JP3421535B2 - 金属基複合材料の製造方法 - Google Patents
金属基複合材料の製造方法Info
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- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属または合金か
ら成る第一相マトリックス中に第二相粒子を分散させた
金属基複合材料を鋳造法により製造する方法に関する。
ら成る第一相マトリックス中に第二相粒子を分散させた
金属基複合材料を鋳造法により製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属基複合材料（ＭＭＣ：Metal Matrix
Composite）の典型例としては、金属または合金から成
るマトリックス（第一相もしくは基材）中に第二相とし
てセラミック等の強化粒子を分散させたものが知られて
いる。強化粒子等の第二相粒子の形状としては、粒状、
ウィスカー、繊維等が用いられる。特に、アルミニウム
基、マグネシウム基の金属基複合材料は、軽量性、比強
度、比剛性等の点で優れている。
Composite）の典型例としては、金属または合金から成
るマトリックス（第一相もしくは基材）中に第二相とし
てセラミック等の強化粒子を分散させたものが知られて
いる。強化粒子等の第二相粒子の形状としては、粒状、
ウィスカー、繊維等が用いられる。特に、アルミニウム
基、マグネシウム基の金属基複合材料は、軽量性、比強
度、比剛性等の点で優れている。
【０００３】金属基複合材料の代表的な製造方法として
は、溶射法、鋳造法、焼結法、メッキ法等がある。その
うちでも特に鋳造法は、高い生産性が得られるため、既
に多くの実用化例が知られている（例えば、雑誌「金
属」１９９２年、５月号、４８〜５５頁を参照）。鋳造
法においては、鋳造すべき金属または合金の溶湯（以下
「金属溶湯」と略称）中に強化粒子等の第二相粒子を分
散させる液相プロセスが、マトリックス中に第二相粒子
を均一分散させる上で特に重要である。液相プロセスの
代表的なものとして、溶浸法および渦流攪拌法がある
が、特に第二相粒子としてセラミック粒子等の、金属溶
湯に対する濡れ性が低い粒子を用いる場合には、いずれ
の場合にも特別な設備や処理あるいは合金組成の調整が
必要となる。
は、溶射法、鋳造法、焼結法、メッキ法等がある。その
うちでも特に鋳造法は、高い生産性が得られるため、既
に多くの実用化例が知られている（例えば、雑誌「金
属」１９９２年、５月号、４８〜５５頁を参照）。鋳造
法においては、鋳造すべき金属または合金の溶湯（以下
「金属溶湯」と略称）中に強化粒子等の第二相粒子を分
散させる液相プロセスが、マトリックス中に第二相粒子
を均一分散させる上で特に重要である。液相プロセスの
代表的なものとして、溶浸法および渦流攪拌法がある
が、特に第二相粒子としてセラミック粒子等の、金属溶
湯に対する濡れ性が低い粒子を用いる場合には、いずれ
の場合にも特別な設備や処理あるいは合金組成の調整が
必要となる。
【０００４】すなわち、溶浸法では、低い濡れ性を補う
のに必要な高圧を負荷するための大規模な設備が必要に
なる。また、渦流攪拌法では、粒子を分散させるために
長時間の攪拌が必要なばかりでなく、たとえ攪拌を長時
間行っても微粒子を均一に分散せることは極めて困難で
ある。例えばセラミック粒子のアルミニウム溶湯に対す
る濡れ性を表す一つのパラメータとして、セラミック粒
子に働く重力（体積に起因する沈降力）と表面張力（表
面積に起因する浮上力）とのバランスがあるが、粒子が
小さくなるほど、体積に対して表面積の影響が大きくな
り、金属溶湯中に微粒子を移行させることが困難にな
る。
のに必要な高圧を負荷するための大規模な設備が必要に
なる。また、渦流攪拌法では、粒子を分散させるために
長時間の攪拌が必要なばかりでなく、たとえ攪拌を長時
