JPS6213547A - 繊維強化金属部材用繊維成形体の製造方法 - Google Patents

繊維強化金属部材用繊維成形体の製造方法

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JPS6213547A
JPS6213547A JP15060685A JP15060685A JPS6213547A JP S6213547 A JPS6213547 A JP S6213547A JP 15060685 A JP15060685 A JP 15060685A JP 15060685 A JP15060685 A JP 15060685A JP S6213547 A JPS6213547 A JP S6213547A
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fiber
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whiskers
fiber molded
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Masashi Shimoda
下田 正志
Takahiro Saito
斉藤 高弘
Masaaki Nakamura
正明 中村
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HONDA KINZOKU GIJUTSU KK
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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】 A0発明の目的 (1)産業上の利用分野 本発明は、ウィスカよりなる繊維強化金属部材用繊維成
形体の製造方法に関する。
(2)  従来の技術 従来、この種繊維成形体の製造方法としては、ウィスカ
と液状バインダとを混合して泥状混合物を得、次いで混
合物に圧縮成形を施して付形物を得、その後付形物を加
熱乾燥する方法が知られている。
(3)発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記方法によると、繊維成形体のvr(繊
維の体積含有率)を変更する必要が生じた場合、vrに
関与するウィスカの形状、アスペクト比(1/d、Il
=ウィスカの長さ、d=ウィスカの直径)、バインダ量
、成形圧力といった諸因子を種々調節しても、必要なり
rをもつ繊維成形体を安定して得ることは非常に困難で
ある。特に低vrの繊維成形体を得ることは、成形圧力
を低くしたのでは繊維成形体の保形性が悪化するため殆
ど不可能である。
一方、繊維強化金属部材として、例えば内燃機関用ピス
トンを選定し、そのヘッド部の耐熱強度を向上させるた
め、そこに高Vfのウィスカ製繊維成形体を複合化した
場合、複合部とマトリックス単体部との大きな熱膨張差
に起因してそれらの境界部の耐熱衝撃性が劣化し、その
境界部にクラックが発生するおそれがある。
このような不具合を回避するには、境界部近傍のVfを
ヘッド部頂面倒のそれよりも低い値になるように調節し
、その低Vf部分の介在によって高Vfの複合部とマト
リックス単体部間の熱膨張差を緩和する必要がある。
そのためには部分的にVfを異にする繊維成形体が必要
となるが、前記方法を用いたのではこのような繊維成形
体を得ることはできない。
本発明はこのような実状に鑑み、任意のVfを持つウィ
スカ製繊維成形体を容易に、且つ安定して得ることので
きる前記製造方法を提供することを目n勺とする。
また部分的に異なるVfを持つウィスカ製繊維成形体を
容易に且つ安定して得ることのできる前記製造方法を提
供することを目的とする。
さらに高Vf部分に低Vf部分を一体化したウィスカ製
繊維成形体を容易に、且つ安定して得ることのできる前
記製造方法を提供することを目的とする。
B1発明の構成 (1)問題点を解決するための手段 第1発明は、ウィスカよりなる繊維強化金属部材用繊維
成形体の製造方法であって、前記ウィスカと粒状の昇華
性有機化合物とを混合して混合物を得る工程と;前記混
合物に圧縮成形を施して付形物を得る工程と;前記付形
物中の前記有機化合物を昇華させて該有機化合物が存在
した部位に気孔を発生させる工程と;を用いることを特
徴とする。
また第2発明は、ウィスカよりなる繊維強化金属部材用
繊維成形体の製造方法であって、前記ウィスカと粒状の
昇華性有機化合物とを混合して、該ウィスカと有機化合
物の混合比を異にする二基上の混合物を得る工程と;各
混合物が1つの層をなすように積層された積層物に圧縮
成形を施して付形物を得る工程と;前記付形物中の前記
有機化合物を昇華させて該有機化合物が存在した部位に
気孔を発生させる工程と;を用いることを特徴とする。
さらに第3発明は、ウィスカよりなる繊維強化金属部材
用繊維成形体の製造方法であって、前記ウィスカと粒状
の昇華性有機化合物とを混合して混合物を得る工程と;
前記混合物と前記ウィスカ単体を積層した積層物に圧縮
成形を施して付形物を得る工程と;前記付形物中の前記
有機化合物を昇華させて該有機化合物が存在した部位に
気孔を発生させる工程と;を用いることを特徴とする。
(2)作 用 第1発明によれば、昇華性有機化合物の混合量を増減す
るだけで、ウィスカの絡み合いを利用した通常の成形圧
力下で、任意のVfを持つ繊維成形体を容易に、且つ安
定して製造することができ、優れた量産性を有する。
また第2発明によれば、部分的にVfを異にする繊維成
形体を容易に、且つ安定して製造することができる。こ
の場合繊維成形体のVfは気孔量により調節されるので
、低Vfの領域において繊維成形体のV【を部分的に変
更する上に有効である。
さらに第3発明によれば、通常の圧縮成形により得られ
る高Vf部分に低Vf部分を一体化した繊維成形体を容
易に、且つ安定して得ることができる。
(3)実施例 以下に述べる実施例I〜■において、粒状の昇華性有機
化合物としては、白色固体であるバラジクロルベンゼン
を直径70メツシユに造粒化したものが用いられる。
〈実施例■〉 SiCウィスカとバラジクロルベンゼンとの混合比を5
対5に設定した混合物26.5 gにバインダとしてカ
ルボキシメチルセルロースナトリウム(以下CMCと称
す)の1%水溶液を130cc加え、それら王者を均一
に混合して泥状混合物を得る。
前記泥状混合物を、第1図に示すように金型1の直径8
3龍、深さ100鶴のキャビティ2に注入する。図にお
いて、mは泥状混合物、w4.tsiCウィスカ、bは
バラジクロルベンゼンである。
加圧雄型パンチ3をキャビティ2に挿入して泥状混合物
mに300kg/c+4の圧力を加え、この圧縮成形に
より付形物を得る。
離型後、付形物を350℃にて1時間加熱乾燥し、その
付形物中のバラジクロルベンゼンbを完全に昇華させ、
これにより第2図に示す円盤状繊維成形体F、を得る。
この繊維成形体F、においては、SiCウィスカW内の
バラジクロルベンゼンbが存在した部位に無数の気孔V
が発生しており、繊維成形体F1の全体積は60cm’
、SiCウィスカWの全体積は4.2C1l’で、Vf
は7%である。SiCウィスカWは繊維相互化の絡み合
いが良好であるから・前記繊維成形体F、の保形性が良
く、取扱い上何等問題を生じることがない。
〈実施例■〉 SiCウィスカW17gにCMCの1%水溶液を85c
c加え、それらを混合して第1泥状混合物m、を得る。
またSiCウィスカWとバラジクロルベンゼンbとの混
合比を7対3に設定した混合物16gにCMCの1%水
溶液を80cc加え、三者を均一に混合して第2泥状混
合物m2を得る。
さらにSiCウィスカWとバラジクロルベンゼンbとの
混合比を5対5に設定した混合物7gにCMCの1%水
溶液を35cc加え、王者を均一に混合して第2泥状混
合物m、を得る。
第3図に示すように、前記第1実施例で用いた金型lの
キャビティ2に、第1.第2.第3泥状混合物m、xm
3をこの順序で注入し、キャビティ2内に各混合物をm
1〜m、が1つの層をなすように積層する。
加圧雄型パンチ3をキャビティ2に挿入して積層物に3
00kg/cdの圧力を加え、この圧縮成形により付形
物を得る。
離型後、付形物を350℃にて1時間加熱乾燥し、その
付形物中のバラジクロルベンゼンbを完全に昇華させ、
これにより第4図に示す王者構成の円盤状繊維成形体F
2を得る。
この繊維成形体F2において、第1泥状混合物m1から
得られた第1層f、はバラジクロルベンゼンに起因した
気孔を含まないので高■fとなり、第1層f、の全体積
は27cm”、第1層f1におけるSiCウィスカWの
全体積は5.4cm’で、Vfは20%である。
一方、第2.第3泥状混合物m、 、m=から得られた
第2.第3層rt、r、においてはバラジクロルベンゼ
ンbが存在した部位に無数の気孔Vが発生している。こ
の場合第3層f、は、第2泥状混合物m2に比べてバラ
ジクロルベンゼンbの配合量が多い第3泥状混合物m、
より得られるので、第2層f2よりも気孔Vの数が多く
低vrとなる。
第2層f2の全体積は27cm”、第2層f2における
SiCウィスカWの全体積は3.5cI113で、Vf
は13%である。また第3Wirzの全体積は16cI
63、第3層f3におけるSiCウィスカWの全体積は
1.ICO+’で、Vfは7%である。
次に前記繊維成形体F2を用いてヘッド部を繊維強化し
た内燃機関用ピストンの高圧凝固鋳造法について説明す
る。
第5図に示すように、ピストン鋳造用金型4のキャビテ
イ5底面に繊維成形体F、の第tlr+を当接させて繊
維成形体F2を金型4に設置する。
6はピン孔形成用中子である。
キャビティ5内にアルミニウム合金(J I 5AC8
A)Aの溶湯を注入し、次いで加圧雄型パンチ7をキャ
ビティ5に挿入し、溶湯に1200kg / cdの高
圧力を加えてピストンを成形すると共に溶湯を繊維成形
体F2に充填し、前記高圧下で溶湯を完全に凝固させる
第6図は前記方法により得られたピストンP。
を示し、そのヘッド部8が繊維強化されている。
比較のため前記アルミニウム合金単体よりなるピストン
P3および高Vf(20%)の円盤状繊維成形体を用い
てヘッド部を繊維強化したピストンP2をそれぞれ高圧
鋳造法により鋳造する。
前記各ピストンP、−P、に熱衝撃テストを施したとこ
ろ下表の結果が得られた。なお、前記テストはヘッド部
頂面をバーナにより400℃に加熱した後25℃に水冷
し、これを1サイクルとして所定サイクル数繰り返すも
のである。
本発明により得られた繊維成形体F2を用いたピストン
P、においては、高Vf(20%)の第1複合部9.と
マトリックス単体部10との間に、第1複合部91側よ
り順次中間の値のvf(13%)を持つ第2複合部9t
および低Vf(7%)の第3複合部93が介在し、これ
ら複合部9t・93により第1複合部9Iとマトリック
ス単体部10との熱膨張差を緩和し得るので、特に第3
複合部93とマトリックス単体部10との境界部におけ
るクラックの発生を回避することができる・また繊維成
形体F2の第1.第2層r、、f。
間および第2.第3層f、、f、間においてはSiCウ
ィスカWが絡み合って両層が一体化されているので、第
1.第2複合部9+、9z問および第2.第3複合部9
!、93間の剥離を生じることがない。
〈実施例■〉 SiCウィスカw5gにCMCの1%水溶液を25cc
加え、それらを混合して第1泥状混合物m+’を得る。
またSiCウィスカWとバラジクロルベンゼンbとの混
合比を5対5に設定した混合物25gにCMCの1%水
溶液を125cc加え、三者を均一に混合して第2泥状
混合物mz’を得る。
第7図に示すように、前記第1実施例で用いた金型lの
キャビティ2に円筒体11を立設し、円筒体11の外側
においてキャビティ2に第1泥状混合物ml′を注入し
、また円筒体11の内部に第2泥混合物をm2′を注入
する。さらに第1泥状混合物ml’の上に第2泥状混合
物m2′を注ぎ、混合物m2′の薄い層を形成する。
円筒体11を除去し、第8図に示すように、加圧雄型パ
ンチ3をキャビティ2に挿入して第1゜第2泥状混合物
m、’ 、m、’に300 kg/cr1の圧力を加え
、この圧縮成形により付形物を得る。
離型後、付形物を350℃にて1時間加熱乾燥し、その
付形物中のバラジクロルベンゼンbを完全に昇華させ、
これにより第9図に示す−ように環状の第1層f、Iと
、その第1層(、Iの内側および一端面に一体化された
第2層ft′とよりなる繊維成形体F、を得る。
繊維成形体F、において、第1泥状混合物ml’から得
られた第1層f、/はバラジク口ルベンゼンに起因した
気孔を含まないので、高■fとなり、第1層f + ’
 (7)全体Mハ10.5cm” 、第1N1′におけ
るSiCウィスカWの全体積は1.6cII13で、v
rは15%である。
一方、第2泥状混合物mz’から得られた第2N r 
z ’においてはバラジクロルベンゼンbが存在した部
位に無数の気孔Vが発生しているので低Vfとなる。第
2層f2′の全体積57cm3、第2層f2′における
SiCウィスカWの全体積は4.0印3で、Vfは6%
である。
第10図は前記繊維成形体F3を用いて、前記第2実施
例と同様の手法により鋳造されたピストンP4を示し、
高温下でサイドスラストを受けるヘッド部8′の外周部
分は高Vf(15%)の第1複合部91′より構成され
ているので高強度である。また比較的低温に保持される
ヘッド部8′の中央部分と、比較的低温下でサイドスラ
ストを受けるヘッド部8′およびスカート部12間の連
設部分は低Vf(6%)の第2複合部9.′より構成さ
れているので、十分な耐久性を有し、その上第1複合部
9.′とマトリックス単体部10′間の熱膨張の差を第
2複合部92′により緩和し得るので、第2複合部92
′とマトリックス単体部10’との境界部におけるクラ
ックの発生を回避することができる。
前記実施例n、mにおいては繊維成形体を円盤状に形成
し、それを用いてピストンのヘッド部を繊維強化する場
合について説明したが、繊維成形体を板状に形成してロ
ッカアームのスリッパ面を繊維強化する、繊維成形体を
棒状に形成してコンロッドの桿部を繊維強化する等各種
部材の所定の部位を繊維強化することができる。また昇
華性有機化合物としては、前記バラジクロルベンゼンの
外にナフタリン、ショウノウ等が使用可能である。
C6発明の効果 第1発明によれば、昇華性有機化合物の混合量を増減す
るだけで、ウィスカの絡み合いを利用した通常の成形圧
力下で、任意のVfを持つ繊維成形体を容易に、且つ安
定して製造することができ、優れた量産性を有する。
また第2発明によれば、部分的にV「を異にする繊維成
形体を容易に、且つ安定して製造することができる。こ
の場合繊維成形体のVfは気孔量により調節されるので
、低Vfの領域において繊維成形体のVfを部分的に変
更する上に有効である。
さらに第3発明によれば、通常の圧縮成形により得られ
る高Vf部分に低Vf部分を一体化した繊維成形体を容
易に、且つ安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1.第2図は本発明の第1実施例を示し、第1図は繊
維成形体の成形工程を示す縦断面図、第2図は繊維成形
体の縦断面図、第3ないし第6図は本発明の第2実施例
を示し、第3図は繊維成形体の成形工程を示す縦断面図
、第4図は繊維成形体の縦断面図、第5図はピストンの
鋳造工程を示す縦断面図、第6図はピストンの縦断面図
、第7ないし第10図は本発明の第3実施例を示し、第
7図は混合物の注入工程を示す縦断面図、第8図は繊維
成形体の成形工程を示す縦断面図、第9図は繊維成形体
の縦断面図、第10図はピストンの縦断面図である。 b・・・昇華性有機化合物としてのバラジクロルベンゼ
ン、F、xps ・・・繊維成形体、m、m、 〜m3
、ml’、ml’・・・泥状混合物、■・・・気孔、W
・・・SiCウィスカ 特 許 出 願 人  本田金属技術株式会社第3図 
       第1図 第4図         第2図 第5図 第9図 り 第10図 7図 シフA′−− 運 徹り夛 8図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ウィスカよりなる繊維強化金属部材用繊維成形体
    の製造方法であって、前記ウィスカと粒状の昇華性有機
    化合物とを混合して混合物を得る工程と;前記混合物に
    圧縮成形を施して付形物を得る工程と;前記付形物中の
    前記有機化合物を昇華させて該有機化合物が存在した部
    位に気孔を発生させる工程と;よりなる繊維強化金属部
    材用繊維成形体の製造方法。
  2. (2)ウィスカよりなる繊維強化金属部材用繊維成形体
    の製造方法であって、前記ウィスカと粒状の昇華性有機
    化合物とを混合して、該ウィスカと有機化合物の混合比
    を異にする二以上の混合物を得る工程と;各混合物が1
    つの層をなすように積層された積層物に圧縮成形を施し
    て付形物を得る工程と;前記付形物中の前記有機化合物
    を昇華させて該有機化合物が存在した部位に気孔を発生
    させる工程と;よりなる繊維強化金属部材用繊維成形体
    の製造方法。
  3. (3)ウィスカよりなる繊維強化金属部材用繊維成形体
    の製造方法であって、前記ウィスカと粒状の昇華性有機
    化合物とを混合して混合物を得る工程と;前記混合物と
    前記ウィスカ単体を積層した積層物に圧縮成形を施して
    付形物を得る工程と;前記付形物中の前記有機化合物を
    昇華させて該有機化合物が存在した部位に気孔を発生さ
    せる工程と;よりなる繊維強化金属部材用繊維成形体の
    製造方法。
JP15060685A 1985-07-09 1985-07-09 繊維強化金属部材用繊維成形体の製造方法 Granted JPS6213547A (ja)

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JPS6213547A true JPS6213547A (ja) 1987-01-22
JPH0533293B2 JPH0533293B2 (ja) 1993-05-19

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01253698A (ja) * 1988-02-26 1989-10-09 British Nuclear Fuels Plc 容器の蓋、及びディスペンサから容器に物質を移す方法及び装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01253698A (ja) * 1988-02-26 1989-10-09 British Nuclear Fuels Plc 容器の蓋、及びディスペンサから容器に物質を移す方法及び装置

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