JPS5834104A - 繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造方法Info
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- JPS5834104A JPS5834104A JP13026281A JP13026281A JPS5834104A JP S5834104 A JPS5834104 A JP S5834104A JP 13026281 A JP13026281 A JP 13026281A JP 13026281 A JP13026281 A JP 13026281A JP S5834104 A JPS5834104 A JP S5834104A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/14—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by powder metallurgy, i.e. by processing mixtures of metal powder and fibres or filaments
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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】
本発明は繊維強化軽金属！トリツタス複合材料の製造方
法に関し、特に該強化繊維と暖金属！トサツタスとの濡
れ性【改善すみ上記方法に関する％Ｏである０ 炭素繊維、アル々す繊維、炭化造素繊維等Ｏ繊維（會む
クイスカ）は強度特性、耐熱性等に優れており、これら
七金属！トリックス中に複合させて、そ０金属を強化し
、比強度、比弾性率の高い材料を得ようとすること韓周
知であるＯなかでｔ１アルンニクム、アル建ニウム合金
などＯ軽金属、軽金属合金ｔｆｆ）リツタスとする試み
が最も多−が、これは本系材料の轟面のニーズが暖量化
が特に要求される航空・宇宙機器分野にあることによる
。
法に関し、特に該強化繊維と暖金属！トサツタスとの濡
れ性【改善すみ上記方法に関する％Ｏである０ 炭素繊維、アル々す繊維、炭化造素繊維等Ｏ繊維（會む
クイスカ）は強度特性、耐熱性等に優れており、これら
七金属！トリックス中に複合させて、そ０金属を強化し
、比強度、比弾性率の高い材料を得ようとすること韓周
知であるＯなかでｔ１アルンニクム、アル建ニウム合金
などＯ軽金属、軽金属合金ｔｆｆ）リツタスとする試み
が最も多−が、これは本系材料の轟面のニーズが暖量化
が特に要求される航空・宇宙機器分野にあることによる
。
これらＯ強化繊＃？用いて金属！トリックス複合材ｌＩ
！を製造する場合、マド雫ツクスにかかる応力を強化繊
維に充分伝達する丸めの濡れ（結合）がｗトｙツタスと
Ｉｌｌ維との界面に必要と１に多、こＯＪ’Ｆ厘の結合
が被合＃科の性ｖ！を大きく左右する。ところが、前配
繊Ｉａは一般に軽金属、軽金属合金と濡れ難く、この濡
れ性【改曽すべく−くりかの手法が開斃されている◎し
かし、従来提案されてｖ−ｈ石方法の多くは、濡れが得
られ複合化が達成されても、その＠に繊ｍが！）リツタ
ス金属とＯ外画反応によ）劣化しえ）、機械的損傷を受
ける等して、複合材料の性能が期待過；に出なｉヒとが
多い◎以上Ｏような複合化時の濡れ慶び繊維の劣化、損
傷等Ｏ岡題が鱗決されれば、繊繍強化金属！トリックス
複合材料は、比強度、比弾性率が高く、熱的安定性の優
れ丸材料とな）得る％のであ夛、将来の航空・宇冑機器
、自動車、原動機等の高性能化ｔ％九らすことができる
。
！を製造する場合、マド雫ツクスにかかる応力を強化繊
維に充分伝達する丸めの濡れ（結合）がｗトｙツタスと
Ｉｌｌ維との界面に必要と１に多、こＯＪ’Ｆ厘の結合
が被合＃科の性ｖ！を大きく左右する。ところが、前配
繊Ｉａは一般に軽金属、軽金属合金と濡れ難く、この濡
れ性【改曽すべく−くりかの手法が開斃されている◎し
かし、従来提案されてｖ−ｈ石方法の多くは、濡れが得
られ複合化が達成されても、その＠に繊ｍが！）リツタ
ス金属とＯ外画反応によ）劣化しえ）、機械的損傷を受
ける等して、複合材料の性能が期待過；に出なｉヒとが
多い◎以上Ｏような複合化時の濡れ慶び繊維の劣化、損
傷等Ｏ岡題が鱗決されれば、繊繍強化金属！トリックス
複合材料は、比強度、比弾性率が高く、熱的安定性の優
れ丸材料とな）得る％のであ夛、将来の航空・宇冑機器
、自動車、原動機等の高性能化ｔ％九らすことができる
。
本発明者等は、マトリックス金属、特に軽金属と繊維の
濡れ性【改善すべく鋭意検討の結果、水素化リチウム（
′Ｌｉｎ ） １利用すれば良好な濡れ性が得られると
共に、Ｌｌ が軽金属マトリックス中に合金化してマト
リックス金属の強度特性を陶土させるとの知見を得え。
濡れ性【改善すべく鋭意検討の結果、水素化リチウム（
′Ｌｉｎ ） １利用すれば良好な濡れ性が得られると
共に、Ｌｌ が軽金属マトリックス中に合金化してマト
リックス金属の強度特性を陶土させるとの知見を得え。
本実９１Ｎは、この知見に基〈もので、アルミニウム、
アルミニウム合金、！グネシウム、！ダネシウ五合金、
そＯ他各種の軽金属、その合金Ｏ粉末、水素化リチウム
粉末、および炭素繊維、炭化蓋素繊維、アル擢す繊維、
黒鉛ウィスカ、炭化造素りイスカ、アル電ナウィス★等
の通常Ｏ強化繊維ｔＩ１１合して屋内に充填し、４６＠
を以上であって上記軽金属ｉえはその合金（以下、軽金
属と称す）０＊＊０１１ｍ線以下の温度て熱闘−ＩＥＩ
Ｅ形することを特徴とする繊維強化嘔金属複合材料の製
造方法に関するものである０本発明方法に、繊維強化金
属マトリックス複合材料の製造方法の一つとして周知の
粉末冶金法ＫＩＬ、該法は周知の通や金属粉末と強化繊
維群中合して型内に充填し、冷間予備加圧成形、熱間加
圧成形等０１１末冶金手法により複合材料【混るもので
、本発明でにこの粉末冶金法で軽金属マトリックスの複
合材料【得る際に該軽金属マトリックスと強化繊維の濡
れ性【水素化リチウムにより改善するｔのである。
アルミニウム合金、！グネシウム、！ダネシウ五合金、
そＯ他各種の軽金属、その合金Ｏ粉末、水素化リチウム
粉末、および炭素繊維、炭化蓋素繊維、アル擢す繊維、
黒鉛ウィスカ、炭化造素りイスカ、アル電ナウィス★等
の通常Ｏ強化繊維ｔＩ１１合して屋内に充填し、４６＠
を以上であって上記軽金属ｉえはその合金（以下、軽金
属と称す）０＊＊０１１ｍ線以下の温度て熱闘−ＩＥＩ
Ｅ形することを特徴とする繊維強化嘔金属複合材料の製
造方法に関するものである０本発明方法に、繊維強化金
属マトリックス複合材料の製造方法の一つとして周知の
粉末冶金法ＫＩＬ、該法は周知の通や金属粉末と強化繊
維群中合して型内に充填し、冷間予備加圧成形、熱間加
圧成形等０１１末冶金手法により複合材料【混るもので
、本発明でにこの粉末冶金法で軽金属マトリックスの複
合材料【得る際に該軽金属マトリックスと強化繊維の濡
れ性【水素化リチウムにより改善するｔのである。
水嵩化リチウム粉末は、熟関加ＥＥ威形時、比較的低温
て軽金属と反応し液相上生成する０例えば水素化リチウ
ムは、熱間加圧成形時に約１７１）Ｃｌ越えるとアルミ
ニウム粉末と反応、分解してムｊ−Ｌｉ Ｏ共晶解融音
生じ、部分的に液相を生成し、これが加圧下で繊維と！
トリツタ゛ ス界面、およびマトリックス粉末同志の界
面に浸透し、いわゆる液相焼結ｏ＊ｙｓで複合化を促進
する。ｌ！に熱間て保持することＫより、Ｌｌは軽金属
１トリツタス中に拡散し、液相は消失して均一に合金化
する。
て軽金属と反応し液相上生成する０例えば水素化リチウ
ムは、熱間加圧成形時に約１７１）Ｃｌ越えるとアルミ
ニウム粉末と反応、分解してムｊ−Ｌｉ Ｏ共晶解融音
生じ、部分的に液相を生成し、これが加圧下で繊維と！
トリツタ゛ ス界面、およびマトリックス粉末同志の界
面に浸透し、いわゆる液相焼結ｏ＊ｙｓで複合化を促進
する。ｌ！に熱間て保持することＫより、Ｌｌは軽金属
１トリツタス中に拡散し、液相は消失して均一に合金化
する。
本発明方法における軽金属上、純軽金属の他、一般に鋳
物用合金や展伸材用合金等として用いられているｔのの
粉末【指し、こ″れらはいずれｔアト！イズ法によ）ｌ
ｌ造することができる。
物用合金や展伸材用合金等として用いられているｔのの
粉末【指し、こ″れらはいずれｔアト！イズ法によ）ｌ
ｌ造することができる。
水素化リチウムは、主として機械的粉砕によ）ａ％する
が、水素化リチウムおよび上記軽金属Ｏ粉末の製造法に
ついては特に限定する％０ではない０ これら０１１末の粒度は、広範囲の％０が使用できるが
、２００μ漢以下０％０が静上しい０強化繊−としては
、′前記し友鎗−０４Ｉ繊維、長繊維、ウィスカのいず
れも使用でき、繊維Ｏ長さや極には限定されないＯ 職金属粉末と水素化リチウエ肴末とＯ６＆合割合は、重
量比で水素化リチウム粉末が５−以下が好ましく、水素
化リチウム粉末め添加量が多金属間化合物の析出等によ
〕脆くなるＯ強化繊維Ｏｓ合割合は、ｉ記の軽金属粉末
と水素化リチウム粉末の混合物に対して容積比で１１＠
変まで可能であるが、通常は３０嘔程度までが喪い結果
が得られる０ 軽金属粉末と水素化リチウム粉末の混合物と強化繊維と
０ｆＩｈ合および型内充填方法は、強化繊維が短繊維あ
るいはウィスカの場合は予め肉＃１會混合して・おいて
型内に充填する方法、長繊維の場合扛強化繊維を予め屋
内に配置しておき、このＷｉを振動させ−ながら強化繊
維群中へ混合粉末【充填する方法が採用される。
が、水素化リチウムおよび上記軽金属Ｏ粉末の製造法に
ついては特に限定する％０ではない０ これら０１１末の粒度は、広範囲の％０が使用できるが
、２００μ漢以下０％０が静上しい０強化繊−としては
、′前記し友鎗−０４Ｉ繊維、長繊維、ウィスカのいず
れも使用でき、繊維Ｏ長さや極には限定されないＯ 職金属粉末と水素化リチウエ肴末とＯ６＆合割合は、重
量比で水素化リチウム粉末が５−以下が好ましく、水素
化リチウム粉末め添加量が多金属間化合物の析出等によ
〕脆くなるＯ強化繊維Ｏｓ合割合は、ｉ記の軽金属粉末
と水素化リチウム粉末の混合物に対して容積比で１１＠
変まで可能であるが、通常は３０嘔程度までが喪い結果
が得られる０ 軽金属粉末と水素化リチウム粉末の混合物と強化繊維と
０ｆＩｈ合および型内充填方法は、強化繊維が短繊維あ
るいはウィスカの場合は予め肉＃１會混合して・おいて
型内に充填する方法、長繊維の場合扛強化繊維を予め屋
内に配置しておき、このＷｉを振動させ−ながら強化繊
維群中へ混合粉末【充填する方法が採用される。
このようにして混合、撤内充填した軽金属、水素化リチ
ウム、強化ａｍ混合−，の熱間加圧成形条件は、４００
℃以上で軽金属粉末の液相線以下の温度、２０００ ｋ
／ｅｘ？以下の圧力とする。
ウム、強化ａｍ混合−，の熱間加圧成形条件は、４００
℃以上で軽金属粉末の液相線以下の温度、２０００ ｋ
／ｅｘ？以下の圧力とする。
高温であるはど加圧力は低くて・よく、例えば軽金属の
同相線と液相線の中間領域では１００（讐以下でもマト
リックス金属と強化繊維の界面およびｆｆ）９ツクス金
属粉末同志の良好な接合愛育する複合材料を得ることが
できる０熱間加圧成形手段としては、熱間プレスや熱間
静水圧ブレｘ（Ｈｏｔ工ｓｏｍｔａｔＩ Ｐｒ＠ｍｓ
） 等があげられるが、後者の場合は強化線維と！トリ
ックス中に発生し易いマクロポロシティ等の欠随が消滅
し、複合材料の性能をさらに高めることができる。
同相線と液相線の中間領域では１００（讐以下でもマト
リックス金属と強化繊維の界面およびｆｆ）９ツクス金
属粉末同志の良好な接合愛育する複合材料を得ることが
できる０熱間加圧成形手段としては、熱間プレスや熱間
静水圧ブレｘ（Ｈｏｔ工ｓｏｍｔａｔＩ Ｐｒ＠ｍｓ
） 等があげられるが、後者の場合は強化線維と！トリ
ックス中に発生し易いマクロポロシティ等の欠随が消滅
し、複合材料の性能をさらに高めることができる。
以上のような手法によシ最終製品に近い形状とすること
ができるが、短敏維あるいはウィスカを用い為場合は、
ビレットを製造し、その後押出し、引抜き、圧延、鍛造
等の通常の金属塑性加工技術を適用し、型材、板、鍛造
品等を得ることができる。
ができるが、短敏維あるいはウィスカを用い為場合は、
ビレットを製造し、その後押出し、引抜き、圧延、鍛造
等の通常の金属塑性加工技術を適用し、型材、板、鍛造
品等を得ることができる。
以上説明し九本発明方法によれば、軽金属！トリックス
と強化繊維との濡れが良（なり、この結果、熱間加圧成
形時の加圧力を比較的小さくすることができ、強化繊維
の機械的損傷も少なく、また！トリックスと強化繊維と
の界面反応も生じ難く、界面劣化は発生せず、更に軽金
属！トリックス中にＬｌ が固溶することによって比
強度も向上する等の効果を奏することができる。
と強化繊維との濡れが良（なり、この結果、熱間加圧成
形時の加圧力を比較的小さくすることができ、強化繊維
の機械的損傷も少なく、また！トリックスと強化繊維と
の界面反応も生じ難く、界面劣化は発生せず、更に軽金
属！トリックス中にＬｌ が固溶することによって比
強度も向上する等の効果を奏することができる。
また本発明方法で得られる複合材料は、航空機、傭ケッ
ト、建ナイル勢の機体構造体、人工衛生、アンテナ構造
体、太陽発電用パネル等の亨冑構造物、ジヱツＦエンジ
ン中ガスタービンの７アンプレードヤコンプレツナブレ
ード等に適用することかて龜ゐ。
ト、建ナイル勢の機体構造体、人工衛生、アンテナ構造
体、太陽発電用パネル等の亨冑構造物、ジヱツＦエンジ
ン中ガスタービンの７アンプレードヤコンプレツナブレ
ード等に適用することかて龜ゐ。
実施例
平均粒＠Ｓ＠声欝の純度！９．Ｏ慢以上の純アル建！り
ム粉末と平均粒＠Ｓ・μａｔ）水素化シチクム粉末（Ｓ
重量−）の混合物に炭化珪素クイスｉＩ（容量比で！＠
饅）を加え、イソプロピルアルコールを溶媒として攪拌
風合し、ペースト状とじえ０ このペースト状混合物を黒鉛【ツイエ／ダしえ鋼１１０
ｍ１に充填し、１４１ ａ ＠ ｌ／ｄ Ｏ圧力を加え
、常温、大気中で予備加圧成形を行い、次いで真空中（
１１−１）−ル台）で５６１ Ｋ４７ａｌに加圧し良状
態で６！・Ｃに加熱し、この温度ｙｃｓ・分保持し九〇 この結果、炭化＊嵩りイスカと純アルセニクム！トシツ
タスＯａすれ性Ｏ棗好な複合材料が得られ丸０断ｍｏｗ
像鏡写真を添付図に示す０
ム粉末と平均粒＠Ｓ・μａｔ）水素化シチクム粉末（Ｓ
重量−）の混合物に炭化珪素クイスｉＩ（容量比で！＠
饅）を加え、イソプロピルアルコールを溶媒として攪拌
風合し、ペースト状とじえ０ このペースト状混合物を黒鉛【ツイエ／ダしえ鋼１１０
ｍ１に充填し、１４１ ａ ＠ ｌ／ｄ Ｏ圧力を加え
、常温、大気中で予備加圧成形を行い、次いで真空中（
１１−１）−ル台）で５６１ Ｋ４７ａｌに加圧し良状
態で６！・Ｃに加熱し、この温度ｙｃｓ・分保持し九〇 この結果、炭化＊嵩りイスカと純アルセニクム！トシツ
タスＯａすれ性Ｏ棗好な複合材料が得られ丸０断ｍｏｗ
像鏡写真を添付図に示す０
添付図は本発明の実施例で得られえ豪合材料ｖｖｒｗｉ
ｉｏ顕黴鏡写真（４・・倍）を示すＯ復代理人 内
１） 明 復代理人 葦 原 亮 − 手続補正置方式 昭和５７年 ２月と日 特許庁長官 島 １）春樹殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１３０２６２号 ２、発明の名称 繊維強化軽金属マトリックス複合材
料の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号４復代
理人 住 所 東京都港区虎ノ門−丁目２４番１１号第二岡田
ビル 電話（５０４） １８９４番５、補正命令の日付
昭和５７年１月５日７補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の項 ８補正の内容 明細書の９頁３〜４行の「複合材料の断面の」を「炭化
珪素ウィスカと純アルミニウムの複合材料の断面の金属
（純アルミニウム）組織と繊維（炭化珪素ウィスカ）の
形状を示す」と訂正する。 １６
ｉｏ顕黴鏡写真（４・・倍）を示すＯ復代理人 内
１） 明 復代理人 葦 原 亮 − 手続補正置方式 昭和５７年 ２月と日 特許庁長官 島 １）春樹殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１３０２６２号 ２、発明の名称 繊維強化軽金属マトリックス複合材
料の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号４復代
理人 住 所 東京都港区虎ノ門−丁目２４番１１号第二岡田
ビル 電話（５０４） １８９４番５、補正命令の日付
昭和５７年１月５日７補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の項 ８補正の内容 明細書の９頁３〜４行の「複合材料の断面の」を「炭化
珪素ウィスカと純アルミニウムの複合材料の断面の金属
（純アルミニウム）組織と繊維（炭化珪素ウィスカ）の
形状を示す」と訂正する。 １６
Claims (1)
- 軽金属ｔ＊はそＯ合金０粉末、水素化リチク五看末およ
び強化繊維ｔＳ合して型内に充填し、４０（１℃以上で
あって前記軽金属マｆＩ−はその合金看末ａｔ相曽以下
０ｍ１ｔで熱間加圧成形することｔ４１黴とする繊維強
化軽金属！トリツタス複合材料ａｍ造方法０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13026281A JPS5834104A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13026281A JPS5834104A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5834104A true JPS5834104A (ja) | 1983-02-28 |
Family
ID=15030059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13026281A Pending JPS5834104A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834104A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0436140A (ja) * | 1990-05-31 | 1992-02-06 | Nippon Suisan Kaisha Ltd | 電子レンジ加熱用の調理パンのバンズ |
| US5221552A (en) * | 1990-08-27 | 1993-06-22 | Nihon Tensaiseito Kabushiki Kaisha | Porridgelike dietary fiber, foods containing the same, and method for producing porridgelike dietary fiber |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP13026281A patent/JPS5834104A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0436140A (ja) * | 1990-05-31 | 1992-02-06 | Nippon Suisan Kaisha Ltd | 電子レンジ加熱用の調理パンのバンズ |
| US5221552A (en) * | 1990-08-27 | 1993-06-22 | Nihon Tensaiseito Kabushiki Kaisha | Porridgelike dietary fiber, foods containing the same, and method for producing porridgelike dietary fiber |
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