JPH0451264B2 - - Google Patents
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- JPH0451264B2 JPH0451264B2 JP61253800A JP25380086A JPH0451264B2 JP H0451264 B2 JPH0451264 B2 JP H0451264B2 JP 61253800 A JP61253800 A JP 61253800A JP 25380086 A JP25380086 A JP 25380086A JP H0451264 B2 JPH0451264 B2 JP H0451264B2
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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
クスのウイスカによつて強化された金属基複合材
料の製造方法に関する。
クスのウイスカによつて強化された金属基複合材
料の製造方法に関する。
炭化珪素、窒化珪素、アルミナ等のセラミツク
スのウイスカなどの耐熱性、引張強さ、弾性の優
れた短繊維を各種金属に複合させれば引張強さ、
弾性率などの特性の優れた複合材料が得られるこ
とが知られている。
スのウイスカなどの耐熱性、引張強さ、弾性の優
れた短繊維を各種金属に複合させれば引張強さ、
弾性率などの特性の優れた複合材料が得られるこ
とが知られている。
従来、このような複合材料を製造する方法の一
つとして、高圧溶湯含浸法がある。
つとして、高圧溶湯含浸法がある。
高圧溶湯含浸法は、先ず、ウイスカを水、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、圧縮して成形体を得、（これをプリフオーム
を称すことにする）、次いでこのプリフオームを
所要の温度に加熱して鋳型に装入し、続いて鋳型
に更に金属の溶湯を注入し、プランジヤ加圧等に
より、プリフオーム中に溶湯を含浸させて複合化
させる方法、又は加熱装置をもつ鋳型中にウイス
カを充填し、プランジヤーで所定の体積率（例え
ば30％）になるように加圧形成する。その後500
℃に加熱し、さらに金属の溶湯（750℃）を注入、
加圧（800Kg／cm2）して、プリフオーム中に溶湯
を含浸させて複合化する方法である。
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、圧縮して成形体を得、（これをプリフオーム
を称すことにする）、次いでこのプリフオームを
所要の温度に加熱して鋳型に装入し、続いて鋳型
に更に金属の溶湯を注入し、プランジヤ加圧等に
より、プリフオーム中に溶湯を含浸させて複合化
させる方法、又は加熱装置をもつ鋳型中にウイス
カを充填し、プランジヤーで所定の体積率（例え
ば30％）になるように加圧形成する。その後500
℃に加熱し、さらに金属の溶湯（750℃）を注入、
加圧（800Kg／cm2）して、プリフオーム中に溶湯
を含浸させて複合化する方法である。
このように高圧溶湯含浸法で得られる複合材料
ではウイスカはランダムに金属中に分散してい
る。このまヽ使用することもできるが、熱間押
出、圧延、鍜造等の塑性加工により型材、板、鍜
造品などとして使用することが多い。この種の塑
性加工によれば、金属中にランダムに分散してい
たウイスカがマトリツクス金属の塑性流動にとも
なつて加工方向に配向するので、その方向の強度
および弾性率が向上するという効果がある。
ではウイスカはランダムに金属中に分散してい
る。このまヽ使用することもできるが、熱間押
出、圧延、鍜造等の塑性加工により型材、板、鍜
造品などとして使用することが多い。この種の塑
性加工によれば、金属中にランダムに分散してい
たウイスカがマトリツクス金属の塑性流動にとも
なつて加工方向に配向するので、その方向の強度
および弾性率が向上するという効果がある。
前述の高圧溶湯含浸法によりウイスカと金属の
複合化はおヽむね満足すべきものではあるが、複
合材料の内部、特に中心部に微細なポロシテイが
残存することが多い。通常の金属材料では鋳造イ
ンゴツトに生じたこの種の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、圧着、消滅してしまう。しかし当該複合材料
インゴツトの場合は、セラミツクスウイスカが相
当量含有しているので、マイクロポロシテイ中に
ウイスカが含まれやすく、このため塑性加工によ
つてポロシテイは押しつぶされみかけ上は消滅す
るが完全には圧着、接合していない。したがつて
これが材料欠陥となり塑性加工後の複合材料にお
いても機械的性質を低下させ、信頼性を乏しいも
のにしている大きな原因であり、この系の材料の
実用化を推進する上で、このマイクロポロシテイ
を消滅させるプロセスの確立が必要である。
複合化はおヽむね満足すべきものではあるが、複
合材料の内部、特に中心部に微細なポロシテイが
残存することが多い。通常の金属材料では鋳造イ
ンゴツトに生じたこの種の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、圧着、消滅してしまう。しかし当該複合材料
インゴツトの場合は、セラミツクスウイスカが相
当量含有しているので、マイクロポロシテイ中に
ウイスカが含まれやすく、このため塑性加工によ
つてポロシテイは押しつぶされみかけ上は消滅す
るが完全には圧着、接合していない。したがつて
これが材料欠陥となり塑性加工後の複合材料にお
いても機械的性質を低下させ、信頼性を乏しいも
のにしている大きな原因であり、この系の材料の
実用化を推進する上で、このマイクロポロシテイ
を消滅させるプロセスの確立が必要である。
前述のようにマイクロポロシテイの中にウイス
カが含まれる場合が多いのでマトリツクス金属の
固相域での塑性加工では消滅しないが、液相が生
成していれば加圧によりポロシテイ中に液相が入
り込み、ポロシテイが消滅すると考え、この考え
方に従つて本発明を完成した。
カが含まれる場合が多いのでマトリツクス金属の
固相域での塑性加工では消滅しないが、液相が生
成していれば加圧によりポロシテイ中に液相が入
り込み、ポロシテイが消滅すると考え、この考え
方に従つて本発明を完成した。
すなわち本発明は高圧溶湯含浸法で製造したウ
イスカ強化金属複合材料のインゴツトを、マトリ
ツクス金属の固液相共存域の温度で一軸または等
方的に加圧することを特徴とする複合材料の製造
方法である。
イスカ強化金属複合材料のインゴツトを、マトリ
ツクス金属の固液相共存域の温度で一軸または等
方的に加圧することを特徴とする複合材料の製造
方法である。
本発明は高圧溶湯含浸法で製造したウイスカ強
化金属複合材料のインゴツトを、押出、圧延、鍜
造などの塑性加工を行つて該複合材料の型材、棒
材、板材、鍜造品などを製造する工程において、
該塑性加工工程に先行してインゴツトをマトリツ
クス金属の固液相共存域の温度で一軸または等方
的に加圧するのである。加圧手段としては熱間プ
レスまたはHIP（熱間静圧プレス）などが適用さ
れる。
化金属複合材料のインゴツトを、押出、圧延、鍜
造などの塑性加工を行つて該複合材料の型材、棒
材、板材、鍜造品などを製造する工程において、
該塑性加工工程に先行してインゴツトをマトリツ
クス金属の固液相共存域の温度で一軸または等方
的に加圧するのである。加圧手段としては熱間プ
レスまたはHIP（熱間静圧プレス）などが適用さ
れる。
本発明の適用しうるウイスカ、金属は如何なる
ものも使用しうるが、炭化珪素（ウイスカ）／ア
ルミニウム合金、マグネシウム合金、窒化珪素
（ウイスカ）／アルミニウム合金、マグネシウム
合金などの組合せがその代表的なものである。
ものも使用しうるが、炭化珪素（ウイスカ）／ア
ルミニウム合金、マグネシウム合金、窒化珪素
（ウイスカ）／アルミニウム合金、マグネシウム
合金などの組合せがその代表的なものである。
前述の熱間での加圧処理は複合材料のマトリツ
クス金属の固液相共存域で行うため、生成してい
る液相がポロシテイ中に浸透し、ポロシテイを消
滅させる。
クス金属の固液相共存域で行うため、生成してい
る液相がポロシテイ中に浸透し、ポロシテイを消
滅させる。
実施例 １
炭化珪素ウイスカを、水、有機樹脂溶液あるい
は無機質の塩類などを添加した水溶液と混合し、
金型に充填する。その後圧縮してプリフオームを
得た。この炭化珪素ウイスカのプリフオーム（ウ
イスカの含有体積率30％）を650℃に予熱したの
ち、プランジヤー加圧機構を有する鋳型中に装入
したのち、直ちに750℃の6061Alの溶湯を注入
し、プランジヤーで溶湯を加圧（800Kg／cm2）し、
プリフオーム中へ該溶湯を含浸させ、複合材料の
インゴツトを製造した。
は無機質の塩類などを添加した水溶液と混合し、
金型に充填する。その後圧縮してプリフオームを
得た。この炭化珪素ウイスカのプリフオーム（ウ
イスカの含有体積率30％）を650℃に予熱したの
ち、プランジヤー加圧機構を有する鋳型中に装入
したのち、直ちに750℃の6061Alの溶湯を注入
し、プランジヤーで溶湯を加圧（800Kg／cm2）し、
プリフオーム中へ該溶湯を含浸させ、複合材料の
インゴツトを製造した。
次いでこのインゴツトを一軸方式熱間プレスの
型中に装入し、マトリツクス金属の固液相共存域
の温度605℃に保持した状態で1500Kg／cm2で加圧
した。
型中に装入し、マトリツクス金属の固液相共存域
の温度605℃に保持した状態で1500Kg／cm2で加圧
した。
次いでこのインゴツトを380℃で押出速度60
mm／min、押出比10：１の等温押出を行い、押出
丸棒を得た。
mm／min、押出比10：１の等温押出を行い、押出
丸棒を得た。
この押出材のT6（JIS規格）熱処理材の引張強
さは62〜66・８Kg／mm2であつた。これに対しイン
ゴツトの熱間プレスを行なわず、他のプロセスお
よび組成は全て同一の押出材（−T6）の引張強
さは51.0〜57.8Kg／mm2であつた。
さは62〜66・８Kg／mm2であつた。これに対しイン
ゴツトの熱間プレスを行なわず、他のプロセスお
よび組成は全て同一の押出材（−T6）の引張強
さは51.0〜57.8Kg／mm2であつた。
以上のようにインゴツトの熱間プレスにより強
度は大幅に改善されている。
度は大幅に改善されている。
(注)6061Alの固相線約580℃、液相線約650℃
実施例 ２
前記実施例１と同様にして製造した炭化珪素ウ
イスカのプリフオーム（ウイスカの含有体積率30
％）を650℃に予熱したのち、プランジヤー加圧
機構を有する鋳型中に装入したのち、直ちに750
℃の7075Alの溶湯を注入し、プランジヤーで溶
湯を加圧（800Kg／cm2）し、プリフオーム中へ溶
湯を含浸させ複合材料のインゴツトを製造した。
イスカのプリフオーム（ウイスカの含有体積率30
％）を650℃に予熱したのち、プランジヤー加圧
機構を有する鋳型中に装入したのち、直ちに750
℃の7075Alの溶湯を注入し、プランジヤーで溶
湯を加圧（800Kg／cm2）し、プリフオーム中へ溶
湯を含浸させ複合材料のインゴツトを製造した。
次いでこのインゴツトHIP処理を施した。HIP
処理の温度はマトリツクス金属7075Alの固液相
共存域の温度540℃、圧力は950Kg／cm2、保持時間
は30minとした。
処理の温度はマトリツクス金属7075Alの固液相
共存域の温度540℃、圧力は950Kg／cm2、保持時間
は30minとした。
次いでこのインゴツトを400℃で押出速度60
mm／min、押出比10：１の等温押出を行い押出丸
棒を得た。この押出材のT6熱処理材の引張強さ
は77.4〜82.5Kg／mm2であつた。
mm／min、押出比10：１の等温押出を行い押出丸
棒を得た。この押出材のT6熱処理材の引張強さ
は77.4〜82.5Kg／mm2であつた。
これに対してインゴツトのHIP処理を行なわ
ず、他のプロセスおよび組成は全く同一の押出材
（−T6）の引張強さは62.6〜66.2Kg／mm2であつた。
ず、他のプロセスおよび組成は全く同一の押出材
（−T6）の引張強さは62.6〜66.2Kg／mm2であつた。
以上のようにインゴツトのHIP処理適用により
強度は大幅に向上した。
強度は大幅に向上した。
なお、実施例１，２の炭化珪素ウイスカに代
え、窒化珪素ウイスカを用い、実施例１、２と同
様に処理した結果、ほヾ同様の結果が得られた。
え、窒化珪素ウイスカを用い、実施例１、２と同
様に処理した結果、ほヾ同様の結果が得られた。
本発明の高圧溶湯含浸法で製造した複合材料イ
ンゴツトに対するマトリツクス金属の固液相共存
域での加圧処理によりインゴツトに残存していた
ポロシテイ欠陥は消滅し、その結果複合材料の強
度を大幅に向上させることができる。実施例２で
得た強度は、比強度としてTi−6Al−4V等のチ
タン合金と同等であり、本発明により、本系複合
材料の適用性を大いに高めることができる。
ンゴツトに対するマトリツクス金属の固液相共存
域での加圧処理によりインゴツトに残存していた
ポロシテイ欠陥は消滅し、その結果複合材料の強
度を大幅に向上させることができる。実施例２で
得た強度は、比強度としてTi−6Al−4V等のチ
タン合金と同等であり、本発明により、本系複合
材料の適用性を大いに高めることができる。
Claims (1)
- １ 高圧溶湯含浸法で製造したウイスカ強化金属
複合材料のインゴツトを、マトリツクス金属の固
液相共存域の温度で一軸または等方的に加圧する
ことを特徴とする複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25380086A JPS63108965A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | ウイスカ強化金属複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25380086A JPS63108965A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | ウイスカ強化金属複合材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63108965A JPS63108965A (ja) | 1988-05-13 |
| JPH0451264B2 true JPH0451264B2 (ja) | 1992-08-18 |
Family
ID=17256328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25380086A Granted JPS63108965A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | ウイスカ強化金属複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63108965A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62238039A (ja) * | 1986-04-08 | 1987-10-19 | Mazda Motor Corp | 繊維強化複合部材の製造方法 |
-
1986
- 1986-10-27 JP JP25380086A patent/JPS63108965A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62238039A (ja) * | 1986-04-08 | 1987-10-19 | Mazda Motor Corp | 繊維強化複合部材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63108965A (ja) | 1988-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |