JPH0627294B2 - Ａｌ―Ｃｕ―ＴｉＣ 合金複合材料の製造方法 - Google Patents
Ａｌ―Ｃｕ―ＴｉＣ 合金複合材料の製造方法Info
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- JPH0627294B2 JPH0627294B2 JP62049777A JP4977787A JPH0627294B2 JP H0627294 B2 JPH0627294 B2 JP H0627294B2 JP 62049777 A JP62049777 A JP 62049777A JP 4977787 A JP4977787 A JP 4977787A JP H0627294 B2 JPH0627294 B2 JP H0627294B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Al-Cu-TiC 合金複合材料の製造方法に関する
ものであり、さらに詳しくは、Al-Cu 合金の球状結晶の
間隙にTiC 粒子を均一に分散させ、均質微細な組織をも
たせた粒子分散強化型の合金複合材料を製造する方法に
関するものである。
ものであり、さらに詳しくは、Al-Cu 合金の球状結晶の
間隙にTiC 粒子を均一に分散させ、均質微細な組織をも
たせた粒子分散強化型の合金複合材料を製造する方法に
関するものである。
［従来の技術］ Al-Cu-TiC 合金複合材料は、それが高強度、軽量で、耐
熱性を有していることから、航空機材料や自動車材料等
として有効に利用できるものである。
熱性を有していることから、航空機材料や自動車材料等
として有効に利用できるものである。
従来、溶製法によって、Al-Cu 等のマトリックス合金中
に、TiC のような非金属粒子で比重差を異にするものを
均質に分散させ、それによってAl-Cu-TiC 合金複合材料
等を製造する場合に利用できる方法としては、コンポキ
ャスト法がある。
に、TiC のような非金属粒子で比重差を異にするものを
均質に分散させ、それによってAl-Cu-TiC 合金複合材料
等を製造する場合に利用できる方法としては、コンポキ
ャスト法がある。
このコンポキャスト法では、回転子を1000 rpm以下の回
転速度で回転させる回転攪拌凝固中に非金属粒子等を添
加するが、この方法による場合には、所要の条件、即
ち、 (1) 添加粒子とマトリックス合金との比重差が小さい。
転速度で回転させる回転攪拌凝固中に非金属粒子等を添
加するが、この方法による場合には、所要の条件、即
ち、 (1) 添加粒子とマトリックス合金との比重差が小さい。
(2) 添加粒子とマトリックス合金とのぬれ性が良好であ
る。
る。
(3) 添加粒子が球状である。
などの条件を満足する場合でなければ均一混合を行うこ
とができない。また完全な溶湯状態では、上記添加粒子
は、それにニッケルや銅のコーティングを施すことによ
りぬれ性を改善しなければ、溶湯の表面にはじき出され
るため、混合すら望むことはできない。
とができない。また完全な溶湯状態では、上記添加粒子
は、それにニッケルや銅のコーティングを施すことによ
りぬれ性を改善しなければ、溶湯の表面にはじき出され
るため、混合すら望むことはできない。
一方、上記Al-Cu-TiC 合金複合材料は、粉末冶金法によ
っても得ることができ、上記溶製法に比して、かなり均
質微細な結晶粒をもった緻密なミクロ組織を得ることが
できる。これに対し、溶製法は低コストではあるが、組
織が粗く、材料に偏析が起こる可能性があり、これをで
きるだけ緻密で均質にし、粉末冶金法による場合に近い
組織にすることが望まれている。
っても得ることができ、上記溶製法に比して、かなり均
質微細な結晶粒をもった緻密なミクロ組織を得ることが
できる。これに対し、溶製法は低コストではあるが、組
織が粗く、材料に偏析が起こる可能性があり、これをで
きるだけ緻密で均質にし、粉末冶金法による場合に近い
組織にすることが望まれている。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、 Al-Cu合金のようなマトリックス合金とTiC
のような非金属粒子とからなる比重差の大きい複合系で
も、鋳塊全体の結晶を微細化すると同時に均質に混合で
きるようにし、それによって Al-Cu合金の微細な結晶粒
の間隙にTiC 粒子を均一に分散させた粒子分散強化型の
合金複合材料を製造可能にするものである。
のような非金属粒子とからなる比重差の大きい複合系で
も、鋳塊全体の結晶を微細化すると同時に均質に混合で
きるようにし、それによって Al-Cu合金の微細な結晶粒
の間隙にTiC 粒子を均一に分散させた粒子分散強化型の
合金複合材料を製造可能にするものである。
［課題を解決するための手段、作用］ 上記課題を解決するための本発明のAl-Cu-TiC 合金複合
材料の製造方法は、溶解した Al-Cu合金中に、冷却室に
おいてアルミ箔でくるんだTiC 粒子を添加して、溶湯中
に挿入した回転子を低速回転させることにより、上記Ti
C 粒子を分散させ、冷却を継続しながら、凝固開始と同
時に回転子を高速回転させて、生成した球状結晶を微細
化しながら結晶粒間隙にTiC 粒子を均一に分散させ、均
質微細な組織をもつ粒子分散強化型の合金複合材料を得
ることを特徴とするものである。
材料の製造方法は、溶解した Al-Cu合金中に、冷却室に
おいてアルミ箔でくるんだTiC 粒子を添加して、溶湯中
に挿入した回転子を低速回転させることにより、上記Ti
C 粒子を分散させ、冷却を継続しながら、凝固開始と同
時に回転子を高速回転させて、生成した球状結晶を微細
化しながら結晶粒間隙にTiC 粒子を均一に分散させ、均
質微細な組織をもつ粒子分散強化型の合金複合材料を得
ることを特徴とするものである。
本発明の方法についてさらに具体的に説明すると、ま
ず、マトリックス合金としての Al-Cu合金は、真空容器
内において加熱炉により溶解し、この溶解した Al-Cu合
金を冷却室に移し、冷却室においてその合金に対しアル
ミ箔にくるんだ状態のTiC 粒子を添加する。TiC 粒子
は、Al-Cu 合金を回転攪拌する回転子にアルミ箔にくる
んで固定した状態で溶湯へ挿入するのが好ましく、これ
によってにアルミ箔が溶融する直前に TiC粒子を溶湯中
まで押し込むことができる。
ず、マトリックス合金としての Al-Cu合金は、真空容器
内において加熱炉により溶解し、この溶解した Al-Cu合
金を冷却室に移し、冷却室においてその合金に対しアル
ミ箔にくるんだ状態のTiC 粒子を添加する。TiC 粒子
は、Al-Cu 合金を回転攪拌する回転子にアルミ箔にくる
んで固定した状態で溶湯へ挿入するのが好ましく、これ
によってにアルミ箔が溶融する直前に TiC粒子を溶湯中
まで押し込むことができる。
回転子は、溶湯への挿入後に直ちに低速回転させるが、
これによりAl-Cu 合金の溶湯内にTiC 粒子を均一に分散
させることができる。
これによりAl-Cu 合金の溶湯内にTiC 粒子を均一に分散
させることができる。
一般に、溶湯中への金属以外の強化成分の添加は、その
添加成分を湯面上に注入するのが通例であるが、上記 A
l-Cu合金の溶湯内へTiC 粒子を添加する場合には、TiC
粒子のぬれ性がよくないため、湯面上に注入すると、そ
れが溶湯と分離した状態になる。しかるに、上述したよ
うにTiC 粒子をにアルミ箔にくるんだ状態で溶湯中に押
し込むと、TiC 粒子の酸化も少なく、多少溶湯とTiC 粒
子とが分離する傾向があっても、直ちに回転子を回転さ
せるので、極めて能率的にTiC 粒子を均一に分散させる
ことができる。
添加成分を湯面上に注入するのが通例であるが、上記 A
l-Cu合金の溶湯内へTiC 粒子を添加する場合には、TiC
粒子のぬれ性がよくないため、湯面上に注入すると、そ
れが溶湯と分離した状態になる。しかるに、上述したよ
うにTiC 粒子をにアルミ箔にくるんだ状態で溶湯中に押
し込むと、TiC 粒子の酸化も少なく、多少溶湯とTiC 粒
子とが分離する傾向があっても、直ちに回転子を回転さ
せるので、極めて能率的にTiC 粒子を均一に分散させる
ことができる。
このように、溶湯中において回転子を低速回転させなが
ら溶湯の冷却を継続すると、間もなく溶湯は多数の核生
成をして凝固を開始するが、この凝固開始と同時に回転
子を高速回転させ、生成した球状結晶を微細化しながら
結晶粒間隙にTiC 粒子を均一に分散させ、凝固後半から
凝固終了直前までの間に回転子をるつぼから取り出す。
その結果、均質な粒子分散強化型の合金複合材料を得る
ことができる。
ら溶湯の冷却を継続すると、間もなく溶湯は多数の核生
成をして凝固を開始するが、この凝固開始と同時に回転
子を高速回転させ、生成した球状結晶を微細化しながら
結晶粒間隙にTiC 粒子を均一に分散させ、凝固後半から
凝固終了直前までの間に回転子をるつぼから取り出す。
その結果、均質な粒子分散強化型の合金複合材料を得る
ことができる。
マトリックス合金としての Al-Cu合金には、必要に応じ
て、その溶融に際し予め微量の結晶粒微細化材を添加し
ておくことができる。この結晶粒微細化材としては、例
えば、ほぼ５：１の重量比をもつTiとB 、あるいは、T
a,Nb,Zrなどがある。これらの結晶粒微細化材は、マト
リックス合金の粒結晶を微細化して、TiC 粒子を均一に
分散させ易い状態にするものである。
て、その溶融に際し予め微量の結晶粒微細化材を添加し
ておくことができる。この結晶粒微細化材としては、例
えば、ほぼ５：１の重量比をもつTiとB 、あるいは、T
a,Nb,Zrなどがある。これらの結晶粒微細化材は、マト
リックス合金の粒結晶を微細化して、TiC 粒子を均一に
分散させ易い状態にするものである。
次に、図面を参照して本発明のAl-Cu-TiC 合金複合材料
の製造方法を実施する装置例について説明する。
の製造方法を実施する装置例について説明する。
第１図は、上記合金複合材料を製造する装置の一例を示
すもので、両面に開閉扉を持つチャンバ本体1 は真空容
器を構成し、その内部をエアシリンダ3 で開閉される耐
熱性のシャッタ2 により上下に区画して、下方の加熱室
4 内に抵抗加熱炉5 を配置すると共に、上方の冷却室6
内に、冷却コイル8 を持つ水冷外筒7 及びその冷却外筒
7 内に上方から垂下した第２図に示すような断面形状の
回転子9 を配置し、この回転子9 をトルクモータ10で回
転駆動するようにしたものである。
すもので、両面に開閉扉を持つチャンバ本体1 は真空容
器を構成し、その内部をエアシリンダ3 で開閉される耐
熱性のシャッタ2 により上下に区画して、下方の加熱室
4 内に抵抗加熱炉5 を配置すると共に、上方の冷却室6
内に、冷却コイル8 を持つ水冷外筒7 及びその冷却外筒
7 内に上方から垂下した第２図に示すような断面形状の
回転子9 を配置し、この回転子9 をトルクモータ10で回
転駆動するようにしたものである。
この装置においては、チャンバ本体1 内を図示しない真
空源に接続して、真空排気後、炉内の黒鉛るつぼ12中で
マトリックス合金を加熱溶解し、その溶解後、炉上のシ
ャッタ2 を開放して、チャンバ本体1 の下面を貫通する
支持棒11を昇降可能にしたるつぼ昇降機構で、上記黒鉛
るつぼ12を水冷外筒7 内まで上昇させることにより、る
つぼ12内の溶湯中に回転子9 を挿入し、冷却室5 内にお
ける急速な冷却過程において、その回転子9 の回転によ
り半凝固合金を撹拌させる。回転子9 の先端には、図示
するように、予め、TiC 粒子をにアルミ箔13にくるんだ
状態で取り付けておく。
空源に接続して、真空排気後、炉内の黒鉛るつぼ12中で
マトリックス合金を加熱溶解し、その溶解後、炉上のシ
ャッタ2 を開放して、チャンバ本体1 の下面を貫通する
支持棒11を昇降可能にしたるつぼ昇降機構で、上記黒鉛
るつぼ12を水冷外筒7 内まで上昇させることにより、る
つぼ12内の溶湯中に回転子9 を挿入し、冷却室5 内にお
ける急速な冷却過程において、その回転子9 の回転によ
り半凝固合金を撹拌させる。回転子9 の先端には、図示
するように、予め、TiC 粒子をにアルミ箔13にくるんだ
状態で取り付けておく。
上記回転子9 を回転させるトルクモータ10は、回転子9
を10000 rpm 程度まで高速回転させ得るものとし、その
回転軸にトルク検出器及び回転検出器を設けて、それら
をディジタル表示器に接続している。
を10000 rpm 程度まで高速回転させ得るものとし、その
回転軸にトルク検出器及び回転検出器を設けて、それら
をディジタル表示器に接続している。
上記装置例に示す内径55mmの黒鉛るつぼ内において、８
角形断面の回転子を用いる場合、その低速回転は、500
〜1000rpm 程度で回転させる必要があり、またそれに続
く高速回転は2000〜6000rpm 程度にする必要がある。
角形断面の回転子を用いる場合、その低速回転は、500
〜1000rpm 程度で回転させる必要があり、またそれに続
く高速回転は2000〜6000rpm 程度にする必要がある。
［実施例］ 第１図及び第２図に示す構成の装置を用い、真空溶解し
てマトリックス合金中に水冷外筒内で回転子を挿入し、
その際、回転子によってにアルミ箔でくるんだ TiC粒子
を合金中に押込み、回転子を1000 rpmで低速回転させ、
その後、凝固開始から凝固終了直前まで、4200 rpmで高
速回転攪拌凝固させた。
てマトリックス合金中に水冷外筒内で回転子を挿入し、
その際、回転子によってにアルミ箔でくるんだ TiC粒子
を合金中に押込み、回転子を1000 rpmで低速回転させ、
その後、凝固開始から凝固終了直前まで、4200 rpmで高
速回転攪拌凝固させた。
第３図ないし第６図は、得られた合金複合材料のミクロ
組織を示す顕微鏡写真（×100 ）で、第３図はマトリッ
クス合金として Al-4%Cu-20%TiC 合金を用いた場合、第
