JPH03140434A - β型窒化珪素ウイスカ強化マグネシウム複合材料 - Google Patents
β型窒化珪素ウイスカ強化マグネシウム複合材料Info
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- JPH03140434A JPH03140434A JP27845189A JP27845189A JPH03140434A JP H03140434 A JPH03140434 A JP H03140434A JP 27845189 A JP27845189 A JP 27845189A JP 27845189 A JP27845189 A JP 27845189A JP H03140434 A JPH03140434 A JP H03140434A
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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】
主粟上皇■凪立互
本発明は繊維強化金属複合材料に関し、詳しくはβ型窒
化珪素ウィスカを強化繊維とし、マグネシウム合金をマ
トリックスとするβ型窒化珪素ウィスカ強化マグネシウ
ム複合材料に関する。
化珪素ウィスカを強化繊維とし、マグネシウム合金をマ
トリックスとするβ型窒化珪素ウィスカ強化マグネシウ
ム複合材料に関する。
従来■葺土
本願発明者はマグネシウム(以下、Mgと記す場合があ
る。)−イツトリウム(以下、Yと記す。
る。)−イツトリウム(以下、Yと記す。
)−サマリウム(以下、Smと記す。)系又は、Mg−
Y−3m−ジルコニウム(以下、Zrと記す。)系の鋳
造用マグネシウム合金を提案した(特開昭61−250
144号公報)。この合金は250 ’C以下の温度で
優れた機械的性質を有するが、アルミニウム合金等と比
較すると熱膨張率が高く、低熱膨張率が要求される用途
には使えない。更に、250°Cを超える温度では強度
の低下が著しいという欠点がある。
Y−3m−ジルコニウム(以下、Zrと記す。)系の鋳
造用マグネシウム合金を提案した(特開昭61−250
144号公報)。この合金は250 ’C以下の温度で
優れた機械的性質を有するが、アルミニウム合金等と比
較すると熱膨張率が高く、低熱膨張率が要求される用途
には使えない。更に、250°Cを超える温度では強度
の低下が著しいという欠点がある。
Bが”しようとする課簡
上記のように、本願発明者は既にM g −Y −Sm
系又はMg−Y−3m−Z r系の耐熱性に優れた高強
度の鋳造用のマグネシウム合金を提案した。
系又はMg−Y−3m−Z r系の耐熱性に優れた高強
度の鋳造用のマグネシウム合金を提案した。
しかし、この合金には上述のような問題があるため、従
来、繊維強化金属複合材料に使用されている種々の繊維
の中でも特に熱膨張率が低く、高強度を有し、高温安定
性に優れたβ型窒化珪素ウィスカを使用し、Mg−YS
m系又はMg−Y−3m−Zr系合金の改良を目的に、
更には250°Cを超える温度での使用に耐える低熱膨
張率の複合材料の提供を目的に、β型窒化珪素強化Mg
−Y−3m系又はMg−Y−3m−Z r系複合材料を
検討した。
来、繊維強化金属複合材料に使用されている種々の繊維
の中でも特に熱膨張率が低く、高強度を有し、高温安定
性に優れたβ型窒化珪素ウィスカを使用し、Mg−YS
m系又はMg−Y−3m−Zr系合金の改良を目的に、
更には250°Cを超える温度での使用に耐える低熱膨
張率の複合材料の提供を目的に、β型窒化珪素強化Mg
−Y−3m系又はMg−Y−3m−Z r系複合材料を
検討した。
i”を”するための
上述の目的は、本発明によれば
(1)2〜8%のYおよび2〜7%のSmを含有し、残
りが実質的にMgであるマグネシウム合金95〜70容
量%と、β型窒化珪素ウィスカ5〜30容量%とからな
るβ型窒化珪素ウィスカ強化マグネシウム複合材料、 (2)マグネシウム合金が更に1%以下のZrを含有す
るものである上記(1)に記載の複合材料、によって達
成される。
りが実質的にMgであるマグネシウム合金95〜70容
量%と、β型窒化珪素ウィスカ5〜30容量%とからな
るβ型窒化珪素ウィスカ強化マグネシウム複合材料、 (2)マグネシウム合金が更に1%以下のZrを含有す
るものである上記(1)に記載の複合材料、によって達
成される。
本発明は、強化繊維として高強度を有し高温安定性に優
れ、多くの無機繊維の中でも熱膨張率が特に低いβ型窒
化珪素ウィスカを使用する。マトリックスとしてY含有
量が2〜8%、Sm含有量が2〜7%であり、場合によ
っては1%以下のZrを含み、残りが実質的にMgであ
るマグネシウム合金を使用する。そして、β型窒化珪素
ウィスカの繊維体積率を5〜30容量%に設定すること
により、後述する本願発明者が行った実験の結果明らか
なように、250°Cを超える温度での使用に耐える複
合材料を得ることができる。
れ、多くの無機繊維の中でも熱膨張率が特に低いβ型窒
化珪素ウィスカを使用する。マトリックスとしてY含有
