JPH0581654B2 - - Google Patents
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- JPH0581654B2 JPH0581654B2 JP18399285A JP18399285A JPH0581654B2 JP H0581654 B2 JPH0581654 B2 JP H0581654B2 JP 18399285 A JP18399285 A JP 18399285A JP 18399285 A JP18399285 A JP 18399285A JP H0581654 B2 JPH0581654 B2 JP H0581654B2
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
〔技術分野〕
近年、アルミニウム及びアルミニウム合金をマ
トリツクスとし、その中に強化材として例えば炭
化珪素の繊維、ウイスカー、粒子などを分散させ
たアルミニウム系複合材料がさまざまな分野、例
えば内熱機関用部品などに、鋼製品に代つて比強
度、比剛性の高いアルミニウム系複合材料として
注目を集めている。 本発明は該アルミニウム系複合材料の中で耐熱
性の高いしかも加工性の良いアルミニウム合金複
合材料の製造方法に関するものである。 〔従来の技術とその問題点〕 金属をマトリツクスとした繊維強化複合材料
は、強化材として長繊維を用いたものと、長繊維
を細かく切断して作製したチヨツプト繊維、ウイ
スカー、粒子といつた一種の短繊維型（以後短繊
維と称す）を用いたものに分けられる。前者は炭
化珪素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊
維などの連続繊維を用いており、溶浸法、高圧鋳
造法、強化繊維の周囲にマトリツクス合金をかぶ
せたプリプレグを作りホツトプレスで成形する方
法、又は繊維とマトリツクス金属板とを交互に積
層し真空中で加熱加圧する方法などで作られる。
しかしこのようにして作られた長繊維強化複合材
料は比強度、比剛性、耐熱性に優れるが製品にす
るための鍛造、押出、圧廷といつた成形加工は勿
論のこと曲げ加工を行うことも繊維の破断をおこ
すため難しい。即ち成形加工性に乏しい。従つて
製品の形に合わせて作らねばならないから製作費
が多くかかる。又強化繊維の方向に対しては高強
度であるが、繊維方向に90゜の横方向に対しては
強化されないという強化繊維の方向性を持つ欠点
がある。 それに対して後者の短繊維強化複合材料は前者
に比べて強度面ではやや劣るも強化繊維の方向性
の欠点はなく、マトリツクス合金のみの場合と比
べると優れた強度、剛性、耐摩耗性などを有して
いる。しかも鍛造、押出などによる成形加工が可
能である。 上述のように、短繊維強化複合材料は長繊維強
化複合材料よりも優れた点もあるが高温での強度
低下が著しい。即ち耐熱性が劣ることである。こ
れは短繊維強化型は長繊維強化型に比べてマトリ
ツクス金属の影響を受け易いためである。即ちア
ルミニウム合金は200℃付近で強度低下をおこし、
それに応じて複合材料の強度も低下する。耐熱性
に優れるといわれる高シリコンベースのアルミニ
ウム合金をマトリツクスとした繊維強化複合材料
でも短繊維型の場合は、常温で約45Kg／mm2の強度
が高温では約20Kg／mm2に低下する。この耐熱性の
向上が短繊維強化複合材料の開発上解決を要する
問題点である。 〔発明の構成とその作用〕 本発明は、アルミニウム中に、少なくともFe
を３〜12wt％含有し、かつ強制固溶したマトリ
ツクスとしてのAl−Fe系合金粉末中に強化材と
しての粒子、ウイスカー、短繊維の１種又は２種
以上を、０〜35vol％、分散させたアルミニウム
合金複合材料を400℃を超えない温度で熱間成形
加工をすることを特徴とする耐熱性及び成形加工
性に優れたアルミニウム合金複合材料の製造方法
である。 即ち本発明は、短繊維強化アルミニウム合金複
合材料の問題点である高温で高強度を維持させる
ため、即ち、耐熱性を上げるためにアルミニウム
合金マトリツクスとして、アルミニウム中に少な
くともFeを３〜12wt％含有し、かつ強制固溶し
たAl−Fe系合金を用いる。該合金はFeが固溶限
を超えて強制固溶しているために、耐熱性が向上
しており、一般に行われている鋳造法や溶浸法で
は得られない。従つて、本発明による複合材料は
急冷凝固によつて作つたAl−Fe系合金粉末を用
いた粉末冶金法による。更に、粉末冶金法で製造
するに際して、急冷凝固により強制固溶している
Feが析出しないように、Al−Fe系合金粉末の熱
間圧縮成形等の製造途中の加熱温度を400℃を超
えないようにし、更に、複合材中のAl−Fe系合
金マトリツクスと強化材との界面の接合が十分に
行われるように、圧延、押出、もしくは鍛造加
工、又はこれらの複合加工による熱間成形加工を
行うが、これも400℃を越えないように行う。合
金の成分は、Fe量を３％以上としたのは耐熱性
を合金に与えるのに必要量で、12％未満としたの
は、Fe量を増し過ぎると合金粉末中に初晶化合
物が生じるためとマトリツクス合金の比重が増加
し、複合材料の比強度が低下するためである。 本発明に使用するAl合金粉末は、前述のAl−
Fe合金のみならず、Al−Fe合金に更にCo、Cr、
Ni、Mn、La、Zr、Ｖ、Ce、Cu、Si、Mo、Ti
の１種又は２種以上を合計で、好ましくは10wt
％未満含有することができる。これらの元素の添
加はマトリツクス自体の強度と耐熱性を更に向上
させる。又これらの元素の添加量を合計で10wt
％未満が好ましいとしたのは、Fe量の制限と同
じ理由で、比強度の低下を恐れたためである。 強化材としては、炭化珪素繊維、炭素繊維、ア
ルミナ繊維、ボロン繊維などの短繊維及び炭化珪
素繊維、窒化珪素、アルミナなどのウイスカー、
及び炭化珪素繊維、窒化珪素、アルミナなどの粒
子の１種又は２種以上を用いる。これらの強化材
は従来からのある短繊維強化型の複合材料の強化
材として知られたものであり、そのサイズは従来
と同様なものを用いる。更に、強化材の添加量
は、10〜35vol％とするが、10vol％未満では強化
材としての効果が不十分であり、35vol％を越え
ると複合材の成形性が低下し、マトリツクスのア
ルミニウム合金と強化材との界面の接合が十分に
行われるように、圧廷、押出、鍛造による熱間成
形加工を行う際に、割れが生じる。この範囲内で
あれば、強度や耐摩耗性などの所望性能に応じ、
且つ経済性を考慮して、これらの含有量を決める
ことができる。 〔実施例〕 表のNo.１〜10の10種類の本発明による実施例の
試料を作つた。即ちマトリツクスとしてのAl合
金は、Feを本発明の制限量内としたAl−Fe合金
と、このAl−Fe合金に更にCe、Cr、Mo、Co、
Ni、La、Si、Mnなどを添加したAl−Fe系合金
とをガスアトマイズ法により急冷凝固して作つた
粒径105μm以下の合金粉末を用い、強化材として
は表に示す各種の短繊維、ウイスカー、粒子を用
い、マトリツクス合金粉末と混合後、冷間成形、
脱ガス、400℃を超えない温度で熱間押出成形に
より80mmφ、100mmｌの本発明実施例による複合
材母体を作つた。 又比較例としては表に示すように、マトリツク
ス合金としては本発明によらないもの即ちNo.11、
No.14、No.16、No.17の４種類と、マトリツクス合金
は本発明によるも強化材を用いないもの即
トリツクスとし、その中に強化材として例えば炭
化珪素の繊維、ウイスカー、粒子などを分散させ
たアルミニウム系複合材料がさまざまな分野、例
えば内熱機関用部品などに、鋼製品に代つて比強
度、比剛性の高いアルミニウム系複合材料として
注目を集めている。 本発明は該アルミニウム系複合材料の中で耐熱
性の高いしかも加工性の良いアルミニウム合金複
合材料の製造方法に関するものである。 〔従来の技術とその問題点〕 金属をマトリツクスとした繊維強化複合材料
は、強化材として長繊維を用いたものと、長繊維
を細かく切断して作製したチヨツプト繊維、ウイ
スカー、粒子といつた一種の短繊維型（以後短繊
維と称す）を用いたものに分けられる。前者は炭
化珪素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊
維などの連続繊維を用いており、溶浸法、高圧鋳
造法、強化繊維の周囲にマトリツクス合金をかぶ
せたプリプレグを作りホツトプレスで成形する方
法、又は繊維とマトリツクス金属板とを交互に積
層し真空中で加熱加圧する方法などで作られる。
しかしこのようにして作られた長繊維強化複合材
料は比強度、比剛性、耐熱性に優れるが製品にす
るための鍛造、押出、圧廷といつた成形加工は勿
論のこと曲げ加工を行うことも繊維の破断をおこ
すため難しい。即ち成形加工性に乏しい。従つて
製品の形に合わせて作らねばならないから製作費
が多くかかる。又強化繊維の方向に対しては高強
度であるが、繊維方向に90゜の横方向に対しては
強化されないという強化繊維の方向性を持つ欠点
がある。 それに対して後者の短繊維強化複合材料は前者
に比べて強度面ではやや劣るも強化繊維の方向性
の欠点はなく、マトリツクス合金のみの場合と比
べると優れた強度、剛性、耐摩耗性などを有して
いる。しかも鍛造、押出などによる成形加工が可
能である。 上述のように、短繊維強化複合材料は長繊維強
化複合材料よりも優れた点もあるが高温での強度
低下が著しい。即ち耐熱性が劣ることである。こ
れは短繊維強化型は長繊維強化型に比べてマトリ
ツクス金属の影響を受け易いためである。即ちア
ルミニウム合金は200℃付近で強度低下をおこし、
それに応じて複合材料の強度も低下する。耐熱性
に優れるといわれる高シリコンベースのアルミニ
ウム合金をマトリツクスとした繊維強化複合材料
でも短繊維型の場合は、常温で約45Kg／mm2の強度
