JPH0516269A - 複合材料とその製造方法 - Google Patents
複合材料とその製造方法Info
- Publication number
- JPH0516269A JPH0516269A JP3193512A JP19351291A JPH0516269A JP H0516269 A JPH0516269 A JP H0516269A JP 3193512 A JP3193512 A JP 3193512A JP 19351291 A JP19351291 A JP 19351291A JP H0516269 A JPH0516269 A JP H0516269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic particles
- composite
- particles
- composite member
- composite material
- 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
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は傾斜機能を備えた複合部材と、その
製造方法を提供する。 【構成】 本発明はセラミックス粒子を分散してなる複
合部材であって、その表面層にセラミックス粒子の複合
化率が高く、かつ内部に向って傾斜している部分が形成
してある複合部材であり、またセラミックス粒子を加圧
型またはカプセル内に収容し、このセラミックス粒子内
に、他のセラミックス粒子との複合部材を埋込み、これ
を前記セラミックス粒子の外側から加圧して複合部材表
面にセラミックス粒子を侵入させる複合部材の製造方法
である。
製造方法を提供する。 【構成】 本発明はセラミックス粒子を分散してなる複
合部材であって、その表面層にセラミックス粒子の複合
化率が高く、かつ内部に向って傾斜している部分が形成
してある複合部材であり、またセラミックス粒子を加圧
型またはカプセル内に収容し、このセラミックス粒子内
に、他のセラミックス粒子との複合部材を埋込み、これ
を前記セラミックス粒子の外側から加圧して複合部材表
面にセラミックス粒子を侵入させる複合部材の製造方法
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合材料である金属、樹
脂、及び其他の材料に対し、セラミックス粒子をその表
面より加圧浸入させ、複合化率が部分的に異なるように
した複合材料とその製造方法に関する。
脂、及び其他の材料に対し、セラミックス粒子をその表
面より加圧浸入させ、複合化率が部分的に異なるように
した複合材料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
である。
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
である。
【０００３】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、これに機械的攪拌
を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法が
ある。
融、または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的攪拌
を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法が
ある。
【０００４】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。
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。
【０００５】また、ＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等
の粉末を混合し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、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。
の粉末を混合し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、セラミッ
クス粒子との複合材料又は部品に対し、その外表面から
更にセラミックス粒子を浸入させて、その分散率即ち複
合化率の異なる材料又は部品（以下、部材とする）を対
象とするもので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従来か
ら材料全体に粒子等が均一に分散している状態の材料だ
けを対象としており、前記のように本発明が対象とする
部分的に複合化率の異なる複合材料を製造した例はな
い。さらに粉末冶金法やメカニカルアロイング法に用い
る合金粉末は高価であり、完成品を得るまでの工程が多
くかかるとともに、製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。
クス粒子との複合材料又は部品に対し、その外表面から
更にセラミックス粒子を浸入させて、その分散率即ち複
合化率の異なる材料又は部品（以下、部材とする）を対
象とするもので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従来か
ら材料全体に粒子等が均一に分散している状態の材料だ
けを対象としており、前記のように本発明が対象とする
部分的に複合化率の異なる複合材料を製造した例はな
い。さらに粉末冶金法やメカニカルアロイング法に用い
る合金粉末は高価であり、完成品を得るまでの工程が多
くかかるとともに、製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。
【０００７】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、複合化率の異なる
複合部材と、その製造方法を提供することを目的とす
る。
で、前記問題点を解消するとともに、複合化率の異なる
複合部材と、その製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
はセラミックス粒子を分散してなる複合部材であって、
その表面層にセラミックス粒子の複合化率が高く、かつ
内部に向って傾斜している部分が形成してある複合部材
とし、また本発明はセラミックス粒子を加圧型内に収容
し、このセラミックス粒子内に、他のセラミックス粒子
との複合部材を埋込み、これを前記セラミックス粒子の
外側から加圧して複合部材表面にセラミックス粒子を浸
入させる複合部材の製造方法とし、さらにセラミックス
粒子をカプセル内に収容し、このセラミックス粒子内に
他のセラミックス粒子との複合部材を埋込んでカプセル
を密封したあと、このカプセル全体に等方静水圧を加え
て、複合部材表面にセラミックス粒子を浸入させる複合
材料の製造方法とすることにより、前記課題を解消し
た。
はセラミックス粒子を分散してなる複合部材であって、
その表面層にセラミックス粒子の複合化率が高く、かつ
内部に向って傾斜している部分が形成してある複合部材
とし、また本発明はセラミックス粒子を加圧型内に収容
し、このセラミックス粒子内に、他のセラミックス粒子
との複合部材を埋込み、これを前記セラミックス粒子の
外側から加圧して複合部材表面にセラミックス粒子を浸
入させる複合部材の製造方法とし、さらにセラミックス
粒子をカプセル内に収容し、このセラミックス粒子内に
他のセラミックス粒子との複合部材を埋込んでカプセル
を密封したあと、このカプセル全体に等方静水圧を加え
て、複合部材表面にセラミックス粒子を浸入させる複合
材料の製造方法とすることにより、前記課題を解消し
た。
【０００９】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。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、たとえばＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 及び其他一般に利用されるセラミック
ス粒子を用いる。
ら詳細に説明する。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、たとえばＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 及び其他一般に利用されるセラミック
ス粒子を用いる。
【００１０】マトリックスの材料としては、予めセラミ
ックス粒子も分散してある複合材料を用いる。すなわ
ち、この粒子分散複合材料は母材としてＡｌ合金、Ｍｇ
合金及び其他慣用の金属及び合金の材料あるいは通常の
部材に採用されている一般の樹脂材料、及び其他の材料
を用い、これにセラミックス粒子を均一に分散させて、
複合材料としたものを用いる。
ックス粒子も分散してある複合材料を用いる。すなわ
ち、この粒子分散複合材料は母材としてＡｌ合金、Ｍｇ
合金及び其他慣用の金属及び合金の材料あるいは通常の
部材に採用されている一般の樹脂材料、及び其他の材料
を用い、これにセラミックス粒子を均一に分散させて、
複合材料としたものを用いる。
【００１１】まず、図１に示すように所定の温度に予熱
した加圧型１内の下パンチ２上に、前記セラミックス粒
子３を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子３
も、予め予熱しておく。これは後の工程において部品表
面へのセラミックス粒子の浸入を容易にするための処置
である。また、このセラミックス粒子は複合部分の強度
を確保するため、粒子径０．０１〜１００μｍの範囲の
ものを使用する。
した加圧型１内の下パンチ２上に、前記セラミックス粒
子３を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子３
も、予め予熱しておく。これは後の工程において部品表
面へのセラミックス粒子の浸入を容易にするための処置
である。また、このセラミックス粒子は複合部分の強度
を確保するため、粒子径０．０１〜１００μｍの範囲の
ものを使用する。
【００１２】次に、前記加圧型１内のセラミックス粒子
３内に所定の温度にした金属又は樹脂などからなる複合
材料の部品４を埋込む。また、セラミックス粒子３内に
前記部品４を埋込んでおいて、両者を同時に加熱する。
３内に所定の温度にした金属又は樹脂などからなる複合
材料の部品４を埋込む。また、セラミックス粒子３内に
前記部品４を埋込んでおいて、両者を同時に加熱する。
【００１３】次に、この部品４を埋込んだ加圧型１内の
セラミックス粒子３の上方から上パンチ５により、１０
〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品
