JPS6244547A - アルミニウム合金複合材料 - Google Patents
アルミニウム合金複合材料Info
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- JPS6244547A JPS6244547A JP18399285A JP18399285A JPS6244547A JP S6244547 A JPS6244547 A JP S6244547A JP 18399285 A JP18399285 A JP 18399285A JP 18399285 A JP18399285 A JP 18399285A JP S6244547 A JPS6244547 A JP S6244547A
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- aluminum alloy
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔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ック
スとし、その中に強化材として例えば炭化珪素の繊維、
ウィスカー、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、例えば内燃機関用部品などに、
鋼製品に代って比強度、比剛性の高いアルミニウム系複
合材料とじて注目を集めている。
スとし、その中に強化材として例えば炭化珪素の繊維、
ウィスカー、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、例えば内燃機関用部品などに、
鋼製品に代って比強度、比剛性の高いアルミニウム系複
合材料とじ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１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に関す
るものである。
いしかも加工性の良いアルミニウム合金複合材料に関す
るものである。
金属をマ） ＩＪラックスした繊維強化複合材料は、強
化材として長礒維を用も・たものと、長＊ Ｈ，ｉｌ、
を細かく切断して作製したチョツプド繊維、ウィスカー
、粒子といった一種の短繊維型（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ッ
クス合金をかぶせたプリプレグをつ（リホットプレスで
成形する方法、または繊維とマトリックス金属板とを交
互に積層し真空中で加熱加圧する方法などでつくられる
。
化材として長礒維を用も・たものと、長＊ Ｈ，ｉｌ、
を細かく切断して作製したチョツプド繊維、ウィスカー
、粒子といった一種の短繊維型（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ッ
クス合金をかぶせたプリプレグをつ（リホットプレスで
成形する方法、または繊維とマトリックス金属板とを交
互に積層し真空中で加熱加圧する方法などでつくられる
。
しかし、このようにしてつくられた長牟威維強化複合材
料は比強度、比剛性、耐熱性に優れるが鍛造、押出、圧
延といった製品にするための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
加工性圧乏しい。従って製品の形に合わせてつくらねば
ならないから製作費が多（かかる。また強化繊維の方向
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。
料は比強度、比剛性、耐熱性に優れるが鍛造、押出、圧
延といった製品にするための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
加工性圧乏しい。従って製品の形に合わせてつくらねば
ならないから製作費が多（かかる。また強化繊維の方向
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、
マトリッ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（・る。しかも鍛造、押出な
どによる成形加工が可能である。
強度面ではやや劣るも強化繊維の方向性の欠点はなく、
マトリッ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（・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るしい
。即ち耐熱性が劣ることである。
料よりも優れた点もあるが高温での強度低下が著るしい
。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ック
ス金属の影響を受は易いためである。即ちアルミニウム
合金は２００°Ｃ附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。耐熱性に彎れるといわれ
る高シリコンベースのアルミニウム合金をマトリックス
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４５ ｋＶｍｍ２０強度が高温では約２０ｋｇ／ｍｍ
２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。
ス金属の影響を受は易いためである。即ちアルミニウム
合金は２００°Ｃ附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。耐熱性に彎れるといわれ
る高シリコンベースのアルミニウム合金をマトリックス
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４５ ｋＶｍｍ２０強度が高温では約２０ｋｇ／ｍｍ
２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。
短繊維強化アルミニウム系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
マトリックスとしてＦｅを強制固溶させたＡｌ −Ｆｅ
系合金を用いる。該合金はＦｅ量が固溶限を越えている
ために一般に行われている鋳造法や溶浸法ではマトリッ
クスにすることはできないので、急冷凝固によってつく
った合金粉末を用いた粉末冶金法によった。合金の成分
