JP3102582B2 - 複合部材の製造方法 - Google Patents
複合部材の製造方法Info
- Publication number
- JP3102582B2 JP3102582B2 JP03193512A JP19351291A JP3102582B2 JP 3102582 B2 JP3102582 B2 JP 3102582B2 JP 03193512 A JP03193512 A JP 03193512A JP 19351291 A JP19351291 A JP 19351291A JP 3102582 B2 JP3102582 B2 JP 3102582B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite
- ceramic particles
- composite member
- ceramic
- particles
- 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
- Laminated Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合材料である金属、樹
脂、及び其他の材料に対し、セラミックス粒子をその表
面より加圧浸入させ、複合化率が部分的に異なるように
した複合材料とその製造方法に関する。
脂、及び其他の材料に対し、セラミックス粒子をその表
面より加圧浸入させ、複合化率が部分的に異なるように
した複合材料とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料に関し、次のような従来技術が
知られている。たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィ
スカーでプリフォームを製作し、これを金型内にセット
したあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォーム
に加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法
である。
知られている。たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィ
スカーでプリフォームを製作し、これを金型内にセット
したあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォーム
に加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法
である。
【０００３】また、ＳｉＣやＣなどの粒子を、完全溶
融、または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的攪拌
を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法が
ある。
融、または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的攪拌
を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法が
ある。
【０００４】さらにＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等
の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼
結等によって複合材料を製造する方法（粉末冶金法）が
広くおこなわれている。
の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼
結等によって複合材料を製造する方法（粉末冶金法）が
広くおこなわれている。
【０００５】また、ＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等
の粉末を混合し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、合
金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、粒子分散複
合材料とする方法（メカニカルアロイング法）がある。
の粉末を混合し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、合
金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、粒子分散複
合材料とする方法（メカニカルアロイング法）がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属又は樹
脂をマトリックスとしたセラミック粒子分散複合材料又
は部品に対し、その外表面からセラミックス粒子を侵入
させて、表層から内層に向けてその分散率即ち複合化率
を異にさせた材料又は部品（以下、部材という）を提供
しようとするもので、前記コンポキャスト法や、粉末冶
金法及びメカニカルアロイング法で製造する複合材料
は、材料全体に粒子等を均一に分散させたものであり、
前記のようにして、複合化率の異なる複合材料を製造し
た例はない。さらに粉末冶金法やメカニカルアロイング
法に用いる合金粉末は高価であり、完成品を得るまでの
工程が多くかかるとともに、製品形状が単純なものに限
られてしまうという問題点がある。
脂をマトリックスとしたセラミック粒子分散複合材料又
は部品に対し、その外表面からセラミックス粒子を侵入
させて、表層から内層に向けてその分散率即ち複合化率
を異にさせた材料又は部品（以下、部材という）を提供
しようとするもので、前記コンポキャスト法や、粉末冶
金法及びメカニカルアロイング法で製造する複合材料
は、材料全体に粒子等を均一に分散させたものであり、
前記のようにして、複合化率の異なる複合材料を製造し
た例はない。さらに粉末冶金法やメカニカルアロイング
法に用いる合金粉末は高価であり、完成品を得るまでの
工程が多くかかるとともに、製品形状が単純なものに限
られてしまうという問題点がある。
【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、前記問題点を解消するとともに、複合化率の異なる
複合部材と、その製造方法を提供することを目的とす
る。
で、前記問題点を解消するとともに、複合化率の異なる
複合部材と、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】本発明は、金属又は樹脂
をマトリックスとしたセラミック粒子分散複合部材であ
