JPH0196341A - 過共晶Al−Si合金複合材料の製造方法 - Google Patents
過共晶Al−Si合金複合材料の製造方法Info
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- JPH0196341A JPH0196341A JP25434487A JP25434487A JPH0196341A JP H0196341 A JPH0196341 A JP H0196341A JP 25434487 A JP25434487 A JP 25434487A JP 25434487 A JP25434487 A JP 25434487A JP H0196341 A JPH0196341 A JP H0196341A
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、非金属粒子や短taM1の分散によって強化
した過共晶A Q−9i合金複合材料の製造方法に関す
るものである。
した過共晶A Q−9i合金複合材料の製造方法に関す
るものである。
[従来の技術]
固液共存状態の合金材料に対して、回転翼により機械的
な回転攪拌を加えながら、非金属粒子や短繊維などの強
化材を添加し、均質な複合材料をつくる鋳造法は、コン
ポキャスト法として知られている。また、急冷凝固法な
どで製造した微細結晶粉末と非金属粉末を均質混合して
焼結させる粉末冶金法がある。
な回転攪拌を加えながら、非金属粒子や短繊維などの強
化材を添加し、均質な複合材料をつくる鋳造法は、コン
ポキャスト法として知られている。また、急冷凝固法な
どで製造した微細結晶粉末と非金属粉末を均質混合して
焼結させる粉末冶金法がある。
しかるに、上記コンポキャスト法では回転翼の回転速度
が1100Orp以下に抑えられているので、結晶粒の
均質微細化と粒子の均一分散が十分性われず、鋳造欠陥
が生じ易いという問題がある。また、還元性雰囲気や大
気中で回転翼を回転させるので、不活性ガスや空気を巻
き込みやすく、得られた機械的性質はそれほど改善され
ない。
が1100Orp以下に抑えられているので、結晶粒の
均質微細化と粒子の均一分散が十分性われず、鋳造欠陥
が生じ易いという問題がある。また、還元性雰囲気や大
気中で回転翼を回転させるので、不活性ガスや空気を巻
き込みやすく、得られた機械的性質はそれほど改善され
ない。
一方、上記粉末冶金法では、均質で微細な結晶粒をもっ
た緻密なミクロ組織を得ることができるが、複雑な材料
製造プロセスと大規模な設備が不可欠であるため、必然
的に材料製造費がコスト高にならざるを得ない。
た緻密なミクロ組織を得ることができるが、複雑な材料
製造プロセスと大規模な設備が不可欠であるため、必然
的に材料製造費がコスト高にならざるを得ない。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明の目的は、過共晶Al−5r合金複合材料におけ
る鋳造欠陥の除去と材料特性の向上を図るに当り、簡易
な方法により晶出する初晶Si粒子を微細化すると共に
、マトリックス合金と非金属粒子や短m維からなる強化
材との比重差が大きい場合でも全体を均質に混合できる
ようにし、それによって、粉末冶金法に匹敵する均質微
細なミクロ組織と機械的性質をもつ耐摩耗性の優れた過
共晶A12−Si合金複合材料を低コストで製造可能に
することにある。
る鋳造欠陥の除去と材料特性の向上を図るに当り、簡易
な方法により晶出する初晶Si粒子を微細化すると共に
、マトリックス合金と非金属粒子や短m維からなる強化
材との比重差が大きい場合でも全体を均質に混合できる
ようにし、それによって、粉末冶金法に匹敵する均質微
細なミクロ組織と機械的性質をもつ耐摩耗性の優れた過
共晶A12−Si合金複合材料を低コストで製造可能に
することにある。
[問題点を解決するための手段、作用]上記目的を達成
するための本発明の合金複合材料製造方法は、内部を真
空に保持した冷却室において固液共存状態の過共晶AΩ
−Si合金中に、黒鉛などの非金属粒子や短繊維からな
る強化材をアルミ箔でくるんで添加して、溶湯中に挿入
した回転子を低速回転させることにより上記強化材を分
散させ、凝固開始と同時に回転子を高速回転させて、破
砕した初晶Si結晶の間隙に強化材を均一に分散させ、
均質な粒子分散強化または繊維強化を行った合金複合材
料を得ることを特徴とするものである。
するための本発明の合金複合材料製造方法は、内部を真
