JPS61253338A - 金属基複合材料の製造方法 - Google Patents
金属基複合材料の製造方法Info
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- JPS61253338A JPS61253338A JP60095627A JP9562785A JPS61253338A JP S61253338 A JPS61253338 A JP S61253338A JP 60095627 A JP60095627 A JP 60095627A JP 9562785 A JP9562785 A JP 9562785A JP S61253338 A JPS61253338 A JP S61253338A
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- mixing
- composite material
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- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
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、金属粉をマツトリツクスとするウィスカー（
ひげ結晶〕もしくは短繊維強化型複合材料の製造方法詳
しくはウィスカーもしくは短繊維とマツトリツクス金属
粉との均一な混合方法に関するものである。
ひげ結晶〕もしくは短繊維強化型複合材料の製造方法詳
しくはウィスカーもしくは短繊維とマツトリツクス金属
粉との均一な混合方法に関するものである。
現在、ウィスカーもしくは短繊維を強化材とした複合材
料、特に金属粉をマツ） ＩＪラックスして成形した複
合材料の実用化例は少ない。
料、特に金属粉をマツ） ＩＪラックスして成形した複
合材料の実用化例は少ない。
これは、ウィスカーもしくは短繊維を強化材とした複合
材料の場合、機械的特性にバラツキを生じ、信頼性の高
い製品を得ることが困難なためである。
材料の場合、機械的特性にバラツキを生じ、信頼性の高
い製品を得ることが困難なためである。
複合材料の機械的特性特に強度がバラツク原因としては
、ウィスカーもしくは短繊維の絡みを充分にほぐすこと
ができず、ウィスカーもしくは短繊維とマツトリツクス
金属粉とを均一に混合できないため、成形時にウィスカ
ーもしくは短繊維とマツトリツクス金属粉との結合が充
分でないことが挙げられる。
、ウィスカーもしくは短繊維の絡みを充分にほぐすこと
ができず、ウィスカーもしくは短繊維とマツトリツクス
金属粉とを均一に混合できないため、成形時にウィスカ
ーもしくは短繊維とマツトリツクス金属粉との結合が充
分でないことが挙げられる。
従来、ウィスカーもしくは短繊維とマツトリツクス金属
粉とを均一に混合する方法としては、ウィスカーや短繊
維とマツトリツクス金属粉を、水やアセト／等の溶媒中
に懸濁し超音波もしくは、機械的方法により攪拌した後
、加熱等の方法により、溶媒を揮発させ、混合粉を得る
技術が知られている。
粉とを均一に混合する方法としては、ウィスカーや短繊
維とマツトリツクス金属粉を、水やアセト／等の溶媒中
に懸濁し超音波もしくは、機械的方法により攪拌した後
、加熱等の方法により、溶媒を揮発させ、混合粉を得る
技術が知られている。
然しなから、本方法では、一度に多量の量の混合を行な
うとすれば、均一性を保持することが困難であり、処理
量に制限を受け、連続して多量の混合粉を得ることがで
きない、 また溶媒と金属粉末間１例えば水とアルミニウム粉末間
等においては、水酸化アルミニウム等の反応物を生じた
り、有機溶媒中の遊離炭素等の如く溶媒の不揮発成分が
混合粉中に混入したりして、金属マツトリツクス中に不
純物が混入する欠点を有している。
うとすれば、均一性を保持することが困難であり、処理
量に制限を受け、連続して多量の混合粉を得ることがで
きない、 また溶媒と金属粉末間１例えば水とアルミニウム粉末間
等においては、水酸化アルミニウム等の反応物を生じた
り、有機溶媒中の遊離炭素等の如く溶媒の不揮発成分が
混合粉中に混入したりして、金属マツトリツクス中に不
純物が混入する欠点を有している。
更に、溶媒中での攪拌では、強固に絡み合ったウィスカ
ー塊や短繊維塊は溶媒中を一体となって運動するため、
はぐすことが困難であり、界面活性剤等の使用は一層不
純物の混入を招く原因となる。
ー塊や短繊維塊は溶媒中を一体となって運動するため、
はぐすことが困難であり、界面活性剤等の使用は一層不
純物の混入を招く原因となる。
本発明は金属粉をマツトリツクスとするウィスカーもし
くは短繊維強化型覆合材料の製造方法において、ウィス
カーもしくは短繊維とマツトリツクス金属粉とを均一に
混合し、機械的特性のバラツキの少ない金属基複合材料
を製造する方法を提供することを目的とするものである
。
くは短繊維強化型覆合材料の製造方法において、ウィス
カーもしくは短繊維とマツトリツクス金属粉とを均一に
混合し、機械的特性のバラツキの少ない金属基複合材料
を製造する方法を提供することを目的とするものである
。
本発明は、セラミック等のウィスカーもしくは短繊維と
マツ） ＩＪラックス属粉とを高速の空気流またはガス
流中に投入し、空気流またはガス流中に生ずる乱流の作
用によりウィスカーもしくは短繊維とマツトリツクス金
属粉とを相互にｇＩｊ突、分散せしめ、連続的に均一な
混合を行なう金属基複合材料の製造方法である。
マツ） ＩＪラックス属粉とを高速の空気流またはガス
流中に投入し、空気流またはガス流中に生ずる乱流の作
用によりウィスカーもしくは短繊維とマツトリツクス金
属粉とを相互にｇＩｊ突、分散せしめ、連続的に均一な
混合を行なう金属基複合材料の製造方法である。
更に前記混合するに当ってウィスカーもしくは短繊維の
みを予じめ空気流またはガス流中にて衝朶、分散せしめ
ろものであり、また前記混合条件としてはウィスカーも
しくは短繊維のアスペクト比を３００以下、マツトリツ
クス金属粉径とウィスカーもしくは短繊維直径との比を
６０以下の範囲内とし、用いる空気流もしくはガス流の
流速（ノズル出口流速）を５０ｒｒＶｓｅｅ 〜１００
０１Ｖ′８ｅｃ範囲にて混合する金属基複合材料の製造
方法である。
みを予じめ空気流またはガス流中にて衝朶、分散せしめ
ろものであり、また前記混合条件としてはウィスカーも
しくは短繊維のアスペクト比を３００以下、マツトリツ
クス金属粉径とウィスカーもしくは短繊維直径との比を
６０以下の範囲内とし、用いる空気流もしくはガス流の
流速（ノズル出口流速）を５０ｒｒＶｓｅｅ 〜１００
０１Ｖ′８ｅｃ範囲にて混合する金属基複合材料の製造
方法である。
本発明方法においては、後述する実施例に示す如く、マ
ツトリツクス金属粉とセラミック等のウィスカーもしく
は短繊維とを空気流もしくは混合材と反応しないガス流
を用い第１図に示す如き装置により混合するものである
が、その混合条件としては、次のような要件の場合良好
な成形品を得るものである。即ち （１）混合すべきウィスカーもしくは短繊維のアスペク
ト比（ウィスカーもしくは短繊維長１１と径ｄｆどの比
！を云う）＾く３００、マツトリツクス金属粉径（ｄｍ
）とウィスカーもしくは短繊維直径（ｄｆ）の比ｄｍ／
ｄｆ （３Ｑ好ましくはアスペクト比λ〉２００、ｄｒ
Ｑ／ｄｆ ＜ ２０の範囲とすることが望ましい。
ツトリツクス金属粉とセラミック等のウィスカーもしく
は短繊維とを空気流もしくは混合材と反応しないガス流
を用い第１図に示す如き装置により混合するものである
が、その混合条件としては、次のような要件の場合良好
な成形品を得るものである。即ち （１）混合すべきウィスカーもしくは短繊維のアスペク
ト比（ウィスカーもしくは短繊維長１１と径ｄｆどの比
！を云う）＾く３００、マツトリツクス金属粉径（ｄｍ
）とウィスカーもしくは短繊維直径（ｄｆ）の比ｄｍ／
ｄｆ （３Ｑ好ましくはアスペクト比λ〉２００、ｄｒ
Ｑ／ｄｆ ＜ ２０の範囲とすることが望ましい。
これはアスペクト比λ、〉３００であるような長いウィ
スカーもしくは短繊維では絡みが強く、凝集塊を充分に
ほぐせず、またｄｒｒＶｄｆ ＞ ３０であるような大
径のマツトリツクス金属粉を用いると第４図に模式的に
示すようにマツトリツクス金属粉９の間隙にウィスカー
もしくは短繊維１０が偏在し、均一な混合状態が得られ
ないこととなる。
スカーもしくは短繊維では絡みが強く、凝集塊を充分に
ほぐせず、またｄｒｒＶｄｆ ＞ ３０であるような大
径のマツトリツクス金属粉を用いると第４図に模式的に
示すようにマツトリツクス金属粉９の間隙にウィスカー
もしくは短繊維１０が偏在し、均一な混合状態が得られ
ないこととなる。
（２）混合材を分散せしめる空気または非反応ガスのノ
ズル出口速度の流速は５−０〜１０００ｍ／ｓ＠ｅの範
囲が望ましい。
ズル出口速度の流速は５−０〜１０００ｍ／ｓ＠ｅの範
囲が望ましい。
即ち５０ｍ／ｓｅｃ以下では空気または非反応ガスのエ
ネルギーが充分ではなく、ウィスカーもしくは短繊維と
マツトリツクス金属粉とが充分に混合されない。また１
０００ ｒＶ′ｓｅｃ以上では、ウィスカーもしくは
短繊維の損傷が大きくなり成形品の複合材料の強度が低
下してしまう。
ネルギーが充分ではなく、ウィスカーもしくは短繊維と
マツトリツクス金属粉とが充分に混合されない。また１
０００ ｒＶ′ｓｅｃ以上では、ウィスカーもしくは
短繊維の損傷が大きくなり成形品の複合材料の強度が低
下してしまう。
（３） ウィスカーもしくは短繊維のみを予じめ空気
流または非反応ガス流中で衝突分散させれば、所定のア
スペクト比をもち、凝集塊の少ないウィスカー、短繊維
が得られ、これと金属粉との混合に当っては、より均一
な混合が得られる。
流または非反応ガス流中で衝突分散させれば、所定のア
スペクト比をもち、凝集塊の少ないウィスカー、短繊維
が得られ、これと金属粉との混合に当っては、より均一
な混合が得られる。
（４）同様に予め空気流またはガス流中でマツトリツク
ス金属粉を旋回分離させることにより、所定の粒径をも
つマトリックス金属粉が得られ、これとウィスカーもし
くは短繊維との混合に当って均一な混合が得られる、 本発明製造方法によれば混合用媒体として空気または混
合材と非反応ガスを使用するため、従来法に比較して、
溶媒を除去する工程が省略でき、かつ不純物の混入のな
い混合粉末を得ることができる。
ス金属粉を旋回分離させることにより、所定の粒径をも
つマトリックス金属粉が得られ、これとウィスカーもし
くは短繊維との混合に当って均一な混合が得られる、 本発明製造方法によれば混合用媒体として空気または混
合材と非反応ガスを使用するため、従来法に比較して、
溶媒を除去する工程が省略でき、かつ不純物の混入のな
い混合粉末を得ることができる。
次に実施例について述べる。
第１図はウィスカーもしくは短繊維とマツトリツクス金
属粉末との混合に必要な本発明方法の説明図、第２図は
混合部におけるノズルの配置例を示す説明図である。
属粉末との混合に必要な本発明方法の説明図、第２図は
混合部におけるノズルの配置例を示す説明図である。
第１図及び第２図において、１は空気またはガス源、２
は圧縮機、６はウィスカーもしくは短繊維、マツトリツ
クス金属粉末等の混合用素材、４は素材供給装置、５は
ノズル、６は混合部、７は捕集部、８は排気管である。
は圧縮機、６はウィスカーもしくは短繊維、マツトリツ
クス金属粉末等の混合用素材、４は素材供給装置、５は
ノズル、６は混合部、７は捕集部、８は排気管である。
第１図に示す如く、空気またはガス源１より圧縮機２を
介して旋回流を生ずるように配置された４本のノズル５
より５０ ｒＶ′ｉｅｃ 〜１０００ ｎｒｓｅｃ の
高速空気流またはガス流を混合部乙に噴出せしめ。
介して旋回流を生ずるように配置された４本のノズル５
より５０ ｒＶ′ｉｅｃ 〜１０００ ｎｒｓｅｃ の
高速空気流またはガス流を混合部乙に噴出せしめ。
一方りイスカーもしくは短繊維、マツトリツクス金属粉
末等の混合用素材３を素材供給装置４により混合部６に
投入する。混合部６に投入された混合素材３はノズル５
からの高速空気流またはガス流と衝突、分散せられ、均
一に混合し、捕集部７にて捕集され、空気またはガスは
排気管８より排出される。
末等の混合用素材３を素材供給装置４により混合部６に
投入する。混合部６に投入された混合素材３はノズル５
からの高速空気流またはガス流と衝突、分散せられ、均
一に混合し、捕集部７にて捕集され、空気またはガスは
排気管８より排出される。
叙上の如き装置を用いて、混合すべきウィスカーもしく
は短繊維のアスペクト比λとマトリックス金属粉末径ｄ
ｍを種々変え℃混合試験を行ない第３図に示す結果を得
た。第３図の縦軸はアスペクト比λ−Ａｔ／ｄｆ （た
だしｔｔ、ｄｆは夫々ウィスカーもしくは短繊維セラミ
ックスの繊糺長及び繊維径）であり、横軸は標準化マツ
トリツクス金属粉末粒子径ｄｗ’ｄｆを表す。第３図に
示す如く、アスペクト比λ＜ ３００ 、 ａｍ／ｄｆ
＜ ３０の範囲望ましくはアスペクト比λ＜ ２００
、 ｄｎ＆／ｄｆ ＜ ２０の範囲内が混合性良好で
ある。
は短繊維のアスペクト比λとマトリックス金属粉末径ｄ
ｍを種々変え℃混合試験を行ない第３図に示す結果を得
た。第３図の縦軸はアスペクト比λ−Ａｔ／ｄｆ （た
だしｔｔ、ｄｆは夫々ウィスカーもしくは短繊維セラミ
ックスの繊糺長及び繊維径）であり、横軸は標準化マツ
トリツクス金属粉末粒子径ｄｗ’ｄｆを表す。第３図に
示す如く、アスペクト比λ＜ ３００ 、 ａｍ／ｄｆ
＜ ３０の範囲望ましくはアスペクト比λ＜ ２００
、 ｄｎ＆／ｄｆ ＜ ２０の範囲内が混合性良好で
ある。
更にウィスカーもしくは短繊維のみを予め第１図の装置
を用いて空気流、またはガス流中で衝突分散させれば、
所定のアスペクト比をもち凝集塊の少ないウィスカー、
短繊維が得られ、これを用いると更に均一な混合に有用
であることが確められた。
を用いて空気流、またはガス流中で衝突分散させれば、
所定のアスペクト比をもち凝集塊の少ないウィスカー、
短繊維が得られ、これを用いると更に均一な混合に有用
であることが確められた。
同様にマツトリツクス金属粉末を予め空気流またはガス
流中で旋回分離させることＫより所定の粒径をもつマト
リックス粉末を得ることができ机 次に強化材としてＳｉＣウィスカ（ｄｆ＝１μｍｔｆり
２００〜３００μｍ λ＝２００〜３００〕とマツトリ
ツクス金属粉として６０６１．Ｕ合金を用い、第１図の
装置により混合機液相焼結法により次の第１表に示す成
形条件にて成形した。
流中で旋回分離させることＫより所定の粒径をもつマト
リックス粉末を得ることができ机 次に強化材としてＳｉＣウィスカ（ｄｆ＝１μｍｔｆり
２００〜３００μｍ λ＝２００〜３００〕とマツトリ
ツクス金属粉として６０６１．Ｕ合金を用い、第１図の
装置により混合機液相焼結法により次の第１表に示す成
形条件にて成形した。
なお、その成形物の特性をも第１表に従来法と比較し示
す。
す。
第１表並に参考写真１〜３に示す如く１本発明方法は従
来法に比較し、非常に均一な混合粉が得られ、成形後の
成形品の降伏点は約５０％、伸び歪は２〜２．５倍程度
向上していることは明らかである。
来法に比較し、非常に均一な混合粉が得られ、成形後の
成形品の降伏点は約５０％、伸び歪は２〜２．５倍程度
向上していることは明らかである。
本発明の金属基複合材料の製造方法によれば、マツトリ
ツクス金属粉とウィスカーもしくは短繊維とを均一に混
合することができ、従来法の溶媒除去工程を省略でき、
かつ不純物の混入のない混合粉末を得ることができ、該
混合物を成形して得られる金属基複合材料は、従来法に
比して機械的特性値が優れかつバラツキが少ないものが
製造できる、
ツクス金属粉とウィスカーもしくは短繊維とを均一に混
合することができ、従来法の溶媒除去工程を省略でき、
かつ不純物の混入のない混合粉末を得ることができ、該
混合物を成形して得られる金属基複合材料は、従来法に
比して機械的特性値が優れかつバラツキが少ないものが
製造できる、
第１図は本発明方法の説明図、第２図は混合部における
ノズル配置例を示す説明図、第３図は標準化マツトリツ
クス粒子径とアスペクト比との関係グラフ、第４図は本
発明方法におけるマツトリツクス金属粉とウィスカーも
しくは短繊維の混合状態を示す模式図である。 参考写真１は従来法の混合状態を；参考写真２及び６は
本発明実施例Ｉ及びｎの混合状態を示す写真。 図において１：空気またはガス源、６：混合用素材、５
：ノズル、６：混合部、９：金属粉、１０：ウィスカー
もしくは短繊維。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すＯ 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 賞 Ｉｒｌ１ 第１町】１ヒストリフ７人ずαチぐＬ ｄｍ／ｄｔ第
２ｒＩ！Ｊ 第 ４図 １、事件の表示 昭和６０年特許願第９５６２７号 ２、発明の名称 金属基複合材料の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特 許 出願大 乱５ （４１２）日本鋼管株式会社 ４、代理人
ノズル配置例を示す説明図、第３図は標準化マツトリツ
クス粒子径とアスペクト比との関係グラフ、第４図は本
発明方法におけるマツトリツクス金属粉とウィスカーも
しくは短繊維の混合状態を示す模式図である。 参考写真１は従来法の混合状態を；参考写真２及び６は
本発明実施例Ｉ及びｎの混合状態を示す写真。 図において１：空気またはガス源、６：混合用素材、５
：ノズル、６：混合部、９：金属粉、１０：ウィスカー
もしくは短繊維。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すＯ 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 賞 Ｉｒｌ１ 第１町】１ヒストリフ７人ずαチぐＬ ｄｍ／ｄｔ第
２ｒＩ！Ｊ 第 ４図 １、事件の表示 昭和６０年特許願第９５６２７号 ２、発明の名称 金属基複合材料の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特 許 出願大 乱５ （４１２）日本鋼管株式会社 ４、代理人
Claims (4)
- （１）ウィスカーもしくは短繊維を強化材とし、金属粉
をマツトリツクスとする複合材料の製造方法において、
高速の空気流もしくはガス流中にて該ウィスカーもしく
は該短繊維とマツトリツクスとしての金属粉とを相互に
衝突、分散させ混合することを特徴とする金属基複合材
料の製造方法。 - （２）前記ウィスカーもしくは短繊維のみを予じめ１度
以上高速の空気流またはガス流中にて衝突、分散させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属基複
合材料の製造方法。 - （３）前記ウィスカーもしくは短繊維のアスペクト比を
３００以下、マツトリツクス金属粉径とウィスカーもし
くは短繊維直径との比を３０以下の範囲内に、ウィスカ
ーもしくは短繊維とマツトリツクス金属粉とを混合する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項記載
の金属基複合材料の製造方法。 - （４）前記空気流もしくはガス流の流速を５０ｍ／ｓｅ
ｃ〜１０００ｍ／ｓｅｃの範囲とすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項〜第３項のうち何れか１項記載の
金属基複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60095627A JPS61253338A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 金属基複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60095627A JPS61253338A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 金属基複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61253338A true JPS61253338A (ja) | 1986-11-11 |
| JPH0142339B2 JPH0142339B2 (ja) | 1989-09-12 |
Family
ID=14142758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60095627A Granted JPS61253338A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 金属基複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61253338A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102717063A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-10 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 短碳纤维铝基复合材料粉末冶金混料方法及其混料装置 |
| CN107570696A (zh) * | 2017-07-10 | 2018-01-12 | 向勇 | 金属粉末混合装置及其方法、高通量金属合金制备系统 |
| CN108203794A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-06-26 | 中南大学 | 一种短碳纤维铝基复合材料及其制备方法 |
-
1985
- 1985-05-07 JP JP60095627A patent/JPS61253338A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102717063A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-10 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 短碳纤维铝基复合材料粉末冶金混料方法及其混料装置 |
| CN107570696A (zh) * | 2017-07-10 | 2018-01-12 | 向勇 | 金属粉末混合装置及其方法、高通量金属合金制备系统 |
| CN108203794A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-06-26 | 中南大学 | 一种短碳纤维铝基复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0142339B2 (ja) | 1989-09-12 |
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