JPS6012269A - 繊維強化金属複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属複合材料の製造方法Info
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- JPS6012269A JPS6012269A JP11813683A JP11813683A JPS6012269A JP S6012269 A JPS6012269 A JP S6012269A JP 11813683 A JP11813683 A JP 11813683A JP 11813683 A JP11813683 A JP 11813683A JP S6012269 A JPS6012269 A JP S6012269A
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- Japan
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- fibers
- mold
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (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】
この発明は、繊維強化金属複合材料の製造方法に関する
。
。
補強繊維の短繊維、ミルドファイバーまたはウィスカー
（以下、これらを総称する場合には短繊維等という）で
金属を強化してなる、い゛わゆる繊維強化金属複合材料
（以下、ＦＲＭという）は、補強繊維の連続繊維を一方
向に引き揃えた状態で配置してなるＦＲＭや、一方向引
揃え連続繊維を、いわゆる交差積層配置してなるＦＲＭ
にくらべて、特定の方向のみに高い強度を発現させるこ
とは難しいものの、短ＩＩａ維等をランダムな方向に配
置できることから等方性に優れ、また製造が比較的容易
であることもあって、強度をそれほど必要としない部材
を構成する場合に重宝されている。
（以下、これらを総称する場合には短繊維等という）で
金属を強化してなる、い゛わゆる繊維強化金属複合材料
（以下、ＦＲＭという）は、補強繊維の連続繊維を一方
向に引き揃えた状態で配置してなるＦＲＭや、一方向引
揃え連続繊維を、いわゆる交差積層配置してなるＦＲＭ
にくらべて、特定の方向のみに高い強度を発現させるこ
とは難しいものの、短ＩＩａ維等をランダムな方向に配
置できることから等方性に優れ、また製造が比較的容易
であることもあって、強度をそれほど必要としない部材
を構成する場合に重宝されている。
そのような短繊維等を補強Ｉ！維とするＦＲＭを製造す
る方法としては、従来、短繊維等をそのまま成形用の型
の中に充填した後、その型の中にマトリクス金属の溶湯
を加圧、注入する、いわゆる高圧鋳造法と呼ばれる方法
が知られている。この方法は、他のどの方法よりも簡単
であり、最もよく使われている。しかしながら、かがる
従来の方法は、以下において説明するような欠点を有し
ている。
る方法としては、従来、短繊維等をそのまま成形用の型
の中に充填した後、その型の中にマトリクス金属の溶湯
を加圧、注入する、いわゆる高圧鋳造法と呼ばれる方法
が知られている。この方法は、他のどの方法よりも簡単
であり、最もよく使われている。しかしながら、かがる
従来の方法は、以下において説明するような欠点を有し
ている。
すなわち、短繊維等は連ｖＬ繊維にくらべて大変嵩高で
あるので、これを型の中に密に充填するのがやっかいで
ある。つまり、短繊維等を型のキャビティが一杯になる
ほど充填しても、プランジャーなどで押し込むと容易に
体積が減少し、わずかな体積になってしまう。そのため
、従来の方法においては、短！ｌ絆等の充填とプランジ
ャー等にょる加圧とを交互に何度も繰り返（）行い、型
の中に所望量の短繊維が充填されるようにしている。し
かしながら、かかる操作は大変面倒である。もし、加圧
操作を行わなかったならば、マトリクス金属の溶湯を注
入した場合にその静的圧力によって嵩高な短ＩＪｊ紺等
が一方向に押しやられ、短ｍ維等が過多な部分と、マト
リクス金属が過多な部分とができてしまい、均質なＦＲ
Ｍが得られない。
あるので、これを型の中に密に充填するのがやっかいで
ある。つまり、短繊維等を型のキャビティが一杯になる
ほど充填しても、プランジャーなどで押し込むと容易に
体積が減少し、わずかな体積になってしまう。そのため
、従来の方法においては、短！ｌ絆等の充填とプランジ
ャー等にょる加圧とを交互に何度も繰り返（）行い、型
の中に所望量の短繊維が充填されるようにしている。し
かしながら、かかる操作は大変面倒である。もし、加圧
操作を行わなかったならば、マトリクス金属の溶湯を注
入した場合にその静的圧力によって嵩高な短ＩＪｊ紺等
が一方向に押しやられ、短ｍ維等が過多な部分と、マト
リクス金属が過多な部分とができてしまい、均質なＦＲ
Ｍが得られない。
この発明の目的は、従来の方法の上記欠点を解決し、プ
ランジャー等をあえて使用しなくても短ｌ！１ＩＩｆ等
を型の中に密に充填することができ、しかも均質なＦＲ
Ｍを製造することができる方法を提供するにある。
ランジャー等をあえて使用しなくても短ｌ！１ＩＩｆ等
を型の中に密に充填することができ、しかも均質なＦＲ
Ｍを製造することができる方法を提供するにある。
上記目的を達成づるために、この発明においては、成形
温度で分解する有機物を付着せしめた、補強繊維の短繊
維、ミルドファイバーまたはウィスカーを成形用の型の
中に充填した後、その型内にマトリクス金属の溶湯を加
圧、注入することを特徴とする、繊維強化金属複合材料
の製造方法が提供される。
温度で分解する有機物を付着せしめた、補強繊維の短繊
維、ミルドファイバーまたはウィスカーを成形用の型の
中に充填した後、その型内にマトリクス金属の溶湯を加
圧、注入することを特徴とする、繊維強化金属複合材料
の製造方法が提供される。
この発明の方法を詳細に説明するに、この発明において
は、まず、成形温度で分解する有機物をイ」着せしめた
短繊維等を準備する。
は、まず、成形温度で分解する有機物をイ」着せしめた
短繊維等を準備する。
上記において、有機物は、成形後における残渣がほとん
どないという理由で、ポリエチレンオキサイド、ポリス
チレン、ポリメチレンメタクリレートであるのが好まし
い。少量の残渣はあるが、ポリビニルアルコール、エポ
キシ、ポリエステルなどを使用することも可能である。
どないという理由で、ポリエチレンオキサイド、ポリス
チレン、ポリメチレンメタクリレートであるのが好まし
い。少量の残渣はあるが、ポリビニルアルコール、エポ
キシ、ポリエステルなどを使用することも可能である。
要は、ＦＲＭの成形温度において分解するようなもので
あればよい。
あればよい。
上記有機物を短繊維等にイ」着せしめる方法としては、
短繊維等が短ｌＩｉ紺である場合には、そのような短［
を構成する連続Ｉｌｌ雑のマルチフィラメン１へをまず
準備し、それを有機物の溶液中をくぐらせてマルチフィ
ラメントに溶液を塗布し、溶媒を飛ばした後所望長に切
断するのが好ましい。この場合、有機物の濃度は、知Ｉ
ＪＡ雑則士が結着して収束するような範囲であればよい
。また、ミルドファイバーやウィスカーの場合には、こ
れらに有機物の溶液を噴霧したり、有機物の溶液と混合
、攪拌した後溶媒を飛ばすなどの方法によるのが好まし
い。
短繊維等が短ｌＩｉ紺である場合には、そのような短［
を構成する連続Ｉｌｌ雑のマルチフィラメン１へをまず
準備し、それを有機物の溶液中をくぐらせてマルチフィ
ラメントに溶液を塗布し、溶媒を飛ばした後所望長に切
断するのが好ましい。この場合、有機物の濃度は、知Ｉ
ＪＡ雑則士が結着して収束するような範囲であればよい
。また、ミルドファイバーやウィスカーの場合には、こ
れらに有機物の溶液を噴霧したり、有機物の溶液と混合
、攪拌した後溶媒を飛ばすなどの方法によるのが好まし
い。
補強繊肩〔の短繊維等は、ＦＲＭの補強繊維を構成する
、炭素、炭化ケイ素、アルミナ、アルミナ−シリカ、ボ
ロン、金属などからなっている。類１１紐等が短繊維か
らなる場合、その平均長は、通常、１０ｍｍ以下である
。好ましい平均長は、１〜５ｍｍである。また、ミルド
ファイバーの場合には、平均長３０〜１０００μ程度で
あるのが好ましい。
、炭素、炭化ケイ素、アルミナ、アルミナ−シリカ、ボ
ロン、金属などからなっている。類１１紐等が短繊維か
らなる場合、その平均長は、通常、１０ｍｍ以下である
。好ましい平均長は、１〜５ｍｍである。また、ミルド
ファイバーの場合には、平均長３０〜１０００μ程度で
あるのが好ましい。
さらに、ウィスカーの場合には、平均長５０〜２００μ
程瓜である。また、知ｌＩｉ雑やミルドファイバーの直
径は、通常、５〜２０μ程度である。ウィスカーは、こ
れよりもｌｌｌ１１いのが普通である。
程瓜である。また、知ｌＩｉ雑やミルドファイバーの直
径は、通常、５〜２０μ程度である。ウィスカーは、こ
れよりもｌｌｌ１１いのが普通である。
この発明においては、次に、成形温度で分解する有機物
を付着せしめた上記短繊維等を、所望の形状のキＶどテ
ィを有する成形用の型の中に、製造したいＦＲＭのｍ顆
体積含有率を考慮しながら所望量充填Ｊ゛る。このとき
、短ｉｌｉ維等は、有機物によって集束性が与えられて
いるので、有機物を使用しない上記従来の方法の場合は
ど著しく嵩高にはならず、型の中に容易に密に充填され
る。したがって、充填に際して、プランジャー等による
加圧操作を繰り返し何度も行う必要はない。しかしなが
ら、極く少ない回数、たとえば１．２回の加圧操作を行
ったほうが好ましい場合もある。
を付着せしめた上記短繊維等を、所望の形状のキＶどテ
ィを有する成形用の型の中に、製造したいＦＲＭのｍ顆
体積含有率を考慮しながら所望量充填Ｊ゛る。このとき
、短ｉｌｉ維等は、有機物によって集束性が与えられて
いるので、有機物を使用しない上記従来の方法の場合は
ど著しく嵩高にはならず、型の中に容易に密に充填され
る。したがって、充填に際して、プランジャー等による
加圧操作を繰り返し何度も行う必要はない。しかしなが
ら、極く少ない回数、たとえば１．２回の加圧操作を行
ったほうが好ましい場合もある。
次に、上記型の中に、マトリクス金属の溶湯を、好まし
くは２００〜２０００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で注入し、充
填されている短繊維等に含浸する。このときの溶湯の温
度は、マトリクス金属の融点から、その融点以上２５０
’Ｃまでの範囲であるのが好ましい。この溶湯の温度が
、いわゆる成形温度であり、この温度で上記有機物は分
解゛する。
くは２００〜２０００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で注入し、充
填されている短繊維等に含浸する。このときの溶湯の温
度は、マトリクス金属の融点から、その融点以上２５０
’Ｃまでの範囲であるのが好ましい。この溶湯の温度が
、いわゆる成形温度であり、この温度で上記有機物は分
解゛する。
上記において、マトリクス金属は、ＦＲＭにおいて通常
使用される、たとえば、アルミニ・クム、マグネシウム
、銅、チタン、ニッケル、錫、鉛や、これらの少なくと
も１種を主成分とする合金のようなものである。
使用される、たとえば、アルミニ・クム、マグネシウム
、銅、チタン、ニッケル、錫、鉛や、これらの少なくと
も１種を主成分とする合金のようなものである。
次に、マトリクス金属が固化するのを持って成形体を型
から取り出す。すると、ＦＲＭが得られる。
から取り出す。すると、ＦＲＭが得られる。
以下、実施例に７５づいてこの発明の方法をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
実施例
東し株式会社製炭素繊肩１″゛トレカ”Ｍ２Ｏ（単糸数
６０００本）を、０．２重量％のポリエチレンオキ」ノ
イド水溶液中をくぐらせ、引ぎ上げて乾燥した後、長さ
約２ｍｍに切断して、ポリエチレンオキサイドが塗布さ
れ、これによって短繊維同士が結着され、収束された短
繊維を得た。
６０００本）を、０．２重量％のポリエチレンオキ」ノ
イド水溶液中をくぐらせ、引ぎ上げて乾燥した後、長さ
約２ｍｍに切断して、ポリエチレンオキサイドが塗布さ
れ、これによって短繊維同士が結着され、収束された短
繊維を得た。
次に、上記知識層１を、成形用の割り金型の中に、プラ
ンジャーなどによる加圧操作は行わないで、１００ｍｍ
の高さになるまで充填し１＝ ０次に、上記型の中に、
５００ＫＣＩ１０ｎ＋２の圧力で、アルミニウム合金Ｌ
ＪＩＳＡＣ４Ｃ）の溶湯（温度８０．０℃）を注入した
。
ンジャーなどによる加圧操作は行わないで、１００ｍｍ
の高さになるまで充填し１＝ ０次に、上記型の中に、
５００ＫＣＩ１０ｎ＋２の圧力で、アルミニウム合金Ｌ
ＪＩＳＡＣ４Ｃ）の溶湯（温度８０．０℃）を注入した
。
アルミニウム合金が固化しｔＣｇ、型から成形体、つま
りＦＲＭを取り出した。このＦＲＭの繊維体積含有率は
、約６０％であった。また、このＦＲＭの厚みは約５０
１１１ｍであり、当初の短繊維の充填高さの約半分であ
った。
りＦＲＭを取り出した。このＦＲＭの繊維体積含有率は
、約６０％であった。また、このＦＲＭの厚みは約５０
１１１ｍであり、当初の短繊維の充填高さの約半分であ
った。
次に、上記ＦＲＭを厚み方向に切断し、その切断面につ
いて、光学顕微鏡を用いて短ｍ維の分布状況を観察した
ところ、分布は極めて一様で、それが著しく過多な部分
は認められなかった。
いて、光学顕微鏡を用いて短ｍ維の分布状況を観察した
ところ、分布は極めて一様で、それが著しく過多な部分
は認められなかった。
次に、上記ＦＲＭを、長さ８５ｍｍ、幅１Ｑｍｍ。
厚さ２ＩＩ１ｍに切断し、試験片を得た。この試験片に
ついて３点曲げ試験を打つＩ〔ところ、曲げ強度は約３
２ＫｃＪ／ｍｍ２Ｔあツタ。
ついて３点曲げ試験を打つＩ〔ところ、曲げ強度は約３
２ＫｃＪ／ｍｍ２Ｔあツタ。
比較例
上記実施例と全く同様にして、しかし炭素ｌｌｉ維をポ
リエチレンオキザイド水溶液中をくぐらせることなくそ
のまま切断、使用してＦＲＭを得た。
リエチレンオキザイド水溶液中をくぐらせることなくそ
のまま切断、使用してＦＲＭを得た。
得られたＦＲＭは、繊維体積含有率が約６０％であり、
この点では上記実施例のものと変わりがなかったが、厚
みは約ｊ５ｍｍにすぎなかった。
この点では上記実施例のものと変わりがなかったが、厚
みは約ｊ５ｍｍにすぎなかった。
上記ＦＲＭについて、実施例と同様の顕微鏡観察を行っ
たところ、短繊維は極めて不均一に分散していた。また
、実施例と同様の試験片について測定した曲げ強度は、
約１８Ｋｇ／ｍｍ２にすぎなかった。
たところ、短繊維は極めて不均一に分散していた。また
、実施例と同様の試験片について測定した曲げ強度は、
約１８Ｋｇ／ｍｍ２にすぎなかった。
特許出願人 東し株式会社
Claims (1)
- 成形温度で分解する有機物を付着せしめた、補強ＲｊＡ
維の短繊維、ミルドファイバーまたはウィスカーを成形
用の型の中に充填した後、その型内にマトリクス金属の
溶湯を加圧、注入することを特徴とづる、繊維強化金属
複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11813683A JPS6012269A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11813683A JPS6012269A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6012269A true JPS6012269A (ja) | 1985-01-22 |
Family
ID=14728940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11813683A Pending JPS6012269A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6012269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62107037A (ja) * | 1985-11-05 | 1987-05-18 | Toray Ind Inc | プリフオ−ム材 |
| JPH02138426A (ja) * | 1988-11-17 | 1990-05-28 | Osaka Gas Co Ltd | 炭素短繊維強化金属複合材料の製造方法 |
-
1983
- 1983-07-01 JP JP11813683A patent/JPS6012269A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62107037A (ja) * | 1985-11-05 | 1987-05-18 | Toray Ind Inc | プリフオ−ム材 |
| JPH02138426A (ja) * | 1988-11-17 | 1990-05-28 | Osaka Gas Co Ltd | 炭素短繊維強化金属複合材料の製造方法 |
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