JPS58136735A - カ−ボン繊維強化アルミニウム複合材の製造方法 - Google Patents
カ−ボン繊維強化アルミニウム複合材の製造方法Info
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- JPS58136735A JPS58136735A JP1838982A JP1838982A JPS58136735A JP S58136735 A JPS58136735 A JP S58136735A JP 1838982 A JP1838982 A JP 1838982A JP 1838982 A JP1838982 A JP 1838982A JP S58136735 A JPS58136735 A JP S58136735A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本艷明は＠曖性および高強度より自動車や航空４４の部
品構成材料として注目されているカーボン繊維強化アル
ミニウム四合材料に関するものである。
品構成材料として注目されているカーボン繊維強化アル
ミニウム四合材料に関するものである。
カーボン繊維強化アルミニウム伽合材（以下、繊維強化
アルミニウムという）の製置方法としては、（１）マト
リックス１４′ｉ金締、たるアルミニウムの粉末とカー
ボン繊維紺とを混合し１押出し圧延、あるいけホットプ
レスによりこれを焼結する粉末冶金Ｓ、（２）アルミニ
ウムの涌と箔とのＩｉｉ＋にカーボン繊維を整列させた
層をはさみホットプレスまたは熱間圧延により拡散結合
させて成形する箔冶金法な−しは薄板冶金法、（３１ｍ
融マ） ＩＪツクス金４をカーボン繊維の周囲へ注ぎ、
凝固させる溶融金属浸漬法、（４）マトリックス用金属
粉末の表面をプラズマの加熱帯で瞬間的に溶融させ整列
繊維に吹付けるプラズマスプレー法、（５）電解析出に
よる電着法または高圧ガス蒸着による蒸着法がある。
アルミニウムという）の製置方法としては、（１）マト
リックス１４′ｉ金締、たるアルミニウムの粉末とカー
ボン繊維紺とを混合し１押出し圧延、あるいけホットプ
レスによりこれを焼結する粉末冶金Ｓ、（２）アルミニ
ウムの涌と箔とのＩｉｉ＋にカーボン繊維を整列させた
層をはさみホットプレスまたは熱間圧延により拡散結合
させて成形する箔冶金法な−しは薄板冶金法、（３１ｍ
融マ） ＩＪツクス金４をカーボン繊維の周囲へ注ぎ、
凝固させる溶融金属浸漬法、（４）マトリックス用金属
粉末の表面をプラズマの加熱帯で瞬間的に溶融させ整列
繊維に吹付けるプラズマスプレー法、（５）電解析出に
よる電着法または高圧ガス蒸着による蒸着法がある。
繊維強化アルミニウムについての問題は、カーボン繊維
とマトリックスのアルミニウムは非親和性で、充分な接
合が得にくいことである。
とマトリックスのアルミニウムは非親和性で、充分な接
合が得にくいことである。
史に上記いずれの製法においても処理温度が高いこと、
また高温処理であるのでカーボン繊維とマトリックスと
の間に不安定なアルミニウムカーバイ） （Ａｌ４０ｍ
）が生じ、１品の強度を吐下させることである。
また高温処理であるのでカーボン繊維とマトリックスと
の間に不安定なアルミニウムカーバイ） （Ａｌ４０ｍ
）が生じ、１品の強度を吐下させることである。
そこで本発明は従来法よりも処理ｖｌＡ度が低く、カー
ボン繊維とマトリックスとの接合を強化し１かつ組織中
に不安定なＡｌ、０．が生成されない繊維強化アルミニ
ウム榎合゛材を提供することを目的とするものである。
ボン繊維とマトリックスとの接合を強化し１かつ組織中
に不安定なＡｌ、０．が生成されない繊維強化アルミニ
ウム榎合゛材を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するための本発明の特徴は、マトリック
ス材としてアルミニウムよりも融点が吐く、かつアルミ
ニウムよりカーボン繊維と親和性の良いアルミニウム共
晶系合金を用いたことである。マトリックス材は（ａ）
アルミニウム共晶系合金、（ｂ）アルミニウムとアルミ
ニウム共晶系合金、（０）アルミニウムとアルミニウム
共晶系合金をつくる金属のいずれを使用しても良い。
ス材としてアルミニウムよりも融点が吐く、かつアルミ
ニウムよりカーボン繊維と親和性の良いアルミニウム共
晶系合金を用いたことである。マトリックス材は（ａ）
アルミニウム共晶系合金、（ｂ）アルミニウムとアルミ
ニウム共晶系合金、（０）アルミニウムとアルミニウム
共晶系合金をつくる金属のいずれを使用しても良い。
ただしここでいうアルミニウム共晶系合金とはアルミニ
ウムと共晶合金をつくる金属元素であ１ｎ（Ｏｕ）、マ
グネシウム（Ｍｇ）、シリコン（Ｓｌ）、亜鉛（Ｚｎ）
等のうち少くとも１つ以上の元素と、アルミニウムとの
合金であってアルミニウムの共晶合金に限るものではな
い。上記金属元素のうちではマトリックス、ひいては硬
合材の成形性、強度の点からＯｕまたはＯｕを主体とし
て用いることが望ましく、そのマトリックスに対する割
合は２〜１０重貴％が適当である。２重置％以Ｆになる
と複合材の成形性が圓下し、強度的にも望ましくない。
ウムと共晶合金をつくる金属元素であ１ｎ（Ｏｕ）、マ
グネシウム（Ｍｇ）、シリコン（Ｓｌ）、亜鉛（Ｚｎ）
等のうち少くとも１つ以上の元素と、アルミニウムとの
合金であってアルミニウムの共晶合金に限るものではな
い。上記金属元素のうちではマトリックス、ひいては硬
合材の成形性、強度の点からＯｕまたはＯｕを主体とし
て用いることが望ましく、そのマトリックスに対する割
合は２〜１０重貴％が適当である。２重置％以Ｆになる
と複合材の成形性が圓下し、強度的にも望ましくない。
１０重鑞％を越えると一合材の強度、比重の点で望まし
くない０ 上記マトリックス材のうち（ｂ）を用いて例えば粉末冶
金法を実施した場合、アルミニウム粉末の表向は空気中
ですでに階い酸化皮膜でおおわれているが、圧縮時の圧
力と、焼結時の加熱に基因する紛木内部と被膜との熱膨
張差により皮膜にクラックが発生し、このクラックより
共晶系合金の浴融相（液相）が進入して拡散し、焼結が
進行する。従ってアルミニウムのみのマトリック材より
も焼結が著しく容易となる。またアルミニウム共晶系合
金はアルミニウムよりもカーボン繊維に対してぬれ性が
良く、この共晶系合金が先ずカーボン繊維の周囲にまわ
り込むのでカーボン繊維とマトリックスとは強固に接合
される。史にマトリックス材としてアルミニウムのみを
用いた場合よりも吐渇処理がｉｔＪ能であるので、アル
ミニウムとカーボン繊維の反応によるＡｊ！４０ｓの生
成を抑制することができる。
くない０ 上記マトリックス材のうち（ｂ）を用いて例えば粉末冶
金法を実施した場合、アルミニウム粉末の表向は空気中
ですでに階い酸化皮膜でおおわれているが、圧縮時の圧
力と、焼結時の加熱に基因する紛木内部と被膜との熱膨
張差により皮膜にクラックが発生し、このクラックより
共晶系合金の浴融相（液相）が進入して拡散し、焼結が
進行する。従ってアルミニウムのみのマトリック材より
も焼結が著しく容易となる。またアルミニウム共晶系合
金はアルミニウムよりもカーボン繊維に対してぬれ性が
良く、この共晶系合金が先ずカーボン繊維の周囲にまわ
り込むのでカーボン繊維とマトリックスとは強固に接合
される。史にマトリックス材としてアルミニウムのみを
用いた場合よりも吐渇処理がｉｔＪ能であるので、アル
ミニウムとカーボン繊維の反応によるＡｊ！４０ｓの生
成を抑制することができる。
また共晶系合金の液相がアルミニウムの表…１をおおい
酸化の進行を防止するのでψ気中でノ成形が口■能であ
る。
酸化の進行を防止するのでψ気中でノ成形が口■能であ
る。
本発明は粉末冶金法に限らず、溶融金属浸漬法等他の方
法にもＪＩ々用できるのが、より低い温度で成形用能な
粉末冶金法が望ましい。しかしいずれの場合もマトリッ
クス材とカーボン繊維とのぬれ性が改害され、またＡｌ
、Ｏ，の生成を抑制する効果がある。
法にもＪＩ々用できるのが、より低い温度で成形用能な
粉末冶金法が望ましい。しかしいずれの場合もマトリッ
クス材とカーボン繊維とのぬれ性が改害され、またＡｌ
、Ｏ，の生成を抑制する効果がある。
以下本発明の実施例について説明する。
□実師例り
粒径７０μ曲後のＡｌ金属粉と、粒径５ｏμ前後のＡ
ｌ −Ｏｕ共共晶会合金粉重量比１：１）とを重量比９
