JPS6151618B2 - - Google Patents
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- JPS6151618B2 JPS6151618B2 JP15464482A JP15464482A JPS6151618B2 JP S6151618 B2 JPS6151618 B2 JP S6151618B2 JP 15464482 A JP15464482 A JP 15464482A JP 15464482 A JP15464482 A JP 15464482A JP S6151618 B2 JPS6151618 B2 JP S6151618B2
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
本発明はSiCウイスカーを繊維強化材として
Al、Mgまたはそれらの合金からなるマトリツク
ス金属を複合強化するために有効なFRMの製造
法に関する。 SiCの針状単結晶から構成されるウイスカー
は、極めて高水準の比強度、比弾性率を備えるう
えに耐熱性ならびに化学的安定性に優れているた
め、特に宇宙・航空機あるいは自動車用の構造・
機能部品となるAl、Mg等の軽金属複合材の強化
物質として注目されている。一般に、この種
FRMの強化特性は、マトリツクス金属に対する
繊維強化材の複合界面における濡れ性ならびに分
散性の良否に大きく依存することが知られてお
り、これらの改善手段も数多く提案されている。
しかしながら、これらのうち濡れ性に効果的な強
化繊維面に金属の蒸着皮膜を予め被覆形成する方
法、また均一分散に有効とされている溶融金属浸
透法（溶浸法）などは、いずれも形態の整つた長
繊維を用いる場合には好結果を与えるものの、微
細な短繊維であるウイスカーに適用する際には著
るしい処理の煩雑性を伴う上に所定の効果を得る
ことが困難である。このようなことから、ウイス
カーによるFRMの製法は現在、ウイスカーを粉
末状のマトリツクス金属またはこれと適宜なフラ
ツクスと共に混合したのち熱間圧縮成形する方法
（粉末法）が主流となつているが、この方法で
は、固相間の撹拌混合を必要とするウイスカーの
損傷および偏析を生ぜずに均一混合することに困
難性があり、定常的に信頼度の置けるFRMを量
産することができない難点がある。 本発明は、従来技術とは異なる手法により界面
濡れ性ならびに均一分散性を改善し、よつて高性
能のSiCウイスカーによるFRMを得るための効果
的な方法を提供するものである。すなわち、本発
明のSiCウイスカーによるFRMの製造法は、SiC
ウイスカーを圧縮した成形体に800℃以上に加熱
融解したマトリツクス金属を含浸して相互接触さ
せることにより前駆体を形成し、該前駆体をマト
リツクス金属の溶湯中に撹拌分散してインゴツト
化することを構成的特徴とする。 強化材となるSiCウイスカーは、例えば、SiO2
含有粉末をカーボンブラツクのような炭材と共に
不活性雰囲気下に1400〜1800℃の温度域で反応さ
せて得られる欠陥のないSiCの針状単結晶で、性
状として直径0.2〜1.0μｍ、アスペクト比100以
上のβ型結晶形のものが有効に用いられる。 SiCウイスカーは、マトリツクス金属となる
Al、Mgまたはそれらの合金と800℃以上の温度で
相互接触させて前駆体を形成する。該前駆体の形
成は、SiCウイスカーを圧縮した成形体に800℃
以上に加熱融解したマトリツクス金属を含浸して
相互接触を図る方法が採られる。融解マトリツク
ス金属の含浸は、SiCウイスカーの圧縮成形体を
耐熱耐圧容器に装入し、これを800℃以上に保ち
ながらマトリツクス金属を入れて真空および／ま
たは加圧下に強制浸透する手法によりおこなわ
れ、前駆体として最高約25％までの所望Vf値を
確保することができる。 上記の相互接触処理に当つては、マトリツクス
金属を800℃以上の温度で融解することが重要な
要件で、この温度を下廻るとSiCウイスカーに対
するマトリツクス金属の濡れが不均質となり最終
的に得られるFRMの特性劣化を招く。最も適切
な融解温度範囲は、1100〜1200℃である。 前駆体の形状寸法には特に制限はないが、次工
程の撹拌分散処理を円滑におこなうため適当な小
塊として形成しておくことが便宜である。このた
めには、所定Vfの前駆体小塊を多数準備してお
くか、大型の形成前駆体を適宜な大きさに切断し
ておくなどの手段で対拠できる。 前駆体は、ついで所定量のマトリツクス金属溶
湯中に撹拌しながら投入する。投入後の前駆体は
急速に溶融解体し、前段の相互接触処理により予
めSiCウイスカー面を被包するマトリツクス金属
を介して濡れ性よく溶湯中に拡散する。このた
め、急激かつ長時間の撹拌を施す必要なしに迅速
円滑な均一分散が達成される。この際のVf値
は、前駆体のVfと溶湯量を選定することによつ
て所望の比率に制御することができる。 溶湯は鋳型に注入してインゴツト化する。得ら
れたインゴツトは、それ自体SiCウイスカーが極
めて一様に分散した均質組織の等方性FRMであ
るが、これを更に熱間で圧延もしくは押出成形す
ると繊維方向性の揃つた板状あるいは棒状の
FRMを得ることができる。 このように本発明によれば、特定の条件で予め
FRMの前駆体を形成することにより従来至難と
されていたウイスカーの溶湯分散法に基く複合化
を可能とし、よつて汎用性のある高性能FRMの
安定量産技術を開発したものであるから産業的効
果は大である。 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 予め解体分散処理を施した直径0.2〜0.5μｍ、
長さ100〜200μｍのβ型SiCウイスカーを用い、
次のようにしてVf20％の前駆体を形成した。 SiCウイスカーを50Kg/cm2の加圧力でモールド
成形した嵩密度0.63ｇ/cm3の圧縮成形体を容器に
入れ、上部からAl合金（2024）を充填してオー
トクレーブに設置した。引続きオートクレーブを
５mmHgの真空状態に保持しながら昇温してAl合
金を溶解し、ついでArガスを導入して目的の適
用温度に到達させたのち系内を10Kg/cm2の加圧下
に５分間保つた。このようにして成形体組織内部
全域に溶融Al合金を含浸し十分に相互接触させ
た後、引上げて冷却した。適用温度は、700℃、
800℃および1100℃の三段階とした。 上記の処理により形成した各前駆体を700℃に
加熱保持した同一種類のAl合金溶湯中に投入
し、５分間緩やかに撹拌して解体分散した。次い
でSiCウイスカーが分散した前記溶湯を鋳型に流
し込んで冷却し、Vf10％のFRMを得た。 得られた各FRMを圧延加工した後の強度特性
（T4）を対比して下表に示した。
Al、Mgまたはそれらの合金からなるマトリツク
ス金属を複合強化するために有効なFRMの製造
法に関する。 SiCの針状単結晶から構成されるウイスカー
は、極めて高水準の比強度、比弾性率を備えるう
えに耐熱性ならびに化学的安定性に優れているた
め、特に宇宙・航空機あるいは自動車用の構造・
機能部品となるAl、Mg等の軽金属複合材の強化
物質として注目されている。一般に、この種
FRMの強化特性は、マトリツクス金属に対する
繊維強化材の複合界面における濡れ性ならびに分
散性の良否に大きく依存することが知られてお
り、これらの改善手段も数多く提案されている。
しかしながら、これらのうち濡れ性に効果的な強
化繊維面に金属の蒸着皮膜を予め被覆形成する方
法、また均一分散に有効とされている溶融金属浸
透法（溶浸法）などは、いずれも形態の整つた長
繊維を用いる場合には好結果を与えるものの、微
細な短繊維であるウイスカーに適用する際には著
るしい処理の煩雑性を伴う上に所定の効果を得る
ことが困難である。このようなことから、ウイス
カーによるFRMの製法は現在、ウイスカーを粉
末状のマトリツクス金属またはこれと適宜なフラ
ツクスと共に混合したのち熱間圧縮成形する方法
（粉末法）が主流となつているが、この方法で
は、固相間の撹拌混合を必要とするウイスカーの
損傷および偏析を生ぜずに均一混合することに困
難性があり、定常的に信頼度の置けるFRMを量
産することができない難点がある。 本発明は、従来技術とは異なる手法により界面
濡れ性ならびに均一分散性を改善し、よつて高性
能のSiCウイスカーによるFRMを得るための効果
的な方法を提供するものである。すなわち、本発
明のSiCウイスカーによるFRMの製造法は、SiC
ウイスカーを圧縮した成形体に800℃以上に加熱
融解したマトリツクス金属を含浸して相互接触さ
せることにより前駆体を形成し、該前駆体をマト
リツクス金属の溶湯中に撹拌分散してインゴツト
化することを構成的特徴とする。 強化材となるSiCウイスカーは、例えば、SiO2
含有粉末をカーボンブラツクのような炭材と共に
不活性雰囲気下に1400〜1800℃の温度域で反応さ
せて得られる欠陥のないSiCの針状単結晶で、性
状として直径0.2〜1.0μｍ、アスペクト比100以
上のβ型結晶形のものが有効に用いられる。 SiCウイスカーは、マトリツクス金属となる
Al、Mgまたはそれらの合金と800℃以上の温度で
相互接触させて前駆体を形成する。該前駆体の形
成は、SiCウイスカーを圧縮した成形体に800℃
以上に加熱融解したマトリツクス金属を含浸して
相互接触を図る方法が採られる。融解マトリツク
ス金属の含浸は、SiCウイスカーの圧縮成形体を
耐熱耐圧容器に装入し、これを800℃以上に保ち
ながらマトリツクス金属を入れて真空および／ま
たは加圧下に強制浸透する手法によりおこなわ
れ、前駆体として最高約25％までの所望Vf値を
確保することができる。 上記の相互接触処理に当つては、マトリツクス
金属を800℃以上の温度で融解することが重要な
要件で、この温度を下廻るとSiCウイスカーに対
するマトリツクス金属の濡れが不均質となり最終
的に得られるFRMの特性劣化を招く。最も適切
な融解温度範囲は、1100〜1200℃である。 前駆体の形状寸法には特に制限はないが、次工
程の撹拌分散処理を円滑におこなうため適当な小
塊として形成しておくことが便宜である。このた
めには、所定Vfの前駆体小塊を多数準備してお
くか、大型の形成前駆体を適宜な大きさに切断し
ておくなどの手段で対拠できる。 前駆体は、ついで所定量のマトリツクス金属溶
湯中に撹拌しながら投入する。投入後の前駆体は
急速に溶融解体し、前段の相互接触処理により予
めSiCウイスカー面を被包するマトリツクス金属
を介して濡れ性よく溶湯中に拡散する。このた
め、急激かつ長時間の撹拌を施す必要なしに迅速
円滑な均一分散が達成される。この際のVf値
は、前駆体のVfと溶湯量を選定することによつ
て所望の比率に制御することができる。 溶湯は鋳型に注入してインゴツト化する。得ら
れたインゴツトは、それ自体SiCウイスカーが極
めて一様に分散した均質組織の等方性FRMであ
るが、これを更に熱間で圧延もしくは押出成形す
ると繊維方向性の揃つた板状あるいは棒状の
FRMを得ることができる。 このように本発明によれば、特定の条件で予め
FRMの前駆体を形成することにより従来至難と
されていたウイスカーの溶湯分散法に基く複合化
を可能とし、よつて汎用性のある高性能FRMの
安定量産技術を開発したものであるから産業的効
果は大である。 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 予め解体分散処理を施した直径0.2〜0.5μｍ、
長さ100〜200μｍのβ型SiCウイスカーを用い、
次のようにしてVf20％の前駆体を形成した。 SiCウイスカーを50Kg/cm2の加圧力でモールド
成形した嵩密度0.63ｇ/cm3の圧縮成形体を容器に
入れ、上部からAl合金（2024）を充填してオー
トクレーブに設置した。引続きオートクレーブを
５mmHgの真空状態に保持しながら昇温してAl合
金を溶解し、ついでArガスを導入して目的の適
用温度に到達させたのち系内を10Kg/cm2の加圧下
に５分間保つた。このようにして成形体組織内部
全域に溶融Al合金を含浸し十分に相互接触させ
た後、引上げて冷却した。適用温度は、700℃、
800℃および1100℃の三段階とした。 上記の処理により形成した各前駆体を700℃に
加熱保持した同一種類のAl合金溶湯中に投入
し、５分間緩やかに撹拌して解体分散した。次い
でSiCウイスカーが分散した前記溶湯を鋳型に流
し込んで冷却し、Vf10％のFRMを得た。 得られた各FRMを圧延加工した後の強度特性
（T4）を対比して下表に示した。
【表】
適用温度800℃以上の本発明によるFRMは高度
の強化特性を示し、組織的にもSiCウイスカーの
偏析現象は認められなかつたが、適用温度700℃
の場合には濡れ性および分散性の改善が効果的に
達成されず、十分な強度特性が得られなかつた。 なお、上記と同一の条件でMg系FRMを作製し
た場合にも、同一の結果が得られた。
の強化特性を示し、組織的にもSiCウイスカーの
偏析現象は認められなかつたが、適用温度700℃
の場合には濡れ性および分散性の改善が効果的に
達成されず、十分な強度特性が得られなかつた。 なお、上記と同一の条件でMg系FRMを作製し
た場合にも、同一の結果が得られた。
Claims (1)
- １ Al、Mgまたはそれらの合金からなるマトリ
ツクス金属をSiCウイスカーで複合強化する方法
において、SiCウイスカーを圧縮した成形体に
800℃以上に加熱融解したマトリツクス金属を含
浸して相互接触させることにより前駆体を形成
し、該前駆体をマトリツクス金属の溶湯中に撹拌
分散してインゴツト化することを特徴とするSiC
ウイスカーによるFRMの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15464482A JPS5943835A (ja) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | ＳｉＣウイスカ−によるＦＲＭの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15464482A JPS5943835A (ja) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | ＳｉＣウイスカ−によるＦＲＭの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5943835A JPS5943835A (ja) | 1984-03-12 |
| JPS6151618B2 true JPS6151618B2 (ja) | 1986-11-10 |
Family
ID=15588721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15464482A Granted JPS5943835A (ja) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | ＳｉＣウイスカ−によるＦＲＭの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5943835A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03152815A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-28 | Hitachi Ltd | キー入力装置および電子機器 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211025A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-10-23 | Nikkei Kako Kk | 繊維強化アルミニウム複合成形体の製造方法 |
| JPS6186064A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-01 | Nippon Light Metal Co Ltd | 無機質繊維を配合した金属質複合体の製造方法 |
| JPS6422464A (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-25 | Otai Iron Works | Production of metal base composite material forming product |
| JPH01222029A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-05 | Tokai Carbon Co Ltd | ウイスカー強化金属複合材の製造方法 |
| JPH02125826A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-05-14 | Honda Motor Co Ltd | 炭化ケイ素短繊維強化マグネシウム複合材 |
-
1982
- 1982-09-07 JP JP15464482A patent/JPS5943835A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03152815A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-28 | Hitachi Ltd | キー入力装置および電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5943835A (ja) | 1984-03-12 |
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