JPH0293030A - 繊維強化アルミニウム合金複合材の製造方法 - Google Patents
繊維強化アルミニウム合金複合材の製造方法Info
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- JPH0293030A JPH0293030A JP24074588A JP24074588A JPH0293030A JP H0293030 A JPH0293030 A JP H0293030A JP 24074588 A JP24074588 A JP 24074588A JP 24074588 A JP24074588 A JP 24074588A JP H0293030 A JPH0293030 A JP H0293030A
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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〕
本発明は繊維強化アルミニウム合金複合材の製造方法に
関するものである。
関するものである。
炭化ケイソ（８１ｃ ）繊維をアルミニウム合金中に分
散させると常温及び高温での強度が増大することから、
軽量かつ高強度材料として繊維含有率が１５ないし５０
パーセントの繊維強化アルミニウム合金複合材が使用さ
れている。
散させると常温及び高温での強度が増大することから、
軽量かつ高強度材料として繊維含有率が１５ないし５０
パーセントの繊維強化アルミニウム合金複合材が使用さ
れている。
従来、繊維強化アルミニウム合金複合材は、−船釣に以
下のような方法にて製造されている。
下のような方法にて製造されている。
すなわち、ＳｉＣウィスカーを強化材とする場合を例に
とると、先ず、ＳｉＣウィスカーを水あるいは温水に分
散して、所定の形状に加圧成形後、乾燥してＳｉＣウィ
スカーのプリフォームを。
とると、先ず、ＳｉＣウィスカーを水あるいは温水に分
散して、所定の形状に加圧成形後、乾燥してＳｉＣウィ
スカーのプリフォームを。
製作し、こＯＳｉＣウィスカーのプリフォームを適当な
温度に加熱して、該プリフォーム中に溶融アルミニウム
合金を高圧（例えば約１０００ｋｌｉ／、” ）で含
浸させてアルミニウム合金とＳｉＣウィスカーの複合材
を製造し、更に必要に応じて該アルミニウム合金とＳＩ
Ｃウィスカーの複合材を更に所定の形状に熱間鍛造する
か、あるいは熱間で押し出し成形することによって製造
されている。
温度に加熱して、該プリフォーム中に溶融アルミニウム
合金を高圧（例えば約１０００ｋｌｉ／、” ）で含
浸させてアルミニウム合金とＳｉＣウィスカーの複合材
を製造し、更に必要に応じて該アルミニウム合金とＳＩ
Ｃウィスカーの複合材を更に所定の形状に熱間鍛造する
か、あるいは熱間で押し出し成形することによって製造
されている。
ＳｉＣ等の短繊維（ウィスカーを含む）を分散したアル
ミニウム合金複合材の強度は、主にアルミニウムマトリ
ックスの組成、短繊維の含有率及び短繊維のアスペクト
比（繊維の長さと直径の比）に依存する。従って、アル
ミニウムマトリックスの組成及び短繊維の含有率が同じ
で４、強化材ＩＪ＆維のアスペクト比が小さいと繊維強
化の効果が発揮されない。
ミニウム合金複合材の強度は、主にアルミニウムマトリ
ックスの組成、短繊維の含有率及び短繊維のアスペクト
比（繊維の長さと直径の比）に依存する。従って、アル
ミニウムマトリックスの組成及び短繊維の含有率が同じ
で４、強化材ＩＪ＆維のアスペクト比が小さいと繊維強
化の効果が発揮されない。
前述した従来の繊維強化複合材料の製造方法では、先ず
プリフォームを製造し、該プリフォーム中へ溶融アｌレ
ミニウムを高圧で含浸させ、しかる後に熱間にて高荷重
で押し出し成形するために、ＳｉＣ繊維が機械的に破損
したり、あるいは溶融アルミニウムとの反応による化学
的破損によりＳｉＣ繊維（ウィスカー）のアスペクト比
が著しく小さくなシ、繊維強化の効果が発揮されない。
プリフォームを製造し、該プリフォーム中へ溶融アｌレ
ミニウムを高圧で含浸させ、しかる後に熱間にて高荷重
で押し出し成形するために、ＳｉＣ繊維が機械的に破損
したり、あるいは溶融アルミニウムとの反応による化学
的破損によりＳｉＣ繊維（ウィスカー）のアスペクト比
が著しく小さくなシ、繊維強化の効果が発揮されない。
従来法による繊維強化複合材料製造工程でのＳｉＣウィ
スカーのアスペクト比の変化を第７図に示す。
スカーのアスペクト比の変化を第７図に示す。
本発明は比較的低圧力で繊維強化複合材料を成形、製造
することにより、繊維強化複合材料製造工程での８１０
ウイスカーの破損を防止して高アスペクト比のＳｉＣウ
ィスカーを分散させて繊維強化の効果を発揮させうる繊
