JP2780626B2 - 金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法 - Google Patents
金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属基複合材料の製造
方法に係り、更に詳細には金属炭化物粒子分散金属基複
合材料の製造方法に係る。
方法に係り、更に詳細には金属炭化物粒子分散金属基複
合材料の製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製
造方法の一つとして、本願出願人は例えば特願平４−１
９９１６６号に於て、Ｔｉ粉末若しくはＺｒ粉末と黒鉛
粉末とＡｌ粉末又はＡｌ合金粉末とよりなる成形体を形
成し、成形体中にＡｌ又はＡｌ合金の溶湯を含浸させ、
成形体を不活性雰囲気中にて１０００〜１８００℃に加
熱して成形体中にＴｉＣ粒子若しくはＺｒＣ粒子を生成
させ、しかる後成形体をＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に溶
解する金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法を
提案した。
造方法の一つとして、本願出願人は例えば特願平４−１
９９１６６号に於て、Ｔｉ粉末若しくはＺｒ粉末と黒鉛
粉末とＡｌ粉末又はＡｌ合金粉末とよりなる成形体を形
成し、成形体中にＡｌ又はＡｌ合金の溶湯を含浸させ、
成形体を不活性雰囲気中にて１０００〜１８００℃に加
熱して成形体中にＴｉＣ粒子若しくはＺｒＣ粒子を生成
させ、しかる後成形体をＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に溶
解する金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法を
提案した。
【０００３】この先の提案にかかる方法によれば、生成
するＴｉＣ粒子若しくはＺｒＣ粒子の粗大化や凝集が抑
制されるので、従来の他の方法の場合に比してＴｉＣ粒
子若しくはＺｒＣ粒子が微細で均一に分散された良好な
複合材料を製造することができ、またＴｉＣ粒子若しく
はＺｒＣ粒子生成前の予含浸工程に於てはＴｉ若しくは
Ｚｒが酸素や窒素を吸着する所謂ゲッター効果を有して
いることにより成形体中にＡｌ又はＡｌ合金の溶湯が迅
速に浸透すると共に、マトリックスとしてのＡｌ又はＡ
ｌ合金の溶湯を機械的に激しく撹拌しなくても複合材料
母材は容易に溶湯中に溶解するので、従来の他の方法の
場合に比して複合材料を容易に且能率よく製造すること
ができる。
するＴｉＣ粒子若しくはＺｒＣ粒子の粗大化や凝集が抑
制されるので、従来の他の方法の場合に比してＴｉＣ粒
子若しくはＺｒＣ粒子が微細で均一に分散された良好な
複合材料を製造することができ、またＴｉＣ粒子若しく
はＺｒＣ粒子生成前の予含浸工程に於てはＴｉ若しくは
Ｚｒが酸素や窒素を吸着する所謂ゲッター効果を有して
いることにより成形体中にＡｌ又はＡｌ合金の溶湯が迅
速に浸透すると共に、マトリックスとしてのＡｌ又はＡ
ｌ合金の溶湯を機械的に激しく撹拌しなくても複合材料
母材は容易に溶湯中に溶解するので、従来の他の方法の
場合に比して複合材料を容易に且能率よく製造すること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の先の提案
にかかる方法に於ては、Ａｌ又はＡｌ合金の溶湯が含浸
した成形体を不活性雰囲気中に於て１０００〜１８００
℃の非常に高い温度に加熱しなければならず、雰囲気制
御が必要であると共にエネルギ消費が高いため、金属炭
化物粒子分散金属基複合材料を能率よく且低廉に製造す
るためには、更なる改善が必要とされている。
にかかる方法に於ては、Ａｌ又はＡｌ合金の溶湯が含浸
した成形体を不活性雰囲気中に於て１０００〜１８００
℃の非常に高い温度に加熱しなければならず、雰囲気制
御が必要であると共にエネルギ消費が高いため、金属炭
化物粒子分散金属基複合材料を能率よく且低廉に製造す
るためには、更なる改善が必要とされている。
【０００５】本願発明者は、上記先の提案にかかる金属
炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法に於ける上述
の如き改善の必要性に鑑み鋭意実験的検討を行った結
果、成形体をＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬すると主
としてＴｉとＡｌとが化合反応することにより発熱する
が、成形体が溶湯中に浸漬された状態のままでは反応熱
が溶湯により奪われてしまい、それ以上十分な発熱反応
を進行させることができず、そのためＴｉ若しくはＺｒ
とＣとを化合させるためには成形体を不活性雰囲気中に
於て非常に高い温度に加熱しなければならないのに対
