JPS5839757A - 複合体の製造方法 - Google Patents
複合体の製造方法Info
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- JPS5839757A JPS5839757A JP13804681A JP13804681A JPS5839757A JP S5839757 A JPS5839757 A JP S5839757A JP 13804681 A JP13804681 A JP 13804681A JP 13804681 A JP13804681 A JP 13804681A JP S5839757 A JPS5839757 A JP S5839757A
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- fiber
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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】
本発明は、繊維強化金属複合体（以下、Ｉ”＆Ｍと略称
する。）の新規な製造方法に関するものであり、更に詳
しくはＦＲＭの機械的強度を大巾に向ヒさせる製造方法
に関するものである。
する。）の新規な製造方法に関するものであり、更に詳
しくはＦＲＭの機械的強度を大巾に向ヒさせる製造方法
に関するものである。
近年無機質−維にアルミナ繊維、炭素線維、シリカ繊維
、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維などを用い、マ
トリックスにアルミニウム、又はアルミニウム合金（以
下アルミニウム合金類と呼ぶ）を用いた軽微複合材料が
開発され、多くの産業分野で使用され始めつつある。し
かし現在開発されつ＼あるＦＲＭには種々のべ点がある
。即ち拡散接合法などに代表される固相のアルミニウム
合金類と無機質−維を複合化する方法では、一部高強度
を有するＦＲＭを５えるものもあるが、この方法は装置
の繁雑さ、１秤の複雑さなどのだと無機質繊維を複合化
させる液相法により作られたＦｆＬＭは、１料の簡便さ
等からコストを安く抑えられる反面、液体状のアルミニ
ウム合金類と無機質繊維が界面で反応する事により、Ｆ
ＲＭの強度が低くなり、実用に耐えない問題点があった
。
、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維などを用い、マ
トリックスにアルミニウム、又はアルミニウム合金（以
下アルミニウム合金類と呼ぶ）を用いた軽微複合材料が
開発され、多くの産業分野で使用され始めつつある。し
かし現在開発されつ＼あるＦＲＭには種々のべ点がある
。即ち拡散接合法などに代表される固相のアルミニウム
合金類と無機質−維を複合化する方法では、一部高強度
を有するＦＲＭを５えるものもあるが、この方法は装置
の繁雑さ、１秤の複雑さなどのだと無機質繊維を複合化
させる液相法により作られたＦｆＬＭは、１料の簡便さ
等からコストを安く抑えられる反面、液体状のアルミニ
ウム合金類と無機質繊維が界面で反応する事により、Ｆ
ＲＭの強度が低くなり、実用に耐えない問題点があった
。
本発明者らは、ＦＲＭを高強度に保ち、かつ安価に製造
する方法を鋭意検討した結果本発明に至った。即ち無機
質繊維とアルミニウムを主成分とする合金を該合金が液
相を示す温度以ヒで複合化した後、′この複合体を溶体
化処理してから急冷する事によってＦＲＭの強度を高め
、かつ安価に製造出来る事を発明するに至った。
する方法を鋭意検討した結果本発明に至った。即ち無機
質繊維とアルミニウムを主成分とする合金を該合金が液
相を示す温度以ヒで複合化した後、′この複合体を溶体
化処理してから急冷する事によってＦＲＭの強度を高め
、かつ安価に製造出来る事を発明するに至った。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明に用いられる無機質Ｉ＃維は、炭素繊維、シリカ
繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維及びアルミ
ナ質繊維である。無機質繊維に求められる性能としては
高強変である事はもとよりであるが、溶融アルミニウム
合金と接触した時に過度に反応して劣化しない方が望ま
しい。一方適度な反応が起こり、繊維の強度は余り低下
しないが、繊維とマトリックス界面で応力の伝達が達成
され強化効果を十分発揮できる事が望ましい。この理由
からこれらの無機質繊維のうち本発明の効果を最も顕著
に示し得る繊維は特公昭５１−１８７６８号に記載され
ているアルミナ質ψ維である。
繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維及びアルミ
ナ質繊維である。無機質繊維に求められる性能としては
高強変である事はもとよりであるが、溶融アルミニウム
合金と接触した時に過度に反応して劣化しない方が望ま
しい。一方適度な反応が起こり、繊維の強度は余り低下
しないが、繊維とマトリックス界面で応力の伝達が達成
され強化効果を十分発揮できる事が望ましい。この理由
からこれらの無機質繊維のうち本発明の効果を最も顕著
に示し得る繊維は特公昭５１−１８７６８号に記載され
ているアルミナ質ψ維である。
即ち一般式
％式％
（式中Ｙは有機残基、ハロゲン、水酸基の一種または二
種μＦを示す。） で表わされる構造単位を有するポリアルミノキサンを原
料とし、これに得られるシリカアルミキ繊維中のシリカ
含有量が２８％以下であるような量のケイ素を含む化合
物を一種または二種以上混合し、該混合物を紡糸して得
られる前駆体繊維を焼成してなるアルミナ質繊維であり
、好ましくはシリカ（８１（Ｊ２ ） 含有量が２重
敬％以ヒ、２５重量％以下のものであり、Ｘ線的構令に
おいてα−ｊＪ２０Ｂの反射を実質的に示さないアルミ
ナ＃Ｉ＃である。このアルミナ質絨維は本発明の効果を
損なわない範囲でリチウム、ベリリウム、ホウ素、ナト
リウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、
チタン、クロム、マンガン、イツトリウム、ジルコニウ
ム、ランタン、タングステン、バリウムなどの一種また
は二種東ヒの酸化物などのような耐火性化合物を含有す
る事ができる。
種μＦを示す。） で表わされる構造単位を有するポリアルミノキサンを原
料とし、これに得られるシリカアルミキ繊維中のシリカ
含有量が２８％以下であるような量のケイ素を含む化合
物を一種または二種以上混合し、該混合物を紡糸して得
られる前駆体繊維を焼成してなるアルミナ質繊維であり
、好ましくはシリカ（８１（Ｊ２ ） 含有量が２重
敬％以ヒ、２５重量％以下のものであり、Ｘ線的構令に
おいてα−ｊＪ２０Ｂの反射を実質的に示さないアルミ
ナ＃Ｉ＃である。このアルミナ質絨維は本発明の効果を
損なわない範囲でリチウム、ベリリウム、ホウ素、ナト
リウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、
チタン、クロム、マンガン、イツトリウム、ジルコニウ
ム、ランタン、タングステン、バリウムなどの一種また
は二種東ヒの酸化物などのような耐火性化合物を含有す
る事ができる。
本発明Ｆ几Ｍに用いられる無機質繊維の量く
は特に限定されるものではな９強化効果の発現する範囲
であれば特に問題はない。加工方法によっては繊維の密
度に疎密をもたし、容場が含浸し易く奢る事も可能であ
る。
であれば特に問題はない。加工方法によっては繊維の密
度に疎密をもたし、容場が含浸し易く奢る事も可能であ
る。
本発明に用いられるアルミニウムを主成分とする合金と
して好適なものは熱処理合金であり、アルミニウムを第
１成分として、第２成分として、銅、鉄、マグネシウム
、マンガン、ケイ素、ニッケル、スズ、チタンまたは亜
鉛などを含む合金である。また合金の強度向ヒ、流動性
向ヒ組織の微細化などの目的で第８成分以ヒの成分とし
てケイ素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛、ジ
ルコニラン ム、チター、バナジウム、ナトリウム、リチウム、アン
チモン、ストロンチウム、又はクロムなどの一種以ヒを
含む事ができる０本発明は本発明者らがＦＲＭの機械強
度を向Ｅさせる目的で発明した（特願昭５５−１０５７
２９、特願昭６５−１０６１５４、特願昭５６−５２６
１６、特願昭５６−６２６１７、特願昭５６−５２６１
８、特願昭５６−５２６２０、特願昭５６−５２６２１
および特願昭５６−５２６２８ ）マトリックス中への
ヒ記以外の添加元素である、ビスマス、カドミウム、イ
ンジウム、バリウム、ラジウム、カリウム、セシウム、
ルビジウムおよびフランシウムの一種以ヒをアルミニウ
ムまたは該アルミニウム合金に含有させた場合にも、有
効である。
して好適なものは熱処理合金であり、アルミニウムを第
１成分として、第２成分として、銅、鉄、マグネシウム
、マンガン、ケイ素、ニッケル、スズ、チタンまたは亜
鉛などを含む合金である。また合金の強度向ヒ、流動性
向ヒ組織の微細化などの目的で第８成分以ヒの成分とし
てケイ素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛、ジ
ルコニラン ム、チター、バナジウム、ナトリウム、リチウム、アン
チモン、ストロンチウム、又はクロムなどの一種以ヒを
含む事ができる０本発明は本発明者らがＦＲＭの機械強
度を向Ｅさせる目的で発明した（特願昭５５−１０５７
２９、特願昭６５−１０６１５４、特願昭５６−５２６
１６、特願昭５６−６２６１７、特願昭５６−５２６１
８、特願昭５６−５２６２０、特願昭５６−５２６２１
および特願昭５６−５２６２８ ）マトリックス中への
ヒ記以外の添加元素である、ビスマス、カドミウム、イ
ンジウム、バリウム、ラジウム、カリウム、セシウム、
ルビジウムおよびフランシウムの一種以ヒをアルミニウ
ムまたは該アルミニウム合金に含有させた場合にも、有
効である。
これらのアルミニウム合金類のうち本１発明の効果を顕
著に示し得るアルミニウム合金は、銅、マグネシウム、
または亜鉛を第２成分とする合金及び該合金又はアルミ
ニウムに、ビスマス、カドミウム、インジウム、バリウ
ム、ラジウム、カリウム、セシウム、ルビジウムおよび
フランシウムの一種以ヒを含む合金類である。各種のア
ルミニウム合金類中でこれらのアルミニウム合金類が特
に顕著に効果を示す理由は明らかではないが、ＦＲＭ中
での無４質Ｍ維とマトリックス合金の濡れ性、挙雑とマ
トリックス合金の界面付近の合金の組織の形状などが、
以下に示す溶体化処理によう す効果を顕著に示し得る状態となる合金であると考えら
れる。
著に示し得るアルミニウム合金は、銅、マグネシウム、
または亜鉛を第２成分とする合金及び該合金又はアルミ
ニウムに、ビスマス、カドミウム、インジウム、バリウ
ム、ラジウム、カリウム、セシウム、ルビジウムおよび
フランシウムの一種以ヒを含む合金類である。各種のア
ルミニウム合金類中でこれらのアルミニウム合金類が特
に顕著に効果を示す理由は明らかではないが、ＦＲＭ中
での無４質Ｍ維とマトリックス合金の濡れ性、挙雑とマ
トリックス合金の界面付近の合金の組織の形状などが、
以下に示す溶体化処理によう す効果を顕著に示し得る状態となる合金であると考えら
れる。
このアルミニウム合金は本発明の効果を填なわない簡明
で他元素を含有していてもさしス合金によって変化する
が一般にその合金中薇ζ液体状態が出現する温度より高
くない温度範囲でかつ（転）折物が比較的早く拡散する
のに十分な温度範囲である。例えばアルミニウム合金が
Ａｅ−５ｖｒｔ％Ｅｕの場合４００℃から５４０℃程度
までが最適であり、ｋｌ−５ｖｔ物ｇの場合８５０℃か
ら４４０℃Ｆ４度までが最・嚢である。
で他元素を含有していてもさしス合金によって変化する
が一般にその合金中薇ζ液体状態が出現する温度より高
くない温度範囲でかつ（転）折物が比較的早く拡散する
のに十分な温度範囲である。例えばアルミニウム合金が
Ａｅ−５ｖｒｔ％Ｅｕの場合４００℃から５４０℃程度
までが最適であり、ｋｌ−５ｖｔ物ｇの場合８５０℃か
ら４４０℃Ｆ４度までが最・嚢である。
溶体化処理の時間は、溶体化処理温度や製品の大きさに
よって異なるが、−役には１時間から８０時間Ｆ４度が
最適である。溶体化処理後の急冷条件はα相中に固溶し
た偏析物が再び結晶粒界に析出しない程哩の速度であれ
ば十分であり、具体的には溶体化温度から２００℃まで
を８０００／ｓｍＱ−ヒの早さで冷却すればよい。一般
に取られている方法としては、水や油による冷却方法が
あり、その他液体窒素浸漬とか送風による冷却方法など
も取り得る。ひずみを取る目的などでこの溶体化処理冷
却後、焼もどし操作を加える事は本発明の効果を何ら防
げない。この様にＦｌ’ＬＭに溶体化処理及び急冷操作
を加える事により、マトリックス合金自体は一般の溶体
化処理温度曇こ基づいた変化すなわち結晶粒界に存在し
た偏析物のα相中への固溶及び析出により強化されてい
るのは当然の事なＩＪＦら、この様な処理を受けたＦＲ
Ｍの機械強度は、マトリックス合金の強度向ヒ分から推
算される強（９）向ヒの数倍から数十倍にまで向ヒする
のであり、これは溶体化処理及び急冷によって一部とマ
トリックス界面での何らかの変化が大きくｌ″ＲＭ機械
強度向ヒに寄与するためと推定される。
よって異なるが、−役には１時間から８０時間Ｆ４度が
最適である。溶体化処理後の急冷条件はα相中に固溶し
た偏析物が再び結晶粒界に析出しない程哩の速度であれ
ば十分であり、具体的には溶体化温度から２００℃まで
を８０００／ｓｍＱ−ヒの早さで冷却すればよい。一般
に取られている方法としては、水や油による冷却方法が
あり、その他液体窒素浸漬とか送風による冷却方法など
も取り得る。ひずみを取る目的などでこの溶体化処理冷
却後、焼もどし操作を加える事は本発明の効果を何ら防
げない。この様にＦｌ’ＬＭに溶体化処理及び急冷操作
を加える事により、マトリックス合金自体は一般の溶体
化処理温度曇こ基づいた変化すなわち結晶粒界に存在し
た偏析物のα相中への固溶及び析出により強化されてい
るのは当然の事なＩＪＦら、この様な処理を受けたＦＲ
Ｍの機械強度は、マトリックス合金の強度向ヒ分から推
算される強（９）向ヒの数倍から数十倍にまで向ヒする
のであり、これは溶体化処理及び急冷によって一部とマ
トリックス界面での何らかの変化が大きくｌ″ＲＭ機械
強度向ヒに寄与するためと推定される。
本発明のＦＲＭは種々の方法によって製造し得るが、特
に好ましい方法は溶融金属と無機質繊維が直接接融する
様な方法が好ましい。
に好ましい方法は溶融金属と無機質繊維が直接接融する
様な方法が好ましい。
すなわちこの主なものは、液体金属含浸法、高圧凝固新
造法、ダイキャスト法、低圧鋳造法、などである。
造法、ダイキャスト法、低圧鋳造法、などである。
この様舎こして製造された複合材料は、熱処理を行なわ
ない場合と比較して大巾な機械強度の向ヒが認められた
。また加工法ヒも、既存のアル主ニウムの設備、方法を
何ら変更する事なく本発明を実行できることは実生産ヒ
からも非常に大きなメリットである。以下本発明を実施
例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これによ
って限定されるものではない。尚、％は全て重量％を表
わすものとする。
ない場合と比較して大巾な機械強度の向ヒが認められた
。また加工法ヒも、既存のアル主ニウムの設備、方法を
何ら変更する事なく本発明を実行できることは実生産ヒ
からも非常に大きなメリットである。以下本発明を実施
例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これによ
って限定されるものではない。尚、％は全て重量％を表
わすものとする。
実施例１
