JP3067432B2 - 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 - Google Patents
金属基複合材料用プリフォーム成形方法Info
- Publication number
- JP3067432B2 JP3067432B2 JP4345800A JP34580092A JP3067432B2 JP 3067432 B2 JP3067432 B2 JP 3067432B2 JP 4345800 A JP4345800 A JP 4345800A JP 34580092 A JP34580092 A JP 34580092A JP 3067432 B2 JP3067432 B2 JP 3067432B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preform
- composite material
- metal
- molding method
- frit powder
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属基複合材料用プリ
フォーム成形方法に関する。
フォーム成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶湯鍛造法（高圧凝固法）により金属基
複合材料を製造するときには、強化材としてセラミック
ウイスカーおよび／または繊維を予め所定形状に成形
（プリフォーム）する必要がある。このプリフォームの
成形方法では、セラミックウイスカーを水または有機溶
剤に分散させ、スラリー状にし、該スラリーを吸引また
は加圧脱水してプリフォームとし、さらに、このプリフ
ォームを加熱乾燥させる等の処理がなされている。
複合材料を製造するときには、強化材としてセラミック
ウイスカーおよび／または繊維を予め所定形状に成形
（プリフォーム）する必要がある。このプリフォームの
成形方法では、セラミックウイスカーを水または有機溶
剤に分散させ、スラリー状にし、該スラリーを吸引また
は加圧脱水してプリフォームとし、さらに、このプリフ
ォームを加熱乾燥させる等の処理がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプリフ
ォーム成形方法は、以下のような欠点があった。スラリ
ー状にしたウイスカーまたは繊維を吸引濾過または加圧
脱水するための成形時間が長く、特に、Ｖｆ値が大きく
なるほど成形時間が長くなる。プリフォーム乾燥温度
は、６０℃〜１２０℃で行うが、寸法によって数時間か
ら十数時間の乾燥が必要である。吸引濾過または加圧脱
水でプリフォームが収縮し、濾過面に付着することがあ
り、プリフォームの欠けが発生することがある。プリフ
ォーム乾燥工程で、収縮が発生し、変形するため、寸法
精度が悪くなる。
ォーム成形方法は、以下のような欠点があった。スラリ
ー状にしたウイスカーまたは繊維を吸引濾過または加圧
脱水するための成形時間が長く、特に、Ｖｆ値が大きく
なるほど成形時間が長くなる。プリフォーム乾燥温度
は、６０℃〜１２０℃で行うが、寸法によって数時間か
ら十数時間の乾燥が必要である。吸引濾過または加圧脱
水でプリフォームが収縮し、濾過面に付着することがあ
り、プリフォームの欠けが発生することがある。プリフ
ォーム乾燥工程で、収縮が発生し、変形するため、寸法
精度が悪くなる。
【０００４】したがって、本発明の目的は、脱水・乾燥
工程を不要としてプリフォーム成形時間が短縮され、完
成プリフォームにおいて優れた寸法精度を得ることがで
きる金属基複合材料用プリフォーム成形方法を提供する
ことにある。
工程を不要としてプリフォーム成形時間が短縮され、完
成プリフォームにおいて優れた寸法精度を得ることがで
きる金属基複合材料用プリフォーム成形方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の方
法において、水または有機溶剤を利用してプリフォーム
を行っていることに根本的問題があることに着眼し、プ
リフォームを乾式で行う方法について鋭意検討した結
果、本発明に到達した。
法において、水または有機溶剤を利用してプリフォーム
を行っていることに根本的問題があることに着眼し、プ
リフォームを乾式で行う方法について鋭意検討した結
果、本発明に到達した。
【０００６】上記目的を達成するため、本発明の金属基
複合材料用プリフォーム成形方法は、セラミックスウイ
スカー及び／又はセラミックス繊維に、セラミックウイ
スカー及び／又はセラミックス繊維の材質によって、Si
O2を１．０〜４．０、B2O3を０〜１．０、Al2O3を０〜
１．０、Na2O、Li2O、CaO、MgO、K2O及びPbOのうちの1
種又は2種以上を総和で１．０、そして、TiO2及び／又
はZrO2を総和で０〜１．０のモル比で配合したフリット
粉末を添加した後、プレス成形することよりなることを
特徴とする。
複合材料用プリフォーム成形方法は、セラミックスウイ
スカー及び／又はセラミックス繊維に、セラミックウイ
スカー及び／又はセラミックス繊維の材質によって、Si
O2を１．０〜４．０、B2O3を０〜１．０、Al2O3を０〜
１．０、Na2O、Li2O、CaO、MgO、K2O及びPbOのうちの1
種又は2種以上を総和で１．０、そして、TiO2及び／又
はZrO2を総和で０〜１．０のモル比で配合したフリット
粉末を添加した後、プレス成形することよりなることを
特徴とする。
【０００７】本発明において使用されるセラミックスウ
イスカーまたは繊維の原料は、炭化ケイ素，窒化ケイ
