[发明专利]金属复合材料的制造方法和金属复合材料构成的构件

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属复合材料的制造方法和金属复合材料构成的构件，具体的涉及可在要求轻量化的汽车、手机、笔记本电脑等民用电机、信息设备、电动工具、通用引擎等工业机械等构件的制造中能使用的镁、铝或其合金构成的金属复合材料的制造方法、锌或其合金构成的金属复合材料的制造方法、和金属复合材料构成的构件。

背景技术

铝或铝合金在必须轻量化的汽车等中正被较多地使用，但是对于其物性，杨氏模量比铁等低，并且拉伸强度等强度特性也较低。这样铝或铝合金的用途受到限制，或者需要在设计上增加壁厚、设置棱等，轻量化效果降低。作为对策，进行与质量轻、刚性高的陶瓷进行复合化，正在实用化(例如参见专利文献1、2)，但是陶瓷有脆性，成本也较高，用途受到限制。

镁或镁合金是比铝或铝合金更轻的金属，但是对于其物性，杨氏模量比铝或铝合金小，拉伸强度也比铝或铝合金小，其刚性不足、强度不足，阻碍了用途的扩大。并且，和同等的轻量金属铝相比，热传导性或耐蠕变特性差，也阻碍了用途的扩大。

锌或锌合金的杨氏模量大于铝或铝合金的杨氏模量，是铁的一半以下，根据用途杨氏模量有不充分的情况。

作为上述的杨氏模量不足、强度不足的对策，提出了在能氢化的金属构成的多孔预塑形坯的空隙中浸渍铝或铝合金构成的基质金属，复合化获得金属基复合材料(例如参见专利文献3)，或通过由贵金属类元素构成的复合化促进材料层覆盖金属、合金构成的多孔预塑形坯的外表面和空隙中表面，在该多孔预塑形坯的空隙中浸渍铝或铝合金构成的基质金属，获得的金属基复合材料(例如参见专利文献4)等。

专利文献1：特开2003-253308号公报

专利文献2：特开2003-286525号公报

专利文献3：特开2001-181814号公报

专利文献4：特开2002-285205号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高镁、铝、锌或其合金的杨氏模量、刚性、强度的金属复合材料，或者根据用途要求的特性，例如提高热传导性或耐蠕变性的金属复合材料，可锻造加工的金属复合材料的制造方法，和由金属复合材料构成的构件。

本发明人为了实现上述目的研究了各种对策，结果是基于下面的认识来获得的。铝和铝合金的杨氏模量为70GPa左右，镁和镁合金的杨氏模量是45GPa左右，锌和锌合金的杨氏模量为97GPa左右。对此，例如因为铁和不锈钢等铁系合金的杨氏模量为210GPa以上，只将铁或铁系合金以几个％的容积率进行复合化，就能获得相当量的杨氏模量的提高。进而在铁或铁系合金上赋予多孔预塑形坯的形状，通过提供微细的空隙，能较大地提高刚性、强度、和根据情况扩大耐蠕变性效果。并且，热传导性或耐蠕变性根据用途而不充分的镁和镁合金通过与热传导性或耐蠕变性优良的铝和铝合金制多孔预塑形坯复合化来得到改善。进而，在金属制多孔预塑形坯的空隙中通过压铸铸造法、低压铸造法或重力金属模铸造法填充的基质金属的金属复合材料可以进行锻造加工。

即，本发明的金属复合材料的制造方法是由金属制多孔预塑形坯和在其空隙中填充的基质金属构成的金属复合材料的制造方法，其特征在于，作为基质金属使用镁、铝、锌或其合金，多孔预塑形坯具有连续气孔，空隙率为80％以上，空隙尺寸的平均直径为0.1mm以上，和在金属模内容纳预热到473K以上的多孔预塑形坯，通过压铸铸造法、低压铸造法和重力金属模铸造法在多孔预塑形坯的空隙中填充基质金属的熔液。

根据本发明的金属复合材料的制造方法获得的金属复合材料是改善了镁、铝、锌或其合金的杨氏模量、刚性、强度的金属复合材料，或根据用途要求的特性、例如改善了热传导性或耐蠕变性的金属复合材料，是可锻造加工得到的制品，能用于要求轻量化的汽车、手机、笔记本型电脑等民用电机、信息设备、电动工具、通用引擎等产业机械等构件的制造中。

具体实施方式

本发明的目的在于制造无损于镁、铝或其合金的轻量性下，提高镁、铝、锌或其合金的杨氏模量、刚性、强度、热传导性、耐蠕变性的、并可锻造加工的金属复合材料，因而作为基质金属使用镁、铝、锌或其合金，特别使用镁、铝或其合金，作为构成多孔预塑形坯的金属，在所要求的特性下使用比基质金属具有更优良特性的金属。例如作为构成多孔预塑形坯的金属使用比基质金属的杨氏模量大的金属，优选具有基质金属的2倍以上的杨氏模量的金属，或者作为构成多孔预塑形坯的金属使用比基质金属的热传导性、耐蠕变性更优良的金属。