JPS62139841A - ムライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料 - Google Patents
ムライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料Info
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- JPS62139841A JPS62139841A JP27949485A JP27949485A JPS62139841A JP S62139841 A JPS62139841 A JP S62139841A JP 27949485 A JP27949485 A JP 27949485A JP 27949485 A JP27949485 A JP 27949485A JP S62139841 A JPS62139841 A JP S62139841A
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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。
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
′本発明は、繊維強化金属複合材料に係り、更に詳細に
はムライト結晶を含むアルミナ短繊維を強化繊維とし、
アルミニウム、マグネシウム、及びこれらを主成分とす
る合金をマトリックス金属とする複合材料に係る。
はムライト結晶を含むアルミナ短繊維を強化繊維とし、
アルミニウム、マグネシウム、及びこれらを主成分とす
る合金をマトリックス金属とする複合材料に係る。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点金属材料
、特にアルミニウム合金やマグネシウム合金の如き軽金
属の強度や弾性率を向上させる一つの手段として、高強
度及び高弾性率を有する強化繊維にて金属材料を強化す
ることにより複合材料とすることが有効であることが知
られている。
、特にアルミニウム合金やマグネシウム合金の如き軽金
属の強度や弾性率を向上させる一つの手段として、高強
度及び高弾性率を有する強化繊維にて金属材料を強化す
ることにより複合材料とすることが有効であることが知
られている。
かかる複合材料の強化amとしては、炭素uAN、ホウ
素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ短繊維等がある(昭
和60年2月にファイン・セラミックス協会より出版さ
4’LtcF、C,REPORT Vol、3N0.
2第1頁〜第22員参照)。
素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ短繊維等がある(昭
和60年2月にファイン・セラミックス協会より出版さ
4’LtcF、C,REPORT Vol、3N0.
2第1頁〜第22員参照)。
上述の強化繊維のうち炭素繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ
素繊維等を強化繊維とする複合材料に於ては、高強度は
得られるが、これらの4J&紺が高価なものであるため
複合材料も高(111iなものになるという問題がある
。これに対し従来より断熱材料として多量に使用されて
いるアルミナ−シリカ繊維(35〜65wt%Al t
O3,65〜35wt%5102)O〜iowt%そ
の他の酸化物)は上述の如き繊維に比して低廉ではある
が、ハンドリング性を考慮して一般に非晶質状態にて使
用されており、非晶質のアルミナ−シリカ繊維は構造的
に不安定であるため、マグネシウム合金の如き酸化物形
成傾向の強いマトリックス金属の溶湯との間に於て反応
して劣化し、これにより繊維自体の強度が低下するため
、アルミナ−シリカU&維を強化繊維とする複合材料に
於ては強度が不十分なものになりやすいという問題があ
る。
素繊維等を強化繊維とする複合材料に於ては、高強度は
得られるが、これらの4J&紺が高価なものであるため
複合材料も高(111iなものになるという問題がある
。これに対し従来より断熱材料として多量に使用されて
いるアルミナ−シリカ繊維(35〜65wt%Al t
O3,65〜35wt%5102)O〜iowt%そ
の他の酸化物)は上述の如き繊維に比して低廉ではある
が、ハンドリング性を考慮して一般に非晶質状態にて使
用されており、非晶質のアルミナ−シリカ繊維は構造的
に不安定であるため、マグネシウム合金の如き酸化物形
成傾向の強いマトリックス金属の溶湯との間に於て反応
して劣化し、これにより繊維自体の強度が低下するため
、アルミナ−シリカU&維を強化繊維とする複合材料に
於ては強度が不十分なものになりやすいという問題があ
る。
本願発明者等は、炭素繊維等やアルミナ−シリカm帷を
強化繊維とする複合材料に於ける上述の如き問題に鑑み
、特願昭60−34172号明細書に於て、耐摩耗性や
強度等の機械的性質に優れた低廉な複合材料を得るべく
、非晶質のアルミナ−シリカ繊維を熱処理して所定量以
上のムライト結晶を析出させ、かかる所定m以上のムラ
イト結晶を含むアルミナ−シリカlI維を強化l1Mと
して使用することを提案した。
強化繊維とする複合材料に於ける上述の如き問題に鑑み
、特願昭60−34172号明細書に於て、耐摩耗性や
強度等の機械的性質に優れた低廉な複合材料を得るべく
、非晶質のアルミナ−シリカ繊維を熱処理して所定量以
上のムライト結晶を析出させ、かかる所定m以上のムラ
イト結晶を含むアルミナ−シリカlI維を強化l1Mと
して使用することを提案した。
しかしアルミナ−シリカ繊維はアルミナやシリカ等の混
合物を電気炉等にて溶融し、その融液をブローイング法
やスピニング法にて繊維化することにより製造されてい
るので、繊維と同時に非繊維化粒子が不可避的に多量に
生成し、従ってアルミナ−シリカ繊維の集合体中には多
量の非繊維化粒子が含まれている。アルミナ−シリカ繊
維の特性を向上されるべく繊維を熱処理してムライト結
晶を析出させると、非繊維化粒子もムライト結晶化して
硬化する。非繊維化粒子が多量に含まれる場合には複合
材料が脆性的、になり易く、従って高強度の複合材料を
得ることが困難であり、またがかる非繊維化粒子は非常
に硬いため複合材料の被剛性が悪化したり、複合材料に
当接して摺動する相手部材にスカッフィングの如き異常
摩耗を発生させ易くなるという問題がある。脱粒処理に
より非繊維化粒子量を低減することが可能ではあるが、
成る限度以下に非繊維化粒子量を低減することは非常に
困難であり、また過度の脱粒処理を行うとアルミナ−シ
リカ繊維自身が損傷して繊維としての機能を十分には果
し得なくなる。
合物を電気炉等にて溶融し、その融液をブローイング法
やスピニング法にて繊維化することにより製造されてい
るので、繊維と同時に非繊維化粒子が不可避的に多量に
生成し、従ってアルミナ−シリカ繊維の集合体中には多
量の非繊維化粒子が含まれている。アルミナ−シリカ繊
維の特性を向上されるべく繊維を熱処理してムライト結
晶を析出させると、非繊維化粒子もムライト結晶化して
硬化する。非繊維化粒子が多量に含まれる場合には複合
材料が脆性的、になり易く、従って高強度の複合材料を
得ることが困難であり、またがかる非繊維化粒子は非常
に硬いため複合材料の被剛性が悪化したり、複合材料に
当接して摺動する相手部材にスカッフィングの如き異常
摩耗を発生させ易くなるという問題がある。脱粒処理に
より非繊維化粒子量を低減することが可能ではあるが、
成る限度以下に非繊維化粒子量を低減することは非常に
困難であり、また過度の脱粒処理を行うとアルミナ−シ
リカ繊維自身が損傷して繊維としての機能を十分には果
し得なくなる。
本願発明者等は、炭素m維、非晶質のアルミナ−シリカ
繊維、ムライト結晶を含むアルミナ−シリカ繊維等を強
化繊維とする複合材料に於ける上述の如き問題に鑑み、
種々の実験的研究を行った結果、アルミナ短繊維に対し
適宜に熱処理を施して適量のムライト結晶を析出させ、
更に必要に応じて適宜に脱粒処理を施すことによって比
較的大きい非繊維化粒子量を低減することにより、従来
の複合材料に比して高強度で低[な複合材料を得ること
ができることを見出した。
繊維、ムライト結晶を含むアルミナ−シリカ繊維等を強
化繊維とする複合材料に於ける上述の如き問題に鑑み、
種々の実験的研究を行った結果、アルミナ短繊維に対し
適宜に熱処理を施して適量のムライト結晶を析出させ、
更に必要に応じて適宜に脱粒処理を施すことによって比
較的大きい非繊維化粒子量を低減することにより、従来
の複合材料に比して高強度で低[な複合材料を得ること
ができることを見出した。
即ちAl2O3含有聞が55wt%以上であり5iQ2
含有量が35wt%以下である所謂アルミナ短繊維は、
有機の語調な溶液とアルミニウムの無機塩との混合物を
繊維化し、これを高温にて酸化焙焼することによって製
造されており、従ってかかる繊維の集合体中に含まれる
非繊維化粒子はアルミナ−シリカ繊維の場合に比して遥
かに少なく、従って比較的大きい非繊維化粒子の量を低
減するに必要な脱粒処理も容易に且低廉に実施すること
が可能であり、また脱粒処理に伴なう繊維の損傷を低減
することができる。またアルミナ短繊維に対する熱処理
の過程に於て繊維が1300’C以上の如き高温度に加
熱されると、繊維はムライト結晶(3Alx03 ・2
SiO2)とα−Al2Oaとのみになり、却って繊維
が脆化する。従ってアルミナ短繊維の熱処理に際しては
、アルミナ短繊維のムライト結晶以外の部分の少なくと
も一部がα−AI20a以外の成分となるよう注意が払
われなければならない。
含有量が35wt%以下である所謂アルミナ短繊維は、
有機の語調な溶液とアルミニウムの無機塩との混合物を
繊維化し、これを高温にて酸化焙焼することによって製
造されており、従ってかかる繊維の集合体中に含まれる
非繊維化粒子はアルミナ−シリカ繊維の場合に比して遥
かに少なく、従って比較的大きい非繊維化粒子の量を低
減するに必要な脱粒処理も容易に且低廉に実施すること
が可能であり、また脱粒処理に伴なう繊維の損傷を低減
することができる。またアルミナ短繊維に対する熱処理
の過程に於て繊維が1300’C以上の如き高温度に加
熱されると、繊維はムライト結晶(3Alx03 ・2
SiO2)とα−Al2Oaとのみになり、却って繊維
が脆化する。従ってアルミナ短繊維の熱処理に際しては
、アルミナ短繊維のムライト結晶以外の部分の少なくと
も一部がα−AI20a以外の成分となるよう注意が払
われなければならない。
本発明は、本願発明者等が行った実験的研究の結果得ら
れた知見に基づき、従来より公知の複合材料やムライト
結晶を含むアルミナ−シリカ繊維を強化m維とする複合
材料に比して高強度且低廉な複合材料を提供することを
目的としている。
れた知見に基づき、従来より公知の複合材料やムライト
結晶を含むアルミナ−シリカ繊維を強化m維とする複合
材料に比して高強度且低廉な複合材料を提供することを
目的としている。
問題点を解決するための手段
上述の如き目的は本発明によれば、65〜95wt%A
+ 20v 、35〜5wt%5iOp、0〜10w
t%他の成分なる組成を有し、ムライト結晶量が12w
t%以上であり、ムライト結晶以外の部分の少なくとも
一部がα−Al 203以外の成分であるアルミナ短繊
維の集合体を強化繊維とするムライト結晶含有アルミナ
短繊維強化金属複合材料によって達成される。
+ 20v 、35〜5wt%5iOp、0〜10w
t%他の成分なる組成を有し、ムライト結晶量が12w
t%以上であり、ムライト結晶以外の部分の少なくとも
一部がα−Al 203以外の成分であるアルミナ短繊
維の集合体を強化繊維とするムライト結晶含有アルミナ
短繊維強化金属複合材料によって達成される。
発明の作用及び効果
本発明によれば、65〜g5wt%A+203.35〜
5wt%5i02)O〜10wt%他の成分なる組成を
有し、高強度で化学的及び熱的に安定なムライト結晶の
量が12wt%以上であり、繊維のムライト結晶以外の
部分の少なくとも一部がα−A1g()+以外の成分で
あるアルミナ短繊維が強化m雑として使用されるので、
後に詳細に説明する如く、ムライト結晶を含有しない従
来のアルミナ短繊維やムライト結晶を含んでいるが5f
O2含有率の高い従来のアルミナ−シリカ繊維を強化繊
維とする複合材料の場合に比して高強度゛の複合材料を
得ることができる。
5wt%5i02)O〜10wt%他の成分なる組成を
有し、高強度で化学的及び熱的に安定なムライト結晶の
量が12wt%以上であり、繊維のムライト結晶以外の
部分の少なくとも一部がα−A1g()+以外の成分で
あるアルミナ短繊維が強化m雑として使用されるので、
後に詳細に説明する如く、ムライト結晶を含有しない従
来のアルミナ短繊維やムライト結晶を含んでいるが5f
O2含有率の高い従来のアルミナ−シリカ繊維を強化繊
維とする複合材料の場合に比して高強度゛の複合材料を
得ることができる。
また本発明によれば、炭化ケイ素11.H等に比して低
廉であり、アルミナ−シリカ繊維に比して非繊維化粒子
量の少ないアルミナ短繊維が使用され、従って脱粒処理
も簡便であり、また脱粒処理に要するコストも低いので
、従来より公知の複合材料に比して低廉な高強度の複合
材料を得ることができる。
廉であり、アルミナ−シリカ繊維に比して非繊維化粒子
量の少ないアルミナ短繊維が使用され、従って脱粒処理
も簡便であり、また脱粒処理に要するコストも低いので
、従来より公知の複合材料に比して低廉な高強度の複合
材料を得ることができる。
本発明の一つの詳細な特徴によれば、アルミナ短繊維の
集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維化粒子量
は0.2wt%以下に設定される。
集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維化粒子量
は0.2wt%以下に設定される。
かかる複合材料によれば、複合材料の脆化及び被削性の
低下をきたす非繊維化粒子の量が少ないので、高強度且
機械加工性に浸れた複合材料を得ることができる。
低下をきたす非繊維化粒子の量が少ないので、高強度且
機械加工性に浸れた複合材料を得ることができる。
本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、後に
詳細に説明する如く、アルミナ短繊維の体積率が5%未
満の範囲に於ては複合材料の強度が低く、またアルミナ
短繊維の体積率が40%を越えるとアルミナ短繊維の体
積率の増大に伴なう複合材料の強度の向上度合が大きく
低下する。従って本発明の他の一つの詳細な特徴によれ
ば、アルミナ短繊維の体積率は5〜50%、好ましくは
5〜40%に設定される。
詳細に説明する如く、アルミナ短繊維の体積率が5%未
満の範囲に於ては複合材料の強度が低く、またアルミナ
短繊維の体積率が40%を越えるとアルミナ短繊維の体
積率の増大に伴なう複合材料の強度の向上度合が大きく
低下する。従って本発明の他の一つの詳細な特徴によれ
ば、アルミナ短繊維の体積率は5〜50%、好ましくは
5〜40%に設定される。
本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、マトリッ
クス金属はアルミニウム、マグネシウム、及びこれらを
主成分とする合金よりなる群より選択された金属、即ち
純アルミニウム、純マグネシウム、アルミニウム合金又
はマグネシウム合金である。本発明に於て使用されるア
ルミナ短繊維は化学的にも熱的にも安定なムライト結晶
を12%以上含有しているので、これら反応性の高い金
属をマトリックス金属とする複合材料に特に適している
。
クス金属はアルミニウム、マグネシウム、及びこれらを
主成分とする合金よりなる群より選択された金属、即ち
純アルミニウム、純マグネシウム、アルミニウム合金又
はマグネシウム合金である。本発明に於て使用されるア
ルミナ短繊維は化学的にも熱的にも安定なムライト結晶
を12%以上含有しているので、これら反応性の高い金
属をマトリックス金属とする複合材料に特に適している
。
本願発明者等が行った・実験的研究の結果によれば、後
に詳細に説明する如く、ムライト結晶を含有するアルミ
ナ短繊維を強化繊維とする複合材料に於ては、ムライト
結晶量が8〜1awt%程度の範囲に於て複合材料の強
度が大幅に向上し、ムライト結晶量が18%以上の範囲
に於ては複合材料の曲げ強さは比較的高い値の範囲に於
てムライト結晶量の増大と共に僅かに増大する。従って
本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、アルミナ
短繊維のムライト結晶量は18wt%以上に設定され、
b−かる複合材料によれば更に高強度の複合材料を得る
ことができる。
に詳細に説明する如く、ムライト結晶を含有するアルミ
ナ短繊維を強化繊維とする複合材料に於ては、ムライト
結晶量が8〜1awt%程度の範囲に於て複合材料の強
度が大幅に向上し、ムライト結晶量が18%以上の範囲
に於ては複合材料の曲げ強さは比較的高い値の範囲に於
てムライト結晶量の増大と共に僅かに増大する。従って
本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、アルミナ
短繊維のムライト結晶量は18wt%以上に設定され、
b−かる複合材料によれば更に高強度の複合材料を得る
ことができる。
本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、アルミナ
短繊維の集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維
化粒子量は0.1wt%以下に設定され、かかる複合材
料によれば更に高強度で機械加工性に優れた複合材料を
得ることができる。
短繊維の集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維
化粒子量は0.1wt%以下に設定され、かかる複合材
料によれば更に高強度で機械加工性に優れた複合材料を
得ることができる。
尚本発明の複合材料に於けるアルミナ短繊維の平均繊維
径は1.5〜5.0μ程度であり、平均繊維長は20μ
〜3Im程度であることが好ましい。
径は1.5〜5.0μ程度であり、平均繊維長は20μ
〜3Im程度であることが好ましい。
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。
詳細に説明する。
実施例1
三菱化成株式会社製の3種類のアルミナ短繊維に対し脱
粒処理を行い、繊維集合体中に含まれる粒径150μ以
上の非繊維化粒子量をそれぞれ0゜2wt%とた。次い
でそれらの繊維集合体を種々の温度にて熱処理すること
により下記の表1〜表3に示されている如き種々のムラ
イト結晶間及びαAl2O3量を有する繊維を形成した
。尚表1〜表3に於て、α−AlzOa量とはアルミナ
短繊維のムライト結晶以外の部分を10−〇とした場合
に於ける該部分のα−AlpO3含有ffi(wt%)
を意味する〈後述の他の表についても同じ)。
粒処理を行い、繊維集合体中に含まれる粒径150μ以
上の非繊維化粒子量をそれぞれ0゜2wt%とた。次い
でそれらの繊維集合体を種々の温度にて熱処理すること
により下記の表1〜表3に示されている如き種々のムラ
イト結晶間及びαAl2O3量を有する繊維を形成した
。尚表1〜表3に於て、α−AlzOa量とはアルミナ
短繊維のムライト結晶以外の部分を10−〇とした場合
に於ける該部分のα−AlpO3含有ffi(wt%)
を意味する〈後述の他の表についても同じ)。
次いで上述の各アルミナ短繊維をそれぞれコロイダルシ
リカ中に分散させ、そのコロイダルシリカを攪拌し、か
くしてアルミナ短繊維が均一に分散されたコロイダルシ
リカより真空成形法により第1図に示されている如<8
0X80x20mmの繊維成形体1を形成し、更にそれ
を500℃に予熱した。この場合、第1図に示されてい
る如く、個々のアルミナ短編M2はx−y平面的に於て
はランダムに配向され、Z方向に積重ねられた実質的に
二次元ランダムに配向された。
リカ中に分散させ、そのコロイダルシリカを攪拌し、か
くしてアルミナ短繊維が均一に分散されたコロイダルシ
リカより真空成形法により第1図に示されている如<8
0X80x20mmの繊維成形体1を形成し、更にそれ
を500℃に予熱した。この場合、第1図に示されてい
る如く、個々のアルミナ短編M2はx−y平面的に於て
はランダムに配向され、Z方向に積重ねられた実質的に
二次元ランダムに配向された。
次いで第2図に示されている如り、繊維成形体1を鋳型
3のモールドキャピテイ4内に配置し、該モールドキャ
ビティ内に720℃のアルミニウム合金(AI −6,
0wt%Cu −0,4wt%Mill )の溶湯5を
注湯し、該溶湯を鋳型3に嵌合するプランジャ6により
1500ka/Jの圧力に加圧し、その加圧状態を溶湯
5が完全に凝固するまで保持し、かくして第3図に示さ
れている如く、外径110m5、高さ5011の円柱状
の凝固体7を鋳造し、更に該凝固体に対し熱処I!F!
T sを施し、各凝固体よりアルミナ短繊維を強化繊維
としアルミニウム合金をマトリックスとする複合材F1
1’を切出し、それらの複合材料Ao −Ay 、Bo
”Be 、C。
3のモールドキャピテイ4内に配置し、該モールドキャ
ビティ内に720℃のアルミニウム合金(AI −6,
0wt%Cu −0,4wt%Mill )の溶湯5を
注湯し、該溶湯を鋳型3に嵌合するプランジャ6により
1500ka/Jの圧力に加圧し、その加圧状態を溶湯
5が完全に凝固するまで保持し、かくして第3図に示さ
れている如く、外径110m5、高さ5011の円柱状
の凝固体7を鋳造し、更に該凝固体に対し熱処I!F!
T sを施し、各凝固体よりアルミナ短繊維を強化繊維
としアルミニウム合金をマトリックスとする複合材F1
1’を切出し、それらの複合材料Ao −Ay 、Bo
”Be 、C。
〜C6より強化繊維の二次元ランダム配向平面に沿って
50X10x:l)+sの曲げ試験片を機械加工によっ
て作成した。
50X10x:l)+sの曲げ試験片を機械加工によっ
て作成した。
か(して形成された曲げ試験片について室温に於て支点
間距離39++ueにて3点曲げ試験を行った。
間距離39++ueにて3点曲げ試験を行った。
尚試験片の50X10IIn+の平面が第1図のx −
y平面に平行であり、試験片の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、2−曲
げ試験片の断面係数)を曲げ強さとして測定した。この
曲げ試験の結果を第4図に示す。
y平面に平行であり、試験片の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、2−曲
げ試験片の断面係数)を曲げ強さとして測定した。この
曲げ試験の結果を第4図に示す。
第4図より、複合材料の曲げ強さは、アルミナ短繊維の
組成に拘らず、ムライト結晶間が0〜8W【%の範囲に
於ては比較的小さく且実質的に一定の値であるが、ムラ
イト結晶間が8〜18wt%の範囲、特に8〜12wt
%の範囲に於てムライト結晶量の増大と共に著しく増大
し、ムライト結晶間が18wt%以上の範囲に於ては比
較的高い値の範囲内にてムライト結晶量の増大と共に僅
かに増大することが解る。この第4図より、アルミナ短
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十分な強度を確保するためには
、アルミナ短繊維中のムライト結晶間は12wt%以上
、特に18wt%以上であることが好ましいことが解る
。
組成に拘らず、ムライト結晶間が0〜8W【%の範囲に
於ては比較的小さく且実質的に一定の値であるが、ムラ
イト結晶間が8〜18wt%の範囲、特に8〜12wt
%の範囲に於てムライト結晶量の増大と共に著しく増大
し、ムライト結晶間が18wt%以上の範囲に於ては比
較的高い値の範囲内にてムライト結晶量の増大と共に僅
かに増大することが解る。この第4図より、アルミナ短
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十分な強度を確保するためには
、アルミナ短繊維中のムライト結晶間は12wt%以上
、特に18wt%以上であることが好ましいことが解る
。
また第4図に於て星印は上述の実施例に於けるアルミナ
短繊維に代えて゛電気化学工業株式会社製のアルミナ短
編M(商品名「アルセン」、化学組成so、wt%Al
t 03−20wt%S!02)結晶構造:ムライト
、残部α−Al2O3)が使用された点を除き、上述の
実施例の場合と同一の要領及び条件にて製造された複合
材料について同一の条件にて行われた曲げ試験の結果を
示している。
短繊維に代えて゛電気化学工業株式会社製のアルミナ短
編M(商品名「アルセン」、化学組成so、wt%Al
t 03−20wt%S!02)結晶構造:ムライト
、残部α−Al2O3)が使用された点を除き、上述の
実施例の場合と同一の要領及び条件にて製造された複合
材料について同一の条件にて行われた曲げ試験の結果を
示している。
この比較例としての複合材料の曲げ強さは42klJ/
。Qであり、この比較例との対比より、アルミナ類$I
Hのムライト結晶以外の部分の少な(とも一部はα−A
l2Oa以外の成分であることが好ましいことが解る。
。Qであり、この比較例との対比より、アルミナ類$I
Hのムライト結晶以外の部分の少な(とも一部はα−A
l2Oa以外の成分であることが好ましいことが解る。
実施例2
上掲の表1に示されたアルミナ短繊維と同一のアルミナ
短繊維に対する脱粒処理の程度を変えることにより、繊
維集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維化粒子
量が1.□wt%、0゜5wt%、0,3wt%、0,
2wt%、Q、1wt%、0゜05wt%である下記の
表4に示されている如き6種類のアルミナ短繊維の集合
体を形成した。次いでこれらの繊維集合体に対し熱処理
を行ってムライト結晶量及びα−AI203量をそれぞ
れ41冑【%、11.7wt%とじ、それらのアルミナ
短繊維を用いて上述の実施例1の場合と同一の要領及び
条411.にて複合材料D+−Daを形成し、各複合材
料より曲げ試験片を形成し、各曲げ試験片について実施
例1の場合と同一の条件にて曲げ試験を行った。これら
の曲げ試験の結果を第5図に示す。
短繊維に対する脱粒処理の程度を変えることにより、繊
維集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維化粒子
量が1.□wt%、0゜5wt%、0,3wt%、0,
2wt%、Q、1wt%、0゜05wt%である下記の
表4に示されている如き6種類のアルミナ短繊維の集合
体を形成した。次いでこれらの繊維集合体に対し熱処理
を行ってムライト結晶量及びα−AI203量をそれぞ
れ41冑【%、11.7wt%とじ、それらのアルミナ
短繊維を用いて上述の実施例1の場合と同一の要領及び
条411.にて複合材料D+−Daを形成し、各複合材
料より曲げ試験片を形成し、各曲げ試験片について実施
例1の場合と同一の条件にて曲げ試験を行った。これら
の曲げ試験の結果を第5図に示す。
第5図より、複合材料の曲げ強さは非繊維化粒子量が減
少するにつれて増大し、特に非繊維化粒子量が0.3w
t%以下の範囲に於て非繊維化粒子量の減少に伴なう曲
げ強さの増大率が高いことが解る。従ってムライト結晶
量が比較的高いアルミナ短繊維を強化繊維とする複合材
料に於てその強度を向上させるためには、アルミナ短繊
維の集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維化粒
子量はo、2wt%以下、特に0.1wt%以下である
ことが好ましいことが解る。
少するにつれて増大し、特に非繊維化粒子量が0.3w
t%以下の範囲に於て非繊維化粒子量の減少に伴なう曲
げ強さの増大率が高いことが解る。従ってムライト結晶
量が比較的高いアルミナ短繊維を強化繊維とする複合材
料に於てその強度を向上させるためには、アルミナ短繊
維の集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維化粒
子量はo、2wt%以下、特に0.1wt%以下である
ことが好ましいことが解る。
哀1」しし
上述の実施例1の場合と同様の脱粒処理が行われたアル
ミナ類1114を用いて下記の表5に示されている如き
種々の体積率の繊維成形体を形成し、各繊維成形体を用
いて実施例1の場合と同一の要領及び条件にて複合材料
E1〜E6を形成し、各複合材料より曲げ試験片を形成
し、各曲げ試験片について実施例1の場合と同一の条件
にて曲げ試験を行った。また比較の目的でアルミニウム
合金(AI −6,0wt%C11−0,4wt%M(
+ ノミよりなり熱処理T6が施された曲げ試験片Eo
についても同一の条件にて曲げ試験を行った。この曲げ
試験の結果を第6図に示す。
ミナ類1114を用いて下記の表5に示されている如き
種々の体積率の繊維成形体を形成し、各繊維成形体を用
いて実施例1の場合と同一の要領及び条件にて複合材料
E1〜E6を形成し、各複合材料より曲げ試験片を形成
し、各曲げ試験片について実施例1の場合と同一の条件
にて曲げ試験を行った。また比較の目的でアルミニウム
合金(AI −6,0wt%C11−0,4wt%M(
+ ノミよりなり熱処理T6が施された曲げ試験片Eo
についても同一の条件にて曲げ試験を行った。この曲げ
試験の結果を第6図に示す。
第6図より、繊維体積率が0〜5%の範囲に於ては複合
材料の曲げ強さは比較的小さい値であるが、繊維体積率
が5〜50%の範囲に於ては繊維体積率の増大に伴なっ
て複合材料の曲げ強さが比較的大きく増大しており、更
に繊維体積率が40%を越えると繊維体積率の増大に伴
なう複合材料の曲げ強さの増大率が減少することが解る
。従って適正量のムライト結晶を有し非繊維化粒子量も
少ないアルミナ短繊維を強化繊維とする複合材料に於て
その強度を向上させるためには、アルミナ短繊維の体積
率は5〜50%、特に5〜40%であることが好ましい
ことが解る。
材料の曲げ強さは比較的小さい値であるが、繊維体積率
が5〜50%の範囲に於ては繊維体積率の増大に伴なっ
て複合材料の曲げ強さが比較的大きく増大しており、更
に繊維体積率が40%を越えると繊維体積率の増大に伴
なう複合材料の曲げ強さの増大率が減少することが解る
。従って適正量のムライト結晶を有し非繊維化粒子量も
少ないアルミナ短繊維を強化繊維とする複合材料に於て
その強度を向上させるためには、アルミナ短繊維の体積
率は5〜50%、特に5〜40%であることが好ましい
ことが解る。
実施例4
上述の実施例1の場合と同様の脱粒処理が行われたアル
ミナ短繊維とアルミニウム合金(JIs規格AC8A、
l温740℃)とを用いて、上述の実施例1の場合と同
一の要領にて繊維体積率が5%である下記の表6に示さ
れた複合材料Fo〜F6を形成し、各複合材料より曲げ
試験片を形成し、それらの曲げ試験片について実施例1
の場合と同一の条件にて曲げ試験を行った。この曲げ試
験の結果を第7図に示す。
ミナ短繊維とアルミニウム合金(JIs規格AC8A、
l温740℃)とを用いて、上述の実施例1の場合と同
一の要領にて繊維体積率が5%である下記の表6に示さ
れた複合材料Fo〜F6を形成し、各複合材料より曲げ
試験片を形成し、それらの曲げ試験片について実施例1
の場合と同一の条件にて曲げ試験を行った。この曲げ試
験の結果を第7図に示す。
第7図より、アルミナ短繊維の体積率が5%と低く、マ
トリックス金属がAl−8i合金である場合にも、複合
材料の強度を十分に向上させるためには、アルミナ短繊
維のムライト結晶量は12W【%以上、特に18wt%
以上であることが好ましいことが解る。
トリックス金属がAl−8i合金である場合にも、複合
材料の強度を十分に向上させるためには、アルミナ短繊
維のムライト結晶量は12W【%以上、特に18wt%
以上であることが好ましいことが解る。
実施例5
上述の実施例1の場合と同様の脱粒処理が行われたアル
ミナ短繊維とアルミニウム合金(A1−6.0wt%C
1l −Q、 4wt%M(1、:@温720 ’C)
とを用いて、上述の実施例1の場合と同一の要領にて繊
維体積率が40%である下記の表7に示された複合材料
Go=Gaを形成し、各複合材料より曲げ試験片を形成
し、それらの曲げ試験片について実施例1の場合と同一
の条件にて曲げ試験を行った。この曲げ試験の結果を第
8図に示す。
ミナ短繊維とアルミニウム合金(A1−6.0wt%C
1l −Q、 4wt%M(1、:@温720 ’C)
とを用いて、上述の実施例1の場合と同一の要領にて繊
維体積率が40%である下記の表7に示された複合材料
Go=Gaを形成し、各複合材料より曲げ試験片を形成
し、それらの曲げ試験片について実施例1の場合と同一
の条件にて曲げ試験を行った。この曲げ試験の結果を第
8図に示す。
第8図より、アルミナ短繊維の体積率が40%と高い場
合にも、複合材料の強度を十分に向上させるためには、
アルミナ短繊維のムライト結晶量は121%以上、特に
18wt%以上であることが好ましいことが解る。
合にも、複合材料の強度を十分に向上させるためには、
アルミナ短繊維のムライト結晶量は121%以上、特に
18wt%以上であることが好ましいことが解る。
実施例6
上述の実施例1に於ける複合材料Ao=Ae及びBo”
Beの製造に使用されたアルミナ類msと同一のアルミ
ナ短繊維と、アルミニウム合金(JIS規格AC7B、
11690’C)とを用いて、上述の実施例1の場合と
同一の要領にて繊維体積率が30%である複合材料Ho
=Ha及びrO〜■5を形成し、各複合材料より曲げ試
験片を形成し、それらの曲げ試験片について実施例1の
場合と同一の条件にて曲げ試験を行った。この曲げ試験
の結果を第9図に示す。
Beの製造に使用されたアルミナ類msと同一のアルミ
ナ短繊維と、アルミニウム合金(JIS規格AC7B、
11690’C)とを用いて、上述の実施例1の場合と
同一の要領にて繊維体積率が30%である複合材料Ho
=Ha及びrO〜■5を形成し、各複合材料より曲げ試
験片を形成し、それらの曲げ試験片について実施例1の
場合と同一の条件にて曲げ試験を行った。この曲げ試験
の結果を第9図に示す。
第9図より、アルミナ短繊維の体積率が30%であり、
マトリックス金属がAI−MO合金である場合にも、複
合材料の強度を十分に向上させるためには、アルミナ短
繊維のムライト結晶量は12wt%以上、特に18wt
%以上であることが好ましいことが解る。
マトリックス金属がAI−MO合金である場合にも、複
合材料の強度を十分に向上させるためには、アルミナ短
繊維のムライト結晶量は12wt%以上、特に18wt
%以上であることが好ましいことが解る。
実施例7
上;ホの実施例1に於ける複合材料Ao=Aa及びBe
”−Beの製造に使用されたアルミナ短繊維と同一のア
ルミナ短繊維と、マグネシウム合金(ASTM規格AZ
91.湯温690℃)とを用いて、上述の実施例1の場
合と同一の要領にて繊維体積率が20%である複合材料
Jo”−Je及びKo=Keを形成し、各複合材料より
曲げ試験片を形成し、それらの曲げ試験片について実施
例1の場合と同一の条件にて曲げ試験を行った。この曲
げ試験の結果を第10図に示す。
”−Beの製造に使用されたアルミナ短繊維と同一のア
ルミナ短繊維と、マグネシウム合金(ASTM規格AZ
91.湯温690℃)とを用いて、上述の実施例1の場
合と同一の要領にて繊維体積率が20%である複合材料
Jo”−Je及びKo=Keを形成し、各複合材料より
曲げ試験片を形成し、それらの曲げ試験片について実施
例1の場合と同一の条件にて曲げ試験を行った。この曲
げ試験の結果を第10図に示す。
第10図より、アルミナ短繊維の体積率が20%であり
、マトリックス金属がfvl −AI −Zn合金であ
る場合にも、複合材料の強度を十分に向上させるために
は、アルミナ短iI雑のムライト結晶量は12wt%以
上、特に18wt%以上であることが好ましいことが解
る。
、マトリックス金属がfvl −AI −Zn合金であ
る場合にも、複合材料の強度を十分に向上させるために
は、アルミナ短iI雑のムライト結晶量は12wt%以
上、特に18wt%以上であることが好ましいことが解
る。
実施例8
上述の実施例6に於ける複合材料Ho=H11及び(o
−r eに於てマトリックス金属がマグネシウム合金(
ASTM規格ZK60、l[680℃)に置換えられた
点を除ぎ、実施例6の場合と同一の要領にて繊維体積率
が30%である複合材料Lo”−Le及びMo〜Mσを
形成し、各複合材料より曲げ試験片を形成し、それらの
曲げ試験片について実施例1の場合と同一の条件にて曲
げ試験を行った。この曲げ試験の結果を第11図に示す
。
−r eに於てマトリックス金属がマグネシウム合金(
ASTM規格ZK60、l[680℃)に置換えられた
点を除ぎ、実施例6の場合と同一の要領にて繊維体積率
が30%である複合材料Lo”−Le及びMo〜Mσを
形成し、各複合材料より曲げ試験片を形成し、それらの
曲げ試験片について実施例1の場合と同一の条件にて曲
げ試験を行った。この曲げ試験の結果を第11図に示す
。
第11図より、マトリックス金属がMc+−Zn合金で
ある場合にも、複合材料の強度を十分に向上させるため
には、アルミナ短繊維のムライト結晶量は12wt%以
上、特に15wt%以上であることが好ましいことが解
る。
ある場合にも、複合材料の強度を十分に向上させるため
には、アルミナ短繊維のムライト結晶量は12wt%以
上、特に15wt%以上であることが好ましいことが解
る。
実施例9
上述の実施例2に於て、マトリックス金属がマグネシウ
ム合金(ASTM規格AZ91.湯温690℃)に置換
えられた点を除き、実施例2の場合と同一の要領にて繊
維体積率が15%である複合材料N1〜N6を形成し、
各複合材料より曲げ試験片を形成し、それらの曲げ試験
片について実施例1の場合と同一の条件にて曲げ試験を
行った。
ム合金(ASTM規格AZ91.湯温690℃)に置換
えられた点を除き、実施例2の場合と同一の要領にて繊
維体積率が15%である複合材料N1〜N6を形成し、
各複合材料より曲げ試験片を形成し、それらの曲げ試験
片について実施例1の場合と同一の条件にて曲げ試験を
行った。
この曲げ試験の結果を第12図に示す。
第12図より、複合材料の曲げ強さは非4AI帷七粒子
吊が減少するにつれて増大し、特に非繊維化粒子量が0
,5wt%以下の範囲に於て非繊維化粒子量の減少に伴
なう曲げ強さの増大率が高く、ムライト結晶量が比較的
高いアルミナ短繊維を強化繊維としマグネシウム合金を
マトリックス金属と・する複合材料に於て十分な強度を
確保するためには、アルミナ短繊維の集合体中に含まれ
る粒径150μ以上の非繊維化粒子量は0.2wt%以
下、特にQ、1wt%以下であることが好ましいことが
解る。
吊が減少するにつれて増大し、特に非繊維化粒子量が0
,5wt%以下の範囲に於て非繊維化粒子量の減少に伴
なう曲げ強さの増大率が高く、ムライト結晶量が比較的
高いアルミナ短繊維を強化繊維としマグネシウム合金を
マトリックス金属と・する複合材料に於て十分な強度を
確保するためには、アルミナ短繊維の集合体中に含まれ
る粒径150μ以上の非繊維化粒子量は0.2wt%以
下、特にQ、1wt%以下であることが好ましいことが
解る。
以上に於ては、本発明を本願発明者等が行った幾つかの
実験的研究との関連に於て詳細に説明したが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の範
囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者に
とって明らかであろう。
実験的研究との関連に於て詳細に説明したが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の範
囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者に
とって明らかであろう。
第1図はアルミナ9!7繊維よりなるU&維成形体の繊
維配向状態を示す解図、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複合材料の製造の鋳造工程を示
す解図的断面図、第3図は第2図の鋳造工程により形成
された凝固体を示す斜視図、第4図乃至第12図はそれ
ぞれ実施例1〜実施例9に於ける曲げ試験の結果を示す
グラフである。 1・・・アルミナ短繊維、1′・・・複合材料、2・・
・繊維成形体、3・・・鋳型、4・・・モールドキャビ
ティ。 5・・・溶湯、6・・・プランジャ、7・・・凝固体。 特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明石 昌毅第 3 図 第2図 第 4 図 ムライト結晶量1wt%】 第 5 図 150μ以上の非纜維化仁子量(wt%)第 67 繊維体積率(%) ムライト結晶量twt%) 第 87 ムライト結晶量Twt′/11 ムライト結晶量+wt%) ムライト結晶量(W?%) ムライト結晶量fw?■
維配向状態を示す解図、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複合材料の製造の鋳造工程を示
す解図的断面図、第3図は第2図の鋳造工程により形成
された凝固体を示す斜視図、第4図乃至第12図はそれ
ぞれ実施例1〜実施例9に於ける曲げ試験の結果を示す
グラフである。 1・・・アルミナ短繊維、1′・・・複合材料、2・・
・繊維成形体、3・・・鋳型、4・・・モールドキャビ
ティ。 5・・・溶湯、6・・・プランジャ、7・・・凝固体。 特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明石 昌毅第 3 図 第2図 第 4 図 ムライト結晶量1wt%】 第 5 図 150μ以上の非纜維化仁子量(wt%)第 67 繊維体積率(%) ムライト結晶量twt%) 第 87 ムライト結晶量Twt′/11 ムライト結晶量+wt%) ムライト結晶量(W?%) ムライト結晶量fw?■
Claims (5)
- (1) 65〜95wt%Al_2O_3、35〜5w
t%SiO_2、0〜10wt%他の成分なる組成を有
し、ムライト結晶量が12wt%以上であり、ムライト
結晶以外の部分の少なくとも一部がα−Al_2O_3
以外の成分であるアルミナ短繊維の集合体を強化繊維と
するムライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料
。 - (2) 特許請求の範囲第1項のムライト結晶含有アル
ミナ短繊維強化金属複合材料に於て、前記アルミナ短繊
維の集合体中に含まれる粒径150μ以上の非繊維化粒
子量が0.2wt%以下であることを特徴とするムライ
ト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料。 - (3) 特許請求の範囲第1項又は第2項のムライト結
晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料に於て、前記ア
ルミナ短繊維の体積率は5〜40%であることを特徴と
するムライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料
。 - (4) 特許請求の範囲第1項乃至第3項の何れかのム
ライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料に於て
、マトリックス金属はアルミニウム、マグネシウム、及
びこれらを主成分とする合金よりなる群より選択された
金属であることを特徴とするムライト結晶含有アルミナ
短繊維強化金属複合材料。 - (5) 特許請求の範囲第1項乃至第4項の何れかのム
ライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料に於て
、前記アルミナ短繊維のムライト結晶量は18wt%以
上であることを特徴とするムライト結晶含有アルミナ短
繊維強化金属複合材料。(6) 特許請求の範囲第1項
乃至第5項の何れかのムライト結晶含有アルミナ短繊維
強化金属複合材料に於て、前記アルミナ短繊維の集合体
中に含まれる粒径150μ以上の非繊維化粒子は0.1
wt%以下であることを特徴とするムライト結晶含有ア
ルミナ短繊維強化金属複合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27949485A JPH0680179B2 (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | ムライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27949485A JPH0680179B2 (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | ムライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62139841A true JPS62139841A (ja) | 1987-06-23 |
JPH0680179B2 JPH0680179B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=17611827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27949485A Expired - Fee Related JPH0680179B2 (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | ムライト結晶含有アルミナ短繊維強化金属複合材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0680179B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6358628B1 (en) | 1993-05-13 | 2002-03-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Slide member made of an aluminum alloy |
WO2004003276A1 (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 保持材用無機質短繊維集積体、その製造方法、及び保持材 |
JP2013514495A (ja) * | 2009-12-17 | 2013-04-25 | ユニフラックス ワン リミテッド ライアビリティ カンパニー | 汚染物質制御デバイス用の多層装着マット |
US10869413B2 (en) * | 2014-07-04 | 2020-12-15 | Denka Company Limited | Heat-dissipating component and method for manufacturing same |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP27949485A patent/JPH0680179B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6358628B1 (en) | 1993-05-13 | 2002-03-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Slide member made of an aluminum alloy |
WO2004003276A1 (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 保持材用無機質短繊維集積体、その製造方法、及び保持材 |
US7182999B2 (en) | 2002-06-28 | 2007-02-27 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Inorganic staple fiber accumulation for holding material, process for producing the same and holding material |
CN100359071C (zh) * | 2002-06-28 | 2008-01-02 | 电气化学工业株式会社 | 固定材料用无机质短纤维聚集体及其制造方法以及固定材料 |
JP2013514495A (ja) * | 2009-12-17 | 2013-04-25 | ユニフラックス ワン リミテッド ライアビリティ カンパニー | 汚染物質制御デバイス用の多層装着マット |
JP2016136024A (ja) * | 2009-12-17 | 2016-07-28 | ユニフラックス ワン リミテッド ライアビリティ カンパニー | 汚染物質制御デバイス用の多層装着マット |
US10869413B2 (en) * | 2014-07-04 | 2020-12-15 | Denka Company Limited | Heat-dissipating component and method for manufacturing same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0680179B2 (ja) | 1994-10-12 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |