JPS62120448A - 繊維強化金属複合材料の製造法 - Google Patents
繊維強化金属複合材料の製造法Info
- Publication number
- JPS62120448A JPS62120448A JP25766085A JP25766085A JPS62120448A JP S62120448 A JPS62120448 A JP S62120448A JP 25766085 A JP25766085 A JP 25766085A JP 25766085 A JP25766085 A JP 25766085A JP S62120448 A JPS62120448 A JP S62120448A
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- Japan
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- mold
- alloy
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- Pending
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- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- 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】
［発明の分野］
本発明は、繊維強化金属複合材料（ＦＲＭ ’）の製造
法に関し、詳しくは、巣等の内部欠陥がなく機械特性値
が高いＦＲＭを短１ム１間で製造できる繊維強化金属複
合材料の製造法に関する。
法に関し、詳しくは、巣等の内部欠陥がなく機械特性値
が高いＦＲＭを短１ム１間で製造できる繊維強化金属複
合材料の製造法に関する。
［発明の背蹟］
従来、耐熱構造用に用いられていたチタン等の金属が不
足し高騰化していることから、これら耐熱構造用の金属
の代替品として複合材が注目されつつある。特に、炭化
ケイ素繊維等の繊維材料にアルミニウム等の金属または
合金（ＪＸ下、ｉｐに金属と総称する）を含浸せしめた
複合材は耐熱性、強度、破壊靭性等の諸特性に優れてお
り、航空機、ロケット、宇宙船等に使用される高機能材
ｖ１として広範な用途に利用が児こまれ朗持されている
。
足し高騰化していることから、これら耐熱構造用の金属
の代替品として複合材が注目されつつある。特に、炭化
ケイ素繊維等の繊維材料にアルミニウム等の金属または
合金（ＪＸ下、ｉｐに金属と総称する）を含浸せしめた
複合材は耐熱性、強度、破壊靭性等の諸特性に優れてお
り、航空機、ロケット、宇宙船等に使用される高機能材
ｖ１として広範な用途に利用が児こまれ朗持されている
。
このようなＦＲＭを製造する方法としては、固相拡散接
合Ｐｈ （ホットプレス払）、高圧凝固ｕＩ造法および
ａ−ル成形法等、種々の方法が提案されているが、それ
ぞれに欠点があった。例えば、ホッ１−ブレス払はＦ
ＲＭを製造Ｊる際に高圧力（約３００Ｋｙ／ａｉ以上）
を必葭とするため大型のトＲＭのｆｌｕ造が困難である
。また、設備費が高く成形局間が長い。高圧凝固鋳造法
は金型の熱容量が大きいため凝固速度がａく、復合化時
に１ｌａｌｌの劣化が。
合Ｐｈ （ホットプレス払）、高圧凝固ｕＩ造法および
ａ−ル成形法等、種々の方法が提案されているが、それ
ぞれに欠点があった。例えば、ホッ１−ブレス払はＦ
ＲＭを製造Ｊる際に高圧力（約３００Ｋｙ／ａｉ以上）
を必葭とするため大型のトＲＭのｆｌｕ造が困難である
。また、設備費が高く成形局間が長い。高圧凝固鋳造法
は金型の熱容量が大きいため凝固速度がａく、復合化時
に１ｌａｌｌの劣化が。
生じ強度が低い。また、成形圧力が高い〈１００Ｋｌ／
ｃｉ〜１ ＴＯｎ／ｃｊ）たメ？ａ １ｍ 費カＢ イ
。サラニ、ロール成形法では、シートのような薄いＦＲ
Ｍの製造は可能であるが、丸棒、角材等の厚いＦ ＲＭ
の製造は困難であり、設備費がへ洒となる。
ｃｉ〜１ ＴＯｎ／ｃｊ）たメ？ａ １ｍ 費カＢ イ
。サラニ、ロール成形法では、シートのような薄いＦＲ
Ｍの製造は可能であるが、丸棒、角材等の厚いＦ ＲＭ
の製造は困難であり、設備費がへ洒となる。
［発明の目的］
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたちのぐ
あり、巣等の内部欠陥がなく機械特性値が高い１１り〜
１を短時間で製造でき、かつ、種々の形のＦ ＲＭ、複
雑形状のＦＲＭ、部分強化ＦＲＭの製造を可能とする繊
維強化金属複合材料の製造法を促供することを目的とす
る。
あり、巣等の内部欠陥がなく機械特性値が高い１１り〜
１を短時間で製造でき、かつ、種々の形のＦ ＲＭ、複
雑形状のＦＲＭ、部分強化ＦＲＭの製造を可能とする繊
維強化金属複合材料の製造法を促供することを目的とす
る。
本発明者のこの目的は、以下に示す製造法によって達成
される。
される。
「発明の構成」
すなわち本発明は、金型内に予熱した強化繊維／金属ま
たは合金ブリノＡ−ムワイｉ７を充填し、金型下部より
溶融した前記金属または合金と同一また１よ異種の金属
または合金を注入し、該プリフォームワイヤ間に該金属
または合金を浸透・凝固させることを特徴とするｍ維強
化金属複合材料の製造法にある。
たは合金ブリノＡ−ムワイｉ７を充填し、金型下部より
溶融した前記金属または合金と同一また１よ異種の金属
または合金を注入し、該プリフォームワイヤ間に該金属
または合金を浸透・凝固させることを特徴とするｍ維強
化金属複合材料の製造法にある。
以）、本発明を図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明の製造法を適用した鋳造機の要部所面
図である。同図において、１は強化！！雑／金属のプリ
フォームワイヤ、２はワイＸ７１に浸透させる溶湯金属
、３は成形のための金型、４は溶湯金属２を金型３に導
くストーク、５は発熱体である。また、６は金型内を減
圧するための空気排出口、７は圧縮空気入口である。
図である。同図において、１は強化！！雑／金属のプリ
フォームワイヤ、２はワイＸ７１に浸透させる溶湯金属
、３は成形のための金型、４は溶湯金属２を金型３に導
くストーク、５は発熱体である。また、６は金型内を減
圧するための空気排出口、７は圧縮空気入口である。
同図の装置において、まず、複合化時に溶湯金属が凝固
しないように、金型内には断熱性の離型剤を塗布するか
、あるいは断熱バイブ内にワイＶを入れ予熱することが
必要である。このためこの装置では要所に光熱体５をＨ
（！！Ｌ、ている。金型内に予め予熱しであるプリフォ
ームワイヤ１を充填侵、上部の排出１」６より金型内の
空気を真空ポンプでＩＪＩ出し、金型内を減圧する。そ
の後、圧縮空気入口より圧縮空気を導入して、溶湯金属
２の液面に空気圧力０．１〜０．５に９／ｄの圧力を加
え、ストーク４内に溶湯金属を上昇させる。これにより
、金型３内のワイヤ１間に金属を浸透させる。その際、
圧力を短時間に溶湯内に加えると、金型内の最も溶湯金
属が回り易い部分に金属が浸透してしまい、ワイヤ間に
は金属が浸透せず未含浸となる。
しないように、金型内には断熱性の離型剤を塗布するか
、あるいは断熱バイブ内にワイＶを入れ予熱することが
必要である。このためこの装置では要所に光熱体５をＨ
（！！Ｌ、ている。金型内に予め予熱しであるプリフォ
ームワイヤ１を充填侵、上部の排出１」６より金型内の
空気を真空ポンプでＩＪＩ出し、金型内を減圧する。そ
の後、圧縮空気入口より圧縮空気を導入して、溶湯金属
２の液面に空気圧力０．１〜０．５に９／ｄの圧力を加
え、ストーク４内に溶湯金属を上昇させる。これにより
、金型３内のワイヤ１間に金属を浸透させる。その際、
圧力を短時間に溶湯内に加えると、金型内の最も溶湯金
属が回り易い部分に金属が浸透してしまい、ワイヤ間に
は金属が浸透せず未含浸となる。
よって、圧力は金属重体を鋳造する条件に比べて極めて
遅い昇圧速度（毎分０．６Ｋｇ ／ ｌ−１ｉ）でワイ
Ｖ間へ金属を浸透させることが好ましい。通常、溶湯金
属としてアルミニウム単体を用いた場合、毎分２．３Ｋ
ｇ／ｌ、Ｊｉ程度であった。
遅い昇圧速度（毎分０．６Ｋｇ ／ ｌ−１ｉ）でワイ
Ｖ間へ金属を浸透させることが好ましい。通常、溶湯金
属としてアルミニウム単体を用いた場合、毎分２．３Ｋ
ｇ／ｌ、Ｊｉ程度であった。
また、ワイヤの予熱温度は、過度に高いと繊維の劣化が
生じ、また過度に低いと、溶湯金属が中途で凝固するた
め、一般には、用いるマトリックス金属の融点の−１０
０℃〜−１５０’Ｃ前後が好適である。例えば、マトリ
ックス金属としてアルミニウムを用いた場合、４５０℃
へ一５５０℃程度に加熱するとよい。また、溶湯金属の
温度は用いる金属の融点の＋ １００℃前後が好適であ
る。
生じ、また過度に低いと、溶湯金属が中途で凝固するた
め、一般には、用いるマトリックス金属の融点の−１０
０℃〜−１５０’Ｃ前後が好適である。例えば、マトリ
ックス金属としてアルミニウムを用いた場合、４５０℃
へ一５５０℃程度に加熱するとよい。また、溶湯金属の
温度は用いる金属の融点の＋ １００℃前後が好適であ
る。
［実施例］
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明ヂる。
Ｋｆ Ｍｌ
第１図のｉ置において、プリフォームワイヤとして炭化
ケイ集繊Ｎ（商品名コニカロン１日本カーボン社製）に
アルミニウムを被覆したもの（以下、ＮＬ／ｌプリフォ
ームワイヤという）を、また浸透・凝固させる金属とし
てアルミニウムＡｊを使用しＦＲＭを製造した。
ケイ集繊Ｎ（商品名コニカロン１日本カーボン社製）に
アルミニウムを被覆したもの（以下、ＮＬ／ｌプリフォ
ームワイヤという）を、また浸透・凝固させる金属とし
てアルミニウムＡｊを使用しＦＲＭを製造した。
具体的には、断熱バイブ内に充填したＮＬ／Ａｌプリフ
ォームワイヤを５５０℃に予熱して金型内に充填し、７
１０℃のＷＪｍＡＪを金型下部より毎分０．（Ｊｇ／ｍ
の割合で界圧し、ワ（Ｘ’間にＡｊを浸透・凝固させた
。
ォームワイヤを５５０℃に予熱して金型内に充填し、７
１０℃のＷＪｍＡＪを金型下部より毎分０．（Ｊｇ／ｍ
の割合で界圧し、ワ（Ｘ’間にＡｊを浸透・凝固させた
。
得られたＦＲＭは内部に欠陥しなく、その特性６１ Ｌ
Ｊ Ｖ ｔ （！！ Ｍ体ｍ含ｕ率） ＝２０％、引
張強Ｕ７０Ｋｇ／ａ１１１２、曲げ強度１００Ｎｆ／ａ
ｎ２テあツタ。マタ、高温特性も、市販Ａ４合金と比べ
良好であった。
Ｊ Ｖ ｔ （！！ Ｍ体ｍ含ｕ率） ＝２０％、引
張強Ｕ７０Ｋｇ／ａ１１１２、曲げ強度１００Ｎｆ／ａ
ｎ２テあツタ。マタ、高温特性も、市販Ａ４合金と比べ
良好であった。
及−１−１−Ｌ
断熱バイブ内に充填したＮＬ／ＡＪプリフォームワイヤ
を５５０℃に予熱して金型内に充填し、７１０℃の溶湯
アルミニウム合金（商品名：ＡＣ４Ｃ）を金型下部より
毎分０．６に９／ｃｉの割合で昇圧し、９１１１間に浸
透・凝固させてＦＲＭを製造した。
を５５０℃に予熱して金型内に充填し、７１０℃の溶湯
アルミニウム合金（商品名：ＡＣ４Ｃ）を金型下部より
毎分０．６に９／ｃｉの割合で昇圧し、９１１１間に浸
透・凝固させてＦＲＭを製造した。
得られたＦＲＭの特性は、Ｖｆ−２０％、引張強度６５
Ｋｇ／ＩＩＩＩＩ＋２、曲げ強度９０に９ ／ ｒｍ
２であった。なお、金型の温度は３００〜３５０℃とし
た。
Ｋｇ／ＩＩＩＩＩ＋２、曲げ強度９０に９ ／ ｒｍ
２であった。なお、金型の温度は３００〜３５０℃とし
た。
実 施 例 ３
断熱バイブ内に充填したＮＬ／Ａｊプリフォームワイヤ
を５００℃に予熱して金型内に充填し、その４り真空ポ
ンプにて金型内を約４６０ａｍ＋Ｈ（Ｊまで減圧し、１
１０℃の溶湯アルミニウム合金（Ａ０４Ｃ）を金型下部
より毎分ｏ、６／ｃｙ／ｃＩｉの割合で０．５＊９／ｄ
まで昇圧し、ワイヤ間に浸透・凝固させてＦＲＭ＠製造
した。その特性は、Ｖｆ＝２０％、引張強度７０に９／
ｍ２．曲げ強度１００？ｌＦ／ｍ２であった。
を５００℃に予熱して金型内に充填し、その４り真空ポ
ンプにて金型内を約４６０ａｍ＋Ｈ（Ｊまで減圧し、１
１０℃の溶湯アルミニウム合金（Ａ０４Ｃ）を金型下部
より毎分ｏ、６／ｃｙ／ｃＩｉの割合で０．５＊９／ｄ
まで昇圧し、ワイヤ間に浸透・凝固させてＦＲＭ＠製造
した。その特性は、Ｖｆ＝２０％、引張強度７０に９／
ｍ２．曲げ強度１００？ｌＦ／ｍ２であった。
なお、金型の温度は３００℃〜３５０℃とした。
高温特性を測定した結果、３００℃で引張強度６０に９
／ｍ２と市販Ａ４合金に比べ高特性であった。
／ｍ２と市販Ａ４合金に比べ高特性であった。
上記の各実施例に＋１３いては、強化繊維どして炭化ケ
イ素ｍｓ、金属としてはアルミニウムを使用したが、こ
の他、強化繊維として炭″ｓ繊維、アルミナ繊維（ＡＪ
２０ｓ）が例示され、また、金属として、曲鉛、鉛、ス
ズ、それらの合金が例示される。
イ素ｍｓ、金属としてはアルミニウムを使用したが、こ
の他、強化繊維として炭″ｓ繊維、アルミナ繊維（ＡＪ
２０ｓ）が例示され、また、金属として、曲鉛、鉛、ス
ズ、それらの合金が例示される。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば繊維強化金属複合
材料の製造において、以下のような効果がある。
材料の製造において、以下のような効果がある。
く１）製造時間が短い。
（２）巣等の内部欠陥がなく、１１＜Ｍの機械特性値が
高い。
高い。
（３）丸棒、角棒、Ｈ型、Ｉ型等の異型ＦＲＭの製造が
可能である。
可能である。
（４）複雑形状のＦＲＭ、部分強化ＦＲＭの製造が可能
である。
である。
第１図は、本発明の製造法を適用した鋳造機の要部断面
図である。 １ニブリフオームワイヤ、 ２：溶湯金属、３：金型、
４ニストーク、 ５：発熱体。
図である。 １ニブリフオームワイヤ、 ２：溶湯金属、３：金型、
４ニストーク、 ５：発熱体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金型内に予熱した強化繊維／金属または合金プリフ
ォームワイヤを充填し、金型下部より溶融した前記金属
または合金と同一または異種の金属または合金を注入し
、該プリフォームワイヤ間に該金属または合金を浸透・
凝固させることを特徴とする繊維強化金属複合材料の製
造法。 ２、前記金型はその内部を減圧するものである特許請求
の範囲第１項記載の繊維強化金属複合材料の製造法。 ３、前記強化繊維が炭化ケイ素繊維、炭素繊維、アルミ
ナ繊維から選択される特許請求の範囲第１または２項記
載の繊維強化金属複合材料の製造法。 ４、前記金属または合金がアルミニウム、亜鉛、鉛、ス
ズ、それらの合金から選択される特許請求の範囲第１、
２または３項記載の繊維強化金属複合材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25766085A JPS62120448A (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 繊維強化金属複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25766085A JPS62120448A (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 繊維強化金属複合材料の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62120448A true JPS62120448A (ja) | 1987-06-01 |
Family
ID=17309331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25766085A Pending JPS62120448A (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 繊維強化金属複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62120448A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029431A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-14 | Toyota Motor Corp | 合金の製造方法 |
-
1985
- 1985-11-19 JP JP25766085A patent/JPS62120448A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029431A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-14 | Toyota Motor Corp | 合金の製造方法 |
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