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研究目的:鋳鉄は耐摩耗性、耐食性などに優れた材料であるが、最近の機械類の高機能化に伴い、耐熱・耐食・耐摩耗性などの向上がより一層要求されている。そこで本研究は高硬度で耐熱性に優れているSiC粒子を用いてプリフォームを作り、これに無加圧で鋳鉄溶湯を含浸させることにより、機械的性質や耐摩耗性に優れ、リサイクル性にも優れた粒子分散高機能鋳鉄複合材料を開発することを目的とした。本年度は複合化の良好な複合材料作製条件を明らかにし、複合方法を確立するための研究を実施した。
研究成果:SiC粒子を用いてプリフォームを作り、これを砂型内に設けたキャビティ内に設置し、鋳鉄溶湯を注湯した結果、SiC粒子が鋳鉄表面部に分散した複合材料を作製することができた。この際、プリフォーム形状保持用バインダには水ガラスを用いた場合が溶湯含浸時にプリフォームの変形が起こらないことがわかった。またプリフォームの強度保持ができる範囲で粒子体積率を小さくする方が溶湯含浸が容易になり、複合化の良好な複合材料が得られた。また、鋳型の溶湯ヘッドを高くしてプリフォームに加わる溶湯圧を増加させることにより溶湯含浸を一層容易にすることができた。複合材料のマトリックスは、ねずみ鋳鉄の場合は微細な片状黒鉛が分布した組織であり、球状黒鉛鋳鉄の場合は球状化不良などは認められなかったが、いずれの場合も粒子-マトリックス界面にFe_3Siと微細な黒鉛から成る反応生成物が生成することを認めた。しかしこの生成物については、溶湯のSi量を増加させることにより生成が抑制されることがわかり、SiC粒子の変質を防ぐことができた。
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