JPS629173B2 - - Google Patents

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JPS629173B2
JPS629173B2 JP16448884A JP16448884A JPS629173B2 JP S629173 B2 JPS629173 B2 JP S629173B2 JP 16448884 A JP16448884 A JP 16448884A JP 16448884 A JP16448884 A JP 16448884A JP S629173 B2 JPS629173 B2 JP S629173B2
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JP
Japan
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silicon carbide
aluminum
composite material
free carbon
fibers
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JP16448884A
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Japanese (ja)
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JPS60145340A (en
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Seishi Yajima
Takesaburo Hayashi
Mamoru Oomori
Hideo Kayano
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TOHOKU DAIGAKU KINZOKU ZAIRYO KENKYU SHOCHO
Original Assignee
TOHOKU DAIGAKU KINZOKU ZAIRYO KENKYU SHOCHO
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Publication date
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  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリコンカーバイド繊維で補強したア
ルミニウム複合材料の製造方法に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing an aluminum composite material reinforced with silicon carbide fibers.

従来シリコンカーバイド繊維とアルミニウムま
たはアルミニウム合金との複合材料の研究は、実
用に供されているシリコンカーバイド繊維がウイ
スカー状であるため、シリコンカーバイドウイス
カーとアルミニウムまたはアルミニウム合金とに
ついてなされている。しかしSiCのみからなるシ
リコンカーバイドウイスカーはアルミニウムまた
はアルミニウム合金との濡れ性が悪く、またウイ
スカーの長さがたかだか数mmであるため前記ウイ
スカーを整列させるのが非常に困難であり、引張
強度が弱く、弾性率は低くかつウイスカーの価格
が高いため、実用に供されていない。
Conventionally, research on composite materials of silicon carbide fibers and aluminum or aluminum alloys has been conducted on silicon carbide whiskers and aluminum or aluminum alloys because the silicon carbide fibers in practical use are whisker-like. However, silicon carbide whiskers made only of SiC have poor wettability with aluminum or aluminum alloy, and since the length of the whiskers is only a few mm at most, it is very difficult to align the whiskers, and the tensile strength is low. Because the modulus of elasticity is low and the whiskers are expensive, they are not put to practical use.

本発明は前記シリコンカーバイドウイスカー強
化アルミニウム複合材料の諸欠点を解消し、常温
ならびに高温において引張強度が大きく、かつ弾
性率の高いシリコンカーバイド繊維強化アルミニ
ウム複合材料の製造方法を提供することを目的と
し、このため遊離炭素0.01%以上を含有する高強
度シリコンカーバイド繊維とアルミニウムまたは
アルミニウム合金とを複合させると両者相互の濡
れ性が良くなることに着目し、本発明を完成した
ものである。
The present invention aims to eliminate various drawbacks of the silicon carbide whisker-reinforced aluminum composite material, and to provide a method for producing a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material that has high tensile strength and high modulus at room temperature and high temperature. For this reason, the present invention was completed by focusing on the fact that when high-strength silicon carbide fibers containing 0.01% or more of free carbon are combined with aluminum or aluminum alloy, the mutual wettability of the two improves.

本発明の複合材料に使用することのできる遊離
炭素を0.01%以上含有するシリコンカーバイド繊
維は、本発明者らが先に特許出願した特願50―
50529号、特願50―52471号、特願50―52472号の
発明によるものである。
The silicon carbide fiber containing 0.01% or more of free carbon that can be used in the composite material of the present invention is disclosed in Japanese Patent Application No.
50529, Japanese Patent Application No. 50-52471, and Japanese Patent Application No. 50-52472.

本発明のシリコンカーバイド繊維強化アルミニ
ウム複合材料において、遊離炭素を0.01%以上含
有したシリコンカーバイド繊維を使用する理由
は、遊離炭素が0.01%より少いシリコンカーバイ
ド繊維はアルミニウムあるいはアルミニウム合金
との濡れが悪く、複合材料を構成させても、温
度、外力の影響を受けると前記繊維と金属基地と
の間で相互に間隙があるため、それらの伸縮は十
分抑止されず、相互に強度的補完作用を発揮する
ことができないからである。
The reason for using silicon carbide fibers containing 0.01% or more of free carbon in the silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material of the present invention is that silicon carbide fibers containing less than 0.01% of free carbon have poor wettability with aluminum or aluminum alloys. Even if a composite material is constructed, there are gaps between the fibers and the metal base when affected by temperature and external forces, so their expansion and contraction cannot be sufficiently suppressed, and they mutually complement each other in strength. This is because it cannot be done.

