JPH0768350A - 均一で、且つ微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属塊状物の製造方法 - Google Patents
均一で、且つ微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属塊状物の製造方法Info
- Publication number
- JPH0768350A JPH0768350A JP23927193A JP23927193A JPH0768350A JP H0768350 A JPH0768350 A JP H0768350A JP 23927193 A JP23927193 A JP 23927193A JP 23927193 A JP23927193 A JP 23927193A JP H0768350 A JPH0768350 A JP H0768350A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 均一で、且つ微細な金属組織を持つ機械的特
性の優れたAl合金塊状物を得る。 【構成】 Al合金組成の溶湯Mを、他物に接触させる
ことなく線状に流下させて、その線状溶湯流Msの下流
側を過冷状態にする。過冷状態の溶湯を純銅製板状冷却
部材4上に堆積させつつ凝固させる。これにより全体に
亘り著しく高い凝固速度が得られる。
性の優れたAl合金塊状物を得る。 【構成】 Al合金組成の溶湯Mを、他物に接触させる
ことなく線状に流下させて、その線状溶湯流Msの下流
側を過冷状態にする。過冷状態の溶湯を純銅製板状冷却
部材4上に堆積させつつ凝固させる。これにより全体に
亘り著しく高い凝固速度が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属塊状物、特に、均一
で、且つ微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属
塊状物の製造方法に関する。
で、且つ微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属
塊状物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】所定の体積を持つ金属塊状物を製造する
場合、例えば、従来より金型鋳造法が適用される。
場合、例えば、従来より金型鋳造法が適用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金型鋳
造法によると、金属塊状物表層部の金属組織は微細化さ
れるが、心部のそれは粗大化するため、金属塊状物全体
に亘ってその金属組織を均一微細化することができな
い、という問題がある。
造法によると、金属塊状物表層部の金属組織は微細化さ
れるが、心部のそれは粗大化するため、金属塊状物全体
に亘ってその金属組織を均一微細化することができな
い、という問題がある。
【0004】本発明は前記に鑑み、過冷現象を利用する
ことによって、均一で、且つ微細な金属組織を持つ機械
的特性の優れた金属塊状物を容易に得ることのできる前
記製造方法を提供することを目的とする。
ことによって、均一で、且つ微細な金属組織を持つ機械
的特性の優れた金属塊状物を容易に得ることのできる前
記製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属塊状物
の製造方法は、溶湯を、他物に接触させることなく線状
に流下させて、その線状溶湯流の下流側を過冷状態に
し、その過冷状態の溶湯を冷却部材上に堆積させつつ凝
固させることを特徴とする。
の製造方法は、溶湯を、他物に接触させることなく線状
に流下させて、その線状溶湯流の下流側を過冷状態に
し、その過冷状態の溶湯を冷却部材上に堆積させつつ凝
固させることを特徴とする。
【0006】
【作用】線状溶湯流は、他物に接触することなく流下す
るので、その下流側は核生成を生じることなく降温して
過冷状態となる。その過冷状態の溶湯を冷却部材上に堆
積させつつ凝固させると、塊状化が達成されると共に全
体に亘り著しく高い凝固速度を得て金属組織の均一化お
よび微細化が達成される。
るので、その下流側は核生成を生じることなく降温して
過冷状態となる。その過冷状態の溶湯を冷却部材上に堆
積させつつ凝固させると、塊状化が達成されると共に全
体に亘り著しく高い凝固速度を得て金属組織の均一化お
よび微細化が達成される。
【0007】
〔実施例1〕Al合金として、組成がAl92Fe5 Y3
(数値は原子%)であるものを選択した。そのAl合金
の液相線温度T1 は、示差熱分析(DTA)の結果、9
47℃であることが判明した。
(数値は原子%)であるものを選択した。そのAl合金
の液相線温度T1 は、示差熱分析(DTA)の結果、9
47℃であることが判明した。
【0008】図1は、金属塊状物、この実施例ではAl
合金塊状物を得るための製造装置を示し、その装置は、
底面に直径0.3mmの噴射口1を有するグラファイト製
ノズル2と、そのノズル2を囲繞する高周波コイル3
と、ノズル2の下方に配設された純銅製板状冷却部材4
とを有する。この場合、ノズル2および冷却部材4間の
間隔は変更し得るようになっている。またノズル2、冷
却部材4等はAr雰囲気中に保持され、その雰囲気圧は
−20mmHgに設定された。
合金塊状物を得るための製造装置を示し、その装置は、
底面に直径0.3mmの噴射口1を有するグラファイト製
ノズル2と、そのノズル2を囲繞する高周波コイル3
と、ノズル2の下方に配設された純銅製板状冷却部材4
とを有する。この場合、ノズル2および冷却部材4間の
間隔は変更し得るようになっている。またノズル2、冷
却部材4等はAr雰囲気中に保持され、その雰囲気圧は
−20mmHgに設定された。
【0009】Al合金塊状物の製造に当っては、前記A
l合金5gをノズル2内に投入し、次いで高周波コイル
3に通電して溶解し、温度1000℃のAl合金組成の
溶湯Mを調製した。
l合金5gをノズル2内に投入し、次いで高周波コイル
3に通電して溶解し、温度1000℃のAl合金組成の
溶湯Mを調製した。
【0010】その後、溶湯Mに0.3kgf/cm2 の加圧
力Pを作用させて、その溶湯Mをノズル2の噴射口1よ
り他物に接触させることなく線状に流下させ、噴射口1
によって直径dを0.3mmに設定された線状溶湯流Ms
をその下流側より冷却部材4上に堆積させつつ凝固させ
た。
力Pを作用させて、その溶湯Mをノズル2の噴射口1よ
り他物に接触させることなく線状に流下させ、噴射口1
によって直径dを0.3mmに設定された線状溶湯流Ms
をその下流側より冷却部材4上に堆積させつつ凝固させ
た。
【0011】このようにして得られたAl合金塊状物
は、直径約15mm、厚さ約8mmのボタン形に形成されて
いた。
は、直径約15mm、厚さ約8mmのボタン形に形成されて
いた。
【0012】この場合、線状溶湯流Msの下流側の温度
はノズル2からの距離が増すに従って低下するが、冷却
部材4上に流下した溶湯を過冷状態にするためにはノズ
ル2および冷却部材4間の間隔、したがって線状溶湯流
Msの流下距離Dを一定値以上に設定しなければならな
い。また冷却部材4上に流下した溶湯の過冷度Du(A
l合金の液相線温度T1 から冷却部材4上に流下した溶
湯の温度T2 を引いた値、即ち、T1 −T2 )は、線状
溶湯流Msの流下距離Dが前記一定値を超えて長くなる
に従って大きくなる。
はノズル2からの距離が増すに従って低下するが、冷却
部材4上に流下した溶湯を過冷状態にするためにはノズ
ル2および冷却部材4間の間隔、したがって線状溶湯流
Msの流下距離Dを一定値以上に設定しなければならな
い。また冷却部材4上に流下した溶湯の過冷度Du(A
l合金の液相線温度T1 から冷却部材4上に流下した溶
湯の温度T2 を引いた値、即ち、T1 −T2 )は、線状
溶湯流Msの流下距離Dが前記一定値を超えて長くなる
に従って大きくなる。
【0013】そこで、線状溶湯流Msの流下距離Dを種
々変更し、また前記方法に則って複数のAl合金塊状物
を製造した。さらに各流下距離Dについて、冷却部材4
上に流下した溶湯の温度T2 を熱電対を用いて測定し
た。
々変更し、また前記方法に則って複数のAl合金塊状物
を製造した。さらに各流下距離Dについて、冷却部材4
上に流下した溶湯の温度T2 を熱電対を用いて測定し
た。
【0014】また各Al合金塊状物を、その厚さ方向に
二等分し、その一方の半体の断面についてビッカース硬
さHvを測定した。ビッカース硬さHvの測定は、荷重
300gfにて、任意の20ポイントについて行われ、
最大値および最小値を求め、またそれらから平均値を求
めた。
二等分し、その一方の半体の断面についてビッカース硬
さHvを測定した。ビッカース硬さHvの測定は、荷重
300gfにて、任意の20ポイントについて行われ、
最大値および最小値を求め、またそれらから平均値を求
めた。
【0015】表1は、各種Al合金塊状物(1)〜(1
2)に関する線状溶湯流Msの流下距離D、冷却部材4
上に流下した溶湯の温度T2 、その溶湯の過冷度Duお
よびビッカース硬さHvをそれぞれ示す。
2)に関する線状溶湯流Msの流下距離D、冷却部材4
上に流下した溶湯の温度T2 、その溶湯の過冷度Duお
よびビッカース硬さHvをそれぞれ示す。
【0016】
【表1】 表1において、Al合金塊状物(1),(2)は過冷状
態を経ずに凝固したものであるが、他のAl合金塊状物
(3)〜(12)は過冷状態を経て凝固したものであ
る。
態を経ずに凝固したものであるが、他のAl合金塊状物
(3)〜(12)は過冷状態を経て凝固したものであ
る。
【0017】図2は、Al合金塊状物(1)の金属組織
を示す顕微鏡写真(400倍)であり、図3は、Al合
金塊状物(9)の金属組織を示す顕微鏡写真(400
倍)である。図1および図2を比較すると、過冷状態を
経て凝固したAl合金塊状物(9)の金属組織は、過冷
状態を経ずに凝固したAl合金塊状物(1)のそれに比
べて均一で、且つ微細であることが判る。
を示す顕微鏡写真(400倍)であり、図3は、Al合
金塊状物(9)の金属組織を示す顕微鏡写真(400
倍)である。図1および図2を比較すると、過冷状態を
経て凝固したAl合金塊状物(9)の金属組織は、過冷
状態を経ずに凝固したAl合金塊状物(1)のそれに比
べて均一で、且つ微細であることが判る。
【0018】図4は、表1に基づいて過冷度Duとビッ
カース硬さHvとの関係をグラフ化したものである。図
4から明らかなように、過冷状態を経て凝固したAl合
金塊状物(3)〜(12)は、過冷状態を経ずに凝固し
たAl合金塊状物(1),(2)に比べて、金属組織の
均一微細化に伴い硬さが向上しており、したがって高強
度化が図られている。特に、過冷度DuをDu≧100
℃に設定すると、強度向上効果が一層顕著となる。
カース硬さHvとの関係をグラフ化したものである。図
4から明らかなように、過冷状態を経て凝固したAl合
金塊状物(3)〜(12)は、過冷状態を経ずに凝固し
たAl合金塊状物(1),(2)に比べて、金属組織の
均一微細化に伴い硬さが向上しており、したがって高強
度化が図られている。特に、過冷度DuをDu≧100
℃に設定すると、強度向上効果が一層顕著となる。
【0019】〔実施例2〕Al合金として、組成がAl
90Fe6 Ti2 Si2 (数値は原子%)であるものを選
択した。そのAl合金の液相線温度T1 は、示差熱分析
(DTA)の結果、990℃であることが判明した。
90Fe6 Ti2 Si2 (数値は原子%)であるものを選
択した。そのAl合金の液相線温度T1 は、示差熱分析
(DTA)の結果、990℃であることが判明した。
【0020】図1の製造装置において、ノズル2の噴射
口1の直径、溶湯Mに対する加圧力Pおよび流下距離D
を種々変更し、また溶湯の温度を1050℃に設定し、
さらに前記方法に則って複数のAl合金塊状物を製造し
た。また実施例1と同様に各種測定を行った。
口1の直径、溶湯Mに対する加圧力Pおよび流下距離D
を種々変更し、また溶湯の温度を1050℃に設定し、
さらに前記方法に則って複数のAl合金塊状物を製造し
た。また実施例1と同様に各種測定を行った。
【0021】表2は、各種Al合金塊状物(1)〜(1
5)に関するノズル2の噴射口1の直径、溶湯に対する
加圧力P、線状溶湯流Msの流下距離D、冷却部材4上
に流下した溶湯の温度T2 、その溶湯の過冷度Duおよ
びビッカース硬さHvをそれぞれ示す。
5)に関するノズル2の噴射口1の直径、溶湯に対する
加圧力P、線状溶湯流Msの流下距離D、冷却部材4上
に流下した溶湯の温度T2 、その溶湯の過冷度Duおよ
びビッカース硬さHvをそれぞれ示す。
【0022】
【表2】 表2より、過冷度Duの増加に伴い硬さが大となり、A
l合金塊状物の金属組織の均一微細化が図られて強度が
向上することが判る。
l合金塊状物の金属組織の均一微細化が図られて強度が
向上することが判る。
【0023】ただし、噴射口1の直径、したがって線状
溶湯流Msの直径dがd=3.5mmになると、その線状
溶湯流Msの表層部および心部間に温度差が生じるた
め、硬さに僅かながらばらつきを生じる。したがって、
線状溶湯流Msの直径dは、d≦3.0mmであることが
好ましい。
溶湯流Msの直径dがd=3.5mmになると、その線状
溶湯流Msの表層部および心部間に温度差が生じるた
め、硬さに僅かながらばらつきを生じる。したがって、
線状溶湯流Msの直径dは、d≦3.0mmであることが
好ましい。
【0024】なお、実施例1,2は、Al合金よりなる
塊状物の製造について述べられているが、本発明は、A
l、Mg、Mg合金、Ti、Ti合金、Fe、Fe合金
等よりなる塊状物の製造にも適用される。
塊状物の製造について述べられているが、本発明は、A
l、Mg、Mg合金、Ti、Ti合金、Fe、Fe合金
等よりなる塊状物の製造にも適用される。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、線状溶湯流の下流側に
生じる過冷現象を利用することによって、均一で、且つ
微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属塊状物を
容易に得ることができる。
