JP3190754B2 - 複合材の製造方法 - Google Patents
複合材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、金属、金属化合物あ
るいはセラミックスの粒子又はウイスカー等の分散強化
材が複合材の金属分散媒中に均等に分散してなる分散強
化型金属基複合材の好適な製造方法を提案するものであ
る。近年、部材の強度や耐熱性などの向上がはかれる分
散強化型金属基複合材が注目され、その実用化が進めら
れている。この複合材の製造にあたっては、良好な品質
を得るために、複合材の金属分散媒中に分散強化材をい
かに均等に分散させるかが重要になる。
るいはセラミックスの粒子又はウイスカー等の分散強化
材が複合材の金属分散媒中に均等に分散してなる分散強
化型金属基複合材の好適な製造方法を提案するものであ
る。近年、部材の強度や耐熱性などの向上がはかれる分
散強化型金属基複合材が注目され、その実用化が進めら
れている。この複合材の製造にあたっては、良好な品質
を得るために、複合材の金属分散媒中に分散強化材をい
かに均等に分散させるかが重要になる。
【０００２】
【従来の技術】これまで、分散強化型金属基複合材の製
造法としては、以下に述べる種々の方法がある。 高圧鋳造法：分散強化材のプリフォームを作り、これに
複合材の分散媒とする合金溶湯を加圧・含浸させる。 粉末加工法：複合材の分散媒とする合金を粉末化し、こ
の合金粉末と分散強化材とを混合し、加圧と押し出しに
より合金粉末同士を接合させる。 メカニカルアロイング法：複合材の分散媒とする合金を
粉末化し、この粉末と分散強化材とを混合し、これらを
機械的に練り合せる。 溶湯法：複合材の分散媒とする合金を液相状態にし、こ
れに分散強化材を添加して攪拌により混入する。 半凝固又は半溶融法（以下単に半凝固法という）：複合
材の分散媒とする合金を固液混相状態にし、これに分散
強化材を添加して攪拌により混入する。
造法としては、以下に述べる種々の方法がある。 高圧鋳造法：分散強化材のプリフォームを作り、これに
複合材の分散媒とする合金溶湯を加圧・含浸させる。 粉末加工法：複合材の分散媒とする合金を粉末化し、こ
の合金粉末と分散強化材とを混合し、加圧と押し出しに
より合金粉末同士を接合させる。 メカニカルアロイング法：複合材の分散媒とする合金を
粉末化し、この粉末と分散強化材とを混合し、これらを
機械的に練り合せる。 溶湯法：複合材の分散媒とする合金を液相状態にし、こ
れに分散強化材を添加して攪拌により混入する。 半凝固又は半溶融法（以下単に半凝固法という）：複合
材の分散媒とする合金を固液混相状態にし、これに分散
強化材を添加して攪拌により混入する。
【０００３】これらの複合材の製造法において、分散強
化材のプリフォームを作る高圧鋳造法や、合金粉末を使
用する粉末加工法及びメカニカルアロイング法では、工
程が複雑でかつ長くなり好ましくない。また、これらの
製造法では大型の複合材を製造することが困難である。
化材のプリフォームを作る高圧鋳造法や、合金粉末を使
用する粉末加工法及びメカニカルアロイング法では、工
程が複雑でかつ長くなり好ましくない。また、これらの
製造法では大型の複合材を製造することが困難である。
【０００４】一方、溶湯法や半凝固法においては、工程
が単純で短かく、しかも大型複合材も製造し易いなどの
点では優れている。しかしながら、溶湯法では分散強化
材を均等に分散させること、すなわち良好な複合状態を
得ることは困難であり、品質的に劣ったものとなる。ま
た、半凝固法では、分散強化材の均等分散の点では改善
され良好な複合状態は得られるが、複合材の分散媒とす
る合金を良好な固液混相状態に維持することが重要であ
るために、固相線−液相線温度幅が狭くなると製造が困
難になるなど、それぞれに問題点を有している。
が単純で短かく、しかも大型複合材も製造し易いなどの
点では優れている。しかしながら、溶湯法では分散強化
材を均等に分散させること、すなわち良好な複合状態を
得ることは困難であり、品質的に劣ったものとなる。ま
た、半凝固法では、分散強化材の均等分散の点では改善
され良好な複合状態は得られるが、複合材の分散媒とす
る合金を良好な固液混相状態に維持することが重要であ
るために、固相線−液相線温度幅が狭くなると製造が困
難になるなど、それぞれに問題点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の事情
に鑑み、たとえ製造しようとする複合材の分散媒とする
合金の固相線−液相線温度幅がないものであっても半凝
固法による複合材の製造を可能にし、分散強化材が均等
に分散した品質の優れる複合材が得られる製造方法を提
案することを目的とする。
に鑑み、たとえ製造しようとする複合材の分散媒とする
合金の固相線−液相線温度幅がないものであっても半凝
固法による複合材の製造を可能にし、分散強化材が均等
に分散した品質の優れる複合材が得られる製造方法を提
案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨は、固液
混相状態にて分散強化材を混入する複合材の製造方法に
おいて、分散強化材の混入に際して、目標合金組成に比
して固相線−液相線温度幅がより広い成分組成の半凝固
又は半溶融媒体を調整すること、この媒体中に分散強化
材を混入すること、その後に該媒体の目標合金組成に対
する不足成分を補給することの順序結合になる複合材の
製造方法であり、
混相状態にて分散強化材を混入する複合材の製造方法に
おいて、分散強化材の混入に際して、目標合金組成に比
して固相線−液相線温度幅がより広い成分組成の半凝固
又は半溶融媒体を調整すること、この媒体中に分散強化
材を混入すること、その後に該媒体の目標合金組成に対
する不足成分を補給することの順序結合になる複合材の
製造方法であり、
【０００７】さらに上記において、それぞれ目標合金
が、Al系合金であること、不足成分を補給するにあたっ
ての媒体温度が、目標合金組成の液相線温度（℃）〜液
相線温度（℃）＋150 ℃の範囲であること、複合材の製
造を、100Torr 〜１×10-4Torrの圧力範囲の不活性ガス
雰囲気中で行うこと、分散強化材の混入を攪拌により行
うことなどである。
が、Al系合金であること、不足成分を補給するにあたっ
ての媒体温度が、目標合金組成の液相線温度（℃）〜液
相線温度（℃）＋150 ℃の範囲であること、複合材の製
造を、100Torr 〜１×10-4Torrの圧力範囲の不活性ガス
雰囲気中で行うこと、分散強化材の混入を攪拌により行
うことなどである。
【０００８】
【作用】この発明をさらに詳しく以下に述べる。半凝固
法により、分散強化型金属基複合材を製造する場合、複
合材の分散媒とする合金の固相線−液相線温度幅が狭く
なると、その製造が難しくなるのは、良好な固液混相状
態を分散強化材の混入時も含め安定して保持することが
困難になるためである。
法により、分散強化型金属基複合材を製造する場合、複
合材の分散媒とする合金の固相線−液相線温度幅が狭く
なると、その製造が難しくなるのは、良好な固液混相状
態を分散強化材の混入時も含め安定して保持することが
困難になるためである。
【０００９】したがって、この発明では、分散強化材の
混入に際して、複合材の分散媒とする目標合金組成に比
して固相線−液相線温度幅がより広い成分組成を選択し
半凝固又は半溶融媒体に調整するので、良好な固液混相
状態をより安定して保持することができることになる。
そして、この良好な固液混相状態の媒体に分散強化材を
混入するので、媒体中への分散強化材の分散状態も均等
で良好なものになる。つづいて、複合材の分散媒とする
目標合金組成に対する不足成分を補給するので複合材の
分散媒とする目標合金組成に分散強化材が均等に分散し
た複合材が得られる。
混入に際して、複合材の分散媒とする目標合金組成に比
して固相線−液相線温度幅がより広い成分組成を選択し
半凝固又は半溶融媒体に調整するので、良好な固液混相
状態をより安定して保持することができることになる。
そして、この良好な固液混相状態の媒体に分散強化材を
混入するので、媒体中への分散強化材の分散状態も均等
で良好なものになる。つづいて、複合材の分散媒とする
目標合金組成に対する不足成分を補給するので複合材の
分散媒とする目標合金組成に分散強化材が均等に分散し
た複合材が得られる。
【００１０】このような、この発明による複合材の製造
方法に適用できる複合材の分散媒とする合金として、そ
の種類は問わないが、最近実用化されつつあるAl合金基
複合材においては、JIS 6061 Al 合金およびAl−Si系の
共晶Si成分に相当するものが多く、これらのAl合金は固
相線−液相線温度幅が狭く、固液混相状態を作り難いこ
とから、特にこれらのAl系合金に用いて有効である。
方法に適用できる複合材の分散媒とする合金として、そ
の種類は問わないが、最近実用化されつつあるAl合金基
複合材においては、JIS 6061 Al 合金およびAl−Si系の
共晶Si成分に相当するものが多く、これらのAl合金は固
相線−液相線温度幅が狭く、固液混相状態を作り難いこ
とから、特にこれらのAl系合金に用いて有効である。
【００１１】また、複合材の分散媒とする合金の固相線
−液相線温度幅が15℃以下の場合には、従来の半凝固法
では複合材の製造が困難であったものを容易にするもの
であり、その効果は特に顕著に発揮される。なお、もち
ろんのこと、上記温度幅が15℃を超える場合において
も、より良好な固液混相状態を保持することが容易にな
り、品質及び作業性などの向上にその効果が発揮され
る。
−液相線温度幅が15℃以下の場合には、従来の半凝固法
では複合材の製造が困難であったものを容易にするもの
であり、その効果は特に顕著に発揮される。なお、もち
ろんのこと、上記温度幅が15℃を超える場合において
も、より良好な固液混相状態を保持することが容易にな
り、品質及び作業性などの向上にその効果が発揮され
る。
【００１２】さらに、この発明の作用を具体的に説明す
る。複合材の分散媒とする目標合金組成Ａを、Ａより固
相線−液相線温度幅のより広い組成として選択した組成
Ｂとその残りの組成又は成分Ｃにわける。そしてＢの合
金で半凝固又は半溶融媒体に調整するので、より安定し
て良好な固液混相状態に保持でき、これに分散強化材を
混入する。ついでＡの不足成分としてＣの合金又は金属
を補給する。かくすることにより、複合材の分散媒とす
る目標合金組成Ａにすることができ、かつ、分散強化材
も均等に分散した品質の良好な複合材が容易に得られ
る。
る。複合材の分散媒とする目標合金組成Ａを、Ａより固
相線−液相線温度幅のより広い組成として選択した組成
Ｂとその残りの組成又は成分Ｃにわける。そしてＢの合
金で半凝固又は半溶融媒体に調整するので、より安定し
て良好な固液混相状態に保持でき、これに分散強化材を
混入する。ついでＡの不足成分としてＣの合金又は金属
を補給する。かくすることにより、複合材の分散媒とす
る目標合金組成Ａにすることができ、かつ、分散強化材
も均等に分散した品質の良好な複合材が容易に得られ
る。
【００１３】上記において、不足成分を補給するにあっ
ての媒体温度は、補給する不足成分の迅速かつ均一な拡
散を達成させるために目標合金組成の液相線温度以上と
する事がよい。しかし温度が高すぎると分散強化材と分
散媒の合金成分との界面反応が促進され、また分散媒の
粘度が低くなり分散強化材と分散媒とが分離されやすく
なって分散強化材の分散状態が悪化したり、不都合な析
出物が生成したりすることから、その上限温度は目標合
金組成の液相線温度（℃）＋150 ℃とすることがよい。
ての媒体温度は、補給する不足成分の迅速かつ均一な拡
散を達成させるために目標合金組成の液相線温度以上と
する事がよい。しかし温度が高すぎると分散強化材と分
散媒の合金成分との界面反応が促進され、また分散媒の
粘度が低くなり分散強化材と分散媒とが分離されやすく
なって分散強化材の分散状態が悪化したり、不都合な析
出物が生成したりすることから、その上限温度は目標合
金組成の液相線温度（℃）＋150 ℃とすることがよい。
【００１４】また、半凝固法による複合材の製造は、分
散媒の湯面において分散強化材の表面が分散媒によりぬ
れながら複合化されるため、分散媒が酸化されたり添加
時の分散強化材の周囲にガス量が多いとこのぬれ性が著
しく悪化する。したがって、酸化防止のため不活性ガス
雰囲気中で行うことが重要であり、そのガス圧は100Tor
r を超えると分散強化材が分散媒に添加された時にこの
界面の不活性ガス量が多いためにぬれ性が悪化し複合さ
れにくくなり、１×10-4Torr未満では分散媒中の合金の
成分が高真空のために蒸発しやすくなり、また、設備費
も高く、操業時間も長くなることからコストの点で実用
的でない。したがってガス圧は100Torr〜１×10-4Torr
の範囲にすることがよい。
散媒の湯面において分散強化材の表面が分散媒によりぬ
れながら複合化されるため、分散媒が酸化されたり添加
時の分散強化材の周囲にガス量が多いとこのぬれ性が著
しく悪化する。したがって、酸化防止のため不活性ガス
雰囲気中で行うことが重要であり、そのガス圧は100Tor
r を超えると分散強化材が分散媒に添加された時にこの
界面の不活性ガス量が多いためにぬれ性が悪化し複合さ
れにくくなり、１×10-4Torr未満では分散媒中の合金の
成分が高真空のために蒸発しやすくなり、また、設備費
も高く、操業時間も長くなることからコストの点で実用
的でない。したがってガス圧は100Torr〜１×10-4Torr
の範囲にすることがよい。
【００１５】ついで、半凝固又は半溶融媒体への分散強
化材の混入は攪拌により行うことが好適であり、攪拌用
回転子による機械的攪拌方式で行う場合その回転数は10
0 rpm 〜1000rpm の範囲で行うことが望ましい。ここ
で、分散強化材の混入時を含めて媒体の良好な固相混相
状態を維持するためには攪拌を続けていることが肝要で
