JPH07207302A - ＡｌＮ分散型アルミニウム合金複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量で、かつ剛性，強度，耐摩耗性などの特
性に優れたアルミニウム合金複合材料を、Ａｌ合金粉末
を用いた素材の製造プロセスにより、簡便に製造する方
法を提供する。 【構成】 Ｍｇを含有するアルミニウム合金粉末を準備
する原料粉末準備工程と、該原料粉末準備工程により得
られた原料粉末を，窒素含有雰囲気中で，しかも６００
℃以下とＡｌの溶融温度以下の低い温度で加熱して該原
料粉末の表面部に窒化物を生成させる窒化物生成工程
と、該窒化物生成工程により得られた粉末を所定の形状
に熱間加工する熱間加工工程と、からなることを特徴と
するＡｌＮ分散型アルミニウム合金複合材料の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＡｌＮ分散型アルミニ
ウム合金複合材料の製造方法に関し、さらに詳しくは、
自動車、航空機などで用いられ、軽量で、かつ高剛性，
高強度，耐摩耗性などの特性に優れた金属材料として好
適なＡｌＮ分散型アルミニウム合金複合材料の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム（Ａｌ）合金材料は、比重
が小さく、比強度が高いことから、航空機部品などに広
く利用されている。しかし、他方では、鋼に比べれば、
剛性、高温強度、耐摩耗性などに劣るという欠点を有し
ている。Ａｌ合金材料のこの欠点を補うために、セラミ
ックスの粒子または短繊維、ウイスカなどを分散させた
Ａｌ合金複合材料の開発が盛んに行われている。

【０００３】Ａｌ合金中にセラミックス粒子を分散させ
た粒子分散型Ａｌ合金複合材料の製造方法としては、粉
末法、鋳造法、ｉｎ−ｓｉｔｕプロセスなどがある。こ
のうち、粉末法は、Ａｌ合金粉末とセラミックス粒子と
を混合して、ＨＩＰ、熱間押出しなどで成形する方法で
あり、最も多く利用されている（例えば、工業材料３６
−１１（１９８８）、５３）。また、鋳造法は、Ａｌ合
金溶湯にセラミックス粒子を攪拌混合して凝固させる方
法である（例えば、工業材料３６−１１（１９８８）、
５３）。さらに、ｉｎ−ｓｉｔｕプロセスは、Ａｌ合金
中に化合物を反応生成させて分散させＡｌ合金複合材料
を製造する方法であるが、まだ研究段階にある（例え
ば、軽金属４０−１２（１９９０）、９３６）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記粉
末法は、工程が複雑で高コストである。すなわち、粉末
法では、Ａｌ合金粉末とセラミックス粉末を混合後、真
空または非酸化雰囲気中で高温に保持して、水素や水分
などの表面の吸着物を除去し、その後、熱間押出しや熱
間圧延などの加工を加えて、表面の酸化物を破壊しなが
ら成形し、棒状または板状などの部材を製造する。従っ
て、これらの工程は複雑で長く、またセラミックス粒子
のコストも高価なことから、この方法で製造した粒子分
散Ａｌ合金は非常に高価なものになるという問題を有し
ている。また、この方法では、Ａｌ合金粉末とセラミッ
クス粉末を混合する工程において、セラミックス粉末の
凝集が起こりやすく、均一に分散させるには混合方法に
ノウハウが必要であり、多大な時間を必要とするという
問題を有している。特に、多量に製造する場合には、品
質の安定性の確保が難しいという問題を有している。

【０００５】また、鋳造法は、アルミニウム合金マトリ
ックス中へのセラミックス粒子の分散が難しく、安定し
た品質が得られないという問題を有している。

【０００６】さらに、ｉｎ−ｓｉｔｕプロセスは、まだ
研究段階であり、反応生成物の分散性や大きさの制御に
課題を残している。

【０００７】そこで、本発明者らは、上述の如き従来技
術の問題点を解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験
を重ねた結果、本発明を成すに至ったものである。

【０００８】（発明の目的）本発明の目的は、軽量で、
かつ剛性，強度，耐摩耗性などの特性に優れたアルミニ
ウム合金複合材料を簡便に製造する方法を提供するにあ
る。

【０００９】本発明者らは、上述の従来技術の問題点に
対して、以下のことに着眼した。すなわち、先ず、セラ
ミックス粒子分散型Ａｌ合金複合材料の製造方法とし
て、上記の粉末法、鋳造法、ｉｎ−ｓｉｔｕプロセスに
ついて詳細な研究を行った。その結果、粉末法は、上記
問題点を数多く有しているものの、Ａｌ合金粉末を用い
た素材は、結晶粒の微細化や晶出物、析出物の微細化が
図れ、鋳造法で製造した複合材料に比べて優れた機械的
性質を発現できることが分かった。そこで、粉末法の特
長を生かしたまま、従来より工程が簡便で耐摩耗性に優
れたＡｌ合金複合材料を提供する方法を開発すべく鋭意
研究を重ねた。

【００１０】先ず、Ａｌ合金に分散させるセラミックス
粒子として、原料粉末としてのＡｌ合金粉末から生成で
き、ＡｌＮ合金の剛性、強度、耐摩耗性などの特性向上
に優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に着眼した。しか
し、Ａｌ合金からＡｌＮを生成させるためには、Ａｌ合
金を８００℃以上に加熱し溶融状態で窒素と反応させる
必要があった。そのため、Ａｌ合金粉末の表面に溶融温
度以下、例えば６００℃以下の温度でＡｌＮを生成させ
ることは不可能と考えられていた。しかも、このような
温度範囲での窒化処理では、Ａｌは溶融状態にあるた
め、Ａｌ合金粉末を成形体として窒化させるには、その
形状を維持できない。

【００１１】本発明者らは、Ａｌの溶融温度以下、例え
ば６００℃以下の温度において、触媒を必要としなくて
もＡｌＮを生成できる方法として、Ａｌ合金原料粉末中
に、該温度範囲内で、ＡｌＮの生成を阻害する物質を低
減または破壊する物質を共存させること、または、Ａｌ
Ｎ生成阻害物質が存在してもＡｌＮ生成を促進する物質
及び／又はＡｌＮ生成の核となる物質を共存させること
に着眼した。そこで、６００℃以下の温度範囲内におい
て、ＡｌＮの生成を阻害する物質を低減または破壊する
物質としてＭｇに着目し、Ｍｇ含有Ａｌ合金粉末を出発
原料とすることにより、Ａｌの溶融温度以下において原
料粉末表面にＡｌＮを容易に生成させることができ、表
面部にＡｌＮを生成した該ＡｌＮ合金粉末を塑性変形さ
せることにより、剛性、強度、耐摩耗性に優れたアルミ
ニウム合金複合材料が得られることに到達し、本発明を
成すに至った。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のＡｌＮ分散型ア
ルミニウム合金複合材料の製造方法は、Ｍｇを含有する
アルミニウム合金粉末を準備する原料粉末準備工程と、
該原料粉末準備工程により得られた原料粉末を窒素含有
雰囲気中で加熱し，該原料粉末の表面部に窒化物を生成
させる窒化物生成工程と、該窒化物生成工程により得ら
れた粉末を所定の形状に熱間加工する熱間加工工程と、
からなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明のＡｌＮ分散型アルミニウム合金複合材
料の製造方法が、優れた効果を発揮するメカニズムにつ
いては、未だ必ずしも明らかでないが、次のように考え
られる。

