JPS61169154A - 繊維強化金属複合材料 - 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、耐摩耗性、耐熱性などを確保しつつ熱膨脹率
を低くした繊維強化金属複合材料に関する。本発明は、
例えば、コンプレッサなどに用いられるベーン、更には
コンプレッサのロータ、スワッシュプレート、エンジン
のピストン、エンジンやコンプレッサなどのライナーな
どに利用することができる。

［従来の技術］ 従来より、軽量性の他に耐摩耗性、耐熱性、低熱膨張性
が要請される部材には、初晶シリコンを含む過共晶のア
ルミニウム−シリコン系合金が用いられている。しかし
ながらこの過共晶のアルミニウム−シリコン系合金は、
熱膨脹率が小さいとはいえ、その熱膨脹率は１８Ｘ１０
−６／て〕程度であった。ぞのため低熱膨張性を特に要
請されるベーンなどの部材として用いるには必ずしも十
分ではなかった。そこで、近侍、耐摩耗１４があり熱膨
張の小さな繊維強化金属複合（１判、即ち耐摩耗性、耐
熱性、耐焼付性に優れた、アルミナ−シリカ系ｍ紺でＪ
　Ｉ　Ｓ−△Ｃ８Ａ　（△１−１２％５１−１％Ｃｕ−
２％Ｎ＋＞アルミニウム合金を強化し、ＭＡＲにより熱
膨張を抑えた複合材料（特開昭５８−９３８３７号公報
に係る複合材料）でベーンなどを作製覆ることも考えら
れている。更には産業界では耐摩耗性、耐熱性といった
摺動特性に優れ、熱膨脹率のより小さな複合材料の開発
が進められている。

［発明が解決しにうとする問題点］ 本発明は上記した実情に鑑み成され１＝ものであり、耐
摩耗性、耐熱性、耐焼付性に優れるといった特開昭５８
−９３８３７号公報に係るｍ雑強止金属複合材料の長所
を残しつつ、熱膨脹率を更に＝　　３　− 低下さ−ｔ：ｑ＊るｍ帷強化金属複合材料を提供づるに
ある。

「問題点を解決づ−るための手段］ 本発明の発明晋はｆＡ意研究の結果、耐摩耗性、耐熱性
、耐焼付性に優れるアルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊
維を用い、これらの繊維と、硬質粒子である初晶シリコ
ンに富む過共晶のアルミニウム−シリコン系合金との組
合わせからなる複合材料とすれば、熱膨脹率を一層小さ
くし得ることを見い出した。本発明はこの知見に塞いて
なされたものである。

即ち本発明の繊維強化金属複合材料は、マトリックスが
金属で、該マトリックス中に補強繊維が埋設された繊維
強化金属複合材料において、該補強繊維は、平均直径１
０μ以下のアルミナ４１紺、アルミナ−シリカ系繊維の
少なくとも１種から形成され、該マトリックスは、初晶
シリコンか分散した過共晶のアルミニウム−シリコン系
合金であることを特徴とするものである。

補強繊維は、平均直径１０μ以下のアルミナ繊紺、アル
ミナ−シリカ繊維の少なくとも１種を用いる。アルミナ
帽１アルミナーシリカ系繊維は従来より提供されている
ものを用いることかできる。アルミナ−シリカ系繊維は
、４Ｑｗｔ％以上のアルミプ含有石であることが好まし
い。その主たる理由は４．　Ｑ　ｗ　ｔ％以下であると
、補強繊維の耐熱温度が低くなり、複合化の際に補強繊
維とアルミニウムとが反応して該補強１ｄＡＨが劣化す
ることがあるからである。ここでアルミナ繊維、アルミ
ナ−シリカ系繊維を用いる主な理由は、これらの繊維は
耐摩耗性、耐熱性、耐焼付性といった摺動特性に優れて
おり、かつアルミニウム合金の溶湯との反応劣化が少な
いからである。アルミナ繊維、アルミナ−シリカ系繊維
の平均直径を１０μ以下とした主な理由は、１０μをこ
えると、部材に必要な面積度が容易には得られず、よっ
て摺動特性が悪化しまた被削性も悪化するからである。

アルミナ繊維、アルミナ−シリカ系繊維は知４Ｉ維が好
ましい。ここで短繊維とは一般に繊維長さが０．１〜数
十ミリメー１−ルの繊維を意味する。

なおアルミナ−シリカ系繊維中には種々の大きさの非繊
維粒子（ショット）が含まれることがあるが、この非繊
維粒子（ショット）がアルミデーシリカ系繊維で占る割
合は、重量％で１７％以下が好ましい。この非繊維粒子
はｌ−Ｉ　Ｖ　５００以上とかなり硬めであるからであ
る。特に直径１５０μ以上の非繊維粒子は７％以下が好
ましい。

補強繊維の体積率は５〜１５％であることが好ましい。

その主たる理由は５％未満であると補強１１帷が少なす
ぎて熱膨張抑制効果が少なく、また１５％を越えると繊
維集合体中の繊維が粒子に近い形状となり、熱膨張抑制
効果が飽和され、又被削性が著しく悪化するからである
。ここで体積率とは、ＭＡｒＩｔ１強化金属複合材料全
体を１００体積％としたときに、補強ｗＡ維が占る割合
を意味する。

補強繊維は、熱膨脹率を抑制する方向に平行な面で２次
元ランダムの状態に配設されていることが好ましい。ま
た、その面における面内配向率は高い方が好ましく、例
えば６５％以上であることが好ましい。６５％以上とし
た主な理由は、６５％未満であると熱膨張を抑制する効
果が充分に発揮できないからである。ここで面内配向率
とは、熱膨張を抑制する方向に平行な面にそって補強繊
維が配向されている度合を示すしのであって、補強ｍ絹
にて強化された部分におｌＪる任意の面を横切る補強繊
維の楕円断面の短径に対ηる長径の比が３以上である繊
維の数を、その面を横切る繊維の総数にて除算し、その
値を１００倍したものである。即ち、面内配向率− 創１７遍径の比が３以にのｉ強繊　数 ある面を横切る補強繊維数 Ｘ１００（％）である。

なおアルミナ繊維、アルミｔ−シリカ系繊維を２次元ラ
ンダムに配向するにあたっては、従来と同様な方法を用
いることができる。例えば該繊維を水やアルコールなど
の液体に分散させて、その液体を真空成形法で減圧して
吸引することにより形成することができる。又、型内に
収納した繊維をパンチで押圧することにより一方向から
加圧する加圧法を用いることができる。

マトリックスは過共晶のアルミニウム−シリコン系合金
であり、硬質粒子である初晶シリコンに富む。過共晶の
アルミニウム−シリコン系合金としたのは、初晶シリコ
ンの吊を増すためである。

なお、アルミニウム−シリコン系平衡状態図では、共晶
組成は１１．６％Ｓｔ　どなっているが、シリコンは適
冷の傾向が強いため、実際の共晶点はシリコン側に移動
し、約１４％Ｓｉ程度である。従って本発明で用いるア
ルミニウム−シリコン系合金は一般に重量％でシリコン
を１５〜３０％程度含有するものを用いることが好まし
い。例えばシリコンを１７％含む△３９０合金を用いる
ことができる。ここでＡ３９０合金の組成は△１−１６
〜１８％Ｓｉである。更にはＡ３９０合金よりもマグネ
シウムを多くすることも好ましい。例えばマトリックス
中のマグネシウムの量を重量％で０゜５〜０．８％どす
ることができる。マグネシウムを多くする主な理由は、
アルミナ−シリカ系繊維、アルミナ繊維とマグネシウム
とは反応しやずく、マトリックス中のマグネシウム量を
減少させてしまうことがあり、そのためマグネシウム量
を予め補うためである。

硬質粒子である初晶シリコンの粒径は、平均粒径で５０
μ以下であることが好ましく、より好ましくは４０μ以
下がよい。初晶シリコンの最大粒径は８０μ以下が好ま
しい。初晶シリコンの粒径を前記の値にするのは、初晶
シリコンの粒径が大きいとこれにクラックが入りやすい
からである。

初晶シリコンにクラックが入ると、初晶シリコンが割れ
いすく、割れた初晶シリコンが摺動向に噛み込み摺動に
悪影響を与える。初晶シリコンの粒径が大きいと、大粒
径の初晶シリコンで補強繊維が囲まれやすく、そのため
初晶シリコンと補強繊維との剛性差や熱膨張差等により
クラックが生じやすい。故に初晶シリコンにクラックが
発生することを抑えるには、該初晶シリコンの粒径をで
きるだ番プ小さくすることが好ましい。

このように初晶シリコンの粒径を小ざくするにあたって
は、マトリックスとなるアルミニウム−シリコン系合金
の溶湯を、補強繊維を所定の形状に成形した繊維集合体
に含浸接触させる製造方法を採ることが好ましい。溶湯
が繊維に接触して冷却されるため、初晶シリコンの粗大
化を抑制することができるからである。」−記したよう
に溶湯を繊維間に含浸させる方法としては従来より用い
られている溶湯鍛造法、高圧鋳造法、溶湯浸透法などを
採ることができる。この場合初晶シリコンの粒径は、一
般に溶湯の冷ｆｉｔ］速度によって影響を受【プるので
、溶湯の温度、補強繊維の予熱渇邸、溶湯加圧力などに
よって調整することができる。例えば、補強繊維の予熱
温度を４００℃とした場合には、初晶シリコンの平均粒
径は２７１μ程度とづ。

ることができる。

なお゛溶湯鍛造法や高圧鋳造法を用いる場合においては
、溶湯が１平方センチメートル当り２００〜１０００ｋ
ｇの圧力にて加圧されて４１１Ｍ間に浸透せしめられる
ので、繊維集合体は、溶湯により受ける圧縮力に耐え（
ｑる強度を有していることが好ましい。故に繊維集合体
は、圧縮強度が１平方センチメートル当り０．２ｋｏ以
上、より好ましくは１平方レンチメートル当り０．５ｋ
ｑ以上であることが好ましい。このにうに繊維集合体の
圧縮強度を向上さけるにあたっては、高温の溶湯に触れ
てもその結合力を失うことの少ない無機質バインダによ
って補強繊維を結合づることが好ましい。この無機質バ
インダどしては乾燥により同化するコロイタルシリ力、
コロイタルアルミナ、水ガラス、セメン１−１燐酸アル
ミナ溶液などを用いることができる。これらを用いる場
合には無機質バインダ中に補強繊維を分散させその混合
液を撹拌し、その）捏合液中の補強繊維から真空成形法
などににっで繊維の集合体を形成し、更にそれを乾燥ま
たは焼成することにより繊維集合体を形成する。

［発明の効果］ 本発明の繊維強化金属複合材料によれば、耐摩耗性、耐
熱性、耐焼イζｊ性に優れるといっｌ、：特開昭５８−
９３８３７号公報に係る繊維強化金属複合材料の長所を
残しつつ、従来のアルミニウム合金、初晶シリコンが含
まれていない特開昭５８−９３８３７号公報の複合材料
に比べて熱膨脹率を低くすることができる。

［試験例］ （１）補強繊維の径の大小差による摩耗量変化を見るた
めに以下の試験を行なった。即らアルミナ繊維を長さ１
．５〜３ミリメートルにヂョップし、これを無機バイン
ダたるコロイダルシリカ中に分散させ、吸引成形法によ
りかざ密度０．２ｏ／ｃＣ繊維集合体を形成した。ここ
で用いたアルミブー繊組の直径は３μ、１２μ、２０μ
の３種類とした。従って補強繊維の直径が３　ｔｔの繊
維集合体、補強繊維の１２μの繊維集合体、補強繊維の
直径が２０μの繊維集合体の３種類を形成した。そして
溶湯鍛造法により各繊維集合体に溶湯を浸透接触させ、
これににり繊維強化金属複合材料粗材を形成しｌｃｏな
お溶湯の組成は、アルミニウムー１７％シリコン−４％
銅−０，８％マグネシウムとし溶湯温度は７９０”Ｃ繊
維集合体の予熱温度は６００℃、加圧力は１平力センチ
メー１ヘル当り１０００ｋｇとし、凝固までこれを保持
した。このように形成した繊維強化金属複合材料の初晶
シリコンの平均粒径は３２〜４０μ程度であった。前記
したにうに形成したｕＡ組強化金属複合材料から、６．
３５ｘ１０．１６ｘ１５．７ミリメー１−ルの試験片を
形成して、この試験片について１．ＦＷ−１摩擦摩耗試
験を行なった。この摩擦摩耗試験の試験条件は次のよう
にして行なった。即ち相手部材は軸受鋼５ＵＪ−２から
作製されており、荷重は６０ｋｑ、試験時間は１時間、
回転速度は１６Ｑｒｐｍであって、潤滑油はキ１７スル
モータオイル５Ｗ−３０であり、この潤滑油を供給しつ
つ試験を行なった。試験結果を第１図に示す。第１図か
ら明らかなようにアルミナ繊維の直径が１０μを越える
場合には試験片自身の摩耗はもとより、相手材の摩耗が
大ぎく増加する。このことから摩耗量を少なくするため
には繊維の直径は１０μ以下が望ましいことがわかる。

（２）次に繊維強化金属複合＋Ａ利の繊維体積率が熱膨
張抑制効果に与える影響を調べるために１１ｉｔＩｔ１
体積率がそれぞれ２．５．７．１０．１５．２０、＝　
　１３　− ２５％の繊維強化金属複合材料の試験片を形成【ノだ。

この場合の繊維集合体は前述同様の■稈にて形成した。

なお繊維体積率が小ざい場合には繊維集合体は真空成形
法にて形成し、繊維体積率が大きい場合には繊維集合体
は加圧成形法により形成した。繊維集合体に含浸させる
溶湯の組成はアルミニウムー１７％シリコン−４％銅−
０，８％マグネシウムで、溶湯温度は７９０℃、繊維集
合体の予熱温度は６００℃である。そしてかかる試験片
の熱膨脹率を測定した。なお熱膨脹率は、測定装置とし
てデコトロニツク■型（米国シータ−社製）を用い、５
ｉＯ２（シリカ）を標準試料として昇温速度１℃／分に
て４０℃〜２００℃の範囲で測定した。その測定結果を
第２図に示す。第２図から明らかなＪ：うに繊維体積率
が２％の場合にはほとんど熱膨張抑制効果はない。しか
し２％〜１５％の間では熱膨張抑制効果が大ぎい。更に
繊維体積率が１５％を越えると熱膨張抑制効果が飽和す
る。従って繊維体積率【４５〜１５％程度がよいことが
わかる。なお前記した試験片の金属溶湯の組成とほぼ同
一の組成をもつアルミニウム−１７％シリコン系合金で
は、その熱膨脹率は１８×１０−６／’Ｃである。これ
は、第２図において体積率が０％のときの数値ｆａｒ　
＋られかる。一方ＡＣ８△を繊維強化した特開昭５８−
９３８３７９公報の繊維強化金属複合材料では、ＩＮＮ
鉢体積率変化させた場合の熱膨脹率は、第２図に２点鎖
線で示すようである。従って本発明の繊維強化金属複合
材料の熱膨脹率は、シリコンを１７％含有する前記アル
ミニウム合金よりも、特開昭５８−９３８３７号公報の
前記繊維強化金属複合ＩＪ　ｌｉｔ　Ｊ：りも低いこと
がわかる。これは初晶シリコンと補強繊維との相豆作用
によるものと考えられる。

（３）繊維の配向率が熱膨張抑制にどのような影響を与
えるか調べた。即ち繊維強化金属複合材料中の綴紐体積
率を７％に設定し、＄Ｊ］Ｉｆｌの艮ざを変化さぜるこ
とによって面内配向率を種々変化させた。具体的には繊
維の長さを０．１ミリメートル、０．８ミリメートル、
１ミリメ−１〜ル、１．５ミリメートルとしこれにより
面内配向率を５２％、６４％、７２％、８５％どした試
験片を形成した。

なお溶湯はＡＩ　−１７Ｓｉ　−４ＣＩ−０，５ＭＯを
用い、溶湯鍛造法は前述と同じ条件で加圧力１０００　
ｋ（１／ｃｍ２．　繊維集合体の予熱湿度は６００°Ｃ
１溶湯の温度は７９０℃で行なった。イして配向力１り
の熱膨脹率を測定した。熱膨脹率の測定は前記した方法
と同じである。その結果を第３図に示す。第３図から明
らかなように面内配向率が６５％を越えると熱膨脹率抑
制効果が急激に大きくなる。従って熱膨張を抑制するに
は、面内配向率を６５％１メ」二にすることが好ましい
ことがわかる。

（４）続いて初晶シリコンの粒径を変化させた場合につ
き述べる。この場合には過共晶アルミニウム−シリコン
系合金として、アルミニウムー１８％シリコン−４％銅
−０．５％マグネシウム合金を用い、溶湯鍛造の際の鋳
造条件例えば補強繊維の予熱温度、溶湯温度といった要
因を変化させることにより溶湯の冷却速度を変え初晶シ
リコンの粒径を変化させた。この試験片をＡ〜Ｄどする
。

第１表にその鋳造条件と初晶シリコンの粒径を示す。こ
れらの試験片Ａ〜Ｄの顕微鏡組織写真（×１００）を第
４図〜第７図に示す。即ち第４図は試験片Ａを、第５図
は試験片Ｂを、第６図は試験片Ｃを、第７図は試験片り
をそれぞれ示づ。第４図〜第７図に示す顕微鏡組織にお
いて、灰色の大きな粒状部が初晶シリコンであり、黒色
の円形及び長円形の部分が繊維である。これら試験片Ａ
〜Ｄについて、高血圧の摺動試験を行なった。この摺動
試験では、上記試験片Ａ〜Ｄから、６．３５Ｘ１０．１
６Ｘ１５．７ミリメードルのブロックを形成し、軸受鋼
（Ｓ　ＬＪ　Ｊ−２）からなるリング（外径３５ミリメ
ートル）を１５０ｋｑの荷重にて該ブロックに押し付Ｃ
ノ、その状態でリングを１６Ｏｒｐｍで１時間回転させ
ることにより摩耗特性を調べた。この場合潤滑油として
キャスルモータオイル５ｗ−３０を供給しつつ行なった
。その摩耗特性の試験結果を第８図に示す。第８図から
明らかなように初晶シリコンの粒径が６３μの試験片り
に過大摩耗が発生した。更には試験片りの相手材にも過
大摩耗が発生した。一方、試験片Ａ〜Ｃは摩耗量は少な
かった。従って第８図から明らかなように、摩耗量を少
なくするに当っては、初晶シリコンの粒径を６０μ程度
以下に抑えることが好ましいことがわかる。更に摺動試
験後の各ブロックについて初晶シリコンの割れを調べた
。

この場合初晶シリコンの粒径が８０μをこえるものにつ
いては初晶シリコン全部にクラックが生じていた。また
初晶シリコンの粒径が５０〜８０μのものについては約
７０％の初晶シリコンにクラックが生じていた。初晶シ
リコンの粒径が大きい場合に該初晶シリコンにクラック
が入りやすい理由は、初晶シリコンで補強繊組が囲まれ
やすく、イのため両者の剛性差および熱膨＃ｉ差により
初晶シリコンにクラックが生じるためと考えられる。

［実施例１コ 第９図に示す実施例１は、１勺）−１ンデイシヨナ−出
回転式］ンブレツ１フのベーンに本発明の繊維強化金属
複合材料を適用した場合である。

本例では平均直径３μ、艮ざ１．０〜２．５ｍｍのアル
ミナ−シリカ糸綴Ｍ（商品名カオウール、イソライ］へ
パブコック耐火株式会社製）よりその非ｍ紺粒子を取り
除ぎ、該アルミナ−シリカ系繊維と無機バインダとして
の水溶性シリカゾルとを混合した。その後真空成形法に
より４０Ｘ７０Ｘ１０ミリメー１〜ルの板状の繊維集合
体を成形した。

この繊維集合体のかき密度は０．１８ｏ／ｃｃで、繊維
体積率は７％である。この繊Ｈ集合体の繊維配向け、熱
膨張を抑制御る方向に平行な面、即ち、／１．　ＯＸ　
７０ミリメ−１ヘルの面内において２次元ランダムであ
り、その面内配向率は８５％である。

次にこの繊維集合体を電気炉中で６００℃に予備加熱し
、第１０図に示す主型１００と上型１０１とで構成され
る成形型１０２のギＹ・ビテイ１０２ａの中に該繊維集
合体１０３を収納し、素早く過共晶のアルミニウム−シ
リコン系合金の金属溶湯１０４を注入した。この金属溶
湯の組成は、アルミニウムー１７％シリコン−４％銅−
０，８％マグネシウムであり、その溶湯副１ま７９０℃
であった。そして成形型１０２の上型１０１により１平
方センチメ−１ヘル当り１０００ｋｇの圧力を加え凝固
までその圧力を保持した。この溶湯は通常用いられるＡ
３９０合金にりもマグネシウム間が多い。その主たる理
由は、アルミナ−シリカ系繊維とマグネシウムとは反応
しやすく、そのため後工程の熱処理の段階で７１〜リツ
クス中に含まれるマグネシウムが減少するからこれを補
うためである。前記したように製造した繊維強化金属複
合材料を熱処理しその！所定の形状に機械加工して第９
図に示Ｊようなベーン３ａ　、３ｂとした。なお熱処理
はＴ６処理とした。ベーン３ａ、３＋１の熱膨脹率は１
６ｘｌＯ−６／℃であり、従来より用いられでいるＡ３
９０合金の熱膨脹率（１８Ｘ１０−６／’Ｃ）よりも低
い。

なお第１図に示す本例のコンプレッサについて更に説明
を加える。このコンプレッサは、スルーベーン型冷媒コ
ンプレッサで、円形の鋳鉄製本体１内には円形の鋳鉄製
ロータ２が回転可能に設置される。本体１とロータ２と
の間には断面積が連続的に変化する圧縮室３が形成され
、該圧縮室３の容積が増加する部分に対応する本体１０
部分には、図示しないエバポレータ側より冷媒を吸入す
る吸入孔１１が開口している。また圧縮室３の容積が最
も減少した部分に対応する本体１の部分には、冷媒を吐
出する吐出孔１２が形成されている。

ロータ２には案内溝２１．２２が直径方向に貫通しかつ
互いに直交するように形成され、該案内溝２１．２２の
それぞれにはベーン３ａ、３ｂが摺動自在に挿入されて
いる。従ってライナ一部１３は、このベーン３ａ１３ｂ
の両端が常に摺動でき゛るよう特殊なプロフィールとな
っている。またベーン３ａ、３ｂは圧縮室３の両側壁を
なすライナ＝　　２１　　＝ 一すイド部１４の隙間とほぼ同じ幅に形成されている。

尚このスルーベーンはＩメ下のようにして製造されてい
る。ここで該コンプレッサが作動するとベーン３ａ、３
ｂとライナ一部１３との摺動摩擦及び気体の断熱圧縮な
どにＪ：つて該ベーン３ａ、３ｂは発熱する。このとき
本実施例ではベーン３ａ、３ｂは上記したような繊維強
化金属複合材料で形成されているので、熱膨脹率を１６
Ｘ１０−６７℃と小さくすることができる。故にベーン
３ａ、３ｂとライナ一部１３およびライナーサイド部１
４とのクリアランスを、従来のベーンに比べて小さくす
ることができ、従って設計寸法でのクリアランスを従来
よりも詰めることができる。本例のベーンを用いた場合
にはコンプレツリーの体積効率が８１〜８３％程度とな
り、従来の体積効率７９〜８１％に比べて３％程度改善
することができた。

また上記したように形成したベーン３ａ　、　３ｂを相
込んだコンプレッサについて耐久試験を行なった。この
耐久試験は、連続耐久試験、液圧縮試験、カス不足試験
を行なった、１ここで連続耐久試験は、１００時間：］
ンブレツサを連続的に回転させることにＪ：り行なった
。また液圧縮試験は、冷媒を液状にして衝撃的に荷重を
加えることにより行なった。またガス不足試験は、冷媒
の量をへらして行なった。試験結果は上記した試験全て
良好であった。

なお第１１図に示づような可動翼ベーンコンブレッザの
ベーンとしても使用できる。即ち第１１図に示づ一ニｌ
ンブレツサでは、［１−夕２０には放射状に有底の溝２
３．２４．２５．２６が形成され、それぞれの渦２３〜
２６にベーン３ｃ　、　３ｄ　、３ｅ、３ｆが摺動可能
に挿通されている。なお各ベーン３Ｃ〜３ｆの底面と１
Ｍ２３〜２６の底面との間には空間４．１．４２．４３
．４４が形成されこの空間には、作動時に流体通路３の
圧縮液体が導入される様になっており、この圧縮液体に
よる圧力でベーン３Ｃ〜３ｆの先端をライナ一部１３に
押しイ」（〕る。

［実施例２］ −２３一 実施例１の場合と同様に径３μ、長さ１．５ミリメート
ルのアルミナ［ｔ（ＩＣｒ社製リーフイール）を用い、
かさ密度０．５Ｑ／ＣＯ，繊維体積率１１．３毬の繊維
集合体を形成し、この繊維集合体に溶湯金属を溶湯鍛造
して複合化し、これによりコンプレッサ用ベーン粗材と
した。なお金属溶湯の組成はアルミニウムー１８％シリ
コン−２％銅−１％マグネシウムー１．５％ニッケル合
金である。そして溶湯温度は８００℃、繊維集合体の予
熱温度は６００℃どした。前記したように製造した繊維
強化金属複合材料の試験片のベーン粗Ｈの熱膨脹率は１
５．２ｘ１０−６／’Ｃであった。

そして上記したベーン粗材を熱処理後機械加工してベー
ンとし、このベーンを実施例１の場合と同様のコンプレ
ッサに組込んだ。この場合においてもコンプレッサの体
積効率は５％向上した。また前記したような連続耐久試
験、液圧縮試験、ガス不足試験においても良好な結果が
得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は補強繊維の径と摩耗間との関係を示すグラフで
ある。第２図は繊維体積率と熱膨脹率との関係を示すグ
ラフである。第３図は面内配向率と熱膨脹率との関係を
示すグラフである。第４図、第５図、第６図、第７図は
それぞれ、初晶シリコンの粒径を変化ざぜた場合のＩｌ
維強化金属複合材盈圏翅私の 利６賞微鏡写真（Ｘ１００）である。第８図は初晶シリ
コンの粒径と摩耗量との関係を示すグラフである。第９
図はスルーベーン型コンプレッサの主要部の断面を示す
断面図である。第１０図はベーンを形成する工程を示す
概略断面図である。第１１図は可動翼ベーンコンプレッ
サの主要部の断面図を示す。 図中、１はコンプレッサ本体、３ａ、３ｂはベーン、３
ｃ、３ｄ、３’ｅ、３ｒはベーンをそれぞれ示す。 特許出願人　　　トヨタ自動車株式会社代理人　　　　
弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　藤谷　修 同　　　　　弁理士　丸山明夫 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）マトリックスが金属で、該マトリックス中に補強
   繊維が埋設された繊維強化金属複合材料において、 該補強繊維は、平均直径１０μ以下のアルミナ繊維、ア
   ルミナ−シリカ系繊維の少なくとも１種から形成され、
   該マトリックスは、初晶シリコンが分散した過共晶のア
   ルミニウム−シリコン系合金であることを特徴とする繊
   維強化金属複合材料。
2. （２）補強繊維は、熱膨脹率を抑制する方向に平行な面
   で２次元ランダムの状態に配設されており、その面にお
   ける面内配向率は６５％以上である特許請求の範囲第１
   項記載の繊維強化金属複合材料。
3. （３）補強繊維の体積率は、５〜１５％である特許請求
   の範囲第１項記載の繊維強化金属複合材料。
4. （４）初晶シリコンの平均粒径は５０μ以下である特許
   請求の範囲第１項記載の繊維強化金属複合材料。
5. （５）マトリックスは、重量％でシリコン１３〜３０％
   を含む特許請求の範囲第１項記載の繊維強化金属複合材
   料。
6. （６）コンプレッサのベーンに用いられる特許請求の範
   囲第１項記載の繊維強化金属複合材料。