あるが、分散強化材の均等な分散、不足成分の均一かつ
確実な拡散を達成させるために、分散媒とする目標合金
組成の液相線温度以上に保持して不足成分を補給した後
まで攪拌を続けることが好ましい。
化材の混入は攪拌により行うことが好適であり、攪拌用
回転子による機械的攪拌方式で行う場合その回転数は10
0 rpm 〜1000rpm の範囲で行うことが望ましい。ここ
で、分散強化材の混入時を含めて媒体の良好な固相混相
状態を維持するためには攪拌を続けていることが肝要で
あるが、分散強化材の均等な分散、不足成分の均一かつ
確実な拡散を達成させるために、分散媒とする目標合金
組成の液相線温度以上に保持して不足成分を補給した後
まで攪拌を続けることが好ましい。
【００１６】なお、この発明に用いる分散強化材として
は炭化けい素粒子・ウイスカー、アルミナ粒子・ウイス
カー、チタン酸カリウムウイスカー、炭化チタン粒子、
酸化けい素粒子・ウイスカーあるいはボロン短繊維な
ど、セラミックス、金属の粒子及び金属短繊維などいず
れもが適する。
は炭化けい素粒子・ウイスカー、アルミナ粒子・ウイス
カー、チタン酸カリウムウイスカー、炭化チタン粒子、
酸化けい素粒子・ウイスカーあるいはボロン短繊維な
ど、セラミックス、金属の粒子及び金属短繊維などいず
れもが適する。
【００１７】
実施例１ 図１に示す構造の複合材製造装置を用いて、11.7wt％Si
−0.3 wt％Mg−Al合金（液相線温度：575 ℃、固相線温
度：573 ℃）を複合材の分散媒とし、SiC 粒子を分散強
化材とする複合材を製造した。
−0.3 wt％Mg−Al合金（液相線温度：575 ℃、固相線温
度：573 ℃）を複合材の分散媒とし、SiC 粒子を分散強
化材とする複合材を製造した。
【００１８】ここに、図１は複合材の製造装置の説明図
で、図においては１はつるぼ、２は攪拌用回転子、３は
分散強化材添加装置、４は追加成分装入装置、５は鋳型
であり、これらは真空タンク６で形成する密閉構造の空
間内に設置され、真空タンク６には排気口７及び雰囲気
ガス導入口８が設けられている。
で、図においては１はつるぼ、２は攪拌用回転子、３は
分散強化材添加装置、４は追加成分装入装置、５は鋳型
であり、これらは真空タンク６で形成する密閉構造の空
間内に設置され、真空タンク６には排気口７及び雰囲気
ガス導入口８が設けられている。
【００１９】この発明に適合する複合材の製造は、複合
材の分散媒とする合金（11.7wt％Si−0.3 wt％Mg−Al合
金）より固相線−液相線温度幅の広い成分組成として、
7.0wt％Si−0.32wt％Mg−Al合金（液相線温度：615
℃、固相線温度：559 ℃）を選択し、このAl合金2279ｇ
をるつぼ１内で温度：603 ℃、固相率：0.20の固液混相
状態として攪拌用回転子２（回転数：450 rpm ）で攪拌
しながら、この固液混相状態のAl合金媒体に分散強化材
添加装置３から10μm の粒子径のSiC 粒子を10g/min の
添加速度で60分間にわたって合計600g添加したのち、攪
拌用回転子２での攪拌を続けながら700 ℃に加熱昇温し
て30分間保持し、その後、不足成分としてSi地金121 ｇ
を追加成分装入装置４から添加し30分間攪拌保持したの
ち、鋳型５に注入し鋳造した。なお、これらはガス圧：
10-2TorrのArガス雰囲気中で行った。かくして得られた
鋳塊の成分組成及び金属組織を調査した。
材の分散媒とする合金（11.7wt％Si−0.3 wt％Mg−Al合
金）より固相線−液相線温度幅の広い成分組成として、
7.0wt％Si−0.32wt％Mg−Al合金（液相線温度：615
℃、固相線温度：559 ℃）を選択し、このAl合金2279ｇ
をるつぼ１内で温度：603 ℃、固相率：0.20の固液混相
状態として攪拌用回転子２（回転数：450 rpm ）で攪拌
しながら、この固液混相状態のAl合金媒体に分散強化材
添加装置３から10μm の粒子径のSiC 粒子を10g/min の
添加速度で60分間にわたって合計600g添加したのち、攪
拌用回転子２での攪拌を続けながら700 ℃に加熱昇温し
て30分間保持し、その後、不足成分としてSi地金121 ｇ
を追加成分装入装置４から添加し30分間攪拌保持したの
ち、鋳型５に注入し鋳造した。なお、これらはガス圧：
10-2TorrのArガス雰囲気中で行った。かくして得られた
鋳塊の成分組成及び金属組織を調査した。
【００２０】一方比較例として、複合材の分散媒とする
11.7wt％Si−0.3 wt％Mg−Al合金の溶湯に分散強化材を
混入する方法で複合材を製造した。
11.7wt％Si−0.3 wt％Mg−Al合金の溶湯に分散強化材を