って、その表面層のセラミックス粒子の複合化率を高く
し、内部に向って複合化率が傾斜している部分を形成し
た複合部材である。また本発明はセラミックス粒子を加
圧型内に収容し、このセラミックス粒子層内に、セラミ
ック粒子分散複合部材を埋込み、これを前記セラミック
ス粒子層の外側から加圧して粒子分散複合部材表面にセ
ラミックス粒子を侵入させる複合部材の製造方法であ
る。さらにセラミックス粒子をカプセル内に収容し、こ
のセラミックス粒子層内にセラミック粒子分散複合部材
を埋込んでカプセルを密封したあと、このカプセル全体
に静水圧を加えて、複合部材表面にセラミックス粒子を
侵入させる複合材料の製造方法であり、これによって、
前記課題を解決した。
をマトリックスとしたセラミック粒子分散複合部材であ
って、その表面層のセラミックス粒子の複合化率を高く
し、内部に向って複合化率が傾斜している部分を形成し
た複合部材である。また本発明はセラミックス粒子を加
圧型内に収容し、このセラミックス粒子層内に、セラミ
ック粒子分散複合部材を埋込み、これを前記セラミック
ス粒子層の外側から加圧して粒子分散複合部材表面にセ
ラミックス粒子を侵入させる複合部材の製造方法であ
る。さらにセラミックス粒子をカプセル内に収容し、こ
のセラミックス粒子層内にセラミック粒子分散複合部材
を埋込んでカプセルを密封したあと、このカプセル全体
に静水圧を加えて、複合部材表面にセラミックス粒子を
侵入させる複合材料の製造方法であり、これによって、
前記課題を解決した。
【０００９】以下、本発明について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、たとえばＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 及び其他一般に利用されるセラミック
ス粒子を用いる。
ら詳細に説明する。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、たとえばＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 及び其他一般に利用されるセラミック
ス粒子を用いる。
【００１０】マトリックスの材料としては、予めセラミ
ックス粒子も分散してある複合材料を用いる。すなわ
ち、この粒子分散複合材料は母材としてＡｌ合金、Ｍｇ
合金及び其他慣用の金属及び合金の材料あるいは通常の
部材に採用されている一般の樹脂材料、及び其他の材料
を用い、これにセラミックス粒子を均一に分散させて、
複合材料としたものを用いる。
ックス粒子も分散してある複合材料を用いる。すなわ
ち、この粒子分散複合材料は母材としてＡｌ合金、Ｍｇ
合金及び其他慣用の金属及び合金の材料あるいは通常の
部材に採用されている一般の樹脂材料、及び其他の材料
を用い、これにセラミックス粒子を均一に分散させて、
複合材料としたものを用いる。
【００１１】まず、図１に示すように所定の温度に予熱
した加圧型１内の下パンチ２上に、前記セラミックス粒
子３を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子３
も、予め予熱しておく。これは後の工程において部品表
面へのセラミックス粒子の浸入を容易にするための処置
である。また、このセラミックス粒子は複合部分の強度
を確保するため、粒子径０．０１〜１００μｍの範囲の
ものを使用する。
した加圧型１内の下パンチ２上に、前記セラミックス粒
子３を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子３
も、予め予熱しておく。これは後の工程において部品表
面へのセラミックス粒子の浸入を容易にするための処置
である。また、このセラミックス粒子は複合部分の強度
を確保するため、粒子径０．０１〜１００μｍの範囲の
ものを使用する。
【００１２】次に、前記加圧型１内のセラミックス粒子
３内に所定の温度にした金属又は樹脂などからなる複合
材料の部品４を埋込む。また、セラミックス粒子３内に
前記部品４を埋込んでおいて、両者を同時に加熱する。
３内に所定の温度にした金属又は樹脂などからなる複合
材料の部品４を埋込む。また、セラミックス粒子３内に
前記部品４を埋込んでおいて、両者を同時に加熱する。
【００１３】次に、この部品４を埋込んだ加圧型１内の
セラミックス粒子３の上方から上パンチ５により、１０
〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品
４の全表面にセラミックス粒子３を浸入させる。結果と
して、部品表面に複合化率の異なる複合化層を有する部
品が得られる。なお、前記処理は部品の酸化を防止する
ため、真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよ
い。
セラミックス粒子３の上方から上パンチ５により、１０
〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品
４の全表面にセラミックス粒子３を浸入させる。結果と
して、部品表面に複合化率の異なる複合化層を有する部
品が得られる。なお、前記処理は部品の酸化を防止する
ため、真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよ
い。
【００１４】このように処理した部品４の表面層の様子
を図２に拡大して示す。便宜的に左半分に処理前、右半
分に処理後の状態を示す。最表層のａ部はセラミックス
粒子３が予め複合化してあるセラミックス粒子３０とと
もに高密度に複合した部分、ｂ部はａ部から内部に向っ
て、セラミックス粒子３の密度が徐々に小さくなってい
く部分、ｃ部は予め複合化してあるセラミックス粒子３
０のみの部分である。加える圧力、加圧時の温度及び時
間によってａ部の層厚さは変化し、このａ部の層厚さの
変化にともなってＢ部の層厚さも変化するが、通常、ａ
部とｂ部とはほぼ同じ層厚さとなる。
を図２に拡大して示す。便宜的に左半分に処理前、右半
分に処理後の状態を示す。最表層のａ部はセラミックス
粒子３が予め複合化してあるセラミックス粒子３０とと
もに高密度に複合した部分、ｂ部はａ部から内部に向っ
て、セラミックス粒子３の密度が徐々に小さくなってい
く部分、ｃ部は予め複合化してあるセラミックス粒子３
０のみの部分である。加える圧力、加圧時の温度及び時
間によってａ部の層厚さは変化し、このａ部の層厚さの
変化にともなってＢ部の層厚さも変化するが、通常、ａ
部とｂ部とはほぼ同じ層厚さとなる。
【００１５】次に、他の方法として図３に示すようにま
ず、後に加圧を受ける加圧用外筒（以下カプセルとす
る）７内にセラミックス粒子３を充填し、次いで金属又
は樹脂などの部品４をその内に埋込む。カプセル７は内
部を減圧し、密閉する。その後、このカプセルごと所定
の温度（１２００℃以下）として、１０〜１０，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧（ＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2 を
カプセル７の外側から与えて部品表面にセラミックス粒
子を押し込み複合化層を形成する。このようにして、前
記方法と同様に、図２に示すような複合化層が得られ
る。
ず、後に加圧を受ける加圧用外筒（以下カプセルとす
る）７内にセラミックス粒子３を充填し、次いで金属又
は樹脂などの部品４をその内に埋込む。カプセル７は内
部を減圧し、密閉する。その後、このカプセルごと所定
の温度（１２００℃以下）として、１０〜１０，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧（ＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2 を
カプセル７の外側から与えて部品表面にセラミックス粒
子を押し込み複合化層を形成する。このようにして、前
記方法と同様に、図２に示すような複合化層が得られ
る。
【００１６】以上の方法で製造した複合部材は、外層部
と内層部との複合化率が異なっているため傾斜した状態
で性質・機能が変化し、元の複合部材やマトリックス材
料より強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の優れた部材と
なる。また、必要があれば部品表面の一部にメッキ等を
施すことで、前記の複合化率の異なる複合部が部分的に
ない部品とすることができる。またｂ部の複合部が存在
することで応力や熱応力が境界部に集中せず、複合部は
剥離にも強くなる。
と内層部との複合化率が異なっているため傾斜した状態
で性質・機能が変化し、元の複合部材やマトリックス材
料より強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の優れた部材と
なる。また、必要があれば部品表面の一部にメッキ等を
施すことで、前記の複合化率の異なる複合部が部分的に
ない部品とすることができる。またｂ部の複合部が存在
することで応力や熱応力が境界部に集中せず、複合部は
剥離にも強くなる。
【００１７】なお、セラミックス粒子は、その形状、径
に特に制限はないが、製品の強度上から細かい方が望ま
しい。また、このセラミックス粒子は単一種類、単一径
のものに限らず、異なる種類、形状、径、及びこれらを
混合したものでもよい。さらに、それらの粒子とウィス
カーの混合物、またはウィスカー単独のものを使用して
もよい。
に特に制限はないが、製品の強度上から細かい方が望ま
しい。また、このセラミックス粒子は単一種類、単一径
のものに限らず、異なる種類、形状、径、及びこれらを
混合したものでもよい。さらに、それらの粒子とウィス
カーの混合物、またはウィスカー単独のものを使用して
もよい。
【００１８】
【実施例】１）３００℃に予熱してある前記加圧型１内
に、１μｍのＳｉＣ粒子を収容し、そのＳｉ粒子のなか
に、５５０℃に加熱しておいた１０μｍのＳｉＣ粒子を
１０mass％分散複合化してなるＪＩＳ ＡＤＣ１２のＡ
ｌ合金棒を埋没させ、上パンチ５により、２，０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を３０秒間加えた。このように
処理したＡｌ合金棒には、その表面のａ部及びｂ部の層
厚さが、およそ５００μｍある複合部が形成されてい
た。
に、１μｍのＳｉＣ粒子を収容し、そのＳｉ粒子のなか
に、５５０℃に加熱しておいた１０μｍのＳｉＣ粒子を
１０mass％分散複合化してなるＪＩＳ ＡＤＣ１２のＡ
ｌ合金棒を埋没させ、上パンチ５により、２，０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を３０秒間加えた。このように
処理したＡｌ合金棒には、その表面のａ部及びｂ部の層
厚さが、およそ５００μｍある複合部が形成されてい
た。
【００１９】２）ＪＩＳ ＳＰＣＣ軟鋼製カプセル（外
径φ２５、高さ３５）中に、１μｍのＳｉＣ粒子を充填
し、その内部に、１０μｍのＳｉＣ粒子を１０mass％分
散複合化してなるＪＩＳ ７４７５ Ａｌ合金棒を埋設
し、カプセル内部を１０-4ｔｏｒｒ程度に減圧後、溶接
して密閉した。更にその後、等方静水圧（ＨＩＰ）装置
により全体を４５０℃の温度に加熱しつつ、２，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧を２時間にわたって加え
た。この処理によって前記Ａｌ合金棒の表面のａ部及び
ｂ部の層厚さが１０μｍの複合部が形成できた。
径φ２５、高さ３５）中に、１μｍのＳｉＣ粒子を充填
し、その内部に、１０μｍのＳｉＣ粒子を１０mass％分
散複合化してなるＪＩＳ ７４７５ Ａｌ合金棒を埋設
し、カプセル内部を１０-4ｔｏｒｒ程度に減圧後、溶接
して密閉した。更にその後、等方静水圧（ＨＩＰ）装置
により全体を４５０℃の温度に加熱しつつ、２，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧を２時間にわたって加え
た。この処理によって前記Ａｌ合金棒の表面のａ部及び
ｂ部の層厚さが１０μｍの複合部が形成できた。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、部材の表層部と内部に
かけて次第にその部材の性質が傾斜して変化する複合部
材がえられる。そのため、特に応力や熱応力の集中を少
なくできる。また、元の複合部材やマトリックス材料よ
り、強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の点で優れた複合
部材がえられる。
かけて次第にその部材の性質が傾斜して変化する複合部
材がえられる。そのため、特に応力や熱応力の集中を少
なくできる。また、元の複合部材やマトリックス材料よ
り、強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の点で優れた複合
部材がえられる。
【図１】本発明に係る製造方法の実施要領の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る製造方法で製造した複合部材拡大
した断面説明図である。
した断面説明図である。
【図３】本発明に係る製造方法の他の実施要領の説明図
である。
である。
１ 加圧型 ２ 下パンチ ３ セラミックス ４ 部品 ５ 上パンチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−217246（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−288029（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−8709（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 C04B 41/80 - 41/91
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス粒子を加圧型内に収容し、
このセラミックス粒子層内に、金属又は樹脂をマトリッ
クスとしたセラミック粒子分散複合部材を埋込み、前記
セラミックス粒子層の外側から加圧して上記複合部材表
面にセラミックス粒子を侵入させることを特徴とする複
合部材の製造方法。 - 【請求項２】 セラミックス粒子をカプセル内に収容
し、このセラミックス粒子層内に金属又は樹脂をマトリ
ックスとしたセラミック粒子分散複合部材を埋込んでカ
プセルを密封したあと、このカプセル全体に静水圧を加
えて、上記複合部材表面にセラミックス粒子を侵入させ
ることを特徴とする複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03193512A JP3102582B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03193512A JP3102582B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 複合部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0516269A JPH0516269A (ja) | 1993-01-26 |
| JP3102582B2 true JP3102582B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=16309297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03193512A Expired - Fee Related JP3102582B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102582B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-08 JP JP03193512A patent/JP3102582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0516269A (ja) | 1993-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0347903A (ja) | 粉末のアルミニウム及びアルミニウム合金の高密度化 | |
| JP2849710B2 (ja) | チタン合金の粉末成形法 | |
| JPH0413822A (ja) | 部分的複合部材の製造方法 | |
| JP3380892B2 (ja) | Ｔｉ−Ａｌ合金および同合金の製造方法ならびに同合金の接合方法 | |
| JP3102582B2 (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JP3097190B2 (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JPS6021306A (ja) | 複合強化部材の製造方法 | |
| JP3070781B2 (ja) | 複合部材の複合化層厚の制御方法 | |
| JP3173665B2 (ja) | 複合部材とその製造方法 | |
| JP3120522B2 (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JPS63247321A (ja) | Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物部材の成形法 | |
| JPH0533015A (ja) | 複合部材とその製造方法 | |
| JP3010714B2 (ja) | 粒子分散型複合材料の製造方法 | |
| JPH0533014A (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JP2936695B2 (ja) | アルミニウム合金の粉末鍛造方法 | |
| JPH05117872A (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JP3104244B2 (ja) | 粒子分散型複合材料とその製造方法 | |
| JPH05214556A (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JPH06212398A (ja) | 複合材料とその製造方法 | |
| JPS61159540A (ja) | 繊維強化金属材の製法 | |
| JP2928821B2 (ja) | 高密度クロム系サーメット焼結体の製造方法 | |
| JPH05230507A (ja) | 複合部材と、その製造方法 | |
| JPH05117007A (ja) | 複合部材とその製造方法 | |
| JPS62278240A (ja) | Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物部材の成形法 | |
| JP3123114B2 (ja) | 高精度アルミニウム合金部品の製造方法 |
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 (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090825 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090825 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100825 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |