JPH0344432A - 繊維強化金属複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH0344432A JPH0344432A JP17986489A JP17986489A JPH0344432A JP H0344432 A JPH0344432 A JP H0344432A JP 17986489 A JP17986489 A JP 17986489A JP 17986489 A JP17986489 A JP 17986489A JP H0344432 A JPH0344432 A JP H0344432A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reinforcing fibers
- composite material
- particles
- molded body
- grains
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004512 die casting Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 54
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 claims description 8
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical class [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N aluminium(i) oxide Chemical compound [Al]O[Al] BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100474383 Escherichia coli (strain K12) rpsO gene Proteins 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 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、複合材料に係り、更に詳細には繊維強化金属
複合材料の製造方法に係る。
複合材料の製造方法に係る。
従来の技術
ダイキャスト鋳造機を利用した繊維強化金属複合材料の
製造方法に於ては、溶融金属が金型内に射出されるので
、繊維成形体を変形させることなく健全な複合化を達成
するためには、例えば昭和５８年２月に出版された日本
機械学会論文集（Ｃ編）４９巻４３８号の第２３５頁乃
至第２４２頁に記載されている如く、繊維成形体中への
溶融金属の含浸速度を０．１〜０．２ｍ／ｓｅｃと非常
に低い値に設定し、また溶湯の温度低下を抑制すべく金
型の温度を３００〜３５０℃に制御しなければならず、
従って複合材料を生産性よく製造することが困難であり
、大掛りで複雑な設備が必要であり、更には金型の寿命
が短く、金型の温度分布や湯温などを精密に制御する必
要があることから、複合材料を容易に且低廉に製造する
ことが困難である。
製造方法に於ては、溶融金属が金型内に射出されるので
、繊維成形体を変形させることなく健全な複合化を達成
するためには、例えば昭和５８年２月に出版された日本
機械学会論文集（Ｃ編）４９巻４３８号の第２３５頁乃
至第２４２頁に記載されている如く、繊維成形体中への
溶融金属の含浸速度を０．１〜０．２ｍ／ｓｅｃと非常
に低い値に設定し、また溶湯の温度低下を抑制すべく金
型の温度を３００〜３５０℃に制御しなければならず、
従って複合材料を生産性よく製造することが困難であり
、大掛りで複雑な設備が必要であり、更には金型の寿命
が短く、金型の温度分布や湯温などを精密に制御する必
要があることから、複合材料を容易に且低廉に製造する
ことが困難である。
本願発明者等は、ダイキャスト鋳造機を利用した従来の
繊維強化金属複合材料の製造方法に於ける上述の如き問
題に鑑み、大掛りで複雑な設備を要することなく高い生
産性にて容易に且低廉に繊維強化金属複合材料を製造す
ることのできる方法を提供すべく、本願出願人と同一の
出願人の出願にかかる特願平１− 号に於て
、短繊維が二次元ランダムに配向された繊維成形体を形
成し、繊維成形体の配向面がダイキャスト鋳造機の金型
内に於けるマトリックス金属の溶湯の主たる流動方向に
対し実質的に平行になるよう繊維成形体を金型内に配置
し、繊維成形体内にマトリックス金属の溶湯を０．３〜
３ｍ／ｓｅｃの浸透速度にて含浸させる繊維強化金属複
合材料の製造方法を提案した。
繊維強化金属複合材料の製造方法に於ける上述の如き問
