合金を用いる。
チ2上に高硬度の前記セラミックス粒子3を所定量収容
する。この場合、セラミックス粒子は、複合材料の強度
を確保するため、粒子径0.01〜30μmの範囲のも
の、特に20μm以下、好ましくは5μm以下のものを
用いる。また付着している水の除去や、後に加える合金
溶湯が浸入し易いように300〜900℃の温度に予熱
しておく。
前記セラミックス粒子や溶湯が急冷されないように、予
め100〜400℃の温度に予熱しておく。
〜850℃の温度で溶解した前記マトリックス合金の溶
湯4を金型1内に注湯したあと、上パンチ5によって上
方から100〜10000kgf/cm2 の圧力Pによ
って加圧する。この加圧によって溶湯4がセラミックス
粒子3の間隙に浸透し、一部が複合化した状態の複合材
料が得られる。
解ルツボ8で加熱溶解し、これを攪拌棒9により回転数
50〜5000rpmで攪拌する。これで、加圧によっ
て一部複合化した部分を材料全体にわたって均一に分散
させる。なお、この攪拌時間はセラミックス粒径が1μ
mの場合、1000rpmで5〜120分がよい。この
ようにして材料中にセラミックス粒子径の5倍以上であ
って8000μm以下の大きさのセラミックス粒子の凝
集塊が粒子全体の10〜80wt%の割合で分散した状
態の複合材料を得る。こゝで、凝集塊の径をセラミック
ス粒子の5倍以上としたのは、5倍以上でないと耐摩耗
性が充分改善されないからである。また凝集塊の量がセ
ラミックス粒子全体の10wt%未満では通常分散のも
のに比較して耐摩耗性が改善されず、また80wt%を
越えると部材強度が小さくなりすぎるからである。
0を、セラミックス粒子に粒径1μmの15wt%のS
iCをそれぞれ用いて、前記条件で一部複合化した材料
を得たあと、これを再溶解し、これを1000rpmで
20分間攪拌して得られた材料の金属組織を図5に示
す。図によれば濃い灰色の角の取れた未分離の凝集塊2
0(塊状SiC粒子)が分散している状態が判る。
180分間攪拌した場合の金属組織を図6に示す。この
場合、大きな凝集塊が消失し、基地中(白地)に微細な
点状の多数のSiC粒子が均一に分散している。なお、
やゝ薄い灰色で小型の結晶21は初晶Si結晶である。
い、マトリックス合金にMg合金のJIS MP5を用
い、金形は300℃、セラミックス粒子は800℃にそ
れぞれ予熱しておき、これに750℃で溶解した前記M
g合金の溶湯を注ぎ、図1〜図4に示す要領で、100
0kgf/cm2 の圧力Pで加圧した。これを再び加熱
溶解したあと、攪拌棒によって1000rpmで20分
間攪拌して凝集塊の分散する組織が得られた。
ミックス粒子にSiCを、マトリックス合金にJIS
7089を用いて得られた本発明の組織をもつ複合材料
は、これを用いて480℃程度に加熱し、型鍛造によっ
てバルブリテーナー等を製作することができる。
えばセラミックス粒子に粒径5μmのSi3 N4 を、マ
トリックス合金にJIS AC8Aを用いてなる本発明
の組織をもつ複合材料を、再溶解し、金型温度、溶湯温
度等を前記図1以降に示す条件と同一として溶湯鍛造に
よって、部材たとえばロッカーアームなどを製造するこ
とができる。これによって本発明の組織をもつ部材が製
造できる。
られる複合材料内に複合化した粒子の一部は均一に分散
し、一部は凝集して分散した状態で得られる。その結
果、均一にセラミックス粒子を分散してなる複合材料よ
り、硬度、耐摩耗性において優れた材料が得られる。
写真である。
鏡写真である。
Claims (2)
- 【請求項1】 Al合金又はMg合金に、セラミックス
粒子が均一に分散し、かつそのセラミックス粒子の径の
5倍以上の凝集塊が、そのセラミックス粒子の10〜8
0wt%の割合で分散していることを特徴とする粒子分
散型複合材料。 - 【請求項2】 セラミックス粒子と、Al合金又はMg
合金の所定量の溶湯とを金型に収容して、加圧したあ
と、これを再溶解して前記セラミックス粒子の凝集塊が
適度に分散した状態となるまで攪拌を加えることを特徴
とする粒子分散型複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03075870A JP3087913B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 粒子分散型複合材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03075870A JP3087913B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 粒子分散型複合材料とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04289137A JPH04289137A (ja) | 1992-10-14 |
JP3087913B2 true JP3087913B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=13588734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03075870A Expired - Lifetime JP3087913B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 粒子分散型複合材料とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3087913B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP03075870A patent/JP3087913B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04289137A (ja) | 1992-10-14 |
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