JPS6048576B2 - ＳｉＣウイスカ−強化Ａｌ複合材料の製造方法 - Google Patents
ＳｉＣウイスカ−強化Ａｌ複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPS6048576B2 JPS6048576B2 JP13916382A JP13916382A JPS6048576B2 JP S6048576 B2 JPS6048576 B2 JP S6048576B2 JP 13916382 A JP13916382 A JP 13916382A JP 13916382 A JP13916382 A JP 13916382A JP S6048576 B2 JPS6048576 B2 JP S6048576B2
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- Japan
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- composite material
- reinforced
- weight
- sic
- sic whisker
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ＳｉＣウィスカ−を繊維質強化材とする高性
能のＡｌ基複合材料の製造方法に関する。
能のＡｌ基複合材料の製造方法に関する。
ＳｉＣウィスカ−は、高水準の比強度、比弾性率を備え
るうえに耐熱性ならびに化学的安定性に優れているため
、特に宇宙・航空機あるいは自動車用の構造・機能部品
となるＮ基複合材料の強化物質として注目されている。
この種繊維強化金属（ＦＲＭ）の強化特性は、複合界面
における接着性の良否に大きく支配されることが知られ
ており、界面接着性の向上にはマトリックス金属と強化
物質相互の漏れを改善することが有効な手段とされてい
る。このため、従来、強化繊維の表面に予め金属の蒸着
膜を被覆形成し、あるいはマトリックス金属にフラック
ス材を添加するなどの方法により漏れ性を改善する試み
がなされている。また、強化物質としてウィスカ−のよ
うな微小繊維を用いる場合には、マトリックス金属中に
均一分散させることが、界面の漏れ性と併せて強化特性
を向上させる要因となる。
るうえに耐熱性ならびに化学的安定性に優れているため
、特に宇宙・航空機あるいは自動車用の構造・機能部品
となるＮ基複合材料の強化物質として注目されている。
この種繊維強化金属（ＦＲＭ）の強化特性は、複合界面
における接着性の良否に大きく支配されることが知られ
ており、界面接着性の向上にはマトリックス金属と強化
物質相互の漏れを改善することが有効な手段とされてい
る。このため、従来、強化繊維の表面に予め金属の蒸着
膜を被覆形成し、あるいはマトリックス金属にフラック
ス材を添加するなどの方法により漏れ性を改善する試み
がなされている。また、強化物質としてウィスカ−のよ
うな微小繊維を用いる場合には、マトリックス金属中に
均一分散させることが、界面の漏れ性と併せて強化特性
を向上させる要因となる。
本発明は、従来技術とは異なる手法により界面漏れ性な
らびに均一分散性を改善し、よつて高性能のＳｉＣウィ
スカ−強化Ａｌ複合材料を得るための効果的方法を提供
するもので、その構成は、ＳｉＣウィスカ−にＡｌを主
体とするＮ） ＣｕおよびＳｉの混合粉末５．０〜７０
重量％を均一に混和したのちモールド成形し、得られた
予備成形体にＡｌまたはＮ合金を溶浸することを特徴と
する。
らびに均一分散性を改善し、よつて高性能のＳｉＣウィ
スカ−強化Ａｌ複合材料を得るための効果的方法を提供
するもので、その構成は、ＳｉＣウィスカ−にＡｌを主
体とするＮ） ＣｕおよびＳｉの混合粉末５．０〜７０
重量％を均一に混和したのちモールド成形し、得られた
予備成形体にＡｌまたはＮ合金を溶浸することを特徴と
する。
強化物質となるＳｉＣウィスカ−は、５１００含有粉末
をカーボンブラックのような炭材と共に不活性雰囲気下
に１４００〜１８０００Ｃの温度域で反応させて得られ
る純粋ＳｉＣ単結晶で、性状的には直経０．２〜ノ１．
０μｍ）アスペクト比１００以上のβ結晶形のものが有
効に用いられる。
をカーボンブラックのような炭材と共に不活性雰囲気下
に１４００〜１８０００Ｃの温度域で反応させて得られ
る純粋ＳｉＣ単結晶で、性状的には直経０．２〜ノ１．
０μｍ）アスペクト比１００以上のβ結晶形のものが有
効に用いられる。
ＳｊＣウィスカ−は、Ａｌを主体とするＮＮＣｕおよび
Ｓｉの混合粉末と均一となるまで混和する。
Ｓｉの混合粉末と均一となるまで混和する。
該混和処理は適宜な攪拌混合機を用いておこなわれ５る
が、ＳｉＣウィスカ−が生成形態そのままのケーキ状組
織体である場合には無数のウィスカ−相互がランダムに
絡み合つた状態を呈するため、分散に長時間を要するこ
とがある。したがつて、前処理として生成ケーキを水と
共にジユサーミキサーのような攪拌装置に入れ、一旦、
水中で攪拌分散したのち脱水、篩分けをおこなつてから
混和に供することが好ましく、この処理操作により金属
混合粉末との均一混和が極めて迅速に進行する。Ｎを主