題に鑑み、大掛りで複雑な設備を要することなく高い生
産性にて容易に且低廉に繊維強化金属複合材料を製造す
ることのできる方法を提供すべく、本願出願人と同一の
出願人の出願にかかる特願平１− 号に於て
、短繊維が二次元ランダムに配向された繊維成形体を形
成し、繊維成形体の配向面がダイキャスト鋳造機の金型
内に於けるマトリックス金属の溶湯の主たる流動方向に
対し実質的に平行になるよう繊維成形体を金型内に配置
し、繊維成形体内にマトリックス金属の溶湯を０．３〜
３ｍ／ｓｅｃの浸透速度にて含浸させる繊維強化金属複
合材料の製造方法を提案した。
発明が解決しようとする課題
しかし強化繊維が繊維径１μ−以下の非常に細かい繊維
である場合には、繊維成形体内の個々の繊維の間の溶湯
含浸空隙が非常に小さく、溶湯に対する含浸抵抗が非常
に高いため、前述の文献に記載された方法によっても成
形体の変形や溶湯の含浸不良を解消することができず、
またかかる細かい繊維を二次元ランダムに配向すること
は非常に困難であるため、上述の先の提案にかかる方法
によっても成形体の収縮や割れを解消することができな
い。
である場合には、繊維成形体内の個々の繊維の間の溶湯
含浸空隙が非常に小さく、溶湯に対する含浸抵抗が非常
に高いため、前述の文献に記載された方法によっても成
形体の変形や溶湯の含浸不良を解消することができず、
またかかる細かい繊維を二次元ランダムに配向すること
は非常に困難であるため、上述の先の提案にかかる方法
によっても成形体の収縮や割れを解消することができな
い。
本発明は、前述の文献に記載された方法及び上述の先の
提案にかかる方法に於ける上述の如き問題に鑑み、強化
繊維の繊維径が１μｍ以下の場合にも成形体の収縮や割
れを生ずることなく健全な複合材料を製造することので
きる方法を提供することを目的としている。
提案にかかる方法に於ける上述の如き問題に鑑み、強化
繊維の繊維径が１μｍ以下の場合にも成形体の収縮や割
れを生ずることなく健全な複合材料を製造することので
きる方法を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
上述の如き目的は、本発明によれば、平均繊維径１μ曙
以下の強化繊維と平均粒径１０〜５０μ−の粒子とこれ
らを結合する無機バインダとよりなり、前記粒子の体積
率が前記強化繊維の体積率の１０〜３０％であり、前記
強化繊維及び前記粒子の合計の体積率が７〜１７％であ
る成形体を形成し、前記成形体をダイキャスト鋳造機の
金型内に配置し、前記成形体内にマトリックス金属の溶
湯を０．３〜５ｍ７ｓｅｃの浸透速度にて含浸させる繊
維強化金属複合材料の製造方法によって達成される。
以下の強化繊維と平均粒径１０〜５０μ−の粒子とこれ
らを結合する無機バインダとよりなり、前記粒子の体積
率が前記強化繊維の体積率の１０〜３０％であり、前記
強化繊維及び前記粒子の合計の体積率が７〜１７％であ
る成形体を形成し、前記成形体をダイキャスト鋳造機の
金型内に配置し、前記成形体内にマトリックス金属の溶
湯を０．３〜５ｍ７ｓｅｃの浸透速度にて含浸させる繊
維強化金属複合材料の製造方法によって達成される。
尚本発明に於ける強化繊維の平均繊維長は１０〜３００
μ−程度であってよい。
μ−程度であってよい。
また粒子はセラミック粒子、金属粒子、金属間化合物粒
子、カーボン粒子等であってよく、特に金属粒子はマト
リックス金属と同−又は類似の組成の金属の粒子及びマ
トリックス金属とは全く組成の異なる金属の粒子の何れ
であってもよい。
子、カーボン粒子等であってよく、特に金属粒子はマト
リックス金属と同−又は類似の組成の金属の粒子及びマ
トリックス金属とは全く組成の異なる金属の粒子の何れ
であってもよい。
更に無機バインダの量は強化繊維及び粒子の合計の重量
に対し３〜２５％程度であることが好ましい。
に対し３〜２５％程度であることが好ましい。
発明の作用
本発明の方法によれば、平均繊維径１μ重以下の強化繊
維と平均粒径１０〜５０μｍの粒子とこれらを結合する
無機バインダとよりなる成形体が形成され、その成形体
がダイキャスト鋳造機の金型内に配置され、成形体内に
マトリックス金属の溶湯が０．３〜５ｍ／ｓｅｃの浸透
速度にて含浸される。
維と平均粒径１０〜５０μｍの粒子とこれらを結合する
無機バインダとよりなる成形体が形成され、その成形体
がダイキャスト鋳造機の金型内に配置され、成形体内に
マトリックス金属の溶湯が０．３〜５ｍ／ｓｅｃの浸透
速度にて含浸される。
従って個々の強化繊維が粒子によって互いに離間され、
これにより成形体がマトリックス金属の溶湯に対し及ぼ
す抵抗が小さく、逆に成形体が流動するマトリックス金
属の溶湯より受ける動圧が小さいので、成形体の収縮や