量が2〜8%、Sm含有量が2〜7%であり、場合によ
っては1%以下のZrを含み、残りが実質的にMgであ
るマグネシウム合金を使用する。そして、β型窒化珪素
ウィスカの繊維体積率を5〜30容量%に設定すること
により、後述する本願発明者が行った実験の結果明らか
なように、250°Cを超える温度での使用に耐える複
合材料を得ることができる。
Y含有量が2〜8%、Sm含有量が2〜7%で場合によ
っては1%以下のZrを含み、残りが実質的にMgから
成るマグネシウム合金は、機械的強度および耐熱性が高
い。従って、この合金はβ型窒化珪素ウィスカによって
強化されることにより、それらの特性がより一層向上す
る。しかし、Y含有量が2%未満では所望の強度が得ら
れず、8%を超えても強度は8%の場合と余り変わらず
、却って脆くなり、8%を超えたYの添加はYが高価で
あるので経済的でない。Sm含有量が2%未満では充分
強度が出す、7%を超えると脆くなると共に耐熱性が低
下し好ましくない。また、Mgに対するZrO固溶度は
最高が3.8%であるが、実際には0.6%前後で充分
であり、1%以下で充分に強度向上の効果を発揮する。
っては1%以下のZrを含み、残りが実質的にMgから
成るマグネシウム合金は、機械的強度および耐熱性が高
い。従って、この合金はβ型窒化珪素ウィスカによって
強化されることにより、それらの特性がより一層向上す
る。しかし、Y含有量が2%未満では所望の強度が得ら
れず、8%を超えても強度は8%の場合と余り変わらず
、却って脆くなり、8%を超えたYの添加はYが高価で
あるので経済的でない。Sm含有量が2%未満では充分
強度が出す、7%を超えると脆くなると共に耐熱性が低
下し好ましくない。また、Mgに対するZrO固溶度は
最高が3.8%であるが、実際には0.6%前後で充分
であり、1%以下で充分に強度向上の効果を発揮する。
Mg−Y−3m系又はMg−Y−3m−Zr系合金をマ
トリックスとする複合材料は、β型窒化珪素ウィスカの
繊維体積率が5容量%未溝の場合には、充分な強度、低
い熱膨張率を確保することができない。また、この繊維
体積率が5〜30容量%の範囲では、複合材料の強度は
繊維体積率の増加と共にほぼ直線的に増加するが、繊維
体積率が30容量%を超えると溶湯の浸透に対するβ型
窒化珪素ウィスカ成形体の抵抗がかなり大きくなり、健
全な鋳物の鋳造が困難となる。
トリックスとする複合材料は、β型窒化珪素ウィスカの
繊維体積率が5容量%未溝の場合には、充分な強度、低
い熱膨張率を確保することができない。また、この繊維
体積率が5〜30容量%の範囲では、複合材料の強度は
繊維体積率の増加と共にほぼ直線的に増加するが、繊維
体積率が30容量%を超えると溶湯の浸透に対するβ型
窒化珪素ウィスカ成形体の抵抗がかなり大きくなり、健
全な鋳物の鋳造が困難となる。
なお、本明細書におけるY、SmおよびZrはそれぞれ
原子番号39.62および40の元素である。パーセン
テージは、マトリックスあるいは強化繊維を容量%で表
示した場合を除き全て重量%である。また、マグネシウ
ム合金の合金成分に関する「実質的にMgJとは、マグ
ネシウム合金中に含まれるY、Sm、Zr等の添加元素
以外の不可避的に含有されるカルシウム、亜鉛、珪素、
鉄、銅、ニッケル等の不純物の合計が2%以下で残りが
Mgであることを意味する。
原子番号39.62および40の元素である。パーセン
テージは、マトリックスあるいは強化繊維を容量%で表
示した場合を除き全て重量%である。また、マグネシウ
ム合金の合金成分に関する「実質的にMgJとは、マグ
ネシウム合金中に含まれるY、Sm、Zr等の添加元素
以外の不可避的に含有されるカルシウム、亜鉛、珪素、
鉄、銅、ニッケル等の不純物の合計が2%以下で残りが
Mgであることを意味する。
以下に、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実J1外
実施例1〜3、比較例1〜3
マグネシウム合金Mg−3%Y−6%Sm(実施例1)
、Mg−5%Y−4%Sm−0.5%Zr(実施例2L
Mg−7%Y−3%Sm(実施例3)、Mg−1,5%
Y−6%Sm(比較例1)、Mg−7%y−i、s%S
m(比較例2)、Mg−9%Y−8%S m −0,5
%Zr(比較例3)を溶製し、各マグネシウム合金と宇
部興産(株)製β型窒化珪素ウィスカ(平均繊維長10
〜50μm、平均繊維径0.1〜1.5 a m、10
0%β−3i3N4)の成形体を用いて、250トン竪
型ダイカストマシンによりβ型窒化珪素ウィスカ強化マ
グネシウム複合材料を鋳造した。鋳造に使用したマトリ
ックス合金の合金成分、鋳造条件、竪型ダイカストマシ
ン金型キャビティ部模式図および鋳造したβ型窒化珪素
ウィスカ強化マグネシウム複合材料の模式図を、それぞ
れ第1表、第2表、第1図および第2図に示す。
、Mg−5%Y−4%Sm−0.5%Zr(実施例2L
Mg−7%Y−3%Sm(実施例3)、Mg−1,5%
Y−6%Sm(比較例1)、Mg−7%y−i、s%S
m(比較例2)、Mg−9%Y−8%S m −0,5
%Zr(比較例3)を溶製し、各マグネシウム合金と宇
