JPS6057495B2 - 複合材の製造方法 - Google Patents
複合材の製造方法Info
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- JPS6057495B2 JPS6057495B2 JP54065500A JP6550079A JPS6057495B2 JP S6057495 B2 JPS6057495 B2 JP S6057495B2 JP 54065500 A JP54065500 A JP 54065500A JP 6550079 A JP6550079 A JP 6550079A JP S6057495 B2 JPS6057495 B2 JP S6057495B2
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- alumina
- molten
- composite material
- molten metal
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
- C22C49/04—Light metals
- C22C49/06—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/02—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making reinforced articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、アルミナのファイバまたはホイスカ、のマ
ット、を強化材として備えた、ＡｌまたはＡｌ合金、か
らなる複合材、の製造方法にかかるものである。
ット、を強化材として備えた、ＡｌまたはＡｌ合金、か
らなる複合材、の製造方法にかかるものである。
Ａ１およびＡｌ合金、の材質の耐力を増大させるべく強
化するいろいろな試みがすでに行われてきている。そう
した試みのなかには、強化材としていろいろ違つた形態
のアルミナを使つたものも数多くある。そうした際に当
面してきている主要難点は、アルミナの形態が単結晶で
も多結晶でも、それをＡ１やその合金、の溶融物が一簡
単には「ぬらす」ことができない、ことである。（ＷＯ
ｌｆｅｔａｌ，Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．ＰｒＯｇ．ＶＯｌｕ
ｍｅ６２（３）Ｐａｇｅｓ７４−７８（１９６６）参照
）この問題の対策としてこれまで講じられてきているこ
とのひとつは、揮発性誘導物を形成するひζとつの金属
、たとえば（ともに揮発性カルボニルを作る）ＮｉやＷ
１（揮発性ジクメン誘導物を作る）Ｃｒ，Ｔｌあるいは
Ｃ仄でそうしたアルミナをまずおおい込む、ことである
。そのような金属ふたつ、で順次おおい込むことも行わ
れてきてい！る。金属でおおわれたアルミナ、のファイ
バまたはホイスカの形態のもの、の均質混合物は、つい
で、予備処理し、型枠入れし、固体状態ではあるが熱と
圧力との共同作用でブレス工程中にその金属の部分的溶
融が生じるように適切に選定されたｔ条件で熱ブレスさ
れる。そのようにして在来作られてきた材質は、試料の
別別な部分では特性も変動が見られ、多孔性が著しく認
められるし、しかもそれは強化材アルミナの含有量が増
すにつれて増していたものであつて、マトリクス全体強
度が落ちる原因となつていた。この方式での熱ブレス温
度は４２５℃までにされてきたものである。同じ問題の
対策としての別なもの（イギリス特許第１５０６４７６
号明細書）は、Ｌｉ含有量が１〜８重量％であるＡ１合
金の溶融物と、連続フィラメントすなわち長繊維なりぶ
つ切りファイバすなわち短繊維なりの多結晶アルミナと
、を使うものである。そうした長繊維や短繊維はシリカ
でうすくおｌおつたものとして、低めのＬｉ含有量のＡ
ｌ合金を使うことができるようにしてもよい。そのよ・
うな方式では、その合金中のＬｌと、長繊維や短繊維の
そうした表面キ、のあいだの反応が生じて、そうした表
面は灰色に、さらには黒く、なるのであるが、そうした
ファイバ径の２０％以下にしかわたらないように十分に
留意することが重要である。そのような、さやのような
中間層が、それらアルミナの長繊維および／または短繊
維をにとかその合金とかへ接合するなかだちとして働く
。そうした溶融金属がそのアルミナ材質組織内へはいり
込むことに対する大なり小なりの抵抗にうち勝たせるべ
く、２〜１４Ｌｂｓ′Ｉｎ２（０．１４〜１ｋ９／Ｃｆ
ｌｌ見当）の圧力差をかけるとされている。この方法で
作られた複合材は必然的にＬｉを含むものとなる。この
発明の目的は、変成されていないアルミナのファイバお
よび／またはホイスカを使うことを基本とした、複合材
の製造方法、を提供することである。この発明によつて
提供される方法は、Ａ１又は／及びＡ１合金と、強化材
としてのアルミナ繊維又はウィスカーのマットとからな
る複合材を製造する方法であつて、（７１７００〜１０
５０℃に予熱された未修正のアルミナ繊維又はウィスカ
ーのマットを含む型枠内に、１０５０℃以下の温度では
アルミナに対して非反応性の１種類以上の元素を含有す
るＮ又は／及びＡ１合金の溶融物をマットが前記溶融物
に被覆されるまで導入し、（イ）溶融金属とアルミナ間
の界面張力に抗して溶融金属をマット隙間内に浸入させ
るべく、前記型枠の内容物に少なくとも７５ｋ９１ａｉ
の圧力を加え、（ウ）溶融金属にマットと接触した状態
で固化させる、ものである。
化するいろいろな試みがすでに行われてきている。そう
した試みのなかには、強化材としていろいろ違つた形態
のアルミナを使つたものも数多くある。そうした際に当
面してきている主要難点は、アルミナの形態が単結晶で
も多結晶でも、それをＡ１やその合金、の溶融物が一簡
単には「ぬらす」ことができない、ことである。（ＷＯ
ｌｆｅｔａｌ，Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．ＰｒＯｇ．ＶＯｌｕ
ｍｅ６２（３）Ｐａｇｅｓ７４−７８（１９６６）参照
）この問題の対策としてこれまで講じられてきているこ
とのひとつは、揮発性誘導物を形成するひζとつの金属
、たとえば（ともに揮発性カルボニルを作る）ＮｉやＷ
１（揮発性ジクメン誘導物を作る）Ｃｒ，Ｔｌあるいは
Ｃ仄でそうしたアルミナをまずおおい込む、ことである
。そのような金属ふたつ、で順次おおい込むことも行わ
れてきてい！る。金属でおおわれたアルミナ、のファイ
バまたはホイスカの形態のもの、の均質混合物は、つい
で、予備処理し、型枠入れし、固体状態ではあるが熱と
圧力との共同作用でブレス工程中にその金属の部分的溶
融が生じるように適切に選定されたｔ条件で熱ブレスさ
れる。そのようにして在来作られてきた材質は、試料の
別別な部分では特性も変動が見られ、多孔性が著しく認
められるし、しかもそれは強化材アルミナの含有量が増
すにつれて増していたものであつて、マトリクス全体強
度が落ちる原因となつていた。この方式での熱ブレス温
度は４２５℃までにされてきたものである。同じ問題の
対策としての別なもの（イギリス特許第１５０６４７６
号明細書）は、Ｌｉ含有量が１〜８重量％であるＡ１合
金の溶融物と、連続フィラメントすなわち長繊維なりぶ
つ切りファイバすなわち短繊維なりの多結晶アルミナと
、を使うものである。そうした長繊維や短繊維はシリカ
でうすくおｌおつたものとして、低めのＬｉ含有量のＡ
ｌ合金を使うことができるようにしてもよい。そのよ・
うな方式では、その合金中のＬｌと、長繊維や短繊維の
そうした表面キ、のあいだの反応が生じて、そうした表
面は灰色に、さらには黒く、なるのであるが、そうした
ファイバ径の２０％以下にしかわたらないように十分に
留意することが重要である。そのような、さやのような
中間層が、それらアルミナの長繊維および／または短繊
維をにとかその合金とかへ接合するなかだちとして働く
。そうした溶融金属がそのアルミナ材質組織内へはいり
込むことに対する大なり小なりの抵抗にうち勝たせるべ
く、２〜１４Ｌｂｓ′Ｉｎ２（０．１４〜１ｋ９／Ｃｆ
ｌｌ見当）の圧力差をかけるとされている。この方法で
作られた複合材は必然的にＬｉを含むものとなる。この
発明の目的は、変成されていないアルミナのファイバお
よび／またはホイスカを使うことを基本とした、複合材
の製造方法、を提供することである。この発明によつて
提供される方法は、Ａ１又は／及びＡ１合金と、強化材
としてのアルミナ繊維又はウィスカーのマットとからな
る複合材を製造する方法であつて、（７１７００〜１０
５０℃に予熱された未修正のアルミナ繊維又はウィスカ
ーのマットを含む型枠内に、１０５０℃以下の温度では
アルミナに対して非反応性の１種類以上の元素を含有す
るＮ又は／及びＡ１合金の溶融物をマットが前記溶融物
に被覆されるまで導入し、（イ）溶融金属とアルミナ間
の界面張力に抗して溶融金属をマット隙間内に浸入させ
るべく、前記型枠の内容物に少なくとも７５ｋ９１ａｉ
の圧力を加え、（ウ）溶融金属にマットと接触した状態
で固化させる、ものである。
この方法に使うアルミナは単結晶なり多結晶なりいずれ
の形態でもよい。
の形態でもよい。
アルミナのそうした単結晶形態というのは、実質的に純
粋のαアルミナである。そうした形態のアルミナのホイ
スカを作ることは、イギリス特許第１４８９３４６号明
細書およびアメリカ合衆国特許第３９４７５６涛明細書
に示され、権利請求されている。ファイバ形態のアルミ
ナを使うときは、それは実質的にαアルミナである強力
・高モジユラス多結晶ファイバ材、である。典型的な製
品例としては、アメリカ合衆国特許第３８０８０１５，
３８５３６羽各号明細書に示されたものがある。おしな
べて、こうしたアルミナは、いろいろな形態の合成アル
ミナだと考えてよい。この方法では、そうしたファイバ
とかホイスカとかを、たとえばひとつなり複数なりの金
属で表面おおいを形成するというようにして、変成する
こと、を避けている。すなわち、ファイバとかホイスカ
とかは、製造されたままのものとして使い、この方法に
使うにさきだつて変成させることはまつたくない。その
マトリクス構造は、Ｎとか、考えられている温度条件下
ではαアルミナと反応することのないひとつなり複数な
りの元素、を含むＡｌ合金とか、を含んでいる。
粋のαアルミナである。そうした形態のアルミナのホイ
スカを作ることは、イギリス特許第１４８９３４６号明
細書およびアメリカ合衆国特許第３９４７５６涛明細書
に示され、権利請求されている。ファイバ形態のアルミ
ナを使うときは、それは実質的にαアルミナである強力
・高モジユラス多結晶ファイバ材、である。典型的な製
品例としては、アメリカ合衆国特許第３８０８０１５，
３８５３６羽各号明細書に示されたものがある。おしな
べて、こうしたアルミナは、いろいろな形態の合成アル
ミナだと考えてよい。この方法では、そうしたファイバ
とかホイスカとかを、たとえばひとつなり複数なりの金
属で表面おおいを形成するというようにして、変成する
こと、を避けている。すなわち、ファイバとかホイスカ
とかは、製造されたままのものとして使い、この方法に
使うにさきだつて変成させることはまつたくない。その
マトリクス構造は、Ｎとか、考えられている温度条件下
ではαアルミナと反応することのないひとつなり複数な
りの元素、を含むＡｌ合金とか、を含んでいる。
そうした主要合金元素は、Ｓｉなり、Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ
，Ｓｎ，Ｍｎ，ＮｉあるいはＦｅといつたような金属な
り、である。ここで用いるそうした合金はいろいろな種
類の鋳造合金、たとえば汎用合金、強耐力合金または特
殊用途合金、のいずれにすることもある。有用なそうし
た合金の一覧表はＢｒｉｔｉｓｈＳｔａｎｄａｒｄＳｐ
ｅｃｉｆｉｃａｔｉＯｎＮＤ．ｌ４９Ｏ（１９７０）Ｐ
ａｇｅｓｌ２＆１３に示されている。それら合金の大部
分のものは、Ｓｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，ＭｎおよびＮｉｌのひ
とつまたはいくつか、を主要合金元素として含んでいる
が、それに加えてさらにほかの金属少量を含んでもよく
、それらは、避けることのできない不純物であることも
あるし、たとえばＴｉのように特別な目的の添加物であ
ることもある。この発明の方法で調製された複合材は、
Ａ１なりＡ１合金なりが、製品中の重量での主要割合い
を占めている。
，Ｓｎ，Ｍｎ，ＮｉあるいはＦｅといつたような金属な
り、である。ここで用いるそうした合金はいろいろな種
類の鋳造合金、たとえば汎用合金、強耐力合金または特
殊用途合金、のいずれにすることもある。有用なそうし
た合金の一覧表はＢｒｉｔｉｓｈＳｔａｎｄａｒｄＳｐ
ｅｃｉｆｉｃａｔｉＯｎＮＤ．ｌ４９Ｏ（１９７０）Ｐ
ａｇｅｓｌ２＆１３に示されている。それら合金の大部
分のものは、Ｓｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，ＭｎおよびＮｉｌのひ
とつまたはいくつか、を主要合金元素として含んでいる
が、それに加えてさらにほかの金属少量を含んでもよく
、それらは、避けることのできない不純物であることも
あるし、たとえばＴｉのように特別な目的の添加物であ
ることもある。この発明の方法で調製された複合材は、
Ａ１なりＡ１合金なりが、製品中の重量での主要割合い
を占めている。
好ましくは、その複合材が少なくとも８５重量％のＡ１
なりＡ１合金なりを含むものとし、残部がαアルミナの
ファイバなりホイスカなり、となる。多くのそうした複
合材では、少なくとも９０重量％のＡｌなりＡｌ合金な
りを含み、残部がαアルミナのファイバなりホイスカな
り、である。製品複合材を強化するべく十分な量のファ
イバなりホイスカなりを使つて、そうした強化材にない
金属だけの場合にくらべてはつきりと差の出るようにす
るべきである。別な表現形式で云うと、そうした金属に
対するアルミナの容量割合いは２０％にまでなるものさ
えある。この発明の方法は、減圧手段と、液圧ラムとい
つたような加圧手段と、を備えた電気炉、内で行うと便
利である。
なりＡ１合金なりを含むものとし、残部がαアルミナの
ファイバなりホイスカなり、となる。多くのそうした複
合材では、少なくとも９０重量％のＡｌなりＡｌ合金な
りを含み、残部がαアルミナのファイバなりホイスカな
り、である。製品複合材を強化するべく十分な量のファ
イバなりホイスカなりを使つて、そうした強化材にない
金属だけの場合にくらべてはつきりと差の出るようにす
るべきである。別な表現形式で云うと、そうした金属に
対するアルミナの容量割合いは２０％にまでなるものさ
えある。この発明の方法は、減圧手段と、液圧ラムとい
つたような加圧手段と、を備えた電気炉、内で行うと便
利である。
変成されていないαアルミナのファイバおよび／または
ホイスカ、の仕込み物を収めた型枠をそうした炉内へ入
れて７００〜１０５０℃の温度に予熱する。一方、実質
的に純粋のＡｌ金属なり、Ａ１合金なり、を溶融するま
で、そうして好ましくは融点より少なくとも５０Ｃ上の
ところまで、別途加熱する。そこで、その溶融金属を、
その炉内の、すでに述べたように予熱された型枠内、仕
込み物上、へ注ぎ込む。そのになり合金なりの温度は、
その変成されていないアルミナのファイバおよび／また
はホイスカを侵すことになるほどの高いものにしてはな
らない。アルミナには少量のほかの酸化物、たとえばマ
グネシア、を含んでいることがあり、溶融金属の温度を
どれくらいにするのが適切かを決める際にはそうしたこ
とも配慮すべきである。原材料が与えられればそれで試
験を何回か行うだけで、溶融金属の便宜温度範囲を簡単
に知ることができる。仕込み物は、すべて溶融した状態
で予熱ずみ型枠内に供給されてから、そこではじめてつ
ぎの工程に進むべきである。純粋のＡｌを使う場合の典
型的な温度条件は、それを９００〜９５０℃の温度で注
ぎ、変成されていないアルミナのマットは８００〜８５
０℃に予熱しておく、ことである。
ホイスカ、の仕込み物を収めた型枠をそうした炉内へ入
れて７００〜１０５０℃の温度に予熱する。一方、実質
的に純粋のＡｌ金属なり、Ａ１合金なり、を溶融するま
で、そうして好ましくは融点より少なくとも５０Ｃ上の
ところまで、別途加熱する。そこで、その溶融金属を、
その炉内の、すでに述べたように予熱された型枠内、仕
込み物上、へ注ぎ込む。そのになり合金なりの温度は、
その変成されていないアルミナのファイバおよび／また
はホイスカを侵すことになるほどの高いものにしてはな
らない。アルミナには少量のほかの酸化物、たとえばマ
グネシア、を含んでいることがあり、溶融金属の温度を
どれくらいにするのが適切かを決める際にはそうしたこ
とも配慮すべきである。原材料が与えられればそれで試
験を何回か行うだけで、溶融金属の便宜温度範囲を簡単
に知ることができる。仕込み物は、すべて溶融した状態
で予熱ずみ型枠内に供給されてから、そこではじめてつ
ぎの工程に進むべきである。純粋のＡｌを使う場合の典
型的な温度条件は、それを９００〜９５０℃の温度で注
ぎ、変成されていないアルミナのマットは８００〜８５
０℃に予熱しておく、ことである。
Ｎ＜５Ｓｉとを基材とする合金を使うときには、温度を
いくぶん低めにして、たとえば、変成されていないアル
ミナのマットは８００〜８５００Ｃでよいとして、溶融
合金は８５０〜９００℃としてよい。ここで見られるよ
うに、溶融金属は変成されていないアルミナよりも高温
にすることが好ましい。つぎに、型枠内のそうした溶融
金属に触れさせた液圧ラムのピストンを作動して、その
型枠内容物に圧力を加える。
いくぶん低めにして、たとえば、変成されていないアル
ミナのマットは８００〜８５００Ｃでよいとして、溶融
合金は８５０〜９００℃としてよい。ここで見られるよ
うに、溶融金属は変成されていないアルミナよりも高温
にすることが好ましい。つぎに、型枠内のそうした溶融
金属に触れさせた液圧ラムのピストンを作動して、その
型枠内容物に圧力を加える。
こうして溶融金属表面にかなりの圧力が加えられ、これ
によつてその溶融金属は、その金属と変成されていない
アルミナのマットとの界面張力にうち勝つて、そのマッ
トのすきま内へはいり込むよう押し進められる。こうし
て、その金属と、変成されていないアルミナと、がじか
に結びつき合う。こうした加圧にさきだつて、型枠内部
のむだなすきまをなくしておくことが好ましい。すなわ
ち、それによつて、液圧ラム運転中にその型枠内の溶融
金属中に気泡などがまつたくないようにするべきである
。この加圧ののち、その溶融金属がアルミナ・マットを
巻き込んだままで固化するようにして、強化された鋳造
体を作り出す。固まれば、その鋳ものは型枠から取出せ
ばよい。この方法でどんな圧力を使うかは本質的な要件
である。
によつてその溶融金属は、その金属と変成されていない
アルミナのマットとの界面張力にうち勝つて、そのマッ
トのすきま内へはいり込むよう押し進められる。こうし
て、その金属と、変成されていないアルミナと、がじか
に結びつき合う。こうした加圧にさきだつて、型枠内部
のむだなすきまをなくしておくことが好ましい。すなわ
ち、それによつて、液圧ラム運転中にその型枠内の溶融
金属中に気泡などがまつたくないようにするべきである
。この加圧ののち、その溶融金属がアルミナ・マットを
巻き込んだままで固化するようにして、強化された鋳造
体を作り出す。固まれば、その鋳ものは型枠から取出せ
ばよい。この方法でどんな圧力を使うかは本質的な要件
である。
実験結果が満足であつたのは７５〜３７５ｋ９１ｄの圧
力を使つたときであつた。設備さえ適切であればさらに
高い圧力を使うこともできるが、それまでにする必要は
ないと見うけられる。もつと低い圧力を使つてよいかど
うかは、どれくらいの強化が求められているのかという
こと、すなわちアルミナの各個のファイバおよび／また
はホイスカがどれくらい遊離したものでもかまわないか
ということ、に大きく左右される。型枠内容物の温度と
施行圧力とはたがいに相関関係にある。
力を使つたときであつた。設備さえ適切であればさらに
高い圧力を使うこともできるが、それまでにする必要は
ないと見うけられる。もつと低い圧力を使つてよいかど
うかは、どれくらいの強化が求められているのかという
こと、すなわちアルミナの各個のファイバおよび／また
はホイスカがどれくらい遊離したものでもかまわないか
ということ、に大きく左右される。型枠内容物の温度と
施行圧力とはたがいに相関関係にある。
内容物温度が７０（代）くらいであれば３７５ｋ９′ｄ
というような高圧でないと満足な結果が得られないが、
温度が８５０℃ならば圧力は７５ｋ９１ｃ１１！を越え
なくともよい。この方法では、溶融金属も、アルミナの
ファイバおよび／またはホイスカのマットを収容してい
る型枠も、加圧のもとで高温に、すなわちその溶融金属
が固化しはじめる温度より高く、するのであるから、そ
れら溶融金属とアルミナ・マットと．は、その溶融金属
が固化温度に冷えることなしに、じかに接触し合うこと
となる。
というような高圧でないと満足な結果が得られないが、
温度が８５０℃ならば圧力は７５ｋ９１ｃ１１！を越え
なくともよい。この方法では、溶融金属も、アルミナの
ファイバおよび／またはホイスカのマットを収容してい
る型枠も、加圧のもとで高温に、すなわちその溶融金属
が固化しはじめる温度より高く、するのであるから、そ
れら溶融金属とアルミナ・マットと．は、その溶融金属
が固化温度に冷えることなしに、じかに接触し合うこと
となる。
そうした接触時点で、型枠とアルミナ・マットとは溶融
金属より実際は高温になることがある。それらがあまり
に高温であると、そのアルミナと溶融金属との界′面で
反応が生じることになりかねない。ただ、温度が１０５
００Ｃまでであればそうした反応は問題にしなくてよい
ほどしか生じないようである。したがつて、それが温度
の上限ということになるが、好ましくは９５０℃を越え
ない温度とする。もちろん、溶融金属の性質次第で、温
度をどう選ぶべきかが、左右されるが、全般的に云つて
７００〜９０００Ｃの作業温度が好ましい。そうした界
面で生じる結合がどのような性質のものであるかは、い
まだ解明されていない。つぎに、この発明のいくつかの
具体例を示す。
金属より実際は高温になることがある。それらがあまり
に高温であると、そのアルミナと溶融金属との界′面で
反応が生じることになりかねない。ただ、温度が１０５
００Ｃまでであればそうした反応は問題にしなくてよい
ほどしか生じないようである。したがつて、それが温度
の上限ということになるが、好ましくは９５０℃を越え
ない温度とする。もちろん、溶融金属の性質次第で、温
度をどう選ぶべきかが、左右されるが、全般的に云つて
７００〜９０００Ｃの作業温度が好ましい。そうした界
面で生じる結合がどのような性質のものであるかは、い
まだ解明されていない。つぎに、この発明のいくつかの
具体例を示す。
実例１この例では市販の純にを使つた。
特に分析はｊしなかつたが、製品仕様として純度９９．
踵量％を越えるものであると示されていた。結晶アルミ
ナ・ホイスカのマットを得るべくイギリス特許第１４８
部恥号の方法を使い、そのマットを黒鉛張りの型枠内へ
納めた。そのアルミナ●ホイスカ収納・型枠をプランジ
ャ装備付き電気真空炉内で８００〜８５（代）に熱した
。同時に、そのホイスカ・マットを十分におおい込むだ
けの市販Ａｌを９５０℃に熱して、その溶融金属を９０
０〜９５０℃の仕込み温度でそのホイスカ上へ注ぎ込ん
だ。型枠中心上のプラン・ジヤを少し下げたところで、
真空ポンプを運転してガスをすつかり抜き出してから、
そのプランジャを完全に下げて溶副Ａ１面へ７５ｋ９１
ｃ１ｔの圧力を加えた。その使用プランジャのピストン
端部は黒鉛面とされていた。加圧の読みが数分間一定化
したところで、そのプランジャを引き戻し、型枠内容物
は炉から取出す前に放冷した。製品の検査結果は、その
溶融金属がアルミナ・マットのすきま内へはいり込んで
型枠の黒鉛内張りに達するまで貫通していることを示し
た。実例２ 実例１の方法をくり返したが、市販純Ａｌのかわりに、
約１．轍量％のＭｇｌｌ．ｌ％のＳｉｌＯ．７％の■、
を含む強耐力ＡＩ合金、を使い、それは約９００℃に熱
した。
踵量％を越えるものであると示されていた。結晶アルミ
ナ・ホイスカのマットを得るべくイギリス特許第１４８
部恥号の方法を使い、そのマットを黒鉛張りの型枠内へ
納めた。そのアルミナ●ホイスカ収納・型枠をプランジ
ャ装備付き電気真空炉内で８００〜８５（代）に熱した
。同時に、そのホイスカ・マットを十分におおい込むだ
けの市販Ａｌを９５０℃に熱して、その溶融金属を９０
０〜９５０℃の仕込み温度でそのホイスカ上へ注ぎ込ん
だ。型枠中心上のプラン・ジヤを少し下げたところで、
真空ポンプを運転してガスをすつかり抜き出してから、
そのプランジャを完全に下げて溶副Ａ１面へ７５ｋ９１
ｃ１ｔの圧力を加えた。その使用プランジャのピストン
端部は黒鉛面とされていた。加圧の読みが数分間一定化
したところで、そのプランジャを引き戻し、型枠内容物
は炉から取出す前に放冷した。製品の検査結果は、その
溶融金属がアルミナ・マットのすきま内へはいり込んで
型枠の黒鉛内張りに達するまで貫通していることを示し
た。実例２ 実例１の方法をくり返したが、市販純Ａｌのかわりに、
約１．轍量％のＭｇｌｌ．ｌ％のＳｉｌＯ．７％の■、
を含む強耐力ＡＩ合金、を使い、それは約９００℃に熱
した。
圧力は約１１０ｋｇ′ｄとした。似たような結果が得ら
れた。実例３ 実例１の方法をしり返したが、市販純Ａｌのかわりに、
約１．鍾量％のＣＵｌｌ．３％のＭｇ、１１．５％のＳ
ｉｌを含む特殊用途Ｎ合金、を使い、それは約８５０′
Ｃに熱し、一方、型枠とホイスカ・マットとは約７７５
℃に熱して、圧力は約２２５ｋ９１ｃ７１１とした。
れた。実例３ 実例１の方法をしり返したが、市販純Ａｌのかわりに、
約１．鍾量％のＣＵｌｌ．３％のＭｇ、１１．５％のＳ
ｉｌを含む特殊用途Ｎ合金、を使い、それは約８５０′
Ｃに熱し、一方、型枠とホイスカ・マットとは約７７５
℃に熱して、圧力は約２２５ｋ９１ｃ７１１とした。
似たような結果が得られた。実例４
実例１の方法をくり返したが、市販純Ａｌのかわりに、
１．２％のＭｇ）２．２％のＮｉ）を含むＡｌ基材合金
、を使い、それは約８５伊Ｃに熱し、一方、型枠とホイ
スカ・マットとは約７７５℃に熱して、圧力は約２００
ｋ９１ａｉとした。
１．２％のＭｇ）２．２％のＮｉ）を含むＡｌ基材合金
、を使い、それは約８５伊Ｃに熱し、一方、型枠とホイ
スカ・マットとは約７７５℃に熱して、圧力は約２００
ｋ９１ａｉとした。
似たような結果が得られた。実例５
実例３の方法をくり返したが、そのアルミナ・ホイスカ
のマットのかわりに、市販の連続アルミナ長繊維の束を
その黒鉛張り型枠内へ並べ入れて使つた。
のマットのかわりに、市販の連続アルミナ長繊維の束を
その黒鉛張り型枠内へ並べ入れて使つた。
使用合金も、加えた温度・圧力も、実例３の場合と同じ
にした。かなりな強化が得られたことが試験で示された
。この方法による製品は、こうした種類の製品としては
例外的と云つてよいほどに多孔度が低く、実際、１〜２
％の範囲の多孔度である。
にした。かなりな強化が得られたことが試験で示された
。この方法による製品は、こうした種類の製品としては
例外的と云つてよいほどに多孔度が低く、実際、１〜２
％の範囲の多孔度である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ａｌ又は／及びＡｌ合金と、強化材としてのアルミ
ナ繊維又はウィスカーのマットとからなる複合材を製造
する方法であつて、（ア）７００〜１０５０℃に予熱さ
れた未修正のアルミナ繊維又はウィスカーのマットを含
む型枠内に、１０５０℃以下の温度ではアルミナに対し
て非反応性の１種類以上の元素を含有するＡｌ又は／及
びＡｌ合金の溶融物をマットが前記溶融物に被覆される
まて導入し、（イ）溶融金属とアルミナ間の界面張力に
抗して溶融金属をマット隙間内に浸入させるべく、前記
型枠の内容物に少なくとも７５ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力を
加え、（ウ）溶融金属をマットと接触した状態で固化さ
せる、ことを特徴とする複合材の製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、Ａｌと
Ｓｉを基材とする溶融合金を用い、未修正アルミナのマ
ットを７５０〜８００℃に予熱すると共に、前記溶融合
金の温度を８５０〜９００℃とすることを特徴とする複
合材の製造方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、実質上
純粋なＡｌ溶融物を用い、未修正アルミナのマットを８
００〜８５０℃に予熱すると共に、前記溶融Ａｌの温度
を９００〜９５０℃とすることを特徴とする複合材の製
造方法。 ４ 特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一つに記載の
方法であつて、アルミナがαアルミナの人造形態にある
ことを特徴とする複合材の製造方法。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の方法であつて、アルミ
ナの人造形態がウィスカー形態であり、かつ、各ウィス
カーが単結晶であることを特徴とする複合材の製造方法
。 ６ 特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一つに記載の
方法であつて、マットが溶融金属で被覆された後に、溶
融物質とアルミナマットを脱気すべくまず減圧してから
、少なくとも７５ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力値まで昇圧して
溶融物質のマット隙間内への侵入を完了させることを特
徴とする複合材の製造方法。 ７ 特許請求の範囲第４項記載の方法であつて、マット
が溶融金属で被覆された後に、溶融物質とアルミナマッ
トを脱気すべくまず減圧してから、少なくとも７５ｋｇ
／ｃｍ＾２の圧力値まで昇圧して溶融物質のマット隙間
内への侵入を完了させることを特徴とする複合材の製造
方法。 ８ 特許請求の範囲第５項記載の方法であつて、マット
が溶融金属で被覆された後に、溶融物質とアルミナマッ
トを脱気すべくまず減圧してから、少なくとも７５ｋｇ
／ｃｍ＾２の圧力値まで昇圧して溶融物質のマット隙間
内への侵入を完了させることを特徴とする複合材の製造
方法。
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|---|---|---|---|
| GB23438/78A GB1595280A (en) | 1978-05-26 | 1978-05-26 | Composite materials and methods for their production |
| GB23438/78 | 1978-05-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54155914A JPS54155914A (en) | 1979-12-08 |
| JPS6057495B2 true JPS6057495B2 (ja) | 1985-12-16 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP54065500A Expired JPS6057495B2 (ja) | 1978-05-26 | 1979-05-26 | 複合材の製造方法 |
Country Status (7)
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| JP (1) | JPS6057495B2 (ja) |
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