【００１４】本発明のＡｌＮ分散型アルミニウム合金複
合材料の製造方法は、先ず、Ｍｇを含有するアルミニウ
ム合金粉末を準備する（原料粉末準備工程）。

【００１５】次に、該原料粉末準備工程により得られた
原料粉末を窒素含有雰囲気中で加熱し、該原料粉末の表
面部に窒化物を生成させる（窒化物生成工程）。これよ
り、本発明ではＭｇを含むＡｌ合金粉末を用いるので、
窒素雰囲気中で６００℃以下のＡｌの溶融温度以下の低
い温度で加熱するのみで、触媒を必要とせずにＡｌが窒
化され、粉末表面にＡｌＮを生成することができる。こ
のとき、Ａｌ合金粉末表面に存在するＭｇは、ＡｌＮの
生成や内部へのさらなる酸化などの表面反応を阻害する
物質であると考えられる酸化膜を減少または破壊する作
用を奏するものと考えられる。この酸化膜の破壊などに
より、表面のＡｌが窒化され、ＡｌＮを生成すると考え
られる。また、前記６００℃以下の温度範囲において、
Ａｌ合金は固相または半固相領域にあり、Ａｌ合金粉末
を用いる素材の製造プロセスの中でＡｌ合金複合材料、
すなわちＡｌＮ分散型Ａｌ合金材料を製造することが可
能となる。

【００１６】次に、該窒化物生成工程により得られた粉
末を所定の形状に熱間加工する（熱間加工工程）。すな
わち、前記ＡｌＮを表面部に生成した粉末に熱間加工を
施す。ＡｌＮは、硬いが非常に脆い物質であるため、熱
間加工によってＡｌ合金粉末を塑性変形させると、破壊
して、Ａｌ合金中に分散する。このとき、加工度が大き
いほど、ＡｌＮは細かく破壊でき、分散性も向上する。
さらに、Ａｌ合金粉末間の結合、およびＡｌ合金とＡｌ
Ｎの結合も強くなる。これより、Ａｌ合金マトリックス
中に、ＡｌＮが微細に均一に分散した組織になる。した
がって、該Ａｌ合金の剛性（ヤング率）、室温および高
温強度、耐摩耗性などの特性を向上させることができ
る。

【００１７】従って、通常行われているＡｌ合金粉末の
素材製造プロセスにおいて、雰囲気を窒素雰囲気に代え
て、その温度および時間の管理条件を変更するのみで、
ＡｌＮ分散型Ａｌ合金複合材料を容易に製造することが
可能となる。また、熱間加工工程において、Ａｌ合金粉
末間の結合は熱間加工で行うことができるので、通常の
粉末法の場合のように粉末表面の清浄度を特に考慮する
必要がない。さらに、熱間加工工程ではその加工度を大
きくし、Ａｌ合金粉末表面に形成されたＡｌＮを破壊・
分散することだけで、ＡｌＮ分散型Ａｌ合金複合材料を
製造することができる。

【００１８】以上により、軽量で、かつ剛性、強度、耐
摩耗性などの特性に優れた粒子分散型Ａｌ合金複合材料
を、簡便に低コストで製造することができるものと考え
られる。

【００１９】なお、従来より、ＡｌＮ粉末の製造法とし
て、純Ａｌ粉末を窒素ガス中で加熱保持して製造する方
法がある。しかし、この方法はＡｌＮの生成に触媒を必
要とするとともに加熱温度を１０００℃以上にする必要
がある。したがって、Ａｌは溶融状態にあるため、Ａｌ
粉末を成形体とし窒化させる場合にはその形状を維持で
きないという問題点があった。本発明のＡｌＮ分散型ア
ルミニウム合金複合材料の製造方法により、これら従来
技術の問題点を解消することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明のＡｌＮ分散型アルミニウム合金
複合材料の製造方法により、軽量で、かつ剛性、強度、
耐摩耗性などの特性に優れたアルミニウム合金複合材料
を、簡便に製造することができる。

【００２１】

【実施例】先ず、本発明のＡｌＮ分散型アルミニウム合
金複合材料の製造方法（第一発明とする）について、さ
らに具体的にした発明や限定した発明などの発明（その
他の発明）について説明する。

【００２２】〔その他の発明の説明〕

【００２３】第二発明の説明 本第二発明のＡｌＮ分散型アルミニウム合金複合材料の
製造方法は、Ｍｇを含有するアルミニウム合金粉末を準
備する原料粉末準備工程と、該原料粉末準備工程により
得られた原料粉末を，窒素含有雰囲気中でかつ５００℃
〜６００℃の温度範囲内に加熱し，該原料粉末の表面部
に窒化物を生成させる窒化物生成工程と、該窒化物生成
工程により得られた粉末を所定の形状に熱間加工する熱
間加工工程と、からなることを特徴とする。以下に、本
発明の作用、効果などについて、前記第一発明のそれら
との相違点を中心に説明する。

【００２４】（第二発明の作用）本発明のＡｌＮ分散型
アルミニウム合金複合材料の製造方法が、優れた効果を
発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らかで
ないが、次のように考えられる。すなわち、本発明で
は、先ず、Ｍｇを含有するアルミニウム合金粉末を準備
する（原料粉末準備工程）。

【００２５】次に、該原料粉末準備工程により得られた
原料粉末を、窒素含有雰囲気中でかつ５００℃〜６００
℃の温度範囲内に加熱し、該原料粉末の表面部に窒化物
を生成させる（窒化物生成工程）。本工程において、原
料粉末としてのＡｌ合金粉末を容器に充填または圧粉体
として窒素含有ガス中で加熱保持する場合、該加熱温度
は５００〜６００℃とする。加熱温度を５００〜６００
℃の範囲内とすることにより、Ａｌ合金粉末の表面にＡ
ｌＮを生成することができるとともに、該ＡｌＮを比較
的短時間で生成することができる。なお、Ａｌ合金の種
類によっても異なるが、加熱温度が５５０〜６００℃を
越えると、Ａｌ合金粉末が溶融して圧粉体の形状が保持
できないことがあるので諸条件に注意を要する。さら
に、該温度範囲の場合、ＡｌＮ生成時に成形体の収縮が
急速に起こり、成形体の内部にまで窒素ガスが侵入しな
い虞があり、ＡｌＮが成形体全体に均一に生成されにく
くなる場合があるので、諸条件の設定に注意を要する。
従って、加熱温度が、５００℃〜５５０℃の範囲の場
合、これらの問題がなく、十分なＡｌＮを生成できるの
で好ましい。さらに、加熱温度が５００℃〜５３０℃の
場合、本発明の効果をより一層発揮することができ、よ
り好ましい。

