JPS61279647A - Aluminum alloy reinforced with silicon carbide short fiber - Google Patents
Aluminum alloy reinforced with silicon carbide short fiberInfo
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- JPS61279647A JPS61279647A JP12078885A JP12078885A JPS61279647A JP S61279647 A JPS61279647 A JP S61279647A JP 12078885 A JP12078885 A JP 12078885A JP 12078885 A JP12078885 A JP 12078885A JP S61279647 A JPS61279647 A JP S61279647A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、繊維強化金属複合材料に係り、更に
□詳細には炭化ケイ素短繊維を強化m雌としアルミニ
ウム合金をマトリックス金属とする複合材料、即ら炭化
ケイ索類mH強化アルミニウム合金に係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to fiber-reinforced metal composite materials, and furthermore,
□Specifically, it relates to a composite material in which short silicon carbide fibers are reinforced mH and an aluminum alloy is used as a matrix metal, that is, a silicon carbide mH reinforced aluminum alloy.
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点!I雑強
化金属複合材料のマトリックス金属を成すアルミニウム
合金としては、従来より一般に下記の如き#8n用アル
ミニウム合金又は展伸用アルミニウム合金が使用されて
いる。Problems to be solved by conventional techniques and inventions! As the aluminum alloy constituting the matrix metal of the I-miscellaneous reinforced metal composite material, the following #8n aluminum alloy or wrought aluminum alloy has conventionally been used.
鋳造用アルミニウム合金
JISJN格AC8A (0,8〜1.3%Cu111
、O〜13.0%5r1o、7〜1.3%Ma 、0.
8〜1.5%Nl、残部実質的にAI)JISAR格A
C8B (2,0〜4.0%Cu。Aluminum alloy for casting JISJN grade AC8A (0.8~1.3%Cu111
, O~13.0%5r1o, 7~1.3%Ma, 0.
8-1.5%Nl, remainder substantially AI) JISAR rating A
C8B (2.0-4.0% Cu.
8.5〜10.5%st z 0.5〜1.5%MO1
0,1〜1%N+、残部実質的にAI)J l5M14
A04G (0,25%≧cu 、6゜5〜7.5%S
i 、0.25〜0.45%Mg、残部実質的にAI)
AAI格A201(4〜5%Cu、0.2〜0゜4%M
n 、0.15〜0.35%MO10,15〜0.35
%T1、残部実質的にAI>AA規格A356 (6,
5〜7.5%S I % O−”25〜0.45%Mo
、0.2≧Fe 、0.2%≧Cu、残部実質的にA
I>
Al−2〜3%し1合金(デュポン社)展伸用アルミニ
ウム合金
JIS規格6061 (0,4〜0.8%S1.0.1
5〜0.4%Cu 、0.8〜1.2%Mg、0.04
〜0.35%Cr、残部実質的にAI)JIS規格50
56 (0,3%≧3i 、0.4%≧Fe、0.1%
≧Cu 、0.05〜0.2%Mn 、4.5〜5.6
%Mg、0.05〜0.2%Cr 10.1%≧Zn、
残部実質的GCAI >JIS規格2024 <0.5
%Si 、0.5%Fe 、3.8〜4.9%Cu 、
0.3〜0.9%Mn 、1.2〜1.8%Mg、0.
1%≧Cr。8.5-10.5% st z 0.5-1.5% MO1
0.1-1% N+, remainder substantially AI) J l5M14
A04G (0.25%≧cu, 6°5~7.5%S
i, 0.25-0.45% Mg, remainder substantially AI) AAI rating A201 (4-5% Cu, 0.2-0°4% M
n, 0.15-0.35% MO10,15-0.35
%T1, the remainder is substantially AI>AA standard A356 (6,
5~7.5%SI%O-"25~0.45%Mo
, 0.2≧Fe, 0.2%≧Cu, remainder substantially A
I> Al-2~3% S1 alloy (DuPont) Aluminum alloy for wrought JIS standard 6061 (0.4~0.8% S1.0.1
5-0.4% Cu, 0.8-1.2% Mg, 0.04
~0.35% Cr, remainder substantially AI) JIS standard 50
56 (0.3%≧3i, 0.4%≧Fe, 0.1%
≧Cu, 0.05-0.2%Mn, 4.5-5.6
%Mg, 0.05-0.2%Cr 10.1%≧Zn,
Remainder actual GCAI > JIS standard 2024 <0.5
%Si, 0.5%Fe, 3.8-4.9%Cu,
0.3-0.9% Mn, 1.2-1.8% Mg, 0.
1%≧Cr.
0.25%≧Zn、0.15%≧TI、残部実質的にA
I)
JIS規格7075 (0,4%≧3i 、 0.5%
≧F8.1.2〜2.0%Cu 10.3≧Mn。0.25%≧Zn, 0.15%≧TI, remainder substantially A
I) JIS standard 7075 (0.4%≧3i, 0.5%
≧F8.1.2-2.0% Cu 10.3≧Mn.
2.1〜2.9%Mg、0.18〜0.28%Cr、5
.1〜6.1%Zn10.2%Tis残部実質的にAI
)
これらのアルミニウム合金をマトリックス金属とする複
合材料に関する従来の研究はこれら在来のアルミニウム
合金の強度等を向上させる目的で行われており、従って
複合材料の製造に従来より 1使用されているこ
れらのアルミニウム合金&よ、強化繊維との関連に於て
必ずしも最適の組成を有するものではなく、そのため上
述の如き従来より使用されているアルミニウム合金によ
っては、アルミニウム合金をマトリックス金属とする複
合材料の機械的性質、特に強度や耐衝撃性を最適化する
ことはできない。2.1-2.9% Mg, 0.18-0.28% Cr, 5
.. 1-6.1%Zn10.2%Tis balance substantially AI
) Conventional research on composite materials using these aluminum alloys as matrix metals has been conducted with the aim of improving the strength etc. of these conventional aluminum alloys. Aluminum alloys do not necessarily have the optimal composition in relation to reinforcing fibers, and therefore, depending on the conventionally used aluminum alloys mentioned above, it is difficult to make composite materials using aluminum alloys as the matrix metal. physical properties, especially strength and impact resistance, cannot be optimized.
本願発明者等は、従来より一般に使用されているアルミ
ニウム合金をマトリックス金属とする複合材料に於ける
上述の如き問題に鑑み、従来より繊維強化金属複合材料
の!ll造に使用されている種々の強化繊維の中でも特
に高強度゛を有し高温安定性及び強度向上効果に優れた
炭化ケイ素類11Nを強化繊維とする複合材料に於て、
そのマトリックス金属としてのアルミニウム合金が如何
なる組成を有するものがR適であるかについて種々の実
験的研究を行った結果、Cu及びMQ含有屋がそれぞれ
特定の範囲にあり且3i 、Ni 、7n等の元素を実
質的に含有しないアルミニウム合金がマトリックス金属
として最適であることを見出した。In view of the above-mentioned problems with conventionally commonly used composite materials using aluminum alloy as a matrix metal, the inventors of the present application have developed a conventional fiber-reinforced metal composite material. Among the various reinforcing fibers used in Ill construction, a composite material whose reinforcing fiber is silicon carbide 11N, which has particularly high strength and is excellent in high temperature stability and strength improvement effect.
As a result of various experimental studies on what composition the aluminum alloy as the matrix metal has is suitable for R, it was found that the Cu and MQ contents are within specific ranges, and 3i, Ni, 7n, etc. It has been found that an aluminum alloy containing substantially no elements is optimal as a matrix metal.
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、炭化ケイ素短繊維を強化繊維と
しアルミニウム合金をマトリック tス金属と
する複合材料であって、曲げ強さや耐衝 −撃
性の如き機械的性質に優れた複合材料を提供す
することを目的としている。The present invention is based on the knowledge obtained as a result of various experimental studies conducted by the inventors of the present invention, and is a composite material in which short silicon carbide fibers are used as reinforcing fibers, aluminum alloy is used as a matrix metal, and the material has excellent bending strength. We provide composite materials with excellent mechanical properties such as impact resistance.
It is intended to.
問題点を解決するための手段
上述の如き目的1・本発明1よ−1・炭(t、’1′″
″IIHifflal/li@m(II411a&Iy
、 Cu *1jffi$2〜6% i、であり
MQ含有局が0〜2%であり残部が実質的 1
′にA’lであるアルミニウム合金をマトリックス金属
′!″6・前記炭イし′7″索短繊[(7)体積率/″
5〜5 :□0%である炭化ケイ索類繊維強化
アルミニウム合 )、。Means for Solving the Problems As mentioned above Objective 1・Invention 1-1・Charcoal (t, '1'''
″IIHiffral/li@m(II411a&Iy
, Cu *1jffi$2~6% i, and the MQ containing station is 0~2% and the remainder is substantially 1
The aluminum alloy which is A'l is the matrix metal'! ″6・The above-mentioned charcoal ``7″ rope short fiber [(7) Volume ratio/″
5-5: □0% carbonized siliceous fiber-reinforced aluminum composite).
金によ・て達成される。
I発明の作用及び効果
本発明によれば、強化繊維として高強度を有し
・高温安定性及び強度向上効果に優れた炭化ケイ素
1知繊維が使用され、マトリックス金属として
Cu に含有量が2〜6%でありMg含有階
が0〜2%で 1゜:・1″
あり残部が実質的にAlであるアルミニウム合金
4;が使用され、炭化ケイ’syrim維の体積率
が5〜5 ′0%に設定されることにより、後
に説明する本願発明者等が行った実験的研究の結束より
明確である如く、強度、耐衝撃性等の機械的性質に優れ
た複合材料を得ることができる。It is achieved through money.
I Functions and Effects of the Invention According to the present invention, the reinforcing fiber has high strength.
・Silicon carbide with excellent high temperature stability and strength improvement effect
Aluminum alloy in which 10% fiber is used, Cu content is 2 to 6% as matrix metal, Mg content is 0 to 2% and the balance is substantially Al.
4; is used and the volume fraction of silicon carbide syrim fibers is set to 5 to 5'0%, as is clear from the experimental research conducted by the inventors of the present invention, which will be explained later, the strength is increased. , a composite material with excellent mechanical properties such as impact resistance can be obtained.
また本発明によれば、従来の炭化ケイ素短繊維強化アル
ミニウム合金と同等の強度が得られれば十分である場合
には、炭化ケイ素類8Hの体積率は従来に比して低い値
であってよく、従って使用される炭化ケイ素短繊維の使
用最を低減することができるので、複合材料の被削性や
生産性を向上させることができ、また複合材料のコスト
を低減することができる。Further, according to the present invention, if it is sufficient to obtain a strength equivalent to that of conventional silicon carbide short fiber reinforced aluminum alloys, the volume fraction of silicon carbide 8H may be a lower value than conventional ones. Therefore, the amount of silicon carbide short fibers used can be reduced, so the machinability and productivity of the composite material can be improved, and the cost of the composite material can be reduced.
複合材料のマトリックス金属としてのAlにCUが添加
されると、そのAlの強度が向上し、これにより複合材
料の強度が向上するが、Cu含有量が2%未満ではその
効果が十分ではなく、道にCu含有量が6%を越えると
複合材料は極めて脆弱になり、早期に破壊するようにな
る。従って本発明の複合材料に於けるマトリックス金属
としてのアルミニウム合金のCu含有量は2〜6%、好
ましくは2〜5.5%とされる。When CU is added to Al as the matrix metal of a composite material, the strength of the Al improves, which improves the strength of the composite material, but if the Cu content is less than 2%, this effect is not sufficient. When the Cu content exceeds 6%, the composite material becomes extremely brittle and tends to fail prematurely. Therefore, the Cu content of the aluminum alloy as the matrix metal in the composite material of the present invention is 2 to 6%, preferably 2 to 5.5%.
また強化IIIとしての炭化ケイ索類M&雑の表面には
通常酸化物が存在しており、マトリックス金属の溶湯中
に酸化物形成傾向の強いMgが含有されていれば、MO
が炭化ケイ衆知mH表面の酸化物と反応して炭化ケイ素
短繊維の表面を還元させるため、溶融マトリックス金属
と炭化ケイ索類繊維との密着性が向上し、Mg含有量が
3%程度までの範囲に於てはMO含有酷の増大につれて
複合材料の強度が増大する。しかしMg含有量が2%を
越えると複合材料の耐衝撃性が急激に低下してしまう。In addition, oxides are usually present on the surface of carbide silica M & miscellaneous as reinforcement III, and if Mg, which has a strong tendency to form oxides, is contained in the molten matrix metal, MO
reacts with oxides on the silicon carbide surface to reduce the surface of the silicon carbide short fibers, improving the adhesion between the molten matrix metal and the silicon carbide fibers, and reducing the Mg content up to about 3%. In this range, the strength of the composite material increases as the MO content increases. However, when the Mg content exceeds 2%, the impact resistance of the composite material decreases rapidly.
従って本発明に於けるマトリックス金属としてのアルミ
ニウム合金のMg含有量は0〜2%、好ましくは0.2
〜1%とされる。Therefore, the Mg content of the aluminum alloy as the matrix metal in the present invention is 0 to 2%, preferably 0.2%.
~1%.
特にシャルピー衝撃値の如き耐W*性の点から見ると、
マトリックス金属としてのアルミニウム合金のCu含有
量が2〜3%の如(比較的低い場合には、Mg含有量が
0〜2%の範囲に於ては衝撃値は実質的に一定であり、
Ma含有醋が2%を越えると衝撃値は急激に低下する。Especially from the point of view of W* resistance such as Charpy impact value,
When the Cu content of the aluminum alloy as the matrix metal is relatively low, such as 2 to 3%, the impact value is virtually constant in the Mg content range of 0 to 2%,
When the Ma content exceeds 2%, the impact value decreases rapidly.
またアルミニウム合金のCu含有量が4〜6%の如く比
較的高い場合には、Mg含有量が0〜1%の範囲に於て
は衝撃値は実質的に一定であるが、衝撃値はMg含有量
が1〜2%の範囲に於てはMg含有量の増大につれて僅
かに低下し、Mg含有量が2%を越えると急激に低下す
る。これはMg含有量の増大につれて一般に衝撃値が低
下するが、強化INである炭化ケイ索類繊維とMoとの
反応によりアルミニウム合金中のMOが炭化ケイ素短繊
維の周辺にトラップされるため、Ma含有量が2%程度
までの範囲に於ては比較的高い衝撃値が得られるものと
推測される。従って本発明の一つの詳細な特徴によれば
、曲げ強さの如き強度及び耐衝撃性の両方に優れた複合
材料を得るべく、Cu含有量及びMg含有量はそれぞれ
2〜3%、0〜2%とされる。Furthermore, when the Cu content of the aluminum alloy is relatively high, such as 4 to 6%, the impact value is substantially constant in the Mg content range of 0 to 1%; When the content is in the range of 1 to 2%, it decreases slightly as the Mg content increases, and when the Mg content exceeds 2%, it decreases rapidly. This is because the impact value generally decreases as the Mg content increases, but because MO in the aluminum alloy is trapped around the silicon carbide short fibers due to the reaction between Mo and the silicon carbide fibers that are reinforced IN, Ma It is presumed that a relatively high impact value can be obtained within a content range of up to about 2%. Therefore, according to one detailed feature of the invention, the Cu content and Mg content are 2-3% and 0-3%, respectively, in order to obtain a composite material that is excellent in both strength, such as flexural strength, and impact resistance. It is said to be 2%.
また上述の如き組成を有する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於ては、炭化ケイ素短繊維
の体積率が5%未満の場°合には十分な強度を確保する
ことができず、また炭化ケイ素類8Hの体積率が40%
、特に50%を越えると、炭化ケイ素短繊維の体積率が
増大されても複合材料の強度はそれほど増大せず、更に
は炭化ケイ素短繊維の増大につれて複合材料の耐衝撃性
が低下する。また複合材料の耐摩耗性は炭化ケイ索切繊
維の体積率の増大と共に向上するが、炭化ケイ素短繊維
の体積率がO〜5%程度の範囲に於て繊維体積率の増大
と共に急激に増大し、繊維体積率が約5%以上の領域に
於ては、aha体積率が増大されても複合材料の耐摩耗
性はそれほど向上しない。従って本発明の一つの特徴に
よれば、炭化ケイ素短繊維の体積率は5〜50%、好ま
しくは5〜40%とされる。Furthermore, in a composite material whose matrix metal is an aluminum alloy having the above-mentioned composition, sufficient strength cannot be ensured if the volume fraction of silicon carbide short fibers is less than 5%. Volume fraction of silicon carbide 8H is 40%
In particular, when it exceeds 50%, even if the volume fraction of the silicon carbide short fibers is increased, the strength of the composite material does not increase significantly, and furthermore, as the silicon carbide short fibers increase, the impact resistance of the composite material decreases. In addition, the wear resistance of the composite material improves as the volume fraction of the cut silicon carbide fibers increases, but it rapidly increases as the fiber volume fraction increases in the range of the volume fraction of silicon carbide short fibers from 0 to 5%. However, in a region where the fiber volume fraction is about 5% or more, the abrasion resistance of the composite material does not improve much even if the aha volume fraction is increased. Therefore, according to one feature of the invention, the volume fraction of silicon carbide staple fibers is between 5 and 50%, preferably between 5 and 40%.
また本発明の複合材料のマトリックス金属としてのアル
ミニウム合金のCu含有量は比較的高い1:
値であり、アルミニウム合金中のCu11度にムラ
1がある場合には、Cu81度が高い部分が脆弱に
な 、5つ、8,1□ケ、□1.ツウユ□□6ユ
85 □できない。従って本発明の更に他の一つの
詳細な 5]特徴によれば、アルミニウム合金中
のCu11度が :]均−になるよう、Cu含有
量が2%以上3.5%未満であるアルミニウム合金をマ
トリックス金属とする複合材料は、480〜520℃に
て2〜8時間に亙る溶体化処理が施され、好ましくは更
に150〜200℃にて2〜8時間に亙る時効処理が施
され、またCIJ含有聞が3.5〜6%であるアルミニ
ウム合金をマトリックス金属とする複合材料は、460
〜510℃にて2〜8時間に亙る溶体化処理が施され、
好ましくは更に150〜200℃にて2〜8時間に亙る
時効処理が施される。In addition, the Cu content of the aluminum alloy as the matrix metal of the composite material of the present invention has a relatively high 1: value, and the Cu content in the aluminum alloy is uneven.
If there is 1, the part with high Cu81 degree becomes weak, 5, 8, 1□ke, □1. Tsuyu□□6yu85 □I can't. Therefore, according to yet another detailed feature of the present invention, an aluminum alloy having a Cu content of 2% or more and less than 3.5% is prepared so that the Cu11 degree in the aluminum alloy is uniform. The composite material used as the matrix metal is subjected to solution treatment at 480 to 520°C for 2 to 8 hours, preferably further subjected to aging treatment at 150 to 200°C for 2 to 8 hours, and CIJ A composite material whose matrix metal is an aluminum alloy with a content of 3.5 to 6% is 460
Solution treatment was performed at ~510°C for 2 to 8 hours,
Preferably, an aging treatment is further performed at 150 to 200°C for 2 to 8 hours.
更に本発明の複合材料に於番ノる炭化ケイ素短繊維は、
炭化ケイ素ボイス力又は炭化ケイ素の不連続IJAHの
何れであってもよく、炭化ケイ素の不連続繊維は炭化ケ
イ素の連続繊維が所定の長さに切断されたものであって
もよい。また炭化ケイ素類lIMの繊維長は10μ〜5
cg+、特に50μ〜2CI程度であることが好ましく
、繊維径は0.1〜25μ、特に0.1〜20μ程度で
あることが好ましい。Furthermore, the silicon carbide short fibers used in the composite material of the present invention are
It may be either silicon carbide voice force or silicon carbide discontinuous IJAH, and the silicon carbide discontinuous fibers may be silicon carbide continuous fibers cut to a predetermined length. In addition, the fiber length of silicon carbide IIM is 10 μ to 5
cg+, particularly preferably about 50μ to 2CI, and the fiber diameter is preferably about 0.1 to 25μ, especially about 0.1 to 20μ.
尚本明細書に於けるパーセンテージは繊維の体積率の表
現の場合を除き全て重量%であり、アルミニウム合金の
組成の表現に於ける「実質的にAl」とはマトリックス
金属としてのアルミニウム合金中に含まれるAI、CU
1MCI以外の81、F13.Zn、Mn、Ni、Ti
%0r(7)如キネ可避的な金属元素の合計が1%以下
であることを意味する。更に本明細書に於ける組成や温
度に関する[以上] 「以下」 「〜」による範囲の表
示に於ては、それら自身の値がその範囲に含まれている
ものとする。All percentages in this specification are by weight, except when expressing the volume fraction of fibers, and "substantially Al" in the expression of the composition of an aluminum alloy refers to the presence of Al in the aluminum alloy as a matrix metal. Included AI, CU
81 other than 1MCI, F13. Zn, Mn, Ni, Ti
%0r(7) means that the total amount of inevitable metal elements is 1% or less. Further, in the present specification, when a range is indicated by [above], "below", or "~" regarding a composition or temperature, it is assumed that the value itself is included in the range.
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
炭化ケイ素短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於てその強度を向上さ
せるためにはアルミニウム合金が如何なる組成のものが
適切であるかについての検討を行うべく、炭化ケイ素ボ
イス力(東海カーボン株式会社製「トーカマックス」、
lI雑長50〜200μ、繊維径0.2〜0.5μ)を
強化IJANとし、AI −C1l−MO系の種々の組
成のアルミニウム合金をマトリックス金属とする複合材
料を高圧鋳造法により製造し、各複合材料について曲げ
強さの評価を行った。Example 1 In order to improve the strength of a composite material in which silicon carbide short fibers are used as reinforcing fibers and aluminum alloy is used as a matrix metal, the composition of the aluminum alloy was investigated. Silicon carbide voice power (“Tokamax” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.)
Composite materials are manufactured by high-pressure casting method, with reinforced IJAN (IJAN having a rough length of 50 to 200μ and fiber diameter of 0.2 to 0.5μ) and matrix metals of aluminum alloys of various compositions based on AI-C1I-MO, The bending strength of each composite material was evaluated.
まず純アルミニウムの地金(純度99%以上)と純マグ
ネシウム(純度99%以上)とAI −50%cum合
金とを配合1′ることにより、下記の表1に示されてい
る如く種々のCu及びMg含有量を有し残部が実質的に
Alであるアルミニウム合金Al〜A34を形成した。First, by blending pure aluminum base metal (99% or higher purity), pure magnesium (99% or higher purity), and AI-50% cum alloy, various Cu An aluminum alloy Al~A34 having a Mg content and the balance being substantially Al was formed.
