JPH05117007A - 複合部材とその製造方法 - Google Patents
複合部材とその製造方法Info
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- JPH05117007A JPH05117007A JP3306886A JP30688691A JPH05117007A JP H05117007 A JPH05117007 A JP H05117007A JP 3306886 A JP3306886 A JP 3306886A JP 30688691 A JP30688691 A JP 30688691A JP H05117007 A JPH05117007 A JP H05117007A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はプリフォームを用いた複合部材であ
って、プリフォームを使用できない複雑形状部に対して
も複合強化が可能な複合部材とその製造方法を提供す
る。 【構成】 本発明は部材の一部にセラミックス等の繊維
からなるプリフォームとの複合部を有し、その他の部材
表面にセラミックス等の粒子との複合層を有する複合部
材であり、さらにセラミックス等からなるプリフォーム
を部材の一部として、これにマトリックスとなる材料を
加圧含浸させたあと、この部材をセラミックス等の粒子
内に埋込み、これをセラミックス等の外側から加圧して
部材表面にセラミックス等の粒子を侵入させた複合部材
の製造方法である。
って、プリフォームを使用できない複雑形状部に対して
も複合強化が可能な複合部材とその製造方法を提供す
る。 【構成】 本発明は部材の一部にセラミックス等の繊維
からなるプリフォームとの複合部を有し、その他の部材
表面にセラミックス等の粒子との複合層を有する複合部
材であり、さらにセラミックス等からなるプリフォーム
を部材の一部として、これにマトリックスとなる材料を
加圧含浸させたあと、この部材をセラミックス等の粒子
内に埋込み、これをセラミックス等の外側から加圧して
部材表面にセラミックス等の粒子を侵入させた複合部材
の製造方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属、金属間化合物、樹
脂材料をマトリックスとしてセラミックス等を用いた繊
維による複合部と、同じく粒子による複合層とを有する
複合部材と、その製造方法に関する。
脂材料をマトリックスとしてセラミックス等を用いた繊
維による複合部と、同じく粒子による複合層とを有する
複合部材と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料に関し、次のような従来技術が
知られている。たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィ
スカーでプリフォームを製作し、これを金型内にセット
したあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォーム
に加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法
（スクイズキャスト法）がある。また、ＳｉＣやＣなど
の粒子を、完全溶融、または部分溶融の溶湯に添加し、
これに機械的撹拌を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコ
ンポキャスト法がある。さらにＳｉＣやＣなどの粒子と
Ａｌ合金等の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出
し、または焼結等によって複合材料を製造する方法（粉
末冶金法）が広くおこなわれている。また、ＳｉＣやＣ
などの粒子とＡｌ合金等の粉末を混合し、これに冷間や
熱間で機械的撹拌を与えて、合金粉末中にＳｉＣやＣな
どの粒子を練込み、粒子分散複合材料とする方法（メカ
ニカルアロイング法）がある。
知られている。たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィ
スカーでプリフォームを製作し、これを金型内にセット
したあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォーム
に加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法
（スクイズキャスト法）がある。また、ＳｉＣやＣなど
の粒子を、完全溶融、または部分溶融の溶湯に添加し、
これに機械的撹拌を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコ
ンポキャスト法がある。さらにＳｉＣやＣなどの粒子と
Ａｌ合金等の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出
し、または焼結等によって複合材料を製造する方法（粉
末冶金法）が広くおこなわれている。また、ＳｉＣやＣ
などの粒子とＡｌ合金等の粉末を混合し、これに冷間や
熱間で機械的撹拌を与えて、合金粉末中にＳｉＣやＣな
どの粒子を練込み、粒子分散複合材料とする方法（メカ
ニカルアロイング法）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記スクイズキャスト
法では、プリフォームを設けた部分以外は部材の強化は
できず、特に複雑な形状の部材にはプリフォームをその
ように製作することができない。また、前記コンポキャ
スト法や、粉末冶金法及びメカニカルアロイング法で製
造する複合材料は、材料全体に粒子等が均一に分散して
いる状態の材料を対象としており、表面だけを複合化す
ることはできない。特に粉末冶金法やメカニカルアロイ
ング法は、合金粉末が高価であるため、完成品のコスト
が高く、また完成品を得るまでの工程が多くかかるとい
う欠点がある。さらに素材製造の最終工程が押し出し加
工であるため、完成品形状が単純なものに限られてしま
うという問題点がある。本発明は前記事情に鑑みてなさ
れたもので、前記問題点を解消するとともに、プリフォ
ームによって部分強化をおこなうとともに、プリフォー
ムで強化のできない複雑形状のものについても、その表
層部を強化した複合部材とその製造方法を提供すること
を目的とする。
法では、プリフォームを設けた部分以外は部材の強化は
できず、特に複雑な形状の部材にはプリフォームをその
ように製作することができない。また、前記コンポキャ
スト法や、粉末冶金法及びメカニカルアロイング法で製
造する複合材料は、材料全体に粒子等が均一に分散して
いる状態の材料を対象としており、表面だけを複合化す
ることはできない。特に粉末冶金法やメカニカルアロイ
ング法は、合金粉末が高価であるため、完成品のコスト
が高く、また完成品を得るまでの工程が多くかかるとい
う欠点がある。さらに素材製造の最終工程が押し出し加
工であるため、完成品形状が単純なものに限られてしま
うという問題点がある。本発明は前記事情に鑑みてなさ
れたもので、前記問題点を解消するとともに、プリフォ
ームによって部分強化をおこなうとともに、プリフォー
ムで強化のできない複雑形状のものについても、その表
層部を強化した複合部材とその製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は部材の一部にセラミックス等の繊維からなるプリフォ
ームとの複合部を有し、その他の部材表面にセラミック
ス等の粒子との複合層を有する複合部材とし、さらにセ
ラミックス等からなるプリフォームを部材の一部とし
て、これにマトリックスとなる材料を加圧含浸させたあ
と、この部材をセラミックス等の粒子内に埋込み、これ
をセラミックス等の外側から加圧して部材表面にセラミ
ックス等の粒子を侵入させることにより、前記課題を解
消した。
は部材の一部にセラミックス等の繊維からなるプリフォ
ームとの複合部を有し、その他の部材表面にセラミック
ス等の粒子との複合層を有する複合部材とし、さらにセ
ラミックス等からなるプリフォームを部材の一部とし
て、これにマトリックスとなる材料を加圧含浸させたあ
と、この部材をセラミックス等の粒子内に埋込み、これ
をセラミックス等の外側から加圧して部材表面にセラミ
ックス等の粒子を侵入させることにより、前記課題を解
消した。
【０００５】以下、本発明について図面を参照しながら
詳細に説明する。図１及び図２において、図はスクイズ
キャスト法に用いる加圧型を示し、１は加圧型、２は下
パンチ、３は上パンチである。５はこの加圧型内にセッ
トされたプリフォームで、該プリフォーム５は、ＳｉＣ
などのウイスカーを用い、慣用の方法で所定形状に成形
されたものである。このプリフォーム５は所定温度、た
とえば５００℃に予熱しておくが、このプリフォーム５
をセットする加圧型１等も所定温度、たとえば２５０℃
以上に加熱保温しておく。次に、このプリフォーム５上
に液体状のマトリックス材料、たとえば溶融した状態に
あるアルミニウム合金の溶湯６を注入し、図２に示すよ
うに上パンチ３によって加圧（圧力Ｐ1 ）し、プリフォ
ーム５の間隙に溶湯６を浸入させたあと、凝固させる。
このようにして頂部の一部に複合部１０ａ（図３、図４
参照）を有する複合部材（ピストン）１０が得られる。
詳細に説明する。図１及び図２において、図はスクイズ
キャスト法に用いる加圧型を示し、１は加圧型、２は下
パンチ、３は上パンチである。５はこの加圧型内にセッ
トされたプリフォームで、該プリフォーム５は、ＳｉＣ
などのウイスカーを用い、慣用の方法で所定形状に成形
されたものである。このプリフォーム５は所定温度、た
とえば５００℃に予熱しておくが、このプリフォーム５
をセットする加圧型１等も所定温度、たとえば２５０℃
以上に加熱保温しておく。次に、このプリフォーム５上
に液体状のマトリックス材料、たとえば溶融した状態に
あるアルミニウム合金の溶湯６を注入し、図２に示すよ
うに上パンチ３によって加圧（圧力Ｐ1 ）し、プリフォ
ーム５の間隙に溶湯６を浸入させたあと、凝固させる。
このようにして頂部の一部に複合部１０ａ（図３、図４
参照）を有する複合部材（ピストン）１０が得られる。
【０００６】次に、図３に示すような上パンチ２３、下
パンチ２２を備えた加圧型２１内に、複合させる金属や
セラミックスの粒子、たとえばセラミックス等の粒子２
５を収容し、この粒子２５内に、所定温度に保持した前
記複合部材１０を埋込む。またこの粒子２５は必要に応
じて予熱しておく。そして上パンチ２３によって粒子２
５の上方から少くとも１ＭＰａ以上の圧力Ｐ2 を加え、
複合部材１０の全表面に粒子２５を侵入させる。なお、
複合部１０ａはプリフォーム５とによって硬化されてい
るのでこの複合部１０ａの表面を除く他の表面に粒子が
侵入する。このようにして得られた複合部材１０の表面
の状態を図４の断面で示す。即ち、セラミックス等のプ
リフォームによる複合部１０ａと、粒子による複合部１
０ｂを表面に有する複合部材１０がえられる。
パンチ２２を備えた加圧型２１内に、複合させる金属や
セラミックスの粒子、たとえばセラミックス等の粒子２
５を収容し、この粒子２５内に、所定温度に保持した前
記複合部材１０を埋込む。またこの粒子２５は必要に応
じて予熱しておく。そして上パンチ２３によって粒子２
５の上方から少くとも１ＭＰａ以上の圧力Ｐ2 を加え、
複合部材１０の全表面に粒子２５を侵入させる。なお、
複合部１０ａはプリフォーム５とによって硬化されてい
るのでこの複合部１０ａの表面を除く他の表面に粒子が
侵入する。このようにして得られた複合部材１０の表面
の状態を図４の断面で示す。即ち、セラミックス等のプ
リフォームによる複合部１０ａと、粒子による複合部１
０ｂを表面に有する複合部材１０がえられる。
【０００７】図５は他の方法を示し、図１及び図２に示
す方法で得られた複合部材１０を、加圧筒３１内に収容
した粒子２５内に埋込み、筒内部を減圧後、密封し、筒
外側から少なくとも１ＭＰａ以上の静水圧Ｐ3 を加え、
粒子２５を複合部材１０の未複合部の表面に侵入させる
ものである。なお複合化に用いる粒子については特に径
には制限はなく、異種複数のセラミックス粒子を混合し
たものでもよい。またこれらの粒子と短繊維との混合物
や短繊維単体のものを用いることもできる。
す方法で得られた複合部材１０を、加圧筒３１内に収容
した粒子２５内に埋込み、筒内部を減圧後、密封し、筒
外側から少なくとも１ＭＰａ以上の静水圧Ｐ3 を加え、
粒子２５を複合部材１０の未複合部の表面に侵入させる
ものである。なお複合化に用いる粒子については特に径
には制限はなく、異種複数のセラミックス粒子を混合し
たものでもよい。またこれらの粒子と短繊維との混合物
や短繊維単体のものを用いることもできる。
【０００８】
（１） まず、直径０．１〜１．０μｍ、長さ３０〜３
００μｍ、アスペクト比５０〜２００のＳｉＣウイスカ
ーを用い、このＳｉＣウイスカーにコロイダルシリカを
バインダーとして加えて、プリフォームを製作した。次
にこのプリフォームを図１及び図２に示す加圧型に収容
し、これに７５０℃に加熱溶解してなるＪＩＳ ＡＣ８
Ａ合金を注湯し、上パンチによって２００ＭＰａの圧力
Ｐ1 を加えてＦＲＭ部を有する部材を製造した。次にこ
の部材を３５０℃に予熱しておき、３００℃に予熱して
ある図３に示す加圧型内に、加熱した平均粒子径１μｍ
のＳｉＣ粒子を収容し、このＳｉＣ粒子内に前記部材を
収容したあと、上パンチにより１００ＭＰａの静水圧に
よって加圧（Ｐ2 ）を５分間加えた。これによって非Ｆ
ＲＭ部表面にＳｉＣ粒子による複合化層を有する複合部
材が製造できた。
００μｍ、アスペクト比５０〜２００のＳｉＣウイスカ
ーを用い、このＳｉＣウイスカーにコロイダルシリカを
バインダーとして加えて、プリフォームを製作した。次
にこのプリフォームを図１及び図２に示す加圧型に収容
し、これに７５０℃に加熱溶解してなるＪＩＳ ＡＣ８
Ａ合金を注湯し、上パンチによって２００ＭＰａの圧力
Ｐ1 を加えてＦＲＭ部を有する部材を製造した。次にこ
の部材を３５０℃に予熱しておき、３００℃に予熱して
ある図３に示す加圧型内に、加熱した平均粒子径１μｍ
のＳｉＣ粒子を収容し、このＳｉＣ粒子内に前記部材を
収容したあと、上パンチにより１００ＭＰａの静水圧に
よって加圧（Ｐ2 ）を５分間加えた。これによって非Ｆ
ＲＭ部表面にＳｉＣ粒子による複合化層を有する複合部
材が製造できた。
【０００９】（２） 前記実施例と同様に製造したＦＲ
Ｍ部を有する部材を、図５に示すようにＪＩＳ ＳＰＣ
Ｃ製筒内に充填した平均粒子径１μｍのＡｌ2 Ｏ3 粒子
中に埋没させて、筒内を０．１Ｐａ程度に減圧後、溶接
密封した。その後、ＨＩＰ装置により全体を２００℃に
加熱しつつ、１００ＭＰａ（Ｐ3 ）の静水圧を５分間加
えた。これにより非ＦＲＭ部表面にＡｌ2 Ｏ3 粒子によ
る複合化層を有する複合部材が製造できた。
Ｍ部を有する部材を、図５に示すようにＪＩＳ ＳＰＣ
Ｃ製筒内に充填した平均粒子径１μｍのＡｌ2 Ｏ3 粒子
中に埋没させて、筒内を０．１Ｐａ程度に減圧後、溶接
密封した。その後、ＨＩＰ装置により全体を２００℃に
加熱しつつ、１００ＭＰａ（Ｐ3 ）の静水圧を５分間加
えた。これにより非ＦＲＭ部表面にＡｌ2 Ｏ3 粒子によ
る複合化層を有する複合部材が製造できた。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、プリフォームによって
複合強化部を形成するとともに、プリフォームでは強化
できない複雑形状部についても複合強化ができる。ま
た、複雑形状部は表面のみを複合するので、内部のマト
リックスにより、そのマトリックス本来の有する物性
（靭性など）が確保できる。
複合強化部を形成するとともに、プリフォームでは強化
できない複雑形状部についても複合強化ができる。ま
た、複雑形状部は表面のみを複合するので、内部のマト
リックスにより、そのマトリックス本来の有する物性
（靭性など）が確保できる。
【図１】本発明に係る方法の実施要領の説明図である。
【図２】図１に続く工程の説明図である。
【図３】図２に続く工程の説明図である。
【図４】本発明に係る方法で製造した部材の断面説明図
である。
である。
【図５】本発明に係る他の方法の実施要領の説明図であ
る。
る。
１ 加圧型 ２ 下パンチ ３ 上パンチ ５ プリフォーム ６ 溶湯 １０ 複合部材 ２１ 加圧型 ２２ 下パンチ ２３ 上パンチ ２５ 粒子
Claims (2)
- 【請求項１】 部材の一部にセラミックス等の繊維から
なるプリフォームとの複合部を有し、その他の部材表面
にセラミックス等の粒子との複合層を有する複合部材。 - 【請求項２】 セラミックス等からなるプリフォームを
部材の一部として、これにマトリックスとなる材料を加
圧含浸させたあと、この部材をセラミックス等の粒子内
に埋込み、これをセラミックス等の外側から加圧して部
材表面にセラミックス等の粒子を侵入させることを特徴
とする複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3306886A JPH05117007A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 複合部材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3306886A JPH05117007A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 複合部材とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117007A true JPH05117007A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17962440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3306886A Pending JPH05117007A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 複合部材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05117007A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110588012A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-20 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种复合材料压力传递成型的方法及压制模具 |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP3306886A patent/JPH05117007A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110588012A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-20 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种复合材料压力传递成型的方法及压制模具 |
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