JPH01252741A - 繊維強化複合材料 - Google Patents

繊維強化複合材料

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JPH01252741A
JPH01252741A JP63078064A JP7806488A JPH01252741A JP H01252741 A JPH01252741 A JP H01252741A JP 63078064 A JP63078064 A JP 63078064A JP 7806488 A JP7806488 A JP 7806488A JP H01252741 A JPH01252741 A JP H01252741A
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JP
Japan
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fiber
fibers
alloy
composite material
reinforced composite
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JP63078064A
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English (en)
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Tadashi Yamamoto
忠司 山本
Michiyuki Suzuki
道之 鈴木
Yoshiharu Waku
芳春 和久
Masahiro Tokuse
徳勢　允宏
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
    • C22C49/08—Iron group metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12486—Laterally noncoextensive components [e.g., embedded, etc.]

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、強化繊維と、マトリックスとしてアルミニウ
ム金属合金とを複合化させることによりなる繊維強化複
合材料（ＦＲＭ）に関するものである。
［従来の技術］ 繊維強化複合材料は強度や剛性が優れているため、近年
、各種機械部品や構造材として使用されている。そのう
ちでも、アルミニウム合金を金属繊維や無機質繊維で強
化したｔａｆａ強化複合材料は軽く、高剛性および高耐
熱性に優れている。また、かかる繊維強化複合材料の製
造方法として、従来より、拡散接合法、溶浸法、その他
複雑な形状の部品が容易に製造できる加圧鋳造法などが
知られている。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、これらの強化繊維を使って繊維強化複合材料
を製造する場合２一般に体積率が５０〜６０％になるた
め繊維相互の接触は避けられない。
このため、繊維強化複合材料が木来有している強度と同
様な強度を得ることができなくなる。また、強化繊維と
、マトリックスとしての合金母材との適合性が悪く、そ
れらの界面で反応が起こり繊維が劣化することもある。
特に前記合金母材の場合には脆弱な晶出物の生成が問題
となる。
以上のようなことが起こるため、従来、母材としては、
晶出物を出さず繊維を劣化させない純アルミニウムが適
合しているといわれていた。ところが、該純アルミニウ
ムは強度が弱く、強化用の連続繊維を用いた場合には該
繊維と直交する方向の強度が弱い、また部分的に強化さ
れた繊維強化複合材料として使う場合には、強化材の入
らない母材だけの部分は非常に強度が弱いということに
なる。
以上のような問題を解決するために、すでに、Ａ！；Ｌ
に０．５〜６６０％Ｎｉを添加したもの（特開昭６２−
１２４２４５号）や、ＡｌにＢｉ、Ｓｎ、Ｓｂを添加し
たもの（特開昭５７−１６９０３４号）などがあるが、
いずれも強度や腐食の点で十分でなかった。
［課題を解決するための手段］ そこで本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金
にニッケルを重量比で６〜１１％含んだアルミニウム合
金を母材金属とし、この母材合金と強化繊維とをマトリ
ックスとする複合材料にしたので、直径０．２ｇｍ以下
の微細な晶出物が強化ｔａ維と合金母材の界面に生じ、
したがって、純アルミニウムまたは他の合金母材をマト
リックスとする繊維強化複合材料を凌ぐ強度を保有する
ことができる。
［作用］ この方法によれば、前記マトリックスとしての母材と強
化繊維を組み合せることにより、複合材料の強度が大幅
に向上した。この原因をオージェ走査型電子顕微鏡（Ａ
ＥＳ）、走査型電子＠微ｍ　（ＳＥＭ）、電子線マイク
ロアナライザ（ＥＰＭＡ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ
）などで種々検査したところ、従来から知れらているよ
うなマトリックスとしての合金母材がＡｌ−０，５〜６
％Ｎｊで微細な針状結晶が強化繊維と合金母材の界面に
晶出するために、純アルミニウムを母材にした場合に比
べて少しは強度低下があるものの、急激な強度低下にな
らないことがわかった。
ところが、本発明では、マトリックスとしての合金母材
をＡｌ１−６〜１１％Ｎｔとすることで強化ｆｆｌ！ｉ
と合金母材の界面における晶出物はさらに微細になり、
粒状結晶が多量に晶出することが判明した。この結果、
＃！維相互の接触は大幅に回避され、かつ強化ｍ維と合
金母材の適合性が非常に良くなった。このため、ｗ１ｒ
ａ強化複合材料の強度は、純アルミニウムをマトリック
スとした場合に比べて大幅に向上した０以上のような効
果は、マトリックス母材については、純アルミニウムの
みならずアルミニウム合金においても顕著であり、マタ
、強化ＦＩＡ維ニツイテｌｆＳ　ｉ　−Ｔ　ｉｌ−Ｃ−
０Ｆａ　、　Ｓ　ｉ　Ｃｔａｌｌ！　、　Ａｌ２０３　
ｍｉｌ＆などの連続無機質ｍ維で効果は大きいものの、
短繊維またはウィスカでもその効果は大きい。
［実施例］ 実施例１ 連続５ｔ−Ｔｉ−Ｃ−０繊維を体積率で５０％の一方向
繊維となるように束ね、Ｈ／Ａｍ成形体を作成した。
該繊維成形体を、大気雰囲気に保たれた炉中にて７００
℃で３０分間予熱し、さらに３００℃に加熱した金型の
キャビティ内に設置した。またアルミニウムにニッケル
を後述するように、予め所定量に調整し、溶湯してあっ
た２元合金を金型のキャビティ内に注入した。続いて前
記金型に係合する加圧用プランジャにて１０００Ｋｇ／
ｃｍ″で前記アルミニウムとニッケルの合金の溶湯を加
圧、凝固させた。
この際、アルミニウムにニッケルを０〜１１％の間で１
％刻みで調整したものを、前記方法にて繊維強化複合材
料の試験片を順次作成した後試験加工に供し、曲げ強度
の測定を行なった。この時の曲げ荷重の方向は、第１図
に示すように該試験片の繊維配向０度方向、または第２
図に示すようなＭＩＡｍ配向９０度方向のいずれか１方
向とした。
なお、第１図、第２図において、１は連続Ｓｉ−Ｔｉ−
Ｃ−０繊維（連続無機質繊維）を、２は連続無機質繊維
成形体を、Ｐは曲げ荷重を示す。
以上の曲げ強度試験結果を第３図に示す、ここで、第３
図の横軸はニッケル含有量を、また縦軸は曲げ強度を示
す。
第３図において、ニッケル含有量が６〜１０％の場合に
、曲げ荷重が試験片の繊維配向９０度方向で曲げ強度は
上昇しピークを形成した。また曲げ荷重が試験片の繊維
配向０度方向においても、曲げ強度がニッケルの含有量
の増加とともに単調増加の傾向を有することがわかった
。
実施例２ 炭素繊維を一方向繊維に束ね、体積率で６０％となるよ
うに繊維成形体を作成した。該繊維成形体をアルゴン雰
囲気に保たれた炉中にて７００℃で２０分間予熱し、予
め３００℃に加熱した金型のキャビティ内に設置した。
続いて７２０℃に溶解したＡＭ−８％Ｎｔ合金を先の金
型のキャビティ内に注入した。さらに前記金型に係合す
る加圧用プランジャを予め３００℃に加熱しておき、該
プランジャにて１０００Ｋｇ／ｃｒｎ’に加圧、凝固し
た。
前記方法にて繊維強化複合材料の試験片を作成し試験加
工に供し、曲げ強度の測定を行なった。
この時の曲げ荷重は、第４図に示すように該試験片の繊
維配向０度方向、または第２図に示すような繊維配向９
０度方向のいずれか１方向とした。
なお、第１図、第２図において、ｌは炭素繊維（連続無
機質繊維）を、２は連続無機質繊維成形体を、Ｐは曲げ
荷重を示す。
この曲げ強度測定結果を第１表に示す。
第１表 ［発明の効果］ 前述したように１本発明はマトリックスをＡｎ−６〜１
１％Ｎｉの合金母材とすることによって、非常に微細な
粒状晶出物が強化繊維と合金母材の界面に晶出するため
、繊維相互の接触が大幅に回避された結果、強化繊維と
合金母材の適合性が非常に良くなり、純アルミニウムを
マトリックスとした場合の繊維強化複合材料に比べて強
度が大幅に向上した。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る繊維強化複合材料の試験片の曲げ
荷重が繊維配向と０度方向であることを示す断面図、第
２図は本発明に係るＦａ！ＩＩ複合材料の試験片の曲げ
荷重がｔｉ／ｉ維配向と９０度方向であることを示す断
面図、第３図はＮｉ含有率と曲げ強度との関係線図を示
す。 １・・・連続無機質繊維、 ２・・・連続無機質繊維成形体、 Ｐ・・・曲げ荷重（方向）。 特許出願人　　宇部興産株式会社 第１図 第２図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）強化繊維としてＳｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維、ＳｉＣ
    繊維、アルミナ繊維、炭素繊維などの連続無機質繊維お
    よびステンレス繊維などの金属連続繊維や、ＳｉＣ、Ｓ
    ｉ＿３Ｎ＿４のウィスカなどの短繊維等を用い、かつ、
    母材金属としてアルミニウムまたはアルミニウム合金に
    ニッケルを重量比で６〜１１％含むアルミニウム合金を
    用いることを特徴とする繊維強化複合材料。
  2. （２）強化繊維と合金母材とを複合化させるにあたり、
    加圧鋳造法を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の繊維強化複合材料。
JP63078064A 1988-04-01 1988-04-01 繊維強化複合材料 Pending JPH01252741A (ja)

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