JPS62161461A - 金属基複合材の製造方法 - Google Patents
金属基複合材の製造方法Info
- Publication number
- JPS62161461A JPS62161461A JP345686A JP345686A JPS62161461A JP S62161461 A JPS62161461 A JP S62161461A JP 345686 A JP345686 A JP 345686A JP 345686 A JP345686 A JP 345686A JP S62161461 A JPS62161461 A JP S62161461A
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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］
この発明は金属基複合材の製造方法に関する。
［従来の技術］
金属基複合材は、△吏、Ｍ（１、Ｆｅ合金等の母材にセ
ラミックスや金属の粒子、ウィスカ、短繊維等の強化材
を分散さけたもので、軒昂でありながら、高強度、高剛
性あるいは高耐摩耗性を右する材料として、近年注目さ
れている。
ラミックスや金属の粒子、ウィスカ、短繊維等の強化材
を分散さけたもので、軒昂でありながら、高強度、高剛
性あるいは高耐摩耗性を右する材料として、近年注目さ
れている。
この金Ｊｉｍ基複合材の製造法として最も代表的な一つ
に強化材を予め所定形状に成形して予成形体とし、この
予成形体に母材である溶融金属を所定の圧力をかけて含
浸さＵる溶湯鍛造法がある。
に強化材を予め所定形状に成形して予成形体とし、この
予成形体に母材である溶融金属を所定の圧力をかけて含
浸さＵる溶湯鍛造法がある。
溶湯Ｍ造法においては、まずウィスカ等の強化材を水や
コロイダルシリカ等の水溶液に混合分散させ、これをろ
過プレスや、真空成形等ににり所定形状とし、予成形体
を得る。次にこの予成形体を鋳型に入れ、上から溶融し
た母材金属を装入し、この上からプレスすることにより
？８融金属を予成形体内に含浸「しめる。第６図はその
説明図であリ、鋳型Ｚに予成形体５０を装入し、上から
溶湯金属５１を注入した上、ラムＲにより加圧する方法
を採っている。
コロイダルシリカ等の水溶液に混合分散させ、これをろ
過プレスや、真空成形等ににり所定形状とし、予成形体
を得る。次にこの予成形体を鋳型に入れ、上から溶融し
た母材金属を装入し、この上からプレスすることにより
？８融金属を予成形体内に含浸「しめる。第６図はその
説明図であリ、鋳型Ｚに予成形体５０を装入し、上から
溶湯金属５１を注入した上、ラムＲにより加圧する方法
を採っている。
そして冷却後、必要に応じてＴ６処理等の熱処理を加え
て製品を１９６゜ ［従来技術の問題点］ しかし、上記した従来の溶湯鍛造法による金属基複合材
の製造方法の場合、製品強度のバラツキ、特に同一材に
おける部位による強度のバラツギをもたら寸欠点があっ
た。
て製品を１９６゜ ［従来技術の問題点］ しかし、上記した従来の溶湯鍛造法による金属基複合材
の製造方法の場合、製品強度のバラツキ、特に同一材に
おける部位による強度のバラツギをもたら寸欠点があっ
た。
この強度のバラツキの原因としては、まず第１に予成形
体の作成時にウィスカ等の強化材に付着した気泡が強化
材の均一な分散を阻害し、予成形体自体が均一でないこ
とが挙げられる。第２に溶揚椴造時にラムＲにより加圧
する際に気泡の逃げ場がなく、予成形体から十分に脱気
できず、これが気孔となって製品に残存することが挙げ
られる。
体の作成時にウィスカ等の強化材に付着した気泡が強化
材の均一な分散を阻害し、予成形体自体が均一でないこ
とが挙げられる。第２に溶揚椴造時にラムＲにより加圧
する際に気泡の逃げ場がなく、予成形体から十分に脱気
できず、これが気孔となって製品に残存することが挙げ
られる。
［発明の概要］
本発明は上記した従来法の欠点を改善するためになされ
たちので、気孔のない均質な金属基複合材を製造し１す
る方法を促供しようとりるｂの′Ｃ−ある。
たちので、気孔のない均質な金属基複合材を製造し１す
る方法を促供しようとりるｂの′Ｃ−ある。
この目的のために、本発明は容器内に強化材からなる予
成形体ど母材ブロックとを装入し、これを脱気密閉し、
更に加熱して該母祠ブ［ｌツクを溶融ｕしめ、該容器を
鋳型等の型に入れて加圧し、該溶融母材を予成形体に含
浸させることを基本的な特徴とするものである。更に第
２発明においては、上記に加えて予成形体の製造に際し
で、溶媒中に強化材を分散させ、これを撹拌しつつ振動
を与えて気泡を抜き、次いで脱水・成形することを特徴
どするものである。
成形体ど母材ブロックとを装入し、これを脱気密閉し、
更に加熱して該母祠ブ［ｌツクを溶融ｕしめ、該容器を
鋳型等の型に入れて加圧し、該溶融母材を予成形体に含
浸させることを基本的な特徴とするものである。更に第
２発明においては、上記に加えて予成形体の製造に際し
で、溶媒中に強化材を分散させ、これを撹拌しつつ振動
を与えて気泡を抜き、次いで脱水・成形することを特徴
どするものである。
以下本発明法を工程順にぴ１明ザる。まず予成形体を製
造するに当り、溶媒中に強化材を分散さける。溶媒とし
ては、水やコロイダルシリカ或いはポリビニルアルコー
ル等を２〜３％の濃度で水に溶いた水溶液を用いること
ができる。また、これに必要に応じて界面活性材を添加
しても良い。強化材としては、通常用いられるどのよう
な材料も使用可能であり、例えば金属短繊維や、Ｓ；
Ｃ。
造するに当り、溶媒中に強化材を分散さける。溶媒とし
ては、水やコロイダルシリカ或いはポリビニルアルコー
ル等を２〜３％の濃度で水に溶いた水溶液を用いること
ができる。また、これに必要に応じて界面活性材を添加
しても良い。強化材としては、通常用いられるどのよう
な材料も使用可能であり、例えば金属短繊維や、Ｓ；
Ｃ。
Ｓｉ ３ Ｎ４ 、Ａ１２０３等のセラミックスのウィ
スカ、類１！ｉＨ等が挙げられる。
スカ、類１！ｉＨ等が挙げられる。
溶媒中に強化材を添加したら、これを撹拌しつつ、加振
する。第１図はこの一例を示すもので、容器Ｘ内に溶媒
Δに強化材１３を分散させたものを入れ、撹拌機Ｓによ
り撹拌しつつ、超音波発振機１を２基用いて溶ＩＲＡと
強化材Ｂを５０Ｈｚ〜５００Ｈｚで加振している。
する。第１図はこの一例を示すもので、容器Ｘ内に溶媒
Δに強化材１３を分散させたものを入れ、撹拌機Ｓによ
り撹拌しつつ、超音波発振機１を２基用いて溶ＩＲＡと
強化材Ｂを５０Ｈｚ〜５００Ｈｚで加振している。
このように溶媒Ａと強化材Ｂとに振動を与えることによ
り、強化材Ｂに付着した気泡を剥離させ、集合浮上させ
て脱泡することができる。
り、強化材Ｂに付着した気泡を剥離させ、集合浮上させ
て脱泡することができる。
なお、図の例では容器Ｘを５ ｔｏｒｒ以下に減圧し、
脱泡の促進を図っている。撹拌、加振を終えたら、第２
図に示づ゛ように脱水・成形を行なう。この例では、バ
イブＰ底部にネッｈ Ｎを張ったろ過プレス装置Ｙを用
いて、加ｆｆ脱水、成形している。成形後乾燥さけ完成
品を得る。
脱泡の促進を図っている。撹拌、加振を終えたら、第２
図に示づ゛ように脱水・成形を行なう。この例では、バ
イブＰ底部にネッｈ Ｎを張ったろ過プレス装置Ｙを用
いて、加ｆｆ脱水、成形している。成形後乾燥さけ完成
品を得る。
このようにして得られた予成形体は、強化材に何着して
いる気泡が殆ど取除かれているため、強化材が均一に分
散したものとなる。
いる気泡が殆ど取除かれているため、強化材が均一に分
散したものとなる。
次に第３図に示すように上記により得られた予成形体１
、又は従来法により通常に製造された予成形体１と母材
のブロック２どを容器３に入れ、蓋３０をして脱気密閉
する。容器３どしては例えばステンレス化等を用いれば
良い。そして容器３ごと加熱し、母材ブロック２を溶融
させた上、容器３を鋳型等の型４に入れ、ラムＲにより
加圧する。
、又は従来法により通常に製造された予成形体１と母材
のブロック２どを容器３に入れ、蓋３０をして脱気密閉
する。容器３どしては例えばステンレス化等を用いれば
良い。そして容器３ごと加熱し、母材ブロック２を溶融
させた上、容器３を鋳型等の型４に入れ、ラムＲにより
加圧する。
この加圧により予成形体１に溶＠母材２′が含浸する。
この間予成形体１と母４４２は共に容器３内の真空中に
あるため、気泡が残存する余地はない。
あるため、気泡が残存する余地はない。
またプレス中に８各３の蓋３０が破壊されてら、このプ
レスは短時間であるため、気泡が材料中に入り込むこと
はない。
レスは短時間であるため、気泡が材料中に入り込むこと
はない。
加圧プレス後冷却し、更に必要に応じて表面切削加二［
や熱処理を加えて製品を１ｑる。
や熱処理を加えて製品を１ｑる。
以上の方法により１！？られた金属基複合材は、溶湯含
浸時に気泡が封じ込められることがなく、気孔の少ない
均質な機械的性質を有するようになる。
浸時に気泡が封じ込められることがなく、気孔の少ない
均質な機械的性質を有するようになる。
また予成形体製造時に超音波等による加振を加えた場合
、更に機械的性質及びその均′ｌ′１性が向上ツる。
、更に機械的性質及びその均′ｌ′１性が向上ツる。
［実施例］
強化材として、ＳｉＣウィスカを用いて予成形体を製造
した。ｌ比３２ ： １００でＳｉＣウィスカと水を混
合し、１ ｔｏｒｒの減圧下で、撹拌しつつ１００ Ｈ
２、振幅１ｓで加振した。装置は第１図に示すものを、
用いた。
した。ｌ比３２ ： １００でＳｉＣウィスカと水を混
合し、１ ｔｏｒｒの減圧下で、撹拌しつつ１００ Ｈ
２、振幅１ｓで加振した。装置は第１図に示すものを、
用いた。
次いで第２図に示する過プレス装置により強化材体積率
Ｖｒ：２０％となるようにプレス成形し予成形体を得た
。
Ｖｒ：２０％となるようにプレス成形し予成形体を得た
。
一方加振を行なわない従来法によりＶｆ：２０％の予成
形体を得た。ＧＯ６１Ａ ｉのブロックを３ｍｌ！Ｐの
ステンレス缶に入れ、その上に上記予成形体をのせ、１
Ｍ厚のステンレス板により蓋をして脱気し、溶接蜜月し
た。そしてこの缶ごと８００℃に加熱しＡｆＬを溶融さ
せ、４００℃に予熱した鋳型に入れて１０に９／ｍ２の
圧力を加え３分間保持し、予成形体中に溶融へ吏を含１
ｔｉしめた。これを冷却後、表面を切削してステンレス
缶部分を削除した後、Ｔ６熱処理を施した。
形体を得た。ＧＯ６１Ａ ｉのブロックを３ｍｌ！Ｐの
ステンレス缶に入れ、その上に上記予成形体をのせ、１
Ｍ厚のステンレス板により蓋をして脱気し、溶接蜜月し
た。そしてこの缶ごと８００℃に加熱しＡｆＬを溶融さ
せ、４００℃に予熱した鋳型に入れて１０に９／ｍ２の
圧力を加え３分間保持し、予成形体中に溶融へ吏を含１
ｔｉしめた。これを冷却後、表面を切削してステンレス
缶部分を削除した後、Ｔ６熱処理を施した。
６７られた製品の引張り強さを第５図のグラフに示す。
対比のため従来法ににす１９た製品の強度し示す。
ステンレス缶に入れて加圧したものは強度す大ぎく特に
そのバラツギが少ないことが明らかである。また予成形
体作成時に加振したものは更にバラツキが少なくなって
いる。
そのバラツギが少ないことが明らかである。また予成形
体作成時に加振したものは更にバラツキが少なくなって
いる。
第１図は本発明法における撹拌、加振工程の１例の説明
図、第２図は濾過プレス工程の１例の説明図、第３図と
第４図は本発明法における溶湯鍛造の説明図、第５図は
実施例の結果を示すグラフ、第６図は従来の溶湯ａ進法
の説明図ｒある。 １・・・予成形体 ２・・・母 祠３・・・
缶 ４・・・型特許出願人 日本鋼
管株式会社 発 明 者 藤 １） 米 単回
福 本 紐間
鎌 １） 正 誠第 １
図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図
図、第２図は濾過プレス工程の１例の説明図、第３図と
第４図は本発明法における溶湯鍛造の説明図、第５図は
実施例の結果を示すグラフ、第６図は従来の溶湯ａ進法
の説明図ｒある。 １・・・予成形体 ２・・・母 祠３・・・
缶 ４・・・型特許出願人 日本鋼
管株式会社 発 明 者 藤 １） 米 単回
福 本 紐間
鎌 １） 正 誠第 １
図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、容器内に強化材からなる予成形体と母材ブロックと
を装入し、これを脱気密閉し、更に加熱して該母材ブロ
ックを溶融せしめ、該容器を型に入れて加圧し、該溶融
母材を予成形体に含浸させることを特徴とする金属基複
合材の製造方法。 ２、溶媒中に強化材を分散させ、これを撹拌しつつ振動
を与えて気泡を抜き、次いで脱水・成形して予成形体を
製造し、この予成形体と母材ブロックとを容器内に装入
し、これを脱気密閉し、更に加熱して該母材Ａブロック
を溶融せしめ、該容器を型に入れて加圧し該溶融母材を
予成形体に含浸させることを特徴とする金属基複合材の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP345686A JPS62161461A (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 金属基複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP345686A JPS62161461A (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 金属基複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62161461A true JPS62161461A (ja) | 1987-07-17 |
Family
ID=11557824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP345686A Pending JPS62161461A (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 金属基複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62161461A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5322109A (en) * | 1993-05-10 | 1994-06-21 | Massachusetts Institute Of Technology, A Massachusetts Corp. | Method for pressure infiltration casting using a vent tube |
| US5511603A (en) * | 1993-03-26 | 1996-04-30 | Chesapeake Composites Corporation | Machinable metal-matrix composite and liquid metal infiltration process for making same |
| US6148899A (en) * | 1998-01-29 | 2000-11-21 | Metal Matrix Cast Composites, Inc. | Methods of high throughput pressure infiltration casting |
| EP1084778A1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-03-21 | Caterpillar Inc. | Mold assembly and method for pressure casting elevated melting temperature materials |
-
1986
- 1986-01-13 JP JP345686A patent/JPS62161461A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5511603A (en) * | 1993-03-26 | 1996-04-30 | Chesapeake Composites Corporation | Machinable metal-matrix composite and liquid metal infiltration process for making same |
| US5322109A (en) * | 1993-05-10 | 1994-06-21 | Massachusetts Institute Of Technology, A Massachusetts Corp. | Method for pressure infiltration casting using a vent tube |
| WO1994026445A1 (en) * | 1993-05-10 | 1994-11-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for pressure infiltration casting |
| US5553658A (en) * | 1993-05-10 | 1996-09-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for casting |
| US6318442B1 (en) * | 1993-05-10 | 2001-11-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Method of high throughput pressure casting |
| US6148899A (en) * | 1998-01-29 | 2000-11-21 | Metal Matrix Cast Composites, Inc. | Methods of high throughput pressure infiltration casting |
| US6360809B1 (en) | 1998-01-29 | 2002-03-26 | Metal Matrix Cast Composites, Inc. | Methods and apparatus for high throughput pressure infiltration casting |
| EP1084778A1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-03-21 | Caterpillar Inc. | Mold assembly and method for pressure casting elevated melting temperature materials |
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