JPH0428835A - 粒子分散複合材料の製造方法 - Google Patents
粒子分散複合材料の製造方法Info
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- 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】
ａ、 産業上の利用分野
本発明はＡＮ、 Ｚｎ、 Ｍｇ、 Ｓｎ、 Ｐｂ、 Ｂ
ｉ等の低融合金材料をマトリ、クスとして、これにＳｉ
Ｃ，Ａ ｌ ！０３ＳｉＪ４．Ｃ等のセラミックス粒子
を分散させた粒子分散複合材料（１’１ＭＣ）の製造方
法に関する。
ｉ等の低融合金材料をマトリ、クスとして、これにＳｉ
Ｃ，Ａ ｌ ！０３ＳｉＪ４．Ｃ等のセラミックス粒子
を分散させた粒子分散複合材料（１’１ＭＣ）の製造方
法に関する。
ｂ、 従来の技術
複合材料に関し、次のような従来技術が知られている。
たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィスカーでプリフ
ォームを製作し、これを金型内にセントしたあと、ＡＩ
！、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。
ォームを製作し、これを金型内にセントしたあと、ＡＩ
！、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。
また、ＳｉＣやＣなどの粒子を、完全溶融または部分溶
融の溶湯に添加し、これに機械的攪拌を与えて複合材料
（Ｍ？ｌＣ）とするコンポキャスト法がある。
融の溶湯に添加し、これに機械的攪拌を与えて複合材料
（Ｍ？ｌＣ）とするコンポキャスト法がある。
さらにＳｉＣやＣなどの粒子とＡ１合金等の粉末とを混
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。
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。
また、ＳｉＣやＣなどの粒子とＡ１合金等の粉末を混合
し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、合金粉末中にＳ
ｉＣ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。
し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、合金粉末中にＳ
ｉＣ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。
Ｃ０発明が解決しようとする課題
ＳｉＣやＣなどの繊維やウィスカーは高価であり、また
、これらを用いておこなうプリフォームの製作には手間
がかかり、製品コストが高くなるという欠点がある。
、これらを用いておこなうプリフォームの製作には手間
がかかり、製品コストが高くなるという欠点がある。
また、前記コンポキャスト法においては、溶湯に添加す
る粒子に濡れ性の良いものを用いても、むらなく均一に
分散させるためには、溶湯に対する添加割合は２０ｗｔ
％が上限であり、これ以上の添加は困難である。
る粒子に濡れ性の良いものを用いても、むらなく均一に
分散させるためには、溶湯に対する添加割合は２０ｗｔ
％が上限であり、これ以上の添加は困難である。
さらに粉末冶金に用いる合金粉末は製造が難しく、その
ため高価であり、また複合材料として完成するまでの工
程が多（かかるという欠点がある。
ため高価であり、また複合材料として完成するまでの工
程が多（かかるという欠点がある。
そして押出しの方法で製造するため、単純形状に限られ
てしまうという問題がある。
てしまうという問題がある。
また、メカニカルアロイング法に用いる合金粉末は、前
述のように高価であり、混合割合も５０ｗｔ％程度が限
度であり、製品製造には押出し工程が必要で、前記粉末
冶金と同様な問題点がある。
述のように高価であり、混合割合も５０ｗｔ％程度が限
度であり、製品製造には押出し工程が必要で、前記粉末
冶金と同様な問題点がある。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、前記問題
点を解消してなる粒子分散複合材料の製造方法を提供す
ることを目的とする。
点を解消してなる粒子分散複合材料の製造方法を提供す
ることを目的とする。
ｄ、 課題を解決するための手段
前記目的に添い、本発明は、予熱した粒子径０．１〜１
０００μ−のセラミックス粒子と、低融合金の溶湯とを
、金型に収容して１００〜１００１００Ｏ０／ｃｄの圧
力で加圧してセラミックス粒子間に溶湯を浸入させたあ
