JPH0122331B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0122331B2 JPH0122331B2 JP56190833A JP19083381A JPH0122331B2 JP H0122331 B2 JPH0122331 B2 JP H0122331B2 JP 56190833 A JP56190833 A JP 56190833A JP 19083381 A JP19083381 A JP 19083381A JP H0122331 B2 JPH0122331 B2 JP H0122331B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fibers
- fiber
- metal
- inorganic
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
本発明は無機繊維強化金属複合材料に関するも
のである。 近時軽量で、耐熱性にすぐれ、かつ圧縮強度、
引張強度などの機械強度が大きい材料がタービン
ブレード航空機部材などの材料として要望される
ようになつた。 この種の材料としてチタン又はニツケルなどの
金属を炭素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維又は
シリコンカーバイド繊維などの無機繊維で強化し
た無機繊維強化複合材料が提案されている。 従来、この無機繊維強化複合材料はチタン、ニ
ツケルなどの金属粉を無機繊維とともに成形型内
に配列して加熱することにより得られていた。し
かしこの方法で得た無機繊維強化金属複合材料は
例えば無機繊維にシリコンカーバイドを用い、金
属にニツケルを用いた場合には焼結工程において
のニツケルがニツケルカーバイド及びニツケルけ
い素に転化するので、得られる製品の強度が低下
し脆くなる欠点を有している。また、無機繊維に
炭素繊維を、金属にチタンを用いた場合には、得
られる製品はチタンが炭化されるので、上述の複
合材料と同じように強度が弱く脆い欠点がある。 また、ボロン繊維、アルミナ繊維の複合も繊維
と金属界面でやはり反応が起こり十分な複合がな
されない。 本発明者らはこのような欠点を排除した無機繊
維強化金属複合材料を製造する方法を提供するよ
う研究した結果、ボロン繊維、アルミナ繊維、又
はシリコンカーバイド繊維から選ばれた無機繊維
とチタン、ニツケル及びこれらを主体とする合金
との間に限定された厚みのアルミニウム層を介在
させて複合させれば、複合すべき金属は無機繊維
と反応する時間が激減されて複合金属の炭化物又
はけい素化物等が生成せず得られる無機繊維金属
複合材は高度に強化されるとの知見を得て、本発
明を完成するにいたつた。 本発明の要旨はボロン繊維、アルミナ繊維、又
はシリコンカーバイド繊維から選ばれた無機繊維
の表面に0.5〜10μ厚みのアルミニウムの皮膜を形
成し、その無機繊維と粉末又は箔状のチタン、ニ
ツケル及びこれらを主体とする合金とを成形型内
に配列し、ついで加圧下で加熱成形して無機繊維
強化金属複合材料を製造するものである。繊維の
径が５〜140μ程度のアルミナ繊維、シリコンカ
ーバイド繊維が好適に使用される。 複合する金属にはチタン、ニツケル、及びこれ
らを主体とした合金が有効である。 アルミニウムを無機繊維に皮膜を形成するには
イオンプレーテイング法（蒸着法）、含浸法又は
浸漬法によつて得られる。 含浸法はアルミニウムの溶湯の中に無機繊維を
浸し、加圧する方法でありこの場合溶湯の温度は
700〜750℃、圧力は50〜100Kg/cm2が目安となる。
溶湯中減圧下で無機繊維表面に低溶融点金属の薄
膜が形成する場合には溶湯の温度は700〜750℃で
1torr以下で行なう。 アルミニウム皮膜の厚みは0.5〜10μであること
が好ましい。この範囲の皮膜を形成させる程度で
はアルミニウムと繊維とはカーバイドを形成しな
い。厚みは溶湯の温度又は蒸着法の場合には蒸着
量によつて調整される。厚みが0.5μ以下であると
金属と無機繊維とが反応し合うので好ましくな
く、厚みが10μ以上であると低溶融点金属が多く
なり、複合する金属の接着効果が薄れるので好ま
しくない。 複合する金属は箔状（厚み50〜100μ）あるい
は粉末状（粒径40μ以下）のものを使用し、その
成形条件は加熱温度は800〜1000℃、圧力は100〜
1000Kg/cm2、時間は0.5〜６時間であることが好ま
しい。 本発明によれば、繊維と複合する金属との両者