空に保持した冷却室において固液共存状態の過共晶AΩ
−Si合金中に、黒鉛などの非金属粒子や短繊維からな
る強化材をアルミ箔でくるんで添加して、溶湯中に挿入
した回転子を低速回転させることにより上記強化材を分
散させ、凝固開始と同時に回転子を高速回転させて、破
砕した初晶Si結晶の間隙に強化材を均一に分散させ、
均質な粒子分散強化または繊維強化を行った合金複合材
料を得ることを特徴とするものである。
本発明の方法についてさらに具体的に説明すると、まず
、マトリックス合金としての過共晶へΩ−Si合金は、
真空容器内において加熱炉により溶解し、この過共晶A
l−Si合金に対して固液共存状態において黒鉛などの
非金属粒子や短繊維からなる強化材を添加する。これら
の強化材は、固液共存状態にある過共晶AΩ−Si合金
を回転攪拌する回転子に、アルミ箔にくるんだ状態で固
定して、溶湯へ挿入するのが好ましく、これによってア
ルミ箔の溶融と同時にそれを溶湯中に押し込むことがで
き、回転子を溶湯への挿入後に直ちに低速回転させるこ
とにより、AΩ−9i合金の溶湯内に非金属粒子や短繊
維を均一に分散させることができる。
、マトリックス合金としての過共晶へΩ−Si合金は、
真空容器内において加熱炉により溶解し、この過共晶A
l−Si合金に対して固液共存状態において黒鉛などの
非金属粒子や短繊維からなる強化材を添加する。これら
の強化材は、固液共存状態にある過共晶AΩ−Si合金
を回転攪拌する回転子に、アルミ箔にくるんだ状態で固
定して、溶湯へ挿入するのが好ましく、これによってア
ルミ箔の溶融と同時にそれを溶湯中に押し込むことがで
き、回転子を溶湯への挿入後に直ちに低速回転させるこ
とにより、AΩ−9i合金の溶湯内に非金属粒子や短繊
維を均一に分散させることができる。
上記強化材としては、粒子分散強化型や繊維強化型の合
金複合材料を得るのに適した非金属材料の粉末や短繊維
、例えば、上記黒鉛以外に、炭化チタンなどの炭化物、
アルミナなどの酸化物、窒化ケイ素などの窒化物等のい
ずれか、またはそれらの複数の混合物を用いることがで
き、マトリックス合金に対するそれらの混合割合は、3
〜8wt%程度が適している。
金複合材料を得るのに適した非金属材料の粉末や短繊維
、例えば、上記黒鉛以外に、炭化チタンなどの炭化物、
アルミナなどの酸化物、窒化ケイ素などの窒化物等のい
ずれか、またはそれらの複数の混合物を用いることがで
き、マトリックス合金に対するそれらの混合割合は、3
〜8wt%程度が適している。
一般に、溶湯中への他の成分の添加は、その添加成分を
湯面上に注入するのが通例であるが、上記過共晶AΩ−
Si合金の溶湯内へ黒鉛等の非金属粒子や短繊維を添加
する場合には、そのぬれ性がよくないため、溶湯と分離
した状態になり易い、しかるに、上述したように非金属
粒子や短繊維をアルミ箔にくるんだ状態で溶湯中に押し
込むと、それらの酸化も少なく、多少は溶湯と分離する
傾向があっても、直ちに回転子を回転させるので、極め
て能率的に粒子や短繊維を均一に分散させることができ
る。
湯面上に注入するのが通例であるが、上記過共晶AΩ−
Si合金の溶湯内へ黒鉛等の非金属粒子や短繊維を添加
する場合には、そのぬれ性がよくないため、溶湯と分離
した状態になり易い、しかるに、上述したように非金属
粒子や短繊維をアルミ箔にくるんだ状態で溶湯中に押し
込むと、それらの酸化も少なく、多少は溶湯と分離する
傾向があっても、直ちに回転子を回転させるので、極め
て能率的に粒子や短繊維を均一に分散させることができ
る。
溶湯中においては、回転子を低速回転させなから溶湯の
冷却を継続するので1間もなく溶湯は凝固を開始するが
、この凝固開始と同時に回転子を高速回転させ、生成し
た結晶の間隙に非金属粒子や短maを均一に分散させる
。その結果、均質な粒子分散強化型や#a維強化型の合
金複合材料を得ることができる。
冷却を継続するので1間もなく溶湯は凝固を開始するが
、この凝固開始と同時に回転子を高速回転させ、生成し
た結晶の間隙に非金属粒子や短maを均一に分散させる
。その結果、均質な粒子分散強化型や#a維強化型の合
金複合材料を得ることができる。
マトリックス合金としての過共晶AΩ−S+合金には、
必要に応じて、その溶融に際し予め微量の結晶粒微細化
剤を添加しておくことができる。この結晶粒微細化剤と
しては、例えば、はぼ5:1の重量比をもつTiとB、
あるいは1丁a、Nb、Zrなどがある。これらの結晶
粒微細化剤は、マトリックス合金の粒結晶を微細化して
、TiC粒子を均一に分散させ易い状態にするものであ
