JPH0665734B2 - Metal-based composite material with excellent friction and wear characteristics - Google Patents

Metal-based composite material with excellent friction and wear characteristics

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JPH0665734B2
JPH0665734B2 JP61033426A JP3342686A JPH0665734B2 JP H0665734 B2 JPH0665734 B2 JP H0665734B2 JP 61033426 A JP61033426 A JP 61033426A JP 3342686 A JP3342686 A JP 3342686A JP H0665734 B2 JPH0665734 B2 JP H0665734B2
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composite material
metal
wear
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solid lubricant
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忠 堂ノ本
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複合材料に係り、更に詳細にはマトリックス
金属が強化材及び固体潤滑剤にて複合化された金属基複
合材料に係る。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to composite materials, and more particularly to metal matrix composite materials in which a matrix metal is composited with a reinforcement and a solid lubricant.

従来の技術 金属材料の比強度や耐摩耗性を向上させるべく強化繊維
や分散粒子の如き強化材にて複合強化された繊維強化金
属複合材料及び粒子分散金属複合材料に於ては、一般に
強化材が硬質であるため、強化材にて複合強化されてい
ないマトリックス金属のみよりなる材料に比して、それ
に当接して相対的に摺動する相手材の摩耗量が大きくな
り易いという問題がある。
Conventional technology Generally, in the case of fiber-reinforced metal composite materials and particle-dispersed metal composite materials that have been composite-reinforced with a reinforcing material such as reinforcing fibers or dispersed particles to improve the specific strength and wear resistance of the metal material, a reinforcement material is generally used. However, there is a problem in that the amount of wear of the mating material that abuts on and relatively slides against the matrix metal is likely to be larger than that of the material composed only of the matrix metal that is not composite-reinforced by the reinforcing material.

かかる問題を解消すべく、例えば特開昭53−102824号、
同54−64263号、同58−93844号、同58−93845号、同58
−93847号、同58−113335号、同59−59855号、同59−59
856号の各公報に記載されている如く、複合材料に自己
潤滑性に優れた減摩物質を添加することが既に知られて
いる。かかる複合材料によれば、減摩物質を含まない複
合材料に比して摩擦摩耗特性、即ち自らの耐摩耗性及び
相手攻撃性の両方に優れた金属材料を得ることができ
る。
In order to solve such a problem, for example, JP-A-53-102824,
54-64263, 58-93844, 58-93845, 58
-93847, 58-113335, 59-59855, 59-59
As described in Japanese Patent No. 856, it is already known to add an antifriction substance having excellent self-lubricating property to a composite material. According to such a composite material, it is possible to obtain a metal material having excellent friction and wear properties, that is, both excellent wear resistance and opponent attacking property, as compared with a composite material containing no antifriction substance.

発明が解決しようとする問題点 しかし本願発明者等が行った実験的研究の結果によれ
ば、添加される減摩物質の種類や量等の如何によって
は、複合材料の摩擦摩耗特性を十分に向上させることが
できないばかりか、却って複合材料の摩擦摩耗特性や強
度等が低下することがあることが判明した。即ち減摩物
質の中には金属基複合材料に適したものと不適当なもの
とがあり、従って複合材料に適した減摩物質が選定され
なければならず、また減摩物質の量等は上述の如き複合
材料を製造する際に当業者により随意に設定されてよい
設計的事項に係るものではなく、摩擦摩耗特性に優れた
複合材料を得るためには、減摩物質及び強化材の硬度、
大きさ、体積率がそれら相互の関連に於て最適に設定さ
れなければならないことが判明した。
Problems to be Solved by the Invention However, according to the results of the experimental research conducted by the inventors of the present application, the friction and wear characteristics of the composite material are sufficiently increased depending on the type and amount of the added antifriction material. It has been found that not only can it not be improved, but the frictional wear characteristics and strength of the composite material can deteriorate. That is, some of the friction-reducing substances are suitable for the metal-based composite material and some are not. Therefore, the friction-reducing substance suitable for the composite material must be selected. It does not relate to design matters that may be arbitrarily set by those skilled in the art when manufacturing the composite material as described above. ,
It was found that the size and volume ratio must be set optimally in relation to each other.

例えば上述の特開昭58−93844号、同58−93845号、同58
−93847号の各公報に於ては、減摩物質として黒鉛等の
粒子や鉛、亜鉛、スズ等の粒子が使用されてよいことが
示されているが、減摩物質が黒鉛等の粒子である場合に
も、その直径が大きい場合には、複合材料自身が脆くな
り、摩耗粉が増大することに起因して複合材料及び相手
材の摩耗量が増大し、また複合材料の強度も低下する。
また、鉛、亜鉛、スズ等の粒子の場合には、複合材料製
造時にこれらの粒子が溶融して複合材料中に偏析し易
く、そのため十分な潤滑効果が得られず、複合材料の摩
擦摩耗特性を十分に向上させることが困難であり、また
偏析に起因して複合材料の強度も低下し易い。更にかか
る問題は複合材料の製造に従来より一般に採用されてい
る溶融含浸法や焼結法に於て顕著であるため、これらの
減摩物質を含む複合材料をこれらの方法にて良好に製造
することは困難である。
For example, the above-mentioned JP-A-58-93844, JP-A-58-93845, and JP-A-58-93845.
In each of the publications of -93847, it is indicated that particles such as graphite or particles such as lead, zinc and tin may be used as the anti-friction material, but the anti-friction material is particles such as graphite. In some cases, if the diameter is large, the composite material itself becomes brittle, and the wear amount of the composite material and the mating material increases due to the increase of abrasion powder, and the strength of the composite material also decreases. .
Also, in the case of particles of lead, zinc, tin, etc., these particles are likely to melt and segregate in the composite material during the production of the composite material, so a sufficient lubrication effect cannot be obtained and the friction and wear characteristics of the composite material Is difficult to sufficiently improve, and the strength of the composite material is likely to decrease due to segregation. Further, since such a problem is remarkable in the melt impregnation method and the sintering method which have been generally adopted for the production of the composite material, the composite material containing these antifriction substances is satisfactorily produced by these methods. Is difficult.

