JPS61253341A - アルミナ繊維・アルミナ−シリカ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、ｍｍ強化金属複合材料に係り、更に詳細には
アルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とよりなるハイブ
リッドｍ帷を強化繊維とし、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する複合材料に係る。

従来の技術 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の如く比較的低融点の金属は
、相手材料との馴染みの良さから摺動材料として多用さ
れている。しかし烏性能化に対する要求からこれらの材
料の使用条件が益々厳しくなって来ており、摩耗や焼付
きの如き所謂トライポロジー的問題がしばしば発生して
いる。

例えばディーゼルエンジンのアルミニウム合金製ピスト
ンに於ては、エンジンが過酷な条件にて運転されると、
そのリング溝の異常摩耗やピストンとシリンダとの焼付
きの如き問題が生じることがある。かかるトライポロジ
ー的問題を解決する一つの有効な手段として、本願出願
人と同一の出願人の出願に係る特開昭５８−９３９４８
号、特開昭５８−９３９４８号、特開昭５８−９３８３
７号、特開昭５８−９３８４１号、特開昭５９−７０７
３６号の各公報に開示されている如く、アルミニウム合
金の如き金属を高硬度で強靭な強化繊維にて強化する技
術が知られている。

発明が解決しようとする問題点 かかる複合材料用の強化繊維としては炭化ケイ素繊維、
窒化ケイ素繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維
、炭素繊維、チタン酸カリウム繊維、鉱物繊維等がある
が、これらの強化繊維の大多数は非常に高価であり、こ
のことが上述の如き複合材料を実際の部材に適用する上
で一つの最大の阻害要因となっている。上述の強化繊維
のうち、耐摩耗性向上効果に優れ且比較的低廉である点
に於てアルミナ−シリカ系繊維、即ちアルミナ繊維及び
アルミナ−シリカ繊維（特開昭５８−９３８３７号、特
開昭５８−９３８４１号参照）が好ましい。

しかしアルミナ繊維を強化繊維とする複合材料に於ては
、優れた耐摩耗性が得られるが、アルミナ繊維が比較的
高価なものであるため、複合材料も高価なものになると
いう問題がある。またアルミナ−シリカ繊維は従来より
断熱材料として多量に使用されており、特にハンドリン
グ性を考慮して一般に非晶質状態にて使用されている。

この非晶質のアルミナ−シリカ繊維を強化繊維とする複
合材料に於ては、アルミナ５ｉｕｔｔを強化繊維とする
場合に比して複合材料のコストを低減することができる
が、アルミナ−シリカ繊維はアルミナ繊維に比して硬さ
が低いため、複合材料の耐摩耗性が不十分になり易いと
いう問題があり、また非晶質のアルミナ−シリカ繊維は
構造的に不安定であるため、マグネシウム合金の如き酸
化物形成傾向の高いマトリックス金属の溶湯との間に於
て反応を生じて劣化し、これにより繊維自体の強度が低
下し、従ってアルミナ−シリカ繊維を強化繊維とする複
合材料に於ては強度が不十分なものになり易いという問
題がある。

また前述の金属に於ては、繊維強化による高強度化の要
請も大きい。アルミナには種々の結晶構造のものがあり
１、高強度の結晶構造としてはδ相、γ相、α相などが
あり、これらの結晶構造を含むアルミナ繊維としてはそ
れぞれＩＣ１株式会社製の「サフィル（登録商標）ＲＦ
Ｊ、住友化学工業株式会社製の［住化アルミナ繊帷Ｊ、
ＩＣＩ株式会社製「サフイル（登録商標）」及びデュポ
ン社製の「ファイバーＦＰ（登録商標）Ｊ　　（１００
％αアルミナ）がある。これらのアルミナ繊維によれば
マトリックス金属の強度を大幅に向上させることができ
るが、これらの繊維は硬質であるためかかる複合材料が
摺動材料として使用される場合には相手材料の摩耗量が
増大するという問題がある。これに対しαアルミナ含有
率が５〜（３Ｑｗｔ％であるアルミナ繊維を強化繊維と
する複合材料（特開昭５８−９３８４１号）は、それ自
身の耐摩耗性及び相手材に対する摩擦摩耗特性に優れて
いるが、前述の各結晶構造のアルミナ繊維を強化繊維と
する複合材料の場合と同様に、アルミナ−シリカ繊維を
強化繊維とする複合材料に比して高価である。

本願発明者等は、従来の繊維強化金属複合材料、特にア
ルミナ繊維又はアルミナ−シリカ繊維を強化繊維とする
複合材料に於ける上述の如き問題に鑑み、種々の実験的
研究を行った結果、アルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊
維とを組合せて強化繊維として使用すれば、上述の如き
種々の問題を解決することができ、しかもアルミナ繊維
のみを強化繊維とする複合材料及びアルミナ−シリカｍ
Ｈのみを強化繊維とする複合材料より推論される耐摩耗
性よりも遥かに優れた耐摩耗性を有する複合材料を製造
し得ることを見出した。

本発明は、本願発明者等が行った種々の実験的研究の結
果得られた知見に基づき、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摩擦摩耗特性にも優
れた非常に低廉な複合材料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、８Ｑｗｔ％以上の
Ａｌ２Ｏ３、残部実質的に５ｆＯｐなる組成を有するア
ルミナ繊維と、３５〜６５ｗｔ％Ａ１ｔ　０３．６５〜
３５ｗｔ％Ｓｉ　０２．０〜１Ｑｗｔ％他の成分なる組
成を有する非晶質アルミナ−シリカ繊維であって、その
集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径１５０
μ以上の非繊維化粒子含有量がそれぞれ１７ｗｔ％以下
、７ｗｔ％以下である非晶質アルミナ−シリカ繊維とよ
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
上であるアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維強化金
属複合材料によって達成される。

発明の作用及び効果 上述の如き本発明による複合材料によれば、強度及び硬
度が高く炭化ケイ素繊維等に比して低廉であるアルミナ
繊維と、アルミナ繊維よりも更に一層低廉であるアルミ
ナ−シリカ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、また後に
詳細に説明する如く強化繊維をハイブリッド化すること
により耐摩耗性が著しく向上されるので、耐摩耗性や強
度の如き機械的性質に優れた極めて低廉な複合材料が得
られる。またアルミナ−シリカ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
粒子含有量がそれぞれ２ｏｗｔ％以下、７ｗｔ％以下に
緒持されるので、強度及び機械加工性にも優れ粒子の脱
落に起因する相手材の異常摩耗を惹起こすことのない優
れた複合材料が得られる。

一般にアルミナ−シリカ系繊維はその組成及び製法の点
からアルミナｔｌＡＮとアルミナ−シリカ繊雑に大別さ
れる。Ａｌｐ’３含有量が７Ｑｗｔ％以上であり５ｉＯ
ｐ含有量が３Ｑｗｔ％以下の所謂アルミナ繊維は、有機
の粘調な溶液とアルミニウムの無機塩との混合物にてＩ
！維化し、これを高温にて酸化焙焼することにより製造
されている。かかるフルミｔ１ｍｍハＬ１ニＡ　Ｉ　２
０３　含有１カ８０ｗｔ％以上の場合に安定であり、マ
トリックス金属の溶湯との反応やそれに伴うｍｔｓの劣
化が少ない。

従って本発明の複合材料に放ては、ｓｏｗｔ％以上のＡ
ｌ２Ｏ３、残部実質的にＳｉＯ２なる組成を有するアル
ミナ繊維が使用される。

また前述の如くアルミナには種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な構造であり、
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、耐熱性や寸法安
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するαアルミナの重量の割合）が
６０ｗｔ％以上であるものが多い。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
ると、αアルミナを含有するアルミナ繊維を強化繊維と
しアルミニウム合金等をマトリックス金属とする複合材
料に於ては、αアルミナ含有率が高くなればなるほどそ
の複合材料自身の機械的強度、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
するものと推測される。

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、上述の如き予想に反し、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
にある場合に複合材料の耐摩耗性や加工性を向上させる
ことができ、しかも相手部材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す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５〜６０ｗｔ％、好ましくは１０
〜５０ｗｔ％とされる。

一方Ａｌ　２０３含有量が３５〜６５ｗｔ％であり５ｉ
Ｏｚ含有量が３５〜６５ｗｔ％であるいわゆるアルミナ
−シリカ繊維は、アルミナとシリカの混合物がアルミナ
に比して低融点であるため、アルミナとシリカの混合物
を電気炉などにて溶融し、その融液をブローイング法や
スピニング法にて編線化することにより比較的低廉に且
大量に生産されている。特にＡｌｐｈ３含有量が６５ｗ
ｔ％以上であり５ｉｆ２含有量が３５ｗｔ％以下の場合
にはアルミナとシリカとの混合物の融点が高くなり過ぎ
また融液の粘性が低く、一方Ａｌ　２０ａ含有量が３５
ｗｔ％以下であり５ｉｆ２含有量が６５ｗｔ％以上の場
合には、ブローイングやスピニングに必要な適正な粘性
が得られない等の理由から、これらの低廉な製造法を適
用し難い。

またアルミナとシリカとの混合物の融点や粘性を調整し
たり、繊維に特殊な性能を付与する目的から、アルミナ
とシリカとの混合物にＣａ　Ｏ，Ｍ２Ｏ、Ｎａ　！　０
１１ｅｅ　２０ａ　Ｎ　Ｃｒ　２０３、ｚｒＯｔ、丁ｊ
　Ｏｔ　、Ｐ　ｂ　０１Ｓｎ　Ｏｔ　、Ｚｎ　０１Ｍ０
０ａ　、Ｎｉ−Ｏｘ　Ｋ２ＯｌＭｎ　Ｏ２）Ｂ２０３、
Ｖｙ　Ｏｔｌ　、ＣＯ０１ＧＯ３０４などの金属酸化物
が添加されることがある。本願発明者等が行なった実験
的研究の結果によれば、これらの成分は１０ｗｔ％以下
に抑えられることが好ましいことが認められた。更にア
ルミナ−シリカ繊維に於ては、アルミナ含有率が高い程
マトリックス金属の溶湯との反応による劣化及びこれに
起因する繊維の強度低下が少なくなる。従って本発明の
複合材料に於けるアルミナ−シリカ繊維の組成は３５〜
８０Ｗｊ％ＡＩ　２Ｏ３、６５〜２０ｗｔ％Ｓｉ　０２
．０〜１０ｗｔ％他の成分、好ましくは４０〜６５ｗｔ
％Ａ１２０ｓ　、　４０〜３５ｗｔ％５ｉＯｉ！、０〜
１０ｗｔ％他の成分に設定される。

またブローイング法やスピニング法によるアルミナ−シ
リカ繊維の製造に於ては、繊維と同時に非繊維化粒子が
不可避的に多量に生成し、従ってアルミナ−シリカ繊維
の集合体中には比較的多量の非繊維化粒子が含まれてい
る。本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
かかる非繊維化粒子は複合材料の機械的性質及び加工性
を悪化させ、複合材料の強度を低下せしめる原因となり
、更には粒子の脱落に起因して相手材に対し異常摩耗の
如き不具合を発生させる原因ともなり、かかる不具合は
粒径が１５０μを越える粒子の場合に特に顕著である。

従って本発明の複合材料に於ては、アルミナ−シリカ繊
維の集合体中に含まれる非繊維化粒子の総陽は１７ｗｔ
％以下、特に１Ｑｗｔ％以下、更には７ｗｔ％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、特に２ｗｔ％以下、更には１ｗｔ％以
下に抑えられる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
アルミナ繊維とアルミナ−シリカ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する複合材料に於ては、ハイブリ
ッド繊維の体積率が１％程度であっても複合材料の耐摩
耗性が著しく向上する。従って本発明の複合材料に於て
は、ハイブリッド繊維の体積率は１％以上、特に２％以
上、更には４％以上とされる。

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ｍ雑とアルミナ−シリカ繊維とを組合せてハイ
ブリッド化することによる複合材料の耐摩耗性向上効果
は、特に相手材が鋳鉄である場合には後に詳細に説明す
る如く、ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比が
２．５〜６０％の場合に、特に５〜５０％の場合に顕著
である。

また複合材料と摩擦する相手材の摩耗量はハイブリッド
繊維中のアルミナ繊維の体積比が４５％、特に５０％を
越えるとアルミナ１１雑の体積比の増大と共に急激に増
大する。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ｍ帷中のアルミナ繊維の体積比は２．５
〜５０％、好ましくは５〜４５％とされる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
例えば相手材が鋳鉄であってハイブリッド繊維中のアル
ミナ繊維の体積比が上述の好ましい範囲２．５〜５０％
にある場合には、ハイブリッド繊維の体積率が１％、特
に２％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２
０％、特に２５％を越えると相手材の摩耗量が増大する
。

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２，５〜５
０％、特に５〜４５％であり、ハイブリッド繊維の体積
率は１〜２５％、好ましくは２〜２０％とされる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
アルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とを組合せてハイ
ブリッド化することによる複合材料の耐摩耗性向上効果
は、特に相手材が鋼である場合には後に詳細に説明する
如く、ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比が５
〜８０％の場合に、特に１０〜７０％の場合に顕著であ
る。また複合材料及びこれと摩擦する相手材の摩耗量は
ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比が２０〜９
０％の範囲、特に４０〜８０％の範囲に於て小さい値に
なる。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ナ繊維の体積比は２０〜９
０％、好ましくは４０〜８０％とされる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
例えば相手材が鋼であってハイブリッド繊維中のアルミ
ナ繊維の体積比が上述の好ましい範囲２０〜９０％にあ
る場合には、ハイブリッド繊維の体積率が１％、特に３
％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２５％
、特に３０％を越えると相手材の摩耗量が増大する。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２０〜９０％
、特に４０〜８０％であり、ハイブリッド繊維の体積率
は１〜３０％、好ましくは３〜２５％とされる。

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、アルミナ−シリカ繊維の体積率が２０％、特に２
２．５％を越えると複合材料の強度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、ハイブリラド繊維中のアルミナ繊維の体積比の如何
に拘らず、アルミナ−シリカ繊維の体積率は２２．５％
以下、好ましくは２０％以下とされる。

更にアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維相互の混合
状態が不均一である場合には、複合材料の強度や耐摩耗
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繊維
及びアルミナ−シリカ繊維は互いに実質的に均一に混合
された状態にされる。

尚強度、耐摩耗性の如き機械的性質に優れ、しかも相手
材に対する摩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０．５〜３０μの平
均繊維径及び１μ〜５０−の平均繊維長を有し、長繊維
の場合には５〜３０μの繊維径を有することが好ましい
。一方アルミナーシリカ繊維はその構成材料たるアルミ
ナ−シリカ繊維の溶融状態に於ける粘性が比較的小さく
、またアルミナ−シリカ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、アルミナ−シリカ繊維は繊
維径０．５〜１０μ、繊維長１μ〜約５ｃｎ＋程度の短
編ｖ＃（不連続繊維）の形態にて製造されている。従っ
て低廉なアルミナ−シリカ繊維の入手性を考慮すれば、
本発明の複合材料に於て使用されるアルミナ−シリカ繊
維の平均繊維径は１〜７μ程度であり、平均繊維長は１
０μ〜０．５ｃｏ＋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、アルミナ−シリカ繊維
の平均繊維長は加圧鋳造法の場合には１０μ〜Ｑ、５ｃ
ｍ程度、粉末冶金法の場合には１０μ〜３ｍｍ程度であ
ることが好ましい。

また本発明の複合材料のマトリックス金属としての合金
は、それぞれＪｌｌｌｉ格でＡＣ４Ｃ，ＡＣ８Ａ、ＡＣ
８Ｂ、ＡＤＣｌｏ、ＡＤＣＩ　２の如きアルミニウム合
金、ＭＤＣｌ−Ａ、ＭＣ２）ＭＣ７、ＭＣ８の如きマグ
ネシウム合金、ＫＪ３、ＫＪ４、ＰＢＣ２Ａ、ＨＢｓ　
ＢＥＩの如き銅合金、ＺＤＣｌ、ＺＤＣ２（７）如キ亜
鉛合金、ＷＪ８、ＷＪｌｏの如き鉛合金、ＷＪＩ、ＷＪ
２の如きスズ合金であってよい。

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。

１ｉ九二 ＩＣＩ株式会社製のアルミナ繊維く商品名「サフィル」
）に対し脱粒処理を行い、繊維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
有量をそれぞれＱ、１ｗｔ％、０．０２ｗｔ％とするこ
とにより、下記の表１に示されている如きアルミナ繊維
を用意した。

また下記の表２に示されたイソライト・バブコック耐火
株式会社製のアルミナ−シリカ１ｉｌＩ（商品名「カオ
ウール」）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維化粒子の総量及び粒径１５０μ以
上の非繊維化粒子含有量をそれぞれＱ、５ｗｔ％、Ｑ、
ｉｗｔ％とした。

表　　　　１ 表　　　　２ 次いで上述のアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を
種々の体積比にてコロイダルシリカ中に分散させ、その
コロイダルシリ力を攪拌することによりアルミナ繊維及
びアルミナ−シリカ繊維を均一に混合し、かくしてアル
ミナ繊維及びアルミナ−シリカＩＩＩ、Ｍが均一に分散
されたフ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＜８０Ｘ８０Ｘ２０＋ｎ−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Ｉｔｆｉ２及びアルミナ−シリカ繊
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、個々のアルミナ繊維２及びアルミナ−
シリカ繊Ｎ２ａはｘ−ｙ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。

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のモールドキャピテイ４内に配置し、該モールドキャ
ビティ内に７３０’Ｃのアルミニウム合金（ＪＩＳ規格
ＡＣ８Ａ＞の溶Ｓ５を注湯し、　　　−該溶湯を鋳型３
に嵌合するプランジャ６により１５００ｋ（１／７の圧
力に加圧し、その加圧状態を溶湯５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１１
０ｍ５．高さ５０Ｉｌｌ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Ｔ６を施し、各凝固体よりア
ルミナ繊維及びアルミナ−シリカ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大きさが１６×６×１０Ｉ
ｌｌＩ１１テアリ、ソｆ）−ツｆ）ｍ　（１６Ｘ　１０
Ｉｌｌｓ１第１図のｘ−ｙ平面に垂直）を試験面とする
摩耗試験用のブロック試験片Ａ　ｏ　”　Ａ　Ｉｏｏを
機械加工によって作成した。尚上述の各複合材料Ａ　６
−　Ａ　ｒｏｂのアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊
維の体積率、強化繊維の総体積率、強化繊維の総量に対
するアルミナＩＩｍ雑の体積比はそれぞれ下記の表３に
示されている通りであった。

また比較の目的で、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ
８Ａ）のみよりなり熱処理Ｔ６が施された同一寸法のブ
ロック試験片Ａを作成した。

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
し、相手部材である外径３５＋＋ｎ＋、内径３Ｑｍｍ、
幅１０１１Ｉｌｌの球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７
０．Ｈｖ−２５０）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（２０℃）の潤滑油（
キャッスルモータオイル５Ｗ−３０）を供給しつつ、接
触面圧２０ｋｇ／１１１、滑り速度０．３　ｍ／　ｓｅ
ｃにて１時間円筒試験片を回転させる摩耗試験を行なっ
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（摩耗痕深ざ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ｆｆｉｍａ＞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。

第４図より、アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維に
於て強化されたアルミニウム合金よりなるブロック試験
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Ａの摩耗量に比して遥かに小ざい値であることが解
る。またブロック試験片の摩耗量はアルミナ繊維の体積
比が０〜２０％の範囲に於て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〜
１０％の範囲に於て著しく低下し、アルミナ繊維の体積
比が４０〜７０％の範囲に於てはアルミナ繊維の体積比
の増大につれて僅かに増大し、アルミナ繊維の体積比が
７０％以上の範囲に於ては実質的に一定の値になり、ア
ルミナ繊維の体積比が２．５〜６０％の範囲に於て、特
に５〜５０％の範囲に於て小さい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が２０
％以下の範囲に於てはアルミナ繊維の体積比の如何に拘
らず実質的に一定の値であり、アルミナ繊維の体積比が
２０〜４０％の範囲に於てはアルミナ繊維の体積比の増
大と共に減少するが、アルミナ［ｔの体積比が４０％以
上の範囲に於てはアルミナ繊維の体積比の増大と共に増
大し、特にアルミナ繊維の体積比が４５〜６０％の範囲
、特に５０〜６０％の範囲に於てアルミナ繊維の体積比
の増大と共に著しく増大することが解る。また円筒試験
片の摩耗量がブロック試験片Ａと摩擦された円筒試験片
の摩耗量より小さくなるのは、アルミナ繊維の体積比が
５０％以下の場合であることが解る。

従って鋳鉄を相手部材とする場合に於てブロック試験片
及び円筒試験片両方の摩耗量を低減するためには、アル
ミナ１ｉＩｉ雑の体積比は２．５〜５０％、特に５〜４
５％であることが好ましいことが解る。

複合材料は一般に設計可能な材料といわれており、複合
則が成立すると考えられている。今強化ｍｏｗの総■に
対するアルミナ繊維の体積比をＸ％とすれば、Ｘ＝０％
である場合のブロック試験片の摩耗量は２０μであり、
Ｘ−１００％である場合のブロック試験片の摩耗量は１
０μであるので、複合材料の摩耗量について複合則が成
立するとすれば、Ｘ＝Ｏ〜１００％の範囲に於けるブロ
ック試験片の摩耗量Ｙは Ｙ＝　（２０−１０）Ｘ／１００＋１０であるものと推
測される。第４図に於ける仮想線はかかる複合則に基づ
くブロック試験片の摩耗量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づ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２．５〜５０％の範囲に於
て、特に５〜４０％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アルミナ
−シリカ繊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。

実施例２ 上述の実施例１の場合と同一の要領及び同一の条件にて
アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維にて強化された
アルミニウム合金よりなる複合材料にて形成されたブロ
ック試験片Ａｏ＝Ａ＋。０及びアルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＡＣ８Ａ）のみよりなり熱処理Ｔ６が施されたブ
ロック試験片Ａを作成し、各ブロック試験片について軸
受鋼（ＪＩＳ規格５ＵＪ２）ｌ−１ｖ＝８１０）製の円
筒試験片を相手部材とする摩耗試験を実施例１の場合と
同一の条件にて行った。この摩耗試験の結果を第６図に
示す。尚第６図に於て、上半分はブロック試験片の摩耗
■（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ＩＩ（摩耗減量ＳＯ）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。

第６図より、アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維に
於て強化されたアルミニウム合金よりなるブロック試験
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Ａの摩耗量に比して追かに小さい値であることが解
る。また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
０〜６０％の範囲に於て著しく低下し、アルミナ繊維の
体積比が８０％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
維の体積比の増大につれて実質的に線形□的に僅かに増
大することが解る。従って鋼を相手部材とする場合に於
てブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減す
るためには、アルミナ繊維の体積比は２０〜９０％、特
に４０〜８０％であることが好ましいことが解る。

また実施例１の場合と同様に複合則が成立するものと仮
定し、強化繊維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％である場合のブロック試験片の
摩耗量は３２μであり、Ｘ＝１００％である場合のブロ
ック試験片の摩耗量は１０μであるので、Ｘ＝０〜１０
０％の範囲に於けるブロック試験片の摩耗量は Ｙ＝　（３２−１０）Ｘ／１００＋１０であるものと推
測される。第６図に於ける仮想線はかかる複合則に基づ
くブロック試験片の摩耗量の推測値を表わしている。ま
た第７図はかかる複合則に基づくブロック試験片の摩耗
ｍ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７図よりアルミナ繊維の体積比が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。

実施例３ 上述の実施例１に於て製造された複合材料Ａｏ。

Ａ　Ｉ　、Ａ　＋ｏ６より実施例１の場合と同一寸法の
ブロック試験片を作成し、各ブロック試験片について接
触面圧が２０ｋｑ／１ｎＱ１４０ｋａ／ｍｍＲ、５６ｋ
ｇ／　ｍｍｆｆに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摩耗試験を行った。この摩耗試
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（Ｉ！！耗痕深さμ〉を表わしてお
り、下半分は円筒試験片の摩耗量（摩耗域１１１（Ｊ）
を表わしており、横軸は接触面圧（ｋｌ’ｍｌ　）を表
わしている。

第８図より、ブロック試験片及び円筒試験片の摩耗量は
接触面圧の増大につれて増大し、その増大率は強化繊維
の総量に対するアルミナ繊維の体積比が高い程小さく、
アルミナ繊維の体積比が５％の如く小さい値であっても
ブック試験片及び円筒試験片の摩耗量の増大率を大きく
低減し得ることが解る。

実施例４ 下記の表４に示されたＩＣ１株式会社製のアルミナ繊維
（商品名「サフィル」）と下記の表５に示されたイソラ
イト・バブコック耐火株式会社製のアルミナ−シリカ繊
維（商品名「カオウール」）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アルミナ
−シリカ繊維とよりなる８０ｘ８０ｘ２０ｍｍの繊維成
形体を形成した。次いで上述の実施例１の場合と同様の
要領の高圧鋳造法〈溶湯温度１１００℃、溶湯に対する
加圧力１０１０００ｋ？）にて、アルミナ繊維とアルミ
ナ−シリカ繊維とよりなるハイブリッド繊維を強化繊維
とし銅合金（Ｃｌ−１０ｗｔ％Ｓｎ）をマトリックス金
属とする複合材料を製造した。次いで各複合材料より大
きさが１６Ｘ６Ｘ１０ＩＩＩｌｌであり、その一つの而
（１６Ｘ　１００１１１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Ｂ　Ｏ”　Ｂ　＋ｏｏを機
械加工によって作成した。

尚上述の各複合材料５ｏ−ｓ、ｓのアルミナ繊維及びア
ルミナ−シリカ繊維の体積率、強化繊維の総体積率、強
化繊維の総量に対するアルミナ繊維雑の体積比はそれぞ
れ下記の表６に示されている通りであった。

また比較の目的で、銅合金（Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｓｎ）の
みよりなる同一寸法のブロック試験片Ｂを作成した。

表　　　　４ 表　　　　５ 次いで各ブロツ試験片について上述の実施例２の場合と
同一の条件にて軸受鋼（ＪＩＳ規格５ＵＪ２）Ｈｖ−８
１０）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９図に示す。第９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（摩耗減量ＩＩ！Ｉ＋＞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
わしており、仮想線は複合剤に基づくブロック試験片の
摩耗量の推測値を表わしている。

第９図より、アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維に
て強化された銅合金よりなるブロック試験片の摩耗量は
銅合金のみよりなるブロック試験片Ｂの摩耗量に比して
適かに小さい値であることが解る。またこの実施例に於
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％の範囲に於て比較的大きく低下し、アルミナＩｌ
雑の体積比が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比較的
小さい値の範囲内に於てアルミナＩｌＮの体積比の増大
につれてごく僅かに増大することが解る。従ってマトリ
ックス金属が銅合金である場合にも、鋼を相手部材とす
る場合に於けるブロック試験片及び円筒試験片両方の摩
耗量を低減するためには、アルミナ繊維の体積比は２０
〜９０％、特に４０〜８０％であることが好ましいこと
が解る。

また第１０図は複合剤に基づくブロック試験片の摩耗量
の推測値と実測値ΔＹを強化繊維の総理に対するアルミ
ナ繊維の体積比Ｘを横軸にとって示す第５図及び第７図
と同様のグラフである。この第１０図より、アルミナ繊
維の体積比Ｘが１０〜７０％の範囲、特に２０〜６０％
の範囲に於てブロック試験片の摩耗量が推測値より大き
く低減されることが解る。

実施例５ αアルミナ含有率が３４％、４８％、８３％である点を
除き上掲の表１に示されたアルミナ繊維と同一の諸元の
ＩＣＩ株式会社製の三種類のアルミナ繊維（商品名「サ
フイル」）と上掲の表２に示されたアルミナ−シリカ繊
維とを使用して、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アルミナ−シリカ繊維とよりなる８
０Ｘ８０Ｘ２０１１ｍの繊維形成体を形成した。次いで
上述の実施例１の場合と同様の要領の高圧鋳造法（溶湯
温［７３０℃、溶湯に対する加圧力１５００　ｋｏ／♂
）にてアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ＞をマト
リックス金属とし、強化繊維の総体積率が７．５％であ
り、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積比が０
％、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％である
１８種類の複合材料を製造し、各複合材料に対し熱処理
Ｔ６を施した。

次いで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
の条件にて球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７０、Ｈｖ
−２５０）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１１図に示す。第１１
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（摩耗域ｆ１ｍｇ）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
している。

第１１図より、鋳鉄を相手材とする場合に於てブロック
試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減するに好まし
いアルミナ１１維の体積比の範囲５〜５０％に於てブロ
ック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減するため
には、アルミナ繊維のαアルミナ含有率は５０％以下の
如く比較的少い値であることが好ましいことが解る。

１１ｉ αアルミナ含有率が□ｗｔ％、４ｗｔ％、１５ｗｔ％、
２５ｗｔ％、３７１℃％、４８ｗｔ％、６２ｗｔ％、８
３ｗｔ％、１００ｗｔ％である点を除き上掲の表１に示
されたアルミナ繊維と同一の諸元のアルミナ繊維と、上
掲の表２に示されたアルミナ−シリカ繊維とを使用して
、上述の実施例１の場合と同一の要領及び同一の条件に
てアルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とよりなるハイ
ブリッド繊維を強化繊維とし、アルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＡＣ８Ａ＞をマトリックス金属とし、強化繊維の
総体積率が６％であり、強化繊維の総量に対するアルミ
ナ繊維の体積比が３０％であ感複合材料を製造し、各複
合材料に対し熱処理Ｔ６を施した。

次いで各複合材料よりｒＩＪ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
球状黒鉛鋳鉄（ＪＩｓ規格ＦＣＤ７０、ＨＶ　＝２５０
）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１２図に示す。第１２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ｆｆｉｍｑ＞を表わしており、横軸はアル
ミナ繊維のαアルミナ含有率（ｗｔ％）を表わしている
。

第１２図より、ブロック試験片の摩耗量はαアルミナ含
有率が５〜９５ｗｔ％、特に１０〜８５ｗｔ％の範囲に
於て小さい値であり、円筒試験片の摩耗量はαアルミナ
含有率が５〜５０ｗｔ％、特に１０〜５０ｗｔ％の範囲
に於て小さい値になり、従って鋳鉄を相手部材とする場
合に於けるブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量
を低減するためには、アルミナ繊維のαアルミナ含有率
は５〜６Ｑｗｔ％、特に１０〜５０ｗｔ％であることが
好ましいことが解る。

実施例７ 上述の実施例２の場合と同一の要領及び同一の条件にて
、αアルミナ含有率が４ｗｔ％、３４ｗｔ％、４Ｂｗｔ
％、１ｏｏｗｔ％である点を除き１掲の表１に示された
アルナ繊維と同一の諸元のアルミナ繊維と、１掲の表２
に示されたアルミナ−シリカ繊維とよりなるハイブリッ
ド繊維を強化繊維とし、アルミニウム合金（ＪＩＳＰＡ
格ＡＣ８Ａ）をマトリックス金属とし、強化繊維の総体
積率が７．５％であり、強化繊維の総量に対するアルミ
ナ繊維の体積比が０％、２０％、６０％、１００％であ
る１６種類の複合材料を製造し、各複合材料に対し熱処
理Ｔ６を施した。

次いで各複合材料よりｒＩ１ｗＡ摩耗試験用のブロック
試験片を形成し、上述の実施例２の場合と同一の条件に
て軸受鋼ＬＩＩＳ規格５ＬＪＪ　２．１−１ｖ　−８１
０〉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１３図に示す。第１３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（摩耗域ＩＬｔｍａ）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（％）を表して
いる。

第１３図より、鋼を相手部材とする場合に於てブロック
試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減するためには
、アルミナ繊維のαアルミナ含有率は３４％前後の如く
比較的小さい値であることが好ましく、またアルミナ繊
維のαアルミナ含有率が３４％の如く比較的小さい値で
ある場合には、強化繊維の総量に対するアルミナ１１ｉ
紺の体積比が比較的高い領域に於ても円筒試験片の摩耗
量を小さい値に維持することができることが解る。

哀１」１し 上述の実施例６に於て使用されたαアルミナ含有率が種
々の値であるアルミナ繊維と１掲の表２に示されたアル
ミナ−シリカ繊維とを使用して、上述の実施例１の場合
と同一の要領及び同一の条件にて、アルミナ繊維とアル
ミナ−シリカ繊維とよりなるハイブリッド繊維を強化繊
維とし、アルミニウム合金ＬＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）をマ
トリックス金属とし、強化繊維の総体積率が８％であり
、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積比が５０
％である複合材料を製造し、各複合材料に対し熱処理Ｔ
６を施した。

次いで各複合材料よりｒｓ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ＳＵＪ　２）Ｈｖ＝８１０）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１４図に示す。尚第１４図に於て、上半分
はブロック試験片の摩耗ｍ（摩耗痕深さμ）を表わして
おり、下半分は円筒試験片の摩耗量（摩耗域！ｍａ）を
表わしており、横軸はアルミナ繊維のαアルミナ含有率
（ｗｔ％）を表わしている。

第１４図より、ブロック試験片の摩耗量はアルミナ繊維
のαアルミナ含有率が５〜６０ｗｔ％の範囲又は７０ｗ
ｔ％以上の場合に、特に１０〜５０ｗｔ％の範囲又は７
５ｗｔ％以上の場合に小さく、円筒試験片の摩耗量はα
アルミナ含有率が５〜（３Ｑｗｔ％、特に１０〜５０ｗ
ｔ％の場合に小さく、従って鋼を相手部材とする場合に
於てブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減
するためには、アルミナ繊維のαアルミナ含有率は５〜
５０ｗｔ％、特に１０〜５０ｗｔ％であることが好まし
いことが解る。

実施例９ 上述の実施例１に於て使用されたアルミナ繊維及びアル
ミナ−シリカｔａ帷を使用して、上述の実施例１の場合
と同一の要領及び同一の条件にてアルミナ繊維とアルミ
ナ−シリカ繊維とよりなる）ハイブリッド繊維を強化繊
維とし、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）をマ
トリックス金属とし、強化繊維の総体積率が２．７％及
び５．７％であり、強化繊維の総量に対するアルミナ繊
維の体積比が０％、２０％、４０％、６０％、８０％、
１００％である１２Ｐｌ類の複合材料を製造し、各複合
材料に対し熱処理Ｔ６を施した。

次いで各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球状
黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７０、Ｈｖ＝２５０）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１５図に示す。尚第１５因に於て、上
半分はブロック試験片の摩耗ｍ（摩耗痕深さμ）を表わ
しており、下半分は円筒試験片の摩耗量（摩耗減量ｍｇ
＞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。

第１５図より、ブロック試験片の摩耗量は強化繊維の総
体積率が大きい値である場合に小さくなるが、円筒試験
片の摩耗量は強化繊維の総体積率が小さい場合に小さい
値になることが解る。また円筒試験片の摩耗量は強化繊
維の総体積率が５゜７％である場合には、強化繊維の総
量に対するアルミナ繊維の体積比が４０〜６０％、特に
５０〜６０％の範囲に於てはアルミナ繊維の体積比の増
大につれて著しく増大することが解る。

実施例１０ 上述の実施例１に於て使用されたアルミナ繊維及びアル
ミナ−シリカ繊維を使用して、上述の実施例１の場合と
同一の要領及び同一の条件にてアルミナ繊維とアルミナ
−シリカ繊維とよりなるハイブリッド繊維を強化繊維と
し、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格八ＣへＡ＞をマトリ
ックス金属とし、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維
の体積比が３０％であり、強化繊維の総体積率が１％、
１０％、２０％、３０％、３５％である複合材料を製造
し、各複合材料に対し熱処理Ｔ６を施した。

次いでかくして製造された各複合材料より大きさが１６
Ｘ６Ｘ１０１１１１１１であり、その一つの面（１６ｘ
ｉＱｍｍ、第１図のｘ−ｙ平面に垂直）を試験面とする
ブロック試験片を形成した。また比較の目的でアルミニ
ウム合金のみよりなり熱処理Ｔ６が施された同一寸法の
ブロック試験片を形成した。

次いで各ブロック試験片について上述の実施例１の場合
と同一の条件にて球状黒鉛鋳鉄（ＪＸＳ規格ＦＣＤ７０
．Ｈｖ　＝２５０）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１６図に示す
。尚第１６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、下半分は円筒試験
片の摩耗量（摩耗減量ｎ＋ｏ）を表しており、横軸は強
化４ｐ４雑の総体積率（％）を表わしている。

第１６図より、ブロック試験片の摩耗（４）は強化ｍｅ
Ｉの総体積率が１％以上、特に２％以上、更には５％以
上の場合に小さく、円筒試験片の摩耗量は強化繊維の総
体積率が２０％、特に２５％を越えると急激に増大する
ことが解る。従って鋳鉄を相手部材とする場合に於てブ
ロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減するた
めには、強化繊維の総体積率は１〜２５％、特に２〜２
０％であることが好ましいことが解る。

実施例１１ αアルミナ含有率が８％である点を除き上掲の表１に示
されたアルミナ繊維と同一のアルミナ繊維及び上掲の表
２に示されたアルミナ−シリカ繊維を使用して、上述の
実施例１の場合と同一の要領及び同一の条件にてアルミ
ナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とよりなるハイブリッド
Ｉｌ＃！１を強化繊維とし、アルミニウム合金（Ｊ　Ｉ
ｓ規格ＡＣ８Ａ）をマトリックス金属とし、強化繊維の
総体積率が５．６％、１５％、２０％であり、強化繊維
の総量に対するアルミナ繊維の体積比が０％、２０％、
６０％、１００％である１２種類の複合材料を製造し、
各複合材料に対し熱処理Ｔ６を施した。

次いで各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（Ｊｔｓ規格ＳＵＪ　２．１−１ｖ　−８１０）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１７図に示す。尚第１７図に於て、上
半分はブロック試験片の摩耗１（摩耗痕深さμ）を表わ
しており、下半分は円筒試験片の摩耗量（摩耗域ｆｆ１
ｍｇ＞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。

第１７図より、鋼を相手部材とする場合にも、ブロック
試験片の摩耗量は強化繊維の総体積率が高くなるにつれ
て小さい値になるのに対し、円筒試験片の摩耗量は強化
繊維の総体積率が高くなるにつれて増大することが解る
。

１ｉｌ二り 上述の実施例１１に於て使用されたアルミナ繊維及びア
ルミナ−シリカ繊維を使用して、上述の実施例１の場合
と同一の要領及び同一の条件にてアルミナ繊維とアルミ
ナ−シリカ繊維とよりなるハイブリッド繊維を強化繊維
とし、アルミニウム合金（Ｊ　ＩＳＭＩＡＣ８Ａ）！’
？ト’Ｊｙクス金Ｊｉとし、強化繊維の総量に対するア
ルミナ繊維の体積比が５０％であり、強化繊維の総体積
率が１％、１０％、２０％、３０％、３５％である複合
材料を製造し、各複合材料に対し熱処理Ｔ６を施した。

次いで各複合材料より摩擦摩耗試験用のブロック試験片
を形成した。また比較の目的でアルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＡＣ８Ａ＞のみよりなり熱処理Ｔ６が施された同
一寸法のブロック試験片を形成した。

次いで各ブロック試験片について上述の実施例１の場合
と同一の条件にて軸受鋼ＬＪＩＳ規格５ＵＪ２）Ｈｖ−
８１０）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１８図に示す。尚第１８
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、下半分は円筒試験片の摩耗量（
摩耗域ＩＩｌ１ｇ）を表わしており、横軸は強化繊維の
総体積率（％）を表わしている。

第１８図より、ブロック試験片の摩耗量は強化繊維の総
体積率が１％以上、特に３％以上、更には１０％以上の
場合に小さく、円筒試験片の摩耗量は強化繊維の総体積
率が２５％、特に３０％を越えると急激に増大すること
が解る。従って鋼を相手部材とする場合に於てブロック
試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減するためには
、強化繊維総体積率は１〜３０％、特に３〜２５％であ
ることが好ましいことが解る。

実施例１３ 下記の表７に示されたアルミナ繊維及び下記の表８に示
されたアルミナ−シリカ繊維を使用して、上述の実施例
１の場合と同一の要領及び同一の条件にてアルミナｌＩ
Ｉ＋Ｈとアルミナ−シリカ繊維とよりなるハイブリッド
繊維を強化繊維とし、アルミニウム合金（ＪＩＳＩ格Ａ
Ｃ８Ａ）をマトリックス金属とし、強化繊維の総体積率
が７％であり、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の
体積率が０％、２０％、４０％、６０％、８０％、１０
０％である複合材料を製造し、各複合材料に対し熱処理
Ｔ６を施した。

表　　　　７ 表　　　　８ 次いで各複合材料より長手方向が第１図のＸ−ｙ平面に
沿う引張り試験片を形成した。また比較の目的でアルミ
ニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ＞のみよりなり熱処理
Ｔ６が施された引張り試験片を形成した。次いでこれら
の引張り試験片について室温及び２５０℃に於て引張り
試験を行った。

その結果を第１９図に示す。尚゛第１９図に於て、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。

第１９図より、室温及び２５０℃のいずれに於ても複合
材料の引張り強さはアルミナ繊維の体積比が０〜６０％
の範囲に於てはアルミナｗ４１／ｆｉの体積比の増大と
共に上昇し、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。また複合
材料のＶ温に於ける複合材料の引張り強さはアルミナ繊
維の体積比が０〜５０％の範囲に於てはアルミニウム合
金の引張り強さよりも低い値になるが、２５０℃に於け
る複合材料の引張り強さはアルミナ繊維の体積比の如何
に拘らずアルミニウム合金の引張り強さよりも高い値で
あり、従ってアルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とよ
りなるハイブリッド繊維にて強化されたアルミニウム合
金は高温強度に優れていることが解る。

衷ＪＬＬＬ虹 上述の実施例１に於て使用されたアルミナ繊維及びアル
ミナ−シリカ繊維を用いて上述の実施例１の場合と同様
の要領にてｍＩｌ！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（ＪＩＳ規格ＭＤＣ１−Ａ
＞をマトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が１０
％であり、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積
比が３０％である複合材料を高圧鋳造法（ｌ温６９０℃
、ＷＩＮ；Ａに対する加圧力１５００ｋｌｌ／ａｌｌ！
＞にて製造し、該複合材料より大きさが１６Ｘ６Ｘ１０
１Ｒ１１１であり、その一つの而（１６Ｘ１０＋ａｍ、
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を作成した。

また上述の実施例１に於て使用されたアルミナ繊維及び
アルミナ−シリカ繊維を用いて、上述の実施例１の場合
と同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（ＪｒＳ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１０％
であり、強化ｍ帷の総量に対するアルミナ繊維の体積比
が３０％である複合材料を高圧鋳造法（それぞれ湯温５
００℃、４１０℃、３３０℃、溶湯に対する加圧力５０
０　ｋｃ＋／♂）にて’ＩＪ造し、各複合材料より大き
さが１６ｘ６ｘｌＯ１であり、その一つの面（１６Ｘ１
０ｍＩｌ、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Ｄ１〜Ｆ＋を作成した。更に比較の目的
で、マグネシウム合金（ＪＩｓ規格ＭＤＣＩ−Ａ＞　、
亜鉛合金（ＪＩＳ規格ＺＤＣ１）　、鉛合金（Ｊ　Ｉ　
ＳＭ！１４ＷＪ　８　）　、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Ｃｏ”−Ｆｏ
を作成した。

次いでブロック試験片Ｃｏ　、Ｃ＋については上述の実
施例１の場合と同一の条件にて、また他のブロック試験
片については面圧が５ｋ（１／ｍ’、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、球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７０
１ＨＶ−２５０）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に示す。同表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Ｇｏ−Ｆｏの摩耗量（摩耗痕深さｍｍ）に対するブ
ロック試験片Ｃ＋”−Ｆｔの摩耗ｆｆｉ＜ＩＩ耗痕深さ
Ｉ）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Ｃ１〜Ｆ］と摩擦された円筒試験片の摩耗量（
摩耗減量＋１１（］）を意味する。尚ブロック試験片Ｃ
ｏと摩擦された円筒試験片の摩耗量は０．３ｍｇであり
、ブロック試験片Ｄｏ”−Ｆｏ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。

表　　　　　９ 表９より、アルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とより
なるハイブリッド繊維にてマグネシウム合金、亜鉛合金
、鉛合金、スズ合金を強化すれば、相手材の摩耗量を実
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。この実施例の結果より、マト
リックス金属がマグネシウム合金、スズ合金、鉛合金、
亜鉛合金であって相手材が鋳鉄である場合にも、ハイブ
リッド繊維の体積率、非繊維化粒子の総量、粒径１５０
μ以上の非繊維化粒子の含有量、アルミナ繊維のαアル
ミナ含有率など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。

実施例１５ 上述の実施例１に於て使用されたアルミナ繊維及びアル
ミナ−シリカ繊維を用いて上述の実施例１の場合と同様
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、マグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＯＣＩ−Ａ）を
マトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が１０％で
あり、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積比が
５０％である複合材料を高圧鋳造法（湯温６９０”Ｃ１
溶瀾に対する加圧力１５００ｋ（］／ａｘ’）にて製造
し、該複合材料より大きさが１６Ｘ６Ｘ１０１１１１１
であり、その一つの面（１５ｘ　１０ｍｍ、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Ｃ２を
作成した。

また上述の実施例１に於て使用されたアルミナ繊維及び
アルミナ−シリカ繊維を用いて、上述の実施例１の場合
と同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ＬＩＩＳ規格ＷＪ８）、スズ合金ＬＪＩＳ規格ＷＪ２
）をマトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が１０
％であり、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積
比が５０％である複合材料を高圧鋳造法（それぞれ温潤
５００℃、４１０℃、３３０℃、溶湯に対する加圧力５
００ｋｌＪ／Ｊ）にて製造し、各複合材料より大きさが
１６×６×１０１１１Ｉｌであり、その一つの面（１６
×１０１！１ＩＩ１１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Ｄ２〜Ｆ２を作成した。更に
比較の目的で、マグネシウム合金（ＪＩｓ規格ＭＤＣ１
−△〉、亜鉛合金（ＪＩＳ規格ＺＤＣ１）、鉛合金（Ｊ
ＩＳ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Ｇｏ＝Ｆｏを作成した
。

次いでブロック試験片Ｃｏ　、０２については上述の実
施例１の場合と同一の条件にて、また他のブロック試験
片については面圧が５　ｋｇ／♂、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５ＵＪ２）Ｈｖ−８
１０）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１０に示す。置去１
０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Ｇｏ〜Ｆｏの摩耗量（摩耗痕深さｎｕｎ）
に対するブロック試験片Ｃ２〜Ｆ２の摩耗量（摩耗痕深
さｆｆｉｍ）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０２〜Ｆ２と摩擦された円筒試験片の
摩耗量（摩耗域ｆｆ１Ｉ！１ｇ）を意味する。

尚ブロック試験片Ｃｏ＝Ｆｏ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
。

表１０より、アルミナＩ［とアルミナ−シリカ繊維とよ
りなるハイブリッド繊維にてマグネシウム合金、亜鉛合
金、鉛合金、スズ合金を強化すれば、相手材の摩耗量を
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。この実施例の結果より、マ
トリックス金属がマグネシウム合金、スズ合金、鉛合金
、亜鉛合金であって相手材が鋼である場合にも、ハイブ
リッド繊維の体積率、非繊維化粒子の総量、粒径１５０
μ以上の非繊維化粒子の含有量、アルミナ繊維のαアル
ミナ含有率など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。

尚上述の実施例１〜１５の摩耗試験と同様の摩耗試験を
クロム鋼（ＪＩＳ規格ＳＣｒ　４２０）、ステンレス鋼
（ＪＩＳ規格５ＵＳ３４０）　、ねずみ鋳鉄（ＪＩＳ規
格ＦＣ２３）を相手材として各実施例と同一、の条件に
て行なったところ、それぞれ対応する各実施例の結果と
同様の結果が得られた。

以上に於ては本発明を本願発明者等が行った実験的研究
の一部との関連に於て種々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。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維よりな
る繊維成形体の繊維配向状態を示す斜視図、第２図は高
圧鋳造法による複合材料の製造工程を示す両図、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アルミナ−シリカ繊維を
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
る複合材料と球状黒鉛鋳鉄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繊維の総量に対するアルミナ
ｌ１ｌｉｔ１１の体積比を横軸にとって示すグラフ、第
６図はアルミナ繊維及びアルミナーシリ力繊維を強化繊
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ｍＨ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則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
アルミナ−シリカ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する複合材料と球状黒鉛鋳鉄との間
にて接触面圧を種々の値に設定して行われた摩耗試験の
結果を接触面圧を横軸にとって示すグラフ、第９図はア
ルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を強化繊維とし銅
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１
０図は第９図に示されたデータに基づき複合材料の摩耗
量の複合則に基づく推測値と実測値と差を強、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１１図はαアルミナ含有率が種々の値に設定
されたアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を強化繊
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
材料と球状黒鉛鋳鉄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１２図はαアルミナ含有率が
種々の値に設定されたアルミナ繊維及びアルミナ−シリ
カ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球状黒鉛鋳鉄との間にて行われた
摩耗試験の結果をアルミナ繊維のαアルミナ含有率を横
軸にとって示すグラフ、第１３図はαアルミナ含有率が
種々の値に設定されたアルミナ１ｕｌｌ及びアルミナ−
シリカ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１４図はαアル
ミナ含有率が種々の値に設定されたアルミナ繊維及びア
ルミナ−シリカ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軸受鋼との間にて行
われた摩耗試験の結果をアルミナ繊維のαアルミナ含有
率を横軸にとって示すグラフ、第１５図はアルミナ繊維
及びアルミナ−シリカ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し、強化繊維の総体積率が異
なる２種類の複合材料と球状黒鉛鋳鉄との間にて行われ
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１６図はア
ルミナ繊維及びアルミナ−シリカ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し強化繊維の総体
積率が種々の値に設定された複合材料と球状黒鉛鋳鉄と
の間にて行われた摩耗試験の結果を強化繊維の総体積率
を横軸にとって示すグラフ、第１７図はアルミナ繊維及
びアルミナ−シリカ繊維を強化繊維繊維とし、アルミニ
ウム合金をマトリックス金属とし強化繊維の総体積率が
異なる３種類の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１８図はアルミ
ナ繊維及びアルミナ−シリカ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し強化繊維の総体積率
が種々の値に設定された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体積率を横軸にと
って示すグラフ、第１９図はアルミナ繊維及びアルミナ
−シリカ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について室温及び２５０℃に
於て行われた引張り試験の結果を、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で
ある。 １・・・繊維成形体、１′・・・複合材料、２・・・ア
ルミナ繊維、２ａ・・・アルミナ−シリカ繊維、３・・
・鋳型。 ４・・・モールドキャビティ、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社代　　
　理　　　人　　　弁理士　　明石　昌毅第１図　　　
第３図 第２図 第　４　図 第５図 アルミナ繊維の体積比×（％） 第６図 （ｍ９） 第７図 アルミナ繊維の体積比Ｘ　（ｌ／１） 第８図 第９図 第１０図 アルミナ繊維の体積比×（ｌ／１） 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 第１９図 アルミナ繊維の体積比ｃ％Ｊ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、３５〜６
   ５ｗｔ％Ａｌ＿２Ｏ＿３、６５〜３５ｗｔ％ＳｉＯ＿２
   、０〜１０ｗｔ％他の成分なる組成を有する非晶質アル
   ミナ−シリカ繊維であって、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１７ｗｔ％以下、７ｗｔ％以下である
   非晶質アルミナ−シリカ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％以上であるアルミナ繊維
   及びアルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料。
2. （２）特許請求の範囲第１項のアルミナ繊維及びアルミ
   ナ−シリカ繊維強化金属複合材料に於て、前記アルミナ
   繊維のαアルミナ含有率は５〜６０ｗｔ％であることを
   特徴とするアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維強化
   金属複合材料。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項のアルミナ繊維
   及びアルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料に於て、前
   記ハイブリッド繊維中の前記アルミナ繊維の体積比は２
   ．５〜５０％であり、前記ハイブリッド繊維の体積率は
   １〜２５％であることを特徴とするアルミナ繊維及びア
   ルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料。
4. （４）特許請求の範囲第１項又は第２項のアルミナ繊維
   及びアルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料に於て、前
   記ハイブリッド繊維中の前記アルミナ繊維の体積比は２
   ０〜９０％であり、前記ハイブリッド繊維の体積率は１
   〜３０％であることを特徴とするアルミナ繊維及びアル
   ミナ−シリカ繊維強化金属複合材料。
5. （５）特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかのア
   ルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料
   に於て、前記アルミナ−シリカ繊維の体積率は２２．５
   ％以下であることを特徴とするアルミナ繊維及びアルミ
   ナ−シリカ繊維強化金属複合材料。
6. （６）特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかのア
   ルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料
   に於て、前記アルミナ−シリカ繊維の前記集合体中に含
   まれる非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊
   維化粒子含有量はそれぞれ１０ｗｔ％以下、２ｗｔ％以
   下であることを特徴とするアルミナ繊維及びアルミナ−
   シリカ繊維強化金属複合材料。
7. （７）特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかのア
   ルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料
   に於て、前記アルミナ繊維のαアルミナ含有率は１０〜
   ５０ｗｔ％であることを特徴とするアルミナ繊維及びア
   ルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料。
8. （８）特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかのア
   ルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料
   に於て、前記ハイブリッド繊維中の前記アルミナ繊維及
   び前記アルミナ−シリカ繊維は互いに実質的に均一に混
   合された状態にあることを特徴とするアルミナ繊維及び
   アルミナ−シリカ繊維強化金属複合材料。