JPH0218292B2 - - Google Patents
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- JPH0218292B2 JPH0218292B2 JP58093288A JP9328883A JPH0218292B2 JP H0218292 B2 JPH0218292 B2 JP H0218292B2 JP 58093288 A JP58093288 A JP 58093288A JP 9328883 A JP9328883 A JP 9328883A JP H0218292 B2 JPH0218292 B2 JP H0218292B2
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- glass
- fibers
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- glass matrix
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Links
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Classifications
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/02—Other methods of shaping glass by casting molten glass, e.g. injection moulding
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C2214/02—Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material
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- Y10T428/2918—Rod, strand, filament or fiber including free carbon or carbide or therewith [not as steel]
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、繊維強化ガラスマトリツクス複合材
料物品の製造方法に係り、更に詳細には複雑な形
状の繊維強化ガラスマトリツクス複合材料物品を
製造するに適した方法に係る。
料物品の製造方法に係り、更に詳細には複雑な形
状の繊維強化ガラスマトリツクス複合材料物品を
製造するに適した方法に係る。
従来の多くの構造用耐熱金属が不足しそのコス
トが増大していることにより、耐熱合金に対する
代替材料として非金属繊維にて強化された複合材
料に対する関心が高まつてきている。かかる耐熱
合金の代替材料、即ち高温度に於て安定な繊維に
て強化された樹脂や高温度に於て安定な繊維にて
強化された金属マトリツクス複合材料は、スポー
ツ用品から高度なジエツト航空機の構成要素に至
るまで種々の製品に於て商業的に適用されるに到
つている。しかしこれらの複合材料に於ける重大
な問題の一つのはそれらの使用可能な最高温度が
比較的低いということである。
トが増大していることにより、耐熱合金に対する
代替材料として非金属繊維にて強化された複合材
料に対する関心が高まつてきている。かかる耐熱
合金の代替材料、即ち高温度に於て安定な繊維に
て強化された樹脂や高温度に於て安定な繊維にて
強化された金属マトリツクス複合材料は、スポー
ツ用品から高度なジエツト航空機の構成要素に至
るまで種々の製品に於て商業的に適用されるに到
つている。しかしこれらの複合材料に於ける重大
な問題の一つのはそれらの使用可能な最高温度が
比較的低いということである。
セラミツク、ガラス、ガラス−セラミツク等の
材料は高温度の用途に於ても採用され得る材料で
あることが従来より知られている。しかしこれら
の材料は所望の機械的強度を有していないことが
多く、また靭性及び耐衝撃性の点で不十分であ
る。かかる状況から、無機繊維が連続的に又は不
連続的に分散されたセラミツク、ガラス、又はガ
ラス−セラミツクのマトリツクスよりなる複合材
料が製造されるようになつてきた。例えばガラス
マトリツクス複合材料の幾つかの例が米国特許第
4314852号及び第4324843号に記載されている。上
記米国特許に記載されている開示内容に従つて形
成されたガラス−セラミツクマトリツクス／炭化
ケイ素繊維複合材料製の構成要素は性能を大きく
改善すべく熱機関や他の用途に於て使用すること
を可能にする物理的性質を有している。しかしか
かる用途に於ては、例えば強度を改善すべく強化
繊維が少くとも三つの方向に配向された複雑な形
状の部材を製造することのできる新規な方法が必
要とされる。
材料は高温度の用途に於ても採用され得る材料で
あることが従来より知られている。しかしこれら
の材料は所望の機械的強度を有していないことが
多く、また靭性及び耐衝撃性の点で不十分であ
る。かかる状況から、無機繊維が連続的に又は不
連続的に分散されたセラミツク、ガラス、又はガ
ラス−セラミツクのマトリツクスよりなる複合材
料が製造されるようになつてきた。例えばガラス
マトリツクス複合材料の幾つかの例が米国特許第
4314852号及び第4324843号に記載されている。上
記米国特許に記載されている開示内容に従つて形
成されたガラス−セラミツクマトリツクス／炭化
ケイ素繊維複合材料製の構成要素は性能を大きく
改善すべく熱機関や他の用途に於て使用すること
を可能にする物理的性質を有している。しかしか
かる用途に於ては、例えば強度を改善すべく強化
繊維が少くとも三つの方向に配向された複雑な形
状の部材を製造することのできる新規な方法が必
要とされる。
当技術分野に於てはこれまで多大の努力が払わ
れているが、上述の如き改善された複合材料製物
品を製造する方法には種々の問題点がある。従来
より、物品を連続繊維にて強化することは、ガラ
ス−キヤリアスラリーにて含浸され、所定の寸法
に裁断され、所定の方向に配向され、ホツトプレ
スすべく型内に積層されるが繊維が一方向に配向
されたテープ、フエルト、ペーパなどを用いて行
われている。しかし、かかる方法は、その方法に
よつては繊維が平面的にしか配列されないという
点に於てより一層複雑な形状の物品を製造するこ
とに関しては不十分である。また上述の如き平板
形の材料を用いて円筒体や他の複雑な形状の物品
を形成することは困難である。
れているが、上述の如き改善された複合材料製物
品を製造する方法には種々の問題点がある。従来
より、物品を連続繊維にて強化することは、ガラ
ス−キヤリアスラリーにて含浸され、所定の寸法
に裁断され、所定の方向に配向され、ホツトプレ
スすべく型内に積層されるが繊維が一方向に配向
されたテープ、フエルト、ペーパなどを用いて行
われている。しかし、かかる方法は、その方法に
よつては繊維が平面的にしか配列されないという
点に於てより一層複雑な形状の物品を製造するこ
とに関しては不十分である。また上述の如き平板
形の材料を用いて円筒体や他の複雑な形状の物品
を形成することは困難である。
現在の樹脂マトリツクス複合材料に於ては、織
られた繊維よりなる繊維成形体を使用することに
よつて解決されている。繊維は布又は実際の物品
の形状とすべく織られる。かくして織られること
により形成された繊維成形体は、固化前に於ける
樹脂の粘性が非常に低くまた樹脂が繊維と容易に
濡れるので、樹脂にて容易に含浸されるものであ
る。
られた繊維よりなる繊維成形体を使用することに
よつて解決されている。繊維は布又は実際の物品
の形状とすべく織られる。かくして織られること
により形成された繊維成形体は、固化前に於ける
樹脂の粘性が非常に低くまた樹脂が繊維と容易に
濡れるので、樹脂にて容易に含浸されるものであ
る。
繊維強化ガラスマトリツクス複合材料部材を形
成するために従来より使用されている他の一つの
方法は射出成型法である。この方法に於ては、短
く切断された繊維又はホイスカにて強化されたガ
ラスまたはガラス−セラミツクのビレツトが複雑
な形状の鋳型内に高温度にて射出され、これによ
り形状が複雑である繊維強化ガラスマトリツクス
複合材料が形成される。この方法に於ては強化繊
維の配向はランダムであり、従つて性能を向上さ
せるべく複合材料に正確に設定された特性、即ち
特定の方向の強度を付与するよう強化繊維の配向
を制御することができない。
成するために従来より使用されている他の一つの
方法は射出成型法である。この方法に於ては、短
く切断された繊維又はホイスカにて強化されたガ
ラスまたはガラス−セラミツクのビレツトが複雑
な形状の鋳型内に高温度にて射出され、これによ
り形状が複雑である繊維強化ガラスマトリツクス
複合材料が形成される。この方法に於ては強化繊
維の配向はランダムであり、従つて性能を向上さ
せるべく複合材料に正確に設定された特性、即ち
特定の方向の強度を付与するよう強化繊維の配向
を制御することができない。
本発明の目的は、形状が複雑な繊維強化ガラス
マトリツクス複合材料物品を製造する方法であつ
て、強化繊維が注意深く配向されることにより所
望の強度特性を有する繊維強化ガラスマトリツク
ス複合材料物品を製造する方法を提供することで
ある。
マトリツクス複合材料物品を製造する方法であつ
て、強化繊維が注意深く配向されることにより所
望の強度特性を有する繊維強化ガラスマトリツク
ス複合材料物品を製造する方法を提供することで
ある。
本発明は、特定の方向の機械的強度が所定の態
様をなす繊維強化ガラスまたはガラス−セラミツ
クマトリツクス複合材料物品の製造方法に関する
ものである。上述の如き強度分布は、複合材料と
しての所望の強度が所定の態様にて分布するよう
選定された特定の配向にて強化繊維が鋳型のキヤ
ビテイ内に配置されたのちマトリツクス移送鋳造
を行うことによつて達成される。ガラスマトリツ
クス材料のビレツトがその加工点以上の温度にま
で加熱され、次いでそのガラスマトリツクス材料
が強化繊維を囲繞しかつそれらを結合するよう低
圧下にてゆつくりと鋳型のキヤビテイ内へ移送さ
れる。次いでかくして鋳造された物品が冷却さ
れ、鋳型より取出され、これにより所望の強度特
性を有する複合材料物品が形成される。
様をなす繊維強化ガラスまたはガラス−セラミツ
クマトリツクス複合材料物品の製造方法に関する
ものである。上述の如き強度分布は、複合材料と
しての所望の強度が所定の態様にて分布するよう
選定された特定の配向にて強化繊維が鋳型のキヤ
ビテイ内に配置されたのちマトリツクス移送鋳造
を行うことによつて達成される。ガラスマトリツ
クス材料のビレツトがその加工点以上の温度にま
で加熱され、次いでそのガラスマトリツクス材料
が強化繊維を囲繞しかつそれらを結合するよう低
圧下にてゆつくりと鋳型のキヤビテイ内へ移送さ
れる。次いでかくして鋳造された物品が冷却さ
れ、鋳型より取出され、これにより所望の強度特
性を有する複合材料物品が形成される。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。
について詳細に説明する。
本発明に関連する複合材料に高温強度特性を付
与する多数のシリケートガラスが使用されて良い
が、Corning1723（Corning Glass Works）アル
ミノシリケートガラスが特に本発明の方法に於て
好適であることが解つている。またボロシリケー
トガラスや高シリカガラスも好適である。
与する多数のシリケートガラスが使用されて良い
が、Corning1723（Corning Glass Works）アル
ミノシリケートガラスが特に本発明の方法に於て
好適であることが解つている。またボロシリケー
トガラスや高シリカガラスも好適である。
本発明の方法に於て好適な他の一つのマトリツ
クス材料はガラス−セラミツクである。マトリツ
クス材料が鋳型のキヤビテイ内に射出される際に
は、マトリツクスとしてのガラスは溶融され、約
10-5Pa.s.以下の粘性を有するようにされる。非
晶質のマトリツクスは射出された後には結晶状態
に転換され、その場合結晶化の程度及び範囲はマ
トリツクスの組成及び採用される熱処理スケジユ
ールにより制御される。かくして広範囲の種々の
ガラス−セラミツクが使用されてよいが、強化繊
維として炭化ケイ素繊維が使用される場合には、
ガラス中に存在するチタニウムの量及び活性が厳
しく制限されることが重要である。従つて炭化ケ
イ素繊維及びチタニア核生成剤が使用される場合
には、チタニアは不活性化されるか又は1wt％以
下に維持されなければならない。このことは、チ
タニアをジルコニアの如き他の核生成剤に置換す
ることにより、又は炭化ケイ素繊維に対するチタ
ニアの反応性を低減する薬剤を添加することによ
り達成される。しかし何れの場合にも、良好な高
温強度特性を有する複合材料を得るためには、炭
化ケイ素繊維に対するチタニアの影響を低減若し
くは排除する必要がある。従来より存在するリチ
ウム・アルミノシリケートは好ましいガラス−セ
ラミツクであるが、セラミツクマトリツクス材料
がチタニウムを含有していない（約1wt％以下）
か又はチタニアの影響が低減されている限り、ア
ルミノシリケート、マグネシウム・アルミノシリ
ケート、それらの混合物の如き従来より存在する
他のガラス−セラミツクが使用されてよい。この
点に関しては本願出願人と同一の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第4324843号を参照されたい。
クス材料はガラス−セラミツクである。マトリツ
クス材料が鋳型のキヤビテイ内に射出される際に
は、マトリツクスとしてのガラスは溶融され、約