る。
必要に応じて、その溶融に際し予め微量の結晶粒微細化
剤を添加しておくことができる。この結晶粒微細化剤と
しては、例えば、はぼ5:1の重量比をもつTiとB、
あるいは1丁a、Nb、Zrなどがある。これらの結晶
粒微細化剤は、マトリックス合金の粒結晶を微細化して
、TiC粒子を均一に分散させ易い状態にするものであ
る。
次に、図面を参照して本発明の過共晶Al−9i合金複
合材料を製造する装置例について説明する。
合材料を製造する装置例について説明する。
第1図は、上記合金複合材料を製造する装置の一例を示
すもので、前面に開閉扉を持つチャンバ本体1は真空容
器を構成し、その内部をエアシリンダ3で開閉される耐
熱性のシャック2により上下に区画して、下方の加熱室
4内に抵抗加熱炉5を配置すると共←、上方の冷却室6
内に、冷却コイル8を持つ水冷外筒7及びその冷却外筒
7内に上方から垂下した第2図に示すような断面形状の
回転子9を配置し、この回転子9をトルクモータlOで
回転駆動するようにしたものである。
すもので、前面に開閉扉を持つチャンバ本体1は真空容
器を構成し、その内部をエアシリンダ3で開閉される耐
熱性のシャック2により上下に区画して、下方の加熱室
4内に抵抗加熱炉5を配置すると共←、上方の冷却室6
内に、冷却コイル8を持つ水冷外筒7及びその冷却外筒
7内に上方から垂下した第2図に示すような断面形状の
回転子9を配置し、この回転子9をトルクモータlOで
回転駆動するようにしたものである。
この装置においては、チャンバ本体1内を図示しない真
空源に接続して、真空排気後、炉内の黒鉛るつぼ12中
で供試合金を加熱溶解し、その溶解後、炉上のシャッタ
2を開放して、チャンノく本体1の下面を貫通する支持
tP!511を昇降可能にしたるつぼ昇降機構で、上記
黒鉛るっぽ12を水冷外筒7内まで上昇させることによ
り、るつぼ12内の溶湯中に回転子9を挿入し、冷・部
室6内における急速な冷却過程において、その回転子9
の回転により半溶融合金を攪拌させる。
空源に接続して、真空排気後、炉内の黒鉛るつぼ12中
で供試合金を加熱溶解し、その溶解後、炉上のシャッタ
2を開放して、チャンノく本体1の下面を貫通する支持
tP!511を昇降可能にしたるつぼ昇降機構で、上記
黒鉛るっぽ12を水冷外筒7内まで上昇させることによ
り、るつぼ12内の溶湯中に回転子9を挿入し、冷・部
室6内における急速な冷却過程において、その回転子9
の回転により半溶融合金を攪拌させる。
上記回転子9を回転させるトルクモータ10は、回転子
9を10000 rprrr程度まで高速回転させ得る
ものとし、その回転軸にトルク検出器及び回転検出器を
設けて、それらをディジタル表示器に接続している。
9を10000 rprrr程度まで高速回転させ得る
ものとし、その回転軸にトルク検出器及び回転検出器を
設けて、それらをディジタル表示器に接続している。
上記装置例に示す内径55mmの黒鉛るつぼ内において
、8角形断面の回転子を用いる場合、その低速回転は、
500〜11000rp程度で回転させる必要があり、
またそれに続く高速回転は2000〜6000rpm程
度にする必要がある。
、8角形断面の回転子を用いる場合、その低速回転は、
500〜11000rp程度で回転させる必要があり、
またそれに続く高速回転は2000〜6000rpm程
度にする必要がある。
[実施例]
第1図及び第2図に示す構成の合金複合材料製造装置を
用い、真空溶解した過共晶A(2−17!Si合金中に
水冷外筒内で回転子を挿入し、その際、回転子によって
アルミ箔でくるんだ8%の黒鉛粒子を合金中に押込み、
回転子を1000 rptnで低速回転させ、その後、
凝固開始から凝固終了直前まで、3000 rpmで高
速回転攪拌凝固させ、Afl−17$5i−820の合
金複合材料を得た。
用い、真空溶解した過共晶A(2−17!Si合金中に
水冷外筒内で回転子を挿入し、その際、回転子によって
アルミ箔でくるんだ8%の黒鉛粒子を合金中に押込み、
回転子を1000 rptnで低速回転させ、その後、
凝固開始から凝固終了直前まで、3000 rpmで高
速回転攪拌凝固させ、Afl−17$5i−820の合
金複合材料を得た。
また、同様にして凝固開始から凝固終了直前まで、21
0Orpmテ回転攪拌を続行し、Al−17$5i−6
20の合金複合材料を得た。
0Orpmテ回転攪拌を続行し、Al−17$5i−6
20の合金複合材料を得た。
第3図及び第4図は、上述したところによって得られた
合金複合材料の二次電子像を示すもので、これらによれ
ば、極めて均質で微細な過共晶Aρ−Si合金が得られ
ることがわかる。
合金複合材料の二次電子像を示すもので、これらによれ
ば、極めて均質で微細な過共晶Aρ−Si合金が得られ
ることがわかる。
[発明の効果]
このような本発明の方法によれば、過共晶AΩ−9i合
金複合材料を、溶湯の均質混合及び高速回転攪拌鋳造に
より、従来の粉末冶金法のように同合金を一旦粉末化せ
ずに、晶出する初晶Si粒子を均質微細化して上記粉末
冶金法に匹敵するミクロ組織と機械的性質をもつ#I1
1摩耗性材料を低コストで製造することができる。
金複合材料を、溶湯の均質混合及び高速回転攪拌鋳造に
より、従来の粉末冶金法のように同合金を一旦粉末化せ
ずに、晶出する初晶Si粒子を均質微細化して上記粉末
冶金法に匹敵するミクロ組織と機械的性質をもつ#I1
1摩耗性材料を低コストで製造することができる。
また、従来のコンポキャスト法に比して、回転子の回転
速度を数倍に上昇させるので、均質微細化と粒子の均一
分散が可能となり、しかも真空中で行うので、異物の巻
き込みも生じない。
速度を数倍に上昇させるので、均質微細化と粒子の均一
分散が可能となり、しかも真空中で行うので、異物の巻
き込みも生じない。
第1図は本発明に基づいて過共晶AΩ−Si合金複合材
料を製造する装置の断面図、第2図はその要部断面図、
第3図及び第4図は本発明によって得うレタAU−17
$5i−820及びAl−17%’;1−GZC(7)
合金複合材料についての金属組織を示す図面代用写真で
ある。 l・・真空容器、 6・・冷却室、 9・・回転子。 第3図 第4図 手続補正書(自発) 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 ■、事件の表示 昭和62年特許願第254344号 2、発明の名称 過共晶An−5i合金複合材料の製造方法3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区霞が関1丁目3番1号(114
)名 称 工業技術院長 飯 塚 幸 三住 所 静
岡県浜名郡可美村高塚300番地名 称 鈴木自動車工
業株式会社 取締役社長 鈴 木 修 4、指定代理人 住 所 茨城系つくば市並木1丁目2番地(昭和82年
11月30日の行政区画変更による)(0030)名
称 工業技術院機械技術研究所長曽 1) 長 一
部 5、復代理人(工業技術院長の復代理人)住 所 東京
都新宿区西新宿−丁目9番12号6、代理人(鈴木自動
車工業株式会社の代理人)住 所 東京都新宿区西新宿
−丁目9番12号7・補正命令の日付は 自 発 8、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 9、補正の内容 別紙の通り 補正の内容 (1)明細書第9頁第12行に記載の「合金複合材料の
二次電子像を」を、「合金複合材料中の黒鉛粒子のX線
像を」と補正します。
料を製造する装置の断面図、第2図はその要部断面図、
第3図及び第4図は本発明によって得うレタAU−17
$5i−820及びAl−17%’;1−GZC(7)
合金複合材料についての金属組織を示す図面代用写真で
ある。 l・・真空容器、 6・・冷却室、 9・・回転子。 第3図 第4図 手続補正書(自発) 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 ■、事件の表示 昭和62年特許願第254344号 2、発明の名称 過共晶An−5i合金複合材料の製造方法3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区霞が関1丁目3番1号(114
)名 称 工業技術院長 飯 塚 幸 三住 所 静
岡県浜名郡可美村高塚300番地名 称 鈴木自動車工
業株式会社 取締役社長 鈴 木 修 4、指定代理人 住 所 茨城系つくば市並木1丁目2番地(昭和82年
11月30日の行政区画変更による)(0030)名
称 工業技術院機械技術研究所長曽 1) 長 一
部 5、復代理人(工業技術院長の復代理人)住 所 東京
都新宿区西新宿−丁目9番12号6、代理人(鈴木自動
車工業株式会社の代理人)住 所 東京都新宿区西新宿
−丁目9番12号7・補正命令の日付は 自 発 8、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 9、補正の内容 別紙の通り 補正の内容 (1)明細書第9頁第12行に記載の「合金複合材料の
