JPH01263234A - 繊維強化金属基複合材料 - Google Patents
繊維強化金属基複合材料Info
- Publication number
- JPH01263234A JPH01263234A JP9125288A JP9125288A JPH01263234A JP H01263234 A JPH01263234 A JP H01263234A JP 9125288 A JP9125288 A JP 9125288A JP 9125288 A JP9125288 A JP 9125288A JP H01263234 A JPH01263234 A JP H01263234A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fibers
- fiber
- composite material
- metal
- base
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract 3
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 abstract 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 abstract 1
- 210000001170 unmyelinated nerve fiber Anatomy 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910019064 Mg-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019406 Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
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、強化繊維とアルミニウムおよびマグネシウム
等の母材金属とを複合化させることによりなる繊維強化
金属基複合材料（ＦＲＭ）に関するものである。
等の母材金属とを複合化させることによりなる繊維強化
金属基複合材料（ＦＲＭ）に関するものである。
［従来の技術］
繊維強化金属基複合材料は軽量で強度や剛性が優れてい
るため、近年各種機械部品や構造材料としての用途が期
待されている。そのうちでもアルミニウムやマグネシウ
ムを母材金属として無機質繊維や金属繊維で強化した複
合材は軽く、剛性。
るため、近年各種機械部品や構造材料としての用途が期
待されている。そのうちでもアルミニウムやマグネシウ
ムを母材金属として無機質繊維や金属繊維で強化した複
合材は軽く、剛性。
強度が高く、耐熱性に優れている。また、かかる繊維強
化金属基複合材料の製造方法として、従来より、拡散接
合法、粉末冶金法、沈積法、その他複雑な形状の部品が
容易に製造できる加圧鋳造法などが知られている。
化金属基複合材料の製造方法として、従来より、拡散接
合法、粉末冶金法、沈積法、その他複雑な形状の部品が
容易に製造できる加圧鋳造法などが知られている。
［発明が解決しようとする課題］
ところが、これらの強化繊維と母材金属を複合化する際
にあたっては高温下で溶融を行なうために、強化繊維と
母材金属の界面で反応が起り、脆化層が生じて繊維が劣
化する。このため複合材料の強度は低下する。例えば、
強化Ｆａ雄としての５ｉ（Ｊａ維の引張強度は約３００
Ｋｇ／ｍｒｎ’であり、これを体積率で５０％含む複合
材料は、母材金属の強度を考慮しないとしても、引張強
度が１５０Ｋｇ／ｍｍ’有ると考えられるが、母材金属
にＡＣ４Ｇのアルミニウム合金を用いて加圧１で製造さ
れた複合材料では７２Ｋｇ／ｍｒｎ’の引張強度にとど
まることより明らかである。
にあたっては高温下で溶融を行なうために、強化繊維と
母材金属の界面で反応が起り、脆化層が生じて繊維が劣
化する。このため複合材料の強度は低下する。例えば、
強化Ｆａ雄としての５ｉ（Ｊａ維の引張強度は約３００
Ｋｇ／ｍｒｎ’であり、これを体積率で５０％含む複合
材料は、母材金属の強度を考慮しないとしても、引張強
度が１５０Ｋｇ／ｍｍ’有ると考えられるが、母材金属
にＡＣ４Ｇのアルミニウム合金を用いて加圧１で製造さ
れた複合材料では７２Ｋｇ／ｍｒｎ’の引張強度にとど
まることより明らかである。
以上のような問題を解決するために、従来。
繊維表面にＮｉなどの金属、または、ＴｉＮ。
ＴｉＣなどの無機物質をコーティングする方法がとられ
ていた。しかし、この方法は効果が小さく、取り扱いが
困難で、費用も高い、またＳｔを微量添加して界面の反
応を抑制することが行なわれているが効果は小さい。
ていた。しかし、この方法は効果が小さく、取り扱いが
困難で、費用も高い、またＳｔを微量添加して界面の反
応を抑制することが行なわれているが効果は小さい。
［課題を解決するための手段］
前記の課題を解決するために、強化繊維と母材金属の界
面での反応層の生成機構を検討した結果、脆弱層の生成
に鉄が深く関係していることが分かった。そこで、強化
１１Ｕｍとして無機繊維および金属繊維を用い、かつ、
母材金属としてアルミニウム、アルミニウム合金、マグ
ネシウムおよびマグネシウム合金などの金属または合金
からなる繊維強化金属基複合材料において、前記ｆｌｌ
金金属中鉄を０．０００５〜０．３重量％含有し、また
、強化繊維と母材金属とを複合化させるにあたっては加
圧鋳造法を用いて繊維強化金属基複合材料を製造する。
面での反応層の生成機構を検討した結果、脆弱層の生成
に鉄が深く関係していることが分かった。そこで、強化
１１Ｕｍとして無機繊維および金属繊維を用い、かつ、
母材金属としてアルミニウム、アルミニウム合金、マグ
ネシウムおよびマグネシウム合金などの金属または合金
からなる繊維強化金属基複合材料において、前記ｆｌｌ
金金属中鉄を０．０００５〜０．３重量％含有し、また
、強化繊維と母材金属とを複合化させるにあたっては加
圧鋳造法を用いて繊維強化金属基複合材料を製造する。
［作用］
強化繊維として、ＳｉＣ繊維、炭素繊維。
Ａ交２０３繊維、ポロン１１）維などの無機繊維やステ
ンレス繊維などの金属繊維を、母材金属としてアルミニ
ウム、アルミニウム合金、マグネシウムおよびマグネシ
ウム合金からなるＨＡｍ強化金属基複合材料の複合化過
程で生じる界面の脆弱層をオージェ走査型電子顕微鏡（
ＡＥＳ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、電子線マイク
ロアナライザ（ＥＰＭＡ）などで詳細に検査したところ
、鉄の金属間化合物が有ることが分かった。たとえば母
材金属について言えば、アルミニウムに対してはＦｅ２
Ａｕ７やＦｅＡｕ３であり、Ａ文−３ｉ系合金に対して
はＡ立ＢＦｅ２ＳｉやＡＱ１２Ｆｅ３Ｓｉであり、Ａ文
−Ｍｇ−Ｓｉ系合金に対してはＡＪ１ｓＭｇ＋ ＦｅＳ
ｉ６であり、Ｍｇ系合金に対しても同様に鉄を含む金
属間化合物があった。したがって母材金属中の鉄の含有
量を０．３重量％以下にすることにより脆弱な金属間化
合物の生成を防止する。
ンレス繊維などの金属繊維を、母材金属としてアルミニ
ウム、アルミニウム合金、マグネシウムおよびマグネシ
ウム合金からなるＨＡｍ強化金属基複合材料の複合化過
程で生じる界面の脆弱層をオージェ走査型電子顕微鏡（
ＡＥＳ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、電子線マイク
ロアナライザ（ＥＰＭＡ）などで詳細に検査したところ
、鉄の金属間化合物が有ることが分かった。たとえば母
材金属について言えば、アルミニウムに対してはＦｅ２
Ａｕ７やＦｅＡｕ３であり、Ａ文−３ｉ系合金に対して
はＡ立ＢＦｅ２ＳｉやＡＱ１２Ｆｅ３Ｓｉであり、Ａ文
−Ｍｇ−Ｓｉ系合金に対してはＡＪ１ｓＭｇ＋ ＦｅＳ
ｉ６であり、Ｍｇ系合金に対しても同様に鉄を含む金
属間化合物があった。したがって母材金属中の鉄の含有
量を０．３重量％以下にすることにより脆弱な金属間化
合物の生成を防止する。
［実施例］
実施例１
連続Ｓ ｉ −Ｔｉ −Ｃ−ＯＨｈ維を体積率で５０％
になるように繊維成形体を作成した。該繊維成形体を、
大気雰囲気に保たれた炉中にて７００℃で３０分間加熱
し、２５０°Ｃに加熱した金型のキャビティ内に設置し
た０次に、７２０℃に溶解したＡｎ−０，５ｗｔ％５ｉ
−０，３ｗｔ％Ｃｕ−１，０ｗｔ５Ｍｇ−０，１５ｗｔ
％Ｍｎ組成のアルミニウム合金に鉄をそれぞれ０．２ｗ
ｔ％（Ａタイプ）、０．７ｗｔ％（Ｂタイプ）添加した
母材金属をこの金型のキャビティ内に注いだ。
になるように繊維成形体を作成した。該繊維成形体を、
大気雰囲気に保たれた炉中にて７００℃で３０分間加熱
し、２５０°Ｃに加熱した金型のキャビティ内に設置し
た０次に、７２０℃に溶解したＡｎ−０，５ｗｔ％５ｉ
−０，３ｗｔ％Ｃｕ−１，０ｗｔ５Ｍｇ−０，１５ｗｔ
％Ｍｎ組成のアルミニウム合金に鉄をそれぞれ０．２ｗ
ｔ％（Ａタイプ）、０．７ｗｔ％（Ｂタイプ）添加した
母材金属をこの金型のキャビティ内に注いだ。
続いて前記金型に係合する加圧用プランジャにて１００
０Ｋｇ／ｃｒｎ’ｆｆｉ溶湯を加圧、凝固させて繊維強
化金属基複合材料を作った。双方から試験片を作り曲げ
試験を行なうと下記の結果となった。
０Ｋｇ／ｃｒｎ’ｆｆｉ溶湯を加圧、凝固させて繊維強
化金属基複合材料を作った。双方から試験片を作り曲げ
試験を行なうと下記の結果となった。
Ａタイプ（鉄が０．３ｗｔ％）は
曲げ強度１０７Ｋｇ／ｍｍ’であり、
Ｂタイプ（鉄が０．７ｗｔ％）は
曲げ強度７０Ｋｇ／ｍｍ″となった。
さらにＴＥＭ、ＥＰＭＡでの組織観察の結果、鉄が０．
３ｗｔ％を越すＢタイプでは界面に多くのＡｎ −Ｆｅ
−５ｉの金属間化合物の存在が確認された。
３ｗｔ％を越すＢタイプでは界面に多くのＡｎ −Ｆｅ
−５ｉの金属間化合物の存在が確認された。
実施例２
さらに実施例１と同様な方法により、強化繊維として５
ｔ−Ｔｉ−Ｃ−０繊維、そして、母材金属としてＡ文−
０，５ｗｔ％Ｓ ＋−０、３ｗｔ％Ｃｕ−１，０ｗｔ５
Ｍｇ−０，１５ｗｔ％Ｍｎに鉄をそれぞれ０．０００５
ｗｔ％、Ｏ，１ｗｔ％。
ｔ−Ｔｉ−Ｃ−０繊維、そして、母材金属としてＡ文−
０，５ｗｔ％Ｓ ＋−０、３ｗｔ％Ｃｕ−１，０ｗｔ５
Ｍｇ−０，１５ｗｔ％Ｍｎに鉄をそれぞれ０．０００５
ｗｔ％、Ｏ，１ｗｔ％。
０．２ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．４ｗｔ％。
０．６ｗｔ％、０．８ｗｔ％添加し、各繊維強化金属基
複合材料を製造し、試験片を取り出し引張強度を測定し
た。この結果を第１図に示す。ここで、第１図の横軸は
鉄の含有率を、また縦軸は引張強度を示す。
複合材料を製造し、試験片を取り出し引張強度を測定し
た。この結果を第１図に示す。ここで、第１図の横軸は
鉄の含有率を、また縦軸は引張強度を示す。
この第１図の試験結果から、鉄の含有量が０．３ｗｔ％
までは高強度を保持する。
までは高強度を保持する。
［発明の効果］
前述したように、他の元素と多元系の金属間化合物を作
り易い鉄を母材金属中に０．０００５〜０．３ｗｔ％含
有することによって、母材金属の本来の強度を失わずに
、繊維と界面に反応生成する脆弱な金属間化合物を防止
することができたので、繊維の劣化もなくなり、したが
って、複合材料の強度も大幅に向上した。
り易い鉄を母材金属中に０．０００５〜０．３ｗｔ％含
有することによって、母材金属の本来の強度を失わずに
、繊維と界面に反応生成する脆弱な金属間化合物を防止
することができたので、繊維の劣化もなくなり、したが
って、複合材料の強度も大幅に向上した。
第１図は鉄の含有率と引張強度上の関係線図を示す。
特許出願人 宇部興産株式会社
第１図
０ ０．２ ０．４ ０．６ ０．８
Ｃ０Ｆｅ 合廟量（ｗｔ ’１０ ）
Ｃ０Ｆｅ 合廟量（ｗｔ ’１０ ）
Claims (2)
- （１）強化繊維として無機繊維および金属繊維を用い、
かつ、母材金属としてアルミニウム、アルミニウム合金
、マグネシウムおよびマグネシウム合金などの金属また
は合金からなる繊維強化金属基複合材料において、前記
母材金属中に鉄を０．０００５〜０．３重量％含有する
ことを特徴とする繊維強化金属基複合材料。 - （２）強化繊維と母材金属とを複合化させるにあたり、
加圧鋳造法を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の繊維強化金属基複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9125288A JPH01263234A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 繊維強化金属基複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9125288A JPH01263234A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 繊維強化金属基複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01263234A true JPH01263234A (ja) | 1989-10-19 |
Family
ID=14021232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9125288A Pending JPH01263234A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 繊維強化金属基複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01263234A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS613864A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-09 | Toyota Motor Corp | 炭素繊維強化マグネシウム合金 |