維強化アルミニウム合金複合材の製造方法を提供しよう
とするものである。
することにより、繊維強化複合材料製造工程での８１０
ウイスカーの破損を防止して高アスペクト比のＳｉＣウ
ィスカーを分散させて繊維強化の効果を発揮させうる繊
維強化アルミニウム合金複合材の製造方法を提供しよう
とするものである。
本発明はアルミニウム合金粉末と炭化ケイソのウィスカ
ーあるいは短繊維を所定の割合で混合し、該混合物をア
ルミニウム合金の液相割合が５０パーセント以上になる
温度にて５０鴎／１２以上の圧力を付与しながら焼結し
、更に該焼結体をアルミニウム合金の固相線温度以上で
かつアルミニウム合金の液相割合が７０／＜−−１ｚン
ト以下の温度にて所定の形状を有する金型内へ押し出し
成形することを特徴とする繊維強化アルミニウム合金複
合材の製造方法である。
ーあるいは短繊維を所定の割合で混合し、該混合物をア
ルミニウム合金の液相割合が５０パーセント以上になる
温度にて５０鴎／１２以上の圧力を付与しながら焼結し
、更に該焼結体をアルミニウム合金の固相線温度以上で
かつアルミニウム合金の液相割合が７０／＜−−１ｚン
ト以下の温度にて所定の形状を有する金型内へ押し出し
成形することを特徴とする繊維強化アルミニウム合金複
合材の製造方法である。
すなわち、本発明はＳｉＣ繊維の機械的及び化学的破損
を防止して、高アスペクト比のＳｉＣウィスカーを分散
させ繊維強化の効果を発揮せしめるために、アルミニウ
ム合金粉末とＳｉＣ繊維（ウィスカー）を混合し、該混
合物を比較的高温度かつ低圧力で焼結し、更に該焼結体
をアルミニウム合金の固液共存温度域（半溶融状態）の
変形抵抗が小さい温度領域で所定の形状を有する金型内
へ比較的小さい荷重にて押し出して成形する方法である
。
を防止して、高アスペクト比のＳｉＣウィスカーを分散
させ繊維強化の効果を発揮せしめるために、アルミニウ
ム合金粉末とＳｉＣ繊維（ウィスカー）を混合し、該混
合物を比較的高温度かつ低圧力で焼結し、更に該焼結体
をアルミニウム合金の固液共存温度域（半溶融状態）の
変形抵抗が小さい温度領域で所定の形状を有する金型内
へ比較的小さい荷重にて押し出して成形する方法である
。
アルミニウム合金粉末と５ｉｃｌＪＩＪｆ！：（ウィス
カー）の混合物を、比較的高温度かつ低圧力で焼結し、
更に該焼結体をアルミニウム合金の固液共存温度域（半
溶融状態）の変形抵抗が小さい温度領域で、所定の形状
を有する金型内へ比較的小さい荷重にて押し出し成形す
るために、ＳｉＣ繊維（ウィスカー）の機械的及び化学
的破損が減少してアスペクト比の大なるウィスカーを分
散させることができ、従って従来のアスペクト比の小さ
いウィスカーが分散したアルミニウム合金複合材より強
度（引っ張り強さ）が増大する。
カー）の混合物を、比較的高温度かつ低圧力で焼結し、
更に該焼結体をアルミニウム合金の固液共存温度域（半
溶融状態）の変形抵抗が小さい温度領域で、所定の形状
を有する金型内へ比較的小さい荷重にて押し出し成形す
るために、ＳｉＣ繊維（ウィスカー）の機械的及び化学
的破損が減少してアスペクト比の大なるウィスカーを分
散させることができ、従って従来のアスペクト比の小さ
いウィスカーが分散したアルミニウム合金複合材より強
度（引っ張り強さ）が増大する。
本発明の一突施４態様の概略を以下に説明する。
平均粒子径が約２０μｍのアルミニウム合金（７０７５
）と平均長さ約４０μｍ、平均直径的α８μｍ （アス
ペクト比が約５０）のＳｉＣ繊維（ウィスカー）を、炭
化ケイソ繊維の含有・率が体積比で２５パーセントにな
るように配合した場合の実施例について述べる。
）と平均長さ約４０μｍ、平均直径的α８μｍ （アス
ペクト比が約５０）のＳｉＣ繊維（ウィスカー）を、炭
化ケイソ繊維の含有・率が体積比で２５パーセントにな
るように配合した場合の実施例について述べる。
第１図に示すように、エチμアｙコール中にＳｉＣウィ
スカーと藻かの界面活性剤を添加して攪拌し、更に所定
量のアルミニウム合金粉末を添加して攪拌することによ
りＳｉＣウィスカーをアルミニウム合金粉末中に均一に
分散し、この混合粉末を約５０℃に加熱してアルコール
を蒸発させて完全に乾燥する。更にこの混合粉末を所定
形状を有する黒鉛製のダイス中に挿入してホットプレス
装置内に設置し、真空雰囲気中で加熱し、所定の温度に
到達すると所定の圧力を付与してＳｉＣウィスカーを含
有するアμミニウム合金粉末を焼結させる。ここで焼結
後の相対密度に及ぼす焼結温度の影響の一例を第２図に
示す。すがわち第２図において、ホットプレス装置の成
形圧力がｓ ｏ ｋｇ ／ ５１１ ” （ａ、 ｓ
）９７ｗ” ）と小さい圧力でも、アルミニウム合金の
液相割合が５０％以上になる温度にて加圧焼結すると複
合材焼結体の相対密度は１１ぼ１００％になる。