間行っても微粒子を均一に分散せることは極めて困難で
ある。例えばセラミック粒子のアルミニウム溶湯に対す
る濡れ性を表す一つのパラメータとして、セラミック粒
子に働く重力（体積に起因する沈降力）と表面張力（表
面積に起因する浮上力）とのバランスがあるが、粒子が
小さくなるほど、体積に対して表面積の影響が大きくな
り、金属溶湯中に微粒子を移行させることが困難にな
る。
【０００５】このように、第二相粒子をマトリックス中
に均一分散させる上で、両者間の濡れ性が低いことが大
きな障害となる。そのため従来は、濡れ性を改善する目
的で、粒子表面にコーティング処理を行ったり、金属溶
湯の温度を高くしたり、あるいは金属溶湯中に濡れ性向
上のための合金元素としてＭｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔ
ｉ、Ｃｕ等を添加したりする方法が採られていた。
に均一分散させる上で、両者間の濡れ性が低いことが大
きな障害となる。そのため従来は、濡れ性を改善する目
的で、粒子表面にコーティング処理を行ったり、金属溶
湯の温度を高くしたり、あるいは金属溶湯中に濡れ性向
上のための合金元素としてＭｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔ
ｉ、Ｃｕ等を添加したりする方法が採られていた。
【０００６】渦流攪拌のもう一つの問題点として、第二
相粒子（強化材）のマトリクス金属中への沈澱、偏析が
ある。例えば、第二相としてのセラミック粒子はマトリ
クス金属としてのアルミニウム溶湯に比べて密度が高い
場合が多く、凝固中に沈澱する。更に、固相アルミニウ
ムとセラミック粒子との界面エネルギーと、液相アルミ
ニウムとセラミック粒子との界面エネルギーとを比較す
ると前者の方が大きい場合が多く、マトリクスである固
相アルミニウムの結晶粒界へセラミック粒子が偏析す
る。
相粒子（強化材）のマトリクス金属中への沈澱、偏析が
ある。例えば、第二相としてのセラミック粒子はマトリ
クス金属としてのアルミニウム溶湯に比べて密度が高い
場合が多く、凝固中に沈澱する。更に、固相アルミニウ
ムとセラミック粒子との界面エネルギーと、液相アルミ
ニウムとセラミック粒子との界面エネルギーとを比較す
ると前者の方が大きい場合が多く、マトリクスである固
相アルミニウムの結晶粒界へセラミック粒子が偏析す
る。
【０００７】このように第一相マトリクス中に第二相粒
子の沈澱あるいは偏析があると、金属基複合材料として
不均一な組織となり、十分な強度を発揮できないばかり
か、製品の部位による強度特性等に差が生じてしまう。
その対策として、結晶粒を微細化して見掛け上偏析を少
なくしたり、合金元素添加により表面エネルギーを変化
させて第二相粒子を固相マトリクスの結晶粒内へ取り込
ませたり、あるいは鋳造時の冷却速度を上昇させること
により第二相粒子が移動する前に凝固を完了させ、強制
的に固相マトリクスの結晶粒内へ取り込ませる、等の方
法が行われてきた。
子の沈澱あるいは偏析があると、金属基複合材料として
不均一な組織となり、十分な強度を発揮できないばかり
か、製品の部位による強度特性等に差が生じてしまう。
その対策として、結晶粒を微細化して見掛け上偏析を少
なくしたり、合金元素添加により表面エネルギーを変化
させて第二相粒子を固相マトリクスの結晶粒内へ取り込
ませたり、あるいは鋳造時の冷却速度を上昇させること
により第二相粒子が移動する前に凝固を完了させ、強制
的に固相マトリクスの結晶粒内へ取り込ませる、等の方
法が行われてきた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、第二相粒子
がセラミック粒子のような金属溶湯との濡れ性が低い粒
子であっても、またサブミクロン級の微粒子であって
も、短時間でマトリックス中に均一に分散させると共
に、沈澱および偏析を防止して、鋳造法により金属基複
合材料を製造する方法を提供することを目的とする。
がセラミック粒子のような金属溶湯との濡れ性が低い粒
子であっても、またサブミクロン級の微粒子であって
も、短時間でマトリックス中に均一に分散させると共
に、沈澱および偏析を防止して、鋳造法により金属基複
合材料を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
よれば、金属または合金から成る第一相マトリックス中
に第二相粒子を分散させた金属基複合材料を鋳造法によ
り製造する方法において、上記金属または合金の溶湯に
上記第二相粒子を添加し、該溶湯に超音波振動を印加し
ながら電磁攪拌を行うことを特徴とする金属基複合材料
の製造方法によって達成される。
よれば、金属または合金から成る第一相マトリックス中
に第二相粒子を分散させた金属基複合材料を鋳造法によ
り製造する方法において、上記金属または合金の溶湯に
上記第二相粒子を添加し、該溶湯に超音波振動を印加し
ながら電磁攪拌を行うことを特徴とする金属基複合材料
の製造方法によって達成される。
【００１０】本発明は、超音波振動と電磁攪拌とを併用
することにより、溶湯に対する第二相粒子の濡れを促進
すると共に沈澱および偏析を防止することにより、溶湯
内での第二相粒子の均一分散を達成維持し、第一相マト
リクス中に第２相粒子が均一に分散した金属基複合材料
を製造することができる。超音波振動は、溶湯と第二相
粒子の濡れを促進する作用に加え、マトリクスの結晶粒
を微細化する作用がある。結晶粒微細化により結晶粒界
の面積が増大し、粒界での第二相粒子の偏析濃度が低下
するので、複合材料全体として偏析が軽減する。
することにより、溶湯に対する第二相粒子の濡れを促進
すると共に沈澱および偏析を防止することにより、溶湯
内での第二相粒子の均一分散を達成維持し、第一相マト
リクス中に第２相粒子が均一に分散した金属基複合材料
を製造することができる。超音波振動は、溶湯と第二相
粒子の濡れを促進する作用に加え、マトリクスの結晶粒
を微細化する作用がある。結晶粒微細化により結晶粒界
の面積が増大し、粒界での第二相粒子の偏析濃度が低下
するので、複合材料全体として偏析が軽減する。
【００１１】電磁攪拌は、溶湯全体を流動させることを
通して、第二相粒子の沈澱を効果的に防止する。本発明
においては、溶湯に第二相粒子を添加し、粒子分散溶湯
の創製中に電磁攪拌および超音波振動印加を行った後、
更に必要に応じて凝固中にも電磁攪拌および超音波振動
印加を行うことができる。特に、溶湯に対して第二相粒
子の比重（密度）が大きくなるほど沈澱が起き易くなる
ので、創製中のみでなく凝固中にも電磁攪拌を行うこと
が望ましい。また、凝固中に電磁攪拌に加えて超音波振
動印加も併せて行うと、結晶粒微細化作用による偏析軽
減効果も得られるので、更に好ましい。
通して、第二相粒子の沈澱を効果的に防止する。本発明
においては、溶湯に第二相粒子を添加し、粒子分散溶湯
の創製中に電磁攪拌および超音波振動印加を行った後、
更に必要に応じて凝固中にも電磁攪拌および超音波振動
印加を行うことができる。特に、溶湯に対して第二相粒
子の比重（密度）が大きくなるほど沈澱が起き易くなる
ので、創製中のみでなく凝固中にも電磁攪拌を行うこと
が望ましい。また、凝固中に電磁攪拌に加えて超音波振
動印加も併せて行うと、結晶粒微細化作用による偏析軽
減効果も得られるので、更に好ましい。
【００１２】本発明において超音波振動としては、一般
に１５ｋＨｚ以上の周波数の振動を用いる。
に１５ｋＨｚ以上の周波数の振動を用いる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に、鋳造法により金属基複合
材料を製造する際に、本発明の方法により金属溶湯に第
二相粒子を分散混合するための超音波電磁攪拌装置の構
成例を示す。この装置は、超音波振動子１と超音波ホー
ン（ステップホーン）２がこの順に接続されて構成され
た超音波振動系を備えている。超音波振動子１で発生し
た超音波振動は、ホーン２を介して坩堝５内の金属溶湯
６に伝達される。超音波振動子１には、超音波信号発生
器および高周波増幅器から成る発振部（図示せず）と、
共振周波数追尾回路（図示せず）とが接続されている。
追尾回路により共振周波数を所定周波数（例えば２０ｋ
Ｈｚ）に維持する。
材料を製造する際に、本発明の方法により金属溶湯に第
二相粒子を分散混合するための超音波電磁攪拌装置の構
成例を示す。この装置は、超音波振動子１と超音波ホー
ン（ステップホーン）２がこの順に接続されて構成され
た超音波振動系を備えている。超音波振動子１で発生し
た超音波振動は、ホーン２を介して坩堝５内の金属溶湯
６に伝達される。超音波振動子１には、超音波信号発生
器および高周波増幅器から成る発振部（図示せず）と、
共振周波数追尾回路（図示せず）とが接続されている。
追尾回路により共振周波数を所定周波数（例えば２０ｋ
Ｈｚ）に維持する。
【００１４】更にこの装置は、坩堝５を取り巻いて設け
た電磁コイル３を含む電磁攪拌装置を備えている。この
電磁攪拌により溶湯６に回転運動が付与される。この回
転速度は一般に例えば２０００ｒｐｍ程度以下である。
所定の金属または合金を坩堝５内に装入し、加熱炉４に
より加熱して溶湯６を形成する。
た電磁コイル３を含む電磁攪拌装置を備えている。この
電磁攪拌により溶湯６に回転運動が付与される。この回
転速度は一般に例えば２０００ｒｐｍ程度以下である。
所定の金属または合金を坩堝５内に装入し、加熱炉４に
より加熱して溶湯６を形成する。
【００１５】特に図示はしないが、ホッパー等に貯留さ
れている第二相粒子（例えばセラミック粒子のような強
化粒子）が、キャリアガス（例えば窒素）により予熱炉
等を経た後に溶湯６上に供給される。この装置は、真空
ポンプ７により排気して減圧または真空下で処理を行う
こともできるし、排気後にボンベ８から種々のガスを導
入して望みのガス雰囲気下で処理を行うこともできる。
坩堝５への金属または合金の装入時、あるいは処理後の
粒子分散溶湯の取り出し時等、必要に応じてリーク弁９
により装置内を外囲雰囲気に開放することができる。
れている第二相粒子（例えばセラミック粒子のような強
化粒子）が、キャリアガス（例えば窒素）により予熱炉
等を経た後に溶湯６上に供給される。この装置は、真空
ポンプ７により排気して減圧または真空下で処理を行う
こともできるし、排気後にボンベ８から種々のガスを導
入して望みのガス雰囲気下で処理を行うこともできる。
坩堝５への金属または合金の装入時、あるいは処理後の
粒子分散溶湯の取り出し時等、必要に応じてリーク弁９
により装置内を外囲雰囲気に開放することができる。
【００１６】
〔実施例１〕図１に示した装置を用い、本発明により、
Ａｌをマトリックスとし９Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 ウィス
カを強化粒子とする金属基複合材料を製造した。用いた
９Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 ウィスカは、平均繊維長１０〜
３０μｍ以下、平均繊維径０．５〜１．０μｍ以下であ
った。
Ａｌをマトリックスとし９Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 ウィス
カを強化粒子とする金属基複合材料を製造した。用いた
９Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 ウィスカは、平均繊維長１０〜
３０μｍ以下、平均繊維径０．５〜１．０μｍ以下であ
った。
【００１７】坩堝５内のアルミニウム溶湯を電磁攪拌し
且つ超音波を印加しながら、上記ウィスカを添加した。
電磁攪拌による溶湯の回転速度は１０００ｒｐｍ、超音
波の共振周波数は２０ｋＨｚであった。ウィスカ添加量
は、得られる凝固物に対して５ vol％とした。比較のた