し、溶湯が成形体の中央部までは含浸しない段階に於て
成形体を溶湯より取出せば急激な自己発熱反応を生起さ
せることができ、これにより成形体を不活性雰囲気中に
於て非常に高い温度に加熱しなくても成形体中に金属炭
化物の粒子を均一に且微細に生成させることができるこ
とを見出した。
炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法に於ける上述
の如き改善の必要性に鑑み鋭意実験的検討を行った結
果、成形体をＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬すると主
としてＴｉとＡｌとが化合反応することにより発熱する
が、成形体が溶湯中に浸漬された状態のままでは反応熱
が溶湯により奪われてしまい、それ以上十分な発熱反応
を進行させることができず、そのためＴｉ若しくはＺｒ
とＣとを化合させるためには成形体を不活性雰囲気中に
於て非常に高い温度に加熱しなければならないのに対
し、溶湯が成形体の中央部までは含浸しない段階に於て
成形体を溶湯より取出せば急激な自己発熱反応を生起さ
せることができ、これにより成形体を不活性雰囲気中に
於て非常に高い温度に加熱しなくても成形体中に金属炭
化物の粒子を均一に且微細に生成させることができるこ
とを見出した。
【０００６】本発明の課題は、本願発明者が行った実験
的検討の結果得られた上述の知見に基づき、成形体を不
活性雰囲気中に於て非常に高い温度に加熱しなくてもＡ
ｌ合金等のマトリックス中に微細な金属炭化物粒子が均
一に分散された複合材料を能率よく且低廉に製造するこ
とのできる金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方
法を提供することである。
的検討の結果得られた上述の知見に基づき、成形体を不
活性雰囲気中に於て非常に高い温度に加熱しなくてもＡ
ｌ合金等のマトリックス中に微細な金属炭化物粒子が均
一に分散された複合材料を能率よく且低廉に製造するこ
とのできる金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方
法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の如き課題は、本発
明によれば、請求項１の構成、即ち炭化物形成金属の粉
末と黒鉛粉末とＡｌ粉末又はＡｌ合金粉末とよりなる成
形体を形成し、前記成形体をＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中
に浸漬し、前記溶湯が前記成形体の中央部までは含浸し
ない段階に於て前記成形体を前記溶湯より取出して自己
発熱反応を生起させ、これにより前記成形体中に前記金
属の炭化物の粒子を生成させる金属炭化物粒子分散金属
基複合材料の製造方法によって達成される。
明によれば、請求項１の構成、即ち炭化物形成金属の粉
末と黒鉛粉末とＡｌ粉末又はＡｌ合金粉末とよりなる成
形体を形成し、前記成形体をＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中
に浸漬し、前記溶湯が前記成形体の中央部までは含浸し
ない段階に於て前記成形体を前記溶湯より取出して自己
発熱反応を生起させ、これにより前記成形体中に前記金
属の炭化物の粒子を生成させる金属炭化物粒子分散金属
基複合材料の製造方法によって達成される。
【０００８】また本発明によれば、上述の課題を効果的
に達成すべく、溶湯の温度は７００〜１０００℃に設定
される（請求項２の構成）。
に達成すべく、溶湯の温度は７００〜１０００℃に設定
される（請求項２の構成）。
【０００９】
【作用】本発明の請求項１の方法によれば、炭化物形成
金属の粉末と黒鉛粉末とＡｌ粉末又はＡｌ合金粉末とよ
りなる成形体がＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬される
と、まず炭化物形成金属とＡｌとが化合反応することに
より発熱し、次いで溶湯が成形体の中央部までは含浸し
ない段階に於て成形体が溶湯より取出されることによ
り、主として炭化物形成金属とＣとが化合することによ
る急激な自己発熱反応が生起し、これにより成形体中に
金属炭化物の粒子が均一に且微細に生成される。
金属の粉末と黒鉛粉末とＡｌ粉末又はＡｌ合金粉末とよ
りなる成形体がＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬される
と、まず炭化物形成金属とＡｌとが化合反応することに
より発熱し、次いで溶湯が成形体の中央部までは含浸し
ない段階に於て成形体が溶湯より取出されることによ
り、主として炭化物形成金属とＣとが化合することによ
る急激な自己発熱反応が生起し、これにより成形体中に
金属炭化物の粒子が均一に且微細に生成される。
【００１０】また本発明の請求項１の方法によれば、上
述の如く溶湯は成形体の中央部までは含浸されないの
で、溶湯が成形体全体に含浸される場合に生じる成形体
の膨潤が実質的に回避され、これにより実質的に元の成
形体の形状及び寸法と同一の複合材料が形成されると共
に、膨潤に伴う金属炭化物粒子の体積率の低下が回避さ
れる。
述の如く溶湯は成形体の中央部までは含浸されないの
で、溶湯が成形体全体に含浸される場合に生じる成形体
の膨潤が実質的に回避され、これにより実質的に元の成
形体の形状及び寸法と同一の複合材料が形成されると共
に、膨潤に伴う金属炭化物粒子の体積率の低下が回避さ
れる。
【００１１】また本発明の請求項２の方法によれば、溶
湯の温度が７００〜１０００℃に設定されるので、成形
体がＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬されることによっ
て成形体は炭化物形成金属とＡｌとが化合反応し発熱す
るに十分な温度に加熱され、従って成形体が溶湯より取
出された後に於ける炭化物形成金属とＣとの化合による
急激な自己発熱反応が確実に生起せしめられる。
湯の温度が７００〜１０００℃に設定されるので、成形
体がＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬されることによっ
て成形体は炭化物形成金属とＡｌとが化合反応し発熱す
るに十分な温度に加熱され、従って成形体が溶湯より取
出された後に於ける炭化物形成金属とＣとの化合による
急激な自己発熱反応が確実に生起せしめられる。
【００１２】
【課題を解決するための手段の補足説明】本発明の方法
に於ける炭化物形成金属はＡｌ又はＡｌ合金の溶湯によ
って加熱されることによりＡｌと化合して発熱し、その
熱によって加熱されることによりＣと化合して更に一層
発熱する任意の任意の金属であってよいが、特に炭化物
となることによって高硬度な優れた分散粒子を生成する
という点に於てＴｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｖであることが好ま
しく、特に酸素や窒素を吸着するゲッター効果に優れて
いるという点に於てＴｉ若しくはＺｒであることが好ま
しい。
に於ける炭化物形成金属はＡｌ又はＡｌ合金の溶湯によ
って加熱されることによりＡｌと化合して発熱し、その
熱によって加熱されることによりＣと化合して更に一層
発熱する任意の任意の金属であってよいが、特に炭化物
となることによって高硬度な優れた分散粒子を生成する
という点に於てＴｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｖであることが好ま
しく、特に酸素や窒素を吸着するゲッター効果に優れて
いるという点に於てＴｉ若しくはＺｒであることが好ま
しい。
【００１３】また本発明の方法に於て成形体をＡｌ又は
Ａｌ合金の溶湯中に浸漬する時間は、成形体の少くとも
表面部に溶湯が浸透し、少くとも表面部の炭化物形成金
属及びＡｌが化合反応するに十分な温度に加熱されるに
必要な時間以上であって、炭化物形成金属及びＡｌが化
合反応することにより発生する熱が溶湯により奪われて
しまうことがないよう、溶湯が成形体の中央部まで完全
に含浸する時間未満である限り、成形体の大きさ、成形
体の空隙率、溶湯の温度等に応じて適宜に設定されてよ
い。
Ａｌ合金の溶湯中に浸漬する時間は、成形体の少くとも
表面部に溶湯が浸透し、少くとも表面部の炭化物形成金
属及びＡｌが化合反応するに十分な温度に加熱されるに
必要な時間以上であって、炭化物形成金属及びＡｌが化
合反応することにより発生する熱が溶湯により奪われて
しまうことがないよう、溶湯が成形体の中央部まで完全
に含浸する時間未満である限り、成形体の大きさ、成形
体の空隙率、溶湯の温度等に応じて適宜に設定されてよ
い。
【００１４】また本発明の方法に於て炭化物形成金属と
Ａｌとが化合反応し発熱するに十分な温度に成形体の少
くとも表面部を確実に加熱するためには、溶湯の温度は
特に７５０℃以上、更には８００℃以上であることが好
ましく、また溶湯の温度が高くなるにつれて急激な発熱
反応を生起させるべく成形体を溶湯中に浸漬する時間が
短くなるため浸漬時間の制御が困難になり、また消費エ
ネルギが増大するので、溶湯の温度は１０００℃以下、
特に９５０℃以下であることが好ましい。従って本発明
の方法に於ける溶湯の温度は好ましくは７５０〜１００
０℃に設定され、更に好ましくは８００〜９５０℃に設
定される。
Ａｌとが化合反応し発熱するに十分な温度に成形体の少
くとも表面部を確実に加熱するためには、溶湯の温度は
特に７５０℃以上、更には８００℃以上であることが好
ましく、また溶湯の温度が高くなるにつれて急激な発熱
反応を生起させるべく成形体を溶湯中に浸漬する時間が
短くなるため浸漬時間の制御が困難になり、また消費エ
ネルギが増大するので、溶湯の温度は１０００℃以下、
特に９５０℃以下であることが好ましい。従って本発明
の方法に於ける溶湯の温度は好ましくは７５０〜１００
０℃に設定され、更に好ましくは８００〜９５０℃に設
定される。
【００１５】また本発明の方法に於ける炭化物形成金属
の粉末等の各粉末は粗大でなければ任意の大きさのもの
であってよいが、できるだけ微細な金属炭化物粒子が均
一に分散された複合材料を製造するためには、各粉末の
平均粒径は０．１〜５００μm 程度であることが好まし
い。
の粉末等の各粉末は粗大でなければ任意の大きさのもの
であってよいが、できるだけ微細な金属炭化物粒子が均
一に分散された複合材料を製造するためには、各粉末の
平均粒径は０．１〜５００μm 程度であることが好まし
い。
【００１６】
【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つ
かの実施例について詳細に説明する。
かの実施例について詳細に説明する。
【００１７】実施例１ 図１は本発明による金属炭化物粒子分散金属基複合材料
の製造方法の一つの実施例の一連の工程を示す工程図で
ある。
の製造方法の一つの実施例の一連の工程を示す工程図で
ある。
【００１８】まずＶ型混合機を用いて６００ｇのＴｉ粉
末（平均粒径５０μm ）と１５０ｇの黒鉛粉末（平均粒
径６μm ）と１５０ｇのＡｌ粉末（平均粒径４５μm ）
とを３０分間均一に混合した。次いでかくして得られた
混合粉末より１２ｇの混合粉末を秤量し、それを面圧８
tonにて金型プレス成形することにより、図１（Ａ）に
示されている如くＴｉ粉末１０と黒鉛粉末１２とＡｌ粉
末１４とよりなり直径３０．２mm、高さ５．２mmの寸法
を有する円板状の多孔質のペレット１６を形成した。
末（平均粒径５０μm ）と１５０ｇの黒鉛粉末（平均粒
径６μm ）と１５０ｇのＡｌ粉末（平均粒径４５μm ）
とを３０分間均一に混合した。次いでかくして得られた
混合粉末より１２ｇの混合粉末を秤量し、それを面圧８
tonにて金型プレス成形することにより、図１（Ａ）に
示されている如くＴｉ粉末１０と黒鉛粉末１２とＡｌ粉
末１４とよりなり直径３０．２mm、高さ５．２mmの寸法
を有する円板状の多孔質のペレット１６を形成した。
【００１９】次いで図１（Ｂ）に示されている如く、ペ
レット１６を８００℃の純Ａｌ（純度９９．９％）の溶
湯１８中に１５秒間浸漬し保持することによりペレット
の表面部に純Ａｌの溶湯を含浸させ、しかる後ペレット
を取出した。するとペレットは燃焼し急激に発熱すると
共に発光した。次いで図１（Ｃ）に示されている如く、
発熱及び発光が鎮静化した後ペレット１６′をそのまま
大気中に放置し、これによりペレットを室温にまで冷却
し凝固させた。かくして処理されたペレットの重量は１
８ｇであった。
レット１６を８００℃の純Ａｌ（純度９９．９％）の溶
湯１８中に１５秒間浸漬し保持することによりペレット
の表面部に純Ａｌの溶湯を含浸させ、しかる後ペレット
を取出した。するとペレットは燃焼し急激に発熱すると
共に発光した。次いで図１（Ｃ）に示されている如く、
発熱及び発光が鎮静化した後ペレット１６′をそのまま
大気中に放置し、これによりペレットを室温にまで冷却
し凝固させた。かくして処理されたペレットの重量は１
８ｇであった。
【００２０】次いでペレットを切断してその断面をＸ線
回折試験したところ、ペレット１６′は非常に微細なＴ
ｉＣ粒子２０が純Ａｌのマトリックス２２中に均一に分
散された複合材料となっていることが確認された。また
ペレットを塩酸にて処理することによりＡｌの部分を除
去し、ＴｉＣの量を測定したところ、ＴｉＣの体積率は
約４０％であり、この体積率は反応式より推定されるＴ
ｉＣの生成量に合致しており、元のペレット中の実質的
に全てのＴｉがＣと化合していることが認められた。更
に塩酸にて処理された後のペレット内部の組織を走査電
子顕微鏡にて観察したところ、ＴｉＣは実質的に均一な
大きさの球状をなし、平均粒径は約２μm であることが
解った。
回折試験したところ、ペレット１６′は非常に微細なＴ
ｉＣ粒子２０が純Ａｌのマトリックス２２中に均一に分
散された複合材料となっていることが確認された。また
ペレットを塩酸にて処理することによりＡｌの部分を除
去し、ＴｉＣの量を測定したところ、ＴｉＣの体積率は
約４０％であり、この体積率は反応式より推定されるＴ
ｉＣの生成量に合致しており、元のペレット中の実質的
に全てのＴｉがＣと化合していることが認められた。更
に塩酸にて処理された後のペレット内部の組織を走査電
子顕微鏡にて観察したところ、ＴｉＣは実質的に均一な
大きさの球状をなし、平均粒径は約２μm であることが
解った。
【００２１】尚この実施例に於ては、ペレットの表面部
に純Ａｌの溶湯が含浸された段階に於てＴｉとＡｌとが
化合して発熱すると共にＴｉＡｌ3 を生成し、ペレット
