JPH01147031A - 金属マトリックス複合品の製造方法 - Google Patents
金属マトリックス複合品の製造方法Info
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- JPH01147031A JPH01147031A JP63266998A JP26699888A JPH01147031A JP H01147031 A JPH01147031 A JP H01147031A JP 63266998 A JP63266998 A JP 63266998A JP 26699888 A JP26699888 A JP 26699888A JP H01147031 A JPH01147031 A JP H01147031A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、金属マトリックス複合材料の製造、より詳し
くは、かかる複合材料において使用する強化材料の予備
成形物に関する。
くは、かかる複合材料において使用する強化材料の予備
成形物に関する。
（従来の技術）
金属マトリックス複合材料（ＭＭＣ）のうち、商業上使
用されている重要なものとしてアルミニウム及びその合
金の繊維強化物、特に、アルミニウム−シリコン合金が
ある。最もよく行われる金属マトリックス複合材料の製
造方法のひとつに、溶融浸透法がある。本方法において
は、好ましくは繊維性アルミナ強化材料よりなる予備成
型物に加圧下で液体金属を浸透せしめる。したがって、
予備成形物はその物理的結合性を維持する必要がある。
用されている重要なものとしてアルミニウム及びその合
金の繊維強化物、特に、アルミニウム−シリコン合金が
ある。最もよく行われる金属マトリックス複合材料の製
造方法のひとつに、溶融浸透法がある。本方法において
は、好ましくは繊維性アルミナ強化材料よりなる予備成
型物に加圧下で液体金属を浸透せしめる。したがって、
予備成形物はその物理的結合性を維持する必要がある。
即ち、浸透工程中は破壊されない必要がある。
これを達成するために強化材料のチョップ化繊維を５ｉ
ｎｓベースの懸濁液のような結合剤にて被覆し、濾過し
てケーキとなし、焼成して水分を除去して剛性予備成形
物を形成する。
ｎｓベースの懸濁液のような結合剤にて被覆し、濾過し
てケーキとなし、焼成して水分を除去して剛性予備成形
物を形成する。
このように形成した剛性予備成形物は固体Ｓ２Ｏｗを含
有し、浸透液体アルミニウムは上記Ｓｈｏｗと反応し、
フリーシリコンに還元する。この結果、繊維の近傍に大
きなシリコン粒子が形成されることになる。これら大き
なシリコンは物理的性質が劣り、複合品の極限性能を減
退させる。金属マトリックス複合材料を使用する多くの
場合、この特性損失は受忍できるものである。しかしな
がら、熱疲労を考慮しなければならない高圧力状況にお
いて複合材料を使用する場合、このような特性損失を容
認することはできない。
有し、浸透液体アルミニウムは上記Ｓｈｏｗと反応し、
フリーシリコンに還元する。この結果、繊維の近傍に大
きなシリコン粒子が形成されることになる。これら大き
なシリコンは物理的性質が劣り、複合品の極限性能を減
退させる。金属マトリックス複合材料を使用する多くの
場合、この特性損失は受忍できるものである。しかしな
がら、熱疲労を考慮しなければならない高圧力状況にお
いて複合材料を使用する場合、このような特性損失を容
認することはできない。
数年前から添加物を使用することにより約５〜１５％シ
リコンを含むアルミニウム−シリコン合金において微細
な共融構造が得られ、これによりかかる合金の機械的性
質が向上することが知られている。例えば、アルミニウ
ム−シリコン合金における添加物としてナトリウムまた
はストロンチウムのようなアルカリ金属およびアルカリ
土類金属を使用することは知られている。溶湯に化学添
加剤を加えると、凝固過程における成長速度に影響し、
シリコンサイズが減少し、合金のミクロ構造が改質され
る。そのため、同様に、ナトリウムおよびストロンチウ
ムのような添加剤が金属マトリックス複合品の金属マト
リックスミクロ構造を改質するものと期待されるが、溶
湯が繊維予備成形されたＳｉＯ！で結合された強化材を
含むと、金属マトリックス複合品のミクロ構造の改質に
はナトリウムおよびストロンチウムは全（効果がない。
リコンを含むアルミニウム−シリコン合金において微細
な共融構造が得られ、これによりかかる合金の機械的性
質が向上することが知られている。例えば、アルミニウ
ム−シリコン合金における添加物としてナトリウムまた
はストロンチウムのようなアルカリ金属およびアルカリ
土類金属を使用することは知られている。溶湯に化学添
加剤を加えると、凝固過程における成長速度に影響し、
シリコンサイズが減少し、合金のミクロ構造が改質され
る。そのため、同様に、ナトリウムおよびストロンチウ
ムのような添加剤が金属マトリックス複合品の金属マト
リックスミクロ構造を改質するものと期待されるが、溶
湯が繊維予備成形されたＳｉＯ！で結合された強化材を
含むと、金属マトリックス複合品のミクロ構造の改質に
はナトリウムおよびストロンチウムは全（効果がない。
（発明の目的）
本発明は、シリコンが予備成形物から実質的に除去され
た複合材料鋳造品の成形方法を提供することを目的とす
る。
た複合材料鋳造品の成形方法を提供することを目的とす
る。
（発明の構成）
本発明は、５ｉＯｚに代え、結合剤としてコロイドアル
ミナを使用して強化繊維を違いに結合させることにより
満足できる予備成形物を製造できることを見いだして完
成したもので、この予備成形物は液体アルミニウムを浸
透させると、予備成形物中に５ｉｎ２が存在しないこと
によりＳｉｎ、の分解によるフリーシリコンがない複合
品が形成されることになる。それ以上に、浸透熔融体が
シリコンを含有する合金であると、予備成形物の繊維に
おいてシリコン層が優先的に核化しない複合品を得るこ
とになる。本発明に係る予備成形物を使用することによ
り、公知の改質剤を含有するアルミニウム−シリコン合
金熔融体が予備成形物に浸透して、共融混合物凝固中に
熔融体のシリコンにより達成される粒子サイズを減少さ
せると、高品位の複合鋳造品が得られる。
ミナを使用して強化繊維を違いに結合させることにより
満足できる予備成形物を製造できることを見いだして完
成したもので、この予備成形物は液体アルミニウムを浸
透させると、予備成形物中に５ｉｎ２が存在しないこと
によりＳｉｎ、の分解によるフリーシリコンがない複合
品が形成されることになる。それ以上に、浸透熔融体が
シリコンを含有する合金であると、予備成形物の繊維に
おいてシリコン層が優先的に核化しない複合品を得るこ
とになる。本発明に係る予備成形物を使用することによ
り、公知の改質剤を含有するアルミニウム−シリコン合
金熔融体が予備成形物に浸透して、共融混合物凝固中に
熔融体のシリコンにより達成される粒子サイズを減少さ
せると、高品位の複合鋳造品が得られる。
したがって１、本発明によれば、結合剤としてコロイド
アルミナを使用してランダム方向性強化繊維をを互いに
結合させた新規予備成形物が提供される。強化繊維とし
ては５ａｆｆ’ｉｌ（登録商標）繊維のようなδ−アル
ミナ繊維が望ましい。いかなるコロイドアルミナを使用
することもできるが、摩砕機のグライジング中に形成さ
れるチップアルミナ水和生成物が好ましい。このコロイ
ドアルミナはｐＨ２〜４で、プソイドベーマイト様構造
を有し、５００〜５５０°Ｃで焼成すると、ガンマアル
ミナ構造を示す。この予備成形物はチョツプドアルミナ
繊維をコロイドアルミナ水溶液と混合させることにより
製造することができ、このスラリーを濾過してケーキを
形成し、これを焼成して水分を除去し、剛性予備成形物
を形成する。
アルミナを使用してランダム方向性強化繊維をを互いに
結合させた新規予備成形物が提供される。強化繊維とし
ては５ａｆｆ’ｉｌ（登録商標）繊維のようなδ−アル
ミナ繊維が望ましい。いかなるコロイドアルミナを使用
することもできるが、摩砕機のグライジング中に形成さ
れるチップアルミナ水和生成物が好ましい。このコロイ
ドアルミナはｐＨ２〜４で、プソイドベーマイト様構造
を有し、５００〜５５０°Ｃで焼成すると、ガンマアル
ミナ構造を示す。この予備成形物はチョツプドアルミナ
繊維をコロイドアルミナ水溶液と混合させることにより
製造することができ、このスラリーを濾過してケーキを
形成し、これを焼成して水分を除去し、剛性予備成形物
を形成する。
予備成形物の嵩密度は広い制限範囲内で調整可能であり
、典型的には、圧縮圧を適当に選択して約５〜５０％の
成分繊維の範囲にわたる。圧縮圧は穿孔壁またはスクリ
ーンに対して繊維スラリーを真空吸引するかおよび／ま
たはプレスにて与えるようにすることができる。これら
予備成形物は充分な強度に発達し、充分な形状保持性お
よび操作時の寸法安定性を与えるだけでなく、１００ｐ
、 ｓ、 ｉオーダーの浸透圧および３０００ｐ、 ｓ
、 ｉ、二次浸透静水圧に対し寸法または全孔容積の有
意量の変化なく、耐えることができる。
、典型的には、圧縮圧を適当に選択して約５〜５０％の
成分繊維の範囲にわたる。圧縮圧は穿孔壁またはスクリ
ーンに対して繊維スラリーを真空吸引するかおよび／ま
たはプレスにて与えるようにすることができる。これら
予備成形物は充分な強度に発達し、充分な形状保持性お
よび操作時の寸法安定性を与えるだけでなく、１００ｐ
、 ｓ、 ｉオーダーの浸透圧および３０００ｐ、 ｓ
、 ｉ、二次浸透静水圧に対し寸法または全孔容積の有
意量の変化なく、耐えることができる。
更に、本発明によれば、共融混合物凝固におけるシリコ
ンにより達成される粒子サイズを減少させるために改質
剤を含むアルミニウム−シリコン合金マトリックスとマ
トリックス中に組み込まれたＡｌａ０３ｍ維を互いに結
合してなる予備成形物からなる複合鋳造品を形成する方
法を提供するもので、コロイドアルミナによりＡＩ２Ｏ
３繊維を互いに結合させることにより、非常に優れた物
理的性質を有する複合鋳造品を、予備成形物に加圧下に
改質されたアルミニウム−シリコン合金の熔融体を浸透
させ、形成される複合品を冷却することにより固化させ
ることにより製造することができる。
ンにより達成される粒子サイズを減少させるために改質
剤を含むアルミニウム−シリコン合金マトリックスとマ
トリックス中に組み込まれたＡｌａ０３ｍ維を互いに結
合してなる予備成形物からなる複合鋳造品を形成する方
法を提供するもので、コロイドアルミナによりＡＩ２Ｏ
３繊維を互いに結合させることにより、非常に優れた物
理的性質を有する複合鋳造品を、予備成形物に加圧下に
改質されたアルミニウム−シリコン合金の熔融体を浸透
させ、形成される複合品を冷却することにより固化させ
ることにより製造することができる。
優れた複合品はＡｌ−８ｉ合金用添加剤としてナトリウ
ムまたはストロンチウムのようなアルカリ金属またはア
ルカリ土類金属を通常量使用することにより得ることが
できる。この目的のため、典型的なアルミニウムシリコ
ン合金は約５〜１５重量％のシリコンを含有し、０．０
３〜０．０７重量％のストロンチウムを添加するか約０
．０００５〜０．００Ｌ重量％のナトリウムを添加して
改質するのが典型的である。
ムまたはストロンチウムのようなアルカリ金属またはア
ルカリ土類金属を通常量使用することにより得ることが
できる。この目的のため、典型的なアルミニウムシリコ
ン合金は約５〜１５重量％のシリコンを含有し、０．０
３〜０．０７重量％のストロンチウムを添加するか約０
．０００５〜０．００Ｌ重量％のナトリウムを添加して
改質するのが典型的である。
本発明に係る被覆された予備成形物の使用はロイド及び
ギヤラノールトによる１９８８年６月１５日に公開され
たヨーロッパ特許公開第２７１２２２号複合鋳造材料の
製造方法を使用すると、特に効果的である。
ギヤラノールトによる１９８８年６月１５日に公開され
たヨーロッパ特許公開第２７１２２２号複合鋳造材料の
製造方法を使用すると、特に効果的である。
以下、実施例に基づき、詳細に説明するが、本発明を制
限するものでない。
限するものでない。
（実施例）
強化材料の予備成形物は、直径３μｍのアルミナ繊維（
ＩＣ■から入手可能、商品名５ａｆｆｉｌ）から調製し
た。この繊維は約２００μｍの長さに切断し、コロイド
アルミニウム５重量％と５ａｒｆｉｌ繊維１００ｇ／１
２を含有する水性スラリーを形成した。コロイドアルミ
ナは摩砕機のグライジング中に形成されるチップアルミ
ナ水和生成物で、ｐ Ｈは２〜４で、プソイドベーマイ
ト様構造を有し、５００〜５５０°Ｃて焼成すると、ガ
ンマアルミナ構造を示す。
ＩＣ■から入手可能、商品名５ａｆｆｉｌ）から調製し
た。この繊維は約２００μｍの長さに切断し、コロイド
アルミニウム５重量％と５ａｒｆｉｌ繊維１００ｇ／１
２を含有する水性スラリーを形成した。コロイドアルミ
ナは摩砕機のグライジング中に形成されるチップアルミ
ナ水和生成物で、ｐ Ｈは２〜４で、プソイドベーマイ
ト様構造を有し、５００〜５５０°Ｃて焼成すると、ガ
ンマアルミナ構造を示す。
このスラリーを混合し、吸引フィルタに注ぎ、被覆され
た繊維ケーキを形成する。このケーキをオーブン内に置
き、５００°Ｃで４時間加熱して水分を除去し、高さ３
０ｍｍ、直径７０ｍｍの３０８ｆｆｉ％の剛性予備成形
物を製造する。さらに、２時間１ｏｏｏ’ｃで燃焼させ
、水和物の残留水を除去する。
た繊維ケーキを形成する。このケーキをオーブン内に置
き、５００°Ｃで４時間加熱して水分を除去し、高さ３
０ｍｍ、直径７０ｍｍの３０８ｆｆｉ％の剛性予備成形
物を製造する。さらに、２時間１ｏｏｏ’ｃで燃焼させ
、水和物の残留水を除去する。
上記予備成形物を８００°Ｃに加熱し、５００’Ｃに予
熱した直径７５ｍｍの押型に投入し、高純度アルミニウ
ム（アルキャン９９．８７％）を加熱した予備成形物上
部に直ちに注入し、冷えたラム（２５°Ｃ）を使用して
熔融アルミニウムを多孔質予備成形物に強制した。浸透
圧力は呼称２ＱＭＰａであって、予備成形物を完全に浸
透させるのに充分量の溶融体を使用し、予備成形物の上
方および下方に自由なマトリックスアルミニウムを有す
る複合材料を得ることができた。このように形成された
複合材料を冷却して凝固させ、所望の複合鋳造品を得た
。得られた複合鋳造品の断面は、光学顕微鏡、走査電子
顕微鏡、差動走査熱量計による金属顕微鏡試験に付し、
観察したが、大きなシリコン粒子は見られなかった。
熱した直径７５ｍｍの押型に投入し、高純度アルミニウ
ム（アルキャン９９．８７％）を加熱した予備成形物上
部に直ちに注入し、冷えたラム（２５°Ｃ）を使用して
熔融アルミニウムを多孔質予備成形物に強制した。浸透
圧力は呼称２ＱＭＰａであって、予備成形物を完全に浸
透させるのに充分量の溶融体を使用し、予備成形物の上
方および下方に自由なマトリックスアルミニウムを有す
る複合材料を得ることができた。このように形成された
複合材料を冷却して凝固させ、所望の複合鋳造品を得た
。得られた複合鋳造品の断面は、光学顕微鏡、走査電子
顕微鏡、差動走査熱量計による金属顕微鏡試験に付し、
観察したが、大きなシリコン粒子は見られなかった。
本発明は、特に上述した方法及び実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他
の方法で実施し得るものである。
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他
の方法で実施し得るものである。
特許出願人 アルキャン・インターナショナル・リミテ
ッド
ッド
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、共融混合物凝固に際し、シリコンにより到達する粒
子サイズを減少させるために改質剤を含有するアルミニ
ウム−シリコン合金マトリックスと、マトリックスに組
み込まれる互いに結合したＡｌ＿２Ｏ＿３繊維の予備成
形物とからなり、上記強化繊維予備成形物に加圧下に上
記合金の熔融体を浸透せしめ、これにより形成された複
合品を冷却することにより凝固させる複合鋳造品の形成
にあたり、コロイドアルミニウムにより互いに結合させ
た繊維からなる予備成形物を使用することを特徴とする
金属マトリックス複合品の製造方法。 ２、上記改質剤がストロンチウムまたはナトリウムであ
る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、上記合金が約５〜１５重量％のシリコンを含む特許
請求の範囲第１項記載の方法。 ４、結合剤としてコロイドアルミニウムにより互いに結
合されたランダム方向性アルミナ繊維の多孔質物体から
なる金属マトリックス用強化繊維の剛性予備成形物。 ５、成分繊維の密度が約５〜５０嵩密度を有する特許請
求の範囲第４項記載の剛性予備成形物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA549,758 | 1987-10-20 | ||
| CA549758 | 1987-10-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01147031A true JPH01147031A (ja) | 1989-06-08 |
Family
ID=4136686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63266998A Pending JPH01147031A (ja) | 1987-10-20 | 1988-10-20 | 金属マトリックス複合品の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0313271A1 (ja) |
| JP (1) | JPH01147031A (ja) |
| KR (1) | KR890006842A (ja) |
| BR (1) | BR8805398A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06322458A (ja) * | 1992-01-23 | 1994-11-22 | Isolite Kogyo Kk | 軽金属複合強化用繊維質プリフォームとその製造方法 |
Families Citing this family (6)
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| DK336689D0 (da) * | 1989-07-06 | 1989-07-06 | Risoe Forskningscenter | Fremstilling af materialer |
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| CN112301257A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-02-02 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 一种铝合金管材生产方法 |
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| CA1213157A (en) * | 1981-12-02 | 1986-10-28 | Kohji Yamatsuta | Process for producing fiber-reinforced metal composite material |
| JPS61279646A (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-10 | Toyota Motor Corp | アルミナ短繊維強化アルミニウム合金 |
-
1988
- 1988-10-13 EP EP88309592A patent/EP0313271A1/en not_active Withdrawn
- 1988-10-19 BR BR8805398A patent/BR8805398A/pt unknown
- 1988-10-19 KR KR1019880013723A patent/KR890006842A/ko not_active Application Discontinuation
- 1988-10-20 JP JP63266998A patent/JPH01147031A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR890006842A (ko) | 1989-06-16 |
| BR8805398A (pt) | 1989-06-20 |
| EP0313271A1 (en) | 1989-04-26 |
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