JPS6138771A - 加圧鋳造法による複合材の製造方法 - 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） この発明は加圧鋳造法による複合材の製造方法に関する
ものであって、特に繊維強化複合材を加圧鋳造法を用い
て製造する方法に係る。　□（従来の技術） 繊維強化複合材は、アルミニウム等のマトリックス金属
中に、アルミナ系、ボロン系、炭素系等の繊維を配置し
て成る材料であって、比強度、比剛性等の各種性質の優
れた材料であることがら、近年多くの９分野においてそ
の実用化が進められている。

上記複合材を製造する方法としては種々のものがあるが
、例えばその−例として特公昭５１−２６３７４号公報
に記載された方法を挙げることができる。

この製造法は、強化繊維を容器内に封入し、容器の先端
部をマトリックス金属中に浸漬し、容器の他端部を減圧
することにより、ヤトリックス金属を繊維間に浸入させ
る方法である。

また複合材の他の製造方法としては、例えば溶湯鍛造に
よる方法を挙げることができる。この製造方法・は、金
型中に強化繊維を配置すると共に、金型・内にマトリッ
クス金属を注湯し、このｆ６湯をプラン、ジャによって
加圧する方法である。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記した前者の減圧による方法では、真空排気
装置を用いる必要があるために、装置自体が高価なもの
になり、また排気処理を行う関係上、その製造にも多大
の手数を要するという欠点がある。

また上記した後者の溶湯鍛造による方法では、溶湯を１
０００ｋｇ／ａｌｌ程度の高圧にまで加圧する必要があ
るために、装置自体が大形で高価なものになる。更にい
ずれの方法によっても複雑な形状の製品の製造は困難で
ある場合が多い。

この発明は上記した従来の各欠点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は、比較的簡素な構成の装
置でもって、安全かつ高能率に良質の繊維強化複合材を
製造することのできる複合材の製造方法を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段及びその作用）そこでこ
の発明の加圧鋳造法による複合材の製造方法においては
、セラミ・ツクシェル等の耐熱鋳型内に強化繊維を配置
し、これらをマトリ・ノクス金属の固相線温度の摂氏温
度で９０％以上の温度に予熱し、次いで上記鋳型内にマ
トリ・ノクス金属を注湯し、その後上記鋳型雰囲気を昇
圧するようにしである。

上記のように強化繊維と鋳型とを予熱すると共に、溶湯
をその周囲から加圧することにより、各繊維の周囲にマ
トリックス金属が均一に浸入し、良質な複合材を製造す
ることが可能となる。

上記におけるマトリックス金属としては、例えばアルミ
ニウム、マグネシウム、チタン等の金属及びその合金を
用いることができる。また」１記における強化繊維とし
ては、アルミナ系、ボロン系、炭化けい素糸、炭素系、
タングステン等の各種繊維を用いることができる。

上記のように強化繊維を予熱するのは、溶湯が各繊維間
に圧入されてしまう前に、／８湯が凝固してしまい、繊
維と金属との複合化が阻害されるような現象を防止する
ためである。このため強化繊維の予熱温度は、溶湯が繊
維間に圧入されてしまうまでの間は、溶湯を流動可能な
状態に保持できるような温度にしておく必要がある。こ
の温度は、マトリックス金属や繊維の材質や熱容量、溶
湯の温度等によって影響を受けるため、一義的に定める
ことはできないが、マトリックス金属の固相線温度の９
０％程度の温度であれば、良好な複合化の行えることを
確認している。もっとも」１記のような理由から、この
予熱温度は高いほど好ましい訳であり、実用上はマトリ
ックス金属の液相線温度以上にするのが好ましい。

また上記雰囲気圧力は、高いほど好ましいが、良質な複
合材を製造するためには、Ｉｋｇ／ｃ＋Ｊ以上の加圧力
とするのが好ましい。一方雰囲気圧力をあまり高くして
も、複合材の性状の改善にはほとんど影響がなくなるた
め、実用上は５０ｋｇ／−以下、作業上の安全性を考慮
すると１０ｋｇ／ｃ＋ａ以下の圧力とするのが好ましい
。

なお上記において、耐火鋳型内に強化繊維を配置してそ
の全体を予熱するのは、強化繊維のみを予熱したのでは
、高温になった繊維の鋳型内への配置作業が困難となる
こと、及び配置作業中の温度低下を考慮したためである
。

（実施例） 次ぎにこの発明の加圧鋳造法による複合材の製造方法の
具体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明
する。

まず第１図（ａｌに示すようなセラミックシェル型ある
いは石膏型等の耐熱鋳型１内に、同図（ｂ）に示すよう
に強化繊維成形体２を配置する。次いでこれら全体を、
同図（Ｃ１に示すように加熱する。加熱温度は、マトリ
ックス金属の固相線温度の９０％以上の温度、好ましく
は液相線温度以上とする。そして上記のように予熱され
た鋳型１を、同図（ｄｌに示すように加圧容器３内に搬
入し、マトリックス金属の溶湯４を注湯する。そして注
湯後直ちに、同図（ｅ）に示すように加圧容器３に蓋５
を載置すると共に、容器３内をアルゴンガス等で加圧、
好ましくは１〜１０ｋｇ／ｃＪの加圧を施し、このまま
冷却して複合材を製造する。

なお、上記第１図に示した鋳型は、製品の一部を複合化
する際に使用するものであるが、製品全体を複合化する
ような場合には、第２図（８１〜（Ｃ）に示すように、
製造すべき製品と概略間し形状の強化繊維成形体６を作
製し、この成形体６の周囲にセラミックシェル等の鋳造
材をコーティングして成る鋳型７を用いればよい。

第３図には、繊維予熱温度と加圧力とを種々変化させた
場合の、複合体の製造可能範囲を示す。

同図から、加圧力のない場合や、予熱温度が低すぎる場
合には、繊維間にマトリックス金属が浸入し得ないため
に複合化が不可能であり、また適温での予熱と加圧とを
行った場合には複合化が可能であることが明らかである
。なお上記テストは、強化繊維として直径２０μのアル
ミナ系の繊維を、またマトリックス金属としてアルミニ
ウム合金をそれぞれ用いている。

第４図には上記テストにおいて得られた複合材（予熱温
度＝８００°Ｃ１加圧カニ　１０ｋｇ／　ｃ＋ａ）の金
属組織（１００倍）を示すが、同図から本発明の範囲内
においては良質の複合材を形成し得ることが明らかであ
る。

（発明の効果） この発明の加圧鋳造法による複合材の製造方法は上記の
ように構成されたものであり、したがってこの発明方法
によれば、比較的簡素な構成の装置でもって、安全かつ
高能率に良質の複合体を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（Ｑｌはこの発明方法の一実施例を各工
程毎に経時的に示す説明図、第２図＋ａｌ〜（Ｃ１は上
記において用いる鋳型の変更例を示す説明し１、第３図
は複合材の製造可能範囲を繊維予熱温度と加圧力との関
係において示すグラフ、第４図は上記において製造さた
複合体の一例の金属組織を示す図である。 １・・・耐熱鋳型、２・・・繊維成形体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セラミックシェル等の耐熱鋳型内に強化繊維を配置
   し、これらをマトリックス金属の固相線温度の摂氏温度
   で９０％以上の温度に予熱し、次いで上記鋳型内にマト
   リックス金属を注湯し、その後上記鋳型雰囲気を昇圧す
   ることを特徴とする加圧鋳造法による複合材の製造方法
   。