JPS61207537A - Combination of members - Google Patents

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Publication number
JPS61207537A
JPS61207537A JP4859585A JP4859585A JPS61207537A JP S61207537 A JPS61207537 A JP S61207537A JP 4859585 A JP4859585 A JP 4859585A JP 4859585 A JP4859585 A JP 4859585A JP S61207537 A JPS61207537 A JP S61207537A
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JP
Japan
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fibers
alumina
wear
fiber
mineral
Prior art date
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Pending
Application number
JP4859585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Donomoto
堂ノ本 忠
Masahiro Kubo
雅洋 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP4859585A priority Critical patent/JPS61207537A/en
Publication of JPS61207537A publication Critical patent/JPS61207537A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0433Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0448Steel

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain combination of members superior in wear resistance, by forming one surface part of sliding members in contact with each other with metal contg. specified alumina fibers and mineral fibers, and the other surface part with steel having a specified hardness. CONSTITUTION:One surface part of sliding members in contact with each other is formed by incorporating hybrid fibers composed of alumina fiber contg. >=80wt% Al2O3, and the balance SiO2 substantially, and mineral fibers contg. SiO2, CaO, Al2O3 as main constituent, <=10wt% MgO, <=5wt% Fe2O3, <=10wt% the other inorganic material under <=20wt% and <=7wt% total quantity of nonfiber particles and particles having <=150mu diameter respectively, into matrix metal selected from Al, Mg, Cu, Zn, Sn and alloy composed mainly of these by >=1vol%. Alumina fibers in hybrid fibers are regulated to 5-80vol%, and the other surface part is formed with steel having >=200 Hv (10kg) hardness.

Description

【発明の詳細な説明】 lfl業上の利用分野 本発明は、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材
の組合せに係り、更に詳細には一方の部材がアルミナ繊
維及び鉱物繊維を強化繊維とする複合材料にて構成され
他方の部材が鋼にて構成された二つの部材の組合せに係
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF APPLICATION IN THE IFL INDUSTRY The present invention relates to a combination of two members that abut each other and slide relative to each other, and more particularly, one member is made of reinforced alumina fibers and mineral fibers. It relates to a combination of two members, one made of a composite material made of fibers and the other made of steel.

従来の技術 各種機械の構成要素や部材に於ては、部分的に特別な機
械的特性を要求されることが多い。例えば、自動車用エ
ンジンに於ては、エンジンの性能に対する要求が高(な
るにつれて、ピストンの如き部材はその比強度や剛性が
優れていることに加えて、その摺動向が耐摩耗性に優れ
ていることが強く要請されるようになってきた。かかる
パ部材の比強度や耐摩耗性等を向上させる一つの手段と
して、それらの部材を各種の無機質繊維等を強化祠とし
アルミニウム合金の如き金属をマトリックスとする複合
材料にて構成することが試られている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Special mechanical properties are often required in parts of the components and members of various machines. For example, in automobile engines, demands for engine performance are high (as the demands for engine performance become higher), members such as pistons must not only have excellent specific strength and rigidity, but also have excellent wear resistance in their sliding motion. As a means of improving the specific strength and wear resistance of such paving members, it is possible to strengthen these members with various inorganic fibers, etc., and to strengthen them with metals such as aluminum alloys. Attempts have been made to construct the device using a composite material with a matrix of

かかる繊維強化金属複合月利の一つとして、本願出願人
と同一の出願人の出願にかかる特願昭60−     
号に於て、アルミナ繊維及び鉱物繊維を強化繊維とし、
アルミニウム合金などをマトリックスとする繊維強化金
属複合月利が既に」;?案されており、かかる繊維強化
金属複合月利によれば、イれらにて構成された部Hの比
強度や耐摩耗性等を向上させることができ、またアルミ
ナ繊轄等を強化繊維とづる複合材ネ31に比して低順な
複合材料を得ることができる。
As one of such fiber-reinforced metal composite monthly interest rates, a patent application filed in 1986 filed by the same applicant as the present applicant.
In this issue, alumina fiber and mineral fiber are used as reinforcing fibers,
Fiber-reinforced metal composites with matrix materials such as aluminum alloys are already available. According to such a fiber-reinforced metal composite material, it is possible to improve the specific strength, abrasion resistance, etc. of the part H composed of these materials, and it is possible to improve the specific strength, abrasion resistance, etc. of the part H composed of these materials, and also to improve the alumina fibers, etc. with reinforcing fibers. It is possible to obtain a composite material with a lower order than that of the composite material 31.

発明が解決しようとする問題点 しかし、豆いに当接して相対的に摺動する二つの部材の
組合せに於て、その一方の部材を上述の如き繊維強化金
属複合材料にC構成した場合には、その他方の部材の材
質によってはその他方の部材の摩耗が著しく増大し、従
ってそれらを互いに当接して相対的に摺動する摺動部材
の組合Uどして使用することはできない。
Problems to be Solved by the Invention However, in a combination of two members that come into contact with a bean holder and slide relative to each other, when one of the members is made of the above-mentioned fiber-reinforced metal composite material, Depending on the material of the other member, the wear of the other member increases significantly, and therefore, these members cannot be used as a combination U of sliding members that abut each other and slide relative to each other.

本願発明者等は、互いに当接して相対的に摺動する二つ
の部材の組合せであって、その一方の部材が強度及び剛
性に優れたアルミナ繊維体びアルミナ繊維に比して道か
に低順である鉱物ll1Hを強化41 Mとしアルミニ
ウム合金の如き金属を71〜リツクスとする繊維強化金
属複合月利にて構成され、その他方の部材が鋼にて構成
された部材の組合せに於て、それら両方の部材の摩耗量
を最小限に抑えるためには、それらの材質や性質の組合
せとしては如何なるものが適切であるかについて種々の
実験的研究を行なった結果、それぞれ特定の特徴及び特
定の性質を有するものでなLJればならないことを見出
した。
The present inventors have proposed a combination of two members that abut each other and slide relative to each other, one of which is an alumina fiber body with excellent strength and rigidity, and a material that is significantly lower than alumina fiber. In a combination of members made of a fiber-reinforced metal composite material in which the mineral 11H is reinforced with 41M and the metal such as aluminum alloy is made with 71~Rix, and the other member is made of steel, In order to minimize the amount of wear on both of these parts, we conducted various experimental studies to find out what combination of materials and properties would be appropriate. I found that LJ must be something that has a property.

本発明は、本願発明者等が行なった上述の如き実験的研
究の結果得られた知見に基づき、一方の部材がアルミナ
41紺及び鉱物繊維を強化繊維と(ノアルミニウム合金
の如き金属をマトリックスとする繊維強化金属複合月利
にて構成され、子の他方の部lが鋼にて構成された互い
に当接して相対的に摺動する二つの部材の組合せであっ
て、それら両方の部材の互いに他に対する摺動面に於【
)る摩耗特性が改善された二つの部材の組合せを提供づ
ることを目的、としている。
The present invention is based on the knowledge obtained as a result of the above-mentioned experimental research conducted by the inventors of the present application, and the present invention is based on the knowledge that one member is made of alumina 41 navy blue and mineral fibers with reinforcing fibers (a metal such as aluminum alloy is used as a matrix). It is a combination of two members made of fiber-reinforced metal composite material, the other part of which is made of steel, which abut each other and slide relative to each other. On sliding surfaces against others [
) The objective is to provide a combination of two parts with improved wear characteristics.

問題点を解決するだめの手段 上述の如き目的は、本発明によれば、互いに当接して相
対的に摺動する第一の部材と第二の部材との組合せにし
て、前記第一の部材の少なくとも前記第二の部材に対す
る摺動面部は8Qwt%以上のAl2ha、残部実質的
にSiO2なる組成を有するアルミナ繊維と、S! 0
2 、Ca O,Al2O3を主成分としMIJO含有
量が10.wt%以下でありFe2O3含有量が5wt
%以下でありその他の無機物含有量が1Qwt%以下で
ある鉱物Ili紺であって、その集合体中に含まれる非
繊維化粒子の総量及び粒径150μ以上の非繊維化粒子
含有量がイれぞれ20W【%以下、7.wt%以下であ
る鉱物繊維とよりなるハイブリッド繊維を強化繊維とし
、アルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛、スズ及
びこれらを主成分とする合金よりなる群より選択された
金属をマトリックス金属とし、前記ハイブリッド繊維の
体積率が1%以上である複合材料にて構成されており、
前記第二の部材の少なくとも前記第一の部材に対する摺
動面部は硬さ]」■ (・10k(1)が200以上の
鋼にて構成されていることを特徴とする部材の組合せに
よって達成される。
Means for Solving the Problems According to the present invention, the above-mentioned object is achieved by combining a first member and a second member that abut against each other and slide relative to each other. At least the sliding surface portion with respect to the second member of the S! 0
2, CaO, Al2O3 as main components and MIJO content of 10. wt% or less and Fe2O3 content is 5wt
% or less and the content of other inorganic substances is 1Qwt% or less, and the total amount of non-fibrous particles contained in the aggregate and the content of non-fibrous particles with a particle size of 150μ or more are fine. Each 20W [% or less, 7. The reinforcing fiber is a hybrid fiber consisting of a mineral fiber of less than wt%, the matrix metal is a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, copper, zinc, lead, tin, and alloys containing these as main components, and the above-mentioned It is composed of a composite material with a volume percentage of hybrid fibers of 1% or more,
At least the sliding surface of the second member with respect to the first member has a hardness achieved by a combination of members characterized in that the hardness is made of steel with a 10k (1) of 200 or more. Ru.

発明の作用及び効果 本発明によれば、第一の部材の摺動面部を構成する複合
材料に於ては、硬くて安定なアルミナ繊維と、アルミナ
繊維に比して違かに低順でありマトリック金属の溶湯と
の濡れ性がよく溶湯との反応による劣化が少ない鉱物繊
維とよりなるハイブリッド繊維により体積率1%以上に
てマトリックス金属が強化され、また鉱物繊維の集合体
中に含まれる非繊維化粒子の総量□及び粒径150μ以
上の非繊維化粒子の含有量がそれぞれ20’w’t%以
下、7wt%以下に紺持され、第二の部材の摺動面部は
硬さHv(10kg)が200以上の鋼にで構成される
ので、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材の組
合けであって、それら両方の部材のnいに他に対づる摺
動面は耐摩耗性に優れており、従ってイれら両方の部材
のイれそれの摺動面に於番プる摩耗量を最小限に抑える
と共に、粒子の脱落に起因覆る異常摩耗を回避すること
ができ、しかもイの一方の部材は比強瓜、剛性の如き機
械的性質や機械加工性にも優れ低順である部材の絹合せ
をjElることができる。
Effects and Effects of the Invention According to the present invention, in the composite material constituting the sliding surface portion of the first member, alumina fiber is hard and stable, and alumina fiber is different from that of alumina fiber. The matrix metal is reinforced at a volume ratio of 1% or more by hybrid fibers made of mineral fibers that have good wettability with the molten metal and are less susceptible to deterioration due to reactions with the molten metal. The total amount of fibrous particles □ and the content of non-fibrous particles with a particle size of 150μ or more are maintained at 20'w't% or less and 7wt% or less, respectively, and the sliding surface portion of the second member has a hardness Hv ( 10kg) is made of steel of 200 or more, so it is a combination of two members that contact each other and slide relatively, and the sliding surface of both members relative to each other is It has excellent wear resistance, so it is possible to minimize the amount of wear on the sliding surfaces of both parts and avoid abnormal wear caused by particles falling off. Furthermore, one of the members has excellent mechanical properties such as specific strength and rigidity, and machinability, making it possible to combine the members with low-quality materials.

一般にアルミブーシリカ系繊維はぞの組成及び製法の点
l)冒うj)ルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維に大別
される。△1203含有量が70wt%以上でありS!
02含右吊が30wt%以上の所謂アルミナ繊維は、イ
ラ機の精鋼な溶液とアルミニウムの無機塩との混合物に
て繊維化し、これを高温にて酸化焙焼することにJ:り
製造されている。かがるアルミナ繊維は特にAl2O3
含右間が80wt%以」−の場合に安定であり、:/1
〜リックス金属の溶湯どの反応やそれに伴う繊維の劣化
が少い。従って本発明の複合月利に於ては、B□wt%
以上のAl2O3、残部実質的にSiO2なる組成を右
するアルミナ繊維が使用される。
In general, aluminum-based silica fibers are broadly classified into l) lumina fibers and alumina-silica fibers in terms of their composition and manufacturing method. △1203 content is 70wt% or more and S!
02 So-called alumina fibers with a content of 30 wt% or more are manufactured by forming fibers with a mixture of a refined steel solution and an inorganic aluminum salt, and then oxidizing and roasting the fibers at high temperatures. There is. Darning alumina fibers are especially made of Al2O3.
It is stable when the content is 80 wt% or more, and :/1
~ There is little reaction to molten metal and the resulting deterioration of the fibers. Therefore, in the compound monthly interest rate of the present invention, B□wt%
Alumina fibers having a composition of Al2O3 and the remainder substantially SiO2 are used.

また前)本の如くアルミナには神々の結晶構造のものが
あり、これらのうちαアルミナが最も安定イン4f4造
であり、硬さや弾性率も高いことが知られている。例え
ば耐熱材として市販されているアルミナ繊維は、耐熱1
斗やj法衣定性等の点から、αアルミナ含有率〈アルミ
ナ繊維中の全アルミナの重量に対1゛るαアルミナの重
量の割合)が60wt%以上であるものが多い1.かか
るαアルミナ及びαアルミナを含有するアルミナ繊維の
性質から判断するど、αアルミナを含有するアルミナ繊
維を強化繊維とアルミニウム合金等を71ヘリツクス金
属とJる複合材1131に於ては、αアルミナ含有率が
高くなればなるほどその複合月II自身の機械的強度、
剛性、耐摩耗性等は向上するが、相手部材の摩耗量が増
大し、また加工性が低下するものとill測される。
As previously mentioned, alumina has a divine crystal structure, and among these, alpha alumina is known to have the most stable in-4F4 structure, and to have high hardness and elastic modulus. For example, alumina fiber, which is commercially available as a heat-resistant material, has a heat resistance of 1
From the point of view of stability and stability, the α-alumina content (the ratio of the weight of α-alumina to the total weight of alumina in the alumina fiber) is often 60 wt% or more1. Judging from the properties of α-alumina and alumina fibers containing α-alumina, composite material 1131 in which α-alumina-containing alumina fibers are reinforcing fibers and aluminum alloy etc. are 71 helix metals contains α-alumina. The higher the rate, the more the mechanical strength of the composite moon II itself,
Although rigidity, wear resistance, etc. are improved, the amount of wear on the mating member increases and workability is likely to decrease.

しかるに本願発明者等が行った実験的研究の結果によれ
ば、上述の如ぎ予想に反し、アルミナ繊維のαアルミナ
含有率が5〜60wt%、特に10・〜50wt%の範
囲にある場合に複合trA利の耐摩耗性や加工性を向上
させることかでき、しかも相手部Iの摩耗量を低減する
ことができ、更に上述の範囲は疲労強度の如き機械的性
質にとっても好ましいという特筆でべき事実が認められ
た。従って本発明の一つの詳細な特徴によれば、アルミ
ナ繊維のαアルミナ含有率は5〜6owt%、好ましく
は10〜50wt%とされる。
However, according to the results of experimental research conducted by the present inventors, contrary to the above-mentioned predictions, when the α-alumina content of the alumina fiber is in the range of 5 to 60 wt%, especially in the range of 10 to 50 wt%, It should be noted that the wear resistance and workability of the composite TRA can be improved, and the amount of wear on the mating part I can be reduced, and the above range is also favorable for mechanical properties such as fatigue strength. The fact was acknowledged. According to one particular feature of the invention, therefore, the alpha alumina content of the alumina fibers is between 5 and 6 wt%, preferably between 10 and 50 wt%.

一方鉱物l1i1tは看りを溶融してU&絹化づること
にJこり形成されるロックウール(ロックファイバ)、
製鉄スラグをmYt化づることにより形成されるスラグ
ウール(スラグファイバ)、岩石どスラグどの混合物を
溶融して繊維化づることにより形成されるミネラルウー
ル(ミネラルファイバ)などの人工繊維を総称したもの
であり、一般に35〜50wt%Si 02.2C)〜
40wt%Cab、10〜20W1%Δl 20a 、
 3〜7wt%Mo0,1=5wt%Fe 203.0
〜10wt%ソ(7)他’7)無m物なる組成を有して
いる。
On the other hand, mineral l1i1t is rock wool (rock fiber), which is formed by melting the fibers and turning them into U&silk.
A general term for artificial fibers such as slag wool (slag fiber), which is formed by converting iron slag into mYt, and mineral wool (mineral fiber), which is formed by melting a mixture of rock, slag, etc. Yes, generally 35-50wt%Si02.2C)~
40wt%Cab, 10~20W1%Δl 20a,
3~7wt%Mo0,1=5wt%Fe 203.0
It has a composition of ~10 wt % So(7) et al.'7) No substances.

かかる鉱物繊維は一般にスピニング法の如き方法にて製
造されており、従っ−C鉱物繊維の製造に於ては繊維と
共に不可避的に非繊維化粒子が生成する。かかる非繊維
化粒子はIII常に硬く月m紺径に比して逃かに大きく
、そのため複合材料の加工性を悪化し、複合月利の機械
的性質を低下させ、複合月利に当接して相対的に摺動す
る相手部材を過剰に摩耗したり、更には非Di 441
化粒子が7トリツクス金属より脱落することにより相手
部材にスカッフインク等の弊害を発生させる原因となる
Such mineral fibers are generally produced by a method such as a spinning method, and therefore, in the production of -C mineral fibers, non-fibrous particles are inevitably produced along with the fibers. Such non-fibrillated particles are always hard and extremely large compared to the diameter of the composite material, which deteriorates the workability of the composite material, reduces the mechanical properties of the composite material, and makes it difficult to contact the composite material. Excessive wear of the mating members that slide relative to each other, or even non-Di 441
When the particles fall off from the 7-trix metal, they cause problems such as scuff ink on the mating member.

本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、上述
の如き弊害は非繊維化粒子の粒径が150μ以−Fの場
合に特に顕著である。従って本発明の部材に絹合せに於
ては、鉱物m雑の集合体中に含J:れる非繊維化粒子の
総量は20wt%以下、好ましくはlQwt%以下に抑
えられ、また粒径150μ以上の非繊維化粒子の含有量
は7wt%以下、好ましくは2wt%以下に抑えられる
According to the results of experimental studies conducted by the inventors of the present application, the above-mentioned disadvantages are particularly noticeable when the particle size of the non-fibrous particles is 150 μm or more. Therefore, when combining silk with the member of the present invention, the total amount of non-fibrous particles contained in the aggregate of minerals and miscellaneous materials is suppressed to 20 wt% or less, preferably lQwt% or less, and the particle size is 150 μ or more. The content of non-fibrous particles is suppressed to 7 wt% or less, preferably 2 wt% or less.

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
アルミナ繊維と鉱物繊維とよりなるハイブリッド繊維を
強化繊維とし、アルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛
、鉛、スズ及びこれらを主成分とする合金をマトリック
ス金属とJる複合材料に於ては、ハイブリッド繊維の体
積率が1%程麻であっても複合材料の耐摩耗性が著しく
向上し、これ以上ハイブリッド繊維の体積率が高くされ
ても相手材の摩耗量はそれ稈増大しない。従って本発明
の部材の組合せに於ては、ハイブリッド繊維の体積率は
1%以上、特に2%以上、史には4%以上とされる。
Also, according to the results of experimental research conducted by the inventors of the present application,
In composite materials, the reinforcing fibers are hybrid fibers made of alumina fibers and mineral fibers, and the matrix metals are aluminum, magnesium, copper, zinc, lead, tin, and alloys containing these as main components. Even if the volume fraction of hemp is about 1%, the abrasion resistance of the composite material is significantly improved, and even if the volume fraction of the hybrid fiber is increased further, the amount of wear on the mating material will not increase. Therefore, in the combination of members of the present invention, the volume fraction of the hybrid fiber is 1% or more, particularly 2% or more, and historically 4% or more.

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
アルミナ繊維と鉱物繊維とを組合せてハ・イブリッド化
覆ることによる複合材料の耐摩耗性向上効果は、後に詳
細に説明する如く、ハイブリッドI!i紺中のアルミナ
繊維の体積比が5〜80%の場合に、特に10〜60%
の場合に顕茗であり、従って本発明の他の一つの詳細な
特徴によれば、ハイブリッド繊維中のアルミノ−繊維の
体積比は5〜80%、好ましくは10〜65%とされる
Also, according to the results of experimental research conducted by the inventors of the present application,
As will be explained in detail later, the effect of improving the wear resistance of the composite material by combining alumina fibers and mineral fibers into a hybrid covering is as follows: Hybrid I! i When the volume ratio of alumina fiber in navy blue is 5 to 80%, especially 10 to 60%
Therefore, according to another detailed feature of the invention, the volume proportion of alumino fibers in the hybrid fibers is between 5 and 80%, preferably between 10 and 65%.

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比が比較的小
さく鉱物繊維の体積比が比較的高い場合、例えばハイブ
リッド繊維中のアルミナ繊維の体積比が5〜40%であ
る場合には、ハイブリッド繊維の体積率が2%、特に4
%以上でなければ複合材料の十分な耐摩耗性を確保する
ことが困難であり、ハイブリッド繊維の体積率が35%
、特に40%を越えると複合材料の弾痕及び耐摩耗性が
逆に低下する。従って本発明の更に他の一つの詳細な特
徴によれば、ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積
比は5〜40%、特に10−40%であり、ハイブリッ
ド繊維の体積率は2〜40%、好ましくは4〜35%と
される。
Also, according to the results of experimental research conducted by the inventors of the present application,
When the volume ratio of alumina fiber in the hybrid fiber is relatively small and the volume ratio of mineral fiber is relatively high, for example, when the volume ratio of alumina fiber in the hybrid fiber is 5 to 40%, the volume ratio of the hybrid fiber is 2%, especially 4
It is difficult to ensure sufficient wear resistance of the composite material unless the volume percentage of the hybrid fiber is 35% or more.
In particular, if it exceeds 40%, the bullet hole and wear resistance of the composite material will deteriorate. According to yet another detailed feature of the invention, the volume fraction of alumina fibers in the hybrid fibers is therefore between 5 and 40%, in particular between 10 and 40%; the volume fraction of the hybrid fibers is between 2 and 40%; Preferably it is 4 to 35%.

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比の如何に拘
らず、鉱物繊維の体積率が20%、。
Also, according to the results of experimental research conducted by the inventors of the present application,
Regardless of the volume ratio of alumina fiber in the hybrid fiber, the volume ratio of mineral fiber is 20%.

特に25%を越えると複合材料の弾痕及び耐摩耗性が低
下する。従って本発明の更に他の一つの詳細な特徴によ
れば、ハイブリッド繊維中のアルミナ1ii紺の体積比
の如何に拘らず、鉱物繊維の体積率は25%以下、好ま
しくは20%以下とされる。
In particular, when it exceeds 25%, the bullet hole and wear resistance of the composite material decreases. Therefore, according to yet another detailed feature of the invention, irrespective of the volume ratio of alumina 1II navy blue in the hybrid fibers, the volume fraction of mineral fibers is not more than 25%, preferably not more than 20%. .

更にアルミナ繊維及び鉱物繊維相互の混合状態が不均一
である場合には、複合材料の弾痕や耐摩耗性が不均一に
なり易い。従って本発明の更に他の詳細な特徴によれば
、ハイブリッド繊維中のアルミ繊維及び鉱物繊維は互い
に実質的に均一に混合された状態にされる。
Furthermore, if the mixing state of alumina fibers and mineral fibers is non-uniform, the bullet holes and abrasion resistance of the composite material tend to be non-uniform. According to yet another detailed feature of the invention, the aluminum fibers and mineral fibers in the hybrid fibers are therefore substantially homogeneously mixed with each other.

尚一方の部材の構成材料として強度、耐摩耗性の如き機
械的性質に優れ、しかも相手材に対する埠擦摩耗特性に
優れた複合材料を得るためには、アルミナ繊維は、本願
発明者等が行った実験的研究の結果によれば、短繊維の
場合には1.5〜5゜0μの平均繊維径及び20μ〜3
1IllIlの平均繊維長を有し、長繊維の場合には3
〜30μの繊維径を有することが好ましい。一方鉱物繊
維はその構成材料たる鉱物の溶融状態に於【プる粘性が
比較的小さく、また鉱物繊維がアルミナ繊維等に比して
比較的脆弱であることから、鉱物繊維は繊維径1〜10
μ、繊維長10μ〜約10C8l程痕の短繊維(不連続
繊維)の形態にて製造されている。従って低順な鉱物繊
維の入手性を考慮すれば、本発明の部材の組合せに於て
使用される鉱物繊維の平均繊維径は2〜8μ程度であり
、平均繊維長は20μ〜5cm程度であることが好まし
い。また複合材料の製造方法を考慮すると、鉱物繊維の
平均綴紐長は加圧鋳造法の場合には100μ〜5c++
程度、粉末冶金法の場合には20μ〜2IllIIl程
痕であることが好ましい。
In order to obtain a composite material that has excellent mechanical properties such as strength and abrasion resistance as a constituent material of one member, and also has excellent scratch resistance against the other material, the alumina fiber was According to the results of experimental studies, average fiber diameters of 1.5-5°0μ and 20μ-3.
It has an average fiber length of 1IllIl, and in the case of long fibers it has an average fiber length of 3
It is preferred to have a fiber diameter of ~30μ. On the other hand, mineral fibers have a relatively low viscosity in the molten state of the minerals that constitute their constituent materials, and mineral fibers are relatively weak compared to alumina fibers, etc., so mineral fibers have a fiber diameter of 1 to 10
It is produced in the form of short fibers (discontinuous fibers) with a fiber length of 10μ to about 10C8l. Therefore, considering the low availability of mineral fibers, the average fiber diameter of the mineral fibers used in the member combination of the present invention is about 2 to 8 μm, and the average fiber length is about 20 μ to 5 cm. It is preferable. Also, considering the manufacturing method of composite materials, the average string length of mineral fibers is 100μ to 5c++ in the case of pressure casting method.
In the case of powder metallurgy, it is preferable that the thickness is between 20μ and 2IllIIl.

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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will be explained in detail below by way of example embodiments with reference to the accompanying figures.

実施例1 電気化学工業株式会社製の、アルミナ繊維(商品名「電
化アルセン」、80V1j%Al 20a 、20wt
%3i02)に対し脱粒処理を行い、繊維集合体中に含
まれる粒径150μ以上の粒子含有量を0.05wt%
とすることにより、下記の表1に系されたアルミナ繊維
を用意した。
Example 1 Alumina fiber (trade name "Denka Arsene", 80V1j% Al 20a, 20wt, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.)
%3i02) is subjected to grain removal treatment to reduce the content of particles with a particle size of 150μ or more contained in the fiber aggregate to 0.05wt%.
By doing so, alumina fibers shown in Table 1 below were prepared.

また下記の表2に示されたJ is  Walter 
 Re5ources社製の鉱物繊l/11(商品名[
PMF」 (Processed  Mineral 
 Fiber) )に対し脱粒処理を行うことにより、
繊維集合体中に含まれる非繊紺化粒子の総量及び粒径1
50μ以十の粒子含有量をそれぞれ2.5wt%、Q、
1w1%とした。
Also, J is Walter shown in Table 2 below
Mineral fiber l/11 manufactured by Re5sources (product name [
PMF” (Processed Mineral
By performing granulation treatment on Fiber),
Total amount and particle size of non-textured particles contained in fiber aggregate 1
The content of particles larger than 50 μ is 2.5 wt%, Q,
It was set to 1w1%.

次いで上述のアルミナ繊維及び鉱物w4帷を種々の体積
比にてコロイダルシリカ中に分散させ、そのコロイダル
シリカを攪拌することによりアルミナ繊維及び鉱物繊維
を均一に混合し、かくしてアルミナ繊維及び鉱物sei
*が均一に分散されたコロイダルシリカより真空成形法
により第1図に示されている如<80x80X20mm
の繊維形成体1を形成し、更にそれを600℃にて焼成
することにより個々のアルミナ繊維2及び鉱物繊維2a
をシリカにて結合させた。この場合、第1図に示されて
いる如く、個々のアルミナ繊12及び鉱物域!2aはX
−V平面内に於てはランダムに配向され、2方向に積重
ねられた状態に配向された。
Next, the above-mentioned alumina fibers and mineral fibers are dispersed in colloidal silica at various volume ratios, and the colloidal silica is stirred to uniformly mix the alumina fibers and mineral fibers, thus forming the alumina fibers and mineral fibers.
As shown in Figure 1, the size is <80x80x20mm by vacuum forming method from colloidal silica in which * is uniformly dispersed.
By forming a fiber forming body 1 and further firing it at 600°C, individual alumina fibers 2 and mineral fibers 2a
were combined with silica. In this case, as shown in FIG. 1, individual alumina fibers 12 and mineral regions! 2a is X
In the -V plane, they were oriented randomly and stacked in two directions.

次いで第2図に示されている如く、繊維成形体1を鋳型
3のモールドキャビティ4内に配置し、該モールドキャ
ビティ内に730℃のアルミニウム合金(JIS規格A
C8A)の溶湯5を注渇し、該溶湯を鋳型3に嵌合する
プランジャ6により1500kg/IX!!の圧力に加
圧し、その加圧状態を溶15が完全に凝固するまで保持
し、かくして第3図に示されている如く外径11011
1111、高さ50#1lIlの円柱状の凝固体7を鋳
造し、更に該凝固体に対し熱処理TIを施し、各凝固体
よりアルミナ繊維及び鉱物繊維を強化繊維としアルミニ
ウム合金をマトリックスとする複合材料1′を切出し、
それらの複合材料より摩耗試験用のブ[1ツク試験片を
機械加工によって作成した。尚上述の各複合材料A o
 ” Alooのアルミナ繊維及び鉱物繊維の体積率、
強化繊維の総体積率はそれぞれ下記の表3に示されてい
る通りであった。
Next, as shown in FIG.
1500 kg/IX! by the plunger 6 which pours the molten metal 5 of C8A) and fits the molten metal into the mold 3! ! The pressurized state is maintained until the melt 15 is completely solidified, and the outer diameter 11011 is increased as shown in FIG.
1111, a cylindrical solidified body 7 with a height of 50 #1lIl is cast, and the solidified body is further subjected to heat treatment TI to produce a composite material from each solidified body, which has alumina fibers and mineral fibers as reinforcing fibers and an aluminum alloy as a matrix. Cut out 1′,
A block test piece for wear testing was prepared from these composite materials by machining. Furthermore, each of the above-mentioned composite materials A o
” Volume percentage of Aloo's alumina fiber and mineral fiber,
The total volume fraction of reinforcing fibers was as shown in Table 3 below.

次いで各ブロック試験片を順次摩擦摩耗試験機にセット
1、相手部材である軸受鋼(JIS規格5LIJ2)7
7)焼入れ焼戻し材(硬さl−1v810)製の円筒試
験片の外周面と接触させ、それらの試顛片の接触部に常
温(20℃)の潤滑油(キャッスルモータオイル5W−
39)を供給しつつ、接触面圧20kg/lll112
、滑り速度Q、3 m/ 5eek:で1時間円筒試験
片を回転させる摩耗試験を行なった。尚この摩耗試験に
於けるブロック試験片の被試験面は第1図に示されたx
−y平面に垂直な平面であった。この摩耗試験の結果を
第4図に示す。第4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)を表わし工おり、下半分は相
手部材である円筒試験片の摩耗量(摩耗減量111(1
)を表わしており、横軸は強化繊維の総量に対するアル
ミナ繊維の体積比(%)を表わしている。
Next, each block test piece was sequentially set in the friction and wear tester 1, and the bearing steel (JIS standard 5LIJ2) that was the mating member 7
7) Contact the outer peripheral surface of a cylindrical test piece made of quenched and tempered material (hardness l-1v810), and apply lubricating oil (castle motor oil 5W-
39) while supplying contact surface pressure of 20 kg/ll112
A wear test was conducted in which the cylindrical specimen was rotated for 1 hour at a sliding speed Q of 3 m/5eek. The tested surface of the block test piece in this wear test is shown in Figure 1 x
- It was a plane perpendicular to the y plane. The results of this wear test are shown in FIG. In Figure 4, the upper half represents the wear amount (wear scar depth μ) of the block test piece, and the lower half represents the wear amount (wear loss 111 (1
), and the horizontal axis represents the volume ratio (%) of alumina fibers to the total amount of reinforcing fibers.

第4図より、ブ[1ツク試験片の摩耗量はアルミナ繊維
の体積比の増大につれて低下し、特にアルミナ繊維の体
積比が0〜20%の範囲に於て茗しく低下し、アルミナ
繊維の体積比が20%以上の領域に於ては実質的に一定
の値になることがわかる。また円筒試験片の摩耗量はア
ルミナ41i雑の体積比が20%以下の範囲に於ては、
アルミナ繊維の体積比の増大と□共に僅かに増大りるが
、アルミナ繊維の体積比が20%以上の範囲に於ては、
アルミナ繊維の体積:比の如何に拘らず比較的小さい実
質的に一定の1直であることが解る。
From Figure 4, the wear amount of the block test piece decreases as the volume ratio of alumina fiber increases, and in particular, it decreases gradually when the volume ratio of alumina fiber is in the range of 0 to 20%. It can be seen that in a region where the volume ratio is 20% or more, the value is substantially constant. In addition, the wear amount of the cylindrical test piece is as follows in the range where the volume ratio of alumina 41i miscellaneous is 20% or less.
It increases slightly as the volume ratio of alumina fiber increases, but in the range where the volume ratio of alumina fiber is 20% or more,
It can be seen that the volume of alumina fibers is relatively small and substantially constant regardless of the ratio.

複合材料は一般に設置]可能な材料といわれており、複
合剤が成立すると考えられている。今強化#li雑の総
量に対するアルミナ繊維の体積比をX%とすれば、X−
0%の場合のブロック試験片の摩耗量は98μであり、
X=100%である場合のブロック試験片の摩耗量は5
μであるので、複合材料の摩耗量について複合l′11
1が成立するとすれば、X−0〜100%の範囲に於け
るブロック試験片の摩耗量Yは Y= HJ8−5)X/100+5 であるもの推=すされる。第4図に於ける仮想線はかか
る複合剤に基くブロック試験片の摩耗間の推測値を表わ
している。また第5図はかかる複合則に基くブロック試
験片の摩耗量の推測値と実測値との差ΔYを強化繊維の
総量に対するアルミナ繊維の体積比Xを横軸にとって示
している。この第5図より、体積比Xが5〜80%の範
囲に於て、特に10〜65%の範囲に於てブロック試験
片の摩耗量が推測値より著しく低減されることが認めら
れ、このことが複合材料の摩耗量に関しアルミナ繊維と
鉱物m維とをハイブリッド化することによる効果と考え
られる。
Composite materials are generally said to be materials that can be installed, and it is thought that composite agents can be formed. Now, if the volume ratio of alumina fiber to the total amount of reinforced #li miscellaneous is X%, then
The wear amount of the block test piece in the case of 0% is 98μ,
The wear amount of the block test piece when X = 100% is 5
μ, so for the amount of wear of the composite material, the composite l′11
1 holds true, it is recommended that the wear amount Y of the block test piece in the range of X-0 to 100% is Y=HJ8-5)X/100+5. The phantom lines in FIG. 4 represent estimated wear times for block specimens based on such composites. Further, FIG. 5 shows the difference ΔY between the estimated value of the amount of wear of the block test piece based on the compound law and the actual value, with the horizontal axis representing the volume ratio X of alumina fibers to the total amount of reinforcing fibers. From this Figure 5, it is recognized that the wear amount of the block specimen is significantly reduced compared to the estimated value when the volume ratio X is in the range of 5 to 80%, especially in the range of 10 to 65%. This is considered to be the effect of hybridizing alumina fibers and mineral fibers on the amount of wear of the composite material.

実施例2 下記の表4に示されたICI株式会ネ1製のアルミナl
liM(商品名「サフィル」)と下記の表5に示された
日東紡績株式会社製の鉱物11t(商品名「ミクロファ
イバ」)とを使用して、上述の実施例1の場合と同一の
要領の真空成形法により、互いに均一に混合された種々
の体積比のアルミナ繊維と鉱物繊維とよりなる80X8
0X20mn+の繊維形成体を形成した。次いで上)ホ
の実施例1の場合と同様の要領の高圧鋳造法(溶湯温度
690°C1溶潟に対する加圧力1500kill/n
’)にてマグネシウム合金(ASTM規格AZ91)を
マトリックス金属とする下記の表6に示された複合材料
Bo −B+ooを製造した。
Example 2 Alumina l manufactured by ICI Co., Ltd. shown in Table 4 below
The procedure was the same as in Example 1 above using liM (trade name "Saphir") and 11 tons of minerals manufactured by Nittobo Co., Ltd. (trade name "Microfiber") shown in Table 5 below. 80×8 made of alumina fibers and mineral fibers uniformly mixed with each other in various volume ratios using the vacuum forming method of
A fiber former of 0×20 mn+ was formed. Next, the high-pressure casting method in the same manner as in Example 1 of above
A composite material Bo-B+oo shown in Table 6 below was manufactured using a magnesium alloy (ASTM standard AZ91) as a matrix metal.

かくして得られた複合材料より摩擦摩耗試験用のブロッ
ク試験片を形成し、上述の実施例1の場合と同一の条件
にて軸受鋼(JIS規格5UJ2、硬さHv810)製
の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を行った。この
摩耗試験の結果を第6図に示す。第6図に於て、上半分
はブロック鋏片の摩耗量(摩耗痕深さμ)を表しており
、下半分は相手部材である円筒試験片の摩耗量(摩耗減
量II1g)を表しており、横軸は強化繊維の総量に対
するアルミナ繊維の体積比(%)を表わしており。
A block test piece for a friction and wear test was formed from the composite material thus obtained, and a cylindrical test piece made of bearing steel (JIS standard 5UJ2, hardness Hv810) was tested under the same conditions as in Example 1 above. We conducted a wear test on the parts. The results of this wear test are shown in FIG. In Figure 6, the upper half represents the amount of wear on the block scissors piece (wear scar depth μ), and the lower half represents the amount of wear on the cylindrical test piece that is the mating member (wear loss II 1g). , the horizontal axis represents the volume ratio (%) of alumina fibers to the total amount of reinforcing fibers.

仮想線は複合則に基くブロック試験片の摩耗量の推測値
を表わしている。
The virtual line represents the estimated wear amount of the block specimen based on the compound rule.

第6図より、この実施例に於てもブロック試験片の摩耗
量はアルミナ繊維の体積比の増大につれて低下し、特に
アルミナ繊維の体積比が0〜40%の範囲に於、て著し
く低下し、アルミナ繊維の体積比が60%以上の領域に
於ては実質的に一定の値になることが解る。また円筒試
験片の摩耗量はアルミナ繊維の体積比の如何に拘らず比
較的小ざい実質的に一定の値であることが解る。
From FIG. 6, it can be seen that in this example as well, the wear amount of the block test piece decreased as the volume ratio of alumina fiber increased, and in particular, it decreased significantly when the volume ratio of alumina fiber was in the range of 0 to 40%. It can be seen that in the region where the volume ratio of alumina fiber is 60% or more, the value becomes substantially constant. Furthermore, it can be seen that the amount of wear on the cylindrical test piece is relatively small and remains substantially constant regardless of the volume ratio of alumina fibers.

一 27− また第7図は複合則に基くブロック試験片の、摩耗量の
推測値と実測値ΔYを強化繊維の総量に対するアルミナ
繊維の体積比Xを横軸にとって示している。この第7図
より、アルミナ繊維の体積比Xが5〜80%の範囲、特
に10〜70%の範囲に於てブロック試験片の摩耗量が
推測値より著しく低減されることが解る。
27- Furthermore, FIG. 7 shows the estimated value and actual measured value ΔY of the amount of wear of the block test piece based on the composite rule, with the volume ratio X of alumina fibers to the total amount of reinforcing fibers being plotted on the horizontal axis. From FIG. 7, it can be seen that the wear amount of the block specimen is significantly reduced compared to the estimated value when the volume ratio X of the alumina fibers is in the range of 5 to 80%, particularly in the range of 10 to 70%.

実施例3 上述の実施例1の場合と同様に処理されることにより用
意された下記の表7に示された101株式会社製のアル
ミナ繊維(商品名「サフイル」)と上掲の表2に示され
た鉱物繊維とを用いて、上述の実施例1の場合と同一の
要領にて繊維成形体を形成し、該繊維成形体を強化材と
し、アルミニウム合金(JIS規格AC8A)をマトリ
ックスとし、強化繊維の総体積率が6.3%であり、ア
ルミナ繊維の体積率1f73.0%であり、鉱物繊維の
体積率が3.3%である複合材料を高圧鋳造法(湯温7
30℃、溶場に対する加圧力1500k(1/〕)にて
製造し、各複合材料に対しT7熱処理を施した後、大き
さが16X6X101nmであり、その一つの面(16
xlOmm、第1図のx−y平面に垂直)を試験面とす
るブロック試験片CI〜C6を作成した。また比較例と
して、アルミニウム合金(JIS規格AC8A)のみよ
りなり熱処理T’rが施された同一寸法のブロック試験
片BO%及び、平均繊維径3.0μ、平均繊維長3II
IIllの非晶質のアルミ矢−シリカ繊維(55wt%
A+20B、45wt%Si 02 )よりなり繊維体
積率が6.5%である繊維成形体を強化材とし、アルミ
ニウム合金(JIS規格AC8A)をマトリックスとし
、熱処理T7が施された複合材料より同一寸法のブロッ
ク試験片C7を作成した。
Example 3 Alumina fibers manufactured by 101 Co., Ltd. (trade name "Safil") shown in Table 7 below prepared by the same treatment as in Example 1 above and those shown in Table 2 above Using the mineral fibers shown, a fiber molded body was formed in the same manner as in Example 1 above, the fiber molded body was used as a reinforcing material, an aluminum alloy (JIS standard AC8A) was used as a matrix, A composite material in which the total volume fraction of reinforcing fibers is 6.3%, the volume fraction of alumina fibers is 1f73.0%, and the volume fraction of mineral fibers is 3.3% is cast by high pressure casting method (water temperature 7
After manufacturing at 30℃ and applying pressure of 1500k (1/) to the melt field, and applying T7 heat treatment to each composite material, the size is 16X6X101nm, and one side (16
Block specimens CI to C6 were prepared, each having a test surface of xlOmm (perpendicular to the x-y plane in FIG. 1). In addition, as a comparative example, a block specimen BO% of the same size made only of aluminum alloy (JIS standard AC8A) and subjected to heat treatment T'r, average fiber diameter 3.0μ, average fiber length 3II
IIll amorphous aluminum arrow-silica fiber (55wt%
A composite material with the same dimensions that is made of A+20B, 45 wt% Si 02 ) with a fiber volume fraction of 6.5% is used as a reinforcement material, and an aluminum alloy (JIS standard AC8A) is used as a matrix, and is heat treated T7. A block test piece C7 was created.

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35R1m、内径30mm、幅1
Qmmの鋼製の円筒試験片の外周面と接触させ、それら
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、面圧20kg/mmff
、すべり速度0.3  m/secにて円筒試験片を1
時間回転させる摩耗試験を行なった。尚この摩耗試験に
於ては、熱処理により円筒試験片の硬さHv(10ko
)を種々の値に設定し、以下の表8に示すブロック試験
片と円筒試験片との組合せco−Crについて試験を行
なった。
These test pieces were sequentially set in the LFW friction and wear tester, and the mating parts, which had an outer diameter of 35R1m, an inner diameter of 30mm, and a width of 1
It was brought into contact with the outer peripheral surface of a Qmm steel cylindrical test piece, and while supplying room temperature lubricating oil (castle motor oil 5W-30) to the contact area of the test piece, a surface pressure of 20 kg/mmff was applied.
, one cylindrical test piece at a sliding speed of 0.3 m/sec.
A wear test was carried out by rotating for a period of time. In this wear test, the hardness of the cylindrical test piece was increased by heat treatment Hv (10 ko
) was set to various values, and tests were conducted on co-Cr combinations of block test pieces and cylindrical test pieces shown in Table 8 below.

表     8 注:1)JIS規格5US420J2 2)JISNA格SUJ 2 3)JISw格SCr 20浸炭焼入れ上述の摩耗試験
の結果を第8図に示す。尚第8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)を表しており、下
半分は相手材である円筒試験片の摩耗量(摩耗減量U)
を表しており、記号Co〜C7はそれぞれ上掲の表8に
於ける試験片の組合せCo−C7に対応している。
Table 8 Note: 1) JIS standard 5US420J2 2) JISNA grade SUJ 2 3) JISw grade SCr 20 Carburizing and quenching The results of the above wear test are shown in FIG. In Figure 8, the upper half shows the wear amount (wear scar depth μ) of the block test piece, and the lower half shows the wear amount (wear loss U) of the cylindrical test piece, which is the mating material.
The symbols Co to C7 respectively correspond to the test piece combination Co-C7 in Table 8 above.

この第8図より、ブロック試験片の摩耗量は、アルミニ
ウム合金のみよりなるブロック試験片CO及び強化繊維
が非晶質のアルミナ−シリカ繊維であるブロック試験片
CIを除き、非常に小さく且相手材としての鋼の材質や
その硬さによっては殆ど差異がなく、また相手材として
の円筒試験片の摩耗量は、その材質に拘らず、硬さHV
(10kg)が200以上、好ましくは250以上であ
る場合に小さい値であることが解る。
From FIG. 8, the amount of wear of the block test pieces is very small, except for the block test piece CO, which is made only of aluminum alloy, and the block test piece CI, whose reinforcing fibers are amorphous alumina-silica fibers. There is almost no difference depending on the material and hardness of the steel used as the material, and the wear amount of the cylindrical test piece used as the counterpart material is determined by the hardness HV regardless of the material.
It can be seen that the value is small when (10 kg) is 200 or more, preferably 250 or more.

実施例4 前述の実施例1の場合と同一の要領にて上掲の表4に示
されたアルミナ繊維と、上掲の表5に示された鉱物繊維
とよりなる繊維成形体を形成し、該繊維成形体を強化材
とし、マグネシウム合金(J18規格MDCI−A)を
マトリックスとし、強化繊維の総体積率が23%であり
、アルミナ繊維の体積率が4.3%であり、鉱物繊維の
体積率が18.7%である複合材料を高圧鋳造法(湯温
700℃、溶湯に対する加圧力1500kM唾2)にて
製造し、上述の実施例3の場合と同一の寸法のブロック
試験片DIを作成した。また比較例としてマグネシウム
合金(JIs規格MDC1−A)のみよりなる同一寸法
のブロック試験片DOを作成した。これらのブロック試
験片について上述の実施例3の場合と同様の摩耗試験を
行なった。但しこの場合相手材としての円筒試験片はス
テンレス鋼(JIS規格5(JS420J2、Hv 5
00)製であり、面圧を5 ko/ mmQに設定して
30分間に亙り試験を行なった。
Example 4 A fiber molded body consisting of alumina fibers shown in Table 4 above and mineral fibers shown in Table 5 above was formed in the same manner as in Example 1 above, The fiber molded body is used as a reinforcing material, magnesium alloy (J18 standard MDCI-A) is used as a matrix, the total volume percentage of reinforcing fibers is 23%, the volume percentage of alumina fibers is 4.3%, and the volume percentage of mineral fibers is 23%. A composite material with a volume fraction of 18.7% was manufactured using a high-pressure casting method (water temperature 700°C, pressure applied to the molten metal 1500 km2), and a block test piece DI with the same dimensions as in Example 3 was prepared. It was created. Further, as a comparative example, a block test piece DO having the same dimensions was made of only a magnesium alloy (JIs standard MDC1-A). These block test pieces were subjected to the same wear test as in Example 3 above. However, in this case, the cylindrical test piece as the mating material is stainless steel (JIS standard 5 (JS420J2, Hv 5
00), and the test was conducted for 30 minutes with the surface pressure set at 5 ko/mmQ.

この摩耗試験の結果を第9図に示す。第9図より、マト
リックスがマグネシウム合金である場合にも、ハイブリ
ッド繊維の体積率及び鋼の硬さ等が本発明の範囲に属す
るものである場合には、ブロック試験片及び円筒試験片
両方の摩耗量が非常に小ざい値になることが解る。
The results of this wear test are shown in FIG. From FIG. 9, even when the matrix is a magnesium alloy, if the volume fraction of the hybrid fiber and the hardness of the steel are within the scope of the present invention, the wear of both the block test piece and the cylindrical test piece is It can be seen that the amount is a very small value.

実施例5 強化繊維の総体積率が2.5%であり、アルミナ繊維の
体積率が1.0%であり、鉱物繊維の体積率が1.5%
となるよう、上掲の表7に示されたアルミナ繊維及び上
掲の表5に示された鉱物繊維と銅合金(Cu−10wt
%Sn)粉末とを秤量し、これに少量のエタノールを添
加してスターラーにて約30分間混合した。かくして得
られた混合物を80℃にて5時間乾燥した後、金型内に
所定量の混合物を充填し、その混合物をパンチにて40
00 k(]/。2の圧力にて圧縮することにより板状
に成形した。次いで分解アンモニアガス(露点−30℃
)雰囲気に設定されたバッチ型焼結炉にて各板状体を7
70℃にて30分間加熱することにより焼結し、焼結炉
内の冷却ゾーンにて徐冷することにより、強化繊維の総
体積率が31.0%であり、アルミナ繊維の体積率が1
.0%であり、鉱物繊維の体積率が2.0%である複合
材料を製造した。
Example 5 The total volume percentage of reinforcing fibers is 2.5%, the volume percentage of alumina fibers is 1.0%, and the volume percentage of mineral fibers is 1.5%.
The alumina fibers shown in Table 7 above, the mineral fibers shown in Table 5 above, and copper alloy (Cu-10wt
%Sn) powder was weighed, a small amount of ethanol was added thereto, and the mixture was mixed using a stirrer for about 30 minutes. After drying the mixture thus obtained at 80°C for 5 hours, a predetermined amount of the mixture was filled into a mold, and the mixture was punched at 40°C.
It was molded into a plate shape by compressing it at a pressure of 00 k(]/.2.Then, the decomposed ammonia gas (dew point -30℃
) Each plate was sintered in a batch type sintering furnace set to
By sintering by heating at 70°C for 30 minutes and slowly cooling in a cooling zone in the sintering furnace, the total volume fraction of reinforcing fibers was 31.0%, and the volume fraction of alumina fibers was 1.
.. 0% and the volume fraction of mineral fibers was 2.0%.

かくして得られた複合材料より摩擦摩耗試験用のブロッ
ク試験片E+を形成した。また比較の目的で銅合金(Q
u−10wt%Sn)のみよりなる同一寸法のブロック
試験片Eoを形成した。これらのブロック試験片につい
て−F述の実施例1の場合と同一の条件にてステンレス
鋼(JIS規格SU S 4.20 J 2、硬さHv
 500)製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を
行った。この摩耗試験の結果を第10図に示す。第10
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(摩耗減量111(+)を表している。
A block specimen E+ for friction and wear testing was formed from the composite material thus obtained. For comparison purposes, copper alloy (Q
A block specimen Eo of the same size was formed only from U-10wt%Sn). Regarding these block test pieces, stainless steel (JIS standard SU S 4.20 J 2, hardness Hv
A wear test was conducted using a cylindrical test piece manufactured by 500) as a mating member. The results of this wear test are shown in FIG. 10th
In the figure, the upper half represents the wear amount (wear scar depth μ) of the block test piece, and the lower half represents the wear amount (wear loss 111 (+)) of the cylindrical test piece that is the mating member.

第10図より、マトリックスが銅合金である場合にも、
ハイブリッド繊維の体積率及び鋼の硬さ等が本発明の範
囲に属するものである場合には、ブロック試験片の摩耗
量が非常に小さい値になることが解る。
From Figure 10, even when the matrix is a copper alloy,
It can be seen that when the volume fraction of the hybrid fiber, the hardness of the steel, etc. are within the scope of the present invention, the amount of wear of the block test piece becomes a very small value.

実施例6 上述の実施例1に於て使用されたアルミナ繊維及び鉱物
繊維を用いて上述の実施例1の場合と同37一 様の要領にて繊維成形体を形成し、該繊維成形体を強化
材とし、亜鉛合金(’JIS規格ZDC1)、鉛合金(
JIS規格WJ8)、スズ合金(JIS規格WJ2)を
マトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が15%で
あり、アルミナ繊維の体積率が3%であり、鉱物1維、
の体積率が12%である複合材料を高圧鋳造法(それぞ
れ湯温500℃、4.10℃、330℃、溶湯・に対す
る加圧ガ500kLJ/♂)にて製造し、各複合材料よ
り大きさが16×6×10IIIIIlであり、その一
つの面(’16’X10IIla1第1図のx−y平面
に垂直)を試験面とするブロック試験片F I−’ H
” tを作成した。また比較お目、的で、亜鉛合金(J
’lS規格ZD”CI)、鉛合金(JIS規格WJ8)
、スズ合金(JIS規格WJ2>のみよりなる同一寸法
のブロック試験片Fa〜ト1oを作成した。
Example 6 Using the alumina fibers and mineral fibers used in Example 1 above, a fiber molded body was formed in the same manner as in Example 1, and the fiber molded body was As a reinforcing material, zinc alloy ('JIS standard ZDC1), lead alloy (
JIS standard WJ8), tin alloy (JIS standard WJ2) as the matrix metal, the total volume percentage of reinforcing fibers is 15%, the volume percentage of alumina fibers is 3%, mineral 1 fiber,
Composite materials with a volume fraction of 12% are manufactured using a high-pressure casting method (temperatures of 500°C, 4.10°C, and 330°C, respectively, and pressure of 500 kLJ/♂ against the molten metal). is 16 x 6 x 10IIII, and one surface ('16'X10IIla1 perpendicular to the x-y plane in Fig. 1) is the test surface.
”T was created. Also, for comparison purpose, zinc alloy (J
'lS standard ZD'CI), lead alloy (JIS standard WJ8)
, block test pieces Fa to To1o of the same size were made of only a tin alloy (JIS standard WJ2>).

次いでこれらのブロック試験片について面圧が5kg/
ll1lI12.試験時間が□30分にそれぞれ設定さ
れた点を除き上述の実施例1の場合と同一の条件にて、
軸受鋼(JIS規格5LJJ420J2、Hv(10日
>=500)製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験
を行った。この摩耗試験の結果を下記の表9に承り。置
去9に於て、ブロック試験片の摩耗量比率とはそれぞれ
ブロック試験片F。
Next, the surface pressure of these block test pieces was 5 kg/
ll1lI12. Under the same conditions as in Example 1 above, except that the test time was set to □30 minutes,
A wear test was conducted using a cylindrical test piece made of bearing steel (JIS standard 5LJJ420J2, Hv (10 days >= 500) as a mating member. The results of this wear test are shown in Table 9 below. , the wear ratio of the block test piece is block test piece F, respectively.

〜Hoの摩耗m(摩耗痕深さ…m)に対するブロック試
験片F+〜l−1+の摩耗量(摩耗痕深さml1l)の
百分率を意味し、円筒試験片の摩耗量とはブロック試験
片F1〜1−11 と摩擦された円筒試験片の摩耗量(
摩耗減量mg)を意味する。尚ブロック試験片Fo〜H
oと摩擦された円筒試験片の摩耗量は測定不可能なほど
小さく、実質的にOであった。
It means the percentage of the wear amount (wear scar depth ml1l) of the block test piece F+ ~ l-1+ with respect to the wear m (wear scar depth...m) of ~Ho, and the wear amount of the cylindrical test piece is the block test piece F1 ~1-11 Wear amount of cylindrical specimen rubbed with (
Wear loss (mg). In addition, block test pieces Fo to H
The wear amount of the cylindrical test piece rubbed with O was so small that it could not be measured, and was substantially O.

表     9 表9より、アルミナ繊維と鉱物111mとよりなるハイ
ブリッド繊維にて亜鉛合金、鉛合金、スズ合金を強化す
れば、相手部材の摩耗量を実質的に増大させることなく
それらの合金の摩耗量を大幅に低減し得ることが解る。
Table 9 From Table 9, if zinc alloy, lead alloy, and tin alloy are reinforced with hybrid fibers made of alumina fiber and mineral 111m, the amount of wear of those alloys will be reduced without substantially increasing the amount of wear of the mating member. It can be seen that this can be significantly reduced.

またこの実施例の結果より、71〜リックス合金がスズ
合金、鉛合金、亜鉛合金である場合にも、ハイブリッド
繊維の体積率及び鋼の硬さ等が本発明の範囲に属する場
合には、ブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量が
非常に小さい値になることが解る。
Furthermore, from the results of this example, even when the 71~Rix alloy is a tin alloy, lead alloy, or zinc alloy, if the volume fraction of the hybrid fiber, the hardness of the steel, etc. are within the scope of the present invention, the block It can be seen that the wear amount of both the test piece and the cylindrical test piece is a very small value.

上述の各実施例の結果より、互いに当接して相対的に摺
動する二つの部材の組合せであって、その一方の部材が
アルミナ繊維及び鉱物繊維を強化#&紺とし、アルミニ
ウム合金の如き金属をマトリックスとする複合材料にて
構成されており、その他方の部材が鋼にて構成されてい
る如き二つの部材の組合せに於ては、前記一方の部材を
構成する複合材料は80wt%以上のAl 20a 、
残部実質的に5topなる組成を有するアルミナ繊維と
、Si O2、Ca O,Al 208を主成分としM
O0含有量が10wt%以下であり[e20a含有吊が
5wt%以下でありその他の無機物含有量が10wt%
以下である鉱物繊維であって、その集合体中に含まれる
非繊維化粒子の総量及び粒径150μ以上の非繊維化粒
子の含有量がそれぞれ20wt%以下、7wt%以下で
ある鉱物taHとよりなるハイブリッド繊維を強化繊維
どし、アルミニウム、マグネシウム、スズ、銅、鉛、亜
鉛、及びこれらを主成分とする合金よりなる群より選択
された金属をマトリックスとし、ハイブリッド繊維の体
積率が1%以上である複合材料であり、前記他方の部材
を構成する鋼はその硬さHV(10k(+)が200以
上、更には250以上の鋼であることが好ましいことが
解る。
From the results of each of the above-mentioned examples, it is clear that this is a combination of two members that come into contact with each other and slide relative to each other, one of which is reinforced with alumina fibers and mineral fibers, and is made of metal such as aluminum alloy. In the case of a combination of two members, such as one made of a composite material with a matrix of Al 20a,
M
O0 content is 10 wt% or less [e20a content is 5 wt% or less and other inorganic content is 10 wt%
From the following mineral fibers, the total amount of non-fibrous particles contained in the aggregate and the content of non-fibrous particles with a particle size of 150μ or more are 20 wt% or less and 7 wt% or less, respectively. The hybrid fibers are reinforced fibers, the matrix is a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, tin, copper, lead, zinc, and alloys containing these as main components, and the volume percentage of the hybrid fibers is 1% or more. It is understood that the steel constituting the other member is preferably a steel having a hardness HV (10k(+)) of 200 or more, more preferably 250 or more.

以上に於ては本発明を幾つかの実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて他の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。
Although the present invention has been described above in detail with reference to several embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be clear to those skilled in the art that

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はアルミナ繊維及び鉱物繊維よりなる繊維成形体
の繊維配向状態を示す解図、第2図は高圧鋳造法による
複合材料の製造工程を示す解図、第3図は第2図の高圧
鋳造により形成された凝固体を示す斜視図、第4図はア
ルミナ繊維及び鉱物繊維を強化m維としアルミニウム合
金を71〜リツクス金属とする複合材料と軸受鋼との間
にて行われた摩耗試験の結果を、強化繊維の総量に対す
るアルミナ繊維の体積比を横軸にとって示すグラフ、第
5図は第4図に示されたデータに基づき複合材料の摩耗
量の複合剤に基づく推測値と実測値との差を強化m維の
総量に対するアルミナ繊維雑の体積比を横軸にとって示
ずグラフ、第6図はアルミナ繊維及び鉱物繊維を強化繊
維としマグネシウム合金をマトリックス金属とする複合
材料と軸受鋼との間にて行われた摩耗試験の結果を、強
化4l紺の総量に対するアルミナ繊維の体積比を横軸に
とって示すグラフ、第7図は第6図に示されたデータに
基づき複合材料の摩耗量の複合剤に基づく推測値と実測
値との差を強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積
比を横軸にとって示すグラフ、第8図はアルミナ繊維及
び鉱物繊維を強化繊維としアルミニウム合金をマトリッ
クス金属とする複合材料と種々の鋼との間にて行われた
摩耗試験の結果を示すグラフ、第9図はアルミナato
m及び鉱物繊維にて強化されたマグネシウム合金よりな
る複合材料及びマグネシウム合金についてステンレス鋼
を相手材として行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、
第10図はアルミナ繊維及び鉱物繊維にて強化された銅
合金よりなる複合材料及び銅合金についてステンレス鋼
を相手材として行われた摩耗試験の結果を示すグラフで
ある。 1・・・ll1H成形体、1′・・・複合材料、2・・
・アルミナ繊維、2a・・・鉱物繊維、3・・・鋳型、
4・・・モールドキャビイディ、5・・・溶湯、6・・
・プランジャ、7・・・凝固体 特 許 出 願 人  トヨタ自動車株式会徊代   
  即     人   弁理士  明  石  昌 
 毅第 9 図 第 1o 図 (m9) (自 発) 手続補正塵 1、事イ9の表示 昭和60年特許願第048595号
2、発明の名称 部材の組合せ 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  愛知県豊田市トヨタ町1番地名 称  (3
20) 1〜ヨタ自動車株式会社4、代理人 居 所  の104東京都中央区新川1丁目5番19号
号」を「特願昭箱60−040908号jと補正する。
Figure 1 is an illustration showing the fiber orientation state of a fiber molded body made of alumina fibers and mineral fibers, Figure 2 is an illustration showing the manufacturing process of a composite material by high pressure casting method, and Figure 3 is the high pressure of Figure 2. A perspective view showing a solidified body formed by casting, and Figure 4 is a wear test conducted between a composite material reinforced with alumina fibers and mineral fibers and an aluminum alloy as a 71~Rix metal, and bearing steel. The results are shown in a graph showing the volume ratio of alumina fibers to the total amount of reinforcing fibers on the horizontal axis. Figure 5 shows the estimated and actual values of the wear amount of the composite material based on the composite agent based on the data shown in Figure 4. Figure 6 shows the difference between the composite material using alumina fibers and mineral fibers as reinforcing fibers and magnesium alloy as the matrix metal, and bearing steel. A graph showing the results of wear tests conducted during the period, with the horizontal axis representing the volume ratio of alumina fiber to the total amount of reinforced 4L navy blue. Figure 7 shows the amount of wear of the composite material based on the data shown in Figure 6. Figure 8 is a graph showing the difference between the estimated value based on the composite agent and the actual value, with the horizontal axis representing the volume ratio of alumina fiber to the total amount of reinforcing fiber. Figure 9 is a graph showing the results of wear tests conducted between composite materials and various steels.
A graph showing the results of a wear test conducted on a composite material made of a magnesium alloy reinforced with m and mineral fibers and a magnesium alloy using stainless steel as a counterpart material,
FIG. 10 is a graph showing the results of an abrasion test conducted on a composite material made of a copper alloy reinforced with alumina fibers and mineral fibers and a copper alloy using stainless steel as a mating material. 1...ll1H molded body, 1'...composite material, 2...
・Alumina fiber, 2a...Mineral fiber, 3...Mold,
4... Mold cavity D, 5... Molten metal, 6...
・Plunger, 7...Coagulant patent applicant: Toyota Motor Corporation
Immediate Patent Attorney Masa Akashi
Tsuyoshi No. 9 Figure 1o Figure (m9) (Voluntary) Indication of procedural amendment 1, fact 9 1985 Patent Application No. 048595 2, combination of name and parts of invention 3, relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address: 1 Toyota-cho, Toyota City, Aichi Prefecture Name (3)
20) 1~Yota Jidosha Co., Ltd. 4, agent's residence No. 104 Shinkawa 1-5-19, Chuo-ku, Tokyo” is amended to “Patent Application Box No. 60-040908j.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 互いに当接して相対的に摺動する第一の部材と第二の部
材との組合せにして、前記第一の部材の少なくとも前記
第二の部材に対する摺動面部は80wt%以上のAl_
2O_3、残部実質的にSiO_2なる組成を有するア
ルミナ繊維と、SiO_2、CaO、Al_2O_3を
主成分としMgO含有量が10wt%以下でありFe_
2O_3含有量が5wt%以下でありその他の無機物含
有量が10wt%以下である鉱物繊維であって、その集
合体中に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径150μ
以上の非繊維化粒子含有量がそれぞれ20wt%以下、
7wt%以下である鉱物繊維とよりなるハイブリッド繊
維を強化繊維とし、アルミニウム、マグネシウム、銅、
亜鉛、鉛、スズ及びこれらを主成分とする合金よりなる
群より選択された金属をマトリックス金属とし、前記ハ
イブリッド繊維の体積率が1%以上である複合材料にて
構成されており、前記第二の部材の少なくとも前記第一
の部材に対する摺動面部は硬さHv(10kg)が20
0以上の鋼にて構成されていることを特徴とする部材の
組合せ。
In a combination of a first member and a second member that are in contact with each other and slide relative to each other, at least the sliding surface portion of the first member relative to the second member is made of 80 wt% or more of Al_
2O_3, the remainder being essentially SiO_2, the main components are SiO_2, CaO, Al_2O_3, the MgO content is 10 wt% or less, and Fe_
Mineral fibers with a 2O_3 content of 5 wt% or less and other inorganic content of 10 wt% or less, the total amount of non-fibrous particles contained in the aggregate and a particle size of 150μ
Each of the above non-fibrous particle contents is 20 wt% or less,
The reinforcing fibers are hybrid fibers made of mineral fibers with a content of 7wt% or less, and aluminum, magnesium, copper,
The matrix metal is a metal selected from the group consisting of zinc, lead, tin, and alloys containing these as main components, and the hybrid fiber is composed of a composite material in which the volume percentage is 1% or more, and the second At least the sliding surface portion of the member with respect to the first member has a hardness Hv (10 kg) of 20
A combination of members characterized by being made of steel of 0 or more.
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