(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジルコニア（ＺｒＯ２）と、アルミニウム及び／又はアルミニウム合金を均一に混合し、該混合した混合粉末を粉末冶金法により加圧焼結後、押し出し、圧延又は鍛造加工し、Ａｌ表面の酸化膜を壊し、Ａｌの新生面をジルコニアと直接接触させ、これを更に、５８０℃以上の温度に保持して、自己発熱反応によりジルコニアとアルミニウムとを反応させることによりジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめて超塑性特性を発現する複合材料とすることを特徴とするジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料又はジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料からなるジルコニウムアルミナイド複合材料の製造方法。
【請求項２】
ジルコニア（ＺｒＯ２）と、純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上の粉末とを混合し、該混合した混合粉末を粉末冶金法により加圧焼結後、４５０℃から６００℃の範囲の選ばれた温度で、押出し比３以上で押し出し加工を加えた後、６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度でジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ジルコニア（ＺｒＯ２）の体積含有率が５から４０％である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
押し出し比５以上で押し出し加工を加える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
押し出し加工に代えて圧延加工を加える、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ジルコニア（ＺｒＯ２）と、純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上の粉末とを混合し、該混合した混合粉末を粉末冶金法により加圧焼結後、温度６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度で、鍛造加工した後、５８０℃以上の温度に保持して、自己発熱によりジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
鍛造加工した後、温度６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度でジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
鍛造加工に代えて押出しを加える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ジルコニア（ＺｒＯ２）からなるプリフォームを型に配置し、溶融状態の純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上からなるものを該型の中に注ぎ、これらを加圧し、該溶融物を該ジルコニアプリフォームに浸透させた後、６００から１６００℃の範囲の選択された温度で、ジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめて超塑性特性を発現する複合材料とすることを特徴とするジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料又はジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料からなるジルコニウムアルミナイド複合材料の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法により製造してなる超塑性特性を発現する複合材料であって、ジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料又はジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料からなるジルコニウムアルミナイド複合材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジルコニアＺｒＯ２粒子或いは繊維とアルミニウムとの反応により合成されるジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料からなるジルコニウムアルミナイド複合材料の製造方法に関する。
本発明は、高速超塑性の発現とその効率的なニヤ・ネットシェイプ成形技術の確立が期待できる新規なジルコニア粒子強化アルミニウム複合材料を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
金属間化合物は、その結晶構造や原子結合様式が金属に比べ独特であり、それにより温度が上昇する時に強度が上がったりする等の特徴があるため、高温構造材料としての利用が期待され、多くの研究開発がなされてきた。金属間化合物は、硬くて脆いことが機械部品として利用や製品形状に成形加工する上での欠点であり、組成を変えることや微視的組織制御により、延性や加工性の向上が図られ、その幾つかは実用的な構造材料として確立されてきた。
【０００３】
従来、研究開発が行われてきた金属間化合物やその複合材料は、Ｎｉ−Ａｌ系、Ｔｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ａｌ系、チタン・シリサイド（Ｔｉ−Ｓｉ）系である。これら以外にも、数多くの金属間化合物があるが、軽量で耐酸化性に優れた金属間化合物としてＺｒ−Ａｌ系がある。この金属間化合物は、ジルコニウム（Ｚｒ）単体をアルミニウム（Ａｌ）と反応させて、ＺｒＡｌ3 等が合成されてきた。しかし、Ｚｒは酸素等との反応性が強い。このジルコニウムとの反応生成物として、例えば、Ｂ4 Ｃ等のセラミックスとの反応合成によりＴｉＢ2 やＴｉＣが分散したＺｒＣ等のセラミックス基複合材料が造られている。
【０００４】
Ｚｒ−Ａｌ系金属間化合物は、ＺｒとＡｌとを直接反応させて造る方法では、Ｚｒが酸素と激しく反応するので、大気中での製造が困難であり、Ｚｒの取り扱いが容易でなく、その雰囲気コントロール等、複雑な製造プロセスコントロールを必要とするため、殆どその材料特性が研究されていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者らは、ナノサイズのジルコニア粒子（ＺｒＯ２）を強化材料としたジルコニウムアルミナイド複合材料の合成及びその超塑性特性について種々研究を進めた結果、ジルコニアとＡｌとの反応性を利用して新規なジルコニウムアルミナイド強化複合材料を合成することが可能な新しい合成方法を確立することに成功し、本発明を完成するに至った。
本発明では、ジルコニア（ＺｒＯ２）とＡｌとの反応性を利用して、ＺｒＡｌ３とＡｌ２  Ｏ３複合材料や、ＺｒＡｌ３／Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ複合材料を製造するものである。
ＺｒＯ２とＡｌとの反応式は、
３ＺｒＯ２  ＋  １３Ａｌ  −−−  ３ＺｒＡｌ３  ＋  ２Ａｌ２Ｏ３
により、化学量論的に反応が生ずる。ジルコニアは代表的な構造用セラミックスであり、Ａｌと共に容易に大気中で取り扱うことができるので、上記反応を利用することにより実用的なプロセスとして、Ｚｒ−Ａｌ金属間化合物やその複合材料を製造できるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）ジルコニア（ＺｒＯ２）と、アルミニウム及び／又はアルミニウム合金を均一に混合し、該混合した混合粉末を粉末冶金法により加圧焼結後、押し出し、圧延又は鍛造加工し、Ａｌ表面の酸化膜を壊し、Ａｌの新生面をジルコニアと直接接触させ、これを更に、５８０℃以上の温度に保持して、自己発熱反応によりジルコニアとアルミニウムとを反応させることによりジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめて超塑性特性を発現する複合材料とすることを特徴とするジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料又はジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料からなるジルコニウムアルミナイド複合材料の製造方法。
（２）ジルコニア（ＺｒＯ２）と、純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上の粉末とを混合し、該混合した混合粉末を粉末冶金法により加圧焼結後、４５０℃から６００℃の範囲の選ばれた温度で、押出し比３以上で押し出し加工を加えた後、６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度でジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめる、前記（１）に記載の方法。
（３）ジルコニア（ＺｒＯ２）の体積含有率が５から４０％である、前記（２）に記載の方法。
（４）押し出し比５以上で押し出し加工を加える、前記（２）に記載の方法。
（５）押し出し加工に代えて圧延加工を加える、前記（２）に記載の方法。
（６）ジルコニア（ＺｒＯ２）と、純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上の粉末とを混合し、該混合した混合粉末を粉末冶金法により加圧焼結後、温度６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度で、鍛造加工した後、５８０℃以上の温度に保持して、自己発熱によりジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめる、前記（１）に記載の方法。
（７）鍛造加工した後、温度６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度でジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめる、前記（６）に記載の方法。
（８）鍛造加工に代えて押出しを加える、前記（７）に記載の方法。
（９）ジルコニア（ＺｒＯ２）からなるプリフォームを型に配置し、溶融状態の純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上からなるものを該型の中に注ぎ、これらを加圧し、該溶融物を該ジルコニアプリフォームに浸透させた後、６００から１６００℃の範囲の選択された温度で、ジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめて超塑性特性を発現する複合材料とすることを特徴とするジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料又はジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料からなるジルコニウムアルミナイド複合材料の製造方法。
（１０）前記（１）から（９）のいずれか１項に記載の方法により製造してなる超塑性特性を発現する複合材料であって、ジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料又はジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料からなるジルコニウムアルミナイド複合材料。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
ＺｒＯ2 とＡｌの反応を生じさせるには、（１）粉末冶金法と（２）溶融したＡｌを用いる方法がある。
このうち、（１）の粉末冶金法を用いる場合、ＺｒＯ2 の粉末或いは短繊維とＡｌとの粉末を均一に混合し、５８０℃以上の温度に加熱し、真空中、不活性ガス中或いは大気圧中にて、１０Ｍｐａ以上の圧力を加え、Ａｌ表面の酸化膜を壊し、Ａｌの新生面をＺｒＯ2 と接触させることが必要である。Ａｌの新生面がＺｒＯ2 と直接接触し、５８０℃以上の温度において、自己発熱反応により爆発的にＺｒＯ2 とＡｌとが反応し、ＺｒＡｌ3 とＡｌ2 Ｏ3 とが合成される。具体的には、次のような方法を用いる。
【０００８】
（ａ）ホットプレス或いはＨＩＰ（熱間静水圧装置）等の熱間加圧装置を用い、ＺｒＯ2 の含有率が５から４０％までのＡｌとの混合粉末を５００℃〜１１００℃の温度で加圧焼結する。
【０００９】
（ｂ）ホットプレスやＨＩＰ等の熱間加圧装置において、上記（ａ）の混合粉末を５５０℃で加圧焼結し、ビレットを製作する。更に、このビレットを５５０℃以上の温度で鍛造加工や押出加工を行い、ＺｒＯ2 とＡｌとの反応合成を生じさせ、ＺｒＡｌ3 とＡｌ2 Ｏ3 との複合材料を製造できる。
【００１０】
（ｃ）上記（ａ）と同じ体積含有率のＺｒＯ2 とＡｌとの混合粉末を大気中で、型の中で、冷間成形する。このビレットを５５０℃以上の温度にて、熱間鍛造或いは押出加工し、Ａｌ粉末の表面の酸化膜を壊し、Ａｌの新生面とＺｒＯ2 とを直接接触させ、反応合成を生じさせ、ＺｒＡｌ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 複合材料或いはＺｒＡｌ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌとの複合材料を製造させる。
次に、（２）の溶融アルミニウムを用いる方法は、以下の様である。
【００１１】
ＺｒＯ2 の粉末或いは繊維状のプリフォームを作製する。溶融Ａｌをこのプリフォームに加圧浸透させ、ＺｒＯ2 と溶融Ａｌとの反応を生じさせ、ＺｒＡｌ3／Ａｌ2 Ｏ3 複合材料或いはＺｒＡｌ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌとの複合材料を製造させる。
【００１２】
強化材料のジルコニアとしては、例えば、ナノサイズのジルコニア粒子、沈澱法で製造されたジルコニア粉末などが例示される。
また、アルミニウム材料としては、例えば、純アルミニウム、２０００系、５０００系、６０００系、７０００系、８０００系アルミニウム合金の内から選択される一種以上の粉末２０１４、６０６１、７０７５アルミニウム合金粉末等が例示される。
粉末冶金法による場合は、上記強化材料のジルコニアとアルミニウム材料を均一に混合し、該混合物を５８０℃以上の温度に加熱し、１０Ｍｐａ以上の圧力を加えてＺｒＯ2 ／Ａｌ複合材料を製造する。これにより、アルミニウム表面の酸化膜を壊し、アルミニウムの新生面を形成することができる。
【００１３】
次に、これに押出加工、鍛造加工等を施し、反応を生じさせ、これを更に、５８０℃以上の温度に保持し、反応合成させる。この場合、好適には、反応合成は６００〜１６００℃で行う。
次に、溶融したＡｌを用いる方法の場合は、ジルコニアのプリフォーム（型）を作製し、このプリフォームの中に溶融したＡｌを注ぎ、これを加圧し、該溶融物をジルコニアの型に浸透させた後、これを好適には、６００〜１６００℃に保持して、反応合成を行う。
【００１４】
以下に、本発明の好適な態様を示す。
（１）ジルコニア（ＺｒＯ２）と、純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上の粉末とを混合し、粉末冶金法により加圧焼結後、４５０℃から６００℃の範囲の選ばれた温度で、押出し比３以上で押し出し加工を加えた後、６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度でジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめてなるジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料の製造法。
（２）前記（１）において、ＺｒＯ２の体積含有率が５から４０％であることを特徴とするジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料の製造法。
（３）前記（１）において、押し出し比５以上で押し出すことを特徴とするジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料の製造法。
（４）前記（１）において、押し出しに代えて圧延を加えることを特徴とするジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料の製造法。
（５）ジルコニア（ＺｒＯ２）と、純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上の粉末とを混合し、該混合した混合粉末を、温度６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度で、５０ＭＰａ以上の圧力を加え、ジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめてなるジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料の製造法。
（６）ジルコニア（ＺｒＯ２）と、純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上の粉末とを混合し、該混合した混合粉末を、温度６００℃から１６００℃の範囲の選択された温度で、鍛造−焼結させた後、６００から１６００℃の範囲の選択された温度で、ジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめてなるジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料の製造法。
（７）前記（６）において、鍛造に代えて押出しを加えることを特徴とするジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料の製造法。
（８）ジルコニア（ＺｒＯ２）からなるプリフォームを型に配置し、溶融状態の純アルミニウム、２０００系、６０００系、５０００系、７０００系又は８０００系アルミニウム合金の内の選択された一種類以上からなるものを該型の中に注ぎ、これらを加圧し、該溶融物を該ジルコニアプリフォームに浸透させた後、６００から１６００℃の範囲の選択された温度で、ジルコニウムアルミナイド及びアルミナを反応生成せしめてなるジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料の製造法。
【００１５】
本発明では、ジルコニアとアルミニウムとの反応により微細なナノサイズのファイバーが形成されるが、強化材料のジルコニアの体積含有率や合成プロセスにより、その大きさ等の形状寸法が異なったものを作製できる。得られた複合材料は、超塑性特性を発現することが分かった。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、該実施例は本発明の実施の態様を具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するためのものではない。
実施例１
（ジルコニアとＡｌの反応合成）
平均粒子径が４５μｍ以下の１Ｎ９０純アルミニウム粉末とＺｒＯ2 粒子をＺｒＯ2 の体積含有率が１５％になるように混合し、混合粉末を５５０℃で、２８０Ｍｐａの圧力を２０分間負荷しＺｒＯ2 ／Ａｌ複合材料を製造した。更に、これを６００℃の温度で押出加工を行い、更に、１１００℃に１時間保持した。図１に、この複合材料のＸ線回折の結果を示す。ＺｒＡｌ3 、Ａｌ2 Ｏ3 及びＡｌが検出され、ジルコニアとＡｌとの間で、６００℃の押出加工及び１１００℃熱処理により反応合成が生じていることが分かる。
【００１７】
実施例２
（ジルコニアとＡｌの反応合成）
ＺｒＯ2 の体積含有率が１５％になるように、６０６１アルミニウム合金粉末と混合し、上記実施例１と同じ条件で加圧焼結した。このビレットを５００℃、押出比４４で押出し棒材にした。これを、１１００℃で１時間保持し、反応合成を生じさせ、ＺｒＡｌ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌ複合材料を製作した。図２は、ＳＥＭで観察したこの複合材料の微視的組織を示す。図２において、やや大きめの角状の部分と丸い黒い粒子がＡｌのマトリックス中に分散している。
【００１８】
これを、ＥＰＭＡで図２に示す線上に線分析した結果を図３に示す。図３では、白い角状の部分には、ＡｌとＺｒの元素は検出された。しかし、この白い角状の領域には酸素は存在しない。即ち、白い角状の領域はジルコニアではなく、Ｚｒ−Ａｌの金属間化合物である。黒い粒子はＡｌと酸素（Ｏ2 ）が検出されており、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）であることが示されている。また、マトリックス部分はアルミニウム合金であった。
【００１９】
実施例３
（ジルコニアとＡｌの反応合成）
ＺｒＯ2 の体積含有率が３３％になるようにＡｌと混合し、この混合粉末を、上記実施例１と同じ条件で加圧焼結し複合材料を製造した。これを、５５０〜８００℃で鍛造加工を行い、反応合成を生じさせた。図４に、この複合材料のＸ線回折結果を示す。Ａｌが部分的に残っているが、Ａｌ−Ｚｒ金属間化合物（ＺｒＡｌ3 ）とアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）が合成されていることが示されている。
【００２０】
図５は、これを更に、１１００℃、１時間に保持した後のＸ線回折結果を示す。Ａｌは殆ど検出されず、Ａｌ−Ｚｒ金属間化合物（ＺｒＡｌ3 ）とＡｌ2 Ｏ3が合成されていることが示されている。
【００２１】
実施例４
（ジルコニアとＡｌの反応合成）
ジルコニア（ＺｒＯ2 ）のプリフォームを作製した。次に、溶融したＡｌをこのプリフォームに注ぎ、これらを加圧して、溶融Ａｌをジルコニアプリフォームに浸透させた後、これを１０００℃で１時間保持し、反応合成を生じさせＺｒＡｌ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌ複合材料を製造した。