が反応してその金属のカーバイド又はけい素化物
等を生成することなく、また、繊維表面のアルミ
ニウム皮膜と複合する金属とが複合時金属間化合
物（TixAl（１―ｘ）、NiyAl（１―ｙ）など）を
形成するので繊維／金属間は強固な結合となる。 得られる無機繊維強化金属複合材料は機械強度
が大となる。 つぎに本発明の実施態様を実施例について説明
するが本発明はこれらによつて限定されるもので
はない。 実施例 １ 単繊維径10μのシリコンカーバイド繊維（商品
名：ニカロン、日本カーボン(株)製）の束（単繊
維500本の束）をオートクレーブ中にて720℃に溶
融したアルミニウムに浸漬し、70Kg/cm2の圧力を
加えて平均厚み8μのアルミニウム皮膜を単繊維
表面に形成したシリコンカーバイド繊維束を得
た。 これをチタン箔（厚み50μ）上に繊維体積率約
30％になるように引きそろえてならべさらにそれ
を10層積層して成形型中に充填し、850℃、800
Kg／cm2、１時間成形した。 得られた複合材の特性を第１表に示す。 実施例 ２ 実施例１で使用したと同一のアルミニウム皮膜
を形成したシリコンカーバイド繊維束をニツケル
箔（厚み50μ）上に繊維体積率約30％になるよう
に引きそろえてならべさらにそれを10層積層して
成形型中に充填し850℃、800Kg/cm2、１時間成形
した。 得られた複合材の特性を第１表に示す。 比較例 １〜２ 実施例１に用いたシリコンカーバイド繊維束の
何らアルミニウム皮膜を形成させないもの、およ
び実施例１に用いたオートクレーブ中で平均厚み
12μのアルミニウム皮膜を形成させたもの各々を
チタン箔（厚み50μ）上に繊維体積率約30％にな
るように引きそろえてならべ実施例１の方法によ
り積層、成形したその結果を第１表に示す。 比較例 ３〜４ 比較例１〜２と使用したと同一のシリコンカー
バイド繊維束をニツケル箔（厚み50μ）上に繊維
体積率約30％になるよう引きそろえてならべ実施
例２と同一方法にて積層、成形したその結果を第
１表に示す。
のである。 近時軽量で、耐熱性にすぐれ、かつ圧縮強度、
引張強度などの機械強度が大きい材料がタービン
ブレード航空機部材などの材料として要望される
ようになつた。 この種の材料としてチタン又はニツケルなどの
金属を炭素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維又は
シリコンカーバイド繊維などの無機繊維で強化し
た無機繊維強化複合材料が提案されている。 従来、この無機繊維強化複合材料はチタン、ニ
ツケルなどの金属粉を無機繊維とともに成形型内
に配列して加熱することにより得られていた。し
かしこの方法で得た無機繊維強化金属複合材料は
例えば無機繊維にシリコンカーバイドを用い、金
属にニツケルを用いた場合には焼結工程において
のニツケルがニツケルカーバイド及びニツケルけ
い素に転化するので、得られる製品の強度が低下
し脆くなる欠点を有している。また、無機繊維に
炭素繊維を、金属にチタンを用いた場合には、得
られる製品はチタンが炭化されるので、上述の複
合材料と同じように強度が弱く脆い欠点がある。 また、ボロン繊維、アルミナ繊維の複合も繊維
と金属界面でやはり反応が起こり十分な複合がな
されない。 本発明者らはこのような欠点を排除した無機繊
維強化金属複合材料を製造する方法を提供するよ
う研究した結果、ボロン繊維、アルミナ繊維、又
はシリコンカーバイド繊維から選ばれた無機繊維
とチタン、ニツケル及びこれらを主体とする合金
との間に限定された厚みのアルミニウム層を介在
させて複合させれば、複合すべき金属は無機繊維
と反応する時間が激減されて複合金属の炭化物又
はけい素化物等が生成せず得られる無機繊維金属
複合材は高度に強化されるとの知見を得て、本発
明を完成するにいたつた。 本発明の要旨はボロン繊維、アルミナ繊維、又
はシリコンカーバイド繊維から選ばれた無機繊維
の表面に0.5〜10μ厚みのアルミニウムの皮膜を形
成し、その無機繊維と粉末又は箔状のチタン、ニ
ツケル及びこれらを主体とする合金とを成形型内
に配列し、ついで加圧下で加熱成形して無機繊維
強化金属複合材料を製造するものである。繊維の
径が５〜140μ程度のアルミナ繊維、シリコンカ
ーバイド繊維が好適に使用される。 複合する金属にはチタン、ニツケル、及びこれ
らを主体とした合金が有効である。 アルミニウムを無機繊維に皮膜を形成するには
イオンプレーテイング法（蒸着法）、含浸法又は
浸漬法によつて得られる。 含浸法はアルミニウムの溶湯の中に無機繊維を
浸し、加圧する方法でありこの場合溶湯の温度は
700〜750℃、圧力は50〜100Kg/cm2が目安となる。
溶湯中減圧下で無機繊維表面に低溶融点金属の薄
膜が形成する場合には溶湯の温度は700〜750℃で
1torr以下で行なう。 アルミニウム皮膜の厚みは0.5〜10μであること
が好ましい。この範囲の皮膜を形成させる程度で
はアルミニウムと繊維とはカーバイドを形成しな
い。厚みは溶湯の温度又は蒸着法の場合には蒸着
量によつて調整される。厚みが0.5μ以下であると
金属と無機繊維とが反応し合うので好ましくな
く、厚みが10μ以上であると低溶融点金属が多く
なり、複合する金属の接着効果が薄れるので好ま
しくない。 複合する金属は箔状（厚み50〜100μ）あるい
は粉末状（粒径40μ以下）のものを使用し、その
成形条件は加熱温度は800〜1000℃、圧力は100〜
1000Kg/cm2、時間は0.5〜６時間であることが好ま
しい。 本発明によれば、繊維と複合する金属との両者
が反応してその金属のカーバイド又はけい素化物
等を生成することなく、また、繊維表面のアルミ
ニウム皮膜と複合する金属とが複合時金属間化合
物（TixAl（１―ｘ）、NiyAl（１―ｙ）など）を
形成するので繊維／金属間は強固な結合となる。 得られる無機繊維強化金属複合材料は機械強度
が大となる。 つぎに本発明の実施態様を実施例について説明
するが本発明はこれらによつて限定されるもので
はない。 実施例 １ 単繊維径10μのシリコンカーバイド繊維（商品
名：ニカロン、日本カーボン(株)製）の束（単繊
維500本の束）をオートクレーブ中にて720℃に溶
融したアルミニウムに浸漬し、70Kg/cm2の圧力を
加えて平均厚み8μのアルミニウム皮膜を単繊維
表面に形成したシリコンカーバイド繊維束を得
た。 これをチタン箔（厚み50μ）上に繊維体積率約
30％になるように引きそろえてならべさらにそれ
を10層積層して成形型中に充填し、850℃、800
Kg／cm2、１時間成形した。 得られた複合材の特性を第１表に示す。 実施例 ２ 実施例１で使用したと同一のアルミニウム皮膜
を形成したシリコンカーバイド繊維束をニツケル
箔（厚み50μ）上に繊維体積率約30％になるよう
に引きそろえてならべさらにそれを10層積層して
成形型中に充填し850℃、800Kg/cm2、１時間成形
した。 得られた複合材の特性を第１表に示す。 比較例 １〜２ 実施例１に用いたシリコンカーバイド繊維束の
何らアルミニウム皮膜を形成させないもの、およ
び実施例１に用いたオートクレーブ中で平均厚み
12μのアルミニウム皮膜を形成させたもの各々を
チタン箔（厚み50μ）上に繊維体積率約30％にな
るように引きそろえてならべ実施例１の方法によ
り積層、成形したその結果を第１表に示す。 比較例 ３〜４ 比較例１〜２と使用したと同一のシリコンカー
バイド繊維束をニツケル箔（厚み50μ）上に繊維
体積率約30％になるよう引きそろえてならべ実施
例２と同一方法にて積層、成形したその結果を第
１表に示す。
【表】
【表】
実施例 ３〜６
第２表に示すそれぞれの繊維に第２表に示す条
件で数々の厚みのアルミニウム皮膜を行つた。 これらの繊維をTi粉末（40μ以下）、Ni粉末
（40μ以下）とそれぞれ積層して第２表に示す特
性の複合材を得た。
件で数々の厚みのアルミニウム皮膜を行つた。 これらの繊維をTi粉末（40μ以下）、Ni粉末
（40μ以下）とそれぞれ積層して第２表に示す特
性の複合材を得た。
【表】
実施例 ７〜８
実施例１で使用したと同一のアルミニウム皮膜
を形成したシリコンカーバイド繊維束をTi―6Al
―4Vチタン合金箔（厚み100μ）およびNi―Cr合
金（Inconel×―550）箔（厚み100μ）上に繊維体
積率約35％になるよう各々引きそろえてならべこ
れを各々10層積層して850℃、1000Kg/cm2、１時間
成形して、チタン合金複合材およびニツケル合金
複合材を得た。 その引張り張度はチタン合金複合材150Kg/mm2、
ニツケル合金複合材155Kg/mm2であつた。
を形成したシリコンカーバイド繊維束をTi―6Al
―4Vチタン合金箔（厚み100μ）およびNi―Cr合
金（Inconel×―550）箔（厚み100μ）上に繊維体
積率約35％になるよう各々引きそろえてならべこ
れを各々10層積層して850℃、1000Kg/cm2、１時間
成形して、チタン合金複合材およびニツケル合金
複合材を得た。 その引張り張度はチタン合金複合材150Kg/mm2、
ニツケル合金複合材155Kg/mm2であつた。
Claims (1)
- １ 表面に厚み0.5〜10μのアルミニウムの被膜を
形成した、ボロン繊維、アルミナ繊維、又はシリ
コンカーバイド繊維から選ばれた無機繊維と厚み
50〜100μの箔状又は粒径40μ以下の粉末状のチタ
ン、ニツケル及びこれらを主体とした合金とを成
形型内に配列し、ついで加圧下で加熱成形するこ
とを特徴とする無機繊維強化金属複合材料の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19083381A JPS5893834A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 無機繊維強化金属複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19083381A JPS5893834A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 無機繊維強化金属複合材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5893834A JPS5893834A (ja) | 1983-06-03 |
| JPH0122331B2 true JPH0122331B2 (ja) | 1989-04-26 |
Family
ID=16264517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19083381A Granted JPS5893834A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 無機繊維強化金属複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5893834A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02111427U (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-06 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS609568A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-18 | Toray Ind Inc | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
| JPH07818B2 (ja) * | 1985-11-20 | 1995-01-11 | 株式会社日立製作所 | 金属マトリツクス−繊維複合材の製造方法 |
| US5660923A (en) * | 1994-10-31 | 1997-08-26 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Method for the preparation of metal matrix fiber composites |
| US6086688A (en) * | 1997-07-28 | 2000-07-11 | Alcan International Ltd. | Cast metal-matrix composite material and its use |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5334083A (en) * | 1976-09-10 | 1978-03-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Time-multi multiplex transmission system |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP19083381A patent/JPS5893834A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02111427U (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5893834A (ja) | 1983-06-03 |
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