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JP2002178130A - ハイブリッド金属マトリクス組成物及びその製造方法 - Google Patents

ハイブリッド金属マトリクス組成物及びその製造方法

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Publication number
JP2002178130A
JP2002178130A JP2001277063A JP2001277063A JP2002178130A JP 2002178130 A JP2002178130 A JP 2002178130A JP 2001277063 A JP2001277063 A JP 2001277063A JP 2001277063 A JP2001277063 A JP 2001277063A JP 2002178130 A JP2002178130 A JP 2002178130A
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JP
Japan
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metal
composition
hybrid
intermetallic compound
aluminum
Prior art date
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Application number
JP2001277063A
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English (en)
Inventor
Jason Sin Hin Lo
シン ヒン ロ ジェイソン
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Original Assignee
Individual
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1047—Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
    • C22C47/06—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C49/06—Aluminium
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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Abstract

(57)【要約】 【課題】少なくとも４５０℃に至るまで、より好ましく
は約５００℃に至るまで、適当な強度及び磨耗特性を保
持する。 【解決手段】金属マトリクスと、該金属マトリクス中に
分散した、アルミナ、炭化シリコン、二酸化シリコン、
炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化チタン及び／又は炭
化チタンの粒子、ホイスカー又は繊維からなる強化材
料、並びに、金属間化合物との組合せを含み、該金属間
化合物は少なくとも１種の第２金属（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔ
ｉ、Ｃｏ、Ｎｂ及び／又はＺｒ）とＡｌとの金属間化合
物である、Ａｌ又はＡｌ合金のハイブリッド金属組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽量ブレーキ部品
の製造に特別の用途を持つハイブリッドアルミニウムマ
トリクス組成物に関する。なお、ここで「アルミニウ
ム」という用語は、アルミニウム及びその合金の両者を
含意する。それは、比較的高い含量のアルミニウムを含
むある種のマグネシウム合金をも含む。さらに特定すれ
ば、本発明は、自動車のディスクブレーキ又はドラムブ
レーキシステムにおいて使用される回転部品などの、ブ
レーキ部品の製造に特別の用途を持つハイブリッドアル
ミニウムマトリクス組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車産業において使用されるよ
うな従来のディスクブレーキは、本質的に、組合された
３個の部品、ロータ、通常は金属性裏材で支えられた少
なくとも２個の向き合ったブレーキパッド及びキャリパ
ー中に入れられた油圧シリンダーシステム、からなる。
ドラムブレーキも本質的に同じ３種の部品からなり、ブ
レーキパッドは、ドラムの内面を締めるために外から圧
がかけられる。両タイプに関して、油圧システムは、油
圧が掛けられたときに、ブレーキパッドをロータ又はブ
レーキドラムとの摩擦による締め付けへと促すように構
成される。ロータは、ハブ構造にボルト付けされたディ
スクとして作られるか、ハブ構造と一体的に作られる。
ブレーキドラムは、通常ハブ構造に結合したユニットと
して作られる。自動車の速度を落とすためのブレーキパ
ッドの摩擦的締め付けは、かなり大量の熱を発生し、そ
