JPS6029433A - 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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- JPS6029433A JPS6029433A JP13763883A JP13763883A JPS6029433A JP S6029433 A JPS6029433 A JP S6029433A JP 13763883 A JP13763883 A JP 13763883A JP 13763883 A JP13763883 A JP 13763883A JP S6029433 A JPS6029433 A JP S6029433A
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- 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
。
。
金属を補強繊維で強化してなる繊維強化金属複合材料（
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／Ｊｌ ６、い′ろい
ろな沿野で汁Ｉ：１六釣アｌ八スそのようなＦＲＭを製
造する方法としては、従来、イオンブレーティング法、
メッキ法、蒸着法、拡散接合法、粉末冶金法、箔冶金法
、焼結法など、極めて多種、多様な方法が提案されてい
るが、近年、高圧鋳造法と呼ばれる方法が注目されるよ
うになってきた。
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／Ｊｌ ６、い′ろい
ろな沿野で汁Ｉ：１六釣アｌ八スそのようなＦＲＭを製
造する方法としては、従来、イオンブレーティング法、
メッキ法、蒸着法、拡散接合法、粉末冶金法、箔冶金法
、焼結法など、極めて多種、多様な方法が提案されてい
るが、近年、高圧鋳造法と呼ばれる方法が注目されるよ
うになってきた。
高圧鋳造法は、型のキャどティに補強繊維の集合体を配
置した後、そのキャビティにマトリクスとなる金属の溶
湯を注ぎ込み、加圧しながら凝固させる、つまり鋳込む
ものである。この方法によれば、より比強度、比弾性率
の高いＦＲＭが得られるといわれている。しかしながら
、一方で、特に、長尺物の製造が難しいという欠点があ
る。
置した後、そのキャビティにマトリクスとなる金属の溶
湯を注ぎ込み、加圧しながら凝固させる、つまり鋳込む
ものである。この方法によれば、より比強度、比弾性率
の高いＦＲＭが得られるといわれている。しかしながら
、一方で、特に、長尺物の製造が難しいという欠点があ
る。
すなわち、従来の方法においては、型のキャビティに溶
湯を注ぎ込み、加圧しながら溶湯が凝固するのを待つの
みであるから、キャビティの大きさ以上のものは製造で
きない。もっとも、理論的には、非常に長い型を使用す
ればそれも可能であろうが、実際にはほとんど不可能な
ことである。
湯を注ぎ込み、加圧しながら溶湯が凝固するのを待つの
みであるから、キャビティの大きさ以上のものは製造で
きない。もっとも、理論的には、非常に長い型を使用す
ればそれも可能であろうが、実際にはほとんど不可能な
ことである。
この発明の目的は、従来の高圧鋳造法の上記欠点を解決
し、長尺物をも容易に製造することができる方法を提供
するにある。
し、長尺物をも容易に製造することができる方法を提供
するにある。
上記目的を達成するために、この発明においては、加圧
部と、加熱されたキャビティと、引抜部とを有する縦長
の型を使用し、これら加圧部、キャビティおよび引抜部
に補強繊維の連続ｌ１Ｉｉｓ束を挿通した後、前記キャ
ビティにマトリクスとなる金属の溶湯を注ぎ込むととも
にその溶湯を前記加圧部で加圧して前記連続繊維束に含
浸、複合化し、前記溶湯を引抜部で凝固させた後その引
抜部から複合体を引き抜くことを特徴とする、［［強化
金属複合材料の製造方法が提供される。
部と、加熱されたキャビティと、引抜部とを有する縦長
の型を使用し、これら加圧部、キャビティおよび引抜部
に補強繊維の連続ｌ１Ｉｉｓ束を挿通した後、前記キャ
ビティにマトリクスとなる金属の溶湯を注ぎ込むととも
にその溶湯を前記加圧部で加圧して前記連続繊維束に含
浸、複合化し、前記溶湯を引抜部で凝固させた後その引
抜部から複合体を引き抜くことを特徴とする、［［強化
金属複合材料の製造方法が提供される。
