JP2003138353A - 金属−セラミックス複合材料 - Google Patents
金属−セラミックス複合材料Info
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- JP2003138353A JP2003138353A JP2001333944A JP2001333944A JP2003138353A JP 2003138353 A JP2003138353 A JP 2003138353A JP 2001333944 A JP2001333944 A JP 2001333944A JP 2001333944 A JP2001333944 A JP 2001333944A JP 2003138353 A JP2003138353 A JP 2003138353A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ａｌ−Ｓｉ合金マトリックス中に炭素繊維強
化材が複合化された金属−セラミックス複合材料は、軽
量で高強度であるが、マトリックス中のＳｉが脆性材料
であるため耐衝撃性に劣るという課題がある。 【解決手段】 Ａｌ−Ｓｉ合金マトリックス中に炭素繊
維強化材が複合化された金属−セラミックス複合材料に
おいて、該複合材料中の炭素繊維強化材の含有率を２０
〜６０体積％の範囲とし、かつ、該Ａｌ−Ｓｉ合金中の
Ａｌ濃度を１０〜９０質量％とすることにより、耐衝撃
性に優れた金属−セラミックス複合材料を製造する。
化材が複合化された金属−セラミックス複合材料は、軽
量で高強度であるが、マトリックス中のＳｉが脆性材料
であるため耐衝撃性に劣るという課題がある。 【解決手段】 Ａｌ−Ｓｉ合金マトリックス中に炭素繊
維強化材が複合化された金属−セラミックス複合材料に
おいて、該複合材料中の炭素繊維強化材の含有率を２０
〜６０体積％の範囲とし、かつ、該Ａｌ−Ｓｉ合金中の
Ａｌ濃度を１０〜９０質量％とすることにより、耐衝撃
性に優れた金属−セラミックス複合材料を製造する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｌ−Ｓｉ合金マ
トリックス中に炭素繊維強化材が複合化された金属−セ
ラミックス複合材料属に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】炭素繊維は、軽量、高強度、高弾性とい
う優れた特性を有している。したがって、この炭素繊維
を強化材として用いた複合材料として、Ｓｉ金属マトリ
ックス中に炭素繊維強化材を複合化した金属−セラミッ
クス複合材料が提案されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この複
合材料はマトリックスが脆性材料であるＳｉであるた
め、耐衝撃性が弱いという課題があった。 【０００４】本発明は、上述した複合材料が有する課題
に鑑みてなされたものであって、その目的は、軽量で強
度および耐衝撃性に優れた金属−セラミックス複合材料
を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的
は、Ａｌ−Ｓｉ合金マトリックス中に炭素繊維強化材が
複合化された金属−セラミックス複合材料であって、該
複合材料中の炭素繊維強化材の含有率が２０〜６０体積
％の範囲であって、かつ、該Ａｌ−Ｓｉ合金中のＡｌ濃
度が１０〜９０質量％であることを特徴とする金属−セ
ラミックス複合材料によって達成することができる。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに詳細に説
明する。本発明で提案した金属−セラミックス複合材料
では、該複合材料中の炭素繊維強化材の含有率を２０〜
６０体積％の範囲とした。その理由は、炭素繊維の含有
率が２０体積％より少ないと、複合材料の強度が不十分
となり好ましくないからである。また、本発明で炭素繊
維の含有率を６０体積％以下とする理由は、そもそも炭
素繊維を複合材料中に６０体積％より多く含有させるこ
とが製造上困難であるからである。 【０００７】次に、マトリックスであるＡｌ−Ｓｉ合金
中のＡｌ濃度が１０〜９０質量％でであることが好まし
い。その理由は、耐衝撃性はＡｌ濃度が増大するに従っ
て向上するため、その濃度が１０質量％より少ないと十
分な耐衝撃性は得られないからである。また逆に、Ａｌ
濃度が９０質量％より多いと、今度は複合材料の剛性が
極端に低下するため好ましくない。 【０００８】本発明の製造方法についてさらに詳しく述
べると、先ず炭素繊維および有機バインダーを混合し、
プレス成形等により炭素繊維含有率が１０〜６０体積％
のプリフォームを作製する。 【０００９】このようにして得られたプリフォームにＡ
ｌ濃度を１０〜９０質量％含有するＳｉ−Ａｌ合金を接
触させ、この状態で窒素分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ以下
の真空中または不活性ガス中でＳｉ−Ａｌ合金が溶融す
る温度以上に加熱し、溶融したＳｉ−Ａｌ合金をプリフ
ォーム中に浸透させた後冷却することにより本発明の複
合材料を作製する。 【００１０】以上の方法で複合材料を作製すれば、耐衝
撃性に優れた炭素繊維強化された金属−セラミックス複
合材料を作製することができる。 【００１１】以下、本発明の実施例および比較例につい
て具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。 【００１２】（実施例） （1）複合材料の作製 まずカーボン繊維を一方向に引きそろえたシート表面に
フェノール樹脂を塗布して積層し、荷重２０ｋｇ／ｃｍ
2で温度１５０℃において熱プレスし、厚み１０ｍｍ、
大きさ５０×５０ｍｍのプリフォームを作製する。得ら
れたプリフォームにＡｌを３０質量％含んだＳｉ―Ａｌ
合金を接触させ、この状態でＡｒ雰囲気中１３００℃に
加熱し、溶融したＳｉ−Ａｌ合金をプリフォーム中に含
浸させることにより炭素繊維を複合させた複合材料を得
た。 【００１３】（２）評価 得られた複合材料を東洋精機製作所製のアイゾットイン
パクトテスターを用いて衝撃値を測定したところ、１.
５ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ2であった 【００１４】（比較例）含浸に用いる合金をＡｌ濃度が
１質量％以下のＳｉ−Ａｌ合金とした以外は実施例と同
様にして複合材料を作製した。得られた複合材料を用い
て実施例と同様に衝撃値を測定したところ、０.８ｋｇ
・ｃｍ／ｃｍ2であった。 【００１５】以上の結果から、実施例では、マトリック
ス合金中のＡｌ濃度が請求項１に記載された範囲である
ことから、耐衝撃性に優れているのに対して、比較例で
は、マトリックス合金中のＡｌ濃度が１質量％以下と低
いため、耐衝撃性が低かった。 【００１６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の複合材料
であれば、軽量で耐衝撃性に優れた高強度部材を容易に
作製できるという効果がある。
トリックス中に炭素繊維強化材が複合化された金属−セ
ラミックス複合材料属に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】炭素繊維は、軽量、高強度、高弾性とい
う優れた特性を有している。したがって、この炭素繊維
を強化材として用いた複合材料として、Ｓｉ金属マトリ
ックス中に炭素繊維強化材を複合化した金属−セラミッ
クス複合材料が提案されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この複
合材料はマトリックスが脆性材料であるＳｉであるた
め、耐衝撃性が弱いという課題があった。 【０００４】本発明は、上述した複合材料が有する課題
に鑑みてなされたものであって、その目的は、軽量で強
度および耐衝撃性に優れた金属−セラミックス複合材料
を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的
は、Ａｌ−Ｓｉ合金マトリックス中に炭素繊維強化材が
複合化された金属−セラミックス複合材料であって、該
複合材料中の炭素繊維強化材の含有率が２０〜６０体積
％の範囲であって、かつ、該Ａｌ−Ｓｉ合金中のＡｌ濃
度が１０〜９０質量％であることを特徴とする金属−セ
ラミックス複合材料によって達成することができる。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに詳細に説
明する。本発明で提案した金属−セラミックス複合材料
では、該複合材料中の炭素繊維強化材の含有率を２０〜
６０体積％の範囲とした。その理由は、炭素繊維の含有
率が２０体積％より少ないと、複合材料の強度が不十分
となり好ましくないからである。また、本発明で炭素繊
維の含有率を６０体積％以下とする理由は、そもそも炭
素繊維を複合材料中に６０体積％より多く含有させるこ
とが製造上困難であるからである。 【０００７】次に、マトリックスであるＡｌ−Ｓｉ合金
中のＡｌ濃度が１０〜９０質量％でであることが好まし
い。その理由は、耐衝撃性はＡｌ濃度が増大するに従っ
て向上するため、その濃度が１０質量％より少ないと十
分な耐衝撃性は得られないからである。また逆に、Ａｌ
濃度が９０質量％より多いと、今度は複合材料の剛性が
極端に低下するため好ましくない。 【０００８】本発明の製造方法についてさらに詳しく述
べると、先ず炭素繊維および有機バインダーを混合し、
プレス成形等により炭素繊維含有率が１０〜６０体積％
のプリフォームを作製する。 【０００９】このようにして得られたプリフォームにＡ
ｌ濃度を１０〜９０質量％含有するＳｉ−Ａｌ合金を接
触させ、この状態で窒素分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ以下
の真空中または不活性ガス中でＳｉ−Ａｌ合金が溶融す
る温度以上に加熱し、溶融したＳｉ−Ａｌ合金をプリフ
ォーム中に浸透させた後冷却することにより本発明の複
合材料を作製する。 【００１０】以上の方法で複合材料を作製すれば、耐衝
撃性に優れた炭素繊維強化された金属−セラミックス複
合材料を作製することができる。 【００１１】以下、本発明の実施例および比較例につい
て具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。 【００１２】（実施例） （1）複合材料の作製 まずカーボン繊維を一方向に引きそろえたシート表面に
フェノール樹脂を塗布して積層し、荷重２０ｋｇ／ｃｍ
2で温度１５０℃において熱プレスし、厚み１０ｍｍ、
大きさ５０×５０ｍｍのプリフォームを作製する。得ら
れたプリフォームにＡｌを３０質量％含んだＳｉ―Ａｌ
合金を接触させ、この状態でＡｒ雰囲気中１３００℃に
加熱し、溶融したＳｉ−Ａｌ合金をプリフォーム中に含
浸させることにより炭素繊維を複合させた複合材料を得
た。 【００１３】（２）評価 得られた複合材料を東洋精機製作所製のアイゾットイン
パクトテスターを用いて衝撃値を測定したところ、１.
５ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ2であった 【００１４】（比較例）含浸に用いる合金をＡｌ濃度が
１質量％以下のＳｉ−Ａｌ合金とした以外は実施例と同
様にして複合材料を作製した。得られた複合材料を用い
て実施例と同様に衝撃値を測定したところ、０.８ｋｇ
・ｃｍ／ｃｍ2であった。 【００１５】以上の結果から、実施例では、マトリック
ス合金中のＡｌ濃度が請求項１に記載された範囲である
ことから、耐衝撃性に優れているのに対して、比較例で
は、マトリックス合金中のＡｌ濃度が１質量％以下と低
いため、耐衝撃性が低かった。 【００１６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の複合材料
であれば、軽量で耐衝撃性に優れた高強度部材を容易に
作製できるという効果がある。
フロントページの続き
(72)発明者 塩貝 達也
千葉県佐倉市大作２−４−２ 太平洋セメ
ント株式会社中央研究所内
Ｆターム(参考） 4K020 AA04 AC01 BA05 BB02
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ａｌ−Ｓｉ合金マトリックス中に炭素繊
維強化材が複合化された金属−セラミックス複合材料で
あって、該複合材料中の炭素繊維強化材の含有率が２０
〜６０体積％の範囲であって、かつ、該Ａｌ−Ｓｉ合金
中のＡｌ濃度が１０〜９０質量％であることを特徴とす
る金属−セラミックス複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001333944A JP2003138353A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 金属−セラミックス複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001333944A JP2003138353A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 金属−セラミックス複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003138353A true JP2003138353A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19149146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001333944A Pending JP2003138353A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 金属−セラミックス複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003138353A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112391567A (zh) * | 2019-10-09 | 2021-02-23 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种Ni基复合材料发热体及其制备方法 |
-
2001
- 2001-10-31 JP JP2001333944A patent/JP2003138353A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112391567A (zh) * | 2019-10-09 | 2021-02-23 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种Ni基复合材料发热体及其制备方法 |
| CN112391567B (zh) * | 2019-10-09 | 2022-02-08 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种Si基复合材料发热体及其制备方法 |
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