JP4781934B2 - アルミニウム合金基複合材料の製造方法 - Google Patents
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また、このような複合材料は、ヤング率を密度で除した値である比ヤング率を大きくすることが可能なことから、大きな固有音速を有し、優れた振動減衰特性を備えている。従って、このような優れた制震性を有する複合材料を、例えば、ロボットの高速移動アームに応用することが可能である。
したがって、浸透不良を低減でき、欠陥の少ない易加工性アルミニウム合金基複合材料を歩留まり良く製造できるという効果を有する。
本発明では、アルミニウム合金中にホウ酸アルミニウム粉末が複合されたアルミニウム合金基複合材料の製造方法であって、粒径100μm以上の粒子の占める割合が0〜20体積%のホウ酸アルミニウム粉末原料を容器に充填して充填体を得る工程と、前記充填体を予熱する工程と、1〜5質量%のCuを含んでなるアルミニウム合金を700〜900℃で加熱して溶融アルミニウム合金を得る工程と、前記予熱した充填体に前記溶融アルミニウム合金を50〜200MPaの圧力で加圧浸透させる工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金基複合材料の製造方法を提案している。
また、粒径100μm以上の粒子の占める割合が0〜20体積%のホウ酸アルミニウム粉末原料を用いることが、加工性を向上させるために好ましい。
その理由は、粒径100μm以上の粒子の占める割合が20体積%を超えて多い粗いホウ酸アルミニウム粉末を用いると、細かいホウ酸アルミニウム粉末を用いた場合と比較して、加工工具面と被加工面との接触面積に占めるホウ酸アルミニウム粉末の割合が大きくなるため加工が困難となると推察される。
また、ホウ酸アルミニウム粉末の充填率が60体積%より大きいと、加工性が低下するため好ましくないからである。
また、充填体を得る工程としては、ホウ酸アルミニウム粉末原料に有機バインダー、無機バインダーを添加し、プレスにより充填体を形成する方法、水などの溶媒と粉末原料、無機バインダーを添加しフィルタープレスなどの方法により充填体を形成する方法を用いても良い。
(1) アルミニウム合金基複合材料の作製
強化材としてのホウ酸アルミニウム粉末原料は、市販品で種々の粒度分布の粉末原料を用いた。(ホウ酸アルミニウム粉末原料における粒径100μm以上の粒子の占める割合は、公知の粒度分析計により評価した。)各々の粉末原料を100×150×50mmの大きさの鉄製容器に振動をかけながら充填して、ホウ酸アルミニウム粉末の充填率が50体積%となる充填体を得た。次に、得られた充填体を700℃で予熱した。
次に、種々の含有率のCuを含んでなるアルミニウム合金を種々の温度で加熱して溶融アルミニウム合金を得た。次に、前記予熱した充填体を加圧浸透装置内の金型に設置して、前記溶融アルミニウム合金を60MPaの圧力で10min加圧浸透させて、複合化させ、冷却して複合材料を作製した。その後、周囲に付着した余剰のアルミニウム合金を切断除去し、アルミニウム合金基複合材料を得た。
得られた複合材料の浸透不良の発生の有無は、切断面の外観を目視観察することにより行い、浸透不良の発生が認められないものを良と、浸透不良が発生したものを不良と判定した。
次に、加工性の評価は、得られた複合材料の100×150mmの面をフライス盤(大隈豊和社製 MILLAC 415V)で面出し加工することにより行った。この際、加工工具としては、サンドビック社製の超硬工具(R245-12T3E)を4個1組で使用して、所望の面出し加工が超硬工具を交換しなくてもできる最大個数を調べた。
また、得られた複合材料の延性を評価する目的で、伸びをJIS Z 2241に準拠する方法により評価して伸びを測定した。得られた評価結果を表1にまとめて示した。
表1から明らかなように、実施例1〜3においては、ホウ酸アルミニウムの粒径、アルミニウム合金の組成、溶融温度がいずれも本発明の範囲内であるので、良好な加工性を有していた。
これに対し、比較例1では100μm以上のホウ酸アルミニウムが30体積%と多いため、また、比較例2ではアルミニウム合金がCuを含有していないため、いずれも加工性が低下した。
また、比較例3ではアルミニウム合金のCuの含有量が6質量%と多いため、伸びが低下した。また、比較例4ではアルミニウム合金の溶融温度を600℃と低くしため、浸透不良が発生していた。また、比較例5ではアルミニウム合金の溶融温度が950℃と高くしため、加工性が低下した。また、比較例6では浸透圧力を30MPaと低くしため、浸透不良が発生した。
Claims (1)
- アルミニウム合金中にホウ酸アルミニウム粉末が複合されたアルミニウム合金基複合材料の製造方法であって、粒径100μm以上の粒子の占める割合が0〜20体積%のホウ酸アルミニウム粉末原料を充填して充填体を得る工程と、前記充填体を予熱する工程と、1〜5質量%のCuを含んでなるアルミニウム合金を700〜900℃で加熱して溶融アルミニウム合金を得る工程と、前記予熱した充填体に前記溶融アルミニウム合金を50〜200MPaの圧力で加圧浸透させる工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金基複合材料の製造方法。
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