：１で混合し、これに繊維径８μ前後、長さ３闘〜５閣
のカーボン繊維を体積比３：１の割合で７ＪＩｌえて充
分に混合した後、型の中につめ込み、６１０”（：で２
００〜／Ｃ−の圧力で大気中でプレスを行い成形した。
ｌ −Ｏｕ共共晶会合金粉重量比１：１）とを重量比９
：１で混合し、これに繊維径８μ前後、長さ３闘〜５閣
のカーボン繊維を体積比３：１の割合で７ＪＩｌえて充
分に混合した後、型の中につめ込み、６１０”（：で２
００〜／Ｃ−の圧力で大気中でプレスを行い成形した。
成形品は気孔率１％未満でアルミニウムとカーボン繊維
との接合は良好であった。またアルミニウムとカーボン
繊維の反応物（Ａ１４０ｍ）もｘ憾的に検出されなかっ
た。四合効果が充分にあられれ、引張９強度は４５ ｋ
ｇ ／１ｍｔ 、曲げ強度は５５ ｋｙ ／％ｔｎ、”
でアッタ。
との接合は良好であった。またアルミニウムとカーボン
繊維の反応物（Ａ１４０ｍ）もｘ憾的に検出されなかっ
た。四合効果が充分にあられれ、引張９強度は４５ ｋ
ｇ ／１ｍｔ 、曲げ強度は５５ ｋｙ ／％ｔｎ、”
でアッタ。
実施例２
Ａ／金掛粉とＯｕ金鵬粉とを重量比で９５：５とした１
昆合粉にカーボン繊維ａ維を体積比３：１の割合でＪＪ
Ｇえ、以ｆ実噸例１と同一の方法で成形を行った。得ら
れた成形品は実施例１のものとほぼ同一の特性を示した
。
昆合粉にカーボン繊維ａ維を体積比３：１の割合でＪＪ
Ｇえ、以ｆ実噸例１と同一の方法で成形を行った。得ら
れた成形品は実施例１のものとほぼ同一の特性を示した
。
実施例３゜
上記夷咄例はいずれもマトリックス金堝元素としてｋｌ
とＯｕを用いているが、本実施例ではマトリックス金；
鴫元素にＡｌとＯｕの他にＭｇと８１をＳむ共晶系合金
（Ａｌｏ４ｉｊＤ％、Ｏｕ４］１ｉｉ１９６、Ｍｇ１重
薩％、Ｓｉ１重量％）を用いた。
とＯｕを用いているが、本実施例ではマトリックス金；
鴫元素にＡｌとＯｕの他にＭｇと８１をＳむ共晶系合金
（Ａｌｏ４ｉｊＤ％、Ｏｕ４］１ｉｉ１９６、Ｍｇ１重
薩％、Ｓｉ１重量％）を用いた。
上記実施例と同様にカーボン繊維を体積比３；１の−」
合でＪｊｌｌえて光分に混合し、上記実施例１と同一の
方法で成形を行った。
合でＪｊｌｌえて光分に混合し、上記実施例１と同一の
方法で成形を行った。
得られた成形品は気孔率１％未満でアルミニウムとカー
ボン繊維との接合は良好であった。
ボン繊維との接合は良好であった。
ｈｔａｏｊＩ！ｌｘｍ的に検出されなかった。俟合効朱
が光分あられれ、引張り強度は５０４／；ｍ”、曲げ強
度は５ Ｑ ｊ１９ ／ ｔｍ’であった。
が光分あられれ、引張り強度は５０４／；ｍ”、曲げ強
度は５ Ｑ ｊ１９ ／ ｔｍ’であった。
以−ト説明した様に、本発明はマド１）ツクス材トシて
アルミニウム共晶系合金、アルミニウムとアルミニウム
共晶系合金、またはアルミニウムとアルミニウムと共晶
系合金をつくる金属を用い、カーボン繊維と混合してア
ルミニウムの融点以下の烏１．！ｆで刑比成形してカー
ボン繊維強化アルミニウム俟合材を一遺することを特徴
とするもので、従来よりも低温処理で高強度の！製品を
得ることができる。本発明は粉禾冶金法のほか溶融金属
浸漬法等の他の方法にも適用できる。
アルミニウム共晶系合金、アルミニウムとアルミニウム
共晶系合金、またはアルミニウムとアルミニウムと共晶
系合金をつくる金属を用い、カーボン繊維と混合してア
ルミニウムの融点以下の烏１．！ｆで刑比成形してカー
ボン繊維強化アルミニウム俟合材を一遺することを特徴
とするもので、従来よりも低温処理で高強度の！製品を
得ることができる。本発明は粉禾冶金法のほか溶融金属
浸漬法等の他の方法にも適用できる。
−２０ニ
Claims (3)
- （１） マトリックス金属として下記（ａ）、（ｂ）
および（０）のいずれかを用い、これをカーボン繊維と
混合し、アルミニウム共晶系合金の液相を生じる温度か
らアルミニウムの融点までの温度領域で）Ｊｎ庄成形す
ることを特徴とするカーボン繊維強化アルミニウム複合
材の製造方法。 （ＩＬ）アルミニウム共晶単合金 （ｂ）アルミニウムとアＩレミニウム共晶糸合金（Ｑ）
アルミニウムとアルミニウム共晶系合金をつくる金属 - （２） マトリックス金属として用いる金網中に、ア
ルミニウムの他に少くとも銅を２重置％ないし１０電針
％含有せしめた特許請求の範囲第１項記載のカーボン繊
維強化アルミニウム嚢合材の輌浩方法。 - （３） マトリックス金属として粉末を用い、この粉
末とカーボン繊維とを混合し、アルミニウム共晶系合金
のｌυ相を生じる温度からアルｓ ニウムの融点までの
肩度域でＩＪＯ圧成形成形特許請求の範囲第１項記載の
カーボン繊維強化アルミニウム複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1838982A JPS58136735A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | カ−ボン繊維強化アルミニウム複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1838982A JPS58136735A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | カ−ボン繊維強化アルミニウム複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58136735A true JPS58136735A (ja) | 1983-08-13 |
Family
ID=11970350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1838982A Pending JPS58136735A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | カ−ボン繊維強化アルミニウム複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58136735A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60110837A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-17 | Toray Ind Inc | 炭素繊維／アルミニウム合金複合材料 |
| JPS616245A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-11 | Nippon Denso Co Ltd | 繊維強化金属複合材料 |
| JPS61163224A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合部材およびその製造方法 |
| CN110468355A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-19 | 王书杰 | 碳纤维增强铝基复合材料的成型系统及材料 |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP1838982A patent/JPS58136735A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60110837A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-17 | Toray Ind Inc | 炭素繊維／アルミニウム合金複合材料 |
| JPS616245A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-11 | Nippon Denso Co Ltd | 繊維強化金属複合材料 |
| JPS61163224A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合部材およびその製造方法 |
| CN110468355A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-19 | 王书杰 | 碳纤维增强铝基复合材料的成型系统及材料 |
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