【００２２】
実施例５及び参考例
（１）方法
強化材料としては、ナノ・ジルコニア（ＺｒＯ2 ）粒子を用いた。強化粒子の体積分率（Ｖｆ）は５と１０％である。ＺｒＯ2 粒子を有機溶媒にて２４時間Ａｌ粉末に混合し、乾燥後、ホットプレスにて８２３Ｋ（５７４℃）、２００ＭＰａで真空焼結した。更に、８７３Ｋ（６０９℃）で熱間押出し（押出し比４４）を行って、複合材料（押し出しのみ材）を得た。
尚、参考例として、この押出し材について９０３Ｋ（６３０℃）で熱間圧延を行って、参考複合材料（押し出し後圧延材）を得た。圧延方法は１回のパスにおいて０．１以下の圧延ひずみを加え、該参考複合材料の厚さが０．３ｍｍ〜０．７５ｍｍになるまで繰り返した。
引張試験は、押し出しのみ材については、平行部直径が２．５ｍｍ、平行部長さが１３ｍｍの試験片を、押し出し後圧延材については、平行部長さ５．５ｍｍ、平行部幅３〜４ｍｍの試験片を用い、０．００３ｓ-1〜１．５ｓ-1の初期ひずみ速度にて、９０３Ｋ、９１３Ｋ（８４０℃）、９２３Ｋ（６５０℃）で定クロスヘッド速度で試験した。複合材料及び参考複合材料の微視的組織や破面はＳＥＭ、ＴＥＭにより観察した。
【００２３】
（２）結果
１）微視的組織
図６に、２００ｎｍのＺｒＯ2 粒子と１Ｎ９０純Ａｌ複合材料のＳＥＭ組織を示す。ＺｒＯ2 はＡｌと下記（１）の様に反応し、Ａｌ3 Ｚｒのウイスカーが生じたことが観察された。しかし、ナノサイズのジルコニアとＡｌ粉末とを均一に分散させることは容易ではなく、Ｖｆ＝０．１０の場合には、不均一に分散しているウイスカーも見られた。
１３Ａｌ＋３ＺｒＯ2   −−−  ２Ａｌ2 Ｏ3 ＋３Ａｌ3 Ｚｒ    （１）
【００２４】
２）超塑性特性
図７（ａ）（ｂ）に、Ｖｆ＝０．０５の複合材料の超塑性特性を示す。試験温度は９０３、９１３、９１３Ｋである。９０３と９０１３Ｋの場合には、ｍ値は０．０１ｓ−１以上のひずみ速度で０．３より低めであったが、９２３Ｋにおいてｍ値は０．３よりやや大きめになった。
図８に、Ｖｆ＝０．１０の場合における、変形抵抗と全伸びの変化を示す。Ｖｆ＝０．１０においても、９２３Ｋにおいては、ｍ値は０．３を示し、全伸びは０．１ｓ−１において最大となったが、１００％程の大きさであった。
図９に、押出し後、圧延加工を行ったＶｆ＝０．０５の参考複合材料の全伸びとひずみ速度の関係を示す。９１３Ｋ、０．１ｓ−１のひずみ速度において２００％の全伸びが生じ、この参考複合材料では高速超塑性が発現することが明らかとなった。
【００２５】
３）ＴＥＭ観察
図１０に、Ｖｆ＝０．０５の場合の複合材料のＴＥＭ組織を示す。非常に微細なナノサイズのファイバーが生じていることが分かった。
【００２６】
ＺｒＯ２粒子とアルミニウムとの反応により微細なファイバーが形成されるが、体積含有率やプロセスにより、その大きさ等形状寸法が異なると考えられる。ジルコニアとＡｌとの反応合成を用いることにより、化学量論組成によりＡｌ３Ｚｒとアルミナの複合材料が合成されることが分かった。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明により、高速超塑性の発現とその効率的なニヤ・ネットシェイプ成形技術の確立が期待できる新規なジルコニア強化アルミニウム複合材料、及びその製造方法が提供される。本発明のジルコニウムアルミナイド／アルミナ／アルミニウム複合材料或いはジルコニウムアルミナイド／アルミナ複合材料は、軽量で、耐酸化性に優れており、航空宇宙分野等での構造物やエンジン等の高温用構造部材としての利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＺｒＯ2
と１Ｎ９０アルミニウム複合材料を粉末冶金法で造り、押出加工、熱処理を行った後のＸ線回折結果である。
【図２】  ＺｒＯ2
の体積含有率が１５％で、ＺｒＯ2 と６０６１Ａｌとの複合材料を粉末冶金法で造り、押出加工を行い、ＳＥＭで観察したこの複合材料の微視的組織を示す。
【図３】  上記図２の複合材料を、ＥＰＭＡで線分析した結果である。
【図４】  ＺｒＯ2
の体積含有率が３３％になるようにＡｌと混合した混合粉末を、上記実施例１と同じ条件で加圧焼結し、製造した複合材料のＸ線回折結果である。
【図５】  上記図４の複合材料を更に熱処理した後のＸ線回折結果である。
【図６】  ナノＺｒＯ2 粒子と１Ｎ９０純Ａｌ複合材料のＳＥＭ組織を示す。
【図７】  Ｖｆ＝０．０５のＡｌ3 Ｚｒ／Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌ複合材料の超塑性特性を示す。
【図８】  Ｖｆ＝０．１０のＡｌ3 Ｚｒ／Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌ複合材料の超塑性特性を示す。
【図９】  押出後圧延を行ったＡｌ3 Ｚｒ／Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌ参考複合材料の超塑性特性を示す。
【図１０】  Ｖｆ＝０．０５の場合のＡｌ3 Ｚｒ／Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌ複合材料のＴＥＭ組織を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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