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傾斜機能材料前駆体及び傾斜機能材料の製造方法、並びに傾斜機能材料前駆体及び傾斜機能材料

国内特許コード P160012829
掲載日 2016年3月10日
出願番号 特願2011-536158
登録番号 特許第5754569号
出願日 平成22年10月13日(2010.10.13)
登録日 平成27年6月5日(2015.6.5)
国際出願番号 JP2010067979
国際公開番号 WO2011046152
国際出願日 平成22年10月13日(2010.10.13)
国際公開日 平成23年4月21日(2011.4.21)
優先権データ
  • 特願2009-237447 (2009.10.14) JP
発明者
  • 半谷 禎彦
  • 宇都宮 登雄
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 傾斜機能材料前駆体及び傾斜機能材料の製造方法、並びに傾斜機能材料前駆体及び傾斜機能材料
発明の概要 低コストで品質の安定性に優れ、材料組成が傾斜化した傾斜機能材料前駆体、及びその製造方法を提供する。さらに、材料組成、若しくは、材料組成及び気孔率が傾斜化され、高機能化が図られた傾斜機能材料、及びその製造方法を提供する。熱処理を施すことにより、金属部材の内部に複数の気孔が生じる発泡金属前駆体を、金属部材の材料組成を異ならせて複数種形成する工程と、複数種の発泡金属前駆体を摩擦攪拌接合する工程とにより、傾斜機能材料前駆体を形成する。また、その傾斜機能材料を熱処理することにより、傾斜機能材料を形成する。
従来技術、競合技術の概要


発泡金属に代表されるポーラスアルミニウムは、軽量性と優れた衝撃エネルギー吸収特性を併せ持った多機能な素材であり、今後、自動車の燃費向上と衝突安全性向上の両立が可能な高機能素材として期待されている。



ポーラスアルミニウムの作製方法は、数多く提案されており、その代表的なものとして、プリカーサ法がある(非特許文献1)。プリカーサ法とは、アルミニウム母材中に、あらかじめ発泡剤粉末を混合した、プリカーサ(発泡金属前駆体)と呼ばれるものを作製する方法である。プリカーサ法においては、プリカーサ形成後、このプリカーサを加熱することで発泡剤を分解してガスを発生させ、このガスの発生によりアルミニウム母材を膨張させてポーラス化する。これにより、ポーラスアルミニウムが完成される。



また、プリカーサを作製するプリカーサ法としては、粉末法(非特許文献2、特許文献1、2)と圧延接合法(非特許文献3、特許文献3)とがある。



粉末法は、母材粉末と発泡剤粉末とを均一になるまで混合し、さらに、得られた混合粉末に熱間押出や熱間圧延などの操作を施すことにより固化させてプリカーサとする方法である。



圧延接合法は、母材である板材を複数用意し、この板材の間に発泡剤を挟み、所定の圧下率、例えば50%で圧延して板材を接合し、さらに、この圧延工程を繰り返して板材中に発泡剤を均一に分散させることで、プリカーサとする方法である。

産業上の利用分野


本発明は、材料組成、若しくは、材料組成及び気孔率が連続的、又は段階的に変化するように形成された傾斜機能材料前駆体及び傾斜機能材料の製造方法と、その製造方法で製造された傾斜機能材料前駆体及び傾斜機能材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
熱処理を施すことにより金属部材の内部に複数の気孔が生じる発泡金属前駆体を、前記金属部材の材料組成を異ならせて複数種形成する工程と、
前記発泡金属前駆体を形成する工程と同時に、又は後に、前記複数種の発泡金属前駆体を摩擦攪拌接合する工程と、
を含む傾斜機能材料前駆体の製造方法。

【請求項2】
前記複数種の発泡金属前駆体のうち少なくとも1つは、
発泡剤と前記発泡剤を挟持して積層される一対の金属板とからなる積層体を形成する工程と、
前記積層体の所望の面から摩擦攪拌接合を行うことにより、前記発泡剤を前記金属板内に拡散させて、前記一対の金属板を接合する工程と、
から形成される請求項1に記載の傾斜機能材料前駆体の製造方法。

【請求項3】
前記複数種の発泡金属前駆体のうち少なくとも1つは、
所望の溶融金属材料を金型に圧入する工程と、
前記金型から取り出した金属部材を、摩擦攪拌することにより前記金属部材内部に混入されたガス及び気孔形成核を前記金属部材内部で均一に分散する工程と、
から形成される請求項1に記載の傾斜機能材料前駆体の製造方法。

【請求項4】
前記複数種の発泡金属前駆体を摩擦攪拌接合する工程において、所望の材料組成からなる緻密金属部を前記複数種の積層体のうち一部又は全部に、摩擦攪拌接合する
請求項1に記載の傾斜機能材料前駆体の製造方法。

【請求項5】
熱処理を施すことにより金属部材の内部に複数の気孔が生じる発泡金属前駆体を形成する工程と、
前記発泡金属前駆体を形成する工程と同時に、又は後に、前記発泡金属前駆体と前記金属部材の材料組成とは異なる材料組成からなる緻密金属部とを摩擦攪拌接合する工程と、
を含む傾斜機能材料前駆体の製造方法。

【請求項6】
前記発泡金属前駆体は、
発泡剤と前記発泡剤を挟持して積層される一対の金属板とからなる積層体を形成する工程と、
前記積層体の所望の面から摩擦攪拌接合を行うことにより、前記発泡剤を前記金属板内に拡散させると同時に前記一対の金属板を接合する工程と、
から形成される請求項5記載の傾斜機能材料前駆体の製造方法。

【請求項7】
前記発泡金属前駆体は、
所望の溶融金属材料を金型に圧入する工程と、
前記金型から取り出した金属部材を、摩擦攪拌することにより前記金属部材内部に混入されたガス及び気孔形成核を前記金属部材内部で均一に分散する工程と、
から形成される請求項5記載の傾斜機能材料前駆体の製造方法。

【請求項8】
熱処理を施すことにより金属部材の内部に複数の気孔が生じる発泡金属前駆体を、前記金属部材の材料組成を異ならせて複数種形成する工程と、
前記発泡金属前駆体を形成する工程と同時に、又は後に、前記複数種の発泡金属前駆体を摩擦攪拌接合することにより、傾斜機能材料前駆体を形成する工程と、
前記傾斜機能材料前駆体を熱処理することにより、前記発泡金属前駆体の内部を発泡させて発泡金属部を形成する工程と、
を含む傾斜機能材料の製造方法。

【請求項9】
熱処理を施すことにより金属部材の内部に複数の気孔が生じる発泡金属前駆体を形成する工程と、
前記発泡金属前駆体を形成する工程と同時に、又は後に、前記発泡金属前駆体と前記金属部材の材料組成とは異なる材料組成からなる緻密金属部とを摩擦攪拌接合することにより傾斜機能材料前駆体を形成する工程と、
前記傾斜機能材料前駆体を熱処理することにより、前記発泡金属前駆体の内部を発泡させて発泡金属部を形成する工程と、
を含む傾斜機能材料の製造方法。

【請求項10】
熱処理を施すことにより、金属部材の内部に複数の気孔が生じる一の発泡金属前駆体と、
前記発泡金属前駆体とは材料組成が異なる一種、又は複数種の他の発泡金属前駆体とが互いに摩擦攪拌接合して一体に形成された
傾斜機能材料前駆体。

【請求項11】
さらに、前記一の発泡金属前駆体及び前記他の発泡金属前駆体の一部又は全部に摩擦攪拌接合して形成された緻密金属部
を有する請求項10に記載の傾斜機能材料前駆体。

【請求項12】
熱処理を施すことにより、金属部材の内部に複数の気孔が生じる発泡金属前駆体と、
前記発泡金属前駆体とは異なる材料組成を有し、前記発泡金属前駆体の所望の面に摩擦攪拌接合して形成された緻密金属部と、
を有する傾斜機能材料前駆体。

【請求項13】
熱処理を施すことにより金属部材の内部に複数の気孔が生じる発泡金属前駆体を前記金属部材の材料組成を異ならせて複数種形成し、前記発泡金属前駆体を形成すると同時に、又は後に、前記複数種の発泡金属前駆体を摩擦攪拌接合することにより、傾斜機能材料前駆体を形成し、前記傾斜機能材料前駆体を熱処理することにより、前記発泡金属前駆体の内部を発泡させて形成された発泡金属部を有する
傾斜機能材料。

【請求項14】
請求項13において、前記発泡金属部の所望の面に緻密金属部が接合されている
傾斜機能材料。

【請求項15】
熱処理を施すことにより金属部材の内部に複数の気孔が生じる発泡金属前駆体を形成し、前記発泡金属前駆体を形成すると同時に、又は後に、前記発泡金属前駆体と前記金属部材の材料組成とは異なる材料組成からなる緻密金属部とを摩擦攪拌接合することにより傾斜機能材料前駆体を形成し、前記傾斜機能材料前駆体を熱処理することにより、前記発泡金属前駆体の内部を発泡させて形成された発泡金属部を有する
傾斜機能材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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