平均繊維径１４μｍ、引張り強度１６０ｋＱ／、Ｊ、頓
性率２８，５００＆Ｑ／−のアルミナ質繍Ｈ（Ａｒｇｕ
ｅ含有１１８５軍ｔ％、８１０２含有１１５重量％）を
内径ＩＱａ＋、長さ１００鰭のステンレス製鋳型中に体
債含有率（Ｖｆ）で５０％になるよう充填した。一方、
２０２４アルミニウム合金（Ａ＃−４５鰐ｕ−ＯＢ９ｅ
１ｎ−１５鰺常）、及び６０６１アルミニウム合金（Ａ
＃−０，６％８ｉ−０２５５％Ｃｕ−１ｊｌ蝉ｇ−０，
２０％Ｏｒ）をそれぞれ別に黒鉛製るつぼ中に取り、７
００Ｃまで加熱溶解した。溶湯中に、ヒ記アルミナ噛維
を装填したステンレン製鋳型の一端を浸漬し、他端から
真空に引くと共に、溶湯表面に５０ｋＱ／ｃ１ｄのガス
圧をかけ溶湯を繊維間に含浸させ複合化した。これらを
室温まで、ゆっ体の一部を５１５℃の加熱炉中で、１０
時間溶体化処理後、水中に投入急冷した。これらの成形
体の曲げ強度を測定した結果を第１表に示すが、溶体化
処理によって大幅な曲げ強度の向ヒが認められた。
性率２８，５００＆Ｑ／−のアルミナ質繍Ｈ（Ａｒｇｕ
ｅ含有１１８５軍ｔ％、８１０２含有１１５重量％）を
内径ＩＱａ＋、長さ１００鰭のステンレス製鋳型中に体
債含有率（Ｖｆ）で５０％になるよう充填した。一方、
２０２４アルミニウム合金（Ａ＃−４５鰐ｕ−ＯＢ９ｅ
１ｎ−１５鰺常）、及び６０６１アルミニウム合金（Ａ
＃−０，６％８ｉ−０２５５％Ｃｕ−１ｊｌ蝉ｇ−０，
２０％Ｏｒ）をそれぞれ別に黒鉛製るつぼ中に取り、７
００Ｃまで加熱溶解した。溶湯中に、ヒ記アルミナ噛維
を装填したステンレン製鋳型の一端を浸漬し、他端から
真空に引くと共に、溶湯表面に５０ｋＱ／ｃ１ｄのガス
圧をかけ溶湯を繊維間に含浸させ複合化した。これらを
室温まで、ゆっ体の一部を５１５℃の加熱炉中で、１０
時間溶体化処理後、水中に投入急冷した。これらの成形
体の曲げ強度を測定した結果を第１表に示すが、溶体化
処理によって大幅な曲げ強度の向ヒが認められた。
手続補正書（自発）
昭和５７年７り？７日
特許庁長官若杉和夫殿
１、事件の表示
昭和５６年 費許願第１８８０４６号
１、発明の名称
複合体の製造方法
８、補正をず墨書
事件との関係 特許出願人
住 所 大阪市東区北浜６丁目１５番地名称 （
２０９） 住友化学工業株式会社代表者 土
方 武 ４、代理人 住 所 大阪市東区北浜６丁目ＩＳ番地５、補正の
対象 明細書の全文 ６、補正の内容 別紙の通り 以上 明 細 書 １、発明の名称 複合体の製造方法 ２、特許請求の範囲 アルミナを主成分としシリカを従成分とする無機質繊維
とアルミニウムを主成分とし、第２成分がＣｕ 、 Ｓ
ｉまたはＭｇ である合金を鉄合金の融点以上の温度
で複合化して複合体を得た後、この複合体を溶体化処理
してから急冷する事を特徴とする繊維強化金属複合体の
製造方法。
２０９） 住友化学工業株式会社代表者 土
方 武 ４、代理人 住 所 大阪市東区北浜６丁目ＩＳ番地５、補正の
対象 明細書の全文 ６、補正の内容 別紙の通り 以上 明 細 書 １、発明の名称 複合体の製造方法 ２、特許請求の範囲 アルミナを主成分としシリカを従成分とする無機質繊維
とアルミニウムを主成分とし、第２成分がＣｕ 、 Ｓ
ｉまたはＭｇ である合金を鉄合金の融点以上の温度
で複合化して複合体を得た後、この複合体を溶体化処理
してから急冷する事を特徴とする繊維強化金属複合体の
製造方法。
３、発明の詳細な説明
本発明は、繊維強化金属複合体（以下、ＦＲＭ巾に向上
させる製造方法に関するものである。
させる製造方法に関するものである。
近年無機質繊維にアルミナ質繊維、炭素繊維、シリカ繊
維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維などを用い、
マトリックスにアルミニウム、又はアルミニウム合金（
以下アルミニウム合金類と呼ぶ）を用いた軽量複合材料
が開発され、多くの産業分野で使用され始めつつある。
維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維などを用い、
マトリックスにアルミニウム、又はアルミニウム合金（
以下アルミニウム合金類と呼ぶ）を用いた軽量複合材料
が開発され、多くの産業分野で使用され始めつつある。
しかし現在開発されつ−あるＦＲＭには種々の欠点があ
る。即ち拡散接合法などに代表される固相のアルミニウ
ム合金類と無機質繊維を複合化する方法では、一部高強
度を有するＦＲＭを与えるものもあるが、この方法は装
置の繁雑さ、１穐の複雑さなどのため製品価格（コスト
）が非常に高くなり実用化しずらい、また溶融状態のア
ルミニウム合金類と無機質繊維を複合化させる液相法に
より作られたＦＲＭは、１糧の簡便さ等からコストを安
く抑えられる反面、液体状のアルミニウム合金類と無機
質繊維が界面で反応する事により、ＦＲＭの強度が低く
なり、実用°に耐えない問題点があった。
る。即ち拡散接合法などに代表される固相のアルミニウ
ム合金類と無機質繊維を複合化する方法では、一部高強
度を有するＦＲＭを与えるものもあるが、この方法は装
置の繁雑さ、１穐の複雑さなどのため製品価格（コスト
）が非常に高くなり実用化しずらい、また溶融状態のア
ルミニウム合金類と無機質繊維を複合化させる液相法に
より作られたＦＲＭは、１糧の簡便さ等からコストを安
く抑えられる反面、液体状のアルミニウム合金類と無機
質繊維が界面で反応する事により、ＦＲＭの強度が低く
なり、実用°に耐えない問題点があった。
本発明者らは、Ｆ’ＲＭを高強度に保ち、かつ安価に製
造する方法を鋭意検討した結果本発明に至った。即ちア
ルミナを主成分とし、シリカを従成分とする無機質繊維
とアルミニウムを主成分とし、第２成分が、Ｃｕ 、
ＳｉまたはＭｇである合金を該合金が液相を示す温度以
上で複合冷する事によってＦＲＭの強度を高め、かつ安
価に製造出来る事を発明するに至った。
造する方法を鋭意検討した結果本発明に至った。即ちア
ルミナを主成分とし、シリカを従成分とする無機質繊維
とアルミニウムを主成分とし、第２成分が、Ｃｕ 、
ＳｉまたはＭｇである合金を該合金が液相を示す温度以
上で複合冷する事によってＦＲＭの強度を高め、かつ安
価に製造出来る事を発明するに至った。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明に用いられる無機質繊維はアルミナを主成分とし
シリカを従成分とする無機質繊維Ｃ以下アルミナ質繊維
と称す）である。この繊維の特徴とするところは、高強
度である事はもとよりであるが、溶融アルミニラ金合金
類と接触した際に界面で適度な反応が起こり、繊維の強
度は殆んど低下しないが、繊維とマトリックス界面で応
力の伝達が達成され強化効果を十分発揮できる事があげ
られる。
シリカを従成分とする無機質繊維Ｃ以下アルミナ質繊維
と称す）である。この繊維の特徴とするところは、高強
度である事はもとよりであるが、溶融アルミニラ金合金
類と接触した際に界面で適度な反応が起こり、繊維の強
度は殆んど低下しないが、繊維とマトリックス界面で応
力の伝達が達成され強化効果を十分発揮できる事があげ
られる。
また適度な弾性率を有するために、破断伸度が大きく、
このために他繊維と異なる働きを有する。
このために他繊維と異なる働きを有する。
主成分であるアルミナの含有量は５０重量％以上９９．
５重量％以下が望ましい。５０重量％未滴の場合、アル
ミナ質繊維の特質が損なわれろと共に繊維界面で溶融ア
ルミニウム合金と過度の反応を起こし、繊維が劣４Ｌμ
、複合体の強度が低くなる。またアルミナ含量が９９．
５重量％より多い場合は、繊維界面で溶融アルミニウム
合金と反応が起こらず、応力の伝達がなし得ない。
５重量％以下が望ましい。５０重量％未滴の場合、アル
ミナ質繊維の特質が損なわれろと共に繊維界面で溶融ア
ルミニウム合金と過度の反応を起こし、繊維が劣４Ｌμ
、複合体の強度が低くなる。またアルミナ含量が９９．
５重量％より多い場合は、繊維界面で溶融アルミニウム
合金と反応が起こらず、応力の伝達がなし得ない。
これらの理由から本願発明に使用されるアルミナ質繊維
は望ましくはｃｌ −ＡＩ２０Ｂ を含まないアルミ
ナ質繊維である。アルミナ質繊維中のアルミナ成分にα
−Ｍ２０８ を含んだ場合、弾性率は高いが結晶粒界
が脆く、低強度化し、破断伸度が小さくなるという問題
点があり、好ましくない。
は望ましくはｃｌ −ＡＩ２０Ｂ を含まないアルミ
ナ質繊維である。アルミナ質繊維中のアルミナ成分にα
−Ｍ２０８ を含んだ場合、弾性率は高いが結晶粒界
が脆く、低強度化し、破断伸度が小さくなるという問題
点があり、好ましくない。
さらに本発明の効果を最も顕著に示し得る繊維ハ特公昭
５１−１８７６８号に記載されているアルミナ質繊維で
ある。
５１−１８７６８号に記載されているアルミナ質繊維で
ある。
即ち一般式
％式％
（式中Ｙは有機残基、ハロゲン、水酸基の一種または二
種以上を示す。） で表わされる構造単位を有するポリアルミノキサンを原
料とし、これに得られるシリカアルミカ Ｉ繊維中のシリカ含有量が２８％以下であるよ成してな
るアルミナ質繊維であり、好ましくはシリカ（５ｉＯｊ
ｌ ）含有量が２重量％以上、２６重量％以下のもので
あり、Ｘ線的構造においてα−Ａ１２０ａ の反射を
実質的に示さないア、ルミナ繊維である。このアルミナ
質繊維は本発明の効果を損なわない範囲でリチウム、べ
ＩＪ ＩＪクロムホウ素、ナトリウム、マグネシウム、
リン、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、マンガ
ン、イツトリウム、ジルコニウム、ランタン、タングス
テン、バリウムなどの一種または二種以上の酸化物など
のような耐火性化合物を含有する事ができる。
種以上を示す。） で表わされる構造単位を有するポリアルミノキサンを原
料とし、これに得られるシリカアルミカ Ｉ繊維中のシリカ含有量が２８％以下であるよ成してな
るアルミナ質繊維であり、好ましくはシリカ（５ｉＯｊ
ｌ ）含有量が２重量％以上、２６重量％以下のもので
あり、Ｘ線的構造においてα−Ａ１２０ａ の反射を
実質的に示さないア、ルミナ繊維である。このアルミナ
質繊維は本発明の効果を損なわない範囲でリチウム、べ
ＩＪ ＩＪクロムホウ素、ナトリウム、マグネシウム、
リン、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、マンガ
ン、イツトリウム、ジルコニウム、ランタン、タングス
テン、バリウムなどの一種または二種以上の酸化物など
のような耐火性化合物を含有する事ができる。
本発明ＦＲＭに用いられる無機質繊維Φ量は特に限定さ
