JPH028823B2 - - Google Patents
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- JPH028823B2 JPH028823B2 JP15267786A JP15267786A JPH028823B2 JP H028823 B2 JPH028823 B2 JP H028823B2 JP 15267786 A JP15267786 A JP 15267786A JP 15267786 A JP15267786 A JP 15267786A JP H028823 B2 JPH028823 B2 JP H028823B2
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は酸化物、炭化物、窒化物などセラミツ
クスのウイスカまたは炭素繊維、炭化珪素繊維あ
るいはアルミナ繊維などの連続繊維を短くチヨツ
プした短繊維によつて強化された金属基複合材
料、特に高圧溶湯含浸法による複合材料の製造法
に関する。
クスのウイスカまたは炭素繊維、炭化珪素繊維あ
るいはアルミナ繊維などの連続繊維を短くチヨツ
プした短繊維によつて強化された金属基複合材
料、特に高圧溶湯含浸法による複合材料の製造法
に関する。
〔従来の技術）
セラミツクスのウイスカや各種のセラミツク系
のチヨツプドフアイバなどの耐熱性、引張強さ、
弾性率の優れた短繊維を各種金属に複合させれば
引張強さ、弾性率などの特性が優れた複合材料が
得られることが知られている。
のチヨツプドフアイバなどの耐熱性、引張強さ、
弾性率の優れた短繊維を各種金属に複合させれば
引張強さ、弾性率などの特性が優れた複合材料が
得られることが知られている。
従来のこのような複合材料の製造方法の一例
を、第４図、第５図によつて説明する。
を、第４図、第５図によつて説明する。
先ず、ウイスカ等の短繊維を水、有機樹脂溶液
あるいは無機質の塩類等を添加した水溶液と混合
してスラリ状として、これを金型等に充填圧縮し
てプリフオームを成形する。次いでこのプリフオ
ームを予熱して第４図に示すような鋳型に装入す
る。第４図において１はプリフオーム、２は鋳
型、３はプラテン、５は下型プラテンである。次
いで第５図に示すように下型プラテン５の溶湯コ
ンテナ部に金属の溶湯４を注入した後、加圧プラ
ンジヤ６にて金属溶湯４を短繊維のプリフオーム
１中に含浸させて複合材料を得る。
あるいは無機質の塩類等を添加した水溶液と混合
してスラリ状として、これを金型等に充填圧縮し
てプリフオームを成形する。次いでこのプリフオ
ームを予熱して第４図に示すような鋳型に装入す
る。第４図において１はプリフオーム、２は鋳
型、３はプラテン、５は下型プラテンである。次
いで第５図に示すように下型プラテン５の溶湯コ
ンテナ部に金属の溶湯４を注入した後、加圧プラ
ンジヤ６にて金属溶湯４を短繊維のプリフオーム
１中に含浸させて複合材料を得る。
この方法により炭化珪素ウイスカとアルミニウ
ム合金の組合せの複合材料を製造する場合の条件
の一例としては、プリフオームの予熱温度650℃、
アルミニウム合金溶湯温度750℃、溶湯加圧力800
Kg／cm2であり、これによりウイスカの含有体積率
50％程度までの複合材料の製造が可能である。複
合材料はこのまゝの状態で使用されることもある
が、熱間押出、鍛造、圧縮等の塑性加工を経て、
型材、鍛造品、板、棒等にして使用されることが
多い。
ム合金の組合せの複合材料を製造する場合の条件
の一例としては、プリフオームの予熱温度650℃、
アルミニウム合金溶湯温度750℃、溶湯加圧力800
Kg／cm2であり、これによりウイスカの含有体積率
50％程度までの複合材料の製造が可能である。複
合材料はこのまゝの状態で使用されることもある
が、熱間押出、鍛造、圧縮等の塑性加工を経て、
型材、鍛造品、板、棒等にして使用されることが
多い。
前述の方法により、短繊維と金属の複合化は
おゝむね満足すべきものとなるが、複合材料の内
部、特に中心部に微細なボロシテイが残存するこ
とが多い。通常の金属材料においては、鋳造イン
ゴツトに生じたポロシテイはその後の圧延、押出
等の塑性加工によつてほとんどの場合消減する。
しかし、こゝで問題とする複合材料の場合はセラ
ミツクの短繊維が相当量含有しているので、塑性
加工によつてポロシテイは押しつぶされかみかけ
上は消減するが、完全には圧着接合していないた
め、材料の機械的性質を低下させ、複合材料の信
頼性を乏しいものにする大きな原因となつてい
る。特に疲労強度に対する悪影響は大きく、複合
材料の広範な実用化を図る上でこのマイクロポロ
シテイの発生しない複合材料の製造法の開発が強
く要望されている。
おゝむね満足すべきものとなるが、複合材料の内
部、特に中心部に微細なボロシテイが残存するこ
とが多い。通常の金属材料においては、鋳造イン
ゴツトに生じたポロシテイはその後の圧延、押出
等の塑性加工によつてほとんどの場合消減する。
しかし、こゝで問題とする複合材料の場合はセラ
ミツクの短繊維が相当量含有しているので、塑性
加工によつてポロシテイは押しつぶされかみかけ
上は消減するが、完全には圧着接合していないた
め、材料の機械的性質を低下させ、複合材料の信
頼性を乏しいものにする大きな原因となつてい
る。特に疲労強度に対する悪影響は大きく、複合
材料の広範な実用化を図る上でこのマイクロポロ
シテイの発生しない複合材料の製造法の開発が強
く要望されている。
本発明はこの要望に答えた複合材料の製造法を
提供しようとするものである。
提供しようとするものである。
本発明は、金属マトリツクス複合材料の製造に
おいて、マトリツクス金属の融点より高い融点ま
たは昇華温度をもつ繊維状物質のプリフオームを
金型中に装入し、これに金属の溶湯を加圧しプリ
フオーム中へ含浸させ、含浸が達成された時点
で、形成された当該複合体を更に部分的に加圧す
ることを特徴とする繊維強化金属複合材料の製造
方法である。
おいて、マトリツクス金属の融点より高い融点ま
たは昇華温度をもつ繊維状物質のプリフオームを
金型中に装入し、これに金属の溶湯を加圧しプリ
フオーム中へ含浸させ、含浸が達成された時点
で、形成された当該複合体を更に部分的に加圧す
ることを特徴とする繊維強化金属複合材料の製造
方法である。
そして本発明の上記構成において、部分的に加
圧する部分にあらかじめ断熱層を設けておき、そ
の近傍の凝固完了時点を遅延させるようにするこ
とを好ましい実施態様とするものである。
圧する部分にあらかじめ断熱層を設けておき、そ
の近傍の凝固完了時点を遅延させるようにするこ
とを好ましい実施態様とするものである。
マイクロポロシテイの成因としては、短繊維の
高密度の集積体であるプリフオーム中へ高圧含浸
させた金属溶湯の凝固時のマイクロシユリンケー
ジであり、繊維の高密度集積体を通じての溶湯の
補給が不十分となる結果、これが残存すると考え
られる。そこで本発明は溶湯を高圧含浸後の凝固
開始から完了までの中間の時点で更に部分的に加
圧することによりシユリンケージ中に金属の液相
を浸透させ、これを消滅させるのである。
高密度の集積体であるプリフオーム中へ高圧含浸
させた金属溶湯の凝固時のマイクロシユリンケー
ジであり、繊維の高密度集積体を通じての溶湯の
補給が不十分となる結果、これが残存すると考え
られる。そこで本発明は溶湯を高圧含浸後の凝固
開始から完了までの中間の時点で更に部分的に加
圧することによりシユリンケージ中に金属の液相
を浸透させ、これを消滅させるのである。
前述のように、凝固完了前の部分的に液相が残
つている時点で加圧するので、シユリンケージポ
ロシテイの消滅は容易に起る。
つている時点で加圧するので、シユリンケージポ
ロシテイの消滅は容易に起る。
本発明の一実施態様を第１図及び第２図によつ
て説明する。第１図、第２図において、第４図、
第５図と同一符号は第４図、第５図と同一部を示
す。７は複動プランジヤー、８はその内側プラン
ジヤーである。
て説明する。第１図、第２図において、第４図、
第５図と同一符号は第４図、第５図と同一部を示
す。７は複動プランジヤー、８はその内側プラン
ジヤーである。
周知の方法により作つた炭化珪素ウイスカのプ
リフオーム（ウイスカの含有体積30％）１を650
℃に予熱したのち、第１図に示すように鋳型２中
に装入したのち、ただちに下型プラテンの溶湯コ
ンテナ部に750℃の7075Al合金の溶湯４を注入
し、複動機構を有するプランジヤー７にて溶湯４
を加圧（700Kg／cm2）し、ウイスカプリフオーム
１中へ含浸させた。Al合金溶湯４がウイスカプ
リフオーム１中へ含浸、充満し注入が限界に達し
た時点で、第２図に示すように複動プランジヤー
７の内側プランジヤー８にて更に加圧｛プランジ
ヤー上面での面圧（1000Kg／cm2）｝し、複合材料
全体の凝固が完了するまで保持した。
リフオーム（ウイスカの含有体積30％）１を650
℃に予熱したのち、第１図に示すように鋳型２中
に装入したのち、ただちに下型プラテンの溶湯コ
ンテナ部に750℃の7075Al合金の溶湯４を注入
し、複動機構を有するプランジヤー７にて溶湯４
を加圧（700Kg／cm2）し、ウイスカプリフオーム
１中へ含浸させた。Al合金溶湯４がウイスカプ
リフオーム１中へ含浸、充満し注入が限界に達し
た時点で、第２図に示すように複動プランジヤー
７の内側プランジヤー８にて更に加圧｛プランジ
ヤー上面での面圧（1000Kg／cm2）｝し、複合材料
全体の凝固が完了するまで保持した。
この方法により製造した複合材料の軸方向断面
を研磨仕上げ（＃400エメリー紙）、酸溶液（組
成：硝酸100c.c.／、クロム酸50ｇ／、弗酸10
c.c.／、残り水）にて５分間エツチングしたの
ち、蛍光浸透探傷検査を行つたが、欠陥は検出さ
れなかつた。
を研磨仕上げ（＃400エメリー紙）、酸溶液（組
成：硝酸100c.c.／、クロム酸50ｇ／、弗酸10
c.c.／、残り水）にて５分間エツチングしたの
ち、蛍光浸透探傷検査を行つたが、欠陥は検出さ
れなかつた。
これに対して複動プランジヤによる２段加圧を
行わない従来法で製造した複合材料についての上
記の検査では、断面の中央部の下側（プランジヤ
側）に群状にマイクロボロシテイが検出された。
行わない従来法で製造した複合材料についての上
記の検査では、断面の中央部の下側（プランジヤ
側）に群状にマイクロボロシテイが検出された。
なお、本発明の複動プランジヤーによる２段加
圧において、内側プランジヤーの頂面にアルミ
ナ・シリケート繊維、アルミナ繊維、炭素繊維あ
るいは炭化珪素繊維などで作つた布、フエルト等
を置くか、あるいはジルコニアなどのセラミツク
スをコーテイングして断熱効果をもたらせてプラ
ンジヤー上部の凝固を部分的に遅延させて加圧す
ることにより欠陥消滅の効果は更に大きくするこ
とができた。
圧において、内側プランジヤーの頂面にアルミ
ナ・シリケート繊維、アルミナ繊維、炭素繊維あ
るいは炭化珪素繊維などで作つた布、フエルト等
を置くか、あるいはジルコニアなどのセラミツク
スをコーテイングして断熱効果をもたらせてプラ
ンジヤー上部の凝固を部分的に遅延させて加圧す
ることにより欠陥消滅の効果は更に大きくするこ
とができた。
なお本発明方法で得られた複合材料は、熱間押
出などの後工程を経た後でも、本発明の効果を失
うことなく保有している。すなわち、本発明方法
で製造した複合材料をビレツトとして熱間押出
（押出比10：１）した押出材（sicウイスカ／
7075Al複合材料押出材、ウイスカ含有体積率30
％）の疲労強度を、従来法で製造した同種複合材
の同一条件での熱間押出材との疲労強度を比較し
たところ、第３図に示すような結果となり、本発
明方法で得られた複合材料の効果が優れているこ
とが明らかとなつた。なお第３図は破断までの繰
返し数と応力の関係を示す図表で、図中、１は本
発明方法で製造した複合材料の熱間押出材、２は
従来法で製造した複合材料の熱間押出材の物性を
示す。
出などの後工程を経た後でも、本発明の効果を失
うことなく保有している。すなわち、本発明方法
で製造した複合材料をビレツトとして熱間押出
（押出比10：１）した押出材（sicウイスカ／
7075Al複合材料押出材、ウイスカ含有体積率30
％）の疲労強度を、従来法で製造した同種複合材
の同一条件での熱間押出材との疲労強度を比較し
たところ、第３図に示すような結果となり、本発
明方法で得られた複合材料の効果が優れているこ
とが明らかとなつた。なお第３図は破断までの繰
返し数と応力の関係を示す図表で、図中、１は本
発明方法で製造した複合材料の熱間押出材、２は
従来法で製造した複合材料の熱間押出材の物性を
示す。
本発明方法によれば、内部の欠陥が防止でき優
れた機械的性質を有する繊維強化金属複合材料を
得ることができる。
れた機械的性質を有する繊維強化金属複合材料を
得ることができる。
第１図及び第２図は本発明の一実施態様を説明
するための図、第３図は本発明方法によつて得ら
れた繊維強化複合材料がその後の機械的加工にお
いても優れた効果を保有していることを示す図
表、第３図及び第４図及び第５図は従来の繊維強
化複合材料の製造方法を説明するための図であ
る。
するための図、第３図は本発明方法によつて得ら
れた繊維強化複合材料がその後の機械的加工にお
いても優れた効果を保有していることを示す図
表、第３図及び第４図及び第５図は従来の繊維強
化複合材料の製造方法を説明するための図であ
る。
Claims (1)
- １ 金属マトリツクス複合材料の製造において、
マトリツクス金属の融点より高い融点または昇華
温度をもつ繊維状物質のプリフオームを金型中に
装入し、これに金属の溶湯を加圧し、プリフオー
ム中へ含浸させ、含浸が達成された時点で、形成
された当該複合体を更に部分的に加圧することを
特徴とする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 |
|---|---|---|---|
| JP15267786A JPS6310059A (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 繊維強化金属複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15267786A JPS6310059A (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 繊維強化金属複合材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6310059A JPS6310059A (ja) | 1988-01-16 |
| JPH028823B2 true JPH028823B2 (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=15545695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15267786A Granted JPS6310059A (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 繊維強化金属複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6310059A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10556317B2 (en) | 2016-03-03 | 2020-02-11 | P.R. Hoffman Machine Products Inc. | Polishing machine wafer holder |
| CN109080076B (zh) * | 2018-06-26 | 2023-09-15 | 安徽昊方机电股份有限公司 | 一种新型bmc材料的注塑装置 |
-
1986
- 1986-07-01 JP JP15267786A patent/JPS6310059A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6310059A (ja) | 1988-01-16 |
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