JPH01230734A - 繊維複合部材の製造方法 - Google Patents
繊維複合部材の製造方法Info
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- JPH01230734A JPH01230734A JP5808788A JP5808788A JPH01230734A JP H01230734 A JPH01230734 A JP H01230734A JP 5808788 A JP5808788 A JP 5808788A JP 5808788 A JP5808788 A JP 5808788A JP H01230734 A JPH01230734 A JP H01230734A
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Landscapes
- 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、繊維複合部材の製造方法に関するものである
。
。
（従来の技術）
従来、ディーゼルエンジンのピストンのように高温硬度
、耐摩耗性を有する部材の製造方法として、ニッケル、
銅等の金属発泡体（多孔質体）をアルミニウム合金の溶
湯で鋳ぐるみ、その後熱処理を行なうことによって上記
金属発泡体とアルミニウム合金との境界面に金属化合物
層を生成し。
、耐摩耗性を有する部材の製造方法として、ニッケル、
銅等の金属発泡体（多孔質体）をアルミニウム合金の溶
湯で鋳ぐるみ、その後熱処理を行なうことによって上記
金属発泡体とアルミニウム合金との境界面に金属化合物
層を生成し。
この金属化合物層によって耐摩耗性を向上させるという
方法が知られている（例えば、特開昭５９−２１２１５
９号公報参照）。
方法が知られている（例えば、特開昭５９−２１２１５
９号公報参照）。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、上記従来の方法では、複合化される金属多孔質
体が連鎖しているため、その境界面に生じる金属化合物
層も連鎖し、複合部材の硬度は向上するが強度劣化が著
しい。すなわち、脆性の金属化合物層に亀裂が生じた場
合、該金属化合物層は連鎖しているため、瞬時に亀裂が
伝播してしまうという問題があった。
体が連鎖しているため、その境界面に生じる金属化合物
層も連鎖し、複合部材の硬度は向上するが強度劣化が著
しい。すなわち、脆性の金属化合物層に亀裂が生じた場
合、該金属化合物層は連鎖しているため、瞬時に亀裂が
伝播してしまうという問題があった。
（課題を解決するための手段）
本発明の上記課題を解決するための手段は、ニッケル系
、鉄系若しくは銅系の金属繊維とセラミック繊維とバイ
ンダーとを混練して混合体を形成し、次にこれを非酸化
性雰囲気で加熱することにより焼成して繊維成形体を形
成し、次いでこれをアルミニウム合金にて複合化した後
、熱処理を行なってアルミニウムと上記金属繊維との間
に金属間化合物層を生成させることを特徴とする繊維複
合部材の製造方法である。
、鉄系若しくは銅系の金属繊維とセラミック繊維とバイ
ンダーとを混練して混合体を形成し、次にこれを非酸化
性雰囲気で加熱することにより焼成して繊維成形体を形
成し、次いでこれをアルミニウム合金にて複合化した後
、熱処理を行なってアルミニウムと上記金属繊維との間
に金属間化合物層を生成させることを特徴とする繊維複
合部材の製造方法である。
（作用）
金属繊維とセラミック繊維とバインダーとを混練して混
合体を形成すると、金ｇｔ繊維はセラミック繊維とから
まった状態になり、金Ｒ繊維同志はほとんど接触せずに
混合体中に分散され、接触してもそれが長く連鎖しない
。次にこれを非酸化性雰囲気で加熱すると、金属繊維が
長く連鎖せずに分散された低密度、多孔質の繊維成形体
が形成される。次にこの繊維成形体内にアルミニウム合
金を侵入させて複合化した後、熱処理を行なうと、金属
繊維とアルミニウム合金との境界面付近は拡散を起して
金属繊維とアルミニウムとの金属間化合物層を形成する
。
合体を形成すると、金ｇｔ繊維はセラミック繊維とから
まった状態になり、金Ｒ繊維同志はほとんど接触せずに
混合体中に分散され、接触してもそれが長く連鎖しない
。次にこれを非酸化性雰囲気で加熱すると、金属繊維が
長く連鎖せずに分散された低密度、多孔質の繊維成形体
が形成される。次にこの繊維成形体内にアルミニウム合
金を侵入させて複合化した後、熱処理を行なうと、金属
繊維とアルミニウム合金との境界面付近は拡散を起して
金属繊維とアルミニウムとの金属間化合物層を形成する
。
（実施例）
以下、図面に基づいて本発明の繊維複合部材の製造方法
の実施例を説明する。
の実施例を説明する。
第１図および第２図に示すように、実施例はニッケル短
繊維３とアルミナ短繊維４とを含有する繊維成形体２を
形成し、これをアルミニウム合金５で複合化した後、熱
処理を行なうことによって、ニッケル短繊維３とアルミ
ニウム合金５との境界面付近にＮ１−ＡＱの金属間化合
物層（以下、単にＮ１−ＡＱ化合物層という）６を形成
させるものである。そして、上記Ｎ１−ＡＱ化合物層６
とアルミナ短繊維４の焼成とによって耐摩耗性の向上を
計るとともに、該Ｎ１−Ａｆｌ化合物層６の連鎖を防止
して引張り強度が著しく低下しないような繊維複合部材
１を製造することを特徴としている。
繊維３とアルミナ短繊維４とを含有する繊維成形体２を
形成し、これをアルミニウム合金５で複合化した後、熱
処理を行なうことによって、ニッケル短繊維３とアルミ
ニウム合金５との境界面付近にＮ１−ＡＱの金属間化合
物層（以下、単にＮ１−ＡＱ化合物層という）６を形成
させるものである。そして、上記Ｎ１−ＡＱ化合物層６
とアルミナ短繊維４の焼成とによって耐摩耗性の向上を
計るとともに、該Ｎ１−Ａｆｌ化合物層６の連鎖を防止
して引張り強度が著しく低下しないような繊維複合部材
１を製造することを特徴としている。
その製造工程の概略は第３図に示すように、繊維の混練
、混合体の圧縮、有機バインダーの除去、無機バインダ
ーの焼成、複合化、熱処理による金属間化合物層の生成
の各工程に分けることができる。
、混合体の圧縮、有機バインダーの除去、無機バインダ
ーの焼成、複合化、熱処理による金属間化合物層の生成
の各工程に分けることができる。
次に、その製造工程に準じて製造方法を説明する。
まず、繊維の混線工程ではニッケル短繊維３とアルミナ
短繊維４に有機バインダー、無機バインダーを混練して
繊維スラリーを形成する。
短繊維４に有機バインダー、無機バインダーを混練して
繊維スラリーを形成する。
ニッケル短繊維３は平均直径５〜１０μｍ、長さ５０〜
５００μｍのものが好ましく、びびり振動切削法等によ
って製造する。また、ニッケル短繊維３以外に鉄や銅等
の短繊維を用いることができる。
５００μｍのものが好ましく、びびり振動切削法等によ
って製造する。また、ニッケル短繊維３以外に鉄や銅等
の短繊維を用いることができる。
アルミナ短繊維４は平均直径３μｍ、長さ５０〜１００
０μｍ程度のものが好ましい。また、アルミナ短繊維４
以外にアルミナ−シリカ系セラミック繊維その他セラミ
ック繊維であればよい。
０μｍ程度のものが好ましい。また、アルミナ短繊維４
以外にアルミナ−シリカ系セラミック繊維その他セラミ
ック繊維であればよい。
有機バインダーは混合体の成形性を良くし、無機バイン
ダーを焼成するまでの取扱いを良くするためのもので、
ラテックス、カチオン化デンプンその他有機系の固着剤
を用いる。
ダーを焼成するまでの取扱いを良くするためのもので、
ラテックス、カチオン化デンプンその他有機系の固着剤
を用いる。
無機バインダーは、鋳造中に繊維成形体２を所定の形状
、密度、配向状態に維持し得る能力を有し、加熱するこ
とによってシリカとして固化するケイ酸ソーダ、コロイ
ダルシリカ、エチルシリケート等が好ましい。
、密度、配向状態に維持し得る能力を有し、加熱するこ
とによってシリカとして固化するケイ酸ソーダ、コロイ
ダルシリカ、エチルシリケート等が好ましい。
次に、上記繊維スラリーを成形型に充填した後、型から
ぬき出して混合体を形成する。この状態でニッケル短繊
維３はアルミナ短繊維４とからまり、ニッケル短繊維３
同志はほとんど接触せず、また、接触してもそれが長く
連鎖しない状態になり、この状態は有機バインダーの固
着力によって維持される。
ぬき出して混合体を形成する。この状態でニッケル短繊
維３はアルミナ短繊維４とからまり、ニッケル短繊維３
同志はほとんど接触せず、また、接触してもそれが長く
連鎖しない状態になり、この状態は有機バインダーの固
着力によって維持される。
混合体の圧縮工程では、上記混合体を所望の繊維密度に
圧縮する。その後、この混合体を乾燥させると有機バイ
ンダーの固着力が増し、混合体は所望の繊維密度に形状
が維持され取扱いやすくなる。
圧縮する。その後、この混合体を乾燥させると有機バイ
ンダーの固着力が増し、混合体は所望の繊維密度に形状
が維持され取扱いやすくなる。
有機バインダーの除去工程では、上記混合体を非酸化性
雰囲気で約６００℃の温度で１〜２時間加熱保持して有
機バインダーを焼失させる。
雰囲気で約６００℃の温度で１〜２時間加熱保持して有
機バインダーを焼失させる。
無機バインダーの焼成工程では、上記混合体を非酸化性
雰囲気で約１０ｏＯ℃の温度で１〜２時間加熱保持する
ことによって無機バインダーを焼成し、これによって第
１図に示すように、二ッケル短繊維３が長く連鎖しない
多孔質の繊維成形体２が形成される。この際、アルミナ
短繊維４も焼成するので、該アルミナ短繊維４の焼成に
よって繊維成形体２の繊維結合力が向上し、ニッケル短
繊維３の保持性もよくなる。また、この工程でニッケル
短繊維３の酸化がはげしい場合は、ニッケル短繊維３の
還元工程を追加する。
雰囲気で約１０ｏＯ℃の温度で１〜２時間加熱保持する
ことによって無機バインダーを焼成し、これによって第
１図に示すように、二ッケル短繊維３が長く連鎖しない
多孔質の繊維成形体２が形成される。この際、アルミナ
短繊維４も焼成するので、該アルミナ短繊維４の焼成に
よって繊維成形体２の繊維結合力が向上し、ニッケル短
繊維３の保持性もよくなる。また、この工程でニッケル
短繊維３の酸化がはげしい場合は、ニッケル短繊維３の
還元工程を追加する。
複合化工程では、高圧鋳造法により上記繊維成形体２の
内部にアルミニウム合金５を侵入させる。
内部にアルミニウム合金５を侵入させる。
この時、繊維成形体２はアルミナ短繊維４の焼成によっ
て繊維結合力が向上し、ニッケル短繊維３の保持性が良
いので、該繊維成形体２の形状、密度、配向状態が安定
した状態で複合される。
て繊維結合力が向上し、ニッケル短繊維３の保持性が良
いので、該繊維成形体２の形状、密度、配向状態が安定
した状態で複合される。
熱処理工程では、上記繊維複合部材１を約５００℃の温
度で加熱保持する。すると、第２図に示すように、繊維
複合部材１内のニッケル短繊維３とアルミニウム合金５
との境界面付近で金属原子の拡散を生じてＮ１−ＡＱ化
合物層６が形成される。この際、ニッケル短繊維３は長
く連鎖していないので、このニッケル短繊維３の表面に
形成されるＮ１−Ａｆｌ化合物層６も長く連鎖しない。
度で加熱保持する。すると、第２図に示すように、繊維
複合部材１内のニッケル短繊維３とアルミニウム合金５
との境界面付近で金属原子の拡散を生じてＮ１−ＡＱ化
合物層６が形成される。この際、ニッケル短繊維３は長
く連鎖していないので、このニッケル短繊維３の表面に
形成されるＮ１−Ａｆｌ化合物層６も長く連鎖しない。
そのため、Ｎ１−ＡＱ化合物層６に亀裂が生じた場合、
その亀裂が伝播するということがなくなる。
その亀裂が伝播するということがなくなる。
〈具体例〉
Ａｌｚ０３：５ｉＯｚ＝９５：５ｗｔ％の組成のアルミ
ナ−シリカ系セラミック短繊維と、びびり振動法にて製
造した純ニツケル短繊維とに有機バインダーと無機バイ
ンダーとを混練し、混合体を形成後、ニッケルの体積率
が５％となるように上記混合体を圧縮した。次いで、非
酸化性雰囲気において６００’Ｃで１時間加熱保持によ
る有機バインダーの除去工程と１０００℃で１時間加熱
保持による無機バインダーの焼成工程によって、上記混
合体を繊維成形体に形成し、高圧鋳造法によりアルミニ
ウム合金と複合化した。アルミニウム合金はＣｕ：１．
１ｗｔ％、Ｓ ｉ：１１．０ｗｔ％１Ｍｇ：１．２ｗｔ
％、Ｚｎ：０．０５ｗｔ％、Ｆｅ：ｏ。
ナ−シリカ系セラミック短繊維と、びびり振動法にて製
造した純ニツケル短繊維とに有機バインダーと無機バイ
ンダーとを混練し、混合体を形成後、ニッケルの体積率
が５％となるように上記混合体を圧縮した。次いで、非
酸化性雰囲気において６００’Ｃで１時間加熱保持によ
る有機バインダーの除去工程と１０００℃で１時間加熱
保持による無機バインダーの焼成工程によって、上記混
合体を繊維成形体に形成し、高圧鋳造法によりアルミニ
ウム合金と複合化した。アルミニウム合金はＣｕ：１．
１ｗｔ％、Ｓ ｉ：１１．０ｗｔ％１Ｍｇ：１．２ｗｔ
％、Ｚｎ：０．０５ｗｔ％、Ｆｅ：ｏ。
２ｗｔ％、Ｍｎ：０．０５ｗｔ％、Ｎｉ：１．８ｗｔ％
、Ｔｉ：０．０５ｗｔ％、残部ＡＱの組成のものを７５
０℃に加熱して溶融させたものを７００ｋｇ／ｄの溶湯
圧力で加圧注湯した。なお、繊維成形体は溶湯の侵入を
よくするため、４００℃に予熱して複合を行なった。こ
うして複合化した繊維複合部材は５００℃の温度で６時
間加熱保持して熱処理を行なった。
、Ｔｉ：０．０５ｗｔ％、残部ＡＱの組成のものを７５
０℃に加熱して溶融させたものを７００ｋｇ／ｄの溶湯
圧力で加圧注湯した。なお、繊維成形体は溶湯の侵入を
よくするため、４００℃に予熱して複合を行なった。こ
うして複合化した繊維複合部材は５００℃の温度で６時
間加熱保持して熱処理を行なった。
以下、同様にしてニッケル短繊維の体積率が０゜ｔｏ、
１５％の繊維複合部材を製造した。
１５％の繊維複合部材を製造した。
次に、上記具体例にて製造した繊維複合部材の強度およ
び硬度を比較する実験を行なった。
び硬度を比較する実験を行なった。
〈実験例〉
上記具体例にて製造した、ニッケル短繊維の体積率が０
．５，１０．１５％の各繊維複合部材について、引張り
強度試験とブリネル硬さ試験を行なった。比較対象する
ものとしてニッケルの体積率が０．５，１０．１５％の
ニッケル多孔質体にて複合部材を製造し、同様の試験を
行なった。なお、複合部材の製造条件はニッケル多孔質
体を使用する以外は具体例に準じた。
．５，１０．１５％の各繊維複合部材について、引張り
強度試験とブリネル硬さ試験を行なった。比較対象する
ものとしてニッケルの体積率が０．５，１０．１５％の
ニッケル多孔質体にて複合部材を製造し、同様の試験を
行なった。なお、複合部材の製造条件はニッケル多孔質
体を使用する以外は具体例に準じた。
その結果、第４図および第５図にグラフで示すような結
果が得られた。この結果から、本発明の製造方法による
繊維複合部材は、従来のニッケル多孔質体を用いて製造
した複合部材に比べてＷ：体積率の増大に対する強度の
低下が抑えられ、セラミック短繊維により硬度が向上し
たものが得られることがわかった。
果が得られた。この結果から、本発明の製造方法による
繊維複合部材は、従来のニッケル多孔質体を用いて製造
した複合部材に比べてＷ：体積率の増大に対する強度の
低下が抑えられ、セラミック短繊維により硬度が向上し
たものが得られることがわかった。
（発明の効果）
金属繊維とアルミニウムとの金属間化合物層が連鎖して
いない繊維複合部材が得られ、しかもセラミック繊維を
混入したこともあって、繊維複合部材の硬度を高めなが
ら、その強度低下を抑えることができる。さらに、セラ
ミック繊維を焼成して繊維成形体を形成するので、繊維
結合力および金属繊維の保持性が向上し、複合化が容易
となる。
いない繊維複合部材が得られ、しかもセラミック繊維を
混入したこともあって、繊維複合部材の硬度を高めなが
ら、その強度低下を抑えることができる。さらに、セラ
ミック繊維を焼成して繊維成形体を形成するので、繊維
結合力および金属繊維の保持性が向上し、複合化が容易
となる。
第１図ないし第５図は本発明の図面を示し、第１図は繊
維成形体の拡大図、第２図は繊維を横切る位置での繊維
複合部材の断面図、第３図は製造方法の工程図、第４図
はニッケルの体積率と引張り強さとの関係を示すグラフ
、第５図はニッケルの体積率とブリネル硬さとの関係を
示すグラフである。 １・・・・・・繊維複合部材、２・・・・・・繊維成形
体、３・・・・・・ニッケル短繊維、４・・・・・・ア
ルミナ短繊維、５・・・・・・アルミニウム合金、６・
・・・・・Ｎ１−ＡＱ化合物層。 第３図
維成形体の拡大図、第２図は繊維を横切る位置での繊維
複合部材の断面図、第３図は製造方法の工程図、第４図
はニッケルの体積率と引張り強さとの関係を示すグラフ
、第５図はニッケルの体積率とブリネル硬さとの関係を
示すグラフである。 １・・・・・・繊維複合部材、２・・・・・・繊維成形
体、３・・・・・・ニッケル短繊維、４・・・・・・ア
ルミナ短繊維、５・・・・・・アルミニウム合金、６・
・・・・・Ｎ１−ＡＱ化合物層。 第３図
Claims (1)
- （１）ニッケル系、鉄系若しくは銅系の金属繊維とセラ
ミック繊維とバインダーとを混練して混合体を形成し、
次にこれを非酸化性雰囲気で加熱することにより焼成し
て繊維成形体を形成し、次いでこれをアルミニウム合金
にて複合化した後、熱処理を行なってアルミニウムと上
記金属繊維との間に金属間化合物層を生成させることを
特徴とする繊維複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63058087A JP2788448B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 繊維複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63058087A JP2788448B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 繊維複合部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01230734A true JPH01230734A (ja) | 1989-09-14 |
| JP2788448B2 JP2788448B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=13074149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63058087A Expired - Fee Related JP2788448B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 繊維複合部材の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2788448B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03150329A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 金属間化合物の製造方法 |
| JP2009262158A (ja) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | 金属複合材の製造方法 |
| CN109202043A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-15 | 北京科技大学 | 一种铜包铝和螺旋碳纤维复合棒材的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59218341A (ja) * | 1983-05-25 | 1984-12-08 | Mazda Motor Corp | アルミニウム合金製ピストン |
| JPS61132260A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-19 | Aisin Seiki Co Ltd | 耐摩耗性強化複合材 |
| JPS61295346A (ja) * | 1985-06-21 | 1986-12-26 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 繊維強化金属の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-10 JP JP63058087A patent/JP2788448B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59218341A (ja) * | 1983-05-25 | 1984-12-08 | Mazda Motor Corp | アルミニウム合金製ピストン |
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| JPH03150329A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 金属間化合物の製造方法 |
| JP2009262158A (ja) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | 金属複合材の製造方法 |
| CN109202043A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-15 | 北京科技大学 | 一种铜包铝和螺旋碳纤维复合棒材的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2788448B2 (ja) | 1998-08-20 |
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