れるものではなく強化効果の発現する範囲であれば特に
問題はない。加工方法によっては繊維の密度に疎密をも
たし、溶湯が含浸し易くする事も可能である。
れるものではなく強化効果の発現する範囲であれば特に
問題はない。加工方法によっては繊維の密度に疎密をも
たし、溶湯が含浸し易くする事も可能である。
本発明に用いられるアルミ−ニウム合金として好適なも
のはアルミニウムを第１成分としお第２成分として、銅
、マグネシウム、またはケイ素、を含む合金である。ま
た合金の強度向上、流動性向上真織の微細化などの目的
で第８成分以上の成分としてケイ素、鉄、銅、マンガン
、マグネシウム、亜鉛、ジルコニウム、チタン、バナジ
ウム、ナトリウム、リチウム、アンチモン、ストロンチ
ウム、又はクロムなどの一種以上を含む事ができる。本
発明は本発明者らがＩＦＲＭの機械強度を向上させる目
的で発明した（特願昭５５−１０５７２９、特願昭５５
−１０６１５４、特願昭５６−５２６１６．特願昭５６
−５２６１７、特願昭５６−６２６１８、特願昭５６−
５２６２０．特願昭５６−５２６２１、および特願昭５
６−６２６２８）マトリックス中への上記以外の添加元
素である、ビスマス、カドミ？、ム、インジウム、バリ
ウム、ラジウム、カリウム、セシウム、ルビジウムおよ
びフランシウムの一種以上をアルミニウムまたは該アル
ミニウム合金に含有させた場合にも、有効である。
のはアルミニウムを第１成分としお第２成分として、銅
、マグネシウム、またはケイ素、を含む合金である。ま
た合金の強度向上、流動性向上真織の微細化などの目的
で第８成分以上の成分としてケイ素、鉄、銅、マンガン
、マグネシウム、亜鉛、ジルコニウム、チタン、バナジ
ウム、ナトリウム、リチウム、アンチモン、ストロンチ
ウム、又はクロムなどの一種以上を含む事ができる。本
発明は本発明者らがＩＦＲＭの機械強度を向上させる目
的で発明した（特願昭５５−１０５７２９、特願昭５５
−１０６１５４、特願昭５６−５２６１６．特願昭５６
−５２６１７、特願昭５６−６２６１８、特願昭５６−
５２６２０．特願昭５６−５２６２１、および特願昭５
６−６２６２８）マトリックス中への上記以外の添加元
素である、ビスマス、カドミ？、ム、インジウム、バリ
ウム、ラジウム、カリウム、セシウム、ルビジウムおよ
びフランシウムの一種以上をアルミニウムまたは該アル
ミニウム合金に含有させた場合にも、有効である。
各種のアルミニウム合金類中でこれらのアルミニウム合
金類とアルミナを主成分とする無機繊維の組合せが特に
顕著に効果を示す理由は明らかではないが、ＩＦＲＭ中
でのアルミナ質繊維とマトリックス合金の濡れ性、繊維
とマトリックス合金の界面付近の合金の組織の形状など
が、以下に示す溶体化処理による効果を顕著に示し得る
状態となるためであり、また破断伸度が大きいことによ
り、一般のＦＲＭで指摘され石ＦＲＭ中での繊維の破壊
が先行し、マトリックスに破壊の伝播が起こる場合と異
なった挙動が、本願発明に使用されるアルミナ質繊維に
１よ見られるものと想像される。
金類とアルミナを主成分とする無機繊維の組合せが特に
顕著に効果を示す理由は明らかではないが、ＩＦＲＭ中
でのアルミナ質繊維とマトリックス合金の濡れ性、繊維
とマトリックス合金の界面付近の合金の組織の形状など
が、以下に示す溶体化処理による効果を顕著に示し得る
状態となるためであり、また破断伸度が大きいことによ
り、一般のＦＲＭで指摘され石ＦＲＭ中での繊維の破壊
が先行し、マトリックスに破壊の伝播が起こる場合と異
なった挙動が、本願発明に使用されるアルミナ質繊維に
１よ見られるものと想像される。
このアルミニウム合金は本発明の効果を損なわない範囲
で他元素を含有していてもさしつかえない。
で他元素を含有していてもさしつかえない。
溶体化処理温度条件は、選択されるマトリ啼りス合金に
よって変化するが一般にその合金中に液体状態が出現す
る温度より高くない温度範囲でかつ偏析物が比較的早く
拡散するのに十分な温度範囲である。例えばアルミニウ
ム合金がＡＩ −ｓｗｔ％ｃｕの場合４００℃から６４
０℃鵬度までが最適であり、Ａｌ−５ｗｔ％Ｍｇの場合
８５０℃から４４０℃程度までが最適である。溶体化処
理の時間は、溶体化処理後度や製品の大きさによって異
なるが、一般には１１１１１Ｂから８０時間場度が最適
である。溶体化処理後の急冷条件はα相中に固溶した偏
析物が再び粗大に析出しない程度の速度であれば十分で
あり、具体的には溶体化温度から２００℃までを８００
℃／−以上の早さで冷却すればよい。一般に取られてい
る方法としては、水や油による冷却方法があり、その他
液体窒素浸漬とか送風による冷却方法なども取り得る。
よって変化するが一般にその合金中に液体状態が出現す
る温度より高くない温度範囲でかつ偏析物が比較的早く
拡散するのに十分な温度範囲である。例えばアルミニウ
ム合金がＡＩ −ｓｗｔ％ｃｕの場合４００℃から６４
０℃鵬度までが最適であり、Ａｌ−５ｗｔ％Ｍｇの場合
８５０℃から４４０℃程度までが最適である。溶体化処
理の時間は、溶体化処理後度や製品の大きさによって異
なるが、一般には１１１１１Ｂから８０時間場度が最適
である。溶体化処理後の急冷条件はα相中に固溶した偏
析物が再び粗大に析出しない程度の速度であれば十分で
あり、具体的には溶体化温度から２００℃までを８００
℃／−以上の早さで冷却すればよい。一般に取られてい
る方法としては、水や油による冷却方法があり、その他
液体窒素浸漬とか送風による冷却方法なども取り得る。
ひずみを取る目的などでこの溶体化処理冷却後、焼もど
し操作を加える事は本発明の効果を損なわない範囲で行
なってよい。この様にＦＲＭに溶体化処理及び急冷操作
を加える事により、マトリックス合金自体は−般の溶体
化処理効果に基づいた変化すなわち結晶粒界に存在した
偏析物のα相中への固溶及び析出により強化されている
のは当然の事ながら、この様な処理を受けたＩＦＲＭの
機械強度は、マトリックス合金の強度向上分から推算さ
れる強度陶土の数倍から数十倍にまで向上するのであり
、これは溶体化処理及び急冷によってアルミナ質繊維と
マトリックス界面での何らかの変化が大ｉ（ＦＲＭ機械
強度向上に寄与するためと推定される。
し操作を加える事は本発明の効果を損なわない範囲で行
なってよい。この様にＦＲＭに溶体化処理及び急冷操作
を加える事により、マトリックス合金自体は−般の溶体
化処理効果に基づいた変化すなわち結晶粒界に存在した
偏析物のα相中への固溶及び析出により強化されている
のは当然の事ながら、この様な処理を受けたＩＦＲＭの
機械強度は、マトリックス合金の強度向上分から推算さ
れる強度陶土の数倍から数十倍にまで向上するのであり
、これは溶体化処理及び急冷によってアルミナ質繊維と
マトリックス界面での何らかの変化が大ｉ（ＦＲＭ機械
強度向上に寄与するためと推定される。
本発明のＩＦＲＭは種々の方法によって製造し得るが、
特に好ましい方法は溶融金属と無機質繊維が直接接触す
る様な方法が好ましい。
特に好ましい方法は溶融金属と無機質繊維が直接接触す
る様な方法が好ましい。
すなわちこの主なものは、液体金属含浸法、高圧凝固鋳
造法、ダイキャスト法、低圧鋳造法、などである。
造法、ダイキャスト法、低圧鋳造法、などである。
この様にして製造された複合材料は、熱処理を行なわな
い場合と比較して大巾な機械強度の向上が認められた。
い場合と比較して大巾な機械強度の向上が認められた。
また加工法上も、既存のアルミニウムの設備、方法を何
ら変更する事な（本発明を実行できることは実生産上か
らも非常に大きなメリットである。以下本発明を実施例
によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これによっ
て限定されるものではない。尚、実施例中％は全で重量
％を表わすものとする。
ら変更する事な（本発明を実行できることは実生産上か
らも非常に大きなメリットである。以下本発明を実施例
によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これによっ
て限定されるものではない。尚、実施例中％は全で重量
％を表わすものとする。
実施例１
平均繊維径１４μｍ１引張り強度１５０−／−１弾性率
２８５００に／−のアルミナ質繊維（Ａｌ２Ｏ８含有量
８５重量％、８１０２ 含有量１５重量％）を内径１
０■、長さ１００■のステンレス製鋳型中に体積含有率
（Ｖｆ ）で５０％になるよう充填した。一方、２０２
４７７Ｌ／ミニウム合金（ＡＩ −４，５％Ｃｕ−０，
６％Ｍｎ −１，５％Ｍｇ）、及び６０６１アルミニウ
ム合金（ＡＭ −０，６％８１−０．２５％Ｃｕ−１，
９％Ｍｇ −０，２０％Ｃｒ ）をそれぞれ別に黒鉛製
るつぼ中に取り、７００℃まで加熱溶解した。溶湯中に
、上記アルミナ繊維を装填したステンレン製鋳型の一端
を浸漬し、他端から真空に引くと共に、溶湯表面に５０
４／ｊのガス圧をかけ溶湯を繊維間に含浸させ複合化し
た。これらを室温まで、ゆっくりと冷却し、ステンレス
鋳型よりＰＲＭ成形体を取り出した（Ｆ’材）。この成
形体の一部を５１５℃の加熱炉中で、１ｏ時間溶体化処
理後、水中に投入急冷した。これらの成形体の曲げ強度
を測定した結果を第１表に示すが、溶体化処理によって
大幅な曲げ強度の向上が認められた。
２８５００に／−のアルミナ質繊維（Ａｌ２Ｏ８含有量
８５重量％、８１０２ 含有量１５重量％）を内径１
０■、長さ１００■のステンレス製鋳型中に体積含有率
（Ｖｆ ）で５０％になるよう充填した。一方、２０２
４７７Ｌ／ミニウム合金（ＡＩ −４，５％Ｃｕ−０，
６％Ｍｎ −１，５％Ｍｇ）、及び６０６１アルミニウ
ム合金（ＡＭ −０，６％８１−０．２５％Ｃｕ−１，
９％Ｍｇ −０，２０％Ｃｒ ）をそれぞれ別に黒鉛製
るつぼ中に取り、７００℃まで加熱溶解した。溶湯中に
、上記アルミナ繊維を装填したステンレン製鋳型の一端
を浸漬し、他端から真空に引くと共に、溶湯表面に５０
４／ｊのガス圧をかけ溶湯を繊維間に含浸させ複合化し
た。これらを室温まで、ゆっくりと冷却し、ステンレス
鋳型よりＰＲＭ成形体を取り出した（Ｆ’材）。この成
形体の一部を５１５℃の加熱炉中で、１ｏ時間溶体化処
理後、水中に投入急冷した。これらの成形体の曲げ強度
を測定した結果を第１表に示すが、溶体化処理によって
大幅な曲げ強度の向上が認められた。
ｔＩＩｉ１表
実施例−２
実施例−１で用いたアルミナ質繊維をサイズ剤を用いて
Ｖｆ＝８５％、２０ ｗｍ Ｘ ５０ ｗｍ×１００１
の形状に熱声した。この賦形体を溶湯鍛造機の入子中に
装填し、４００１１：：まで金種を加熱してサイズ剤を
除去した。８００℃に加熱されたアルミニウム合金ムＤ
Ｃ−加熱炉中５００℃で１２時間溶体化処理後水中に投
入急冷した。
Ｖｆ＝８５％、２０ ｗｍ Ｘ ５０ ｗｍ×１００１
の形状に熱声した。この賦形体を溶湯鍛造機の入子中に
装填し、４００１１：：まで金種を加熱してサイズ剤を
除去した。８００℃に加熱されたアルミニウム合金ムＤ
Ｃ−加熱炉中５００℃で１２時間溶体化処理後水中に投
入急冷した。
仁れらの複合体から２ｍＸ１Ｇ■ＸＩ ＱＱ−の試験片
を削り出し曲げ強度を測定した結果を第２表に示す。熱
処理する事により強度、向上が認められた。
を削り出し曲げ強度を測定した結果を第２表に示す。熱
処理する事により強度、向上が認められた。
第２表
Claims (1)
- 無機質繊維とアルミニウムを主成分とする熱処理合金を
該合金の融点μＥの温度で複合化して複合体を得た後、
この複合体を溶体化処理してから急冷する事を特徴とす
る繊維強化金属複合体の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13804681A JPS5839757A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 複合体の製造方法 |
| DE8282108013T DE3268826D1 (en) | 1981-09-01 | 1982-08-31 | Method for the preparation of fiber-reinforced metal composite material |
| EP82108013A EP0074067B1 (en) | 1981-09-01 | 1982-08-31 | Method for the preparation of fiber-reinforced metal composite material |
| US06/413,253 US4444603A (en) | 1981-09-01 | 1982-08-31 | Aluminum alloy reinforced with silica alumina fiber |
| CA000410521A CA1202553A (en) | 1981-09-01 | 1982-08-31 | Method for the preparation of fiber-reinforced metal composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13804681A JPS5839757A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839757A true JPS5839757A (ja) | 1983-03-08 |
| JPS6367535B2 JPS6367535B2 (ja) | 1988-12-26 |
Family
ID=15212734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13804681A Granted JPS5839757A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839757A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59118864A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-09 | Mazda Motor Corp | 高強度Ａｌ系ＦＲＭ |
| JPH07268508A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-17 | Seihin Rin | 超微細な補強材料およびそれの生成物によって補強された金属マトリックス組成物の製造方法および装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH041072U (ja) * | 1990-01-31 | 1992-01-07 |
-
1981
- 1981-09-01 JP JP13804681A patent/JPS5839757A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59118864A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-09 | Mazda Motor Corp | 高強度Ａｌ系ＦＲＭ |
| JPH041062B2 (ja) * | 1982-12-27 | 1992-01-09 | Mazda Motor | |
| JPH07268508A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-17 | Seihin Rin | 超微細な補強材料およびそれの生成物によって補強された金属マトリックス組成物の製造方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6367535B2 (ja) | 1988-12-26 |
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