JPS61114848A - 金属基複合材料の製造法 - Google Patents

金属基複合材料の製造法

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JPS61114848A
JPS61114848A JP59236769A JP23676984A JPS61114848A JP S61114848 A JPS61114848 A JP S61114848A JP 59236769 A JP59236769 A JP 59236769A JP 23676984 A JP23676984 A JP 23676984A JP S61114848 A JPS61114848 A JP S61114848A
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reinforcing material
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昭 坂本
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C47/00Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/20Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by subjecting to pressure and heat an assembly comprising at least one metal layer or sheet and one layer of fibres or filaments

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属マトリックス中に強化材として炭素繊維
、炭化珪素繊維、ボロン繊維、炭化珪素ウィスカなどの
繊維状の無機強化材を分散せしめた強化金属基複合材料
の製造法に関するものである。
〔従来゛の技術〕
従来、金属基複合材料の製造法の1つとして、熱間ブレ
ス法が良く知られている。この方法は、(1)グリーン
テープ(マトリックス金属の箔(バッキングフォイル)
の上に繊維を配列して、これをアクリル系やスチレン系
樹脂で接着固定したもの) 、(2)溶射テープ((1
)の樹脂の代りに、繊維をマトリックス金属の溶射金属
で被覆、回加熱、加圧して複合化する方法である。
加熱温度としては、マ) IJラックス属の固相域で行
う固相ブレス法と、マ) IJラックス属の固相線以上
の固液相共存域あるいは液相域で行う液相ブレス法があ
る。前者では、加熱温度が比較的低いので、成形時の繊
維とマ) IJラックス属との界面反応による繊維の劣
化は少ないが、複合化を達成するためには、一般に高圧
を要し、設備費、製造費が高いものKなる。これに対し
て、後者は、低圧プロセスで成形が可能となり、設備費
、製造費の点で有利であるが、成形時の加熱温度が高い
ので、界面反応による繊維の劣化、界面における脆化相
の生成が生じやすく、その結果、得られた複合材料の機
械的性質は不十分なものとなりやすい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上記従来の液相ブレス法において、問
題となっている界面反応を抑制し、機械的性質の優れた
複合材料を得る方法を提供することである。
強化材の集積体と前記金属板又は箔とのサンドインチ体
を、薄鋼板製気密容器に充填し、該容器内一部を真空に
保ちつつ、前記金属の固相線以上の温度に急速加熱した
後、直ちに前記金属の固相線より低い温度に加熱保持し
たプラテンにて前記容器を加圧して前記強化材と前記金
属を複合化することを特徴とする金属基複合材料の製造
法に関する。
すなわち、本発明者等は、強化金属基複合材料の液相プ
レス法による成形過程における無機繊維等の強化材とマ
l−IJラックス属の界面反応を抑制し、かつ良好な複
合化状態を得る条件として、 (1)  固相線以上に加熱する時間は短くし、上記強
化材とマトリックス金属の接触する時間を極力短縮する
、 (2)加圧は、固相線以上に加熱した時点で加えるとと
もに、良好な複合化を得るためにはある程度の時間、加
圧保持することが必要である。但し、加圧保持する際の
温度は、界面反応が殆ど問題にならない範囲でできるだ
け高温とする、 との知見を得、これを実現する方法を開発したものであ
る。
なお、本発明の方法によれば、最高温度と加圧保持温度
との温度差は比較的小さいので、得られた複合材料のひ
ずみは少ないものとなる。
本発明方法は、(1)比強度、比弾性率が高いことが要
求される部品、例えば、航空機、ロケット、飛昇体等の
構造部品、衛星の構体等の宇宙機器部品、ジェットエン
ジンファンブレード、コンプレッサブレード、(2)耐
摩耗性の要求される一般産業機械及び自動車・輸送機器
部品、(3)スポーツ・レジャー用品等の製作に有利に
適用することができる。
〔作用〕
本発明では、先ず、グリーンテープ、溶射テープ、ある
いは溶浸ワイヤプリフォーム等のプリフォームの配向、
積層体や、繊維等の集積体とマトリックス金属の箔や板
とのサンドイツチ体を、薄鋼板製の容器に充填する。次
いで、この容器内部を真空に保持しつつ、容器を赤外線
加熱、塩浴炉あるいは粒動浴等で急速にマトリックス金
属の固相線以上の所要の温度に加熱すによシ加圧保持す
るこの加圧保持の際も真空に保持したまま行う。これは
、マトリ゛ノクス及び強化材の酸化を防止するためでア
シ、一般に10−2トール以下の真空度が維持される。
第1図は、温度及び加圧サイクルを示す図である。図中
、温度T、は、材料系(繊維等とマトリックス金属の組
合せ)及びプリフォームの種類等により変るが、一般に
TEI−Ts + 100℃(TS:マトリックス金属
の固相線)の間に設定される。複合化が達成される限シ
、低温側はど界面反応の抑制上望ましい。プラテン加熱
温度T2は、材料系により変るが、一般に圧力Pでの加
圧保持中(t) K界面反応による繊維劣化、脆化相生
成等による複合材料の機械的性質の劣化が実用的に問題
にならない範囲Ts−200℃〜Tsで、高温はど加圧
力を低くめることかできるので有利となる。T2による
加圧時間輸は、繊維とマトリックス金属及びマトリック
ス金に同士の接合が十分に達成される限シ、短時間はど
望ましい。また、加圧力Pは、材料系、プリフォームの
種類、複合材料成形体の形状、寸法等によ金糸で約9.
0 kgf / Wa”を要するが、本発明の固相線以
上で行う液相プレス法では一般に最高4、0 kll 
f / m ”で十分である。全加圧時間t2は、1、
と同じか勢より大きくする。複合材料成形体のひずみは
、T2で紮保持後の冷却を緩やかとし、t2を長くする
ほど小さくなる。
〔発明の効果〕
本発明方法によれば、強化金属基複合材料の液相プレス
法による成形過程における繊維等強化材とマトリックス
金属の界面反応を抑制し、ひずみの少ない良好な複合材
料を得ることができる。
以下に、本発明の実施例を示す。
実施例1 〔材料系〕繊維:ピッチ系炭素繊維(引張強さ21 o
kgf/d、弾性率40X103kgf/、l12) マトリックス金属ニアルミニウム合金6061 (固相
線約580℃、液相線約650℃) 〔プリフォーム〕溶浸ワイヤプリフォーム(炭素繊維の
含有体積率59%) 一ルに真空排気した状態で、容器を赤外線加熱装置によ
り100’C/minで615℃まで加熱した。615
℃に達した段階で、容器を熱間プレス装置へ移動して加
圧した。この場合、ホットプレス条件は、T、=615
℃、T2=500℃、tI= tt= 30 min、
 P= l 5kgf 7m” とした。
上記により成形した一方向強化複合材料の引張強さは、
10 Qkf/f / ptrx2以上が得られた。
実施例2 〔材料系〕繊維: PAN (ポリアクリロニトリル)
系炭素繊維(高弾性率タイプ)(引張強さ230 に9f /+m” 、弾性率42 X 103 kgr
 /J)マトリックス金属ニアルミニウム合金2319
  (固相線約545℃、液相線約645℃) 〔プリフォーム〕溶射プリフォーム(炭素繊維の含有体
積率40%)上記プリフォームの一方向配向積層体を軟
鋼薄板製の気密容器に充填し、該容器に付した真空排気
口よシ真空ポンプで5X10 ’〜1×10−2トール
に真空排気した状態で、容器を赤外線加熱装置により1
00℃/ minで670℃まで加熱した。670℃に
5 min保持後、容器を熱間プ上記により成形した一
方向強化複合料は、引張強さ90 kg f/瓢2以上
、弾性率21.5X 103kgf/1tvl−実施例
3 〔材料系〕繊維:ポリカルボシラン系炭化珪素繊維(引
張強さ260kgf/m12、弾性率18X103kg
f/−) マトリックス:純アルミニウム(融点 660℃)〔プ
リフォーム〕繊維束の一方向集積体(シート状)と純ア
ルミニウム板との積層体(繊 維の体積含有率40%) 上記プリフォームを軟鋼薄板製の気密容器に充填し、該
容器に付した真空排気口より真空ポンプで5X10’−
3〜lX10 ”トールに真空排気した状態で、容器を
赤外線加熱装置により100℃/Dinで700℃まで
加熱した。700℃に達した段階で、容器を直ちに熱間
プレス装置へ移動して加圧した。この場合のホットプレ
ス条件は、T、=700℃、T、=400℃、tt= 
30 min。
t2 = 45 min 、 P = 2.0 kgf
 / yg(2とした。上記により成形した一方向強化
複合材料は、引張強さ85kgf/凱2以上、弾性率1
2刈o3kgf〜以上を示した。
【図面の簡単な説明】
鳥1図 11吾 間 Ct) 手−キダ5 ネdi  正 書 (方ヱ℃)昭和60年
3月10日 特許庁長官           殿 事件の表示 昭和59年    特 許 照温 236769  号
発明の名称 補正の対象 M面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 繊維状の無機強化材とアルミニウム、アルミニウム合金
    又はマグネシウム合金とからなるプリフオームの積層体
    、若しくは前記強化材の集積体と前記金属板又は箔との
    サンドイツチ体を、薄鋼板製気密容器に充填し、該容器
    内部を真空に保ちつつ、前記金属の固相線以上の温度に
    急速加熱した後、直ちに前記金属の固相線より低い温度
    に加熱保持したプラテンにて前記容器を加圧して前記強
    化材と前記金属を複合化することを特徴とする金属基複
    合材料の製造法。
JP59236769A 1984-11-12 1984-11-12 金属基複合材料の製造法 Granted JPS61114848A (ja)

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