生じる過冷現象を利用することによって、均一で、且つ
微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属塊状物を
容易に得ることができる。
【図1】Al合金塊状物製造装置の概略図である。
【図2】Al合金塊状物の一例における金属組織を示す
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図3】Al合金塊状物の他例における金属組織を示す
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図4】過冷度とビッカース硬さとの関係を示すグラフ
である。
である。
M 溶湯 Ms 線状溶湯流 4 冷却部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀村 弘幸 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住宅 11−806
Claims (3)
- 【請求項1】 溶湯を、他物に接触させることなく線状
に流下させて、その線状溶湯流の下流側を過冷状態に
し、その過冷状態の溶湯を冷却部材上に堆積させつつ凝
固させることを特徴とする均一で、且つ微細な金属組織
を持つ機械的特性の優れた金属塊状物の製造方法。 - 【請求項2】 前記溶湯は、Al合金組成の溶湯であっ
て、前記冷却部材上に流下した前記溶湯の過冷度Duは
Du≧100℃である、請求項1記載の均一で、且つ微
細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属塊状物の製
造方法。 - 【請求項3】 前記線状溶湯流の直径dはd≦3.0mm
である、請求項2記載の均一で、且つ微細な金属組織を
持つ機械的特性の優れた金属塊状物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23927193A JPH0768350A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 均一で、且つ微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属塊状物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23927193A JPH0768350A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 均一で、且つ微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属塊状物の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0768350A true JPH0768350A (ja) | 1995-03-14 |
Family
ID=17042279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23927193A Pending JPH0768350A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 均一で、且つ微細な金属組織を持つ機械的特性の優れた金属塊状物の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0768350A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003071546A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-11 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム鋳塊およびその連続鋳造方法ならびに前記アルミニウム鋳塊を用いた電解コンデンサの電極用アルミニウム箔の製造方法 |
-
1993
- 1993-09-01 JP JP23927193A patent/JPH0768350A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003071546A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-11 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム鋳塊およびその連続鋳造方法ならびに前記アルミニウム鋳塊を用いた電解コンデンサの電極用アルミニウム箔の製造方法 |
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