JPS61165223A - 繊維強化金属材料の加工方法 - Google Patents

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、マトリックスとなる金属中に強化繊維が分散
含有され、高強度、耐摩耗性材料等として用いて有効な
繊維強化金属材料の加工方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ウィスカやその他の無機質短繊維が強化材として
分散された繊維強化金属材料は、その硬度がＨＲＢ８０
〜１２０と非常に固く脆いために、種々の加工上の困難
があった。そのために断面形状が均一な長尺品等の製造
は、押出し成形を応用することができれば非常に有利な
加工法となりうる。

この種の繊維強化金属材料の押出し加工法としては、特
開昭５９’−７４２４８号に開示されている様に、アル
ミニウム等のマトリックス金属中に強化繊維が分散含有
された複合ビレットを、マトリックスの液相線温度以上
に加熱して半熔融ないしは溶融状筋にして加圧しながら
ダイスを通して押出し、長尺品等を製作する方法が知ら
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記先行技術においては、押出し時の複
合ビレット加熱温度がマトリックス金属の液相線よりも
高いために、押出し加工品の表面が熔解し、表面が荒れ
たり、極めて好条件でないと成形加工品の形状がそこな
われるという欠点があった。・これに対して複合ビレッ
トの加熱温度を液相線以下で行う場合には押出し時の流
動性が悪いために、押出し条件の制御が非常に困難とな
る。

そこで本発明は、このような押出し加工時の複合ビレッ
トの流動性を改善し、表面の滑らかな押出し加工品を製
造するための手段を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、マトリックスとな
る金属中に強化繊維が分散されてなる複合ビレットを加
熱加圧し、ダイスを通して押出し加工する繊維強化金属
材料の加工方法において、前記複合ビレットの表面を金
属で被覆した構造とするという技術的手段を採用する。

〔作　用〕

上記技術的手段による作用を説明すると、表面を金属で
被覆した複合ビレットを加熱、加圧して押出し加工する
ことによって、流動性の小さい繊維強化金属材料がダイ
スを通るときに、流動性の大きい被覆金属層が潤滑材の
役割りを果たす。

〔実施例〕 以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は、本発明に使用する円柱状の複合ビレットｌの
構造を示す断面図であり、内部２は炭化珪素ウィスカ強
化アルミニウムであり、側部表面層３は全周にわたるア
ルミニウム被ｒＪ層である。以下この複合ビレット１の
製造方法について説明する。第２図は、複合ビレット１
を製作するためのプリフォームの製造装置の断面概略図
である。分割金型４ａおよび４ｂは、型締め用ラム５ａ
および５ｂによってそれぞれ支持されており、金型４内
のキャビティ６　（内径２８鶴）に加圧用パンチ７が係
合し加圧して成形を行う。キャビティ６は外径が２８ｍ
の加圧用パンチ７と係合するスライド部６ａと段違いと
なった直径３０ｍｍのパイプ保枠部６ｂが設けられてい
る。

次にこの装置による複合ビレット用プリフォーム製造方
法を説明すると、前記パイプ保持部６ｂに外径５ｏｙａ
、内径２８顛のＪＩＳ規格Ａ１０５０からなるパイプ８
を配置し、キャビティー６内に炭化珪素（ＳｉＣ）ウィ
スカ９を２６ｇ計量して入れ、加圧用パンチ７で、圧力
３００ｋｇ／ｃＪで加圧し、５分間加圧力を保持してウ
ィスカ９をパイプ８内に充填した。次に加圧用パンチ７
の加圧力を開放し、型締め用ラム５ａ、５ｂを戻して金
型４を開きプリフォームを取出した。このときのプリフ
ォームの繊維含有率は、３０Ｖｏ１％であった。このプ
リフォームは、パイプ８によって、加圧力開放後のパイ
プ側面と垂直な方向への繊維のスプリングバンクが、パ
イプ壁面によって阻止されるため寸法精度の優れた良好
なプリフォームが得られるという利点がある。

次にこのプリフォームを複合ビレットとするための成形
装置の断面概略図を第３図に示す。ノックアウト用ラム
ｌｌａ、ｌｌｂおよびヒータ１２を有する分割金型１３
ａ、１３ｂのキャビティ一部１４（内径３０１）にプラ
ンジャ１５を係合し加圧成形する構造である。

次に、この装置による複合ビレット製造方法を説明する
。プリフォームを分割金型１３のキャビティー１４内に
配置し、ヒータ１２に通電し、金型１３とともにプリフ
ォームを４５０℃に予熱した。次に９００℃に加熱溶融
したＡ１０５０熔湯を注入しプランジャ１５により圧力
５００ｋｇ／ｃＪで加圧凝固させた。完全に凝固した後
、金型１３を開き、ノックアウト用ラムｌｌａ、ｌｌｂ
によって複合ビレット１を取出した。

次に、この複合ビレットの押出し加工装置の断面図を第
４図に示す。本体２０内には、ダイスホルダ２１に支持
されたダイス２２と、ダイス２２の上部に当接し、複合
ビレット１を入れるコンテナ２４が収納されており、そ
の他に、本体２０にはコンテナ２４を加熱するためのヒ
ータ２５が埋設されている。なお、第４図中αで示され
るダイス角は１２０°、ベアリング部２２ａの長さは５
ｌ、口径βは１ＯＮであり、コンテナ２４のキャビティ
部２３の内径は３０ｆｉである。また本体２０の上部に
は、コンテナ２４のキャビティ一部２３に係合する押出
し用プランジャ２６が設けられ押出し圧力を加える。

次に、この押出し装置による押出し加工法を説明する。

ダイス２２．コンテナ２４．ビレット１゜コンテナ、ビ
イレットに二硫化モリブデンを潤滑材としてスプレー塗
布した後複合ビレット１をコンテナ２４内に入れ、ヒー
タ２５によって複合ビレット１およびコンテナ２４、ダ
イス２２が、アルミニウム（Ａ１０５０）の液相線以下
の温度である５５０℃になるまで加熱し、温度分布をさ
らに均一とするために３０分間この温度を保持した。

次に押出し用プランジャ２６によって押出し加工品の押
出される速度が２ｗ／秒となるように押出した。このよ
うにして製造された押出し加工品の表面には、うろこ状
の模様は見られず滑らかであった。また本方法によれば
、押出し加圧時の流動性が良いために、本方法によらず
、複合ビレットから直接押出す場合に比べて２倍程度押
出し速度を上げることができ生産性を高めることができ
るという効果もある。また被覆する金属と、マトリック
スとなる金属とは同一である必要はないので、被覆金属
の材質は目的に応じて選択可能である。

本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく種々
応用可能である。本発明に用いることができる強化繊維
には、炭化珪素の他、窒化珪素（Ｓ　ｉ　３　Ｎ　４）
　、チタン酸カリウム、ホウ化チタン（ＴｉＢ２）、リ
ン化チタン（ＴｉＰ）、アルミナ（Ａ１２０３）等の各
種セラミックウィスカまたは、炭素繊維、炭化珪素繊維
等の無機繊維の短繊維が使用できる。マトリックスとな
る金属としては、アルミチウムの他、亜鉛、銅、マグネ
シウムおよびこれらの合金が有効に用いられ、被覆金属
にはＪＩＳＩＯ系、６０系のアルミニウムの他、亜鉛、
鉛、銅およびこれらの合金等の比較的軟らかく展性に優
れた金属が使用できる。

また、複合ビレット製造方法は、第５図に示すように、
必要に応じてバインダー等を用いて常法によって成形し
た外径２８鮪、高さ５８ｍｍのプリフォーム３０を、直
径３０ｗａの金型キャビティー底部に配置した直径３０
ｎ、厚さ１〜５顛のアルミニウム円板３１の上にのせ、
プリフォーム３０がちょうど中央に位置するようにする
。なお、このときアルミニウム円板３１にプリフォーム
３０の径と銅鉾のくぼみ部を中心を一致させて設けるこ
とによって容易に位置決めができる。その後、第１の実
施例と同様にしてアルミニウム溶湯を含浸させキャビテ
ィ一部の高さが６０ｍとなるように加圧成形することに
よって、第６図に示すように全面被覆部３５を設けた複
合ビレット３６を製作することができる。このような構
造の複合ビレット３６では、下面にも金属被覆が設けら
れているためにその押出し当初より本発明の効果を得る
ことができる。

また表面の被ＴｆｔＮを製作する方法としては以上の実
施例の他に、あらかじめ被覆層を有しない複合ビレット
を成形しておき、この複合ビレットを被覆層となる溶融
金属中に浸漬して表面に金属層を形成させる方法でもよ
い。また被覆すべき金属の薄板を被覆すべき部位に圧接
する方法であってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、繊維強化金属材料の押出し
加工法において、複合ビレットの表面に金属被覆層を設
けたことによって押出し加工時の主にダイス接触面での
流動性が改善され、押出し加工によって発生しやすい加
工品表面のうろこ状の模様等の欠陥を有効に回避するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合ビレットの構造を示す断面図、第
２図は本発明の複合ビレット用プリフォームの製造装置
を説明する断面図、第３図は複合ビレット製造装置を説
明する断面図、第４図は押出し加工装置を説明する断面
図、第５図は他の複合ビレット製造法を説明する断面図
、第６図は第５図によって製造した複合ビレットの構造
を示す断面図である。 １・・・複合ビレット、２・・・炭化珪素ウィスカ強化
アルミニウム、３・・・アルミニウム被覆層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マトリックスとなる金属中に強化繊維が分散されてなる
   複合ビレットを加熱加圧し、ダイスを通して押出し加工
   する繊維強化金属材料の加工方法において、前記複合ビ
   レットの表面を金属で被覆した構造とすることを特徴と
   する繊維強化金属材料の加工方法。