この発明の方法をさらに詳細に説明するに、図面（概略
縦断面図）において、型１は、縦長で、そのほぼ中火部
に、キャビティ７を加熱する、高周波誘導加熱装置など
の加熱装置２が設けられている。型１の上部には、補強
繊維の連続ｍＩＩｔ束６が挿通する孔を有するプランジ
ャ３が、型１のキャビティ７に対して嵌合自在に設けら
れている。
縦断面図）において、型１は、縦長で、そのほぼ中火部
に、キャビティ７を加熱する、高周波誘導加熱装置など
の加熱装置２が設けられている。型１の上部には、補強
繊維の連続ｍＩＩｔ束６が挿通する孔を有するプランジ
ャ３が、型１のキャビティ７に対して嵌合自在に設けら
れている。
このプランジャ３の設置部分が加圧部を構成している。
また、型１の下部には、ノズル４、つまり引抜部が設け
られている。この発明においては、上記のような、加圧
部、キャビティ７および引抜部を有する型１を使用する
。なお、型１の下方には、一対の引抜ロール５が設けら
れている。
られている。この発明においては、上記のような、加圧
部、キャビティ７および引抜部を有する型１を使用する
。なお、型１の下方には、一対の引抜ロール５が設けら
れている。
さて、この発明においては、まず、型１の加圧部、キャ
ビティ７および引抜部に補強繊維の連続繊維束６を挿通
する。補強ｍ維は、ＦＲＭの補強ｍ維として通常使用さ
れる、たとえば炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊
維、アルミナ−シリカ繊維、ボロン繊維、金属繊維など
がらなっている。
ビティ７および引抜部に補強繊維の連続繊維束６を挿通
する。補強ｍ維は、ＦＲＭの補強ｍ維として通常使用さ
れる、たとえば炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊
維、アルミナ−シリカ繊維、ボロン繊維、金属繊維など
がらなっている。
次に、型１のキＶビティ７に、マトリクスとなる金属の
溶湯８を注ぎ込む。金属は、たとえば、アルミニウム、
マグネシウム、チタン、ニッケル、銅、錫、鉛、亜鉛や
、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。注ぎ込むときの溶湯８の温度は、補強繊維
との反応を極ツノ避けるためできるだけ低温であるのが
よく、その金属の融点から、融点上１５０℃までの範囲
にするのが好ましい。
溶湯８を注ぎ込む。金属は、たとえば、アルミニウム、
マグネシウム、チタン、ニッケル、銅、錫、鉛、亜鉛や
、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。注ぎ込むときの溶湯８の温度は、補強繊維
との反応を極ツノ避けるためできるだけ低温であるのが
よく、その金属の融点から、融点上１５０℃までの範囲
にするのが好ましい。
次に、キャビティ７内の溶湯８をプランジャ３によって
加圧し、溶湯８を補強繊維の連続ｍ粗末６に含浸し、複
合化する。上述したように、型１は、中央部、つまりキ
ャビティ７のみが加熱され他の部分はＶ４極的には加熱
されていないから、加圧部では金属が凝固し、その凝固
した金属があたかもシール材のように作用している。そ
のため、プランジャ３で溶湯８を加圧しても、それが加
圧部から漏れ出ることはない。一方、引抜部においても
、上記と同様、金属が凝固している。したがって、ノズ
ル４から溶湯８が漏れ出ることもない、１なお、このと
きの加圧力は高いほどよいが、３００〜１５００ＫＯ／
ｃｍ２程度テ十分テアル。
加圧し、溶湯８を補強繊維の連続ｍ粗末６に含浸し、複
合化する。上述したように、型１は、中央部、つまりキ
ャビティ７のみが加熱され他の部分はＶ４極的には加熱
されていないから、加圧部では金属が凝固し、その凝固
した金属があたかもシール材のように作用している。そ
のため、プランジャ３で溶湯８を加圧しても、それが加
圧部から漏れ出ることはない。一方、引抜部においても
、上記と同様、金属が凝固している。したがって、ノズ
ル４から溶湯８が漏れ出ることもない、１なお、このと
きの加圧力は高いほどよいが、３００〜１５００ＫＯ／
ｃｍ２程度テ十分テアル。
上述したように、引抜部では金属が凝固し、補強繊維の
連続１雑東６との複合が完了している。
連続１雑東６との複合が完了している。
したがって、これを引抜ロール５で引き扱けば、複合体
、つまり「ＲＭを得ることができるわけである。なお、
プランジｖ３による加圧を適当な時点で中断し、プラン
ジャ３を引き抜いて溶湯８を補充するようにすれば、Ｆ
ＲＭの連続的な製造が可能になる。
、つまり「ＲＭを得ることができるわけである。なお、
プランジｖ３による加圧を適当な時点で中断し、プラン
ジャ３を引き抜いて溶湯８を補充するようにすれば、Ｆ
ＲＭの連続的な製造が可能になる。
上記において、加圧部および引抜部の温度が高く、溶湯
が凝固しない場合には、それらの部分に水冷装置を設け
て冷却したり、より長い型を使用するようにするとよい
。
が凝固しない場合には、それらの部分に水冷装置を設け
て冷却したり、より長い型を使用するようにするとよい
。
また、補強繊維の連続ｍ紐束が通るプランジャの孔の口
径は、連続繊維束が通るに十分で、かってきるだ【ノ小
さいのが好ましい。一方、ノズルの孔径は、製造したい
ＦＲＭの大きさや繊維体積含有率などを考慮して決める
。々Ｉましくは、繊維体積含有率が３０〜７０％になる
ようにする。また、ノズルの孔の横断面形状は、製造し
たいＦＲＭの横断面形状に合わせておく。たとえば、横
断面形状が円形のノズルを使用すれば、横断面が円形の
線状または棒状のＦＲＭを得ることができる。同様に、
この発明の方法は、ノズルの横断面形状を選定すること
により、横断面が矩形状であったり、■形状、Ｈ形状、
■形状、し形状など、いろいろな形状のＦＲＭを製造す
ることができる。
径は、連続繊維束が通るに十分で、かってきるだ【ノ小
さいのが好ましい。一方、ノズルの孔径は、製造したい
ＦＲＭの大きさや繊維体積含有率などを考慮して決める
。々Ｉましくは、繊維体積含有率が３０〜７０％になる
ようにする。また、ノズルの孔の横断面形状は、製造し
たいＦＲＭの横断面形状に合わせておく。たとえば、横
断面形状が円形のノズルを使用すれば、横断面が円形の
線状または棒状のＦＲＭを得ることができる。同様に、
この発明の方法は、ノズルの横断面形状を選定すること
により、横断面が矩形状であったり、■形状、Ｈ形状、
■形状、し形状など、いろいろな形状のＦＲＭを製造す
ることができる。
この発明によって製造したＦＲＭは、そのまま、または
適当な長さに切断して使用してもよく、また、ダイスに
並べてホットプレスして適当な形状に成形しなおしても
よく、さらに圧延、引き抜きなどの後加工を施してもよ
い。
適当な長さに切断して使用してもよく、また、ダイスに
並べてホットプレスして適当な形状に成形しなおしても
よく、さらに圧延、引き抜きなどの後加工を施してもよ
い。
この発明によれば、従来の高圧鋳造法によっては得られ
ない長尺のＦＲＭを得ることができる。
ない長尺のＦＲＭを得ることができる。
そのため、この発明の方法によって製造したＦＲＭは、
たとえば、航空機や自動車などの梁、桁、リブ、シャー
シ、ボディ、主翼、尾翼などを構成り−る、いわゆるｍ
造材として使用することができる。
たとえば、航空機や自動車などの梁、桁、リブ、シャー
シ、ボディ、主翼、尾翼などを構成り−る、いわゆるｍ
造材として使用することができる。
次に、この発明の方法を実施例に基いてさらに詳細に説
明する。
明する。
実施例
東し株式会社製炭素繊維゛トレカ”Ｍ２Ｏ（単糸数６０
００本）を、図面に示した型に挿通し、そのキャビティ
にアルミニウム合金（ＪＩｓ Ａ０４Ｇ）の溶湯（温度
７５０℃）を注ぎ込ｌυだ。
００本）を、図面に示した型に挿通し、そのキャビティ
にアルミニウム合金（ＪＩｓ Ａ０４Ｇ）の溶湯（温度
７５０℃）を注ぎ込ｌυだ。
なお、キＩ７ビテイの温度は７５０℃に保持しておいた
。
。
次に、プランジャによってキャビティ内の溶湯に５００
Ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加え、溶湯を連続繊維束に含浸、
複合化するとともに、引抜ロールによって、１００ｍ／
分の速度で、複合体、つまりＦＲＭを連続的に引き抜い
た。
Ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加え、溶湯を連続繊維束に含浸、
複合化するとともに、引抜ロールによって、１００ｍ／
分の速度で、複合体、つまりＦＲＭを連続的に引き抜い
た。
得られたＦＲＭは、直径０９７ｍｍの線状であり、炭素
繊維の体積含有率は約５０％であった。
繊維の体積含有率は約５０％であった。
次に、上記ＦＲＭを長さ３００ｍｍに切断し、引張試験
をしたところ、約８３ Ｋ Ｃ１／ｍｍ２という高い値
が得られた。
をしたところ、約８３ Ｋ Ｃ１／ｍｍ２という高い値
が得られた。
図面は、この発明の方法を実施している様子を示１概略
縦断面図である。 １：型 ２：加熱装置 ３ニブランジヤ ４：ノズル ５：引抜ロール ６：連続１！維束 ７：キャビティ ８：溶湯 特ｙｌ出願人 東し株式会社
縦断面図である。 １：型 ２：加熱装置 ３ニブランジヤ ４：ノズル ５：引抜ロール ６：連続１！維束 ７：キャビティ ８：溶湯 特ｙｌ出願人 東し株式会社
Claims (1)
- 加圧部と、加熱されたキャピテイと、引抜部とを有する
縦長の型を使用し、これら加圧部、キャビティおよび引
抜部に補強繊維の連続繊維束を挿通した後、前記キャご
ティにマトリクスとなる金属の溶湯を注ぎ込むとともに
その溶湯を前記加圧部で加圧して前記連続繊維束に含浸
、複合化し、前記溶湯を引抜部で凝固させた接その引抜
部から複合体を引き抜くことを特徴とする、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 |
|---|---|---|---|
| JP13763883A JPS6029433A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP13763883A JPS6029433A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6029433A true JPS6029433A (ja) | 1985-02-14 |
Family
ID=15203316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13763883A Pending JPS6029433A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6029433A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0304167A2 (en) * | 1987-07-20 | 1989-02-22 | Cray Advanced Materials Limited | Production of fibre reinforced metal sections |
| US5267601A (en) * | 1988-11-10 | 1993-12-07 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming a metal matrix composite body by an outside-in spontaneous infiltration process, and products produced thereby |
| KR20010066009A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 이계안 | 자동차용 연료 누설 확인 장치 |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP13763883A patent/JPS6029433A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0304167A2 (en) * | 1987-07-20 | 1989-02-22 | Cray Advanced Materials Limited | Production of fibre reinforced metal sections |
| US5267601A (en) * | 1988-11-10 | 1993-12-07 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming a metal matrix composite body by an outside-in spontaneous infiltration process, and products produced thereby |
| KR20010066009A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 이계안 | 자동차용 연료 누설 확인 장치 |
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