が大気中に取出された段階に於てペレットの最表面に於
てＡｌと空気中の酸素とが化合することにより酸化反応
が生じ、それより内側の領域に於てはＴｉＡｌ3 とＣと
が反応することによりＴｉＣ及びＡｌが生成すると共に
温度が約１３００℃程度にまで上昇し、ペレットの中央
部の領域に於てはＴｉとＣとが直接化合することにより
ＴｉＣが生成したものと推測される。
に純Ａｌの溶湯が含浸された段階に於てＴｉとＡｌとが
化合して発熱すると共にＴｉＡｌ3 を生成し、ペレット
が大気中に取出された段階に於てペレットの最表面に於
てＡｌと空気中の酸素とが化合することにより酸化反応
が生じ、それより内側の領域に於てはＴｉＡｌ3 とＣと
が反応することによりＴｉＣ及びＡｌが生成すると共に
温度が約１３００℃程度にまで上昇し、ペレットの中央
部の領域に於てはＴｉとＣとが直接化合することにより
ＴｉＣが生成したものと推測される。
【００２２】比較例１ 上述の実施例１の場合と同一の粉末配合比にて７個のペ
レットを形成し、各ペレットを８００℃の純Ａｌの溶湯
中に下記の表１に示された時間浸漬し保持した後大気中
に取出した。この場合浸漬時間が３秒以下の場合にはペ
レットは発熱及び発光現象を示さず、浸漬時間が６０秒
以上の場合には発熱及び発光現象を示したが燃焼現象を
示さなかった。
レットを形成し、各ペレットを８００℃の純Ａｌの溶湯
中に下記の表１に示された時間浸漬し保持した後大気中
に取出した。この場合浸漬時間が３秒以下の場合にはペ
レットは発熱及び発光現象を示さず、浸漬時間が６０秒
以上の場合には発熱及び発光現象を示したが燃焼現象を
示さなかった。
【００２３】次いでかくして処理された各ペレットを切
断してその断面をＸ線回折試験した。その結果を下記の
表１に示す。表１より、ペレットを溶湯中に浸漬する時
間が短過ぎる場合にはＴｉＣを生成させることができ
ず、逆にペレットを溶湯中に浸漬する時間が長過ぎる場
合には反応熱が溶湯に奪われることによりＴｉとＣとの
化合反応が生起せず、ＴｉＡｌ3 しか生成しないことが
解る。
断してその断面をＸ線回折試験した。その結果を下記の
表１に示す。表１より、ペレットを溶湯中に浸漬する時
間が短過ぎる場合にはＴｉＣを生成させることができ
ず、逆にペレットを溶湯中に浸漬する時間が長過ぎる場
合には反応熱が溶湯に奪われることによりＴｉとＣとの
化合反応が生起せず、ＴｉＡｌ3 しか生成しないことが
解る。
【００２４】
【表１】 尚上述の実施例１に於て製造された複合材料中のＴｉＣ
粒子のビッカース硬さは６００であり、ＴｉＣ粒子は非
常に硬質であるのに対し、この比較例１に於て製造され
た複合材料中のＴｉＡｌ3 粒子は３６０のビッカース硬
さしか有していなかった。
粒子のビッカース硬さは６００であり、ＴｉＣ粒子は非
常に硬質であるのに対し、この比較例１に於て製造され
た複合材料中のＴｉＡｌ3 粒子は３６０のビッカース硬
さしか有していなかった。
【００２５】比較例２ それぞれ８ｇのＴｉ粉末と２ｇの黒鉛粉末とよりなりＡ
ｌ粉末を含まない混合粉末をプレス成形することにより
３個のペレットを形成し、それらのペレットを８００℃
の純Ａｌの溶湯中に１５秒間、３０秒間、１２０秒間浸
漬した後大気中に取出した。この場合ペレットを大気中
に取出した段階に於てもペレットは発熱及び発光現象を
示さなかった。またかくして処理された各ペレットの断
面をＸ回折試験したところ、ＴｉＡｌ3 は生成していた
が、ＴｉＣは全く生成していないことが認められた。
ｌ粉末を含まない混合粉末をプレス成形することにより
３個のペレットを形成し、それらのペレットを８００℃
の純Ａｌの溶湯中に１５秒間、３０秒間、１２０秒間浸
漬した後大気中に取出した。この場合ペレットを大気中
に取出した段階に於てもペレットは発熱及び発光現象を
示さなかった。またかくして処理された各ペレットの断
面をＸ回折試験したところ、ＴｉＡｌ3 は生成していた
が、ＴｉＣは全く生成していないことが認められた。
【００２６】実施例２ ペレットの構成粉末の配合比をＴｉ粉末８ｇ、Ａｌ粉末
５ｇ、黒鉛粉末２ｇに設定し、ペレットの溶湯中への浸
漬時間を１５秒、３０秒、１２０秒に設定した点を除
き、上述の実施例１の場合と同一の要領及び条件にて複
合材料の製造を試みたところ、浸漬時間が１５秒の場合
には純Ａｌのマトリックス中に微細なＴｉＣ粒子が均一
に分散された良好な複合材料を製造することができた
が、浸漬時間が３０秒及び１２０秒の場合にはＴｉ及び
Ａｌ3 粒子しか生成しておらず、ＴｉＣ粒子は全く生成
していないことが認められた。
５ｇ、黒鉛粉末２ｇに設定し、ペレットの溶湯中への浸
漬時間を１５秒、３０秒、１２０秒に設定した点を除
き、上述の実施例１の場合と同一の要領及び条件にて複
合材料の製造を試みたところ、浸漬時間が１５秒の場合
には純Ａｌのマトリックス中に微細なＴｉＣ粒子が均一
に分散された良好な複合材料を製造することができた
が、浸漬時間が３０秒及び１２０秒の場合にはＴｉ及び
Ａｌ3 粒子しか生成しておらず、ＴｉＣ粒子は全く生成
していないことが認められた。
【００２７】実施例３ ペレットの構成粉末の配合比をＴｉ粉末８ｇ、Ａｌ粉末
２ｇ、黒鉛粉末４ｇに設定し、ペレットの溶湯中への浸
漬時間を１５秒、３０秒、１２０秒に設定した点を除
き、上述の実施例１の場合と同一の要領及び条件にて複
合材料の製造を試みたところ、浸漬時間が１５秒及び３
０秒の場合には純Ａｌのマトリックス中に微細なＴｉＣ
粒子に加えて微細なＴｉＡｌ3 粒子及びＡｌ4 Ｃ3 粒子
が均一に分散された複合材料を製造することができた
が、浸漬時間が１２０秒の場合にはＴｉＡｌ3 粒子しか
生成しておらず、ＴｉＣ粒子は全く生成していないこと
が認められた。
２ｇ、黒鉛粉末４ｇに設定し、ペレットの溶湯中への浸
漬時間を１５秒、３０秒、１２０秒に設定した点を除
き、上述の実施例１の場合と同一の要領及び条件にて複
合材料の製造を試みたところ、浸漬時間が１５秒及び３
０秒の場合には純Ａｌのマトリックス中に微細なＴｉＣ
粒子に加えて微細なＴｉＡｌ3 粒子及びＡｌ4 Ｃ3 粒子
が均一に分散された複合材料を製造することができた
が、浸漬時間が１２０秒の場合にはＴｉＡｌ3 粒子しか
生成しておらず、ＴｉＣ粒子は全く生成していないこと
が認められた。
【００２８】実施例４ ペレットの構成粉末の配合比をＴｉ粉末８ｇ、Ａｌ粉末
２ｇ、黒鉛粉末２ｇに設定し、純Ａｌの溶湯の温度及び
ペレットを溶湯中に浸漬する時間を下記の表２に示され
た種々の値に設定した点を除き、上述の実施例１の場合
と同一の要領及び条件にて複合材料を製造し、各ペレッ
トを切断してその断面をＸ線回折試験した。その結果を
下記の表２に示す。
２ｇ、黒鉛粉末２ｇに設定し、純Ａｌの溶湯の温度及び
ペレットを溶湯中に浸漬する時間を下記の表２に示され
た種々の値に設定した点を除き、上述の実施例１の場合
と同一の要領及び条件にて複合材料を製造し、各ペレッ
トを切断してその断面をＸ線回折試験した。その結果を
下記の表２に示す。
【００２９】表２より、溶湯の温度が高いほどペレット
を溶湯中に浸漬する時間が短くてよく、またペレットを
溶湯中に浸漬する時間が長過ぎる場合にはＴｉＣ粒子に
加えてＴｉＡｌ3 粒子が生成したりＴｉＣ粒子を全く生
成させることができないことが解る。また表２より、溶
湯の温度は７００〜１０００℃に、特に７５０〜１００
０℃に、更には８００〜９５０℃に設定されることが好
ましいことが解る。
を溶湯中に浸漬する時間が短くてよく、またペレットを
溶湯中に浸漬する時間が長過ぎる場合にはＴｉＣ粒子に
加えてＴｉＡｌ3 粒子が生成したりＴｉＣ粒子を全く生
成させることができないことが解る。また表２より、溶
湯の温度は７００〜１０００℃に、特に７５０〜１００
０℃に、更には８００〜９５０℃に設定されることが好
ましいことが解る。
【００３０】
【表２】 溶湯の温度（℃） 浸漬時間（秒） Ｘ線回折試験結果 ７００ ２０ Ａｌ、ＴｉＣ ７００ ３０ Ａｌ、ＴｉＡｌ3 ７００ ６０ Ａｌ、ＴｉＡｌ3 ７５０ ２０ Ａｌ、ＴｉＣ ７５０ ３０ Ａｌ、ＴｉＣ ７５０ ６０ Ａｌ、ＴｉＡｌ3 ８００ ３０ Ａｌ、ＴｉＣ ８００ ６０ Ａｌ、ＴｉＡｌ3 ８００ １２０ Ａｌ、ＴｉＡｌ3 ９００ ３０ Ａｌ、ＴｉＣ ９００ ６０ Ａｌ、ＴｉＣ ９００ １２０ Ａｌ、ＴｉＡｌ3 ９５０ １０ Ａｌ、ＴｉＣ ９５０ ２０ Ａｌ、ＴｉＣ ９５０ ３０ Ａｌ、ＴｉＣ ９５０ ６０ Ａｌ、ＴｉＡｌ3 １０００ １０ Ａｌ、ＴｉＣ １０００ ２０ Ａｌ、ＴｉＣ １０００ ３０ Ａｌ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌ3 １０００ ６０ Ａｌ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌ3
【００３１】実施例５ ペレットを浸漬する溶湯として８００℃のＡｌ合金（Ａ
ｌ−１１wt％Ｓｉ）の溶湯を使用した点を除き、上述の
実施例１の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を製
造したところ、この場合にもＡｌ合金のマトリックス中
に微細なＴｉＣ粒子が均一に分散された良好な複合材料
を製造することができた。同様にペレットを構成するＡ
ｌ粉末の代りに平均粒径４５μm のＡｌ合金（Ａｌ−１
１wt％Ｓｉ）の粉末を使用した点を除き、上述の実施例
１の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を製造した
ところ、この場合にもＡｌ合金のマトリックス中に微細
なＴｉＣ粒子が均一に分散された良好な複合材料を製造
することができた。
ｌ−１１wt％Ｓｉ）の溶湯を使用した点を除き、上述の
実施例１の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を製
造したところ、この場合にもＡｌ合金のマトリックス中
に微細なＴｉＣ粒子が均一に分散された良好な複合材料
を製造することができた。同様にペレットを構成するＡ
ｌ粉末の代りに平均粒径４５μm のＡｌ合金（Ａｌ−１
１wt％Ｓｉ）の粉末を使用した点を除き、上述の実施例
１の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を製造した
ところ、この場合にもＡｌ合金のマトリックス中に微細
なＴｉＣ粒子が均一に分散された良好な複合材料を製造
することができた。
【００３２】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００３３】例えば上述の各実施例に於ては炭化物形成
金属はＴｉであるが、炭化物形成金属がＺｒ、Ｔａ、Ｖ
である場合にも上述の各実施例の場合と同様の結果が得
られる。また上述の各実施例に於ては三種類の粉末より
なる成形体は円板状をなしているが、成形体の形状は円
板状に限定されるものではなく、例えば直方体や立方体
の如き任意の形状のものであってよい。
金属はＴｉであるが、炭化物形成金属がＺｒ、Ｔａ、Ｖ
である場合にも上述の各実施例の場合と同様の結果が得
られる。また上述の各実施例に於ては三種類の粉末より
なる成形体は円板状をなしているが、成形体の形状は円
板状に限定されるものではなく、例えば直方体や立方体
の如き任意の形状のものであってよい。
【００３４】また成形体を溶湯中に浸漬する時間が短く
成形体に含浸する溶湯の量が少いほど製造される複合材
料中に微細なポアが生じ易くなるが、本発明により製造
される複合材料が耐摩耗性材料として使用される場合に
は、ポアが潤滑油に対する含油手段として積極的に使用
されてもよく、また複合材料が高比強度材料として使用
される場合には、例えば自己発熱反応が完了した後の高
温の状態に於て複合材料を高圧に加圧することによりポ
アが圧壊によって消去されてもよい。
成形体に含浸する溶湯の量が少いほど製造される複合材
料中に微細なポアが生じ易くなるが、本発明により製造
される複合材料が耐摩耗性材料として使用される場合に
は、ポアが潤滑油に対する含油手段として積極的に使用
されてもよく、また複合材料が高比強度材料として使用
される場合には、例えば自己発熱反応が完了した後の高
温の状態に於て複合材料を高圧に加圧することによりポ
アが圧壊によって消去されてもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の請求項１の方法によれば、成形体が溶湯中に浸漬さ
れると、まず炭化物形成金属とＡｌとが化合反応するこ
とにより発熱し、次いで溶湯が成形体の中央部までは含
浸しない段階に於て成形体が溶湯より取出されることに
より、主として炭化物形成金属とＣとが化合することに
よる急激な自己発熱反応が生起し、これにより成形体を
不活性雰囲気中に於て非常に高い温度に加熱しなくても
成形体中に金属炭化物の粒子が均一に且微細に生成され
るので、Ａｌ又はＡｌ合金のマトリックス中に金属炭化
物の粒子が均一に且微細に分散された複合材料を容易に
且能率よく製造することができる。
明の請求項１の方法によれば、成形体が溶湯中に浸漬さ
れると、まず炭化物形成金属とＡｌとが化合反応するこ
とにより発熱し、次いで溶湯が成形体の中央部までは含
浸しない段階に於て成形体が溶湯より取出されることに
より、主として炭化物形成金属とＣとが化合することに
よる急激な自己発熱反応が生起し、これにより成形体を
不活性雰囲気中に於て非常に高い温度に加熱しなくても
成形体中に金属炭化物の粒子が均一に且微細に生成され
るので、Ａｌ又はＡｌ合金のマトリックス中に金属炭化
物の粒子が均一に且微細に分散された複合材料を容易に
且能率よく製造することができる。
【００３６】また請求項１の方法によれば、溶湯は成形
体の中央部までは含浸されないので、溶湯が成形体全体
に含浸される場合に生じる成形体の膨潤を実質的に回避
することができ、これにより実質的に元の成形体の形状
及び寸法と同一の複合材料を形成することができると共
に、膨潤に伴う金属炭化物粒子の体積率の低下を回避し
て金属炭化物粒子の体積率の高い複合材料を製造するこ
とができる。
体の中央部までは含浸されないので、溶湯が成形体全体
に含浸される場合に生じる成形体の膨潤を実質的に回避
することができ、これにより実質的に元の成形体の形状
及び寸法と同一の複合材料を形成することができると共
に、膨潤に伴う金属炭化物粒子の体積率の低下を回避し
て金属炭化物粒子の体積率の高い複合材料を製造するこ
とができる。
【００３７】特に本発明の請求項２の方法によれば、溶
湯の温度が７００〜１０００℃に設定され、成形体がＡ
ｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬されることによって成形
体は炭化物形成金属とＡｌとが化合反応し発熱するに十
分な温度に加熱されるので、成形体が溶湯より取出され
た段階に於て炭化物形成金属とＣとの化合による急激な
自己発熱反応を確実に生起させ、これにより実質的に全
ての炭化物形成金属が金属炭化物に転換された良好な複
合材料を確実に製造することができる。
湯の温度が７００〜１０００℃に設定され、成形体がＡ
ｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬されることによって成形
体は炭化物形成金属とＡｌとが化合反応し発熱するに十
分な温度に加熱されるので、成形体が溶湯より取出され
た段階に於て炭化物形成金属とＣとの化合による急激な
自己発熱反応を確実に生起させ、これにより実質的に全
ての炭化物形成金属が金属炭化物に転換された良好な複
合材料を確実に製造することができる。
【図１】本発明による金属炭化物粒子分散金属基複合材
料の製造方法の一つの実施例の一連の工程を示す工程図
である。
料の製造方法の一つの実施例の一連の工程を示す工程図
である。
１０…Ｔｉ粉末 １２…黒鉛粉末 １４…Ａｌ粉末 １６…ペレット １８…純Ａｌの溶湯 ２０…ＴｉＣ粒子 ２２…純Ａｌのマトリックス
Claims (2)
- 【請求項１】炭化物形成金属の粉末と黒鉛粉末とＡｌ粉
末又はＡｌ合金粉末とよりなる成形体を形成し、前記成
形体をＡｌ又はＡｌ合金の溶湯中に浸漬し、前記溶湯が
前記成形体の中央部までは含浸しない段階に於て前記成
形体を前記溶湯より取出して自己発熱反応を生起させ、
これにより前記成形体中に前記金属の炭化物の粒子を生
成させる金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方
法。 - 【請求項２】請求項１の金属炭化物粒子分散金属基複合
材料の製造方法に於て、前記溶湯の温度は７００〜１０
００℃であることを特徴とする金属炭化物粒子分散金属
基複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220294A JP2780626B2 (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | 金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220294A JP2780626B2 (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | 金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07197148A JPH07197148A (ja) | 1995-08-01 |
| JP2780626B2 true JP2780626B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=11798821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1220294A Expired - Fee Related JP2780626B2 (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | 金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2780626B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4116166B2 (ja) | 1998-10-09 | 2008-07-09 | 大豊工業株式会社 | すべり軸受及びその製造方法 |
| US6899844B2 (en) | 2001-04-25 | 2005-05-31 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Production method of aluminum alloy for sliding bearing |
| US6916355B2 (en) * | 2001-11-22 | 2005-07-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite material and method for production of the same |
-
1994
- 1994-01-10 JP JP1220294A patent/JP2780626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07197148A (ja) | 1995-08-01 |
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