【００２６】（第二発明の効果）本発明のＡｌＮ分散型
アルミニウム合金複合材料の製造方法により、軽量で、
かつ剛性、強度、耐摩耗性などの特性に優れたアルミニ
ウム合金複合材料を、比較的短時間でかつ簡便に製造す
ることができる。

【００２７】第三発明の説明 本第三発明のＡｌＮ分散型アルミニウム合金複合材料の
製造方法は、Ｍｇを含有するアルミニウム合金粉末を準
備する原料粉末準備工程と、該原料粉末準備工程により
得られた原料粉末を，窒素含有雰囲気中でかつ４５０℃
以上５００℃未満の温度範囲内に加熱し，該原料粉末の
表面部に窒化物を生成させる窒化物生成工程と、該窒化
物生成工程により得られた粉末を所定の形状に熱間加工
する熱間加工工程と、からなることを特徴とする。

【００２８】（第三発明の作用）本発明のＡｌＮ分散型
アルミニウム合金複合材料の製造方法が、優れた効果を
発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らかで
ないが、次のように考えられる。すなわち、本発明で
は、先ず、Ｍｇを含有するアルミニウム合金粉末を準備
する（原料粉末準備工程）。

【００２９】次に、該原料粉末準備工程により得られた
原料粉末を、窒素含有雰囲気中でかつ４５０℃以上５０
０℃未満の温度範囲内に加熱し、該原料粉末の表面部に
窒化物を生成させる（窒化物生成工程）。本発明では被
処理体としての原料粉末としてＭｇを含むＡｌ合金粉末
を用いるので、窒素雰囲気中で５００℃未満のＡｌの溶
融温度以下の低い温度で加熱することにより、触媒を必
要とせずにＡｌが窒化され、粉末表面にＡｌＮを生成す
ることができる。このとき、Ａｌ合金粉末中のＭｇは、
ＡｌＮの生成や内部へのさらなる酸化などの表面反応を
阻害する物質であると考えられる酸化膜を，減少または
破壊する作用を奏するものと考えられる。この酸化膜の
破壊などにより、表面のＡｌが窒化され、ＡｌＮを生成
すると考えられる。このとき、被処理体としての原料粉
末は、粉末状であっても、予め成形されたものであって
もどちらでもよい。被処理体として粉末状の原料を用い
る場合には、そのまま窒化処理しても、容器に入れて窒
化処理しても、また同時に成形してもよい。

【００３０】なお、本工程における加熱温度範囲は、４
５０℃以上５００℃未満である。加熱温度範囲を該範囲
とした場合、前記第二発明の加熱温度範囲（５００℃〜
６００℃）の場合に比べて、加熱時の焼結に伴う被加熱
体の収縮量が少なくなる。また、Ａｌの窒化は発熱反応
であるが、該温度範囲の場合には被加熱体の温度上昇が
抑えられ、この温度上昇による被加熱体の収縮が抑制さ
れる。その結果、長時間にわたって被加熱体内部への窒
素の供給を十分に行うことができ、多量の窒化物を生成
することができる。

【００３１】次に、該窒化物生成工程により得られた粉
末を所定の形状に熱間加工する（熱間加工工程）。この
とき、ＡｌＮは、硬いが非常に脆い物質であるため、熱
間加工によってＡｌ合金粉末を塑性変形させると、破壊
して、Ａｌ合金中に分散する。このとき、加工度が大き
いほど、ＡｌＮは細かく破壊でき、分散性も向上する。
さらに、Ａｌ合金粉末間の結合、およびＡｌ合金とＡｌ
Ｎの結合も強くなる。これより、該Ａｌ合金にセラミッ
クス粉末を混合したＡｌ合金複合材料と同じように、Ａ
ｌ合金マトリックス中に、ＡｌＮが微細に均一に分散し
た組織になる。したがって、該Ａｌ合金の剛性（ヤング
率）、室温および高温強度、耐摩耗性などの特性を向上
させることができる。

【００３２】従って、通常行われているＡｌ合金粉末の
素材製造プロセスにおいて、雰囲気を窒素雰囲気に代え
て、その温度および時間の管理条件を変更するのみで、
ＡｌＮ分散型Ａｌ合金複合材料を容易に製造することが
できるものと考えられる。また、熱間加工工程におい
て、Ａｌ合金粉末間の結合は熱間加工で行うことができ
るので、通常の粉末法の場合のように粉末表面の清浄度
を特に考慮する必要がない。さらに、熱間加工工程では
その加工度を大きくし、Ａｌ合金粉末表面に形成された
ＡｌＮを破壊・分散することだけで、ＡｌＮ分散型Ａｌ
合金複合材料を製造することができる。本発明の上記工
程は、上記構成として記載した事項以外には特に限定す
るものではないが、このように従来の粉末法の製造プロ
セスにおいて、単に加熱雰囲気を窒素含有雰囲気に代え
て、それ以外は加熱条件や加工条件等を考慮するのみで
簡単に本発明にかかる窒化物分散型Ａｌ合金複合材料を
製造することができる。特に、圧粉体を用いる単一の製
造プロセスにおいて、窒素含有雰囲気中での加熱温度と
時間を制御するのみで、ＡｌＮ分散Ａｌ合金複合部材を
製造でき、しかも窒化物の体積率を広い範囲で変化させ
ることが可能である。また、容器に充填したＡｌ合金粉
末を用いることにより、体積率で５０％近い、あるいは
それを超える量の窒化物を生成することが可能である。

【００３３】以上により、軽量で、かつ剛性、強度、耐
摩耗性などの特性により優れた粒子分散型Ａｌ合金複合
材料を、簡便に製造することができるものと考えられ
る。

【００３４】（第三発明の効果）本発明のＡｌＮ分散型
アルミニウム合金複合材料の製造方法により、軽量で、
かつ剛性、強度、耐摩耗性などの特性により優れたアル
ミニウム合金複合材料を、簡便に製造することができ
る。また、本発明の製造方法により、ＡｌＮが多量に分
散したアルミニウム合金複合材料製造することができ
る。

【００３５】第四発明の説明 本第四発明のＡｌＮ分散型アルミニウム合金複合材料の
製造方法は、Ｍｇを含有するアルミニウム合金粉末を準
備する原料粉末準備工程と、該原料粉末準備工程により
得られた原料粉末を，先ず窒素含有雰囲気中でかつ４８
０℃以上の温度範囲内で加熱し（第１加熱処理工程），
次いで窒素含有雰囲気中でかつ４５０℃以上５００℃未
満の前記第１加熱処理工程の加熱温度よりも低い温度範
囲内で加熱し（第２加熱処理工程），前記原料粉末の表
面部に窒化物を生成させる窒化物生成工程と、該窒化物
生成工程により得られた粉末を所定の形状に熱間加工す
る熱間加工工程と、からなることを特徴とする。以下
に、本発明の作用、効果などについて、前記第一発明お
よび第三発明のそれらとの相違点を中心に説明する。

【００３６】（第四発明の作用）本発明のＡｌＮ分散型
アルミニウム合金複合材料の製造方法が、優れた効果を
発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らかで
ないが、次のように考えられる。すなわち、本発明で
は、先ず、Ｍｇを含有するアルミニウム合金粉末を準備
する（原料粉末準備工程）。

【００３７】次に、該原料粉末準備工程により得られた
原料粉末を、窒素含有雰囲気中でかつ４８０℃以上の温
度範囲内で加熱し（第１加熱処理工程）、次いで窒素含
有雰囲気中でかつ４５０℃以上５００℃未満の前記第１
加熱処理工程の加熱温度よりも低い温度範囲内で加熱し
（第２加熱処理工程）、前記原料粉末の表面部に窒化物
を生成させる（窒化物生成工程）。これより、前記第三
発明に比べて、短時間で多量のＡｌＮを生成させること
ができる。すなわち、加熱開始時には、４８０℃以上
（圧粉体の場合は、かつＡｌの溶融温度以下）の比較的
高い温度範囲内で加熱処理することにより窒化反応開始
までの時間を早め（第１加熱処理工程）、その後加熱温
度を４５０℃〜５００℃未満の範囲に下げることによ
り、発熱を伴う窒化反応を制御し、被処理体の収縮を抑
制し、短時間で多量の窒化物を生成することができる
（第２加熱処理工程）。なお、前記第１加熱処理工程に
おいては、窒化反応開始までに窒素含有雰囲気にすれば
よい（当初、非窒素含有雰囲気とする場合には、ＡｌＮ
が生成し易い雰囲気であることが好ましい。すなわち、
少なくとも被処理体にＡｌＮの生成を阻害するような物
質が形成されない雰囲気とする。）。なお、前記第１加
熱処理工程において、加熱温度は、被加熱処理体が圧粉
体等の予め成形され所定の形状を有するものの場合に
は、４８０℃〜６００℃であることが好ましい。さら
に、該温度が、４８０℃〜５５０℃であることがより好
ましい。該範囲の場合、Ａｌ合金粉末の溶融などの不具
合を生ずることなく、本発明の効果をよりよく発揮させ
ることができる。また、被加熱処理体が圧粉体等の所定
の形状を有するものではないもの、例えば、粉末状のも
のの場合、加熱温度は４８０℃〜８００℃であることが
好ましい。前記のものとは異なり、次工程の第２加熱処
理工程において、所定量のＡｌＮを生成できるのであれ
は、Ａｌ合金粉末が多少溶融してもよい。さらに、該温
度が、４８０℃〜６００℃であることがより好ましい。
この場合、次工程でより多量のＡｌＮを生成することが
できる。

【００３８】次に、該窒化物生成工程により得られた粉
末を所定の形状に熱間加工する（熱間加工工程）。これ
により、Ａｌ合金マトリックス中に、ＡｌＮが微細に均
一に分散した組織になる。したがって、該Ａｌ合金の剛
性（ヤング率）、室温および高温強度、耐摩耗性などの
特性を向上させることができる。本発明の上記工程は、
上記構成として記載した事項以外には特に限定するもの
ではないが、このように従来の粉末法の製造プロセスに
おいて、単に加熱雰囲気を窒素含有雰囲気に代えて、そ
れ以外は加熱条件や加工条件等を考慮するのみで簡単に
本発明にかかるＡｌＮ分散型Ａｌ合金複合材料を製造す
ることができる。特に、圧粉体を用いる単一の製造プロ
セスにおいて、窒素含有雰囲気中での加熱温度と時間を
制御するのみで、ＡｌＮ分散Ａｌ合金複合部材を製造で
き、しかも窒化物の体積率を広い範囲で変化させること
が可能である。また、容器に充填したＡｌ合金粉末を用
いることにより、体積率で５０％近い、あるいはそれを
超える量の窒化物を生成することが可能である。

【００３９】以上により、軽量で、かつ剛性、強度、耐
摩耗性などの特性により優れた粒子分散型Ａｌ合金複合
材料を、比較的短時間でしかも簡便に製造することがで
きるものと考えられる。

【００４０】（第四発明の効果）本発明のＡｌＮ分散型
アルミニウム合金複合材料の製造方法により、軽量で、
かつ剛性、強度、耐摩耗性などの特性により優れたアル
ミニウム合金複合材料を、比較的短時間でしかも簡便に
製造することができる。また、本発明の製造方法によ
り、ＡｌＮが多量分散したアルミニウム合金複合材料製
造することができる。

【００４１】上記第一発明〜第四発明のその他の発明

【００４２】（原料粉末準備工程）本発明のＡｌＮ分散
型アルミニウム合金複合材料の製造方法において、本工
程で準備するＡｌ合金粉末は、粒径が１４９μm （１０
０メッシュ通過）以下であることが好ましい。該粒径が
１４９μｍを越えると表面積が減少するため、所定量の
窒化物を生成させるのに時間が長くなるとともに、熱間
加工後のＡｌＮの分散が不均一になる虞がある。なお、
該粒径は、２０〜５０μm の範囲内の場合、熱間加工後
のＡｌＮをより均一に分散させることができるので、よ
り好ましい。また、２０μｍ未満では粉末の取り扱いが
悪くなるので好ましくない。

【００４３】また、準備するＡｌ合金粉末に含まれるＭ
ｇは、次工程の窒化物生成工程において、Ａｌの溶融温
度以下の温度雰囲気においてＡｌ合金表面でのＡｌＮの
生成を実現する物質である。すなわち、ＡｌＮの生成や
内部へのさらなる酸化などの表面反応を阻害する物質で
あると考えられる酸化膜を減少または破壊する作用を奏
するものと考えられる。これより、Ａｌ合金粉末を溶融
せずにＡｌ合金粉末の表面にＡｌＮを形成できる。この
Ｍｇは、Ａｌ合金粉末中の含有量が、０．２〜５重量％
であることが好ましい。この範囲において、実用上十分
な厚さのＡｌＮ層、又は／及び十分な量のＡｌＮを生成
できる。

【００４４】次に、Ａｌ合金粉末を加圧成形して圧粉体
とする場合、理論密度に対する該圧粉体の密度比は、６
０〜８５％が好ましい。該密度比が６０％未満では、圧
粉体の形状を保持できず、圧粉体の搬送が困難となる虞
がある。この場合には、Ａｌ合金粉末を容器内に充填す
るなど、形状を保持させる手段を採用することが好まし
い。なお、容器内にＡｌ合金粉末を充填する場合、次工
程の窒化物生成工程において容器内のＡｌ合金粉末を均
一に窒化させるには、容器底から窒素含有ガスを供給す
るなど、窒素含有ガスを均一に流動させる手段を採用す
ることが好ましい。また、前記密度比が８５％を越える
と、粉体内部にまで窒素ガスが侵入しない虞があり、均
一なＡｌＮが生成されにくい。

【００４５】（窒化物生成工程）保持時間は、生成され
るＡｌＮの量に応じて、加熱温度に合わせて制御する。
窒素雰囲気の条件は、特に限定しない。例えば、通常の
工業用に使用されている窒素ガスを流入させる雰囲気炉
であってもよい。したがって、脱ガスのための雰囲気ほ
ど条件管理は厳しくない。また、容器に充填してＡｌＮ
を生成する場合には、均一にＡｌＮを形成させるため、
一度処理を行った後、容器の解放部と底部を反転して、
さらに再加熱保持するとよい。

【００４６】また、Ａｌ合金粉末を容器に充填して窒化
物を生成させる場合も、加熱温度、時間は圧粉体の場合
とほぼ同様である。

【００４７】また、ＡｌＮの形成には、流動化用のガス
に窒素ガスを用いる流動層炉を用いて、Ａｌ合金粉末が
固まらないようにして窒素ガス中で加熱し、表面に均一
なＡｌＮ層を形成させたＡｌ合金粉末を製造してもよ
い。このとき、加熱温度範囲は前記と同様であり、加熱
保持時間も前記同様に、生成させるＡｌＮの量に応じ
て、加熱温度に合わせて制御する。このＡｌＮ層を生成
させた該ＡｌＮ合金粉末を圧粉体成形し、加熱して次の
熱間加工を行う。

【００４８】このように、Ａｌ合金に複合化するＡｌＮ
量は、圧粉体の密度、加熱温度、さらに加熱時間を管理
することにより制御することができる。

【００４９】（熱間加工工程）次に、熱間加工は、Ａｌ
合金粉末全体（粉末、成形体、圧粉体、など種々の形態
を含む）に均一に塑性変形を与えることができれば、特
に限定するものではなく、通常行われている熱間押出し
や熱間圧延あるいは鍛造、スウェージなどの方法を採用
することができる。

【００５０】加工温度は４００〜５００℃の範囲が望ま
しい。熱間加工は、窒素雰囲気中で６００℃以下の窒化
物生成温度に加熱したＡｌ合金粉末（またはその成形体
や圧粉体など）を直接熱間加工温度まで冷却するか、一
旦室温まで冷却した後、熱間加工温度まで再加熱してか
ら行うのがよい。好ましくは、真空または非酸化性雰囲
気中で加熱するのがよい。熱間加工は、金型を使用する
場合、金型による加工中の冷却を抑制するため、金型温
度を３００〜５００℃に加熱するのがよい。好ましく
は、成形体の温度である熱間加工温度と金型温度を等し
くするのがよい。これにより、成形体の延性が最も高い
加工温度、加工速度を選ぶことができる。

【００５１】熱間加工を熱間押出しにより行う場合は、
押出し比は１０以上が望ましい。１０未満では該Ａｌ合
金粉末表面に形成したＡｌＮを、細かく破壊して、均一
に分散することができない。押出し比は大きいほどよ
い。押出し比の上限は、押出し温度と押出し速度から決
まるＡｌ合金の変形抵抗と金型強度との関係で決めれば
よい。

【００５２】熱間加工を熱間圧延により行う場合は、圧
延条件すなわち加工温度、加工速度、金型温度は、熱間
押出しと同様であり、加工度を表す圧下率は８０％以上
が望ましい。

【００５３】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００５４】第１実施例 先ず、原料粉末として、粒径が７４μｍ（２００メッシ
ュ通過）以下のＡｌ合金粉末（Ａ２０２４：Ａｌ−4.3
wt% Ｃｕ−0.6 wt% Ｍｎ−1.5 wt% Ｍｇ）を準備した。
次に、該原料粉末を、表１に示す成形処理条件〔ρ（成
形体密度）／ρ ₀ （理論密度）〕の圧粉体または容器充
填状態とした。

【００５５】

【表１】

【００５６】次に、得られた圧粉体（被処理成形体）
に、表１に示す加熱条件で窒化処理を行った。なお、窒
化処理後、被処理成形体の一部を熱間コイニングにより
固化して試料断面の金属組織をＥＰＭＡで分析した結
果、何れも、成形体を構成するＡｌ合金粉末の表面に、
ＡｌとＮが主成分とする膜が生成されていることが確認
された。また、Ｘ線回折法により結晶構造の確認を行っ
た結果、Ａｌ合金粉末の表面に形成された膜は、稠密六
方晶のＡｌＮであることが確認された。すなわち、該膜
は、Ｍｇを含む化合物ではない。この結晶化したＡｌＮ
は、化学便覧によればモース硬度が９の非常に硬い物質
である。ここで、試料番号１の被処理成形体を窒素雰囲
気中で加熱処理した後の、試料表面の金属組織をＥＰＭ
Ａで分析した結果を、図１および図２に示す。

【００５７】次いで、熱間押出しを行った。熱間押出し
は、加熱温度５００℃、金型温度３５０℃、押出し比１
２で行い、Ａｌ合金粉末表面に形成されたＡｌＮを粉砕
した。その後、試料をＴ６処理（溶体化４９０℃、時効
１８０℃×８時間）を行い、本発明にかかる第１実施例
のＡｌＮ分散型Ａｌ合金複合材料部材を三種作製した
（試料番号：１〜３）。

【００５８】（性能評価試験）先ず、得られたＡｌ合金
複合部材のＡｌＮ体積率、硬さ、引張り強さ、および伸
びを測定した。その結果を、表２に示す。なお、ＡｌＮ
体積率は、押出し後の比重を測定し、本実施例のＡｌ合
金およびＡｌＮの比重から計算により求めた。また、硬
さは、ビッカース硬度計を用いて測定した。このとき、
荷重は１ｋｇとした。また、引張り強さは、万能試験機
により測定した。このとき、用いた試験片の直径は５ｍ
ｍ、標点間距離は３０ｍｍである。なお、該試験片製作
にあたっては、素材の押出し方向を試験片の引張り方向
とした。また、伸びは破断後の標点間距離を測定して求
めた。

【００５９】

【表２】

【００６０】次に、得られたＡｌ合金複合部材の断面の
金属組織を光学顕微鏡（倍率：１００倍）で観察した結
果を、試料番号１は図３に、試料番号２は図４に、試料
番号３は図５にそれぞれ示す。何れの場合もＡｌ合金粉
末表面に生成したＡｌＮが粉砕されて、ＡｌＮがＡｌ合
金マトリックス中に分散している様子が分かる。

【００６１】次に、得られたＡｌ合金複合材料部材につ
いて、ピンオンディスク法による耐摩耗性試験を行っ
た。ピン試験片には、本実施例により得られたＡｌ合金
複合材料部材を試験片に用い、ディスク材（相手材）に
はＳ５５Ｃ（Ｈｖ３００）を用いた。１００℃に保持し
たベースオイル（無添加鉱油）中において、面圧５０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² で、ピンをディスクに加圧接触させ、摺動
速度を０．３ｍ／ｓに設定し、３０分間摺動させ、その
後のピンおよびディスクの重量変化を測定して摩耗量を
求めた。得られた結果を、図６に示す。同図において、
横軸は試験片の種類を示し、縦軸はピンおよびディスク
の重量変化を示す。

【００６２】比較例１〜比較例３ 比較例として、本実施例と同種のＡｌ合金で窒化処理を
行っていない比較用Ａｌ合金部材（試料番号：Ｃ１）、
本実施例と同様のＡｌ合金粉末（Ａ２０２４）を用い２
％のＳｉＣ粉末（粒径２μｍ）を公知の粉末混合法によ
り分散させて得た比較用Ａｌ合金複合材料部材（試料番
号：Ｃ２）、および公知の耐摩耗Ａｌ合金（Ａｌ−１７
％Ｓｉ合金）部材（試料番号：Ｃ３）の３種を準備し
た。なお、試料番号Ｃ２の比較用Ａｌ合金複合材料部材
は、ＳｉＣ粉末とＡｌ合金粉末を混合後熱間加工して、
また、試料番号Ｃ３の耐摩耗Ａｌ合金は、急冷凝固粉末
を熱間加工して、それぞれ作製した。これらはＳｉなら
びにＳｉＣを分散させたＡｌ合金であり、現在耐摩耗性
材料として使われている。得られた比較用部材につい
て、試料番号Ｃ１については、上記本実施例と同様にし
てＡｌＮ体積率、硬さ、引張り強さ、および伸びを測定
した。得られた結果を、表２に併せて示す。また、比較
番号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３について、上記実施例と同様の耐
摩耗性試験も行った。得られた結果を、図６に併せて示
す。

【００６３】（性能評価試験結果）表２より明らかなよ
うに、本実施例により得られたＡｌ合金複合材料部材
は、ＡｌＮの体積率が大きいほど、伸びは低下している
が、硬さ、引張り強さは増加していることがわかる。な
お、これらの測定値は、比較例Ｃ１の窒化処理を行って
いない比較用部材（Ａ２０２４）に比べ、いずれも優れ
た値を示している。

【００６４】また、図６より明らかなように、本実施例
により得られたＡｌ合金複合材料部材は、摩耗量が少な
く、また相手材であるディスクもほとんど摩耗していな
いことが分かる。さらに、ＡｌＮの生成量が多くなるに
つれ、摩耗量が減少していることが分かる。なお、試料
番号Ｃ１およびＣ３の比較用部材は、何れも摩耗量が多
い。また、試料番号Ｃ２のＳｉＣ粉末を分散した比較用
複合部材は、摩耗量は殆どみられないものの、材料コス
トが高いという問題がある。

【００６５】以上より、本実施例の方法により、簡便に
しかも低コストでＡｌＮ分散型Ａｌ合金複合材料が得ら
れ、該複合材料は軽量でかつ優れた耐摩耗性を有してい
ることが分かる。なお、本実施例より、ＡｌＮ分散型Ａ
ｌ合金複合材料のＡｌＮの体積率が１０％以上の場合に
は、特に優れた特性を有していることが分かる。

【００６６】第２実施例 原料粉末として、Ｍｇの含有量が異なるＡｌ合金粉末を
４種類用意し、Ａｌ合金粉末をそれぞれ容器に充填し、
該原料粉末を成形体とした。次に、得られた被処理成形
体に、加熱条件を加熱温度５４０℃、加熱保持時間１時
間として、窒化物生成処理を行い、各粉末の重量変化率
を求めた（試料番号：４〜７）。得られた結果を、図７
に示す。なお、理論密度（ρ₀ ）に対する加熱前の成形
体密度（ρ）の比は、約５０％である。

【００６７】・試料番号４：Ａ２０２４ （Ａｌ−1.5 wt% Ｍｇ−4.3 wt% Ｃｕ−0.6 wt% Ｍｎ） ・試料番号５：Ａ５０５２ （Ａｌ−2.5 wt% Ｍｇ−0.25wt% Ｃｒ） ・試料番号６：Ａ６０６１ （Ａｌ−1.0 wt% Ｍｇ−0.27wt% Ｃｕ−0.6 wt% Ｓｉ−
0.2 wt% Ｃｒ） ・試料番号７：Ａ７４７５ （Ａｌ−2.5 wt% Ｍｇ−1.6 wt% Ｃｕ−5.6 wt% Ｚｎ−
0.26wt% Ｃｒ）

【００６８】窒化物生成処理後の被処理成形体につい
て、前記第１実施例と同様に試料断面の金属組織をＥＰ
ＭＡで分析した結果、何れも、成形体を構成するＡｌ合
金粉末の表面に、ＡｌとＮが主成分とする膜が生成され
ていることが確認された。また、Ｘ線回折を行った結
果、何れもＡｌＮであることが確認された。

【００６９】次いで、これら窒化処理成形体に対し、前
記第１実施例と同様に熱間押出しおよびＴ６処理を行
い、Ａｌ合金複合材料部材を四種作製した。この複合材
料部材は、何れの場合もＡｌ合金粉末表面に生成したＡ
ｌＮが粉砕されて、ＡｌＮが均一に分散しており、軽量
でかつ優れた耐摩耗性を有していることが確認された。

【００７０】比較例４〜比較例６ 比較のために、Ｍｇを含有しないＡｌ合金粉末を３種類
用意し、前記第２実施例と同様にしてＡｌ合金粉末をそ
れぞれ容器に充填し、加熱温度５４０℃、加熱保持時間
１時間として、窒化物生成処理を行い、各粉末の重量変
化率を求めた（試料番号：Ｃ４〜Ｃ６）。得られた結果
を、図７に併せて示す。なお、理論密度（ρ₀ ）に対す
る加熱前の成形体密度（ρ）の比は、約５０％である。

【００７１】（試験結果）図７より明らかなように、組
成中にＭｇを含むＡｌ合金（試料番号４〜試料番号７）
は、重量が増加、すなわちＡｌＮが多量に生成されてい
るが、組成中にＭｇを含まない比較用Ａｌ合金（試料番
号Ｃ４〜試料番号Ｃ６）は、重量がほとんど変化してい
ない。すなわち、ＡｌＮがほとんど生成されていないこ
とが分かる。

【００７２】第３実施例 前記第２実施例の試料番号４と同様のＡｌ合金粉末を用
意し、成形体の理論密度（ρ₀ ）に対する加熱前の成形
体密度（ρ）の比を代えた他は、上記第２実施例と同様
にして窒化物生成処理を行い、各粉末の重量変化率を求
めた（試料番号：８〜１２）。得られた結果を、図８に
示す。

【００７３】なお、窒化物生成処理後の被処理成形体に
ついて、前記第２実施例と同様に試料断面の金属組織を
ＥＰＭＡで分析した結果、何れも、成形体を構成するＡ
ｌ合金粉末の表面に、ＡｌとＮが主成分とする膜が生成
されていることが確認された。また、Ｘ線回折を行った
結果、何れもＡｌＮであることが確認された。

【００７４】次いで、これら窒化処理成形体に対し、前
記第２実施例と同様に熱間押出しおよびＴ６処理を行
い、Ａｌ合金複合材料部材を作製した。この複合材料部
材は、何れの場合もＡｌ合金粉末表面に生成したＡｌＮ
が粉砕されて、Ａｌ合金マトリックス中にＡｌＮが分散
しており、軽量でかつ耐摩耗性を有していることが確認
された。

【００７５】（試験結果）図８より明らかなように、圧
粉体の密度が低い、すなわち粉体間の空隙が多いほど、
ＡｌＮが多量に生成していることが分かる。しかし、本
実施例の場合、該密度比が６０％未満では、圧粉体の形
状を保持できず、圧粉体の搬送が困難であった。従っ
て、このような場合には、Ａｌ合金粉末を容器内に充填
するなど、形状を保持させる手段が必要であることが分
かった。また、８５％を越えると粉体内部にまで窒素ガ
スが侵入せず、均一なＡｌＮが生成されにくいことが分
かった。

【００７６】第４実施例 原料粉末として、粒径が７４μｍ（２００メッシュ通
過）以下のＡｌ合金粉末（Ａ２０２４：Ａｌ−4.3 wt%
Ｃｕ−0.6 wt% Ｍｎ−1.5 wt% Ｍｇ）を準備した。次
に、該該原料粉末を成形して圧粉体とした。次に、得ら
れた圧粉体（被処理成形体）に対し、加熱温度を５段階
に変化させ、加熱保持時間１時間として、窒化物生成処
理を行った（試料番号：１３〜１７）。なお、理論密度
（ρ₀ ）に対する加熱前の圧粉体密度（ρ）の比は、約
８４％であった。ここで、各試料の重量変化率を求め
た。得られた結果を、図９に示す。

【００７７】なお、窒化物生成処理後の被処理成形体に
ついて、前記第３実施例と同様に試料断面の金属組織を
ＥＰＭＡで分析した結果、何れも、成形体を構成するＡ
ｌ合金粉末の表面に、ＡｌとＮが主成分とする膜が生成
されていることが確認された。また、Ｘ線回折を行った
結果、何れもＡｌＮであることが確認された。

【００７８】次いで、これら窒化処理成形体に対し、前
記第３実施例と同様に熱間押出しおよびＴ６処理を行
い、Ａｌ合金複合材料部材を作製した。この複合材料部
材は、ＡｌＮの含有量に差異はあるが、何れの場合もＡ
ｌ合金粉末表面に生成したＡｌＮが粉砕されて、Ａｌ合
金マトリックス中にＡｌＮが分散していることが確認さ
れた。

【００７９】（試験結果）図９より明らかなように、本
実施例では、窒化処理における加熱温度が５４０℃付近
で重量変化率、すなわちＡｌＮの生成量ピークとなり、
該温度以上では減少していることが分かる。これは、高
温では、圧粉体の表層部は急速に窒化するが、反面それ
に伴う収縮によって、粉末間の空隙が閉じてしまい、内
部への窒素ガスの侵入を妨げ、内部の窒化を抑制するた
めであると考えられる。なお、Ａｌ合金粉末を単に容器
に充填して、本実施例と同様にして窒素雰囲気中で加熱
した結果、本実施例と同様の結果が得られていることが
分かった。

【００８０】第５実施例 原料粉末として、粒径が１４９μｍ以下のＡｌ合金粉末
（Ａ２０２４：Ａｌ−4.3 wt% Ｃｕ−0.6 wt% Ｍｎ−1.
5 wt% Ｍｇ）を準備した。次に、該原料粉末を、成形し
て圧粉体（φ３０×２３ mm ）とした。次に、得られた
圧粉体に対し、加熱温度を４６５℃（試料番号１８）、
４９０℃（試料番号１９）、５１０℃（試料番号２
０）、５３０℃（試料番号２１）とし、４段階の加熱保
持時間により、窒化物生成処理を行った。なお、理論密
度（ρ₀ ）に対する加熱前の圧粉体密度（ρ）の比は、
約６５％であった。

【００８１】窒化物生成処理後の被処理成形体につい
て、前記第１実施例と同様に試料断面の金属組織をＥＰ
ＭＡで分析した結果、何れも、成形体を構成するＡｌ合
金粉末の表面に、ＡｌとＮを主成分とする膜が生成され
ていることが確認された。また、Ｘ線回折を行った結
果、何れもＡｌＮであることが確認された。

【００８２】次いで、これら窒化処理成形体に対し、前
記第１実施例と同様に熱間押出しおよびＴ６処理を行
い、Ａｌ合金複合材料部材を作製した。得られた複合材
料部材のＡｌＮ体積率について、前記第１実施例と同様
にして求めた。得られた結果について、各加熱温度にお
ける加熱時間と窒化物の体積率との関係を、図１０に示
す。また、この複合材料部材は、何れの場合もＡｌ合金
粉末表面に生成したＡｌＮが粉砕されて、ＡｌＮが均一
に分散しており、軽量でかつ優れた耐摩耗性を有してい
ることが確認された。

【００８３】（試験結果）図１０より明らかなように、
本実施例では、窒化物生成工程における加熱保持時間が
１時間の場合には、加熱保持温度が高いほど、窒化物の
生成量が多くなっている。しかし、加熱保持時間が１６
時間の場合には、加熱保持温度が低いほど、窒化物の生
成量が多くなっている。しかも、加熱温度が４６５℃の
場合には、窒化物の生成量が約３０体積％と多量であっ
た。これは、加熱温度が低いほど、加熱時の焼結に伴う
成形体の収縮が抑えられるため、窒化速度が遅く、長時
間の加熱保持を必要とはするが、成形体内部への窒素の
供給を長時間にわたって十分に行うことができるため、
多量の窒化物を生成できるものと考えられる。

【００８４】第６実施例 原料粉末として、粒径が１４９μｍ以下のＡｌ合金粉末
（Ａ２０２４：Ａｌ−4.3 wt% Ｃｕ−0.6 wt% Ｍｎ−1.
5 wt% Ｍｇ）を準備した。次に、該原料粉末を、成形し
て圧粉体（φ３０×２３ mm ）とした。次に、得られた
圧粉体に、加熱条件を加熱温度４９０℃で加熱保持し
て、窒化物生成処理を行い、保持時間と圧粉体の温度の
変化との関係を調べた（試料番号：２２）。なお、理論
密度（ρ₀）に対する加熱前の圧粉体密度（ρ）の比
は、約６５％であった。

【００８５】図１１より明らかなように、Ａｌの窒化反
応は発熱反応であるため、窒化の進行とともに圧粉体の
温度が上昇し、窒化反応が促進される。しかし、成形体
の温度上昇に伴って、成形体の収縮量も大きくなるた
め、成形体内部に窒素ガスが供給されなくなり、その後
窒化反応が抑制される。この発熱現象も、窒化物の生成
を抑制する原因となっている。

【００８６】第７実施例 第６実施例と同様の原料粉末を用い、窒化物生成工程に
おける加熱時間を種々変えて窒化物生成処理を行った
後、窒化処理成形体に対して前記第１実施例と同様に熱
間押出しおよびＴ６処理を行い、Ａｌ合金複合材料部材
を作製した。得られた複合材料部材は、何れの場合もＡ
ｌ合金粉末表面に生成したＡｌＮが粉砕されて、ＡｌＮ
が均一に分散しており、軽量でかつ優れた耐摩耗性を有
していることが確認された。

【００８７】ここで、前記第６実施例の図１１における
成形体の温度が上昇し始めるまでの加熱保持時間（潜伏
期間とする：窒化反応開始までの時間）と、加熱保持温
度との関係を、図１２に示す。同図より明らかなよう
に、加熱温度が４５０℃未満では多量の窒化物を生成す
るのに必要な加熱保持時間は数十時間と考えられ、実用
には適さないことが分かる。

【００８８】第８実施例 原料粉末として、粒径が１４９μｍ以下のＡｌ合金粉末
（Ａ２０２４：Ａｌ−4.3 wt% Ｃｕ−0.6 wt% Ｍｎ−1.
5 wt% Ｍｇ）を準備した。次に、該原料粉末を、成形し
て圧粉体（φ３０×２３ mm ）とした。次に、得られた
圧粉体に対し、先ず、５００℃で１時間加熱した後、加
熱温度を４８０℃に下げて３時間保持し窒化物生成処理
を行った。なお、理論密度（ρ₀ ）に対する加熱前の圧
粉体密度（ρ）の比は、約６５％であった。

【００８９】窒化物生成処理後の被処理成形体につい
て、前記第１実施例と同様に試料断面の金属組織をＥＰ
ＭＡで分析した結果、何れも、成形体を構成するＡｌ合
金粉末の表面に、ＡｌとＮが主成分とする膜が生成され
ていることが確認された。また、Ｘ線回折を行った結
果、何れもＡｌＮであることが確認された。

【００９０】次いで、これら窒化処理成形体に対し、前
記第１実施例と同様に熱間押出しおよびＴ６処理を行
い、Ａｌ合金複合材料部材を作製した。得られた複合材
料部材のＡｌＮ体積率について、前記第１実施例と同様
にして求めた。その結果、ＡｌＮの体積率は約３０％で
あった。また、この複合材料部材は、Ａｌ合金粉末表面
に生成したＡｌＮが粉砕されて、ＡｌＮがより均一に分
散しており、軽量でかつた大変優れた耐摩耗性を有して
いることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例において得られた窒化処理
後の成形体の断面の金属組織をＥＰＭＡで分析した結果
を示す図である（Ａｌ−Ｋα線像）。

【図２】本発明の第１実施例において得られた窒化処理
後の成形体の断面の金属組織をＥＰＭＡで分析した結果
を示す図である（Ｎ−Ｋα線像）。

【図３】本発明の第１実施例において得られたＡｌ合金
複合部材（試料番号：２）の断面の金属組織を示す光学
顕微鏡写真図（倍率：４００倍）である。

【図４】本発明の第１実施例において得られたＡｌ合金
複合部材（試料番号：３）の断面の金属組織を示す光学
顕微鏡写真図（倍率：４００倍）である。

【図５】本発明の第１実施例において得られたＡｌ合金
複合部材（試料番号：４）の断面の金属組織を示す光学
顕微鏡写真図（倍率：４００倍）である。

【図６】本発明の第１実施例において得られたＡｌ合金
複合部材の耐摩耗性試験結果を示す図である。

【図７】本発明の第２実施例において得られた窒化処理
後の成形体のＡｌＮ生成量を示す図である。

【図８】本発明の第３実施例において得られた窒化処理
後の成形体の、理論密度に対する加熱前の成形体の密度
比と重量変化率（ＡｌＮ生成量）の関係を示す図であ
る。

【図９】本発明の第４実施例において得られた窒化処理
後の成形体の、加熱温度と重量変化（ＡｌＮ生成量）の
関係を示す図である。

【図10】本発明の第５実施例において得られたＡｌ合金
複合合金部材の、ＡｌＮ体積率と加熱温度・加熱時間の
関係を示す図である。

【図11】本発明の第６実施例の窒化物生成工程におい
て、圧粉体を加熱処理したときの加熱保持時間と該圧粉
体温度との関係を示す線図である。

【図12】本発明の第７実施例の窒化物生成工程におい
て、圧粉体を加熱処理したときの窒化反応開始までの時
間を加熱温度に対して示した線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川浦 宏之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｇを含有するアルミニウム合金粉末を
   準備する原料粉末準備工程と、 該原料粉末準備工程により得られた原料粉末を窒素含有
   雰囲気中で加熱し、該原料粉末の表面部に窒化物を生成
   させる窒化物生成工程と、 該窒化物生成工程により得られた粉末を所定の形状に熱
   間加工する熱間加工工程と、 からなることを特徴とするＡｌＮ分散型アルミニウム合
   金複合材料の製造方法。
2. 【請求項２】 窒化物生成工程における窒素含有雰囲気
   中での加熱温度が、５００℃〜６００℃の範囲内である
   ことを特徴とする請求項１記載のＡｌＮ分散型アルミニ
   ウム合金複合材料の製造方法。
3. 【請求項３】 窒化物生成工程における窒素含有雰囲気
   中での加熱温度が、４５０℃以上５００℃未満の範囲内
   であることを特徴とする請求項１記載のＡｌＮ分散型ア
   ルミニウム合金複合材料の製造方法。
4. 【請求項４】 窒化物生成工程が、窒素含有雰囲気中で
   かつ４８０℃以上の温度範囲内で加熱を行う第１加熱処
   理工程と、窒素含有雰囲気中でかつ４５０℃以上５００
   ℃未満の前記第１加熱処理工程での加熱温度よりも低い
   温度範囲内で加熱を行う第２加熱処理工程と、からなる
   ことを特徴とする請求項１記載のＡｌＮ分散型アルミニ
   ウム合金複合材料の製造方法。