が高温では約20Kg／mm2に低下する。この耐熱性の
向上が短繊維強化複合材料の開発上解決を要する
問題点である。 〔発明の構成とその作用〕 本発明は、アルミニウム中に、少なくともFe
を３〜12wt％含有し、かつ強制固溶したマトリ
ツクスとしてのAl−Fe系合金粉末中に強化材と
しての粒子、ウイスカー、短繊維の１種又は２種
以上を、０〜35vol％、分散させたアルミニウム
合金複合材料を400℃を超えない温度で熱間成形
加工をすることを特徴とする耐熱性及び成形加工
性に優れたアルミニウム合金複合材料の製造方法
である。 即ち本発明は、短繊維強化アルミニウム合金複
合材料の問題点である高温で高強度を維持させる
ため、即ち、耐熱性を上げるためにアルミニウム
合金マトリツクスとして、アルミニウム中に少な
くともFeを３〜12wt％含有し、かつ強制固溶し
たAl−Fe系合金を用いる。該合金はFeが固溶限
を超えて強制固溶しているために、耐熱性が向上
しており、一般に行われている鋳造法や溶浸法で
は得られない。従つて、本発明による複合材料は
急冷凝固によつて作つたAl−Fe系合金粉末を用
いた粉末冶金法による。更に、粉末冶金法で製造
するに際して、急冷凝固により強制固溶している
Feが析出しないように、Al−Fe系合金粉末の熱
間圧縮成形等の製造途中の加熱温度を400℃を超
えないようにし、更に、複合材中のAl−Fe系合
金マトリツクスと強化材との界面の接合が十分に
行われるように、圧延、押出、もしくは鍛造加
工、又はこれらの複合加工による熱間成形加工を
行うが、これも400℃を越えないように行う。合
金の成分は、Fe量を３％以上としたのは耐熱性
を合金に与えるのに必要量で、12％未満としたの
は、Fe量を増し過ぎると合金粉末中に初晶化合
物が生じるためとマトリツクス合金の比重が増加
し、複合材料の比強度が低下するためである。 本発明に使用するAl合金粉末は、前述のAl−
Fe合金のみならず、Al−Fe合金に更にCo、Cr、
Ni、Mn、La、Zr、Ｖ、Ce、Cu、Si、Mo、Ti
の１種又は２種以上を合計で、好ましくは10wt
％未満含有することができる。これらの元素の添
加はマトリツクス自体の強度と耐熱性を更に向上
させる。又これらの元素の添加量を合計で10wt
％未満が好ましいとしたのは、Fe量の制限と同
じ理由で、比強度の低下を恐れたためである。 強化材としては、炭化珪素繊維、炭素繊維、ア
ルミナ繊維、ボロン繊維などの短繊維及び炭化珪
素繊維、窒化珪素、アルミナなどのウイスカー、
及び炭化珪素繊維、窒化珪素、アルミナなどの粒
子の１種又は２種以上を用いる。これらの強化材
は従来からのある短繊維強化型の複合材料の強化
材として知られたものであり、そのサイズは従来
と同様なものを用いる。更に、強化材の添加量
は、10〜35vol％とするが、10vol％未満では強化
材としての効果が不十分であり、35vol％を越え
ると複合材の成形性が低下し、マトリツクスのア
ルミニウム合金と強化材との界面の接合が十分に
行われるように、圧廷、押出、鍛造による熱間成
形加工を行う際に、割れが生じる。この範囲内で
あれば、強度や耐摩耗性などの所望性能に応じ、
且つ経済性を考慮して、これらの含有量を決める
ことができる。 〔実施例〕 表のNo.１〜10の10種類の本発明による実施例の
試料を作つた。即ちマトリツクスとしてのAl合
金は、Feを本発明の制限量内としたAl−Fe合金
と、このAl−Fe合金に更にCe、Cr、Mo、Co、
Ni、La、Si、Mnなどを添加したAl−Fe系合金
とをガスアトマイズ法により急冷凝固して作つた
粒径105μm以下の合金粉末を用い、強化材として
は表に示す各種の短繊維、ウイスカー、粒子を用
い、マトリツクス合金粉末と混合後、冷間成形、
脱ガス、400℃を超えない温度で熱間押出成形に
より80mmφ、100mmｌの本発明実施例による複合
材母体を作つた。 又比較例としては表に示すように、マトリツク
ス合金としては本発明によらないもの即ちNo.11、
No.14、No.16、No.17の４種類と、マトリツクス合金
は本発明によるも強化材を用いないもの即
上述したように、本願は比強度、比剛性に優れ
た性能を有する繊維強化アルミニウム系複合材料
において強化材として短繊維型を撰びマトリツク
スのアルミニウム合金に耐熱性のあるAl−Fe系
合金を撰び更に耐熱性を向上させる添加元素を加
えたこと、更に400℃を超えない温度で熱間成形
加工することにより、繊維強化アルミニウム系複
合材料としての欠点である加工性及び耐熱性の劣
る欠点を改善し得て、用途の拡大に寄与するとこ
ろ大である。
た性能を有する繊維強化アルミニウム系複合材料
において強化材として短繊維型を撰びマトリツク
スのアルミニウム合金に耐熱性のあるAl−Fe系
合金を撰び更に耐熱性を向上させる添加元素を加
えたこと、更に400℃を超えない温度で熱間成形
加工することにより、繊維強化アルミニウム系複
合材料としての欠点である加工性及び耐熱性の劣
る欠点を改善し得て、用途の拡大に寄与するとこ
ろ大である。
Claims (1)
- １ アルミニウム中に、少なくともFeを３〜
12wt％含有し、かつ強制固溶したマトリツクス
としてのAl−Fe系合金粉末中に、強化材として
の粒子、ウイスカー、短繊維の１種又は２種以上
を、10〜35vol％、分散させたアルミニウム合金
複合材料を400℃を越えない温度で熱間成形加工
をすることを特徴とする耐熱性及び成形加工性に
優れたアルミニウム合金複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18399285A JPS6244547A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | アルミニウム合金複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18399285A JPS6244547A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | アルミニウム合金複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6244547A JPS6244547A (ja) | 1987-02-26 |
| JPH0581654B2 true JPH0581654B2 (ja) | 1993-11-15 |
Family
ID=16145421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18399285A Granted JPS6244547A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | アルミニウム合金複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6244547A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05502057A (ja) * | 1989-08-07 | 1993-04-15 | アルキャン・インターナショナル・リミテッド | 安定な酸化物形成元素を含有するマトリックスを有する鋳造複合材料 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU615265B2 (en) * | 1988-03-09 | 1991-09-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Aluminum alloy composite material with intermetallic compound finely dispersed in matrix among reinforcing elements |
| JPH01252741A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-09 | Ube Ind Ltd | 繊維強化複合材料 |
| JPH0230726A (ja) * | 1988-04-19 | 1990-02-01 | Ube Ind Ltd | 繊維強化金属基複合材料 |
| US4963439A (en) * | 1988-04-19 | 1990-10-16 | Ube Industries, Ltd. | Continuous fiber-reinforced Al-Co alloy matrix composite |
| CN104498750B (zh) * | 2014-12-17 | 2018-02-27 | 南京九致信息科技有限公司 | 一种高阻尼高强度铝基复合材料及其制备方法 |
| CN108359830B (zh) * | 2018-02-28 | 2019-10-01 | 江苏大学 | Al3Co包覆Al2O3纳米颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP18399285A patent/JPS6244547A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05502057A (ja) * | 1989-08-07 | 1993-04-15 | アルキャン・インターナショナル・リミテッド | 安定な酸化物形成元素を含有するマトリックスを有する鋳造複合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6244547A (ja) | 1987-02-26 |
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