JP2001011594A

JP2001011594A - 金属基複合材料プリフォームおよびその製造方法、ホットプレス装置、並びに、金属基複合材料およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001011594A
Application number: JP11183416A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamada; 毅山田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】歩留まりを良くしてコストの向上を抑制し、
マトリックスの選択自由度の高いこと。【解決手段】カーボン心線の外表面にＳｉＣ層を形成
して強化繊維を作り、この強化繊維を横糸により平行に
まとめて強化繊維体を形成する。そして、強化繊維体を
Ｔｉ合金箔５で挟んでホットプレスし、モノテーププリ
フォームを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば航空機
用エンジンの構成部品に適用可能な、高強度、高剛性を
有するものであり、歩留まりを良くしてコストの向上を
抑制すると共にマトリックスの選択自由度を高くするこ
とができる金属基複合材料プリフォームおよびその製造
方法、ホットプレス装置、並びに、金属基複合材料およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば航空機用エンジンを構成する主
要な部品であるファンローターやタービン翼は、高速の
回転に耐え得る高い強度が要求される一方、燃焼効率や
輸送能力向上のために軽量であることが要求される。こ
のため、欧米では、ファンローターなどの重量軽減に対
する研究開発が盛んに行われている。

【０００３】また、従来から、各種金属または合金から
なる基材をアルミナや炭化珪素（ＳｉＣ）といったセラ
ミック繊維などの強化材により強化した金属基複合材
料、たとえばチタン基（Ｔｉ）複合材料が開発され、実
用化に向けた部品試作研究などが行われている。このＴ
ｉ基複合材料の製造工程は、特にファンローターのディ
スクやリングその他の円盤状部材を製造する場合、
（Ａ）Ｔｉ合金をコーティングしたワイヤプリフォーム
を熱間圧延してテープ状金属基複合材料（モノテーププ
リフォーム）を製造する工程と、（Ｂ）当該モノテープ
プリフォームを冷間で巻きつけ、熱間静水圧成形（ＨＩ
Ｐ：Hot Isostatic Press）により複合化することでＴ
ｉ基複合材料を製造する工程に大別できる。

【０００４】（Ａ）モノテーププリフォーム製造工程まず、図７に示すように、化学蒸着法（ＣＶＤ：Chemic
al Vapor Deposition）などを用い、カーボンなどの心
線８１にＳｉＣを被覆してＳｉＣ層８２を形成する。続
いて、電子ビーム式物理蒸着法（ＥＤ−ＰＶＤ：Electr
on Beam- Physical Vapor Deposition）を用い、前記Ｓ
ｉＣ層８２の表面に基材（マトリックス）であるＴｉ合
金をコーティングし（Ｔｉ合金層８３）、ワイヤプリフ
ォーム８０とする。つぎに、図８に示すように、複数本
のワイヤプリフォーム８０を平行に並べ、上下に配置さ
れた２段圧延ロール９１の間に挿入して熱間圧延するこ
とで、モノテーププリフォーム９０を製造する。

【０００５】（Ｂ）モノテーププリフォームの複合化工
程図９は、ＨＩＰ工程を示す説明図である。ＨＩＰは、耐
圧容器中に配置したヒーターを用いて被加工物を１００
０℃以上で加熱しつつ、耐圧容器中のガラスや金属の粉
末を媒介した１００ＭＰａ以上の等方圧下で焼結する方
法である。この複合化工程では、上記モノテーププリフ
ォーム９０を管状に巻きつけ、これをＨＩＰ装置の耐圧
容器（図示省略）内に配置する（同図（ａ））。そし
て、等方圧下で加熱焼結し、管状の金属基複合材料９５
を得る（同図（ｂ））。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｔ
ｉ基複合材料の製造工程では、ＥＢ−ＰＶＤ法を用いて
いるため、通常のＰＶＤやＣＶＤよりは成膜速度が速い
ものの、合金組成の維持やコーティング厚さの均一性な
どを制御するのが困難になる。このため、製品の歩留ま
りが悪くなり、その分、コストが上昇するという問題点
があった。また、上記Ｔｉ基複合材料の製造工程ではマ
トリックスとしてＴｉを用いているが、このマトリック
ス材の材質が変わると新たにコーティング条件を設定す
る必要があるし、マトリックスによっては狙った材料組
成を得られないなど、マトリックスの選択自由度が制限
されるという問題点があった。

【０００７】この発明は、上記に鑑みてなされたもので
あって、歩留まりを良くしてコストの向上を抑制し、マ
トリックスの選択自由度の高い金属基複合材料プリフォ
ームおよびその製造方法、ホットプレス装置、並びに、
金属基複合材料およびその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１にかかる金属基複合材料プリフォーム
は、複数本の強化繊維をほぼ平行にまとめた強化繊維体
と、この強化繊維体に対して接合した金属箔とを有する
ものである。

【０００９】この発明にかかる金属基複合材料プリフォ
ームは、従来のようなＥＢ−ＰＶＤ法を用いることに起
因する、合金組成やコーティング厚さの不均一を解消す
ることができる。すなわち、この金属基複合材料プリフ
ォームは、強化繊維体に対して金属箔を接合した構造で
あって従来のようなＴｉ金属成膜工程がないため、合金
組成やコーティング厚さを均一に保つことが可能にな
る。また、コーティング条件ではなく接合条件を問題と
すればよいので、適用可能なマトリックスの範囲を広げ
ることができる。

【００１０】また、請求項２にかかる金属基複合材料プ
リフォームは、前記強化繊維体を構成する強化繊維を、
横糸によりまとめたものである。このようにすれば、強
化繊維体の結合力を高めることができるので、金属基複
合材料プリフォームの強度を高めることができる。ここ
で、上記金属箔には、チタンまたはチタン合金を用いる
のが好ましい（請求項３）。

【００１１】また、請求項４にかかる金属基複合材料プ
リフォームは、上記金属基複合材料プリフォームにおい
て、前記金属箔に凹部を形成し、当該凹部に前記強化繊
維体を入れて接合したものである。凹部を形成すること
により、ホットプレス時に強化繊維に加わる圧力を低く
抑えられるから、当該強化繊維の切断を防止することが
できる。さらに、上記金属基複合材料プリフォームから
製造した金属基複合材料も上記同様の作用、効果を奏す
る（請求項１２〜１５）。

【００１２】また、請求項５にかかる金属基複合材料プ
リフォームの製造方法は、複数本の強化繊維をほぼ平行
にまとめて強化繊維体とし、この強化繊維体と金属箔と
をホットプレスして接合するものである。

【００１３】従来はＳｉＣを外表面に形成したカーボン
心線に対し、ＥＢ−ＰＶＤ法により更にＴｉ合金層を形
成するようにしていたので、合金組成やコーティング厚
さが不均一になるなどの問題が生じていた。そこで、こ
の金属基複合材料プリフォームの製造方法では、強化繊
維体に対して金属箔を接合する構造とした。このため、
合金組成やコーティング厚さを均一に保つことが可能に
なる。また、コーティング条件ではなく接合条件を問題
とすればよいので、適用可能なマトリックスの範囲が広
がる。

【００１４】ここで、前記強化繊維体の強度を高めるた
め、複数の横糸を用いて強化繊維をまとめるようにする
ことができる（請求項６）。また、横糸の他、有機物バ
インダを用いるようにしても良い（請求項７）。さら
に、前記ホットプレスは、真空中で行うようにするのが
好ましい（請求項８）。金属が酸化して脆化するのを防
止することができるからである。また、前記ホットプレ
スの温度は、７００℃〜１２００℃に設定する（請求項
９）。これにより、金属箔が適度に軟らかくなるから、
処理しやすくなる。

【００１５】また、請求項１０にかかるホットプレス装
置は、複数本の強化繊維をほぼ平行にまとめた強化繊維
体と金属箔とを積層して加圧する定盤と、強化繊維体お
よび金属箔を加熱するヒーターと、強化繊維体と金属箔
とが重なるように定盤に対して当該強化繊維体および金
属箔を連続的に巻き出す巻出リールと、定盤の後段に設
けたプリフォームを巻き取る巻取リールと、少なくとも
定盤およびヒーターを収容すると共に内部を真空に保つ
真空チャンバーとを備えたものである。

【００１６】強化繊維体および金属箔は、巻出リールか
ら重ねるようにして巻き出される。巻き出された強化繊
維体および金属箔は、ヒーターにより加熱しつつ定盤に
より加圧される。加圧により接合したプリフォームは、
巻取リールにより巻き取られる。また、これら加熱・加
圧工程は、前記真空チャンバー内にて行われる。かかる
構成のホットプレス装置によれば、上記金属基複合材料
プリフォームを連続的に製造することが可能になる。な
お、真空チャンバーには、少なくとも定盤およびヒータ
ーを収容するようにするが、前記巻出リールおよび巻取
リールを含めて収容することもできる。

【００１７】また、請求項１１にかかる金属基複合材料
の製造方法は、複数本の強化繊維をほぼ平行にまとめた
強化繊維体と金属箔とをホットプレスして金属基複合材
料プリフォームを形成し、この金属基複合材料プリフォ
ームを積層した状態でＨＩＰ処理またはホットローリン
グ処理を施して複合化するものである。

【００１８】強化繊維体と金属箔とをホットプレスまた
はホットローリングすることで、合金組成やコーティン
グ厚さを均一に保つと共に適用可能なマトリックスの範
囲を広げることができる。この発明では、このような金
属基複合材料プリフォームを積層してＨＩＰ処理または
ホットローリング処理するから、良好な金属基複合材料
を製造することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる金属基複
合材料プリフォームおよびその製造方法、ホットプレス
装置、並びに、金属基複合材料およびその製造方法の実
施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。な
お、この実施の形態によりこの発明が限定されるもので
はない。

【００２０】このテープ状プリフォームの製造方法は、
（Ａ）強化繊維体の製造工程、（Ｂ）Ｔｉ合金箔の処理
工程、（Ｃ）モノテーププリフォーム製造工程、（Ｄ）
複合化工程、に分けられる。以下、（Ａ）工程から
（Ｄ）工程の順に説明する。

【００２１】（Ａ）強化繊維体の製造工程図１は、強化繊維体を構成する強化繊維を示す斜視図で
ある。この強化繊維体の製造工程では、まず、ＣＶＤ法
によってカーボン心線１の表面にＳｉＣを蒸着させてＳ
ｉＣ層２を形成し、強化繊維３を製造する。このカーボ
ン心線１の径は３０〜４０μｍで、その長さは１〜１０
００ｍの範囲に設定するのが好ましい。ＳｉＣ層２を形
成した後の強化繊維３の径は、約１４０μｍである。つ
ぎに、これら複数本の強化繊維３を、図２に示すように
ほぼ平行に並べると共に、当該強化繊維３のほぼ直交方
向であって上下交互に横糸４を通し、強化繊維３どうし
を結合させる（強化繊維体３ａ）。横糸４を渡す間隔
は、５〜１０ｍｍ程度とする。また、横糸４は、たとえ
ばテープ状のＴｉＮｂ合金からなり、その幅が約１００
μｍ、板厚が５０μｍであり、その長さは１〜１０００
ｍの範囲に設定するのが好ましい。

【００２２】なお、横糸４はワイヤ状であっても良く、
その材料には上記ＴｉＮｂ合金以外のＴｉ合金を用いる
ことができる。上記強化繊維３としては、タングステン
（Ｗ）心線の周囲にＣＶＤ法によって硼素（Ｂ）を析出
させたものや、タングステン心線の周囲に硼素を析出し
更にＳｉＣを被覆したものを用いることができる。ま
た、最外層にカーボンやメッキを施した強化繊維を用い
ることもできる。さらに、ＳｉＣ層２の形成は上記ＣＶ
Ｄ法に限られず、たとえばポリカルボシランなどの有機
物繊維を焼成することで形成するようにしても良い。加
えて、上記強化繊維３どうしの結合には、有機物バイン
ダを用いることもできる。この場合、有機物バインダ
は、後のホットプレス工程における加熱によって脱脂さ
れる。なお、有機物バインダと上記横糸４とを組み合わ
せて使用するようにしても良い。

【００２３】（Ｂ）Ｔｉ合金箔の処理工程図３は、Ｔｉ合金箔の処理工程におけるＴｉ合金箔を示
し、（ａ）が斜視図、（ｂ）が断面図である。このＴｉ
合金箔５の処理工程では、まず、たとえばケミカルミー
リング法によってＴｉ合金箔５に凹部６を形成する。ケ
ミカルミーリング法は、金属表面の一部を耐薬品塗膜で
被覆してからフッ酸−硝酸溶液などの加工液中に浸し、
露出面を溶解除去して凹部を形成する方法である。Ｔｉ
合金箔５の寸法は、厚さが１００〜２００μｍ、幅が２
０〜１００ｍｍ、長さが１０〜５００ｍとするのが好ま
しい。また、凹部６の深さｄは４０μｍ〜５０μｍ程度
に、その縁部７の厚さｔは１００μｍ〜２００μｍ、特
に１５０μｍ程度にするのが好ましい。なお、この凹部
６は、ホットプレス時における強化繊維３の切断を防止
するためのものであるが、設計寸法によってはこの凹部
６の形成を省略することができる。

【００２４】上記Ｔｉ合金箔５には、そのマトリックス
が、（ａ）Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｍｏ―２Ｆｅ金
（ＳＰ７００）、（ｂ）純Ｔｉ、（ｃ）Ｔｉ−６Ａｌ−
４Ｖ、（ｄ）Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ合金、（ｅ）
Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ―２Ｍｏ合金、（ｆ）Ｔｉ−１５
Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金、（ｇ）Ｔｉ−５．８
Ａｌ−４Ｓｎ−３．５Ｚｒ−０．７Ｎｂ−０．５Ｍｏ−
０．３５Ｓｉ（ＩＭＬ８３４）、（ｈ）Ｔｉ−６Ａｌ−
２．８Ｓｎ−４Ｚｒ−０．４Ｍｏ−０．４５Ｓｉ−０．
０７０２合金（Ｔｉ−１１００）、（ｉ）Ｔｉ−１５Ｍ
ｏ−３Ｎｂ−３Ａｌ−０．２Ｓｉ合金（ｂｅｔａ２１
ｓ）、（ｊ）Ｔｉ−４１〜５２Ａｌ−Ｘ合金（ＴｉＡｌ
金属間化合物：ＸはＴｉおよびＡｌ以外の添加元素で、
たとえばＴｉ−４８Ａｌ−２Ｃｒ−２Ｎｂ）、（ｋ）Ｔ
ｉ−２５Ａｌ−１０Ｎｂ−３Ｖ−１Ｍｏ合金（ｓｕｐｅ
ｒα２）、（ｌ）Ｔｉ−１４Ａｌ−１９．５Ｎｂ−３Ｖ
−２Ｍｏ合金（Ｔｉ₃Ａｌ金属化合物）、（ｍ）Ｔｉ−
２４Ａｌ−１１Ｎｂ合金（Ｔｉ₂ＡｌＮｂ：オーソロン
ビック）などからなる種々のものが含まれる。

【００２５】（Ｃ）モノテーププリフォーム製造工程図４は、複合化工程にて用いるホットプレス装置を示す
構成図である。このホットプレス装置１０は、強化繊維
体３ａおよびＴｉ合金箔５に加圧する一対の定盤１１を
有する。定盤１１の裏面には断熱用のセラミック板１２
が設けられており、当該セラミック板１２と定盤１１と
の間にはヒーター１３が設けられている。また、セラミ
ック板１２の裏側には冷却板１４が設けられ、その冷却
板１４は外部のアクチュエータと結合している（図示省
略）。

【００２６】また、定盤１１の側方には、複合化したモ
ノテーププリフォーム５０を巻き取る巻取ローラ１５が
設けられている。さらに、巻取ローラ１５の反対側に
は、Ｔｉ合金箔５あるいは強化繊維体３ａを搬送する搬
送ローラ１６が設けられている。これら定盤１１、巻取
ローラ１５および搬送ローラ１６などは、真空チャンバ
ー１７内に収容されている。また、定盤１１、ヒーター
１３、巻取ローラ１５、搬送ローラ１６の駆動は、制御
部１８により行われる。ヒーター１３の温度は、温度セ
ンサ１９により検出されて制御部１８にフィードバック
される。

【００２７】図５は、ホットプレスによるモノテーププ
リフォーム製造工程を示す説明図である。このモノテー
ププリフォーム製造工程では、まず、２枚のＴｉ合金箔
５をそれぞれの凹部６側で対向させると共に、当該Ｔｉ
合金箔５の間に上記強化繊維体３ａを挟み込む。つぎ
に、この状態でＴｉ合金箔５および強化繊維体３ａを、
定盤１１間に挿入する（同図（ａ））。続いて、真空中
において、Ｔｉ合金箔５および強化繊維体３ａをヒータ
ー１３により加熱しつつ、ホットプレスする（同図
（ｂ））。真空中でホットプレスするのは、Ｔｉ合金箔
５が酸化して脆化するのを防止するためである。

【００２８】プレス圧力は１〜１０ＭＰａ程度であり、
加熱温度はＴｉ合金箔５を処理しやすいように軟らかく
するため、約７００℃〜１２００℃の範囲とする。この
ホットプレスによって、強化繊維体３ａとＴｉ合金箔５
との間に金属原子の拡散が行われると共に当該温度下で
超塑性現象が発生し、両者が強固に接合される。なお、
原子拡散を活発化するために接合面にアルゴン照射を施
して非晶質組織を作ったり、イオン注入、真空蒸着など
の方法により表面組織を変えたりして、接合を促進する
ようにしてもよい。そして、所定時間プレスした後に定
盤１１を開放すると、Ｔｉ合金箔５および強化繊維体３
ａの複合材であるモノテーププリフォーム５０が出来上
がる（同図（ｃ））。なお、圧力および加熱温度は、Ｔ
ｉ合金箔５の種類などに応じ、上記開示の範囲から適宜
選定する。

【００２９】続いて、モノテーププリフォーム５０は巻
取ローラ１５によって巻き取られ、これに伴って未だ複
合化してない新たなＴｉ合金箔５および強化繊維体３ａ
が定盤１１の間に搬送される（同図（ａ））。この搬送
したＴｉ合金箔５および強化繊維体３ａは、上記同様、
ホットプレスにより接合され、巻取ローラ１５に巻き取
られる（同図（ｂ）および（ｃ））。このようにして、
数百メートルに及ぶ長さのモノテーププリフォーム５０
を連続的に製造する。製造したモノテーププリフォーム
５０の厚さは、２００μｍ〜４００μｍ程度になる。た
とえばホットプレス前のＴｉ合金箔５の厚さが１５０μ
ｍの場合、ホットプレス後のモノテーププリフォーム５
０の厚さは３００μｍになる。強化繊維３の方向は、モ
ノテーププリフォーム５０の巻取り移動方向にほぼ直交
する方向でもよく、ほぼ平行な方向であってもよい。

【００３０】（Ｄ）複合化工程つぎに、以上のようにして製造したモノテーププリフォ
ームを冷間で巻きつけ、ＨＩＰにより一体化することで
Ｔｉ基複合材料を製造する（従来例、図９参照）。ＨＩ
Ｐ処理の条件は、Ｔｉ合金箔５のマトリックスが上記
（ａ）の場合、圧力が１５０ＭＰａ、温度が８００℃、
時間が２ｈｒとするのが好ましい。また、Ｔｉ合金箔５
のマトリックスが上記（ｂ）〜（ｆ）の場合、圧力が５
０〜２００ＭＰａ、温度が８５０〜９５０℃、時間が
０．１〜４ｈｒとするのが好ましい。また、Ｔｉ合金箔
５のマトリックスが上記（ｇ）〜（ｉ）、（ｋ）〜
（ｍ）の場合、圧力が５０〜２００ＭＰａ、温度が９５
０〜１１００℃、時間が０．１〜４ｈｒとするのが好ま
しい。また、Ｔｉ合金箔５のマトリックスが上記（ｊ）
の場合、圧力が５０〜２００ＭＰａ、温度が９５０〜１
２００℃、時間が１〜４ｈｒとするのが好ましい。この
完成したＴｉ基複合材料は、上記強化繊維体３ａとＴｉ
合金箔５との組が複数に積層した構造になる。

【００３１】また、モノテーププリフォーム５０をホッ
トローリングにより複合化するようにしてもよい。図６
は、ホットローリング装置を示す構成図である。このホ
ットローリング装置２０は、回転可能に支持された巻付
ローラ２１と、バネ２２によって巻付ローラ２１に対し
付勢状態に配置される下部ローラ２３とを備えており、
モノテーププリフォーム５０を巻付ローラ２１と下部ロ
ーラ２３との間に挿入し、加熱・加圧しながら当該モノ
テーププリフォーム５０を巻付ローラ２１に巻き付ける
構造である。この作業は真空中にて行うようにし、前記
圧力は０．１〜２００ＭＰａの範囲内における一定値と
する。また、加熱温度は、Ｔｉ合金箔５が適度に軟化す
る７００℃〜１２００℃の範囲とする。なお、ホットロ
ーリングした複合材料はそのまま材料として用いても良
いし、更に上記ＨＩＰ処理を施すようにしても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
金属基複合材料プリフォーム（請求項１）によれば、複
数本の強化繊維をほぼ平行にまとめた強化繊維体と、こ
の強化繊維体に対して接合した金属箔とにより構成した
ので、合金組成やコーティング厚さを均一に保つことが
可能になる。このため、歩留まりが良くなりコストの向
上を抑制することができる。また、マトリックス選択の
自由度が高まる。

【００３３】また、この発明にかかる金属基複合材料プ
リフォーム（請求項２）によれば、強化繊維体を構成す
る強化繊維を横糸によりまとめたので、金属基複合材料
プリフォームの強度を高めることができる。また、前記
金属箔をチタンまたはチタン合金とすること（請求項
３）により、金属基複合材料の軽量化を図ることできる
と共に耐熱性を高めることができる。

【００３４】また、この発明にかかる金属基複合材料プ
リフォーム（請求項４）によれば、金属箔に凹部を形成
し、当該凹部に前記強化繊維体を入れて接合したので、
ホットプレス時に強化繊維が切断するのを防止すること
ができる。また、この発明の金属基複合材料（請求項１
２〜１５）において、上記同様の効果を奏することがで
きる。

【００３５】また、この発明にかかる金属基複合材料の
製造方法（請求項５）によれば、複数本の強化繊維をほ
ぼ平行にまとめて強化繊維体とし、この強化繊維体と金
属箔とをホットプレスして接合するようにしたので、合
金組成やコーティング厚さを均一に保つことが可能にな
る。このため、歩留まりが良くなりコストの向上を抑制
することができる。また、マトリックス選択の自由度が
高まる。この場合に、複数の横糸で前記強化繊維をほぼ
平行にまとめることで、金属基複合材料プリフォームの
強度を高めることができる（請求項６）。さらに、有機
物バインダを用いるようにすれば、前記強化繊維を容易
にまとめることができる（請求項７）。

【００３６】また、この発明にかかる金属基複合材料プ
リフォームの製造方法（請求項８）によれば、真空中で
ホットプレスするようにしたので、金属が酸化して脆化
するのを防止することができる。ここで、ホットプレス
の温度を７００℃〜１２００℃に設定することにより、
金属を適度に軟らかくして処理を容易にすることができ
るようになる（請求項９）。

【００３７】また、この発明にかかるホットプレス装置
（請求項１０）によれば、巻出リールから巻き出した強
化繊維体および金属箔は、真空チャンバー内のヒーター
で加熱すると共に定盤により加圧されてプリフォームと
なり、続いて巻取リールによって巻き取られる。このた
め、上記金属基複合材料プリフォームを連続的に製造す
ることが可能になる。

【００３８】また、この発明にかかる金属基複合材料の
製造方法（請求項１１）によれば、複数本の強化繊維を
ほぼ平行にまとめた強化繊維体と金属箔とをホットプレ
スして金属基複合材料プリフォームを形成し、この金属
基複合材料プリフォームを積層した状態でＨＩＰ処理ま
たはホットローリング処理を施して複合化するので、良
好な金属基複合材料を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】強化繊維体を構成する強化繊維を示す斜視図で
ある。

【図２】強化繊維の結合状態を示す説明図である。

【図３】Ｔｉ合金箔の処理工程におけるＴｉ合金箔を示
す斜視図である。

【図４】複合化工程にて用いるホットプレス装置を示す
構成図である。

【図５】ホットプレスによるモノテーププリフォーム製
造工程を示す説明図である。

【図６】ホットローリング装置を示す構成図である。

【図７】ワイヤプリフォームの構造を示す斜視図であ
る。

【図８】Ｔｉ基複合材料（モノテープ複合材料）の製造
工程を示す斜視図である。

【図９】ＨＩＰ工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１カーボン心線２ＳｉＣ層３強化繊維３ａ強化繊維体４横糸５Ｔｉ合金箔６凹部１０ホットプレスパン装置１１定盤１２セラミック板１５巻取ローラ１６搬送ローラ１７真空チャンバー１８制御部１９温度センサ２０ホットローリング装置２１巻付ローラ２２バネ２３下部ローラ５０モノテーププリフォーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の強化繊維をほぼ平行にまとめた
強化繊維体と、この強化繊維体に対して接合した金属箔
とを有することを特徴とする金属基複合材料プリフォー
ム。
【請求項２】前記強化繊維体を構成する強化繊維を、
横糸によりまとめたことを特徴とする請求項１に記載の
金属基複合材料プリフォーム。
【請求項３】前記金属箔が、チタンまたはチタン合金
であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属
基複合材料プリフォーム。
【請求項４】前記金属箔に凹部を形成し、当該凹部に
前記強化繊維体を入れて接合したことを特徴とする請求
項１〜３のいずれか一つに記載の金属基複合材料プリフ
ォーム。
【請求項５】複数本の強化繊維をほぼ平行にまとめて
強化繊維体とし、この強化繊維体と金属箔とをホットプ
レスして接合することを特徴とする金属基複合材料プリ
フォームの製造方法。
【請求項６】前記強化繊維をほぼ平行にまとめるた
め、複数の横糸を用いたことを特徴とする請求項５に記
載の金属基複合材料プリフォームの製造方法。
【請求項７】前記強化繊維をほぼ平行にまとめるた
め、有機物バインダを用いたことを特徴とする請求項５
に記載の金属基複合材料プリフォームの製造方法。
【請求項８】さらに、前記ホットプレスを真空中で行
うようにしたことを特徴とする請求項５〜７のいずれか
一つに記載の金属基複合材料プリフォームの製造方法。
【請求項９】さらに、前記ホットプレスの温度を７０
０℃〜１２００℃に設定することを特徴とする請求項５
〜８のいずれか一つに記載の金属基複合材料プリフォー
ムの製造方法。
【請求項１０】複数本の強化繊維をほぼ平行にまとめ
た強化繊維体と金属箔とを積層して加圧する定盤と、強化繊維体および金属箔を加熱するヒーターと、強化繊維体と金属箔とが重なるように定盤に対して当該
強化繊維体および金属箔を連続的に巻き出す巻出リール
と、定盤の後段に設けたプリフォームを巻き取る巻取リール
と、少なくとも定盤およびヒーターを収容すると共に内部を
真空に保つ真空チャンバーと、を備えたことを特徴とするホットプレス装置。
【請求項１１】複数本の強化繊維をほぼ平行にまとめ
た強化繊維体と金属箔とをホットプレスして金属基複合
材料プリフォームを形成し、この金属基複合材料プリフ
ォームを積層した状態でＨＩＰ処理またはホットローリ
ング処理を施して複合化することを特徴とする金属基複
合材料の製造方法。
【請求項１２】複数本の強化繊維をほぼ平行にまとめ
た強化繊維体層と、この強化繊維体層に対して拡散接合
した金属箔層とを有することを特徴とする金属基複合材
料。
【請求項１３】前記強化繊維体層を構成する強化繊維
を、横糸によりまとめたことを特徴とする請求項１２に
記載の金属基複合材料。
【請求項１４】前記金属箔層が、チタンまたはチタン
合金であることを特徴とする請求項１２または１３に記
載の金属基複合材料。
【請求項１５】前記金属箔層に凹部を形成し、当該凹
部に前記強化繊維体を入れて拡散接合したことを特徴と
する請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の金属基複
合材料。