めに、超音波を印加しない以外は上記と同一の条件にて
処理を行った。
且つ超音波を印加しながら、上記ウィスカを添加した。
電磁攪拌による溶湯の回転速度は１０００ｒｐｍ、超音
波の共振周波数は２０ｋＨｚであった。ウィスカ添加量
は、得られる凝固物に対して５ vol％とした。比較のた
めに、超音波を印加しない以外は上記と同一の条件にて
処理を行った。
【００１８】上記各々の処理により得られた凝固組織を
顕微鏡観察した結果を表１にまとめて示す。
顕微鏡観察した結果を表１にまとめて示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１に示したように、電磁攪拌を行い超音
波を印加しなかった比較品１は、溶湯温度が８５０℃で
処理時間６０分でも全く複合化していなかった。これに
対して、電磁攪拌を行い超音波を印加した発明品１は、
溶湯温度が７５０℃で処理時間３０分でウィスカが溶湯
に取り込まれ複合化されていた。複合化した本発明品の
顕微鏡組織を図２に示す。
波を印加しなかった比較品１は、溶湯温度が８５０℃で
処理時間６０分でも全く複合化していなかった。これに
対して、電磁攪拌を行い超音波を印加した発明品１は、
溶湯温度が７５０℃で処理時間３０分でウィスカが溶湯
に取り込まれ複合化されていた。複合化した本発明品の
顕微鏡組織を図２に示す。
【００２１】〔実施例２〕強化粒子の比重が大きくなる
と、沈澱および偏析の傾向が強くなる。その際には、溶
湯の電磁攪拌および超音波印加に加えて、更に凝固中に
電磁攪拌または電磁攪拌と超音波印加を行うことによ
り、沈澱および偏析を抑制することができる。
と、沈澱および偏析の傾向が強くなる。その際には、溶
湯の電磁攪拌および超音波印加に加えて、更に凝固中に
電磁攪拌または電磁攪拌と超音波印加を行うことによ
り、沈澱および偏析を抑制することができる。
【００２２】このような場合の典型例を示すために、図
１に示した装置を用い、Ａｌ溶湯中にＡｌ２Ｏ３粒子
（平均径５０μｍ）を添加し、実施例１と同様に電磁攪
拌および超音波印加を行った後に、加熱炉４による加熱
を停止して坩堝５内で凝固させた。ただし、凝固中の電
磁攪拌および超音波印加については、両方とも停止、攪
拌のみ実行、両方とも実行、の３通りとした。電磁攪拌
による溶湯の回転速度は１０００ｒｐｍ、超音波の共振
周波数は２０ｋＨｚであった。Ａｌ ２ Ｏ ３ 粒子添加量
は、得られる凝固物に対して１５vol％とした。
１に示した装置を用い、Ａｌ溶湯中にＡｌ２Ｏ３粒子
（平均径５０μｍ）を添加し、実施例１と同様に電磁攪
拌および超音波印加を行った後に、加熱炉４による加熱
を停止して坩堝５内で凝固させた。ただし、凝固中の電
磁攪拌および超音波印加については、両方とも停止、攪
拌のみ実行、両方とも実行、の３通りとした。電磁攪拌
による溶湯の回転速度は１０００ｒｐｍ、超音波の共振
周波数は２０ｋＨｚであった。Ａｌ ２ Ｏ ３ 粒子添加量
は、得られる凝固物に対して１５vol％とした。
【００２３】上記各々の処理により得られた凝固組織を
マクロ観察および顕微鏡観察した結果を表２にまとめて
示す。
マクロ観察および顕微鏡観察した結果を表２にまとめて
示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】表２に示したように、凝固中に電磁攪拌も
超音波印加も行わなかった試料１は、Ａｌ2 Ｏ3 粒子が
沈澱していた。この凝固組織を図３にマクロ写真で示
す。これに対して、凝固中に電磁攪拌は行い超音波印加
は行わなかった試料２は、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の沈澱は認め
られなかった。この凝固組織を図４にマクロ写真で、図
５に顕微鏡写真でそれぞれ示す。更に、凝固中に電磁攪
拌および超音波印加を両方行った試料３は、沈澱が認め
られないことに加え、試料２よりも結晶粒が微細化して
おり、ミクロ偏析が少なくなり、より均一な組織が得ら
れた。この凝固組織を図６に顕微鏡写真で示す。
超音波印加も行わなかった試料１は、Ａｌ2 Ｏ3 粒子が
沈澱していた。この凝固組織を図３にマクロ写真で示
す。これに対して、凝固中に電磁攪拌は行い超音波印加
は行わなかった試料２は、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の沈澱は認め
られなかった。この凝固組織を図４にマクロ写真で、図
５に顕微鏡写真でそれぞれ示す。更に、凝固中に電磁攪
拌および超音波印加を両方行った試料３は、沈澱が認め
られないことに加え、試料２よりも結晶粒が微細化して
おり、ミクロ偏析が少なくなり、より均一な組織が得ら
れた。この凝固組織を図６に顕微鏡写真で示す。
【００２６】〔実施例３〕実施例２の試料３と同様な条
件で処理を行った。ただし、マトリクス金属としてＡｌ
−５mass％合金を用い、溶湯中にＴｉおよびＢを単独ま
たは複合添加した。添加量はそれぞれ２．５mass％まで
とした。得られた凝固物について顕微鏡観察により単位
面積当たりの結晶粒数を測定した。得られた測定値（た
だし標準化した比率）とＴｉおよびＢの添加量との関係
を図７にまとめて示す。
件で処理を行った。ただし、マトリクス金属としてＡｌ
−５mass％合金を用い、溶湯中にＴｉおよびＢを単独ま
たは複合添加した。添加量はそれぞれ２．５mass％まで
とした。得られた凝固物について顕微鏡観察により単位
面積当たりの結晶粒数を測定した。得られた測定値（た
だし標準化した比率）とＴｉおよびＢの添加量との関係
を図７にまとめて示す。
【００２７】図７に示したように、ＴｉおよびＢとも
に、添加量の増大に伴い結晶粒が微細化することが分か
る。Ｔｉは０．００１mass％以上添加すると結晶粒微細
化効果が得られる。ただし２mass％を超えるて添加して
もその効果の向上は小さくなる。Ｔｉ添加に加えＢを
０．００１mass％添加すると、Ｔｉ単独添加の場合に比
べて結晶粒微細化効果は向上する。ただしＢの添加量が
２mass％を超えるとこの向上効果は小さくなる。この結
果から、０．００１〜２mass％のＴｉ単独添加、あるい
はこの範囲のＴｉに加えて０．００１〜２mass％のＢを
複合添加すると、結晶粒微細化に有利であり、実施例２
の試料３に比べて更にミクロ偏析を軽減することができ
る。
に、添加量の増大に伴い結晶粒が微細化することが分か
る。Ｔｉは０．００１mass％以上添加すると結晶粒微細
化効果が得られる。ただし２mass％を超えるて添加して
もその効果の向上は小さくなる。Ｔｉ添加に加えＢを
０．００１mass％添加すると、Ｔｉ単独添加の場合に比
べて結晶粒微細化効果は向上する。ただしＢの添加量が
２mass％を超えるとこの向上効果は小さくなる。この結
果から、０．００１〜２mass％のＴｉ単独添加、あるい
はこの範囲のＴｉに加えて０．００１〜２mass％のＢを
複合添加すると、結晶粒微細化に有利であり、実施例２
の試料３に比べて更にミクロ偏析を軽減することができ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、金属溶湯に超音波
振動を印加しながら電磁攪拌する本発明の方法によれ
ば、第二相粒子がセラミック粒子のような金属溶湯との
濡れ性が低い粒子であっても、またサブミクロン級の微
粒子であっても、マトリックス中に均一に分散させ、沈
澱および偏析を防止して、鋳造法により金属基複合材料
を製造することができる。
振動を印加しながら電磁攪拌する本発明の方法によれ
ば、第二相粒子がセラミック粒子のような金属溶湯との
濡れ性が低い粒子であっても、またサブミクロン級の微
粒子であっても、マトリックス中に均一に分散させ、沈
澱および偏析を防止して、鋳造法により金属基複合材料
を製造することができる。
【図１】図１は、本発明による金属基複合材料の製造方
法を行うための超音波電磁攪拌装置の構成例を示す配置
図である。
法を行うための超音波電磁攪拌装置の構成例を示す配置
図である。
【図２】図２は、本発明により製造した９Ａｌ2 Ｏ3 ・
Ｂ2 Ｏ3 ウィスカ／アルミニウム複合材料の金属組織
（ミクロ組織）を示す顕微鏡写真である。
Ｂ2 Ｏ3 ウィスカ／アルミニウム複合材料の金属組織
（ミクロ組織）を示す顕微鏡写真である。
【図３】図３は、凝固中に電磁攪拌も超音波印加も行わ
ずに製造したＡｌ2 Ｏ3 粒子／アルミニウム複合材料の
金属組織（マクロ組織）を示す写真である。
ずに製造したＡｌ2 Ｏ3 粒子／アルミニウム複合材料の
金属組織（マクロ組織）を示す写真である。
【図４】図４は、凝固中に電磁攪拌を行い超音波印加は
行わずに製造したＡｌ2 Ｏ3 粒子／アルミニウム複合材
料の金属組織（マクロ組織）を示す写真である。
行わずに製造したＡｌ2 Ｏ3 粒子／アルミニウム複合材
料の金属組織（マクロ組織）を示す写真である。
【図５】図５は、凝固中に電磁攪拌は行ったが超音波印
加は行わずに製造したＡｌ2 Ｏ3 粒子／アルミニウム複
合材料の金属組織（ミクロ組織）を示す顕微鏡写真であ
る。
加は行わずに製造したＡｌ2 Ｏ3 粒子／アルミニウム複
合材料の金属組織（ミクロ組織）を示す顕微鏡写真であ
る。
【図６】図６は、凝固中に電磁攪拌および超音波印加を
両方行って製造したＡｌ2 Ｏ3粒子／アルミニウム複合
材料の金属組織（ミクロ組織）を示す顕微鏡写真であ
る。
両方行って製造したＡｌ2 Ｏ3粒子／アルミニウム複合
材料の金属組織（ミクロ組織）を示す顕微鏡写真であ
る。
【図７】図７は、ＴｉおよびＢの添加量と、単位面積当
たりの結晶粒比との関係を示すグラフである。
たりの結晶粒比との関係を示すグラフである。
１…超音波振動子
２…超音波ホーン（ステップホーン）
３…電磁コイル
４…加熱炉
５…坩堝
６…溶湯
７…真空ポンプ
８…ガスボンベ
９…リーク弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 奥宮 正洋
愛知県名古屋市天白区久方２丁目12番地
１ 学校法人トヨタ学園内
(72)発明者 毛利 尚武
愛知県名古屋市天白区久方２丁目12番地
１ 学校法人トヨタ学園内
(56)参考文献 超音波渦流攪拌法によるセラミック微
粒子の複合化，日本，日本鋳造工学会,
1995年10月15日，第127回全国講演大会,
講演番号37
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 1/10
Claims (2)
- 【請求項１】 金属または合金から成る第一相マトリク
ス中に第二相粒子を分散させた金属基複合材料を鋳造法
により製造する方法において、 上記金属または合金の溶湯に上記第二相粒子を添加し、
該溶湯に超音波振動を印加しながら電磁攪拌を行なうこ
とにより上記溶湯中に上記第二相粒子を分散させた後
に、該溶湯の凝固中にも電磁攪拌を行なうことを特徴と
する金属基複合材料の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記溶湯
の凝固中に前記電磁攪拌を行ないながら超音波振動を印
加することを特徴とする金属基複合材料の製造方法。
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-
1997
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-
1998
- 1998-01-20 US US09/008,838 patent/US6253831B1/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 超音波渦流攪拌法によるセラミック微粒子の複合化，日本，日本鋳造工学会，１９９５年１０月１５日，第１２７回全国講演大会，講演番号３７ |
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