れがいくつかの結果をもたらす。それらの一つは、ブレ
ーキパッドが熱くなることであり、したがって、ブレー
キが使用される間、ブレーキパッド、油圧油及び油圧シ
ステムで使用されるさまざまの可塑性材料が高温にさら
される。これらの困難は、大部分解決された。５００℃
を越える温度に耐えるブレーキ油圧システム及びパッド
材料が市販されている。
【０００３】ロータ又はドラムは、ブレーキをかけた際
に発生する熱の大部分を発散させなければならない。そ
して少なくともパッドとの摩擦的締め付けの際にそれら
の表面は、５００℃に近い温度に達する。ロータ又はド
ラムは、またブレーキ力を保たねばならないし、好まし
くは、長い動作寿命を持つために十分な摩擦抵抗性を持
たねばならない。加えて、それは、特にハブがロータと
一体的に作られる場合、精密に機械加工することができ
る材料から作られねばならない。ディスクブレーキロー
タ及びブレーキドラム用に現在使用される最も一般的な
材料は、ねずみ鋳鉄である。これは容易に鋳造し、機械
加工することができ、ブレーキをかける際発生する温度
及びひずみ条件の両者に耐えるし、満足のいく動作寿命
を提供する。
【０００４】しかし、ロータ又はドラム材料としてねず
み鋳鉄の使用には、３つの顕著な欠点がある。第一に、
鉄は貧弱な熱伝導体であり、その結果、内部の空気通路
を持つベンチレーテッドロータを使用する場合、又はひ
れのあるブレーキドラムを使用する場合でさえ、ロータ
又はドラムが一旦加熱されると、冷却はゆっくりであ
る。その結果、ブレーキが繰り返し使用されると、いわ
ゆるブレーキフェードを起こす可能性がある。
【０００５】第二に、鉄製のロータ又はドラムは、比較
的重い部品であって、各車輪に自動車の無弾力重量を増
やすので、自動車のデザインを複雑にする。これは、競
技用自動車及び航空機においては、ガソリンの消費、乗
り心地、及び温室効果ガスの点で重要である。第三に、
使用される鋳鉄は、高い熱膨張係数と低い弾性係数を持
っている。その結果、内部及び外部のロータブレーキ表
面を平らでかつ平行になるよう維持するために、又はド
ラムの内面をハブと同軸になるよう維持するために、し
ばしば機械加工する必要が生じる。
【０００６】これらの欠点を克服するために、アルミニ
ウム及びアルミニウム合金を含む軽金属からブレーキロ
ータを製作することが提案されてきた。軽金属は、満足
のいく強度性能と鉄よりもはるかに高い熱伝導度とを持
っているが、軽金属を単独で使用することはできない。
【０００７】第一に、軽金属は、摩擦による摩滅に不十
分な抵抗力しか持っていないので、十分な動作寿命を提
供することができない。この欠点を克服するために、軽
金属の組成物が提案された。それは、金属マトリクス内
に分散した第２材料で強化した軽金属マトリクスであ
る。典型的な強化材には、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒
化ホウ素、二ホウ化チタン、炭化チタン及びアルミナが
含まれる。軽金属マトリクス組成物（例：炭化シリコン
で強化したアルミニウムマトリクス）の弾性係数は、鋳
鉄及び非強化アルミニウムの弾性係数よりも高い。加え
て、軽金属マトリクス組成物の熱膨張係数は、鋳鉄及び
非強化アルミニウムより低い。これらの組成物は、十分
な耐磨耗性を持っている。
【０００８】第二に、軽金属組成物ははるかに良好な熱
伝導性を持ってはいるが、使用されるブレーキロータ表
面が約４００℃の温度を越えない場合にのみ、適当な強
度及び耐磨耗性を得ることができる。ロータ表面温度が
この値を越えると、例えば約５００℃以上に達すると、
軽金属マトリクスの軟化のせいでロータの働きは急速に
悪くなる。炭化シリコンで強化された市販のアルミニウ
ム組成物（例：Duralcan（商標）組成物）でさえ、その
圧縮強度は、約４５０℃で約５０ｍＰａという低い値で
ある。これは、その温度での非強化アルミニウム合金と
同程度である。その結果、市販の軽金属組成物ブレーキ
ロータは、重量が約１，１００ｋｇ以下の比較的軽い自
動車に対する使用にのみ適している。
【０００９】
【発明の解決しようとする課題】本発明は、これらの欠
点を克服するために、少なくとも４５０℃に至るまで、
より好ましくは約５００℃に至るまで、適当な強度及び
磨耗特性を保持するハイブリッドアルミニウム組成物を
提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のハイブリッドア
ルミニウム組成物においては、強化材に加えて、異なる
性質を持つさらに１種類の材料、好ましくはさらに少な
くとも２種類の材料を、金属マトリクスに効果的な量だ
け導入する。
【００１１】
【発明の実施の形態】第一の具体例においては、本発明
は、金属マトリクスと、その中に分散された効果的な量
の下記各材料（ａ）、（ｂ）との組合せ（combinatio
n）を含むアルミニウム又はアルミニウム合金のハイブ
リッド金属組成物を提供する。
【００１２】（ａ）アルミナ、炭化シリコン、二酸化シ
リコン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化チタン及び
炭化チタンからなる群から選択された粒子強化、ホイス
カー強化又は繊維強化材料 （ｂ）少なくとも１種類の第２金属が、ニッケル、鉄、
チタン、コバルト、ニオブ及びジルコニウムからなる群
の少なくとも１種類から選択される少なくとも１種類の
第２金属とアルミニウムとの、少なくとも１種類の金属
間化合物 この金属組成物は、有効量の（ｃ）フレーク状黒鉛、繊
維状黒鉛及び粉末状黒鉛からなる群から選択された粒子
状耐磨耗性添加剤を、さらに含有することが好ましい。
この金属組成物は、約２体積％以下の粒子状耐磨耗性添
加剤を含有することがさらに好ましい。
【００１３】上記アルミニウムは、十分高い含量のアル
ミニウムを含むアルミニウム合金又はマグネシウム合金
であることが好ましい。金属間化合物が二元金属間化合
物であって、第２金属はニッケル又は鉄であることが好
ましい。金属間化合物の粒径は、約１μｍ〜約１００μ
ｍであることが好ましい。金属マトリクスは、二元金属
間化合物を約１体積％〜約４０体積％含有することが好
ましい。軽金属マトリクスは、ニッケル又は鉄の二元金
属化合物を約２体積％〜約４０体積％含有することがさ
らに好ましい。
【００１４】強化材はアルミナであることが好ましい。
また、強化材は、粒子状であって、粒径が約１μｍ〜約
５０μｍであることが好ましい。本発明の組成物は、強
化材を約５体積％〜約４５体積％含有することが好まし
く、強化材を約１５体積％〜約３５体積％含有すること
がさらに好ましく、強化材を約３０体積％含有すること
が最も好ましい。
【００１５】第２の広い具体例では、本発明は、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金の金属マトリクスと、その
中に分散した有効量の下記（ａ）及び（ｂ）の各材料と
の組合を含有する金属組成物の調製方法を提供しようと
する： （ａ）アルミナ、炭化シリコン、二酸化シリコン、炭化
ホウ素、窒化ホウ素、ジホウ化チタン及び炭化チタンか
ら選択された、粒子状、ホイスカー状又は繊維状強化材
料 （ｂ）第２金属がニッケル、鉄、チタン、コバルト、ニ
オブ及びジルコニウムからなる群の少なくとも１種から
選択される、少なくとも１種類の第２金属とアルミニウ
ムとの少なくとも１種類の金属間化合物 本発明の製造方法のプロセスは、（i）強化材からなる
プリフォームを製作すること、（ii）適当にかたどった
型にプリフォームを入れること、（iii）少なくとも１
種類の粒子状又は繊維状の第２金属の適当量を、適当量
の溶融金属に入れて混合すること、（iv）型の中のプリ
フォームを溶融金属で包むこと、（ｖ）型から強化金属
組成物鋳造物を取り出すこと、を備える。
【００１６】これらのプロセスに、（vi）鋳造物を望ま
しい寸法に仕上げ機械加工するステップ、及び（vii）
望ましい初期の高温強度が得られるまで、出来上がった
鋳造物を、少なくとも約３００℃〜約５００℃の温度に
熱的にサイクルさせるステップ、を、さらに含めてもよ
い。
【００１７】プリフォームを、圧縮（squeeze）鋳造技
術によって溶融軽金属で包むことが好ましい。ステップ
（ii）に使用されるプリフォームは、金属組成物の一部
分だけを強化するように構成され、配置されて、強化さ
れる部分が型に入れられることが好ましい。ステップ
（iii）においては、有効量のフレーク状黒鉛、繊維状
黒鉛及び粉末状黒鉛からなる群から選択される粒子状耐
磨耗性添加剤も溶融軽金属に混合されることが好まし
い。第２金属紛末の粒径は、約２０μｍ〜約１００μｍ
であることが好ましい。
【００１８】本発明のハイブリッド組成物における金属
マトリクスにさらに添加される材料は、それぞれ異なる
目的に役立つ。
【００１９】少なくとも１種類の金属間化合物は、金属
マトリクスの硬化剤として作用する。典型的な２元金属
間化合物は次のとおりである：ニッケルに関しては、Ｎ
ｉＡｌ、Ｎｉ２Ａｌ３及びＮｉ３Ａｌ；鉄に関しては、
ＦｅＡｌ及びＦｅ３Ａｌ；チタンに関してはＴｉＡｌ、
Ｔｉ３Ａｌ、ＴｉＡｌ２及びＴｉＡｌ３；コバルトに関
してはＣｏＡｌ；ジルコニウムに関してはＺｒ３Ａｌ；
及びニオブに関してはＮｂ３Ａｌ。
【００２０】溶融物に存在する元素に依存して、特にア
ルミニウム合金に関しては、三元金属間化合物が生成す
る可能性もある。したがって、室温及び、好ましくは少
なくとも約４００℃の高温、の両者において、さらに良
好な機械強度をもつアルミニドを形成する元素は、いず
れも少なくとも１種類の第２金属として使用することが
できる。元素は、少なくとも約７００℃の温度でのアル
ミニウム溶融物中であること、及び、複合物を約３００
℃〜５００℃の範囲内の温度に曝すこと、という２つの
条件下でアルミニドを形成する。それは、固相拡散が起
こってアルミニドを形成するのに十分な高い活性化エネ
ルギーを持っている。上に挙げた金属は、これらの基準
を満たす。
【００２１】その上、本発明は、元来、マトリクス金属
としてのアルミニウム又はアルミニウム合金の使用に関
するが、ある種のマグネシウム合金も比較的高い含量の
アルミニウムを含んでいる。これらの合金も、本発明の
教示を用いて、同様の金属間化合物をそれらに導入する
ことにより硬化させることができる。
【００２２】金属組成物を本発明のプロセスに従って作
製するとき、例えば既知の圧縮（squeeze）鋳造プロセ
スを用いて、少なくとも１種類の第２金属と溶融したア
ルミニウム又はアルミニウム合金との反応によりハイブ
リッド金属複合本体を作製する際、強化材及び他の粉末
材料が溶融軽金属で包まれると、最初にある程度これら
の金属間化合物が生成する。しかし、金属間化合物の形
成は、熱によって活性される固相拡散プロセスによって
も起こる。例えば反復制動下で、ハイブリッド軽金属複
合物体を十分高い温度への加熱サイクルに通すごとに、
金属間化合物の生成がさらに進むことが発見された。金
属間化合物が軽金属マトリクスを硬化する効果を持って
いるので、本発明のハイブリッド金属組成物から作製さ
れる物体は、自己硬化し、かつ、また、使用中に、その
使用に物体の周期的加熱が含まれると、さらに硬化し続
ける。したがって、本発明のハイブリッド金属組成物
は、ブレーキ部品、特にディスクブレーキロータ及びブ
レーキドラムにとって特に有用である。なぜなら、これ
らは、自動車のブレーキが使用されるごとに加熱サイク
ルにかけられるからである。したがって、例えば、ロー
タの強化は継続するプロセスである。
【００２３】本発明のプロセスの面において、少なくと
も１種類の第２金属は粉末として添加され、金属間化合
物を形成する固相反応を開始しかつ継続するためには、
鋳造及び使用の条件が頼りになる。鋳造プロセス中の混
合段階の間に、少なくとも１種類の金属間化合物を直接
アルミニウム金属マトリクスに添加することも可能であ
る。これは、３つの欠点を持っているので、薦められな
い。第一に、粉末状の金属間化合物は、相当する粉末化
した第２金属よりはるかに高価である。第二に、金属間
化合物を溶融金属マトリクスで濡らすことは、製作プロ
セスの間では完全に達成されない可能性があるので、金
属間化合物粉末と金属マトリクスとの間の界面力は、望
ましいレベルの力を金属複合体に付与するのに十分では
ない可能性がある。第２金属が粉末として添加される場
合、第２金属粉末が、金属マトリクスと反応して金属マ
トリクス中に金属間化合物を生成するとき、金属結合が
形成される。第三に、鋳造物として生成する強化金属マ
トリクス複合体は効果的に完全に硬化するであろうが、
その結果、最終の形に仕上げ加工することは非常に困難
になる。
【００２４】少なくとも１種類の第２金属を粉末として
添加する目的は、例えばブレーキロータを鋳造するため
に、圧縮鋳造プロセスの間、添加した金属粉末だけが一
部溶融アルミニウムと反応して、金属間化合物（単数又
は複数）を生成させることである。したがって、金属間
化合物（単数又は複数）を少しだけ含む鋳造したままの
ブレーキロータは、要求される最終寸法に容易に機械加
工することができる。実使用の際、ブレーキ時のブレー
キロータは、繰り返し加熱されるであろう。ロータの反
復加熱サイクルは、特に４００℃を越えるブレーキロー
タ温度を含む強い及び／又は繰り返しのブレーキ動作の
もとでは、残っている少なくとも１種類の第２金属とア
ルミニウムマトリクスとの反応を促進する。存在する金
属間化合物（単数又は複数）の量が増加するに従い、ブ
レーキロータの高温強度も増加する。望むならば、適当
な初期の高温強度を確保するために、出来あがった部品
を、使用前に少なくとも約３００℃〜約５００℃の温度
まで熱的に反復（サイクル）することもできる。
【００２５】さらに、本発明のプロセス面において、特
に最終複合物体の選択された部分（単数又は複数）だけ
を強化することが望まれる場合、強化は、典型的にはプ
リフォームとして行われる。該プリフォームは、選択さ
れる強化材料又は強化材料の混合物に適する従来技術に
よって調製される。
【００２６】黒鉛粉末は、ハイブリッド軽合金組成物の
耐摩擦性磨耗特性を改良する働きをする。それは、また
鋳造金属複合体の機械加工性状を改良するように作用す
る。
【００２７】本発明によれば、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金の金属マトリクス複合物体に導入された３種
類の添加剤の総量はごく少量なので、組成物は、該金属
の延性及び機械加工性を大部分保持している。それ故、
該金属の性質を、通常、ハイブリッド複合物体に対する
基本的デザインパラメーターとして使用することができ
る。
【００２８】本発明に使用される金属は、アルミニウム
又はアルミニウム合金である。多くのそのような合金は
市販されており、鋳造物用又は鍛造物用の両者に使用を
薦めることができる。鍛造物のための合金は、通常、よ
り良好な機械的性質を持っている。典型的な合金用元素
には、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、クロム、ニッ
ケル、亜鉛、ガリウム、バナジウム、チタン、ジルコニ
ウム、リチウム、錫、ホウ素、コバルト、ベリリウム、
ビスマス及び鉛が含まれる。さらに、ある種のマグネシ
ウム合金においては、主成分はマグネシウムであるが、
アルミニウムの含量は、生成するアルミニウム金属間化
合物にとって十分なほど高い。これらのマグネシウム金
属の性質は、本発明の教示を用いて変えることができ
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明の組成物は、少なくとも４５０℃
に至るまで、より好ましくは約５００℃に至るまで、適
当な強度及び磨耗特性を保持することができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 21/04 Ｂ２２Ｄ 21/04 Ａ Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｈ 47/06 47/06 49/04 49/04 49/06 49/06 49/14 49/14 Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｃ２２Ｆ 1/04 Ａ 1/06 1/06 Ｆ１６Ｄ 65/12 Ｆ１６Ｄ 65/12 Ｅ Ｕ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ ６３０ ６３０Ａ ６３０Ｄ ６５０ ６５０Ａ ６５０Ｆ ６８２ ６８２ ６９１ ６９１Ｂ Ｃ２２Ｃ 101:04 Ｃ２２Ｃ 101:04 101:06 101:06 101:10 101:10 101:12 101:12 101:14 101:14 101:16 101:16 101:22 101:22 Ｆターム(参考） 3J058 AA41 BA32 CB11 EA08 EA37 FA01 4K020 AA02 AA04 AA06 AA08 AA22 AC01 AC02 BA02 BB05 BB26 BB27 BC02

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属マトリクスと、 上記金属マトリクス中に分散した、それぞれ効果的な量
    の、（ａ）アルミナ、炭化シリコン、二酸化シリコン、
    炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化チタン及び炭化チタ
    ンからなる群から選択された粒子、ホイスカー又は繊維
    の強化材料、並びに、（ｂ）少なくとも１種類の金属間
    化合物との組合せを含み、 上記金属間化合物は、ニッケル、鉄、チタン、コバル
    ト、ニオブ及びジルコニウムからなる群から選択された
    少なくとも１種の第２金属と、アルミニウムとの金属間
    化合物である、 アルミニウム又はアルミニウム合金のハイブリッド金属
    組成物。
  2. 【請求項２】効果的な量の（ｃ）フレーク状黒鉛、繊維
    状黒鉛及び粉末状黒鉛からなる群から選択された粒子状
    耐磨耗性添加剤をさらに含む、請求項１記載のハイブリ
    ッド金属組成物。
  3. 【請求項３】上記金属マトリクスは、アルミニウム合金
    と十分に高い含有量のアルミニウムを含むマグネシウム
    合金とのうちから選択されたものである請求項１記載の
    ハイブリッド金属組成物。
  4. 【請求項４】少なくとも１種類の上記第２金属は、ニッ
    ケル、鉄及びチタンからなる群から選択された少なくと
    も一つである請求項１記載のハイブリッド金属組成物。
  5. 【請求項５】少なくとも１種類の上記金属間化合物は、
    粒径が約１μｍ〜約１００μｍである請求項１記載のハ
    イブリッド金属組成物。
  6. 【請求項６】上記金属マトリクスが、上記金属間化合物
    を約１体積％〜約４０体積％含有する、請求項１記載の
    ハイブリッド金属組成物。
  7. 【請求項７】上記軽金属マトリクスが、上記第２金属が
    ニッケル及び鉄から選ばれたものである二元（binary）
    金属間化合物を約２体積％含有する請求項６記載のハイ
    ブリッド金属組成物。
  8. 【請求項８】上記粒子状強化材がアルミナである請求項
    １記載のハイブリッド金属組成物。
  9. 【請求項９】上記強化材料が粒子状であり、粒径が約１
    μｍ〜約５０μｍである請求項１記載のハイブリッド金
    属組成物。
  10. 【請求項１０】上記組成物が、強化材を約５体積％〜約
    ４５体積％含有する請求項１記載のハイブリッド金属組
    成物。
  11. 【請求項１１】上記組成物が、強化材を約１５体積％〜
    ３５体積％含有する請求項１０記載のハイブリッド金属
    組成物。
  12. 【請求項１２】上記組成物が、強化材を約３０体積％含
    有する請求項１１記載のハイブリッド金属組成物。
  13. 【請求項１３】上記金属組成物が、約２体積％以下の上
    記粒子状耐磨耗添加剤を含有する請求項１記載のハイブ
    リッド金属組成物。
  14. 【請求項１４】金属マトリクスと、上記金属マトリクス
    中に分散した、それぞれ効果的な量の、（ａ）アルミ
    ナ、炭化シリコン、二酸化シリコン、炭化ホウ素、窒化
    ホウ素、二ホウ化チタン及び炭化チタンからなる群から
    選択された粒子、ホイスカー又は繊維の強化材料、並び
    に、（ｂ）少なくとも１種類の金属間化合物との組合せ
    を含み、上記金属間化合物は、ニッケル、鉄、チタン、
    コバルト、ニオブ及びジルコニウムからなる群から選択
    された少なくとも１種の第２金属と、アルミニウムとの
    金属間化合物である、アルミニウム又はアルミニウム合
    金のハイブリッド金属組成物の製造方法であって、 （ｉ）強化材からなるプリフォームを製作すること、 （ii）型にプリフォームを入れること、 （iii）少なくとも１種類の粒子状又は繊維状の第２金
    属の適当量を、適当量の溶融金属に入れて混合するこ
    と、 （iv）型の中のプリフォームを溶融金属で包むこと、及
    び、 （ｖ）型から強化金属組成物鋳造物を取り出すこと、を
    備えるハイブリッド金属組成物の製造方法。
  15. 【請求項１５】圧縮（squeeze）鋳造法によってプリフ
    ォームを溶融軽金属で包む、請求項１４記載の製造方
    法。
  16. 【請求項１６】ステップ（iii）において、上記溶融軽
    金属に、さらに、フレーク状黒鉛、繊維状黒鉛及び粉末
    状黒鉛からなる群から選択された粒子状耐磨耗添加剤を
    有効量混合する、請求項１４記載の製造方法。
  17. 【請求項１７】上記第２金属の粉末の粒径が、約２０μ
    ｍ〜約５０μｍである請求項１４記載の製造方法。
  18. 【請求項１８】（vi）鋳造物を望ましい寸法に仕上げ機
    械加工すること、及び、 （vii）望ましい初期の高温強度が得られるまで、出来
    上がった鋳造物を、少なくとも約３００℃〜約５００℃
    の温度に熱的にサイクルさせること、をさらに含む、請
    求項１４記載の製造方法。
  19. 【請求項１９】ステップ（ii）に使用されるプリフォー
    ムが、金属組成物の一部分だけが強化されるように構成
    され、配置されて、その強化する部分が型に入れられ
    る、請求項１４記載のプロセス。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100443623C (zh) * 2007-02-14 2008-12-17 西安建筑科技大学 气体渗碳碳化物丝网铜基复合材料的制备工艺
CN100453688C (zh) * 2007-02-14 2009-01-21 西安建筑科技大学 气体渗碳碳化物丝网金属基复合材料的制备工艺
JP2012171861A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Research & Business Foundation Of Sungkyunkwan Univ ナノシリコンカーバイドコーティングを用いる炭素材料の界面強化方法
KR20150101443A (ko) * 2012-11-19 2015-09-03 리오 틴토 알칸 인터내셔널 리미티드 알루미늄-붕소 카바이드 복합 물질의 주조성을 증대시키기 위한 첨가물
JP2019183281A (ja) * 2018-04-16 2019-10-24 日立金属株式会社 アルミニウム／窒化ホウ素ナノチューブ複合体およびその製造方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4323339B2 (ja) * 2004-02-03 2009-09-02 日信工業株式会社 ブレーキドラム及びその製造方法
US7550029B2 (en) 2004-04-22 2009-06-23 Alcan International Limited Recycling method for Al—B4C composite materials
CA2757805C (en) * 2010-11-10 2015-02-10 Purdue Research Foundation Method of producing particulate-reinforced composites and composites produced thereby
CA2912021C (en) 2013-06-19 2020-05-05 Rio Tinto Alcan International Limited Aluminum alloy composition with improved elevated temperature mechanical properties
US9789663B2 (en) * 2014-01-09 2017-10-17 Baker Hughes Incorporated Degradable metal composites, methods of manufacture, and uses thereof
US9404546B2 (en) 2014-06-18 2016-08-02 Robert Bosch Gmbh Copper free friction material composition
RU2631995C1 (ru) * 2016-11-14 2017-09-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) Способ получения упрочненных алюминиевых сплавов
DE102019107915B4 (de) * 2019-03-27 2022-11-03 Tmd Friction Services Gmbh Verwendung von Aluminiumlegierungen zum Korrosionsschutz in Reibbelägen
CN110468358A (zh) * 2019-08-28 2019-11-19 苏州宏久航空防热材料科技有限公司 一种碳纤维增强的金属陶瓷基复合材料支撑桶及其制备方法
CN110732654A (zh) * 2019-09-12 2020-01-31 天津立鑫晟智能制造有限公司 一种高铬铸铁板锤液态模锻的工艺
US12025198B2 (en) 2021-03-30 2024-07-02 Robert Bosch Gmbh Antimony free and copper free ceramic friction material composition
CN114737140B (zh) * 2022-04-14 2023-01-24 广东合拓新材料科技有限公司 一种抗拉强度高的铝单板材料及其制备方法
CN114737092B (zh) * 2022-04-15 2022-09-20 山东大学 耐热高强Al-Si系合金及其制备方法
CN115805666B (zh) * 2022-12-16 2024-09-24 汨罗市福缘新材料有限公司 一种适用于石墨制品的修坯铣刀
CN115927932B (zh) * 2022-12-20 2024-03-15 苏州凯宥电子科技有限公司 一种高强度压铸铝合金及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01205041A (ja) * 1988-02-09 1989-08-17 Honda Motor Co Ltd 繊維強化アルミニウム合金複合材
JPH01230735A (ja) * 1988-03-10 1989-09-14 Mazda Motor Corp 繊維複合部材の製造方法
JPH01230738A (ja) * 1988-03-09 1989-09-14 Toyota Motor Corp アルミニウム合金系複合材料の製造方法
JPH0230726A (ja) * 1988-04-19 1990-02-01 Ube Ind Ltd 繊維強化金属基複合材料
JPH08219203A (ja) * 1995-02-14 1996-08-27 Akebono Brake Res & Dev Center Ltd アルミニウム基複合材ディスクロータ
JPH08290257A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 耐摩耗性アルミニウム合金鋳物及びその製造法
US5626692A (en) * 1992-04-21 1997-05-06 Inco Limited Method of making an aluminum-base metal matrix composite

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5041340A (en) * 1987-09-03 1991-08-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fiber-reinforced light alloy member excellent in heat conductivity and sliding properties
AU615265B2 (en) * 1988-03-09 1991-09-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Aluminum alloy composite material with intermetallic compound finely dispersed in matrix among reinforcing elements
JP2987704B2 (ja) * 1988-07-15 1999-12-06 財団法人鉄道総合技術研究所 高速鉄道車両用ブレーキディスク材
US5040588A (en) * 1988-11-10 1991-08-20 Lanxide Technology Company, Lp Methods for forming macrocomposite bodies and macrocomposite bodies produced thereby
US5223347A (en) * 1989-02-23 1993-06-29 Composites Technology International, Inc. Creep resistant composite alloys
US5166004A (en) * 1991-07-08 1992-11-24 Southwest Research Institute Fiber and whisker reinforced composites and method for making the same
US5240782A (en) * 1991-07-08 1993-08-31 Southwest Research Institute Fiber and whisker reinforced composites and method for making the same
US5620791A (en) * 1992-04-03 1997-04-15 Lanxide Technology Company, Lp Brake rotors and methods for making the same
US5514480A (en) * 1993-08-06 1996-05-07 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Metal-based composite
US5614150A (en) * 1994-09-28 1997-03-25 Mcdonnell Douglas Corp. Method for producing refractory aluminide reinforced aluminum
JPH08120367A (ja) * 1994-10-19 1996-05-14 Daido Metal Co Ltd 耐摩耗性アルミニウム合金系複合材料
US5972523A (en) * 1996-12-09 1999-10-26 The Chinese University Of Hong Kong Aluminum metal matrix composite materials reinforced by intermetallic compounds and alumina whiskers
US6723279B1 (en) * 1999-03-15 2004-04-20 Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation Golf club and other structures, and novel methods for making such structures

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01205041A (ja) * 1988-02-09 1989-08-17 Honda Motor Co Ltd 繊維強化アルミニウム合金複合材
JPH01230738A (ja) * 1988-03-09 1989-09-14 Toyota Motor Corp アルミニウム合金系複合材料の製造方法
JPH01230735A (ja) * 1988-03-10 1989-09-14 Mazda Motor Corp 繊維複合部材の製造方法
JPH0230726A (ja) * 1988-04-19 1990-02-01 Ube Ind Ltd 繊維強化金属基複合材料
US5626692A (en) * 1992-04-21 1997-05-06 Inco Limited Method of making an aluminum-base metal matrix composite
JPH08219203A (ja) * 1995-02-14 1996-08-27 Akebono Brake Res & Dev Center Ltd アルミニウム基複合材ディスクロータ
JPH08290257A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 耐摩耗性アルミニウム合金鋳物及びその製造法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100443623C (zh) * 2007-02-14 2008-12-17 西安建筑科技大学 气体渗碳碳化物丝网铜基复合材料的制备工艺
CN100453688C (zh) * 2007-02-14 2009-01-21 西安建筑科技大学 气体渗碳碳化物丝网金属基复合材料的制备工艺
JP2012171861A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Research & Business Foundation Of Sungkyunkwan Univ ナノシリコンカーバイドコーティングを用いる炭素材料の界面強化方法
KR20150101443A (ko) * 2012-11-19 2015-09-03 리오 틴토 알칸 인터내셔널 리미티드 알루미늄-붕소 카바이드 복합 물질의 주조성을 증대시키기 위한 첨가물
JP2016502604A (ja) * 2012-11-19 2016-01-28 リオ ティント アルカン インターナショナル リミテッド アルミニウム−炭化ホウ素複合材料の可鍛性を向上させるための添加剤
KR102014330B1 (ko) 2012-11-19 2019-08-26 리오 틴토 알칸 인터내셔널 리미티드 알루미늄-붕소 카바이드 복합 물질의 주조성을 증대시키기 위한 첨가물
JP2019183281A (ja) * 2018-04-16 2019-10-24 日立金属株式会社 アルミニウム／窒化ホウ素ナノチューブ複合体およびその製造方法
JP7044092B2 (ja) 2018-04-16 2022-03-30 日立金属株式会社 アルミニウム／窒化ホウ素ナノチューブ複合体の製造方法

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