JPH07310130A - Metallic composite material - Google Patents
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- JPH07310130A JPH07310130A JP7007676A JP767695A JPH07310130A JP H07310130 A JPH07310130 A JP H07310130A JP 7007676 A JP7007676 A JP 7007676A JP 767695 A JP767695 A JP 767695A JP H07310130 A JPH07310130 A JP H07310130A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属系複合材料に関
し、更に詳しくは、耐熱性、耐蝕性及び機械的特性に優
れた金属系複合材料に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal-based composite material, and more particularly to a metal-based composite material excellent in heat resistance, corrosion resistance and mechanical properties.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、宇宙・航空分野等に用いる材料として、耐熱性、機
械的特性に優れた材料が種々開発されており、その代表
的なものとして、金属マトリックス複合体(MMC)等
が提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, various materials having excellent heat resistance and mechanical properties have been developed as materials used in the fields of space and aeronautics, etc. Metal matrix composites (MMC) and the like have been proposed.
【0003】上記MMCとしては、例えば、下記の複
合体等が提案されている。 マトリックスとして、鋼、超耐熱合金又は耐熱共晶合
金に比べ、比強度、比弾性が大きく且つ耐蝕性にも優れ
ており、またAl合金に比べ、使用限界温度(例えば7
23K)が高いことから、Ti−6Al−4V等のα+
β型又はTi−15V−3Cr−3Sn−3Al等のβ
型等のチタン合金を用い、強化材として、繊芯が炭素繊
維で、その外側にCVD法によりSiCを蒸着してなる
SiC/C 複合繊維(例えば、Textron 社製のものが
最も広く使用されている)を用いて形成されてなる複合
体。As the MMC, for example, the following composites and the like have been proposed. As a matrix, it has a large specific strength and specific elasticity and is excellent in corrosion resistance as compared with steel, a super heat resistant alloy or a heat resistant eutectic alloy, and has a use limit temperature (for example, 7
23K) is high, α + such as Ti-6Al-4V
β type or β such as Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al
Using a titanium alloy such as a mold, as a reinforcing material, the fiber core is carbon fiber, and the SiC / C composite fiber formed by vapor-depositing SiC by the CVD method on the outside thereof (for example, the one made by Textron is most widely used). A complex formed by using
【0004】上記の複合体は、上記チタン合金に対
し、強化材として充分にその性能が発揮される上記Si
C/C繊維を用いているため、高性能を示すことが報告
されている〔日本複合材料学会誌Vol.17、No. 1(1
991)、24−31の中の頁25参照〕。例えば、上
記強化材として、炭素繊維(PAN系、ピッチ系)、A
l2 O3 繊維(Du Pont 社製、3M社製、住友化学社
製、他)、SiC繊維〔「ニカロン」商品名,日本カー
ボン(株)製〕、Si−Ti−C−O繊維〔「チラノ繊
維」商品名、宇部興産(株)製〕、Si−C−N系繊維
〔「HPZ繊維」商品名、ダウコーニング(株)製〕、
Si3 N4 繊維〔東燃(株)製〕等、他の全ての耐熱繊
維を用いた場合は、上記チタン合金との複合化の際に、
Ti合金と著しく反応する(Fiber によって程度は異な
る)ため、全く強化効果が得られないか、反応劣化が小
さくてもあまり補強効果が得られないので、上述の如
く、宇宙・航空分野に用いるには充分な性能を示すもの
ではない。The above-mentioned composite body has the above-mentioned Si which can sufficiently exhibit its performance as a reinforcing material against the above-mentioned titanium alloy.
Since C / C fiber is used, it has been reported to show high performance [Journal of Japan Society for Composite Materials Vol. 17, No. 1 (1
991), page 25 in 24-31]. For example, as the reinforcing material, carbon fiber (PAN-based, pitch-based), A
l 2 O 3 fiber (manufactured by Du Pont, 3M, Sumitomo Chemical Co., Ltd., etc.), SiC fiber [“Nicalon” trade name, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.], Si—Ti—C—O fiber [“ Tyranno fiber "product name, manufactured by Ube Industries, Ltd.], Si-CN fiber [" HPZ fiber "product name, manufactured by Dow Corning Co., Ltd.],
When using all other heat-resistant fibers such as Si 3 N 4 fiber (manufactured by Tonen Co., Ltd.), when composited with the above titanium alloy,
Since it reacts remarkably with Ti alloy (depending on the fiber), no reinforcement effect can be obtained at all, or even if the reaction deterioration is small, the reinforcement effect cannot be obtained so much. Does not show sufficient performance.
【0005】しかしながら、上記の複合体では、下記
(イ)又は(ロ)の欠点がある。 (イ)上記強化材における繊芯の炭素繊維とその外側の
SiCとで熱膨張係数が極端に異なるため、熱サイクル
疲労(低温−高温繰り返し)特性に著しく劣り、高温構
造部材における強化材としては信頼性の面で使用が難し
い。 (ロ)上記強化材をCVD法で作製するため高価格(1
00万円/kg以上)であり、価格を全く気にしない特殊
な軍事用途位にしか用いることができない。また、航空
機産業でも最近は価格が問題になっており、実用部材価
格としては、20〜30万円/kgが限度であることに鑑
みても上記強化材は実用的ではない。However, the above composite has the following defects (a) and (b). (A) Since the thermal expansion coefficient is extremely different between the core carbon fiber and the SiC outside the reinforcing material in the reinforcing material, the thermal cycle fatigue (low temperature-high temperature repeating) characteristics are remarkably inferior, and as a reinforcing material for a high temperature structural member. Difficult to use in terms of reliability. (B) High price (1
Since it is more than 1,000,000 yen / kg), it can only be used for special military applications where the price is not a concern at all. Further, the price has recently become a problem in the aircraft industry, and the practical material price is limited to 20 to 300,000 yen / kg, so that the above-mentioned reinforcing material is not practical.
【0006】また、上記MMCとしては、下記の複合
体も提案されている。 マトリックスとして、上記のチタン合金よりもさら
に高耐熱性であるTi 3 Al、TiAl、Nb3 Al等
の金属間化合物を用い、強化材として上記と同様に複
合化の際における反応劣化を考慮してSiC/C繊維を
用いて形成されてなる複合体。Further, as the MMC, the following composite
The body is also proposed. As a matrix, more
Highly heat resistant Ti 3Al, TiAl, Nb3Al, etc.
Using an intermetallic compound of
Taking into consideration the reaction deterioration during compounding, SiC / C fiber
A complex formed by using.
【0007】しかしながら、上記の複合体において
も、上記SiC/C繊維が複合体製造時に反応劣化する
問題があり、上記ほどの性能が発現されていないのが
現状である。However, even in the above-mentioned composite, there is a problem that the above-mentioned SiC / C fiber is deteriorated by reaction during the production of the composite, and at present the performance as described above is not exhibited.
【0008】また、上記MMCとしては、下記、等
も提案されている。 マトリックスとして、アルミニウム合金(A606
1、A2024、A1070等)を用い、強化材として
SiC/C繊維(Textron社製)〔日本複合材料学会誌 V
ol.17、No.1 (1991) 、24〜31中の25頁参照〕、Al2
O3 繊維(住友化学製)〔高分子新素材便覧、高分子学
会編(丸善)、P.463 (1989) 〕炭素繊維〔鉄の鋼、 V
ol.75、No.9 (1989) 、41〜48〕、あるいはSiC繊維
(ニカロン、日本カーボン(株)製)〔高分子新素材便
覧、高分子学会編(丸善)、P.472(1989) 〕を用いて形
成されてなる複合体。Further, the followings have been proposed as the MMC. As the matrix, aluminum alloy (A606
1, A2024, A1070, etc.) and SiC / C fiber (made by Textron) as a reinforcing material [Journal of Japan Society for Composite Materials V
ol. 17, No. 1 (1991), pages 25 to 24 to 31], Al 2
O 3 fiber (manufactured by Sumitomo Chemical) [Handbook of New Polymer Materials, edited by The Polymer Society of Japan (Maruzen), P.463 (1989)] Carbon fiber [iron steel, V
ol. 75, No. 9 (1989), 41-48] or SiC fiber (Nicalon, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.) [Handbook of New Polymer Materials, edited by The Polymer Society of Japan (Maruzen), P.472 (1989)]. A complex formed by using.
【0009】また、上記の複合体は、前述と同様に低
温においては高性能を示すものの、上記の複合体と同
様にやはり熱サイクル疲労特性に著しく劣るという問題
がある。Further, although the above-mentioned composite material exhibits high performance at a low temperature as described above, there is a problem that the thermal cycle fatigue property is remarkably inferior similarly to the above-mentioned composite material.
【0010】しかし、上記のSiC/C繊維を用いた
複合体は、前述と同様に低温での高強度は得られるもの
の、強化繊維が高価である点及び熱サイクル疲労特性に
著しく劣る点で問題があり、炭素繊維を用いた複合体
は、200℃以上の耐酸化性雰囲気に長時間耐えない
点、炭素繊維の導電特性のため耐腐食性に劣る点等で問
題があり、また、Al2 O3 繊維、SiC繊維を用いた
複合体は、マトリックスとして最も実用的なA6061
や、A2024等のアルミニウム合金を用いた場合に、
該アルミニウム合金と繊維とがMMC成形時に反応して
繊維が劣化するため、充分な補強効果が得られず、力学
的特性が複合則から計算した理論値にはるかに及ばない
という問題がある。However, the above-mentioned composite using SiC / C fibers has a problem in that, although high strength at low temperatures can be obtained as described above, the reinforcing fibers are expensive and the thermal cycle fatigue properties are significantly inferior. There is a complex with carbon fibers, that it does not withstand prolonged oxidation atmosphere above 200 ° C., there is a problem in that poor corrosion resistance and the like for the electrically conductive properties of the carbon fibers, also, Al 2 The composite using O 3 fiber and SiC fiber is the most practical A6061 matrix.
Or when using an aluminum alloy such as A2024,
Since the aluminum alloy and the fibers react with each other during MMC molding to deteriorate the fibers, there is a problem that a sufficient reinforcing effect cannot be obtained, and the mechanical properties are far below the theoretical value calculated from the complex rule.
【0011】マトリックスとしてマグネシウム合金
(ZE41、AZ91等)を用い、強化材としてSiC
/C繊維を用いて形成されてなる複合体〔日本複合材料
学会誌、 Vol.17、No.1 (1991) 、24〜31中の26頁〕。A magnesium alloy (ZE41, AZ91, etc.) is used as a matrix, and SiC is used as a reinforcing material.
/ C composites formed using C fibers [Journal of Japan Society for Composite Materials, Vol. 17, No. 1 (1991), pages 26-31 of 24-31].
【0012】なお、Al2 O3 繊維、SiC繊維等の他
の無機繊維とマグネシウム合金とを複合化したMMCも
提案されているが、該MMCでは、MMC製造時の繊維
とマグネシウム合金の反応が著しく、繊維が劣化するた
め、性能が十分発揮されないのが現状である。[0012] Although MMC in which other inorganic fibers such as Al 2 O 3 fibers and SiC fibers are compounded with magnesium alloy has been proposed, in the MMC, the reaction between the fiber and the magnesium alloy during the production of MMC is carried out. At present, the performance is not sufficiently exhibited because the fibers are significantly deteriorated.
【0013】即ち、従来提案されているMMCは、複合
体の製造時に強化材がマトリックスと反応すること、複
合体自身が熱サイクル疲労特性に劣ること、耐熱・耐酸
化性に劣ること等の弊害があるため、宇宙・航空分野に
おいて要求されている耐熱性、耐蝕性、機械的特性等を
満足しうるものではなく、上述の弊害がなく且つ充分に
耐熱性や機械的特性等を発揮しうるMMCの開発が望ま
れている。また、従来のMMCでは、強化材としての繊
維の含有率(Vf)が少ない場合には、該繊維をマトリ
ックスに対して均一な分散が困難となり、分散ムラが生
じやすく、得られる複合体に強度ムラが生じるため、こ
のような場合には強化材をオーバースペックで用いざる
を得ず、コストが高くなるという問題がある。また、上
記のVfが多い場合には、強化材同志が接してしまう場
合があり、得られる複合体において所望の機械的強度等
が得られない場合があるという問題がある。That is, the conventionally proposed MMC has the disadvantages that the reinforcing material reacts with the matrix during the production of the composite, that the composite itself is inferior in heat cycle fatigue characteristics, and that it is inferior in heat resistance and oxidation resistance. Therefore, it does not satisfy the heat resistance, corrosion resistance, mechanical properties, etc. required in the space and aviation field, and can exhibit sufficient heat resistance, mechanical properties, etc. without the above-mentioned adverse effects. Development of MMC is desired. Further, in the conventional MMC, when the content (Vf) of the fiber as the reinforcing material is low, it becomes difficult to uniformly disperse the fiber in the matrix, and dispersion unevenness easily occurs, resulting in strength of the obtained composite. Since unevenness occurs, in such a case, there is no choice but to use a reinforcing material in overspecification, which causes a problem of high cost. Further, when the above-mentioned Vf is large, there is a problem that the reinforcing materials may come into contact with each other, and the desired mechanical strength or the like may not be obtained in the obtained composite.
【0014】従って、本発明の目的は、耐熱性、耐蝕性
及び機械的特性に優れた金属系複合材料を提供すること
にある。Therefore, an object of the present invention is to provide a metal-based composite material having excellent heat resistance, corrosion resistance and mechanical properties.
【0015】本発明者らは、上記の問題を解決するため
に種々研究した結果、特定の複合化強化材を用いた金属
系複合材料が上記目的を達成しうることを知見した。As a result of various studies to solve the above problems, the present inventors have found that a metal-based composite material using a specific composite reinforcing material can achieve the above object.
【0016】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、複数の複合化強化材と各複合化強化材の間隙に存
在する金属又は金属間化合物とからなり、上記複合化強
化材が、多数の無機長繊維のフィラメントと、各フィラ
メントの間隙に存在するガラス及び/又はガラスセラミ
ックスとからなり、ワイヤー形状又はテープ形状を有す
ることを特徴とする金属系複合材料を提供するものであ
る。The present invention has been made based on the above findings, and comprises a plurality of composite reinforcing materials and a metal or intermetallic compound present in the gaps between the composite reinforcing materials. It is intended to provide a metal-based composite material comprising a large number of filaments of inorganic long fibers and glass and / or glass ceramics existing in the spaces between the filaments and having a wire shape or a tape shape.
【0017】以下、本発明の金属系複合材料について更
に詳細に説明する。本発明に用いられる複合化強化材
(以下、単に「強化材」という。)は、多数の無機長繊
維のフィラメントと、各フィラメントの間隙に存在する
ガラス及び/又はガラスセラミックスとからなり、特定
の形状を有する。The metal-based composite material of the present invention will be described in more detail below. The composite reinforcing material (hereinafter simply referred to as “reinforcing material”) used in the present invention is composed of a large number of filaments of inorganic long fibers and glass and / or glass ceramics present in the spaces between the filaments, Have a shape.
【0018】本発明において用いる上記無機長繊維とし
ては、ケイ素(Si)とチタン(Ti)及び/又はジル
コニウム(Zr)と炭素(C)と酸素(O)とからなる
無機長繊維等が挙げられ、具体的には、(a)実質的に
Siと、Ti及び/又はZrと、Cと、Oとからなる非
晶質、(b)上記非晶質並びに10000Å以下のβ−
SiCと、TiC及び/又はZrCとの結晶質の集合
体、若しくは(c)上記結晶質並びにその近傍に存在す
るSiOxと、TiOx及び/又はZrOx(0<x≦
2)とからなる非晶質の混合系である無機長繊維等が
好ましく挙げられる。ここで、上記(C)における「そ
の近傍」とは、好ましくは結晶質粒子からの距離が10
00Å以下の領域である。また、上記の具体的に例示し
た無機長繊維における元素組成は、Siが30〜80
wt%、Ti及び/又はZrが0.05〜8wt%、Cが1
5〜69wt%、Oが0.1〜20.0wt%であるのが好
ましい。Examples of the inorganic long fibers used in the present invention include inorganic long fibers composed of silicon (Si) and titanium (Ti) and / or zirconium (Zr), carbon (C) and oxygen (O). Specifically, (a) an amorphous material consisting essentially of Si, Ti and / or Zr, C, and O, (b) the amorphous material and β- of 10000 Å or less.
A crystalline aggregate of SiC and TiC and / or ZrC, or (c) SiOx and TiOx and / or ZrOx (0 <x ≦
Preferred are inorganic long fibers and the like which are an amorphous mixed system composed of 2) and. Here, the “vicinity” in the above (C) is preferably a distance of 10 from the crystalline particles.
This is an area below 00Å. The elemental composition of the above-exemplified inorganic long fibers has a Si content of 30 to 80.
wt%, Ti and / or Zr is 0.05 to 8 wt%, and C is 1
It is preferably 5 to 69 wt% and O is 0.1 to 20.0 wt%.
【0019】また、本発明において用いる上記無機長繊
維としては、ケイ素(Si)と炭素(C)とからなる無
機長繊維等が挙げられ、具体的には、(a)実質的にS
iと、Cとからなる非晶質、(b)10000Å以下の
β−SiCの結晶質、(c)上記非晶質及び上記結晶
質、若しくは(d)上記非晶質及び/又は上記結晶質
と、炭素の凝集体との混合系である無機長繊維等も好
ましく挙げられる。上記の具体的に例示した無機長繊維
における元素組成は、Siが30〜80wt%、Cが2
0〜70wt%、Hが2wt%以下であるのが好ましい。The inorganic long fibers used in the present invention include inorganic long fibers composed of silicon (Si) and carbon (C), and specifically, (a) substantially S.
i and C amorphous, (b) 10000 Å or less β-SiC crystalline, (c) the amorphous and crystalline, or (d) the amorphous and / or crystalline In addition, inorganic long fibers and the like, which are a mixed system of carbon agglomerates and the like, are also preferable. The elemental composition of the above-exemplified inorganic long fibers is 30 to 80 wt% for Si and 2 for C.
It is preferably 0 to 70 wt% and H is 2 wt% or less.
【0020】また、本発明において用いる上記無機長繊
維としては、ケイ素(Si)と炭素(C)と酸素(O)
とからなる無機長繊維等が挙げられ、具体的には、
(a)実質的にSiと、Cと、Oとからなる非晶質、又
は(b)10000Å以下のβ−SiCの結晶質の集合
体と、非晶質のSiO2 とからなる集合体である無機長
繊維等も好ましく挙げられる。上記の具体的に例示し
た無機長繊維における元素組成は、Siが30〜80
wt%、Cが10〜65wt%、Oが0.05〜25wt%、
Hが2wt%以下であるのが好ましい。The inorganic long fibers used in the present invention include silicon (Si), carbon (C) and oxygen (O).
Inorganic long fibers and the like consisting of, and the like, specifically,
(A) an amorphous body substantially consisting of Si, C, and O, or (b) an aggregate consisting of a crystalline aggregate of β-SiC of 10,000 Å or less and amorphous SiO 2. Some inorganic long fibers are also preferred. The elemental composition of the inorganic long fibers specifically exemplified above is such that Si is 30 to 80.
wt%, C is 10 to 65 wt%, O is 0.05 to 25 wt%,
It is preferable that H is 2 wt% or less.
【0021】また、本発明において用いる上記無機長繊
維としては、ケイ素(Si)と窒素(N)と酸素(O)
と炭素(C)と水素(H)と元素周期律表第II族〜第VI
II族の金属元素からなる群より選択される一種以上の金
属類(M)とからなる無機長繊維等が挙げられ、具体的
には、Siと、N、O、C、H及び元素周期律表第II族
〜第VIII族の金属元素からなる群より選択される一種以
上の金属類(M)とからなり、X線小角散乱強度比が1
°及び0.5°の何れにおいても1倍〜20倍である物
質である無機長繊維等も好ましく挙げられる。上記の
具体的に例示した無機長繊維における各元素の比率は
原子比で、N/Siが0.3〜3、O/Siが15以
下、C/Siが7以下、H/Siが1以下、M/Siが
5以下であるのが好ましい。The inorganic long fibers used in the present invention include silicon (Si), nitrogen (N) and oxygen (O).
And carbon (C) and hydrogen (H) and the Periodic Table of Elements Group II-VI
Inorganic long fibers and the like composed of one or more metals (M) selected from the group consisting of Group II metal elements are mentioned, and specifically, Si, N, O, C, H and the periodical element Table 1, which is composed of one or more metals (M) selected from the group consisting of Group II to Group VIII metal elements and has an X-ray small angle scattering intensity ratio of 1
Inorganic long fibers and the like, which are substances that are 1 to 20 times at both 0 ° and 0.5 °, are also preferable. The ratio of each element in the above-exemplified inorganic long fibers is atomic ratio, N / Si is 0.3 to 3, O / Si is 15 or less, C / Si is 7 or less, and H / Si is 1 or less. , M / Si is preferably 5 or less.
【0022】また、本発明において用いる上記無機長繊
維としては、(a)実質的にAlと、Siと、Bと、O
とからなるムライト、及び/又は(b)γ−及びη−ア
ルミナの微結晶と、非晶質のSiO2 との集合体である
無機長繊維等も好ましく挙げられる。The inorganic long fibers used in the present invention include (a) substantially Al, Si, B, and O.
Preference is also given to mullite composed of and / or (b) inorganic long fibers which are aggregates of fine crystals of γ- and η-alumina and amorphous SiO 2 .
【0023】また、上記無機長繊維は、繊維最表面層の
C組成が35〜100wt%、Si組成が0〜60wt%、
Ti組成が0〜4wt%、O組成が0〜19wt%であり、
該表面層から繊維内部へ20〜20000Åまでの範囲
内で、C、Si、Ti、O組成が連続的に変化する傾斜
組成構造を持つのが好ましい。該傾斜組成構造における
傾斜の割合は、組成が連続的に変化していれば直線的な
傾斜の割合の変化、曲線的な傾斜の割合の変化又はそれ
らが複合した傾斜の割合の変化でも良い。In the above-mentioned inorganic long fibers, the C composition of the outermost surface layer of the fiber is 35 to 100% by weight, the Si composition is 0 to 60% by weight,
Ti composition is 0 to 4 wt%, O composition is 0 to 19 wt%,
It is preferable to have a gradient composition structure in which the C, Si, Ti, and O compositions continuously change within the range of 20 to 20000Å from the surface layer to the inside of the fiber. The gradient ratio in the gradient composition structure may be a change in the linear gradient ratio, a change in the curvilinear gradient ratio, or a change in the gradient ratio in which they are combined as long as the composition changes continuously.
【0024】また、上記無機長繊維の上記フィラメント
の平均直径は5〜200μであるのが好ましく、本発明
の強化材における上記フィラメントの数は5〜6000
の範囲であるのが好ましい。また、上記フィラメントの
形状は、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状等が挙げられ
る。上記フィラメントは、上記無機長繊維を公知の方法
により成形する等して容易に得ることができる。また、
上記フィラメントの密度は、通常、1.9〜4.0g/
cm3 である。The average diameter of the filaments of the inorganic long fibers is preferably 5 to 200 μm, and the number of the filaments in the reinforcing material of the present invention is 5 to 6000.
The range is preferably. In addition, the shape of the filament may be cylindrical, cylindrical, prismatic, prismatic, or the like. The filament can be easily obtained by molding the inorganic long fiber by a known method. Also,
The density of the filament is usually 1.9 to 4.0 g /
It is cm 3 .
【0025】上記ガラスとしては、B2 O3 ・SiO2
系、MgO・CaO・Al2 O3 ・SiO2 系のガラス
等が好ましく挙げられる。上記ガラスセラミックスとし
ては、Li2 O・Al2 O3 ・MgO・SiO2・Nb
2 O5 系、MgO・Al2 O3 ・SiO2 系、BaO・
Al2 O3 ・SiO2 系、BaO・MgO・Al2 O3
・SiO2 系、CaO・Al2 O3 ・SiO2 系のガラ
スセラミックス等が好ましく挙げられる。また、上記ガ
ラス及びガラスセラミックスは、上記の系に、さらに第
II族金属酸化物、第III 族金属酸化物、第IV族金属酸化
物、及び/又は第V族金属酸化物を含有させることもで
きる。また、上記ガラス及びガラスセラミックスの密度
は、通常、2.0〜3.8g/cm3 である。Examples of the above glass include B 2 O 3 .SiO 2
Examples thereof include MgO, CaO, Al 2 O 3 and SiO 2 type glass. Examples of the glass ceramics include Li 2 O.Al 2 O 3 .MgO.SiO 2 .Nb
2 O 5 system, MgO ・ Al 2 O 3・ SiO 2 system, BaO ・
Al 2 O 3 · SiO 2 system, BaO · MgO · Al 2 O 3
Preferred examples include SiO 2 -based and CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 -based glass ceramics. In addition, the above-mentioned glass and glass-ceramics have
A group II metal oxide, a group III metal oxide, a group IV metal oxide, and / or a group V metal oxide can be contained. The density of the glass and glass-ceramics is usually 2.0 to 3.8 g / cm 3 .
【0026】また、上記ガラスセラミックスは、上記各
組成の非晶質部及び/又は主要な結晶層が Anorthite,
β−Spodumene, Cordierite, Barium Osumilite, Mulli
teあるいはCelsian 等の結晶質部からなるのが好まし
い。Further, in the above glass ceramics, the amorphous part and / or the main crystal layer of each composition described above are anorthite,
β-Spodumene, Cordierite, Barium Osumilite, Mulli
It is preferably composed of a crystalline part such as te or Celsian.
【0027】上記強化材における上記無機長繊維のフィ
ラメントの体積含有率とガラス及び/又はガラスセラミ
ックスの体積含有率とは、それぞれ20〜90vol%、8
0〜10vol%であるのが好ましい。The volume fraction of filaments of the inorganic long fibers and the volume fraction of glass and / or glass ceramics in the reinforcing material are 20 to 90 vol% and 8 respectively.
It is preferably 0 to 10 vol%.
【0028】また、上記強化材は、必要に応じて、上記
フィラメントと金属複合酸化物との界面に耐各種衝撃緩
和層を有しているのが好ましい。上記耐各種衝撃緩和層
は、炭素、炭化物、窒化物、ホウ化物セラミックスの少
なくとも1つ、具体的には、炭素、SiC、Si
3 N4 、TiB2 、TiN、TiC、BN、TiC・T
iN系等からなり、5〜20000Åの厚さを有してい
るのが好ましい。The reinforcing material preferably has various impact resistance layers at the interface between the filament and the metal composite oxide, if necessary. The various impact resistance layers are at least one of carbon, carbide, nitride and boride ceramics, specifically carbon, SiC, Si.
3 N 4 , TiB 2 , TiN, TiC, BN, TiC · T
It is preferably made of iN or the like and has a thickness of 5 to 20000Å.
【0029】上記耐各種衝撃緩和層の体積含有率は、1
0vol%以下であるのが好ましい。The volume content of each of the various impact-resistant layers is 1
It is preferably 0 vol% or less.
【0030】次いで、上記強化材を図1及び図2を参照
して説明する。ここで、図1は、上記強化材の1例を示
す一部透視斜視図であり、図2は、上記強化材の他の例
を示す一部透視斜視図である。Next, the reinforcing material will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a partially transparent perspective view showing an example of the reinforcing material, and FIG. 2 is a partially transparent perspective view showing another example of the reinforcing material.
【0031】図1に示す強化材10は、多数の円柱状の
無機長繊維のフィラメント1と、各フィラメント1の間
隙に存在するガラス及び/又はガラスセラミックス2と
からなり、ワイヤー形状を有する。The reinforcing material 10 shown in FIG. 1 comprises a large number of cylindrical filaments 1 of inorganic long fibers and glass and / or glass ceramics 2 present in the spaces between the filaments 1 and has a wire shape.
【0032】更に詳述すると、上記フィラメント1は集
合体となされており、該集合体における各フィラメント
1の間隙にガラス及び/又はガラスセラミックス2が存
在している。そして、該ガラス及び/又はガラスセラミ
ックス2により、上記強化材10自体の外形が形成され
て、上記のワイヤー形状になされている。More specifically, the filaments 1 are formed as an aggregate, and glass and / or glass ceramics 2 are present in the gap between the filaments 1 in the aggregate. Then, the glass and / or glass ceramic 2 forms the outer shape of the reinforcing material 10 itself to form the wire shape.
【0033】また、図2に示す強化材10Aは、多数の
円柱状の無機長繊維のフィラメント1Aと、各フィラメ
ント1Aの間隙に存在するガラス及び/又はガラスセラ
ミックス2Aとからなり、テープ形状を有する。The reinforcing material 10A shown in FIG. 2 comprises a large number of columnar filaments 1A of inorganic long fibers and glass and / or glass ceramics 2A existing in the gaps between the filaments 1A and has a tape shape. .
【0034】更に詳述すると、上記フィラメント1Aは
集合体となされており、該集合体における各フィラメン
ト1Aの間隙にガラス及び/又はガラスセラミックス2
Aが存在している。そして、該ガラス及び/又はガラス
セラミックス2Aにより、上記強化材10A自体の外形
が形成されて、上記のテープ形状になされている。More specifically, the filaments 1A are formed into an aggregate, and the glass and / or glass ceramics 2 are provided in the gaps between the filaments 1A in the aggregate.
A exists. The glass and / or glass ceramics 2A form the outer shape of the reinforcing material 10A itself to form the tape shape.
【0035】図1及び図2に示されるように、上記強化
材は、それ自体が無機繊維とガラス及び/又はガラスセ
ラミックスのマトリックスとからなる複合材料で構成さ
れており、その形状はワイヤー状又はテープ状である。As shown in FIGS. 1 and 2, the reinforcing material itself is composed of a composite material composed of inorganic fibers and a matrix of glass and / or glass ceramics, and the shape thereof is wire-like or It is a tape shape.
【0036】上記のワイヤー形状におけるワイヤー径
は、20μm〜5mmであるのが好ましく、また、上記の
テープ形状におけるテープ幅及びテープ高さは、それぞ
れ20μm〜10cm、10μm〜1cmであるのが好まし
い。The wire diameter in the above wire shape is preferably 20 μm to 5 mm, and the tape width and tape height in the above tape shape are preferably 20 μm to 10 cm and 10 μm to 1 cm, respectively.
【0037】次いで、上記強化材の製造方法について説
明する。上記強化材を調製するには、例えば、下記第1
〜第6工程を順次行う等して得ることができる。Next, a method of manufacturing the above reinforcing material will be described. To prepare the reinforcing material, for example, the following first
~ It can be obtained by sequentially performing the sixth step.
【0038】第1工程;無機長繊維の有機物サイジング
剤を除去する工程、 第2工程;第1工程で得られた有機物サイジング剤を除
去した無機長繊維を開繊する工程、 第3工程;第2工程で得られた開繊した無機長繊維を、
ガラス及び/又はガラスセラミックスを含有する水及び
/又は有機溶媒スラリー溶液内に通過させて、ガラスセ
ラミックスを無機長繊維に付着担持させる工程、 第4工程;第3工程で得られたガラスセラミックスを付
着担持させた無機長繊維を、スリット又はローラーを通
過させてワイヤー形状もしくはテープ形状に成形する工
程、 第5工程;第4工程で得られたワイヤー形状又はテープ
形状を有するガラス及び/又はガラスセラミックス付着
無機長繊維を連続焼成して、ガラス及び/又はガラスセ
ラミックスを溶融焼結する第5工程、 第6工程;第5工程で得られたガラス及び/又はガラス
セラミックスを溶融焼結した無機長繊維/ガラス及び/
又はガラスセラミックスを、更に焼成して、該溶融、焼
結した金属酸化物の一部又は全部を結晶化させて、連続
的に巻取る工程First step: removing organic sizing agent from inorganic long fibers, second step; opening inorganic long fibers from which organic sizing agent obtained in first step has been removed, third step; third step The opened inorganic long fibers obtained in two steps are
A step of passing glass ceramic and / or glass ceramic containing water and / or an organic solvent slurry solution to adhere and support the glass ceramic on the inorganic long fibers; 4th step; adhering the glass ceramic obtained in the 3rd step A step of passing the supported inorganic long fibers through a slit or a roller to form a wire shape or a tape shape, the fifth step; the wire-shaped or tape-shaped glass and / or glass-ceramic adhesion obtained in the fourth step Fifth Step, Sixth Step of Melting and Sintering Glass and / or Glass Ceramics by Continuously Firing Inorganic Long Fibers; Inorganic Long Fibers obtained by Melting and Sintering Glass and / or Glass Ceramics Obtained in Fifth Step / Glass and /
Alternatively, a step of further calcining the glass ceramics to crystallize a part or all of the melted and sintered metal oxide and continuously winding it.
【0039】ここで、上記第1工程で除去される上記記
有機物サイジング剤としては、ポリエチレンオキサイ
ド、酢酸ビニル等が挙げられる。また、上記第2工程に
おける開繊する方法としては、空気流を利用する方法等
が挙げられ、この際の空気流の速度は、1cm/秒〜10
0cm/秒、圧力は、0.1〜5kg/cm2 とするのが好ま
しい。Here, examples of the above-mentioned organic sizing agent removed in the first step include polyethylene oxide and vinyl acetate. In addition, as the method of opening the fibers in the second step, there may be mentioned a method of utilizing an air flow, and the velocity of the air flow at this time is 1 cm / sec to 10 cm / sec.
The pressure is preferably 0 cm / sec and the pressure is 0.1 to 5 kg / cm 2 .
【0040】また、上記第3工程において、ガラス及び
/又はガラスセラミックスの繊維への付着力を高めるた
めにスラリー溶液に繊維サイジング用バインダーを含有
させることもできる。この時用いる上記繊維サイジング
用バインダーとしては、ポリエチレンオキサイド、酢酸
ビニル等が挙げられる。また、上記水及び/又は有機溶
媒スラリー溶液における、ガラス及び/又はガラスセラ
ミックスの濃度は、1〜80wt%、また繊維サイジング
用バインダーの濃度は、0.1〜50wt%であるのが好
ましい。In the third step, a fiber sizing binder may be added to the slurry solution in order to enhance the adhesion of glass and / or glass ceramics to the fibers. Examples of the fiber sizing binder used at this time include polyethylene oxide and vinyl acetate. Further, the concentration of glass and / or glass ceramics in the water and / or organic solvent slurry solution is preferably 1 to 80 wt%, and the concentration of the binder for fiber sizing is preferably 0.1 to 50 wt%.
【0041】また、上記第4工程において用いるスリッ
トとしては、孔径20μm〜5mm、スリット幅8μm〜
1cmであるスリットが好ましく、ローラーとしては、ガ
ラス及び/又はガラスセラミックスのスラリーが付着し
にくい金属、プラスチック、ゴム又はセラミックスから
なるローラーが好ましく用いられる。そして、上記スリ
ットを用いた場合にはワイヤー形状あるいはテープ形状
の強化材が得られ、また上記ローラーを用いた場合には
テープ形状の強化材が得られる。The slit used in the fourth step has a hole diameter of 20 μm to 5 mm and a slit width of 8 μm.
A slit having a length of 1 cm is preferable, and as the roller, a roller made of metal, plastic, rubber or ceramics to which slurry of glass and / or glass ceramics is hard to adhere is preferably used. When the slit is used, a wire-shaped or tape-shaped reinforcing material is obtained, and when the roller is used, a tape-shaped reinforcing material is obtained.
【0042】また、上記第5工程における焼成温度は、
500〜1700℃とするのが好ましく、焼成時間は、
30秒〜3時間とするのが好ましい。また、上記第6工
程における焼成温度は、700〜1900℃とするのが
好ましく、焼成時間は、10分〜500時間とするのが
好ましい。The firing temperature in the fifth step is
The temperature is preferably 500 to 1700 ° C., and the firing time is
It is preferably 30 seconds to 3 hours. Further, the firing temperature in the sixth step is preferably 700 to 1900 ° C., and the firing time is preferably 10 minutes to 500 hours.
【0043】また、上記耐各種衝撃緩和層を有する強化
材を調製する場合には、上記第1工程で使用する無機長
繊維として、上述した耐各種衝撃緩和層で予め被覆され
た無機長繊維を用いることにより得ることができる。In the case of preparing a reinforcing material having the various impact resistance layers described above, the inorganic long fibers previously coated with the various impact resistance layers described above are used as the inorganic long fibers used in the first step. It can be obtained by using.
【0044】本発明の金属系複合材料に用いる上記金属
または金属間化合物は、本発明の金属系複合材料おいて
マトリックスを形成する成分であり、上記金属として
は、Ti−6Al−4V(α+β型)、Ti−15V−
3Cr−3Sn−3Al(β型)等のチタン合金、A6
061、A2024等のアルミニウム合金、AZ91、
ZE41等のマグネシウム合金等が挙げられ、また上記
金属間化合物としては、Ti3 AL、TiAl、Nb3
Al等の金属間化合物が挙げられる。そして、本発明に
おいては、特にTi3 AL、TiAl、Ti−6Al−
4V(α+β型)等のチタン合金が好ましく用いられ
る。The above-mentioned metal or intermetallic compound used in the metal-based composite material of the present invention is a component forming a matrix in the metal-based composite material of the present invention, and the metal is Ti-6Al-4V (α + β type). ), Ti-15V-
A titanium alloy such as 3Cr-3Sn-3Al (β type), A6
061, aluminum alloys such as A2024, AZ91,
Examples of the intermetallic compound include magnesium alloys such as ZE41. Ti 3 AL, TiAl, Nb 3
An intermetallic compound such as Al may be used. And in the present invention, particularly Ti 3 AL, TiAl, Ti-6Al-
A titanium alloy such as 4V (α + β type) is preferably used.
【0045】また、上記金属及び上記金属間化合物は、
粉体状、箔状、板状あるいは塊状のもので、一般に市販
されているもの、あるいは通常公知の方法により製造さ
れるもののいずれをも用いることができる。The above metal and intermetallic compound are
Any of powder, foil, plate or lump, which is generally commercially available or which is usually produced by a known method, can be used.
【0046】本発明の金属系複合材料における上記強化
材の体積含有率と、マトリックスである上記金属又は上
記金属間化合物の体積含有率とは、それぞれ20〜80
vol%、80〜20vol%であるのが好ましく、応用される
製品、部品の構造設計に基づく要求性能に併せて選択す
ることができる。また、上記強化材の密度は、1.9〜
4.0g/cm3であり、上記金属又は上記金属間化合物の
密度は、1.7〜7.3g/cm3である。The volume content of the reinforcing material in the metal-based composite material of the present invention and the volume content of the matrix metal or the intermetallic compound are each 20 to 80.
It is preferably vol% or 80 to 20 vol%, and can be selected in accordance with the required performance based on the structural design of the product or part to be applied. The density of the reinforcing material is 1.9 to
It is 4.0 g / cm 3 , and the density of the metal or the intermetallic compound is 1.7 to 7.3 g / cm 3 .
【0047】また、本発明の金属系複合材料における上
記強化材の強化形態(配向形態)としては、一方向強
化、0°、90°および種々角度の複合配向強化、少数
のフィラメント数で作成した細径の強化材により作製し
た平織、朱子織、スダレ織、三軸織、三次元織、ブレー
ド等の各種織物強化等の各種形態が採用される。Further, the reinforcing form (orientation form) of the reinforcing material in the metal-based composite material of the present invention was unidirectionally strengthened, 0 °, 90 ° and various angles of composite orientation strengthening, and made with a small number of filaments. Various forms such as plain weave, satin weave, woven fabric, triaxial weave, three-dimensional weave, and various woven fabric reinforcements such as blades, which are made of a reinforcing material having a small diameter, are adopted.
【0048】特に、本発明の金属系複合材料の特性を十
分に発揮させるため(宇宙・航空分野等の用途に用いる
場合)には、設計による要求性能に応じて上記の配合形
態を採用するのが好ましく、この際、上記強化材の体積
含有率と上記金属又は上記金属間化合物の体積含有率と
は、それぞれ、40〜70vol%、60〜30vol%とする
のが好ましい。In particular, in order to fully exhibit the characteristics of the metal-based composite material of the present invention (when it is used in the fields of space and aviation, etc.), the above-mentioned blending form is adopted according to the performance required by the design. In this case, the volume content of the reinforcing material and the volume content of the metal or the intermetallic compound are preferably 40 to 70 vol% and 60 to 30 vol%, respectively.
【0049】また、本発明の金属系複合材料は、必要に
応じて、上記強化材とマトリックスである上記金属また
は上記金属間化合物との界面に耐各種衝撃緩和層を有し
ているのが好ましい。上記耐各種衝撃緩和層は、炭素、
炭化物、酸化物、窒化物、ホウ化物、セラミックス、金
属の少なくとも一つ、具体的には炭素、SiC、ZrO
2 、Si3 N 4 、BN、TiN、TiC、TiB2 、T
a、Zr、Hf等からなり、5〜10000Åの厚さを
有しているのが好ましい。上記耐各種衝撃緩和層の体積
含有率は、10vol%以下であるのが好ましい。The metal-based composite material of the present invention is necessary.
Depending on the reinforcing material and the matrix metal or
Has various shock-resistant layers at the interface with the above intermetallic compounds.
Is preferred. The various impact resistance layers are carbon,
Carbides, oxides, nitrides, borides, ceramics, gold
At least one of the genus, specifically carbon, SiC, ZrO
2, Si3N Four, BN, TiN, TiC, TiB2, T
It consists of a, Zr, Hf, etc. and has a thickness of 5 to 10000Å
It is preferable to have. Volume of each of the above shock resistant layers
The content is preferably 10 vol% or less.
【0050】本発明の金属系複合材料を調製するには、
上記強化材と上記金属又は金属間化合物とを用いて、通
常公知の方法により得ることができ、特に制限されない
が、具体的には、プラズマ溶射−ホットプレス法、プラ
ズマ溶射−拡散接合法、スクイズキャスト法、ダイキャ
スト法、粉末凝固法、溶浸法等が挙げられる。また、上
記耐各種衝撃緩和層を有する金属系複合材料を調整する
場合には、使用する強化材として、上述した耐各種衝撃
緩和層で予め被覆された強化材を用いることにより得る
ことができる。To prepare the metal-based composite material of the present invention,
Using the reinforcing material and the metal or intermetallic compound, it can be obtained by a generally known method, and is not particularly limited, but specifically, plasma spraying-hot pressing method, plasma spraying-diffusion bonding method, squeeze. Casting method, die casting method, powder coagulation method, infiltration method and the like can be mentioned. In addition, in the case of preparing a metal-based composite material having the above various impact resistance layers, it can be obtained by using a reinforcement material previously coated with the above various impact resistance layers as a reinforcing material to be used.
【0051】[0051]
【実施例】以下、本発明の金属系複合材料について、実
施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに
限定されるものではない。EXAMPLES The metal-based composite material of the present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
【0052】〔製造例1〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記第1〜第6工程を順次行って、ガラス
セラミックスであるバリウムオスミライト微結晶を一部
含む非晶質BaO・MgO・Al2 O3 ・SiO2 が1
0vol%、無機長繊維が90vol%のワイヤー形状を有する
先進複合材料用複合化強化材を得た。[Manufacturing Example 1] Using the filaments of the following inorganic long fibers, the following first to sixth steps were sequentially performed, and amorphous BaO.MgO. Al 2 O 3 · SiO 2 is 1
A composite reinforcing material for an advanced composite material having a wire shape of 0 vol% and inorganic long fibers of 90 vol% was obtained.
【0053】無機長繊維;Si、Ti、C、Oからな
り、内部の元素組成が、Si:50wt%、Ti:2wt
%、C:30wt%、O:18wt%、最表層の元素組成が
Si:0wt%、Ti:0wt%、C:100wt%、O:0
wt%であり、最表面層から内部へ700Åの範囲までS
i、Ti、C、O組成が最表面層組成から内部元素組成
へ連続的に変化する傾斜組成構造をもち、繊維径が11
μm、0.5〜1wt%のポリエチレンオキサイドでサイ
ジングが施されている1600フィラメント/ヤーンの
繊維束からなる非晶質の無機長繊維のフィラメントの集
合体Inorganic long fiber: made of Si, Ti, C and O, and the internal elemental composition is Si: 50 wt%, Ti: 2 wt
%, C: 30 wt%, O: 18 wt%, elemental composition of the outermost layer is Si: 0 wt%, Ti: 0 wt%, C: 100 wt%, O: 0
wt%, S from the outermost layer to the inside of 700 Å
It has a graded composition structure in which the composition of i, Ti, C and O continuously changes from the composition of the outermost surface layer to the internal elemental composition, and the fiber diameter is 11
Aggregate of filaments of amorphous inorganic long fibers consisting of 1600 filament / yarn fiber bundles sized with 0.5 to 1 wt% polyethylene oxide
【0054】第1工程;空気中350℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第2工程;空気流で開繊したのち、 第3工程;超音波分散したBaO・MgO・Al2 O3
・SiO2 (ガラスセラミックス)微粉末スラリー溶液
(繊維サイキング剤としてポリエチレンオキサイドを1
0vol%含有)中を通過させて上記ガラスセラミックスを
繊維に付着させた。 第4工程;引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイヤー状に成形し、 第5工程;1000℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第6工程;さらに1200℃窒素中で連続熱処理して得
られたワイヤー形状の先進複合材料用複合化強化材の1
200℃空気中での引っ張り試験結果では、引っ張り強
度2.5GPa、破断伸度0.20%であった。First step; continuous treatment in air at 350 ° C. to remove the sizing agent; second step; after opening by air flow, third step: ultrasonically dispersed BaO.MgO.Al 2 O 3
・ SiO 2 (glass ceramics) fine powder slurry solution (1 polyethylene oxide as fiber cycling agent
The glass-ceramics were adhered to the fibers by passing through the glass ceramics. 4th step; subsequently, the fibers to which the above glass ceramics are adhered are passed through a slit to be formed into a wire shape, and 5th step: Continuous heat treatment is performed in nitrogen at 1000 ° C. to melt and sinter the adhered glass ceramics. After that, the sixth step: 1 of the wire-shaped composite reinforcing material for advanced composite material obtained by continuous heat treatment in 1200 ° C. nitrogen.
As a result of a tensile test in air at 200 ° C., the tensile strength was 2.5 GPa and the breaking elongation was 0.20%.
【0055】〔製造例2〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記第1〜第6工程を順次行って、β−Sp
odumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセラミ
ックスが60vol%、該繊維が40vol%のテープ形状を有
する先進複合材料用複合化強化材を得た。[Production Example 2] Using the filaments of the following inorganic long fibers, the following 1st to 6th steps were sequentially carried out to obtain β-Sp.
Oddumene A composite reinforcing material for an advanced composite material having a tape shape of 60 vol% of the following glass-ceramic and 40 vol% of the fiber, which is amorphous containing a part of fine crystals, was obtained.
【0056】無機長繊維; Si、Ti、C、Oからな
る非晶質及び20Åのβ−SiC、TiC超微粒子から
なり、内部の元素組成が、Si:54wt%、Ti:2wt
%、C:32wt%、O:12wt%、最表面層の元素組成
がSi:42wt%、Ti:3wt%、C:47wt%、O:
8wt%であり、最表面層から内部へ80Åの範囲までS
i、Ti、C、O組成が最表面元素組成から内部元素組
成へ連続的に変化する傾斜組成をもち、さらに該最表面
層の上に、化学蒸着法(CVD法)で付与された厚さ8
000ÅのBN耐各種衝撃緩和層を有する、繊維径が1
1μm、0.5〜1wt%のエポキシ樹脂でサイジングが
施されている3200フィラメント/ヤーンの繊維束か
らなる無機長繊維のフィラメントの集合体。Inorganic long fiber: Amorphous composed of Si, Ti, C, O and ultrafine particles of β-SiC, TiC of 20Å, and internal elemental composition of Si: 54 wt%, Ti: 2 wt
%, C: 32 wt%, O: 12 wt%, elemental composition of the outermost surface layer is Si: 42 wt%, Ti: 3 wt%, C: 47 wt%, O:
8wt%, S from the outermost layer to the inside of 80Å
i, Ti, C, O has a graded composition in which the composition of the outermost surface element changes continuously from the composition of the innermost element, and the thickness applied on the outermost surface layer by a chemical vapor deposition method (CVD method) 8
000Å BN with various impact-resistant layers, fiber diameter is 1
An aggregate of filaments of inorganic long fibers composed of a fiber bundle of 3200 filaments / yarn, which is sized with an epoxy resin of 1 μm and 0.5 to 1 wt%.
【0057】第1工程;空気中400℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第2工程;開繊(製造例1と同様に行った)した後、 第3工程;超音波分散したZrO2 を微量含有するLi
2 O・Al2 O3 ・MgO・SiO2 ・Nb2 O5 (ガ
ラスセラミックス)微粉末スラリー溶液(繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを10%含有)中を
通過させて上記ガラスセラミックスを遷移に付着させ
た。 第4工程;引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して10mm幅のテープ状に成
形し、 第5工程;950℃で溶融・焼結した後、 第6工程;1100℃で溶融焼結、連続熱処理をした。First step: continuous treatment in air at 400 ° C. to remove the sizing agent, second step: after opening (performed in the same manner as in Production Example 1), third step: ultrasonically dispersed ZrO Li containing a small amount of 2
2 O ・ Al 2 O 3・ MgO ・ SiO 2・ Nb 2 O 5 (glass ceramics) fine powder slurry solution (containing 10% polyethylene oxide as a fiber sizing agent) is passed through to adhere the glass ceramics to the transition. It was 4th step; subsequently, the above-mentioned glass-ceramic-attached fibers are passed through a roller to form a tape having a width of 10 mm, 5th step: after melting and sintering at 950 ° C., 6th step; melting and firing at 1100 ° C. Bonding and continuous heat treatment were performed.
【0058】得られたテープ形状の先進複合材料用複合
化強化材の室温での引張り試験結果は、引張り強度が、
1.4GPa、破断伸度が、0.35%であった。The tensile test results at room temperature of the obtained tape-shaped composite reinforcing material for advanced composite material show that the tensile strength is
It was 1.4 GPa and the elongation at break was 0.35%.
【0059】〔製造例3〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記1〜第5工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるAnorthite 微結晶を一部含む非晶質Ca
O・MgO・Al 2 O3 ・SiO2 が10vol%、無機長
繊維が90vol%のワイヤー形状を有する複合化強化材を
得た。[Production Example 3] The filament of the following inorganic long fibers
The glass cell by sequentially performing the following steps 1 to 5
Amorphous Ca that contains some anorthite microcrystals that are lamic
O ・ MgO ・ Al 2O3・ SiO2Is 10 vol%, inorganic length
A composite reinforcement material with a wire shape of 90 vol% fiber
Obtained.
【0060】無機長繊維;Si、C、O及びHからな
り、内部の元素組成が、Si;58.3wt%、C;3
0.4wt%、O;11.1wt%、H;0.2wt%であ
り、500Å以下のβ−SiCの結晶質の集合体と非晶
質のSiO2 とからなる集合体からなる、繊維径が14
μmで、表面に130nmの炭素コーティングがされ、
0.5〜1wt%のポリビニルアルコールでサイジングが
施されている500フィラメント/ヤーンの繊維束から
なる無機長繊維のフィラメントの集合体。Inorganic long fiber: Si, C, O and H, the internal elemental composition is Si: 58.3 wt%, C: 3
A fiber diameter of 0.4 wt%, O; 11.1 wt%, H: 0.2 wt%, and an aggregate composed of β-SiC crystalline aggregates of 500 Å or less and amorphous SiO 2. Is 14
μm, 130 nm carbon coating on the surface,
An aggregate of filaments of inorganic long fibers consisting of a fiber bundle of 500 filaments / yarn sized with 0.5 to 1 wt% of polyvinyl alcohol.
【0061】第1工程;空気中600℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第2工程;超音波分散したCaO・MgO・Al2 O3
・SiO2 (ガラスセラミックス)微粉末スラリー溶液
(繊維サイジング剤としてポリエチレンオキサイドを1
0wt%含有)を通過させて上記ガラスセラミックスを繊
維に付着させた。 第3工程;引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイアー状に成形し、 第4工程;1100℃窒素中で連続処理して、付着した
前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第5工程;さらに1300℃窒素中で連続熱処理した。First step: continuous treatment in air at 600 ° C. to remove the sizing agent, second step: ultrasonically dispersed CaO.MgO.Al 2 O 3
・ SiO 2 (glass ceramics) fine powder slurry solution (1 polyethylene oxide as a fiber sizing agent)
The glass-ceramics described above were attached to the fibers by passing through the glass fiber. Third step; subsequently, the fiber to which the above glass ceramic is attached is passed through a slit to be formed into a wire shape, and fourth step: 1100 ° C. is continuously treated in nitrogen to melt and sinter the attached glass ceramic. After that, the fifth step; further, continuous heat treatment was performed in nitrogen at 1300 ° C.
【0062】得られたワイヤー形状の複合化強化材の1
200℃空気中での引っ張り試験結果では、引っ張り強
度2.2GPa、破断伸度が0.17%であった。1 of the obtained wire-shaped composite reinforcing material
As a result of a tensile test in air at 200 ° C., the tensile strength was 2.2 GPa and the breaking elongation was 0.17%.
【0063】〔製造例4〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記1〜第5工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが60vol%、該繊維が40vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。[Manufacturing Example 4] Using the filaments of the following inorganic long fibers, glass β
-Spodumene A composite reinforcing material having a tape shape of 60 vol% of the following glass ceramics of amorphous containing a part of microcrystals and 40 vol% of the fiber was obtained.
【0064】無機長繊維;Si、C、O及びHからな
り、内部の元素組成が、Si;58.3wt%、C;3
0.4wt%、O;11.1wt%、H;0.2wt%であ
り、1000Å以下のβ−SiCの結晶質の集合体と非
晶質のSiO2 とからなる集合体からなる、繊維径が1
2〜14μmで、表面に130nmの炭素コーティング
がされ、0.5〜1wt%のポリビニルアルコールでサイ
ジングが施されている500フィラメント/ヤーンの繊
維束からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。Inorganic long fiber: Si, C, O and H, and the internal elemental composition is Si: 58.3 wt%, C: 3
A fiber diameter of 0.4 wt%, O; 11.1 wt%, H: 0.2 wt%, and an aggregate composed of β-SiC crystalline aggregates of 1000 Å or less and amorphous SiO 2. Is 1
An aggregate of filaments of inorganic long fibers consisting of a fiber bundle of 500 filaments / yarn having a carbon coating of 2 to 14 μm, a carbon coating of 130 nm on the surface, and sizing with polyvinyl alcohol of 0.5 to 1 wt%.
【0065】第1工程;空気中400℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、。 第2工程;超音波分散したZrO2 を微量含有するLi
2 O・MgO・Al2O3 ・SiO2 ・Nb2 O5 (ガ
ラスセラミックス)微粉末スラリー溶液(繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを10wt%含有)中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第3工程;引き続き上記のガスセラミックスが付着され
た繊維をローラー上を通して10mm幅のテープ状に成形
し、 第4工程;950℃で溶融・焼結した後、 第5工程;1100℃で溶融焼結、連続熱処理した。 得られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り
試験結果は、引っ張り強度が1.2GPa、破断伸度が
0.30%であった。First step: continuous treatment at 400 ° C. in air to remove the sizing agent, Second step: Li containing a trace amount of ZrO 2 ultrasonically dispersed
2 O ・ MgO ・ Al 2 O 3・ SiO 2・ Nb 2 O 5 (glass ceramics) Fine powder slurry solution (containing 10 wt% polyethylene oxide as a fiber sizing agent) is passed through to adhere the glass ceramics to the fibers. It was 3rd step: Continuously, the fiber to which the above-mentioned gas ceramics is adhered is passed through a roller to form a tape having a width of 10 mm, and 4th step: after melting and sintering at 950 ° C, 5th step; melting and firing at 1100 ° C. Bonding and continuous heat treatment. The tensile test results at room temperature of the obtained tape-shaped composite reinforcing material were a tensile strength of 1.2 GPa and a breaking elongation of 0.30%.
【0066】〔製造例5〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記1〜第5工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるCordieriteを一部含む非晶質MgO・A
l2 O3 ・SiO 2 が10vol%、無機長繊維が90vol%
のワイヤー形状を有する複合化強化材を得た。[Production Example 5] The following filaments of inorganic long fibers
The glass cell by sequentially performing the following steps 1 to 5
Amorphous MgO · A that partially contains the cordierite that is a lamic
l2O3・ SiO 2Is 10 vol%, inorganic long fiber is 90 vol%
A composite reinforcing material having a wire shape was obtained.
【0067】無機長繊維;Si、N、C、O、Hからな
り、内部の元素組成が、Si;59.2wt%、N;3
7.5wt%、C;1.5wt%、O;1.5wt%、H;
0.3wt%であり、主に2000Å以下のSi3 N4 の
微結晶質の集合体からなる、繊維径が10〜20μm
で、0.5〜1wt%のポリビニルアルコールでサイジン
グが施されている200フィラメント/ヤーンの繊維束
からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。Inorganic long fibers: Si, N, C, O, and H, and the internal elemental composition is Si: 59.2 wt%, N: 3
7.5 wt%, C; 1.5 wt%, O; 1.5 wt%, H;
The fiber diameter is 10 to 20 μm, which is 0.3 wt% and mainly consists of a microcrystalline aggregate of Si 3 N 4 of 2000 Å or less.
And an aggregate of filaments of inorganic long fibers consisting of a fiber bundle of 200 filaments / yarn, which is sized with 0.5 to 1 wt% of polyvinyl alcohol.
【0068】第1工程;空気中600℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第2工程;超音波分散したMgO・Al2 O3 ・SiO
2 (ガラスセラミックス)微粉末スラリー溶液(繊維サ
イジング剤としてポリエチレンオキサイドを10wt%含
有)を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着
させた。 第3工程;引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイアー状に成形し、 第4工程;1100℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第5工程;さらに1300℃窒素中で連続熱処理した。 得られたワイヤー形状の複合化強化材の1200℃空気
中での引っ張り試験結果では、引っ張り強度1.7GP
a、破断伸度が0.16%であった。First step: continuous treatment in air at 600 ° C. to remove the sizing agent, second step: ultrasonically dispersed MgO.Al 2 O 3 .SiO.
2 (Glass ceramics) A fine powder slurry solution (containing 10 wt% of polyethylene oxide as a fiber sizing agent) was passed through to adhere the above glass ceramics to the fibers. Third step; subsequently, the fibers to which the above glass ceramics are adhered are passed through a slit to be formed into a wire shape, and fourth step: 1100 ° C. is continuously heat treated in nitrogen to melt and sinter the adhered glass ceramics. After that, the fifth step; further, continuous heat treatment was performed in nitrogen at 1300 ° C. The tensile test result of the obtained wire-shaped composite reinforcing material in air at 1200 ° C. shows a tensile strength of 1.7 GP.
a, the breaking elongation was 0.16%.
【0069】〔製造例6〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記1〜第5工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが60vol%、該繊維が40vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。[Production Example 6] Using the filaments of the following inorganic long fibers, the following steps 1 to 5 were sequentially carried out to obtain glass β
-Spodumene A composite reinforcing material having a tape shape of 60 vol% of the following glass ceramics of amorphous containing a part of microcrystals and 40 vol% of the fiber was obtained.
【0070】無機長繊維;Si、N、C、O、Hからな
り、内部の元素組成が、Si;59.2wt%、N;3
7.5wt%、C;1.5wt%、O;1.5wt%、H;
0.3wt%であり、主に2000Å以下のSi3 N4 の
微結晶質の集合体からなる、繊維径が10〜20μm
で、0.5〜1wt%のポリビニルアルコールでサイジン
グが施されている200フィラメント/ヤーンの繊維束
からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。Inorganic long fiber: Si, N, C, O, H, and the internal elemental composition is Si: 59.2 wt%, N: 3
7.5 wt%, C; 1.5 wt%, O; 1.5 wt%, H;
The fiber diameter is 10 to 20 μm, which is 0.3 wt% and mainly consists of a microcrystalline aggregate of Si 3 N 4 of 2000 Å or less.
And an aggregate of filaments of inorganic long fibers consisting of a fiber bundle of 200 filaments / yarn, which is sized with 0.5 to 1 wt% of polyvinyl alcohol.
【0071】第1工程;空気中600℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第2工程;超音波分散したZrO2 を微量含有するLi
2 O・MgO・Al2O3 ・SiO2 ・Nb2 O5 (ガ
ラスセラミックス)微粉末スラリー溶液(繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを10wt%含有)中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第3工程;引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して10mm幅のテープ状に成
形し、 第4工程;950℃で溶融・焼結した後、 第5工程;1100℃で溶融焼結、連続熱処理した。 得られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り
試験結果は、引っ張り強度が1.0GPa、破断伸度が
0.29%であった。First step: continuous treatment in air at 600 ° C. to remove the sizing agent, second step: ultrasonically dispersed Li containing a small amount of ZrO 2.
2 O ・ MgO ・ Al 2 O 3・ SiO 2・ Nb 2 O 5 (glass ceramics) Fine powder slurry solution (containing 10 wt% polyethylene oxide as a fiber sizing agent) is passed through to adhere the glass ceramics to the fibers. It was Third step; subsequently, the above-mentioned glass-ceramic-attached fiber is passed through a roller to form a tape having a width of 10 mm, and the fourth step: after melting and sintering at 950 ° C., the fifth step; melting and firing at 1100 ° C. Bonding and continuous heat treatment. The tensile test result at room temperature of the obtained tape-shaped composite reinforcing material was that the tensile strength was 1.0 GPa and the breaking elongation was 0.29%.
【0072】〔製造例7〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記1〜第5工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるバリウムオスミライトを一部含む非晶質
BaO・MgO・Al2 O3 ・SiO2 が10vol%、無
機長繊維が90vol%のワイヤー形状を有する複合化強化
材を得た。[Manufacturing Example 7] Amorphous BaO.MgO.Al 2 O containing a part of barium osmilite, which is a glass ceramic, is used by sequentially performing the following 1 to 5 steps using the filaments of the following inorganic long fibers. A composite reinforcing material having a wire shape with 10 vol% of 3 · SiO 2 and 90 vol% of inorganic long fibers was obtained.
【0073】無機長繊維;Al、Si、B、Oからな
り、内部の元素組成が、Al;37.1wt%、Si;1
8.1wt%、B;0.6wt%、O;44.2wt%であ
り、ムライトの微結晶体の集合体と非晶質のSiO2 と
からなる集合体からなる、繊維径が10〜20μmで、
表面に100nmのBNコーティングがされ、0.5〜
1wt%のポリビニルアルコールでサイジングが施されて
いる1800フィラメント/ヤーンの繊維束からなる無
機長繊維のフィラメントの集合体。Inorganic long fiber: made of Al, Si, B and O, the internal elemental composition is Al: 37.1 wt%, Si; 1
8.1 wt%, B: 0.6 wt%, O: 44.2 wt%, and a fiber diameter of 10 to 20 μm, which is composed of an aggregate of mullite microcrystals and an amorphous SiO 2. so,
BN coating of 100 nm is applied on the surface,
An aggregate of filaments of inorganic long fibers consisting of 1800 filament / yarn fiber bundles sized with 1 wt% of polyvinyl alcohol.
【0074】第1工程;空気中600℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第2工程;超音波分散したBaO・MgO・Al2 O3
・SiO2 (ガラスセラミックス)微粉末スラリー溶液
(繊維サイジング剤としてポリエチレンオキサイドを1
0wt%含有)を通過させて上記ガラスセラミックスを繊
維に付着させた。 第3工程;引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイヤー状に成形し、 第4工程;1100℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第5工程;さらに1300℃窒素中で連続熱処理した。
得られたワイヤー形状の複合化強化材の1200℃空気
中での引っ張り試験結果では、引っ張り強度1.3GP
a、破断伸度が0.10%であった。First step: continuous treatment in air at 600 ° C. to remove the sizing agent, second step: ultrasonically dispersed BaO.MgO.Al 2 O 3
・ SiO 2 (glass ceramics) fine powder slurry solution (1 polyethylene oxide as a fiber sizing agent)
The glass-ceramics described above were attached to the fibers by passing through the glass fiber. Third step; subsequently, the fibers to which the above glass ceramics are adhered are passed through a slit to be formed into a wire shape, and fourth step: 1100 ° C. is continuously heat treated in nitrogen to melt and sinter the adhered glass ceramics. After that, the fifth step; further, continuous heat treatment was performed in nitrogen at 1300 ° C.
The tensile test result of the obtained wire-shaped composite reinforcing material in air at 1200 ° C. shows a tensile strength of 1.3 GP.
a, the elongation at break was 0.10%.
【0075】〔製造例8〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記1〜第5工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが60vol%、該繊維が40vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。[Manufacturing Example 8] Using the filaments of the following inorganic long fibers, the following steps 1 to 5 were sequentially carried out to obtain glass β
-Spodumene A composite reinforcing material having a tape shape of 60 vol% of the following glass ceramics of amorphous containing a part of microcrystals and 40 vol% of the fiber was obtained.
【0076】無機長繊維;Al、Si、B、Oからな
り、内部の元素組成が、Al:37.1wt%、Si;1
8.1wt%、B;0.6wt%、O;44.2wt%であ
り、γ−あるいはη−アルミナの微結晶質の集合体と非
晶質のSiO2 とからなる集合体からなる、繊維径が1
0〜20μmで、表面に100nmのBNコーティング
がされ、0.5〜1wt%のポリビニルアルコールでサイ
ジングが施されている1800フィラメント/ヤーンの
繊維束からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。Inorganic long fiber: made of Al, Si, B, O, the internal elemental composition is Al: 37.1 wt%, Si; 1
Fiber of 8.1 wt%, B: 0.6 wt%, O: 44.2 wt%, comprising a fine crystalline aggregate of γ- or η-alumina and an aggregate of amorphous SiO 2. Diameter is 1
An aggregate of filaments of inorganic long fibers consisting of a fiber bundle of 1800 filaments / yarn having a BN coating of 0 to 20 μm and a surface of 100 nm and sized with 0.5 to 1 wt% of polyvinyl alcohol.
【0077】第1工程;空気中600℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第2工程;超音波分散したZrO2 を微量含有するLi
2 O・MgO・Al2O3 ・SiO2 ・Nb2 O5 (ガ
ラスセラミックス)微粉末スラリー溶液(繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを10wt%含有)中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第3工程;引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して10mm幅のテープ状に成
形し、 第4工程;950℃で溶融・焼結した後、 第5工程;1100℃で溶融焼結、連続熱処理した。得
られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り試
験結果は、引っ張り強度が0.7GPa、破断伸度が
0.18%であった。First step: continuous treatment in air at 600 ° C. to remove the sizing agent, second step: ultrasonically dispersed Li containing a small amount of ZrO 2.
2 O ・ MgO ・ Al 2 O 3・ SiO 2・ Nb 2 O 5 (glass ceramics) Fine powder slurry solution (containing 10 wt% polyethylene oxide as a fiber sizing agent) is passed through to adhere the glass ceramics to the fibers. It was Third step; subsequently, the above-mentioned glass-ceramic-attached fiber is passed through a roller to form a tape having a width of 10 mm, and the fourth step: after melting and sintering at 950 ° C., the fifth step; melting and firing at 1100 ° C. Bonding and continuous heat treatment. The tensile test result at room temperature of the obtained tape-shaped composite reinforcing material was that the tensile strength was 0.7 GPa and the breaking elongation was 0.18%.
【0078】〔実施例1〕製造例1で製造したワイヤー
形状を有する先進複合材料用複合化強化材を、90mmの
長さに切断し、アルミ箔を貼り付けたカーボン板の上
に、一方向に引き揃えて幅50mmになるように装着し
た。この一方向に引き揃えたワイヤー形状の強化材上及
び間隙に、粒径90〜150μmのTiAl(金属間化
合物)アトマイズ粉を、20Torr、アルゴン雰囲気下で
真空プラズマスプレー法により蒸着させて、ワイヤー形
状の複合化強化材65vol%、TiAl35vol%の複合化
強化材を用いた先進複合材料用複合化強化材のプリプレ
グシートを得た。得られたプリプレグシートを積層した
ものを、950℃、10MPaの条件下で1分間ホット
プレスすることにより、幅50mm、長さ90mm、厚み6
mmのワイヤー形状先進複合材料用複合化強化材を用いた
金属間化合物(TiAl)複合材料を製造した。得られ
た金属間化合物複合材料の室温〜900℃での曲げ強度
試験結果では、室温〜900℃まで強度変化はほとんど
なく、その三点曲げ強度の平均値は1.6GPaであっ
た。Example 1 The wire-shaped composite reinforcing material for an advanced composite material produced in Production Example 1 was cut into a length of 90 mm and unidirectionally placed on a carbon plate to which an aluminum foil was attached. It was attached so that the width would be 50 mm. A TiAl (intermetallic compound) atomized powder having a particle size of 90 to 150 μm is vapor-deposited by a vacuum plasma spray method in an argon atmosphere at 20 Torr on the wire-shaped reinforcing material aligned in one direction and on the gap to form a wire shape. A prepreg sheet of a composite reinforcing material for advanced composite material using the composite reinforcing material of 65 vol% of Ti and 35 vol% of TiAl was obtained. A laminate of the obtained prepreg sheets was hot-pressed for 1 minute at 950 ° C. and 10 MPa to give a width of 50 mm, a length of 90 mm and a thickness of 6 mm.
An intermetallic compound (TiAl) composite material using a composite reinforcing material for a wire-shaped advanced composite material of mm was manufactured. The bending strength test results of the obtained intermetallic compound composite material at room temperature to 900 ° C. showed almost no change in strength from room temperature to 900 ° C., and the average value of the three-point bending strength was 1.6 GPa.
【0079】比較のために、上記の先進複合材料用複合
化強化材を用いるかわりに、製造例1で使用した無機長
繊維のフィラメントのみを用いて上記と全く同様にプリ
プレグ、複合材料を製造した。この複合材料の曲げ強度
を測定したところ、真空プラズマスプレーでのプリプレ
グ製造中での繊維とTiAlとの反応や繊維切断、また
ホットプレス中での繊維とTiAlとの反応により、高
強度発現が困難となり、室温での3点曲げ強度は0.1
〜0.2GPaの程度に止まった。For comparison, instead of using the composite reinforcing material for advanced composite materials described above, a prepreg and a composite material were manufactured in exactly the same manner as above using only the filaments of the inorganic long fibers used in Production Example 1. . When the bending strength of this composite material was measured, it was difficult to develop high strength due to the reaction between the fiber and TiAl during prepreg production by vacuum plasma spraying and fiber cutting, and the reaction between the fiber and TiAl during hot pressing. And the three-point bending strength at room temperature is 0.1
It stopped at about 0.2 GPa.
【0080】〔実施例2〕製造例1で製造したワイヤー
形状を有する複合化強化材を、120mmの長さに切断
し、一方向に引き揃えてカーボンダイスに装着した(カ
ーボンダイスは、長方形で、上ブタ、下ブタの割型のも
のを用いた。また、上、下、側面にはそれぞれ数個の穴
があり、溶融金属が浸入できるようになっている)。次
いで、複合化強化材を装着したカーボンダイスを、70
0℃で30分間予熱した後、スクイズキャストマシンに
設置し、400℃に保たれた金型内にすばやく設置し
た。その後型を閉じて、700℃に保持したアルミニウ
ム合金A6061を溶融した後、フランジャーにより圧
力100MPaで、複合化強化材を装着したカーボンダ
イス中に圧入し、40秒間圧力を保持しながら、自然冷
却させ、大きさが、幅40mm、長さ120mm、厚み5mm
であり、ワイヤー形状の複合化強化材が40vol%、A6
061が60vol%のワイヤー形状の複合化強化材を用い
た金属系複合材料を製造した(スクイズ鋳造法)。[Example 2] The composite reinforcing material having a wire shape manufactured in Manufacturing Example 1 was cut into a length of 120 mm, aligned in one direction, and mounted on a carbon die (the carbon die is a rectangle). , A split type of upper pig and lower pig was used. Also, there are several holes in each of the upper, lower, and side surfaces so that molten metal can enter. Then, the carbon die equipped with the composite reinforcement is
After preheating at 0 ° C. for 30 minutes, it was placed in a squeeze cast machine and quickly placed in a mold kept at 400 ° C. After that, the mold was closed, and the aluminum alloy A6061 kept at 700 ° C. was melted. Then, it was pressed into a carbon die equipped with a composite reinforcing material at a pressure of 100 MPa with a flanger, and naturally cooled while keeping the pressure for 40 seconds. , Size is width 40mm, length 120mm, thickness 5mm
And the wire-shaped composite reinforcing material is 40 vol%, A6
A metal-based composite material using a wire-shaped composite reinforcing material with 061 being 60 vol% was manufactured (squeeze casting method).
【0081】得られた金属系複合材料の大気中400℃
での3点曲げ試験結果では、室温での結果と同等の結果
が得られ、その3点曲げ強度の平均値は1.3GPaで
あった。The obtained metal-based composite material was exposed to air at 400 ° C.
As a result of the three-point bending test, the same result as that at room temperature was obtained, and the average value of the three-point bending strength was 1.3 GPa.
【0082】〔実施例3〕製造例2で製造したテープ形
状を有する複合化強化材を、60mmの長さに切断し、ア
ルミ箔を貼り付けたカーボン板の上に、一方向に引き揃
えて、幅60mmになるように装着した。この一方向に引
き揃えたテープ形状の強化材上及び間隙に、粒径60〜
90μmのTi−6Al−4V(チタン合金、α+β
型)アトマイズ粉を20Torr、アルゴン雰囲気下で
真空プラズマスプレー法により蒸着させて、テープ形状
の複合化強化材50vol%、チタン合金50vol%の複合化
強化材を用いた金属系複合材料のプリプレグシートを得
た。[Example 3] The composite reinforcing material having a tape shape produced in Production Example 2 was cut into a length of 60 mm and aligned in one direction on a carbon plate to which an aluminum foil was attached. , So that the width is 60 mm. On the tape-shaped reinforcing material aligned in this one direction and on the gap, a particle size of 60-
90 μm Ti-6Al-4V (titanium alloy, α + β
Type) Atomized powder is vapor-deposited by a vacuum plasma spray method in an argon atmosphere at 20 Torr to form a prepreg sheet of a metal-based composite material using a tape-shaped composite reinforcing material of 50 vol% and a titanium alloy of 50 vol%. Obtained.
【0083】得られたプリプレグシートを、0°、90
°に交互積層したものを700°、20MPaの条件下
で1分間ホットプレスすることにより、幅60mm、長さ
90mm、厚み4mmのテープ形状複合化強化材を用いた金
属系複合材料を製造した。得られた金属系複合材料の大
気中500°での引張り強度の平均値は0.6GPaで
あった。The obtained prepreg sheet was placed at 0 ° and 90 °.
The alternately laminated layers were hot pressed at 700 ° and 20 MPa for 1 minute to produce a metal-based composite material using a tape-shaped composite reinforcing material having a width of 60 mm, a length of 90 mm and a thickness of 4 mm. The average value of the tensile strength of the obtained metal-based composite material at 500 ° in air was 0.6 GPa.
【0084】〔実施例4〕製造例3で製造したワイヤー
形状を有する複合化強化材を、90mmの長さに切断し、
アルミ箔を貼り付けたカーボン板の上に、一方向に引き
揃えて幅50mmになるように装着した。この一方向に引
き揃えたワイヤー形状の強化材上及び間隙に、粒径90
〜150μmのTiAl(金属間化合物)アトマイズ粉
を20Torr、アルゴン雰囲気下で減圧プラズマスプ
レー法により蒸着させて、ワイヤー形状の複合化強化材
65vol%、TiAl35vol%の複合化強化材を用いた金
属系複合材料のプリプレグシートを得た。Example 4 The composite reinforcing material having a wire shape produced in Production Example 3 was cut into a length of 90 mm,
The aluminum plate was attached on a carbon plate, which was aligned in one direction so that the width was 50 mm. A particle size of 90 is provided on the wire-shaped reinforcing material aligned in this direction and on the gap.
˜150 μm TiAl (intermetallic compound) atomized powder is vapor-deposited by a low pressure plasma spray method in an argon atmosphere at 20 Torr, and is a metal-based composite using a wire-shaped composite reinforcing material of 65 vol% and TiAl 35 vol%. A prepreg sheet of material was obtained.
【0085】得られたプリプレグシートを一方向に揃え
て積層したものを、950℃、10MPaの条件下で1
分間ホットプレスすることにより、幅50mm、長さ90
mm、厚み6mmのワイヤー形状の複合化強化材を用いた金
属複合材料を製造した。得られた金属間化合物複合化材
料の室温〜900℃での引っ張り強度試験結果では、室
温〜900℃まで強度変化はほとんどなく、その引っ張
り強度の平均値は1.3GPaであった。The prepreg sheets thus obtained were aligned in one direction and laminated to form a sheet under conditions of 950 ° C. and 10 MPa.
By hot pressing for 50 minutes, width 50mm, length 90
mm, a metal composite material using a wire-shaped composite reinforcing material having a thickness of 6 mm was produced. The tensile strength test results of the obtained intermetallic compound composite material at room temperature to 900 ° C. showed almost no change in strength from room temperature to 900 ° C., and the average tensile strength was 1.3 GPa.
【0086】比較のために上記の先進複合材料用複合化
強化材を用いるかわりに、製造例3で使用した無機長繊
維のフィラメントのみを用いて上記と全く同様にプリプ
レグ、複合材料を製造した(繊維の体積含有率を同等と
した)。この複合材料の曲げ強度を測定したところ、減
圧プラズマスプレーでのプリプレグ製造中での繊維とT
iAlとの反応や繊維切断、またはホットプレス中での
繊維とTiAlとの反応により、高強度発現が困難とな
り、室温での引っ張り強度は0.1〜0.2GPaの程
度に止まった。For comparison, instead of using the composite reinforcing material for advanced composite material described above, a prepreg and a composite material were manufactured in exactly the same manner as above using only the filaments of the inorganic long fibers used in Production Example 3. Equal volume content of fibers). The flexural strength of this composite material was measured to find that the fibers and T
Due to the reaction with iAl, the fiber cutting, or the reaction between the fiber and TiAl in the hot press, it was difficult to develop high strength, and the tensile strength at room temperature was about 0.1 to 0.2 GPa.
【0087】〔実施例5〕製造例3で製造したワイヤー
形状を有する複合化強化材を、120mmの長さに切断
し、一方向に引き揃えてカーボンダイスに装着した(カ
ーボンダイスは、長方形で、上ブタ、下ブタの割型のも
のを用いた。また、上、下、側面には数個の穴があり、
溶融金属が浸入できるようになっている)。次いで、複
合化強化材を装着したカーボンダイスを700℃で30
分間余熱した後、スクイズキャストマシンに設置し、4
00℃に保たれた金型内にすばやく設置した。その後型
を閉じて、700℃に保持したアルミニウム合金A60
61を溶融した後、フランジャーにより圧力100MP
aで、複合化強化材を装着したカーボンダイス中に圧入
し、40秒間圧力を保持しながら、自然冷却させ、大き
さが幅40mm、長さ120mm、厚み5mmであり、ワイヤ
ー形状の複合化強化材が40vol%、A6061が60vo
l%のワイヤー形状の複合化強化材を用いた金属系複合材
料を製造した(スクイズ鋳造法)。Example 5 The composite reinforcing material having a wire shape produced in Production Example 3 was cut into a length of 120 mm, aligned in one direction, and mounted on a carbon die (the carbon die is a rectangle). , The upper pig, the lower pig split type, and there are several holes on the upper, lower and side,
Molten metal is allowed to penetrate). Then, the carbon die equipped with the composite reinforcing material is heated at 700 ° C. for 30 minutes.
After preheating for 5 minutes, install on a squeeze cast machine and
It was quickly installed in a mold kept at 00 ° C. After that, the mold was closed and aluminum alloy A60 kept at 700 ° C.
After melting 61, pressure 100MP with flanger
In a, press-fit into a carbon die equipped with a composite reinforcing material, let it cool naturally while maintaining the pressure for 40 seconds, and measure 40 mm in width, 120 mm in length, and 5 mm in thickness. Material is 40vol%, A6061 is 60vo
A metal-based composite material using 1% of wire-shaped composite reinforcing material was manufactured (squeeze casting method).
【0088】得られた金属系複合材料の大気中400℃
での3点曲げ試験結果では、室温での結果と同等の結果
が得られ、その3点曲げ強度の平均値は1.2GPaで
あった。The obtained metal-based composite material was exposed to air at 400 ° C.
As a result of the 3-point bending test, the same result as that at room temperature was obtained, and the average value of the 3-point bending strength was 1.2 GPa.
【0089】〔実施例6〕製造例4で製造したテープ形
状を有する複合化強化材を、60mmの長さに切断し、ア
ルミ箔を貼り付けたカーボン板の上に、一方向に引き揃
えて幅60mmになるように装着した。この一方向に引き
揃えたテープ形状の強化材上及び間隙に、粒径60〜9
0μmのTi−6Al−4V(チタン合金、α+β型)
アトマイズ粉を20Torr、アルゴン雰囲気下で減圧
プラズマスプレー法により蒸着させて、テープ形状の複
合化強化材50vol%、チタン合金50vol%の複合化強化
材を用いた金属系複合材料のプリプレグシートを得た。Example 6 The tape-shaped composite reinforcing material produced in Production Example 4 was cut into a length of 60 mm, and aligned in one direction on a carbon plate to which an aluminum foil was attached. It was attached so that the width would be 60 mm. On the tape-shaped reinforcing material aligned in this one direction and on the gap, a particle diameter of 60 to 9
0 μm Ti-6Al-4V (titanium alloy, α + β type)
Atomized powder was vapor-deposited by a low pressure plasma spraying method in an argon atmosphere at 20 Torr to obtain a prepreg sheet of a metal-based composite material using a tape-shaped composite reinforcing material of 50 vol% and titanium alloy of 50 vol%. .
【0090】得られたプリプレグシート、0°/90°
に交互積層したものを、700°、20MPaの条件下
で1分間ホットプレスすることにより、幅60mm、長さ
90mm、厚み4mmのテープ形状複合化強化材を用いた金
属複合材料を製造した。得られた金属系複合材料の大気
中500℃での引っ張り強度の平均値は0.5GPaで
あった。Obtained prepreg sheet, 0 ° / 90 °
By alternately hot-pressing the alternately laminated layers under conditions of 700 ° and 20 MPa for 1 minute, a metal composite material using a tape-shaped composite reinforcing material having a width of 60 mm, a length of 90 mm and a thickness of 4 mm was manufactured. The average value of the tensile strength of the obtained metal-based composite material at 500 ° C. in the atmosphere was 0.5 GPa.
【0091】〔実施例7〕製造例5で製造したワイヤー
形状を有する複合化強化材を、90mmの長さに切断し、
アルミ箔を貼り付けたカーボン板の上に、一方向に引き
揃えて幅50mmになるように装着した。この一方向に引
き揃えたワイヤー形状の強化材上及び間隙に、粒径90
〜150μmのTiAl(金属間化合物)アトマイズ粉
を20Torr、アルゴン雰囲気下で減圧プラズマスプ
レー法により蒸着させて、ワイヤー形状の複合化強化材
65vol%、TiAl35vol%の複合化強化材を用いた金
属系複合材料のプリプレグシートを得た。Example 7 The wire-shaped composite reinforcing material produced in Production Example 5 was cut into a length of 90 mm,
The aluminum plate was attached on a carbon plate, which was aligned in one direction so that the width was 50 mm. A particle size of 90 is provided on the wire-shaped reinforcing material aligned in this direction and on the gap.
˜150 μm TiAl (intermetallic compound) atomized powder is vapor-deposited by a low pressure plasma spray method in an argon atmosphere at 20 Torr, and is a metal-based composite using a wire-shaped composite reinforcing material of 65 vol% and TiAl 35 vol%. A prepreg sheet of material was obtained.
【0092】得られたプリプレグシートを一方向に引き
揃えて積層したものを、950℃、10MPaの条件下
で1分間ホットプレスすることにより、幅50mm、長さ
90mm、厚み6mmのワイヤー形状複合化強化材を用いた
金属複合材料を製造した。得られた金属間化合物複合化
材料の室温〜900℃での引っ張り強度試験結果では、
室温〜900℃まで強度変化はほとんどなく、その引っ
張り強度の平均値は1.3GPaであった。The obtained prepreg sheets were aligned in one direction and laminated, and hot-pressed for 1 minute at 950 ° C. and 10 MPa to form a wire-shaped composite having a width of 50 mm, a length of 90 mm and a thickness of 6 mm. A metal composite material using a reinforcing material was manufactured. The tensile strength test results of the obtained intermetallic compound composite material at room temperature to 900 ° C.
There was almost no change in strength from room temperature to 900 ° C., and the average tensile strength was 1.3 GPa.
【0093】比較のために上記の先進複合材料用複合化
強化材を用いるかわりに、製造例5で使用した無機長繊
維のフィラメントのみを用いて上記と全く同様にプリプ
レグ、複合材料を製造した(繊維の体積含有率を同等と
した)。この複合材料の曲げ強度を測定したところ、減
圧プラズマスプレーでのプリプレグ製造中での繊維とT
iAlとの反応や繊維切断、またはホットプレス中での
繊維とTiAlとの反応により、高強度発現が困難とな
り、室温での引っ張り強度は0.1〜0.2GPaの程
度に止まった。For comparison, instead of using the composite reinforcing material for advanced composite materials described above, a prepreg and a composite material were manufactured in exactly the same manner as above, using only the filaments of the inorganic long fibers used in Production Example 5. Equal volume content of fibers). The flexural strength of this composite material was measured to find that the fibers and T
Due to the reaction with iAl, the fiber cutting, or the reaction between the fiber and TiAl in the hot press, it was difficult to develop high strength, and the tensile strength at room temperature was about 0.1 to 0.2 GPa.
【0094】〔実施例8〕製造例5で製造したワイヤー
形状を有する複合化強化材を、120mmの長さに切断
し、一方向に引き揃えてカーボンダイスに装着した(カ
ーボンダイスは、長方形で、上ブタ、下ブタの割型のも
のを用いた。また、上、下、側面には数個の穴があり、
溶融金属が浸入できるようになっている)。次いで、複
合化強化材を装着したカーボンダイスを700℃で30
分間余熱した後、スクイズキャストマシンに設置し、4
00℃に保たれた金型内にすばやく設置した。その後型
を閉じて、700℃に保持したアルミニウム合金A60
61を溶融した後、フランジャーにより圧力100MP
aで、複合化強化材を装着したカーボンダイス中に圧入
し、40秒間圧力を保持しながら、自然冷却させ、大き
さが幅40mm、長さ120mm、厚み5mmであり、ワイヤ
ー形状の複合化強化材が40vol%、A6061が60vo
l%のワイヤー形状の複合化強化材を用いた金属系複合材
料を製造した(スクイズ鋳造法)。[Example 8] The composite reinforcing material having a wire shape produced in Production Example 5 was cut into a length of 120 mm, aligned in one direction, and mounted on a carbon die (the carbon die is a rectangle). , The upper pig, the lower pig split type, and there are several holes on the upper, lower and side,
Molten metal is allowed to penetrate). Then, the carbon die equipped with the composite reinforcing material is heated at 700 ° C. for 30 minutes.
After preheating for 5 minutes, install on a squeeze cast machine and
It was quickly installed in a mold kept at 00 ° C. After that, the mold was closed and aluminum alloy A60 kept at 700 ° C.
After melting 61, pressure 100MP with flanger
In a, press-fit into a carbon die equipped with a composite reinforcing material, let it cool naturally while maintaining the pressure for 40 seconds, and measure 40 mm in width, 120 mm in length, and 5 mm in thickness. Material is 40vol%, A6061 is 60vo
A metal-based composite material using 1% of wire-shaped composite reinforcing material was manufactured (squeeze casting method).
【0095】得られた金属系複合材料の大気中400℃
での3点曲げ試験結果では、室温での結果と同等の結果
が得られ、その3点曲げ強度の平均値は1.0GPaで
あった。The obtained metal-based composite material was exposed to air at 400 ° C.
As a result of the three-point bending test, a result equivalent to the result at room temperature was obtained, and the average value of the three-point bending strength was 1.0 GPa.
【0096】〔実施例9〕製造例6で製造したテープ形
状を有する複合化強化材を、60mmの長さに切断し、ア
ルミ箔を貼り付けたカーボン板の上に、一方向に引き揃
えて幅60mmになるように装着した。この一方向に引き
揃えたテープ形状の強化材上及び間隙に、粒径60〜9
0μmのTi−6Al−4V(チタン合金、α+β型)
アトマイズ粉を20Torr、アルゴン雰囲気下で減圧
プラズマスプレー法により蒸着させて、テープ形状の複
合化強化材50vol%、チタン合金50vol%の複合化強化
材を用いた金属系複合材料のプリプレグシートを得た。[Example 9] The composite reinforcing material having the tape shape produced in Production Example 6 was cut into a length of 60 mm and aligned in one direction on a carbon plate to which an aluminum foil was attached. It was attached so that the width would be 60 mm. On the tape-shaped reinforcing material aligned in this one direction and on the gap, a particle diameter of 60 to 9
0 μm Ti-6Al-4V (titanium alloy, α + β type)
Atomized powder was vapor-deposited by a low pressure plasma spraying method in an argon atmosphere at 20 Torr to obtain a prepreg sheet of a metal-based composite material using a tape-shaped composite reinforcing material of 50 vol% and titanium alloy of 50 vol%. .
【0097】得られたプリプレグシート、0°/90°
に交互積層したものを、700℃、20MPaの条件下
で1分間ホットプレスすることにより、幅60mm、長さ
90mm、厚み4mmのテープ形状複合化強化材を用いた金
属系複合材料を製造した。得られた金属系複合材料の大
気中500°での引っ張り強度の平均値は0.3GPa
であった。Obtained prepreg sheet, 0 ° / 90 °
By alternately hot-pressing the alternately laminated layers under conditions of 700 ° C. and 20 MPa for 1 minute, a metal-based composite material using a tape-shaped composite reinforcing material having a width of 60 mm, a length of 90 mm and a thickness of 4 mm was manufactured. The average value of the tensile strength of the obtained metal-based composite material at 500 ° in air is 0.3 GPa.
Met.
【0098】〔実施例10〕製造例7で製造したワイヤ
ー形状を有する複合化強化材を、90mmの長さに切断
し、アルミ箔を貼り付けたカーボン板の上に、一方向に
引き揃えて幅50mmになるように装着した。この一方向
に引き揃えたワイヤー形状の強化材上及び間隙に、粒径
90〜150μmのTiAl(金属間化合物)アトマイ
ズ粉を20Torr、アルゴン雰囲気下で減圧プラズマ
スプレー法により蒸着させて、ワイヤー形状の複合化強
化材65vol%、TiAl35vol%の複合化強化材を用い
た金属系複合材料のプリプレグシートを得た。[Example 10] The composite reinforcing material having a wire shape produced in Production Example 7 was cut into a length of 90 mm and aligned in one direction on a carbon plate to which an aluminum foil was attached. It was attached so that the width would be 50 mm. TiAl (intermetallic compound) atomized powder having a particle size of 90 to 150 μm is vapor-deposited by a low pressure plasma spray method under an argon atmosphere at a pressure of 20 Torr on the wire-shaped reinforcing material aligned in this one direction and in the gap to form a wire-shaped reinforcing material. A prepreg sheet of a metal-based composite material using a composite reinforcement of 65 vol% composite reinforcement and 35 vol% TiAl was obtained.
【0099】得られたプリプレグシートを一方向に引き
揃えて積層したものを、950°、10MPaの条件下
で1分間ホットプレスすることにより、幅50mm、長さ
90mm、厚み6mmのワイヤー形状の複合化強化材を用い
た金属系複合材料を製造した。得られた金属間化合物複
合化材料の室温〜900℃での引っ張り強度試験結果で
は、室温〜900℃まで強度変化はほとんどなく、その
引っ張り強度の平均値は0.9GPaであった。The prepreg sheets obtained by aligning in one direction and laminated were hot-pressed for 1 minute under the conditions of 950 ° and 10 MPa to obtain a wire-shaped composite having a width of 50 mm, a length of 90 mm and a thickness of 6 mm. A metal-based composite material using a chemical strengthening material was manufactured. In the tensile strength test results of the obtained intermetallic compound composite material at room temperature to 900 ° C, there was almost no change in strength from room temperature to 900 ° C, and the average value of the tensile strength was 0.9 GPa.
【0100】比較のために上記の先進複合材料用複合化
強化材を用いるかわりに、製造例7で使用した無機長繊
維のフィラメントのみを用いて上記と全く同様にプリプ
レグ、複合材料を製造した(繊維の体積含有率を同等と
した)。この複合材料の曲げ強度を測定したところ、減
圧プラズマスプレーでのプリプレグ製造中での繊維とT
iAlとの反応や繊維切断、またはホットプレス中での
繊維とTiAlとの反応により、高強度発現が困難とな
り、室温での引っ張り強度は0.1〜0.2GPaの程
度に止まった。For the purpose of comparison, instead of using the composite reinforcing material for advanced composite materials described above, a prepreg and a composite material were manufactured in exactly the same manner as described above using only the filaments of the inorganic long fibers used in Manufacturing Example 7. Equal volume content of fibers). The flexural strength of this composite material was measured to find that the fibers and T
Due to the reaction with iAl, the fiber cutting, or the reaction between the fiber and TiAl in the hot press, it was difficult to develop high strength, and the tensile strength at room temperature was about 0.1 to 0.2 GPa.
【0101】〔実施例11〕製造例7で製造したワイヤ
ー形状を有する複合化強化材を、120mmの長さに切断
し、一方向に引き揃えてカーボンダイスに装着した(カ
ーボンダイスは、長方形で、上ブタ、下ブタの割型のも
のを用いた。また、上、下、側面には数個の穴があり、
溶融金属が浸入できるようになっている)。次いで、複
合化強化材を装着したカーボンダイスを700℃で30
分間余熱した後、スクイズキャストマシンに設置し、4
00℃に保たれた金型内にすばやく設置した。その後型
を閉じて、700℃に保持したアルミニウム合金A60
61を溶融した後、フランジャーにより圧力100MP
aで、複合化強化材を装着したカーボンダイス中に圧入
し、40秒間圧力を保持しながら、自然冷却させ、大き
さが幅40mm、長さ120mm、厚み5mmであり、ワイヤ
ー形状の複合化強化材が40vol%、A6061が60vo
l%のワイヤー形状の複合化強化材を用いた金属系複合材
料を製造した(スクイズ鋳造法)。[Example 11] The composite reinforcing material having a wire shape manufactured in Manufacturing Example 7 was cut into a length of 120 mm, aligned in one direction, and mounted on a carbon die (the carbon die is a rectangle. , The upper pig, the lower pig split type, and there are several holes on the upper, lower and side,
Molten metal is allowed to penetrate). Then, the carbon die equipped with the composite reinforcing material is heated at 700 ° C. for 30 minutes.
After preheating for 5 minutes, install on a squeeze cast machine and
It was quickly installed in a mold kept at 00 ° C. After that, the mold was closed and aluminum alloy A60 kept at 700 ° C.
After melting 61, pressure 100MP with flanger
In a, press-fit into a carbon die equipped with a composite reinforcing material, let it cool naturally while maintaining the pressure for 40 seconds, and measure 40 mm in width, 120 mm in length, and 5 mm in thickness. Material is 40vol%, A6061 is 60vo
A metal-based composite material using 1% of wire-shaped composite reinforcing material was manufactured (squeeze casting method).
【0102】得られた金属系複合材料の大気中400℃
での3点曲げ試験結果では、室温での結果と同等の結果
が得られ、その3点曲げ強度の平均値は0.7GPaで
あった。The obtained metal-based composite material was exposed to air at 400 ° C.
As a result of the three-point bending test, the same result as that at room temperature was obtained, and the average value of the three-point bending strength was 0.7 GPa.
【0103】〔実施例12〕製造例8で製造したテープ
形状を有する複合化強化材を、60mmの長さに切断し、
アルミ箔を貼り付けたカーボン板の上に、一方向に引き
揃えて幅60mmになるように装着した。この一方向に引
き揃えたテープ形状の強化材上及び間隙に、粒径60〜
90μmのTi−6Al−4V(チタン合金、α+β
型)アトマイズ粉を20Torr、アルゴン雰囲気下で
減圧プラズマスプレー法により蒸着させて、テープ形状
の複合化強化材50vol%、チタン合金50vol%の複合化
強化材を用いた金属系複合材料のプリプレグシートを得
た。Example 12 The composite reinforcing material having a tape shape produced in Production Example 8 was cut into a length of 60 mm,
On a carbon plate to which an aluminum foil was attached, the plates were aligned in one direction and mounted so that the width was 60 mm. On the tape-shaped reinforcing material aligned in this one direction and on the gap, a particle size of 60-
90 μm Ti-6Al-4V (titanium alloy, α + β
(Type) Atomized powder is vapor-deposited by a reduced pressure plasma spray method in an argon atmosphere at 20 Torr to produce a prepreg sheet of a metal-based composite material using a tape-shaped composite reinforcing material of 50 vol% and a titanium alloy of 50 vol%. Obtained.
【0104】得られたプリプレグシート、0°/90°
に交互積層したものを、700℃、20MPaの条件下
で1分間ホットプレスすることにより、幅60mm、長さ
90mm、厚み4mmのテープ形状複合化強化材を用いた金
属系複合材料を製造した。得られた金属系複合材料の大
気中500°での引っ張り強度の平均値は0.3GPa
であった。Obtained prepreg sheet, 0 ° / 90 °
By alternately hot-pressing the alternately laminated layers under conditions of 700 ° C. and 20 MPa for 1 minute, a metal-based composite material using a tape-shaped composite reinforcing material having a width of 60 mm, a length of 90 mm and a thickness of 4 mm was manufactured. The average value of the tensile strength of the obtained metal-based composite material at 500 ° in air is 0.3 GPa.
Met.
【0105】[0105]
【発明の効果】本発明の金属系複合材料は、耐熱性、耐
蝕性及び機械的特性に優れたものである。The metal-based composite material of the present invention is excellent in heat resistance, corrosion resistance and mechanical properties.
【0106】更に詳しくは、本発明の金属系複合材料
は、強化材として上記複合化強化材を用いているので、
高融点金属マトリックスである上記金属又は金属間化合
物と複合化させる際に、金属との反応性の低いガラスセ
ラミックス等によって無機繊維が保護されているため、
無機繊維と金属との反応による無機繊維の劣化が防止さ
れる結果、所望の機械的特性を有する。More specifically, since the metal-based composite material of the present invention uses the above-mentioned composite reinforcing material as the reinforcing material,
When composited with the above-mentioned metal or intermetallic compound which is a high melting point metal matrix, since the inorganic fibers are protected by glass ceramics or the like having low reactivity with the metal,
As a result of preventing the deterioration of the inorganic fiber due to the reaction between the inorganic fiber and the metal, it has desired mechanical properties.
【0107】更には、本発明の金属系複合材において
は、その成形時の反応劣化がほぼ完全に抑えられるの
で、理論値に近い力学的特性を得ることができ、また、
上記複合化強化材が、SiC/C複合繊維に比べ、構成
成分の熱膨張係数の差がほとんどないものに仕上げられ
るため、本発明の金属系複合材料は、熱サイクルにも問
題がなく、また著しく低コストで製造できるものであ
る。Furthermore, in the metal-based composite material of the present invention, reaction deterioration during molding can be almost completely suppressed, so that mechanical properties close to theoretical values can be obtained, and
Since the composite reinforcing material is finished to have almost no difference in the coefficient of thermal expansion of the constituent components as compared with the SiC / C composite fiber, the metal-based composite material of the present invention has no problem in the heat cycle, and It can be manufactured at a significantly low cost.
【0108】また、上記複合化強化材は、フィラメント
を種々のVfで用いてもROM値に近い強度を得ること
ができ、またフィラメントの含有率を自在にコントロー
ルできるため、従来の強化材では問題が生じていた低V
f及び高Vfの複合体においても、所望の特性を付与す
ることができる。Further, the composite reinforcing material can obtain strength close to the ROM value even when the filament is used at various Vf, and the content ratio of the filament can be freely controlled. Had a low V
Even in the composite of f and high Vf, desired properties can be imparted.
【0109】従って、本発明の複合材は、宇宙・航空分
野等における成形材料として有用である。Therefore, the composite material of the present invention is useful as a molding material in the fields of space and aviation.
【図1】図1は、本発明に用いられる複合化強化材の1
例を示す1部透視斜視図である。FIG. 1 is a view of a composite reinforcing material 1 used in the present invention.
It is a 1st part perspective view which shows an example.
【図2】図2は、本発明に用いられる複合化強化材の他
の例を示す1部透視斜視図である。FIG. 2 is a partial perspective view showing another example of the composite reinforcing material used in the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22F 1/18 H (72)発明者 佐藤 光彦 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社無機材料研究所内株式会社先 進材料利用ガスジェネレータ研究所宇部分 室内 (72)発明者 田村 誠 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社無機材料研究所内株式会社先 進材料利用ガスジェネレータ研究所宇部分 室内 (72)発明者 梶井 紳二 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社無機材料研究所内株式会社先 進材料利用ガスジェネレータ研究所宇部分 室内 (72)発明者 松森 保男 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社無機材料研究所内株式会社先 進材料利用ガスジェネレータ研究所宇部分 室内 (72)発明者 原田 義勝 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社無機材料研究所内株式会社先 進材料利用ガスジェネレータ研究所宇部分 室内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication C22F 1/18 H (72) Inventor Mitsuhiko Sato 5 Ube Industries Ltd., 5 1978, Kogushi, Ube City, Yamaguchi Prefecture Company Inorganic Material Research Institute Advanced Material Utilizing Gas Generator Research Institute Ube Room (72) Inventor Makoto Tamura 5 1978, Kozugushi, Ube City, Yamaguchi Prefecture Ube Industrial Co., Ltd. Advanced Material Utilizing Gas Co., Ltd. Generator Research Laboratory Ube Room (72) Inventor Shinji Kajii 5 1978, Ogushi, Ube City, Yamaguchi Prefecture 5 1978, Ube Industries, Ltd. Yasuo 5 1978 Kogushi, Ube City, Yamaguchi Prefecture 5 Ube Kosan Co., Ltd. Advanced Materials Utilized Gas Generator Research Institute, Ube Division, Materials Research Laboratory (72) Inventor Yoshikatsu Harada 5 1978, Kogushi, Obe, Ube City, Yamaguchi Prefecture Ube Industries Ltd. Advanced Materials Utilization Gas Generator Research, Inc. Tokou part indoor
Claims (8)
間隙に存在する金属又は金属間化合物とからなり、 上記複合化強化材が、多数の無機長繊維のフィラメント
と、各フィラメントの間隙に存在するガラス及び/又は
ガラスセラミックスとからなり、ワイヤー形状又はテー
プ形状を有することを特徴とする金属系複合材料。1. A composite reinforcing material comprising a plurality of composite reinforcing materials and a metal or an intermetallic compound existing in a gap between the composite reinforcing materials, wherein the composite reinforcing material comprises a large number of filaments of inorganic long fibers and filaments of each filament. A metal-based composite material comprising glass and / or glass ceramics present in a gap and having a wire shape or a tape shape.
と、Ti及び/又はZrと、Cと、Oとからなる非晶
質、(b)上記非晶質並びに10000Å以下のβ−S
iCと、TiC及び/又はZrCとの結晶質の集合体、
若しくは(c)上記結晶質並びにその近傍に存在するS
iOxと、TiOx及び/又はZrOx(0<x≦2)
とからなる非晶質の混合系であり、且つその元素組成
は、Siが30〜80wt%、Ti及び/又はZrが0.
05〜8wt%、Cが15〜69wt%、Oが0.1〜2
0.0wt%であることを特徴とする請求項1記載の金属
系複合材料。2. The inorganic long fibers are (a) substantially Si.
And (b) the above amorphous and β-S of 10000 Å or less, and Ti and / or Zr, C, and O.
a crystalline aggregate of iC and TiC and / or ZrC,
Or (c) the above crystalline material and S existing in the vicinity thereof
iOx and TiOx and / or ZrOx (0 <x ≦ 2)
And an elemental composition of Si is 30 to 80 wt% and Ti and / or Zr is 0.
05-8 wt%, C 15-69 wt%, O 0.1-2
The metal-based composite material according to claim 1, wherein the content is 0.0 wt%.
と、Cとからなる非晶質、(b)10000Å以下のβ
−SiCの結晶質、(c)上記非晶質及び上記結晶質、
若しくは(d)上記非晶質及び/又は上記結晶質と、炭
素の凝集体との混合系であり、且つその元素組成は、S
iが30〜80wt%、Cが20〜70wt%、Hが2wt%
以下であることを特徴とする請求項1記載の金属系複合
材料。3. The inorganic long fibers are (a) substantially Si.
And C, amorphous, (b) β less than 10,000 Å
-SiC crystalline, (c) the amorphous and crystalline,
Or (d) a mixed system of the amorphous and / or crystalline material and an aggregate of carbon, the elemental composition of which is S
i is 30-80 wt%, C is 20-70 wt%, H is 2 wt%
The metal-based composite material according to claim 1, wherein:
と、Cと、Oとからなる非晶質、又は(b)10000
Å以下のβ−SiCの結晶質の集合体と、非晶質のSi
O2 とからなる集合体であり、且つその元素組成は、S
iが30〜80wt%、Cが10〜65wt%、Oが0.0
5〜25wt%、Hが2wt%以下であることを特徴とする
請求項1記載の金属系複合材料。4. The inorganic long fibers are (a) substantially Si.
And an amorphous material composed of C and O, or (b) 10000
Å β-SiC crystalline aggregates below and amorphous Si
It is an aggregate composed of O 2 and its elemental composition is S
i is 30 to 80 wt%, C is 10 to 65 wt%, and O is 0.0
The metal-based composite material according to claim 1, wherein the content is 5 to 25 wt% and H is 2 wt% or less.
C、H及び元素周期律表第II族〜第VIII族の金属元素か
らなる群より選択される一種以上の金属類(M)とから
なり、X線小角散乱強度比が1°及び0.5°の何れに
おいても1倍〜20倍である物質であり、且つ上記各元
素の比率が原子比で、N/Siが0.3〜3、O/Si
が15以下、C/Siが7以下、H/Siが1以下、M
/Siが5以下であることを特徴とする請求項1記載の
金属系複合材料。5. The inorganic long fiber comprises Si, N, O,
C, H, and one or more metals (M) selected from the group consisting of Group II to Group VIII metal elements of the Periodic Table of Elements, and having an X-ray small angle scattering intensity ratio of 1 ° and 0.5. It is a substance that is 1 to 20 times in any of °, and the ratio of each element is atomic ratio, N / Si is 0.3 to 3,
Is 15 or less, C / Si is 7 or less, H / Si is 1 or less, M
/ Si is 5 or less, The metal type composite material of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
と、Siと、Bと、Oとからなるムライト、及び/又は
(b)γ−及びη−アルミナの微結晶と、非晶質のSi
O2 との集合体である請求項1記載の金属系複合材料。6. The inorganic long fibers are (a) substantially Al.
And / or (b) γ- and η-alumina microcrystals, and amorphous Si.
The metal-based composite material according to claim 1, which is an aggregate with O 2 .
合金又はマグネシウム合金であることを特徴とするA請
求項1記載の金属系複合材料。7. The metal-based composite material according to claim 1, wherein the metal is a titanium alloy, an aluminum alloy or a magnesium alloy.
イド系又はニオブ・アルミナイド系の金属間化合物であ
ることを特徴とするA請求項1記載の金属系複合材料。8. The metal-based composite material according to claim 1, wherein the intermetallic compound is a titanium-aluminide-based or niobium-aluminide-based intermetallic compound.
Priority Applications (1)
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JP7007676A JPH07310130A (en) | 1994-03-25 | 1995-01-20 | Metallic composite material |
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JP (1) | JPH07310130A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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