は、Ｆｅ量を′５％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量を増しす
ぎると合金粉末中に初晶化合物を生じるためと、マトリ
ッ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。Ｃｏ 、 Ｃｒ 、 Ｎｉ 、 Ｍｎ
、 Ｌａ 、 Ｚｒ 。
で高強度を維持させるため、即ち耐熱性を上げるために
マトリックスとしてＦｅを強制固溶させたＡｌ −Ｆｅ
系合金を用いる。該合金はＦｅ量が固溶限を越えている
ために一般に行われている鋳造法や溶浸法ではマトリッ
クスにすることはできないので、急冷凝固によってつく
った合金粉末を用いた粉末冶金法によった。合金の成分
は、Ｆｅ量を′５％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量を増しす
ぎると合金粉末中に初晶化合物を生じるためと、マトリ
ッ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。Ｃｏ 、 Ｃｒ 、 Ｎｉ 、 Ｍｎ
、 Ｌａ 、 Ｚｒ 。
Ｖ 、 Ｃｅ、Ｃｕ、Ｓｉ 、Ｍｏ、Ｔｉ （Ｄ添加は
耐熱性を更に向上させ、これら添加量を全体で１０％未
満としたのはＦｅ量の制限と同じ理由で比強度の低下を
おそれたためである。
耐熱性を更に向上させ、これら添加量を全体で１０％未
満としたのはＦｅ量の制限と同じ理由で比強度の低下を
おそれたためである。
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および炭化珪素、窒化珪素、
アルミナなどのウィスカー、および炭化珪素、窒化珪素
、アルミナなどの粒子を１種又は２種以上を、強度や耐
摩耗性などの所望性能に応じ、且つ経済面も考慮して、
これらの含有量をきめることができる。
、ボロン繊維などの短繊維および炭化珪素、窒化珪素、
アルミナなどのウィスカー、および炭化珪素、窒化珪素
、アルミナなどの粒子を１種又は２種以上を、強度や耐
摩耗性などの所望性能に応じ、且つ経済面も考慮して、
これらの含有量をきめることができる。
表の近１〜１０の１０種類の本発明による実施例の試料
をつくった。即ちマトリックスとしては：ＦｅとＣｅ
、 Ｃｒ 、 Ｍｏ 、 Ｃｏ 、 Ｎｉ 、 Ｌａ
、 Ｓ’ｉ 、 Ｍｎ 、などを本発明の制限量内にし
たアルミニウム合金をガスアトマイズ法により急冷凝固
してつ（つた粒径１０５μη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、ウィスカー、粒子
を用い、マトリックス合金粉末と混合後、冷間成形、脱
ガス、熱間成形の順序の工程を経て８０ｍｍ０ 、１０
０ｎｍｌの本発層 「 ※ｉｏｏ時間保持 明実施例による複合材をつくった。
をつくった。即ちマトリックスとしては：ＦｅとＣｅ
、 Ｃｒ 、 Ｍｏ 、 Ｃｏ 、 Ｎｉ 、 Ｌａ
、 Ｓ’ｉ 、 Ｍｎ 、などを本発明の制限量内にし
たアルミニウム合金をガスアトマイズ法により急冷凝固
してつ（つた粒径１０５μη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、ウィスカー、粒子
を用い、マトリックス合金粉末と混合後、冷間成形、脱
ガス、熱間成形の順序の工程を経て８０ｍｍ０ 、１０
０ｎｍｌの本発層 「 ※ｉｏｏ時間保持 明実施例による複合材をつくった。
又比較例としては表に示すように、マトリックス合金と
しては本発明によらないもの即ち気１１゜述１４．遅１
６．述１７の４種類と、マトリックス合金は本発明によ
るも強化材を用いないもの即ちＮＱ １２ ＋ Ｎ［ｌ
１５の２種類と、マトリックス合金も本発明によらず
しかも強化材も用いない単なるアルミニウム合金１種類
即ち一１斗と、これら７種類の比較例の合金材を上記実
施例の複合材に準じてつくった。
しては本発明によらないもの即ち気１１゜述１４．遅１
６．述１７の４種類と、マトリックス合金は本発明によ
るも強化材を用いないもの即ちＮＱ １２ ＋ Ｎ［ｌ
１５の２種類と、マトリックス合金も本発明によらず
しかも強化材も用いない単なるアルミニウム合金１種類
即ち一１斗と、これら７種類の比較例の合金材を上記実
施例の複合材に準じてつくった。
次に一ヒ記１０種類の本発明実施例の複合材料と７種類
の比較例合金材を押出を行った後２５０ ’Ｃと３００
’Ｃとの試験温度で１００時間保持した後、その温度で
引張試験を行った。なお製造中の加熱温度は固溶してい
るＦｅが粗大な析出物にならない様に４００°Ｃを越え
ないようにした。これらの結果を表に併記した。
の比較例合金材を押出を行った後２５０ ’Ｃと３００
’Ｃとの試験温度で１００時間保持した後、その温度で
引張試験を行った。なお製造中の加熱温度は固溶してい
るＦｅが粗大な析出物にならない様に４００°Ｃを越え
ないようにした。これらの結果を表に併記した。
表によれば、本発明による実施例のトｈ １〜猶１０は
本発明によらないアルミニウム合金をマトリックスに用
いた比」咬例気１１．猶１４２Ｎｎ１６ｒ述１７とは口
００°ＣＸ１００時間後における高温引張り強度を比較
してみろと、本発明実施例は２ ”、、 ５ ｋｇｆ／
ｍｍ２以上を示しているのに比較例は１３．５ ｋｇｆ
／ｍｍ２以下を示している。又マトリックスには本発明
によるアルミニウム合金を用いても強化材を用いない単
なる耐熱アルミニウム合金Ｎ［１１２とマトリックス合
金は述１２と同じだが強化材を用いた本発明による実施
例の複合材料Ｎｎ１．Ｎｃｈ２との高温引張り強度を比
べてみるに本発明実施例の方が高い値を示している。こ
のことは遅７と遅１５を比べ一ζも同じようなことが云
える。本発明の実施例の中で寛６、遅６９Ｍ７がやや高
温強度が他の実施１ｆｌｊに比して低いのし気運６はマ
トリックス合金にＦｅ以外の強化金属が添加されてない
ためで、隘６および＼（Ｌ７はＦｅｆｒが本発明のＦｅ
量の下限に近（なっているためである。比較例へ１へ１
６はマトリックス合金も本発明合金でもなく又強化材も
用いてない単なる６０６１アルミニウム合金であって、
本試験において最低の試験結果を示している。これは反
面本発明の効果を如実に表わしているものと思われろ。
本発明によらないアルミニウム合金をマトリックスに用
いた比」咬例気１１．猶１４２Ｎｎ１６ｒ述１７とは口
００°ＣＸ１００時間後における高温引張り強度を比較
してみろと、本発明実施例は２ ”、、 ５ ｋｇｆ／
ｍｍ２以上を示しているのに比較例は１３．５ ｋｇｆ
／ｍｍ２以下を示している。又マトリックスには本発明
によるアルミニウム合金を用いても強化材を用いない単
なる耐熱アルミニウム合金Ｎ［１１２とマトリックス合
金は述１２と同じだが強化材を用いた本発明による実施
例の複合材料Ｎｎ１．Ｎｃｈ２との高温引張り強度を比
べてみるに本発明実施例の方が高い値を示している。こ
のことは遅７と遅１５を比べ一ζも同じようなことが云
える。本発明の実施例の中で寛６、遅６９Ｍ７がやや高
温強度が他の実施１ｆｌｊに比して低いのし気運６はマ
トリックス合金にＦｅ以外の強化金属が添加されてない
ためで、隘６および＼（Ｌ７はＦｅｆｒが本発明のＦｅ
量の下限に近（なっているためである。比較例へ１へ１
６はマトリックス合金も本発明合金でもなく又強化材も
用いてない単なる６０６１アルミニウム合金であって、
本試験において最低の試験結果を示している。これは反
面本発明の効果を如実に表わしているものと思われろ。
上述したように、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ッ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
せろ添加元素を加えたことにより、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および耐熱性の
劣る欠点を改善し得て、用途の拡大て寄与するところ大
である。
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ッ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
せろ添加元素を加えたことにより、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および耐熱性の
劣る欠点を改善し得て、用途の拡大て寄与するところ大
である。
Claims (1)
- 強化材としての粒子、ウィスカー、短繊維の１種又は２
種以上を、マトリックスとしてのアルミニウム合金中に
分散させた複合材料において、該アルミニウム合金は、
Ｆｅを３〜１２ｗｔ％含み、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、
Ｌａ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｅ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔｉの１種
又は２種以上を１０ｗｔ％未満含み、残部をＡｌと不純
分からなることを特徴とするアルミニウム合金複合材料
。
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 true JPS6244547A (ja) | 1987-02-26 |
| JPH0581654B2 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 (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US5449421A (en) * | 1988-03-09 | 1995-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Aluminum alloy composite material with intermetallic compound finely dispersed in matrix among reinforcing elements |
| CN104498750A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 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 |
| CN108359830A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-03 | 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 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4943490A (en) * | 1989-08-07 | 1990-07-24 | Dural Aluminum Composites Corp. | Cast composite material having a matrix containing a stable oxide-forming element |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP18399285A patent/JPS6244547A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5449421A (en) * | 1988-03-09 | 1995-09-12 | 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 |
| US4980242A (en) * | 1988-04-01 | 1990-12-25 | Ube Industries, Ltd. | Fiber-reinforced metal composite |
| 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 |
| CN104498750A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 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 |
| CN108359830A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-03 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0581654B2 (ja) | 1993-11-15 |
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