JPS5834148A - 繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造法 - Google Patents
繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造法Info
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- JPS5834148A JPS5834148A JP13161981A JP13161981A JPS5834148A JP S5834148 A JPS5834148 A JP S5834148A JP 13161981 A JP13161981 A JP 13161981A JP 13161981 A JP13161981 A JP 13161981A JP S5834148 A JPS5834148 A JP S5834148A
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- light
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は繊維強化軽金属マトリックス複今材料Ｏ製造法
に関し、％に＃強化繊維と軽金属マトリックスと０濡れ
性を改善する上記調造法に関する４０である。
に関し、％に＃強化繊維と軽金属マトリックスと０濡れ
性を改善する上記調造法に関する４０である。
炭素繊維、アルイナ繊維、炭化珪素繊ｍｈ。
繊維（含むウィスカ）＃ｆｇ！１度特性、耐熱性等に優
れてお）、これらを金属マトリックス中に複合させて、
千０金属を強化し、比強度、比弾性率ｏＩＩ＆ｈ材料を
得ようとするととは周知である。
れてお）、これらを金属マトリックス中に複合させて、
千０金属を強化し、比強度、比弾性率ｏＩＩ＆ｈ材料を
得ようとするととは周知である。
なかでも、アル（ニウム、アルイニウム合金などＯ＠金
金属軽金属合金をマトリックスとする賦与が最も多いが
、これは本系材料Ｏ幽面のニーズが軽量化がＩＩ＃に要
求される航空・宇宙機ＩＩ分舒にあることによる。
金属軽金属合金をマトリックスとする賦与が最も多いが
、これは本系材料Ｏ幽面のニーズが軽量化がＩＩ＃に要
求される航空・宇宙機ＩＩ分舒にあることによる。
これらＯ強化繊維を用いて金属マトリックス複音材料を
製造する場合、マトリックスにかかる応力を強化繊維に
充分伝達するためＯ濶れ（納会）がマ）９ツクスと繊維
とＯ界面に必要と＆）、ζＯ界面Ｏ結合が複合材料Ｏ性
能を大きく左右する。ところが、前記繊維は一般にア）
ｌニウム、７ｋ（ニウム合金などＯ軽金属、軽金属合金
と濡れ難く、この濡れ性を改善すべくいくつかＯＷＰ法
が開発されている。
製造する場合、マトリックスにかかる応力を強化繊維に
充分伝達するためＯ濶れ（納会）がマ）９ツクスと繊維
とＯ界面に必要と＆）、ζＯ界面Ｏ結合が複合材料Ｏ性
能を大きく左右する。ところが、前記繊維は一般にア）
ｌニウム、７ｋ（ニウム合金などＯ軽金属、軽金属合金
と濡れ難く、この濡れ性を改善すべくいくつかＯＷＰ法
が開発されている。
しかし、従来提案されている方法Ｏ多くは、濡れが得ら
れ複合化が達成されても、そ０＠に繊維がマトシツタス
金属との界面反応により劣化しえ）、機械的損傷・倉受
ける等して２複合材料Ｏ性能が期待通）に出ないことが
多い。
れ複合化が達成されても、そ０＠に繊維がマトシツタス
金属との界面反応により劣化しえ）、機械的損傷・倉受
ける等して２複合材料Ｏ性能が期待通）に出ないことが
多い。
以上Ｏようを複合化時の濡れ及び繊維Ｏ劣化、損傷等Ｏ
問題が解決されれば、繊維強化金属！トリツタス複合材
料は、比強度、比弾性率が高く、熱的安定性０優れ丸材
料となり得るも０であＬ将来Ｏ航空・宇宙機器、自動車
、原動機等Ｏ高性能化をもたらすことができる。
問題が解決されれば、繊維強化金属！トリツタス複合材
料は、比強度、比弾性率が高く、熱的安定性０優れ丸材
料となり得るも０であＬ将来Ｏ航空・宇宙機器、自動車
、原動機等Ｏ高性能化をもたらすことができる。
本発明者等は、！トリックス金属、特に軽金属と繊維の
濡れ性を改善すべく鋭意検討の結果、これらＯｓ合体中
に軽金属（そ０合金を含む）−Ｌｉ合合金嬉湯を浸透さ
せれば喪好な濡れ性が得られると共に、軽金属−Ｌｉ合
金が軽金属と壷金化して！トリッタス金属０３１１１特
性を向上させるとの知見を得た。
濡れ性を改善すべく鋭意検討の結果、これらＯｓ合体中
に軽金属（そ０合金を含む）−Ｌｉ合合金嬉湯を浸透さ
せれば喪好な濡れ性が得られると共に、軽金属−Ｌｉ合
金が軽金属と壷金化して！トリッタス金属０３１１１特
性を向上させるとの知見を得た。
本発明は、こむ知見に基くも０で、アル建ニウム、アル
（＝ラム合金、！グネシウＡ、ｗダネシウム会金、そ０
他各種０軽金属、千０合金Ｏ粉末と、炭素繊維、炭化珪
素繊維、アル電す繊維、黒鉛ウィスカ、炭化珪素ウィス
カ、アル建ナウイスカ等の通常０強化繊維を混合して型
内に充填し、上記軽金属ま九はそ０合金（以下。
（＝ラム合金、！グネシウＡ、ｗダネシウム会金、そ０
他各種０軽金属、千０合金Ｏ粉末と、炭素繊維、炭化珪
素繊維、アル電す繊維、黒鉛ウィスカ、炭化珪素ウィス
カ、アル建ナウイスカ等の通常０強化繊維を混合して型
内に充填し、上記軽金属ま九はそ０合金（以下。
軽金属と称す）の粉末０筐相線以下０１Ｌ度に加熱し、
これに軽金属（その合金を含む）−ＴＪｔ合金合金製溶
湯浸することを特徴とする繊維強化軽金属責合材料の製
造法に関するも０である。
これに軽金属（その合金を含む）−ＴＪｔ合金合金製溶
湯浸することを特徴とする繊維強化軽金属責合材料の製
造法に関するも０である。
本発明方法は、強化繊維と軽金属粉末の混合体を蓋内に
充填し、これを加熱し％混合体の空隙に上記Ｏ軽金属（
その合金を含む）−Ｌｉ合金を含浸させるという粉末冶
金法と液体金属浸透法の合体プロセスと４言うべきもの
であ）、軽金属（そＯ合金を含む） −Ｌｉ合金の相互
拡散によ）連合浸透体は恒温凝固し、Ｌｌは軽金属！ト
リックス中に均質に合金化してマトリン１１０強度、弾
性率を向上させ、複合材料０性能を高めるものである。
充填し、これを加熱し％混合体の空隙に上記Ｏ軽金属（
その合金を含む）−Ｌｉ合金を含浸させるという粉末冶
金法と液体金属浸透法の合体プロセスと４言うべきもの
であ）、軽金属（そＯ合金を含む） −Ｌｉ合金の相互
拡散によ）連合浸透体は恒温凝固し、Ｌｌは軽金属！ト
リックス中に均質に合金化してマトリン１１０強度、弾
性率を向上させ、複合材料０性能を高めるものである。
本発明方法における軽金属は、純軽金属の他、一般に鋳
物用合金中展伸材用合金等として用いられているも００
粉末を指し、これらはいずれ４７）マイス法によｊａｌ
ｌ造することができるが、粉末Ｏ調造法については特に
限定するも０では１い、を良粉末０粒度は、広範囲０も
０が使用できるが、３００７ｗ烏以下の−０が好ましい
。
物用合金中展伸材用合金等として用いられているも００
粉末を指し、これらはいずれ４７）マイス法によｊａｌ
ｌ造することができるが、粉末Ｏ調造法については特に
限定するも０では１い、を良粉末０粒度は、広範囲０も
０が使用できるが、３００７ｗ烏以下の−０が好ましい
。
強化繊維としては、前記し九繊維Ｏ短繊維、長繊維、ウ
ィスカＯいずれも使用でき、繊維Ｏ長さや径には限定さ
れない。
ィスカＯいずれも使用でき、繊維Ｏ長さや径には限定さ
れない。
溶湯含浸させる軽金属（その合金を含む）−Ｌｌ 合金
は、 Ｌｉ 含有量がａ５〜１４重量−であ）、他Ｏ合
金元素はＬｌも含めて総和が１４重量−以下０＜Ｏが特
に有効である。また、該合金の軽金属は％！トリツタス
金属と同種ＯもＯとすることが好ましい。
は、 Ｌｉ 含有量がａ５〜１４重量−であ）、他Ｏ合
金元素はＬｌも含めて総和が１４重量−以下０＜Ｏが特
に有効である。また、該合金の軽金属は％！トリツタス
金属と同種ＯもＯとすることが好ましい。
軽金属粉末と強化繊維とＯ混合割合は、前者１６〜！Ｏ
容量部に対し後者！Ｏ〜１０容量郁Ｏ範囲で自由に′ｍ
合させることができ、それら混合物に対して軽金属（そ
の合金も含む）−−１合金Ｏ溶湯は容量比で２０〜４５
−（特ＫＩＳ〜Ｓ５参）Ｏ範囲で含浸させることが好ま
しい。
容量部に対し後者！Ｏ〜１０容量郁Ｏ範囲で自由に′ｍ
合させることができ、それら混合物に対して軽金属（そ
の合金も含む）−−１合金Ｏ溶湯は容量比で２０〜４５
−（特ＫＩＳ〜Ｓ５参）Ｏ範囲で含浸させることが好ま
しい。
軽金属粉末と強化繊維とＯ混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Ｏ場合は予め両者を
混合しておいて蓋内に充填する方法、長繊維Ｏ場合は強
化繊維を予め蓋内に配置しておき、こＯＩＩを振動させ
１ｋから強化繊維群中へ軽金属粉末を充填する方法が採
用ａれる。ｔた必要に応じて型内充填体Ｏ嵩密度を低減
、調整する目的で冷間加工する方法も採用される。
強化繊維が短繊維あるいはウィスカＯ場合は予め両者を
混合しておいて蓋内に充填する方法、長繊維Ｏ場合は強
化繊維を予め蓋内に配置しておき、こＯＩＩを振動させ
１ｋから強化繊維群中へ軽金属粉末を充填する方法が採
用ａれる。ｔた必要に応じて型内充填体Ｏ嵩密度を低減
、調整する目的で冷間加工する方法も採用される。
ζＯようにして混合、型内充填した軽金属と強化繊維混
合物を軽金属粉末の液相線以下Ｏ温ｆＫ加熱し、これに
軽金属（その合金を含む）−Ｌｌ 合金Ｏ溶湯を含浸さ
せる。含浸は、溶湯に働く重力と毛細管現象を利用する
場合と、必要に応じてガス圧あるいはピストンによ）加
圧する場合とがある。
合物を軽金属粉末の液相線以下Ｏ温ｆＫ加熱し、これに
軽金属（その合金を含む）−Ｌｌ 合金Ｏ溶湯を含浸さ
せる。含浸は、溶湯に働く重力と毛細管現象を利用する
場合と、必要に応じてガス圧あるいはピストンによ）加
圧する場合とがある。
軽金属（そＯ合金を台む）−ｂｔ合金ＯＳ湯含浸後は、
冷却して凝固させる場合と、軽金属粉末０１１１相線以
下であって軽金属（そＯ合金を含む）−Ｌｉ合金の液相
線以上の温度に保持して軽金属粉末と軽金属（そＯ合金
を含む）−ｂｔ舎会液相閤Ｏ相互拡散により恒温凝固さ
せてマトツツタスをさらに均質化させる場合とがある。
冷却して凝固させる場合と、軽金属粉末０１１１相線以
下であって軽金属（そＯ合金を含む）−Ｌｉ合金の液相
線以上の温度に保持して軽金属粉末と軽金属（そＯ合金
を含む）−ｂｔ舎会液相閤Ｏ相互拡散により恒温凝固さ
せてマトツツタスをさらに均質化させる場合とがある。
特に後者０手段を採用するととにより、！トリフ１１０
強度特性を向上させることができる。
強度特性を向上させることができる。
以上のような手法によ〉最終製品に近い形状とすること
ができるが、短繊維あるいはウィスカを用いる場合は、
ビレットを製造し、そＯ後押出し、引抜き、正弧、鍛造
等の通常Ｏ金属■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、短繊維あるいはウィスカを用いる場合は、
ビレットを製造し、そＯ後押出し、引抜き、正弧、鍛造
等の通常Ｏ金属■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、ＩＩ金属マトリック
スと強化繊維とＯ濡れが喪＜１１．成形時に加圧力を特
に必要とせず、強化繊維Ｏ機械Ｏ機械的損傷屯少なく、
マ良マトリックスと強化繊維との界面反応−生じ難く、
界面劣化は発生せず％更に軽金属！トリックス中Ｋｂｔ
が固溶するととによって比強［％向上する等Ｏ効果を
奏することができる。
スと強化繊維とＯ濡れが喪＜１１．成形時に加圧力を特
に必要とせず、強化繊維Ｏ機械Ｏ機械的損傷屯少なく、
マ良マトリックスと強化繊維との界面反応−生じ難く、
界面劣化は発生せず％更に軽金属！トリックス中Ｋｂｔ
が固溶するととによって比強［％向上する等Ｏ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、ロケッ
ト％ンサイル等Ｏ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Ｏ亭宙構造物、ジェットエンジ
ン中ガスタービンＯファンブレードやコンプレツナブレ
ード等に適用することができる。
ト％ンサイル等Ｏ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Ｏ亭宙構造物、ジェットエンジ
ン中ガスタービンＯファンブレードやコンプレツナブレ
ード等に適用することができる。
実施例
平均粒径ＳＯμｗｒＯ純度９１０純度９１綿−Ｓｉ４）
をイングロビルアルコール七＊＊として攪拌混合し、こ
れを黒鉛製型内に充填し、アルゴン宴囲気で高周波加熱
によ）６２０″ｃＫ加熱した０次いで同温度に加熱、溶
融させえムｊ− Ｌｉ 合金（Ｔ，１１重量−１残〉ム
ｊ）０溶湯を上記の純アルミニウム粉末と炭化珪素ウィ
スカＯ混合体φに含浸させ、この状態で２時間保持後冷
却し友。
をイングロビルアルコール七＊＊として攪拌混合し、こ
れを黒鉛製型内に充填し、アルゴン宴囲気で高周波加熱
によ）６２０″ｃＫ加熱した０次いで同温度に加熱、溶
融させえムｊ− Ｌｉ 合金（Ｔ，１１重量−１残〉ム
ｊ）０溶湯を上記の純アルミニウム粉末と炭化珪素ウィ
スカＯ混合体φに含浸させ、この状態で２時間保持後冷
却し友。
この結果、アルミニウム合金ｉトリックス中に炭化珪素
ウィスカが均一に分散、複合化された被合材料が得られ
た．断面Ｏ顕微鏡写真を添付１１に示す。
ウィスカが均一に分散、複合化された被合材料が得られ
た．断面Ｏ顕微鏡写真を添付１１に示す。
添付図は本発ＦＩｉ４０実施ガで得られ九複合材料Ｏ断
面Ｏ顕微鏡写真（４００倍）を示す。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 −
面Ｏ顕微鏡写真（４００倍）を示す。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 −
Claims (1)
- 軽金属ｔえはその合金０＃末と強化繊維を混合して型内
に充填し、前記軽金属型えはそ０合金扮末Ｏ液相曽以下
０温度に加熱し、軽金属（そＯ合金を含む）−Ｌ１合金
０婢湯を含浸させることを特徴とする繊維強化軽金属マ
トリックス複合材料０製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13161981A JPS5834148A (ja) | 1981-08-24 | 1981-08-24 | 繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13161981A JPS5834148A (ja) | 1981-08-24 | 1981-08-24 | 繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5834148A true JPS5834148A (ja) | 1983-02-28 |
Family
ID=15062289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13161981A Pending JPS5834148A (ja) | 1981-08-24 | 1981-08-24 | 繊維強化軽金属マトリツクス複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834148A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01279713A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
| JPH0225527A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Hitachi Ltd | 誘導発電機の回転子用ダンパーウェッジ |
| JPH03111524A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 放熱性基板の製造方法 |
| US5246057A (en) * | 1992-02-21 | 1993-09-21 | Alcan International Ltd. | Cast composite materials having an al-mg matrix alloy |
-
1981
- 1981-08-24 JP JP13161981A patent/JPS5834148A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01279713A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
| JPH0225527A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Hitachi Ltd | 誘導発電機の回転子用ダンパーウェッジ |
| JPH03111524A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 放熱性基板の製造方法 |
| US5246057A (en) * | 1992-02-21 | 1993-09-21 | Alcan International Ltd. | Cast composite materials having an al-mg matrix alloy |
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