メカニカルアロイング法による繊維強化複合金属の強度特性

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本研究では近時、新材料作製の一手段として注目されているメカニカルアロイング法を用いてアルミニウム粉とウイスカ繊維の複合粉末を作り、これを円柱形に圧粉し、熱間押出しすることによってアルミニウムの2倍以上の強度を達成することを目標とし、各種処理条件と最終製品強度の関係を調べて以下の結果を得た。ウイスカの体積分率が大きいほど、ミリング時間が長いほど、押出比が大きいほど製品強度は大きくなる傾向があるが、体積分率20%以上では500℃の熱間押出しによっても押出品は脆くて後継加工に耐えない。SiCウイスカの体積分率を15%とし、ミリングを120r,p,mで2時間行い、500℃で押出比16に押出したものでは室温強度400MPaが得られた。Si_3N_4ウイスカを用いた同様の実験では室温強度360MPaが得られた。純アルミニウムの室温強度は硬質材でも160〜170MPaであるから、複合材の強度は目標値をこえている。6061アルミニウムにSiCウイスカを15%複合し、上と同様の処理後、T6熱処理を施したものの室温強度は450MPaにも達した。これらの押出品の熱間引張強度は温度に逆比例的に減少し、500℃ではほとんど母材強度と変らなくなる。300℃以上では複合効果はあまり期待できない。こうして、室温強度の改善は折出硬化型のアルミニウム合金にSiCウイスカを複合し、本法で処理することによって達成できる。高温強度改善のための方策はSiCウイスカを用い、体積分率を上げ、押出温度を上げることにあると考えられ今後の課題である。