スカーと藻かの界面活性剤を添加して攪拌し、更に所定
量のアルミニウム合金粉末を添加して攪拌することによ
りＳｉＣウィスカーをアルミニウム合金粉末中に均一に
分散し、この混合粉末を約５０℃に加熱してアルコール
を蒸発させて完全に乾燥する。更にこの混合粉末を所定
形状を有する黒鉛製のダイス中に挿入してホットプレス
装置内に設置し、真空雰囲気中で加熱し、所定の温度に
到達すると所定の圧力を付与してＳｉＣウィスカーを含
有するアμミニウム合金粉末を焼結させる。ここで焼結
後の相対密度に及ぼす焼結温度の影響の一例を第２図に
示す。すがわち第２図において、ホットプレス装置の成
形圧力がｓ ｏ ｋｇ ／ ５１１ ” （ａ、 ｓ
）９７ｗ” ）と小さい圧力でも、アルミニウム合金の
液相割合が５０％以上になる温度にて加圧焼結すると複
合材焼結体の相対密度は１１ぼ１００％になる。
以上のようにして製造したアルミニウム合金粉末とｓｉ
ｃウィスカーの混合焼結体（素材）を該アルミニウム合
金の液相線温度以上に加熱して、所定の形状を有しかつ
適当な温度に加熱された金型内へ押し出し成形する。こ
こでＳｉＣウィスカーを２５ ｖｏ１％含有するアルミ
ニウム合金複合材の変形抵抗に及ぼす温度の影響は第３
図に示すようであシ、例えばアルミニウム合金の液相割
合が約ＳＯＸ以上の高温になると変形抵抗は約１／６に
減少する。このことはすなわち従来の熱間（固相温度域
）成形に比較すると小さい応力で成形でき、従って成形
時の８１Ｃウイスカーの機械的破損が少なくなり、比較
的アスペクト比の大きい繊維（ウィスカー）を分散させ
ることが可能となシ、これにより従来法に比較して繊維
強化の効果がより発揮される。しかしアルミニウム合金
の液相割合が約７０％以上の高温に加熱して押し出し成
形すると、成形体の表面にクラックが発生したシあるい
は粗大な凝固組織となシ、かえって強度が低下すること
があり、従って金型中への押し出し成形温度はアルミニ
ウム合金の液相割合が約７０％以下の温度が望ましい。
ｃウィスカーの混合焼結体（素材）を該アルミニウム合
金の液相線温度以上に加熱して、所定の形状を有しかつ
適当な温度に加熱された金型内へ押し出し成形する。こ
こでＳｉＣウィスカーを２５ ｖｏ１％含有するアルミ
ニウム合金複合材の変形抵抗に及ぼす温度の影響は第３
図に示すようであシ、例えばアルミニウム合金の液相割
合が約ＳＯＸ以上の高温になると変形抵抗は約１／６に
減少する。このことはすなわち従来の熱間（固相温度域
）成形に比較すると小さい応力で成形でき、従って成形
時の８１Ｃウイスカーの機械的破損が少なくなり、比較
的アスペクト比の大きい繊維（ウィスカー）を分散させ
ることが可能となシ、これにより従来法に比較して繊維
強化の効果がより発揮される。しかしアルミニウム合金
の液相割合が約７０％以上の高温に加熱して押し出し成
形すると、成形体の表面にクラックが発生したシあるい
は粗大な凝固組織となシ、かえって強度が低下すること
があり、従って金型中への押し出し成形温度はアルミニ
ウム合金の液相割合が約７０％以下の温度が望ましい。
ここで前述の如＜、８１Ｃウイヌカーを２５ｖｏ１％含
有するアルミニウム合金（７０７５）複合材の焼結体を
、アルミニウム合金の液相割合が５０％の温度にて第４
図に概略を示すようなブレードに押し出し成形した場合
の引張シ強さに及ぼす温度の影響を第５図に示す。また
本発明による繊維分散強化材製造工程におけるＳｉＣウ
ィスカーのアスペクト比の変化を第６図に示す。第７図
に示した従来の製造方法と比較すると、ＳｉＣウィスカ
ーのアスペクト比は約２．５倍になっていることが分か
る。
有するアルミニウム合金（７０７５）複合材の焼結体を
、アルミニウム合金の液相割合が５０％の温度にて第４
図に概略を示すようなブレードに押し出し成形した場合
の引張シ強さに及ぼす温度の影響を第５図に示す。また
本発明による繊維分散強化材製造工程におけるＳｉＣウ
ィスカーのアスペクト比の変化を第６図に示す。第７図
に示した従来の製造方法と比較すると、ＳｉＣウィスカ
ーのアスペクト比は約２．５倍になっていることが分か
る。
第１図は本発明の一実施例を説明するだめの工程図、第
２図はホットプレス装置にて５０ｋｇ／副２の圧力でア
ルミニウム合金粉末と炭化ケイソ（ＳｉＣ）のウィスカ
ーの混合体を焼結する場合の焼結体の相対密度に及ぼす
焼結温度の影響を示した図表、第３図は炭化ケイソ（Ｓ
ｉＣ’ ）ウィスカーを２５ ｖｏ１％含有するアルミ
ニウム合金粉末焼結体（７０７５）の変形抵抗に及ぼす
温度の影響を示し、九図表、第４図は繊維強化アルミニ
ウム合金複合材によるブレードの一実施例の概略図、第
５図は本発明法により製造した第４図に示したプレード
の突体の引張り強さに及ぼす温度の影響を示した図表、
第６図は本発明法により製造した複合材中の炭化ケイソ
（ＳｉＣ）ウィスカーのアスペクト比の変化を示した図
表、第７図は従来法による炭化ケイソ（ＳｔＣ）ウィス
カーのプリフォームへ溶融アルミニウム合金を高圧含浸
し、更にアルミニウム合金の固相線温度以下で押し出し
成形した場合の複合材中の炭化ケイソ（ＳｉＣ）ウィス
カーの７スベクト比の変化を示した図表である。
２図はホットプレス装置にて５０ｋｇ／副２の圧力でア
ルミニウム合金粉末と炭化ケイソ（ＳｉＣ）のウィスカ
ーの混合体を焼結する場合の焼結体の相対密度に及ぼす
焼結温度の影響を示した図表、第３図は炭化ケイソ（Ｓ
ｉＣ’ ）ウィスカーを２５ ｖｏ１％含有するアルミ
ニウム合金粉末焼結体（７０７５）の変形抵抗に及ぼす
温度の影響を示し、九図表、第４図は繊維強化アルミニ
ウム合金複合材によるブレードの一実施例の概略図、第
５図は本発明法により製造した第４図に示したプレード
の突体の引張り強さに及ぼす温度の影響を示した図表、
第６図は本発明法により製造した複合材中の炭化ケイソ
（ＳｉＣ）ウィスカーのアスペクト比の変化を示した図
表、第７図は従来法による炭化ケイソ（ＳｔＣ）ウィス
カーのプリフォームへ溶融アルミニウム合金を高圧含浸
し、更にアルミニウム合金の固相線温度以下で押し出し
成形した場合の複合材中の炭化ケイソ（ＳｉＣ）ウィス
カーの７スベクト比の変化を示した図表である。
Claims (1)
- アルミニウム合金粉末と炭化ケイソのウィスカーあるい
は短繊維を所定の割合で混合し、該混合物をアルミニウ
ム合金の液相割合が５０パーセント以上になる温度にて
５０ｋｇ／ｃｍ＾２以上の圧力を付与しながら焼結し、
更に該焼結体をアルミニウム合金の固相線温度以上でか
つアルミニウム合金の液相割合が７０パーセント以下の
温度にて所定の形状を有する金型内へ押し出し成形する
ことを特徴とする繊維強化アルミニウム合金複合材の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24074588A JPH0293030A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 繊維強化アルミニウム合金複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24074588A JPH0293030A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 繊維強化アルミニウム合金複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0293030A true JPH0293030A (ja) | 1990-04-03 |
Family
ID=17064073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24074588A Pending JPH0293030A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 繊維強化アルミニウム合金複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0293030A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5365829A (en) * | 1992-12-28 | 1994-11-22 | Aida Engineering, Ltd. | Transfer driver for pressing machine |
| JP2011241432A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Nissei Plastics Ind Co | 高熱伝導性複合材料の製造方法 |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP24074588A patent/JPH0293030A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5365829A (en) * | 1992-12-28 | 1994-11-22 | Aida Engineering, Ltd. | Transfer driver for pressing machine |
| JP2011241432A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Nissei Plastics Ind Co | 高熱伝導性複合材料の製造方法 |
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