JPS59208040A - 分散強化共晶アルミニウム合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分散強化共晶アルミニウム合金に関する。

金属マトリックス中に高温でも安定な硬く微細な粒子を
分散、複合させた分散強化型合金は公知である。例えば
、アルミニウムをマトリックスとするものではＳ　Ａ　
Ｐ　（Ｓ　１ｎｔｅｒｅｄ　Ａ　ＩｕｍｉｎｕｍＰ　ｏ
ｗｄｅｒ　）がよく知られている。この分散型強化合金
は分散微粒子の量が多いほど、また粒子間隔が狭いほど
強度が向上する。

一方、共晶アルミニウム合金（以下、共晶八１合金と略
す）には、デンドライトが晶出し、このデンドライトの
形状、大きさが合金の強度に影響することがよく知られ
ている。

しかしながら、従来の分散強化型合金は一般に強化用の
微粒子の粒径が大きく、十分な強度、耐摩耗性を得るに
は至っていない。

特に、共晶八１合金を強化用の微粒子を分散させること
により強化する場合には、微粒子はデンドライトとアル
ミニウムマトリックスの界面に集まり、デンドライトの
中には入っていかなかったため十分な強度を得ることは
困難であった。

本発明は上記従来技術の不具合を解消するためになされ
たもので、強度および靭性に優れた分散強化共晶ＡＩ合
金を提供することを目的とする。

かかる目的は、本発明の共晶＾１合金によれば、アルミ
ニウムのマトリックス中に強化用の微粒子を分散させ、
この微粒子を微細なデンドライトの中にも分散させるこ
とによって達成される。ここで、デンドライトの大きさ
は２０μ以下とし、強化用の微粒子はその粒径が０．５
μ以下、粒子間距離３０μ以下、体積比２０％以下とす
る必要がある。このように、デンドライトが微細化され
ると共に、強化用の微粒子が微細であり、かつデンドラ
イトにも分散していることにより強化用微粒子の分散強
化が有効に機能し、転移の移動が妨げられることによっ
て共晶Ａ１合金の強度が大幅に向」二する。

次に、本発明の詳細な説明する。

本発明において、デンドライトの大きさは小さい程強度
、靭性が向上するため望ましく、少くとも２０μ以下で
あることが必要である。また、１８μ以下であれば更に
望ましい。

強化用の微粒子としては、高温でアルミニウムマトリッ
クス中に安定に存在し、強度低下の原因となる成長や粗
大化が生じないことが必要である。

この条件を備える微粒子としては酸化物、炭化物、窒化
物等がある。具体的には、５ｉＣ１”Ｔ’　ｉ　Ｃ１Ｚ
ｒＣ，ＷＣ，ＮｂＣ，、ＴｉＮＸＢＮ、Ｓｔ、Ｎ４、Ａ
ｌ２Ｏ，Ｍｇ０ｓ　Ｓｉｎ、、ＺｒＯ２、Ｆ　ｅ　２０
　ｓ、ＣｕＯ１黒鉛等を使用することができる。

この微粒子の粒径は、十分な分散強化を得るためには０
．５μ以下であることが必要であり、０゜０５μ以下で
あればより望ましい。

微粒子の粒子間距離は小さい程よい。本発明においては
３０μ以下であることが必要であり、５μ以下であれば
更に望ましい。

こＣｉ微粒子の量は多い程よい。体積比で２０％までは
１−分な分散強化が期待出来るが、２０％を越えるＪ二
それ以上の効果は期待できず、またアルミ溶湯１ｊＪに
分散させることが困蝋になるため、上限を２０＞ごとし
た。

不発Ｉ！ｌ″の分散強化共晶Ａ１合金を製造するには、
強化用微粒子を共晶Ａ１合金溶湯に攪拌等の適宜手段に
より均一に分散させた後、加圧し、かつ急冷することが
必要である。ここで、冷却速度とじては２５〜ｂ 次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。

実施例 本実施例においては、マトリックス合金としてアルミニ
ウム合金（ＪＩＳ　　ＡＣ８Ａ、；重量％でＣｕ：０．
９％、３ｉ：１１．５％、Ｍｇ　：　１゜２％、Ｆｅ：
０．２％、Ｎｊ：１．３％、Ａｌ：残部）を用い分散強
化用の微粒子として平均粒径０．０５μのＳｉＣを使用
してコンロッドを製造した。このとき、鋳造法として、
溶湯の急冷が可能で、溶湯への圧力伝達のよい竪型加圧
鋳造法を用いた。

最初に、アルミニウム合金原料を溶解炉に投入して′／
８解させた後、溶湯を攪拌しつつＳｉＣ微粒子を不活性
ガスをキャリヤとして溶湯中に混入した。このようにし
て調整した溶湯を、図面に示す竪型加圧鋳造装置に注ぎ
コンロッドを製造した。

図は竪型加圧鋳造装置の要部断面図であり、■は」二型
、２は下型である。この上型１と下型２によりロッカー
アーム形状の製品キャビティ３が郭定される。型１．２
の中央にはプランジャスリーブ４が設けられており、こ
のプランジャスリーブ４には加圧プランジャ５とカウン
タプランジャ６が摺動自在に嵌挿されている。この両方
のプランジャ５．６の先端には、それぞれ加圧チップ７
とカウンタチップ８が装着されている。また、製品キャ
ビティ３とプランジャスリーブ４はゲート９を介して連
通されている。なお、１０は注湯口であり、１１は押出
しピンである。

次に作動を説明する。

型締めを行い、カウンタチップ８によりゲート９を閉じ
、加圧プランジャ５を引き上げて図に示す状態とした。

次いで、注湯口からＳｉＣ微粒子を混入したアルミニウ
ム合金溶湯１２を注いだ。

その後、カウンタチップ８を除々に下げ、静かに溶湯１
２を製品キャビティ３に導入した。製品キャビティ内に
１／４〜１／３熔湯が導入されたとき、加圧プランジャ
５により溶湯１２を加圧し、急速に溶湯１２を製品キャ
ビティ３に充填した。

凝固後、型を開き、押出しビンにより製品を取り出した
。

このロッカーアームの製造をＳｉＣの分散量をかえて行
った。

この結果ロッカーアームの表面部近傍のデンドライトの
大きさは２μ、中心部で１２μ程度であった。また、５
ｉＣ０）ｆｆ６粒子がデンドライト内に混在しているの
が確かめられた。

本実施例において、強度を開べるために、引張り試験（
ＪＩＳ　　ｄ号試験片）を行った。この結果を第１表に
示す。

第１表 第１表より、本発明の分散強化共晶＾１合金は強度が著
しく向上しているのが判る。

また本発明の分散強化共晶＾１合金は靭性も向上してい
ることが確認された。

以上述べた如く、本発明に係る分散強化共晶へ１合金は
、従来の共晶Ａ１合金に比べ強度が格段に向上するため
に、軽量で強度を要求される部品、例えば、ホイール、
ナックルアーム等の自動車部品に適用することができる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に使用した竪型加圧鋳造装置の要
部断面図である。 １−−−一上型 ２−−一−−下型 ３−−−−一部品キャビティ ４−−−−−プランジャスリーブ ５−−−−−加圧プランジャ ６−−−−−−カウンタプランジヤ ７−−−加圧チップ ８−−−一カウンタチノプ Ｌ−−−ケート １０−−−一注湯口 １１−　押出しピン １２−一−−一熔湯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムのマトリックス中に強化用の微粒子
   が分散され、かつデンドライトが晶出している分散強化
   共晶アルミニウム合金であって、前記微粒子は粒径０．
   ５μ以下で粒子間距離３０μ以下であり、体積比で２０
   ％以下分散されており、かつデンドライトの大きさは２
   ０μ以下であり、このデンドライトの中にも前記微粒子
   が分散していることを特徴とする分散強化共晶アルミニ
   ウム合金。