JPS63313650A - 繊維強化複合金属の製造方法とその製造装置 - Google Patents
繊維強化複合金属の製造方法とその製造装置Info
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- JPS63313650A JPS63313650A JP14675187A JP14675187A JPS63313650A JP S63313650 A JPS63313650 A JP S63313650A JP 14675187 A JP14675187 A JP 14675187A JP 14675187 A JP14675187 A JP 14675187A JP S63313650 A JPS63313650 A JP S63313650A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は溶湯鍛造法を利用した繊維強化複合金属の製造
方法およびその製造装置に関する。
方法およびその製造装置に関する。
繊維強化複合金属(以下FRMと略記〕は、強度、弾性
、耐摩耗性に優れ航空機や自動車の構造部品などに実用
化されつつある。
、耐摩耗性に優れ航空機や自動車の構造部品などに実用
化されつつある。
FRMの製造方法には、溶湯鍛造法と粉末冶金法があり
、前者は製造コストが安く、後者は強化繊維の分散性に
優れるというそれぞれに長所を備えている。
、前者は製造コストが安く、後者は強化繊維の分散性に
優れるというそれぞれに長所を備えている。
FRMの強化特性は、複合界面の接着性の良否に大きく
支配されるもので、特に溶湯鍛造法においては、この界
面接着性を向上させるために強化繊維の表面に予め金属
の蒸着膜を被覆形成してマトリックス金属との濡れ性を
高める方法がとられる場合がある。
支配されるもので、特に溶湯鍛造法においては、この界
面接着性を向上させるために強化繊維の表面に予め金属
の蒸着膜を被覆形成してマトリックス金属との濡れ性を
高める方法がとられる場合がある。
溶湯鍛造法は、このようにして予備成形された強化繊維
の集合体即ちプリフォームにマトリックスとなる金属の
溶湯を圧力を付与して含浸させてFRMとする製造方法
である。
の集合体即ちプリフォームにマトリックスとなる金属の
溶湯を圧力を付与して含浸させてFRMとする製造方法
である。
この溶湯鍛造法によれば、プリフォームが高密度のもの
または大型のものであっても強化繊維の表面張力に打克
ってプリフォームの内部にまで溶湯を十分に浸透させる
ことができ、更に溶湯鍛造性本来の作用により収縮巣や
ガスなどの欠陥のない、結晶粒が微細な、マトリックス
が得られるなどの利点がある。
または大型のものであっても強化繊維の表面張力に打克
ってプリフォームの内部にまで溶湯を十分に浸透させる
ことができ、更に溶湯鍛造性本来の作用により収縮巣や
ガスなどの欠陥のない、結晶粒が微細な、マトリックス
が得られるなどの利点がある。
上記のように溶湯鍛造法はFRMを製造するのに適した
方法であるが、従来この方法でFRMを製造する場合、
マトリックス金属の溶解からこの溶湯をプリフォームに
含浸させるまでの工程が大気中で行われていたため次の
ような問題があった。
方法であるが、従来この方法でFRMを製造する場合、
マトリックス金属の溶解からこの溶湯をプリフォームに
含浸させるまでの工程が大気中で行われていたため次の
ような問題があった。
a マトリックス金属の溶解中に溶湯表面に生成する酸
化膜、または酸化防止のために溶湯表面に散布するフラ
ックスが、加圧凝固の際巻き込まれてFRMに欠陥が生
じる。
化膜、または酸化防止のために溶湯表面に散布するフラ
ックスが、加圧凝固の際巻き込まれてFRMに欠陥が生
じる。
b マトリックス金属が合金の場合は溶解中に合金元素
が酸化して所定の組成が得られない。
が酸化して所定の組成が得られない。
Cマトリックス金属の溶湯を十分含浸させるためプリフ
ォームを余熱すると、特にWのような易酸化性の繊維や
金属を蒸着したものは、表面が酸化してマトリックス金
属との濡れ性が低下する。
ォームを余熱すると、特にWのような易酸化性の繊維や
金属を蒸着したものは、表面が酸化してマトリックス金
属との濡れ性が低下する。
d 上記の理由により、プリフォームを中分子熱できな
いので、注入された溶湯が凝固し易く、このため急、速
に加圧するので強化繊維が破断する。
いので、注入された溶湯が凝固し易く、このため急、速
に加圧するので強化繊維が破断する。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明はか
かる状況に鑑み、強化繊維とマトリックス金属の濡れ性
に優れたFRMの製造方法およびその製造装置の提供を
目的になされたもので、特に強化繊維密度の高い大型の
FRMの製造に適したものである。
かる状況に鑑み、強化繊維とマトリックス金属の濡れ性
に優れたFRMの製造方法およびその製造装置の提供を
目的になされたもので、特に強化繊維密度の高い大型の
FRMの製造に適したものである。
即ち本発明は、容器内にプリフォームを配置し、この容
器を真空に脱気してのち所定温度に加熱して容器内に配
置されたプリフォームを高温に保持し、次いでこのプリ
フォームが配置された容器内に真空中で溶解したマトリ
ックス金属の溶湯(以下溶湯と略記)を注入し、次いで
この溶湯に圧力を付加してプリフォームに上記溶湯を含
浸させてのち、凝固させることを特徴とするものである
。
器を真空に脱気してのち所定温度に加熱して容器内に配
置されたプリフォームを高温に保持し、次いでこのプリ
フォームが配置された容器内に真空中で溶解したマトリ
ックス金属の溶湯(以下溶湯と略記)を注入し、次いで
この溶湯に圧力を付加してプリフォームに上記溶湯を含
浸させてのち、凝固させることを特徴とするものである
。
上記においてマトリックス金属の溶解、プリフォームの
加熱およびプリフォームの溶湯の加圧含浸が真空中で行
われるので、溶湯面の酸化膜の形成、合金元素の酸化ロ
ス、プリフォームの表面酸化などが防止される。またプ
リフォームおよびこのプリフォームが配置された容器が
所定温度に加熱されるので、これに注入された溶湯の温
度降下はゆるやかで、加圧時間が十分にとれ、真空に脱
気されていることもあって、溶湯はプリフォームの内部
にまで含浸される。
加熱およびプリフォームの溶湯の加圧含浸が真空中で行
われるので、溶湯面の酸化膜の形成、合金元素の酸化ロ
ス、プリフォームの表面酸化などが防止される。またプ
リフォームおよびこのプリフォームが配置された容器が
所定温度に加熱されるので、これに注入された溶湯の温
度降下はゆるやかで、加圧時間が十分にとれ、真空に脱
気されていることもあって、溶湯はプリフォームの内部
にまで含浸される。
凝固後直ちに容器内へ不活性ガスを流入すると、凝固し
たFRMは酸化することなく速やかに冷却される。
たFRMは酸化することなく速やかに冷却される。
次に本発明の方法を実施する製造装置について説明する
。
。
第1図は本発明の製造装置の一実施例を示す要部説明図
である。同図において1は溶湯鍛造装置、2は真空溶解
炉である。
である。同図において1は溶湯鍛造装置、2は真空溶解
炉である。
溶湯鍛造装置lの斜め上に真空溶解炉2が設置され、こ
の真空溶解炉2の外周にヒーター8が設けられ内部にる
つぼ3が配置されている。このるつぼ3の上部に脱気パ
イプが設けられ底部には出湯孔4が設けられ、この出湯
孔4はストッパー5により栓がなされている。
の真空溶解炉2の外周にヒーター8が設けられ内部にる
つぼ3が配置されている。このるつぼ3の上部に脱気パ
イプが設けられ底部には出湯孔4が設けられ、この出湯
孔4はストッパー5により栓がなされている。
この出湯孔4部分のるつぼ3の底に筒状の41i!!!
6が設けられ、その先端は溶湯鍛造装置内に貫通されて
おり、この樋6とるつぼ3の底部および溶湯鍛造装置1
とは気密状態に接合されている。この樋6は、るつぼ3
から溶湯14が出湯される際、通常加熱保温して用いら
れる。
6が設けられ、その先端は溶湯鍛造装置内に貫通されて
おり、この樋6とるつぼ3の底部および溶湯鍛造装置1
とは気密状態に接合されている。この樋6は、るつぼ3
から溶湯14が出湯される際、通常加熱保温して用いら
れる。
溶湯鍛造装置1の内部にはコンテナ7が配置されており
、このコンテナ7の外周にはヒーター18が設けられて
いる。上記コンテナ7の内壁には下方に広がるテーパー
がついていて、これに割型のスリーブ9が嵌入されてお
り、このスリーブ9の上端の縁部に前記の樋6の先端が
配置されている。
、このコンテナ7の外周にはヒーター18が設けられて
いる。上記コンテナ7の内壁には下方に広がるテーパー
がついていて、これに割型のスリーブ9が嵌入されてお
り、このスリーブ9の上端の縁部に前記の樋6の先端が
配置されている。
コンテナ7の下方には下パンチ10が設置され、この下
パンチ10の上にスリーブ9が載置され、コンテナ7の
上方には上パンチ11が上下動可能な状態で配置されて
いる。このスリーブ9内の下パンチ10の上にプリフォ
ームをセットしこれに溶湯を注入したのち、上パンチ1
1を下降させスリーブ9内において上下パンチ間で加圧
する。
パンチ10の上にスリーブ9が載置され、コンテナ7の
上方には上パンチ11が上下動可能な状態で配置されて
いる。このスリーブ9内の下パンチ10の上にプリフォ
ームをセットしこれに溶湯を注入したのち、上パンチ1
1を下降させスリーブ9内において上下パンチ間で加圧
する。
コンテナ上部の中空部には、脱気パイプおよびガスパイ
プがとりつけられており、それぞれ真空ポンプまたは不
活性ガスボンベに接続されている。
プがとりつけられており、それぞれ真空ポンプまたは不
活性ガスボンベに接続されている。
コンテナ7の内壁に下方に広がるテーパーをつけ、また
スリーブ9を割型にしたのは、それぞれコンテナ7から
スリーブ9を、またスリーブ9からFRMの凝固体をと
り出し易くするためである。
スリーブ9を割型にしたのは、それぞれコンテナ7から
スリーブ9を、またスリーブ9からFRMの凝固体をと
り出し易くするためである。
以下に本発明を実施側番こより具体的に説明する。
第1図に示した製造装置を用いて以下に述べる方法によ
り、SiCウィスカーのプリフォーム内にJIS 40
32 (Aj!−3i−Cu−Mg−N i系)の溶湯
を含浸させて20容量%SiCウィスカーのFRMを製
造した。
り、SiCウィスカーのプリフォーム内にJIS 40
32 (Aj!−3i−Cu−Mg−N i系)の溶湯
を含浸させて20容量%SiCウィスカーのFRMを製
造した。
第1図においてコンテナ7の寸法は上端内径80請、下
端内径90m、高さ200m5であり、このコンテナ7
内に内径70腫の分割型のスリーブ9を嵌入した。
端内径90m、高さ200m5であり、このコンテナ7
内に内径70腫の分割型のスリーブ9を嵌入した。
上バンチ11は上昇させておき、このコンテナ7の下端
に高さ70鵬の下パンチ10を嵌合し、この下パンチ1
0の上に直径60m高さ80■のSiCウィスカーのプ
リフォームをセットした。
に高さ70鵬の下パンチ10を嵌合し、この下パンチ1
0の上に直径60m高さ80■のSiCウィスカーのプ
リフォームをセットした。
次いで樋6の先端をスリーブ9の上端縁部に載置し、樋
6と真空溶解炉2底部および溶湯鍛造装置1との接合部
分を十分シールしたのち、溶湯鍛造装置1の内部を脱気
パイプのバルブ22をあけて真空ポンプにより10−”
Torrに真空脱気した。
6と真空溶解炉2底部および溶湯鍛造装置1との接合部
分を十分シールしたのち、溶湯鍛造装置1の内部を脱気
パイプのバルブ22をあけて真空ポンプにより10−”
Torrに真空脱気した。
コンテナ7内周に配置したヒーター18によりスリーブ
9の温度を650°Cに保持し、一方真空溶解炉2内の
るつぼ3の中にJIS 4032合金塊を入れ、脱気パ
イプのバルブ12をあけてるつぼ3内を真空にしてのち
、ヒーター8により加熱して上記合金塊を溶解し、溶湯
14を750°Cに加熱保持した。
9の温度を650°Cに保持し、一方真空溶解炉2内の
るつぼ3の中にJIS 4032合金塊を入れ、脱気パ
イプのバルブ12をあけてるつぼ3内を真空にしてのち
、ヒーター8により加熱して上記合金塊を溶解し、溶湯
14を750°Cに加熱保持した。
この状態で真空溶解炉2のストッパー5を引き上げ出湯
孔4から上記合金の溶湯14を加熱保温された樋6を通
してプリフォームが配置しであるスリーブ9内に注入し
てのち、直ちに上バンチ11を下降させて加圧を開始し
た。徐々に加圧し1トン/cdの圧力で5分間保持した
。上パンチ11の変位がゼロになった時点で上パンチ1
1を上昇させ、真空吸引用の脱気パイプのバルブ22を
閉じ、ヒーター18ヲ切す、次にガスパイプのバルブ1
3をあけてN2ガスを流入させて冷却を早めた。コンテ
ナ7の外壁の温度が300°Cに降下したところでガス
パイプのバルブ13を閉じてN2ガスの流入を止め、下
バンチ10と一緒にスリーブ9をとり出した。コンテナ
7からのスリーブ9のとり出しは、スリーブ9に下底が
りのテーパーがついているので容易にとり出せた。また
スリーブ9からのFRMのとり出しはスリーブ9を分割
することにより容易にとり出すことができた。
孔4から上記合金の溶湯14を加熱保温された樋6を通
してプリフォームが配置しであるスリーブ9内に注入し
てのち、直ちに上バンチ11を下降させて加圧を開始し
た。徐々に加圧し1トン/cdの圧力で5分間保持した
。上パンチ11の変位がゼロになった時点で上パンチ1
1を上昇させ、真空吸引用の脱気パイプのバルブ22を
閉じ、ヒーター18ヲ切す、次にガスパイプのバルブ1
3をあけてN2ガスを流入させて冷却を早めた。コンテ
ナ7の外壁の温度が300°Cに降下したところでガス
パイプのバルブ13を閉じてN2ガスの流入を止め、下
バンチ10と一緒にスリーブ9をとり出した。コンテナ
7からのスリーブ9のとり出しは、スリーブ9に下底が
りのテーパーがついているので容易にとり出せた。また
スリーブ9からのFRMのとり出しはスリーブ9を分割
することにより容易にとり出すことができた。
得られたFRMを調べたところプリフォームの全体に亘
ってA1合金が十分に浸透しており、また強化繊維の破
断は認められなかった。マトリックスのA1合金は、結
晶粒が微細で、割れやピンホールなどの欠陥もなく、ま
たJIS 4032合金の合金元素のうち酸化しやすい
Mgを分析したところ酸化によるロスは全く認められな
かった。またスリーブ9の内壁にA2合金が焼付くこと
もなかった。
ってA1合金が十分に浸透しており、また強化繊維の破
断は認められなかった。マトリックスのA1合金は、結
晶粒が微細で、割れやピンホールなどの欠陥もなく、ま
たJIS 4032合金の合金元素のうち酸化しやすい
Mgを分析したところ酸化によるロスは全く認められな
かった。またスリーブ9の内壁にA2合金が焼付くこと
もなかった。
本発明実施例では真空溶解炉2からの溶湯14の出湯を
るつぼ3の底部の出湯孔4より行ったが、るつぼを傾動
して出湯させる構造にして行っても差支えない。
るつぼ3の底部の出湯孔4より行ったが、るつぼを傾動
して出湯させる構造にして行っても差支えない。
尚、本発明は強化繊維としてアルミナ、アルミナシリカ
など、マトリックス金属としてMg5CUなと他の組み
合わせのFRMにも通用できる。
など、マトリックス金属としてMg5CUなと他の組み
合わせのFRMにも通用できる。
以上述べたように、本発明によれば欠陥のない、強化繊
維とマトリックス金属との適合性に優れたFRMを効率
よく製造することができるので、工業上顕著な効果を奏
する。
維とマトリックス金属との適合性に優れたFRMを効率
よく製造することができるので、工業上顕著な効果を奏
する。
第1図は本発明の一実施例を示すFRMの製造装置の要
部説明図である。 1・・・溶湯鍛造装置、 2・・・真空溶解炉、 3・
・・るつぼ、 4・・・出湯孔、 5・・・ストッパ
ー、 6・・・樋、 7・・・コンテナ、 8.1
8・・・ヒーター、9・・・スリーブ、 10・・・下
パンチ、 11・・・上パンチ、12、22・・・脱気
バイブのパルプ、」3・・・ガスパイプのバルブ、 1
4・・・溶湯。 特許出願人 古河電気工業株式会社第1図
部説明図である。 1・・・溶湯鍛造装置、 2・・・真空溶解炉、 3・
・・るつぼ、 4・・・出湯孔、 5・・・ストッパ
ー、 6・・・樋、 7・・・コンテナ、 8.1
8・・・ヒーター、9・・・スリーブ、 10・・・下
パンチ、 11・・・上パンチ、12、22・・・脱気
バイブのパルプ、」3・・・ガスパイプのバルブ、 1
4・・・溶湯。 特許出願人 古河電気工業株式会社第1図
Claims (2)
- (1)容器内にプリフォームを配置し、この容器を真空
に脱気してのち所定温度に加熱して内部に配置されたプ
リフォームを高温に保持し、次いでこのプリフォームが
配置された容器内に真空中で溶解したマトリックス金属
の溶湯を注入し、次いでこの溶湯に圧力を付加してプリ
フォームに上記溶湯を含浸させてのち凝固させることを
特徴とする繊維強化複合金属の製造方法。 - (2)溶解炉と溶湯鍛造装置からなる繊維強化複合金属
の製造装置において、 イ 溶解炉が真空溶解炉であり、この溶解炉に溶湯を出
湯するための出湯孔または傾動装置が設けられているこ
と、 ロ 溶解炉が溶湯鍛造装置の斜め上方に設置され、溶解
炉の底部に溶湯を移送するための筒状の樋が溶湯鍛造装
置内に嵌通して設けられ、この樋を含む溶湯鍛造装置の
内部が真空または不活性ガス雰囲気にできる気密構造で
あること、 ハ 溶湯鍛造装置がコンテナとこのコンテナの下端に配
置された下パンチとコンテナ内を上下に移動する上パン
チの主要部からなり、上記コンテナの外周にコンテナを
加熱するヒーターが設けられ、このコンテナ内壁に下方
に広がるテーパーがついており、このコンテナに割型の
スリーブが嵌入されており、このスリーブの上端縁部に
前記樋の先端部分が載置されていることを特徴とする繊
維強化複合金属の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14675187A JPS63313650A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 繊維強化複合金属の製造方法とその製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14675187A JPS63313650A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 繊維強化複合金属の製造方法とその製造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63313650A true JPS63313650A (ja) | 1988-12-21 |
Family
ID=15414762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14675187A Pending JPS63313650A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 繊維強化複合金属の製造方法とその製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63313650A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01266958A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-24 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 繊維強化複合材料の製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4840606A (ja) * | 1971-09-30 | 1973-06-14 |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP14675187A patent/JPS63313650A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4840606A (ja) * | 1971-09-30 | 1973-06-14 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01266958A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-24 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 繊維強化複合材料の製造方法 |
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