JPS63199837A - 繊維強化された軽合金製部材 - Google Patents
繊維強化された軽合金製部材Info
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- JPS63199837A JPS63199837A JP3151087A JP3151087A JPS63199837A JP S63199837 A JPS63199837 A JP S63199837A JP 3151087 A JP3151087 A JP 3151087A JP 3151087 A JP3151087 A JP 3151087A JP S63199837 A JPS63199837 A JP S63199837A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
Landscapes
- 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】
L1上二旦ユ上1
本発明は、繊維強化金属製部材に係り、特に少なくとも
セラミック繊維および自己潤滑性を有する繊維で複合強
化された軽合金製部材に関するものである。
セラミック繊維および自己潤滑性を有する繊維で複合強
化された軽合金製部材に関するものである。
従m術
軽合金材をlli雑で複合強化した繊維強化金属は、軽
量、高強度、良好な耐摩耗性、良好な耐熱性等の優れた
特性を備えている。例えば、内燃機関のアルミニウム合
金製ピストンをアルミナ繊維で強化すれば、その摩耗域
0は、繊維強化されないアルミニウム合金で形成したピ
ストンの摩耗域mの1/100程度にもなるという利点
がある。
量、高強度、良好な耐摩耗性、良好な耐熱性等の優れた
特性を備えている。例えば、内燃機関のアルミニウム合
金製ピストンをアルミナ繊維で強化すれば、その摩耗域
0は、繊維強化されないアルミニウム合金で形成したピ
ストンの摩耗域mの1/100程度にもなるという利点
がある。
が ゛しよ とする口
しかるに、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊できない
という問題を有している。そこで、自己潤滑性を有する
二硫化モリブリデン、黒鉛等の粒子をセラミックiaa
に併用することが考えられるが、軽合金マトリックスと
粒子との界面接合強度が小さく、複合材としての強度の
低下を招き、また摩耗過程で粒子が脱落して摩耗の促進
が生ずる。
という問題を有している。そこで、自己潤滑性を有する
二硫化モリブリデン、黒鉛等の粒子をセラミックiaa
に併用することが考えられるが、軽合金マトリックスと
粒子との界面接合強度が小さく、複合材としての強度の
低下を招き、また摩耗過程で粒子が脱落して摩耗の促進
が生ずる。
この意味で、自己潤滑性を有するmH(例、炭素il維
>を併用するのは有効である。ところが、アルミナ系繊
維と炭素繊維の如く強度および摺動特性の異なるaim
を併用する場合には、これ等の繊維をマトリックス中に
均一に分散させなければならず、さもなければ、複合材
としての必要な強度。
>を併用するのは有効である。ところが、アルミナ系繊
維と炭素繊維の如く強度および摺動特性の異なるaim
を併用する場合には、これ等の繊維をマトリックス中に
均一に分散させなければならず、さもなければ、複合材
としての必要な強度。
摺動特性が得られない。
口 ゛ るための− Vよび
本発明は、斯かる技術的背mの下で創案されたものであ
り、その目的とする処は、摺動特性が良好で、強度低下
の生じ難い8M強化された軽合金製部材を提供する点に
ある。
り、その目的とする処は、摺動特性が良好で、強度低下
の生じ難い8M強化された軽合金製部材を提供する点に
ある。
この目的は、少なくともセラミック繊維および自己潤滑
性を有するII維で強化された軽合金製部材において、
セラミックmmの平均長さに対して、自己潤滑性を有す
るlG雑の平均長さの比を0,5〜1.5にするととも
に、自己潤滑性を有する繊維の平均アスペクト比(Jl
/d :ただし、p=繊N長。
性を有するII維で強化された軽合金製部材において、
セラミックmmの平均長さに対して、自己潤滑性を有す
るlG雑の平均長さの比を0,5〜1.5にするととも
に、自己潤滑性を有する繊維の平均アスペクト比(Jl
/d :ただし、p=繊N長。
d=!lm1t径)を10〜100にすることによって
達成される。
達成される。
セラミック繊維に、少なくとも一種の自己潤滑性am<
例、炭素繊維)を併用して軽合金を強化するのは、その
摺動特性を向上させる上で有効である。
例、炭素繊維)を併用して軽合金を強化するのは、その
摺動特性を向上させる上で有効である。
その際、留意すべきは、異種繊維をマトリックス中に均
一に分散させることである。そのためには、異種m線間
の長さの比を0.5〜1.5(好ましくは1)にして、
複合化鋳造の過程で用いられるal維予備成形体の成形
を容易にする必要がある。
一に分散させることである。そのためには、異種m線間
の長さの比を0.5〜1.5(好ましくは1)にして、
複合化鋳造の過程で用いられるal維予備成形体の成形
を容易にする必要がある。
また、使用する繊維の径(太さ)をそろえるのも、異種
繊維が均一に混合された!1i維予備成形体を得るため
に有効であり、最大繊維径/最小li維径≦10の範囲
が適当である。
繊維が均一に混合された!1i維予備成形体を得るため
に有効であり、最大繊維径/最小li維径≦10の範囲
が適当である。
さらに、自己潤滑性を有する繊維を併用した場合の材料
強度の低下を防ぐには、該!i1mの平均アスペクト比
を10〜100の範囲で選択するのが好ましい。平均ア
スペクト比を限定する理由は、平均アスペクト比(ρ/
d)<10では、二硫化モリブリデン等の粒子を分散さ
せる場合と同様に、マトリックスと11維との界面接合
強度が小さく、マトリックスからの繊維の脱落による摩
耗の促進を惹起するのみならず、複合材として要求され
る強度が得られないからであり、平均アスペクト比(j
! /d ) >100では、マトリックス中に繊維が
均一に分散されず、耐焼付き性が劣るだけでなく、繊維
と直交する方向の応力が複合材に生じた時に、il維の
存在が大きな切欠き効果となって現れ、強度の低下を招
くからである。
強度の低下を防ぐには、該!i1mの平均アスペクト比
を10〜100の範囲で選択するのが好ましい。平均ア
スペクト比を限定する理由は、平均アスペクト比(ρ/
d)<10では、二硫化モリブリデン等の粒子を分散さ
せる場合と同様に、マトリックスと11維との界面接合
強度が小さく、マトリックスからの繊維の脱落による摩
耗の促進を惹起するのみならず、複合材として要求され
る強度が得られないからであり、平均アスペクト比(j
! /d ) >100では、マトリックス中に繊維が
均一に分散されず、耐焼付き性が劣るだけでなく、繊維
と直交する方向の応力が複合材に生じた時に、il維の
存在が大きな切欠き効果となって現れ、強度の低下を招
くからである。
また、自己潤滑性を有する繊維として炭素I!1Ilt
を用いた場合、その黒鉛化率を増大させるほど自己!′
ill滑性が向上するものの、複合化鋳造に際してマト
リックスとの間の濡れ性が低下するだけでなく、伸び率
が低下し、複合化の過程で炭素iiが破断し易くなり、
結果的に複合材の強度低下を招く不具合がある。さらに
、ピッチ系炭素繊維のうち、低強度品は界面強度が劣り
、必要な複合材強度が得られない。
を用いた場合、その黒鉛化率を増大させるほど自己!′
ill滑性が向上するものの、複合化鋳造に際してマト
リックスとの間の濡れ性が低下するだけでなく、伸び率
が低下し、複合化の過程で炭素iiが破断し易くなり、
結果的に複合材の強度低下を招く不具合がある。さらに
、ピッチ系炭素繊維のうち、低強度品は界面強度が劣り
、必要な複合材強度が得られない。
自己潤滑性を有する繊維として炭素IIMを選択する目
安は、そのヤング率(E)であり、E=20〜30トン
/馴2の炭素V&雑の使用が望ましく、所望の複合材強
度を得ることができる。なお、自己潤滑性を有するII
&紺とは、炭素!1Iffに限らない。
安は、そのヤング率(E)であり、E=20〜30トン
/馴2の炭素V&雑の使用が望ましく、所望の複合材強
度を得ることができる。なお、自己潤滑性を有するII
&紺とは、炭素!1Iffに限らない。
炭素繊維は強化用繊維としても使用されるが、セラミッ
ク1filffとの比較において自己潤滑性を有すると
見做し得るものであり、他の繊維についても同様である
。
ク1filffとの比較において自己潤滑性を有すると
見做し得るものであり、他の繊維についても同様である
。
一方、セラミックi[としては、複合材の耐焼付き性、
耐摩耗性を向上させる意味で、AM 20s 、Aj
20s−8LOt等のアルミナ系繊維が推奨され、AJ
20sのα化率は、複合化過程におけるS維破断を避け
るために、60%以下の範囲(好ましくは、5〜45%
)にするのが望ましい。また、使用するセラミック!1
lilffの繊維径を均一化するのは、マトリックスと
の複合化の過程でtUtの均一分散を計る上で有効であ
るだけではなく、複合材の耐摩耗性を向上させ、摺動接
触する相手材の摩耗を少なくするという効果が得られる
。
耐摩耗性を向上させる意味で、AM 20s 、Aj
20s−8LOt等のアルミナ系繊維が推奨され、AJ
20sのα化率は、複合化過程におけるS維破断を避け
るために、60%以下の範囲(好ましくは、5〜45%
)にするのが望ましい。また、使用するセラミック!1
lilffの繊維径を均一化するのは、マトリックスと
の複合化の過程でtUtの均一分散を計る上で有効であ
るだけではなく、複合材の耐摩耗性を向上させ、摺動接
触する相手材の摩耗を少なくするという効果が得られる
。
そして、セラミックtliIfflとしてアルミナ系繊
維を用い、自己潤滑性を有する繊維として炭素繊維を用
いた場合の繊維体積率(Vf )は、下記の範囲が望ま
しいく第1図参照。ただし、第1図は炭素繊維のtll
鉢体積率、AfJ2o3繊維および炭素illで強化し
たアルミニウム合金(JIS ADC12材)の引張り
強度に与える影響を示すグラフである)。
維を用い、自己潤滑性を有する繊維として炭素繊維を用
いた場合の繊維体積率(Vf )は、下記の範囲が望ま
しいく第1図参照。ただし、第1図は炭素繊維のtll
鉢体積率、AfJ2o3繊維および炭素illで強化し
たアルミニウム合金(JIS ADC12材)の引張り
強度に与える影響を示すグラフである)。
ただし、アルミナ系繊維として一般的に使用されるAN
20s S尤02m雑のSλ02含有率は、25重口
%以下にするのが好ましく、2〜5重6%にするのがさ
らに好ましい。
20s S尤02m雑のSλ02含有率は、25重口
%以下にするのが好ましく、2〜5重6%にするのがさ
らに好ましい。
また、A、G 20s SL02m11t中に−含ま
tLる非[を化粒子(ショット)については、150μ
m以上の粒子径のものを4重量%以下にすべきである。
tLる非[を化粒子(ショット)については、150μ
m以上の粒子径のものを4重量%以下にすべきである。
なお、mtitt強化された軽合金製部材の例としては
、内燃纏関のアルミニウム合金製シリンダーブロック(
シリンダー内壁部を複合強化したもの)、ピストン、連
接棒、ロッカアーム等を挙げることができる。
、内燃纏関のアルミニウム合金製シリンダーブロック(
シリンダー内壁部を複合強化したもの)、ピストン、連
接棒、ロッカアーム等を挙げることができる。
筑JLJ
■AfJ203fi帷(α−AfJ20s =33%)
。
。
および平均アスペクト比、ヤング率(E)の相違する複
数種の炭素繊維を用意した。
数種の炭素繊維を用意した。
■Aj! 203繊維体積率(Vf)=12%、炭素繊
維の11i1E体積率(V+)=9%になる様に、前記
具なる炭素vA維毎に繊維予備成形体(プリフォーム)
を成形した。
維の11i1E体積率(V+)=9%になる様に、前記
具なる炭素vA維毎に繊維予備成形体(プリフォーム)
を成形した。
■合繊維予備成形体を用い、加圧鋳造法によりアルミニ
ウム合金(JIS ADC12材)を複合強化して成る
複数の複合材を作成した。鋳造条件は下記の通りである
。
ウム合金(JIS ADC12材)を複合強化して成る
複数の複合材を作成した。鋳造条件は下記の通りである
。
■得られた複合材から試験片を切り出し、引張り試験を
行なって、炭素繊維の平均アスペクト比。
行なって、炭素繊維の平均アスペクト比。
およびヤング率(E)が引張り強度に及ぼす影響を調べ
た。その結果を、第2図、第3図にグラフとして示す。
た。その結果を、第2図、第3図にグラフとして示す。
■また、前項■によって(qられた複合材から試験片を
切出し、回転板に対して試験片を押付ける1ツブオンデ
ィスク式摩紅試験を行い、平均アスペクト比が複合材の
摩耗場に与える影響を調べた。
切出し、回転板に対して試験片を押付ける1ツブオンデ
ィスク式摩紅試験を行い、平均アスペクト比が複合材の
摩耗場に与える影響を調べた。
その結果を第4図に示す(ただし、炭素IIの平均径は
7μmであった)。
7μmであった)。
試験条件は下記の通りである。
〈試験結果の評価〉
第2図から、炭素llffの平均アスペクト比は、小さ
過ぎても、大き過ぎても複合材の引張り強度が低下し、
平均アスペクト比−10〜100の範囲が適当であるこ
とが判る。
過ぎても、大き過ぎても複合材の引張り強度が低下し、
平均アスペクト比−10〜100の範囲が適当であるこ
とが判る。
第3図から、ヤング率(E)が大きい黒鉛化が進んだ炭
素繊維を用いると、かえって複合材の引張り強度が低下
し、ヤング率(E)=20〜30トン/ rtvtr
2の範囲が適当であることが判る。
素繊維を用いると、かえって複合材の引張り強度が低下
し、ヤング率(E)=20〜30トン/ rtvtr
2の範囲が適当であることが判る。
第4図から、炭素繊維の平均アスペクト比が増大すると
複合材の摩耗2が低下する傾向のあることが判る。
複合材の摩耗2が低下する傾向のあることが判る。
ル■皇1浬
以上の説明から明らかな様に、少なくとも、セラミック
繊維および自己潤滑性を有する繊維で強化された軽合金
製部材であって、セラミック繊維の平均長さに対して、
自己潤滑性を右するIIMの平均長さの比が05〜1.
5であり、自己潤滑性を有する![の平均アスペクト比
が10〜100である軽合金製部材が提案された。
繊維および自己潤滑性を有する繊維で強化された軽合金
製部材であって、セラミック繊維の平均長さに対して、
自己潤滑性を右するIIMの平均長さの比が05〜1.
5であり、自己潤滑性を有する![の平均アスペクト比
が10〜100である軽合金製部材が提案された。
この軽合金製部材は、自己潤滑性を有する!!雑で強化
されているが故に無潤滑状態においても耐焼付き性良好
であり、しかも構造用部材としての十分な強度を有して
いる。
されているが故に無潤滑状態においても耐焼付き性良好
であり、しかも構造用部材としての十分な強度を有して
いる。
第1図は炭素繊維の繊維体積率が、A120s繊維およ
び炭素uuiで強化したアルミニウム合金。 (JIS ADC12材)の引張り強度に与える影響を
示すグラフ、第2図は炭素amの平均アスペクト比がへ
120s繊維および炭素Il維で強化されたアルミニウ
ム合金(JIS ADC12材)の引張り強度に与える
影響を示すグラフ、第3図は炭素繊維のヤング率がAJ
z Os楳雑および炭素mMで強化されたアルミニウ
ム合金(JIS ADC12材)の引張り強度に与える
彩管を示すグラフ、第4図は炭素繊維の平均アスペクト
比がA、0203繊維および炭素m帷で強化されたアル
ミニウム合金(JIS ADC12材)の摺動摩耗特性
に与える影響を示すグラフである。
び炭素uuiで強化したアルミニウム合金。 (JIS ADC12材)の引張り強度に与える影響を
示すグラフ、第2図は炭素amの平均アスペクト比がへ
120s繊維および炭素Il維で強化されたアルミニウ
ム合金(JIS ADC12材)の引張り強度に与える
影響を示すグラフ、第3図は炭素繊維のヤング率がAJ
z Os楳雑および炭素mMで強化されたアルミニウ
ム合金(JIS ADC12材)の引張り強度に与える
彩管を示すグラフ、第4図は炭素繊維の平均アスペクト
比がA、0203繊維および炭素m帷で強化されたアル
ミニウム合金(JIS ADC12材)の摺動摩耗特性
に与える影響を示すグラフである。
Claims (3)
- (1)少なくともセラミック繊維および自己潤滑性を有
する繊維で複合強化された軽合金製部材において、 前記セラミック繊維の平均長さに対して、前記自己潤滑
性を有する繊維の平均長さの比が0.5〜1.5であり
、自己潤滑性を有する繊維の平均アスペクト比が10〜
100であることを特徴とする繊維強化された軽合金製
部材。 - (2)前記自己潤滑性を有する繊維が炭素繊維であり、
そのヤング率が20〜30トン/mm^2であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の繊維強化され
た軽合金製部材。 - (3)前記セラミック繊維がアルミナ系繊維であつて、
その繊維体積率(Vf)が8〜20%であり、かつ前記
自己潤滑性を有する繊維が炭素繊維であって、その繊維
体積率(Vf)が0.3〜15%であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の繊維強化された軽合金
製部材。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3151087A JPS63199837A (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | 繊維強化された軽合金製部材 |
FR878710905A FR2602272B1 (fr) | 1986-07-31 | 1987-07-31 | Moteur a combustion interne comprenant un bloc-cylindres a zone renforcee par des fibres, et des pistons a segments coulissants dans les alesages des cylindres |
GB8718149A GB2193786B (en) | 1986-07-31 | 1987-07-31 | Internal combustion engine |
DE3725495A DE3725495A1 (de) | 1986-07-31 | 1987-07-31 | Brennkraftmaschine |
CA000543531A CA1328385C (en) | 1986-07-31 | 1987-07-31 | Internal combustion engine |
US07/080,495 US4817578A (en) | 1986-07-31 | 1987-07-31 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3151087A JPS63199837A (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | 繊維強化された軽合金製部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63199837A true JPS63199837A (ja) | 1988-08-18 |
JPH0533295B2 JPH0533295B2 (ja) | 1993-05-19 |
Family
ID=12333210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3151087A Granted JPS63199837A (ja) | 1986-07-31 | 1987-02-16 | 繊維強化された軽合金製部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63199837A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63243237A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | グラフアイト質カ−ボンフアイバ−を含んだfrm耐摩耗部品 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5035435A (ja) * | 1973-07-28 | 1975-04-04 | ||
JPS579851A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Wear-resistant aluminum composite material |
JPS596180A (ja) * | 1982-07-02 | 1984-01-13 | Mitsubishi Motors Corp | シ−トの係止装置 |
JPS60141847A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-26 | Nippon Denso Co Ltd | 繊維強化金属複合材料 |
JPS60208449A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-21 | Nissan Motor Co Ltd | 複合金属 |
-
1987
- 1987-02-16 JP JP3151087A patent/JPS63199837A/ja active Granted
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JPS63243237A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | グラフアイト質カ−ボンフアイバ−を含んだfrm耐摩耗部品 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0533295B2 (ja) | 1993-05-19 |
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