次いで炭化ケイ素ボイス力の集合体に対しバインダを使
用しないで圧縮成形を行うことにより、第1図に示され
ている如く個々の炭化ケイ素ボイス力1が実質的に三次
元ランダムにて配向され繊維体積率が30%である38
X100×16Illlのl1lff成形体2を形成し
た。次いでm維成形体2を600℃に加熱し、しかる後
第2図に示されている如く250℃の鋳型3のモールド
キ1?ビティ4内に配置し、該鋳型内に710℃のアル
ミニウム合金の溶湯5を素早く注渇し、該溶場を約20
0℃のプランジャ6により1000k<1/cjの圧力
にて加圧し、その加圧状態をアルミニウム合金の層温が
完全に凝固するまで保持した。かくして鋳型3内の溶湯
が完全に凝固した後、その凝固体を鋳型より取出し、凝
固体の外周部に存在するアルミニウム合金のみよりなる
部分を切削により除去し、これにより炭化ケイ素ボイス
力を強化繊維としアルミニウム合金をマトリックス金属
とし繊維体積率が30%である複合材料を取出した。Next, by compression molding the silicon carbide voice aggregate without using a binder, the individual silicon carbide voices 1 are oriented substantially three-dimensionally at random, as shown in FIG. 38 whose volume ratio is 30%
A l1lff molded body 2 of x100 x 16Ill was formed. Next, the m-fiber molded body 2 is heated to 600°C, and then molded into the mold 3 of the mold 3 at 250°C as shown in FIG. The molten aluminum alloy 5 at 710°C is quickly poured into the mold, and the melt field is heated to about 20°C.
Pressure was applied using a plunger 6 at 0° C. at a pressure of 1000 k<1/cj, and the pressurized state was maintained until the layer temperature of the aluminum alloy completely solidified. After the molten metal in the mold 3 has completely solidified, the solidified body is taken out from the mold, and the portion consisting only of aluminum alloy existing on the outer periphery of the solidified body is removed by cutting, thereby reinforcing the silicon carbide voice force. Then, a composite material having an aluminum alloy as a matrix metal and a fiber volume fraction of 30% was taken out.
;□
□
鳴
ト
表 1
合金No、 Cu含有量(%) Ma km工%
>Al1.51 0.03
A2 2.04 0.04
A3 3.03 0.03
A4 4.53 0.04
A5 5.54 0.04A6
6.49 0.04A7
1.50 0.23A8 2.0
3 0.24A9 3.03
0.2OAIO4,530,23
Al1 5.53 0.18AI2
6.48 0.20Al3 1
,05 1.02Al4 2.04
1.02Al5 2.97
1.04Al6 4.04 1.02
Al7 5.03 1.0OAl8
5.52 1.02表 1(続き)
合金No、 Cu含有量(%) Ma含有聞(%)A
l9 5.95 0.95A20 6
.49 1.01A21 1,48
2.00A22 2.03 1.98
A23 2.95 2.02A24
4.02 1.96A25 4.96
2.04A26 5.51 2.0
1A27 5.97 2.01A28
6.47 1.98A29 2.00
2.95A30 2.96 3.
03A31 3.98 3.00A32
4.97 3.00A33 5.49
2.98A34 5.38 2
.95次いでアルミニウム合金のMg含有量に拘らず、
Cu含有量が2%未満である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対しては、530℃にて8
時間に亙る溶体化処理と160℃にて8時間に亙る人工
時効処理を施し、Cu含有間が2%以上3.5%未満で
あるアルミニウム合金をマトリックス金属とする複合材
料に対しては、500℃にて8時間に亙る溶体化処理と
160℃にて8時間に亙る人工時効処理を施し、Cu含
有量が3.5%以上6.5%以下であるアルミニウム合
金をマトリックス金属とする複合材料に対しては、48
0℃にて8時間に亙る溶体化処理と160℃にて8時間
に亙る人工時効処理を施した。;□ □ Naruto Table 1 Alloy No., Cu content (%) Ma km work%
>Al1.51 0.03 A2 2.04 0.04 A3 3.03 0.03 A4 4.53 0.04 A5 5.54 0.04A6
6.49 0.04A7
1.50 0.23A8 2.0
3 0.24A9 3.03
0.2OAIO4,530,23 Al1 5.53 0.18AI2
6.48 0.20Al3 1
,05 1.02Al4 2.04
1.02Al5 2.97
1.04Al6 4.04 1.02
Al7 5.03 1.0OAl8
5.52 1.02 Table 1 (continued) Alloy No., Cu content (%) Ma content (%) A
l9 5.95 0.95A20 6
.. 49 1.01A21 1,48
2.00A22 2.03 1.98
A23 2.95 2.02A24
4.02 1.96A25 4.96
2.04A26 5.51 2.0
1A27 5.97 2.01A28
6.47 1.98A29 2.00
2.95A30 2.96 3.
03A31 3.98 3.00A32
4.97 3.00A33 5.49
2.98A34 5.38 2
.. 95 Next, regardless of the Mg content of the aluminum alloy,
For composite materials whose matrix metal is an aluminum alloy with a Cu content of less than 2%,
For composite materials whose matrix metal is an aluminum alloy with a Cu content of 2% or more and less than 3.5%, which has been subjected to solution treatment for hours and artificial aging treatment at 160°C for 8 hours, A composite material whose matrix metal is an aluminum alloy that has been subjected to solution treatment at ℃ for 8 hours and artificial aging treatment at 160℃ for 8 hours and has a Cu content of 3.5% to 6.5%. For 48
Solution treatment at 0°C for 8 hours and artificial aging treatment at 160°C for 8 hours were performed.
次いで上述の如く製造され熱処理が施された各複合材料
より、長さ501ffi、幅10m+麿、厚さ21mの
曲げ試験片を切出し、各曲げ試験片について支点間路1
1140u+にて3点曲げ試験を行った。尚これらの曲
げ試験に於ては、破断時に於ける表面応力M/Z (M
−破断時に於ける曲げモーメント、Z=曲げ試験片の断
面係数)を複合材料の曲げ強さとして測定した。
1この曲げ試験の結
果を下記の表2)第3図及び □・第4図に示
t6同表2の各数値はそれぞれ対応するCu及びMO含
有量を有するアルミニウム合金ヶ、ト、ッ邦金属とする
複合材料。曲−強さ 1(klJ/a112
)を表わしており、第3図は表2に示 □さ″
−ゞデータ1基づきMり含有量を″ラメータ8
(、してCu含有量と複合材料の曲げ強さくko/m
n+2) !□との関係を表わしており、第4
図は表2に示されたデータに基づきCu含有量をパラメ
ータとして 1″1(゛
MQ含有隋と複合材料の曲げ強さく kg/ 1111
12 )と −の関係を表わしている。また表
2)第3図及び第 入。Next, bending test pieces with a length of 501 ffi, a width of 10 m + 10 m, and a thickness of 21 m were cut out from each of the composite materials manufactured and heat-treated as described above, and each bending test piece had a fulcrum distance of 1.
A three-point bending test was conducted at 1140u+. In addition, in these bending tests, the surface stress M/Z (M
- The bending moment at break (Z = section modulus of the bending test piece) was measured as the bending strength of the composite material.
1 The results of this bending test are shown in Table 2) Figures 3 and □ and 4 below.Each value in Table 2 is for aluminum alloys with corresponding Cu and MO contents, respectively. and composite materials. Song - Strength 1 (klJ/a112
), and Figure 3 is shown in Table 2.
−ゞM content based on data 1 ``Rameter 8
(, Cu content and bending strength of composite material ko/m
n+2)! It represents the relationship with □, and the fourth
The figure is based on the data shown in Table 2, with the Cu content as a parameter.
12) and -. Also Table 2) Figure 3 and entry.
11GcMr4“0”′″″“°″−“−t h F
t’t (7) 。11GcMr4"0"'"""°"-"-t h F
t't (7).
小数点第2位が四捨五入された値として示されて
:、i′、。Shown as a value rounded to the second decimal place
:,i′,.
・1
いる。
、;怪
、;
・■
己
11゜
・::
、″ン1
表2)第3図及び第4図より、複合材料の曲げ強さはC
u含有量が1.5%又は6.5%の場合にはIVHI含
有最含有らず比較的低い値であり、CU含有謹が約3%
以下の範囲に於てはCu含有量の増大と共に曲げ強さが
増大し、Cu含有量が約3〜5.5%の範囲に於て曲げ
強さが最大値となり、Cu含有量が約5.5%以上の範
囲に於てはCu金含嫌の増大と共に曲げ強さが減少する
ことが解る。また複合材料の曲げ強さはM9含有量が3
%以下の範囲に於てはMa含有嫌の増大につれて増大し
、特にMg含有量が0.2%未満に於て低い値であるこ
とが解る。・1 There is.
, ; Kai, ; ・■ Self11°・:: ,''n1 Table 2) From Figures 3 and 4, the bending strength of the composite material is C.
When the u content is 1.5% or 6.5%, the IVHI content is relatively low, and the CU content is about 3%.
In the following ranges, the bending strength increases as the Cu content increases, and the bending strength reaches its maximum value when the Cu content is approximately 3 to 5.5%, and when the Cu content is approximately 5%. It can be seen that in the range of .5% or more, the bending strength decreases as the Cu gold content increases. In addition, the bending strength of the composite material is determined by the M9 content of 3
%, it increases as the Ma content increases, and is particularly low when the Mg content is less than 0.2%.
また上述の如く製造され熱処理が施された各複合材料よ
り、長さ55m+++1幅1011.厚さ101mの衝
撃試験片を切出し、各衝撃試験片について5kg−5+
シヤルピ一衝撃試験機を用いて支持台間距11fi 4
0 msにてシャルピー衝撃試験を行った。この**試
験の結果を第5図に示す。In addition, from each composite material manufactured and heat-treated as described above, length 55m+++1 width 1011. Cut out impact test pieces with a thickness of 101 m, and weigh 5 kg-5+ for each impact test piece.
Using a Schalpi impact tester, the distance between support stands was 11fi 4.
A Charpy impact test was conducted at 0 ms. The results of this ** test are shown in Figure 5.
第5図より、複合材料の*5iftiはマトリックス金
属としてのアルミラム合金のCu含有量が低い値である
程MQ含有階に拘らず高い値であり、特にC0含有量が
2〜3%である場合にはMg含有量が0〜2%の範囲に
於ては実質的に一定の値であり、Mg含有量が2%を越
えると急激に低下し、Cu含有量が4〜6%の場合には
、MO含有量が0〜1%の範囲に於ては実質的に一定の
値であるが、MO含有涜が1〜2%の範囲に於てはMg
含有量の増大につれて僅かに低下し、MO含有量が2%
を越えると急激に低下することが解る。From Figure 5, *5ifti of the composite material is a higher value as the Cu content of the aluminum ram alloy as the matrix metal is lower, regardless of the MQ content, especially when the CO content is 2 to 3%. is a substantially constant value in the Mg content range of 0 to 2%, decreases rapidly when the Mg content exceeds 2%, and decreases when the Cu content is 4 to 6%. is a substantially constant value in the MO content range of 0 to 1%, but in the MO content range of 1 to 2%, Mg
Slightly decreases with increasing content, with MO content of 2%
It can be seen that when the value is exceeded, the value decreases rapidly.
更に表2)第3図〜第5図より、Cu含有量及びMQ含
有渋がそれぞれ2〜6%、0〜2%である複合材料の曲
げ強さは、体積率30%の炭化ケイ素ホイスカを強化繊
維とし、在来の実用合金であるJIS規格AC4G又は
本発明の複合材料のマトリックス金属の組成に近似した
組成の在来の実用合金であるJIS規格2024のアル
ミニウム合金をマトリックス金属とする複合材料の曲げ
強さくそれぞれ60 ko/m1.82 kg/am2
)と同等の値であるが、衝撃値はこれら従来の複合材料
の衝撃1i!((それぞれ0.008kG−+e /c
ra”、0、008kO−m /cm2 )に比して道
かに高い値であることが解る。Furthermore, from Table 2) Figures 3 to 5, the bending strength of composite materials with Cu content and MQ content of 2 to 6% and 0 to 2%, respectively, is A composite material whose matrix metal is a reinforced fiber and an aluminum alloy of JIS Standard 2024, a conventional practical alloy with a composition similar to the composition of the matrix metal of the composite material of the present invention or the JIS standard AC4G, which is a conventional practical alloy. The bending strength of each is 60 ko/m1.82 kg/am2
), but the impact value is equivalent to the impact 1i! of these conventional composite materials. ((each 0.008kG-+e/c
It can be seen that this value is much higher than that of 0.008 kO-m/cm2).
これらの曲げ試験及び衝撃試験の結果より、繊維体積率
30%の炭化ケイ素ボイス力を強化繊維としAI −C
u−Mg系のアルミニウム合金をマ8.ツウ2□、t8
*。11や、□ ゛び耐衝撃性の両立を図るために
は、マトリックス金属としてのアルミニウム合金のCu
含有量及び?140含有量はそれぞれ2〜6%、0〜2
%であることが好ましく、特に2〜6%、0.2〜1%
又は2〜3%、0〜2%であることが好ましいことが解
る。From the results of these bending tests and impact tests, AI-C
u-Mg-based aluminum alloy.8. Two 2□, t8
*. In order to achieve both 11, □ and impact resistance, it is necessary to use Cu in aluminum alloy as a matrix metal.
Content and? 140 content is 2-6% and 0-2, respectively.
%, especially 2-6%, 0.2-1%
It can be seen that the content is preferably 2 to 3%, or 0 to 2%.
実施例2
実施例1の曲げ試験及び衝撃試験と同様の曲げ試験及び
衝撃試験を炭化ケイ索類繊維の体積率が10%に設定さ
れた点を除ぎ実施例1と同一の!!1領及び同一の条件
にて製造された複合材料についで行った。この曲げ試験
の結果を下記の表3、第6図及び第7図に、**試験の
結果を第8図に示す。同表3、第6図〜第8図はそれぞ
れ実施例1に於ける表2)第3図〜第5図に対応してい
る。Example 2 A bending test and an impact test similar to those of Example 1 were conducted, except that the volume fraction of carbide silica fiber was set to 10%! ! 1 and a composite material manufactured under the same conditions. The results of this bending test are shown in Table 3 below, and FIGS. 6 and 7, and the results of the ** test are shown in FIG. 8. Table 3 and FIGS. 6 to 8 correspond to Table 2) and FIGS. 3 to 5 in Example 1, respectively.
また表3、第6図及び第7図に於ては、Cu含有量及び
Mg含有量はそれぞれその小数点第2位が四捨五入され
た値として示されている。Further, in Table 3, FIGS. 6 and 7, the Cu content and Mg content are respectively shown as values rounded to the second decimal place.
表3、第6図及び第7図より、この実施例に於ても複合
材料の曲げ強さはCu含有量が1.5%又は6.5%の
場合にはMO含有量に拘らず比較的低い値であり、Cu
含有量が約3%以下の範囲に於てはCu含有量の増大と
共に曲げ強さが増太り、C0含有量が約3〜5.5%の
範囲に於て曲げ強さが最大値となり、Cu含有量が約5
.5%以上の範囲に於てはCu含有量の増大と共に曲げ
強さが減少することが解る。また複合材料の曲げ強さは
Mg含有量が3%以下の範囲に於てはMO含有量の増大
につれて増大し、特にMa含有量が062%未満に於て
低い値であることが解る。From Table 3, Figures 6 and 7, the bending strength of the composite material in this example is compared regardless of the MO content when the Cu content is 1.5% or 6.5%. This is a relatively low value, and Cu
In the range where the content is about 3% or less, the bending strength increases as the Cu content increases, and when the CO content is in the range of about 3 to 5.5%, the bending strength reaches its maximum value. Cu content is about 5
.. It can be seen that in the range of 5% or more, the bending strength decreases as the Cu content increases. It can also be seen that the bending strength of the composite material increases as the MO content increases when the Mg content is 3% or less, and is particularly low when the Ma content is less than 0.62%.
また第8図より、複合材料のl1111w1は実施例1
2の場合よりも全体的に高い値であり、マトリックス金
属としてのアルミラム合金のCu含有量が低い値である
程MO含有最に拘らず高い値であり、特にCu含有量が
2〜3%である場合にはM(+含有−が0〜2%の範囲
に於ては実質的に一定の値であり、Mg含有量が2%を
越えると急激に低下し、Cu含有量が4〜6%の場合に
は、Mg含有量が0〜1%の範囲に於ては実質的に一定
の値であるが、MO含有量が1〜2%の範囲に於てはM
g含有量の増大につれて僅かに低下し、Ma含有量が2
%を越えると急激に低下することが解る。Also, from FIG. 8, the composite material l1111w1 is Example 1.
The value is higher overall than in case 2, and the lower the Cu content of the aluminum alloy as the matrix metal, the higher the value regardless of the MO content, especially when the Cu content is 2 to 3%. In some cases, M (+ content - is a substantially constant value in the range of 0 to 2%, and when the Mg content exceeds 2%, it decreases rapidly, and the Cu content is 4 to 6%.) %, it is a substantially constant value in the range of Mg content from 0 to 1%, but when the MO content is in the range from 1 to 2%, Mg
It decreases slightly as the g content increases, and the Ma content decreases to 2.
It can be seen that when the value exceeds %, it decreases rapidly.
ゞ1°゛1°0〜181i!!l′″°゛0“*!ff
i′″ :・びMg含有量がそれぞれ2〜6%、0〜
2%である複合材料の曲げ強さは、体積率10%の炭化
ケイ素ホイスカを強化繊維とし、在来の実用合金であ8
JISM格AC4C(7)ア/L/ S、 :つ6合金
8v 1トリツクス金属とする複合材料の曲げ強
さ44ka ’/l112よりも高く、また体
積率30%の炭化ケイ 1;*、itイユヵヶ、
5□、85、オ、1゜ワ。。わ。 ′□iシ
マトリックス金属の組成に近似した組成の在来の
i′、1・4
実用合金であるJIS規格2024のアルミニラ
トム合金をマトリックス金属とする複合材料の曲げ
l゛1′;
強さ55 ka/■1と同等の値であるが、IN撃値は
:)ll
これら従来の複合材料の衝撃値(それぞれ0.0
′1 7ko−e 7cm” 、 0. 0 1
5kg−m /co2 ) に
)1、
比して逃かに高い値であることが解る。
1ゝ:、)
これらの曲げ試験及び衝撃試験の結果より、繊
、□4;組体積率10%の炭化ケイ素ボイス力を強化繊
維としAI −Cu−Mg系の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於てその強度及び耐衝撃
性の両立を図るためには、マトリックス金属としてのア
ルミニウム合金のCu含有量及びMg含有量はそれぞれ
2〜6%、0〜2%であることが好ましく、特に2〜6
%、0.2〜1%又は2〜3%、0〜2%であることが
好ましいことが解る。ゞ1°゛1°0〜181i! ! l′″°゛0“*! ff
i′″:・Mg content is 2 to 6% and 0 to 6%, respectively.
The bending strength of the composite material, which is 2%, is higher than that of conventional practical alloys when silicon carbide whiskers with a volume fraction of 10% are used as reinforcing fibers.
JISM rating AC4C (7) A/L/S, : 6 alloy 8V 1 The bending strength of the composite material made of 1 trix metal is higher than 44ka'/l112, and the silicon carbide with a volume fraction of 30% is 1; ,
5□, 85, o, 1゜wa. . circle. '□iConventional metals with a composition similar to that of SiMatrix metal
i′, 1・4 JIS standard 2024 aluminum alloy, which is a practical alloy
Bending of composite materials with TOM alloy as matrix metal
l゛1'; The strength is equivalent to 55 ka/■1, but the IN impact value is :)ll The impact value of these conventional composite materials (each 0.0
'1 7ko-e 7cm", 0.01
5kg-m/co2)
) 1. It can be seen that this value is extremely high compared to .
1ゝ:,) Based on the results of these bending tests and impact tests, the fiber
, □4; In order to achieve both strength and impact resistance in a composite material that uses silicon carbide voice reinforcement fibers with a composite volume ratio of 10% and an AI-Cu-Mg-based aluminum alloy as a matrix metal, The Cu content and Mg content of the aluminum alloy as a matrix metal are preferably 2 to 6% and 0 to 2%, respectively, particularly 2 to 6%.
%, 0.2-1% or 2-3%, 0-2%.
実施例3
実施例1の曲げ試験及び衝撃試験と同様の曲げ試験及び
衝撃試験を炭化ケイ素類a11.Hの体積率が5%に設
定された点を除ぎ実施例1と同一の要領及び同一の条件
にて製造された複合材料について行った。この曲げ試験
の結果を下記の表4、第9図及び第10図に、衝撃試験
の結果を第11図に示す。同表4、第9図〜第10図は
それぞれ実施例1に於ける表2)第3図〜第5図に対応
している。* tc 表4 、第9図及び第10図に於
ては、C1含有量及びMg含有量はそれぞれその小数点
第2位が四捨五入された値として示されている。Example 3 A bending test and an impact test similar to those of Example 1 were conducted on silicon carbide a11. The test was conducted on a composite material manufactured in the same manner and under the same conditions as in Example 1, except that the volume fraction of H was set to 5%. The results of this bending test are shown in Table 4 below, and FIGS. 9 and 10, and the results of the impact test are shown in FIG. 11. Table 4 and FIGS. 9 to 10 respectively correspond to Table 2) and FIGS. 3 to 5 in Example 1. *tc In Table 4, FIGS. 9 and 10, the C1 content and Mg content are each shown as values rounded to the second decimal place.
表4、第9図及び第10図より、この実施例に於工t、
復合材料17)lfll 、f ’J g□。。含有量
#1.5 ’%又は6.5%の場合にはMg
含有量に拘らず比較的低い値であり、Cu含有量が約3
%以下の範囲に於てはCu含有量の増大と共に曲げ強さ
が増太し、Cu含有量が約3〜5.5%の範囲に於て曲
げ強さが最大値となり、Cu含有量が約5.5%以上の
!!囲に於てはCu含有量の増大と共に曲げ強さが減少
することが解る。また複合材料の曲げ強さはMg含有量
が3%以下の範囲に於てはMg含有量め増大につれて増
大し、特にMg含有量が0.2%未満に於て低い値であ
ることが解る。From Table 4, FIG. 9, and FIG. 10, it can be seen that in this example,
Decomposition material 17) lfll, f'J g□. . Mg if content #1.5'% or 6.5%
It is a relatively low value regardless of the content, and the Cu content is about 3
% or less, the bending strength increases as the Cu content increases, and the bending strength reaches its maximum value in the Cu content range of approximately 3 to 5.5%. About 5.5% or more! ! It can be seen that the bending strength decreases with increasing Cu content. Furthermore, it can be seen that the bending strength of the composite material increases as the Mg content increases in the range of Mg content of 3% or less, and is particularly low when the Mg content is less than 0.2%. .
また第11図より、複合材料の衝撃値は実施例
。Also, from Figure 11, the impact value of the composite material is
.
1及び2の場合よりも全体的に高い値であり、マトリッ
クス金属としてのアルミラム合金のCu含有量が低い値
である程M(+含有量に拘らず高い値であり、特にCu
含有量が2〜3%である場合に:、・
はMQ含有鏝が0〜2%の範囲に於ては実質的に
、:。The value is higher overall than in cases 1 and 2, and the lower the Cu content of the aluminum aluminum alloy as the matrix metal, the higher the value is regardless of the M (+ content, especially Cu
When the content is 2 to 3%:,・ is substantially in the range of 0 to 2% of MQ-containing trowel.
, :.
一定の値であり、Mg含有量が2%を越えると急激に低
下し、Cu含有量が4〜6%の場合には、1.′MO含
有爵が0〜1%の範囲に於ては実質的に一定の値である
が、Ma含有量が1〜2%の範囲に於てはMg含有邑の
増大につれて僅かに低下し、Mg含有量が2%を越える
と急激に低下することが解る。It is a constant value, and decreases rapidly when the Mg content exceeds 2%, and when the Cu content is 4 to 6%, it is 1. 'When the MO content is in the range of 0 to 1%, the value is substantially constant, but when the Ma content is in the range of 1 to 2%, it decreases slightly as the Mg content increases. It can be seen that when the Mg content exceeds 2%, it decreases rapidly.
更に表4、第9図〜第11図より、Cu含有量及びMC
I含有含有子れぞれ2〜6%、0〜2%である複合材料
の曲げ強さは、体積率5%の炭化ケイ素ホイスカを強化
繊維とし、在来の実用合金であるJIS規格AC4Cの
アルミニウム合金をマトリックス金属とする複合材料の
曲げ強さ39kQ/1112よりも高く、また体積率5
%の炭化ケイ素ボイス力を強化繊維とし、本発明の複合
材料のマトリックス金属の組成に近似した組成の在来の
実用合金であるJrSM格2024のアルミニウム合金
をマトリックス金属とする複合材料の曲げ強す53 k
cl/al12Jニー同Wi(1)Wl tct5ルf
fi、**値4.1 <−れら従来の複合材料の**値
(それぞれ0.018ka−m/c1.0.018ka
−1/c1)k:比して遥かに高い値であることが解る
。Furthermore, from Table 4 and Figures 9 to 11, Cu content and MC
The bending strength of the composite material, which has an I-containing content of 2 to 6% and 0 to 2%, respectively, is based on silicon carbide whiskers with a volume fraction of 5% as reinforcing fibers, and a conventional practical alloy, JIS standard AC4C. The bending strength is higher than 39kQ/1112 of a composite material using aluminum alloy as the matrix metal, and the volume fraction is 5.
% of silicon carbide voice strength as the reinforcing fibers, and the matrix metal is an aluminum alloy of JrSM rating 2024, which is a conventional practical alloy with a composition similar to the composition of the matrix metal of the composite material of the present invention. 53k
cl/al12J knee same Wi (1) Wl tct5 le f
fi, ** value 4.1 <- ** value of these conventional composite materials (0.018 ka-m/c 1.0.018 ka, respectively)
-1/c1)k: It can be seen that this is a much higher value.
これらの曲げ試験及び衝撃試験の結果より、繊維体積率
5%の炭化ケイ素ボイス力を強化m雑としAI −Cu
”Mg系のアルミニウム合金をマトリックス金属とす
る複合材料に於てその強度及び耐衝撃性の両立を図るた
めには、マトリックス金属としてのアルミニウム合金の
Cu含有量及びMO含有量はそれぞれ2〜6%、0〜2
%であることが好ましく、特に2〜6%、0.2〜1%
又は2〜3%、0〜2%であることが好ましいことが解
る。Based on the results of these bending tests and impact tests, AI-Cu
``In order to achieve both strength and impact resistance in a composite material that uses Mg-based aluminum alloy as a matrix metal, the Cu content and MO content of the aluminum alloy as the matrix metal must be 2 to 6%, respectively. , 0-2
%, especially 2-6%, 0.2-1%
It can be seen that the content is preferably 2 to 3%, or 0 to 2%.
実施例4
まず炭化ケイ素の連続域M(r日本カーボン株式会社製
「ニカロン」、繊維径10〜15μ)を約51111に
切断づることにより炭化ケイ索類繊維を形成し、該炭化
ケイ素短繊維の集合体に有機バインダとしてのポリビニ
ルアルコールを添加した後その集合体に対し圧縮成形を
行い、かくして得られた圧縮成形体を大気中にて600
℃に1時間加熱することによってポリビニルアルコール
を蒸発させ、これにより38X100X16mmの寸法
を有し個々の炭化ケイ素短繊維が実質的に二次元ランダ
ムにて配向された繊維体積率15%の繊維成形体を形成
した。Example 4 First, a continuous region M of silicon carbide (Nicalon manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., fiber diameter 10 to 15 μm) was cut into approximately 51111 pieces to form silicon carbide cord fibers, and the silicon carbide short fibers were After adding polyvinyl alcohol as an organic binder to the aggregate, compression molding was performed on the aggregate, and the compression molded product thus obtained was heated in the air for 600 min.
The polyvinyl alcohol was evaporated by heating at ℃ for 1 hour, thereby producing a fiber molded body having dimensions of 38 x 100 x 16 mm and a fiber volume percentage of 15% in which individual silicon carbide short fibers were oriented in a substantially two-dimensional random manner. Formed.
次いで実施例1に於て形成されたアルミニウム合金81
〜834及び上述の如(形成された繊維成形体を使用し
て、実施例1の場合と同一の要領及び同一の条件の高圧
鋳造により炭化ケイ索類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88体積率が15%であ
る複合材料を製造した。次いで各複合材料に対し実施例
1の場合と同一の条件にて溶体化処理及び人工時効処理
を施し、各複合材料より曲げ試験片及びIjs試験片を
切出し、各曲げ試験片及び衝撃試験片についてそれぞれ
実施例1の場合と同一の要領及び条件にて複合材料の曲
げ試験及びシャルピー衝撃試験を行った。尚曲げ試験片
及び衝撃試験片はそれぞれ50X10+nm、55X1
(Mmの平面が二次元ランダム平面に平行になるよう形
成され、WfI撃試験片の切欠きは二次元ランダム平面
に垂直な面に形成された。Next, aluminum alloy 81 formed in Example 1
~834 and as described above (using the formed fiber molded body, high-pressure casting was carried out in the same manner and under the same conditions as in Example 1, using silica carbide fibers as reinforcing fibers and aluminum alloy as matrix metal. A composite material having a volume fraction of 15% was manufactured. Each composite material was then subjected to solution treatment and artificial aging treatment under the same conditions as in Example 1, and bending test pieces and Ijs were obtained from each composite material. A test piece was cut out, and a bending test and a Charpy impact test of the composite material were conducted on each bending test piece and impact test piece in the same manner and conditions as in Example 1.The bending test piece and the impact test piece were 50X10+nm, 55X1 respectively
(The plane of Mm was formed parallel to a two-dimensional random plane, and the notch of the WfI impact test piece was formed in a plane perpendicular to the two-dimensional random plane.
この曲げ試験の結果を下記の表5、第12図及
)び第13図に、衝撃試験の結果を第14図に示ず。
9尚表5、第12図〜第14図はそれぞれ実施例
1に於ける表2)第3図〜第5図に対応している。The results of this bending test are shown in Table 5 and Figure 12 below.
) and Figure 13, and the results of the impact test are not shown in Figure 14.
9. Table 5 and FIGS. 12 to 14 correspond to Table 2) and FIGS. 3 to 5 in Example 1, respectively.
また表5、第12図及び第13図に於ては、cu
1含有ω及びMg含有量はそれぞれその小数点筒2
′位が四捨五入された値として示されている
。Also, in Table 5, Figures 12 and 13, cu
1 content ω and Mg content are respectively its decimal point 2
The value is rounded to the nearest whole number.
庭 :: ・( 1′ [パ: :1 ′1)1.。garden :: ・( 1′ [Pa: :1 '1)1. .
表5、第12図及び第13図より、この実施例に於ても
複合材料の曲げ強さはCu含有量が1゜5%又は6.5
%の場合にはMg含有量に拘らず比較的低い値であり、
Cu含有量が約4%以下の範囲に於てはCu含有量の増
大と共に曲げ強さが増大し、Cu含有量が約4〜5.5
%の範囲に於て曲げ強さが最大値となり、Cu含有量が
約5゜5%以上の範囲に於てはCu含有量の増大と共に
曲げ強さが減少することが解る。また複合材料の曲げ強
さはMO含有量が3%以下の範囲に於てはMO含有量の
増大につれて増大し、特にMg含有量が0,2%未満に
於て低い値であることが解る。From Table 5, Figures 12 and 13, it can be seen that the bending strength of the composite material in this example was 1°5% or 6.5% when the Cu content was 1°5% or 6.5%.
%, it is a relatively low value regardless of the Mg content,
In the range where the Cu content is about 4% or less, the bending strength increases as the Cu content increases, and the Cu content is about 4 to 5.5%.
It can be seen that the bending strength reaches its maximum value in the Cu content range of approximately 5.5% or more, and that the bending strength decreases as the Cu content increases. Furthermore, it can be seen that the bending strength of the composite material increases as the MO content increases in the MO content range of 3% or less, and is particularly low when the Mg content is less than 0.2%. .
また第14図より、複合材料の衝撃値は全体的に見て実
施例1の場合よりも高〈実施例2及び3の場合よりも低
い値であり、マトリックス金属としてのアルミラム合金
のCu含有量が低い値である程MO含有量に拘らず高い
値であり、特にCu金含婚が2〜3%である場合にはM
g含有量が0〜2%の範囲に於ては実質的に一定の値で
あり、MQ含有織が2%を越えると急激に低下し、Cu
含有量が4〜6%の場合には、Mo含有量が0〜1%の
範囲に於ては実質的に一定の値であるが、Mg含有量が
1〜2%の範囲に於てはMg含有量の増大につれて僅か
に低下し、MO含有量が2%を越えると急激に低下する
ことが解る。Moreover, from FIG. 14, the impact value of the composite material is higher than that of Example 1 as a whole, but lower than that of Examples 2 and 3, and the Cu content of the aluminum ram alloy as the matrix metal is The lower the value, the higher the value regardless of the MO content, especially when the Cu gold content is 2 to 3%.
It is a substantially constant value in the range of 0 to 2% of Cu content, and when the MQ-containing fabric exceeds 2%, it decreases rapidly, and Cu
When the content is 4 to 6%, the value is substantially constant in the Mo content range of 0 to 1%, but when the Mg content is in the range of 1 to 2%, It can be seen that as the Mg content increases, it decreases slightly, and when the MO content exceeds 2%, it decreases rapidly.
更に表5、第12図〜第14図より、Cu含有量及びM
g含有量がそれぞれ2〜6%、0〜2%である複合材料
の曲げ強さは、体積率15%の炭化ケイ素類IJAHを
強化繊維とし、在来の実用合金であるJrSM格AC4
Gのアルミニウム合金をマトリックス金属とする複合材
料の曲げ強さ49ko/s1よりも高く、また体積率1
5%の炭化ケイ*vn繊維を強化繊維とし、本発明の複
合材料のマトリックス金属の組成に近似した組成の在来
の実用合金であるJIS規格2o24のアルミニウム合
金をマトリックス金属とする複合材料の曲げ強さ64
kg/ a++alと同等の値であるが、衝撃値はこれ
ら゛従来の複合材料の衝撃値(それぞれo、01 ko
−s /c1.0.009k(+−m /am2) l
c比して遥かに高い値であることが解る。Furthermore, from Table 5 and Figures 12 to 14, Cu content and M
The bending strength of composite materials with a g content of 2 to 6% and 0 to 2%, respectively, is determined by using silicon carbide IJAH with a volume fraction of 15% as reinforcing fibers and using JrSM grade AC4, a conventional practical alloy.
The bending strength of the composite material using aluminum alloy G as the matrix metal is higher than 49ko/s1, and the volume fraction is 1
Bending of a composite material using 5% silicon carbide*vn fibers as reinforcing fibers and a matrix metal of aluminum alloy of JIS standard 2o24, which is a conventional practical alloy with a composition similar to that of the matrix metal of the composite material of the present invention. strength 64
kg/a++al, but the impact value is the same as that of conventional composite materials (o, 01 ko, respectively).
-s /c1.0.009k(+-m/am2) l
It can be seen that the value is much higher than that of c.
これらの曲げ試験及び衝撃試験の結果より、繊維体積率
15%の炭化ケイ衆知繊維を強化繊維としAI −Cu
−MQ系のアルミニウム合金をマトリックス金属とする
複合材料に於てその強度及び耐衝撃性の両立を図るため
には、マトリックス金属としてのアルミニウム合金のC
u含有量及びMg含有量はそれぞれ2〜6%、0〜2%
であることが好ましく、特に2〜6%、0.2〜1%又
は2〜3%、0〜2%であることが好ましいことが解る
。From the results of these bending tests and impact tests, it was found that silicon carbide known fiber with a fiber volume percentage of 15% was used as the reinforcing fiber and AI-Cu
- In order to achieve both strength and impact resistance in a composite material using MQ-based aluminum alloy as a matrix metal, it is necessary to
U content and Mg content are 2-6% and 0-2%, respectively.
It can be seen that the content is preferably 2 to 6%, 0.2 to 1%, or 2 to 3%, or 0 to 2%.
衷1」LL
実施例4の曲げ試験及び衝撃試験と同様の曲げ試験及び
衝撃試験を炭化ケイ素類11Mの体積率が20%に設定
された点を除き、実施例4と同一の要領及び同一の条件
にて製造された複合材料について行った。この曲げ試験
の結果を下記の表6、第15図及び第16図に、!I撃
試験の結果を第17図に示す。同表6、第15図〜第1
7図はそれぞれ実施例1に於ける表2)第3図〜第5図
に対応している。また表6、第15図及び第16図に於
ては、Cu含有量及びM9含有量はそれぞれの小数点第
2位が四捨五入された値として示されている。1" LL The bending test and impact test were conducted in the same manner as in Example 4, except that the volume fraction of silicon carbide 11M was set to 20%. Composite materials manufactured under these conditions were tested. The results of this bending test are shown in Table 6, Figures 15 and 16 below! The results of the I-hit test are shown in Figure 17. Table 6, Figures 15 to 1
7 corresponds to Table 2) and FIGS. 3 to 5 in Example 1, respectively. Further, in Table 6, FIG. 15, and FIG. 16, the Cu content and M9 content are shown as values rounded to the second decimal place.
表6、第15図及び第16図より、この実施例に於ても
複合材料の曲げ強さはCu含有量が1゜5%又は6.5
%の場合にはMa含有囲に拘らず比較的低い値であり、
Cu含有量が約4%以下の範囲に於てはCu含有量の増
大と共に曲げ強さが増大し、C1含有酷が約4〜5.5
%の範囲に於て曲げ強さが最大値となり、Cu含有量が
約5゜5%以上の範囲に於てはCu含有量の増大と共に
曲げ強さが減少することが解る。また複合材料の曲げ強
さはMO含有漬が3%以下の範囲に於てはMa含含有の
増大につれて増大し、特にMg含有用が0.2%未満に
於て低い値であることが解る。From Table 6, FIG. 15, and FIG.
%, it is a relatively low value regardless of the Ma content range,
In a range where the Cu content is about 4% or less, the bending strength increases as the Cu content increases, and the C1 content is about 4 to 5.5%.
It can be seen that the bending strength reaches its maximum value in the Cu content range of approximately 5.5% or more, and that the bending strength decreases as the Cu content increases. In addition, it can be seen that the bending strength of the composite material increases as the Ma content increases in the range where the MO content is 3% or less, and it is particularly low when the Mg content is less than 0.2%. .
また第17図より、複合材料の衝1jl値は全体的に見
て実施例1の場合よりも高く、実施例2〜4の場合より
も低い値であり、マトリックス金属としてのアルミニウ
ム合金のCu含有量が低い値である程Mg含有量に拘ら
ず高い値であり、特にCu含有量が2〜3%である場合
にはMO含有醋が0〜2%の範囲に於ては実質的に一定
の値であり、Mg含有量が2%を越えると急激に低下し
、Cu含有量が4〜6%の場合には、Mg含有用が0〜
1%の範囲に於ては実質的に一定の値であるが、Mg含
有用が1〜2%の範囲に於てはMa含有m言
の増大につれて僅かに低下し、Mg含有量が2%
□を越えると急激に低下することが解る。Moreover, from FIG. 17, the impact 1jl value of the composite material is higher than that of Example 1 as a whole and lower than that of Examples 2 to 4, indicating that the Cu content of the aluminum alloy as the matrix metal The lower the value, the higher the value regardless of the Mg content, and especially when the Cu content is 2 to 3%, the MO content is substantially constant in the range of 0 to 2%. The value decreases rapidly when the Mg content exceeds 2%, and when the Cu content is 4 to 6%, the value for Mg content is 0 to 6%.
In the range of 1% Mg content, the value is substantially constant, but in the range of 1 to 2% Mg content, it decreases slightly as the Ma content increases, and when the Mg content is 2%.
It can be seen that when it exceeds □, it decreases rapidly.
更に表6、第15図〜第16図より、Cu含有
□間及びMg含有用がそれぞれ2〜6%、0〜2%であ
る複合材料の曲げ強さは、体積率20%の炭 □
□
化ケイ素短繊維を強化繊維とし、在来の実用合金
1□であるJIS規格AC4Gのアルミニウム合金を
“。Furthermore, from Table 6 and Figures 15 to 16, Cu-containing
The bending strength of composite materials with 2% to 6% Mg content and 0 to 2% Mg content, respectively, is the same as that of charcoal with a volume fraction of 20%.
□ Silicon oxide short fibers are used as reinforcing fibers to create conventional practical alloys.
JIS standard AC4G aluminum alloy which is 1□.
(・
マトリックス金属とする複合材料の曲げ強さ51
1□′k(1/IIagよりも高く、また体積率20%
の炭化ケ 1≧
イ素短繊維を強化繊維とし、本発明の複合材料の
′マトリックス金属の組成に近似した組成の在来の
[゛実用合金であるJIS規格2024のアルミ
ニラ ”ム合金をマトリックス金属とする複合材
料の曲げ ゛強さ66 ko/ 11と同等の値
であるが、0値は 、:これら従来の複合材料の
衝撃値(それぞれ0.009kO−va /cm” 、
0.008kg−r* /cm2) IC比して遥かに
高い値であることが解る。(Bending strength of composite material used as matrix metal 51
1□'k (higher than 1/IIag, and volume fraction 20%
Carbonization of 1≧ Iron short fibers are used as reinforcing fibers, and the composite material of the present invention is
``Conventional metals with compositions similar to those of the matrix metal.
[Bending of composite materials whose matrix metal is aluminum laminate according to JIS standard 2024, which is a practical alloy.] The strength is equivalent to 66 ko/11, but the value of 0 is: Impact of these conventional composite materials Value (0.009 kO-va/cm”, respectively)
0.008kg-r*/cm2) It can be seen that this value is much higher than that of IC.
これらの曲げ試験及び衝撃試験の結果より、繊維体積率
20%の炭化ケイ素短繊維を強化繊維としAI −Cu
−Ma系のアルミニウム合金をマトリックス金属とする
複合材料に於てその強度及び耐衝撃性の両立を図るため
には、マトリックス金属としてのアルミニウム合金のC
u含有量及びMO含含有はそれぞれ2〜6%、0〜2%
であることが好ましく、特に2〜6%、0.2〜1%又
は2〜3%、1〜2%であることが好ましいことが解る
。From the results of these bending tests and impact tests, it was found that silicon carbide short fibers with a fiber volume percentage of 20% were used as reinforcing fibers and AI-Cu
- In order to achieve both strength and impact resistance in a composite material using a Ma-based aluminum alloy as a matrix metal, it is necessary to
U content and MO content are 2-6% and 0-2%, respectively.
It can be seen that the content is preferably 2% to 6%, 0.2% to 1%, or 2% to 3%, or 1% to 2%.
実施例6
実施例4の曲げ試験及び衝撃試験と同様の曲げ試験及び
!Is試験を炭化ケイ衆知繊維の体積率が40%に設定
された点を除ぎ、実施例4と同一の要領及び同一の条件
にて製造された複合材料について行った。この曲げ試験
の結果を下記の表7、第18図及び第19図に、衝撃試
験の結果を第20図に示す。同表7、第18図〜第20
図はそれぞれ実施例1に於ける表2)第3図〜第5図に
対応している。Example 6 A bending test similar to the bending test and impact test of Example 4 and! The Is test was conducted on a composite material manufactured in the same manner and under the same conditions as in Example 4, except that the volume fraction of the silicon carbide fiber was set at 40%. The results of this bending test are shown in Table 7 below, and FIGS. 18 and 19, and the results of the impact test are shown in FIG. 20. Table 7, Figures 18 to 20
The figures correspond to Table 2) Figures 3 to 5 in Example 1, respectively.
表7、第18図及び第19図より、この実施例に於ても
複合材料の曲げ強さはCu含有量が1゜5%又は6.5
%の場合には、Mg含有量に拘らず比較的低い値であり
、Cu含有量が約4%以下の範囲に於てはCu含有量の
増大と共に曲げ強さが増大し、Cu含有量が約4〜5.
5%の範囲に於て曲げ強さが最大値となり、Cu含有量
が約5゜5%以上の範囲に於てはCu含有量の増大と共
に曲げ強さが減少することが解る。また複合材料の曲げ
強さはMill含有邑含有%以下の範囲に於てはMg含
有量の増大につれて増大し、特にMO含有量が0.2%
未満に於て低い値であることが解る。From Table 7, Figures 18 and 19, it can be seen that the bending strength of the composite material in this example was 1°5% or 6.5% when the Cu content was 1°5% or 6.5%.
%, it is a relatively low value regardless of the Mg content, and in the range where the Cu content is about 4% or less, the bending strength increases as the Cu content increases, and the Cu content increases. Approximately 4-5.
It can be seen that the bending strength reaches its maximum value in the range of 5%, and that the bending strength decreases as the Cu content increases in the range of about 5.5% or more. In addition, the bending strength of the composite material increases as the Mg content increases in the range below Mill content%, especially when the MO content is 0.2%.
It can be seen that the value is low below.
また第20図より、複合材料の衝9jIW1は実施例1
〜5の場合よりも全体的に低い値であり、マトリックス
金属としてのアルミラム合金のCu含有量が低い値であ
る程M(J含有量に拘らず高い値であり、特にCIJ含
有量が2〜3%である場合にはMO含含有が0〜2%の
範囲に於ては実質的に一定の値であり、Mg含有量が2
%を越えると急激に低下し、C(I含有量が4〜6%の
場合には、MQ含有階が0〜2%の範囲に於てはM(J
含有量の増大につれて僅かに低下し、Mg含有量が2%
を越えると急激に低下することが解る。Also, from FIG. 20, the composite material impact 9jIW1 of Example 1
The value is lower overall than in the case of 2 to 5, and the lower the Cu content of the aluminum aluminum alloy as the matrix metal, the higher the value regardless of the M (J content), especially when the CIJ content is 2 to 5. When it is 3%, it is a substantially constant value in the range of MO content from 0 to 2%, and when the Mg content is 2%,
When the C(I content is 4 to 6%, the MQ content is 0 to 2%, the M(J
Slightly decreases with increasing content, Mg content is 2%
It can be seen that when the value is exceeded, the value decreases rapidly.
更に表7、第18図〜第20図より、Cu含有量及びM
Q含含有がそれぞれ2〜6%、0〜2%である複合材料
の曲げ強さは、体積率40%の炭化ケイ素短繊維を強化
繊維とし、在来の実用合金であるJIS規格AC4Cの
アルミニウム合金をマトリックス金属とする複合材料の
曲げ強さ75kQ/ u+1!よりも高く、また体積率
40%の炭化ケイ衆知繊維を強化繊維とし、本発明の複
合材料のマトリックス金属の組成に近似した組成の在来
の実用合金であるJrS規格2024のアルミニウム合
金をマトリックス金属とする複合材料の曲げ強さ92
ko/ mm2と同等の値であるが、衝撃値はこれら従
来の複合材料の衝撃値(それぞれ0.005kO−s
/cyl12.0.005k(+−to /cta2)
に比して通かに高い値であることが解る。Furthermore, from Table 7 and Figures 18 to 20, Cu content and M
The bending strength of composite materials with a Q content of 2 to 6% and 0 to 2%, respectively, is determined by using silicon carbide short fibers with a volume fraction of 40% as reinforcing fibers and using JIS standard AC4C aluminum, which is a conventional practical alloy. Bending strength of composite material using alloy as matrix metal is 75kQ/u+1! The reinforcing fiber is silicon carbide known fiber with a volume fraction of 40%, and aluminum alloy of JrS standard 2024, which is a conventional practical alloy with a composition similar to that of the matrix metal of the composite material of the present invention, is used as the matrix metal. The bending strength of the composite material is 92
ko/mm2, but the impact value is the same as that of these conventional composite materials (0.005 kO-s, respectively).
/cyl12.0.005k(+-to /cta2)
It can be seen that the value is significantly higher than that of .
これらの曲げ試験及び衝撃試験の結果より、繊維体積率
40%の炭化ケイ素短繊維を強化Ii!維としAl −
CI−M!I系のアルミニウム合金をマトリックス金属
とする複合材料に於てその強度及び耐衝撃性の両立を図
るためには、マトリックス金属としてのアルミニウム合
金のCu含有量及びMO含有量はそれぞれ2〜6%、0
〜2%であることが好ましく、特に2〜6%、0.2〜
1%又は2〜3%、0〜2%であることが好ましいこと
が解る。From the results of these bending tests and impact tests, it was found that silicon carbide short fibers with a fiber volume ratio of 40% were reinforced with Ii! Maintenance Al −
CI-M! In order to achieve both strength and impact resistance in a composite material using an I-based aluminum alloy as a matrix metal, the Cu content and MO content of the aluminum alloy as the matrix metal should be 2 to 6%, respectively. 0
~2% is preferable, especially 2~6%, 0.2~
It can be seen that 1%, 2-3%, and 0-2% are preferable.
尚実施例4〜6の曲げ試験及び衝撃試験と同様の曲げ試
験及び衝撃試験を、これらの実施例に於て使用された炭
化ケイ素の連続繊維を約1c+sに切断することにより
得られた炭化ケイ衆知m雑を強化繊維とし、各炭化ケイ
素短繊維が実質的に二次元ランダムにて配向され、各試
験片の最大面積の表面が二次元ランダム平面に沿うよう
形成された曲げ試験片及び衝撃試験片についても行った
ところ、これらの実施例の結果と同様の結果が得られた
。The same bending tests and impact tests as in Examples 4 to 6 were conducted on silicon carbide obtained by cutting the continuous silicon carbide fibers used in these Examples into approximately 1c+s. A bending test piece and an impact test in which the reinforcing fibers were made of a common miscellaneous material, each silicon carbide short fiber was oriented in a substantially two-dimensional random manner, and the maximum surface area of each test piece was formed along a two-dimensional random plane. When the sample was also tested, results similar to those of these Examples were obtained.
実施例7
上述の各実施例よりアルミニウム合金のCu含有量は2
〜6%以下であり、MCICu含有量〜2%であること
が好ましいことが解ったので、強化繊維である炭化ケイ
素短繊維の体積率が如何なる値であることが適切である
かの検討を行うべく、Cu含有量及びMO含有量がそれ
ぞれ4%、1%であり残部が実質的にAlであるアルミ
ニウム合金をマトリックス金属とし、炭化ケイ素ボイス
力を強化繊維とし、繊維体積率が0%、5%、10%、
25%、30%、40%、50%である複合材料を、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製
造し、各複合材料に対し480℃にて8時間に亙る溶体
化処理と160℃にて8時間に亙る人工時効処理とを施
し、各複合材料より実施例1の場合と同一の寸法の曲げ
試験片を2個ずつ切出し、各曲げ試験片について実施例
1の場合と同一の要領及び条件にて曲げ試験を行った。Example 7 From each of the above examples, the Cu content of the aluminum alloy is 2
Since it was found that the MCICu content is preferably ~6% or less and the MCICu content is ~2%, we will investigate what value is appropriate for the volume percentage of the silicon carbide short fibers that are reinforcing fibers. In order to achieve this, an aluminum alloy with Cu content and MO content of 4% and 1%, respectively, and the remainder being substantially Al, was used as the matrix metal, silicon carbide voice force was used as the reinforcing fiber, and the fiber volume percentage was 0% and 5%. %, 10%,
25%, 30%, 40%, and 50% composites were manufactured in the same manner and under the same conditions as in Example 1 above, and each composite was heated at 480°C for 8 hours. After solution treatment and artificial aging treatment at 160°C for 8 hours, two bending test pieces with the same dimensions as in Example 1 were cut out from each composite material, and each bending test piece was subjected to Example 1. A bending test was conducted using the same procedure and conditions as in the case of .
□、:。1□1□1゜□24.□、。
1第21図より、繊維体積率が0〜5%の範囲に於ては
、繊維体積率が増大されても複合材料の曲げ強さは実質
的に一定の値であり、マトリックス金属であるアルミニ
ウム合金の曲げ強さと実質的に同一の値であり、繊維体
積率が5〜40%の範囲に於ては、繊維体積率の増大に
伴い曲げ強さはほぼ直線的に大幅に向上し、繊維体積率
が40%を越えると繊維体積率の増大に伴う曲げ強さの
増大率は徐々に低下することが解る。□, :. 1□1□1゜□24. □,.
1 From Fig. 21, in the range of fiber volume fraction from 0 to 5%, the bending strength of the composite material remains substantially constant even if the fiber volume fraction increases, and aluminum, which is the matrix metal, This value is essentially the same as the bending strength of the alloy, and in the range of fiber volume percentage from 5 to 40%, the bending strength increases almost linearly and significantly as the fiber volume percentage increases. It can be seen that when the volume fraction exceeds 40%, the rate of increase in bending strength as the fiber volume fraction increases gradually decreases.
また参考のためにCu含有量が2%でありMg含有間が
0.2%であり残部が実質的にAlであるアルミニウム
合金をマトリックス金属とする複合材料、及びCu含有
量が6%でありMO含有量が2%であり残部が実質的に
Alであるアルミニウム合金をマトリックス金属とする
複合材料についても同様の曲げ試験を行ったところ、第
21図に示された結果と同様の傾向を示す結果が得られ
た。For reference, a composite material whose matrix metal is an aluminum alloy in which the Cu content is 2%, the Mg content is 0.2%, and the remainder is substantially Al, and the Cu content is 6%. A similar bending test was performed on a composite material whose matrix metal was an aluminum alloy with an MO content of 2% and the remainder being substantially Al, and the results showed the same tendency as shown in Figure 21. The results were obtained.
更に上述の実施例4〜6に於て使用された炭化ケイ素短
繊維と同様の炭化ケイ素短繊維を強化繊維とし、Cu及
びMg含有量がそれぞれ4%、1%であり残部が実質的
にAlである複合材料についても同様の曲げ試験を行っ
たところ、第21図に示された結果と同様の傾向を示す
結果が得られた。Further, silicon carbide short fibers similar to those used in Examples 4 to 6 above were used as reinforcing fibers, and the Cu and Mg contents were 4% and 1%, respectively, and the remainder was substantially Al. When a similar bending test was conducted on a composite material, results showing the same tendency as the results shown in FIG. 21 were obtained.
これらの結果より、Cu含有量が2〜6%であり、MQ
含有量が0〜2%であり、残部が実質的にAlであるア
ルミニウム合金をマトリックス金属とし、炭化ケイ素短
繊維を強化繊維とする複合材料に於ては、炭化ケイ素短
繊維の繊維の体積率は5〜50%、特に5〜40%であ
ることが好ましいことが解る。From these results, the Cu content is 2 to 6%, and the MQ
In a composite material in which the matrix metal is an aluminum alloy with a content of 0 to 2% and the remainder is substantially Al, and the reinforcing fibers are silicon carbide short fibers, the fiber volume percentage of the silicon carbide short fibers is It can be seen that it is preferable that the amount is 5 to 50%, particularly 5 to 40%.
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
との関連に於て幾つかの実施例について 1詳細
に説明したが、本発明はこれらの実施例に限ト
定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の
:′ゆ4.6カ78゜、1あ。ユ、!: tt a
* * cお9. □“明らかであろう。In the above, several embodiments of the present invention have been described in detail in connection with the experimental research conducted by the inventors of the present application, but the present invention is limited to these embodiments. However, other methods within the scope of the present invention
:'Y4.6ka78°, 1a. Yu,! : tt a
* *c9. □“It should be obvious.
第1図は個々の炭化ケイ素ボイス力が実質的に三次元ラ
ンダムにて配向された繊維成形体を示す斜視図、第2図
は第1図に示された繊維成形体を用いて行われる高圧鋳
造による複合材料の製造工程の鋳造工程を示す解団、第
3図は実施例1の曲げ試験の結果に基づきMg含有量を
パラメータとしてCu金含冷と複合材料の曲げ強さとの
関係を示すグラフ、第4図は実施例1の曲げ試験の結果
に基づきGO含有鏝をパラメータとしてMg含有量と複
合材料の曲げ強さとの関係を示すグラフ、第5図は実施
例1のvis試験の結果を示すグラフ、第6図は実施例
2の曲げ試験の結果に基づきMg含有量をパラメータと
してCu含有間と複合材料の曲げ強さとの関係を示すグ
ラフ、第7図は実施例2の曲げ試験の結果に基づきCu
含有量をパラメータとしてM(+含有量と複合材料の曲
げ強さとの関係を示すグラフ、第8図は実施例2のWi
i撃試験の結果を示すグラフ、第9図は実施例3の曲げ
試験の結果に基づきMg含有量をパラメータとしてCu
含有間と複合材料の曲げ強さとの関係を示すグラフ、第
10図は実施例3の曲げ試験の結果に基づきCu含有量
をパラメータとしてMg含有量と複合材料の曲げ強さと
の関係を示すグラフ、第11図は実施例3の*S試験の
結果を示すグラフ、第12図は実施例4の曲げ試験の結
果をに基きMg含有量をパラメータとしてCu含有間と
複合材料の曲げ強さとの関係を示すグラフ、第13図は
実施例4の曲げ試験の結果に暴きCu含有間をパラメー
タとしてMg含有量と複合材料の曲げ強さとの関係を示
すグラフ、第14図は実施例4の衝撃試験の結果を示す
グラフ、第15図は実施例5の曲げ試験の結果に塞ぎM
Q金含有をパラメータとしてCu含有量と複合材料の曲
げ強さとの関係を示すグラフ、第16図は実施例5の曲
げ試験の結果に基ぎCu含有間をパラメータとしてM9
含有量と複合材料の曲げ強さとの関係を示すグラフ、第
17図は実施例5の衝撃試験の結果を示すグラフ、第1
8図は実施例6の曲げ試験の結果に基ぎMg含有量をパ
ラメータとしてCu含有間と複合材料の曲げ強さとの関
係を示すグラフ、第19図は実施例6の曲げ試験の結果
に継きCu金含虐をパラメータとしてMg含有量と複合
材料の □曲げ強さとの関係を示すグラフ、第
20図は実施例6の衝撃試験の結果を示すグラフ、第2
1図は横軸に炭化ケイ素ホイスカの繊維体積率を取り縦
軸に複合材料の曲げ強さを取って実施例7の曲げ試験の
結果を示すグラフである。
1・・・炭化ケイ素ボイス力、2・・・am成形体、3
・・・鋳型、4・・・モールドキャピテイ、5・・・ア
ルミニウム合金の溶湯、6・・・プランジャ
特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明 石 8
酸第1図
i:
第2 図 (第 3 図
Cu含有量(%)
第4図
M9含有量(%)
第5図
MG含有量(%)
第6図
Cu含有量(%)
第7図
M99含有量%)
第8図
ug含有量(%]
第9図
Cu金含量c%)
第10図 I
M<1含有量(%)[′
第1I図
Mり含有量(%)
第12図
Cu含有量1%)
第13 図
MQ含有量CI/l)
第14図
M9含有量(%)
第15図
Cu含有量(%)
第16図
M9含有量(%)
第17図
MQ含有量C%)
第18図
Cu含有量(%] 1”第19図
M9含有量(%1
第20図
M9含有量c%)
第21図
繊維体積率(%)
(自 発)
手続補正書
昭和60年7月29日
1、事件の表示 昭和60年特許願第120788号2
)発明の名称
炭化ケイ素短繊維強化アルミニウム合金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) l−ヨタ自動車株式会社4、代理人
居 所 0104東京都中央区新川1丁目5119号
□茅場町長岡ビル3階 電話551−4171
6、補正により増加する発明の数 07、補正の対
象 明細5iao’tntr
、;8、補正の内容 別紙の通り
(1)明細自第21頁第20行〜第22頁第1行のro
、 008kQ m /amQ、 0.008kQ−I
II /i」をro、 08ko−1/aj’、0.0
8ka−m /l」と補正する。
(2)同第26頁第17行〜第18行の[0,017k
g−m/、X9.0.015kO−1m /am’Jを
「o。
17ko−m/al、0.15ko−at /aal’
Jと補正する。
(3)同第31頁第18行〜第19行の[0,018k
Q−II / 01’、0.018kq−m /aIJ
を「0゜18 ka−m /amQ、 0 、18 k
a−m /IXIIJと補正する。
(4)同第37負第18行〜第19行の10.01に+
II/cs+’、0.009kQ−1/am’J ti
: fo。
1 ko m / ax’、0.09ko−m /a
cuJと補正する。
(5)同第42頁第18行〜第19行の[0,009k
Ol 101Q、 0.008k(l I /LX”J
を「0゜09kO−111019,0,08k(1−I
ll /am’Jと補正する。
(6)同第46頁第16行〜第17行の「0.005k
G−1/C!l’、0.005k(1−ta 10IJ
ヲro。
05kg−m/lj1!、O−05kO−1/、9Jと
補正する。
(7)第5図、第8図、第11図、第14図、第17図
、第20図をそれぞれ別紙の通り補正する。
□
第5図
M9含有1(%)
第8図
f
“gtllJL (2′、÷
:1
第11図
M9含有量(%)
第14図
MQ含有i(%)
第17図
M9含有j1(%)
第20図
M9含有! (’/、)Figure 1 is a perspective view showing a fiber molded body in which individual silicon carbide voice forces are oriented substantially three-dimensionally at random, and Figure 2 is a high pressure applied using the fiber molded body shown in Figure 1. Figure 3 shows the casting process of the manufacturing process of composite materials by casting, and Figure 3 shows the relationship between Cu gold cooling and the bending strength of the composite material using the Mg content as a parameter based on the bending test results of Example 1. Graph, Figure 4 is a graph showing the relationship between Mg content and bending strength of the composite material using the GO-containing trowel as a parameter based on the results of the bending test of Example 1, and Figure 5 is the result of the vis test of Example 1. FIG. 6 is a graph showing the relationship between Cu content and bending strength of the composite material based on the bending test results of Example 2, with Mg content as a parameter, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between Cu content and bending strength of the composite material based on the bending test results of Example 2. Based on the results of
A graph showing the relationship between the M(+ content and the bending strength of the composite material, with the content as a parameter.
A graph showing the results of the i-impact test, FIG.
A graph showing the relationship between the content and the bending strength of the composite material, and FIG. 10 is a graph showing the relationship between the Mg content and the bending strength of the composite material using the Cu content as a parameter based on the bending test results of Example 3. , Fig. 11 is a graph showing the results of the *S test of Example 3, and Fig. 12 is a graph showing the results of the bending test of Example 4, and the relationship between Cu content and bending strength of the composite material using Mg content as a parameter. Figure 13 is a graph showing the relationship between the Mg content and the bending strength of the composite material using the Cu content as a parameter, as revealed by the results of the bending test of Example 4, and Figure 14 is the impact strength of the composite material in Example 4. A graph showing the test results, FIG. 15 is a graph showing the results of the bending test of Example 5.
A graph showing the relationship between the Cu content and the bending strength of the composite material using the Q gold content as a parameter.
A graph showing the relationship between the content and the bending strength of the composite material, FIG. 17 is a graph showing the results of the impact test of Example 5,
Figure 8 is a graph showing the relationship between Cu content and the bending strength of the composite material based on the bending test results of Example 6, with Mg content as a parameter, and Figure 19 is a graph based on the bending test results of Example 6. Figure 20 is a graph showing the relationship between the Mg content and the □ bending strength of the composite material using Cu gold absorption as a parameter.
Figure 1 is a graph showing the results of the bending test of Example 7, with the horizontal axis representing the fiber volume fraction of silicon carbide whiskers and the vertical axis representing the bending strength of the composite material. 1...Silicon carbide voice force, 2...am molded body, 3
... Mold, 4. Mold cavity, 5. Molten aluminum alloy, 6. Plunger patent applicant: Toyota Motor Corporation representative.
Attorney Patent Attorney Akashi 8
Acid Figure 1 i: Figure 2 (Figure 3 Cu content (%) Figure 4 M9 content (%) Figure 5 MG content (%) Figure 6 Cu content (%) Figure 7 M99 Fig. 8 ug content (%) Fig. 9 Cu gold content c%) Fig. 10 I M<1 content (%) [' Fig. 1I M content (%) Fig. 12 Cu Content 1%) Fig. 13 MQ content CI/l) Fig. 14 M9 content (%) Fig. 15 Cu content (%) Fig. 16 M9 content (%) Fig. 17 MQ content C% ) Figure 18 Cu content (%) 1" Figure 19 M9 content (% 1 Figure 20 M9 content c%) Figure 21 Fiber volume percentage (%) (Voluntary) Procedural amendment 1985 7 May 29th 1, Incident Display 1985 Patent Application No. 120788 2
) Name of the invention Silicon carbide short fiber reinforced aluminum alloy 3, Relationship to the amended person's case Patent applicant address 1 Toyota-cho, Toyota City, Aichi Prefecture Name (3)
20) l-Yota Jidosha Co., Ltd. 4, Agent Address: 1-5119 Shinkawa, Chuo-ku, Tokyo 0104 □3rd floor, Nagaoka Building, Kayabacho Telephone: 551-4171
6. Number of inventions increased by amendment 07. Subject of amendment Details 5iao'tntr
, ;8. Contents of the amendment As shown in the attached sheet (1) ro from page 21, line 20 to page 22, line 1 of the specification.
, 008kQ m /amQ, 0.008kQ-I
II/i' to ro, 08ko-1/aj', 0.0
8ka-m/l". (2) [0,017k on page 26, lines 17 to 18]
g-m/, X9.0.015kO-1m/am'J to 'o.
Correct it with J. (3) [0,018k on page 31, lines 18 to 19]
Q-II/01', 0.018kq-m/aIJ
0゜18 ka-m/amQ, 0,18 k
Correct as a-m /IXIIJ. (4) 37th negative line 18th to 19th line 10.01 +
II/cs+', 0.009kQ-1/am'J ti
: fo. 1 kom/ax', 0.09kom/a
Correct with cuJ. (5) [0,009k on page 42, lines 18 to 19]
Ol 101Q, 0.008k(l I /LX”J
"0゜09kO-111019,0,08k(1-I
Correct it as ll /am'J. (6) “0.005k” on page 46, lines 16-17
G-1/C! l', 0.005k (1-ta 10IJ
Woro. 05kg-m/lj1! , O-05kO-1/, 9J. (7) Correct each of FIG. 5, FIG. 8, FIG. 11, FIG. 14, FIG. 17, and FIG. 20 as shown in the attached sheet. □ Fig. 5 M9 content 1 (%) Fig. 8 f "gtllJL (2', ÷ :1 Fig. 11 M9 content (%) Fig. 14 MQ content i (%) Fig. 17 M9 content j1 (%) Figure 20 Contains M9! ('/,)
Claims (5)
2〜6%でありMg含有量が0〜2%であり残部が実質
的にAlであるアルミニウム合金をマトリックス金属と
し、前記炭化ケイ素短繊維の体積率が5〜50%である
炭化ケイ素短繊維強化アルミニウム合金。(1) Silicon carbide short fibers are used as reinforcing fibers, an aluminum alloy having a Cu content of 2 to 6%, an Mg content of 0 to 2%, and the remainder being substantially Al is used as a matrix metal, and the silicon carbide A silicon carbide short fiber reinforced aluminum alloy in which the volume fraction of short fibers is 5 to 50%.
ルミニウム合金に於て、前記炭化ケイ素短繊維の体積率
は5〜40%であることを特徴とする炭化ケイ素短繊維
強化アルミニウム合金。(2) The silicon carbide short fiber reinforced aluminum alloy according to claim 1, wherein the volume fraction of the silicon carbide short fibers is 5 to 40%.
繊維強化アルミニウム合金に於て、前記アルミニウム合
金のMg含有量は0.2〜2%であることを特徴とする
炭化ケイ素短繊維強化アルミニウム合金。(3) In the silicon carbide short fiber reinforced aluminum alloy according to claim 1 or 2, the Mg content of the aluminum alloy is 0.2 to 2%. Fiber reinforced aluminum alloy.
ルミニウム合金に於て、前記アルミニウム合金のMg含
有量は0.2〜1%であることを特徴とする炭化ケイ素
短繊維強化アルミニウム合金。(4) In the silicon carbide short fiber reinforced aluminum alloy according to claim 3, the Mg content of the aluminum alloy is 0.2 to 1%. .
繊維強化アルミニウム合金に於て、前記アルミニウム合
金のCu含有量は2〜3%であり、Mg含有量は0〜2
%であることを特徴とする炭化ケイ素短繊維強化アルミ
ニウム合金。(5) In the silicon carbide short fiber reinforced aluminum alloy according to claim 1 or 2, the aluminum alloy has a Cu content of 2 to 3% and a Mg content of 0 to 2%.
% silicon carbide short fiber reinforced aluminum alloy.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12078885A JPS61279647A (en) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | Aluminum alloy reinforced with silicon carbide short fiber |
EP86107541A EP0205084A1 (en) | 1985-06-04 | 1986-06-03 | Composite material including silicon carbide short fibers as reinforcing material and aluminum alloy with copper and relatively small amount of magnesium as matrix metal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12078885A JPS61279647A (en) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | Aluminum alloy reinforced with silicon carbide short fiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61279647A true JPS61279647A (en) | 1986-12-10 |
Family
ID=14795012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12078885A Pending JPS61279647A (en) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | Aluminum alloy reinforced with silicon carbide short fiber |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0205084A1 (en) |
JP (1) | JPS61279647A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU619576B2 (en) * | 1988-08-04 | 1992-01-30 | Advanced Composite Materials Corporation | Reinforced aluminum matrix composite |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2001137C (en) * | 1988-10-21 | 2000-07-11 | Akimasa Daimaru | Silicon carbide-reinforced light alloy composite material |
AU6390790A (en) * | 1989-10-30 | 1991-05-02 | Lanxide Corporation | Anti-ballistic materials and methods of making the same |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3606667A (en) * | 1968-09-27 | 1971-09-21 | United Aircraft Corp | Method of fabricating fiber-reinforced articles |
-
1985
- 1985-06-04 JP JP12078885A patent/JPS61279647A/en active Pending
-
1986
- 1986-06-03 EP EP86107541A patent/EP0205084A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU619576B2 (en) * | 1988-08-04 | 1992-01-30 | Advanced Composite Materials Corporation | Reinforced aluminum matrix composite |
US5106702A (en) * | 1988-08-04 | 1992-04-21 | Advanced Composite Materials Corporation | Reinforced aluminum matrix composite |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0205084A1 (en) | 1986-12-17 |
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