と、直ちにこれを再溶解して攪拌を加え、鋳造すること
によって、前記課題を解消した。
０００μ−のセラミックス粒子と、低融合金の溶湯とを
、金型に収容して１００〜１００１００Ｏ０／ｃｄの圧
力で加圧してセラミックス粒子間に溶湯を浸入させたあ
と、直ちにこれを再溶解して攪拌を加え、鋳造すること
によって、前記課題を解消した。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
本発明においては、複合化用の添加材としてＳｉＣ，Ａ
ｌ ｔｏｘ、 ５ｉｓＮａ、 Ｃ等のセラミックス
粒子を用いる。粒子径（平均粒子径）は０．１〜１００
０μ蒙の範囲のものを用いる０粒子径が０．１μ−未満
のものはコストが高く、また均一な複合化が困難である
。一方、粒子径が１０００μ−を越えると複合化は容易
になるが製造した複合材料の伸びや靭性が低くなり好ま
しくない。
ｌ ｔｏｘ、 ５ｉｓＮａ、 Ｃ等のセラミックス
粒子を用いる。粒子径（平均粒子径）は０．１〜１００
０μ蒙の範囲のものを用いる０粒子径が０．１μ−未満
のものはコストが高く、また均一な複合化が困難である
。一方、粒子径が１０００μ−を越えると複合化は容易
になるが製造した複合材料の伸びや靭性が低くなり好ま
しくない。
いま、平均粒子径１μｍのＳｉＣ粒子を、まず水分の除
去と、添加する溶湯の含浸（後述）を良好にするため、
たとえば８００℃前後の温度で過熱する。このセラミッ
クス粒子の加熱温度は６００”Ｃ〜１０００°Ｃとする
。６００℃未満の温度では触れた溶湯を凝固させるおそ
れがあり、また１０００℃を越えると、溶湯が凝固する
まで時間がかかり好ましくない。
去と、添加する溶湯の含浸（後述）を良好にするため、
たとえば８００℃前後の温度で過熱する。このセラミッ
クス粒子の加熱温度は６００”Ｃ〜１０００°Ｃとする
。６００℃未満の温度では触れた溶湯を凝固させるおそ
れがあり、また１０００℃を越えると、溶湯が凝固する
まで時間がかかり好ましくない。
また複合化の前に投入する粒子や溶湯が金型と接触し、
その部分が冷却し、凝固してしまわないようにするため
、金型は２００℃〜４００℃の温度に加熱しておく。
その部分が冷却し、凝固してしまわないようにするため
、金型は２００℃〜４００℃の温度に加熱しておく。
まず、第１図（ａ）に示すように、例えば約３００°Ｃ
ニ加熱しである金型２内に前記セラミックス粒子、すな
わちＳｉＣ粒子１を収容する０次に低融合金、たとえば
ＪＩＳ ＡＣ８＾＾１合金を約７５０°Ｃで加熱溶解し
、この溶湯５を第１図伽）に示すようにＳｉＣ粒子を収
容した金型２内に注湯する。
ニ加熱しである金型２内に前記セラミックス粒子、すな
わちＳｉＣ粒子１を収容する０次に低融合金、たとえば
ＪＩＳ ＡＣ８＾＾１合金を約７５０°Ｃで加熱溶解し
、この溶湯５を第１図伽）に示すようにＳｉＣ粒子を収
容した金型２内に注湯する。
なお、ここで低融合金とは融点が６６０℃以下（Ａｌの
融点以下）の合金で、例えばＡＩ！Ｉ Ｚｎ＋ Ｍｇ。
融点以下）の合金で、例えばＡＩ！Ｉ Ｚｎ＋ Ｍｇ。
Ｓｎ、 Ｐｂ、 Ｂｉ等を７０％以上含む合金をいう。
そして速やかに第１図（Ｃ）に示すように上パンチ３と
下パンチ４との間で、１００〜１１００００１ｃ「／ｃ
ｄの圧力Ｐ、この実施例では１００１００Ｏ／ｃｊの圧
力を加え、ＳｉＣ粒子１の間隙に、溶湯５を浸入させ、
複合材料（ＭＭＣ） ６を製造する。この場合は一部溶
湯５のままの部分もあり、またＳｉＣ粒子１も均一に混
合していない。
下パンチ４との間で、１００〜１１００００１ｃ「／ｃ
ｄの圧力Ｐ、この実施例では１００１００Ｏ／ｃｊの圧
力を加え、ＳｉＣ粒子１の間隙に、溶湯５を浸入させ、
複合材料（ＭＭＣ） ６を製造する。この場合は一部溶
湯５のままの部分もあり、またＳｉＣ粒子１も均一に混
合していない。
なお、前記圧力が１００ｋｇｆ／ｄ未満では、セラミッ
クス粒子同士の空隙に対して溶湯の浸入が充分でなく、
加圧を施しても顕著な効果はえられない。
クス粒子同士の空隙に対して溶湯の浸入が充分でなく、
加圧を施しても顕著な効果はえられない。
また圧力が１００１００Ｏ０／ｃｉｉを越えると、硬く
なりすぎて後工程の攪拌による粒子の分散に対し、逆効
果となり、良好な分散状態かえられない。
なりすぎて後工程の攪拌による粒子の分散に対し、逆効
果となり、良好な分散状態かえられない。
次に前記段階では、ＳｉＣ粒子がマトリックス合金中に
まだ均一に分散していないため、これを再び、溶融点、
この実施例では７５０’Ｃ付近の温度に加熱溶解し、こ
の溶湯７を第２図に示すように撹拌棒１０を備えた溶解
炉１１内テ１００〜５０００ｒ、ｐ、ｓ （７）回転攪
拌を１〜１２０分間、この実施例では約３０分間にわた