体とするＡｌ，．ＣｕおよびＳｉの混合粉末とは、Ａ１
か少くとも全体の８０重量％含有する組成をいうが、最
適にはＡｌ９Ｏ〜９５重量部、Ｃｕ４〜８重量部、Ｓｌ
Ｏ．５〜２重量部の混和組成に構成することが望ましい
。ＳＩＣウィスカーに対する上記金属混合粉末の混の割
合は５．０〜７０重量％とすることが重要で、５．０重
量％未満ではマトリックス金属との濡れ改善効果が十分
達成されず、７０重量％を越えると後述する予備成形体
の密度調整が円滑にできなくなる。
が、ＳｉＣウィスカ−が生成形態そのままのケーキ状組
織体である場合には無数のウィスカ−相互がランダムに
絡み合つた状態を呈するため、分散に長時間を要するこ
とがある。したがつて、前処理として生成ケーキを水と
共にジユサーミキサーのような攪拌装置に入れ、一旦、
水中で攪拌分散したのち脱水、篩分けをおこなつてから
混和に供することが好ましく、この処理操作により金属
混合粉末との均一混和が極めて迅速に進行する。Ｎを主
体とするＡｌ，．ＣｕおよびＳｉの混合粉末とは、Ａ１
か少くとも全体の８０重量％含有する組成をいうが、最
適にはＡｌ９Ｏ〜９５重量部、Ｃｕ４〜８重量部、Ｓｌ
Ｏ．５〜２重量部の混和組成に構成することが望ましい
。ＳＩＣウィスカーに対する上記金属混合粉末の混の割
合は５．０〜７０重量％とすることが重要で、５．０重
量％未満ではマトリックス金属との濡れ改善効果が十分
達成されず、７０重量％を越えると後述する予備成形体
の密度調整が円滑にできなくなる。
ＳＩＣウィスカーと金属混合粉末との混和物は、モール
ド成形して予備成形体に形成する。この際、成形圧力を
制することにより予備成形体の密度を自由に調整するこ
とができるから、最終的に得られる複合材のＶｆ値を所
望の範囲に設定することが可能となる。予備成形体には
、通常の溶浸法を用いて溶融状態のＡ１またはＡ１合金
を含浸する。
ド成形して予備成形体に形成する。この際、成形圧力を
制することにより予備成形体の密度を自由に調整するこ
とができるから、最終的に得られる複合材のＶｆ値を所
望の範囲に設定することが可能となる。予備成形体には
、通常の溶浸法を用いて溶融状態のＡ１またはＡ１合金
を含浸する。
この操作を通じ、予備成形体中に浸入したマトリックス
金属は、均質分散するＳＩＣウィスカーとの界面に存在
する混合金属融解層を介して極めて迅速かつ円滑．に浸
透溶着する。したがつて、溶浸時、低位の加圧条件によ
つても十分な強化特性が付与される。このように本発明
によれば、ＳｉＣウィスカーに予めＡｌを主体とするＡ
１、ＣｕおよびＳ１の混合粉末＊＊を均一混和した予備
成形体を形成することにより強化物質の均質分散性およ
びマトリックス金属との界面漏れ性が同時に改善され、
さらに予備成形体の密度調整により所望のＶｆ値を得る
ことがてきるから、汎用性のある高性能のＳＩＣウィス
カー強化Ａｌ複合材料が常に安定して量産しえる利点が
もたらされる。実施例 直径０．２〜０．５μｍ）長さ１００〜２００μ几のβ
型フＳｉＣウィスカーが密生集合した組織をもつ嵩密度
０．０４ダ／ｄの生成ケーキを水と共にジューサーミキ
サーに入れ、ｍ秒間回転攪拌したのち洒過、脱水し、次
いで３５メッシュの篩を通過させた。
金属は、均質分散するＳＩＣウィスカーとの界面に存在
する混合金属融解層を介して極めて迅速かつ円滑．に浸
透溶着する。したがつて、溶浸時、低位の加圧条件によ
つても十分な強化特性が付与される。このように本発明
によれば、ＳｉＣウィスカーに予めＡｌを主体とするＡ
１、ＣｕおよびＳ１の混合粉末＊＊を均一混和した予備
成形体を形成することにより強化物質の均質分散性およ
びマトリックス金属との界面漏れ性が同時に改善され、
さらに予備成形体の密度調整により所望のＶｆ値を得る
ことがてきるから、汎用性のある高性能のＳＩＣウィス
カー強化Ａｌ複合材料が常に安定して量産しえる利点が
もたらされる。実施例 直径０．２〜０．５μｍ）長さ１００〜２００μ几のβ
型フＳｉＣウィスカーが密生集合した組織をもつ嵩密度
０．０４ダ／ｄの生成ケーキを水と共にジューサーミキ
サーに入れ、ｍ秒間回転攪拌したのち洒過、脱水し、次
いで３５メッシュの篩を通過させた。
これにＮ粉末１０腫量部、Ｃｕ粉末５重量部、Ｓｉ粉末
２・重量部の配合組成からなる混合粉末をｗ重量％およ
び浦重量％の割合で加え、攪拌混合機で約１叩′間混和
処理して均一混和物を得た。各混和物を金型に充填し、
５０ｋ９／Ｃｒｌおよび９０ｋ９／ＣＴｆｌの加圧力に
よりモールド成形して密度の異なる予備成形体を形成し
た。予備成形体を鉄製坩堝中に固定し、上部からＮ合金
（２０２４）を充填してオートクレーブにセットした。
２・重量部の配合組成からなる混合粉末をｗ重量％およ
び浦重量％の割合で加え、攪拌混合機で約１叩′間混和
処理して均一混和物を得た。各混和物を金型に充填し、
５０ｋ９／Ｃｒｌおよび９０ｋ９／ＣＴｆｌの加圧力に
よりモールド成形して密度の異なる予備成形体を形成し
た。予備成形体を鉄製坩堝中に固定し、上部からＮ合金
（２０２４）を充填してオートクレーブにセットした。
引続きオートクレーブを５７ｎｍＨｇの真空状態に保持
しながら８００℃まで昇温し、ついでＮガスを導入して
系内を１０ｋ９／ｃ逍の加圧下に１時間保持した。上記
の溶浸操作により得られたＳｉＣウィスカー強化Ａｌ複
合材料（Ｔ４）の強化特性を、予備成形体の形成条件と
対比させて下表に示した。
しながら８００℃まで昇温し、ついでＮガスを導入して
系内を１０ｋ９／ｃ逍の加圧下に１時間保持した。上記
の溶浸操作により得られたＳｉＣウィスカー強化Ａｌ複
合材料（Ｔ４）の強化特性を、予備成形体の形成条件と
対比させて下表に示した。
本発明による複合材料は高度の強化特性を示し、組織的
にもＳｉＣウィスカーの偏析現象は認め４．られなかつ
た。
にもＳｉＣウィスカーの偏析現象は認め４．られなかつ
た。
なお、Ｎを主体とするＡｌ）ＣｕおよびＳｉの混合粉末
を混和せずに予備成形体を形成したものについて上表と
同等の強合特性を得るためには、溶浸条件として加圧力
１０ｋ９／ｄの場合には３時間以上の溶浸時間を、また
溶浸時間を１時間としようとする２０ｋｇ／ｃ逍以上の
高加圧力が必要であつた。
を混和せずに予備成形体を形成したものについて上表と
同等の強合特性を得るためには、溶浸条件として加圧力
１０ｋ９／ｄの場合には３時間以上の溶浸時間を、また
溶浸時間を１時間としようとする２０ｋｇ／ｃ逍以上の
高加圧力が必要であつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ＳｉＣウィスカーにＡｌを主体とするＡｌ、Ｃｕお
よびＳｉの混合粉末５．０〜７０重量％を均一に混和し
たのちモールド成形し、得られた予備成形体にＡｌまた
はＡｌ合金を溶浸することを特徴とするＳｉＣウィスカ
ー強化Ａｌ複合材料の製造方法。 ２ Ａｌを主体とするＡｌ、ＣｕおよびＳｉの混合粉末
が、Ａｌ９０〜９５重量部、Ｃｕ４〜８重量部、Ｓｉ０
．５〜２重量部の配合組成により構成される特許請求の
範囲第１項記載のＳｉＣウィスカー強化Ａｌ複合材料の
製造方法。 ３ ＳｉＣウィスカーの生成ケーキを水中で攪拌分散し
、脱水、篩分けしたのちＡｌを主体とするＡｌ、Ｃｕお
よびＳｉの混合粉末と混和する特許請求の範囲第１項記
載のＳｉＣウィスカー強化Ａｌ複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13916382A JPS6048576B2 (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | ＳｉＣウイスカ−強化Ａｌ複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13916382A JPS6048576B2 (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | ＳｉＣウイスカ−強化Ａｌ複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5931837A JPS5931837A (ja) | 1984-02-21 |
| JPS6048576B2 true JPS6048576B2 (ja) | 1985-10-28 |
Family
ID=15239043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13916382A Expired JPS6048576B2 (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | ＳｉＣウイスカ−強化Ａｌ複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6048576B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS609568A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-18 | Toray Ind Inc | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
| JPS61246335A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-11-01 | Honda Motor Co Ltd | 繊維強化金属部材 |
| JPS6254045A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-09 | Toyota Motor Corp | 炭化ケイ素及び窒化ケイ素短繊維強化アルミニウム合金 |
| CN110157940A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-23 | 南京航空航天大学 | 一种激光熔覆合成碳化硅涂层增强铝基复合材料 |
-
1982
- 1982-08-12 JP JP13916382A patent/JPS6048576B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5931837A (ja) | 1984-02-21 |
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