JPS60177140A - 複合金属材料およびその製造方法 - Google Patents

複合金属材料およびその製造方法

Info

Publication number
JPS60177140A
JPS60177140A JP3258284A JP3258284A JPS60177140A JP S60177140 A JPS60177140 A JP S60177140A JP 3258284 A JP3258284 A JP 3258284A JP 3258284 A JP3258284 A JP 3258284A JP S60177140 A JPS60177140 A JP S60177140A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
matrix
composite
reinforcing fibers
assemblage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3258284A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0470373B2 (ja
Inventor
Atsushi Kitamura
厚 北村
Fumio Tomita
冨田 文雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP3258284A priority Critical patent/JPS60177140A/ja
Publication of JPS60177140A publication Critical patent/JPS60177140A/ja
Publication of JPH0470373B2 publication Critical patent/JPH0470373B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)この発明の技術分野 この発明は、複合金属材料およびその製造方法に関する
(ロ)従来技術とその欠点 繊維強化金属(以下、FRMという)は、金属のみから
なる材料にくらべて比強度、比弾性率が高いことから、
いろいろな分野で注目されている。
ところで、そのようなFRMを実際に使用する場合、F
RM同士またはFRMと他の金属部材とを溶接により結
合したい場合が多々ある。しかしながら、溶接による結
合は、FRMの41i紺体積含有率が非常に低い場合、
つまり大部分がマトリクス金属で占められていて実質的
に金属材料であるといっても差し支えないほどのもので
ある場合はともかく、補強繊維が邪魔するlこめに極め
’CHしい。溶接によらない、たとえばポル1〜による
結合も考えられるが、FRMに直接ボルト孔を加Inる
と、補強繊維が切断されるために強度が著しく低下する
。そのため、たとえばFRMに金属板を接合して金属層
を形成し、その金属層の部分で他の金属月利と溶接した
り、金属層の部分にボルト孔を加工するようなことが行
われている。しかして、上記のような複合材ν1は、F
 RMと金属板との間に金属粉や金網などを挾み、加圧
、加熱して両者を接合するか、金属板の上にFRMのマ
トリクスとなる金属をメッキした補強繊維を並べ、加圧
、加熱してFRMの成形と同時に金属板を接合すること
によって製造している。しかしながら、これらの方法で
は高い接合強度が得られない。また、FRMの全表面に
金属層を形成したいような場合、製造が極めて難しい。
(ハ)この発明の目的 この発明の目的は、FRMの全表面が金属層で覆われて
いて、FRM同士またはFRMと他の金属部材との結合
を、一般の金属材料と全く同じJ:うに、溶接により、
または補強繊維を切断することなくボルト締めによって
行うことができるばかりか、FRMと金E1mとの界面
の強1良が高い複合金属材料およびその製造方法を提供
するにある。
(ニ)この発明の構成 上記目的を達成するために、この発明においては、マト
リクス金属と補強pA紐とを複合してなる複合材料が金
属層で覆われており、かつ前記複合材料は、その表面の
一部が前記マトリクス金属で覆われ、残りの全表面が、
前記マトリクス金属と同系で、かつ前記マトリクス金属
よりも融点の高い金属で覆われていることを特徴とする
複合金属材料が提供される。また、この発明においては
、上記複合金属材料を製造する方法として、補強繊維の
集合体を型に入れ、その型にマトリクス金属の溶湯を注
入して前記集合体に含浸、複合するに際し、前記集合体
の一部を除く表面に、前記マトリクス金属と同系で、か
つ前記マトリクス金属よりも融点の高い金属の板状体を
重ね合わせ、その重ね合わせ体を型に入れた後前記溶瀕
を注入することを特徴とする複合金属材料の製造方法が
提供される。
この発明において同系の金属とは、ある任意の金属また
は合金に対して、伯の金属または合金の主成分が同じで
ある場合、その他の金属ま7jは合金のことをいう。た
とえば、アルミニウムとアルミニウム合金は互に同系の
金属である。同様の金属としては、たとえば、マグネシ
ウムとマグネシウム合金、銅と銅合金、錫と錫合金、鉛
と鉛合金などがある。また、同じ、たとえばアルミニウ
ム合金同士であっても、その主成分たるアルミニウムの
mが界なつ−Cいたり、添加成分が異なっていれば互に
同系の金属である。
また、この発明において板状体とは、平板状のものはも
ちろん、円筒や角筒などの筒状体をも含むものとする。
この発明をその一実施例に基いて詳細にu1明づるに、
第1図(概略縦断面図)にJjいて、この発明において
は、まず金属の円筒1の周りに補強繊維を巻き付1ノ、
補強繊維の集合体2を形成する。
次に、集合体2の外側に、同様に金属からなる別の円筒
3を被せる。さらに、この円筒3に、必要に応じて、同
様に金属からなる円板4を底板としてはめ込み、これら
円筒1.3および円板4と補強繊維の集合体2どの重ね
合せ体をIJる。上部は、後述する鋳造工程において集
合体2にマトリクス金属の溶湯を含浸し、補強繊維と金
属を複合化する際の溶測入口として開放しておく。
上記において、補強繊維は、FRMにおける補強繊維た
る、たとえば炭素FIA紺、アルミナ繊維、アルミナ−
シーツカ繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン4JJi帷など
である。これらの補強繊組は、通常、連続繊維束の形態
で使用するが、織物やマットなどのシート形態であって
もよいものである。また、金属の円筒や円板は、たとえ
ばアルミニウム、マグネシウム、銅、錫、亜鉛、鉛など
、またはこれらの少なくとも1種を主成分とする合金か
らなっている。しかしながら、これらは、後述Jるマト
リクス金属との組み合せにおいて、それと同系で、かつ
それよりも融点の高いものを選択して使用する。
次に、第2図(lFit18縦断面図)に示Jように、
上記重ね合せ体を所望の温度に加熱した型5に入れ、そ
の型5に71−リクス金属の溶湯6を注ぎ込み、プラン
ジレフで加圧して溶湯6を補強繊維の集合体2に合浸り
−るとどもに、その集合体2を円筒1.3J3よび円板
4ごと鋳込む。これにより、第3図(概略縦111面図
)に示すような鋳造体8が得られる。補強繊肩tは、型
に注入した金属と複合化され、+= RM 9が形成さ
れている。円筒1.3および円板4は、注ぎ込んだマト
リクス金属よりも融点が高いから、溶融することなくそ
のまま残っている。なお、溶湯6の注入に先立って、重
ね合せ体を、マトリクス金属の融点よりも高いが、円筒
1.3J>よび円板4を構成しでいる金属の融点よりも
低い温度に予熱しで、I3<ど、補強繊維と金属との複
合化がより迅速かつ均一に行われるので好ましい。
上記において、マトリクス金属は、やはりアルミニウム
、マグネシウム、銅、錫、鉛など、またはこれらの少な
くとも1種を主成分とづる合金からなっている。しかし
ながら、上記円筒および円板を構成し”Cいる金属との
関係においては、それと同系で、かつそれよりも融点の
低いものを選lνで使用り−る。
次に、型5から取り出した鋳造体8を、第3図に示すよ
うにA−A線、B−B線、c−c線の部分で切断し、不
要な部分を除去する。すると、FRM9の全表面が金属
層10で覆われた円筒状の複合金属材¥31が1!′7
られる。この例では、F RM 9の上面に型に注入し
たマトリクス金属の層が形成され、上記上面を除く3面
、つまり内面、外面d3よび底面に上記円筒または円板
を構成している金属の層が形成されている。
上記においては、円筒状の複合金属材料を製造づる場合
について説明したが、複合金属材料の形状は任意であっ
てよい。しかして、金属の筒や板の形状は、補強繊維の
集合体の形状や製造したい複合金属材料の形状に合わせ
て選定すればよい。
また、鋳造後の切断操作は必ずしも必要でない。
たとえば、第5図に示すように、プランジャ7の形状お
よびそのストロークを選択することにより、切断操作を
行わなくても第4図に示すような複合金属材料を得るこ
とが可能である。
この発明の方法による複合金属材料は、FRMの全表面
が金属層で覆われているから、金属層を形成する金属の
種類を適当に選択することにより、いろいろな用途に使
用することができる。たとえば、ピストン、ピストンピ
ン、コンロッドなどの内燃機関用各種部品、電気接点な
どの各種電子部品、軸受なとの各種摺動部品、ゴルフク
ラブシャフトやゴルフクラブヘッドなどの各種スポーツ
・レジャ一部品、その他の構造材料として使用すること
ができる。
以下、実施例に基いてこの発明をざらに詳細に説明づる
実施例1 外径が3011101.内径が2611.長さが100
01であり、かつAA規格1050のアルミニウム合金
(融点:約660℃)からなる円筒の中央N(500I
IIの部分に、東し株式会社製炭素繊維゛′トレカ” 
M 40を外径が60111mになるJ、うに巻き付【
)、炭素繊維の集合体を形成した。
次に、集合体の形くずれを防止するため、その外面にセ
ロハンテープを巻いた後、集合体の部分で長さが20m
鵬になるように切断した。
次に、上記集合体の外側に、外径が661111、内径
が60Il11長さが23IIlで、やはりAA規格1
050のアルミニウム合金製円筒を被せ、さらにその底
面に同様のアルミニウム合金からなる直径60mm、厚
み3111の円板をはめ込んで第1図に示すような重ね
合せ体を得た。
次に、上記重ね合せ体を約600℃に予熱した後約30
0℃に加熱した型に入れ、その型にアルミニウム合金(
JISI格AC4G、 融点: 約557℃)の溶湯(
温度:約750℃)を注ぎ、プランジャで約500Kg
/c+n2の圧力を加えながら鋳込んだ。
溶湯が凝固するのを待ってvi造体を型から取り出し、
これを第3図に示すように切断して、円筒状のFRMの
上面にJIS規格AC4Cのアルミニウム合金層があり
、上記上面を除く3面がAA規格1050アルミニウム
合金の層で囲まれている、第4図に示すJ:うな複合金
属材料を得IC6実施例2 純銅(融点:約1083℃)の板(厚み:2+nnlか
らなる縦50mm、横3.Qmm、高さ3Qlnmの角
筒に、東し株式会社製炭素繊帷゛′トレカ” T −3
00を一方向に引き揃えて詰め込/υで集合体を形成し
、さらに角筒の底面にやはり純銅の板からなる底板をは
め込んで重ね合U体を構成した。
次に、上記重ね台U体を約1000℃に予熱した後約5
00 ’Cに加熱した型に入れ、その型に銅−10%錫
合金(融点:約850″C)の溶湯(i!lli度:約
1100°C)を注ぎ込み、プランジャで約500KO
/cm2の圧力を加えながら溶湯を凝固させ、以下実施
例1と同様にして、角筒状のFRMの上面に銅−10%
錫合金層が形成され、伯の3面に純銅の層が形成されて
いる複合金属材料を得た。
(ホ)この発明の効果 この発明の複合金属材料は、FRMの全表面が金R層で
覆われているから、一般の金属材料と同様、どの部分に
おいても溶接を施すことができる。
また、同様に、金属層にボルト孔を加工すれば、補強繊
維を切断することなくポルl−締めによる伯部材との結
合を行うことができる。しかも、金属層は、FRMのマ
トリクスを形成している金属およびその金属と同系の金
属からなっているから、いわゆる鋳造法を採用している
ことと相まってFRMと金属層との接合が強固である。
また、いわゆる鋳造であるから、複雑な形のものでも比
較的容易に製造することかできる。さらに、かかる複合
金属4A料をもついちと鋳込めば、金属中の所望の位置
にFRMが位置しているような、複雑な形状の構造体を
得ることができる。その場合、複合材料の全表面が金属
層で覆われていて、接合を妨げるFRMの補強11i1
ffが表面に露出していないので、鋳込み金属との接合
が極めて強固に行われ、強度特性の優れた構造体が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は補強m紺の集合体と金属の円筒および円板との
重ね合せ体を示す概略縦断面図、第2図はこの発明の複
合金属材料を製造している様子を承り概略縦断面図、第
3図は上記第2図に示した方法によって得たHN体の切
断部位を示す概略縦断面図、第4図は上記第2図および
第3図に示した方法にJ:って製造した複合金属材料を
示1概略縦断面図、第5図は上記第2図とは異なる方法
を実施している様子を示す概略縦断面図である。 1.3:金属の円筒 2:補強ilI[[の集合体 4:金属の円板 5:型 6:マトリクス金属の溶湯 7:プランジャ 8:鋳造体 9:1:RM 10:金属層 特許出願人 東し株式会社 第 2 図 第5図 B C 第4図 第5FXJ 1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) マトリクス金属と補強11i1[fとを複合し
    てなる複合材料が金属層で覆われており、かつ前記複合
    材料は、その表面の一部が前記マトリクス金属の層で覆
    われ、残りの全表面が、前記マトリクス金属と同系で、
    かつ前記マトリクス金屈よりも融点の高い金属の層で覆
    われていることを特徴とする複合金属材料。
  2. (2) 補強繊維の集合体を型に入れ、その型にマトリ
    クス金属の溶湯を注入して前記集合体に含浸、複合する
    に際し、前記集合体の一部を除く表面に、前記71−リ
    クス金属と同系で、かつ前記マトリクス金属よりも融点
    の高い金属の板状体を重ね合わせ、その重ね合わせ体を
    型に入れた後前記溶湯を注入することを特徴とする複合
    金属材料の製造方法。
JP3258284A 1984-02-24 1984-02-24 複合金属材料およびその製造方法 Granted JPS60177140A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3258284A JPS60177140A (ja) 1984-02-24 1984-02-24 複合金属材料およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3258284A JPS60177140A (ja) 1984-02-24 1984-02-24 複合金属材料およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60177140A true JPS60177140A (ja) 1985-09-11
JPH0470373B2 JPH0470373B2 (ja) 1992-11-10

Family

ID=12362860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3258284A Granted JPS60177140A (ja) 1984-02-24 1984-02-24 複合金属材料およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60177140A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63162863U (ja) * 1987-04-10 1988-10-24
JPH01254369A (ja) * 1988-04-01 1989-10-11 Ube Ind Ltd 繊維強化複合材料の製造方法
KR101444354B1 (ko) * 2013-01-21 2014-09-24 주식회사 티앤머티리얼스 가압함침용 금형

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5870963A (ja) * 1981-10-22 1983-04-27 Toyota Motor Corp 溶接容易な複合材料部材及びその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5870963A (ja) * 1981-10-22 1983-04-27 Toyota Motor Corp 溶接容易な複合材料部材及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63162863U (ja) * 1987-04-10 1988-10-24
JPH01254369A (ja) * 1988-04-01 1989-10-11 Ube Ind Ltd 繊維強化複合材料の製造方法
KR101444354B1 (ko) * 2013-01-21 2014-09-24 주식회사 티앤머티리얼스 가압함침용 금형

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0470373B2 (ja) 1992-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100574938C (zh) 镁铝复合板材及其制造方法
US4318438A (en) Method for casting a fiber-reinforced composite article
US3711936A (en) Method for forming composite articles from alloy in temporary condition of superplasticity
JPS60177140A (ja) 複合金属材料およびその製造方法
US5207263A (en) VLS silicon carbide whisker reinforced metal matrix composites
JPS63126661A (ja) ピストンの製造方法
JPS5930465A (ja) アルミニウム合金による鉄系材料の鋳包み方法
JPH0378177B2 (ja)
JPS62185844A (ja) 繊維強化金属複合材料の製造方法
JPS63132743A (ja) ピストンの製造方法
JPS61257440A (ja) 繊維強化金属複合材料
Gawdzińska et al. Characteristics of production methods of aluminium and magnesium matrix composite castings
JPS627825A (ja) 金属基複合材料のプリフオ−ム製造方法
JP3214657B2 (ja) 内燃機関のピストン及びその製造方法
JPS5865564A (ja) 複合金属体の製造方法
JPH0411612B2 (ja)
JPS61209765A (ja) 繊維強化複合部材の製造方法
JPH0420973B2 (ja)
JPS623862A (ja) 繊維強化金属基複合材料の接合方法
JPS6244542A (ja) 複合金属材料
JP2864390B2 (ja) 金属基複合材料のプリフォーム製造方法
JPH04105791A (ja) 部分強化アルミニウム合金部材の製造方法
JPS61249660A (ja) プリフオ−ム材
JPS62149831A (ja) 繊維強化金属複合材料の製造方法
JPS5978766A (ja) 複合材料の製造方法