10-5Pa.s.以下の粘性を有するようにされる。非
晶質のマトリツクスは射出された後には結晶状態
に転換され、その場合結晶化の程度及び範囲はマ
トリツクスの組成及び採用される熱処理スケジユ
ールにより制御される。かくして広範囲の種々の
ガラス−セラミツクが使用されてよいが、強化繊
維として炭化ケイ素繊維が使用される場合には、
ガラス中に存在するチタニウムの量及び活性が厳
しく制限されることが重要である。従つて炭化ケ
イ素繊維及びチタニア核生成剤が使用される場合
には、チタニアは不活性化されるか又は1wt％以
下に維持されなければならない。このことは、チ
タニアをジルコニアの如き他の核生成剤に置換す
ることにより、又は炭化ケイ素繊維に対するチタ
ニアの反応性を低減する薬剤を添加することによ
り達成される。しかし何れの場合にも、良好な高
温強度特性を有する複合材料を得るためには、炭
化ケイ素繊維に対するチタニアの影響を低減若し
くは排除する必要がある。従来より存在するリチ
ウム・アルミノシリケートは好ましいガラス−セ
ラミツクであるが、セラミツクマトリツクス材料
がチタニウムを含有していない（約1wt％以下）
か又はチタニアの影響が低減されている限り、ア
ルミノシリケート、マグネシウム・アルミノシリ
ケート、それらの混合物の如き従来より存在する
他のガラス−セラミツクが使用されてよい。この
点に関しては本願出願人と同一の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第4324843号を参照されたい。
本発明の方法に於ては、粘性を有するマトリツ
クスにより濡れることのできる任意の高温度に於
て安定な繊維材料が使用されて良いが、特に炭化
ケイ素繊維が好ましい。50μまでの、例えば５〜
50μの平均繊維径を有する複フイラメント炭化ケ
イ素ヤーンが特に好ましい。日本カーボン株式会
社は１トウ当り約250本の繊維を有し平均繊維径
が約10μである上述の如きヤーンを生産してい
る。この繊維の平均強度は約2000MPaであり、
その使用温度は1200℃までである。またこのヤー
ン密度は約2.6ｇ/cm2であり、弾性係数は約
221GPaである。
クスにより濡れることのできる任意の高温度に於
て安定な繊維材料が使用されて良いが、特に炭化
ケイ素繊維が好ましい。50μまでの、例えば５〜
50μの平均繊維径を有する複フイラメント炭化ケ
イ素ヤーンが特に好ましい。日本カーボン株式会
社は１トウ当り約250本の繊維を有し平均繊維径
が約10μである上述の如きヤーンを生産してい
る。この繊維の平均強度は約2000MPaであり、
その使用温度は1200℃までである。またこのヤー
ン密度は約2.6ｇ/cm2であり、弾性係数は約
221GPaである。
下記の例は織られた炭化ケイ素繊維よりなる布
を用いて行われる移送鋳造法に関するものである
が、本発明の方法は織られていない連続繊維、不
連続繊維、又はそれらの組合せとの関連に於ても
有用なものである。
を用いて行われる移送鋳造法に関するものである
が、本発明の方法は織られていない連続繊維、不
連続繊維、又はそれらの組合せとの関連に於ても
有用なものである。
ガラスビレツトの質量は、一般に、最終的に繊
維強化複合材料物品を完全に稠密化するに必要と
される質量と同一である。ビレツトはその加工
点、即ちガラスが流動し始め鋳型内へ移送され得
る状態になる点以上の温度にまで加熱される。典
型的にはこの温度は約1000〜1500℃の範囲であ
る。強化繊維を変位させたり強化繊維に損傷を及
ぼしたりすることなく加熱されたビレツトを鋳型
のキヤビテイ内へ移送させるために採用される圧
力は一般に0.0688〜0.688MPa（0.7〜７Kg/cm2）の
範囲であるが、きつく織られた繊維成形体の場合
にはこれよりも高い圧力が採用されて良い。また
繊維の充填率は一般に約20〜50wt％の範囲であ
る。
維強化複合材料物品を完全に稠密化するに必要と
される質量と同一である。ビレツトはその加工
点、即ちガラスが流動し始め鋳型内へ移送され得
る状態になる点以上の温度にまで加熱される。典
型的にはこの温度は約1000〜1500℃の範囲であ
る。強化繊維を変位させたり強化繊維に損傷を及
ぼしたりすることなく加熱されたビレツトを鋳型
のキヤビテイ内へ移送させるために採用される圧
力は一般に0.0688〜0.688MPa（0.7〜７Kg/cm2）の
範囲であるが、きつく織られた繊維成形体の場合
にはこれよりも高い圧力が採用されて良い。また
繊維の充填率は一般に約20〜50wt％の範囲であ
る。
一般に強化繊維は鋳型のキヤビテイの形状に一
致するよう或る特定の方向に手により又は機械に
より積上げられるが、強化繊維は例えば重合体バ
インダを用いて所望の物品形状に形成されても良
い。次いで所定の形状に形成された繊維成形体が
移送鋳型内に配置され、例えば予熱による燃焼に
よりバインダを除去した後、繊維の周り及び繊維
間にガラスマトリツクスが移送される。かくして
使用されるに好適な代表的なバインダはUnion
Carbide CorporationのCarbowaxシリーズ（特
にCarbowax 4000）やRohm and Haas
CoroporationのRhoplexの如きアクリル樹脂で
ある。
致するよう或る特定の方向に手により又は機械に
より積上げられるが、強化繊維は例えば重合体バ
インダを用いて所望の物品形状に形成されても良
い。次いで所定の形状に形成された繊維成形体が
移送鋳型内に配置され、例えば予熱による燃焼に
よりバインダを除去した後、繊維の周り及び繊維
間にガラスマトリツクスが移送される。かくして
使用されるに好適な代表的なバインダはUnion
Carbide CorporationのCarbowaxシリーズ（特
にCarbowax 4000）やRohm and Haas
CoroporationのRhoplexの如きアクリル樹脂で
ある。
前述の如く、強化繊維は或る特定の方向の強度
を向上させるべく鋳型のキヤビテイ内に所定の方
向に配向して配置され、例えば円筒形の物品につ
いては、フープ強さを与えるべく管状の中央中子
の周りに或る方向に整合して配置されるか、又は
円筒形物品の長さ方向に沿う強度を向上させるべ
く円筒体の軸線に沿う方向に整合して配向され
る。下記の例の場合の如く織られた繊維よりなる
材料が使用される場合には、二つの方向に複合材
料としての強度を与えることができる。タービン
ブレードの如き複雑な形状の物品に所望の強度特
性を付与すべく織物を使用することは本発明の方
法の有用性を示す一例である。
を向上させるべく鋳型のキヤビテイ内に所定の方
向に配向して配置され、例えば円筒形の物品につ
いては、フープ強さを与えるべく管状の中央中子
の周りに或る方向に整合して配置されるか、又は
円筒形物品の長さ方向に沿う強度を向上させるべ
く円筒体の軸線に沿う方向に整合して配向され
る。下記の例の場合の如く織られた繊維よりなる
材料が使用される場合には、二つの方向に複合材
料としての強度を与えることができる。タービン
ブレードの如き複雑な形状の物品に所望の強度特
性を付与すべく織物を使用することは本発明の方
法の有用性を示す一例である。
例
第１図に示されている如く、三つの部材よりな
る円筒形の鋳型が黒鉛より機械加工された。外型
１の高さは4.5インチ（11.4cm）であり、第１図
に於てプランジヤ２により占められている空間で
あるガラス移送領域の高さは2.25インチ（5.7cm）
であつた。鋳型の全体の直径は２インチ（5.08
cm）であり、プランジヤ２により占められている
部分即ちガラス移送キヤビテイの直径は0.75イン
チ（1.9cm）であり、中子の直径は0.5インチ（1.3
cm）であつた。鋳型のキヤビテイ４の高さは1.5
インチ（3.8cm）であつた。図示の如く組立てら
れると、鋳型は中子３と外型１との間に形成され
るべき部材（図示の例に於てはパイプ）の形状に
対応するキヤビテイ４を郭定する。環状キヤビテ
イ４のリザーバ領域は第１図に於てはガラス材料
を環状キヤビテイ４内へ移送するプランジヤ２に
より占められた状態にて示されている。この場合
環状キヤビテイ４の容積は約６cm2であつた。幅
1.5インチ（3.8cm）、長さ21.6インチ（54.9cm）の
Nicalon炭化ケイ素繊維にて平面的に織られた布
のストリツプが炉内に配置され、糊材を燃焼によ
つて除去すべく空気雰囲気中にて700℃に加熱さ
れた。糊材が燃焼によつて除去された後に於ける
布の重量は5.31ｇであつた。次いでこの布が縦方
向及び横方向の強度を向上させるべく全体で11回
の巻回となるように中子３の周りにきつく巻付け
られた。この布が第１図に於て符号５にて示され
ている。次いで布を巻付けられた中子３が鋳型組
立体の外型１内に挿入された。炭化ケイ素ヤーン
の密度は2.6ｇ/cm3であり、計算上繊維の体積は
2.01ccであり、環状キヤビテイ４の容積の33.6％
であつた。次いでCorning Glass Worksの
Corning1723アルミノシリケートガラスが2.64ｇ/
cm3の密度を有するビレツトの形態にて調達され
た。次いでダイヤモンドコーンドリルを用いてビ
レツトよりアルミノシリケートガラスよりなる円
筒形のスラグが切出され、環状キヤビテイ４の残
りの４cm3の空間を充填すべく計算された10.56ｇ
よりも僅かに高い11ｇに縁取りされた。次いでか
くして形成された円筒体が第１図に於てプランジ
ヤ２により占められている領域内に導入され、プ
ランジヤ２が外型１内に挿入された。次いで鋳型
組立体が真空ホツトプレス装置内に配置され、
1300℃に加熱された。次いで20psi（0.138MPa）
のゲージ圧が直径３インチ（7.6cm）のホツトプ
レスラムに加えられ、溶融ガラスが鋳型内の充填
されていない空間内へ押込まれた。かかる条件下
に於てガラスの移送に要した時間は約10分であつ
た。次いで鋳型組立体が室温にまで冷却された。
中子及び凝固体が外型より取出され、次いで中子
が完成した物品より機械加工により除去された。
かくして仕上げられた物品が第２図に示されてい
る。第２図に示された物品の研磨された断面の顕
微鏡写真を示す第３図より解る如く、強化繊維は
変位若しくは損傷されておらず、強化繊維とマト
リツクスとが密に接触していることから繊維とマ
トリツクスとの濡れ性も良好であることが解る。
る円筒形の鋳型が黒鉛より機械加工された。外型
１の高さは4.5インチ（11.4cm）であり、第１図
に於てプランジヤ２により占められている空間で
あるガラス移送領域の高さは2.25インチ（5.7cm）
であつた。鋳型の全体の直径は２インチ（5.08
cm）であり、プランジヤ２により占められている
部分即ちガラス移送キヤビテイの直径は0.75イン
チ（1.9cm）であり、中子の直径は0.5インチ（1.3
cm）であつた。鋳型のキヤビテイ４の高さは1.5
インチ（3.8cm）であつた。図示の如く組立てら
れると、鋳型は中子３と外型１との間に形成され
るべき部材（図示の例に於てはパイプ）の形状に
対応するキヤビテイ４を郭定する。環状キヤビテ
イ４のリザーバ領域は第１図に於てはガラス材料
を環状キヤビテイ４内へ移送するプランジヤ２に
より占められた状態にて示されている。この場合
環状キヤビテイ４の容積は約６cm2であつた。幅
1.5インチ（3.8cm）、長さ21.6インチ（54.9cm）の
Nicalon炭化ケイ素繊維にて平面的に織られた布
のストリツプが炉内に配置され、糊材を燃焼によ
つて除去すべく空気雰囲気中にて700℃に加熱さ
れた。糊材が燃焼によつて除去された後に於ける
布の重量は5.31ｇであつた。次いでこの布が縦方
向及び横方向の強度を向上させるべく全体で11回
の巻回となるように中子３の周りにきつく巻付け
られた。この布が第１図に於て符号５にて示され
ている。次いで布を巻付けられた中子３が鋳型組
立体の外型１内に挿入された。炭化ケイ素ヤーン
の密度は2.6ｇ/cm3であり、計算上繊維の体積は
2.01ccであり、環状キヤビテイ４の容積の33.6％
であつた。次いでCorning Glass Worksの
Corning1723アルミノシリケートガラスが2.64ｇ/
cm3の密度を有するビレツトの形態にて調達され
た。次いでダイヤモンドコーンドリルを用いてビ
レツトよりアルミノシリケートガラスよりなる円
筒形のスラグが切出され、環状キヤビテイ４の残
りの４cm3の空間を充填すべく計算された10.56ｇ
よりも僅かに高い11ｇに縁取りされた。次いでか
くして形成された円筒体が第１図に於てプランジ
ヤ２により占められている領域内に導入され、プ
ランジヤ２が外型１内に挿入された。次いで鋳型
組立体が真空ホツトプレス装置内に配置され、
1300℃に加熱された。次いで20psi（0.138MPa）
のゲージ圧が直径３インチ（7.6cm）のホツトプ
レスラムに加えられ、溶融ガラスが鋳型内の充填
されていない空間内へ押込まれた。かかる条件下
に於てガラスの移送に要した時間は約10分であつ
た。次いで鋳型組立体が室温にまで冷却された。
中子及び凝固体が外型より取出され、次いで中子
が完成した物品より機械加工により除去された。
かくして仕上げられた物品が第２図に示されてい
る。第２図に示された物品の研磨された断面の顕
微鏡写真を示す第３図より解る如く、強化繊維は
変位若しくは損傷されておらず、強化繊維とマト
リツクスとが密に接触していることから繊維とマ
トリツクスとの濡れ性も良好であることが解る。
本発明の方法により製造されて良い典型的な複
雑な形状の物品は、第２図に示されている如き円
筒形の物品、中空コンテナ、ジエツトエンジンの
ブレード、バーナカンセグメントの如き種々の他
の物品である。本発明により製造される物品は、
その成分の組成を基準に見れば、例えばガスター
ビンエンジンや内燃機関の構成要素の如く、耐酸
化性、高温強度、靭性などが必要とされる環境に
於ける高温構造部材として特に有用なものであ
る。この点に関しては米国特許第4324843号を参
照されたい。
雑な形状の物品は、第２図に示されている如き円
筒形の物品、中空コンテナ、ジエツトエンジンの
ブレード、バーナカンセグメントの如き種々の他
の物品である。本発明により製造される物品は、
その成分の組成を基準に見れば、例えばガスター
ビンエンジンや内燃機関の構成要素の如く、耐酸
化性、高温強度、靭性などが必要とされる環境に
於ける高温構造部材として特に有用なものであ
る。この点に関しては米国特許第4324843号を参
照されたい。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。
第１図は本発明の方法に於て使用されるに好適
な一つの典型的な移送鋳型を示す縦断面図であ
る。第２図は本発明の方法に従つて鋳造された物
品を示す斜視図である。第３図は本発明の方法に
従つて製造された物品の断面の微細組織を示す顕
微鏡写真である。 １…外型、２…プランジヤ、３…中子、４…環
状キヤビテイ、５…布。
な一つの典型的な移送鋳型を示す縦断面図であ
る。第２図は本発明の方法に従つて鋳造された物
品を示す斜視図である。第３図は本発明の方法に
従つて製造された物品の断面の微細組織を示す顕
微鏡写真である。 １…外型、２…プランジヤ、３…中子、４…環
状キヤビテイ、５…布。
Claims (1)
- １ 繊維強化ガラスマトリツクス複合材料物品の
製造方法にして、或る所定の種々に異なる方向に
複合材料としての強度を与えるべく鋳型のキヤビ
テイ内に或る所定の種々に異なる配向にて高温度
に於て安定な黒鉛、炭化ケイ素、又はアルミナの
繊維を配置し、ボロンシリケート、アルミノシリ
ケート、リチウム・アルミノシリケート又は高シ
リカガラスよりなるガラスマトリツクス材料の塊
を約1000℃の温度に加熱し、実質的に繊維の配向
を乱すことなく繊維を囲繞し且繊維を結合するよ
う0.7〜７Kg/cm2の圧力にて前記ガラスマトリツク
ス材料を前記鋳型のキヤビテイ内に移送し、かく
してガラスマトリツクス材料にて含浸された繊維
をガラスマトリツクス材料の歪点以下の温度にま
で冷却し、繊維とマトリツクスの複合体を前記鋳
型より取出すことにより或る特定の方向に複合材
料としての強度を有する複合材料物品を形成する
ことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US381801 | 1982-05-25 | ||
| US06/381,801 US4428763A (en) | 1982-05-25 | 1982-05-25 | Transfer molding method of producing fiber reinforced glass matrix composite articles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217437A JPS58217437A (ja) | 1983-12-17 |
| JPH0218292B2 true JPH0218292B2 (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=23506417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58093288A Granted JPS58217437A (ja) | 1982-05-25 | 1983-05-25 | 繊維強化ガラスマトリツクス複合材料物品の製造方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4428763A (ja) |
| JP (1) | JPS58217437A (ja) |
| AT (1) | AT386192B (ja) |
| CH (1) | CH653955A5 (ja) |
| DE (1) | DE3318832A1 (ja) |
| FR (1) | FR2527595B1 (ja) |
| GB (1) | GB2121400B (ja) |
| IT (1) | IT1166503B (ja) |
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1983
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