４図は Al-4%Cu-10%TiC 合金を用いた場合、第５図は A
l-4%Cu-0.5%Ti-0.1%B-4%TiC 合金を用いた場合、第６図
は Al-4%Cu-0.5%Ti-0.1%B-2%TiC 合金を用いた場合を示
している。
組織を示す顕微鏡写真（×100 ）で、第３図はマトリッ
クス合金として Al-4%Cu-20%TiC 合金を用いた場合、第
４図は Al-4%Cu-10%TiC 合金を用いた場合、第５図は A
l-4%Cu-0.5%Ti-0.1%B-4%TiC 合金を用いた場合、第６図
は Al-4%Cu-0.5%Ti-0.1%B-2%TiC 合金を用いた場合を示
している。
これらの顕微鏡写真によれば、極めて均質で微細な Al-
Cu-TiC合金複合材料が得られることがわかる。
Cu-TiC合金複合材料が得られることがわかる。
［発明の効果］ このような本発明の方法によれば、粉末冶金法でつくら
れるものに匹敵するほど均質で微細なAl-Cu-TiC 合金複
合材料を得ることができ、しかもマトリックス合金に対
して20wt％程度まで多量のTiC を含む均質な Al-Cu-TiC
合金を容易に得ることができる。
れるものに匹敵するほど均質で微細なAl-Cu-TiC 合金複
合材料を得ることができ、しかもマトリックス合金に対
して20wt％程度まで多量のTiC を含む均質な Al-Cu-TiC
合金を容易に得ることができる。
第１図は本発明に基づいてAl-Cu-TiC 合金複合材料を製
造する装置の断面図、第２図はその要部断面図、第３図
ないし第６図は本発明によって得られた合金複合材料の
金属組織を示す図面代用顕微鏡写真である。 1 ……真空容器、6 ……冷却室、 9 ……回転子。
造する装置の断面図、第２図はその要部断面図、第３図
ないし第６図は本発明によって得られた合金複合材料の
金属組織を示す図面代用顕微鏡写真である。 1 ……真空容器、6 ……冷却室、 9 ……回転子。
Claims (1)
- 【請求項１】溶解した Al-Cu合金中に、冷却室において
アルミ箔でくるんだTiC 粒子を添加して、溶湯中に挿入
した回転子を低速回転させることにより、上記TiC 粒子
を分散させ、冷却を継続しながら、凝固開始と同時に回
転子を高速回転させて、生成した球状結晶を微細化しな
がら結晶粒間隙にTiC 粒子を均一に分散させ、均質微細
な組織をもつ粒子分散強化型の合金複合材料を得ること
を特徴とするAl-Cu-TiC 合金複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62049777A JPH0627294B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | Ａｌ―Ｃｕ―ＴｉＣ 合金複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62049777A JPH0627294B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | Ａｌ―Ｃｕ―ＴｉＣ 合金複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63216919A JPS63216919A (ja) | 1988-09-09 |
| JPH0627294B2 true JPH0627294B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=12840601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62049777A Expired - Lifetime JPH0627294B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | Ａｌ―Ｃｕ―ＴｉＣ 合金複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627294B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5342765B2 (ja) * | 1971-08-26 | 1978-11-14 |
-
1987
- 1987-03-04 JP JP62049777A patent/JPH0627294B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63216919A (ja) | 1988-09-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |