DE3000171C2 - Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number
DE3000171C2
DE3000171C2 DE3000171A DE3000171A DE3000171C2 DE 3000171 C2 DE3000171 C2 DE 3000171C2 DE 3000171 A DE3000171 A DE 3000171A DE 3000171 A DE3000171 A DE 3000171A DE 3000171 C2 DE3000171 C2 DE 3000171C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aluminum
solder
composite material
fiber
metal layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3000171A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3000171A1 (de
Inventor
Wolfgang Prof. Dr. 5300 Bonn Gruhl
Gerhard Dr. 5330 Königswinter Ibe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vereinigte Aluminium Werke AG
Original Assignee
Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vereinigte Aluminium Werke AG filed Critical Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority to DE3000171A priority Critical patent/DE3000171C2/de
Priority to EP80710024A priority patent/EP0032355B1/de
Priority to AT80710024T priority patent/ATE7405T1/de
Priority to NO803807A priority patent/NO158791C/no
Priority to JP18417680A priority patent/JPS5698435A/ja
Priority to CA000367882A priority patent/CA1171609A/en
Publication of DE3000171A1 publication Critical patent/DE3000171A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3000171C2 publication Critical patent/DE3000171C2/de
Priority to US07/104,552 priority patent/US4753850A/en
Priority to US07/175,950 priority patent/US4934581A/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/20—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by subjecting to pressure and heat an assembly comprising at least one metal layer or sheet and one layer of fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
    • C22C49/04—Light metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/02—2 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/08—Reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/24—Aluminium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12444—Embodying fibers interengaged or between layers [e.g., paper, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12486—Laterally noncoextensive components [e.g., embedded, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/12764—Next to Al-base component

Description

Die Erfindung betrifft einen faserverstärkten Verbundwerkstoff, bestehend aus einem plattenförmigen Grundkörper au* Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und mindestens einer darin eingebetteten Faserlage, hergestellt aus einer aus mindestens zwei Metallagen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und jeweils einer dazwischen angeordneten Faserlage bestehenden Schichtung, die durch Druck und Wärme in den Verbundwerkstoff überführt ist.
Ein faserverstärkter Verbundwerkstoff der genannten Art ist aus der DE-OS 27 56 015 bekannt. Bei seiner Herstellung erfolgt die Verdichtung zwischen beheizten Platten bei einer Temperatur unterhalb der Liquidustemperatur des Aluminiumgrundmaterials, wobei vorzugsweise dicht unter der Liquic*!istemperalur gearbeitet wird. Dabei besteht die Gefahr des Aufschmelzens des Aluminiumgrundmaterials, wodurch die Metallagen erweichen und die Schichtung verrutschen kann. Ferner besteht die Gefahr des Qxydierens der Metallagen und der Faserlagen bei höheren Temperaturen in zunehmendem Maße, wodurch sich die Haftung zwischen den Lagen verschlechtert.
Bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung eines faserversiäikten Verbundwerkstoffs erfolgt das Heißpressen der Alut/iiniumbleche an Luft ohne Oxidationsschutz, so daß die verwendeten Bleche oxidieren müssen. Untersuchungen haben gezeigt, daß mit dem bekannten Verfahren höchstens eine 50% ige oxidfreie Flächenverschweißiing der Bleche miteinander und mit den Fasern möglich ist. Dieses beeinträchtigt auch die Weiterverarbeitbitrkeit des bekannten Verbundwerkstoffs, da er aufgrund seiner geschwächten Verbindungszone bei einer nachträglichen Verformung sehr leicht wieder aufreißt. Insgesamt gesehen erreicht dieser Verbundwerkstoff nicht die aufgrund seiner Einzelkomponenten theoretisch mögliche Festigkeit Und Verformbarkeit,
Ferner ist es bekannt, daß faserverstärkte dünne Bänder bzw, Bleche aus Aluminiumlegierungen mit bis zu 50 Vol.'O/o Bor-Fasern, die teils mit SiC beschichtet sind, nach der Methode des Plasmaspritzens hergestellt werden. Hierbei wird die auf eine Trommel gewickelte Faserlage durch eine mittels Plasmaspritzen aufgetragene Aluminiumsehieht auf der unter den Fasern liegenden
Aluminiumfolie fixiert. Diese Spritzschichten sind sehr porös und müssen daher z. B. durch Warmwalzen oder Heißpressen nachverdichtet werden. Außerdem werden die Fasern durch die bis 20000C heißen Aluminiumtröpfchen im Plasmastrahl thermisch und mechanisch sehr stark beansprucht Dies kann zu Schädigungen der Fasern und des Verbundes bereits im Herstellungsstadium führen Die hergestellten Bänder haben zudem eine begrenzte endliche Länge, die durch den Trommelumfang vorgegeben ist. Außerdem arbeitet diese Methode diskontinuierlich und erfordert hohe Investitionskosten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbundwerkstoff der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Haftung zwischen dem Aluminiumgrundmaterial und der eingebetteten Faserlage verbessert ist und der is besonders hochfest und verbessert kalt und warm weiterverarbeitet ist. Ferner sollen Verfahren zu seiner Herstellung verbessert werden.
Zur Lösung des ersten Teils dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß bei einem faserverstärkten Ver- ΐυ bunJwerkstoff der eingangs genannten Art zumindest auf den an die Faserlage grenzende:: Seiten mit Aluminiumlot plattierte Metallagen verwendet sind und daß die Fasern im wesentlichen nur durch Aufschmelzen des Lots von diesem umhüllt und zwischen den Fasern kleine Bereiche aus Resten der Plattierschicht vorhanden sind.
Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht erfindung*- gemäß darin, daß bei einem faserverstärkten Verbundwerkstoff der eingangs genannten Art zumindest auf jo den an die Faserlage grenzenden Seiten mit Aluminium lot plattierte Metallagen verwendet und daß die Fasern in einer Zone homogenen Gefüges aus Aluminium mit gegenüber dem Grundwerkstoff schwacher Anreicherung mit Sili/ium eingebettet sind. Dieses Gefüge entsteht nach einer Diffusionsglühung. wobei das überschüssige Sili/ium aus den Lotresten in das umgebende Blech hineindiffundiert.
Es ist besonders vorteilhaft, als Plattierschicht eine Al-Si-Legierung mit 5 bis 12% Si zu verwenden. Dabei gelingt eine nahezu vollständige Verschweißung der Metallagen, wobei besonders die nahe eutektischen Al-Si-Legierungen mit 10 bis 12% Si von Vorteil sind. Die Grenzschicht zwischen der Metallage und der Lotplattierung ist praktisch oxidfrei.
Zur Herstellung der vorgeschlagenen faserverstärkten Verbundwerkstoffe wird von einem Verfahren ausgegangen, bei dem eine Schichtung aus mindestens zwei Me<allagen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und jeweils einer dazwischen angeordneten Fasel lage gebildet und die Schichtung durch Druck und Wärme η den Verbundwerkstoff überfuhr! wird, wobei sich die Metallagen verbinden und die Faserlage eingebettet wird.
Zur Herstellung des zunächst vorgeschlagenen Verbundwerkstoffs ist das Verfahren gemäß diesem Teil der Erfindung in der Weise ausgestaltet, daß die Metallagen vor Bildung der Schichtung zumindest auf den an die Faserlage grenzenden Seiten mit einem Aluminiumlot plattiert werden und daß bei der Anwendung der Wärme Temperaturen gewählt werden, bei denen im wesentlichen nur das Lot aufschmilzt.
Zur Herstellung des zweiten der vorgeschlagenen Verbundwerkstoffe ist das Verfahren in der Weise ausgestaltet, daö die Metallagen vor Bildung der Schichtung zumindest auf den an die Faserlagc grenzenden Seiten mit einem Aluminiumlot plattiert werden, daß bei der Anwendung der Wärme Temperaturen gewählt werden, bei denen im wesentlichen nur das Lot aufschmilzt, und daß der so gebildete Verbundwerkstoff einer Glühbehandlung bei Temperaturen von 10 bis 50'C unterhalb des Lotschmelzpunktes bei einer Glühzeit im Bereich von 2 bis 12 Stunden in der Weise unterzogen wird, daß das Silizium aus dem Lot in das Material der Metallagen hineindiffundiert, se· daß sich eine /one homogenen Gefüges bildet.
Bei der Giühbehandlung wird das Hauptzusatzlegierungselement des Lotes, nämlich Silizium, durch Diffusion besser verteilt. Der Verbundwerkstoff hat dann bessere Verarbeitungseigenschaften. Die Glühtemperaturen liegen 10 bis 50^C unterhalb des Lotschmelzpunktes, damit eine ausreichende Sicherheit gegen das unbeabsichtigte Aufschmelzen des Lote;» gegeben ist.
Das Heißpressen wird bei Temperaturen von maximal 650°C durchgeführt. Darüber hinausgehende Temperaturen bringen die Gefahr des Anschmelzens der Metallagen mit sich. Als Min' .sttemperatur hat sich bei zahlreichen Untersuchungen cHc Vcrarbcüungstemperatur von 4505C ergeben. Unterhalb dieser Temperatur ist ate Plastizität des Werkstoffes zu gering, um eine ausreichende Haftung und Umformung der einzelnen Lagen miteinander zu erreichen Bei den bevorzugt zum Einsatz gelangenden Al-Si-Loten ist es besonders vorteilhaft, einen Temperaturbereich von 590 bis 620' C anzuwenden, da hier die Bleche einerseits ausreichend plastisch, andererseits die thermische und mechanische Beanspruchung der Fasern während der Verarbeitung begrenzt sind.
Das Heißpressen geschieht bevorzugierweise bei Preßdrucken unter 50 bar. In zahlreichen Versuchen hat sich herausgestellt, daß bei großflächigen Teilen eine bessere Haftung dadurch erzielt wird, daß mit diesen relativ geringen Preßdrucken von unter 50 bar gearbeitet wird, und anschließend eine Nachverdichtung durch Warm- oder Kaltwalzen erfolgt.
Das Heißpressen kann im Vakuum unter Schut/gus oder auch an Luft erfolgen. Beim Heißpressen unter Luft müssen die Bleche vorher durch chemisches Abbeizen von zu starker Oxidbedeckung befreit werden. Durch die plastische Verformung beim Einpressen des Aluminiums zwischen die Fasern findet eine etwa 50%ige Vergrößerung der Metalloberfläche statt, so daß neue oxidfreie Oberflächenbereichc miteinander verschweißen und fest an den Fasern haften können. Für die restlichen 50% der Oberfläche der Aluminiumbleche tritt die haftvermittelnde Wirkung der Lotpiattierschicht ein. so daß sich insgesamt eint- 100%ige Haftung zwischen den Blechen und den eingelagerten Fasern ergibt.
Grundsätzlich können alle keramische, anorganische oder metallische Fasern oder Kohlefasern mit deutli eher Verstärkungswirkung und hinreichender thermischer und chemischer Beständigkeit für den erfindurgs gemäßen faserverstärkten Verbundwerkstoff eingesetzt werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, als Fasern Silicium-Carbic' Fasern, Bor-Fasern mit oder ohne SiC Beschichtung zu verwenden. Bei Verwendung dieser Fasern liegt nach der Abkühlung eine vollständige metallurgische Verbindung der Me\ailagen und eine vollständige Einbettung und Haftung der Fasern innerhalb des Verbundwerkstoffs vor. In den Randzoneii zwischen Meullage und Fasern läßt sich auch nach dem Einschmelzen am Schliffbild oder durch analytische Untersuchung das Ursprüngliche Vorhandensein einer Plattierschicht durch unterschiedliche Konzentration.«!-
verteilung feststellen.
Bei Verstärkung des Verbundwerkstoffes mit mehreren Fascrlagen werden im mittleren Bereich beidseitig lotplattierte Metallagen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen verwendet. Die Faserlagen bestehen aus -> Fasergeweben oder Fascrmattcn.Sic weisen Lang- oder Kurzfasern mil paralleler Faseranordnung oder Anordnung unter anderen Winkeln auf. Die parallele Anordnung hat aber hinsichtlich der Festigkeit und Biegebeanspruchung Vorteile.
Normalerweise beträgt die Plaltierschicht-Dicke 3 — 10% der Metallage. Beim Aufschmelzen umhüllt das flüssige Lot während des lleißpressens die Fasern und verhindert so einen weiteren Luftzutritt und damit erneut die Oxidation der Metalloberflächen.
Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung. Es zeigt
Fig. I eine Schichtung vor der Verbindung durch Heißpressen oder Heißwalzen
Fin 2 pinpn Vprhiinrjwpr|cctnff narh Hprn Heißnf£c- 3rt
sen oder Heißwalzen
Fig.3 einen Verbundwerkstoff nach einer anschließenden Glühung
F i g. 4 ein Diagramm über zwei Temperaturdifferenzmessungen.
In Fig. 1 ist eine dreilagige Schichtung dargestellt. Sie enthält ein Bodenblech 1 und ein Deckblech 2. die jeweils 0.3 mm dick sind und aus dem Werkstoff AIMnI bestehen. Beide Bleche sind einseitig plattiert mit ca. 10% eines AlSil2-Lotes. Zwei Zwischenbleche 3, 4 bestehen ebenfalls aus A1MnI und sind beidseitig mil einem AISil2-Lot plattiert. Die Dicken der aufplattierten Lote 5, 6, 7, 8, 9, 10 sind gleich und betragen etwa 10% der Blechdicke.
Zwischen den Plattierschichten 5, 6, 7, 8, 9, 10 befinden sich drei Gewebeschichten aus SiC-Fasern 11 mit jeweils 100 μπι Dicke.
Aus den entfetteten und blankgebeizten Blechen und den entfetteten Fasergewebelagen wurde die Schichtung wie in Fig. 1 gebildet und in die bereits auf 600°C vorgeheizte Preßform eingelegt. Die Form wurde mit einem Preßdruck von ca. 28 N/mm2 auf die Probe geschlossen. Nach etwa 15 see. wurde die Heizung und nach Absinken der Temperatur auf etwa 500°C auch der Druck abgeschaltet.
Das Gefüge dieser Probe zeigt Fig. 2 in einem metallographischen Querschliff. Man erkennt die gute Verschweißung der Bleche 12 und die vollständige Umhüllung der Fasern 13. Zwischen den Fasern befinden sich noch kleine Bereiche erstarrten Al-Si-Euleklikums aus Resten der Leitschicht 14. Diese Reste von Eulektikum lassen sich z. B. durch eine Diffusionsglühung der Probe bei 500°C und einer Glühzeit von 4 h eliminieren, da hierbei das überschüssige Si aus den Lotresten in das umgebende Blech hineindiffundiert.
Fig.3 zeigt den Querschliff nach der Glühung. Die Bereiche des Resteuteklikums zwischen den Fasern 16 sind verschwunden. Stattdessen hat sich eine Zone homogenen Gefüges 15 gebildet, die nur noch schwache Anreicherungen restlichen Siliciums enthält.
Dieser Vorgang läßt sich mit Hilfe der Differeniial-Thermo-Analyse (DTA) auch quantitativ nachweisen. Bei linearem Aufheizen eines Verbundwerkstoffes, hergestellt wie bei Fig. 2 erläutert, zeigt sich in dem Temperaturdifferenz-Verlauf 18 gegen eine mitaufgeheizte Vergleichsprobe aus Reinaluminium ein kleiner Aiiisrhlnjj hpi rlwa S7"?°P, rfpr Hpm Aiifcrhni?!??" t\pr Reste der eutektischen Al-Si-Lotlegierung entspricht. Dieses ist in Fig.4 dargestellt, wobei der Temperaturverlauf über die Aufheizzeit als gepunktete Linie 17 angegeben ist. Bei etwa 642°C beginnt das Aufschmelzen der AIMn-Legierung der Bleche mit großem Ausschlag in derzl7'-Kurve.
Die Kurve 19 zeigt einer. Verbundwerkstoff nach der Diffusionsglühung bei 4 h und 500°C (vgl. Fig. 3). Sie weist d' η Ausschlag bei 573°C nicht mehr auf, d. h. es treten nach dieser Wärmebehandlung keine frühen Anschmelzungen vor dem Aufschmelzen der Bleche mehr auf. Das Material kann nach einer solchen Glühung wieder hartgelötet oder anderweitig warmbearbeitet werden.
Die Homogenisierung soll unterhalb des Lotschmelzpunktes so lange durchgeführt werden, bis die überschüssigen Legierungsbestandteile der Lotschicht in die Metallagen abgewandert sind. Bei einem Al-Si-Lot würde dies bedeuten, daß überschüssige St-Bestandteile wegdiffundieren, so daß an keiner Stelle des Verbundes eine zu starke Schmelzpunkterniedrigung des Aluminiums durch das Silicium feststellbar ist
Ein so behandelter Verbundwerkstoff kann bei seiner späteren Anwendung erneut wärmebehandelt werden, z. B. bei Warmverformung, bei Hartlöten oder Schweißen, ohne daß in dem faserverstärkten Verbundwerkstoff selbst eine schmelzflüssige Phase auftritt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Faserverstärkter Verbundwerkstoff, bestehend aus einem plattenförmigen Grundkörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und mindestens einer darin eingebetteten Faserlage, hergestellt aus einer aus mindestens zwei MetaHagen als Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und jeweils dazwischen angeordneten Faserlage bestehenden Schichtung, die durch Druck und Wärme in den Verbundwerkstoff überführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf den an die Faserlage grenzenden Seiten mit Aluminiumlot plattierte Metallagen verwendet sind und daß die Fasern im wesentlichen nur durch Aufschmelzen des Lots von diesem umhüllt und zwischen den Fasern kleine Bereiche aus Resten der Plattierschicht vorhanden sind.
