JPH06145841A - 複合部材 - Google Patents

複合部材

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JPH06145841A
JPH06145841A JP4300751A JP30075192A JPH06145841A JP H06145841 A JPH06145841 A JP H06145841A JP 4300751 A JP4300751 A JP 4300751A JP 30075192 A JP30075192 A JP 30075192A JP H06145841 A JPH06145841 A JP H06145841A
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metal matrix
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Toshiya Ikeda
利哉 池田
Kazuo Sawada
和夫 澤田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温環境下のみならず、高温に熱せられた状
態においても、優れた耐摩耗性と優れた機械的強度を有
する複合部材を提供する。 【構成】 空隙を有する三次元網状構造の金属構造体の
空隙に、金属マトリクスにセラミックスを分散してなる
金属マトリクス複合体が充填された複合部材である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複合部材に関し、特
に、耐摩耗性と耐熱特性に優れる複合部材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、耐摩耗性に優れる複合部材として
は、空隙を有する三次元網状構造の金属構造体に、該空
隙に金属を充填してなる構造を有する複合部材が知られ
ている。
【0003】たとえば、そのような複合部材としては、
特開昭61−104037号公報に記載される複合部材
が知られている。この複合部材は、空隙を有する三次元
網状構造の金属構造体として、NiまたはNiを主体と
する合金を使用して、該空隙に、軽量かつ耐摩耗性に優
れるAlやAlを主体とする合金を鋳造法により充填
し、三次元網状構造の金属構造体として用いられたNi
またはNiを主体とする合金と、AlやAlを主体とす
る合金と、その接合部において、硬度の高い金属環化合
物を形成することにより、高い耐摩耗性を得ることを図
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
特開昭61−104037号公報に記載される複合部材
は、低温環境下では、優れた耐摩耗性を発揮するが、複
合部材が高温に熱せられるにしたがって、三次元網状構
造の金属構造体の空隙に充填したAlまたはAlを主体
とする合金が軟化し、複合部材の強度が低下したり、ま
た、複合部材の耐摩耗性が劣化したりする等、複合部材
の特性が劣化するという問題があった。
【0005】本発明は、上記欠点を除くためになされた
ものであって、低温環境下で優れた耐摩耗性を発揮する
のみならず、さらに、本発明に従う複合部材が高温に熱
せられても、複合部材の強度が低下せず、かつ、複合部
材の耐磨耗性も劣化しない等、その特性が劣化しない複
合部材を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願発明の複合部材は、
空隙を有する三次元網状構造の金属構造体と、空隙に充
填された、金属マトリクスにセラミックスを分散してな
る金属マトリクス複合体とを含む。
【0007】好ましくは、セラミックスは、無機ウィス
カ、無機粒子、無機繊維の少なくとも1つを含有し、ま
た、金属マトリクス複合体は、約5〜30体積%のセラ
ミックスを含み、残部が金属マトリクスである。
【0008】
【作用】三次元網状構造の金属構造体の空隙に充填され
る金属マトリクス複合体は、金属マトリクスにセラミッ
クスを分散してなる。
【0009】セラミックスは、軽量、かつ、耐摩耗性に
優れる材料である。又、金属マトリクス中にセラミック
スを分散してなる金属マトリクス複合体は、金属マトリ
クス本来の金属材料が軟化する高温域であっても、軟化
しない。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明は、
これらに限定されるものではない。 実施例1〜4 実施例1 粘土を用い作製したクレイモデルの雌型を石膏により作
製し、次に粘土を取除いた。
【0011】次に、気孔率90%のNi多孔質材を石膏
雌型の所定の位置に配置し、ろうを流し込みろう型を作
製した。
【0012】次に、このろう型をコロイダルシリカのス
ラリ中に浸漬し、SiC粒子をまぶす作業を7回繰返し
た後、乾燥硬化させた。
【0013】次に、高温環境下で鋳型を焼成すると同時
にろうを焼失させ、鋳型を作製した。
【0014】このようにして準備された鋳型には、Ni
多孔質体が所定の位置に保持されていた。
【0015】次に、この鋳型を300℃に加熱し、平均
粒子径15μmのSiC粒子を4体積%分散させたJI
S規格AC4CのAl合金を温度700℃の溶湯とした
後、この鋳型に鋳込みを行なった。
【0016】次に、上記したAlマトリクス複合体を鋳
込みした鋳造後鋳物を530℃で約4時間の液体化処理
と、160℃で5時間の時効硬化処理(以下、これをT
6処理という)を行なって、複合部材を作製した。 実施例2 実施例1とは、平均粒子径15μmのSiC粒子を10
体積%分散させたJIS規格AC4CのAl合金を用い
る以外は、実施例1と同様にして、複合部材を作製し
た。 実施例3 実施例2とは、平均粒子径15μmのSiC粒子を35
体積%分散させたJIS規格AC4CのAl合金を用い
る以外は、実施例1と同様にして、複合部材を作製し
た。 実施例4 実施例1とは、平均粒子径14μmのAl2 3 粒子を
20体積%分散させたMC1のMg合金を用いる以外
は、実施例1と同様にして、複合部材を作製した。 実施例5〜6 実施例5 400℃に余熱した気孔率70%のNi−Cr多孔質体
を溶湯鍛造機の金型に配置し、SiCウィスカを20体
積%分散させたJIS規格のAC4CのAl合金を加圧
力1200kgf/cm2 で複合させた。
【0017】複合後、T6処理を施し複合部材を作製し
た。 実施例6 実施例5とは、Cウィスカを15体積%分散させたJI
S規格のAC4CのAl合金を用いる以外は、実施例5
と同様にして、複合部材を作製した。 実施例7 実施例5とは、350℃に余熱した気孔率92%のCr
多孔質体を溶湯鍛造機の金型に配置し、C短繊維を15
体積%分散させたJIS期間AC4CのAl合金を用い
る以外は、実施例5と同様にして、複合部材を作製し
た。 比較例1〜4 比較例1〜3は、本発明の範囲外にある例であり、本発
明と比較するために作製した複合部材である。 比較例1 実施例1とは、セラミックスを一切用いないで、JIS
規格のAC4CのAl合金を用いる以外は、実施例1と
同様にして、複合部材を作製した。 比較例2 実施例5とは、セラミックスを一切用いないで、JIS
規格のAC4CのAl合金を用いる以外は、実施例5と
同様にして、複合部材を作製した。 比較例3 実施例7とは、セラミックスを一切用いないで、JIS
規格のAC4CのAl合金を用いる以外は、実施例7と
同様にして、複合部材を作製した。 比較例4 JIS規格のAC4CのAl合金を評価用サンプルとし
て用いた。
【0018】作製した複合部材を用いて、引張強さ試験
と、耐摩耗性試験を行なった。引張強さ試験は、JIS
B7702の4号試験片により行なった。測定結果を表
1に示す。
【0019】耐摩耗性試験は、回転する円板状の複合部
材に摩擦材を押しあてることにより摩擦係数と磨耗量を
測定することにより行われた。
【0020】なお、磨耗量は、表1中、従来材1の室温
時における磨耗量を基準とした比で表わす。摩擦係数
と、磨耗量の測定結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1の結果から明らかなように、実施例1
〜7は、常温温度、高温に熱せられた状態のいずれにお
いても、優れた引張強さを示していることがわかる。
【0023】また、実施例1〜7は、常温温度の状態、
高温に熱せられた状態のいずれにおいても、摩擦係数の
変動や、磨耗量の変動が少ない。すなわち実施例1〜7
は、常温温度の状態、高温に熱せられた状態のいずれに
おいても、その特性の変化が少なく、優れた耐磨耗性を
有していることがわかる。
【0024】これに耐し、比較例1〜4は、常温温度に
おいては、引張強さ、磨耗量については問題がないが、
高温に熱せられた状態では、引張強さ、耐磨耗性に劣化
が見れられる。また、摩擦係数についても、常温温度の
状態、高温に熱せられた状態において、その値に変化が
見られ、高温に熱せられるにしたがって、複合部材の特
性が変化する。
【0025】また、本実施例では、セラミックスとし
て、無機粒子としてSiC粒子、Al 2 3 粒子、無機
ウィスカとしてSiCウィスカ、Cウィスカ、無機繊維
として、C短繊維のみを示しているが、無機粒子とし
て、BiO2 粒子、TiO2 粒子、MgO粒子、CdO
粒子、B4 C粒子、TiC粒子、WC粒子等、無機ウィ
スカとして、Al2 3 ウィスカ、Si3 4 ウィス
カ、チタン酸カリウムウィスカ、硼酸アルミニウムウィ
スカ等、無機繊維として、SiC短繊維、Al2 3
繊維等を用いても本実施例と同様の効果を有する。
【0026】上記したような、無機粒子、無機ウィス
カ、無機繊維は、単独で用いても、または、それらを組
合せて用いてもよく、複合部材の用途、目的等に応じて
決めればよい。
【0027】また、金属マトリクス複合体に分散させる
セラミックスは、約5〜30体積%の範囲が好ましい。
【0028】すなわち、セラミックスの量を約5体積%
以下の量では、金属マトリクス中でのセラミックスの均
一な分散を得ることが難しく、また、セラミックスの量
を約30体積%以上の量用いると、セラミックスが、金
属マトリクス中で凝集してしまい、金属マトリクス中で
のセラミックスの均一な分散を得るのが難しい。
【0029】また、本発明に従う複合部材で用いる金属
マトリクスとしては、AlまたはAlを主体とする合
金、MgまたはMgを主体とする合金等を用いることが
できる。
【0030】また、本発明に従う複合部材を鋳造法や、
溶湯鍛造法等で製造する場合は、空隙を有する三次元網
状構造の金属構造体と、金属マトリクスが、その接合面
において、硬度の高い金属間化合物を形成することによ
り、耐摩耗性を高めることもできる。
【0031】また、金属マトリクスにセラミックスを分
散してなる金属マトリクス複合体は、三次元網状構造の
金属構造体の空隙に充填されている。したがって、本発
明に従う複合部材は、金属マトリクス複合体の特性に加
え、金属マトリクス複合体と、三次元網状構造の金属構
造体とが複雑にからみ合うことにより、三次元網状構造
の金属構造体の金属特有の優れた靭性をも備える。 実施例8 図1は、本発明に従う複合部材が好適に用いられる一具
体例を概略的に示す斜視図である。
【0032】図1を参照して、図1は、本発明に従う複
合部材を用いたディスクブレーキ1を示している。図2
は、図1に示すディスクブレーキ1の部分的拡大図であ
る。
【0033】図2を参照して、部材2は、空隙を有する
三次元網状構造の金属構造体であり、部材3と部材4は
金属マトリクスにセラミックスを分散してなる金属マト
リクス複合体である。部材4は部材2の空隙に充填され
てなる。本複合部材の作製にあたっては、溶湯鍛造機を
用いその鋳型に予め三次元網状構造の金属構造体と中子
を配置し、しかる後に、たとえば、SiC粒子(平均粒
径約14μm)を体積割合で約10%含むJIS規格A
C4CのAlを溶湯温度、約750℃で圧入し作製す
る。
【0034】本発明に従う複合部材は、低温環境下で優
れた耐摩耗性を発揮するのみならず、本発明に従う複合
部材が高温になっても、複合部材の強度が低下せず、か
つ、複合部材の耐摩耗性も劣化しない。
【0035】したがって、本発明に従う複合部材が接合
されるディスクブレーキは、従来のディスクブレーキよ
り、性能が優れ、かつ、耐用寿命を高めることができ
る。
【0036】
【発明の効果】本発明に従う複合部材は、上記のように
構成される結果、低温環境下のみならず、高温に熱せら
れた状態においても機械的強度が劣化せず、かつ、優れ
た耐摩耗性を発揮する。
【0037】したがって、本発明に従う複合部材は、デ
ィスクブレーキの他、軸受、ピストンなどの耐摩耗性部
材として好適に用いることができる。
【0038】また、本発明に従う複合部材は、金属に比
べ軽量なセラミックスを含む結果、本発明に従う複合部
材を用いることにより、ディスクブレーキ、軸受、ピス
トンなどの計量化が図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う複合部材が好適に用いられる一具
体例を概略的に示す斜視図である。
【図2】図1に示すディスクブレーキ1の部分的拡大図
である。
【符号の説明】
1 ディスクブレーキ 2 三次元網状構造の金属構造体 3、4 金属マトリクス複合体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空隙を有する三次元網状構造の金属構造
    体と、 前記空隙に充填された、金属マトリクスにセラミックス
    を分散してなる金属マトリクス複合体とを含む、複合部
    材。
  2. 【請求項2】 前記セラミックスは、無機ウィスカ、無
    機粒子、無機繊維の少なくとも1つを含有することを特
    徴とする、複合部材。
  3. 【請求項3】 前記金属マトリクス複合体は、約5〜3
    0体積%のセラミックスを含み、残部が金属マトリクス
    であることを特徴とする複合部材。
JP4300751A 1992-01-08 1992-11-11 複合部材 Pending JPH06145841A (ja)

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JP4300751A JPH06145841A (ja) 1992-11-11 1992-11-11 複合部材
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EP93100096A EP0551100B1 (en) 1992-01-08 1993-01-06 Partially crystallizable low melting glass
CN93100383A CN1040868C (zh) 1992-11-11 1993-01-09 部分结晶的低温熔化玻璃

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