JPS6119755A - 繊維強化金属複合部材 - Google Patents
繊維強化金属複合部材Info
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- JPS6119755A JPS6119755A JP13944084A JP13944084A JPS6119755A JP S6119755 A JPS6119755 A JP S6119755A JP 13944084 A JP13944084 A JP 13944084A JP 13944084 A JP13944084 A JP 13944084A JP S6119755 A JPS6119755 A JP S6119755A
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- Japan
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- fiber
- metal composite
- composite member
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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。
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
本発明は強化繊維にて複合強化された金属よりなる繊雑
強化金属複合部材に係る。
強化金属複合部材に係る。
従来の技術
自動車や航空機に於ては、それらの高性能化を図る目的
でそれらの構成部材を軽量化する各種の試みがなされて
いる。かかる構成部材の軽量化を達成する一つの手段と
して、それらの部材をアルミニウム合金の如き軽合金材
料にて構成することが考えられるが、これらの軽合金材
料のみよりなる部材に於ては十分な強度、耐摩耗性など
を得ることは困難である。そこでアルミナ繊維などを強
化繊維としアルミニウム合金などをマトリックスとする
複合材料にて各種の部材を構成する試みがなされている
。
でそれらの構成部材を軽量化する各種の試みがなされて
いる。かかる構成部材の軽量化を達成する一つの手段と
して、それらの部材をアルミニウム合金の如き軽合金材
料にて構成することが考えられるが、これらの軽合金材
料のみよりなる部材に於ては十分な強度、耐摩耗性など
を得ることは困難である。そこでアルミナ繊維などを強
化繊維としアルミニウム合金などをマトリックスとする
複合材料にて各種の部材を構成する試みがなされている
。
発明が解決しようとする問題点
しかし、例えば内燃機関用ピストンビンの如く、繰返し
応力を受けることから全体としての強度及び剛性に優れ
ていることが必要とされ且表面の一部にて他の部材と相
対摺動することから該表面の耐摩耗性に優れていること
が必要とされる部材を繊維強化金属複合材料にて構成す
る場合には、アルミナ繊維の如き強化繊維がマトリック
スとしてのアルミニウム合金などに比して遥かに硬いた
め、部材の強度、剛性、耐摩耗性を向上させるべく強化
繊維の体積率を高くすると、該部材に当接して相対的に
摺動する他の部材の摩耗量が増大するという問題があり
、逆に他の部材の摩耗量を低減すべ（強化繊維の体積率
を低減すると、当該部材の強度や剛性が低下してしまう
という問題がある。
応力を受けることから全体としての強度及び剛性に優れ
ていることが必要とされ且表面の一部にて他の部材と相
対摺動することから該表面の耐摩耗性に優れていること
が必要とされる部材を繊維強化金属複合材料にて構成す
る場合には、アルミナ繊維の如き強化繊維がマトリック
スとしてのアルミニウム合金などに比して遥かに硬いた
め、部材の強度、剛性、耐摩耗性を向上させるべく強化
繊維の体積率を高くすると、該部材に当接して相対的に
摺動する他の部材の摩耗量が増大するという問題があり
、逆に他の部材の摩耗量を低減すべ（強化繊維の体積率
を低減すると、当該部材の強度や剛性が低下してしまう
という問題がある。
本発明は、全体として強度や剛性に優れていることが必
要とされしかも摺動面に於ける摩擦摩耗特性が優れてい
ることが必要とされる部材を繊維強化金属複合材料にて
構成する場合に於ける上述の如き問題に鑑み、部材全体
としての強度及び剛性に優れ、しかも摺動面に於ける摩
擦摩耗特性にも優れた繊雑強化金属複合部材を提供する
ことを目的としている。
要とされしかも摺動面に於ける摩擦摩耗特性が優れてい
ることが必要とされる部材を繊維強化金属複合材料にて
構成する場合に於ける上述の如き問題に鑑み、部材全体
としての強度及び剛性に優れ、しかも摺動面に於ける摩
擦摩耗特性にも優れた繊雑強化金属複合部材を提供する
ことを目的としている。
問題点を解決するための手段
上述の如き目的は、本発明によれば、強化繊維にて複合
強化された金属よりなる繊雑強化金属複合部材にして、
少なくとも一部の表面部に於ける前記強化繊維の体積率
が２〜１５％であり、他の領域に於ける前記強化繊維の
体積率が１５％以上である繊雑強化金属複合部材によっ
て達成される。
強化された金属よりなる繊雑強化金属複合部材にして、
少なくとも一部の表面部に於ける前記強化繊維の体積率
が２〜１５％であり、他の領域に於ける前記強化繊維の
体積率が１５％以上である繊雑強化金属複合部材によっ
て達成される。
発明の作用及び効果
本発明によれば、少なくとも一部・の表面部に於ける強
化繊維の体積率が′２〜１５％とされることにより、該
表面部の表面に於ける耐摩耗性を確保しつつ、該表面と
当接しつつ相対摺動する他の部材の摩耗量を低減するこ
とができ、また他の領域に於・ける強化繊維の体積率が
１５％以上とされることにより、繊雑強化金属複合部材
全体としての強度や剛性が確保され、これにより部材全
体としての強度や剛性に優れしかも摺動面に於ける摩擦
摩耗特性に優れた繊雑強化金属複合部材を得ることがで
きる。
化繊維の体積率が′２〜１５％とされることにより、該
表面部の表面に於ける耐摩耗性を確保しつつ、該表面と
当接しつつ相対摺動する他の部材の摩耗量を低減するこ
とができ、また他の領域に於・ける強化繊維の体積率が
１５％以上とされることにより、繊雑強化金属複合部材
全体としての強度や剛性が確保され、これにより部材全
体としての強度や剛性に優れしかも摺動面に於ける摩擦
摩耗特性に優れた繊雑強化金属複合部材を得ることがで
きる。
また本発明によれば、部材の表面部の一部に於ける強化
繊維の体積率が低減されるので、研削等による繊雑強化
金属複合部材の仕上げ加工を容易に且平滑な表面となる
よう実施することができ、またその場合加工工具の摩耗
量を従来に比して低減することができる。
繊維の体積率が低減されるので、研削等による繊雑強化
金属複合部材の仕上げ加工を容易に且平滑な表面となる
よう実施することができ、またその場合加工工具の摩耗
量を従来に比して低減することができる。
本願発明者が行った実験的研究の結果によれば、後に詳
細に説明する如く、強化繊維がアルミナ繊維、アルミナ
ルシリカ繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、炭素
繊維（繊維に゛はボイス力が含まれる）であり、マトリ
ックス金属がアルミニウム、マグネシウム、銅、及びこ
れらを主成分とする合金である場合には、強化繊維及び
マトリックス金属の種類に拘らず、部材全体としての強
度及び剛性を確保しつつ摺動向に於ける摩擦摩耗特性を
改善するためには、摺動向を郭定する表面部に於（）る
強化繊維の体積率が２〜１５％、好ましくは２ ＝ ’
Ｉ ０％とされる必要があり、前記表面部以外の領域に
於ける強化繊維の体積率が１５％以−Ｌ１好ましくは４
０〜６０％とされる必要がある。即ち、表面部の強化繊
維の体積率が２％未満の場合には、部材自身の耐摩耗性
が不十分であり、１５％以上の場合には相手部材の摩耗
量が増大する。
細に説明する如く、強化繊維がアルミナ繊維、アルミナ
ルシリカ繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、炭素
繊維（繊維に゛はボイス力が含まれる）であり、マトリ
ックス金属がアルミニウム、マグネシウム、銅、及びこ
れらを主成分とする合金である場合には、強化繊維及び
マトリックス金属の種類に拘らず、部材全体としての強
度及び剛性を確保しつつ摺動向に於ける摩擦摩耗特性を
改善するためには、摺動向を郭定する表面部に於（）る
強化繊維の体積率が２〜１５％、好ましくは２ ＝ ’
Ｉ ０％とされる必要があり、前記表面部以外の領域に
於ける強化繊維の体積率が１５％以−Ｌ１好ましくは４
０〜６０％とされる必要がある。即ち、表面部の強化繊
維の体積率が２％未満の場合には、部材自身の耐摩耗性
が不十分であり、１５％以上の場合には相手部材の摩耗
量が増大する。
また表面部以外の領域の強化繊維の体積率は必要とされ
る強度及び剛性などに応じて変化されてよいが、鋼と同
等の強度及び剛性を確保するためには強化繊維の体積率
が４０％以上とされる必要がある。尚繊維成形体の形成
及びＩｌ維強化金属複合部材の製造を容易に行うために
は、前記表面部以外の領域に於ける強花繊維の体積率が
６０％以下とされることが好ましい。
る強度及び剛性などに応じて変化されてよいが、鋼と同
等の強度及び剛性を確保するためには強化繊維の体積率
が４０％以上とされる必要がある。尚繊維成形体の形成
及びＩｌ維強化金属複合部材の製造を容易に行うために
は、前記表面部以外の領域に於ける強花繊維の体積率が
６０％以下とされることが好ましい。
また表面部の表面よりの深さは、摩耗によりその深さが
減小すること及び深さが大きく設定されればそれに対応
して部材の強度や剛性が低下することを考膚し、０．１
〜１１１１ｍとされることが好ましい。
減小すること及び深さが大きく設定されればそれに対応
して部材の強度や剛性が低下することを考膚し、０．１
〜１１１１ｍとされることが好ましい。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
匣２
平均＃！雑径３．０μ、平均１Ｍ紺長３ｍ１Ｉｌのアル
ミナ＄１１［（９５ｗｔ％Ａｌ ｔ ＯＧ 、５ｗｔ％
５ｉＣｈ 、αアルミナ含有率３ｏｗｔ％）が無作為に
配向された１ｉＡｒ４成形体を強化材とし、アルミニウ
ム合金ＬＪ Ｉｓ規格ＡＣ８Ａ＞をマトリックスとする
複合材利を製造し、該複合材料より大きさが１６×６Ｘ
１０１１１Ｂであり、第３図に示されている如くその一
つの面（１６ｘ １０ｎｌｌ）を試験面１とする摩擦摩
耗試゛験用のブロック試験片２を形成した。この場合第
３図に示されている如く、試験面１より深さ０，５１Ｉ
Ｉｍの領域のアルミナ繊維の体積率を１％、２％、５％
、１０％、１５％、２０％、３０％、５０％とし、他の
領域４のアルミナ繊維の体積率を５０％とした８種類の
ブロック試験片Ａ＋〜Ａ８を形成した。
ミナ＄１１［（９５ｗｔ％Ａｌ ｔ ＯＧ 、５ｗｔ％
５ｉＣｈ 、αアルミナ含有率３ｏｗｔ％）が無作為に
配向された１ｉＡｒ４成形体を強化材とし、アルミニウ
ム合金ＬＪ Ｉｓ規格ＡＣ８Ａ＞をマトリックスとする
複合材利を製造し、該複合材料より大きさが１６×６Ｘ
１０１１１Ｂであり、第３図に示されている如くその一
つの面（１６ｘ １０ｎｌｌ）を試験面１とする摩擦摩
耗試゛験用のブロック試験片２を形成した。この場合第
３図に示されている如く、試験面１より深さ０，５１Ｉ
Ｉｍの領域のアルミナ繊維の体積率を１％、２％、５％
、１０％、１５％、２０％、３０％、５０％とし、他の
領域４のアルミナ繊維の体積率を５０％とした８種類の
ブロック試験片Ａ＋〜Ａ８を形成した。
次いでこれらの試験片を順次ＬＦＷ摩擦摩耗試験機にセ
ットし、相手部材である外径３５＋ｕ＋、内径３０１Ｉ
ＩＩｌ１１幅１０ＩｎＩＲの鋼（ＪＩＳ規格５ＵＪ２）
製の円筒試験片の外周面と接触させ、それらの試験片の
接触部に常温の潤滑油（キャッスルモータオイル５Ｗ−
３０＞を供給しつつ、押圧力１２０ｋＵ、回転数１６
Ｏｒｐｍにて１時間円筒試験片を回転させる摩耗試験を
行った。この摩耗試験の結果を第２図に示す。尚第２図
に於て、上半分はブロック試験片の摩耗量（摩耗痕深さ
μ）を表わしており、下半分は相手部材である円筒試験
片の摩耗量（摩耗域ｆｉｔｕ）を表わしており、ＡＩ〜
八〇へ前述のＡ１〜八８に対応している。
ットし、相手部材である外径３５＋ｕ＋、内径３０１Ｉ
ＩＩｌ１１幅１０ＩｎＩＲの鋼（ＪＩＳ規格５ＵＪ２）
製の円筒試験片の外周面と接触させ、それらの試験片の
接触部に常温の潤滑油（キャッスルモータオイル５Ｗ−
３０＞を供給しつつ、押圧力１２０ｋＵ、回転数１６
Ｏｒｐｍにて１時間円筒試験片を回転させる摩耗試験を
行った。この摩耗試験の結果を第２図に示す。尚第２図
に於て、上半分はブロック試験片の摩耗量（摩耗痕深さ
μ）を表わしており、下半分は相手部材である円筒試験
片の摩耗量（摩耗域ｆｉｔｕ）を表わしており、ＡＩ〜
八〇へ前述のＡ１〜八８に対応している。
第２図より、全体のアルミナ繊維の体積率が５０％であ
るブロック試験片へ８については、相手部材である円筒
試験片の摩耗量が非常に大きいのに対し、試験面の表面
部のアルミナ繊維の体積率が低減されたブロック試験片
ＡＩ−ＡＴに於ては、何れもブロック試験片Ａｓの場合
に比して円筒試験片の摩耗量が小さく、特に表面部のア
ルミナ繊維の体積率が１５％以下であるブロック試験片
ＡＩ−Ａ！１に於ては円筒試験片の摩耗量が非常に小さ
いことが解る。またブロック試験片自身の摩耗量につい
ては、ブロック試験片Ａ２〜Ａｓの摩耗量はブロック試
験片ＡＩの摩耗量よりも遥かに少なく、またアルミナ繊
維の体積率が増大するにつれて摩耗量が僅かに減少して
いることが解る。従って複合材料の摩擦摩耗特性を向上
させるためには、即ち複合材料自身の耐摩耗性を向上さ
ぜ且相手部材の摩耗量を抑制するためには、表面部のア
ルミナ繊維の体積率は２〜１５％、特に２〜１０％であ
ることが好ましいことが解る。
るブロック試験片へ８については、相手部材である円筒
試験片の摩耗量が非常に大きいのに対し、試験面の表面
部のアルミナ繊維の体積率が低減されたブロック試験片
ＡＩ−ＡＴに於ては、何れもブロック試験片Ａｓの場合
に比して円筒試験片の摩耗量が小さく、特に表面部のア
ルミナ繊維の体積率が１５％以下であるブロック試験片
ＡＩ−Ａ！１に於ては円筒試験片の摩耗量が非常に小さ
いことが解る。またブロック試験片自身の摩耗量につい
ては、ブロック試験片Ａ２〜Ａｓの摩耗量はブロック試
験片ＡＩの摩耗量よりも遥かに少なく、またアルミナ繊
維の体積率が増大するにつれて摩耗量が僅かに減少して
いることが解る。従って複合材料の摩擦摩耗特性を向上
させるためには、即ち複合材料自身の耐摩耗性を向上さ
ぜ且相手部材の摩耗量を抑制するためには、表面部のア
ルミナ繊維の体積率は２〜１５％、特に２〜１０％であ
ることが好ましいことが解る。
また強化繊維として繊維径が２．８μであり繊維長が３
１であるアルミナ−シリカ繊Ｍ（５５ｗｔ％Ａ Ｉ ｐ
Ｏｓ 、４５ｗｔ％Ｓ ｉ Ｏ２） カ使用すレタ点
を除き上述の摩耗試験の場合と同一のブロック試験片Ａ
Ｉ゛〜Ａ８１を形成し、これらについて上述の摩耗試験
と同一の条件にて摩耗試験を行った。その結果ブロック
試験片の摩耗量はＡ、ｌが５５μであり、Ａ２′〜八〇
′が２５〜３０μであり、円筒試験片の摩耗量はＡ、ｌ
〜Ａ５Ｌが１〜２Ｉｌ１ｇであり、Ａｅ’が４１１１！
７であり、ＡＴ′が６ＩＩｇであり、八８′が９ＩＩ１
ｇであった。この試験の結果からも表面部のアルミナ−
シリカ繊維の体積率は２〜１５％で、特に２〜１０％で
あることが好ましいことが解る。
１であるアルミナ−シリカ繊Ｍ（５５ｗｔ％Ａ Ｉ ｐ
Ｏｓ 、４５ｗｔ％Ｓ ｉ Ｏ２） カ使用すレタ点
を除き上述の摩耗試験の場合と同一のブロック試験片Ａ
Ｉ゛〜Ａ８１を形成し、これらについて上述の摩耗試験
と同一の条件にて摩耗試験を行った。その結果ブロック
試験片の摩耗量はＡ、ｌが５５μであり、Ａ２′〜八〇
′が２５〜３０μであり、円筒試験片の摩耗量はＡ、ｌ
〜Ａ５Ｌが１〜２Ｉｌ１ｇであり、Ａｅ’が４１１１！
７であり、ＡＴ′が６ＩＩｇであり、八８′が９ＩＩ１
ｇであった。この試験の結果からも表面部のアルミナ−
シリカ繊維の体積率は２〜１５％で、特に２〜１０％で
あることが好ましいことが解る。
また上述のアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を強
化繊維としマグネシウム合金（ＪＩＳＭ格ＭＤＣＩＢ）
をマトリックス金属とする複合材料、平均繊維径２８μ
、平均Ｉｆｉ維長３１１１ｍの炭化ケイ素繊維及び平均
繊維径３μ、平均繊維長３ｎ＋ｌｌｌの窒化ケイ素繊維
を強化繊維としアルミニウム合金〈ＪＩＳ規格ＡＣ８△
〉及びマグネシウム合金（ＪＩＳｊｌ格ＭＤＣＩＢ＞を
マトリックス金属とする複合材料について上述の摩耗試
験と同様の摩耗試験を行ったところ、上述の摩耗試験と
同様の試験結果を得た。
化繊維としマグネシウム合金（ＪＩＳＭ格ＭＤＣＩＢ）
をマトリックス金属とする複合材料、平均繊維径２８μ
、平均Ｉｆｉ維長３１１１ｍの炭化ケイ素繊維及び平均
繊維径３μ、平均繊維長３ｎ＋ｌｌｌの窒化ケイ素繊維
を強化繊維としアルミニウム合金〈ＪＩＳ規格ＡＣ８△
〉及びマグネシウム合金（ＪＩＳｊｌ格ＭＤＣＩＢ＞を
マトリックス金属とする複合材料について上述の摩耗試
験と同様の摩耗試験を行ったところ、上述の摩耗試験と
同様の試験結果を得た。
更に上述の各複合材料よりなるブロック試験片について
、球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７０）製の円筒試験
片を相手材とする摩耗試験を行ったところ、表面部の強
化繊維の体積率は２〜１０％であることが好ましいこと
が認められた。
、球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７０）製の円筒試験
片を相手材とする摩耗試験を行ったところ、表面部の強
化繊維の体積率は２〜１０％であることが好ましいこと
が認められた。
これらの摩耗試験の結果より、強化繊維の種−類及びマ
トリックス金属の種類に拘らず、繊雑強化金属複合部材
の摺動面を郭定する表面部の強化繊維の体積率は２〜１
５％、好ましくは２〜１０％とされることが望ましいこ
とが解る。
トリックス金属の種類に拘らず、繊雑強化金属複合部材
の摺動面を郭定する表面部の強化繊維の体積率は２〜１
５％、好ましくは２〜１０％とされることが望ましいこ
とが解る。
沃皿」１１１
繊維径が３．０μであり長さが１２０ＩｌｌＩＩｌであ
るアルミナ繊維（９５ｗｔ％Ａｔ ｌ！Ｏ＋＋ 、５ｗ
ｔ％Ｓ１０！、αルミナ含有率３０ｗｔ％）が一方向に
配向された繊維成形体を強化材とし、アルミニウム合金
（Ｊ ［ＳＮＡ格ＡＣ８Ａ＞をマトリックスとする複合
材料を製造し、該複合材料より縦５ｍｓ、横１２０＋ｕ
、厚さ３ｍｌ！ｌの繊維配向９０°方向の曲げ試験片５
を形成した。この場合第５図に示されている如く、押圧
面６より深さ０．５ｗ＋ｓまでの範囲の表面部７のアル
ミナ繊維の体積率が２％であり他の領域８に於けるアル
ミナ繊維の体積率が３０％、４０％、５０％である曲げ
試験片（Ｂ＋−Ｂｓ）と、押圧面６より深さ０．５１ま
での範囲の表面部７のアルミナ繊維の体積率が１５％で
あり他の領域８に於けるアルミナ繊維の体積率が３０％
、４０％、５０％である曲げ試験片（８４〜Ｂｅ）、及
び比較例として試験片全体に亙すアルミナ繊維の体積率
が３０％、４０％、５０％である曲げ試験片（８７〜Ｂ
ｓ ）を形成した。
るアルミナ繊維（９５ｗｔ％Ａｔ ｌ！Ｏ＋＋ 、５ｗ
ｔ％Ｓ１０！、αルミナ含有率３０ｗｔ％）が一方向に
配向された繊維成形体を強化材とし、アルミニウム合金
（Ｊ ［ＳＮＡ格ＡＣ８Ａ＞をマトリックスとする複合
材料を製造し、該複合材料より縦５ｍｓ、横１２０＋ｕ
、厚さ３ｍｌ！ｌの繊維配向９０°方向の曲げ試験片５
を形成した。この場合第５図に示されている如く、押圧
面６より深さ０．５ｗ＋ｓまでの範囲の表面部７のアル
ミナ繊維の体積率が２％であり他の領域８に於けるアル
ミナ繊維の体積率が３０％、４０％、５０％である曲げ
試験片（Ｂ＋−Ｂｓ）と、押圧面６より深さ０．５１ま
での範囲の表面部７のアルミナ繊維の体積率が１５％で
あり他の領域８に於けるアルミナ繊維の体積率が３０％
、４０％、５０％である曲げ試験片（８４〜Ｂｅ）、及
び比較例として試験片全体に亙すアルミナ繊維の体積率
が３０％、４０％、５０％である曲げ試験片（８７〜Ｂ
ｓ ）を形成した。
次いで上述の如く形成された各曲げ試験片を順次３点曲
げ試験機にセットし、支点間距離８ｏｌにてそれぞれの
繊維配向９０’方向の曲げ強さを測定した。尚この曲げ
試験に於ては、破断時に於ける表面応力Ｍ／Ｚ （Ｍ＝
破断時に於ける曲げモーメント、Ｚ−曲げ試験片の断面
係数）を曲げ試験片の曲げ強さとした。この曲げ試験の
結果ｉアルミナ繊維の体積率の値と共に下記の表１に示
す。
げ試験機にセットし、支点間距離８ｏｌにてそれぞれの
繊維配向９０’方向の曲げ強さを測定した。尚この曲げ
試験に於ては、破断時に於ける表面応力Ｍ／Ｚ （Ｍ＝
破断時に於ける曲げモーメント、Ｚ−曲げ試験片の断面
係数）を曲げ試験片の曲げ強さとした。この曲げ試験の
結果ｉアルミナ繊維の体積率の値と共に下記の表１に示
す。
表 １
Ｂ＋ ２ ３０ ６７Ｂ２
２ ４０ ７３Ｂａ
２ ５０ ８５Ｂｓ １５ ４
０ ７６Ｂｅ １５ ５０
８７ＢＹ ３０ ３０ ７２Ｂ
ｅ ４０ ４０ ８０Ｂ９
５０ ５０ ９０この表１より、押圧面６
を郭定する表面部７のアルミナ繊維の体積率が低減され
た曲げ試験片（Ｂ＋〜Ｂ６）は表面部のアルミナ繊維の
体積率が低減されていない曲げ試験片（Ｂｒ”□Ｂｓ）
と比べても遜色のない曲−げ強さを有することが解る。
２ ４０ ７３Ｂａ
２ ５０ ８５Ｂｓ １５ ４
０ ７６Ｂｅ １５ ５０
８７ＢＹ ３０ ３０ ７２Ｂ
ｅ ４０ ４０ ８０Ｂ９
５０ ５０ ９０この表１より、押圧面６
を郭定する表面部７のアルミナ繊維の体積率が低減され
た曲げ試験片（Ｂ＋〜Ｂ６）は表面部のアルミナ繊維の
体積率が低減されていない曲げ試験片（Ｂｒ”□Ｂｓ）
と比べても遜色のない曲−げ強さを有することが解る。
また上述の曲げ試験片８１〜Ｂ９に対応するアルミナ繊
維の体積率の関係にて平行部長さ４０＋ｕ＋。
維の体積率の関係にて平行部長さ４０＋ｕ＋。
幅１０１１、厚さ２ＩＩＩＩｌｌの引張試験片（Ｂ＋
’〜Ｂ９１４＞を形成し、それらの引張試験片にっ゛い
て引張試験を行ったところ、引張試験片Ｂ＋′〜Ｂｅ’
は引張試験片ＢＴ’〜３ｇ＋ と比べても遜色のない引
張強さを有づることがａＸされた。これらの試験の結果
より、表面部の深さが０．５１ＩＩｍ程度である場合に
は、該表面部の強化ｌＩＡ雑の体積率が低減されてもｍ
維強化金属複合部材全体の強度が大幅に低下されること
はないことが解る。
’〜Ｂ９１４＞を形成し、それらの引張試験片にっ゛い
て引張試験を行ったところ、引張試験片Ｂ＋′〜Ｂｅ’
は引張試験片ＢＴ’〜３ｇ＋ と比べても遜色のない引
張強さを有づることがａＸされた。これらの試験の結果
より、表面部の深さが０．５１ＩＩｍ程度である場合に
は、該表面部の強化ｌＩＡ雑の体積率が低減されてもｍ
維強化金属複合部材全体の強度が大幅に低下されること
はないことが解る。
実施例１
繊維径が２０μであり繊維長が７２であるアルミナ繊維
９（１００ｗｔ％Ａ＋２０Ｇ）が体積率５０％にて一方
向に配向された円筒体を形成し、該円筒体の周りにアル
ミナ繊維９を体積率８％にて一方向に配向することによ
り、直径２２ＩＩｌ、長さ７２１！ＩＩｎの円Ｉｉ状の
繊維成形体を形成し、これを強化材としアルミニウム合
金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）をマトリックスとする円柱状
の複合材料を一形成し、該複合材料に対し研削等の機械
加工を行って第１図及び第２図に示されている如き直径
２２ｗ＋ｗ＋、長さ７２＋ｕの内燃機関用のピストンビ
ン１０を形成した。この場合第１図及び第２図に示され
ている如く、円筒状外周面１１より半径方向深さ１１！
ｌ１ｍまでの範囲の表面部アルミナ繊維の体積□率は８
％であり、それ以外の領域のアルミナ繊維の体積率は５
０％であった。また比較例としてピストンビン全体に亙
り体積率５０％にてアルミナ繊維が一方向に（軸線方向
）配向された同一寸法のピストンビンを形成した。
９（１００ｗｔ％Ａ＋２０Ｇ）が体積率５０％にて一方
向に配向された円筒体を形成し、該円筒体の周りにアル
ミナ繊維９を体積率８％にて一方向に配向することによ
り、直径２２ＩＩｌ、長さ７２１！ＩＩｎの円Ｉｉ状の
繊維成形体を形成し、これを強化材としアルミニウム合
金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）をマトリックスとする円柱状
の複合材料を一形成し、該複合材料に対し研削等の機械
加工を行って第１図及び第２図に示されている如き直径
２２ｗ＋ｗ＋、長さ７２＋ｕの内燃機関用のピストンビ
ン１０を形成した。この場合第１図及び第２図に示され
ている如く、円筒状外周面１１より半径方向深さ１１！
ｌ１ｍまでの範囲の表面部アルミナ繊維の体積□率は８
％であり、それ以外の領域のアルミナ繊維の体積率は５
０％であった。また比較例としてピストンビン全体に亙
り体積率５０％にてアルミナ繊維が一方向に（軸線方向
）配向された同一寸法のピストンビンを形成した。
次いでこれらのピストンビンを順次総排気量２１８８ｃ
ｃの４気筒４サイクルデイ一ゼル機関に組込み、下記の
表２に示す試験条件にて実機による耐久試験を行った。
ｃの４気筒４サイクルデイ一ゼル機関に組込み、下記の
表２に示す試験条件にて実機による耐久試験を行った。
尚この場合ピストンビンが挿通されるコネクティングロ
ッドの小端孔には鉛青銅合金（ＪＩＳＭ格しＢＯ２）製
のブツシュが圧入され、該ブツシュに対しピストンビン
が挿通され Ｉこ 。
ッドの小端孔には鉛青銅合金（ＪＩＳＭ格しＢＯ２）製
のブツシュが圧入され、該ブツシュに対しピストンビン
が挿通され Ｉこ 。
表 ２
機関回転数： ５２００ ｐｐｍ
機関９荷： フル〇−・ＩＳ
試験時間−５００時間
使用燃料： 軽油
この実機による耐久試験の結果、上述の何れのピストン
ビンに於ても強度に関する問題は認められず、ピストン
ビン自身の摩耗量も５μ以下と良好であった。但し比較
−のピストンビンに於てはその円筒状外周面に円周方向
に延在する筋状の傷が発生していることが認められた。
ビンに於ても強度に関する問題は認められず、ピストン
ビン自身の摩耗量も５μ以下と良好であった。但し比較
−のピストンビンに於てはその円筒状外周面に円周方向
に延在する筋状の傷が発生していることが認められた。
一方相手部材であるブツシュの内周面の摩耗量は、比較
例のピストンビンの場合には２５０μと過大であったの
に対し、実施例のピストンビンの場合には１５μと良好
であることが認められた。尚従来より賞用されているク
ロムモリブデン鋼（ＪＩＳＩ格ＳＣＭ ２２ Ｈ）に対
し浸炭焼入を行うことにより形成されたピストンビンの
場合には、ピストンビン自身の摩耗量が５μであり、ブ
ツシュの内因面の際純量が１０μであり、従って上述の
実施例のピストンビンはこれと比較しても遜色のない摩
擦摩耗特性を有するものであることが解った。
例のピストンビンの場合には２５０μと過大であったの
に対し、実施例のピストンビンの場合には１５μと良好
であることが認められた。尚従来より賞用されているク
ロムモリブデン鋼（ＪＩＳＩ格ＳＣＭ ２２ Ｈ）に対
し浸炭焼入を行うことにより形成されたピストンビンの
場合には、ピストンビン自身の摩耗量が５μであり、ブ
ツシュの内因面の際純量が１０μであり、従って上述の
実施例のピストンビンはこれと比較しても遜色のない摩
擦摩耗特性を有するものであることが解った。
丸ｉ九１
ｍ雑径が３．０μであり繊維長が７５＋ｓｓであるアル
ミナ繊１ｍ（９５ｗｔ％Ａｌ ２０ｓ 、 ５ｗｔ％３
ｉ０２）αルミナ含有率３０ｗｔ％）が体積率４０％に
て一方向に配向された円柱体を形成し、該円柱体の周り
に同一のアルミナ繊維を体積率５％にて一方向に配向す
ることにより円柱状の繊維成形体を形成し、これを強化
材としアルミニウム合金（ＪＩｓ規格ＡＣ８Ａ）をマト
リックスとする円柱状の複合材料を製造し、該複合材料
に対し研削等の機械加工を行って、直径２２ｍ１１１長
さ７５＋ｕ＋。
ミナ繊１ｍ（９５ｗｔ％Ａｌ ２０ｓ 、 ５ｗｔ％３
ｉ０２）αルミナ含有率３０ｗｔ％）が体積率４０％に
て一方向に配向された円柱体を形成し、該円柱体の周り
に同一のアルミナ繊維を体積率５％にて一方向に配向す
ることにより円柱状の繊維成形体を形成し、これを強化
材としアルミニウム合金（ＪＩｓ規格ＡＣ８Ａ）をマト
リックスとする円柱状の複合材料を製造し、該複合材料
に対し研削等の機械加工を行って、直径２２ｍ１１１長
さ７５＋ｕ＋。
円筒状外周面より深さ０．５１１１Ｉ！１までの範囲の
アルミナ繊維の体積率が５％であり、他の部分のアルミ
ナ繊維の体積率が４０％である内燃機関用ピストンビン
を形成した。また比較の目的でピストン ′ビン
全体に屋りアルミナ繊維の体積率が４０％であるピスト
ンビンを形成した。
アルミナ繊維の体積率が５％であり、他の部分のアルミ
ナ繊維の体積率が４０％である内燃機関用ピストンビン
を形成した。また比較の目的でピストン ′ビン
全体に屋りアルミナ繊維の体積率が４０％であるピスト
ンビンを形成した。
次いでこれらのピストンビンを順次総排気量１９７３Ｃ
Ｃの４気筒４サイクルガソリン機関に組込み、下記の表
３に示す試験条件にて実機による耐久試験を行った。尚
この場合ピストンビンが挿通されるコネクティン１コツ
トの小端孔には裏金付きの鉛青銅合金＜ＪＩＳ規格ＬＢ
４）製のブツシュが圧入され、該ブツシュにピストンビ
ンが挿通され ／、：０ 表 ３ 機関回転数： ５５００ ｒｐｍ 機関負荀： フルロード 試験時間： ２００時間 使用燃料： ガソリン この実機による耐久試験の結果、何れのピストンビンに
於ても強度に関する問題は認められず、ビス［−ンビン
自身の摩耗量も５μ以下と良好であった。但し比較例の
ピストンビンに於てはその円筒状外周面に円周方向に延
在する筋状の傷が発生していることが認められた。一方
相手部材であるブツシュの摩耗量は比較例のピストンビ
ンの場合８５μと過大な摩耗量であったのに対し、実施
例のピストンビンの場合には１８μと良好な値であった
。
Ｃの４気筒４サイクルガソリン機関に組込み、下記の表
３に示す試験条件にて実機による耐久試験を行った。尚
この場合ピストンビンが挿通されるコネクティン１コツ
トの小端孔には裏金付きの鉛青銅合金＜ＪＩＳ規格ＬＢ
４）製のブツシュが圧入され、該ブツシュにピストンビ
ンが挿通され ／、：０ 表 ３ 機関回転数： ５５００ ｒｐｍ 機関負荀： フルロード 試験時間： ２００時間 使用燃料： ガソリン この実機による耐久試験の結果、何れのピストンビンに
於ても強度に関する問題は認められず、ビス［−ンビン
自身の摩耗量も５μ以下と良好であった。但し比較例の
ピストンビンに於てはその円筒状外周面に円周方向に延
在する筋状の傷が発生していることが認められた。一方
相手部材であるブツシュの摩耗量は比較例のピストンビ
ンの場合８５μと過大な摩耗量であったのに対し、実施
例のピストンビンの場合には１８μと良好な値であった
。
以上の説明より、本発明によれば、それ自身の強度及び
剛性に優れ、しかも摺動面の摩擦摩耗特性に優れた繊雑
強化金属複合部材を得ることができることが理解されよ
う。
剛性に優れ、しかも摺動面の摩擦摩耗特性に優れた繊雑
強化金属複合部材を得ることができることが理解されよ
う。
以上に於ては本発明を本願発明者等が行った試験例及び
幾つかの実施例について詳細に説明したが、本発明はか
かる実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内
にて種々の実施例が可能であることは当業者にとって明
らかであろう。
幾つかの実施例について詳細に説明したが、本発明はか
かる実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内
にて種々の実施例が可能であることは当業者にとって明
らかであろう。
第１図は本発明による繊雑強化金属複合部材の一つの実
施例としての内燃機関用ピストンビンを示す解図的長手
方向断面図、第２図は第１図の線■−■に沿う解図的横
断面図、第３図は摩耗試験に供されたブロック試験片を
承り斜視図、第４図は摩耗試験の結果を示すグラフ、第
５図は３点曲げ強度試験に供された曲げ試験片を示す斜
視図である。 １・・・試験面、２・・・ブロック試験片、３・・・表
面部。 ４・・・他の領域、５・・・曲げ試験片、６・・・押圧
面、７・・・表面部、８・・・他の領域、９・・・アル
ミナ繊維、１０・・・ピストンビン、１１・・・円筒状
外周面持 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明石 昌毅第 １ 図 第２図 第３図 ２ブロック試験片
施例としての内燃機関用ピストンビンを示す解図的長手
方向断面図、第２図は第１図の線■−■に沿う解図的横
断面図、第３図は摩耗試験に供されたブロック試験片を
承り斜視図、第４図は摩耗試験の結果を示すグラフ、第
５図は３点曲げ強度試験に供された曲げ試験片を示す斜
視図である。 １・・・試験面、２・・・ブロック試験片、３・・・表
面部。 ４・・・他の領域、５・・・曲げ試験片、６・・・押圧
面、７・・・表面部、８・・・他の領域、９・・・アル
ミナ繊維、１０・・・ピストンビン、１１・・・円筒状
外周面持 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明石 昌毅第 １ 図 第２図 第３図 ２ブロック試験片
Claims (3)
- （１）強化繊維にて複合強化された金属よりなる繊維強
化金属複合部材にして、少なくとも一部の表面部に於け
る前記強化繊維の体積率が２〜１５％であり、他の領域
に於ける前記強化繊維の体積率が１５％以上である繊維
強化金属複合部材。 - （２）特許請求の範囲第１項の繊維強化金属複合部材に
於て、前記一部に於ける前記強化繊維の体積率は２〜１
０％であり、前記他の領域に於ける前記強化繊維の体積
率は４０〜６０％であることを特徴とする繊雑強化金属
複合部材。 - （３）特許請求の範囲第１項または第２項の繊維強化金
属複合部材に於て、前記繊雑強化金属複合部材は内燃機
関用ピストンビンであることを特徴とする繊雑強化金属
複合部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13944084A JPS6119755A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 繊維強化金属複合部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13944084A JPS6119755A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 繊維強化金属複合部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6119755A true JPS6119755A (ja) | 1986-01-28 |
Family
ID=15245244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13944084A Pending JPS6119755A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 繊維強化金属複合部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6119755A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5735064A (en) * | 1980-08-11 | 1982-02-25 | Ashida Mfg | Method and apparatus for wearing socks |
| JPS63308270A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-12-15 | Hino Motors Ltd | ピストンピン |
| JPH01104877A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-21 | Gunze Ltd | 靴下仕上機における靴下たくし下げ装置 |
| JP2007262973A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Ngk Insulators Ltd | 微粒子量検出システム |
-
1984
- 1984-07-05 JP JP13944084A patent/JPS6119755A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5735064A (en) * | 1980-08-11 | 1982-02-25 | Ashida Mfg | Method and apparatus for wearing socks |
| JPS6358947B2 (ja) * | 1980-08-11 | 1988-11-17 | ||
| JPS63308270A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-12-15 | Hino Motors Ltd | ピストンピン |
| JPH01104877A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-21 | Gunze Ltd | 靴下仕上機における靴下たくし下げ装置 |
| JPH0350025B2 (ja) * | 1987-10-16 | 1991-07-31 | Gunze Kk | |
| JP2007262973A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Ngk Insulators Ltd | 微粒子量検出システム |
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