2. Faserverstärkter Verbundwerkstoff, bestehend aus eine"! plattenförmigen Grundkörper aus Aluminium od*.-r einer Aluminiumlegierung und mindestens einer darin eingebetteten Faserlage, hergestellt aus einer aus mindestens zwei Metallagen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und jeweils einer dazwischen angeordneten Fase^Iage bestehenden Schichtung, die durch Druck und Wärme in den Verbundwerkstoff überführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf den an die Faserlage grenzenden Seiten mit Aluminiumlot plattierte Metallagen verwendet und daß die Fasern in einer Zone homogenen Gefüges aus Aluminium mit gegenüber dem Grundwerkstoff schwacher Anreicherung mit Si/izium i.ngebettet sind.
3. Faserverslärkter Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Anspn he. dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumlot aus einer Al-Si-Legierung mit 5 bis 12% Si besieht.
4. Faserverstärkter Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumlot benetzungsfördernde Zusätze grenzflächenaktiver Metalle enthält.
5. Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Verbundwerkstoffs nach Anspruch 1. bei dem eine Schichtung aus mindestens zwei Metallagen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und jeweils einer dazwischen angeordneten Faserlage gebildet und die Schichtung durch Druck und Wärme in den Verbundwerkstoff überführt wird. Wobei sich die Metallagen verbinden und die Faserlage eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallagen vor Bildung der Schichtung tumindest auf den an die Faserlage grenzenden Seiten mit einem Aluminiumlot plattiert werden und «laß bei der Anwendung der Wärme Temperaturen gewählt werden, bei denen im wesentlichen nur das lot aufschmilzt.
6. Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerk-Itoffs gemäß Anspruch 2, bei dem eine Schichtung aus mindestens «wei Metallagen aus Aluminium Oder einer Aluminiumlegierung und jeweils einer dazwischen angeordneten Faserlage gebildet und die Schichtung durch Druck und Wärme in den Verbundwerkstoff überführt wird, wobei sich die Metallagen Verbinden und die Faserlage eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallagen vor Bildung der Schichtung zumindest auf den an die Faserlage grenzenden Seilen mit einem Alumhium· lot plattiert wefclen, daß bei der* Anwendung der
Warme Temperaturen gewählt werden, bei denen im wesentlichen nur das Lot aufschmilzt, und daß der so gebildete Verbundwerkstoff einer Glühbehandlung bei Temperaturen von 10 bis 50°C unterhalb des Lotschmelzpunktes bei einer Glühzeit im Bereich von 2 bis 12 Stunden in der Weise unterzogen wird, daß das Silizium aus dem Lot in das Material der Metallagen hineindiffimdiert, so daß sich eine Zone homogenen Gefüges bilde_
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißpressen oder Heißwalzen im Temperaturbereich von 590°C bis 620° C erfolgt.
8. Verfahren ruch einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißpressen bei Preßdrucken unter 50 bar geschieht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff bei Temperaturen unterhalb des Lotschmelzpunktes durch Nachwalzen nachverdichtet wird.
DE3000171A 1980-01-04 1980-01-04 Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung Expired DE3000171C2 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3000171A DE3000171C2 (de) 1980-01-04 1980-01-04 Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
EP80710024A EP0032355B1 (de) 1980-01-04 1980-10-10 Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
AT80710024T ATE7405T1 (de) 1980-01-04 1980-10-10 Faserverstaerkter verbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung.
NO803807A NO158791C (no) 1980-01-04 1980-12-17 Fremgangsmaate til fremstilling av et fiberarmert sammensatt material, samt laminat til bruk ved fremgangsmaaten.
JP18417680A JPS5698435A (en) 1980-01-04 1980-12-26 Fiber reinforced composite material and method
CA000367882A CA1171609A (en) 1980-01-04 1981-01-05 Fiber-reinforced laminate and method for making them
US07/104,552 US4753850A (en) 1980-01-04 1987-09-30 Fiber-reinforced laminates and method for making them
US07/175,950 US4934581A (en) 1980-01-04 1988-03-31 Fiber-reinforced laminates and method for making them

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3000171A DE3000171C2 (de) 1980-01-04 1980-01-04 Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3000171A1 DE3000171A1 (de) 1981-07-09
DE3000171C2 true DE3000171C2 (de) 1982-04-29

Family

ID=6091533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3000171A Expired DE3000171C2 (de) 1980-01-04 1980-01-04 Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (5)

Country Link
US (2) US4753850A (de)
JP (1) JPS5698435A (de)
CA (1) CA1171609A (de)
DE (1) DE3000171C2 (de)
NO (1) NO158791C (de)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61114848A (ja) * 1984-11-12 1986-06-02 工業技術院長 金属基複合材料の製造法
GB2201624B (en) * 1986-06-20 1990-10-17 Nisshin Steel Co Ltd Vibration-damping metal sheets
DE3622781A1 (de) * 1986-07-07 1988-01-28 Alfred Buck Mehrschicht-system
JPS63109128A (ja) * 1986-10-27 1988-05-13 Agency Of Ind Science & Technol 繊維強化金属複合材料の製造法
JPH01252741A (ja) * 1988-04-01 1989-10-09 Ube Ind Ltd 繊維強化複合材料
US5006417A (en) * 1988-06-09 1991-04-09 Advanced Composite Materials Corporation Ternary metal matrix composite
JPH028333A (ja) * 1988-06-27 1990-01-11 Agency Of Ind Science & Technol 繊維強化金属の成形方法
JPH02182845A (ja) * 1989-01-06 1990-07-17 Res Dev Corp Of Japan 界面制御型長繊維強化金属の製造方法
EP0527948B1 (de) * 1990-05-09 1996-11-13 Lanxide Technology Company, Lp Dünne mmc's und deren herstellung
JPH04362147A (ja) * 1991-03-07 1992-12-15 Rockwell Internatl Corp 遷移液相強化によって金属マトリックス複合物を形成する方法
US5645744A (en) 1991-04-05 1997-07-08 The Boeing Company Retort for achieving thermal uniformity in induction processing of organic matrix composites or metals
US5587098A (en) * 1991-04-05 1996-12-24 The Boeing Company Joining large structures using localized induction heating
US5229562A (en) * 1991-04-05 1993-07-20 The Boeing Company Process for consolidation of composite materials
US7126096B1 (en) 1991-04-05 2006-10-24 Th Boeing Company Resistance welding of thermoplastics in aerospace structure
US5808281A (en) 1991-04-05 1998-09-15 The Boeing Company Multilayer susceptors for achieving thermal uniformity in induction processing of organic matrix composites or metals
US5728309A (en) 1991-04-05 1998-03-17 The Boeing Company Method for achieving thermal uniformity in induction processing of organic matrix composites or metals
US5710414A (en) 1991-04-05 1998-01-20 The Boeing Company Internal tooling for induction heating
US5793024A (en) 1991-04-05 1998-08-11 The Boeing Company Bonding using induction heating
US5723849A (en) 1991-04-05 1998-03-03 The Boeing Company Reinforced susceptor for induction or resistance welding of thermoplastic composites
CA2148251A1 (en) * 1992-10-29 1994-05-11 Warren H. Hunt, Jr. Metal matrix composite having enhanced toughness and method of making
US6194081B1 (en) * 1993-10-18 2001-02-27 Ticomp. Inc. Beta titanium-composite laminate
US5906550A (en) * 1993-10-18 1999-05-25 Ticomp, Inc. Sports bat having multilayered shell
US5733390A (en) * 1993-10-18 1998-03-31 Ticomp, Inc. Carbon-titanium composites
US5578384A (en) * 1995-12-07 1996-11-26 Ticomp, Inc. Beta titanium-fiber reinforced composite laminates
US5422191A (en) * 1994-02-14 1995-06-06 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Aluminum-lithium filler alloy for brazing
US5866272A (en) * 1996-01-11 1999-02-02 The Boeing Company Titanium-polymer hybrid laminates
US6039832A (en) * 1998-02-27 2000-03-21 The Boeing Company Thermoplastic titanium honeycomb panel
US6221507B1 (en) * 1999-04-06 2001-04-24 Lockhart Industries High temperature laminated structural panels and method of producing the same
DE10156125A1 (de) * 2001-11-16 2003-05-28 Eads Deutschland Gmbh Metallfaserverstärkter Verbundwerkstoff sowie Verfahren zur Herstellung desselben
NL1023175C2 (nl) * 2003-04-14 2004-10-18 H & St Heat & Surface Treat B Met vezel versterkt composietmateriaal, werkwijze ter vervaardiging daarvan, alsmede toepassing van een dergelijk, met vezel versterkt composietmateriaal.
AU2003282089A1 (en) * 2003-11-05 2005-06-17 Universitat Stuttgart Center Of Competence For Casting And Thixoforging Method for producing a component provided with a metal matrix and a fibre or particle reinforcement
GB0327002D0 (en) * 2003-11-20 2003-12-24 Rolls Royce Plc A method of manufacturing a fibre reinforced metal matrix composite article
DE102005051330B4 (de) * 2005-10-25 2015-04-02 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen und Reinigen von oberflächenmontierbaren Außenkontaktsockeln
JP4735652B2 (ja) * 2008-03-24 2011-07-27 大日本印刷株式会社 吸放湿性内装用化粧材
JP2012500142A (ja) 2008-08-18 2012-01-05 プロダクティブ リサーチ エルエルシー． 形成可能な軽量複合材
WO2011082128A1 (en) * 2009-12-28 2011-07-07 Productive Researsh Llc. Processes for welding composite materials and articles therefrom
WO2011100734A1 (en) 2010-02-15 2011-08-18 Productive Research Llc Formable light weight composite material systems and methods
KR101276496B1 (ko) * 2010-06-08 2013-06-18 가부시키가이샤 네오맥스 마테리아르 알루미늄 구리 클래드재
DE102010037005B3 (de) 2010-08-16 2011-11-03 Alinox Ag Metallplatte mit eingebettetem Heizelement und Verfahren zu ihrer Herstellung
US8727203B2 (en) 2010-09-16 2014-05-20 Howmedica Osteonics Corp. Methods for manufacturing porous orthopaedic implants
DE102010042294A1 (de) * 2010-10-12 2012-04-12 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoffs und Verbundwerkstoff
CA2862610A1 (en) 2011-02-21 2012-08-30 Productive Research Llc Composite materials including regions differing in properties and methods
US20130075039A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 Edison Welding Institute, Inc. System for fabricating silicon carbide assemblies
US10217534B2 (en) 2011-09-23 2019-02-26 Edison Welding Institute, Inc. Method for joining silicon carbide components to one another
US9233526B2 (en) 2012-08-03 2016-01-12 Productive Research Llc Composites having improved interlayer adhesion and methods thereof
CN106696392A (zh) * 2015-07-27 2017-05-24 比亚迪股份有限公司 一种纤维金属层合板及其制备方法
US10465703B2 (en) * 2016-04-11 2019-11-05 United Technologies Corporation Airfoil
CN109226959B (zh) * 2018-10-26 2020-08-25 同济大学 一种纤维增强金属基复合板材及其预处理方法
US11338552B2 (en) 2019-02-15 2022-05-24 Productive Research Llc Composite materials, vehicle applications and methods thereof
CN110788511B (zh) * 2019-11-27 2022-01-21 中国航空制造技术研究院 一种低成本大尺寸纤维增强钛基复合材料的制备方法
DE102020202279A1 (de) 2020-02-21 2021-08-26 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zur Herstellung eines Stahlwerkstoffverbunds mit unterschiedlichen Eigenschaften
WO2023028994A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 江苏恒义工业技术有限公司 一种环保轻量化用于电动汽车下托盘生产的合金材料
CN114046209A (zh) * 2022-01-13 2022-02-15 爱柯迪股份有限公司 氮化硅纤维增强铝合金发动机缸套及制备方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3169048A (en) * 1960-03-18 1965-02-09 Texas Instruments Inc Low-melting point composite product
US3419952A (en) * 1966-09-12 1969-01-07 Gen Electric Method for making composite material
US3395001A (en) * 1966-10-27 1968-07-30 Aluminum Co Of America Brazed aluminum structure and method of making
SU238326A1 (ru) * 1967-12-15 1978-04-25 Всесоюзный заочный машиностроительный институт Способ пайки алюмини и его сплавов
JPS4738805Y1 (de) * 1967-12-28 1972-11-24
US3606667A (en) * 1968-09-27 1971-09-21 United Aircraft Corp Method of fabricating fiber-reinforced articles
US3615277A (en) * 1969-05-02 1971-10-26 United Aircraft Corp Method of fabricating fiber-reinforced articles and products produced thereby
US3551996A (en) * 1969-08-14 1971-01-05 Harvey Aluminum Inc Process for the production of aluminum-steel composite
BE758884A (fr) * 1969-12-15 1971-04-16 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Procede de brasage de l'aluminium et de ses alliages
US3649425A (en) * 1970-03-18 1972-03-14 Trw Inc Arcuate shaped composites of refractory tapes embedded in a metal matrix
US3936277A (en) * 1970-04-09 1976-02-03 Mcdonnell Douglas Corporation Aluminum alloy-boron fiber composite
US3894677A (en) * 1971-03-24 1975-07-15 Nasa Method of preparing graphite reinforced aluminum composite
FR2133316A5 (en) * 1971-04-16 1972-11-24 Thomson Csf Measuring surface wear - by implantation of radioactive ions
JPS4856506A (de) * 1971-11-19 1973-08-08
FR2191978B1 (de) * 1972-07-10 1978-12-15 United Aircraft Corp
US3984043A (en) * 1972-07-10 1976-10-05 United Technologies Corporation Method for bonding composite materials
US3795042A (en) * 1972-08-22 1974-03-05 United Aircraft Corp Method for producing composite materials
US3970237A (en) * 1972-11-07 1976-07-20 Borg-Warner Corporation Method of brazing aluminum parts
US3900150A (en) * 1974-08-22 1975-08-19 United Aircraft Corp Duplex composite tape
US4010884A (en) * 1974-11-20 1977-03-08 United Technologies Corporation Method of fabricating a filament-reinforced composite article
JPS5177560A (ja) * 1974-12-28 1976-07-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Senikyokagatafukugozairyonoseizohoho
FR2337040A1 (fr) * 1975-12-31 1977-07-29 Poudres & Explosifs Ste Nale Perfectionnements aux panneaux metalliques monocouches a fibres a hautes proprietes mecaniques et a leurs procedes de fabrication
JPS6041136B2 (ja) * 1976-09-01 1985-09-14 財団法人特殊無機材料研究所 シリコンカ−バイド繊維強化軽金属複合材料の製造方法
US4115611A (en) * 1976-12-09 1978-09-19 United Technologies Corporation Selectively bonded composite tape
CA1079011A (en) * 1976-12-17 1980-06-10 Karl M. Prewo Quick bond composite and process
US4110505A (en) * 1976-12-17 1978-08-29 United Technologies Corp. Quick bond composite and process
US4146164A (en) * 1977-11-09 1979-03-27 Aluminum Company Of America Production of aluminum brazing sheet
US4260441A (en) * 1978-05-10 1981-04-07 United Technologies Corporation Quick bond composite and process
US4411380A (en) * 1981-06-30 1983-10-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Metal matrix composite structural panel construction
US4437236A (en) * 1982-01-25 1984-03-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Solder bonding process
US4762268A (en) * 1986-05-02 1988-08-09 Airfoil Textron Inc. Fabrication method for long-length or large-sized dense filamentary monotapes

Also Published As

Publication number Publication date
NO803807L (no) 1981-07-06
NO158791C (no) 1988-11-02
DE3000171A1 (de) 1981-07-09
CA1171609A (en) 1984-07-31
US4934581A (en) 1990-06-19
JPS6341970B2 (de) 1988-08-19
JPS5698435A (en) 1981-08-07
US4753850A (en) 1988-06-28
NO158791B (no) 1988-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3000171C2 (de) Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2551563C2 (de)
DE602004007034T2 (de) Verfahren zum schweissen von bändern aus aluminiumlegierung
DE2433648C2 (de) Buckelschweißverfahren
EP0123702B1 (de) Verfahren zum Verbinden von metallischen Bauelementen
DE60119695T2 (de) Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen kupfer und rostfreiem stahl
DE10156125A1 (de) Metallfaserverstärkter Verbundwerkstoff sowie Verfahren zur Herstellung desselben
DE2757457C3 (de) Verfahren zum flußmittellosen Hartlöten von Aluminiumbauteilen
DE2909418B2 (de) Verfahren zur Herstellung von mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen plattiertem Stahlblech
EP0004063B1 (de) Verfahren zum Herstellen von plattierten Blechen
DE2808106C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer festen Verbindung von Teilen aus rostfreiem Stahl oder Superlegierung miteinander
EP0032355B1 (de) Faserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10042569C1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Verbundwerkstoffen mit einem Kern aus Metallschaum
DE69821369T2 (de) Verbinden von metallen
DE3626470A1 (de) Verfahren zum herstellen einer titanplattierten stahlplatte durch heisswalzen
DE1521568A1 (de) Mehrschichten-Bauteil
DE3209604A1 (de) Verfahren zum herstellen von verbundwerkstoffen insbesondere fuer vebundlager
DE2428310A1 (de) Metallverbundmaterial sowie verfahren zur herstellung eines metallverbundmaterials
DE102020206853A1 (de) Wärmeübertrager und Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragers
DE2009699C3 (de) Verbundmetallwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1621320B2 (de) Verfahren zum handfesten verbinden von aluminium mit rost freiem stahl durch walzplattieren
DE3327657A1 (de) Verfahren zur herstellung von aluminium-verbundwerkstoffen
DE3625755A1 (de) Verbundwerkstoff
CH651486A5 (en) Method for determining an area as an aid for adjusting or correcting the composition of iron/carbon melts before casting
DE2342774C2 (de) Aus Titan oder einer Titanlegierung bestehende Blechmaterialstruktur und Verfahren zu deren Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 3033725

Format of ref document f/p: P

D2 Grant after examination
AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 3033725

Format of ref document f/p: P

AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 3033725

Format of ref document f/p: P

8363 Opposition against the patent
8365 Fully valid after opposition proceedings
8330 Complete renunciation