本発明において好適には遊離炭素2〜20%を含
有させたシリコンカーバイド繊維を用いると、最
も良い結果が得られる。種々の量の遊離炭素を含
有するシリコンカーバイド繊維が体積比で20%を
占めるアルミニウム複合材料の伸びおよび引張強
度は、第1図に示すように、シリコンカーバイド
繊維中の遊離炭素の量が多くなるに従つて複合材
料の伸びは次第に小さくなり、遊離炭素20%の近
傍では急激に小さくなる。前記複合材料の引張強
度は遊離炭素の増大とともに大きくなり、また遊
離炭素2%以下では急激に小さくなる。
Best results are obtained in the present invention using silicon carbide fibers preferably containing 2 to 20% free carbon. The elongation and tensile strength of aluminum composite materials in which the silicon carbide fibers containing various amounts of free carbon account for 20% by volume are as shown in Figure 1, as the amount of free carbon in the silicon carbide fibers increases. Accordingly, the elongation of the composite material gradually decreases, and rapidly decreases near 20% free carbon. The tensile strength of the composite material increases as the free carbon content increases, and decreases rapidly below 2% free carbon.

本発明の遊離炭素を含有するシリコンカーバイ
ド繊維強化複合材料の引張強度が繊維中の遊離炭
素の増大とともに大きくなつている理由は、(1)の
化学反応式で示される如く、シリコンカーバイド
繊維中に含まれる遊離炭素がアルミニウム金属と
反応して炭化アルミニウムを生成して物理的接着
以外に化学的接着がでてくるためであると考られ
る。
The reason why the tensile strength of the silicon carbide fiber-reinforced composite material containing free carbon of the present invention increases as the amount of free carbon in the fiber increases is that, as shown in the chemical reaction formula (1), This is thought to be because the free carbon contained reacts with aluminum metal to form aluminum carbide, resulting in chemical adhesion in addition to physical adhesion.

4Al+3C→Al4C3 ……(1) 前記遊離炭素とアルミニウムとの反応におい
て、遊離炭素を含有するシリコンカーバイド繊維
の内部からは炭素が表面に拡散してアルミニウム
と反応し、さらに前記繊維内部へはアルミニウム
が拡散してゆき遊離炭素と反応するためシリコン
カーバイド繊維とアルミニウムとの濡れがきわめ
てよくなる。前記遊離炭素とアルミニウムとの反
応とはきわめて早いが、シリコンカーバイド繊維
の内部から遊離炭素が拡散する拡散速度とアルミ
ニウムが前記繊維内部へ拡散する拡散速度が小さ
いため、通常10分間以上溶融金属と遊離炭素を
0.01%以上含有するシリコンカーバイド繊維と接
触反応させることが有利である。しかしながらシ
リコンカーバイド繊維中の遊離炭素の量が増大す
ると、(1)式の炭化アルミニウムの量が多くなるた
め複合材料の伸びが小さくなつてゆく。第2図の
顕微鏡写真によればこのような化学反応をともな
つて得られた複合材料中の繊維の周囲には全く空
孔が認められず、薄い炭化アルミニウム層が見ら
れ、前記濡れ性がきわめてよくなつていることが
わかる。
4Al+3C→Al 4 C 3 ...(1) In the reaction between the free carbon and aluminum, carbon diffuses from the inside of the silicon carbide fiber containing free carbon to the surface, reacts with aluminum, and further flows into the inside of the fiber. As aluminum diffuses and reacts with free carbon, wetting of silicon carbide fibers and aluminum becomes extremely good. The reaction between free carbon and aluminum is extremely fast, but because the diffusion rate of free carbon from inside the silicon carbide fibers and the diffusion rate of aluminum diffusing into the fibers are slow, the reaction between free carbon and aluminum is usually 10 minutes or more. carbon
It is advantageous to carry out the contact reaction with silicon carbide fibers containing 0.01% or more. However, as the amount of free carbon in the silicon carbide fiber increases, the elongation of the composite material decreases because the amount of aluminum carbide in formula (1) increases. According to the micrograph in Figure 2, no pores are observed around the fibers in the composite material obtained through such a chemical reaction, and a thin aluminum carbide layer is observed, indicating that the wettability is I can see that it is getting much better.

本発明のシリコンカーバイド繊維強化アルミニ
ウム複合材料の引張強度、伸びおよび弾性率は、
複合材料中のシリコンカーバイド繊維の体積百分
率により異つている。すなわち第3図に示す如
く、遊離炭素を10%含有するシリコンカーバイド
繊維を複合させる量をかえたシリコンカーバイド
繊維強化アルミニウム複合材料の引張強度はシリ
コンカーバイド繊維の量を多くするに従つて大き
くなり体積比で50%になるとアルミニウムの引張
強度の約10倍以上となつている。しかしながら前
記複合材料の伸びは、第4図に示されるごとく、
シリコンカーバイド繊維の量が多くなるに従つて
アルミニウムの伸びより小さくなり、体積比で80
%以上になるとほとんど複合材料の伸びがなくな
り、シリコンカーバイド繊維の添加量が2%以下
ではアルミニウムの引張強度とほとんど変わらな
い。
The tensile strength, elongation and elastic modulus of the silicon carbide fiber reinforced aluminum composite material of the present invention are as follows:
It varies depending on the volume percentage of silicon carbide fibers in the composite material. In other words, as shown in Figure 3, the tensile strength of silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite materials in which the amount of silicon carbide fibers containing 10% free carbon is varied increases as the amount of silicon carbide fibers increases, and the volume increases. When the ratio is 50%, the tensile strength is approximately 10 times higher than that of aluminum. However, the elongation of the composite material is as shown in FIG.
As the amount of silicon carbide fiber increases, the elongation becomes smaller than that of aluminum, and the volume ratio becomes 80
If the amount of silicon carbide fiber added is more than 2%, the elongation of the composite material is almost nonexistent, and if the amount of silicon carbide fiber added is less than 2%, the tensile strength is almost the same as that of aluminum.

前記シリコンカーバイド繊維アルミニウム複合
材料の弾性率は第5図に示される如く、繊維の量
が増大するに従つて増大し、体積比で50%含有す
る場合には、アルミニウムのそれの約3倍となつ
ている。
As shown in Figure 5, the elastic modulus of the silicon carbide fiber aluminum composite material increases as the amount of fiber increases, and when the content is 50% by volume, it is about three times that of aluminum. It's summery.

さらに本発明のシリコンカーバイド繊維強化ア
ルミニウム複合材料は200〜600℃の温度の高い領
域でも強度が大きいため使用可能である。すなわ
ち第6図に示される如く、遊離炭素を10%含有す
るシリコンカーバイド繊維強化アルミニウム複合
材料の600℃までの高温領域における引張強度
は、温度の上昇とともに小さくなるものの、アル
ミニウムの引張強度がきわめて小さくなる400℃
においても約95Kg/mm2という大きい値となつてお
り、さらに600℃においても約90Kg/mm2の大きさ
であり、前記複合材料は高温でも信頼して使用で
きる材料となつている。
Furthermore, the silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material of the present invention has high strength even in the high temperature range of 200 to 600°C, so it can be used. In other words, as shown in Figure 6, the tensile strength of a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material containing 10% free carbon in the high temperature range up to 600°C decreases as the temperature rises, but the tensile strength of aluminum is extremely low. 400℃
It has a large value of about 95 Kg/mm 2 even at 600°C, and it is also about 90 Kg/mm 2 at 600°C, making the composite material a material that can be used reliably even at high temperatures.

本発明のシリコンカーバイド繊維強化アルミニ
ウム複合材料において、アルミニウム金属に炭素
と反応して炭化物を生成する時の標準自由エネル
ギー変化(ΔG゜)が第7図に示す如く負の値を
もつ元素を添加して合金となし、シリコンカーバ
イド繊維と複合させて複合材料とすることができ
る。前記添加される元素にはハフニウム、ジルコ
ニウム、チタン、バナジウム、クロム、シリコ
ン、マンガン、モリブデン、ニオブ、タンタル、
タングステンがあり、これらの元素はシリコンカ
ーバイド繊維中の遊離炭素と反応して低温で安定
な炭化物を造り、前記繊維と合金との濡れ性をさ
らに良くすることができる。前記諸元素のほか
鉄、銅およびニツケルはSiCと化合するため、こ
れらの元素をアルミニウムまたはアルミニウム合
金に添加してシリコンカーバイド繊維と金属との
濡れを良くすることもできる。
In the silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material of the present invention, an element whose standard free energy change (ΔG°) when reacting with carbon to form carbide has a negative value as shown in Figure 7 is added to the aluminum metal. It can be made into an alloy and combined with silicon carbide fiber to make a composite material. The added elements include hafnium, zirconium, titanium, vanadium, chromium, silicon, manganese, molybdenum, niobium, tantalum,
Tungsten, these elements can react with the free carbon in the silicon carbide fibers to create stable carbides at low temperatures, further improving the wetting of the fibers with the alloy. In addition to the above-mentioned elements, iron, copper, and nickel combine with SiC, so these elements can be added to aluminum or aluminum alloy to improve wetting of the silicon carbide fibers and the metal.

しかしながら鉄および/または銅をアルミニウ
ムに多量添加すると、SiCを分解してシリコンカ
ーバイド繊維の形状を失なわせるため添加量は15
%以下としなければならない。
However, if large amounts of iron and/or copper are added to aluminum, the SiC will decompose and the silicon carbide fibers will lose their shape.
% or less.

次に本発明の複合材料の製造方法について説明
する。
Next, the method for manufacturing the composite material of the present invention will be explained.

本発明において使用される遊離炭素0.01%以上
を含有するシリコンカーバイド繊維は下記(1)〜(10)
の型式に分類される有機ケイ素化合物を出発原料
として製造される。
The silicon carbide fibers containing 0.01% or more of free carbon used in the present invention are listed below (1) to (10).
It is manufactured using organosilicon compounds classified as starting materials.

(1) Si―C結合のみをふくむ化合物。(1) Compounds containing only Si—C bonds.

(2) Si―C結合のほかにSi―H結合をふくむ化合
物。
(2) Compounds containing Si-H bonds in addition to Si-C bonds.

(3) Si―Hal結合を有する化合物。(3) Compounds with Si-Hal bonds.

(4) Si―N結合を有する化合物。(4) Compounds with Si—N bonds.

(5) Si―OR(R―アルキル,アリール)結合を
有する化合物。
(5) Compounds with Si-OR (R-alkyl, aryl) bonds.

(6) Si―OH結合を有する化合物。(6) Compounds with Si—OH bonds.

(7) Si―Si結合をふくむ化合物。(7) Compounds containing Si—Si bonds.

(8) Si―O―Si結合をふくむ化合物。(8) Compounds containing Si-O-Si bonds.

(9) 有機ケイ素化合物エステル類。(9) Organosilicon compound esters.

(10) 有機ケイ素化合物過酸化物。(10) Organosilicon compound peroxide.

前記(1)〜(1)(10)の型式に属する少なくとも1種以
上の有機ケイ素化合物から、照射、加熱、重縮合
用触媒添加の少なくとも何れか1つを用いた重縮
合反応により、ケイ素と炭素とを主な骨格成分と
する有機ケイ素高分子化合物、例えば下記の如き
分子構造を有する化合物を生成させる。
From at least one organosilicon compound belonging to the types (1) to (1) and (10) above, silicon is produced by a polycondensation reaction using at least one of irradiation, heating, and addition of a polycondensation catalyst. An organosilicon polymer compound having carbon as a main skeleton component, for example, a compound having the following molecular structure is produced.

(ニ) 前記(イ)〜(ハ)記載の骨格成分を鎖状及び三次元
構造のうち少なくとも一つの部分構造として含
むもの又は(イ),(ロ),(ハ)の混合物。
(d) Those containing the skeleton components described in (a) to (c) above as at least one partial structure of a chain or three-dimensional structure, or a mixture of (a), (b), and (c).

前記の分子構造を有する化合物には例えば次の
如きものがある。
Examples of compounds having the above molecular structure include the following.

n=1,ポリ(シルメチレンシロキサン) n=2,ポリ(シルエチレンシロキサン) n=6,ポリ(シルフエニレンシロキサン) n=1,ポリ(メチレンオキシシロキサン) n=2,ポリ(エチレンオキシシロキサン) n=6,ポリ(フエニレンオキシシロキサン) n=12,ポリ(ジフエニレンオキシシロキサ
ン) n=1,ポリシルメチレン n=2,ポリシルエチレン n=3,ポリシルトリメチレン n=6,ポリシルフエニレン n=12,ポリシルジフエニレン (ニ) 前記(イ)〜(ハ)記載の骨格成分を鎖状、環状及び
三次元構造のうち少なくとも一つの部分構造と
して含むもの、又は(イ),(ロ),(ハ)の混合物。
n=1, poly(silmethylene siloxane) n=2, poly(silethylene siloxane) n=6, poly(silphenylene siloxane) n=1, poly(methyleneoxysiloxane) n=2, poly(ethyleneoxysiloxane) n=6, poly(phenyleneoxysiloxane) n=12, poly(diphenyleneoxysiloxane) n = 1, polysilmethylene n = 2, polysilethylene n = 3, polysiltrimethylene n = 6, polysilphenylene n = 12, polysildiphenylene (d) as described in (a) to (c) above Those containing a skeleton component as a partial structure in at least one of chain, cyclic, and three-dimensional structures, or a mixture of (a), (b), and (c).

前記有機ケイ素高分子化合物を紡糸し、該紡糸
を真空中で予備加熱し、さらに真空中あるいは不
活性ガス、COガス、水素ガスのうちから選ばれ
るいづれか1種以上の雰囲気下で高温焼成するこ
とにより強度がきわめて大きく、弾性率の高いシ
リコンカーバクド繊維を製造することができる。
Spinning the organosilicon polymer compound, preheating the spun yarn in a vacuum, and then firing it at a high temperature in a vacuum or in an atmosphere of one or more selected from inert gas, CO gas, and hydrogen gas. This makes it possible to produce silicon carbide fibers with extremely high strength and high elastic modulus.

前記シリコンカーバイド連続繊維の原料である
前記(イ)〜(ニ)の有機ケイ素高分子化合物中にケイ素
と炭素とが含まれる割合は、2原子のケイ素に対
して少くとも5原子以上の炭素となつているた
め、この有機ケイ素高分子化合物を紡糸し、焼成
すると、高分子の側鎖として結合している多くの
炭素は炭化水素となつて揮発するものの少くとも
0.01%以上は遊離炭素としてシリコンカーバイド
繊維中に残存させることができる。
The ratio of silicon and carbon contained in the organosilicon polymer compounds (a) to (d) above, which are the raw materials for the silicon carbide continuous fibers, is such that at least 5 atoms or more of carbon and 2 atoms of silicon are contained. Therefore, when this organosilicon polymer compound is spun and fired, many of the carbons bonded as side chains of the polymer turn into hydrocarbons and volatilize, but at least
0.01% or more can remain in the silicon carbide fiber as free carbon.

従来知られたシリコンカーバイドウイスカーと
アルミニウムまたはアルミニウム合金との複合材
料においては、ウイスカーと金属とは物理的に接
着しているにすぎないが、本発明の複合材料にお
いては、シリコンカーバイド繊維中の遊離炭素と
金属元素が化学的にも結合して下記(2)式に示す如
く炭化物を生成する。
In conventionally known composite materials of silicon carbide whiskers and aluminum or aluminum alloys, the whiskers and metal are only physically bonded, but in the composite material of the present invention, free particles in silicon carbide fibers are bonded to each other. Carbon and metal elements also chemically combine to form carbides as shown in formula (2) below.

C+Al=AlC ……(2) さらにはホツトプレス法により遊離炭素を少く
ても0.01%以上含有するシリコンカーバイド繊維
とアルミニウムまたはアルミニウム合金とを固相
で接触させてホツトプレスし、遊離炭素とアルミ
ニウムと化合させることにより濡れをよくした複
合材料を製造することができる。この場合遊離炭
素を0.01%以上含有するシリコンカーバイド繊維
と金属アルミニウム粉末とを固相で接触させてホ
ツトプレスし、遊離炭素とアルミニウムとを反応
させて濡れをよくするための温度範囲は300〜660
℃が良い。前記温度範囲が300℃以下では遊離炭
素とアルミニウムとの反応がきわめて遅く実用的
でなく、660℃以上ではアルミニウムが融解する
ため前記300〜600℃で最も良い結果が得られる。
前記ホツトプレスの圧力は0.1〜10トン/cm2の範
囲であり、0.1トン/cm2以下では加圧する効果が
なく、10トン/cm2以上で加圧しても効果には変り
ないため圧力は0.1〜10トン/cm2とする。さらに
はホツトプレスする時間は温度と関連し、通常
660℃では10分以上、600℃では16分以上、500℃
以上では38分以上、400℃では85分以上、300℃で
は200分以上ホツトプレスする。
C+Al=AlC...(2) Furthermore, by a hot pressing method, silicon carbide fibers containing at least 0.01% or more of free carbon are brought into contact with aluminum or aluminum alloy in a solid phase and hot pressed to combine the free carbon and aluminum. This makes it possible to produce composite materials with improved wettability. In this case, silicon carbide fibers containing 0.01% or more of free carbon and metal aluminum powder are brought into contact with each other in the solid phase and hot pressed, and the temperature range is 300 to 660 to cause the free carbon and aluminum to react and improve wetting.
℃ is good. If the temperature range is below 300°C, the reaction between free carbon and aluminum is extremely slow and is not practical, and above 660°C, aluminum melts, so the best results can be obtained in the range of 300 to 600°C.
The pressure of the hot press is in the range of 0.1 to 10 tons/cm 2 , and if it is less than 0.1 tons/cm 2 there is no pressurizing effect, and if it is pressurized more than 10 tons/cm 2 it will not be effective, so the pressure is 0.1 ~10 tons/ cm2 . Additionally, hot pressing time is related to temperature and is usually
10 minutes or more at 660℃, 16 minutes or more at 600℃, 500℃
Hot press for at least 38 minutes at above temperatures, at least 85 minutes at 400℃, and at least 200 minutes at 300℃.

前記ホツトプレスしてシリコンカーバイド繊維
とアルミニウムを複合させる方法には、(1)箔冶金
法、(2)粉末冶金法、(3)電着法、(4)プラズマスプレ
ー法、(5)蒸着法がある。
The methods of hot pressing to composite silicon carbide fiber and aluminum include (1) foil metallurgy, (2) powder metallurgy, (3) electrodeposition, (4) plasma spray, and (5) vapor deposition. be.

(1) 箔冶金法は金属の箔と繊維をバインダーで固
定しながらドラム状に巻き付け、箔と繊維を並
べた層を作り、これをドラムからはずして適当
な形に切り取りホツトプレスする方法である。
(1) The foil metallurgy method involves wrapping metal foil and fibers around a drum while fixing them with a binder to create a layer of foil and fibers, which is then removed from the drum and cut into an appropriate shape and hot pressed.

(2) 粉末冶金法は金属粉末と繊維の列とを交互に
重ねて型にするか、繊維の束の一端から真空に
引き粉末を詰めて一定の形状とするか、あるい
は短繊維と金属粉末を圧延または押出して成形
体とな、この成型体をホツトプレスする方法で
ある。
(2) Powder metallurgy involves forming a mold by stacking metal powder and rows of fibers alternately, or by applying a vacuum from one end of a bundle of fibers and packing the powder into a certain shape, or by combining short fibers and metal powder. This method involves rolling or extruding a molded product into a molded product, and then hot pressing this molded product.

(3) 電着法は電解析出によつて繊維にマトリツク
ス金属を付着させて所定の形状にしたものをホ
ツトプレスする方法である。
(3) The electrodeposition method is a method in which a matrix metal is attached to fibers by electrolytic deposition and the fibers are hot-pressed into a predetermined shape.

(4) プラズマスプレー法は不活性雰囲気中でプラ
ズマアークの中に金属粉末を射出させ、これを
整列させた繊維上に吹きつけ付着させたものを
ホツトプレスする方法である。
(4) The plasma spray method is a method in which metal powder is injected into a plasma arc in an inert atmosphere, and the powder is sprayed onto aligned fibers and then hot-pressed.

(5) 蒸着は真空蒸着か化学蒸着により繊維の表面
に金属を付着させたものを束ねてホツトプレス
する方法である。
(5) Vapor deposition is a method in which metal is attached to the surface of fibers by vacuum deposition or chemical vapor deposition, then bundled and hot pressed.

前記種々のホツトプレス法のうち、粉末冶金法
において、繊維と金属粉末とを加圧成形した後、
圧力なしで前記300〜660℃の温度範囲で焼結して
濡れをよくすることもでき、この場合加熱はホツ
トプレスに比較して長時間行わなければならな
い。
Among the various hot pressing methods mentioned above, in the powder metallurgy method, after press-molding fibers and metal powder,
It is also possible to improve wetting by sintering in the temperature range of 300 to 660° C. without pressure, but in this case heating must be carried out for a longer time than in hot pressing.

次に本発明の実施例において説明する。 Next, examples of the present invention will be explained.

実施例 1 遊離炭素を10%含有するシリコンカーバイド繊
維の直径10〜15μmのものを約250メツシユに編
んだ網と、アルミニウム粉末とを600℃の温度に
加熱しアルゴン雰囲気中で5トン/cm2の加圧下で
ホツトプレスを40分間おこないシリコンカーバイ
ド繊維強化アルミニウム合金複合材料とした。前
記複合材料には21容積%のシリコンカーバイド繊
維を含有されており、その強度54Kg/cm2であつ
た。
Example 1 A net made of approximately 250 meshes of silicon carbide fibers containing 10% free carbon and having a diameter of 10 to 15 μm and aluminum powder were heated to a temperature of 600°C and 5 tons/cm 2 in an argon atmosphere. A silicon carbide fiber-reinforced aluminum alloy composite material was obtained by hot pressing for 40 minutes under pressure. The composite material contained 21% by volume of silicon carbide fibers and had a strength of 54 kg/cm 2 .

以上本発明の方法で得られたシリコンカーバイ
ド連続繊維強化アルミニウムまたはアルミニウム
合金複合材料は引張強度がきわめて大きく、かつ
弾性率も高いため、下記に示す各種材料として使
用される。
The silicon carbide continuous fiber-reinforced aluminum or aluminum alloy composite material obtained by the method of the present invention has extremely high tensile strength and high elastic modulus, and is therefore used as various materials shown below.

(a) 合成繊維用材料、例えばボビン、分離器、糸
かけ、ポンプの部品、ボール、スリーブ、メカ
シール、弁、ノズル、撹拌機、反応容器、パイ
プ、熱交換機、バルブ、その他。
(a) Materials for synthetic fibers, such as bobbins, separators, threaders, pump parts, balls, sleeves, mechanical seals, valves, nozzles, agitators, reaction vessels, pipes, heat exchangers, valves, etc.

(b) 合成化学用材料、例えばプランジヤーポン
プ、スリーブ、メカシール、分離器、反応器
弁、減圧弁、シート、熱交換機、遠心分離機、
低温用容器、その他。
(b) Materials for synthetic chemistry, such as plunger pumps, sleeves, mechanical seals, separators, reactor valves, pressure reducing valves, seats, heat exchangers, centrifuges,
Low temperature containers, etc.

(c) 機械工業用材料、例えば熱交換機、圧粉ダイ
ス、超音波加工機、ホーン、ミシン部品、カ
ム、ボールミル部品、カメラ部品、真空ポン
プ、集電子、軸受、工具、時計部品、機械用
台、その他。
(c) Materials for mechanical industry, such as heat exchangers, powder dies, ultrasonic processing machines, horns, sewing machine parts, cams, ball mill parts, camera parts, vacuum pumps, current collectors, bearings, tools, clock parts, machine stands ,others.

(d) 家庭用品事務用品用材料、例えば机、各種
棚、いす、各種ロツカー、その他。
(d) Materials for household and office supplies, such as desks, various shelves, chairs, various lockers, etc.

(e) 建設機械用材料、例えばボーリングマシン、
削岩機、粉砕機、キヤタピラー、サンドポン
プ、パワーシヤベル、その他。
(e) Materials for construction machinery, such as boring machines;
Jackhammers, crushers, caterpillars, sand pumps, power shovels, etc.

(f) 防災用部品、例えばスプリンクーラ、はしご
その他。
(f) Emergency parts, such as sprinklers, ladders, etc.

(o) 海洋開発(含宇宙)用材料、例えば、熱交換
機、アンテナ、水上標識、タンク、その他。
(o) Materials for marine development (including space), such as heat exchangers, antennas, water markers, tanks, etc.

(h) 自動車用材料、例えばエンジン、マニホル
ド、デフキヤリヤ、クランクケース、ポンプボ
デー、バルブボデー、クランクケース、クラツ
チハウジング、ミツシヨンケース、ギヤボツク
ス、フライホールハウジング、シリンダーブロ
ツク、シリンダーヘツド、ピストン、プーリ
ー、ポンプボデー、ブロワーハウジング、タイ
ヤモールド、ロータリーエンジン、構造材、ボ
デイ材、その他。
(h) Automotive materials, such as engines, manifolds, differential carriers, crankcases, pump bodies, valve bodies, crankcases, clutch housings, transmission cases, gearboxes, flyhole housings, cylinder blocks, cylinder heads, pistons, pulleys, pumps. Bodies, blower housings, tire molds, rotary engines, structural materials, body materials, etc.

(i) 食品用材料、例えばスーパーデカンター、バ
ルブ、反応器、メカシール、分離器、その他。
(i) Food grade materials such as super decanters, valves, reactors, mechanical seals, separators, etc.

(j) スポーツ用材料、例えば、スパイク、ゴルフ
用具、テニスラケツト、釣具、登山用具、スキ
ー用具、バトミントラケツト、ポール、その
他。
(j) Sports materials, such as spikes, golf equipment, tennis rackets, fishing equipment, mountaineering equipment, ski equipment, badminton rackets, poles, etc.

(k) 船舶航空機用材料、例えばエンジン、構造材
料、外壁、スクリユー、水中翼、その他。
(k) Materials for marine aircraft, such as engines, structural materials, external walls, screws, hydrofoils, etc.

(l) 電機用材料、例えば送電用ケーブル、コンデ
ンサー、シヤーシー、アンテナ、ステレオ部
品、ポール、その他。
(l) Electrical materials such as power transmission cables, capacitors, chassis, antennas, stereo parts, poles, etc.

(m) 建築用材料、例えば、窓わく、構造材
料、その他。
(m) Building materials, such as window frames, structural materials, etc.

(n) 以上のほか農機具材料、漁具用材料、原
子力用材料、核融合炉材料、大陽熱利用材料、
医療器具用材料、自転車用材料、バルブの弁、
弁座、リング、棒、円板、ライナー、インベン
ター、土砂輸送用ポンプ部品、汚物処理用機部
品、プラスチツクの押出し射出用ダイス、ノズ
ル、反射鏡、その他に有利に使用することがで
きる。
(n) In addition to the above, materials for agricultural machinery, materials for fishing gear, materials for nuclear power, materials for nuclear fusion reactors, materials for solar heat utilization,
Materials for medical equipment, materials for bicycles, valves,
It can be advantageously used for valve seats, rings, rods, disks, liners, inventors, parts for pumps for transporting earth and sand, parts for waste disposal equipment, dies for extrusion of plastics, nozzles, reflectors, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はシリコンカーバイド繊維中に含まれる
遊離炭素の量とシリコンカーバイド繊維強化アル
ミニウム複合材料の伸びと引張強度との関係を示
す図、第2図は遊離炭素10%を含有するシリコン
カーバイド繊維強化アルミニウム複合材料の顕微
鏡写真、第3図は遊離炭素10%を含有するシリコ
ンカーバイド繊維強化アルミニウム複合材料の引
張強度と複合材料中の繊維の体積比との関係を示
す図、第4図は遊離炭素10%を含有するシリコン
カーバイド繊維強化アルミニウム複合材料の伸び
と複合材料中の繊維の体積比との関係を示す図、
第5図は遊離炭素10%を含有するシリコンカーバ
イド繊維強化アルミニウム複合材料の弾性率と複
合材料の繊維の体積比との関係を示す図、第6図
は遊離炭素10%を含有するシリコンカーバイド繊
維強化アルミニウム複合材料の引張強度の温度変
化と、アルミニウムの引張強度の温度変化を示す
図、第7図は炭化物生成反応の標準自由エネルギ
ー変化を示す図である。
Figure 1 shows the relationship between the amount of free carbon contained in silicon carbide fibers and the elongation and tensile strength of silicon carbide fiber reinforced aluminum composite materials. Figure 2 shows the relationship between the amount of free carbon contained in silicon carbide fibers and the elongation and tensile strength of silicon carbide fiber reinforced aluminum composite materials. Figure 2 shows the relationship between the amount of free carbon contained in silicon carbide fibers and the elongation and tensile strength of silicon carbide fiber reinforced aluminum composite materials. A micrograph of an aluminum composite material. Figure 3 is a diagram showing the relationship between the tensile strength of a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material containing 10% free carbon and the volume ratio of fibers in the composite material. Figure 4 is a diagram showing the relationship between the tensile strength of a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material containing 10% free carbon. A diagram showing the relationship between the elongation of a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material containing 10% and the volume ratio of fibers in the composite material,
Figure 5 is a diagram showing the relationship between the elastic modulus of a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material containing 10% free carbon and the volume ratio of fibers in the composite material, and Figure 6 is a diagram showing the relationship between the elastic modulus of a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material containing 10% free carbon, and Figure 6 is a diagram showing the relationship between the elastic modulus of a silicon carbide fiber reinforced aluminum composite material containing 10% free carbon, and Figure 6 shows the relationship between the elastic modulus of a silicon carbide fiber reinforced aluminum composite material containing 10% free carbon and the volume ratio of the fibers in the composite material. FIG. 7 is a diagram showing the temperature change in the tensile strength of the reinforced aluminum composite material and the temperature change in the tensile strength of aluminum, and FIG. 7 is a diagram showing the standard free energy change in the carbide production reaction.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ケイ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケ
イ素高分子化合物から成る紡糸維繊を焼成して生
成した0.01%以上の遊離炭素を含むシリコンカー
バイド繊維とアルミニウム金属又は合金とを体積
比で、アルミニウム20〜98%、シリコンカーバイ
ド繊維80〜2%の割合で固相で接触させてホツト
プレスすることを特徴とするシリコンカーバイド
繊維強化アルミニウム複合材料の製造方法。 2 ケイ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケ
イ素高分子化合物から成る紡糸繊維を焼成して生
成した0.01%以上の遊離炭素を含むシリコンカー
バイド繊維とアルミニウム金属又は合金とを体積
比でアルミニウム20〜98%、シリコンカーバイド
繊維80〜2%の割合とし、これに炭素と炭化ケイ
素との濡れ性の良い元素として、ハフニウム、ジ
ルコニウム、チタン、バナジウム、クロム、シリ
コン、マンガン、モリブデン、ニオブ、タンタ
ル、タングステン、鉄、銅、ニツケルの中から選
ばれる少なくとも1種をアルミニウムに対し重量
比で20%以下添加し固相で接触させてホツトプレ
スすることを特徴とするシリコンカーバイド繊維
強化アルミニウム複合材料の製造方法。
[Scope of Claims] 1. Silicon carbide fibers containing 0.01% or more free carbon produced by firing spun fibers made of organosilicon polymer compounds whose main skeleton components are silicon and carbon, and aluminum metal or alloy. A method for producing a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material, which comprises contacting and hot-pressing in a solid phase at a volume ratio of 20 to 98% aluminum and 80 to 2% silicon carbide fiber. 2 Silicon carbide fibers containing 0.01% or more free carbon produced by firing spun fibers made of organosilicon polymer compounds whose main skeleton components are silicon and carbon, and aluminum metal or alloy at a volume ratio of 20% aluminum ~98%, silicon carbide fiber 80~2%, and elements that have good wettability with carbon and silicon carbide such as hafnium, zirconium, titanium, vanadium, chromium, silicon, manganese, molybdenum, niobium, tantalum, A method for producing a silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material, which comprises adding at least one selected from tungsten, iron, copper, and nickel to aluminum in a weight ratio of 20% or less, contacting the aluminum in a solid phase, and hot pressing. .
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63213649A (en) * 1987-03-02 1988-09-06 Tokyo Yogyo Co Ltd Ceramics-strengthened aluminum composite material
AU615265B2 (en) * 1988-03-09 1991-09-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Aluminum alloy composite material with intermetallic compound finely dispersed in matrix among reinforcing elements
DE68910634T2 (en) * 1988-09-13 1994-03-17 Pechiney Rech Paris Electronic component material and method of making the component.
JPH079045B2 (en) * 1989-08-11 1995-02-01 イソライト工業株式会社 Method for manufacturing aluminum-based composite material
US5570502A (en) * 1991-04-08 1996-11-05 Aluminum Company Of America Fabricating metal matrix composites containing electrical insulators
US5259436A (en) * 1991-04-08 1993-11-09 Aluminum Company Of America Fabrication of metal matrix composites by vacuum die casting
US5775403A (en) * 1991-04-08 1998-07-07 Aluminum Company Of America Incorporating partially sintered preforms in metal matrix composites
US5616421A (en) * 1991-04-08 1997-04-01 Aluminum Company Of America Metal matrix composites containing electrical insulators

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02501950A (en) * 1987-01-28 1990-06-28 エアマー・テクノロジー・コーポレーシヨン maritime equipment

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