また上述の特開昭53−102824号、同54−64263号、同58
−113335号、同59−59855号、同59−59856号の各公報に
記載された固体潤滑剤の如く、複合材料に適した減摩物
質が使用される場合にも、強化材の硬さが或る特定の値
以下の場合には複合材料自身の摩耗量が大きくなり(減
摩物質を含まない場合よりも摩耗量が大きい)、摩耗粉
の発生に起因して相手材の摩耗量も大きくなる。また強
化材の硬さが或る特定の値以上の場合であっても、その
直径が或る特定の値以上である場合には、複合材料の相
手攻撃性が大きく、摩耗粉の発生に起因して複合材料自
身の摩耗量も増大する。更に強化材の量が少なすぎる場
合には、固体潤滑剤の硬さが低いため、固体潤滑剤を含
まない通常の複合材料の場合よりも複合材料の摩耗量が
大きくなる。逆に強化材の量が多すぎる場合には、固体
潤滑剤の量を多くしても複合材料の相手攻撃性は減小し
ない。
Further, the above-mentioned JP-A Nos. 53-102824, 54-64263, and 58.
-113335, 59-59855, and 59-59856, the hardness of the reinforcing material is increased even when an antifriction material suitable for the composite material is used, such as the solid lubricants. If it is less than a certain value, the amount of wear of the composite material itself will be large (the amount of wear will be larger than if it does not contain an antifriction substance), and the amount of wear of the mating material will also be large due to the generation of wear powder. Become. Further, even if the hardness of the reinforcing material is a certain value or more, if the diameter is more than a certain value, the opponent attack of the composite material is large, which results from the generation of abrasion powder. As a result, the amount of wear of the composite material itself also increases. Further, if the amount of the reinforcing material is too small, the hardness of the solid lubricant is low, so that the amount of wear of the composite material becomes larger than that of a normal composite material containing no solid lubricant. On the contrary, when the amount of the reinforcing material is too large, even if the amount of the solid lubricant is increased, the opponent attack of the composite material is not reduced.

更に固体潤滑剤の硬さが或る特定の値以上の場合には、
当然の如く複合材料の相手攻撃性が増大する。また固体
潤滑剤の硬さが適正な値であってもその直径が大きい場
合には、複合材料自身が脆くなり、摩耗粉が増大するこ
とに起因して複合材料及び相手材の摩耗量が増大し、ま
た複合材料の強度も低下する。更に固体潤滑剤の硬さが
適正な値であってもその量が少なすぎる場合には、複合
材料の相手攻撃性を十分に低減することができず、逆に
固体潤滑剤が多すぎる場合には複合材料が脆くなり、複
合材料自身の摩耗量が増大し、摩耗粉の発生に起因して
相手材の摩耗量も増大する。
Furthermore, when the hardness of the solid lubricant is above a certain value,
As a matter of course, the opponent attack of the composite material is increased. In addition, even if the hardness of the solid lubricant is an appropriate value, if the diameter is large, the composite material itself becomes brittle, and the amount of abrasion powder increases, resulting in an increase in the amount of wear of the composite material and the mating material. However, the strength of the composite material also decreases. Furthermore, even if the hardness of the solid lubricant is an appropriate value, if the amount is too small, it is not possible to sufficiently reduce the opponent attack of the composite material. Conversely, if the solid lubricant is too large, The composite material becomes brittle, the amount of wear of the composite material itself increases, and the amount of wear of the mating material also increases due to the generation of wear powder.

また特開昭53−102824号公報には、炭素繊維及び他の自
己潤滑剤にて複合化されたCu合金よりなる複合材料であ
って、Cu合金はSn、Zn、Pbを含有する複合材料が記載さ
れている。この複合材料によれば、Cu合金が他の自己潤
滑剤にて複合化されない場合やCu合金がSn、Zn、Pbを含
有しない場合に比して、複合材料の摩擦摩耗特性を向上
させることができるが、この複合材料に於てはマトリッ
クス金属がCu合金に限定され、Cu合金がSn、Zn、Pbを含
有するよう組成調整されなければならないという問題が
ある。
Further, JP-A-53-102824 discloses a composite material composed of a Cu alloy compounded with carbon fiber and another self-lubricating agent, wherein the Cu alloy is a composite material containing Sn, Zn and Pb. Have been described. According to this composite material, the friction and wear characteristics of the composite material can be improved as compared with the case where the Cu alloy is not composited with another self-lubricant or the case where the Cu alloy does not contain Sn, Zn, or Pb. However, this composite material has a problem that the matrix metal is limited to the Cu alloy and the composition of the Cu alloy must be adjusted so as to contain Sn, Zn, and Pb.

本発明は、本願発明者等が行った実験的研究の結果得ら
れた知見に基づき、固体潤滑剤を含む従来より公知の複
合材料よりも更に一層摩擦摩耗特性に優れた金属基複合
材料であって、マトリックス金属が特定の種類の金属に
限定されたりマトリックス金属の成分調整を要するとい
う問題のない金属基複合材料を提供することを目的とし
ている。
The present invention is a metal-based composite material that is based on the knowledge obtained as a result of the experimental research conducted by the inventors of the present application and is further excellent in friction and wear characteristics as compared with a conventionally known composite material containing a solid lubricant. Thus, an object of the present invention is to provide a metal-based composite material that does not have a problem that the matrix metal is limited to a specific type of metal or the composition of the matrix metal needs to be adjusted.

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、モース硬度が6以
上であり直径が30μm以下である短繊維、粒子、及びそ
れらの混合物よりなる群より選択された体積率1〜40%
の強化材と、モース硬度が4.5以下であり直径が100μm
以下である短繊維、粒子、及びそれらの混合物よりなる
群より選択された体積率3〜50%の固体潤滑剤との実質
的に均一な混合物によりマトリックス金属が複合化され
た金属基複合材料によって達される。
According to the present invention, a volume selected from the group consisting of short fibers having a Mohs hardness of 6 or more and a diameter of 30 μm or less, and a mixture thereof, is provided. Rate 1-40%
Reinforcement material with Mohs hardness of 4.5 or less and diameter of 100 μm
A metal matrix composite material in which a matrix metal is composited by a substantially uniform mixture with a solid lubricant having a volume ratio of 3 to 50% selected from the group consisting of short fibers, particles, and mixtures thereof, Reached

発明の作用及び効果 本発明によれば、マトリックス金属が強化材及び固体潤
滑剤の実質的に均一な混合物により複合化され、強材及
び固体潤滑剤のモース硬度、直径、及び体積率が相互の
関連に於て上述の好適な範囲に設定されるので、後に詳
細に説明する本願発明者等が行った実験的研究の結果よ
り明らかである如く、従来の複合材料に比して摩擦摩耗
特性に優れた金属基複合材料を得ることができ、またマ
トリックス金属が特定の種類の金属に限定されたりマト
リックス金属の組成調整の必要性の問題を排除すること
ができる。
According to the present invention, the matrix metal is compounded by the substantially uniform mixture of the reinforcing material and the solid lubricant, and the Mohs hardness, diameter, and volume fraction of the strong material and the solid lubricant are relative to each other. Since it is set within the above-mentioned preferable range in relation to the friction and wear characteristics as compared with the conventional composite material, as will be apparent from the results of the experimental studies conducted by the inventors of the present application which will be described in detail later. An excellent metal-based composite material can be obtained, and the problem that the matrix metal is limited to a specific type of metal and the necessity of adjusting the composition of the matrix metal can be eliminated.

本発明の一つの詳細な特徴によれば、マトリックス金属
としてアルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛、ス
ズ及びそれらの何れかを主成分とする合金よりなる群よ
り選択された金属が使用される。
According to one particular feature of the invention, the matrix metal is a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, copper, zinc, lead, tin and alloys based on any of these.

本発明の一つの詳細な特徴によれば、固体潤滑剤は酸化
物、硫化物、窒化物、黒鉛、及びそれらの混合物の何れ
かである。本発明に於て好適な酸化物の固体潤滑剤とし
ては、酸化タングステン(WO3)、酸化亜鉛(ZnO)、一
酸化鉛(PbO)、酸化スズ(SnO)、亜酸化銅(Cu2O)等
があり、硫化物の固体潤滑剤としては二硫化モリブデン
(MoS2)、二硫化タングステン(WS2)があり、窒化物
の固体潤滑剤としては窒化ホウ素(BN)がある。
According to one particular feature of the invention, the solid lubricant is any of oxides, sulfides, nitrides, graphite, and mixtures thereof. Suitable oxide solid lubricants in the present invention include tungsten oxide (WO 3 ), zinc oxide (ZnO), lead monoxide (PbO), tin oxide (SnO), cuprous oxide (Cu 2 O) Etc., sulfide solid lubricants include molybdenum disulfide (MoS 2 ) and tungsten disulfide (WS 2 ), and nitride solid lubricants include boron nitride (BN).

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、強化材の
直径は20μm以下に設定され、固体潤滑剤のモース硬度
及び直径はそれぞれ4以下、50μm以下に設定される。
According to yet another detailed feature of the invention, the diameter of the reinforcement is set to 20 μm or less, and the Mohs hardness and diameter of the solid lubricant are set to 4 or less and 50 μm or less, respectively.

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、強化材の
モース硬度及び直径はそれぞれ7以上、20μm以下に設
定され、固体潤滑剤のモース硬度、直径、体積率はそれ
ぞれ3以下、50μm以下、5〜40%に設定される。
According to still another detailed feature of the present invention, the Mohs hardness and diameter of the reinforcing material are set to 7 or more and 20 μm or less, respectively, and the Mohs hardness, diameter, and volume ratio of the solid lubricant are 3 or less and 50 μm, respectively. Below, it is set to 5-40%.

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、固体潤滑
剤の体積率は10〜40%に設定される。
According to yet another detailed characteristic of the present invention, the volume ratio of the solid lubricant is set to 10 to 40%.

尚本発明の複合材料に於ける強化材及び固体潤滑剤の短
繊維の繊維長は10μm〜5cm程度であることが好まし
い。また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれ
ば、強化材若しくは固体潤滑剤が短繊維である場合に於
て、それらが本発明の要件を満す場合には、短繊維の配
向に拘らず複合材料及び相手材の摩耗量を低減すること
ができ、従って短繊維の配向は一方向配向、二次元ラン
ダム配向、三次元ランダム配向の何れであってもよい。
The fiber length of the reinforcing material and the solid lubricant short fibers in the composite material of the present invention is preferably about 10 μm to 5 cm. Further, according to the results of the experimental research conducted by the inventors of the present application, in the case where the reinforcing material or the solid lubricant is short fibers, if they satisfy the requirements of the present invention, the orientation of the short fibers However, the amount of wear of the composite material and the mating material can be reduced, and thus the orientation of the short fibers may be any of unidirectional orientation, two-dimensional random orientation, and three-dimensional random orientation.

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

実施例1 強化繊維として如何なる硬さのものが適しているかの検
討を行った。
Example 1 What kind of hardness is suitable for the reinforcing fiber was examined.

まず下記の表1に示されている如く、脱粒処理された種
々のモース硬度の繊維A1〜A5を用意した。次いで各繊維
とBN粒子とを2:3の体積比にて混合し、該混合物をコロ
イダルシリカ中にて撹拌した。次いでかくして得られた
繊維及び粒子が均一に分散されたコロイダルシリカに対
し圧縮成形を行うことにより、第1図に示されている如
く、強化繊維2a及びBN粒子2bが互いに均一に混合され80
×80×20mmの寸法を有する成形体1を形成した。
First, as shown in Table 1 below, shredded fibers A 1 to A 5 having various Mohs hardnesses were prepared. Next, each fiber and BN particles were mixed at a volume ratio of 2: 3, and the mixture was stirred in colloidal silica. Then, by performing compression molding on the colloidal silica in which the fibers and particles thus obtained are uniformly dispersed, as shown in FIG. 1, the reinforcing fibers 2a and the BN particles 2b are uniformly mixed with each other.
A molded body 1 having a size of × 80 × 20 mm was formed.

次いで成形体を500℃に予熱した後、第2図に示されて
いる如く鋳型3のモールドキャビティ4内に配置し、該
モールドキャビティ内に720℃のアルミニウム合金(JIS
規格AC8A)の溶湯5を注湯し、該溶湯を鋳型3に嵌合す
るプランジャ6により1500kg/mm2の圧力に加圧し、そ
の加圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。かく
して第3図に示されている如く外径110mm、高さ50mmの
円柱状の凝固体7を鋳造し、該凝固体に対し熱処理T7
施し、各凝固体より実質的に三次元ランダムにて配向さ
れた体積率10%の強化繊維及び体積率15%のBN粒子にて
複合化されたアルミニウム合金よりなる複合材料1′を
切出し、各複合材料より摩耗試験用のブロック試験片A1
〜A5を機械加工により作成した。
Then, after preheating the molded body to 500 ° C., it is placed in the mold cavity 4 of the mold 3 as shown in FIG. 2, and the aluminum alloy of 720 ° C. (JIS
A molten metal 5 of standard AC8A) was poured, and the molten metal was pressurized to a pressure of 1500 kg / mm 2 by a plunger 6 fitted in the mold 3, and the pressurized state was maintained until the molten metal was completely solidified. Thus, as shown in FIG. 3, a cylindrical solidified body 7 having an outer diameter of 110 mm and a height of 50 mm is cast, and the solidified body is subjected to a heat treatment T 7 so as to be substantially three-dimensionally random from each solidified body. A composite material 1'composed of aluminum alloy composited with 10% by volume oriented reinforcing fibers and 15% by volume BN particles was cut out, and a block test piece A 1 for wear test was made from each composite material.
~ A 5 was created by machining.

次いで各ブロック試験片を順次摩擦摩耗試験機にセット
し、相手部材である球状黒鉛鉄(JIS規格FCD70、Hv=25
0)及びクロム鋼(JIS規格SCr20、Hv=720)製の円筒試
験片の外周面と接触させ、それらの試験片の接触部に常
温(20℃)の潤滑油(キャッスルモータオイル5W−30)
を供給しつつ、接触面圧20kg/mm2、滑り速度0.3mm/se
cにて円筒試験片を1時間回転させる摩耗試験を行っ
た。
Next, set each block test piece in the friction and wear tester in order, and take the spherical graphite iron (JIS standard FCD70, Hv = 25
0) and chrome steel (JIS standard SCr20, Hv = 720) are contacted with the outer peripheral surface of cylindrical test pieces, and the contact parts of those test pieces have lubricating oil at normal temperature (20 ° C) (castle motor oil 5W-30).
Supply pressure, contact surface pressure 20kg / mm 2 , sliding speed 0.3mm / se
A wear test was conducted by rotating the cylindrical test piece for 1 hour at c.

これらの摩耗試験の結果をそれぞれ第4図に示す。尚第
4図(及び後述の他の摩耗試験の結果を示す図)に於
て、上半分はブロック試験片の摩耗量(摩耗痕深さμ
m)を表わしており、下半分は相手材である円筒試験片
の摩耗量(摩耗減量mg)を表わしている。また白抜きの
棒グラフ及びハッチングが施された棒グラフはそれぞれ
球状黒鉛鋳鉄、クロム鋼を相手材とする摩耗試験の結果
を示している。
The results of these abrasion tests are shown in FIG. In FIG. 4 (and the figures showing the results of other wear tests described later), the upper half is the wear amount of the block test piece (wear mark depth μ
m), and the lower half represents the wear amount (wear loss mg) of the cylindrical test piece as the mating material. The white bar graph and the hatched bar graph show the results of the wear test with spheroidal graphite cast iron and chrome steel, respectively.

第4図より、相手材が球状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼の何れ
の場合にも、強化繊維のモース硬度が6以上の場合に、
複合材料及び相手材両方の摩耗量が小さい値になること
が解る。
From FIG. 4, when the mating material is spheroidal graphite cast iron or chrome steel and the Mohs hardness of the reinforcing fiber is 6 or more,
It can be seen that the wear amounts of both the composite material and the mating material are small.

実施例2 強化材としての粒子(以下強化粒子いう)として如何な
る硬さのものが適しているかの検討を行った。
Example 2 What kind of hardness was suitable for particles (hereinafter referred to as reinforcing particles) as a reinforcing material was examined.

まず下記の表2に示されている如き強化粒子B1〜B4を用
意した。次いでこれらの粒子と黒鉛粒子とを3:4の体積
比にて混合し、それらの混合物を使用して実施例1の場
合と同一の要領及び条件にて強化粒子及び黒鉛粒子の体
積率がそれぞれ15%、20%である複合材料を製造し、そ
れらの複合材料よりブロック試験片B1〜B4を作成し、そ
れらのブロック試験片について実施例1の場合と同一の
要領及び条件にて摩耗試験を行った。これらの摩耗試験
の結果を第5図に示す。
First, reinforcing particles B 1 to B 4 as shown in Table 2 below were prepared. Then, these particles and graphite particles were mixed in a volume ratio of 3: 4, and the mixture was used to obtain the reinforcing particles and the graphite particles in volume ratios in the same manner and conditions as in Example 1, respectively. 15% and 20% composite materials were produced, block test pieces B 1 to B 4 were prepared from these composite materials, and the block test pieces were worn under the same conditions and conditions as in Example 1. The test was conducted. The results of these abrasion tests are shown in FIG.

第5図より、強化材が粒子である場合にも、そのモース
硬度が6以上の場合に複合材料及び相手材の摩耗量が小
さい値になることが解る。
From FIG. 5, it can be seen that even when the reinforcing material is particles, the wear amount of the composite material and the mating material has a small value when the Mohs hardness is 6 or more.

実施例3 固体潤滑剤として如何なる硬さのものが適しているかの
検討を行った。
Example 3 What hardness was suitable as the solid lubricant was examined.

まず下記の表3及び表4に示されている如き固体潤滑剤
C1〜C6(D1〜D6)を用意した。次いで固体潤滑剤C1〜C6
とアルミナ繊維とが1:1の体積比にて混合され、マトリ
ックス金属がJIS規格AC1Aのアルミニウム合金(湯温720
℃)に置換えられ、熱処理がT6に変更された点を除き、
実施例1の場合と同一の要領及び条件にて固体潤滑剤及
びアルミナ繊維の体積率が共に15%である複合材料を製
造し、各複合材料よりブロック試験片C1〜C6を作成し、
各ブロック試験片について実施例1と同一の要領及び条
件にて摩耗試験を行った。これらの摩耗試験の結果を第
6図に示す。
First, solid lubricants as shown in Tables 3 and 4 below.
C 1 to C 6 (D 1 to D 6 ) were prepared. Then the solid lubricant C 1 -C 6
And alumina fibers are mixed at a volume ratio of 1: 1 and the matrix metal is an aluminum alloy of JIS standard AC1A (hot water temperature 720
℃), except that the heat treatment was changed to T 6
Under the same conditions and conditions as in Example 1, a composite material in which the volume ratio of the solid lubricant and the alumina fiber was both 15% was produced, and block test pieces C 1 to C 6 were prepared from the respective composite materials.
An abrasion test was conducted on each block test piece under the same procedure and conditions as in Example 1. The results of these abrasion tests are shown in FIG.

また上述の場合に於て、下記の表4に示されている如
く、強化材が炭化チタン粒子に置換えられた点を除き同
一の要領及び条件にて作成されたブロック試験片D1〜D6
について実施例1の場合と同一の要領及び条件にて摩耗
試験を行った。これらの摩耗試験の結果を第7図に示
す。
In the above case, as shown in Table 4 below, block test pieces D 1 to D 6 prepared under the same procedure and conditions except that the reinforcing material was replaced with titanium carbide particles.
Was subjected to a wear test under the same procedure and conditions as in Example 1. The results of these abrasion tests are shown in FIG.

第6図及び第7図より、固体潤滑剤のモース硬度が4.5
以下、好ましくは3以下である場合に複合材料及び相手
材の摩耗量が小さくなることが解る。
From Figures 6 and 7, the Mohs hardness of the solid lubricant is 4.5.
It will be understood that the amount of wear of the composite material and the mating material becomes smaller when it is preferably 3 or less.

実施例4 強化材として如何なる直径のものが適しているかの検討
を行った。
Example 4 What diameter was suitable as the reinforcing material was examined.

まず下記の表5に示されている如き強化材E1〜E9を用意
した。次いで強化材と黒鉛粒子とが2:3の体積比にて混
合された点を除き、実施例1の場合と同一の要領及び条
件にて強化材及び黒鉛粒子の体積率がそれぞれ10%、15
%である複合材料を製造し、各複合材料よりブロック試
験片E1〜E9を作成し、各ブロック試験片について実施例
1の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。
これらの摩耗試験の結果を第8図に示す。
First, reinforcing materials E 1 to E 9 as shown in Table 5 below were prepared. Then, except that the reinforcing material and the graphite particles were mixed at a volume ratio of 2: 3, the reinforcing material and the graphite particles had volume ratios of 10% and 15%, respectively, under the same conditions and conditions as in Example 1.
% Of the composite material, block test pieces E 1 to E 9 were prepared from each composite material, and a wear test was performed on each block test piece under the same conditions and conditions as in the case of Example 1.
The results of these abrasion tests are shown in FIG.

第8図より、強化材が繊維であるか粒子であるかを問わ
ず、強化材の直径が30μm以下、好ましくは20μm以下
の場合に複合材料及び相手材の摩耗量が小さくなること
が解る。
It can be seen from FIG. 8 that the amount of wear of the composite material and the mating material decreases when the diameter of the reinforcing material is 30 μm or less, preferably 20 μm or less, regardless of whether the reinforcing material is fiber or particles.

実施例5 固体潤滑剤として如何なる直径のものが適しているかの
検討を行った。
Example 5 What kind of diameter is suitable as a solid lubricant was examined.

まず下記の表6に示されている如き固体潤滑剤F1〜F9
用意した。次いで固体潤滑剤とアルミナ繊維とが4:3の
体積比にて混合され、マトリックス金属としてJIS規格A
C7Bのアルミニウム合金(湯温690℃)が使用され、熱処
理がT4に置換えられた点を除き、実施例1の場合と同一
の要領及び条件にて固体潤滑剤及びアルミナ繊維の体積
率がそれぞれ20%、15%である複合材料を製造し、各複
合材料よりブロック試験片F1〜F9を作成し、各ブロック
試験片について実施例1の場合と同一の要領及び条件に
て摩耗試験を行った。これらの摩耗試験の結果を第9図
に示す。
First, solid lubricants F 1 to F 9 as shown in Table 6 below were prepared. Next, solid lubricant and alumina fiber are mixed in a volume ratio of 4: 3, and JIS standard A is used as a matrix metal.
C7B aluminum alloy (hot water temperature 690 ℃) was used, except that the heat treatment was replaced by T 4 , the volume ratio of the solid lubricant and the alumina fiber were respectively the same as in the case of Example 1. 20% and 15% composite materials were manufactured, block test pieces F 1 to F 9 were prepared from the respective composite materials, and a wear test was performed on each block test piece under the same conditions and conditions as in Example 1. went. The results of these abrasion tests are shown in FIG.

第9図より、固体潤滑剤が粒子であるか繊維であるかを
問わず、固体潤滑剤の直径が100μm以下、好ましくは5
0μm以下の場合に複合材料及び相手材の摩耗量が小さ
くなることが解る。
From FIG. 9, whether the solid lubricant is particles or fibers, the diameter of the solid lubricant is 100 μm or less, preferably 5 μm or less.
It can be seen that when the thickness is 0 μm or less, the wear amount of the composite material and the mating material becomes small.

実施例6 強化材の体積率が如何なる値が適切であるかの検討を行
った。
Example 6 What value is appropriate for the volume ratio of the reinforcing material was examined.

まず強化材として下記の表7に示された炭化ケイ素ホイ
スカG1〜G9及び表8に示された炭化タングステン粒子H1
〜H9用意した。次いでこれらの繊維及び粒子をそれぞれ
表7及び表8に示された黒鉛粒子及びBN粒子と種々の体
積比にて混合し、かくして得られた混合物を用いて実施
例1の場合と同一の要領及び条件にてブロック試験片G1
〜G9及びH1〜H9を作成した。また強化材及び固体潤滑剤
を含まないマトリックス金属のみよりなるブロック試験
片G0(及びH0)を作成した。次いでこれらのブロック試
験片について実施例1の場合と同一要領及び条件にて摩
耗試験を行った。これらの摩耗試験の結果をそれぞれ第
10図及び第11図に示す。尚第10図及び第11図はそれぞれ
球状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼を相手材とする摩耗試験の結
果を示している。
First, silicon carbide whiskers G 1 to G 9 shown in Table 7 below and tungsten carbide particles H 1 shown in Table 8 as reinforcing materials.
~ H 9 prepared. Then, these fibers and particles were mixed with graphite particles and BN particles shown in Tables 7 and 8 in various volume ratios, and the mixture thus obtained was used in the same manner as in Example 1 and Block test piece G 1 under conditions
~ G 9 and H 1 ~ H 9 were created. In addition, a block test piece G 0 (and H 0 ) made of only the matrix metal containing no reinforcing material and solid lubricant was prepared. Then, a wear test was conducted on these block test pieces under the same procedure and conditions as in Example 1. The results of these wear tests are
Shown in Figures 10 and 11. 10 and 11 show the results of a wear test using spheroidal graphite cast iron and chrome steel as mating materials, respectively.

第10図及び第11図より、強化材が繊維であるか粒子であ
るかを問わず、強化材の体積率が1〜40%である場合に
複合材料及び相手材の摩耗量が小さい値になることが解
る。
From FIG. 10 and FIG. 11, regardless of whether the reinforcing material is a fiber or particles, when the volume ratio of the reinforcing material is 1 to 40%, the wear amount of the composite material and the mating material becomes small. I see.

実施例7 固体潤滑剤の体積率が如何なる値であることが適切であ
るかの検討を行った。
Example 7 What value is appropriate for the volume ratio of the solid lubricant was examined.

まず下記の表9に示されている如き黒鉛粒子I1〜I9を用
意した。次いでこれらの黒鉛粒子とアルミナ繊維とを種
々の体積比にて混合し、それらの混合物を用いて実施例
1の場合と同一の要領及び条件にてブロック試験片I1
I9を作成した。また強化材及び固体潤滑剤を含まないマ
トリックス金属のみよりなるブロック試験片I0を作成し
た。次いでこれらのブロック試験片について実施例1の
場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。これ
らの摩耗試験の結果を第12図及び第13図に示す。尚第12
図及び第13図はそれぞれ球状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼を相
手材とする摩耗試験の結果を示している。
First, graphite particles I 1 to I 9 as shown in Table 9 below were prepared. Then, these graphite particles and alumina fibers were mixed at various volume ratios, and the mixture was used to prepare block test pieces I 1 to I in the same manner and conditions as in Example 1.
Created I 9 . In addition, a block test piece I 0 made of only a matrix metal containing no reinforcing material and solid lubricant was prepared. Then, a wear test was performed on these block test pieces under the same procedure and conditions as in Example 1. The results of these abrasion tests are shown in FIGS. 12 and 13. The 12th
Figure and Figure 13 show the results of the wear test using spheroidal graphite cast iron and chrome steel as mating materials.

第12図及び第13図より、固体潤滑剤の体積率が3〜50%
である場合に複合材料及び相手材の摩耗量が小さい値に
なることが解る。
From Figure 12 and Figure 13, the solid lubricant volume ratio is 3-50%.
It is understood that the wear amount of the composite material and the mating material becomes a small value in the case of.

実施例8 2種類の強化材又は固体潤滑剤を含む複合材料の摩擦摩
耗特性についての検討を行った。
Example 8 The friction and wear characteristics of a composite material containing two types of reinforcing materials or solid lubricants were examined.

上述の実施例1の場合と同一の要領及び条件にて、体積
率10%のアルミナ−シリカ繊維(表1のA4)と、体積率
5%の炭化ケイ素粒子(表5のE2)と、体積率15%の黒
鉛粒子(表2)とにより複合化されたアルミニウム合金
(JIS規格AC8A)よりなるブロック試験片Jを作成し
た。また同様に体積率5%のアルミナ繊維(表1のA3
と、体積率10%のチタン酸カリウムホイスカ(表3の
C4)と、体積率15%のBN粒子(表1)とにより複合化さ
れたアルミニウム合金(JIS規格AC8A)よりなるブロッ
ク試験片Kを作成した。
Under the same procedures and conditions as in Example 1 above, alumina-silica fibers having a volume ratio of 10% (A 4 in Table 1) and silicon carbide particles having a volume ratio of 5% (E 2 in Table 5) were used. A block test piece J made of an aluminum alloy (JIS standard AC8A) composited with graphite particles having a volume ratio of 15% (Table 2) was prepared. Similarly, 5% by volume of alumina fiber (A 3 in Table 1)
And 10% by volume of potassium titanate whiskers (Table 3
A block test piece K made of an aluminum alloy (JIS standard AC8A) compounded with C 4 ) and BN particles having a volume ratio of 15% (Table 1) was prepared.

また比較の目的で、固体潤滑剤としての黒鉛粒子が含ま
れていない点を除きブロック試験片Jと同一のブロック
試験片J′を作成し、固体潤滑剤としてのチタン酸カリ
ウムホイスカ及びBN粒子が含まれていない点を除きブロ
ツク試験片Kと同一のブロック試験片K′を作成した。
For the purpose of comparison, a block test piece J ′ identical to the block test piece J was prepared except that graphite particles as a solid lubricant were not included, and potassium titanate whiskers and BN particles as a solid lubricant were prepared. A block test piece K ′ identical to the block test piece K except that it was not included was prepared.

次いでこれらのブロック試験片について実施例1の場合
と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。これらの
摩耗試験の結果を第14図に示す。
Then, a wear test was performed on these block test pieces under the same procedure and conditions as in Example 1. The results of these abrasion tests are shown in FIG.

第14図より、2種類の強化材を含む場合及び2種類の固
体潤滑剤を含む場合の何れの場合にも、固体潤滑剤を含
まない複合材料に比してそれ自身及び相手材の摩耗量が
小さい値になることが解る。
From Fig. 14, the wear amount of itself and the mating material is higher than that of the composite material containing no solid lubricant both in the case of containing two kinds of reinforcements and in the case of containing two kinds of solid lubricants. It turns out that becomes a small value.

実施例9 マトリックス金属がマグネシウム合金、亜鉛合金、鉛合
金、スズ合金、銅合金であるる複合材料の摩擦摩耗特性
の検討を行った。
Example 9 Friction and wear characteristics of a composite material in which a matrix metal was a magnesium alloy, a zinc alloy, a lead alloy, a tin alloy, and a copper alloy were examined.

まずマトリックス金属の溶湯の湯温及び加圧力がそれぞ
れ690℃、1000kg/cm2に設定された点を除き、実施例1
の場合と同一の要領及び条件にて体積率30%のアルミナ
繊維(表1のA3)と、体積率10%の黒鉛粒子(表2)と
により複合化されたマグネシウム合金(JIS規格MDC1−
A)よりなるブロック試験片L1を作成した。
First, Example 1 except that the temperature and pressure of the molten matrix metal were set to 690 ° C. and 1000 kg / cm 2 , respectively.
Under the same procedure and conditions as in the case of No. 3 , a magnesium alloy (JIS standard MDC1−) prepared by compounding 30% by volume alumina fiber (A 3 in Table 1) and 10% by volume graphite particles (Table 2)
A block test piece L 1 consisting of A) was prepared.

また湯温及び加圧力がそれぞれ500℃、1000kg/cm2に設
定された点を除き、実施例1の場合と同一の要領及び条
件にて体積率40%の炭化タングステン粒子(表5のE5
と、体積率20%のBN粒子(表1)とにより複合化された
亜鉛合金(JIS規格ZDC1)よりなるブロック試験片M1
作成した。
Further, except that the hot water temperature and the pressurizing force were set to 500 ° C. and 1000 kg / cm 2 , respectively, under the same conditions and conditions as in Example 1, 40% by volume of tungsten carbide particles (E 5 in Table 5). )
And a block test piece M 1 made of a zinc alloy (JIS standard ZDC1) composited with 20% by volume of BN particles (Table 1).

また湯温及び加圧力がそれぞれ410℃、1000kg/cm2に設
定された点を除き、上述の実施例1の場合と同一の要領
及び条件にて体積率20%のアルミナ−シリカ繊維(表1
のA4)と、体積率50%のBN粒子(表1)とにより複合化
された鉛合金(JIS規格WJ8)よりなるブロック試験片N1
を作成した。
Alumina-silica fibers having a volume ratio of 20% (Table 1) were prepared under the same procedure and conditions as in Example 1 except that the hot water temperature and the pressure were set to 410 ° C. and 1000 kg / cm 2 , respectively.
Of A 4) and the block test piece N 1 consisting by volume of 50% of the BN particles (Table 1) and by which are complexes of lead alloy (JIS standard WJ8)
It was created.

また湯温及び加圧力がそれぞれ330℃、1000kg/cm2に設
定された点を除き、実施例1の場合と同一の要領及び条
件にて体積率5%の炭化ケイ素粒子(表5のE2)と、体
積率5%のチタン酸カリウムホイスカ(表3のC4)とに
より複合化されたスズ合金(JIS規格WJ2)とよりなるブ
ロック試験片O1を作成した。
Further, except that the hot water temperature and the pressurizing force were set to 330 ° C. and 1000 kg / cm 2 , respectively, silicon carbide particles having a volume ratio of 5% (E 2 in Table 5 were prepared under the same conditions and conditions as in Example 1. ), And a tin alloy (JIS standard WJ2) compounded with potassium titanate whiskers (C 4 in Table 3) having a volume ratio of 5%, a block test piece O 1 was prepared.

更に窒化ケイ素ホイスカ(タテホ化学工業株式会社製、
平均繊維径1μm、平均繊維長0.1mm、99%以上Si3N4
粒径150μm以上の粒子量0.1wt%以下)と、BN粒子(表
1)と、銅合金(Cu−10wt%Sn)粉末とを、窒化ケイ素
ホイスカ及びBN粒子の体積率がそれぞれ1%、3%とな
るよう秤量して混合し、該混合物に少量のエタノールを
添加してスターラーにて約30分間混合した。かくして得
られた混合物を80℃にて5時間乾燥した後、金型内に所
定量の混合物を充填し、その混合物をパンチにて4000kg
/cm2の圧力にて圧縮することにより板状に成形した。
次いで分解アンモニアガス(露点−30℃)雰囲気に設定
されたバッチ型焼結炉にて板状体を770℃にて30分間加
熱することにより焼結し、焼結炉内の冷却ゾーンにて徐
冷することにより複合材料を製造し、該複合材料よりブ
ロック試験片P1を作成した。
Furthermore, silicon nitride whiskers (manufactured by Tateho Chemical Industry Co., Ltd.,
Average fiber diameter 1 μm, average fiber length 0.1 mm, 99% or more Si 3 N 4 ,
The amount of particles having a particle size of 150 μm or more (0.1 wt% or less), the BN particles (Table 1), the copper alloy (Cu-10 wt% Sn) powder, and the volume ratio of the silicon nitride whiskers and the BN particles are 1% and 3 respectively. %, And mixed, a small amount of ethanol was added to the mixture, and the mixture was mixed with a stirrer for about 30 minutes. The mixture thus obtained is dried at 80 ° C. for 5 hours, then a predetermined amount of the mixture is filled in a mold, and the mixture is punched with 4000 kg.
A plate was formed by compressing at a pressure of / cm 2 .
Then, the plate-shaped body was sintered by heating it at 770 ° C for 30 minutes in a batch-type sintering furnace set in a decomposed ammonia gas (dew point -30 ° C) atmosphere, and gradually cooled in a cooling zone in the sintering furnace. A composite material was manufactured by cooling, and a block test piece P 1 was prepared from the composite material.

また比較の目的で上述のブロック試験片L1〜P1の複合材
料のマトリックス金属のみよりなる材料よりそれぞれブ
ロック試験片L0〜P0を作成した。
Further, for the purpose of comparison, block test pieces L 0 to P 0 were respectively made from materials composed only of the matrix metal of the composite material of the block test pieces L 1 to P 1 described above.

次いでこれらのブロック試験片について球状黒鉛鋳鉄及
びクロム鋼製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を
実施例1の場合と同一の要領及び条件にて行った。これ
らの摩耗試験の結果をそれぞれ下記の表10及び表11に示
す。尚これらの表に於て、ブロック試験片の摩耗量比率
とはそれぞれ試験片L0〜P0の摩耗量に対するブロック試
験片L1〜P1の摩耗量(摩耗痕深さμm)の百分率を意味
し、円筒試験片の摩耗量の上段及び下段の数値はそれぞ
れブロック試験片L1〜P1及びL0〜P0と摩擦された円筒試
験片の摩耗量(摩耗減量mg)である。
Then, a wear test was performed on these block test pieces by using a cylindrical test piece made of spheroidal graphite cast iron and chrome steel as a counterpart member under the same procedure and conditions as in the case of Example 1. The results of these abrasion tests are shown in Table 10 and Table 11 below. In these tables, the wear amount ratio of the block test pieces is the percentage of the wear amount of the block test pieces L 1 to P 1 (wear depth μm) with respect to the wear amount of the test pieces L 0 to P 0 , respectively. Meaning, the upper and lower numerical values of the wear amount of the cylindrical test piece are the wear amount (wear loss mg) of the cylindrical test piece rubbed with the block test pieces L 1 to P 1 and L 0 to P 0 , respectively.

表10及び表11より、マトリックス金属がマグネシウム合
金、亜鉛合金、鉛合金、スズ合金、及び銅合金である場
合にも、強化材及び固体潤滑剤のモース硬度や体積率等
が本発明の範囲内にある場合には、マトリックス金属の
みよりなる材料に比して相手材の摩耗量を実質的に増大
させることなく複合材料の摩耗量を大幅に低減し得るこ
とができることが解る。
From Table 10 and Table 11, even when the matrix metal is a magnesium alloy, a zinc alloy, a lead alloy, a tin alloy, and a copper alloy, the Mohs hardness and volume ratio of the reinforcing material and the solid lubricant are within the scope of the present invention. In the case of (1), it is understood that the wear amount of the composite material can be significantly reduced without substantially increasing the wear amount of the counterpart material as compared with the material made of only the matrix metal.

以上に於ては本発明を本願発明者等が行った実験的研究
との関連に於て詳細に説明したが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他
の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明ら
かであろう。
In the above, the present invention has been described in detail in relation to the experimental research conducted by the inventors of the present application, but the present invention is not limited to these examples and is within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various other embodiments are possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は互いに均一に混合された強化繊維とBN粒子とよ
りなる成形体を示す斜視図、第2図は第1図に示された
成形体を用いて行われる高圧鋳造による複合材料の製造
の鋳造工程を示す解図、第3図は第2図の高圧鋳造によ
り形成された凝固体を示す斜視図、第4図は種々の強化
繊維とBN粒子とにより複合化されたアルミニウム合金よ
りなる複合材料について行われた摩耗試験の結果を示す
グラフ、第5図は種々の強化粒子と黒鉛粒子とにより複
合化されたアルミニウム合金よりなる複合材料について
行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、第6図は種々の
固体潤滑剤とアルミナ繊維とにより複合化されたアルミ
ニウム合金よりなる複合材料について行われた摩耗試験
の結果を示すグラフ、第7図は種々の固体潤滑剤と炭化
チタンとにより複合化されたアルミニウム合金よりなる
複合材料について行われた摩耗試験の結果を示すグラ
フ、第8図は種々の直径の強化繊維及び強化粒子と黒鉛
粒子とにより複合化されたアルミニウム合金よりなる複
合材料について行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、
第9図は種々の直径の固体潤滑剤とアルミナ繊維とによ
り複合化されたアルミニウム合金よりなる複合材料につ
いて行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、第10図及び
第11図は種々の体積率の炭化ケイ素ホイスカと黒鉛粒子
とにより複合化されたアルミニウム合金及び種々の体積
率の炭化タングステン粒子とBN粒子とにより複合化され
たアルミニウム合金よりなる複合材料について、それぞ
れ球状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼を相手材として行われた摩
耗試験の結果を示すグラフ、第12図及び第13図は種々の
体積率の黒鉛粒子とアルミナ繊維とにより複合化された
アルミニウム合金よりなる複合材料についてそれぞれ球
状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼を相手材として行われた摩耗試
験の結果を示すグラフ、第14図はアルミナ−シリカ繊維
と炭化ケイ素粒子と黒鉛粒子とにより複合化されたアル
ミニウム合金よりなる複合材料、及びアルミナ繊維とチ
タン酸カリウムホイスカとBN粒子とにより複合化された
アルミニウム合金よりなる複合材料について行われた摩
耗試験の結果を固体潤滑剤を含まない比較例としての複
合材料について行われた摩耗試験の結果と対比して示す
グラフである。 1……成形体,1′……複合材料,2a……強化繊維,2b……
BN粒子,3……鋳型,4……モールドキャビティ,5……溶
湯,6……プランジャ,7……凝固体
FIG. 1 is a perspective view showing a molded body composed of reinforcing fibers and BN particles that are uniformly mixed with each other, and FIG. 2 is a composite material produced by high pressure casting using the molded body shown in FIG. Fig. 3 is a perspective view showing a solidification body formed by high pressure casting in Fig. 2, Fig. 3 is an aluminum alloy compounded with various reinforcing fibers and BN particles. FIG. 5 is a graph showing the results of the wear test performed on the composite material, and FIG. 5 is a graph showing the results of the wear test performed on the composite material made of an aluminum alloy composited with various reinforcing particles and graphite particles. FIG. 6 is a graph showing the results of an abrasion test conducted on a composite material composed of an aluminum alloy composited with various solid lubricants and alumina fibers, and FIG. 7 is a composite with various solid lubricants and titanium carbide. FIG. 8 is a graph showing the results of wear tests performed on a composite material composed of a modified aluminum alloy, and FIG. 8 is a composite material composed of a reinforcing fiber having various diameters and an aluminum alloy composited with reinforcing particles and graphite particles. A graph showing the results of the wear test carried out,
FIG. 9 is a graph showing the results of an abrasion test conducted on a composite material made of an aluminum alloy composited with solid lubricants having various diameters and alumina fibers, and FIGS. 10 and 11 show various volume ratios. Of aluminum alloys composited with silicon carbide whiskers and graphite particles and composite materials composed of aluminum alloys composited with various volume fractions of tungsten carbide particles and BN particles are compared with spheroidal graphite cast iron and chromium steel, respectively. Graphs showing the results of the wear test performed as a material, FIG. 12 and FIG. 13 are spheroidal graphite cast iron and chromium, respectively, for composite materials composed of aluminum alloys composited with graphite particles of various volume ratios and alumina fibers. Fig. 14 is a graph showing the results of an abrasion test conducted with steel as a counter material, and Fig. 14 shows alumina-silica fibers, silicon carbide particles and black. The results of the wear test conducted on the composite material composed of the aluminum alloy composited with the particles, and the composite material composed of the aluminum alloy composited with the alumina fibers, the potassium titanate whiskers and the BN particles were compared with the solid lubricant. It is a graph shown in contrast with the result of the abrasion test performed about the composite material as a comparative example not including. 1 …… Molded body, 1 ′ …… Composite material, 2a …… Reinforcing fiber, 2b ……
BN particles, 3 …… mold, 4 …… mold cavity, 5 …… molten metal, 6 …… plunger, 7 …… solidified body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 淳夫 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−102824(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsushi Tanaka 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-53-102824 (JP, A)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】モース硬度が6以上であり直径が30μm以
下である短繊維、粒子、及びそれらの混合物よりなる群
より選択された体積率1〜40%の強化材と、モース硬度
が4.5以下であり直径が100μm以下である短繊維、粒
子、及びそれらの混合物よりなる群より選択された体積
率3〜50%の固体潤滑剤との実質的に均一な混合物によ
りマトリックス金属が複合化された金属基複合材料。
1. A reinforcing material having a volume fraction of 1 to 40% selected from the group consisting of short fibers, particles having a Mohs hardness of 6 or more and a diameter of 30 μm or less, and a mixture thereof, and a Mohs hardness of 4.5 or less. And a matrix metal was complexed by a substantially uniform mixture with a solid lubricant having a volume ratio of 3 to 50% selected from the group consisting of short fibers having a diameter of 100 μm or less, particles, and a mixture thereof. Metal matrix composite material.
【請求項2】特許請求の範囲第1項の金属基複合材料に
於て、前記マトリックス金属はアルミニウム、マグネシ
ウム、銅、亜鉛、スズ及びそれらの何れかを主成分とす
る合金よりなる群より選択された金属であることを特徴
とする金属基複合材料。
2. The metal-based composite material according to claim 1, wherein the matrix metal is selected from the group consisting of aluminum, magnesium, copper, zinc, tin, and alloys containing any of these as a main component. A metal-based composite material, which is a formed metal.
【請求項3】特許請求の範囲第1項又は第2項の金属基
複合材料に於て、前記固体潤滑剤は酸化物、硫化物、窒
化物、黒鉛、及びそれら混合物の何れかであることを特
徴とする金属基複合材料。
3. The metal-based composite material according to claim 1 or 2, wherein the solid lubricant is any of oxides, sulfides, nitrides, graphite, and mixtures thereof. A metal-based composite material characterized by:
【請求項4】特許請求の範囲第1項乃至第3項の何れか
の金属基複合材料に於て、前記強化材の直径は20μm以
下であり、前記固体潤滑剤のモース硬度及び直径はそれ
ぞれ4以下、50μm以下であることを特徴とする金属基
複合材料。
4. The metal-based composite material according to claim 1, wherein the reinforcing material has a diameter of 20 μm or less, and the solid lubricant has a Mohs hardness and a diameter, respectively. A metal-based composite material having a thickness of 4 or less and 50 μm or less.
【請求項5】特許請求の範囲第1項乃至第3項の何れか
の金属基複合材料に於て、前記強化材のモース硬度及び
直径はそれぞれ7以上、20μm以下であり、前記固体潤
滑剤のモース硬度、直径、体積率はそれぞれ3以下、50
μm以下、5〜40%であることを特徴とする金属基複合
材料。
5. The metal-based composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the Mohs hardness and the diameter of the reinforcing material are 7 or more and 20 μm or less, respectively, and the solid lubricant is used. Mohs hardness, diameter, volume ratio is 3 or less, 50
A metal-based composite material, which is 5 μm or less and 5 to 40%.
【請求項6】特許請求の範囲第5項の金属基複合材料に
於て、前記固体潤滑剤の体積率は10〜40%であることを
特徴とする金属基複合材料。
6. The metal-based composite material as claimed in claim 5, wherein the solid lubricant has a volume ratio of 10 to 40%.
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