| JPS62199740A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | Kobe Steel Ltd | Ａｌ合金複合材料 |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP9125288A patent/JPH01263234A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS613864A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-09 | Toyota Motor Corp | 炭素繊維強化マグネシウム合金 |
| JPS62199740A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | Kobe Steel Ltd | Ａｌ合金複合材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5897830A (en) | P/M titanium composite casting | |
| JPH04231435A (ja) | 機械的強度の高いストロンチウム含有マグネシウム合金及び急速凝固によるその製造方法 | |
| EP0765946A1 (en) | Processes for producing Mg-based composite materials | |
| CN109182802B (zh) | 一种碳材料增强铜/铝基复合材料的制备方法 | |
| JPS613864A (ja) | 炭素繊維強化マグネシウム合金 | |
| JPH0617524B2 (ja) | マグネシウム―チタン系焼結合金およびその製造方法 | |
| CN113502441A (zh) | 一种原位自生相增强镁基非晶复合材料及其制备方法 | |
| US6126894A (en) | Method of producing high density sintered articles from iron-silicon alloys | |
| US4923676A (en) | Aluminium alloy parts, such as in particular rods, having an improved fatigue strength and production process | |
| CN109504889B (zh) | (Ti，W)Cp/Fe原位复合材料双金属定位熔合工艺及产品 | |
| JPH01263234A (ja) | 繊維強化金属基複合材料 | |
| Olejnik et al. | The composition of reaction substrates for TiC carbides synthesis and its influence on the thickness of iron casting composite layer | |
| JPH04185414A (ja) | 耐食耐摩耗性焼結合金からなるライニング層を有する複合シリンダ | |
| JP2909545B2 (ja) | 金属基複合材料の製造方法 | |
| JPH01279721A (ja) | 金属基複合材料の製造方法 | |
| JP4239047B2 (ja) | マグネシウム基複合材料の製造方法及びマグネシウム基複合材料 | |
| JP3417666B2 (ja) | Ａｌ基金属間化合物強化複合部をもつ部材と、その製造方法 | |
| JPH07100834B2 (ja) | 金属基複合材料の製造方法 | |
| JPH0230726A (ja) | 繊維強化金属基複合材料 | |
| JPH04187746A (ja) | 耐食耐摩耗性焼結合金からなるライニング層を有する複合シリンダ | |
| EP1452611B1 (en) | Method of producing products made from carbide-reinforced, structural metal materials | |
| RU2283888C2 (ru) | Изготовление продукта из конструкционных металлических материалов, армированных карбидами | |
| JPH1157965A (ja) | アルミニウム合金鋳物の製造方法 | |
| CN1144849A (zh) | 一种简捷的金属间化合物制备与成型方法 | |
| Piwonka | Casting. |