混入する方法で複合材を製造した。
【００２１】この成分組成のAl合金では、液相線温度近
傍すなわち575 ℃未満の温度ではシェルの発達が著しく
良好な固液混相状態を得ることはできなかった。
傍すなわち575 ℃未満の温度ではシェルの発達が著しく
良好な固液混相状態を得ることはできなかった。
【００２２】したがって、るつぼ１内で600 ℃の上記Al
合金溶湯を、適合例と同様の方法で攪拌しながら10μm
の粒子径のSiC 粒子を添加したのち、攪拌を続けながら
700℃に加熱昇温して60分間攪拌保持したのち、鋳型５
に注入し鋳造した。なおこれらは適合例と同様のガス雰
囲気中で行った。かしくて得られた鋳塊の成分組成及び
金属組織を調査した。
合金溶湯を、適合例と同様の方法で攪拌しながら10μm
の粒子径のSiC 粒子を添加したのち、攪拌を続けながら
700℃に加熱昇温して60分間攪拌保持したのち、鋳型５
に注入し鋳造した。なおこれらは適合例と同様のガス雰
囲気中で行った。かしくて得られた鋳塊の成分組成及び
金属組織を調査した。
【００２３】これら適合例と比較例の鋳塊の金属組織写
真をそれぞれ図２及び図３(a) に示す。なお、図３(b)
は金属組織写真図３(a) の説明図であり、図中Ａ部はSi
C 粒子の密集欠陥である。
真をそれぞれ図２及び図３(a) に示す。なお、図３(b)
は金属組織写真図３(a) の説明図であり、図中Ａ部はSi
C 粒子の密集欠陥である。
【００２４】これらの鋳塊はいずれも複合材の分散媒と
する合金組成が11.7wt％Si−0.3 wt％Mg−Al合金であ
り、複合材の分散媒中には分散強化材として10μm の粒
子径のSiC 粒子が20wt％分散したものになっていること
が確かめられた。
する合金組成が11.7wt％Si−0.3 wt％Mg−Al合金であ
り、複合材の分散媒中には分散強化材として10μm の粒
子径のSiC 粒子が20wt％分散したものになっていること
が確かめられた。
【００２５】しかしながら、比較例には図３(a) 及び
(b) に示す白地の分散媒中にＡ部のようなSiC 粒子の密
集欠陥の発生は避けられなかったのに対して、適合例で
は図２に示すようにSiC 粒子の密集欠陥は全くなくSiC
粒子の分散状態も均等で極めて良好であった。
(b) に示す白地の分散媒中にＡ部のようなSiC 粒子の密
集欠陥の発生は避けられなかったのに対して、適合例で
は図２に示すようにSiC 粒子の密集欠陥は全くなくSiC
粒子の分散状態も均等で極めて良好であった。
【００２６】実施例２ つぎに、固液共在状態にて分散強化材を混入したのち不
足成分を補給する際の媒体温度を変えて複合材の製造を
行った。
足成分を補給する際の媒体温度を変えて複合材の製造を
行った。
【００２７】これら複合材の製造にあたっては、不足成
分を補給する際の媒体温度を725 ℃（適合例２−１：目
標成分組成合金の液相線温度（℃）＋150 ℃）と815 ℃
（比較例２−２：目標成分組成合金の液相線温度（℃）
＋240 ℃）とした以外は前記実施例１と同様の条件とし
た。
分を補給する際の媒体温度を725 ℃（適合例２−１：目
標成分組成合金の液相線温度（℃）＋150 ℃）と815 ℃
（比較例２−２：目標成分組成合金の液相線温度（℃）
＋240 ℃）とした以外は前記実施例１と同様の条件とし
た。
【００２８】また、この発明の適合例２−３として、複
合材の分散媒として実施例１と同様の成分組成の11.7wt
％Si−0.3 wt％Mg−Al合金より固相線温度−液相線温度
幅の広い成分組成として、9.5 wt％Si−0.31wt％Mg−Al
合金（液相線温度：596 ℃、固相線温度：557 ℃）を選
択し、このAl合金2341ｇをるつぼ１内で温度：587 ℃、
固相率：0.20の固液混相状態とし、攪拌用回転子２（回
転数：500 rpm ）で攪拌しながら、この固液混相状態の
Al合金媒体に分散強化材添加装置３から10μmの粒子径
のSiC 粒子を10ｇ／min の添加速度で60分間にわたって
合計600 ｇ添加したのち、固相内にもSiC 粒子を均一に
分散させるために攪拌用回転子２での攪拌を続けながら
SiC 粒子を除く固相が消滅し均一に分散する650 ℃に加
熱昇温して30分間保持し、その後、不足成分としてSi地
金59ｇを追加成分装入装置４から添加し媒体温度が575
℃以下に低下しないようにして60分間攪拌保持したの
ち、媒体溶湯の流動性をよくするために630 ℃に昇温
後、直ちに鋳型５に注入し鋳造した。なお、これらはガ
ス圧：10-2TorrのArガス雰囲気中で行った。なお上記に
おいて、SiC 地金を添加し媒体温度を575 ℃未満にする
ことを試みたが媒体温度が575 ℃未満ではシエルの生成
が多く、Si地金を溶湯内に混入させることができなかっ
た。
合材の分散媒として実施例１と同様の成分組成の11.7wt
％Si−0.3 wt％Mg−Al合金より固相線温度−液相線温度
幅の広い成分組成として、9.5 wt％Si−0.31wt％Mg−Al
合金（液相線温度：596 ℃、固相線温度：557 ℃）を選
択し、このAl合金2341ｇをるつぼ１内で温度：587 ℃、
固相率：0.20の固液混相状態とし、攪拌用回転子２（回
転数：500 rpm ）で攪拌しながら、この固液混相状態の
Al合金媒体に分散強化材添加装置３から10μmの粒子径
のSiC 粒子を10ｇ／min の添加速度で60分間にわたって
合計600 ｇ添加したのち、固相内にもSiC 粒子を均一に
分散させるために攪拌用回転子２での攪拌を続けながら
SiC 粒子を除く固相が消滅し均一に分散する650 ℃に加
熱昇温して30分間保持し、その後、不足成分としてSi地
金59ｇを追加成分装入装置４から添加し媒体温度が575
℃以下に低下しないようにして60分間攪拌保持したの
ち、媒体溶湯の流動性をよくするために630 ℃に昇温
後、直ちに鋳型５に注入し鋳造した。なお、これらはガ
ス圧：10-2TorrのArガス雰囲気中で行った。なお上記に
おいて、SiC 地金を添加し媒体温度を575 ℃未満にする
ことを試みたが媒体温度が575 ℃未満ではシエルの生成
が多く、Si地金を溶湯内に混入させることができなかっ
た。
【００２９】かくして得られた鋳塊のそれぞれについ
て、成分組成及び金属組織を調査した。この結果比較例
２−２ではAl4C3 の析出物が見られ、SiC 粒子の分散状
態が不均一であるのに対し、適合例２−１及び２−３で
は実施例１の適合例（図２）と同様に、上記のような析
出物は見られず、SiC 粒子の分散状態も均等で極めて良
好であった。
て、成分組成及び金属組織を調査した。この結果比較例
２−２ではAl4C3 の析出物が見られ、SiC 粒子の分散状
態が不均一であるのに対し、適合例２−１及び２−３で
は実施例１の適合例（図２）と同様に、上記のような析
出物は見られず、SiC 粒子の分散状態も均等で極めて良
好であった。
【００３０】ここに上記比較例２−２の金属組織写真を
図４(a) 及び図５(a) に示す。なお、図４(b) は図４
(a) の説明図でＢ部はAl4C3 の析出物を示し、図５(b)
は図５(a) の説明図でＣの部分はSiC 粒子のない部分を
示す。
図４(a) 及び図５(a) に示す。なお、図４(b) は図４
(a) の説明図でＢ部はAl4C3 の析出物を示し、図５(b)
は図５(a) の説明図でＣの部分はSiC 粒子のない部分を
示す。
【００３１】このように、比較例２−２には図４から明
らかなようにAl4C3 の析出物が見られ、また図５からは
（黒色部分がSiC 粒子）SiC 粒子の分散状態は不均一
で、広い範囲にわたってSiC 粒子の混入していない部分
が見られる。なお、これら適合例及び比較例の鋳塊はい
ずれも複合材の分散媒とする合金組成が11.7wt％Si−0.
3 wt％Mg−Al合金であり、複合材の分散強化材として10
μmの粒子径のSiC 粒子が20wt％分散したものになって
いることが確められた。
らかなようにAl4C3 の析出物が見られ、また図５からは
（黒色部分がSiC 粒子）SiC 粒子の分散状態は不均一
で、広い範囲にわたってSiC 粒子の混入していない部分
が見られる。なお、これら適合例及び比較例の鋳塊はい
ずれも複合材の分散媒とする合金組成が11.7wt％Si−0.
3 wt％Mg−Al合金であり、複合材の分散強化材として10
μmの粒子径のSiC 粒子が20wt％分散したものになって
いることが確められた。
【００３２】実施例３ さらに、真空タンク６内をArガス雰囲気とし、主として
雰囲気ガス圧を変えて複合材の製造を試みた。ガス圧及
びSiC 粒子の添加条件を表１に示すがこれらの条件以外
は実施例１の適合例と同様の条件で行った。
雰囲気ガス圧を変えて複合材の製造を試みた。ガス圧及
びSiC 粒子の添加条件を表１に示すがこれらの条件以外
は実施例１の適合例と同様の条件で行った。
【表１】
【００３３】上記により製造した鋳塊のそれぞれについ
て、成分組成及び金属組織を調査した。この結果、試料
符号３−１、２及び３の鋳塊は、いずれも複合材の分散
媒とする合金組成が11.7wt％Si−0.3 wt％Mg−Al合金で
あり、複合材の分散媒中には分散強化材として10μm の
SiC 粒子が20wt％分散したものになっていることが確め
られた。
て、成分組成及び金属組織を調査した。この結果、試料
符号３−１、２及び３の鋳塊は、いずれも複合材の分散
媒とする合金組成が11.7wt％Si−0.3 wt％Mg−Al合金で
あり、複合材の分散媒中には分散強化材として10μm の
SiC 粒子が20wt％分散したものになっていることが確め
られた。
【００３４】しかしながら、試料符号３−３の比較例に
は、前記実施例１で示した比較例（図３）と同様のSiC
粒子の密集欠陥の発生は避けられなかったのに対して、
適合例では実施例１で示した適合例（図２）と同様にSi
C 粒子の密集した欠陥は全くなく、SiC 粒子の分散状態
も均等で極めて良好であった。
は、前記実施例１で示した比較例（図３）と同様のSiC
粒子の密集欠陥の発生は避けられなかったのに対して、
適合例では実施例１で示した適合例（図２）と同様にSi
C 粒子の密集した欠陥は全くなく、SiC 粒子の分散状態
も均等で極めて良好であった。
【００３５】
【発明の効果】この発明によれば、複合材の分散媒とす
る目標合金組成に比して固相線−液相線温度幅のより広
い成分組成の半凝固又は半溶融媒体に分散強化材を混入
するので、より良好な固液混相状態を安定して維持で
き、このため分散強化材の分散状態もより良好なものが
得られる。さらに該媒体の目標成分に対する不足成分を
補給るので目標合金組成の分散媒中に分散強化材が均等
に分散した複合材が得られる。したがって、この発明に
より、複合材の分散媒とする合金組成の固相線−液相線
温度幅がないものてあっても、半凝固法による複合材の
製造が可能になり、適用できる複合材の分散媒とする合
金の種類が飛躍的に拡大し、かつ、複合材の品質、製品
歩止りなどの向上を図ることができる。
る目標合金組成に比して固相線−液相線温度幅のより広
い成分組成の半凝固又は半溶融媒体に分散強化材を混入
するので、より良好な固液混相状態を安定して維持で
き、このため分散強化材の分散状態もより良好なものが
得られる。さらに該媒体の目標成分に対する不足成分を
補給るので目標合金組成の分散媒中に分散強化材が均等
に分散した複合材が得られる。したがって、この発明に
より、複合材の分散媒とする合金組成の固相線−液相線
温度幅がないものてあっても、半凝固法による複合材の
製造が可能になり、適用できる複合材の分散媒とする合
金の種類が飛躍的に拡大し、かつ、複合材の品質、製品
歩止りなどの向上を図ることができる。
【図１】実施例で用いた複合材製造装置の説明図であ
る。
る。
【図２】複合材（適合例）の金属組織写真である。
【図３】(a) は複合材（比較例）の金属組織写真であ
る。(b) は(a) の金属組織写真の説明図である。
る。(b) は(a) の金属組織写真の説明図である。
【図４】(a) は複合材（比較例）の金属組織写真であ
る。(b) は(a) の金属組織写真の説明図である。
る。(b) は(a) の金属組織写真の説明図である。
【図５】(a) は複合材（比較例）の金属組織写真であ
る。(b) は(a) の金属組織写真の説明図である。
る。(b) は(a) の金属組織写真の説明図である。
１ るつぼ ２ 攪拌用回転子 ３ 分散強化材添加装置 ４ 追加成分装入装置 ５ 鋳型 ６ 真空タンク ７ 排気口 ８ 不活性ガス導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 平２−7749（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−819（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭64−11093（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭55−9937（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平８−26419（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3951651（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/10 C22C 47/00 - 49/14 B22D 19/14
Claims (5)
- 【請求項１】 固液混相状態にて分散強化材を混入する
複合材の製造方法において、 分散強化材の混入に際して、目標合金組成に比して固相
線−液相線温度幅がより広い成分組成の半凝固又は半溶
融媒体を調整すること、この媒体中に分散強化材を混入
すること、 その後に該媒体の目標合金組成に対する不足成分を補給
することの順序結合になる複合材の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の目標合金が、Al系合金
であることを特徴とする複合材の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の不足成分を補給するに
あたっての媒体温度が、目標合金組成の液相線温度
（℃）〜液相線温度（℃）＋150 ℃の範囲であることを
特徴とする複合材の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の複合材の製造を、100
Torr〜１×10-4Torrの圧力範囲の不活性ガス雰囲気中で
行うことを特徴とする複合材の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の分散強化材の混入を攪
拌により行うことを特徴とする複合材の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35107192A JP3190754B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 複合材の製造方法 |
| US08/124,933 US5513688A (en) | 1992-12-07 | 1993-09-21 | Method for the production of dispersion strengthened metal matrix composites |
| EP93307538A EP0601694A3 (en) | 1992-12-07 | 1993-09-23 | Method for the production of dispersion strengthened metal matrix composites. |
| CA002106803A CA2106803A1 (en) | 1992-12-07 | 1993-09-23 | Method for the production of dispersion strengthened metal matrix composites |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35107192A JP3190754B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172891A JPH06172891A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3190754B2 true JP3190754B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=18414848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35107192A Expired - Fee Related JP3190754B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3190754B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9696845B2 (en) | 2014-08-26 | 2017-07-04 | Lg Display Co., Ltd. | Apparatus for driving of touch panel |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5392727B2 (ja) | 2008-08-08 | 2014-01-22 | 学校法人日本大学 | 巨大歪加工法で固化成形した高比強度を有する純アルミニウム構造材料 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP35107192A patent/JP3190754B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9696845B2 (en) | 2014-08-26 | 2017-07-04 | Lg Display Co., Ltd. | Apparatus for driving of touch panel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06172891A (ja) | 1994-06-21 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |