JPS6021213B2 - Aluminum composite and its manufacturing method - Google Patents

Aluminum composite and its manufacturing method

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JPS6021213B2
JPS6021213B2 JP50134207A JP13420775A JPS6021213B2 JP S6021213 B2 JPS6021213 B2 JP S6021213B2 JP 50134207 A JP50134207 A JP 50134207A JP 13420775 A JP13420775 A JP 13420775A JP S6021213 B2 JPS6021213 B2 JP S6021213B2
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composite
fiber
lithium
aluminum
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JP50134207A
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ポール・ゴードン・リーワルド
ウイリアム・ヘンリー・クリユーガー
アシヨク・クマー・デイングラ
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EIDP Inc
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EI Du Pont de Nemours and Co
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C49/00Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/02Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
    • C22C49/04Light metals
    • C22C49/06Aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に繊維による金属の複強に関し、さらに
詳細には、アルミナ繊維とアルミニウムから成る複合体
の製造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates generally to reinforcing metals with fibers, and more particularly to the production of composites of alumina fibers and aluminum.

山203‐AI複合体〔たとえば、アメリカ合衆国特許
3808015号中でシユーヘルト(Semen)が託
しているようにQ‐AI203繊維から製造する〕の利
用を制限する問題は、溶融したアルミニウムが適度にア
ルミナを湿潤することがないために、複合体を製造する
実際的な方法がないということであった。今回、多結晶
性アルミナ繊維に、重量で約1〜8%のIJチウムを含
有する溶融したアルミニウム合金を浸透(imiltr
ate)させて、繊維上に全繊維直径の15%よりも薄
い厚さの反応外装を有する、補強した複合体を形成せし
め、次いでその複合体を冷却することによって、改良し
た複合体を製造することができるということが見出され
た。
A problem that limits the use of Yama 203-AI composites (made from Q-AI 203 fibers, e.g., as committed by Semen in U.S. Pat. No. 3,808,015) is that the molten aluminum adequately wets the alumina This meant that there was no practical way to make the composite. This time, polycrystalline alumina fibers were infiltrated with a molten aluminum alloy containing about 1 to 8% IJ thium by weight.
ate) to form a reinforced composite having a reactive sheath thickness of less than 15% of the total fiber diameter on the fibers, and then cooling the composite. It was discovered that it is possible.

このようにして、実質的に脆い界面を有しておらず且つ
良好な機械的性質を有する複合体を製造することができ
る。かかる複合体は、15〜7蟹容積パーセントの多結
晶性ァルミナ繊維、重量でマトリックスの0.5乃至5
.5重量%のリチウムを含有し残りはアルミニウムと不
純物であるアルミニウム合金から成るマトリックスおよ
び全繊維直径の15%よりも薄い厚さを有する繊維上の
反応外装を含有している。本発明の複合体は15〜7咳
容量%の繊維容積分率を有する。
In this way, composites can be produced that are substantially free of brittle interfaces and have good mechanical properties. Such composites contain 15 to 7 percent by volume polycrystalline alumina fibers, 0.5 to 5 percent by weight of the matrix.
.. It contains a matrix of 5% by weight lithium with the remainder aluminum and aluminum alloy impurities and a reactive sheath on the fibers having a thickness less than 15% of the total fiber diameter. The composite of the invention has a fiber volume fraction of 15-7% cough volume.

1弦容積パーセントよりも低いときは、ある種の用途に
おいては、強度またはモジユラスの点で、ほとんど実際
的な利益がない。
Below one chord volume percent, there is little practical benefit in terms of strength or modulus in some applications.

約7の容積パーセントよりも高いときは、繊維は相互に
接触する傾向があり、且各接触点が応力区域となって、
こから割れ始めるおそれがある。複合体は、多結晶性ア
ルミナの連続的なフィラメントまたは不連続的な繊維の
どちらを含有していてもよい。本発明の複合体のマトリ
ックスのアルミニウム合計は、0.5〜5.5重量%の
リチウムを含有するものであるが、リチュウムが0.5
重量%未満と少なくては繊維に溶融アルミニウムによっ
て濡れる表面を生成させないので好ましくなく、また5
.5重量%を超えて多くては繊維を強度低下させるので
好ましくない。何れの場合も、その結果複合体の強度は
低下する。一方、本発明の複合体の製造に用いられるア
ルミニウム合金のリチウム含量は1〜8重量%であり、
複合体のマトリックス合金中のりチウム含量より高いが
、その理由は、下記のように、多少のリチウムが繊維の
周囲の反応外装の形成に消費され、更に追加的な損失が
複合体製造の間における柑欄との反応、昇軍及び/又は
酸化によって生じる故である。
Above about 7 volume percent, the fibers tend to contact each other and each point of contact becomes a stressed area;
There is a risk that it will start to crack. The composite may contain either continuous filaments or discontinuous fibers of polycrystalline alumina. The total aluminum of the matrix of the composite of the present invention contains 0.5-5.5% by weight of lithium, with 0.5% by weight of lithium.
If it is less than 5% by weight, it is not preferable because the fiber does not have a surface that can be wetted by molten aluminum.
.. If the amount exceeds 5% by weight, it is not preferable because it reduces the strength of the fiber. In either case, the strength of the composite is reduced as a result. On the other hand, the lithium content of the aluminum alloy used for manufacturing the composite of the present invention is 1 to 8% by weight,
The lithium content in the matrix alloy of the composite is higher than the lithium content because some lithium is consumed in forming a reactive sheath around the fibers and additional losses are lost during composite manufacturing, as discussed below. This is because it is produced by reaction with citrate, promotion and/or oxidation.

ここにおいて用いる“連続フィラメント”とは、繊維が
並んでいる方向において測定するときに、複合体の長さ
と同じ長さを有している繊維を意味する。
As used herein, "continuous filament" refers to fibers having a length equal to the length of the composite when measured in the direction in which the fibers are aligned.

不連続繊維は、約0.10側、好ましくは少なくとも3
冊の最低長さを有している。複合体が実質的に連続的な
フィラメントを含有するときは、複合体中における最良
の繊維分布および充填のためには、約30〜6畔容積パ
ーセントの繊維分率が好適である。複合体が実質的にラ
ンダムに配置した不連続繊維を含有する場合は、約15
〜3坪容積パーセントが好適な繊維分率である。複合体
中の繊維は、最大の強度またはモジュラスを与えること
を希望する特定の方向あるいは、いくつかの方向に配列
せしめることができる。
The discontinuous fibers are about 0.10 side, preferably at least 3
It has a minimum book length. When the composite contains substantially continuous filaments, a fiber fraction of about 30 to 6 volume percent is preferred for best fiber distribution and packing in the composite. If the composite contains discontinuous fibers arranged substantially randomly, about 15
~3 tsubo volume percent is a suitable fiber fraction. The fibers in the composite can be oriented in a particular direction or in several directions as desired to provide maximum strength or modulus.

このような配列は、複合体中の何れかの軸に対して平行
、垂直またはその他の何らかの角度とすることができる
。繊維はまた、複合体構造中で、ランダムに配置せしめ
ることもできる。実施例1〜4は、単一方向的な繊維補
強複合体を示している;かかる複合体は、繊維の配列方
向において最高の強度およびモジュラスを有している。
Such alignment can be parallel, perpendicular, or at some other angle to any axis in the composite. Fibers can also be randomly arranged within the composite structure. Examples 1-4 demonstrate unidirectional fiber reinforced composites; such composites have the highest strength and modulus in the direction of fiber alignment.

ある種の用途においては、より等万的な性質が望まれる
が、それは単一方向的に配列させた繊維の平行層(プラ
ィ)を使用し、それらのプラィを隣接するプライに対し
て異なる方向(たとえば4?)で交差させることによっ
て取得することができる。より等方的な性質は、複合体
全体にわたる不連続繊維のランダムな配置を用いること
によって取得することもできるが、しかしこのような繊
維の分布は、繊維の充てん量を、最大で複合体の約3既
容積パーセントに限定する。本発明において使用する繊
維は高モジュラス、高強度の多結晶性アルミナ繊維であ
る。
In some applications, a more isomerial property is desired, which involves using parallel layers (plies) of fibers oriented in a unidirectional manner, with the plies oriented in different directions relative to adjacent plies. (for example, 4?). More isotropic properties can also be obtained by using a random arrangement of discontinuous fibers throughout the composite, but such a fiber distribution can increase the fiber loading up to Limited to about 3 percent by volume. The fibers used in this invention are high modulus, high strength polycrystalline alumina fibers.

好適な繊維は、重量で少なくとも60%の酸化アルミニ
ウム(山203)を含有する。その他のすべての点を同
一とすれば、たとえば最大モジュラスおよび耐熱性のよ
うな複合体の機械的性質は、一般に繊維中の山203の
量の増大につれて向上する。それ故、少なくとも80%
のAI203、好ましくは少なくとも95%のAI2Q
を含有する繊維が、最も好適である。一般に、最も好適
な繊維は、アルファアルミナの形態にある山203を含
有ている。繊維は、アメリカ合衆国特許3808015
号中でシューヘルトか、またアメリカ合衆国特許385
3688号中でダンプロシオ(〇Am‐brosio)
が述べているようにして製造することができる。いくつ
かのかかるァルミナ繊維の強度は、約0.01乃至1ミ
クロン(仏)の厚さを有するシリカコーティングによっ
て増大する。このようなシリカコーティングを有する繊
維を提供するるための方法は、ティーッ(Tietz)
およびグリ−ン(Green)により、それぞれ、アメ
リカ合衆国特許3837861号および滋49181号
中に記されている。このようなシリカコーティングは、
アルミニウム‐リチウム合金による湿潤をも助長し、且
つ同一の浸透時間および浸透温度を使用して、シリカで
被覆しない繊維において必要とする含量よりも低いリチ
ウム舎量を有する合金を用いる高品質の複合体の製造を
可能とする。できる限り強力であることに加えて、繊維
ができる限り繊密であるということもまた、繊維の密度
の上昇につれて、複合体中でより高度の繊維強度が保持
されるという理由で、望ましいことである。繊維を、シ
ュ−へルトが記している一般的方法によって製造する場
合には、繊維の密度は、未被覆繊維の最終的競結(焼成
)を、禾被覆繊維がその最大引張強ごに達する温度より
もほんの僅か高い温度で行なうことによって、上昇せし
めることができる。炎中における繊維の速度、使用する
装置の型式、繊維のデニールおよび数などの間に相関関
係が存在するからそれぞれの場合において使用すべき正
確な温度は、その相関関係に関与する各要因間の全体的
均衡によって決定することが必要である。たとえば、繊
維がとの最大引張強度さを達成する温度より約200〜
100℃高い温度の煙突中における、約200本の繊維
から成る1700〜1800デニールの糸の1分間当り
18.3hの速度での炎中の通過による暁絹は、本発明
の複合体において使用するために好適な繊維を与える。
繊維の組成は同一であっても、比較的高い温度で焼成し
た材料は、より繊密で密度が大であり且つ走査電子顕微
鏡図にって判定するとき異なる微細構造を有している。
その結果として、比較的高温で焼成した繊維は、より低
い温度で焼成した同一繊維よりも、初期繊維強度を実質
的に保持しながらアルミニウム‐リチウム合金への、よ
り長時間の暴露に耐えることができる。それ故、複合体
に加わる繊維の強度は、比較的高い焼成温度の結果とし
て、繊維の最大強度よりも低いかも知れないが、複合体
中における繊維の強度は、比較的密度の高い繊維は、よ
り密度の低い繊維と同じ程度には合金による攻撃を受け
ないから、最大引張強さの繊維の場合の強度よりも、か
なり高いものとなるであろう。好適な繊維は、シリカに
よる被覆をも有している。前記の比較的高温の焼成処理
によりもたらされる密度の上昇を確認する場合、一般に
用いられる密度の測定は、比較的高温の焼成構造物と比
較的低温の焼成造物とを識別するために十分なほど感度
が高くない。
Preferred fibers contain at least 60% aluminum oxide (mountain 203) by weight. All else being equal, the mechanical properties of the composite, such as maximum modulus and heat resistance, generally improve as the amount of peaks 203 in the fiber increases. Therefore, at least 80%
of AI203, preferably of at least 95% AI2Q
Most preferred are fibers containing . Generally, the most preferred fibers contain mountains 203 in the form of alpha alumina. The fiber is US Patent No. 3,808,015
Schuchert in the issue, also U.S. Patent No. 385.
Am-brosio in issue 3688
can be manufactured as described. The strength of some such alumina fibers is increased by a silica coating having a thickness of about 0.01 to 1 micron. A method for providing fibers with such a silica coating is described by Tietz.
and Green in U.S. Pat. No. 3,837,861 and Shigeru No. 49,181, respectively. This kind of silica coating is
A high quality composite using an alloy that also promotes wetting by the aluminum-lithium alloy and has a lower lithium content than that required in the non-silica coated fibers using the same infiltration time and temperature. enables the production of In addition to being as strong as possible, it is also desirable for the fibers to be as dense as possible because as the fiber density increases, a higher degree of fiber strength is retained in the composite. be. When fibers are manufactured by the general method described by Schuhert, the density of the fibers is determined by the final binding (firing) of the uncoated fibers until the coated fibers reach their maximum tensile strength. This can be increased by operating at only slightly higher temperatures. Since there is a correlation between the speed of the fibers in the flame, the type of equipment used, the denier and number of fibers, etc., the exact temperature to use in each case depends on the factors involved in the correlation. It is necessary to decide according to the overall balance. For example, the temperature at which the fibers achieve their maximum tensile strength with
Dawn silk by passage of a 1700-1800 denier yarn consisting of about 200 fibers through a flame at a rate of 18.3 h per minute in a chimney at a temperature of 100° C. is used in the composite of the invention. provide suitable fibers for
Although the fiber composition is the same, materials fired at higher temperatures are finer, denser, and have different microstructures as determined by scanning electron microscopy.
As a result, fibers fired at relatively high temperatures can withstand longer exposures to aluminum-lithium alloys while substantially retaining their initial fiber strength than identical fibers fired at lower temperatures. can. Therefore, although the strength of the fibers added to the composite may be lower than the maximum strength of the fibers as a result of the relatively high firing temperature, the strength of the fibers in the composite is The strength will be much higher than that for full tensile strength fibers because they will not be attacked by the alloy to the same extent as less dense fibers. Suitable fibers also have a silica coating. In confirming the increase in density brought about by the relatively high temperature firing process described above, commonly used density measurements are not sufficient to distinguish between relatively hot and relatively low temperature fired structures. Sensitivity is not high.

より感度の高い測定が必要である。比較的高い焼成結果
として繊維の密度が大となるにつれて、微細構造が変化
して繊維は光をよりよく透過する額向を示すことが見出
されている。この現象を利用して、比較的高い温度の焼
成処理により与えられた密度の高い繊維を、その半透明
値によって、類似の組成および直径を有する比較的密度
の低い繊維と識別することができる。半透明値は、透過
光を用いて600〜120豚、好ましくは120舷で空
気中において、繊維の長さを観察することによって得た
、30のランダムな試料についての測定の平均である。
繊維による透過光の量は、ゼロ乃至6の尺度で半透明値
として格付けする。6の半透明値は、特定の組成および
直径のもっとも半透明の繊維に対して与えられる。
More sensitive measurements are needed. It has been found that as the density of the fibers increases as a result of higher firings, the microstructure changes such that the fibers exhibit an orientation that is more transparent to light. This phenomenon can be used to distinguish dense fibers imparted by relatively high temperature calcinations from less dense fibers of similar composition and diameter by their translucency values. The translucency value is the average of measurements on 30 random samples obtained by observing the fiber length in air at 600-120 pigs, preferably 120 ships, using transmitted light.
The amount of light transmitted by a fiber is rated as a translucency value on a scale of zero to six. A translucency value of 6 is given for the most translucent fiber of a particular composition and diameter.

このような繊維は、繊維の中心においておよび全長に沿
って明るい帯を示す。この明るい帯は、繊維の直径の約
1/3の幅を有し且つそれぞれ繊維の縁から明るい中心
の帯の外側の緑までのびている二つの不透明な(黒い)
帯の間にはさまれている。中心の帯による透過光の強度
が低下するときは、半透明値が低下する。ゼロの半透明
値においては、繊維は不透明に見え、且つ中心の帯を見
分けることができない。繊維の不透明度とその半透明値
との間の関係は、ほぼ直線的である。4〜5.5の半透
明値を有する繊維は、本発明に対して好適である。
Such fibers exhibit a bright band in the center of the fiber and along the entire length. This bright band has two opaque (black) strips about 1/3 the width of the fiber diameter and each extending from the edge of the fiber to the green outside of the bright central band.
It is sandwiched between the obi. When the intensity of the light transmitted by the central band decreases, the translucency value decreases. At a translucency value of zero, the fibers appear opaque and the central band cannot be discerned. The relationship between a fiber's opacity and its translucency value is approximately linear. Fibers with a translucency value of 4 to 5.5 are suitable for the present invention.

半透明値は、シリカのコーティングを有する繊維に対し
ても同様にして測定することができる。好適な繊維はさ
らに、約15乃至30山の直径、少なくとも70kg′
協、好ましくは140k9′でよりも大きな、引張強さ
、および少なくとも14000k9/嫌のヤング率を有
している。
Translucency values can be measured in a similar manner for fibers with a coating of silica. Preferred fibers further have a diameter of about 15 to 30 fibers and a weight of at least 70 kg'.
and a Young's modulus of at least 14,000 k9/h.

N1203に加えて、繊維は、たとえばSiQ,Mg0
,Tho2,Zr02,Zの2‐Ca○,Z【〕2‐M
g○,Zh02 ‐ Si02,Ce203,Fe20
3,Ni○,Coo,Cも03,Hf02,Ti02な
どのような、他の耐火性酸化物および/または耐火性酸
化物系を有することができる。これらの繊維は、少なく
とも100000の融点を有していなければならない。
繊維は、連続的なアルミナフィラメントのトウの形態で
使用することが好ましい。複合体マトリックスのアルミ
ニウム合金は0.5〜5.5重量%のリチウムを含有し
残りはアルミニウム及び不純物である。マトリックス中
のりチゥムの濃度は、一般に出発合金中における濃度よ
りも低いが、その理由は、多少のリチウムが繊維の周囲
の反応外装の形成において消費されるからである。製造
の間におけるるつぼとの反応、昇華および/または酸化
によって、余分の損失が生ずることもある。本願発明の
複合体のマトリックスのアルミニウム合金は原料から不
可避的に混入して釆る不純物としてベリリウム、ビスマ
ス、ホウ素、カドミウム、カルシウム、クロム、コバル
ト、ガリウム、鉛、ナトリウム、スロンチウム、バナジ
ウム、ジルコニウムなどおよびそれらの混合物のような
、マトリックスの重量で1%またはそれ以下の痕跡量の
不純物を含有する。
In addition to N1203, the fibers may include, for example, SiQ, Mg0
, Tho2, Zr02, Z's 2-Ca○, Z[]2-M
g○, Zh02 - Si02, Ce203, Fe20
3, Ni○, Coo, C can also have other refractory oxides and/or refractory oxide systems, such as 03, Hf02, Ti02, etc. These fibers must have a melting point of at least 100,000.
Preferably, the fibers are used in the form of continuous alumina filament tows. The aluminum alloy of the composite matrix contains 0.5-5.5% by weight lithium, the remainder being aluminum and impurities. The concentration of lithium in the matrix is generally lower than the concentration in the starting alloy because some lithium is consumed in forming the reactive sheath around the fibers. Additional losses may occur due to crucible reaction, sublimation and/or oxidation during manufacturing. The aluminum alloy of the matrix of the composite of the present invention contains impurities that are unavoidably mixed in from the raw materials, such as beryllium, bismuth, boron, cadmium, calcium, chromium, cobalt, gallium, lead, sodium, strontium, vanadium, zirconium, etc. Contain trace impurities of 1% or less by weight of the matrix, such as mixtures thereof.

大部分の用途に対しては、複合体中のマトリックスは延
性でなければならないということは明らかであろう。
It will be clear that for most applications the matrix in the composite must be ductile.

マトリックスの延性は、複合体に対する0.2%よりも
大きな破壊ひずみによって確認することができる。連続
的なアルミナフィラメントを使用する場合には、フィラ
メントの配列の方向において測定したひずみの上限は、
アルミナフィラメントの破壊ひずみと同程度の大きさと
することができる。不連続アルミナ繊維(ステープルフ
ァィバ)を用いるときには、複合体の破壊ひずみは、マ
トリックスの延性、充てん量、繊維の配置およびその他
のかかる要因によって限定される。本発明の実施例中の
すべてのマトリックスが、この定義によって延性である
。本発明において使用するりチウム‐アルミニウム合金
は、繊維を化学的に緑潤し、かくしてすぐれた繊維‐マ
トリックス結合および良好な高温性能を有する複合体を
提供する。本発明の好適な複合体は、少なくとも4.9
k9/ぬく室温260において測定)の縦方向のショー
トビーム(shoれbeam)せん断強さを有している
。ショートビームせん断値は、繊維とマトリックスとの
間の結合の程度、マトリックスの強度およびもとの繊維
の強度を包含する全体的な複合体の品質の尺度となる。
本発明の複合体は、10%以下、好ましくは5%または
それ以下、もっとも好ましくは2%り小さい多孔度を有
する。10%またはそれ以上の多孔度においては、複合
体は、比較的低い全体的な性質を有している。
The ductility of the matrix can be confirmed by a failure strain of greater than 0.2% for the composite. When using continuous alumina filaments, the upper limit of strain measured in the direction of filament alignment is:
The fracture strain can be made comparable to the fracture strain of alumina filament. When using discontinuous alumina fibers (staple fibers), the failure strain of the composite is limited by the ductility of the matrix, the amount of fill, fiber placement, and other such factors. All matrices in the embodiments of the invention are ductile by this definition. The lithium-aluminum alloy used in the present invention chemically greens the fibers, thus providing a composite with excellent fiber-matrix bonding and good high temperature performance. Preferred complexes of the invention have at least 4.9
It has a longitudinal short beam shear strength of k9/260°C (measured at lukewarm room temperature 260°C). The short beam shear value is a measure of the overall composite quality, including the degree of bonding between the fibers and the matrix, the strength of the matrix, and the strength of the original fibers.
The composites of the present invention have a porosity of 10% or less, preferably 5% or less, most preferably 2% or less. At porosity of 10% or more, the composite has relatively low overall properties.

10%またはそれ以上の多孔度においては、応力集中現
象が貧弱な疲労性をもたらすおそれがある。
At porosity of 10% or more, stress concentration phenomena can lead to poor fatigue properties.

25%またはそれ以上の多孔度は、合金が繊維を湿潤し
ないことを示すものと思われる。
A porosity of 25% or greater would indicate that the alloy does not wet the fibers.

本発明の好適複合体は、室温において少なくとも105
00k9/柵の縦方向のモジュラスを有しており且つ約
17600k9′嫌乃至約31600k9/秘に至るま
でのモジュラスがもっとも好適である。
Preferred complexes of the invention have at least 105
A modulus of about 17,600 k9' to about 31,600 k9' is most preferred.

さらに好適な複合体は、30〜6咳容積パーセントの範
囲の間で、%単位の繊維の容積と1.34k9/泌との
積に等しいかまたはそれよりも大きい曲げ強さを有して
いる。かくして、5坪容積パ−セントの繊維を含有する
複合体は、少なくとも67k9/磯の曲げ強さを有する
ことになる。製造方法 複合体マトリックスは、重量で合金の約1〜8%、好ま
しくは2〜5%のIJチウムを含有するアルミニウム合
金から製造する。
Further preferred composites have a flexural strength between 30 and 6 volume percent equal to or greater than the product of the fiber volume in % and 1.34 k9/secretion. . Thus, a composite containing 5 tsubo volume percent fibers will have a flexural strength of at least 67k9/Iso. Method of Manufacturing The composite matrix is manufactured from an aluminum alloy containing about 1-8%, preferably 2-5% IJ thium by weight of the alloy.

最良の機械的性質を有する複合体は、合金溶融物および
マトリックス中のIJチウムおよびアルミニウムの好適
濃度において、製造することができる。複合体構造物は
、溶融したアルミニウム合金を、金属中に入れたAI2
Q繊維に浸透せしめることによって、製造する。
Composites with the best mechanical properties can be produced at suitable concentrations of IJ thiium and aluminum in the alloy melt and matrix. The composite structure is made of AI2, which is made by putting molten aluminum alloy into the metal.
Manufactured by infiltrating Q fibers.

浸透のための一般的な方法は、ジングラ(Dhing「
a)によりアメリカ合衆国特許斑28839号中に記さ
れている。この場合において、すぐれた複合体は、加熱
の温度および時間の適当な条件下に、少量のリチウムを
含有するアルミニウム合金溶融物をアルミナ繊維に浸透
せしめることによって、製造することができる。
A common method for infiltration is Dhing
a) in US Pat. No. 28,839. In this case, superior composites can be produced by impregnating alumina fibers with an aluminum alloy melt containing a small amount of lithium under appropriate conditions of heating temperature and time.

繊維は合金溶融物中のりチゥムとの反応を受けるが、こ
の反応は、溶融金属による繊維の湿潤および良好な繊維
‐マトリックス結合の原因となるものと考えられる。こ
の反応は、繊維の周りに外装を形成する。有用な最低限
度の反応においては、外装は、断面において肉眼では認
めることができないであろう。しかしながら、たとえ如
何に僅かであろうとも反応が生じさえすれば、繊維表面
は、初めの白色と比較して、黒または灰色となる。Li
AI02の存在は、複合体から回収した繊維のX線分析
によって検出することができる。それ故、外装は断面で
目に見ることはできないけれども、たとえば20%塩酸
水溶液中でマトリックスを溶解し去ることによって複合
体から繊維を取出して、色の変化から反応の事実を確認
することができる。生じた反応の量が増大するにつれて
、繊維上の外装が次第に大きくなり且つ目に見えるよう
になり、同時に明らかに)未反応のコアが次第に小さく
なる。外装が繊維の直径の約20%はで生長すると、し
ばいま亀裂または割れが生ずる。反応の極端な場合には
、繊維のコアがいくつかの部分に割れることもある。繊
維の有用な強度を保存するためには、複合体中の反応外
装は、反応した繊維(外装をも含む)の全直径の約15
%よりも薄い厚さを有していなければならない。
The fibers undergo a reaction with the glue in the alloy melt, which is believed to be responsible for wetting the fibers by the molten metal and good fiber-matrix bonding. This reaction forms a sheath around the fibers. At the minimum useful response, the sheath will not be visible to the naked eye in cross section. However, if any reaction occurs, no matter how small, the fiber surface becomes black or gray compared to the initial white color. Li
The presence of AI02 can be detected by X-ray analysis of fibers recovered from the composite. Therefore, although the sheath is not visible in cross-section, the fibers can be removed from the composite, for example by dissolving the matrix in a 20% aqueous hydrochloric acid solution, and the fact of reaction can be confirmed from the color change. . As the amount of reaction that occurs increases, the sheath on the fiber becomes progressively larger and more visible, while the unreacted core (obviously at the same time) becomes progressively smaller. When the sheath grows to about 20% of the fiber diameter, cracks or splits often occur. In extreme cases of reaction, the fiber core may crack into several parts. To preserve the useful strength of the fibers, the reactive sheath in the composite should be about 15% of the total diameter of the reacted fibers (including the sheath).
It must have a thickness less than %.

反応外装を包含する繊維の全直径を(d,)とすれば、
反応外装の厚さ(t)は、d,と未反応繊維コアの直径
(d2)との差の半分であり且つ反応外装百分率はt/
d,(100)である。それ故、反応条件は、15%ま
たはそれよりも多い反応外装が生じないように、調節し
なければならない。生ずる反応の量は、温度の上昇、反
応時間の増大および溶融物中のりチウムの濃度の上昇と
共に増大するから、これらの要因間の相互関係を注意深
く制御しなければならない。たとえば、リチウムはきわ
めて反応性の金属であるから、合金中のIJチウムの濃
度が上昇するにつれて、合金溶融物のAI3Q繊維との
反応性はより高くなる。かくして、比較的高いリチウム
濃度を有する合金溶融物による繊維の含浸は、比較的低
い濃度のリチウムを含有する溶融物において用いるより
も低い温度において、または短かし、時間内に、行なう
ことが必要となる。一般に、繊維の全直径の15%より
も薄い厚さの反応外装を有する複合体は、重量で約1〜
8%、好ましくは2〜5%のりチウムを含有するアルミ
ニウム合金の融点よりも25〜100℃高い範囲の温度
において、約18分よりも短かし、反応時間を用いて、
製造することができる。
If the total diameter of the fiber including the reactive sheath is (d,), then
The thickness of the reactive sheath (t) is half the difference between d, and the diameter of the unreacted fiber core (d2), and the reactive sheath percentage is t/
d, (100). Therefore, reaction conditions must be adjusted so that no reaction bulk of 15% or more occurs. Since the amount of reaction that occurs increases with increasing temperature, increasing reaction time, and increasing concentration of lithium in the melt, the interaction between these factors must be carefully controlled. For example, lithium is a highly reactive metal, so as the concentration of IJ lithium in the alloy increases, the alloy melt becomes more reactive with the AI3Q fibers. Thus, impregnation of fibers with alloy melts having relatively high lithium concentrations needs to be carried out at lower temperatures or for shorter times than used in melts containing relatively low concentrations of lithium. becomes. Generally, composites with a reactive sheath thickness less than 15% of the total diameter of the fibers are approximately 1 to 1% by weight.
using a reaction time of less than about 18 minutes at a temperature in the range of 25 to 100 °C above the melting point of an aluminum alloy containing 8%, preferably 2 to 5% lithium,
can be manufactured.

満足できる複合体は、合金が約5%より多くのリチウム
を含有している場合には、さらに短かし、反応時間およ
びより低い温度において製造することができる。一方、
同様な複合体は、重量で2〜3%のりチウムを含有する
合金の融点よりも20ぴ○程度高い温度において短かい
反応時間を用いて取得することができる。かくして、反
応時間およびアルミニウム合金溶融物中のりチウム濃度
は、複合体中の繊維上に、繊維の全断面の直径の15%
よりも薄い厚さを有する反応外装を達成するために必要
なように、相関的に調節することができる。上記の条件
に従がうべき複合体製造の機構は、製造すべき複合体の
大きさによって異なる。
Satisfactory composites can be produced at even shorter reaction times and lower temperatures if the alloy contains more than about 5% lithium. on the other hand,
Similar composites can be obtained using short reaction times at temperatures as much as 20 pio above the melting point of alloys containing 2-3% lithium by weight. Thus, the reaction time and concentration of lithium in the aluminum alloy melt can be reduced to 15% of the total cross-sectional diameter of the fibers on the fibers in the composite.
can be adjusted relative to each other as necessary to achieve a reactive sheath with a thinner thickness. The mechanism of composite production that must comply with the above conditions varies depending on the size of the composite to be produced.

小さな複合体(本明細書中の実施例1)は、小さな単一
の金型中に繊維を手によって挿入することによって製造
することができ、一方、さらに大きな複合体(本細書の
実施例3)は、有機重合体マトリックス中の繊維の予備
成形物を金型中に挿入し、次いでそれを加熱して有機重
合体を除去し、冷却し且つ震動することによって製造す
るこができる。浸透のためには、繊維を含有する型また
は型に通じる管を、溶融合金含有るつぼ中に挿入する。
ステンレス鋼金型および炭化珪素るつぼが具合がよいこ
とが認められている。溶融金属は、その融点よりも約2
5〜200『0高い温度とすることができる。本願明細
書中の実施例1に記ように、小さな金型は溶融物中に直
接に挿入して的な平衡に蓮せしめることができるが、比
較的大きな型に対する好適な方法は、繊維を含有する金
型を浸豆前に予熱する方法である。
A small composite (Example 1 herein) can be produced by manually inserting the fibers into a small single mold, while a larger composite (Example 3 herein) ) can be produced by inserting a preform of fibers in an organic polymer matrix into a mold, then heating it to remove the organic polymer, cooling and shaking it. For infiltration, a mold containing the fibers or a tube leading to the mold is inserted into a crucible containing the molten alloy.
Stainless steel molds and silicon carbide crucibles have been found to be convenient. Molten metal has a temperature of about 2 below its melting point.
The temperature can be as high as 5 to 200. As described in Example 1 herein, small molds can be inserted directly into the melt and brought to equilibrium, but the preferred method for larger molds is to This method involves preheating the mold before soaking the beans.

金型の縦軸は、金型の長さに依存して、浸透の間に水平
の近くから垂直まで変えることができる。
The longitudinal axis of the mold can vary from near horizontal to vertical during infiltration, depending on the length of the mold.

水平または水平に近い位置の使用は、よりよい金型の温
度制御を与え且つゆがみや曲がりの生ずるおそれを減ず
ると共に溶融金属の比較的低い圧力ヘッドを提供する。
繊維を含有する金型中への溶融金属の浸透は、金型に真
空を付与するかまたは金属に圧力を加えること、あるい
は両方を組合わせることの何れかによって圧力差を生ぜ
しめることにより、達成することができる。
The use of a horizontal or near-horizontal position provides better mold temperature control and a lower pressure head of molten metal while reducing the likelihood of warping or bowing.
Penetration of the molten metal into the mold containing the fibers is accomplished by creating a pressure differential, either by applying a vacuum to the mold or applying pressure to the metal, or a combination of both. can do.

圧力差は、金型および繊維により生ずる流動に対する抵
抗、ならびに溶融金属のヘッドによる圧力を克服するに
十分でなければならない。過大な圧力は金型中にチャネ
リングを生じさせるおそれがある。アルミナ‐アルミニ
ウム複合体を製造するためには、約140〜980幻地
の圧力差が具合がよい。繊維を含有する金型を十分に浸
透せしめたのち、それを溶融金属から取出し室温まで冷
却する。
The pressure differential must be sufficient to overcome the resistance to flow created by the mold and fibers, as well as the pressure due to the head of molten metal. Excessive pressure can cause channeling in the mold. For producing alumina-aluminum composites, a pressure difference of about 140 to 980 degrees Fahrenheit is convenient. After the mold containing the fibers has been sufficiently infiltrated, it is removed from the molten metal and allowed to cool to room temperature.

金型は被覆として残しておいてもよいし、または取除い
てもよい。被覆した複合体は、引続く圧延、鍛造、延伸
、油圧押出しまたは熱ァィソスタチツク圧搾操作に対し
て好適である。本発明の製品は、軽量で高い剛さおよび
強さを必要とする用途、特に飛行機およびミサイルにお
ける構成部材として有用である。これらの製品は、たと
えば飛行機のエンジンおよびタービンにおけるような高
温においての構造用としても有用である。譲験万蓬およ
び環準 金属組織学的検査 アルミナ繊維間の金属マトリックスの浸透の完全さおよ
び繊維と合金マトリックス間の反応の程度を見積もるた
めに、複合体試料の横断面を金属組織学的に検査する。
The mold may remain as a coating or may be removed. The coated composite is suitable for subsequent rolling, forging, drawing, hydraulic extrusion or thermostatic pressing operations. The products of the present invention are useful in applications requiring light weight and high stiffness and strength, particularly as components in aircraft and missiles. These products are also useful in high temperature structural applications, such as in airplane engines and turbines. Concession and ring quasi-metallographic examination Cross-sections of the composite specimens were metallographically examined to estimate the completeness of penetration of the metal matrix between the alumina fibers and the degree of reaction between the fibers and the alloy matrix. inspect.

試料を、たとえばフェノールホルムアルデヒド、エポキ
シまたはポリエステルのような適当な樹脂中に取り付け
且つ約100グリツトで始まり0.3ミクロン(r)の
ダイヤモンドペーストに至るまでの一連の研摩組粒を用
いて研摩する。繊維‐マトリックス反盛 600×の倍率における研摩断面の金属組織学的検査は
、明らかに未反応のコアとは異なる外観を有する反応外
装を測定するために用いることができるので、各実施例
においては、この反応外装の厚さを、ミクロン(仏)単
位で記録する。
The specimen is mounted in a suitable resin such as phenol formaldehyde, epoxy or polyester and polished using a series of abrasive powders starting at about 100 grit and ending with 0.3 micron (r) diamond paste. In each example, metallographic examination of the polished cross-section at a magnification of 600× fiber-matrix anti-corrosion can be used to determine the reactive sheath, which has a distinct appearance from the unreacted core. , record the thickness of this reaction sheath in microns (French).

繊維が未反応で存在するように見える試料は、マトリッ
クスとの最低限度の量の反応を受けているものと考えら
れ、その繊維反応外装を各実施例において“<0.5仏
”として記録する。反応が生じているということは、複
合体から繊維を抽出し且つその黒または灰色を注目する
ことによって、確認することができる。複合体の品日上
記の研摩した断面を約6磯の倍率で検査して、断面の全
面積に対して比較した空隙の面積を見積もることによっ
て、断面の多孔度を求める。
Samples that appear to have unreacted fibers are considered to have undergone a minimal amount of reaction with the matrix, and their fiber reaction sheath is recorded as "<0.5 French" in each example. . That a reaction is occurring can be confirmed by extracting the fibers from the composite and noting their black or gray color. Composite Product Date The porosity of the cross section is determined by examining the polished cross section described above at a magnification of approximately 6 degrees and estimating the area of the voids compared to the total area of the cross section.

多孔性は複合体製造の不完全な技術および/または金属
による繊維の不十分な湿潤によって生ずる。かくして、
多孔度(%)は、有用な品質管理基準となる。多孔度は
、前記の研摩した断面上にアルミニウムを真空蒸着させ
たのち、各断面を反射光顕微鏡およびコンチメツト(Q
uantimet)720計器〔コール(M.Cole
)による文献アメリカンラボラトリ、1971年6月中
に託されているようなイマンコ(lmaMo)ニューヨ
ーク,ニューヨーク州製造の像分析計算機〕を用いて分
析することによって、便利に且つ精密に測定することが
できる。
Porosity is caused by imperfect composite manufacturing techniques and/or insufficient wetting of the fibers by the metal. Thus,
Porosity (%) is a useful quality control measure. The porosity was determined by vacuum-depositing aluminum on the polished cross-section, and then using a reflected light microscope and contimet (Q) to measure each cross-section.
uantimet) 720 instrument [M.Cole
), American Laboratory, June 1971. .

断面は、全断面を近似する多数の分離した別個の視野を
観察することによって分析する。この測定系は、直径2
山程度の小さな空隙を検出する条件下に操作する。空隙
は、アルミニウム被覆した繊維および固体マトリックス
の比較的高い反射率に対して黒色として認められる。繊
維の件目 単一繊維を、インストロン引張試験機TM形により、0
.64および25.4伽のゲージ長さを用いて、1分間
当り0.51肋のクロスヘッド速度で切断する。
The cross section is analyzed by observing a number of separate and distinct fields of view that approximate the entire cross section. This measurement system has a diameter of 2
Operate under conditions to detect small voids the size of mountains. The voids are seen as black due to the relatively high reflectivity of the aluminum coated fibers and solid matrix. A single fiber was tested using an Instron tensile tester TM model.
.. Cut at a crosshead speed of 0.51 ribs per minute using gauge lengths of 64 and 25.4.

引張強さは0.64弧のゲージ長さから求める。モジュ
ラス(ヤング)は、2ゲージ長さにおいて得たモジュラ
スの逆数(1/M)をゲージ長さの逆数(1/G)に対
しプロットし且つ1/Gがゼロにおける1/Mの値を用
いて報告するモジュラスを計算する(補外する)ことに
よって、求めることができる。この方法は、試験中の繊
維のすべりを補正するために行なわれる。同様な結果は
、たとえば、0.64および2.5弧のゲージ長さを用
いることにより、比較的短かし、繊維においても得るこ
とができる。複合体の機械的性質 前記のような複合体の金属組織学的検査に加えて、機械
的性質は、複合体の品質の別な尺度となる。
Tensile strength is determined from the gauge length of 0.64 arc. Modulus (Young) is obtained by plotting the reciprocal of the modulus (1/M) obtained at two gauge lengths against the reciprocal of the gauge length (1/G), and using the value of 1/M when 1/G is zero. It can be determined by calculating (extrapolating) the modulus reported by This method is performed to compensate for fiber slippage during testing. Similar results can be obtained with relatively shorter fibers, for example, by using gauge lengths of 0.64 and 2.5 arcs. Mechanical Properties of the Composite In addition to the metallographic examination of the composite as described above, the mechanical properties are another measure of the quality of the composite.

たとえば曲げ強さおよびモジュラスのような機械的な性
質は、特に構造材料としての、複合体の機械的性能の指
標となる。複合体の強度、岡山さおよび破壊ひずみの大
きさは、曲げ試験により求めることができる。曲げ強さ
、モジュラスおよび破壊ひずみは、長方形の角綾の代り
に円形の穣を用いる以外はASTM D‐790‐71
の方法を使用して測定する。
Mechanical properties such as flexural strength and modulus are indicators of the mechanical performance of composites, especially as structural materials. The strength, Okayama thickness, and fracture strain of the composite can be determined by a bending test. Bending strength, modulus and failure strain are in accordance with ASTM D-790-71 except that circular twills are used instead of rectangular twills.
Measure using the method.

ショートビーム期断強さ値は、ASTM D‐2344
‐67の方法を使用して、ランダムに配置した繊維なら
びに配列させた繊維を含有する複合体に対して測定する
ことができる。
Short beam break strength value is ASTM D-2344
-67 method can be used for composites containing randomly arranged fibers as well as aligned fibers.

通常は、曲げ強さの測定後に残留する試験片の部分をこ
の試験に対して使用する。他のことわりがない限りは、
各実施例中のすべての値は、縦方向ですなわち、長さ方
向に配列せしめた繊維を有するバーまたはロッド‘こつ
いて、室温において、測定する。
Typically, the portion of the specimen that remains after measuring the bending strength is used for this test. Unless there are other concerns,
All values in each example are measured in the machine direction, ie on a bar or rod with longitudinally aligned fibers, at room temperature.

金属の分析 合金および複合体自体は、複合体の約0.2$の試料か
ら、マトリックスを濃塩酸(35%)と水の等容積の混
合物20の【中に溶解させることにより、金属について
分析する。
Analysis of MetalsThe alloys and the composites themselves were analyzed for metals by dissolving the matrix in a mixture of equal volumes of concentrated hydrochloric acid (35%) and water from approximately 0.2 $ samples of the composites. do.

生ずる溶液を水によって100泌に希釈したのち、原子
吸光分光光度計(パーキンェルマ‐503形)により分
析する。複合体中の繊維は酸によって侵されるものとは
思われない。上記の試験によって得られる特性および複
合体に関するその他の詳細な情報を以下の実施例におい
て示すが、これらの実施例中において、部数および百分
率は、他のことわりがない限りは、すべて重量による値
である。
The resulting solution is diluted to 100% with water and then analyzed using an atomic absorption spectrophotometer (Perkin-Elmer Model 503). The fibers in the composite do not appear to be attacked by acid. The properties obtained by the above tests and other detailed information about the composites are shown in the examples below, in which all parts and percentages are by weight, unless otherwise indicated. be.

各実施例中のすべての繊維は、全般的にアメリカ合衆国
特許38雌015号に概説した方法によって製造せしめ
る。実施例 1リチウム‐アルミニウム合金を、tl1
炭化珪素るつぼを炉中で700qoに加熱し、‘2}溶
融塩の1.3仇の層を生ぜしめるために十分な融剤(L
iCI:LiF、重量で3:1)を加え、‘3}市販の
純アルミニウム粒(99.5アルコア)500gを加え
、溶融したのち、アルミニウムを完全におおうように追
加の雛剤を加え、■公称10%のLi含量を有する市販
のAL‐Li合金の小片(1.3×1.3×2.5仇)
を加え、この合金片を沈め且つ‘5}ステンレス鋼漣で
蝿拝することによって、製造した。
All fibers in each example are made by the method generally outlined in US Patent No. 38,015. Example 1 A lithium-aluminum alloy was prepared as tl1
A silicon carbide crucible is heated to 700 qo in a furnace and sufficient flux (L
Add iCI:LiF (3:1 by weight), add 500 g of commercially available pure aluminum grains (99.5 Alcoa), melt, then add additional brooding agent to completely cover the aluminum, and A small piece of commercially available AL-Li alloy with a nominal 10% Li content (1.3 x 1.3 x 2.5 pieces)
was added, and the alloy piece was submerged and rubbed with a '5' stainless steel plate.

リチウムの損失を最少限にするため、融剤を追加した。
500gの合金を加え終るまでAI‐Li合金の添加を
繰返した。
Fluxing agent was added to minimize lithium loss.
Addition of AI-Li alloy was repeated until 500 g of alloy had been added.

溶融物の分析は3.9%のりチウムを示した;生ずる合
金は約6370の融点を有していた。1比かの長さの複
合体を製造するために、多結晶性アルミナの95本の連
続フィラメント(平均直径23.3±4.3ム;公称引
張強SI40〜168k9/地、引張モジュラス35×
IQk9/柵)を含有する10弧の長さの糸を用いた。
Analysis of the melt showed 3.9% lithium; the resulting alloy had a melting point of about 6370. Ninety-five continuous filaments of polycrystalline alumina (average diameter 23.3 ± 4.3 mm; nominal tensile strength SI 40-168 k9/ground, tensile modulus 35×
A 10-arc length thread containing IQk9/Palisade was used.

このフィラメントは約0.2%のMg○を含有し、残り
か主として(90%よりも多く)アルファ形態にあるN
203である。これらのフィラメントを約0.02〜0
.2仏の厚さのシリカの層で被覆した。これらのフィラ
メントを長さ30.5伽のステンレス鋼管(直径0.6
4伽、肉厚0.8物舷)の一端中にしっかりと詰めて約
6蟹容積パーセントの充填率を得た。これらのフィラメ
ントは、管を垂直な榛型の振動機〔ェー・ジー・ヒュル
クネミーアパラーテバウ、ツールツク(AG.FUr−
C雌mie‐Appa的tebau,ZロrMk)製の
EI形〕に対して垂直の位置で保つことにより、分離さ
せ且つ管の内径にわたって均一に分布せしめた。管の上
騰を、Y継手および柔軟な真空ホースにより、U字管水
銀真空計および真空源と直列のニードルバルブ(閉じて
ある)に接続せしめた。配列させたフィラメントを含有
する管の下方の部分を、聡0〜70ぴ0における融剤お
よび合金の溶融物の表面下に入れ、且つ管および繊維を
、溶融温度に蓬せしめるために、約1分間保った。次い
で、バルブをゆっくり開くことによって、金型中の圧力
を2〜4分間の間に大気圧から水銀柱60〜70肌に変
化させた。この過程の間に、熔融物は金型中に入り、繊
維に申透して、直ちに溶融物の水準上の型中で固化した
。溶融物から直ちに管を取出して放冷した。外側表面か
ら融剤および合金を除去したのち、鋼管を機械的に除き
、残存する複合体を、長さ10仇の3.53±0.3側
の直径の棒状に、中心を避けて研摩した。研摩した棒の
室温における機械的性質を、第1表中に項目a下に示す
This filament contains approximately 0.2% Mg○, with the remainder being predominantly (>90%) N in the alpha form.
It is 203. These filaments are about 0.02~0
.. Coated with a layer of silica 2 Buddhas thick. These filaments were connected to a stainless steel tube with a length of 30.5 mm (diameter 0.6 mm).
It was packed tightly into one end of a 4-barrel, wall thickness 0.8 gw, to obtain a filling rate of about 6 vol. percent. These filaments were used to move the tube into a vertical comb-shaped vibrator [AG.
The tubes were kept in a perpendicular position to the EI type manufactured by C.M. Appa, Z.R.Mk) to separate and evenly distribute them over the inner diameter of the tube. The rise of the tube was connected by a Y-fitting and a flexible vacuum hose to a needle valve (closed) in series with a U-tube mercury vacuum gauge and a vacuum source. The lower portion of the tube containing the aligned filaments is placed below the surface of the flux and alloy melt at a temperature of 0 to 70 mm, and the tube and fibers are brought to the melting temperature by approximately 1. It lasted for a minute. The pressure in the mold was then changed from atmospheric to 60-70 degrees of mercury over a period of 2-4 minutes by slowly opening the valve. During this process, the melt entered the mold, formed into fibers, and immediately solidified in the mold above the level of the melt. The tube was immediately removed from the melt and allowed to cool. After removing the flux and alloy from the outer surface, the steel tube was mechanically removed and the remaining composite was ground into a 10 mm long bar with a diameter of 3.53 ± 0.3, avoiding the center. . The mechanical properties of the ground rods at room temperature are shown in Table 1 under item a.

315℃および4820において得たk9/柵単位での
値は、それぞれ、次のごとくである:曲げ強さ処および
73.8;モジュラス(Mi)26700および232
00:ショートビームせん断9.8および4.鴇複合体
の研摩した断面の金属組織学的検査によれば、マトリッ
クス中の二次相は、ほとんどまたは全く認められなかっ
た。
The values in k9/rail obtained at 315°C and 4820 are as follows: bending strength and 73.8; modulus (Mi) 26700 and 232.
00: Short beam shear 9.8 and 4. Metallographic examination of polished cross-sections of the tow composites revealed little or no secondary phases in the matrix.

アルミニウムマトリックス中におけるリチウムの“超飽
和”固溶体は生じなかったものと思われる。この複合体
の試料を塩酸水溶液で処理し、マトリックスの酸性溶液
から繊維を回収したのち、この溶液をリチウムについて
分析した。分析値は、使用した溶融物中の3.9%に対
して、マトリックス中では1.9%のIJチウムを示し
た。溶融物中の最初のリチウムの中のかなりの量が反応
外装中で酸不落性の形態となっているものと思われる。
回収した繊維の白色ではなくて黒色であって、リチウム
と反応したことを示し、また始めの引張強さの83%ま
たはそれ以上を保持していた。実施例2 この実施例の品目は、AI−Li/多結晶性アルミナ繊
維の複合体に対するリチウム含量および浸透温度ならび
に時間の影響を示す。
It appears that a "supersaturated" solid solution of lithium in the aluminum matrix did not occur. A sample of this composite was treated with an aqueous hydrochloric acid solution, the fibers were recovered from the acidic matrix solution, and the solution was analyzed for lithium. The analysis showed 1.9% IJ thium in the matrix compared to 3.9% in the melt used. It is believed that a significant amount of the initial lithium in the melt is in acid-proof form in the reaction envelope.
The recovered fibers were black rather than white, indicating that they had reacted with the lithium, and retained 83% or more of their original tensile strength. Example 2 This example item shows the effect of lithium content and infiltration temperature and time on an AI-Li/polycrystalline alumina fiber composite.

実施例1の一般的な方法に従がい、実施例1ものと同様
なシリカ被覆したフィラメントを含する糸(B)および
被覆していないフィラメントから成る糸(A)を使用て
、各種のAI‐Li合を用いて複合体を製造した。
Various AI- Composites were prepared using Li synthesis.

第1表中の品目a,b,f,g,kおよびqの糸は、そ
れぞれ約23±4仏の直径を有し、主としてアルファ形
態にある、約99.8%のAI203を含有する、多結
晶性アルミナの95本の連続フィラメントを含有し且つ
残りのものは210本の連続フィラメントを含有したい
た。第1表中の繊維符号は、下記のように出発フィラメ
ントの公称引張強さを示している:AI26〜141k
9/桝B 141〜168k9′磯 B‐2 1斑.7〜183k9′協 同一の繊維使用量において、複合体について可能な最高
曲げ強さは、始めの繊維の強度および密度に正比例する
The yarns of items a, b, f, g, k and q in Table 1 each have a diameter of about 23±4 French and contain about 99.8% AI203, primarily in the alpha form. It contained 95 continuous filaments of polycrystalline alumina and the remainder contained 210 continuous filaments. The fiber code in Table 1 indicates the nominal tensile strength of the starting filament as follows: AI26-141k
9/Match B 141-168k9'Iso B-2 1 spot. At fiber loadings ranging from 7 to 183k9', the highest possible bending strength for the composite is directly proportional to the strength and density of the starting fibers.

全繊維が約35000k9/嫌のモジュラスを有してい
た。約6鉾容積%を含有する品目a(実施例1)および
bならびに約55容積パーセントを含有する品目fを除
秋よ、すべての複合体が約5舷容積パーセントの繊維を
含有していた。浸透後に、裕中に18分間保った品目c
、および裕中に5分間保った品目hを除く全複合体は、
3分以内に金属格から取出した。品目a,b,d,e,
f,h,kおよびqは、本発明の好適製品を表わしてい
る。
All fibers had a modulus of approximately 35,000 k9/h. All composites contained about 5 volume percent fiber, excluding items a (Example 1) and b containing about 6 volume percent fiber and item f containing about 55 volume percent. Item c kept in Yukina for 18 minutes after infiltration
, and the entire complex except for item h, which was kept in Yunaka for 5 minutes.
It was removed from the metal rack within 3 minutes. Items a, b, d, e,
f, h, k and q represent preferred products of the invention.

繊維反応の程度は最低限度であり、繊維反応外装の厚さ
は全繊維直径の約2%よりも薄かった。有用ではあるが
比較的好適でない部類の複合体は品目i,iおよび3山
(全繊維直径の約13%)の最大繊維反応外装厚さを有
する品目1を包含する。
The extent of fiber reaction was minimal and the thickness of the fiber reaction sheath was less than about 2% of the total fiber diameter. A useful but less preferred class of composites includes items i, i, and item 1, which has a maximum fiber reactive sheath thickness of 3 peaks (about 13% of the total fiber diameter).

品目cおよびmは、4〜8仏(反応せしめた繊維の約2
4ムの直径の17〜33%)の繊維反応外装を有する本
発明の範囲外の複合体についての比較実施例である。
Items c and m contain 4 to 8 French (approximately 20% of the reacted fibers)
Comparative Example for a composite outside the scope of the present invention having a fiber reactive sheath of 17-33% of the diameter of 4 mm.

品目cおよびdの曲げ特性の比較は、700℃における
長過ぎる暴露によって生じた厚い反応外装の窓影響を示
している。品目mは平均して10%よりも大きい多孔度
を有し且つ正常よりも高い浸透温度(900qo)の悪
影響を示している。その他の二種の複合体qおよびrは
、それぞれ、アルミナ繊維CおよびD(約5舷容積パー
セント)なちびに約4.8〜5.5%のIJチウムを含
有するN‐Li合金から、品目kと同様にして、製造し
た。
A comparison of the flexural properties of items c and d shows the window effect of the thick reactive sheath caused by too long exposure at 700°C. Item m has a porosity greater than 10% on average and exhibits the adverse effects of a higher than normal infiltration temperature (900 qo). The other two composites q and r were made from N-Li alloys containing about 4.8-5.5% IJ lithium in alumina fibers C and D (about 5% by volume), respectively. Produced in the same manner as item k.

繊維Cは、紙糸混合物(これは繊維中に60%の最終A
I2Qを与える)中の固体粒子が77%のアルファ‐ア
ルミナ粒子(50%が0.2乃至5rの同等の直径を有
している)および23%の0.005r乃至0.07山
の直径を有するガンマーァルミナ粒子から成っていると
いうことを除けば、アメリカ合衆国特許3808015
号の実施例8と同機にして製造した多結晶性アルミナ繊
維(直径約23仏)であった。繊維D(直径約23山)
は綴糸混合物中の固体粒子の約40%をガンマーアルミ
ナ粒子が占めているということを除けば、繊維Cと同様
にして製造した。繊維CおよびDは、9$本の連続フィ
ラメントを含有する糸の形態で使用した。この実施例の
シリカ被覆したフィラメントは、23Aの直径の出発フ
ィラメントに対する約0.02乃至0.2ムのシリカコ
ーティング厚さに相当する約0.19乃至1.9%のS
j02を含有している。
Fiber C is a paper yarn mixture (which contains 60% final A in the fiber)
77% of the alpha-alumina particles (50% have an equivalent diameter of 0.2 to 5r) and 23% of the particles have a diameter of 0.005r to 0.07. U.S. Pat. No. 3,808,015 except that it consists of gamma alumina particles having
The fiber was polycrystalline alumina fiber (diameter approximately 23 mm) manufactured using the same machine as Example 8 of the No. 1 issue. Fiber D (approximately 23 threads in diameter)
Fiber C was prepared in the same manner as Fiber C, except that gamma alumina particles accounted for approximately 40% of the solid particles in the binding mixture. Fibers C and D were used in the form of threads containing 9 $ continuous filaments. The silica-coated filament of this example contains about 0.19 to 1.9% S, corresponding to a silica coating thickness of about 0.02 to 0.2 um for a 23A diameter starting filament.
Contains j02.

第1表実施例 3 ジングラ(Dhjn稗a)に対するアメリカ合衆国特許
聡2繁8y号の実施例1の予備成形方法を用いて、約2
3rの直径を有する、王として(90%より以上)アル
ファ形態にある約99.8%のAI夕3を含有する多結
晶性アルミナの連続フィラメント9&本(公称引張強さ
105〜126k9/松;引張モジュラス35×1ぴk
9/柵)から成る糸を、マンドレル上にその糸を巻き、
ポリアリル酸エチルのメチルエチルケトン中における5
%溶液をその糸の層に塗布し、空気中で約5分間乾燥し
且つこの巻き付けおよび塗布を燥返すことによって、テ
ープ状とした。
Table 1 Example 3 Using the preforming method of Example 1 of the United States Patent No. 2-8Y for Dhjnra, approximately 2.
9 continuous filaments of polycrystalline alumina containing about 99.8% AI 3 in the alpha form (more than 90%) with a diameter of 3r (nominal tensile strength 105-126k9/pine; Tensile modulus 35×1 pik
9/fence), wind the thread on the mandrel,
5 of polyethyl allylate in methyl ethyl ketone
% solution was applied to the yarn layer, dried in air for about 5 minutes, and taped by drying the winding and application.

このテープをマンドレルからはずし、組立て式の長方形
の型に合うような大きさに切断し且つ圧縮した。ステン
レス鋼の金型は12.7×8.9×1.27肌の内のり
を有しており、且つ8.9弧の縁の一つに管が取り付け
てあり、また他の8.9弧の縁は開いていた。充てんし
た金型を、その中の空気を吸引しながら、600qCに
加熱することによって、ポリアクリル酸エチルを除去し
た。金型中の繊維をアセトンで洗浄し、乾燥したのち振
動せしめた。金型中の繊維を、4.9%のLiを含有し
且つ約630℃の融点を有するAI−Li合金によって
、710午0において約5分間合浸せしめたた。
The tape was removed from the mandrel, cut and compressed to fit a prefabricated rectangular mold. The stainless steel mold has a 12.7 x 8.9 x 1.27 inner diameter and has a tube attached to one edge of the 8.9 arc and the other 8.9 arc. The rim was open. The polyethyl acrylate was removed by heating the filled mold to 600 qC while sucking the air therein. The fibers in the mold were washed with acetone, dried, and then vibrated. The fibers in the mold were impregnated with an AI-Li alloy containing 4.9% Li and having a melting point of about 630°C for about 5 minutes at 710:00.

機械加工によって金型を除き且つ4弦容積パーセントの
繊維を含有する複合体を厚さ0.48仇の2片に分け、
それを研摩して0.318伽の厚さに仕上げた。この複
合体は、マトリックス中に2.2%のりチウムを含有し
、繊維反応外装は2.5ム(全繊維直径の約11%)の
厚さを有し且つく2%の多孔度を有していた。上記の片
から切断した試験片の横方向の強さおよびモジユラスは
、次のごとくである。たとえばAI/B,Mg/AI2
QおよびAI/Cのようなその他の金属/繊維複合体系
は、315q Cにおいて箸るしい性質の低下を示すこ
とからみて、この複合体が315qoにおいてこのよう
な横方向の性質を保持するということは予想外のことで
あった。
The mold was removed by machining and the composite containing 4 percent fiber by volume was divided into two pieces 0.48 mm thick;
It was polished to a thickness of 0.318mm. The composite contains 2.2% lithium in the matrix, and the fiber reaction sheath has a thickness of 2.5 µm (approximately 11% of the total fiber diameter) and a porosity of 2%. Was. The lateral strength and modulus of specimens cut from the above specimens are as follows: For example, AI/B, Mg/AI2
Given that other metal/fiber composite systems, such as Q and AI/C, show a significant decrease in properties at 315q C, it is reasonable to assume that this composite retains these lateral properties at 315qo. was unexpected.

同じ複合体から取った他の試験片は、室温においてk9
′地単位で、次のような平均の縦方向の曲げ特性を有し
ていた:強さ50 モジュラス18200およびショー
トビームせん断7.7。
Other specimens taken from the same composite showed k9 at room temperature.
The ground unit had the following average longitudinal bending properties: strength 50, modulus 18200 and short beam shear 7.7.

実施例1に比較して低い強さは、繊維の充てん率(約4
接客積パーセント)、比較的弱い出発繊維の使用および
比較的大きな程度の繊維反応によるものである。実施例
430%のアルファ‐アルミナ粒子、41.3%の固形
クロロ水酸化アルミニウム〔AI2(OH)5CI・2
.班20〕、0.6%のMや12・班20、2.2%の
濃塩酸および258%の水から成る混合物を調製し且つ
水の除去により濃縮して、3び0において約800ポア
ズの粘度を有する紙糸ドープとした。
The lower strength compared to Example 1 is due to the fiber filling ratio (approximately 4
%), due to the use of relatively weak starting fibers and a relatively large degree of fiber reaction. Example 4 30% alpha-alumina particles, 41.3% solid aluminum chlorohydroxide [AI2(OH)5CI.2
.. A mixture of 0.6% M, 2.2% concentrated hydrochloric acid, and 258% water was prepared and concentrated by removal of water to about 800 poise at 3 and 0. The paper yarn dope had a viscosity of .

この紡糸ドープを紙糸口金から加熱した紡糸筒中に押出
し且つこの前駆体繊維を2本の送りロールによって約2
74m/分の速度で前進させて、つぶすことのできる、
耐火性のボビン上に巻き取った。このボビンを、焼成す
るまで、相対湿度10%の室中に貯蔵した。ボビンを冷
たい炉中に入れ、次いでそれを2時間かけて550qo
まで加熱し、その温度で45分間保ったのち、冷却させ
た。次いで、プロパン‐酸素炎によるリングバーナーを
備えた煙突中を、垂直に下方に18.3h/分の速度で
糸を通過させて、放射率に対する補正なしで光学高温計
により測定した約1555℃の見掛けの糸温度で焼成し
た。この温度は、繊維が最高の強度を表わす温度よりも
高かった。この糸を以下において(F)と呼ぶ。第二の
糸(下記E)を、同じ紙糸混合物から、別の日に、繊維
のほぼ最高の引張強ごを与えるように調節したプロパン
‐酸素比を有する僅かに異なる煙突中で紡糸する以外は
、同様にして製造した。
The spinning dope is extruded from a paper spinneret into a heated spinning tube, and the precursor fibers are transported by two feed rolls to
It can move forward at a speed of 74 m/min and crush it.
Wound onto a fireproof bobbin. The bobbin was stored in a room at 10% relative humidity until firing. Place the bobbin in a cold oven and then heat it to 550 qo for 2 hours.
The mixture was heated to a temperature of 45 minutes, and then allowed to cool. The thread was then passed vertically downward through a chimney equipped with a ring burner with a propane-oxygen flame at a rate of 18.3 h/min to a temperature of approximately 1555° C., measured by an optical pyrometer without correction for emissivity. Firing was performed at the apparent yarn temperature. This temperature was above the temperature at which the fibers exhibited maximum strength. This thread will be referred to as (F) below. A second yarn (E below) is spun from the same paper yarn mixture on a different day in a slightly different chimney with a propane-oxygen ratio adjusted to give near maximum tensile strength of the fibers. was produced in the same manner.

糸E‘こ対して用いた焼成装置中におけるこのような焼
成条件は約1500〜1530午0の見掛けの糸温度を
生じさせたものと推定される。2本の糸の比較は次のよ
うである: 次いで両方の糸を処理することにより、それらの繊維上
に0.02乃至0.05仏の厚さのシリカのコーティン
グを与えた。
It is estimated that such firing conditions in the firing apparatus used for yarn E' produced an apparent yarn temperature of about 1500 to 1530 hours. A comparison of the two yarns is as follows: Both yarns were then treated to provide a 0.02 to 0.05 mm thick coating of silica on their fibers.

実施例1の方法を使用して、純リチウム (99.擬%)を用いてリチウム‐アルミニウム合金を
製造した。
Using the method of Example 1, a lithium-aluminum alloy was produced using pure lithium (99.% pseudo).

実施例1に記した方法を使用して、糸EおよびFから、
それぞれ、複合体(sおよびt)を製造した。製品の特
性の詳細および試験給を第2表に示す。両複合体は何れ
も6咳容積パーセントの繊維を含有していた。約18%
の酸中でマトリックスを溶解したのちに複合体から回収
した繊維(黒色)は、それぞれ、品目sおよびtに対す
る始めの繊維の70および1000%の引張強ごを有し
ていた。
Using the method described in Example 1, from yarns E and F,
Composites (s and t) were prepared, respectively. Details of product characteristics and test pay are shown in Table 2. Both composites contained 6 volume percent fiber. Approximately 18%
The fibers recovered from the composite (black) after dissolving the matrix in acid of 100% had a tensile strength of 70 and 1000% of the starting fibers for items s and t, respectively.

かくして、より繊密な品目tの出発繊維は、比鮫哲低い
初期引張強さを有しているにもかかわらず、品目sより
も強い複合体を与えた。第2表 比較のために、第1表中の品目a,b,c,d,gおよ
びiを製造するために用いた繊維に対する半透明値を記
すと、それぞれ、5.1,5.1,2.2,2.2,5
.0および2.7であった。
Thus, the starting fibers of item t, which were more delicate, gave stronger composites than item s, despite having a lower initial tensile strength. For comparison in Table 2, the translucency values for the fibers used to manufacture items a, b, c, d, g and i in Table 1 are 5.1 and 5.1, respectively. ,2.2,2.2,5
.. They were 0 and 2.7.

実施例 5王として(90%よりも多く)アルファ形態
にある多結晶性アルミナ(引張強さ154±13k9/
桝)、99%AI203、の連続フィラメント(平均直
径23〃)210本を含有する糸を約3.1肌の長さに
切断して、ステンレス鋼金型(14.6×7.0×1.
27伽)中に落した。
Example 5 Polycrystalline alumina (tensile strength 154±13k9/
A thread containing 210 continuous filaments (average diameter 23〃) of 99% AI203 was cut to approximately 3.1 skin length and placed in a stainless steel mold (14.6 x 7.0 x 1 ..
27) It fell inside.

この金型は、中央において外径6.3肋の管に溶接せし
めてあるところ以外は閉じてある−つの狭い側(1.2
7×7.仇肋)を有し、一方、反対側の狭い側は開いて
いた。それぞれ6.3側の繊維の層の添加後に、1.1
伽の充実した棒を用いて静かにこの繊維を詰めた。この
静かな充填は、実質的に一面(金型の1.27×7.0
伽の側に対して平行な面)においてランダムに配置した
繊維の充填をもたらした。繊維の最終充填率は、2鉾容
積パーセントであり且つ浸透のために型を逆にするとき
に繊維が落ちないように十分につまっていた。型中の繊
維を、総0〜700℃において、約4.0%のりチウム
を含有するアルミニウム合金(融点約私0℃)によって
含浸せしめた。金型を機械加工により除いたのち、複合
体板から1.27×7.0弧の側にして平行な面で試験
片を切り取った。最終的な研摩後の最終複合体試験片の
寸法は0.318×1.14×6.8&地であって、1
.14×6.86弧の側に平行なランダムに配置した繊
維を含有する面を有していた。この複合体は、マトリッ
クス中に3.7%のりチウムを含有し、繊維反応外装は
lrの平均の厚さを有し且つ約5%の多孔度を有してい
た。試験片の室温における平均的な引張強さおよびモジ
ュラス曲げ特性は、それぞれ、12.2および8.8×
IQk9/めであった。一面におけるランダムな繊維の
配置のために、複合体の強度は次式によって与えられる
:OC=。
The mold is closed except in the center where it is welded to a tube with an outside diameter of 6.3 ribs - the two narrow sides (1.2
7×7. The opposite narrow side was open. After adding a layer of fibers on each side 6.3 and 1.1
Gently pack this fiber using a full stick. This quiet filling is performed on virtually one side (1.27 x 7.0
This resulted in a filling of fibers arranged randomly in the plane (parallel to the side of the cathedral). The final loading of fibers was 2 volume percent and sufficiently packed so that the fibers did not fall out when the mold was inverted for infiltration. The fibers in the mold were impregnated with an aluminum alloy containing about 4.0% lithium (melting point about 0°C) at a total temperature of 0-700°C. After the mold was removed by machining, specimens were cut from the composite plate with a parallel plane on the 1.27×7.0 arc side. The dimensions of the final composite specimen after final polishing are 0.318 x 1.14 x 6.8 x 1
.. It had a surface containing randomly arranged fibers parallel to the sides of a 14 x 6.86 arc. The composite contained 3.7% lithium in the matrix, the fiber reaction sheath had an average thickness of lr, and had a porosity of about 5%. The average tensile strength and modulus flexural properties of the specimens at room temperature are 12.2 and 8.8×, respectively.
IQk was 9/. Due to the random fiber arrangement on one side, the strength of the composite is given by: OC=.

M(1−VF−VP)+1/3ひFVFここで:。C=
複合体の強度ひM=繊維切断ひずみにおけるアルミ ウムマトリツクスの流れ応力 Vp=繊維容積分率 VP=多孔度の容積分率 。
M(1-VF-VP)+1/3FVF where:. C=
Strength strain of the composite M = flow stress of the aluminum matrix at fiber cutting strain Vp = fiber volume fraction VP = volume fraction of porosity.

F=繊維の強度匹敵する注型したままのAI−4重量%
Liの流れ応力(〇M)は4.36k9/めであった。
F = As-cast AI-4% by weight comparable to fiber strength
The flow stress (〇M) of Li was 4.36k9/m.

複合体強度の計算値は次のようであった:13.524
.36(1−0.20−0.05)十1/3(154)
0.20かくして、理論値の90%を越える混合物が得
られた。
The calculated composite strength was: 13.524
.. 36 (1-0.20-0.05) 11/3 (154)
0.20 A mixture of over 90% of theory was thus obtained.

測定されたモジュラスの成積は補強しない合金(720
0k9/桝)よりも約23%の剛さの向上を示している
。同じ複合体から採取した他の試験片は、次の室温にお
ける平的な曲げ強さ特性を有していた:強さ29k9/
松およびショートビ−ムせん断3.3k9/柵。
The measured modulus build-up is the same for the unreinforced alloy (720
This shows an improvement in stiffness of about 23% compared to 0k9/masu). Other specimens taken from the same composite had the following room temperature flat flexural strength properties: strength 29k9/
Pine and short beam shear 3.3k9/fence.

実施例1に比較して低い強さは、比較的低い容積充填率
(2庇容積パーセント)および繊維のランダムな配置に
よるものである。同一の複合体から採取した別の試験片
は、316℃において測定して、k9/磯単位で、下記
の平均的曲げ特性を有していた:強さ32、モジュラス
5900およびショートピームせん断4.&高品質のA
I‐Li合金は、大部分の通常のアルミニウム合金を製
造する方法と実質的に同様にして製造することはできな
いということに注目すべきであるが、その理由は、リチ
ウムはアルミニウムよりも遥かに低い密度、遥かに低い
融点、高い蒸気圧を有し且つ室温においてすら酸化する
からである。
The lower strength compared to Example 1 is due to the relatively low volume filling factor (2 eave volume percent) and random arrangement of the fibers. Another specimen taken from the same composite had the following average bending properties in k9/Iso units, measured at 316°C: strength 32, modulus 5900 and short pea shear 4. & high quality A
It should be noted that I-Li alloys cannot be manufactured in substantially the same manner as most conventional aluminum alloys, because lithium is much more sensitive than aluminum. It has a lower density, a much lower melting point, a high vapor pressure, and oxidizes even at room temperature.

それ故、最初にアルミニウムを溶融せしめること、およ
びリチウムを溶融したアルミニウムの溜りの中に浸贋せ
しめることが望ましい。このような方法は、昇華による
リチウムの損失を低下せしめる。高品質の合金(すなわ
ち酸化物を含有しないもの)は、たとえばアルゴン(室
温において窒化リチウムが生ずるから窒素雰囲気は好ま
しくない)のような不活性な雰囲気下に、または溶融金
属表面上の適当な融剤の保護層の使用によって、製造す
ることができる。たとえば重量で3:1の比率における
LiCI:LiFのような融剤の使用は、リチウムの酸
化および昇華を防ぐための経済的な方法であるから好適
である。不活性雰囲気の使用と比較して融剤を使用する
方法のもう一つの実質的な利点は、溶融物の表面に生成
する浮きかすをすくい去り且つ必要に応じ融剤層を新し
く補充するというような、より実際的な鋳造技術を使用
して、合金を製造することができるということである。
高品質のAI−Li金を製造して室温まで冷却したのち
、敵剤の保護層を有する合金を再加熱することによって
、高品質の溶融物を取得することができる。以上の記述
は単に例証の目的に対するものであり且つ、本発明をこ
こにかなり詳細に説明したけれども、この技術分野の熟
練者によれば本発明の精神および範囲から逸脱すること
ないこ変更を行なうことができるであろうということを
了解すべきである。
It is therefore desirable to first melt the aluminum and to soak the lithium into the pool of molten aluminum. Such a method reduces loss of lithium due to sublimation. High-quality alloys (i.e., those containing no oxides) can be prepared under an inert atmosphere, such as argon (a nitrogen atmosphere is not preferred as lithium nitride is formed at room temperature), or by suitable melting on a molten metal surface. can be manufactured by using a protective layer of agent. The use of a flux such as LiCI:LiF in a ratio of 3:1 by weight is preferred as it is an economical way to prevent oxidation and sublimation of the lithium. Another substantial advantage of the method of using a flux compared to the use of an inert atmosphere is that the flux forming on the surface of the melt can be skimmed off and the flux layer replenished as needed. This means that the alloy can be manufactured using more practical casting techniques.
After producing high quality AI-Li gold and cooling it to room temperature, a high quality melt can be obtained by reheating the alloy with a protective layer of enemy agent. Although the foregoing description is for illustrative purposes only, and the invention has been described in considerable detail herein, those skilled in the art will appreciate that changes may be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention. You should understand that you may be able to do so.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 15〜70容量%の多結晶性アルミナ繊維で補強さ
れ、0.5〜5.5重量%のリチウムを含有し残りはア
ルミニウム及び不純物であるアルミニウム合金のマトリ
ツクスを有し、その中の繊維は全繊維直径の15%より
小さい厚さの反応外装を有しそして複合体が10%%よ
り小さい多孔度を有する、曲げ強さが良好なアルミニウ
ム複合体。 2 多結晶性アルミナ繊維を型の中に入れ、全繊維直径
の15%より小さい厚さの反応外装を繊維に形成させる
に足る時間1〜8重量%のリチウムを含有する溶融アル
ミニウム合金で型中の繊維を浸透させることにより15
〜70容量%の該繊維で補強され、0.5〜5.5重量
%のリチウムを含有し残りはアルミニウム及び不純物で
あるアルミニウムの合金のマトリツクスを有し且つ10
%より小さい多孔度を有する複合体を形成させ、そして
複合体を冷却する工程を有するアルミナ繊維で複強され
た良好な曲げ強さを有するアルミニウム複合体の製法。
[Claims] 1. An aluminum alloy matrix reinforced with 15 to 70% by volume of polycrystalline alumina fibers and containing 0.5 to 5.5% by weight of lithium, with the remainder being aluminum and impurities. An aluminum composite of good bending strength, in which the fibers have a reactive sheath thickness of less than 15% of the total fiber diameter and the composite has a porosity of less than 10%. 2 Polycrystalline alumina fibers are placed in a mold and molded with a molten aluminum alloy containing 1 to 8% by weight lithium for a time sufficient to cause the fibers to form a reactive sheath with a thickness of less than 15% of the total fiber diameter. 15 by infiltrating the fibers of
reinforced with ~70% by volume of said fibers, containing 0.5-5.5% by weight of lithium, the remainder being aluminum and impurities, and having an aluminum alloy matrix of 10% by volume.
A method for making an aluminum composite reinforced with alumina fibers and having good bending strength, comprising the steps of forming a composite having a porosity of less than % and cooling the composite.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH046661Y2 (en) * 1986-10-24 1992-02-24

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1595280A (en) * 1978-05-26 1981-08-12 Hepworth & Grandage Ltd Composite materials and methods for their production
US4489138A (en) * 1980-07-30 1984-12-18 Sumitomo Chemical Company, Limited Fiber-reinforced metal composite material
US4465741A (en) * 1980-07-31 1984-08-14 Sumitomo Chemical Company, Limited Fiber-reinforced metal composite material
US4600481A (en) * 1982-12-30 1986-07-15 Eltech Systems Corporation Aluminum production cell components
NZ211405A (en) * 1984-03-16 1988-03-30 Lanxide Corp Producing ceramic structures by oxidising liquid phase parent metal with vapour phase oxidising environment; certain structures
JPS615697A (en) * 1984-06-20 1986-01-11 Pioneer Electronic Corp Voice coil bobbin
US4587177A (en) * 1985-04-04 1986-05-06 Imperial Clevite Inc. Cast metal composite article
DE3522166C1 (en) * 1985-06-21 1986-08-07 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Use of aluminum and an aluminum alloy for the production of fiber-reinforced aluminum castings
DE3631096A1 (en) * 1985-09-14 1987-03-26 Honda Motor Co Ltd SLIDING PART FROM ALUMINUM ALLOY
JPS6369930A (en) * 1987-05-21 1988-03-30 Sumitomo Chem Co Ltd Production of stock for aluminous fiber reinforced composite metallic material
GB8713449D0 (en) * 1987-06-09 1987-07-15 Alcan Int Ltd Aluminium alloy composites
DE3740424A1 (en) * 1987-11-28 1989-06-08 Fraunhofer Ges Forschung Process for manufacturing fibrous composite materials
JP2668048B2 (en) * 1988-07-15 1997-10-27 株式会社日立製作所 Damper wedge for induction generator rotor
CN105369079A (en) * 2015-12-21 2016-03-02 江苏格林威尔金属材料科技有限公司 Corrosion-resistant cooling fin

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3837891A (en) * 1972-06-30 1974-09-24 Du Pont Process of strengthening polycrystalline refractory oxide fibers
JPS5534215B2 (en) * 1974-02-08 1980-09-05

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH046661Y2 (en) * 1986-10-24 1992-02-24

Also Published As

Publication number Publication date
NO141474B (en) 1979-12-10
FR2290501B1 (en) 1981-04-30
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NO753751L (en) 1976-05-12
BE835435A (en) 1976-05-10
NL181219C (en) 1987-07-01
NL181219B (en) 1987-02-02
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JPS616139B2 (en) 1986-02-24

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