っておこなったあと、鋳型に鋳造すればよい。
まだ均一に分散していないため、これを再び、溶融点、
この実施例では７５０’Ｃ付近の温度に加熱溶解し、こ
の溶湯７を第２図に示すように撹拌棒１０を備えた溶解
炉１１内テ１００〜５０００ｒ、ｐ、ｓ （７）回転攪
拌を１〜１２０分間、この実施例では約３０分間にわた
っておこなったあと、鋳型に鋳造すればよい。
なお、粒子径が大きい場合は分散性が良好なため、前記
攪拌時間は短く、粒子径が小さくなると長時間の撹拌が
必要となる。また、撹拌棒１０の回転数を前記範囲とし
たのは回転が遅いと複合化の効率が悪く、また、速すぎ
ると一端支持の撹拌棒に振れが発生し、溶湯を飛散させ
るからである。
攪拌時間は短く、粒子径が小さくなると長時間の撹拌が
必要となる。また、撹拌棒１０の回転数を前記範囲とし
たのは回転が遅いと複合化の効率が悪く、また、速すぎ
ると一端支持の撹拌棒に振れが発生し、溶湯を飛散させ
るからである。
以上の方法によって、ＡＣ３４合金をマトリックスにし
て平均粒子径１μ鋼のＳｉＣ粒子を１５−ｔ％複合化し
た粒子分散複合材料の金属組織を第３図に示す。図によ
れば白地のＡに８Ａ合金中に黒いＳｉＣ粒子が均等に分
散していることが判る。
て平均粒子径１μ鋼のＳｉＣ粒子を１５−ｔ％複合化し
た粒子分散複合材料の金属組織を第３図に示す。図によ
れば白地のＡに８Ａ合金中に黒いＳｉＣ粒子が均等に分
散していることが判る。
なお、前記実施例においては、第１図（ａ）及び（ｂ）
に示すように、セラミック粒子を金型に収容してから、
溶湯を注ぐ工程順序をとったが、金型に溶湯を収容して
からセラミックス粒子を添加して加圧するようにしても
よい。
に示すように、セラミック粒子を金型に収容してから、
溶湯を注ぐ工程順序をとったが、金型に溶湯を収容して
からセラミックス粒子を添加して加圧するようにしても
よい。
また、溶湯に対する前記回転攪拌に代って超音波振動を
与えて、マトリックス合金中にセラミックス粒子を均一
に分散させるようにしてもよい。
与えて、マトリックス合金中にセラミックス粒子を均一
に分散させるようにしてもよい。
これは溶湯を収容するルツボにアームを介して１０〜５
０ｋＨｚの超音波振動を伝え、この振動で粒子をより均
一に分散したり、粒子の凝集塊を破壊するようにするも
のである。
０ｋＨｚの超音波振動を伝え、この振動で粒子をより均
一に分散したり、粒子の凝集塊を破壊するようにするも
のである。
他の実施例として、平均粒径１０μ−のＡ ｌ ｚｏｚ
粒子を用い、これを８００°Ｃの温度に加熱して金型に
内に収容してあと、７５０°Ｃの温度に加熱したＪＩＳ
ＡＺ９１Ｃの溶湯をこれに注ぎ１００１００Ｏ／ｃｊの
圧力を加えて複合化し、これを再び７５０°Ｃに加熱溶
解し、３０分間にわたって攪拌をおこない、均質な複合
材料をえた。
粒子を用い、これを８００°Ｃの温度に加熱して金型に
内に収容してあと、７５０°Ｃの温度に加熱したＪＩＳ
ＡＺ９１Ｃの溶湯をこれに注ぎ１００１００Ｏ／ｃｊの
圧力を加えて複合化し、これを再び７５０°Ｃに加熱溶
解し、３０分間にわたって攪拌をおこない、均質な複合
材料をえた。
ｅ、 発明の効果
本発明の方法によれば、従来の方法に比較して、より単
純な工程を用い、かつ鋳造法によって製造するので従来
の各種方法で製造したものよりも製品コストが低減でき
、また粒径の小さいセラミックス粒子も容易に複合化で
きる。
純な工程を用い、かつ鋳造法によって製造するので従来
の各種方法で製造したものよりも製品コストが低減でき
、また粒径の小さいセラミックス粒子も容易に複合化で
きる。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る材料の製造要領
の説明図、第２図は継続しておこなう攪拌工程の要領を
説明する図、第３図は本発明の方法で製造した同材料の
金属組織の顕微鏡写真を示す。 ＳｉＣ粒子、 ・・・金型、 ・・・溶湯、 １０・・・撹拌棒、 １１・・・溶解炉。 特 許 出 願 人 鈴木自動車工業株式会社 （ほか２名） 第１図 飢２図
の説明図、第２図は継続しておこなう攪拌工程の要領を
説明する図、第３図は本発明の方法で製造した同材料の
金属組織の顕微鏡写真を示す。 ＳｉＣ粒子、 ・・・金型、 ・・・溶湯、 １０・・・撹拌棒、 １１・・・溶解炉。 特 許 出 願 人 鈴木自動車工業株式会社 （ほか２名） 第１図 飢２図
Claims (1)
- 予熱した粒子径０．１〜１０００μｍのセラミックス粒
子と、低融合金の溶湯とを、金型に収容して１００〜１
００００ｋｇｆ／ｃｍ＾２の圧力で加圧してセラミック
ス粒子間に溶湯を浸入させたあと、直ちにこれを再溶解
して攪拌を加え、鋳造することを特徴とする粒子分散複
合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13557390A JPH0428835A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 粒子分散複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13557390A JPH0428835A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 粒子分散複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0428835A true JPH0428835A (ja) | 1992-01-31 |
Family
ID=15154978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13557390A Pending JPH0428835A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 粒子分散複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0428835A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07259761A (ja) * | 1994-02-22 | 1995-10-09 | Carrier Corp | スクロール装置及びその製造方法 |
| JP2004128451A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-04-22 | Toyota Industries Corp | 低膨張材料の製造方法及び低膨張材料を用いた半導体装置 |
| JP2011137219A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Qinghua Univ | マグネシウム基複合材料体の製造方法 |
| JP2012001804A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Qinghua Univ | マグネシウム基複合材料及びその製造方法、マグネシウム基複合材料を利用した音声再生装置 |
| US8903115B2 (en) | 2010-06-14 | 2014-12-02 | Tsinghua University | Enclosure and acoustic device using the same |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP13557390A patent/JPH0428835A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07259761A (ja) * | 1994-02-22 | 1995-10-09 | Carrier Corp | スクロール装置及びその製造方法 |
| JP2004128451A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-04-22 | Toyota Industries Corp | 低膨張材料の製造方法及び低膨張材料を用いた半導体装置 |
| JP2011137219A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Qinghua Univ | マグネシウム基複合材料体の製造方法 |
| JP2012001804A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Qinghua Univ | マグネシウム基複合材料及びその製造方法、マグネシウム基複合材料を利用した音声再生装置 |
| US8734602B2 (en) | 2010-06-14 | 2014-05-27 | Tsinghua University | Magnesium based composite material and method for making the same |
| US8903115B2 (en) | 2010-06-14 | 2014-12-02 | Tsinghua University | Enclosure and acoustic device using the same |
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