部興産(株)製β型窒化珪素ウィスカ(平均繊維長10
〜50μm、平均繊維径0.1〜1.5 a m、10
0%β−3i3N4)の成形体を用いて、250トン竪
型ダイカストマシンによりβ型窒化珪素ウィスカ強化マ
グネシウム複合材料を鋳造した。鋳造に使用したマトリ
ックス合金の合金成分、鋳造条件、竪型ダイカストマシ
ン金型キャビティ部模式図および鋳造したβ型窒化珪素
ウィスカ強化マグネシウム複合材料の模式図を、それぞ
れ第1表、第2表、第1図および第2図に示す。
第
表
マグネシウム合金の合金成分
第
表
鋳
造
条
件
β型窒化珪素ウィスカ成形体は、バインダーを使用しな
いで圧縮成形することにより繊維が実質的に三次元ラン
ダムに配向した円板状のものであって、その寸法は直径
的100mm、厚さ約20mmである。β型窒化珪素ウ
ィスカ成形体の繊維体積率は約10容量%であった。
いで圧縮成形することにより繊維が実質的に三次元ラン
ダムに配向した円板状のものであって、その寸法は直径
的100mm、厚さ約20mmである。β型窒化珪素ウ
ィスカ成形体の繊維体積率は約10容量%であった。
また、同じ合金溶湯を用いて、同じ鋳造条件で、β型窒
化珪素ウィスカ成形体を入れない鋳物を鋳造した。
化珪素ウィスカ成形体を入れない鋳物を鋳造した。
以下に鋳造方法を具体的に述べる。
第1図に示した250トン竪型ダイカストマシンのスリ
ーブ■にマグネシウム合金溶湯■を柄杓で入れる。スリ
ーブ■の内部にはマグネシウム合金溶湯■の温度低下を
防止するためセラミックペーパー[相]が置かれている
。次に、第1図に示すように置中子■をセットし、その
上にβ型室化珪素ウィスカ成形体■を載せる。直ちに可
動金型■が上から降りてきて閉じられ、キャビティ■に
プランジャー■の押し上げによりマグネシウム合金溶湯
■が押し込まれる。型閉時間の45秒が経過した後可動
金型■が上方に移動し、第2図に示されたβ型窒化珪素
ウィスカ強化マグネシウム複合材料が取り出される。
ーブ■にマグネシウム合金溶湯■を柄杓で入れる。スリ
ーブ■の内部にはマグネシウム合金溶湯■の温度低下を
防止するためセラミックペーパー[相]が置かれている
。次に、第1図に示すように置中子■をセットし、その
上にβ型室化珪素ウィスカ成形体■を載せる。直ちに可
動金型■が上から降りてきて閉じられ、キャビティ■に
プランジャー■の押し上げによりマグネシウム合金溶湯
■が押し込まれる。型閉時間の45秒が経過した後可動
金型■が上方に移動し、第2図に示されたβ型窒化珪素
ウィスカ強化マグネシウム複合材料が取り出される。
β型窒化珪素ウィスカ成形体を入れない鋳物の鋳造方法
は、β型窒化珪素ウィスカ成形体を入れない点が異なる
だけであり、その他はβ型窒化珪素ウィスカ強化マグネ
シウム複合材料の鋳造方法と同じである。
は、β型窒化珪素ウィスカ成形体を入れない点が異なる
だけであり、その他はβ型窒化珪素ウィスカ強化マグネ
シウム複合材料の鋳造方法と同じである。
第2図に示した複合材料において、円板状を呈する窒化
珪素ウィスカ成形体が存在する部分から、この成形体の
円形面に平行に試験片を切り出し、JIS規格に準じて
300″Cで引張試験、250°Cでクリープ破断試験
を行った。また、この成形体の入っていないマグネシウ
ム合金についても同様の試験を行った。それらの結果を
第3表および第4表に別々に示す。
珪素ウィスカ成形体が存在する部分から、この成形体の
円形面に平行に試験片を切り出し、JIS規格に準じて
300″Cで引張試験、250°Cでクリープ破断試験
を行った。また、この成形体の入っていないマグネシウ
ム合金についても同様の試験を行った。それらの結果を
第3表および第4表に別々に示す。
第3表および第4表からβ型窒化珪素ウィスカにより強
化した複合材料の機械的性質および耐熱性がかなり向上
していることが分かる。
化した複合材料の機械的性質および耐熱性がかなり向上
していることが分かる。
発遭ド裏九果
実施例の欄で説明したように、強化繊維として所定の繊
維体積率のβ型窒化珪素ウィスカを使用し、マトリック
スとしてMg−Y−3m系又はMg−Y−3m−Zr系
合金を使用すると、機械的性質が優れ、250°Cを超
える温度での使用に耐える複合材料を得ることができる
。
維体積率のβ型窒化珪素ウィスカを使用し、マトリック
スとしてMg−Y−3m系又はMg−Y−3m−Zr系
合金を使用すると、機械的性質が優れ、250°Cを超
える温度での使用に耐える複合材料を得ることができる
。
この複合材料の用途としては軽量、低熱膨張と耐熱性が
要求されるもの、例えば自動車用エンジン部品、汎用エ
ンジン部品などが考えられる。
要求されるもの、例えば自動車用エンジン部品、汎用エ
ンジン部品などが考えられる。
第1図は250トン竪型ダイ力ストマシン金型キヤビテ
イ部模式図、第2図はβ型窒化珪素ウィスカ強化マグネ
シウム複合材料模式図である。 ■ −−−−−−−−一可動金型、■ −一一一一一・
・・固定金型、■ −・−−−−−・プラテン、■ ・
・−−−−−−−プランジャー■ −・・−・・スリー
ブ、■ −−−−−−−−装置中子、■ −−−一一一
−−−キャビティ、 ■ −−一一一一・・−マグネシウム合金溶湯、β型窒
化珪素ウィスカ成形体、 セラミックペーパー
イ部模式図、第2図はβ型窒化珪素ウィスカ強化マグネ
シウム複合材料模式図である。 ■ −−−−−−−−一可動金型、■ −一一一一一・
・・固定金型、■ −・−−−−−・プラテン、■ ・
・−−−−−−−プランジャー■ −・・−・・スリー
ブ、■ −−−−−−−−装置中子、■ −−−一一一
−−−キャビティ、 ■ −−一一一一・・−マグネシウム合金溶湯、β型窒
化珪素ウィスカ成形体、 セラミックペーパー
Claims (2)
- (1)2〜8%のイットリウムおよび2〜7%のサマリ
ウムを含有し、残りが実質的にマグネシウムであるマグ
ネシウム合金95〜70容量%と、β型窒化珪素ウィス
カ5〜30容量%とからなるβ型窒化珪素ウィスカ強化
マグネシウム複合材料。 - (2)マグネシウム合金が更に1%以下のジルコニウム
を含有するものである請求項(1)に記載の複合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27845189A JPH0784637B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | β型窒化珪素ウイスカ強化マグネシウム複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27845189A JPH0784637B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | β型窒化珪素ウイスカ強化マグネシウム複合材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03140434A true JPH03140434A (ja) | 1991-06-14 |
JPH0784637B2 JPH0784637B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=17597524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27845189A Expired - Fee Related JPH0784637B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | β型窒化珪素ウイスカ強化マグネシウム複合材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0784637B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010215974A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Kobe Steel Ltd | 耐力の等方性が優れた耐熱マグネシウム合金押出材およびその製造方法 |
EP2264200A1 (en) * | 2008-04-01 | 2010-12-22 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Magnesium alloy and process for producing the same |
-
1989
- 1989-10-27 JP JP27845189A patent/JPH0784637B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2264200A1 (en) * | 2008-04-01 | 2010-12-22 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Magnesium alloy and process for producing the same |
EP2264200A4 (en) * | 2008-04-01 | 2011-03-02 | Kobe Steel Ltd | MAGNESIUM ALLOY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
US8329094B2 (en) | 2008-04-01 | 2012-12-11 | Kobe Steel, Ltd. | Magnesium alloy and process for producing the same |
JP2010215974A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Kobe Steel Ltd | 耐力の等方性が優れた耐熱マグネシウム合金押出材およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0784637B2 (ja) | 1995-09-13 |
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