４の全表面にセラミックス粒子３を浸入させる。結果と
して、部品表面に複合化率の異なる複合化層を有する部
品が得られる。なお、前記処理は部品の酸化を防止する
ため、真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよ
い。
セラミックス粒子３の上方から上パンチ５により、１０
〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品
４の全表面にセラミックス粒子３を浸入させる。結果と
して、部品表面に複合化率の異なる複合化層を有する部
品が得られる。なお、前記処理は部品の酸化を防止する
ため、真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよ
い。
【００１４】このように処理した部品４の表面層の様子
を図２に拡大して示す。便宜的に左半分に処理前、右半
分に処理後の状態を示す。最表層のａ部はセラミックス
粒子３が予め複合化してあるセラミックス粒子３０とと
もに高密度に複合した部分、ｂ部はａ部から内部に向っ
て、セラミックス粒子３の密度が徐々に小さくなってい
く部分、ｃ部は予め複合化してあるセラミックス粒子３
０のみの部分である。加える圧力、加圧時の温度及び時
間によってａ部の層厚さは変化し、このａ部の層厚さの
変化にともなってＢ部の層厚さも変化するが、通常、ａ
部とｂ部とはほぼ同じ層厚さとなる。
を図２に拡大して示す。便宜的に左半分に処理前、右半
分に処理後の状態を示す。最表層のａ部はセラミックス
粒子３が予め複合化してあるセラミックス粒子３０とと
もに高密度に複合した部分、ｂ部はａ部から内部に向っ
て、セラミックス粒子３の密度が徐々に小さくなってい
く部分、ｃ部は予め複合化してあるセラミックス粒子３
０のみの部分である。加える圧力、加圧時の温度及び時
間によってａ部の層厚さは変化し、このａ部の層厚さの
変化にともなってＢ部の層厚さも変化するが、通常、ａ
部とｂ部とはほぼ同じ層厚さとなる。
【００１５】次に、他の方法として図３に示すようにま
ず、後に加圧を受ける加圧用外筒（以下カプセルとす
る）７内にセラミックス粒子３を充填し、次いで金属又
は樹脂などの部品４をその内に埋込む。カプセル７は内
部を減圧し、密閉する。その後、このカプセルごと所定
の温度（１２００℃以下）として、１０〜１０，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧（ＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2 を
カプセル７の外側から与えて部品表面にセラミックス粒
子を押し込み複合化層を形成する。このようにして、前
記方法と同様に、図２に示すような複合化層が得られ
る。
ず、後に加圧を受ける加圧用外筒（以下カプセルとす
る）７内にセラミックス粒子３を充填し、次いで金属又
は樹脂などの部品４をその内に埋込む。カプセル７は内
部を減圧し、密閉する。その後、このカプセルごと所定
の温度（１２００℃以下）として、１０〜１０，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧（ＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2 を
カプセル７の外側から与えて部品表面にセラミックス粒
子を押し込み複合化層を形成する。このようにして、前
記方法と同様に、図２に示すような複合化層が得られ
る。
【００１６】以上の方法で製造した複合部材は、外層部
と内層部との複合化率が異なっているため傾斜した状態
で性質・機能が変化し、元の複合部材やマトリックス材
料より強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の優れた部材と
なる。また、必要があれば部品表面の一部にメッキ等を
施すことで、前記の複合化率の異なる複合部が部分的に
ない部品とすることができる。またｂ部の複合部が存在
することで応力や熱応力が境界部に集中せず、複合部は
剥離にも強くなる。
と内層部との複合化率が異なっているため傾斜した状態
で性質・機能が変化し、元の複合部材やマトリックス材
料より強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の優れた部材と
なる。また、必要があれば部品表面の一部にメッキ等を
施すことで、前記の複合化率の異なる複合部が部分的に
ない部品とすることができる。またｂ部の複合部が存在
することで応力や熱応力が境界部に集中せず、複合部は
剥離にも強くなる。
【００１７】なお、セラミックス粒子は、その形状、径
に特に制限はないが、製品の強度上から細かい方が望ま
しい。また、このセラミックス粒子は単一種類、単一径
のものに限らず、異なる種類、形状、径、及びこれらを
混合したものでもよい。さらに、それらの粒子とウィス
カーの混合物、またはウィスカー単独のものを使用して
もよい。
に特に制限はないが、製品の強度上から細かい方が望ま
しい。また、このセラミックス粒子は単一種類、単一径
のものに限らず、異なる種類、形状、径、及びこれらを
混合したものでもよい。さらに、それらの粒子とウィス
カーの混合物、またはウィスカー単独のものを使用して
もよい。
【００１８】
【実施例】１）３００℃に予熱してある前記加圧型１内
に、１μｍのＳｉＣ粒子を収容し、そのＳｉ粒子のなか
に、５５０℃に加熱しておいた１０μｍのＳｉＣ粒子を
１０mass％分散複合化してなるＪＩＳ ＡＤＣ１２のＡ
ｌ合金棒を埋没させ、上パンチ５により、２，０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を３０秒間加えた。このように
処理したＡｌ合金棒には、その表面のａ部及びｂ部の層
厚さが、およそ５００μｍある複合部が形成されてい
た。
に、１μｍのＳｉＣ粒子を収容し、そのＳｉ粒子のなか
に、５５０℃に加熱しておいた１０μｍのＳｉＣ粒子を
１０mass％分散複合化してなるＪＩＳ ＡＤＣ１２のＡ
ｌ合金棒を埋没させ、上パンチ５により、２，０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を３０秒間加えた。このように
処理したＡｌ合金棒には、その表面のａ部及びｂ部の層
厚さが、およそ５００μｍある複合部が形成されてい
た。
【００１９】２）ＪＩＳ ＳＰＣＣ軟鋼製カプセル（外
径φ２５、高さ３５）中に、１μｍのＳｉＣ粒子を充填
し、その内部に、１０μｍのＳｉＣ粒子を１０mass％分
散複合化してなるＪＩＳ ７４７５ Ａｌ合金棒を埋設
し、カプセル内部を１０-4ｔｏｒｒ程度に減圧後、溶接
して密閉した。更にその後、等方静水圧（ＨＩＰ）装置
により全体を４５０℃の温度に加熱しつつ、２，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧を２時間にわたって加え
た。この処理によって前記Ａｌ合金棒の表面のａ部及び
ｂ部の層厚さが１０μｍの複合部が形成できた。
径φ２５、高さ３５）中に、１μｍのＳｉＣ粒子を充填
し、その内部に、１０μｍのＳｉＣ粒子を１０mass％分
散複合化してなるＪＩＳ ７４７５ Ａｌ合金棒を埋設
し、カプセル内部を１０-4ｔｏｒｒ程度に減圧後、溶接
して密閉した。更にその後、等方静水圧（ＨＩＰ）装置
により全体を４５０℃の温度に加熱しつつ、２，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧を２時間にわたって加え
た。この処理によって前記Ａｌ合金棒の表面のａ部及び
ｂ部の層厚さが１０μｍの複合部が形成できた。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、部材の表層部と内部に
かけて次第にその部材の性質が傾斜して変化する複合部
材がえられる。そのため、特に応力や熱応力の集中を少
なくできる。また、元の複合部材やマトリックス材料よ
り、強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の点で優れた複合
部材がえられる。
かけて次第にその部材の性質が傾斜して変化する複合部
材がえられる。そのため、特に応力や熱応力の集中を少
なくできる。また、元の複合部材やマトリックス材料よ
り、強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の点で優れた複合
部材がえられる。
【図１】本発明に係る製造方法の実施要領の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る製造方法で製造した複合部材拡大
した断面説明図である。
した断面説明図である。
【図３】本発明に係る製造方法の他の実施要領の説明図
である。
である。
１ 加圧型
２ 下パンチ
３ セラミックス
４ 部品
５ 上パンチ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年１０月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 複合材料とその製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合材料である金属、樹
脂、及び其他の材料に対し、セラミックス粒子をその表
面より加圧侵入させ、複合化率が部分的に異なるように
した複合材料とその製造方法に関する。
脂、及び其他の材料に対し、セラミックス粒子をその表
面より加圧侵入させ、複合化率が部分的に異なるように
した複合材料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
である。
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
である。
【０００３】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、これに機械的攪拌
を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法が
ある。
融、または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的攪拌
を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法が
ある。
【０００４】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。
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。
【０００５】また、ＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等
の粉末を混合し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、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。
の粉末を混合し、これに熱間で機械的攪拌を与えて、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、セラミッ
クス粒子との複合材料又は部品に対し、その外表面から
更にセラミックス粒子を侵入させて、その分散率即ち複
合化率の異なる材料又は部品（以下、部材とする）を対
象とするもので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従来か
ら材料全体に粒子等が均一に分散している状態の材料だ
けを対象としており、前記のように本発明が対象とする
部分的に複合化率の異なる複合材料を製造した例はな
い。さらに粉末冶金法やメカニカルアロイング法に用い
る合金粉末は高価であり、完成品を得るまでの工程が多
くかかるとともに、製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。
クス粒子との複合材料又は部品に対し、その外表面から
更にセラミックス粒子を侵入させて、その分散率即ち複
合化率の異なる材料又は部品（以下、部材とする）を対
象とするもので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従来か
ら材料全体に粒子等が均一に分散している状態の材料だ
けを対象としており、前記のように本発明が対象とする
部分的に複合化率の異なる複合材料を製造した例はな
い。さらに粉末冶金法やメカニカルアロイング法に用い
る合金粉末は高価であり、完成品を得るまでの工程が多
くかかるとともに、製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。
【０００７】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、複合化率の異なる
複合部材と、その製造方法を提供することを目的とす
る。
で、前記問題点を解消するとともに、複合化率の異なる
複合部材と、その製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
はセラミックス粒子を分散してなる複合部材であって、
その表面層にセラミックス粒子の複合化率が高く、かつ
内部に向って傾斜している部分が形成してある複合部材
とし、また本発明はセラミックス粒子を加圧型内に収容
し、このセラミックス粒子内に、他のセラミックス粒子
との複合部材を埋込み、これを前記セラミックス粒子の
外側から加圧して複合部材表面にセラミックス粒子を侵
入させる複合部材の製造方法とし、さらにセラミックス
粒子をカプセル内に収容し、このセラミックス粒子内に
他のセラミックス粒子との複合部材を埋込んでカプセル
を密封したあと、このカプセル全体に静水圧を加えて、
複合部材表面にセラミックス粒子を侵入させる複合材料
の製造方法とすることにより、前記課題を解消した。
はセラミックス粒子を分散してなる複合部材であって、
その表面層にセラミックス粒子の複合化率が高く、かつ
内部に向って傾斜している部分が形成してある複合部材
とし、また本発明はセラミックス粒子を加圧型内に収容
し、このセラミックス粒子内に、他のセラミックス粒子
との複合部材を埋込み、これを前記セラミックス粒子の
外側から加圧して複合部材表面にセラミックス粒子を侵
入させる複合部材の製造方法とし、さらにセラミックス
粒子をカプセル内に収容し、このセラミックス粒子内に
他のセラミックス粒子との複合部材を埋込んでカプセル
を密封したあと、このカプセル全体に静水圧を加えて、
複合部材表面にセラミックス粒子を侵入させる複合材料
の製造方法とすることにより、前記課題を解消した。
【０００９】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。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、たとえばＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 及び其他一般に利用されるセラミック
ス粒子を用いる。
ら詳細に説明する。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、たとえばＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 及び其他一般に利用されるセラミック
ス粒子を用いる。
【００１０】マトリックスの材料としては、予めセラミ
ックス粒子も分散してある複合材料を用いる。すなわ
ち、この粒子分散複合材料は母材としてＡｌ合金、Ｍｇ
合金及び其他慣用の金属及び合金の材料あるいは通常の
部材に採用されている一般の樹脂材料、及び其他の材料
を用い、これにセラミックス粒子を均一に分散させて、
複合材料としたものを用いる。
ックス粒子も分散してある複合材料を用いる。すなわ
ち、この粒子分散複合材料は母材としてＡｌ合金、Ｍｇ
合金及び其他慣用の金属及び合金の材料あるいは通常の
部材に採用されている一般の樹脂材料、及び其他の材料
を用い、これにセラミックス粒子を均一に分散させて、
複合材料としたものを用いる。
【００１１】まず、図１に示すように所定の温度に予熱
した加圧型１内の下パンチ２上に、前記セラミックス粒
子３を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子３
も、予め予熱しておく。これは後の工程において部品表
面へのセラミックス粒子の侵入を容易にするための処置
である。また、このセラミックス粒子は複合部分の強度
を確保するため、粒子径０．０１〜１００μｍの範囲の
ものを使用する。
した加圧型１内の下パンチ２上に、前記セラミックス粒
子３を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子３
も、予め予熱しておく。これは後の工程において部品表
面へのセラミックス粒子の侵入を容易にするための処置
である。また、このセラミックス粒子は複合部分の強度
を確保するため、粒子径０．０１〜１００μｍの範囲の
ものを使用する。
【００１２】次に、前記加圧型１内のセラミックス粒子
３内に所定の温度にした金属又は樹脂などからなる複合
材料の部品４を埋込む。また、セラミックス粒子３内に
前記部品４を埋込んでおいて、両者を同時に加熱する。
３内に所定の温度にした金属又は樹脂などからなる複合
材料の部品４を埋込む。また、セラミックス粒子３内に
前記部品４を埋込んでおいて、両者を同時に加熱する。
【００１３】次に、この部品４を埋込んだ加圧型１内の
セラミックス粒子３の上方から上パンチ５により、１０
〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品
４の全表面にセラミックス粒子３を侵入させる。結果と
して、部品表面に複合化率の異なる複合化層を有する部
品が得られる。なお、前記処理は部品の酸化を防止する
ため、真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよ
い。
セラミックス粒子３の上方から上パンチ５により、１０
〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品
４の全表面にセラミックス粒子３を侵入させる。結果と
して、部品表面に複合化率の異なる複合化層を有する部
品が得られる。なお、前記処理は部品の酸化を防止する
ため、真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよ
い。
【００１４】このように処理した部品４の表面層の様子
を図２に拡大して示す。便宜的に左半分に処理前、右半
分に処理後の状態を示す。最表層のａ部はセラミックス
粒子３が予め複合化してあるセラミックス粒子３０とと
もに高密度に複合した部分、ｂ部はａ部から内部に向っ
て、セラミックス粒子３の密度が徐々に小さくなってい
く部分、ｃ部は予め複合化してあるセラミックス粒子３
０のみの部分である。加える圧力、加圧時の温度及び時
間によってａ部の層厚さは変化し、このａ部の層厚さの
変化にともなってｂ部の層厚さも変化するが、通常、ａ
部とｂ部とはほぼ同じ層厚さとなる。
を図２に拡大して示す。便宜的に左半分に処理前、右半
分に処理後の状態を示す。最表層のａ部はセラミックス
粒子３が予め複合化してあるセラミックス粒子３０とと
もに高密度に複合した部分、ｂ部はａ部から内部に向っ
て、セラミックス粒子３の密度が徐々に小さくなってい
く部分、ｃ部は予め複合化してあるセラミックス粒子３
０のみの部分である。加える圧力、加圧時の温度及び時
間によってａ部の層厚さは変化し、このａ部の層厚さの
変化にともなってｂ部の層厚さも変化するが、通常、ａ
部とｂ部とはほぼ同じ層厚さとなる。
【００１５】次に、他の方法として図３に示すようにま
ず、後に加圧を受ける加圧用外筒（以下カプセルとす
る）７内にセラミックス粒子３を充填し、次いで金属又
は樹脂などの部品４をその内に埋込む。カプセル７は内
部を減圧し、密閉する。その後、このカプセルごと所定
の温度（１２００℃以下）として、１０〜１０，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧（例えばＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2
をカプセル７の外側から与えて部品表面にセラミックス
粒子を押し込み複合化層を形成する。このようにして、
前記方法と同様に、図２に示すような複合化層が得られ
る。
ず、後に加圧を受ける加圧用外筒（以下カプセルとす
る）７内にセラミックス粒子３を充填し、次いで金属又
は樹脂などの部品４をその内に埋込む。カプセル７は内
部を減圧し、密閉する。その後、このカプセルごと所定
の温度（１２００℃以下）として、１０〜１０，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧（例えばＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2
をカプセル７の外側から与えて部品表面にセラミックス
粒子を押し込み複合化層を形成する。このようにして、
前記方法と同様に、図２に示すような複合化層が得られ
る。
【００１６】以上の方法で製造した複合部材は、外層部
と内層部との複合化率が異なっているため傾斜した状態
で性質・機能が変化し、元の複合部材やマトリックス材
料より強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の優れた部材と
なる。また、必要があれば部品表面の一部にメッキ等を
施すことで、前記の複合化率の異なる複合部が部分的に
ない部品とすることができる。またｂ部の複合部が存在
することで応力や熱応力が境界部に集中せず、複合部は
剥離にも強くなる。
と内層部との複合化率が異なっているため傾斜した状態
で性質・機能が変化し、元の複合部材やマトリックス材
料より強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の優れた部材と
なる。また、必要があれば部品表面の一部にメッキ等を
施すことで、前記の複合化率の異なる複合部が部分的に
ない部品とすることができる。またｂ部の複合部が存在
することで応力や熱応力が境界部に集中せず、複合部は
剥離にも強くなる。
【００１７】なお、セラミックス粒子は、その形状、径
に特に制限はないが、製品の強度上から細かい方が望ま
しい。また、このセラミックス粒子は単一種類、単一径
のものに限らず、異なる種類、形状、径、及びこれらを
混合したものでもよい。さらに、それらの粒子とウィス
カーの混合物、またはウィスカー単独のものを使用して
もよい。
に特に制限はないが、製品の強度上から細かい方が望ま
しい。また、このセラミックス粒子は単一種類、単一径
のものに限らず、異なる種類、形状、径、及びこれらを
混合したものでもよい。さらに、それらの粒子とウィス
カーの混合物、またはウィスカー単独のものを使用して
もよい。
【００１８】
【実施例】１）３００℃に予熱してある前記加圧型１内
に、１μｍのＳｉＣ粒子を収容し、そのＳｉＣ粒子のな
かに、５５０℃に加熱しておいた１０μｍのＳｉＣ粒子
を１０mass％分散複合化してなるＪＩＳ ＡＤＣ１２の
Ａｌ合金棒を埋没させ、上パンチ５により、２，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を３０秒間加えた。このよう
に処理したＡｌ合金棒には、その表面のａ部及びｂ部の
層厚さが、およそ５００μｍある複合部が形成されてい
た。
に、１μｍのＳｉＣ粒子を収容し、そのＳｉＣ粒子のな
かに、５５０℃に加熱しておいた１０μｍのＳｉＣ粒子
を１０mass％分散複合化してなるＪＩＳ ＡＤＣ１２の
Ａｌ合金棒を埋没させ、上パンチ５により、２，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を３０秒間加えた。このよう
に処理したＡｌ合金棒には、その表面のａ部及びｂ部の
層厚さが、およそ５００μｍある複合部が形成されてい
た。
【００１９】２）ＪＩＳ ＳＰＣＣ軟鋼製カプセル（外
径φ２５、高さ３５）中に、１μｍのＳｉＣ粒子を充填
し、その内部に、１０μｍのＳｉＣ粒子を１０mass％分
散複合化してなるＪＩＳ ７４７５ Ａｌ合金棒を埋設
し、カプセル内部を１０-4ｔｏｒｒ程度に減圧後、溶接
して密閉した。更にその後、等方静水圧（ＨＩＰ）装置
により全体を４５０℃の温度に加熱しつつ、２，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧を２時間にわたって加え
た。この処理によって前記Ａｌ合金棒の表面のａ部及び
ｂ部の層厚さが１０μｍの複合部が形成できた。
径φ２５、高さ３５）中に、１μｍのＳｉＣ粒子を充填
し、その内部に、１０μｍのＳｉＣ粒子を１０mass％分
散複合化してなるＪＩＳ ７４７５ Ａｌ合金棒を埋設
し、カプセル内部を１０-4ｔｏｒｒ程度に減圧後、溶接
して密閉した。更にその後、等方静水圧（ＨＩＰ）装置
により全体を４５０℃の温度に加熱しつつ、２，０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の等方静水圧を２時間にわたって加え
た。この処理によって前記Ａｌ合金棒の表面のａ部及び
ｂ部の層厚さが１０μｍの複合部が形成できた。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、部材の表層部と内部に
かけて次第にその部材の性質が傾斜して変化する複合部
材がえられる。そのため、特に応力や熱応力の集中を少
なくできる。また、元の複合部材やマトリックス材料よ
り、強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の点で優れた複合
部材がえられる。
かけて次第にその部材の性質が傾斜して変化する複合部
材がえられる。そのため、特に応力や熱応力の集中を少
なくできる。また、元の複合部材やマトリックス材料よ
り、強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性等の点で優れた複合
部材がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法の実施要領の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る製造方法で製造した複合部材拡大
した断面説明図である。
した断面説明図である。
【図３】本発明に係る製造方法の他の実施要領の説明図
である。
である。
【符号の説明】
１ 加圧型
２ 下パンチ
３ セラミックス
４ 部品
５ 上パンチ
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックス粒子を分散してなる複合部
材であって、その表面層にセラミックス粒子の複合化率
が高く、かつ内部に向って傾斜している部分が形成して
あることを特徴とする複合部材。 - 【請求項２】 セラミックス粒子を加圧型内に収容し、
このセラミックス粒子内に、他のセラミックス粒子との
複合部材を埋込み、これを前記セラミックス粒子の外側
から加圧して複合部材表面にセラミックス粒子を浸入さ
せることを特徴とする複合部材の製造方法。 - 【請求項３】 セラミックス粒子をカプセル内に収容
し、このセラミックス粒子内に他のセラミックス粒子と
の複合部材を埋込んでカプセルを密封したあと、このカ
プセル全体に等方静水圧を加えて、複合部材表面にセラ
ミックス粒子を浸入させ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 |
|---|---|---|---|
| JP03193512A JP3102582B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03193512A JP3102582B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 複合部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0516269A true JPH0516269A (ja) | 1993-01-26 |
| JP3102582B2 JP3102582B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=16309297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03193512A Expired - Fee Related JP3102582B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102582B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-08 JP JP03193512A patent/JP3102582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3102582B2 (ja) | 2000-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0215941B1 (en) | Titanium carbide/titanium alloy composite and process for powder metal cladding | |
| US5453242A (en) | Process for producing sintered-iron molded parts with pore-free zones | |
| JP3380892B2 (ja) | Ｔｉ−Ａｌ合金および同合金の製造方法ならびに同合金の接合方法 | |
| JP2849710B2 (ja) | チタン合金の粉末成形法 | |
| JPH0413822A (ja) | 部分的複合部材の製造方法 | |
| JPH0516269A (ja) | 複合材料とその製造方法 | |
| JP3173665B2 (ja) | 複合部材とその製造方法 | |
| JP3097190B2 (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JPH09150257A (ja) | 高耐摩耗複合材およびその製造方法 | |
| JPH06192767A (ja) | 複合材料とその製造方法 | |
| JP3070781B2 (ja) | 複合部材の複合化層厚の制御方法 | |
| JP3120522B2 (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JPH0533014A (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JPH0533015A (ja) | 複合部材とその製造方法 | |
| JPS6119705A (ja) | 金属表面に硬質金属層を形成する方法 | |
| JP2765512B2 (ja) | 摺動部材の製造方法及び２層部材の製造方法 | |
| JPH05117872A (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JPH04136133A (ja) | 粒子分散型複合材料の製造方法 | |
| JPH073362A (ja) | 複合材料の製造方法 | |
| JPH06212398A (ja) | 複合材料とその製造方法 | |
| JPS6256502A (ja) | 鉄系金属板の表面に超硬質層を一体的に形成するハ−ドフエ−シング法 | |
| JPH05117007A (ja) | 複合部材とその製造方法 | |
| JPH05214556A (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JPH0517806A (ja) | 複合部材とその製造方法 | |
| JP2928821B2 (ja) | 高密度クロム系サーメット焼結体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090825 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090825 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100825 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |