【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
【発明の目的】[Purpose of the invention]
（産業上の利用分野）
この発明は、高強度であってしかも等方的に著しく低い
熱膨張係数を有する繊維強化複合材料に関し１強度に優
れていると共に熱膨張係数の異方性が小さく且つ熱膨張
係数の低いことが要求される部材（部品、材料）の素材
として好適に利用される高強度の繊維強化複合材料に関
するものである。
（従来の技術）
従来、繊維強化複合材料としては、例えば、炭素繊維や
アルミナ、シリカ、ジルコニアなどのセラミック短繊維
あるいはウィスカー等を軽合金中に分散させるようにし
たものがあり、このような繊維強化金属複合材料（ＦＲ
Ｍ）に関しては、特開昭５８−９３８３５〜６号、特開
昭５８−９３８３８号、特開昭５８−９３８４０〜１号
、特開昭５８−９３９４８号、特開昭５９−７０７３４
〜６号等に記載があり、軽合金中に繊維やウィスカーを
分散させることによって低熱膨張の材料を得ることがで
きる。
例えば、アルミナ（Ａ１２０３）短繊維を用い、マトリ
ックスとして鋳造用アルミニウム合金（Ａ Ｃ８Ａ）を
用いた短Ｆａ維強化軽金属基複合材料の場合には、第４
図に示すように高圧鋳造して作製することが多い、すな
わち、第４図において、アルミナ短ｔａ維プリフォーム
１を金型２内に配２１１．アルミニウム合金（Ａ Ｃ８
Ａ）溶湯３を金型２内に注ぎ込み、その後このアルミニ
ウム合全溶湯３をプランジャ４によりＰ方向に加圧して
アルミナ短ｔａＭ１プリフォーム１内にアルミニウム合
金溶湯３を圧入することにより複合材料を作製する手法
を採用することが多い。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、このような従来の短繊維強化複合材料に
あっては、例えばアルミナ短繊維プリフォーム１におけ
る短繊維のｔａ維配向が必ずしも３次元的にならず、２
次元ランダム配向性を有するものとなっていたため、後
に詳しく説明する第１図における複合材料中のアルミナ
短繊維の体積率が４０％（すなわち、複合材料中のコー
ディエライト粒子の体積率が０％））のところに示すよ
うに、繊維配向に対して垂直方向と平行方向とでは熱膨
張係数に著しく大きな異方性を生じてしまうという課題
があった。そして、この傾向は複合材料中のアルミナ短
繊維の体積率が増加するのに伴なって大きくなるという
課題があった。
（発明の目的）
この発明は、このような従来の課題に着目してなされた
もので、セラミ−２り短繊維（セラミックウィスカー笠
の類似のものを含む）を強化繊維として含む繊維強化複
合材料において、強度の優れたものにすると共に、熱膨
張係数の異方性が著しく少なく、等方性に著しく低い熱
膨張係数を有する繊維強化複合材料を提供することを目
的としている。(Industrial Application Field) The present invention relates to a fiber-reinforced composite material that has high strength and a significantly low isotropic coefficient of thermal expansion. The present invention relates to a high-strength fiber-reinforced composite material that is suitably used as a material for members (components, materials) that are required to have a low coefficient of thermal expansion. (Prior art) Conventional fiber-reinforced composite materials include materials in which short ceramic fibers or whiskers such as carbon fiber, alumina, silica, and zirconia are dispersed in a light alloy. Reinforced metal composite material (FR
Regarding M), JP-A-58-93835-6, JP-A-58-93838, JP-A-58-93840-1, JP-A-58-93948, JP-A-59-70734
-6, etc., and a material with low thermal expansion can be obtained by dispersing fibers and whiskers in a light alloy. For example, in the case of a short Fa fiber-reinforced light metal matrix composite material using alumina (A1203) short fibers and casting aluminum alloy (A C8A) as a matrix,
As shown in the figure, it is often produced by high-pressure casting. In other words, in FIG. Aluminum alloy (A C8
A) A composite material is produced by pouring the molten metal 3 into the mold 2, then pressurizing the molten aluminum alloy 3 in the P direction with the plunger 4, and press-fitting the molten aluminum alloy 3 into the alumina short taM1 preform 1. This method is often adopted. (Problems to be Solved by the Invention) However, in such conventional short fiber reinforced composite materials, for example, the TA fiber orientation of the short fibers in the alumina short fiber preform 1 is not necessarily three-dimensional;
Because it had dimensional random orientation, the volume fraction of alumina short fibers in the composite material in Figure 1, which will be explained in detail later, was 40% (that is, the volume fraction of cordierite particles in the composite material was 0%). )), there was a problem in that there was a significant anisotropy in the coefficient of thermal expansion in the direction perpendicular to and parallel to the fiber orientation. There is a problem in that this tendency increases as the volume fraction of alumina short fibers in the composite material increases. (Purpose of the Invention) The present invention has been made by focusing on such conventional problems, and provides a fiber-reinforced composite material containing ceramic-2 short fibers (including those similar to ceramic whisker caps) as reinforcing fibers. An object of the present invention is to provide a fiber-reinforced composite material that has excellent strength, has significantly less anisotropy in its thermal expansion coefficient, and has an extremely low isotropic thermal expansion coefficient.
【発明の構成】[Structure of the invention]
（課題を解決するための手段）
この発明に係るｍ雄強化複合材料は、セラミック短繊維
（セラミックウィスカーなどの類似のものを含む、）を
強化ｍｍとして含むｍ維強化複合材料において、前記強
化繊維中にセラミック粒子を含ませ、強化繊維とセラミ
ック粒子との合計量の２０体積％以上９０体積％未満を
セラミック粒子とした構成としたことを特徴としており
、このような繊維強化複合材料の構成を上述した従来の
課題を解決するための手段としている。
この発明に係る繊維強化複合材料において用いられる強
化用のセラミック短ｊａ雄としては、アルミナ短ｍ維、
ジルコニア短繊維、シリカ短繊維などの酸化物系のもの
が使用され、その他炭化物系短繊維、窒化物系短ｍ雄な
どの化合物系のものが使用される。
また、前記セラミック短ｆａ雄中に含まれるセラミック
粒子としては、ＡｌＩ３０３ 、 Ｚ ｒ Ｓ ｉ
０４（ジルコン）、Ａ又２Ｔｉ０３（チタン酸アルミ）
、２Ｍｇ０ ＊ ２ＡＭ２ ０３ ｅ ５３１０２（
コーディエライト）、３Ａ１２０３ ・２Ｓｉ０２ （
ムライト）等の酸化物系のものや、Ｓ ｉ Ｃ、Ｂ ４
Ｃ、Ｔ ｉ Ｃ、Ｗ Ｃなどの炭化物系のものや、Ｓ
ｉ３ Ｎ４ 、ＢＮ等の窒化物系のものや、Ｓ ｉ３
Ｎ、−Ａ文、０３などの複合系のものなどが用いられる
。
そして、 ｉａ維強化複合材料中に含まれるセラミック
類ｍｒａよりなる強化ｔａｍとセラミック粒子との合計
の含有量は５〜５０体積％程度の範囲とするのがより望
ましい、すなわち、マトリックス中の強化ｍ雑とセラミ
ック粒子との合計の含有量が少なすぎると１強化繊維と
セラミック粒子とを複合化することによる強度の向上な
らびに熱膨張係数の低減といった効果が小さいものとな
り、反対にマトリックス中の強化繊維とセラミック粒子
との合計の含有量が多すぎると靭性の低下をきたすもの
となるためである。
そしてさらに、複合材料のマトリックス中に強化繊維と
セラミック粒子とを含有させるに際し、セラミック粒子
は、強化繊維とセラミック粒子との合計量の２０体植え
以上９０＃績％未満の範囲で含有させているが、これは
セラミック粒子の量が少なすぎるとセラミック短繊維の
二次元的な配向による影響が大きくなって熱膨張係数の
異方性を生ずるようになるので好ましくなく、反対にセ
ラミック粒子の量が多くなりすぎると強化繊維とセラミ
ック粒子とで構成されるプリフォーム自体の強度が低い
ものとなり、高圧鋳造等によって複合材料を作製する場
合にプリフォームが割れやすくなるとともに、セラミッ
ク類ｔａｔａの強化繊維としての作用が小さくなるため
複合材料の強度が低下するようになるので好ましくない
ことによるものであり、このような理由からセラミック
粒子の量は強化繊維とセラミック粒子との合計量の２０
体績％以上９０体積％未満の範囲となるようにした。
これをさらに詳細に説明すると１強化繊維となるセラミ
−２り短繊維として、アルミナ短繊維（繊Ｉｎ径３ＪＬ
ｍ、平均繊維長さ１２０ ｇｍ）を用いると共に、セラ
ミック粒子としてコーディエライト粒子（粒径２〜５Ｊ
Ｌｍ）を用いて、これらアルミナ短繊維とセラミック粒
子とから成るプリフォームを作製し、アルミニウム合金
（ＡＣ８Ａ）をマトリックスとする繊維強化複合材料を
作製した。
この場合、複合材料中におけるアルミナ短繊維とコーデ
ィエライト粒子との合計の体積率は４０％で一定とし、
アルミナ短繊維とコーディエライト粒子との比率を変化
させたプリフォームを作製して高圧鋳造することにより
ｕ１雌強化複合材料を作製した。
第１図はプリフォーム中におけるコーディエライト粒子
の体積率と室温〜４００℃の平均熱膨張係数との関係を
示したもので、プリフォームがアルミナ’Ｅｌ ｌａ
ｍのみ（プリフォーム中のコーディエライト粒子の体積
率が０％）の場合には、熱膨張係数の異方性が著しく大
きいのに対して、プリフォーム中のコーディエライト粒
子の体ＪＩｉ率が高まるにつれて熱膨張係数の異方性が
小さくなる傾向を示しており、特にコーディエライト粒
子の体積率がアルミナ短ＷＵａの体積率の４倍以上（す
なわち、プリフォーム中のコーディエライト粒子の体積
率が８０％以上）となると、異方性はほとんど認められ
なくなり、アルミニウム合金をマトリックスとする複合
材料としては極めて小さな熱膨張係数（ＩＯＸＩＯ−’
／”０）を等方的に有する複合材料となっていることが
認められた。
しかしながら、コーディエライト粒子の割合があまり多
すぎると、高圧鋳造時にアルミナ短繊維とコーディエラ
イト粒子とからなるプリフォームに割れを生じやすくな
り、複合材料の強度が低下することとなるので、セラミ
ック粒子は強化繊維とセラミック粒子との合計量の９０
体績％未満とするのが良いことが認められた。
また、用途によっては、熱膨張係数の異方性が多少あっ
てもよく、強化ｍ雄による強度の向上をより大きく得た
いような場合もあり、このような場合にはプリフォーム
中のコーディエライトの割合を少なくし且つ強化ｍ！ｉ
の割合を多くすることによって、熱膨張係数の異方性は
若干存在するものの強度をより向上させたものとするこ
とが可能であり、強化Ｆａ雄とセラミック粒子との合計
量に対してセラミック粒子の体積率を２０％以上とする
ことによって、従来の単に強化ａｒｍのみを含ませた複
合材料よりも熱膨張係数の異方性を小さいものにするこ
とができるようになる。
したがって１強化ｍ雄とセラミック粒子との合計量に対
するセラミック粒子の割合は、熱膨張係数の異方性と製
造時の割れ（形状破壊）等を考慮して２０体績％以上９
０体積％未満とするのがよいことが認められた。
そして、この発明に係るｍ雄強化複合材料を製作するに
際しては、上述したように、強化繊維であるセラミック
短繊維とセラミック粒子とからなる繊ｍ成形体を作製し
てこれをプリフォームとし、このプリフォームに高圧鋳
造法によって軽合金溶湯を含浸させるような手法を採用
することができる。
（発明の作用）
この発明に係る繊維強化複合材料は、セラミック短繊維
を強化繊維として含むＩａ繊維強化複合材料おいて、前
記強化繊維中にセラミック粒子を含ませ、前記強化繊維
と前記セラミック粒子との合計量の２０体績％以上９０
体積％未満をセラミック粒子とした構成を有しているも
のであるから、強化繊維の適量含有によって複合材料の
強度が確保されるとともに、セラミック粒子の適量含有
によって複合材料における熱膨張係数が等方的に小さく
かつ熱膨張係数の低いものになり、強度および耐摩耗性
に優れていると共に等方的に著しく低い熱膨張係数を有
するｍ維強化複合材料になるという作用がもたらされる
。
（実施例）
次に、この発明の実施例を比較例とともに説明する。
まず、強化繊維となるセラミック短ｍ維として、アルミ
ナ（ＡｆＬ２０３）知識ｍ＜繊維径３ＪＬｍ、平均ｔａ
維長さ１２０ルｍ）を用いると共に、セラミック粒子と
してコーディエライト（Ｍｇ２（ＡｆＬ４ Ｓ ｉ ｓ
Ｏ＋ ａ ） ）粒子（粒径２〜５７ｚｍ）を用いて
、これらアルミナ類ｔａＭとセラミック粒子とを第１表
に示すコーディエライト粒子とアルミナ短ｍ維との体積
分率から成るプリフォームに吸引成形法により作製し、
次いで。
第４図に示した金型２内に前記プリフォーム１を配置し
、アルミニウム合金（Ａ Ｃ８Ａ）溶湯３を金型２内に
注ぎ込み、その後このアルミニウム合金溶湯３をプラン
ジャ４により加圧してプリフォーム１内にアルミニウム
合金溶湯３を圧入し、その後凝固させることによって１
、アルミニウム合金（Ａ Ｃ８Ａ）をマトリックスとす
る繊維強化複合材料を作製した。
この場合、複合材料中におけるアルミナ短繊維＋コーデ
ィエライト粒子の体積率は第１表に示すように４０％で
一定とし、アルミナ短繊維とコーディエライト粒子との
比率を変化させたプリフォーム１を吸引成形法で作製し
、このようにして作製したプリフォーム１に第４図に示
した金型２およびプランジャ４を用いる手法で高圧鋳造
（溶湯圧カフ ００ ｋ ｇ ｆ ／ ｃ ｍ））して
繊維強化複合材料を作製した。
次に、各繊維強化複合材料のａｍ配向に対して乎行方向
および垂直方向の熱膨張係数を調べると共に引張強度を
調べた。これらの結果を同じく第１表に示すとともに第
２図にも示す。
第１表および２図に示すように、プリフォーム１がアル
ミナ短繊維のみ（プリフォーム１中のコーディエライト
粒子の体積率が０％）である比較例１の場合には、熱膨
張係数の異方性が著しく大きいのに対して、プリフォー
ム１中のコーディエライト粒子の体積率が実施例１〜５
および比較例２．３へと高まるにつれて熱膨張係数の異
方性が小さくなる（１．０に近づく）傾向を示している
ことが認められ、アルミニウム合金をマトリックスとす
る複合材料としては極めて小さな熱膨張係数（ＩＯＸＩ
Ｏ−’／”Ｃ）を等方的に有する複合材料となっている
ことが認められた。
しかしながら、プリフォーム中のコーディエライト粒子
の量が９０体績％以上である比較例２゜３の場合には高
圧鋳造時（溶湯鍛造時）にプリフォームの割れを生じや
すくなることから、複合材料の引張強度が低下する結果
となり、コーディエライト粒子の割合を２０体績％以上
９０体積％未層の範囲とした実施例１〜５の複合材料で
はアルミニウム合金（Ａ Ｃ８Ａ）の鋳造のままのもの
の引張強度が約１５ｋｇｆ／ｍｍ２であるのに対して、
引張強度が２５〜２７．５ｋｇｆ／ｍ ｍ ２であり、
十分な強度を有していることが認められた。
次に、第１表に示した実施例５のｍ維強化複合材料（ア
ルミナ知識！！３０体蹟％、コーディエライト粒子ｌＯ
体積％）と、比較例１の繊維強化複合材料（アルミナ短
ｍ１！４４０体積％）のほかに。
アルミニウム合金（Ａ Ｃ８Ａ）マトリックス中にカー
ボンａｍを３０体績％複合化した比較例４のｔａＸ強化
複合材料と、ｍ、１１強化しないアルミニウム合金（Ａ
Ｃ８Ａ）である比較例５の材料とについて、それぞれ
熱膨張係数の温度依存性を調べた。この結果を第３図に
示す。
第３図に示したように、アルミニウム合金中に炭素繊維
のみを複合化した比較例４の繊維強化複合材料では、熱
膨張係数の温度依存性が極めて大きなものになっている
と共に熱膨張係数の異方性も極めて大きなものになって
おり、また、アルミニウム合金中にアルミナ短繊維のみ
を複合化した比較例１の繊維強化複合材料では、熱膨張
係数の温度依存性がかなり大きなものになっていると共
に熱膨張係数の異方性もかなり大きなものになっている
ことが認められた。
これに対してアルミニウム短繊維およびコーチイエライ
ト粒子をそれぞれ適量含有する実施例５の繊維強化複合
材料では熱膨張係数の温度依存性がかなり小さなものに
なっていると共に熱膨張係数の異方性もかなり小さなも
のになっており。
比較例５のアルミニウム合金（ＡＣ８Ａ）の熱膨張係数
よりもかなり小さな熱膨張係数のものであることが確か
、められた。(Means for Solving the Problems) An m-male reinforced composite material according to the present invention is an m-fiber reinforced composite material containing ceramic short fibers (including similar ones such as ceramic whiskers) as reinforcement mm. The fiber-reinforced composite material is characterized by containing ceramic particles therein, so that the ceramic particles account for 20% by volume or more and less than 90% by volume of the total amount of reinforcing fibers and ceramic particles. This is a means to solve the conventional problems mentioned above. The reinforcing ceramic short fibers used in the fiber-reinforced composite material according to the present invention include alumina short fibers,
Oxide-based fibers such as zirconia short fibers and silica short fibers are used, and compound-based fibers such as carbide-based short fibers and nitride short fibers are also used. Further, as the ceramic particles contained in the ceramic short fa male, AlI303, Z r Si
04 (zircon), A or 2Ti03 (aluminum titanate)
, 2Mg0 * 2AM2 03 e 53102 (
cordierite), 3A1203 ・2Si02 (
mullite), S i C, B 4
Carbide-based materials such as C, T i C, and W C, and S
Nitride-based materials such as i3 N4 and BN, Si3
Complex types such as N, -A sentences, and 03 are used. It is more desirable that the total content of reinforced TAM made of ceramics MRA and ceramic particles contained in the IA fiber-reinforced composite material is in the range of about 5 to 50% by volume. If the total content of miscellaneous fibers and ceramic particles is too small, the effect of improving strength and reducing the coefficient of thermal expansion by combining reinforcing fibers and ceramic particles will be small, and on the contrary, the reinforcing fibers in the matrix will be less effective. This is because if the total content of ceramic particles is too large, the toughness will be reduced. Furthermore, when the reinforcing fibers and ceramic particles are contained in the matrix of the composite material, the ceramic particles are contained in a range of 20 or more and less than 90% of the total amount of the reinforcing fibers and ceramic particles. However, if the amount of ceramic particles is too small, the effect of the two-dimensional orientation of the short ceramic fibers will become large, resulting in anisotropy in the coefficient of thermal expansion, which is undesirable. If the amount is too large, the strength of the preform itself, which is composed of reinforcing fibers and ceramic particles, will be low, making the preform easy to break when producing composite materials by high-pressure casting, etc., and also as a reinforcement fiber for ceramics. This is because the strength of the composite material decreases as the effect of the ceramic particles decreases, which is undesirable.For this reason, the amount of ceramic particles is 20% of the total amount of reinforcing fibers and ceramic particles.
It was set to be within the range of performance% or more and less than 90% by volume. To explain this in more detail, alumina short fiber (fiber In diameter 3JL
m, average fiber length 120 gm), and cordierite particles (particle size 2 to 5 J) were used as ceramic particles.
A preform consisting of these alumina short fibers and ceramic particles was produced using the aluminum alloy Lm), and a fiber-reinforced composite material having an aluminum alloy (AC8A) as a matrix was produced. In this case, the total volume fraction of alumina short fibers and cordierite particles in the composite material is constant at 40%,
A u1 female-reinforced composite material was produced by producing preforms with varying ratios of alumina short fibers and cordierite particles and high-pressure casting. Figure 1 shows the relationship between the volume fraction of cordierite particles in the preform and the average coefficient of thermal expansion from room temperature to 400°C.
In the case of m only (the volume fraction of cordierite particles in the preform is 0%), the anisotropy of the thermal expansion coefficient is significantly large, whereas the body JIi coefficient of the cordierite particles in the preform is The anisotropy of the thermal expansion coefficient tends to decrease as When the volume fraction is 80% or more), anisotropy is hardly recognized, and the coefficient of thermal expansion (IOXIO-'
/"0) isotropically. However, if the proportion of cordierite particles is too large, the composition of alumina short fibers and cordierite particles will be reduced during high-pressure casting. Since the preform is likely to crack and the strength of the composite material is reduced, the ceramic particles should be used in a proportion of 90% of the total amount of reinforcing fibers and ceramic particles.
It was recognized that it is better to set it to less than % of performance. Also, depending on the application, there may be some anisotropy in the coefficient of thermal expansion, and there may be cases where it is desired to obtain a greater increase in strength by reinforcing the male. In such cases, cordierite in the preform Reduce the ratio and strengthen m! i
By increasing the proportion of the ceramic particles, it is possible to improve the strength even though there is a slight anisotropy in the coefficient of thermal expansion. By setting the volume fraction to 20% or more, it becomes possible to make the anisotropy of the coefficient of thermal expansion smaller than that of a conventional composite material containing only a reinforcing arm. Therefore, the ratio of ceramic particles to the total amount of reinforcing male and ceramic particles should be 20% or more, considering the anisotropy of the thermal expansion coefficient and cracking (shape destruction) during manufacturing.
It has been found that it is better to set the content to less than 0% by volume. In producing the male-reinforced composite material according to the present invention, as described above, a fiber molded body made of short ceramic fibers and ceramic particles as reinforcing fibers is produced, and this is used as a preform. A method can be adopted in which the preform is impregnated with a molten light alloy by high-pressure casting. (Function of the invention) The fiber reinforced composite material according to the present invention is an Ia fiber reinforced composite material containing short ceramic fibers as reinforcing fibers, in which ceramic particles are included in the reinforcing fibers, and the reinforcing fibers and the ceramic particles are bonded together. 20% or more of the total amount of 90
Since it has a structure in which ceramic particles account for less than % by volume, the strength of the composite material is ensured by containing an appropriate amount of reinforcing fibers, and the thermal expansion coefficient of the composite material is made isotropic by containing an appropriate amount of ceramic particles. This results in an m-fiber-reinforced composite material that is small in size and has a low coefficient of thermal expansion, has excellent strength and abrasion resistance, and has an extremely low isotropic coefficient of thermal expansion. (Example) Next, an example of the present invention will be described together with a comparative example. First, as a ceramic short m fiber that becomes a reinforcing fiber, alumina (AfL203) knowledge m<fiber diameter 3JLm, average ta
Cordierite (Mg2 (AfL4 Si s
Using O+ a ) ) particles (particle size 2 to 57 zm), these alumina taM and ceramic particles were sucked into a preform consisting of the volume fraction of cordierite particles and short alumina fibers shown in Table 1. Produced by molding method,
Next. The preform 1 is placed in the mold 2 shown in FIG. 4, and the molten aluminum alloy (A C8A) 3 is poured into the mold 2. The molten aluminum alloy 3 is then pressurized by the plunger 4 to form the preform. By press-fitting the molten aluminum alloy 3 into 1 and then solidifying it, 1
A fiber-reinforced composite material having an aluminum alloy (AC8A) as a matrix was produced. In this case, the volume ratio of alumina short fibers + cordierite particles in the composite material was kept constant at 40% as shown in Table 1, and preforms 1 were prepared with varying ratios of alumina short fibers and cordierite particles. was produced by a suction molding method, and the preform 1 thus produced was subjected to high-pressure casting (molten metal pressure cuff 00 kg f/cm) using a method using a mold 2 and a plunger 4 shown in FIG. A fiber-reinforced composite material was fabricated. Next, the thermal expansion coefficients of each fiber-reinforced composite material in the transverse and perpendicular directions with respect to the am orientation were examined, as well as the tensile strength. These results are also shown in Table 1 as well as in FIG. As shown in Table 1 and Figure 2, in the case of Comparative Example 1 in which preform 1 is made of only short alumina fibers (volume percentage of cordierite particles in preform 1 is 0%), the coefficient of thermal expansion is While the anisotropy is significantly large, the volume fraction of cordierite particles in preform 1 is the same as in Examples 1 to 5.
It was observed that the anisotropy of the thermal expansion coefficient tends to decrease (approaching 1.0) as it increases to Comparative Example 2.3. Expansion coefficient (IOXI
It was observed that the composite material had an isotropic ratio of O-'/"C). However, Comparative Example 2゜3 where the amount of cordierite particles in the preform was 90% or more by weight In this case, the preform is likely to crack during high-pressure casting (molten metal forging), resulting in a decrease in the tensile strength of the composite material. In the composite materials of Examples 1 to 5, which were in the unlayered range, the tensile strength of the as-cast aluminum alloy (AC8A) was about 15 kgf/mm2,
The tensile strength is 25 to 27.5 kgf/m2,
It was recognized that it had sufficient strength. Next, the m-fiber-reinforced composite material of Example 5 shown in Table 1 (alumina knowledge!! 30%, cordierite particles lO
In addition to the fiber-reinforced composite material of Comparative Example 1 (alumina short m1!440 volume%). The taX-reinforced composite material of Comparative Example 4, in which 30% carbon am was composited in the aluminum alloy (A C8A) matrix, and the aluminum alloy (A
C8A) and the material of Comparative Example 5, the temperature dependence of the coefficient of thermal expansion was investigated. The results are shown in FIG. As shown in Figure 3, in the fiber-reinforced composite material of Comparative Example 4, in which only carbon fiber is composited into an aluminum alloy, the temperature dependence of the coefficient of thermal expansion is extremely large, and the coefficient of thermal expansion is The anisotropy is also extremely large, and in the fiber-reinforced composite material of Comparative Example 1, in which only short alumina fibers are composited into the aluminum alloy, the temperature dependence of the coefficient of thermal expansion is quite large. It was observed that the anisotropy of the thermal expansion coefficient was also quite large. On the other hand, the fiber-reinforced composite material of Example 5, which contains appropriate amounts of short aluminum fibers and corchierite particles, has a considerably small temperature dependence of the coefficient of thermal expansion and anisotropy of the coefficient of thermal expansion. It is quite small. It was confirmed that the thermal expansion coefficient was considerably smaller than that of the aluminum alloy (AC8A) of Comparative Example 5.
【発明の効果】【Effect of the invention】
この発明に係る繊維強化複合材料は、セラミック短ｍ維
を強化繊維として含む繊維強化複合材料において、前記
強化繊維中にセラミック粒子を含ませ、強化繊維とセラ
ミック粒子との合計量の２０体績％以上９０体積％未満
をセラミック粒子としたものであるから１強度が優れて
いると共に耐摩耗性にも優れ、しかも熱膨張係数の異方
性が著しく少なく、等方的に著しく低い熱膨張係数を有
する繊維強化複合材料となっていることから、高強度で
＃摩耗性に優れ、しかも熱膨張係数の異方性が小さく且
つ熱膨張係数の低いことが要求される部材（部品、材料
）の素材として好適に利用されるものであるという著大
なる効果がもたらされる。The fiber-reinforced composite material according to the present invention is a fiber-reinforced composite material containing ceramic short m fibers as reinforcing fibers, in which ceramic particles are included in the reinforcing fibers, and the total amount of reinforcing fibers and ceramic particles is 20% by weight. Since less than 90% by volume is made up of ceramic particles, it has excellent strength and wear resistance, and has extremely low anisotropy in the coefficient of thermal expansion, and has a significantly low isotropic coefficient of thermal expansion. Because it is a fiber-reinforced composite material that has high strength and excellent abrasion resistance, it is a material for parts (components and materials) that is required to have low anisotropy and a low coefficient of thermal expansion. It brings about a great effect that it can be suitably used as a.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は複合材料中のアルミナ短繊維の体積率およびコ
ーディエライト粒子の体積率ならびにプリフォーム中の
コーディエライト粒子の体積率と室温〜４００℃の平均
熱膨張係数との関係を例示するグラフ、第２図はプリフ
ォーム中のコーディエライト粒子の体積率と熱膨張係数
の異方性および引張強度との関係を例示するグラフ、Ｍ
Ｓ３図は熱膨張係数の温度依存性を調べた結果を例示す
るグラフ、第４図は高圧鋳造によって＃ａ維強化複合材
料を製造する要領の概略を示す溶湯鍛造型の縦断面図で
ある。
第１図
第３図
第２図Figure 1 illustrates the relationship between the volume fraction of alumina short fibers and cordierite particles in a composite material, and the volume fraction of cordierite particles in a preform and the average coefficient of thermal expansion from room temperature to 400°C. Graph, Figure 2 is a graph illustrating the relationship between the volume fraction of cordierite particles in a preform, anisotropy of thermal expansion coefficient, and tensile strength, M
Figure S3 is a graph illustrating the results of investigating the temperature dependence of the coefficient of thermal expansion, and Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view of a molten metal forging die schematically showing the procedure for producing #a fiber-reinforced composite material by high-pressure casting. Figure 1 Figure 3 Figure 2