JPS61257440A - 繊維強化金属複合材料 - Google Patents
繊維強化金属複合材料Info
- Publication number
- JPS61257440A JPS61257440A JP9802485A JP9802485A JPS61257440A JP S61257440 A JPS61257440 A JP S61257440A JP 9802485 A JP9802485 A JP 9802485A JP 9802485 A JP9802485 A JP 9802485A JP S61257440 A JPS61257440 A JP S61257440A
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- Japan
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- fiber
- composite material
- fibers
- reinforcing
- inner part
- Prior art date
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- Pending
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (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
この発明（ｊｌ、補強繊維で金属を強化してなる繊維強
化金属複合月利に関する。
化金属複合月利に関する。
従来の技術
補強繊維で金属を強化してなる繊維強化金属複合（１判
（以下、ＦＲＭという）は、比強度や比弾性率が高いな
ど、金属のみからなる月利にはみられない特長があるた
め、いろいろな分“野で注目されている。
（以下、ＦＲＭという）は、比強度や比弾性率が高いな
ど、金属のみからなる月利にはみられない特長があるた
め、いろいろな分“野で注目されている。
ところで、そのようなＦＲＭには、補強繊維を、短繊維
やウィスカの形態で使用したものと、長繊維や織物の形
態で使用したものとがある。しかしながら、同−ＦＲＭ
において両者を部位により使い分（プることができれば
大変便利である３、というのも、短繊維やウィスカを使
用したものは、長繊維や織物を使用したものにくらべて
、社強度や比弾性率は劣るものの、熱伝導率、導電性、
耐衝撃性が高く、また切削等の加工を行いやずいという
利点があり、一方、長繊維や織物を使用したものは、逆
に、比強度や比弾性率は高いものの、熱伝導率、導電性
、耐衝撃性において短ａｔ紺やウィスカを使用したもの
にくらべて劣り、また加工も行いにくいといった相反す
る特性をもっているため、たとえばタップ加工を施した
い部位には短繊維やウィスカを使用してその加工を容易
とし、その他の部位には長繊維や織物を使用して仝休と
してみた強度や弾性率を確保したいといった要求かある
からである。
やウィスカの形態で使用したものと、長繊維や織物の形
態で使用したものとがある。しかしながら、同−ＦＲＭ
において両者を部位により使い分（プることができれば
大変便利である３、というのも、短繊維やウィスカを使
用したものは、長繊維や織物を使用したものにくらべて
、社強度や比弾性率は劣るものの、熱伝導率、導電性、
耐衝撃性が高く、また切削等の加工を行いやずいという
利点があり、一方、長繊維や織物を使用したものは、逆
に、比強度や比弾性率は高いものの、熱伝導率、導電性
、耐衝撃性において短ａｔ紺やウィスカを使用したもの
にくらべて劣り、また加工も行いにくいといった相反す
る特性をもっているため、たとえばタップ加工を施した
い部位には短繊維やウィスカを使用してその加工を容易
とし、その他の部位には長繊維や織物を使用して仝休と
してみた強度や弾性率を確保したいといった要求かある
からである。
短繊維やウィスカのような比較的短い１１Ｉｉ紐と長繊
維や織物のような比較的長い繊維をイノ１用したＦＲＭ
は、たとえば特開昭５９−２２６１４０号公報（こ記載
されている。しかしながら、この従来のＦＲＭは、比較
的短い繊維と比較的長い繊維とを部位により使い分りで
いるのではなく、同一部位において両者を混用したもの
である。したがって、全体どして社較的短い繊維を使用
したものと比較的長い繊維を使用したものの長所を兼ね
脩１えてはいても、それぞれの長所が部位により独立に
発現されるようなことはない。
維や織物のような比較的長い繊維をイノ１用したＦＲＭ
は、たとえば特開昭５９−２２６１４０号公報（こ記載
されている。しかしながら、この従来のＦＲＭは、比較
的短い繊維と比較的長い繊維とを部位により使い分りで
いるのではなく、同一部位において両者を混用したもの
である。したがって、全体どして社較的短い繊維を使用
したものと比較的長い繊維を使用したものの長所を兼ね
脩１えてはいても、それぞれの長所が部位により独立に
発現されるようなことはない。
発明が解決しようどする問題点
この発明の目的は、従来のＦＲＭの上記欠点を解決し、
仝休として短繊維やウィスカを使用したものと長繊維や
織物を使用したものの長所を並ね備え、しかもそれぞれ
の長所が部位により独立に発現されるＦＲＭを提供する
にある。
仝休として短繊維やウィスカを使用したものと長繊維や
織物を使用したものの長所を並ね備え、しかもそれぞれ
の長所が部位により独立に発現されるＦＲＭを提供する
にある。
問題点を解決するだめの手段
上記目的を達成するためのこの発明は、補強繊維で金属
を強化してなる複合材料であって、その複合材料は、内
部分と、その内部分の所望の部位の周りに形成した外部
分とからなり、かつ前記補強繊維【ｊｌ、内部分にあっ
ては短繊維またはウィスカが使用され、外部分にあって
は長ｌｌ１ｉ組または織物が使用されている繊紺強化金
属複合材利を特徴とするものである。
を強化してなる複合材料であって、その複合材料は、内
部分と、その内部分の所望の部位の周りに形成した外部
分とからなり、かつ前記補強繊維【ｊｌ、内部分にあっ
ては短繊維またはウィスカが使用され、外部分にあって
は長ｌｌ１ｉ組または織物が使用されている繊紺強化金
属複合材利を特徴とするものである。
この発明は、同−ＦＲＭにおいて、内部分に補強繊維の
短ｗＩ雑またはウィスカを使用してその内部分には主と
じて熱伝導率、尊重・１４、耐衝撃性、加工性を受【づ
持たせ、また外部分に補強繊維の長繊維または織物を使
用してその外部分には主として比強度、比弾性率を受（
プ持た−［、しかも全体としてにＩ、短繊維また（、Ｊ
、ウィスカを使用したものと長繊維または織物を使用し
たものの特性を合わせ発現させようとするもので必る。
短ｗＩ雑またはウィスカを使用してその内部分には主と
じて熱伝導率、尊重・１４、耐衝撃性、加工性を受【づ
持たせ、また外部分に補強繊維の長繊維または織物を使
用してその外部分には主として比強度、比弾性率を受（
プ持た−［、しかも全体としてにＩ、短繊維また（、Ｊ
、ウィスカを使用したものと長繊維または織物を使用し
たものの特性を合わせ発現させようとするもので必る。
外部分は、内部分の所望の部位の周りに形成されている
ことでよい。
ことでよい。
上記補強繊維は、それが短繊維、長繊維よた【ｊ。
織物の形態である場合に（Ｊｌ、たとえば炭素Ｓ紐、ア
ルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、炭化ケイ素繊維、
小ロンｌｌ１ｉ紺、金属繊維などの高強度、高弾性繊維
である。短繊維は長さ０．１〜１Ｑｍｍ程度である。ま
た、ウィスカは、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭素、アル
ミナ、チタン酸カリなどのウィスカである。しかして、
上記のような補強繊維は、内部分においては５〜５０体
積％程度含まれており、また外部分においては２０〜７
５体積％程度含まれている。内部分と外部分で補強繊維
の体積含有率に若干の差があるのは、補強繊維の形態に
よって、後述する、いわゆるマトリクス金属との複合化
可能な範囲が異なるという製造上の理由からで必る。
ルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、炭化ケイ素繊維、
小ロンｌｌ１ｉ紺、金属繊維などの高強度、高弾性繊維
である。短繊維は長さ０．１〜１Ｑｍｍ程度である。ま
た、ウィスカは、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭素、アル
ミナ、チタン酸カリなどのウィスカである。しかして、
上記のような補強繊維は、内部分においては５〜５０体
積％程度含まれており、また外部分においては２０〜７
５体積％程度含まれている。内部分と外部分で補強繊維
の体積含有率に若干の差があるのは、補強繊維の形態に
よって、後述する、いわゆるマトリクス金属との複合化
可能な範囲が異なるという製造上の理由からで必る。
上記補強繊維と複合され、いわゆるマトリクスを形成し
ている金属は、たとえばアルミニウム、マグネシウム、
銅、ニッケル、錫、亜鉛、鉛などの単体金属や、それら
単体金属の少なくとも１種を主成分どする合金のような
ものである。
ている金属は、たとえばアルミニウム、マグネシウム、
銅、ニッケル、錫、亜鉛、鉛などの単体金属や、それら
単体金属の少なくとも１種を主成分どする合金のような
ものである。
この発明をさらに詳細に説明するに、第１図〜第７図は
、それぞれ異なる全体形状をもつこの発明に係るＦＲＭ
を示すものである。図面において、符号１は補強繊維の
短繊維またはウィスカを使用した内部分を示し、符号２
はその内部分の所望の部位の周りに形成した、補強繊維
の長繊維または織物を使用したＦＲＭからなる外部分を
示している。
、それぞれ異なる全体形状をもつこの発明に係るＦＲＭ
を示すものである。図面において、符号１は補強繊維の
短繊維またはウィスカを使用した内部分を示し、符号２
はその内部分の所望の部位の周りに形成した、補強繊維
の長繊維または織物を使用したＦＲＭからなる外部分を
示している。
第１図に示すものは、中実棒状の内部分の周りに外部分
が形成されているものである。内部分は、円筒状とする
こともできる。第２図に示すものは、外部分の厚みが部
位により変更され、段差が付〔プられたものである。第
３図に示すものは、Ｔ字型の縦断面をもつ内部分の大径
部位のみに外部分が形成されているものである。このＪ
：うに、外部分は、内部分全体の周りに形成されている
必要は必ずしもなく、所望の部位の周りにのみ形成され
ていることであってもよい。第４図に示すものは、板状
の内部分の周りに外部分が形成されているものである。
が形成されているものである。内部分は、円筒状とする
こともできる。第２図に示すものは、外部分の厚みが部
位により変更され、段差が付〔プられたものである。第
３図に示すものは、Ｔ字型の縦断面をもつ内部分の大径
部位のみに外部分が形成されているものである。このＪ
：うに、外部分は、内部分全体の周りに形成されている
必要は必ずしもなく、所望の部位の周りにのみ形成され
ていることであってもよい。第４図に示すものは、板状
の内部分の周りに外部分が形成されているものである。
第５図は、ギアとして形成されている場合を示し、歯の
部分が外部分として形成されているものである。第６図
は、内燃機関用］ネクティングロツドとして形成されて
いる場合を示し、ロンドの形をした内部分の両目工部に
金属製のりング３．３が配置され、これら内部分とリン
グの周りに外部分か形成されているものである。第７図
に示すものは、半球状の内部分の球面の周りに外部分が
形成されているものである。
部分が外部分として形成されているものである。第６図
は、内燃機関用］ネクティングロツドとして形成されて
いる場合を示し、ロンドの形をした内部分の両目工部に
金属製のりング３．３が配置され、これら内部分とリン
グの周りに外部分か形成されているものである。第７図
に示すものは、半球状の内部分の球面の周りに外部分が
形成されているものである。
この発明のＦＲＭは、いろいろな方法によって製造する
ことができるが、ブリフオーム（オを使用する高圧ｖｉ
造法によるのが最も好ましい。
ことができるが、ブリフオーム（オを使用する高圧ｖｉ
造法によるのが最も好ましい。
すなわち、短繊維またはウィスカを、フェノール樹脂な
どの樹脂の炭素化物や、アルミナ、シリカなどの結着剤
ｒ互いに結着してなる多孔性集合体に長繊維また（、Ｊ
、織物を巻ぎ付りてプリフォーム材を作り、そのプリ７
Ａ−八材を鋳型に入れ、その鋳型にマトリクスとなる金
属の溶湯を注ぎ込み、加圧してプリフォーム材に含浸し
、ｉ疑固させることによって製造するのが好ましい。上
記長繊維や織物もまた、結着剤で結着してｄプいてもよ
い。
どの樹脂の炭素化物や、アルミナ、シリカなどの結着剤
ｒ互いに結着してなる多孔性集合体に長繊維また（、Ｊ
、織物を巻ぎ付りてプリフォーム材を作り、そのプリ７
Ａ−八材を鋳型に入れ、その鋳型にマトリクスとなる金
属の溶湯を注ぎ込み、加圧してプリフォーム材に含浸し
、ｉ疑固させることによって製造するのが好ましい。上
記長繊維や織物もまた、結着剤で結着してｄプいてもよ
い。
以下、この発明を実施例に基いてざらに詳細に説明する
。
。
実施例
東し株式会社製炭素繊維″１〜レカ”Ｔａ２Ｏを長さ約
Ｑ、３ｍｍに切断して得た短繊維と、フェノール樹脂の
５０重量％メタノール溶液とを体積比で１：４になるよ
うに混合した。
Ｑ、３ｍｍに切断して得た短繊維と、フェノール樹脂の
５０重量％メタノール溶液とを体積比で１：４になるよ
うに混合した。
次に、上記混合物を金型に入れ、約８００’Ｃまで昇温
し、その温度に約１５分間保持してフェノール樹脂を炭
素化した。これにＪ：す、上記短繊維同士がフェノール
樹脂の炭素化物によって互いに結着された多孔性集合体
が得られた。
し、その温度に約１５分間保持してフェノール樹脂を炭
素化した。これにＪ：す、上記短繊維同士がフェノール
樹脂の炭素化物によって互いに結着された多孔性集合体
が得られた。
次に、上記集合体を長さ９５ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み５
ｍｍの大きさに切り出し、これにストランドの形態をし
た東し株式会社製炭素繊維″１〜レカ″Ｍ／１０をその
繊維軸の方向が上記集合体の長手方向になるように、か
つ仝体厚みが約１Ｑｍｍになるように一様に巻き付（プ
、プリフＡ−ム４Ａを得た。
ｍｍの大きさに切り出し、これにストランドの形態をし
た東し株式会社製炭素繊維″１〜レカ″Ｍ／１０をその
繊維軸の方向が上記集合体の長手方向になるように、か
つ仝体厚みが約１Ｑｍｍになるように一様に巻き付（プ
、プリフＡ−ム４Ａを得た。
次に、上記プリフォーム材を鋳型に入れ、その鋳型にア
ルミニウムとケイ素の合金（ケイ素の量：約７重量％）
の溶湯（温度：約７５０’Ｃ）を注ぎ込み、約５００Ｋ
ｇ／ｃｒｎ２の圧力を加えて上記プリフォーム材に含浸
し、凝固させた。これにより、内部分が短繊維で強化さ
れ、その内部分の周りが連続繊維で強化されているこの
発明に係るＦＲＭ をＰｌ−１こ。
ルミニウムとケイ素の合金（ケイ素の量：約７重量％）
の溶湯（温度：約７５０’Ｃ）を注ぎ込み、約５００Ｋ
ｇ／ｃｒｎ２の圧力を加えて上記プリフォーム材に含浸
し、凝固させた。これにより、内部分が短繊維で強化さ
れ、その内部分の周りが連続繊維で強化されているこの
発明に係るＦＲＭ をＰｌ−１こ。
次に、上記ＦＲＭを３点曲げ試験に供したところ、曲げ
強度は約７８ＫＣＩ／ｍｍ２であり、また曲げ弾性率は
約１５トン／ｍｍ ２という高い値を示した。
強度は約７８ＫＣＩ／ｍｍ２であり、また曲げ弾性率は
約１５トン／ｍｍ ２という高い値を示した。
発明の効果
この発明のＦＲＭは、内部分に短繊維またはウィスカを
使用し、外部分に長繊維または織物を使用したものであ
るからして、短繊維またはウィスカを使用したものと長
繊維または織物を使用したものの長所が部位により独立
に発現されるばかりか、比強度、比弾性率、熱伝導率、
導電性、耐衝撃性といった特性がバランスＪ：＜備わっ
ており、全体として短繊維またはウィスカを使用したも
のと長繊維または織物を使用したものの長所を兼ね協え
ている。しかも、内部分については加工が容易でおるか
ら、この部分にタップ加工やその他の加工を施すことが
でき、ＦＲＭの用途が拡がる。
使用し、外部分に長繊維または織物を使用したものであ
るからして、短繊維またはウィスカを使用したものと長
繊維または織物を使用したものの長所が部位により独立
に発現されるばかりか、比強度、比弾性率、熱伝導率、
導電性、耐衝撃性といった特性がバランスＪ：＜備わっ
ており、全体として短繊維またはウィスカを使用したも
のと長繊維または織物を使用したものの長所を兼ね協え
ている。しかも、内部分については加工が容易でおるか
ら、この部分にタップ加工やその他の加工を施すことが
でき、ＦＲＭの用途が拡がる。
第１図〜第７図は、それぞれ異なる全体形状をもつこの
発明に係るＦＲＭを示す概略図で、第１図、第１図およ
び第７図は斜視図、第２図３３ にび第３図は縦断面図
、第５図および第６図は平面図で必る。 １：内部分 ２：外部分 ３：金属製リング
発明に係るＦＲＭを示す概略図で、第１図、第１図およ
び第７図は斜視図、第２図３３ にび第３図は縦断面図
、第５図および第６図は平面図で必る。 １：内部分 ２：外部分 ３：金属製リング
Claims (1)
- 補強繊維で金属を強化してなる複合材料であって、その
複合材料は、内部分と、その内部分の所望の部位の周り
に形成した外部分とからなり、かつ前記補強繊維は、内
部分にあっては短繊維またはウィスカが使用され、外部
分にあっては長繊維または織物が使用されていることを
特徴とする繊維強化金属複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9802485A JPS61257440A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 繊維強化金属複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9802485A JPS61257440A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 繊維強化金属複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61257440A true JPS61257440A (ja) | 1986-11-14 |
Family
ID=14208348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9802485A Pending JPS61257440A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 繊維強化金属複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61257440A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6339159U (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | ||
| US5244748A (en) * | 1989-01-27 | 1993-09-14 | Technical Research Associates, Inc. | Metal matrix coated fiber composites and the methods of manufacturing such composites |
| EP1350857A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-10-08 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Preform structure and method of manufacturing a preform formed into metal matrix composite |
| JP2009541602A (ja) * | 2006-06-21 | 2009-11-26 | スネクマ・プロピュルシオン・ソリド | 複合材料部材を作製するための強化用繊維織物 |
| CN113718186A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-11-30 | 上海大学 | 汽车尾气催化净化载体用稀土铁素体不锈钢薄带晶须材料及其制备方法 |
-
1985
- 1985-05-10 JP JP9802485A patent/JPS61257440A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6339159U (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | ||
| US5244748A (en) * | 1989-01-27 | 1993-09-14 | Technical Research Associates, Inc. | Metal matrix coated fiber composites and the methods of manufacturing such composites |
| EP1350857A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-10-08 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Preform structure and method of manufacturing a preform formed into metal matrix composite |
| JP2009541602A (ja) * | 2006-06-21 | 2009-11-26 | スネクマ・プロピュルシオン・ソリド | 複合材料部材を作製するための強化用繊維織物 |
| CN113718186A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-11-30 | 上海大学 | 汽车尾气催化净化载体用稀土铁素体不锈钢薄带晶须材料及其制备方法 |
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