JPS62199740A - Ａｌ合金複合材料 - Google Patents
Ａｌ合金複合材料Info
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- JPS62199740A JPS62199740A JP4233886A JP4233886A JPS62199740A JP S62199740 A JPS62199740 A JP S62199740A JP 4233886 A JP4233886 A JP 4233886A JP 4233886 A JP4233886 A JP 4233886A JP S62199740 A JPS62199740 A JP S62199740A
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は、自′勅車や航空機等のエンジン部品や電算機
、医療用機器等の分野において利用される、比強度、比
弾性、耐熱性等の優れたＡｌ合金複合材料に関するもの
である。
、医療用機器等の分野において利用される、比強度、比
弾性、耐熱性等の優れたＡｌ合金複合材料に関するもの
である。
［従来の技術］
比強度、比弾性、耐熱性、耐摩耗性等の優れた新材料と
して金属基複合材料が知られており、その１つとしてＡ
ｌ合金マトリックスにＳｉＣウィスカーまたはＳｉＣ繊
維を強化材として添加したＡｌ合金複合材料が注目を集
めている。
して金属基複合材料が知られており、その１つとしてＡ
ｌ合金マトリックスにＳｉＣウィスカーまたはＳｉＣ繊
維を強化材として添加したＡｌ合金複合材料が注目を集
めている。
ところで公知の上記Ａｌ合金複合材料は、マトリックス
を構成するＡｔ合金として従来から知られたＡＣ４Ｃ材
、６０６１材、２０１４材等の既存Ａｌ合金を単に選択
使用しただけのものであって、ＳｉＣウィスカーやＳｉ
Ｃ繊維との複合特性乃至複合効果を十分に考慮したうえ
でＡｌ合金組成を定めたものではない。その為これらの
Ａｌ合金をマトリックスとする複合材料の機械的特性は
、鍛造したままの状態では十分なものとは言えない。
を構成するＡｔ合金として従来から知られたＡＣ４Ｃ材
、６０６１材、２０１４材等の既存Ａｌ合金を単に選択
使用しただけのものであって、ＳｉＣウィスカーやＳｉ
Ｃ繊維との複合特性乃至複合効果を十分に考慮したうえ
でＡｌ合金組成を定めたものではない。その為これらの
Ａｌ合金をマトリックスとする複合材料の機械的特性は
、鍛造したままの状態では十分なものとは言えない。
そこで該複合材料においては熱処理を施して機械的特性
の改善を図っているが、熱処理（溶体化生時効処理）に
は相当の時間を要する為その分生産性が低下する他、熱
処理の為の加熱装置並びに熱エネルギーを必要とするの
で製品複合材料の生産コストも高くなる。
の改善を図っているが、熱処理（溶体化生時効処理）に
は相当の時間を要する為その分生産性が低下する他、熱
処理の為の加熱装置並びに熱エネルギーを必要とするの
で製品複合材料の生産コストも高くなる。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしＳｉＣウィスカーやＳｉＣ繊維は強化材として特
殊な素材であり、これらの特異な物理的、化学的性質を
考えれば、マトリックス成分となるＡｌ合金についても
最適の成分組成のものを選び出す必要があるものと考え
られる。本発明はこうした着想を工業的規模で活用する
ことのできる技術を提供しようとするものであって、そ
の目的は、ＳｉＣウィスカーまたはＳｉＣ繊維との複合
に最も適したＡｌ合金の組成を明らかにし、熱処理をし
なくとも優れた機械的特性を発揮し得るようなＡｌ合金
複合材料を提供しようとする点にある。
殊な素材であり、これらの特異な物理的、化学的性質を
考えれば、マトリックス成分となるＡｌ合金についても
最適の成分組成のものを選び出す必要があるものと考え
られる。本発明はこうした着想を工業的規模で活用する
ことのできる技術を提供しようとするものであって、そ
の目的は、ＳｉＣウィスカーまたはＳｉＣ繊維との複合
に最も適したＡｌ合金の組成を明らかにし、熱処理をし
なくとも優れた機械的特性を発揮し得るようなＡｌ合金
複合材料を提供しようとする点にある。
［問題点を解決する為の手段］
本発明に係るＡｌ合金複合材料の構成は、ＳｉＣウィス
カーまたはＳｉＣ繊維を強化材とする複合材料であって
、マトリックスが、３〜７％（重量％：以下同じ）のＣ
ｕと０．５〜３％のＭｇを含み、残部がＡｌおよび不可
避不純物からなるものであるところに要旨が存在する。
カーまたはＳｉＣ繊維を強化材とする複合材料であって
、マトリックスが、３〜７％（重量％：以下同じ）のＣ
ｕと０．５〜３％のＭｇを含み、残部がＡｌおよび不可
避不純物からなるものであるところに要旨が存在する。
し作用］
従来のＡｌ合金複合材料は、溶湯鍛造のままの状態で機
械的特性値が低く、十分な機械的特性を有するＡｌ合金
複合材料を得ようとすれば熱処理即ち溶体処理に加えて
時効処理を施す必要があった。この様に溶湯鍛造の段階
での機械的特性値が低い理由の１つは、前述の如く上記
Ａｌ合金複合材料におけるマトリックス用Ａｌ合金が複
合材料用として十分に検討されたものではなく、既存の
Ａｌ合金の中から適当に選択したに過ぎないものであっ
たからと考えられる。そこで本発明者等は、生産コスト
上昇の原因となっている熱処理を省略した場合でも十分
な機械的特性を示すＡｌ合金複合材料を得る為には、Ｓ
ｉＣ系複合材料として適当な組成を持つ新規なトマトリ
ックス用Ａｌ合金を開発する必要があるとの考えを持つ
に至った。
械的特性値が低く、十分な機械的特性を有するＡｌ合金
複合材料を得ようとすれば熱処理即ち溶体処理に加えて
時効処理を施す必要があった。この様に溶湯鍛造の段階
での機械的特性値が低い理由の１つは、前述の如く上記
Ａｌ合金複合材料におけるマトリックス用Ａｌ合金が複
合材料用として十分に検討されたものではなく、既存の
Ａｌ合金の中から適当に選択したに過ぎないものであっ
たからと考えられる。そこで本発明者等は、生産コスト
上昇の原因となっている熱処理を省略した場合でも十分
な機械的特性を示すＡｌ合金複合材料を得る為には、Ｓ
ｉＣ系複合材料として適当な組成を持つ新規なトマトリ
ックス用Ａｌ合金を開発する必要があるとの考えを持つ
に至った。
本発明者等はこうした着想を実現すべく色々実験を進め
るうち、適量のＣｕを含むＡｌ−Ｃｕ合金又は適量のＭ
ｇを含むＡｌ−Ｍｇ合金を上記複合材料用のＡｌ合金と
して選定してやれば、鋳造のままでも優れた機械的特性
を示す複合材料が得られることを見出し、夫々光に特許
出願を済ませた。ところがその後更に研究を進めたとこ
ろ、適量のＣｕとＭｇを同時に含有するＡｌ−Ｃｕ−Ｍ
ｇ合金をマトリックスとして使用すれば、溶湯鍛造した
ままの状態で従来品に勝る優れた機械的特性が発揮され
ることを知り、ここに本発明の完成を見た。即ち本発明
では、ＳｉＣウィスカーまたはＳｉＣ繊維からなる強化
材と複合して使用されるマトリックス成分として特定成
分組成のＡｌ− Ｃｕ −Ｍ ｇ合金を選択してなると
ころに最大の特徴を有するものであり、Ａｌ合金の成分
組成を特定した理由は次の通りである。
るうち、適量のＣｕを含むＡｌ−Ｃｕ合金又は適量のＭ
ｇを含むＡｌ−Ｍｇ合金を上記複合材料用のＡｌ合金と
して選定してやれば、鋳造のままでも優れた機械的特性
を示す複合材料が得られることを見出し、夫々光に特許
出願を済ませた。ところがその後更に研究を進めたとこ
ろ、適量のＣｕとＭｇを同時に含有するＡｌ−Ｃｕ−Ｍ
ｇ合金をマトリックスとして使用すれば、溶湯鍛造した
ままの状態で従来品に勝る優れた機械的特性が発揮され
ることを知り、ここに本発明の完成を見た。即ち本発明
では、ＳｉＣウィスカーまたはＳｉＣ繊維からなる強化
材と複合して使用されるマトリックス成分として特定成
分組成のＡｌ− Ｃｕ −Ｍ ｇ合金を選択してなると
ころに最大の特徴を有するものであり、Ａｌ合金の成分
組成を特定した理由は次の通りである。
Ｃｕ：３〜７％
Ｃｕは、溶湯鍛造を行なった段階における複合材料の機
械的特性を保証するうえで欠くことのできない成分であ
り、熱処理なしでも初期の強度を確保する為には３％以
上含有させなければならない。しかしＣｕ量が７％を超
えると、マトリックス中にＣｕ Ａ １２からなる金属
間化合物が大量に生成ル靭性が低下する。Ｃｕのより好
ましい含有率は３〜５％の範囲である。
械的特性を保証するうえで欠くことのできない成分であ
り、熱処理なしでも初期の強度を確保する為には３％以
上含有させなければならない。しかしＣｕ量が７％を超
えると、マトリックス中にＣｕ Ａ １２からなる金属
間化合物が大量に生成ル靭性が低下する。Ｃｕのより好
ましい含有率は３〜５％の範囲である。
Ｍ ｇ ： ０．５ 〜３％
Ｍｇは溶湯鍛造を行なったままの状態でも良好な機械的
性質を与える成分であり、殊に鍛造時の熱履歴によって
複合材料の強度を著しく高める作用がある。こうした作
用を有効に発揮させる為には０．５％以上含有させなけ
ればならないが、３％を超えるとむしろ強度を低下させ
る方向に作用する様になるので、３％以下に抑えなけれ
ばならない。Ｍｇのより好ましい含有率は１％前・後で
ある。
性質を与える成分であり、殊に鍛造時の熱履歴によって
複合材料の強度を著しく高める作用がある。こうした作
用を有効に発揮させる為には０．５％以上含有させなけ
ればならないが、３％を超えるとむしろ強度を低下させ
る方向に作用する様になるので、３％以下に抑えなけれ
ばならない。Ｍｇのより好ましい含有率は１％前・後で
ある。
上記の如く定めた含有率範囲においては、Ｃｕ及びＭｇ
が相互に悪影響を及ぼしあう様な恐れはなく、むしろ両
者の効果が相加的乃至相剰的に発揮され、鍛造のままの
状態でも優れた機械的特性を示す複合材料が得られる。
が相互に悪影響を及ぼしあう様な恐れはなく、むしろ両
者の効果が相加的乃至相剰的に発揮され、鍛造のままの
状態でも優れた機械的特性を示す複合材料が得られる。
上記Ａｌ合金中に含まれる不可避不純物としてはＳｉ、
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ等が挙げられるが、これらはマトリッ
クスの延性を低下させるので、会計士を１％未満に抑え
ることが望まれる。この他本発明ではＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ
合金中に０，２％程度以下のＴｉやＢを添加し、結晶粒
を微細化させて機械的特性を更に改善することも可能で
ある。
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ等が挙げられるが、これらはマトリッ
クスの延性を低下させるので、会計士を１％未満に抑え
ることが望まれる。この他本発明ではＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ
合金中に０，２％程度以下のＴｉやＢを添加し、結晶粒
を微細化させて機械的特性を更に改善することも可能で
ある。
尚本発明では、前述の如く熱処理及び時効処理なしで優
れた機械的特性を確保したところに特徴を有するもので
あるが、本発明複合材料を構成するＡｌ合金マトリック
ス中に含まれているＭｇは溶体化処理や時効処理によっ
て複合材料の機械的特性を一段と高める作用も有してい
るので、より高度の強度特性が求められている場合は、
溶体化処理及び時効処理を付加することによってこれら
の要望に応じることもできる。
れた機械的特性を確保したところに特徴を有するもので
あるが、本発明複合材料を構成するＡｌ合金マトリック
ス中に含まれているＭｇは溶体化処理や時効処理によっ
て複合材料の機械的特性を一段と高める作用も有してい
るので、より高度の強度特性が求められている場合は、
溶体化処理及び時効処理を付加することによってこれら
の要望に応じることもできる。
上記Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金をマトリックスとする本発明
複合材料の成形法自体は一切制限されず、公知の方法を
適宜採用することができるが、最も一般的なのはＳｉＣ
ウィスカー又はＳｉＣ繊維を所定の形状に整えておき、
これに上記Ａｌ合金溶湯を高温条件のもとで含浸させる
方法、或はＡｌ合金溶湯中にＳｉＣウィスカーやＳｉＣ
繊維を没入して鋳造する方法、・・・等が採用される。
複合材料の成形法自体は一切制限されず、公知の方法を
適宜採用することができるが、最も一般的なのはＳｉＣ
ウィスカー又はＳｉＣ繊維を所定の形状に整えておき、
これに上記Ａｌ合金溶湯を高温条件のもとで含浸させる
方法、或はＡｌ合金溶湯中にＳｉＣウィスカーやＳｉＣ
繊維を没入して鋳造する方法、・・・等が採用される。
［実施例］
第１図は溶湯鍛造法（若しくは溶湯含浸法）によりＡｌ
合金複合材料を製造する場合の概略図を示す。製造に際
してはベース６上にホルダー５で固定された金型２内に
、予め成形したＳｉＣウィスカー成形体３を配置し、次
いで金型２内へＡｌ合金溶湯４を注入する。注入が完了
すると直ちに可動ポンチ１を降下させ、溶湯を５００Ｋ
ｇｆ／ｃｍ２の圧力で加圧し、成形体３の空隙に溶湯を
浸透させた後、加圧状態を保持しつつ溶湯を凝固させＡ
ｌ合金複合材料を作成した。ＳｉＣウィスカー成形体の
形状は１００＋ｎｍ’ ｘｌｏｏｍｍｗｘ２００ ｍｍ
’で、空隙率は８０％であり、金型内径は１６０ｍｍで
ある。マトリックスとなるＡｌ合金としては、Ａｌ−４
％Ｃｕ合金、Ａｌ−１％合金、２０１４合金及び本発明
の規定要件を満たすＡＩ−Ｃｕ −Ｍ ｇ合金を使用し
、各合金には結晶粒微細化の為０．０８％のＴｉをＴｉ
Ｂの形で添加した。
合金複合材料を製造する場合の概略図を示す。製造に際
してはベース６上にホルダー５で固定された金型２内に
、予め成形したＳｉＣウィスカー成形体３を配置し、次
いで金型２内へＡｌ合金溶湯４を注入する。注入が完了
すると直ちに可動ポンチ１を降下させ、溶湯を５００Ｋ
ｇｆ／ｃｍ２の圧力で加圧し、成形体３の空隙に溶湯を
浸透させた後、加圧状態を保持しつつ溶湯を凝固させＡ
ｌ合金複合材料を作成した。ＳｉＣウィスカー成形体の
形状は１００＋ｎｍ’ ｘｌｏｏｍｍｗｘ２００ ｍｍ
’で、空隙率は８０％であり、金型内径は１６０ｍｍで
ある。マトリックスとなるＡｌ合金としては、Ａｌ−４
％Ｃｕ合金、Ａｌ−１％合金、２０１４合金及び本発明
の規定要件を満たすＡＩ−Ｃｕ −Ｍ ｇ合金を使用し
、各合金には結晶粒微細化の為０．０８％のＴｉをＴｉ
Ｂの形で添加した。
各Ａｌ合金の化学成分を第１表に示す。
得られた４種類のＳｉＣウィスカー強化Ａｌ合金複合材
料の物性評価試験を第２表に示す。
料の物性評価試験を第２表に示す。
第１．２表からも明らかな様に、本発明の要件を満たす
Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金をマトリックスとするＡｌ合金複
合材料の引張り強さ及び耐力は熱処理の有無を問わず従
来のＡｌ合金複合材料よりも格段に優れた値を示してい
る。
Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金をマトリックスとするＡｌ合金複
合材料の引張り強さ及び耐力は熱処理の有無を問わず従
来のＡｌ合金複合材料よりも格段に優れた値を示してい
る。
［発明の効果］
本発明は以上の様に構成されており、マトリックスとし
てＣｕ：３〜７％とＭｇ：Ｑ、５〜３％を合わせて含有
するＡｌ合金を使用することによってＳｆＣ系強系材化
材複合作用が有効に発揮され、鍛造のままでも優れた機
械的特性を有するＡｌ合金複合材料を提供し得ることに
なった。
てＣｕ：３〜７％とＭｇ：Ｑ、５〜３％を合わせて含有
するＡｌ合金を使用することによってＳｆＣ系強系材化
材複合作用が有効に発揮され、鍛造のままでも優れた機
械的特性を有するＡｌ合金複合材料を提供し得ることに
なった。
第１図は高圧鋳造法を例示する概略説明図である。
Claims (1)
- ＳｉＣウィスカーまたはＳｉＣ繊維を強化材とする複合
材料であって、マトリックスが、３〜７％（重量％：以
下同じ）のＣｕと０．５〜３％のＭｇを含み、残部がＡ
ｌおよび不可避不純物からなるものであることを特徴と
するＡｌ合金複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233886A JPS62199740A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | Ａｌ合金複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233886A JPS62199740A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | Ａｌ合金複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62199740A true JPS62199740A (ja) | 1987-09-03 |
Family
ID=12633226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4233886A Pending JPS62199740A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | Ａｌ合金複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62199740A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01263234A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-19 | Ube Ind Ltd | 繊維強化金属基複合材料 |
| EP0363286A2 (fr) * | 1988-09-13 | 1990-04-11 | PECHINEY RECHERCHE (Groupement d'Intérêt Economique régi par l'ordonnance du 23 Septembre 1967) | Matériau pour composants électroniques et procédé d'obtention desdits composants |
| JPH02277742A (ja) * | 1988-08-04 | 1990-11-14 | Advanced Composite Materials Corp | 強化アルミニウムマトリックス複合材料 |
| JPH0586425A (ja) * | 1991-02-25 | 1993-04-06 | General Motors Corp <Gm> | 金属マトリツクス複合材料の組成および製法 |
| CN104213004A (zh) * | 2013-06-05 | 2014-12-17 | 北京有色金属研究总院 | 一种可激光焊接的铝基复合材料及其制备方法 |
-
1986
- 1986-02-27 JP JP4233886A patent/JPS62199740A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01263234A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-19 | Ube Ind Ltd | 繊維強化金属基複合材料 |
| JPH02277742A (ja) * | 1988-08-04 | 1990-11-14 | Advanced Composite Materials Corp | 強化アルミニウムマトリックス複合材料 |
| US5106702A (en) * | 1988-08-04 | 1992-04-21 | Advanced Composite Materials Corporation | Reinforced aluminum matrix composite |
| EP0363286A2 (fr) * | 1988-09-13 | 1990-04-11 | PECHINEY RECHERCHE (Groupement d'Intérêt Economique régi par l'ordonnance du 23 Septembre 1967) | Matériau pour composants électroniques et procédé d'obtention desdits composants |
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| CN104213004A (zh) * | 2013-06-05 | 2014-12-17 | 北京有色金属研究总院 | 一种可激光焊接的铝基复合材料及其制备方法 |
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