二次電子像を」を、「合金複合材料中の黒鉛粒子のX線
像を」と補正します。
Claims (1)
- 1、内部を真空に保持した冷却室において固液共存状態
の過共晶Al−Si合金中に、黒鉛などの非金属粒子や
短繊維からなる強化材をアルミ箔でくるんで添加して、
溶湯中に挿入した回転子を低速回転させることにより上
記強化材を分散させ、凝固開始と同時に回転子を高速回
転させて、破砕した初晶Si結晶の間隙に強化材を均一
に分散させ、均質な粒子分散強化または繊維強化を行っ
た合金複合材料を得ることを特徴とする過共晶Al−S
i合金複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25434487A JPH0196341A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 過共晶Al−Si合金複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP25434487A JPH0196341A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 過共晶Al−Si合金複合材料の製造方法 |
Publications (2)
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---|---|
JPH0196341A true JPH0196341A (ja) | 1989-04-14 |
JPH044382B2 JPH044382B2 (ja) | 1992-01-28 |
Family
ID=17263691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25434487A Granted JPH0196341A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 過共晶Al−Si合金複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0196341A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5513688A (en) * | 1992-12-07 | 1996-05-07 | Rheo-Technology, Ltd. | Method for the production of dispersion strengthened metal matrix composites |
WO2013054716A1 (ja) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | 日本軽金属株式会社 | Al-Fe-Si系化合物及び初晶Siを微細化させたアルミニウム合金の製造方法 |
Citations (2)
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JPS5782441A (en) * | 1980-11-12 | 1982-05-22 | Manabu Kiuchi | Manufacture of grain reinforced composite material |
JPS61119632A (ja) * | 1984-11-14 | 1986-06-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 高延性材料の製造方法 |
-
1987
- 1987-10-08 JP JP25434487A patent/JPH0196341A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9303299B2 (en) | 2011-10-11 | 2016-04-05 | Nippon Light Metal Company, Ltd. | Method of production of aluminum alloy with refined Al—Fe—Si-based compounds and primary crystal Si |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH044382B2 (ja) | 1992-01-28 |
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