素，アルミナ，酸化亜鉛，チタン酸カリウム，ホウ酸ア
ルミニウム，酸化マグネシウム等を使用することができ
る。
イスカーまたは繊維の原料は、炭化ケイ素，窒化ケイ
素，アルミナ，酸化亜鉛，チタン酸カリウム，ホウ酸ア
ルミニウム，酸化マグネシウム等を使用することができ
る。
【０００８】セラミックスウイスカーと繊維とは、いず
れか一方のみまたは双方を使用することができ、２種以
上の原料からなるものを混合して使用することもでき
る。
れか一方のみまたは双方を使用することができ、２種以
上の原料からなるものを混合して使用することもでき
る。
【０００９】粉末の無機バインダーは、加熱による硬化
作用があり、複合化時にプリフォームが金属溶湯の圧力
に耐えるに足る強度を備えるようにするものでなければ
ならない。
作用があり、複合化時にプリフォームが金属溶湯の圧力
に耐えるに足る強度を備えるようにするものでなければ
ならない。
【００１０】このような要請に応える最良の材料は、フ
リット粉末である。フリット粉末は、数種類の酸化物を
溶融，冷却，粉砕して得られるものである。フリット粉
末の主成分は、ＳｉＯ2 が好適であり、他に適宜Ｂ2 Ｏ
3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｎａ2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ，Ｃａ
Ｏ，ＭｇＯ，ＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 等を添加し、
軟化点，熱膨張係数，ウイスカーとの親和性等を調整す
る。
リット粉末である。フリット粉末は、数種類の酸化物を
溶融，冷却，粉砕して得られるものである。フリット粉
末の主成分は、ＳｉＯ2 が好適であり、他に適宜Ｂ2 Ｏ
3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｎａ2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ，Ｃａ
Ｏ，ＭｇＯ，ＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 等を添加し、
軟化点，熱膨張係数，ウイスカーとの親和性等を調整す
る。
【００１１】セラミックスウイスカーの材質によってフ
リット粉末の組成は異なるが、ＳｉＯ2 を１．０―４．
０、Ｂ2 Ｏ3 を０―１．０、Ａｌ2 Ｏ3 を０―１．０、
Ｎａ 2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ2 Ｏあるいは
ＰｂＯのうちの１種または２種以上を総和で１．０、そ
して、ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 のうちの１種または２種を総
和で０―１．０の割合（モル比）で配合することが好適
である。
リット粉末の組成は異なるが、ＳｉＯ2 を１．０―４．
０、Ｂ2 Ｏ3 を０―１．０、Ａｌ2 Ｏ3 を０―１．０、
Ｎａ 2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ2 Ｏあるいは
ＰｂＯのうちの１種または２種以上を総和で１．０、そ
して、ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 のうちの１種または２種を総
和で０―１．０の割合（モル比）で配合することが好適
である。
【００１２】すなわち、例えば、アルカリ金属酸化物，
アルカリ土類金属酸化物および鉛酸化物の総和を１ｍｏ
ｌとし、それに対し、二酸化ケイ素を１．０―４．０ｍ
ｏｌ、酸化ホウ素を０―１．０ｍｏｌ、酸化アルミを０
―１．０ｍｏｌ、酸化チタンと酸化ジルコニウムを０―
１．０ｍｏｌの範囲で調整配合することができる。
アルカリ土類金属酸化物および鉛酸化物の総和を１ｍｏ
ｌとし、それに対し、二酸化ケイ素を１．０―４．０ｍ
ｏｌ、酸化ホウ素を０―１．０ｍｏｌ、酸化アルミを０
―１．０ｍｏｌ、酸化チタンと酸化ジルコニウムを０―
１．０ｍｏｌの範囲で調整配合することができる。
【００１３】フリット粉末の粒子寸法は、直径１０μｍ
以下が望ましく、１μｍ以下であることが好ましい。直
径１０μｍ以上の場合、金属基複合材料の強度低下の原
因となる。
以下が望ましく、１μｍ以下であることが好ましい。直
径１０μｍ以上の場合、金属基複合材料の強度低下の原
因となる。
【００１４】また、フリット粉の添加量は、１０重量％
以下であることが好ましく、３重量％以下が好適であ
る。フリット粉の添加量が増加するに従って、プリフォ
ーム強度は向上するが、金属基複合材料の強度低下の原
因となるからである。
以下であることが好ましく、３重量％以下が好適であ
る。フリット粉の添加量が増加するに従って、プリフォ
ーム強度は向上するが、金属基複合材料の強度低下の原
因となるからである。
【００１５】本発明では、セラミックスウイスカーおよ
び／または繊維に粉末無機バインダーを添加・混合し、
２０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形した
後、加熱処理（６００〜１１００℃）してプリフォーム
を得る。
び／または繊維に粉末無機バインダーを添加・混合し、
２０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形した
後、加熱処理（６００〜１１００℃）してプリフォーム
を得る。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を挙げるが、本発明
はこれらの実施例等に限定されるものではない。
はこれらの実施例等に限定されるものではない。
【００１７】実施例１ ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ）ウイ
スカーのプリフォーム成形 無機バインダーのフリット粉末の組成を、ＳｉＯ2 を
１．６、Ｂ2 Ｏ3 を１．０、Ａｌ2 Ｏ3 を０．２０、Ｎ
ａ2 Ｏを０．５０、ＣａＯを０．２５、ＭｇＯを０．２
５（ｍｏｌ比）とした。
スカーのプリフォーム成形 無機バインダーのフリット粉末の組成を、ＳｉＯ2 を
１．６、Ｂ2 Ｏ3 を１．０、Ａｌ2 Ｏ3 を０．２０、Ｎ
ａ2 Ｏを０．５０、ＣａＯを０．２５、ＭｇＯを０．２
５（ｍｏｌ比）とした。
【００１８】ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ
2 Ｏ3 ）ウイスカー１００ｇに対し、直径１μｍの上記
フリット粉末を３ｇ添加し、均一混合・加圧成形・加熱
を行った。プリフォームは、フリット粉により硬化し、
後述する試験結果にも示されるように良好な特性を示し
た。
2 Ｏ3 ）ウイスカー１００ｇに対し、直径１μｍの上記
フリット粉末を３ｇ添加し、均一混合・加圧成形・加熱
を行った。プリフォームは、フリット粉により硬化し、
後述する試験結果にも示されるように良好な特性を示し
た。
【００１９】実施例２ 炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウイスカーのプリフォーム成形 無機バインダーのフリット粉末の組成を、ＳｉＯ2 を
２．６、Ｂ2 Ｏ3 を０．７６、Ａｌ2 Ｏ3 を０．４２、
Ｎａ2 Ｏを０．３４、ＣａＯを０．３４、ＭｇＯを０．
３１、Ｋ2 Ｏを０．０１（ｍｏｌ比）とした。
２．６、Ｂ2 Ｏ3 を０．７６、Ａｌ2 Ｏ3 を０．４２、
Ｎａ2 Ｏを０．３４、ＣａＯを０．３４、ＭｇＯを０．
３１、Ｋ2 Ｏを０．０１（ｍｏｌ比）とした。
【００２０】炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウイスカー１００ｇ
に対し、直径１μｍの上記フリット粉末を１ｇ添加し、
均一混合・加圧成形・加熱を行った。プリフォームは、
フリット粉により硬化し、後述する試験結果にも示され
るように良好な特性を示した。
に対し、直径１μｍの上記フリット粉末を１ｇ添加し、
均一混合・加圧成形・加熱を行った。プリフォームは、
フリット粉により硬化し、後述する試験結果にも示され
るように良好な特性を示した。
【００２１】実施例１，２で成形したプリフォームをＡ
Ｃ８Ａ合金と複合化し、溶湯圧力によるプリフォーム成
形率を測定した。また、比較のため、バインダーを添加
しないプリフォームについても測定を行った。
Ｃ８Ａ合金と複合化し、溶湯圧力によるプリフォーム成
形率を測定した。また、比較のため、バインダーを添加
しないプリフォームについても測定を行った。
【００２２】測定方法は、図１に示すように、プリフォ
ームを試験キャスト内に置き（左図）、溶湯を加圧して
導入し（中央図）、複合後（右図）のプリフォームの高
さＨ 2 と初期のプリフォーム高さＨ1 とから変形率を求
めた。
ームを試験キャスト内に置き（左図）、溶湯を加圧して
導入し（中央図）、複合後（右図）のプリフォームの高
さＨ 2 と初期のプリフォーム高さＨ1 とから変形率を求
めた。
【００２３】（１）複合化条件 溶湯温度 ７２０℃ 金型温度 ２５０℃ 溶湯圧力 ５００ｋｇｆ／ｃｍ2
【００２４】（２）変形率 変形率＝（Ｈ1 ―Ｈ2 ）／Ｈ1 （３）測定結果 測定結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】上記測定結果から明かなように、プリフォ
ーム強化に関し、バインダーが有効に働いていることが
了解される。
ーム強化に関し、バインダーが有効に働いていることが
了解される。
【００２７】
【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、脱水・乾燥工程を不要としてプリフォーム
成形時間が短縮され、完成プリフォームにおいて優れた
寸法精度を得ることができる金属基複合材料用プリフォ
ーム成形方法が提供される。なお、本発明では、フリッ
ト粉末の添加率等を調整することにより、プリフォーム
強度を調整し、金属と複合化したときの変形率もコント
ロールすることができる。
明によれば、脱水・乾燥工程を不要としてプリフォーム
成形時間が短縮され、完成プリフォームにおいて優れた
寸法精度を得ることができる金属基複合材料用プリフォ
ーム成形方法が提供される。なお、本発明では、フリッ
ト粉末の添加率等を調整することにより、プリフォーム
強度を調整し、金属と複合化したときの変形率もコント
ロールすることができる。
【図１】本発明により得られた金属基複合材料用プリフ
ォームの変形率の測定方法を説明する模式図である。
ォームの変形率の測定方法を説明する模式図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミックスウイスカー及び／又はセラ
ミックス繊維に、セラミックウイスカー及び／又はセラ
ミックス繊維の材質によって、SiO2を１．０〜４．０、
B2O3を０〜１．０、Al2O3を０〜１．０、Na2O、Li2O、C
aO、MgO、K2O及びPbOのうちの1種又は2種以上を総和で
１．０、そして、TiO2及び／又はZrO2を総和で０〜１．
０のモル比で配合したフリット粉末を添加した後、プレ
ス成形することよりなることを特徴とする金属基複合材
料用プリフォーム成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345800A JP3067432B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345800A JP3067432B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06192765A JPH06192765A (ja) | 1994-07-12 |
| JP3067432B2 true JP3067432B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=18379070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4345800A Expired - Fee Related JP3067432B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3067432B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3775893B2 (ja) | 1997-07-10 | 2006-05-17 | 本田技研工業株式会社 | プリフォーム及びその製造方法 |
| JP3315659B2 (ja) | 1998-01-30 | 2002-08-19 | マツダ株式会社 | 複合化用予備成形体及びその製造方法及び該予備成形体を用いた複合化部材 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4345800A patent/JP3067432B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06192765A (ja) | 1994-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0798280B1 (en) | Ceramic matrix composite and method of manufacturing the same | |
| US4888310A (en) | Pulverulent silicon nitride composition including oxidized silicon carbide whiskers | |
| JPH01103935A (ja) | 繊維強化複合材料およびその製造方法 | |
| JP2535768B2 (ja) | 高耐熱性複合材料 | |
| US5464583A (en) | Method for manufacturing whisker preforms and composites | |
| JP3067432B2 (ja) | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 | |
| JP3094148B2 (ja) | 軽量耐火物の製造方法 | |
| US3804650A (en) | Silicate binders | |
| JPH0881722A (ja) | Ｍｇ基部分強化複合部材の製造方法 | |
| JPH0647481B2 (ja) | 強化されたガラス状マトリックスを有する複合材料及びその製造方法 | |
| JPH0545556B2 (ja) | ||
| US4844848A (en) | Method for preparing Al2 O3 powder and products | |
| JPS62212258A (ja) | 鋳造用ノズルの製造方法 | |
| US5318860A (en) | Inorganic fiber sinter and process for producing same | |
| JPH06287070A (ja) | 複合強化セラミックス | |
| JPH0645477B2 (ja) | 酸素―窒素ガラス組成物、その先駆物質並びにガラス質セラミック及び複合材料の調製へのその応用 | |
| JP3661958B2 (ja) | 鋳造用耐火物 | |
| JPS61146735A (ja) | ガラス・セラミツクの製法 | |
| Xue et al. | A New SiC‐Whisker‐Reinforced Lithium Aluminosilicate Composite | |
| JP3082952B2 (ja) | 複合材料用プリフォームの製造方法 | |
| JPH05294733A (ja) | 窒化珪素−炭素繊維複合体およびその製造方法 | |
| EP0227019A2 (en) | Composite by compression | |
| JP3596086B2 (ja) | ガラス複合材料及びガラス複合粉末並びにそれらの製造方法 | |
| JPH09202670A (ja) | 多孔質セラミックス強化金属基複合材料およびその製造法 | |
| JPH0920532A (ja) | 高強度高靱性ガラス複合材料及びガラス複合粉末並びにそれらの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090519 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100519 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |