JPH10280067A - 複合材料の製造方法 - Google Patents
複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH10280067A JPH10280067A JP9578297A JP9578297A JPH10280067A JP H10280067 A JPH10280067 A JP H10280067A JP 9578297 A JP9578297 A JP 9578297A JP 9578297 A JP9578297 A JP 9578297A JP H10280067 A JPH10280067 A JP H10280067A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- preform
- metal
- fiber
- matrix metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い体積含有率の複合材料を安定して製造す
ること。 【解決手段】 マトリックス金属と同じ金属の粉末を混
合したプリフォームにマトリックス金属の溶湯を含浸す
る複合材料の製造方法。
ること。 【解決手段】 マトリックス金属と同じ金属の粉末を混
合したプリフォームにマトリックス金属の溶湯を含浸す
る複合材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属をマトリックス
とした金属基複合材料の、溶湯含浸法による製造方法に
関する。
とした金属基複合材料の、溶湯含浸法による製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料として、金属をマトリックスと
した金属基の複合材料やプラスチック等の樹脂をマトリ
ックスとした複合材料（ＦＲＰ等）が知られている。Ｆ
ＲＰは広い分野で実用化されているが、金属基の複合材
料は、現状ではその製造方法の難しさ等から、その実用
化の進展はＦＲＰに比べ小さい。
した金属基の複合材料やプラスチック等の樹脂をマトリ
ックスとした複合材料（ＦＲＰ等）が知られている。Ｆ
ＲＰは広い分野で実用化されているが、金属基の複合材
料は、現状ではその製造方法の難しさ等から、その実用
化の進展はＦＲＰに比べ小さい。
【０００３】金属基の複合材料はＭＭＣ等と呼ばれるこ
ともある。代表的な構成として、被複合材として、Ａｌ
Ｎ繊維、ＳｉＣ繊維、炭素繊維等のセラミック繊維、マ
トリックス金属として、Ａｌ材やＣｕ材を適用した複合
材料が知られる。複合させる方法としては、種種の方法
が実用化、或いは提案されている。被複合材とマトリッ
クス金属の粉末を混合して焼結する方法や、被複合材の
プリフォームにマトリックス金属の溶湯を含浸させて複
合する方法はその代表的なものである。
ともある。代表的な構成として、被複合材として、Ａｌ
Ｎ繊維、ＳｉＣ繊維、炭素繊維等のセラミック繊維、マ
トリックス金属として、Ａｌ材やＣｕ材を適用した複合
材料が知られる。複合させる方法としては、種種の方法
が実用化、或いは提案されている。被複合材とマトリッ
クス金属の粉末を混合して焼結する方法や、被複合材の
プリフォームにマトリックス金属の溶湯を含浸させて複
合する方法はその代表的なものである。
【０００４】プリフォームにマトリックス金属を含浸さ
せる際、その含浸過程で溶湯が凝固したり、温度が過度
に低下して含浸しにくくなっては困るので、通常はプリ
フォームを予め加熱しておくことが多い。この場合、予
め加熱したプリフォームを含浸工程用の金型にセット
し、次いで含浸すべき溶湯をその金型に流し込み、加圧
して溶湯を含浸させる方法が一般的である。
せる際、その含浸過程で溶湯が凝固したり、温度が過度
に低下して含浸しにくくなっては困るので、通常はプリ
フォームを予め加熱しておくことが多い。この場合、予
め加熱したプリフォームを含浸工程用の金型にセット
し、次いで含浸すべき溶湯をその金型に流し込み、加圧
して溶湯を含浸させる方法が一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】溶湯含浸法によって複
合材料を製造する場合、製造すべき複合材料の体積含有
率は、マトリックス金属を含浸させるべきプリフォーム
の体積率によって調整する方法が一般的である。もちろ
ん、溶湯が含浸する際、ある程度の含浸抵抗は存在する
ので、含浸過程で溶湯に押されプリフォームがある程度
は変形する。加えて、マトリックス金属の溶湯とプリフ
ォームとが一部反応することもある。このような事情か
ら、通常は、複合材料の体積含有率は、プリフォームの
体積率と完全には一致しない。
合材料を製造する場合、製造すべき複合材料の体積含有
率は、マトリックス金属を含浸させるべきプリフォーム
の体積率によって調整する方法が一般的である。もちろ
ん、溶湯が含浸する際、ある程度の含浸抵抗は存在する
ので、含浸過程で溶湯に押されプリフォームがある程度
は変形する。加えて、マトリックス金属の溶湯とプリフ
ォームとが一部反応することもある。このような事情か
ら、通常は、複合材料の体積含有率は、プリフォームの
体積率と完全には一致しない。
【０００６】尚、ここで複合材料の体積含有率とは、被
複合材（例えばＡｌＮ繊維やＳｉＣ繊維、炭素繊維等）
が複合材料の体積に占める体積率の意味を指す。またプ
リフォームの体積率とは、被複合材の実体積がそのプリ
フォームのかさ体積に占める体積率の意味を指す。
複合材（例えばＡｌＮ繊維やＳｉＣ繊維、炭素繊維等）
が複合材料の体積に占める体積率の意味を指す。またプ
リフォームの体積率とは、被複合材の実体積がそのプリ
フォームのかさ体積に占める体積率の意味を指す。
【０００７】ところで、複合材料の用途には種種のもの
が提案されているが、例えば高い熱伝導率が要求される
ヒートシンク用途等の場合、高熱伝導の金属をマトリッ
クスとした低い体積含有率の複合材料が望まれる場合も
ある。また、例えばブロック状の複合材料で、その一方
面側は高い体積含有率で、他方面側は低い体積含有率と
いった傾斜した体積含有率の複合材料が求められること
もある。
が提案されているが、例えば高い熱伝導率が要求される
ヒートシンク用途等の場合、高熱伝導の金属をマトリッ
クスとした低い体積含有率の複合材料が望まれる場合も
ある。また、例えばブロック状の複合材料で、その一方
面側は高い体積含有率で、他方面側は低い体積含有率と
いった傾斜した体積含有率の複合材料が求められること
もある。
【０００８】しかしながら、溶湯含浸法によって複合材
料を製造する場合、用意すべきプリフォームとして、低
い体積率のものを安定して作製するのが容易ではない。
また、傾斜体積率のプリフォームを作製する場合でも、
低い体積率にしようとする部分が安定して得られにく
い。
料を製造する場合、用意すべきプリフォームとして、低
い体積率のものを安定して作製するのが容易ではない。
また、傾斜体積率のプリフォームを作製する場合でも、
低い体積率にしようとする部分が安定して得られにく
い。
【０００９】このような事情から、低い体積含有率の複
合材料や、低い体積含有率の部分を含む傾斜した体積含
有率の複合材料が、安定して製造することが実用的には
容易ではなかった。
合材料や、低い体積含有率の部分を含む傾斜した体積含
有率の複合材料が、安定して製造することが実用的には
容易ではなかった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の事情に鑑
みなされたものである。本発明者らは、マトリックス金
属の粉末と被複合材であるセラミックスとを混合して形
成したプリフォームに、マトリックス金属の溶湯を含浸
凝固させる、複合材料の製造方法を提案する。また、マ
トリックス金属と同ベースの金属粉末と被複合材である
セラミックスとを混合して形成したプリフォームに、マ
トリックス金属の溶湯を含浸凝固させる、複合材料の製
造方法を提案する。
みなされたものである。本発明者らは、マトリックス金
属の粉末と被複合材であるセラミックスとを混合して形
成したプリフォームに、マトリックス金属の溶湯を含浸
凝固させる、複合材料の製造方法を提案する。また、マ
トリックス金属と同ベースの金属粉末と被複合材である
セラミックスとを混合して形成したプリフォームに、マ
トリックス金属の溶湯を含浸凝固させる、複合材料の製
造方法を提案する。
【００１１】上記複合材料の製造方法において、前記プ
リフォームの体積率を傾斜させる場合も提案する。その
他、更に、前記プリフォームに異種金属の粉末または繊
維、或いは異種セラミックの粉末または繊維を混合させ
ると良い。
リフォームの体積率を傾斜させる場合も提案する。その
他、更に、前記プリフォームに異種金属の粉末または繊
維、或いは異種セラミックの粉末または繊維を混合させ
ると良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明において、被複合材やマト
リックス金属の種類は、製造すべき複合材料の用途等に
よって適宜選定すれば良い。被複合材として、ＡｌＮ繊
維、ＳｉＣ繊維、炭素繊維等のセラミック繊維の適用が
好適である。マトリックス金属としては、例えば放熱用
の複合材料を製造する場合は、熱伝導性の高いＣｕ材や
Ａｌ材を適用すると好適である。
リックス金属の種類は、製造すべき複合材料の用途等に
よって適宜選定すれば良い。被複合材として、ＡｌＮ繊
維、ＳｉＣ繊維、炭素繊維等のセラミック繊維の適用が
好適である。マトリックス金属としては、例えば放熱用
の複合材料を製造する場合は、熱伝導性の高いＣｕ材や
Ａｌ材を適用すると好適である。
【００１３】本発明の製造方法を、例としてＡｌ−Ｓｉ
合金をマトリックス金属とし、被複合材としてＡｌＮ繊
維を採用した場合について説明する。先ず、プリフォー
ムは従来公知の湿式法等により作製する。その際、マト
リックス金属であるＡｌ−Ｓｉ合金と実質的に同一の組
成の粉末をＡｌＮ繊維（被複合材）と混ぜてプリフォー
ムを形成する。
合金をマトリックス金属とし、被複合材としてＡｌＮ繊
維を採用した場合について説明する。先ず、プリフォー
ムは従来公知の湿式法等により作製する。その際、マト
リックス金属であるＡｌ−Ｓｉ合金と実質的に同一の組
成の粉末をＡｌＮ繊維（被複合材）と混ぜてプリフォー
ムを形成する。
【００１４】プリフォームの作製方法は特に限定される
ものではない。例として、水等の液体にＡｌ−Ｓｉ合金
と実質的に同一の組成の粉末とＡｌＮ繊維とを混合して
スラリーを得、これを成形、乾燥、焼結させて作製する
方法が知られる。この際、バインダーを上記スラリーに
添加することもある。バインダーとしては、エチルセロ
ソルブやアルコール等を用いれば良い。これらバインダ
ーは、上記焼結の際、蒸発或いは分解するものが良い。
その意味でバインダーとしては有機物を用いるのが好適
である。
ものではない。例として、水等の液体にＡｌ−Ｓｉ合金
と実質的に同一の組成の粉末とＡｌＮ繊維とを混合して
スラリーを得、これを成形、乾燥、焼結させて作製する
方法が知られる。この際、バインダーを上記スラリーに
添加することもある。バインダーとしては、エチルセロ
ソルブやアルコール等を用いれば良い。これらバインダ
ーは、上記焼結の際、蒸発或いは分解するものが良い。
その意味でバインダーとしては有機物を用いるのが好適
である。
【００１５】尚、プリフォームを作製する際、ＡｌＮ繊
維にシリコンカップリング剤によりはっ水性を持たせる
処理を施すと良い。
維にシリコンカップリング剤によりはっ水性を持たせる
処理を施すと良い。
【００１６】また、混合する粉末のサイズは特に限定さ
れないが、被複合材であるＡｌＮ繊維と概ね同様のサイ
ズのものを用いると良い。
れないが、被複合材であるＡｌＮ繊維と概ね同様のサイ
ズのものを用いると良い。
【００１７】こうして作製したプリフォームは、ＡｌＮ
繊維とＡｌ−Ｓｉ合金の粉末が混合したものとなってい
る。このプリフォームにマトリックス金属であるＡｌ−
Ｓｉ合金の溶湯を含浸させる。次いで凝固後、内部を調
査してみれば判るが、プリフォームに混合させたＡｌ−
Ｓｉ合金の粉末と、含浸させたマトリックス金属とが一
体となっている。
繊維とＡｌ−Ｓｉ合金の粉末が混合したものとなってい
る。このプリフォームにマトリックス金属であるＡｌ−
Ｓｉ合金の溶湯を含浸させる。次いで凝固後、内部を調
査してみれば判るが、プリフォームに混合させたＡｌ−
Ｓｉ合金の粉末と、含浸させたマトリックス金属とが一
体となっている。
【００１８】被複合材とするＡｌＮ繊維のサイズや性
質、或いはプリフォームの作製方法等にもよるが、通
常、過度に低い体積率のプリフォームを得ることは難し
い。しかし本発明では、ＡｌＮ繊維にＡｌ−Ｓｉ合金の
粉末を混合させることにより、そのプリフォームのかさ
体積中に占めるＡｌＮ繊維の体積率を相対的に低くする
ことができる。
質、或いはプリフォームの作製方法等にもよるが、通
常、過度に低い体積率のプリフォームを得ることは難し
い。しかし本発明では、ＡｌＮ繊維にＡｌ−Ｓｉ合金の
粉末を混合させることにより、そのプリフォームのかさ
体積中に占めるＡｌＮ繊維の体積率を相対的に低くする
ことができる。
【００１９】このようなプリフォームに、マトリックス
金属であるＡｌ−Ｓｉ合金の溶湯を含浸させれば、Ａｌ
−Ｓｉ合金の粉末は含浸させたマトリックス金属とが一
体化するので、結局、ＡｌＮ繊維が相対的に低い体積含
有率で複合された複合材料が得られる。
金属であるＡｌ−Ｓｉ合金の溶湯を含浸させれば、Ａｌ
−Ｓｉ合金の粉末は含浸させたマトリックス金属とが一
体化するので、結局、ＡｌＮ繊維が相対的に低い体積含
有率で複合された複合材料が得られる。
【００２０】上述の例では、マトリックス金属の粉末と
被複合材であるセラミックスとを混合してプリフォーム
を形成したが、マトリックス金属と同じ組成の金属粉末
でなく、そのマトリックス金属と同ベースの金属粉末を
用いても良い。例えば、上述の例では、純Ａｌの粉末
や、或いはマトリックス金属に比べてＳｉ量が多い（或
いは少ない）Ａｌ−Ｓｉ合金の粉末、更にはＡｌ−Ｍｇ
系等の合金粉末等を用いても良い。
被複合材であるセラミックスとを混合してプリフォーム
を形成したが、マトリックス金属と同じ組成の金属粉末
でなく、そのマトリックス金属と同ベースの金属粉末を
用いても良い。例えば、上述の例では、純Ａｌの粉末
や、或いはマトリックス金属に比べてＳｉ量が多い（或
いは少ない）Ａｌ−Ｓｉ合金の粉末、更にはＡｌ−Ｍｇ
系等の合金粉末等を用いても良い。
【００２１】また、プリフォームとして傾斜した体積率
のものを適用すると、傾斜体積含有率の複合材料が得ら
れる。傾斜した体積率のプリフォームは、種種の体積率
のプリフォームを用意し、これを重ねることで得られ
る。傾斜した体積率のプリフォームを用いると、傾斜体
積含有率の複合材料が得られる。本発明の製造方法によ
れば、体積率３％等の体積含有率の低い部分を含む傾斜
した体積含有率の複合材料も安定して製造できる。
のものを適用すると、傾斜体積含有率の複合材料が得ら
れる。傾斜した体積率のプリフォームは、種種の体積率
のプリフォームを用意し、これを重ねることで得られ
る。傾斜した体積率のプリフォームを用いると、傾斜体
積含有率の複合材料が得られる。本発明の製造方法によ
れば、体積率３％等の体積含有率の低い部分を含む傾斜
した体積含有率の複合材料も安定して製造できる。
【００２２】本発明の製造方法において、更に、前記プ
リフォームに異種金属の粉末または繊維、或いは異種セ
ラミックの粉末または繊維を混合させると良い。異種金
属の粉末または繊維、或いは異種セラミックの粉末また
は繊維を傾斜させて混合させれば、傾斜機能を有する複
合材料が得られる。
リフォームに異種金属の粉末または繊維、或いは異種セ
ラミックの粉末または繊維を混合させると良い。異種金
属の粉末または繊維、或いは異種セラミックの粉末また
は繊維を傾斜させて混合させれば、傾斜機能を有する複
合材料が得られる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、被複合材の体積含有率
が低い複合材料が安定して製造できる。また低い体積含
有率の部分を有する傾斜した体積含有率の複合材料も安
定して製造できる。従って、本発明は例えば高い熱伝導
率が要求されるヒートシンク用途等にも複合材料の好適
な適用が一層可能になる等、産業上顕著な貢献をなすも
のである。
が低い複合材料が安定して製造できる。また低い体積含
有率の部分を有する傾斜した体積含有率の複合材料も安
定して製造できる。従って、本発明は例えば高い熱伝導
率が要求されるヒートシンク用途等にも複合材料の好適
な適用が一層可能になる等、産業上顕著な貢献をなすも
のである。
Claims (4)
- 【請求項１】 マトリックス金属の粉末と被複合材であ
るセラミックスとを混合して形成したプリフォームに、
マトリックス金属の溶湯を含浸凝固させる、複合材料の
製造方法。 - 【請求項２】 マトリックス金属と同ベースの金属粉末
と被複合材であるセラミックスとを混合して形成したプ
リフォームに、マトリックス金属の溶湯を含浸凝固させ
る、複合材料の製造方法。 - 【請求項３】 前記プリフォームの体積率を傾斜させ
た、請求項１または２記載の複合材料の製造方法。 - 【請求項４】 前記プリフォームに更に、異種金属の粉
末または繊維、或いは異種セラミックの粉末または繊維
を混合させた、請求項１〜３の何れかに記載の複合材料
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9578297A JPH10280067A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9578297A JPH10280067A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10280067A true JPH10280067A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=14147053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9578297A Pending JPH10280067A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10280067A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012184493A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 |
| JP2013010992A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Taiheiyo Cement Corp | スパッタリングターゲット |
-
1997
- 1997-04-14 JP JP9578297A patent/JPH10280067A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012184493A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 |
| JP2013010992A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Taiheiyo Cement Corp | スパッタリングターゲット |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6403158B1 (en) | Porous body infiltrating method | |
| JP2004018322A (ja) | シリコン／炭化ケイ素複合材料及びその製造方法 | |
| US4579699A (en) | Method for making α-Si3 N4 whiskers and articles therefrom | |
| US5510303A (en) | Ceramic matrix composite material | |
| EP0380973B1 (en) | Reinforced materials | |
| US6107225A (en) | High-temperature ceramics-based composite material and its manufacturing process | |
| JPH10280067A (ja) | 複合材料の製造方法 | |
| JPH11106848A (ja) | セラミックス粉末高含有Ａｌ合金基複合材料の製造方法 | |
| JP4907777B2 (ja) | 金属−セラミックス複合材料 | |
| WO2022224549A1 (ja) | 金属基複合材料の製造方法及びプリフォームの作製方法 | |
| JPH11172348A (ja) | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 | |
| JPH1129831A (ja) | 金属基複合材用プリフォーム及びその製造方法 | |
| JP3171287B2 (ja) | 強化金属用繊維成形体およびその製造方法 | |
| JPH0293030A (ja) | 繊維強化アルミニウム合金複合材の製造方法 | |
| JPH1121639A (ja) | プリフォームの製造方法 | |
| JPS6048576B2 (ja) | ＳｉＣウイスカ−強化Ａｌ複合材料の製造方法 | |
| JPH0564692B2 (ja) | ||
| JPH11157965A (ja) | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 | |
| JPH11106849A (ja) | ヒートシンク用ＳｉＣ含有Ａｌ合金基複合材料の製造方法 | |
| JP4294882B2 (ja) | 金属−セラミックス複合材料およびその製造方法 | |
| JPH0324205A (ja) | 金型の製造方法 | |
| JP2003253308A (ja) | アルミニウム基複合材料の製造方法 | |
| JPH09202930A (ja) | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 | |
| JPH05132728A (ja) | 複合材料用強化材成形体及びその製造方法 | |
| JPH0633371A (ja) | 繊維強化複合材料用プリフォームの製造法 |