JPH01149933A - 筒状繊維強化金属複合材料の製造方法 - Google Patents
筒状繊維強化金属複合材料の製造方法Info
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- JPH01149933A JPH01149933A JP30803887A JP30803887A JPH01149933A JP H01149933 A JPH01149933 A JP H01149933A JP 30803887 A JP30803887 A JP 30803887A JP 30803887 A JP30803887 A JP 30803887A JP H01149933 A JPH01149933 A JP H01149933A
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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）
この発明は、高圧鋳造法によって、強化繊維として炭素
繊維を含む、筒状の、繊維強化金属複合材料（ＦＲＭ）
を製造する方法に関する。
繊維を含む、筒状の、繊維強化金属複合材料（ＦＲＭ）
を製造する方法に関する。
（従来の技術）
筒状のＦＲＭ＠’１１４造する方法はいろいろあるが、
そのひとつに高圧鋳造法がある。この方法は、中子の周
りに強化繊維の集合体を配置して金型にいれ、その金型
にマトリクスとなる金属の溶湯を注ぎ込み、プランジャ
ーで加圧して集合体に含浸し、凝固させた後、脱型する
ものである。
そのひとつに高圧鋳造法がある。この方法は、中子の周
りに強化繊維の集合体を配置して金型にいれ、その金型
にマトリクスとなる金属の溶湯を注ぎ込み、プランジャ
ーで加圧して集合体に含浸し、凝固させた後、脱型する
ものである。
ところで、そのような方法によるＦＲＭに、長手方向に
おける強度や弾性率を発現させたい場合には、集合体を
、強化繊維の全部または一部をその繊維軸が中子の軸方
向になるように配置する。
おける強度や弾性率を発現させたい場合には、集合体を
、強化繊維の全部または一部をその繊維軸が中子の軸方
向になるように配置する。
しかるに、集合体が、炭素繊維からなっていたり、ある
いは炭素繊維を一部に含むものでおる場合には、炭素繊
維は熱線膨張率がほとんど零ないしは負であるため、Ｆ
ＲＭの、冷却時における、炭素ｍ維の繊維軸方向、つま
り中子の軸方向における熱収縮が中子ヤ金型のそれにく
らべて著しく小さくなり、中子や金型から圧縮応力を受
けて破壊したり、破壊しないまでも割れてしまうという
問題がたびたび起こっている。
いは炭素繊維を一部に含むものでおる場合には、炭素繊
維は熱線膨張率がほとんど零ないしは負であるため、Ｆ
ＲＭの、冷却時における、炭素ｍ維の繊維軸方向、つま
り中子の軸方向における熱収縮が中子ヤ金型のそれにく
らべて著しく小さくなり、中子や金型から圧縮応力を受
けて破壊したり、破壊しないまでも割れてしまうという
問題がたびたび起こっている。
（発明が解決しようとする問題点）
この発明の目的は、従来の方法の上述した問題点を解決
し、冷却時に、破壊したり割れたりするのを防止するこ
とができる、筒状繊維強化金属複合材料の製造方法を提
供するにおる。
し、冷却時に、破壊したり割れたりするのを防止するこ
とができる、筒状繊維強化金属複合材料の製造方法を提
供するにおる。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するために、この発明においては、中子
の周りに、引張弾性率が少なくとも２６トン／ｍｍ２で
、かつ引張破断伸びが１．０％以上であり、しかも繊維
軸が前記中子の軸方向になる炭素繊維を少なくとも含む
強化繊維集合体を配置して金型に入れ、その金型にマト
リクスとなる金属の溶湯を注ぎ込み、その溶湯を加圧し
て前記集合体に含浸し、凝固させることを特徴とする筒
状繊維強化金属複合材料の製造方法が提供される。
の周りに、引張弾性率が少なくとも２６トン／ｍｍ２で
、かつ引張破断伸びが１．０％以上であり、しかも繊維
軸が前記中子の軸方向になる炭素繊維を少なくとも含む
強化繊維集合体を配置して金型に入れ、その金型にマト
リクスとなる金属の溶湯を注ぎ込み、その溶湯を加圧し
て前記集合体に含浸し、凝固させることを特徴とする筒
状繊維強化金属複合材料の製造方法が提供される。
この発明において、筒状とは、半径にくらべて長さが相
当長い中空状をいう。横断面形状は、円形であるのが普
通であるが、それに限定されるものではなく、他の形状
、たとえば四角形や楕円形などであっても構わない。
当長い中空状をいう。横断面形状は、円形であるのが普
通であるが、それに限定されるものではなく、他の形状
、たとえば四角形や楕円形などであっても構わない。
また、この発明において、炭素繊維をその繊維軸が中子
の軸方向になるようにするということは、繊維軸が中子
の軸と正しく一致するするようにする場合はもちろん、
繊維軸が中子の軸に対して±２０’の範囲内になるよう
にする場合も含むものである。すなわち、±２０’の範
囲内であれば、炭素繊維は、実質的には中子の軸方向で
あるといって差し支えない。
の軸方向になるようにするということは、繊維軸が中子
の軸と正しく一致するするようにする場合はもちろん、
繊維軸が中子の軸に対して±２０’の範囲内になるよう
にする場合も含むものである。すなわち、±２０’の範
囲内であれば、炭素繊維は、実質的には中子の軸方向で
あるといって差し支えない。
この発明をさらに詳細に説明するに、この発明において
は、強化繊維の集合体が必ず炭素繊維を含んでいるが、
繊維軸が中子の軸方向になる炭素繊維としては、引張弾
性率が２６トン／ｍｍ２以上のものを用いる。引張弾性
率が２６トン／ｍｍ２未満の炭素繊維は、剛性が低いた
めに、マトリクスとなる金属の溶湯を含浸するときに座
屈しやすく、また、網状平面内における炭素原子の配向
が十分に進んでいないために、特にアルミニウム合金を
マトリクスとする場合にアルミニウムとの反応を生じや
すくなる。
は、強化繊維の集合体が必ず炭素繊維を含んでいるが、
繊維軸が中子の軸方向になる炭素繊維としては、引張弾
性率が２６トン／ｍｍ２以上のものを用いる。引張弾性
率が２６トン／ｍｍ２未満の炭素繊維は、剛性が低いた
めに、マトリクスとなる金属の溶湯を含浸するときに座
屈しやすく、また、網状平面内における炭素原子の配向
が十分に進んでいないために、特にアルミニウム合金を
マトリクスとする場合にアルミニウムとの反応を生じや
すくなる。
また、この発明においては、繊維軸が中子の軸方向にな
る炭素繊維として、引張破断伸びが１゜０％以上でおる
ものを選択、使用する。引張破断伸びが１．０％未満の
炭素繊維を使用すると、ＦＲＭを製造後、冷却するとき
に、ＦＲＭが、中子ヤ金型の熱収縮に伴う圧縮応力を受
けて破壊したり、割れたりするようになる。引張破断伸
びが１゜０％以上の炭素繊維を使用すれば、そのような
炭素繊維は比較的しなやかで上述した応力をよく吸収す
るので、破壊や割れを防止することができるようになる
。なお、筒状の場合には、概して肉厚が薄く、しかも冷
却過程において金型と中子の双方から圧縮応力を受ける
ために上述した破壊や割れができやすいのであるが、中
実棒状の場合には、一般に相当の厚みがあるうえに、中
子を使用しないために圧縮応力は金型のみから受けるこ
とになり、破壊や割れはほとんど問題にならない。
る炭素繊維として、引張破断伸びが１゜０％以上でおる
ものを選択、使用する。引張破断伸びが１．０％未満の
炭素繊維を使用すると、ＦＲＭを製造後、冷却するとき
に、ＦＲＭが、中子ヤ金型の熱収縮に伴う圧縮応力を受
けて破壊したり、割れたりするようになる。引張破断伸
びが１゜０％以上の炭素繊維を使用すれば、そのような
炭素繊維は比較的しなやかで上述した応力をよく吸収す
るので、破壊や割れを防止することができるようになる
。なお、筒状の場合には、概して肉厚が薄く、しかも冷
却過程において金型と中子の双方から圧縮応力を受ける
ために上述した破壊や割れができやすいのであるが、中
実棒状の場合には、一般に相当の厚みがあるうえに、中
子を使用しないために圧縮応力は金型のみから受けるこ
とになり、破壊や割れはほとんど問題にならない。
そのような炭素繊維を少なくとも含む集合体は、繊維を
一方向に引き揃え、必要に応じて炭素やシリカなどのバ
インダで結着して形態保持性を付与したようなものであ
る。
一方向に引き揃え、必要に応じて炭素やシリカなどのバ
インダで結着して形態保持性を付与したようなものであ
る。
もつとも、集合体は、中子の軸方向以外の方向に配向さ
れる炭素繊維を含んでいてもよい。そのような方向に配
向される炭素繊維は、どのようなものであってもよく、
引張弾性率が少なくとも２６トン／ｍｍ２で、かつ引張
破断伸びが１．０％以上である必要はない。また、集合
体は、用途等に応じた任意の配向方向をもつ、炭素繊維
以外の、たとえばボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミ
ナ繊維等の他の強化繊維を含んでいてもよい。たとえば
、繊維軸が中子の軸方向になる上述した炭素繊維に加え
て、その外側に、炭素繊維や他の強化繊維の連続繊維や
織物を巻き付けたりしたようなものでおってもよい。集
合体は、要するに、引張弾性率が少なくとも２６トン／
ｍｍ２で、かつ引張破断伸びが１．０％以上であり、し
かも繊維軸が中子の軸方向になる炭素繊維を含んでいれ
ばよい。
れる炭素繊維を含んでいてもよい。そのような方向に配
向される炭素繊維は、どのようなものであってもよく、
引張弾性率が少なくとも２６トン／ｍｍ２で、かつ引張
破断伸びが１．０％以上である必要はない。また、集合
体は、用途等に応じた任意の配向方向をもつ、炭素繊維
以外の、たとえばボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミ
ナ繊維等の他の強化繊維を含んでいてもよい。たとえば
、繊維軸が中子の軸方向になる上述した炭素繊維に加え
て、その外側に、炭素繊維や他の強化繊維の連続繊維や
織物を巻き付けたりしたようなものでおってもよい。集
合体は、要するに、引張弾性率が少なくとも２６トン／
ｍｍ２で、かつ引張破断伸びが１．０％以上であり、し
かも繊維軸が中子の軸方向になる炭素繊維を含んでいれ
ばよい。
中子としては、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、チタ
ンなどの単体金属や、これら単体金属の少なくとも１種
を主成分とする合金などを使用する。
ンなどの単体金属や、これら単体金属の少なくとも１種
を主成分とする合金などを使用する。
マトリクスとなる金属は、ＦＲＭのマトリクス金属とし
て、通常、使用されている、たとえばアルミニウム、マ
グネシウム、錫、鉛、亜鉛などの単体金属や、そのよう
な単体金属の少なくとも１種を主成分とする合金のよう
なものである。
て、通常、使用されている、たとえばアルミニウム、マ
グネシウム、錫、鉛、亜鉛などの単体金属や、そのよう
な単体金属の少なくとも１種を主成分とする合金のよう
なものである。
さて、この発明においては、中子の周りに上記集合体を
配置して金型に入れ、その金型にマトリクスとなる金属
の溶湯を注ぎ込み、その溶湯を加圧して集合体に含浸し
、凝固させ、脱型することによってＦＲＭを得る。
配置して金型に入れ、その金型にマトリクスとなる金属
の溶湯を注ぎ込み、その溶湯を加圧して集合体に含浸し
、凝固させ、脱型することによってＦＲＭを得る。
この発明を図面に基づいてざらに詳細に説明するに、図
面は、この発明の方法によって筒状ＦＲＭｅ製造してい
る様子を示すもので、丸棒状の中子１の周りに強化繊維
の集合体２が配置され、金型３内に配置されている。上
記集合体２は、中子１と接する部位が、引張弾性率が少
なくとも２６トン／ｍｍ２で、かつ引張破断伸びが１．
０％以上であり、しかも繊維軸が中子１の軸方向になる
炭素繊維４からなり、その外側の部位が、用途等に応じ
た配向方向をもつ炭素繊維５かうなっている。
面は、この発明の方法によって筒状ＦＲＭｅ製造してい
る様子を示すもので、丸棒状の中子１の周りに強化繊維
の集合体２が配置され、金型３内に配置されている。上
記集合体２は、中子１と接する部位が、引張弾性率が少
なくとも２６トン／ｍｍ２で、かつ引張破断伸びが１．
０％以上であり、しかも繊維軸が中子１の軸方向になる
炭素繊維４からなり、その外側の部位が、用途等に応じ
た配向方向をもつ炭素繊維５かうなっている。
さて、ＦＲＭの製造は、金型３内に、マトリクスとなる
金属の溶湯６を注ぎ込み、プランジャー７で加圧して集
合体２に含浸し、凝固させることによって行なう。溶湯
６が凝固し、冷却した俊、すなわちＦＲＭが得られた後
は、金型３と台８とを分離し、ＦＲＭを中子１ごと金型
３から取り出す。しかる後、中子１を夫人する。すると
、筒状のＦＲＭが得られる。
金属の溶湯６を注ぎ込み、プランジャー７で加圧して集
合体２に含浸し、凝固させることによって行なう。溶湯
６が凝固し、冷却した俊、すなわちＦＲＭが得られた後
は、金型３と台８とを分離し、ＦＲＭを中子１ごと金型
３から取り出す。しかる後、中子１を夫人する。すると
、筒状のＦＲＭが得られる。
（実施例）
直径２５ｍｍ、艮ざ１０００ｍｍの鉄製の中子の周りに
、東し株式会社製炭素繊維“トレカ”Ｍ２Ｏ（引張弾性
率： ３０１−ン／ｍｍ２、引張破断伸び：１．３％）
を、その繊維軸が中子の軸方向になるように、かつ厚み
が１ｍｍになるように配向した俊、その上に、東し株式
会社製炭素繊維″゛トレカ″の平織物ＣＢ６１４４を、
その経糸が中子の円周方向になるように、かつ厚みがｉ
ｍｍになるように巻き付けて集合体とし、図面に示すよ
うに金型に入れた。
、東し株式会社製炭素繊維“トレカ”Ｍ２Ｏ（引張弾性
率： ３０１−ン／ｍｍ２、引張破断伸び：１．３％）
を、その繊維軸が中子の軸方向になるように、かつ厚み
が１ｍｍになるように配向した俊、その上に、東し株式
会社製炭素繊維″゛トレカ″の平織物ＣＢ６１４４を、
その経糸が中子の円周方向になるように、かつ厚みがｉ
ｍｍになるように巻き付けて集合体とし、図面に示すよ
うに金型に入れた。
次に、金型を５５０℃に予熱した後、その金型にアルミ
ニウムとケイ素の合金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｃ）の溶湯（
温度ニア５０℃）を注ぎ込み、プランジャーで５００ｋ
ｇ／ｃｍ２の圧力を加えて集合体に含浸した。
ニウムとケイ素の合金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｃ）の溶湯（
温度ニア５０℃）を注ぎ込み、プランジャーで５００ｋ
ｇ／ｃｍ２の圧力を加えて集合体に含浸した。
溶湯が凝固し、冷却した後、金型と台とを分離し、ＦＲ
Ｍを中子ごと取り出し、中子を油圧プレスで押したとこ
ろ、圧縮割れの全くない筒状ＦＲＭが得られた。
Ｍを中子ごと取り出し、中子を油圧プレスで押したとこ
ろ、圧縮割れの全くない筒状ＦＲＭが得られた。
（比較例）
中子の軸方向に配向する炭素繊維を、東し株式会社製炭
素繊維″トレカ”Ｍ２Ｏ（引張弾性率：４０トン／ｍｍ
２、引張破断伸び：０．６％）に代えたほかは実施例と
同様にして、筒状ＦＲＭを得た。
素繊維″トレカ”Ｍ２Ｏ（引張弾性率：４０トン／ｍｍ
２、引張破断伸び：０．６％）に代えたほかは実施例と
同様にして、筒状ＦＲＭを得た。
このＦＲＭを肉眼で観察したところ、炭素繊維がその繊
維軸が中子の軸方向になっている部位に、随所に、炭素
繊維の繊維軸に対して約４５°の方向に延びる圧縮割れ
が見受けられた。
維軸が中子の軸方向になっている部位に、随所に、炭素
繊維の繊維軸に対して約４５°の方向に延びる圧縮割れ
が見受けられた。
（発明の効果）
この発明は、炭素繊維を含む強化繊維の集合体の、繊維
軸が中子の軸方向になる炭素繊維として、引張弾性率が
少なくとも２６トン／ｍｍ２で、かつ引張破断伸びが１
．０％以上であるものを使用するから、実施例にも示し
たように、冷却時における圧縮破壊や圧縮割れを防止す
ることができ、長手方向における強度や弾性率に優れた
筒状ＦＲＭを得ることができるようになる。
軸が中子の軸方向になる炭素繊維として、引張弾性率が
少なくとも２６トン／ｍｍ２で、かつ引張破断伸びが１
．０％以上であるものを使用するから、実施例にも示し
たように、冷却時における圧縮破壊や圧縮割れを防止す
ることができ、長手方向における強度や弾性率に優れた
筒状ＦＲＭを得ることができるようになる。
図面は、この発明の方法を実施している様子を示す概略
一部断面正面図でおる。 １：中子 ２：強化繊維の集合体 ３：金型 ４：ｌ！維軸が中子の軸方向になる炭素繊維５：用途等
に応じた配向方向をもつ炭素繊維６：金属の溶湯 ７：プランジャー ８：台
一部断面正面図でおる。 １：中子 ２：強化繊維の集合体 ３：金型 ４：ｌ！維軸が中子の軸方向になる炭素繊維５：用途等
に応じた配向方向をもつ炭素繊維６：金属の溶湯 ７：プランジャー ８：台
Claims (1)
- 中子の周りに、引張弾性率が少なくとも２６トン／ｍｍ
＾２で、かつ引張破断伸びが１．０％以上であり、しか
も繊維軸が前記中子の軸方向になる炭素繊維を少なくと
も含む強化繊維集合体を配置して金型に入れ、その金型
にマトリクスとなる金属の溶湯を注ぎ込み、その溶湯を
加圧して前記集合体に含浸し、凝固させることを特徴と
する筒状繊維強化金属複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308038A JPH0826421B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 筒状繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308038A JPH0826421B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 筒状繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01149933A true JPH01149933A (ja) | 1989-06-13 |
| JPH0826421B2 JPH0826421B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=17976139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62308038A Expired - Lifetime JPH0826421B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 筒状繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0826421B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6933531B1 (en) | 1999-12-24 | 2005-08-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material |
| CN103464727A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 太原理工大学 | 一种增强型镁合金块包覆镁合金棒的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194039A (ja) * | 1984-03-14 | 1985-10-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 繊維強化アルミニウム合金複合材料および製造方法 |
| JPS61172666A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-04 | Izumi Jidosha Kogyo Kk | 繊維強化筒状部材の製造方法 |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP62308038A patent/JPH0826421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194039A (ja) * | 1984-03-14 | 1985-10-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 繊維強化アルミニウム合金複合材料および製造方法 |
| JPS61172666A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-04 | Izumi Jidosha Kogyo Kk | 繊維強化筒状部材の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6933531B1 (en) | 1999-12-24 | 2005-08-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material |
| CN103464727A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 太原理工大学 | 一种增强型镁合金块包覆镁合金棒的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0826421B2 (ja) | 1996-03-13 |
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