JPH0456738A - 繊維強化金属成形体の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属成形体の製造方法Info
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- 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］
本発明は繊維強化金属成形体の製造方法に関し、−層詳
細には、繊維がマトリックス金属に対して所望のかさ体
積率となり且つ均一に分散することにより、所望の剛性
を得ることができる繊維強化金属成形体の製造方法に関
する。
細には、繊維がマトリックス金属に対して所望のかさ体
積率となり且つ均一に分散することにより、所望の剛性
を得ることができる繊維強化金属成形体の製造方法に関
する。
［従来の技術］
一般に、金属を主材料とする成形体に機械的強度、すな
わち、所望の剛性を付与するための手段として炭素繊維
、ＳｉＣ繊維、Ｓｉ３Ｎ、繊維等のセラミックス質繊維
をウィスカ、連続繊維等の形状でマ） ＩＪソックス属
に添加し、加圧鋳造することにより繊維強化金属からな
る成形体を得る方法が用いられている。
わち、所望の剛性を付与するための手段として炭素繊維
、ＳｉＣ繊維、Ｓｉ３Ｎ、繊維等のセラミックス質繊維
をウィスカ、連続繊維等の形状でマ） ＩＪソックス属
に添加し、加圧鋳造することにより繊維強化金属からな
る成形体を得る方法が用いられている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前記従来の技術に係る方法では、マ）
ＩＪフックス属中に繊維が分散した複合部は加圧により
収縮し易く、マトリックス金属に対する繊維の所望のか
さ体積率が得られない。
ＩＪフックス属中に繊維が分散した複合部は加圧により
収縮し易く、マトリックス金属に対する繊維の所望のか
さ体積率が得られない。
従って、結果的に所望のＷ性を有する繊維強化金属から
なる成形体を得ることが困難であるとの指摘がある。
なる成形体を得ることが困難であるとの指摘がある。
さらに、マトリックス金属内で繊維の分散が均一になさ
れないために、マトリックス金属中に繊維を分散しない
、所謂、余肉部も形成され易く、繊維強化金属としてあ
らゆる部位において均一な剛性を得ることが困難である
。結局、従来技術に係る繊維強化金属では所望の均一な
機械的強度を得ることができないという不都合が存在し
ている。
れないために、マトリックス金属中に繊維を分散しない
、所謂、余肉部も形成され易く、繊維強化金属としてあ
らゆる部位において均一な剛性を得ることが困難である
。結局、従来技術に係る繊維強化金属では所望の均一な
機械的強度を得ることができないという不都合が存在し
ている。
本発明の目的は、金属を主材料とする成形体において、
マトリックス金属中に繊維を分散させることにより全て
の部位のかさ体積率の均一化を図り、いずれの部位でも
所望の剛性を有する、すなわち、機械的強度を有する繊
維強化金属成形体の製造方法を提供することにある。
マトリックス金属中に繊維を分散させることにより全て
の部位のかさ体積率の均一化を図り、いずれの部位でも
所望の剛性を有する、すなわち、機械的強度を有する繊
維強化金属成形体の製造方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
前記の課題を解決するために、本発明は繊維集合体を予
め配置したキャビティに溶融状態のマトリックス金属を
注入し、加圧下で接触、浸透、凝固させ、繊維強化金属
材料を成形する第１の工程と、 溶融炉において、誘導加熱手段により前記繊維強化金属
材料を溶融し、ｍ維とマ） ＩＪソックス属の均一な分
散状態を得るべく攪拌して溶湯を得る第２の工程と、 前記溶湯を用いて鋳造手段により所望の形状の繊維強化
金属成形体を成形する第３の工程と、を有することを特
徴とする。
め配置したキャビティに溶融状態のマトリックス金属を
注入し、加圧下で接触、浸透、凝固させ、繊維強化金属
材料を成形する第１の工程と、 溶融炉において、誘導加熱手段により前記繊維強化金属
材料を溶融し、ｍ維とマ） ＩＪソックス属の均一な分
散状態を得るべく攪拌して溶湯を得る第２の工程と、 前記溶湯を用いて鋳造手段により所望の形状の繊維強化
金属成形体を成形する第３の工程と、を有することを特
徴とする。
また、本発明は繊維集合体を予め配置したキャビティに
溶融状態のマトリックス金属を注入し、加圧下で接触、
浸透、凝固させ、繊維強化金属材料を成形する第１の工
程と、 溶融炉において、誘導加熱手段により前記繊維強化金属
材料と繊維かさ体積率を調整すべく補充したマ） ＋Ｊ
フックス属とを溶融し、繊維とマトリックス金属の均一
な分散状態を得るべく攪拌して溶湯を得る第２の工程と
、 前記溶湯を用いて鋳造手段により所望の形状の繊維強化
金属成形体を成形する第３の工程と、を有することを特
徴とする。
溶融状態のマトリックス金属を注入し、加圧下で接触、
浸透、凝固させ、繊維強化金属材料を成形する第１の工
程と、 溶融炉において、誘導加熱手段により前記繊維強化金属
材料と繊維かさ体積率を調整すべく補充したマ） ＋Ｊ
フックス属とを溶融し、繊維とマトリックス金属の均一
な分散状態を得るべく攪拌して溶湯を得る第２の工程と
、 前記溶湯を用いて鋳造手段により所望の形状の繊維強化
金属成形体を成形する第３の工程と、を有することを特
徴とする。
［作用］
前記のように構成される本発明に係る繊維強化金属成形
体の製造方法では、予め繊維集合体を配置したキャビテ
ィに溶融状態のマトリックス金属を注入し、加圧下で繊
維集合体とマトリックス金属との接触、浸透を図り、次
いで、凝固させ成形して繊維強化金属材料を得る。次い
で、前記繊維強化金属材料のみ、あるいは前記繊維強化
金属材料に必要に応じて加えた別異のマ） ＩＪソック
ス属の混合物をＡ１．０３等の酸化物系のセラミックス
製等からなるるつぼ中で誘導加熱手段を用いて溶融攪拌
することにより繊維がマトリックス金属中へ均一に分散
された溶湯を得ることができる。
体の製造方法では、予め繊維集合体を配置したキャビテ
ィに溶融状態のマトリックス金属を注入し、加圧下で繊
維集合体とマトリックス金属との接触、浸透を図り、次
いで、凝固させ成形して繊維強化金属材料を得る。次い
で、前記繊維強化金属材料のみ、あるいは前記繊維強化
金属材料に必要に応じて加えた別異のマ） ＩＪソック
ス属の混合物をＡ１．０３等の酸化物系のセラミックス
製等からなるるつぼ中で誘導加熱手段を用いて溶融攪拌
することにより繊維がマトリックス金属中へ均一に分散
された溶湯を得ることができる。
従って、前記溶湯を用いて鋳造手段により成形体を成形
することにより、所望の剛性を有し、且つ全ての部位が
均一な剛性を有する、すなわち、所望の機械的強度が付
与された繊維強化金属成形体を得ることができる。
することにより、所望の剛性を有し、且つ全ての部位が
均一な剛性を有する、すなわち、所望の機械的強度が付
与された繊維強化金属成形体を得ることができる。
［実施例］
次に、本発明に係る繊維強化金属成形体の製造方法につ
いて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以
下詳細に説明する。
いて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以
下詳細に説明する。
まず、溶質としてのＳｉＣウィスカを溶媒としての水に
溶かし、分散させた後、減圧吸引濾過法により空隙に対
しＳｉＣウィスカのかさ体積率が２０％となるように第
１図ａに示す繊維集合体２を成形した。
溶かし、分散させた後、減圧吸引濾過法により空隙に対
しＳｉＣウィスカのかさ体積率が２０％となるように第
１図ａに示す繊維集合体２を成形した。
次に、第１図すに示すように、前記繊維集合体２を上型
４と下型６によって画成されるキャビティ８に配置し、
さらに繊維集合体２を前記キャビティ８中において空気
雰囲気下で６００℃で予熱した。次いて、マトリックス
金属として溶湯温度８００℃のアルミニウム・溶？Ａ１
０を注入し、プランジャ１２の抑圧作用下に５００ｋｇ
／ｃｍ２の加圧条件下で前記繊維集合体２とアルミニウ
ム溶湯１０を接触、浸透、凝結させ、第２図に示す繊維
強化金属材料１４を得た。なお、アルミニウム溶湯１０
に代えて、アルミニウム合金を溶湯として用いることも
可能である。
４と下型６によって画成されるキャビティ８に配置し、
さらに繊維集合体２を前記キャビティ８中において空気
雰囲気下で６００℃で予熱した。次いて、マトリックス
金属として溶湯温度８００℃のアルミニウム・溶？Ａ１
０を注入し、プランジャ１２の抑圧作用下に５００ｋｇ
／ｃｍ２の加圧条件下で前記繊維集合体２とアルミニウ
ム溶湯１０を接触、浸透、凝結させ、第２図に示す繊維
強化金属材料１４を得た。なお、アルミニウム溶湯１０
に代えて、アルミニウム合金を溶湯として用いることも
可能である。
図から容易に諒解される通り、以上のようにして得た繊
維強化金属材料１４は余肉部１６と複合部１８から構成
されている。この場合、余肉部１６はｍ維強化金属祠料
１４の総重量に対して６７重量％を占め、複合部１８は
３３重量％を占めている。従って、複合部１８における
３１ｃウイスカのマトリックス金属であるアルミニウム
に対するかさ体積率は２３〜２８％となった。
維強化金属材料１４は余肉部１６と複合部１８から構成
されている。この場合、余肉部１６はｍ維強化金属祠料
１４の総重量に対して６７重量％を占め、複合部１８は
３３重量％を占めている。従って、複合部１８における
３１ｃウイスカのマトリックス金属であるアルミニウム
に対するかさ体積率は２３〜２８％となった。
次いで、前記繊維強化金属材料１４を誘導加熱手段を用
いて加熱して余肉部１６と複合部１８の均一分散化を行
った。この場合、第１図ｄに示すように、誘導加熱手段
として外周に誘導コイルを巻いたＡｌ２Ｏ３等の酸化物
系のセラミックス製るつぼ２０を用い、アルゴン雰囲気
下で、第３図に示す印加パターンに基づいて３に七で８
０〜２０ｋＷの高周波電圧を印加して前記繊維強化金属
材料１４の溶解攪拌を行った。
いて加熱して余肉部１６と複合部１８の均一分散化を行
った。この場合、第１図ｄに示すように、誘導加熱手段
として外周に誘導コイルを巻いたＡｌ２Ｏ３等の酸化物
系のセラミックス製るつぼ２０を用い、アルゴン雰囲気
下で、第３図に示す印加パターンに基づいて３に七で８
０〜２０ｋＷの高周波電圧を印加して前記繊維強化金属
材料１４の溶解攪拌を行った。
なお、第３図に示す電圧の印加パターンにおいて、前記
セラミックス製るつぼ２０、および溶解中の繊維強化金
属材料１４の混融物２２の過昇温を回避するために、誘
導加熱開始後１分を過ぎたＡ点で５Ｑｋｗに、３分を迎
える前のＢ点で４Ｑｋｗにそれぞれ印加電圧を下げた。
セラミックス製るつぼ２０、および溶解中の繊維強化金
属材料１４の混融物２２の過昇温を回避するために、誘
導加熱開始後１分を過ぎたＡ点で５Ｑｋｗに、３分を迎
える前のＢ点で４Ｑｋｗにそれぞれ印加電圧を下げた。
この結果、３分を過ぎた０点までの間に繊維強化金属材
料１４は完全に溶解した。すなわち、０点は完全溶落点
であることが確認された。
料１４は完全に溶解した。すなわち、０点は完全溶落点
であることが確認された。
そして、前記０点以降は、溶解された溶湯において、マ
トリックス金属である溶融アルミニウムと溶融ＳｉＣと
を均一に分散するために、２Ｑｋｗの周波数での攪拌を
５分間以上行った。
トリックス金属である溶融アルミニウムと溶融ＳｉＣと
を均一に分散するために、２Ｑｋｗの周波数での攪拌を
５分間以上行った。
さらに、以上の工程で得た前記繊維強化金属材料１４の
溶湯２４を、第１図ｅに示すように、別異の金型２６．
２８により形成されたキャビティに注湯し、所望の形状
の繊維強化金属成形体３０を得た。
溶湯２４を、第１図ｅに示すように、別異の金型２６．
２８により形成されたキャビティに注湯し、所望の形状
の繊維強化金属成形体３０を得た。
以上のようにして得られた第１図ｅに示す繊維強化金属
成形体３０は各部位ともマ） ＩＪソックス属に対する
繊維のかさ体積率が６．６％の均一な複合部のみからな
る、所謂、余肉部を含まない単一の材質から構成されて
いることが確認された。
成形体３０は各部位ともマ） ＩＪソックス属に対する
繊維のかさ体積率が６．６％の均一な複合部のみからな
る、所謂、余肉部を含まない単一の材質から構成されて
いることが確認された。
また、必要に応じて、前記の工程におけるセラミックス
製るつぼ２０で繊維強化金属材料１４を誘導加熱手段に
より溶解攪拌する際に、新たにマトリックス金属である
アルミニウムを別途加えることにより繊維のかさ体積率
を調整することができることも確言忍された。
製るつぼ２０で繊維強化金属材料１４を誘導加熱手段に
より溶解攪拌する際に、新たにマトリックス金属である
アルミニウムを別途加えることにより繊維のかさ体積率
を調整することができることも確言忍された。
従って、繊維強化金属成形体は所望の剛性を有し、且つ
全ての部位が均一の剛性を有し、従って、繊維強化金属
成形体として所望の機械的強度を得ることができた。
全ての部位が均一の剛性を有し、従って、繊維強化金属
成形体として所望の機械的強度を得ることができた。
［発明の効果コ
以上のように、本発明に係る繊維強化金属成形体の製造
方法によれば、マ） ＩＪフックス属中に繊維を所望の
かさ体積率となるよう均一に分散することにより、いず
れの部位においても均一な剛性を有し、従って、所望の
機械的強度を有する繊維強化金属成形体が得られる。
方法によれば、マ） ＩＪフックス属中に繊維を所望の
かさ体積率となるよう均一に分散することにより、いず
れの部位においても均一な剛性を有し、従って、所望の
機械的強度を有する繊維強化金属成形体が得られる。
第１図は、本発明に係る繊維強化金属成形体の製造方法
の概略を示す工程図、 第２図は、本発明に係る実施例によって得られた繊維強
化金属材料の縦断面図、 第３図は、本発明の実施例により繊維強化金属成形体を
得るべく誘導加熱する際の電圧の印加パターンを示す説
明図である。 １４・・・繊維強化金属材料 １６・・・余肉部 １８・・・複合部 ２０・・・るつぼ ２２・・・繊維強化金属の混融物 ２４・・・溶湯 ２６．２８・・・金型 ３０・・・繊維強化金属成形体 ２・・・繊維集合体 １０・・・アルミニウム溶湯 １２・・・プランジャ ＦＩＧ、ｌａ Ｆｌ（ ／ ＦＩＧ、１ｄ ）Ｏ
の概略を示す工程図、 第２図は、本発明に係る実施例によって得られた繊維強
化金属材料の縦断面図、 第３図は、本発明の実施例により繊維強化金属成形体を
得るべく誘導加熱する際の電圧の印加パターンを示す説
明図である。 １４・・・繊維強化金属材料 １６・・・余肉部 １８・・・複合部 ２０・・・るつぼ ２２・・・繊維強化金属の混融物 ２４・・・溶湯 ２６．２８・・・金型 ３０・・・繊維強化金属成形体 ２・・・繊維集合体 １０・・・アルミニウム溶湯 １２・・・プランジャ ＦＩＧ、ｌａ Ｆｌ（ ／ ＦＩＧ、１ｄ ）Ｏ
Claims (4)
- （１）繊維集合体を予め配置したキャビティに溶融状態
のマトリックス金属を注入し、加圧下で接触、浸透、凝
固させ、繊維強化金属材料を成形する第１の工程と、 溶融炉において、誘導加熱手段により前記繊維強化金属
材料を溶融し、繊維とマトリックス金属の均一な分散状
態を得るべく攪拌して溶湯を得る第２の工程と、 前記溶湯を用いて鋳造手段により所望の形状の繊維強化
金属成形体を成形する第３の工程と、を有することを特
徴とする繊維強化金属成形体の製造方法。 - （２）繊維集合体を予め配置したキャビティに溶融状態
のマトリックス金属を注入し、加圧下で接触、浸透、凝
固させ、繊維強化金属材料を成形する第１の工程と、 溶融炉において、誘導加熱手段により前記繊維強化金属
材料と繊維かさ体積率を調整すべく補充したマトリック
ス金属とを溶融し、繊維とマトリックス金属の均一な分
散状態を得るべく攪拌して溶湯を得る第２の工程と、 前記溶湯を用いて鋳造手段により所望の形状の繊維強化
金属成形体を成形する第３の工程と、を有することを特
徴とする繊維強化金属成形体の製造方法。 - （３）請求項１または２記載の繊維強化金属成形体の製
造方法において、繊維集合体は、短繊維形状を有する繊
維からなることを特徴とする繊維強化金属成形体の製造
方法。 - （４）請求項１または２記載の繊維強化金属成形体の製
造方法において、マトリックス金属は軽合金からなるこ
とを特徴とする繊維強化金属成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16804390A JP2966894B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 繊維強化金属成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16804390A JP2966894B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 繊維強化金属成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0456738A true JPH0456738A (ja) | 1992-02-24 |
| JP2966894B2 JP2966894B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=15860765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16804390A Expired - Fee Related JP2966894B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 繊維強化金属成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2966894B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042460A3 (en) * | 1997-03-25 | 1998-10-29 | Komtek Inc | Producing a metal article by casting and forging |
| CN104475697A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-01 | 西安交通大学 | 短纤维/SiCp增强泡沫铝基轴瓦的半固态制备工艺 |
-
1990
- 1990-06-26 JP JP16804390A patent/JP2966894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042460A3 (en) * | 1997-03-25 | 1998-10-29 | Komtek Inc | Producing a metal article by casting and forging |
| CN104475697A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-01 | 西安交通大学 | 短纤维/SiCp增强泡沫铝基轴瓦的半固态制备工艺 |
| CN104475697B (zh) * | 2014-11-18 | 2016-08-24 | 西安交通大学 | 短纤维/SiCp增强泡沫铝基轴瓦的半固态制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2966894B2 (ja) | 1999-10-25 |
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