割れ等の不具合を生じることなくマトリックス金属の溶
湯を成形体内へ効率よく浸透させることが可能になり、
複合化完了までの時間を短縮して複合材料の生産性を向
上させることができる。また金型を所定の温度範囲に予
熱することは不要であるので、金型の温度分布や湯温等
を精密に制御する必要がなく、大掛りで複雑な設備も不
要である。
これにより成形体がマトリックス金属の溶湯に対し及ぼ
す抵抗が小さく、逆に成形体が流動するマトリックス金
属の溶湯より受ける動圧が小さいので、成形体の収縮や
割れ等の不具合を生じることなくマトリックス金属の溶
湯を成形体内へ効率よく浸透させることが可能になり、
複合化完了までの時間を短縮して複合材料の生産性を向
上させることができる。また金型を所定の温度範囲に予
熱することは不要であるので、金型の温度分布や湯温等
を精密に制御する必要がなく、大掛りで複雑な設備も不
要である。
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。
詳細に説明する。
実施例１
繊維径０．１〜０．５８ｍ１繊維長５０〜２００μｍの
炭化ケイ素ウィスカ（東海カーボン株式会社製）と、平
均粒径３．１０，３０．５０．７０μｍの炭化ケイ素粒
子（昭和電工株式会社製）と、シリカバインダ（日産化
学株式会社製「スノーテックスＳＪ）との混合物に対し
吸引成形を行うことにより、第１図に示されている如く
、体積率１０％（一定）の炭化ケイ素ウィスカ１ｏと、
体積率０〜５％（１％ごと）の炭化ケイ素粒子１２と、
炭化ケイ素ウィスカ及び炭化ケイ素粒子の合計の重量の
１０％のシリカバインダとよりなり２０Ｘ２０Ｘ１０Ｉ
１ｍの寸法を有する成形体１４を形成した。尚炭化ケイ
素ウィスカは実質的に三次元ランダムに配向され、炭化
ケイ素ウィスカ及び炭化ケイ素粒子は互いに均一に混合
されていた。
炭化ケイ素ウィスカ（東海カーボン株式会社製）と、平
均粒径３．１０，３０．５０．７０μｍの炭化ケイ素粒
子（昭和電工株式会社製）と、シリカバインダ（日産化
学株式会社製「スノーテックスＳＪ）との混合物に対し
吸引成形を行うことにより、第１図に示されている如く
、体積率１０％（一定）の炭化ケイ素ウィスカ１ｏと、
体積率０〜５％（１％ごと）の炭化ケイ素粒子１２と、
炭化ケイ素ウィスカ及び炭化ケイ素粒子の合計の重量の
１０％のシリカバインダとよりなり２０Ｘ２０Ｘ１０Ｉ
１ｍの寸法を有する成形体１４を形成した。尚炭化ケイ
素ウィスカは実質的に三次元ランダムに配向され、炭化
ケイ素ウィスカ及び炭化ケイ素粒子は互いに均一に混合
されていた。
次いでこれらの成形体を６００℃に予熱した後、第２図
に示されている如くダイキャスト鋳造ｍ１６の金型１８
のモールドキャビティ２０内に配置した。次いで７３０
℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）の溶湯
２２をプランジャ２４によって加圧することにより、成
形体１４内に溶湯が２ｍ／ｓｅｃの浸透速度にて含浸す
るよう溶湯をモールドキャビティ内に射出し、溶湯を５
００気圧にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固
するまで保持した。
に示されている如くダイキャスト鋳造ｍ１６の金型１８
のモールドキャビティ２０内に配置した。次いで７３０
℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）の溶湯
２２をプランジャ２４によって加圧することにより、成
形体１４内に溶湯が２ｍ／ｓｅｃの浸透速度にて含浸す
るよう溶湯をモールドキャビティ内に射出し、溶湯を５
００気圧にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固
するまで保持した。
尚この場合溶湯の浸透速度Ｕはプランジャの断面積をＡ
とし、プランジャの移動速度をＶとし、溶湯に曝される
成形体の表面積をＳとし、成形体の炭化ケイ素ウィスカ
等の合計の体積率をｖｆとして Ｕ−ＡＶ／Ｓ （１−Ｖｆ’ ） に従って求められた。
とし、プランジャの移動速度をＶとし、溶湯に曝される
成形体の表面積をＳとし、成形体の炭化ケイ素ウィスカ
等の合計の体積率をｖｆとして Ｕ−ＡＶ／Ｓ （１−Ｖｆ’ ） に従って求められた。
次いでかくして形成された複合材料の中央部を長手方向
に沿って切断し、元の成形体の収縮率及びアルミニウム
合金の含浸状態を調査した。その結果を第３図乃至第５
図に示す。同第３図乃至第５図（第６図及び第７図に於
ても同じ）に於て、成形体の収縮率とは鋳造前の成形体
の断面積をＳｂとし、鋳造後の成形体の断面積をＳａと
して（１−Ｓａ／５ｂ）ｘｌＯＯ により求められた値である。また×は複合材料の内部に
粒子の凝集が生じていたことを示しており、Δは溶湯の
含浸時に成形体の割れが生じたことを示しており、＊は
粒子の体積率が０％の場合を示している。
に沿って切断し、元の成形体の収縮率及びアルミニウム
合金の含浸状態を調査した。その結果を第３図乃至第５
図に示す。同第３図乃至第５図（第６図及び第７図に於
ても同じ）に於て、成形体の収縮率とは鋳造前の成形体
の断面積をＳｂとし、鋳造後の成形体の断面積をＳａと
して（１−Ｓａ／５ｂ）ｘｌＯＯ により求められた値である。また×は複合材料の内部に
粒子の凝集が生じていたことを示しており、Δは溶湯の
含浸時に成形体の割れが生じたことを示しており、＊は
粒子の体積率が０％の場合を示している。
第３図乃至第５図より、粒子の凝集や成形体の収縮及び
割れを生じることなく良好な複合材料を製造するために
は、強化繊維に対する粒子の体積比は１０〜３０％であ
ることが好ましいことが解る。
割れを生じることなく良好な複合材料を製造するために
は、強化繊維に対する粒子の体積比は１０〜３０％であ
ることが好ましいことが解る。
実施例２
炭化ケイ素ウィスカの体積率が４〜２０％（２％ごと）
に設定され、炭化ケイ素粒子（平均粒径３０μ１１）の
体積率が１％及び３％に設定された点を除き、実施例１
の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を形威し、元
の成形体の収縮率及びアルミニウム合金の含浸状態を調
査した。その結果を第６図に示す。尚第６図に於て、Ｏ
及び口はそれぞれ炭化ケイ素粒子の体積率が１％、３％
の場合を示しており、また第６図には示されていないが
、炭化ケイ素ウィスカ及び炭化ケイ素粒子の体積率がそ
れぞれ８％、３％に設定された場合には成形体に割れが
生じていた。
に設定され、炭化ケイ素粒子（平均粒径３０μ１１）の
体積率が１％及び３％に設定された点を除き、実施例１
の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を形威し、元
の成形体の収縮率及びアルミニウム合金の含浸状態を調
査した。その結果を第６図に示す。尚第６図に於て、Ｏ
及び口はそれぞれ炭化ケイ素粒子の体積率が１％、３％
の場合を示しており、また第６図には示されていないが
、炭化ケイ素ウィスカ及び炭化ケイ素粒子の体積率がそ
れぞれ８％、３％に設定された場合には成形体に割れが
生じていた。
第６図より、実質的に成形体の収縮を生じることなく良
好な複合材料を製造するためには、強化繊維及び粒子の
合計の体積率は７〜１７％であることが好ましいことが
解る。
好な複合材料を製造するためには、強化繊維及び粒子の
合計の体積率は７〜１７％であることが好ましいことが
解る。
実施例３
炭化ケイ素ウィスカの体積率が１０％に設定され、炭化
ケイ素粒子（平均粒径３０μｍ）の体積率が３％に設定
され、成形体中への溶湯の浸透速度が０．１〜１０ｍ／
ｓｅｃに設定された点を除き、実施例２の場合と同一の
要領及び条件にて複合材料を形成し、元の成形体の収縮
率及びアルミニウム合金の含浸状態を調査した。その結
果を第７図に示す。尚第７図には示されていないが、成
形体中への溶湯の浸透速度が０．１ｍ／ｓｅｃに設定さ
れた場合には、成形体の中央部には溶湯が含浸しなかっ
た。
ケイ素粒子（平均粒径３０μｍ）の体積率が３％に設定
され、成形体中への溶湯の浸透速度が０．１〜１０ｍ／
ｓｅｃに設定された点を除き、実施例２の場合と同一の
要領及び条件にて複合材料を形成し、元の成形体の収縮
率及びアルミニウム合金の含浸状態を調査した。その結
果を第７図に示す。尚第７図には示されていないが、成
形体中への溶湯の浸透速度が０．１ｍ／ｓｅｃに設定さ
れた場合には、成形体の中央部には溶湯が含浸しなかっ
た。
第７図より、実質的に成形体の収縮を生じることなく良
好な複合材料を製造するためには、繊維成形体中への溶
湯の浸透速度は０．３〜５ｍ／ｓｅＣであることが好ま
しいことが解る。
好な複合材料を製造するためには、繊維成形体中への溶
湯の浸透速度は０．３〜５ｍ／ｓｅＣであることが好ま
しいことが解る。
尚強化繊維として平均繊維径０．２μｍ、、ａ錐長１０
〜２０μｍの窒化ケイ素ウィスカ（宇部興産株式会社製
）が使用され、粒子として平均粒径５０μｌのＡｌ２Ｏ
３粒子（昭和電工株式会社製）が使用され、マトリック
ス金属の溶湯として８００℃のアルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＡＤＣ１０）が使用された場合にも、第３図乃至
第７図に示された結果と同様の結果が得られた。
〜２０μｍの窒化ケイ素ウィスカ（宇部興産株式会社製
）が使用され、粒子として平均粒径５０μｌのＡｌ２Ｏ
３粒子（昭和電工株式会社製）が使用され、マトリック
ス金属の溶湯として８００℃のアルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＡＤＣ１０）が使用された場合にも、第３図乃至
第７図に示された結果と同様の結果が得られた。
実施例４
繊維径０．２〜０．３μ回、繊維長２０〜３０μｍのチ
タン酸カリウムウィスカ（大塚化学株式会社製）と、平
均粒径５０μ塵のＡｌｌ！０３粒子（昭和電工株式会社
製）と、ジルコニアバインダ（日産化学株式会社製）と
の混合物に対し吸引成形を行うことにより、実質的に三
次元ランダムに配向された体積率１０％のチタン酸カリ
ウムウィスカと、体積率３％のＡｌ２Ｏ３粒子と、チタ
ン酸カリウムウィスカ及びＡｌ２Ｏ３粒子の合計の重量
の１５％のジルコニアバインダとよりなり、チタン酸カ
リウムウィスカ及びＡｌ２Ｏ３粒子が互いに均一に混合
された３０×２０Ｘ８１１Ｉの寸法を有する成形体を形
成した。
タン酸カリウムウィスカ（大塚化学株式会社製）と、平
均粒径５０μ塵のＡｌｌ！０３粒子（昭和電工株式会社
製）と、ジルコニアバインダ（日産化学株式会社製）と
の混合物に対し吸引成形を行うことにより、実質的に三
次元ランダムに配向された体積率１０％のチタン酸カリ
ウムウィスカと、体積率３％のＡｌ２Ｏ３粒子と、チタ
ン酸カリウムウィスカ及びＡｌ２Ｏ３粒子の合計の重量
の１５％のジルコニアバインダとよりなり、チタン酸カ
リウムウィスカ及びＡｌ２Ｏ３粒子が互いに均一に混合
された３０×２０Ｘ８１１Ｉの寸法を有する成形体を形
成した。
次いで成形体の予熱温度が５５０℃に設定され、マトリ
ックス金属の溶湯として７５０℃のアルミニウム合金（
ＪＩＳ規格Ａ３９０）の溶湯が使用され、成形体中への
溶湯の浸透速度が１ｍ／ｓｅｃに設定された点を除き、
上述の実施例１〜実施例３の場合と同一の要領及び条件
にて複合材料を形成し、その複合材料の断面を研磨して
複合状態を調査したところ、成形体の収縮を生じること
なく健全な複合材料が形成されていることが認められた
。
ックス金属の溶湯として７５０℃のアルミニウム合金（
ＪＩＳ規格Ａ３９０）の溶湯が使用され、成形体中への
溶湯の浸透速度が１ｍ／ｓｅｃに設定された点を除き、
上述の実施例１〜実施例３の場合と同一の要領及び条件
にて複合材料を形成し、その複合材料の断面を研磨して
複合状態を調査したところ、成形体の収縮を生じること
なく健全な複合材料が形成されていることが認められた
。
実施例５
体積率８％の窒化ケイ素ウィスカ（宇部興産株式会社製
、平均繊維径０．２μｍ１繊維長１０〜２０μｍ）と、
体積率２％の５ｉＣ）＋粒子（昭和電工株式会社製、平
均粒径３０μｍ）と、窒化ケイ素ウィスカ及び５ｉ０２
粒子の合計の重量の５％のジルコニアバインダ（日産化
学株式会社製）とよりなる成形体が形成され、成形体の
予熱温度が６５０℃に設定され、成形体中への溶湯の浸
透速度が３ｍ／ｓｅｃに設定された点を除き、上述の実
施例１〜３の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
製造し、その断面を研磨して複合状態を調査したところ
、この実施例に於ても成形体の収縮を生じることなく健
全な複合材料が形成されていることが認められた。
、平均繊維径０．２μｍ１繊維長１０〜２０μｍ）と、
体積率２％の５ｉＣ）＋粒子（昭和電工株式会社製、平
均粒径３０μｍ）と、窒化ケイ素ウィスカ及び５ｉ０２
粒子の合計の重量の５％のジルコニアバインダ（日産化
学株式会社製）とよりなる成形体が形成され、成形体の
予熱温度が６５０℃に設定され、成形体中への溶湯の浸
透速度が３ｍ／ｓｅｃに設定された点を除き、上述の実
施例１〜３の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を
製造し、その断面を研磨して複合状態を調査したところ
、この実施例に於ても成形体の収縮を生じることなく健
全な複合材料が形成されていることが認められた。
実施例６
体積率９％の窒化ケイ素ウィスカ（宇部興産株式会社製
、平均繊維径０．２μ會、繊維長１０〜２０μｍ）と、
体積率３％のＡ１合金粒子（昭和電工株式会社製、ＪＩ
Ｓ規格ＡＣ８Ａ、平均粒径５０μｍ）と、窒化ケイ素ウ
ィスカ及びＡ１合金粒子の合計の重量の２％のジルコニ
アバインダ（日産化学株式会社製）とよりなる成形体が
使用された点を除き、上述の実施例５の場合と同一の要
領及び条件にて複合材料を製造し、その断面を研磨して
複合状態を調査したところ、この実施例に於ても成形体
の収縮を生じることなく健全な複合材料が形成されてい
ることが認められた。
