超音波界面制御による渦流撹拌ハイブリッド金属基複合材料の製造

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650878
• Research Institution: Toyota Technological Institute
• Principal Investigator: 恒川 好樹 豊田工業大学, 工学部, 教授 (50148350)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥宮 正洋 豊田工業大学, 工学部, 講師 (20177182)
• Keywords: 金属基複合材料 / 超音波振動 / 渦流撹拌 / 液相複合化プロセス / アルミニウム溶湯 / アルミナ粒子 / アルミナイド / 発熱反応

Research Abstract

濡れないAl_2O_3粒子/Al溶湯複合系を用い,Al_2O_3粒子とNiあるいはTi粉末の同時添加によって,アルミナイド生成に伴う反応熱と生成強化相を得る.また,超音波振動を溶湯に伝播することにより,濡れ性と粒子分散性の改善,強化相生成反応の促進とその微細化,複合スラリーの粘性低下などを実現して,超音波渦流撹拌によるハイブリッド金属基複合材料(MMC)製造プロセスを確立することを目的とし,以下の研究成果を得た.
(1)Ti板およびNi板を超音波振動すると,溶損量が著しく増加する.すなわち,アルミナイド生成反応が促進される.
(2)ハイブリッドMMCへのNiあるいはTi粉末混合の効果
・NiあるいはTi粉末混合量の最適化および発熱反応の効果として,約160Kの溶湯温度上昇がある.
・生成アルミナイドはAl_2O_3粒子の分散性の改善に寄与する.
(3)超音波界面制御を利用する複合化過程における複合スラリー粘性の評価
・超音波界面制御による複合スラリー粘性の低下が確認された.またこの粘性低下は凝集粒子内の溶湯が排出されるため生じることを明らかにした.
(4)超音波界面制御に基づく渦流撹拌複合化プロセスの体系化
・超音波加振によるアルミナイド生成反応が著しく促進される.
・一定の時間に複合化される粒子体積率は,超音波振動による濡れ性の改善,微細生成アルミナイドによって増加する.

Research Products

• [Publications] Y.Tsunekawa et al: "Application of Ultrasonic Vibration to Molten Aluminum Infiltration." Key Engineering Materials,-Metal Matrix Composites-. 104-107. 215-224 (1995)
• [Publications] 弦間喜和・恒川好樹外: "超音波渦流撹拌によるアルミニウム溶湯へのアルミナ粒子の複合化" 日本鋳造工学会誌. 68・11. 969-974 (1996)
• [Publications] Y.Genma,Y.Tsunekawa et al: "Incorporation of Alumina Particles with Different Shapes and Sizes into Molten Aluminum Alloy by Melt Stirring with Ultrasonic Vibration." Mater.Trans.JIM. 38・3. (1997)
• [Publications] 弦間喜和・恒川好樹外: "発熱反応を利用した超音波渦流撹拌によるアルミナ粒子の複合化" 日本鋳造工学会誌. 69. (1997)
• [Publications] Y.Genma,Y.Tsunekawa et al: "Melt Stirring Process with Ultrasonic Vibration for the Preparation of Al_2O_3 Particle/Al-Mg Composite Slurry" Proc.SP97. (1997)