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金属間化合物粒子の製造方法、これを利用した鋳造アルミニウム用結晶粒微細化剤およびその製造方法、これらを利用したアルミニウムあるいはアルミニウム合金鋳造材の製造方法 コモンズ

国内特許コード P150011156
掲載日 2015年1月5日
出願番号 特願2014-229371
公開番号 特開2016-094628
出願日 平成26年11月12日(2014.11.12)
公開日 平成28年5月26日(2016.5.26)
発明者
  • 渡辺 義見
  • 佐藤 尚
  • 浜田 貴行
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 金属間化合物粒子の製造方法、これを利用した鋳造アルミニウム用結晶粒微細化剤およびその製造方法、これらを利用したアルミニウムあるいはアルミニウム合金鋳造材の製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】鋳造アルミニウムおよび鋳造アルミニウム合金に対して、従来よりも不整合度δが小さいL1構造のAl22FeTi金属間化合物粒子を含む鋳造用結晶粒微細化剤を提供する。
【解決手段】ガスアトマイズ装置にて製造したL1構造の球状Al22FeTi金属間化合物粒子をアルミニウムを主成分とする母相に分散させてなることを特徴とし、また鋳造用結晶粒微細化剤を鋳造アルミニウムもしくは鋳造アルミニウム合金の溶湯中に添加し、前記溶湯を鋳型に注湯することを特徴とする。
【選択図】図13
従来技術、競合技術の概要


アルミニウムの代表的な加工法の一つに鋳造がある。鋳造は、複雑で滑らかな形状の製品が作製可能であり、加工困難なあらゆる金属および合金に適用できる、等の利点がある。しかし、結晶粒が粗大化し不均一な組織となるため、強度低下を生じやすい欠点を持つ(非特許文献1参照)。



そのため、凝固組織の均質化および材料強度の改善が必要である。その方法として、結晶粒微細化による機械的性質の向上が最適である。一般に、溶湯の冷却速度を速くして、凝固が開始する時の過冷却を大きく発生させることにより、核生成のための活性化に要するエネルギーが小さくなる。これにより核生成が容易になり、生成する結晶粒の数が増加するため組織が微細化される(非特許文献2参照)。



しかし、凝固組織を微細にするために鋳造時に急冷した場合、鋳型が冷えすぎ、凝固バランスが崩れて溶湯補給が不十分になる。その結果、湯境や引け巣が発生するなど鋳造欠陥を増加させる要因となる可能性がある。



鋳造アルミニウムおよび鋳造アルミニウム合金の結晶粒を微細化する方法として、AlTi、TiBあるいはTiCなどの微細な粒子を含むAl-Ti-X系合金微細化剤の添加がある(非特許文献3参照)。ここで、Xはホウ素あるいは炭素であり、多くはチタンの質量分率が5パーセント程度の合金である。特に、微細化剤中のAlTi金属間化合物の異質核作用により微細化剤を添加した鋳造においては凝固核が増加し、これにより得られる鋳造材の結晶粒は微細化され、機械的強度が向上する。



面心立方格子構造を有するアルミニウム母相およびD022構造を有するAlTi金属間化合物の結晶構造とそれらの格子定数を、それぞれ図1(a)および(b)に示す。ここで、D022構造は面心立方格子の単位胞を2つ重ねた単位胞を有し、AlTiの場合、c軸方向に伸張した面心正方格子構造になっており、結晶学的異方性が強い。



異相界面の界面構造を評価する指標として、不整合度が一般的に広く採用されている。異質核物質の低指数面の格子定数をa、鋳造材の低指数面の格子定数をaとすると、不整合度δは式1となる(非特許文献4参照)。

産業上の利用分野


本発明は、金属間化合物粒子の製造方法、これを利用した鋳造アルミニウム用結晶粒微細化剤およびその製造方法、これらを利用したアルミニウムあるいはアルミニウム合金鋳造材の製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ガスアトマイズ法を用い、L1構造の(Al,Y)Ti金属間化合物粒子を製造することを特徴とする金属間化合物粒子の製造方法。

【請求項2】
前記L1構造の(Al,Y)Ti金属間化合物がAl22FeTiである請求項1記載の金属間化合物粒子の製造方法。

【請求項3】
請求項1または2記載の金属間化合物粒子を、アルミニウムを主成分とする母相に分散させてなることを特徴とする固形状の鋳造用結晶粒微細化剤。

【請求項4】
請求項3記載の金属間化合物粒子と母相粉末とを混合して成形体を形成した後、前記成形体を放電プラズマ焼結法により焼結させることを特徴とする鋳造用結晶粒微細化剤の製造方法。

【請求項5】
請求項4記載の鋳造用結晶粒微細化剤を鋳造アルミニウムもしくは鋳造アルミニウム合金の溶湯中に添加し、前記溶湯を鋳型に注湯するアルミニウムもしくはアルミニウム合金鋳造材の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014229371thum.jpg
出願権利状態 公開
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