、平均繊維径０．２μ會、繊維長１０〜２０μｍ）と、
体積率３％のＡ１合金粒子（昭和電工株式会社製、ＪＩ
Ｓ規格ＡＣ８Ａ、平均粒径５０μｍ）と、窒化ケイ素ウ
ィスカ及びＡ１合金粒子の合計の重量の２％のジルコニ
アバインダ（日産化学株式会社製）とよりなる成形体が
使用された点を除き、上述の実施例５の場合と同一の要
領及び条件にて複合材料を製造し、その断面を研磨して
複合状態を調査したところ、この実施例に於ても成形体
の収縮を生じることなく健全な複合材料が形成されてい
ることが認められた。
以上に於ては本発明を幾つかの実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。
発明の効果
以上の説明より明らかである如く、本発明によれば、成
形体中の個々の強化繊維が粒子によって互いに離間され
、これにより成形体がマトリックス金属の溶湯に対し及
ぼす抵抗が小さく、逆に成形体が流動するマトリックス
金属の溶湯より受ける動圧が小さいので、成形体の収縮
や割れ等の不具合を生じることなく個々の強化繊維の間
にマトリックス金属が良好に浸透した複合材料を製造す
ることができる。またマトリックス金属の溶湯を成形体
内へ効率よく浸透させることができるので、複合化完了
までの時間を短縮して複合材料の生産性を向上させるこ
とができる。更に金型を所定の温度範囲に予熱すること
が不要であるので、金型の温度分布や湯温等を精密に制
御する必要がなく、大掛りで複雑な設備も不要になる。
形体中の個々の強化繊維が粒子によって互いに離間され
、これにより成形体がマトリックス金属の溶湯に対し及
ぼす抵抗が小さく、逆に成形体が流動するマトリックス
金属の溶湯より受ける動圧が小さいので、成形体の収縮
や割れ等の不具合を生じることなく個々の強化繊維の間
にマトリックス金属が良好に浸透した複合材料を製造す
ることができる。またマトリックス金属の溶湯を成形体
内へ効率よく浸透させることができるので、複合化完了
までの時間を短縮して複合材料の生産性を向上させるこ
とができる。更に金型を所定の温度範囲に予熱すること
が不要であるので、金型の温度分布や湯温等を精密に制
御する必要がなく、大掛りで複雑な設備も不要になる。
第１図は炭化ケイ素ウィスカと炭化ケイ素粒子とシリカ
バインダとよりなる成形体を示す斜視図、第２図は第１
図に示された成形体がダイキャスト鋳造機内に配置され
た状態を示す解図的断面図、Ｍ３図乃至第５図は粒子の
平均粒径と成形体の収縮率との間の関係を示すグラフ、
第６図は炭化ケイ素ウィスカの体積率と成形体の収縮率
との間の関係を示すグラフ、第７図は溶湯の浸透速度と
成形体の収縮率との間の関係を示すグラフである。 １０・・・炭化ケイ素ウィスカ、１２・・・炭化ケイ素
粒子、４・・・成形体、１６・・・ダイキャスト鋳造機
。 １８・・・金型、２０・・・モールドキャビティ、２２
・・・アルミニウム合金の溶湯、２４・・・プランジャ
特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅第 図 第 図 粒子の平均粒径 （ｐｍ） 粒子の平均粒子至 （世−） 第 図 第 図 溶湯の浸透速度Ｕ （ｍ／ｓｅｃ）
バインダとよりなる成形体を示す斜視図、第２図は第１
図に示された成形体がダイキャスト鋳造機内に配置され
た状態を示す解図的断面図、Ｍ３図乃至第５図は粒子の
平均粒径と成形体の収縮率との間の関係を示すグラフ、
第６図は炭化ケイ素ウィスカの体積率と成形体の収縮率
との間の関係を示すグラフ、第７図は溶湯の浸透速度と
成形体の収縮率との間の関係を示すグラフである。 １０・・・炭化ケイ素ウィスカ、１２・・・炭化ケイ素
粒子、４・・・成形体、１６・・・ダイキャスト鋳造機
。 １８・・・金型、２０・・・モールドキャビティ、２２
・・・アルミニウム合金の溶湯、２４・・・プランジャ
特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅第 図 第 図 粒子の平均粒径 （ｐｍ） 粒子の平均粒子至 （世−） 第 図 第 図 溶湯の浸透速度Ｕ （ｍ／ｓｅｃ）
Claims (1)
- 平均繊維径１μｍ以下の強化繊維と平均粒径１０〜５
０μｍの粒子とこれらを結合する無機バインダとよりな
り、前記粒子の体積率が前記強化繊維の体積率の１０〜
３０％であり、前記強化繊維及び前記粒子の合計の体積
率が７〜１７％である成形体を形成し、前記成形体をダ
イキャスト鋳造機の金型内に配置し、前記成形体内にマ
トリックス金属の溶湯を０．３〜５ｍ／ｓｅｃの浸透速
度にて含浸させ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 |
|---|---|---|---|
| JP17986489A JP2504199B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17986489A JP2504199B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344432A true JPH0344432A (ja) | 1991-02-26 |
| JP2504199B2 JP2504199B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=16073248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17986489A Expired - Fee Related JP2504199B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2504199B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6383656B1 (en) | 1999-06-11 | 2002-05-07 | Nichias Corporation | Perform for metal matrix composite material and cylinder block made of the same |
| JP2002280502A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Dowa Mining Co Ltd | 金属−セラミックス複合体及びその製造方法 |
| US9429202B2 (en) | 2012-05-02 | 2016-08-30 | Intellectuall Property Holdings LLC | Ceramic preform and method |
| US9714686B2 (en) | 2014-10-20 | 2017-07-25 | Intellectual Property Holdings, Llc | Ceramic preform and method |
| US10357846B2 (en) | 2015-12-31 | 2019-07-23 | Intellectual Property Holdings, Llc | Metal matrix composite vehicle component and method |
| US10830296B2 (en) | 2017-04-21 | 2020-11-10 | Intellectual Property Holdings, Llc | Ceramic preform and method |
| US11338360B2 (en) | 2016-02-04 | 2022-05-24 | Intellectual Property Holdings, Llc | Device and method for forming a metal matrix composite vehicle component |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP17986489A patent/JP2504199B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6383656B1 (en) | 1999-06-11 | 2002-05-07 | Nichias Corporation | Perform for metal matrix composite material and cylinder block made of the same |
| JP2002280502A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Dowa Mining Co Ltd | 金属−セラミックス複合体及びその製造方法 |
| JP4613281B2 (ja) * | 2001-03-21 | 2011-01-12 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 金属−セラミックス複合体の製造方法 |
| US9429202B2 (en) | 2012-05-02 | 2016-08-30 | Intellectuall Property Holdings LLC | Ceramic preform and method |
| US9840030B2 (en) | 2012-05-02 | 2017-12-12 | Intellectual Property Holdings, Llc | Ceramic preform and method |
| US9714686B2 (en) | 2014-10-20 | 2017-07-25 | Intellectual Property Holdings, Llc | Ceramic preform and method |
| US10357846B2 (en) | 2015-12-31 | 2019-07-23 | Intellectual Property Holdings, Llc | Metal matrix composite vehicle component and method |
| US11338360B2 (en) | 2016-02-04 | 2022-05-24 | Intellectual Property Holdings, Llc | Device and method for forming a metal matrix composite vehicle component |
| US10830296B2 (en) | 2017-04-21 | 2020-11-10 | Intellectual Property Holdings, Llc | Ceramic preform and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2504199B2 (ja) | 1996-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5108964A (en) | Shaped bodies containing short inorganic fibers or whiskers and methods of forming such bodies | |
| US5679041A (en) | Metal matrix composite and preform therefor | |
| US5588477A (en) | Method of making metal matrix composite | |
| JPS6341966B2 (ja) | ||
| JPH0344432A (ja) | 繊維強化金属複合材料の製造方法 | |
| JPS5923832A (ja) | 複合材料部材の製造方法 | |
| Fukunaga | Squeeze casting processes for fiber reinforced metals and their mechanical properties | |
| JPS62199739A (ja) | 繊維強化型複合材料用繊維成形体の製造方法 | |
| EP0727401B1 (fr) | Procédé de fabrication de pièces en forme en matériau composite carbone/carbone graphité et pièces ainsi obtenues | |
| JPH1129831A (ja) | 金属基複合材用プリフォーム及びその製造方法 | |
| JPS58104102A (ja) | 繊維強化多孔質複合材料の製造方法 | |
| JPH036338A (ja) | 複合材料の製造方法 | |
| JPH02197536A (ja) | 金属基複合材料の製造方法 | |
| JP2003253308A (ja) | アルミニウム基複合材料の製造方法 | |
| JPH035063A (ja) | 複合材料の製造方法 | |
| JPH02194136A (ja) | 短繊維及び潤滑粒子強化金属複合材料の製造方法 | |
| JPS6349356A (ja) | 複合材料の製造方法 | |
| JPS60115361A (ja) | 複合材料の製造方法 | |
| JPS63278661A (ja) | 強化複合部を有するアルミニウム成品の製造方法 | |
| JPH02138426A (ja) | 炭素短繊維強化金属複合材料の製造方法 | |
| JP2792192B2 (ja) | チタニアウイスカ強化Ａｌ系複合材料の製造方法 | |
| JPS63255333A (ja) | 粉末冶金法によるアルミニウム合金−チタン酸カリウムウイスカ複合材料 | |
| JPS6267132A (ja) | 金属系複合材料の製造方法 | |
| JPH0199768A (ja) | 金属複合材料の製造方法 | |
| JPH02194133A (ja) | ウイスカー強化Ａｌ系金属複合材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |