JPS60138031A - 複合材料の製造方法 - Google Patents
複合材料の製造方法Info
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- JPS60138031A JPS60138031A JP24461983A JP24461983A JPS60138031A JP S60138031 A JPS60138031 A JP S60138031A JP 24461983 A JP24461983 A JP 24461983A JP 24461983 A JP24461983 A JP 24461983A JP S60138031 A JPS60138031 A JP S60138031A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、強化用繊維を用いた繊維成形体を金属基地
中の所定の箇所に加圧鋳造法により充填複合させる繊維
強化金属（ＦＲＭ）複合材料の製造法において使用され
る繊維質成形体に関するものである。
中の所定の箇所に加圧鋳造法により充填複合させる繊維
強化金属（ＦＲＭ）複合材料の製造法において使用され
る繊維質成形体に関するものである。
（従来技術）
従来、繊維強化金属複合材料の製造方法のひとつとして
は、例えば第１図に示すように、枠型１と、下を２と、
プランジャ３とを組み合わせて構成した金型４内に、結
合剤を用いて繊維成形体を所定形状に成形した強化用繊
維質成形体５を装入し、次いで金型４内にマトリックス
となる金属溶湯６を注湯したのち、プランジャ３を降下
させることにより金属溶湯６に静水圧的高圧力を加え、
この圧力によって前記金属溶湯６を前記繊維質成形体５
中に含浸させて凝固させることにより金属基地中の所定
箇所に前記ａｍ質成形体５を複合化する方法が知られて
いる（例えば、特開昭５６−６８５７６号、特開昭５８
−９３８３７号）。
は、例えば第１図に示すように、枠型１と、下を２と、
プランジャ３とを組み合わせて構成した金型４内に、結
合剤を用いて繊維成形体を所定形状に成形した強化用繊
維質成形体５を装入し、次いで金型４内にマトリックス
となる金属溶湯６を注湯したのち、プランジャ３を降下
させることにより金属溶湯６に静水圧的高圧力を加え、
この圧力によって前記金属溶湯６を前記繊維質成形体５
中に含浸させて凝固させることにより金属基地中の所定
箇所に前記ａｍ質成形体５を複合化する方法が知られて
いる（例えば、特開昭５６−６８５７６号、特開昭５８
−９３８３７号）。
しかしながら、一般にこの種の製造方法でプレフォーム
となる繊維質成形体５を成形するにあたっては、繊維成
形体の結合剤としてコロイダルシリカを用いている場合
が多く（例えば、特開昭５８−９３８３７号、特開昭５
８−９３８４７号、特開昭５８−９３８４４号、特開昭
５８−１０４０５９号等）、結合剤の繊維への定着状態
が凝集形状であるため、この繊維質成形体５への金属溶
湯６の含浸が不完全になりやすく、また、金属基地−強
化用繊維間の応力伝播も阻害されやすく、複合材料とし
ての強度は低いという問題があった。
となる繊維質成形体５を成形するにあたっては、繊維成
形体の結合剤としてコロイダルシリカを用いている場合
が多く（例えば、特開昭５８−９３８３７号、特開昭５
８−９３８４７号、特開昭５８−９３８４４号、特開昭
５８−１０４０５９号等）、結合剤の繊維への定着状態
が凝集形状であるため、この繊維質成形体５への金属溶
湯６の含浸が不完全になりやすく、また、金属基地−強
化用繊維間の応力伝播も阻害されやすく、複合材料とし
ての強度は低いという問題があった。
（発明の目的）
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので１強化用繊維を用いた繊維成形体を金属基地中
の所定の箇所に加圧鋳造法により充填複合させて繊維強
化金属複合材料を製造する場合に、繊維成形体への金属
溶湯の含浸が著しく良好にかつ十分に行われ、金属基地
−強化用繊維間の応力伝播も十分に良好であり、強度お
よび靭性等の機械的特性に優れた繊維強化金属複合材料
用繊維質成形体を提供することを目的としている。
たもので１強化用繊維を用いた繊維成形体を金属基地中
の所定の箇所に加圧鋳造法により充填複合させて繊維強
化金属複合材料を製造する場合に、繊維成形体への金属
溶湯の含浸が著しく良好にかつ十分に行われ、金属基地
−強化用繊維間の応力伝播も十分に良好であり、強度お
よび靭性等の機械的特性に優れた繊維強化金属複合材料
用繊維質成形体を提供することを目的としている。
（発明の構成）
この発明は、強化用繊維を用いた繊維成形体を金属基地
中の所定の箇所に加圧鋳造法により充填複合させる繊維
強化金属、複合材料の製造法において使用する繊維成形
体に係るものであって、ｍ形成形体の結合剤として粒径
２０ＩＬｍ以下の金属粉末を用いたことを特徴としてい
る。
中の所定の箇所に加圧鋳造法により充填複合させる繊維
強化金属、複合材料の製造法において使用する繊維成形
体に係るものであって、ｍ形成形体の結合剤として粒径
２０ＩＬｍ以下の金属粉末を用いたことを特徴としてい
る。
この発明に適用される強化用繊維としては、アルミナ繊
維、アルミナ−シリカ系繊維、炭化ケイ素ウィスカー、
チタン酸カリウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカーな
どの酸化物系、炭化物系。
維、アルミナ−シリカ系繊維、炭化ケイ素ウィスカー、
チタン酸カリウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカーな
どの酸化物系、炭化物系。
窒化物系等々の種々のものがあり、特に−限定されるも
のではなく、要求特性等によって適宜選定されるもので
ある。
のではなく、要求特性等によって適宜選定されるもので
ある。
また、この発明に適用される結合剤は金属粉末ならば何
でも良いが、結合剤の繊維成形体中での分布均一性を十
分なものとするためには粒径２゜７ｔｍ以下、特に望ま
しくは１０ｐｍ以下のものを用いる。そして、また、こ
の結合剤は、充填複合させる金属基地と同種の金属粉末
あるいは前記金属基地の主成分を主成分とする金属粉末
を用いることがより好ましい。
でも良いが、結合剤の繊維成形体中での分布均一性を十
分なものとするためには粒径２゜７ｔｍ以下、特に望ま
しくは１０ｐｍ以下のものを用いる。そして、また、こ
の結合剤は、充填複合させる金属基地と同種の金属粉末
あるいは前記金属基地の主成分を主成分とする金属粉末
を用いることがより好ましい。
さらに、＃ｌ！維成形成形体属基地中に複合させる際の
加圧鋳造法の具体的な手段においても特に限定されず、
プランジャによる加圧力を利用したものや、遠心力を利
用したものなど、各種の方法の中から選んで採用するこ
とができる。
加圧鋳造法の具体的な手段においても特に限定されず、
プランジャによる加圧力を利用したものや、遠心力を利
用したものなど、各種の方法の中から選んで採用するこ
とができる。
（実施例１）
直径３７Ｌｍのアルミナ−シリカ系繊維１００ｇと、水
５！Ｌとを容器内で５分間攪拌し、次いで結合剤として
平均粒径３＃Ｌｍの純アルミニウム粉末２０ｇを添加し
、さらに２．５重量％のでんぷん溶液５０ｃｃを添加し
て攪拌することにより繊維スラリーを得た。次いで、第
２図に示すように、内部にフィルタ８を有すると共に、
フィルタ８より下位側に吸引口２を有する容器１０内に
前記繊維スラリー１１を注ぎ込み、吸引口２を介して真
空吸引することにより脱水・癌過して繊維成形体を得た
０次に、得られた繊維成形体を１１０℃において８時間
乾燥した後、窒素雰囲気中、８００°Ｃ×３０分間焼成
して繊維質成形体を得た。
５！Ｌとを容器内で５分間攪拌し、次いで結合剤として
平均粒径３＃Ｌｍの純アルミニウム粉末２０ｇを添加し
、さらに２．５重量％のでんぷん溶液５０ｃｃを添加し
て攪拌することにより繊維スラリーを得た。次いで、第
２図に示すように、内部にフィルタ８を有すると共に、
フィルタ８より下位側に吸引口２を有する容器１０内に
前記繊維スラリー１１を注ぎ込み、吸引口２を介して真
空吸引することにより脱水・癌過して繊維成形体を得た
０次に、得られた繊維成形体を１１０℃において８時間
乾燥した後、窒素雰囲気中、８００°Ｃ×３０分間焼成
して繊維質成形体を得た。
このようにして得たｍ形質成形体の繊維体積率は５％で
あった。次に、第３図に示した枠型１５と下盤１６とプ
ランジャ１７とを組み合わせた金型１８内に前記ｍ形質
成形体１２を設置したのち、３２０℃に加熱した金型１
８内にアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）よりな
る金属溶湯（温度７５０’０）２０を供給し、プランジ
ャ１７を降下させて゛金属溶湯２０を静水圧的高圧力（
１５００気圧）で加圧し、繊維質成形体１２中に金属溶
湯２０を浸透させて凝固させることにより金属基地中の
所定箇所に前記繊維質成形体１９を複合化させた繊維強
化金属複合材料を得た。次いで、前記複合材料の引張強
度を測定したところ、２２ｋｇｆ／ｍｌ１１２であった
。
あった。次に、第３図に示した枠型１５と下盤１６とプ
ランジャ１７とを組み合わせた金型１８内に前記ｍ形質
成形体１２を設置したのち、３２０℃に加熱した金型１
８内にアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）よりな
る金属溶湯（温度７５０’０）２０を供給し、プランジ
ャ１７を降下させて゛金属溶湯２０を静水圧的高圧力（
１５００気圧）で加圧し、繊維質成形体１２中に金属溶
湯２０を浸透させて凝固させることにより金属基地中の
所定箇所に前記繊維質成形体１９を複合化させた繊維強
化金属複合材料を得た。次いで、前記複合材料の引張強
度を測定したところ、２２ｋｇｆ／ｍｌ１１２であった
。
（比較例１）
実施例１における純アルミニウム粉末の代わりに、市販
のコロイダルシリカを結合剤として用い、その他は実施
例１と同じにして＃ｌｉｍ強化金属複合材料を作製した
。次いで、得られた複合材料の引張強度を測定したとこ
ろ、１５ｋｇｆ／ａｍ２であった・ （実施例２） 実施例１とほぼ同様の手段であるが、適用するアルミニ
ウム粉末の粒径を ａ）１ルｍ以下のもの ｂ）１ルｍ超過３ＪＬｍ以下のもの ｃ）３ルｍ超過ｌＯルｍ以下のもの ｄ）１０）Ｌｍ超過２０声ｍ以下のもの、および比較の
ため ｅ）２０ＩＬｍ超過４０ｐｍ以下のものの５種類につい
て選び、その他は実施例１と同様にして繊維質成形体を
作製し、ｍ＃Ｉ質成形成形体中ける結合剤の分布均一性
について調べた。この結果を表１に示す。
のコロイダルシリカを結合剤として用い、その他は実施
例１と同じにして＃ｌｉｍ強化金属複合材料を作製した
。次いで、得られた複合材料の引張強度を測定したとこ
ろ、１５ｋｇｆ／ａｍ２であった・ （実施例２） 実施例１とほぼ同様の手段であるが、適用するアルミニ
ウム粉末の粒径を ａ）１ルｍ以下のもの ｂ）１ルｍ超過３ＪＬｍ以下のもの ｃ）３ルｍ超過ｌＯルｍ以下のもの ｄ）１０）Ｌｍ超過２０声ｍ以下のもの、および比較の
ため ｅ）２０ＩＬｍ超過４０ｐｍ以下のものの５種類につい
て選び、その他は実施例１と同様にして繊維質成形体を
作製し、ｍ＃Ｉ質成形成形体中ける結合剤の分布均一性
について調べた。この結果を表１に示す。
表 １
表１において、■は結合剤の分布が著しく均一であった
ことを示し、０は成形体の上下に結合剤が若干集まり、
結合剤の分布がさほど均一でなかったことを示し、×は
結合剤の均一性が良くなかったことを示している。なお
、分布の状態は肉眼による判定とし、アルミニウム粉末
の金属光沢が均一のものは著しく均一に分布したとし、
色に斑がある場合には均一性が良くないと判断した。表
１に示すように粒径１０ｐｍ超過のアルミニウム粉末を
用いた場合は、繊維スラリーを得る際の攪拌時において
も、アルミニウム粉末の容器内床部沈澱が多く、第２図
に示す容器１０内で作製した繊維成形体中のアルミニウ
ム粉末の分布均一性があまり良くなかった。そして、と
くに粒径２０ｐｍを超えるアルミニウム粉末を用いた場
合には、作製した繊維成形体を結合剤であるアルミニウ
ムの溶融点以上で焼成したときに、溶融したアルミニウ
ム繊維が凝集し、成形体中での＃ｉ維の分布の均一性も
かなり悪くなることが確認された。
ことを示し、０は成形体の上下に結合剤が若干集まり、
結合剤の分布がさほど均一でなかったことを示し、×は
結合剤の均一性が良くなかったことを示している。なお
、分布の状態は肉眼による判定とし、アルミニウム粉末
の金属光沢が均一のものは著しく均一に分布したとし、
色に斑がある場合には均一性が良くないと判断した。表
１に示すように粒径１０ｐｍ超過のアルミニウム粉末を
用いた場合は、繊維スラリーを得る際の攪拌時において
も、アルミニウム粉末の容器内床部沈澱が多く、第２図
に示す容器１０内で作製した繊維成形体中のアルミニウ
ム粉末の分布均一性があまり良くなかった。そして、と
くに粒径２０ｐｍを超えるアルミニウム粉末を用いた場
合には、作製した繊維成形体を結合剤であるアルミニウ
ムの溶融点以上で焼成したときに、溶融したアルミニウ
ム繊維が凝集し、成形体中での＃ｉ維の分布の均一性も
かなり悪くなることが確認された。
これに対し、とくにアルミニウム粉末の粒径が１０ｐｍ
以下である場合に、繊維成形体中でのアルミニウム粉末
の分布が著しく均一になることが確かめられた。そして
、種々の実験結果から、場合によっては粒径が２０７ｐ
ｍ以下のときでも良いことがわかった。
以下である場合に、繊維成形体中でのアルミニウム粉末
の分布が著しく均一になることが確かめられた。そして
、種々の実験結果から、場合によっては粒径が２０７ｐ
ｍ以下のときでも良いことがわかった。
（実施例３）
結合剤として平均粒径１７１ｍ以下のアルミニウム粉末
を用い、実施例１と同様の手法で乾燥前にプレスするこ
とにより、ｔａ維維持積率１０％および１５％である繊
維成形体を作製した後、窒素雰囲気中、８００°ＣＸ３
０分間焼成してｍ維賀成形体を得た。次いで、各繊維質
成形体を第３図に示す金型１８内に装入したのち、実施
例１と同様にしてアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８
Ａ）よりなる金属溶湯を充填複合して繊維強化金属複合
材料を得た。次いで、前記複合材料から引張試験片を作
製し、各々の引張強度を測定した。この結果を第４図の
線工で示す、第４図に示すように、繊維体積率が多くな
るにつれて引張強度が高くなることが確かめられた。
を用い、実施例１と同様の手法で乾燥前にプレスするこ
とにより、ｔａ維維持積率１０％および１５％である繊
維成形体を作製した後、窒素雰囲気中、８００°ＣＸ３
０分間焼成してｍ維賀成形体を得た。次いで、各繊維質
成形体を第３図に示す金型１８内に装入したのち、実施
例１と同様にしてアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８
Ａ）よりなる金属溶湯を充填複合して繊維強化金属複合
材料を得た。次いで、前記複合材料から引張試験片を作
製し、各々の引張強度を測定した。この結果を第４図の
線工で示す、第４図に示すように、繊維体積率が多くな
るにつれて引張強度が高くなることが確かめられた。
（比較例２）
実施例３と同種のｍ維を用い、コロイダルシリカを結合
剤として作製した繊維質成形体についても実施例３と同
様にアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）よりなる
金属溶湯で充填複合し、得られた繊維強化金属複合材料
から引張試験片を作製して引張強度を測定した。この結
果を第４図の線「で示す。第４図に示すように、繊維体
積率が増加するにつれて繊維質成形体中への金属溶湯の
含浸が不完全となり、複合材料の引張強度は低下するこ
とが確かめられた。
剤として作製した繊維質成形体についても実施例３と同
様にアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）よりなる
金属溶湯で充填複合し、得られた繊維強化金属複合材料
から引張試験片を作製して引張強度を測定した。この結
果を第４図の線「で示す。第４図に示すように、繊維体
積率が増加するにつれて繊維質成形体中への金属溶湯の
含浸が不完全となり、複合材料の引張強度は低下するこ
とが確かめられた。
（発明の効果）
以上説明してきたように、この発明によれば、強化用ｍ
＃Ｉを用いたｍ形成形体を金属基地中の所定の箇所に加
圧鋳造法により充填複合させる繊維強化金属複合材料の
製造法において使用するＨＡｍ成形体の結合剤として粒
径２０ｐＬｍ以下の金属粉末を用いるようにしたから、
繊維成形体を金属粉末結合剤で結合した繊維質成形体を
金属基地中の所定箇所に充填複合させてｔａｍ強化金属
複合材料を製造する場合に、前記繊維質成形体中への金
属溶湯の含浸が著しく良好にかつ十分に行われ、金属基
地−強化繊維間の応力伝播も十分に良好であり、強度お
よび靭性等の機械的特性に優れた繊維強化金属複合材料
を得ることができるという非常に優れた効果を有してい
る。
＃Ｉを用いたｍ形成形体を金属基地中の所定の箇所に加
圧鋳造法により充填複合させる繊維強化金属複合材料の
製造法において使用するＨＡｍ成形体の結合剤として粒
径２０ｐＬｍ以下の金属粉末を用いるようにしたから、
繊維成形体を金属粉末結合剤で結合した繊維質成形体を
金属基地中の所定箇所に充填複合させてｔａｍ強化金属
複合材料を製造する場合に、前記繊維質成形体中への金
属溶湯の含浸が著しく良好にかつ十分に行われ、金属基
地−強化繊維間の応力伝播も十分に良好であり、強度お
よび靭性等の機械的特性に優れた繊維強化金属複合材料
を得ることができるという非常に優れた効果を有してい
る。
第１図は従来の繊維質成形体に金属溶湯を含浸させるの
に用いる金型の縦断面説明図、第２図は繊維スラリーか
ら繊維成形体を得るのに用いる装置の縦断面説明図、第
３図はこの発明の実施例において繊維質成形体に金属溶
湯を含浸させるのに用いた金型の縦断面説明図、第４図
は、従来のコロイダルシリカを結合剤として用いた繊維
質成形体より作製した繊維強化金属と、この発明による
繊維質成形体より作製した繊維強化金属における引張強
度を比較した結果を示すグラフである。 １２・・・繊維質成形体 ２０・・・金属溶湯 第１図 第２図 １ 第３図
に用いる金型の縦断面説明図、第２図は繊維スラリーか
ら繊維成形体を得るのに用いる装置の縦断面説明図、第
３図はこの発明の実施例において繊維質成形体に金属溶
湯を含浸させるのに用いた金型の縦断面説明図、第４図
は、従来のコロイダルシリカを結合剤として用いた繊維
質成形体より作製した繊維強化金属と、この発明による
繊維質成形体より作製した繊維強化金属における引張強
度を比較した結果を示すグラフである。 １２・・・繊維質成形体 ２０・・・金属溶湯 第１図 第２図 １ 第３図
Claims (1)
- （１）強化用繊維を用いた１ｍ維成形体を金属基地中の
所定の箇所に加圧鋳造法により充填複合させる繊維強化
金属複合材料の製造法において使用する繊維成形体であ
って、繊維成形体の結合剤として粒径２０ｐｍ以下の金
属粉末１を用いたことを特徴とする複合材料用ｍ維質成
形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24461983A JPS60138031A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24461983A JPS60138031A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60138031A true JPS60138031A (ja) | 1985-07-22 |
| JPH0435542B2 JPH0435542B2 (ja) | 1992-06-11 |
Family
ID=17121432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24461983A Granted JPS60138031A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60138031A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2297938A (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-21 | Chang San Yu | Manufacturing a semi-metal brake lining |
| JPH09157772A (ja) * | 1995-02-22 | 1997-06-17 | Mazda Motor Corp | 部分複合軽金属系部品の製造方法並びにそれに用いる予備成形体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021306A (ja) * | 1983-07-14 | 1985-02-02 | Honda Motor Co Ltd | 複合強化部材の製造方法 |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP24461983A patent/JPS60138031A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021306A (ja) * | 1983-07-14 | 1985-02-02 | Honda Motor Co Ltd | 複合強化部材の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2297938A (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-21 | Chang San Yu | Manufacturing a semi-metal brake lining |
| JPH09157772A (ja) * | 1995-02-22 | 1997-06-17 | Mazda Motor Corp | 部分複合軽金属系部品の製造方法並びにそれに用いる予備成形体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0435542B2 (ja) | 1992-06-11 |
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