JPH01319639A - 低熱膨張複合材料 - Google Patents
低熱膨張複合材料Info
- Publication number
- JPH01319639A JPH01319639A JP15050488A JP15050488A JPH01319639A JP H01319639 A JPH01319639 A JP H01319639A JP 15050488 A JP15050488 A JP 15050488A JP 15050488 A JP15050488 A JP 15050488A JP H01319639 A JPH01319639 A JP H01319639A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal expansion
- composite material
- carbon fiber
- coefficient
- content
- 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.)
- Pending
Links
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〕
この発明は、電子デバイスなどに用いられる低熱膨張複
合材料に関するものである。
合材料に関するものである。
連続繊維強化金属は、低い熱膨張率を持たせることがで
き、セラミック基板あるいはシリコンなどと熱膨張率を
整合させた低熱膨張複合材料として期待されている。（
この分野の技術については例えば特開昭６１−４１．７
４５号公報に記載されている。）特にカーボン繊維は、
繊維軸方向の熱膨張率が負であり、金属マトリックス中
に埋めこんで所望の低熱膨張複合材料を得ることができ
る。中でもカーボン繊維で強化したアルミニウム合金は
、低熱膨張かつ計量であることから宇宙、航空、自動車
などの輸送機器搭載用の電子デバイス用計量材料として
期待されている。第２図は、カーボン繊維をＯｏと９０
°方向の２方向へ配向し面内疑催等方としたカーボン繊
維強化アルミニウム複合材料における熱膨張率と繊維体
積含有率の関係を示した特性図である。図において縦軸
は熱膨張率（／’Ｃ）を横軸は体積含有率（％）を表わ
す。低熱膨張材料として用いる場合には、セラミック基
板あるいはシリコンなどと熱膨張率を整合させ、適当な
繊維体積含有率を第２図より選んで用いる。ここで複合
とはマトリックス（金属材料）を繊維間に媒体させ、繊
維と金属を一体にすることである。
き、セラミック基板あるいはシリコンなどと熱膨張率を
整合させた低熱膨張複合材料として期待されている。（
この分野の技術については例えば特開昭６１−４１．７
４５号公報に記載されている。）特にカーボン繊維は、
繊維軸方向の熱膨張率が負であり、金属マトリックス中
に埋めこんで所望の低熱膨張複合材料を得ることができ
る。中でもカーボン繊維で強化したアルミニウム合金は
、低熱膨張かつ計量であることから宇宙、航空、自動車
などの輸送機器搭載用の電子デバイス用計量材料として
期待されている。第２図は、カーボン繊維をＯｏと９０
°方向の２方向へ配向し面内疑催等方としたカーボン繊
維強化アルミニウム複合材料における熱膨張率と繊維体
積含有率の関係を示した特性図である。図において縦軸
は熱膨張率（／’Ｃ）を横軸は体積含有率（％）を表わ
す。低熱膨張材料として用いる場合には、セラミック基
板あるいはシリコンなどと熱膨張率を整合させ、適当な
繊維体積含有率を第２図より選んで用いる。ここで複合
とはマトリックス（金属材料）を繊維間に媒体させ、繊
維と金属を一体にすることである。
これら従来のカーボン繊維強化アルミニウムの欠点は、
カーボン繊維を製造するのに多数の工程を有し、多大の
エネルギ等を要し、カーボン繊維が効果となり、その結
果カーボン繊維を多量に含むカーボン繊維強化アルミニ
ウムもまた高価となることである。
カーボン繊維を製造するのに多数の工程を有し、多大の
エネルギ等を要し、カーボン繊維が効果となり、その結
果カーボン繊維を多量に含むカーボン繊維強化アルミニ
ウムもまた高価となることである。
ところで複合材料の熱膨張率α６は次式で表される。
Ｅ、αｆ Ｖ、→−Ｅ１ α、ＶＩＮ
αｃ”” −Ｅ、ｖｆ
＋ＥＩＩＶ１１ 式において、αは熱膨張率、Ｅは弾性率、■は体積分立
を示し、添字のｃ、ｍ、ｆはそれぞれ複合材料、マトリ
ックス、繊維であることを示している。従って高価なカ
ーボン繊維の含有量を減らずためには、低熱膨張率のマ
トリックス金属を用いることが考えられる。低熱膨張率
の金属としてはＷ、Ｍｏ、コバール、Ｔ１などが知られ
ているが、Ａ１と比べるといずれも比重が大きくて、軽
量を要求する用途には適しない。またこれらの金属では
、カーボン繊維と複合化するために必要な温度が高くて
、繊維を損傷する危険が大きい。
＋ＥＩＩＶ１１ 式において、αは熱膨張率、Ｅは弾性率、■は体積分立
を示し、添字のｃ、ｍ、ｆはそれぞれ複合材料、マトリ
ックス、繊維であることを示している。従って高価なカ
ーボン繊維の含有量を減らずためには、低熱膨張率のマ
トリックス金属を用いることが考えられる。低熱膨張率
の金属としてはＷ、Ｍｏ、コバール、Ｔ１などが知られ
ているが、Ａ１と比べるといずれも比重が大きくて、軽
量を要求する用途には適しない。またこれらの金属では
、カーボン繊維と複合化するために必要な温度が高くて
、繊維を損傷する危険が大きい。
この発明は、アルミニウム合金の中で高Ｓｉ合金は、熱
膨張率が低くかつ比較的安価である。このＡｌ−Ｓｉ合
金とカーボン繊維との複合化が繊維の性能を著しく損な
うことなくできることを見いたし、なしえたものである
。
膨張率が低くかつ比較的安価である。このＡｌ−Ｓｉ合
金とカーボン繊維との複合化が繊維の性能を著しく損な
うことなくできることを見いたし、なしえたものである
。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、熱膨張を低く抑えると同時に、カーボン繊
維の含有量を低減し、間接的にエネルギを節減し、でき
るだｌｄ安価で軽量の低熱膨張複合材料を得ることを目
的とする。
れたもので、熱膨張を低く抑えると同時に、カーボン繊
維の含有量を低減し、間接的にエネルギを節減し、でき
るだｌｄ安価で軽量の低熱膨張複合材料を得ることを目
的とする。
〔課題を解決するための手段］
この発明の低熱膨張複合材料はＳｌを２５〜５０重量％
含むアルミニウム合金からなるマＩ・リソクスにカーボ
ン繊維を１０〜７０体積％複合したものである。
含むアルミニウム合金からなるマＩ・リソクスにカーボ
ン繊維を１０〜７０体積％複合したものである。
この発明においてばマＩ・リノクスとしてアルミニラｌ
、より熱膨張率が低いＳｌを２５〜５０重量％含むアル
ミニウム合金を用いているので同じ低熱膨張率を得るの
に要するカーボン繊純の含有率を従来より低減できる。
、より熱膨張率が低いＳｌを２５〜５０重量％含むアル
ミニウム合金を用いているので同じ低熱膨張率を得るの
に要するカーボン繊純の含有率を従来より低減できる。
また、比重も小さくなり軽量化できる。
この発明において、マトリックスのアルミニウム合金ば
Ｓｉを２５重重量以−Ｊ：５０重量％以下含有する。Ｓ
ｉ含有率が２５％のアルミニウム合金の熱膨張率は１６
Ｘ １０−６／ ’Ｃであり、他のアルミニウム合金
が２０〜２３ Ｘ １０− ’ ／ ’ｃであるのと比
べると十分に低い。従って式（１）により、複合材料の
熱膨張率を所定の値とするためには、カーボン繊維の含
有率を従来の複合材料、たとえば純アルミニウムをマト
リックスとする複合材料より低くすることができる。Ｓ
ｉ含有率が２５％以下では、他のアルミニウム合金との
熱膨張率の差が小さくなり、カーボン繊維の含有率を低
減して間接的ではあるがエネルギを節減し複合材料を安
価とする効果が小さい。
Ｓｉを２５重重量以−Ｊ：５０重量％以下含有する。Ｓ
ｉ含有率が２５％のアルミニウム合金の熱膨張率は１６
Ｘ １０−６／ ’Ｃであり、他のアルミニウム合金
が２０〜２３ Ｘ １０− ’ ／ ’ｃであるのと比
べると十分に低い。従って式（１）により、複合材料の
熱膨張率を所定の値とするためには、カーボン繊維の含
有率を従来の複合材料、たとえば純アルミニウムをマト
リックスとする複合材料より低くすることができる。Ｓ
ｉ含有率が２５％以下では、他のアルミニウム合金との
熱膨張率の差が小さくなり、カーボン繊維の含有率を低
減して間接的ではあるがエネルギを節減し複合材料を安
価とする効果が小さい。
Ｓｉ含有率が高いほどＡｌ−Ｓｉ合金の熱膨張率が小さ
くなりカーボン繊維の含有率を低くするために有利であ
るが、Ｓｉ粒子の体積率がマトリ。
くなりカーボン繊維の含有率を低くするために有利であ
るが、Ｓｉ粒子の体積率がマトリ。
ラス中で大きくなるにつれて、複合材料とすることが困
難となる他、メツキが容易でないなど電子デバイスなど
に用いられる場合に不利益な性質が強くなるので、Ｓｉ
含有率の１−限は５０％が好ましい。
難となる他、メツキが容易でないなど電子デバイスなど
に用いられる場合に不利益な性質が強くなるので、Ｓｉ
含有率の１−限は５０％が好ましい。
カーボン繊維の含有率は１０％以」二であることが好ま
しく、これ以下ではカーボン繊維による熱膨張率の低下
効果が小さい。カーボン繊維の含有率は７０％以下であ
ることが好ましく、これ以上では複合材料の内部に欠陥
が非常に多い材料となり易い。
しく、これ以下ではカーボン繊維による熱膨張率の低下
効果が小さい。カーボン繊維の含有率は７０％以下であ
ることが好ましく、これ以上では複合材料の内部に欠陥
が非常に多い材料となり易い。
なお、マトリックスのアルミニウム合金はＳｉを２５％
以上５０％以下含有する他、力学的性質、成形性などを
改良するために他の化学成分、たとえばＣｕ、ＭｇＸＺ
ｎ、Ｎｉ、ＭｎＸＣｒ、Ｔｉなどを熱膨張率に影響しな
い程度の里含んでいてもよい。
以上５０％以下含有する他、力学的性質、成形性などを
改良するために他の化学成分、たとえばＣｕ、ＭｇＸＺ
ｎ、Ｎｉ、ＭｎＸＣｒ、Ｔｉなどを熱膨張率に影響しな
い程度の里含んでいてもよい。
以下、この発明の一実施例について説明する。
Ｓｉを各々２５．３５及び４５重量％含むアルミニウム
合金からなる７トリノクスにカーボン繊維を５０体積％
複合した低熱膨張複合材料を以下のようにして製造した
。マトリックスとして、アトマイズによって粉末化し平
均粒径か２０μｍのＳｌを各々２５６３５及び４５重量
％含むアルミニウム合金を用い、カーボン繊維として高
弾性タイプの東し製Ｍ−４０カ−ボン繊組を用いた。７
トリノクス粉末を溶剤中に溶いてスラリー状にし、カー
ボン繊維を開繊しなからスラリー中を通過させ繊維束内
にスラリーを含浸させた。次いでこのスラリーを含浸さ
ゼたカーボン繊維を配列して一層にならべ、更に０゜と
９０゛方向に繊維が配向するよう多層に重ねた。
合金からなる７トリノクスにカーボン繊維を５０体積％
複合した低熱膨張複合材料を以下のようにして製造した
。マトリックスとして、アトマイズによって粉末化し平
均粒径か２０μｍのＳｌを各々２５６３５及び４５重量
％含むアルミニウム合金を用い、カーボン繊維として高
弾性タイプの東し製Ｍ−４０カ−ボン繊組を用いた。７
トリノクス粉末を溶剤中に溶いてスラリー状にし、カー
ボン繊維を開繊しなからスラリー中を通過させ繊維束内
にスラリーを含浸させた。次いでこのスラリーを含浸さ
ゼたカーボン繊維を配列して一層にならべ、更に０゜と
９０゛方向に繊維が配向するよう多層に重ねた。
この子錨成形体をカーボン型に入れてボットプレスする
。ホットプレスの条件は４８０ °Ｃで圧力は２００ｋ
ｇ／ ｃＪである。得られた低熱膨張複合材料の特性を
従来品の比較例とともに表に示した。同じ繊維体積分率
で比較すると、熱膨張率はいずれの実施例についても第
２図に示した従来の低熱膨張複合材料より低い。また剛
性か高く比重が小さい。
。ホットプレスの条件は４８０ °Ｃで圧力は２００ｋ
ｇ／ ｃＪである。得られた低熱膨張複合材料の特性を
従来品の比較例とともに表に示した。同じ繊維体積分率
で比較すると、熱膨張率はいずれの実施例についても第
２図に示した従来の低熱膨張複合材料より低い。また剛
性か高く比重が小さい。
表
第１図は、Ｓ１含有率が３５％のこの発明の一実施例の
低熱膨張複合材料における熱膨張率と繊維体積分率との
関係を示した特性図である。図において、縦軸は熱膨張
率（／ ’Ｃ）を横軸ＧＪ体積含有率（％）を表わす。
低熱膨張複合材料における熱膨張率と繊維体積分率との
関係を示した特性図である。図において、縦軸は熱膨張
率（／ ’Ｃ）を横軸ＧＪ体積含有率（％）を表わす。
この発明の低熱膨張複合材料は、同し熱膨張率とするた
めに要するカーボン繊維含有率を低くてきることが第２
図との比較により明らかである。製造に多大のエネルギ
等を要する高価なカーボン繊維を節約することができ、
エネルギを節減でき、安価な低熱膨張複合材料膨張複合
材料が得られる。また比重がマトリックスが純アルミニ
ウムである従来の複合材料と比べて小さくなり、軽量を
要求する用途に適する。複合材料の成形条件を従来のア
ルミニウム合金マトリックス複合材料とほぼ等しい条件
とすることができ、成形上の不利益も少ない。
めに要するカーボン繊維含有率を低くてきることが第２
図との比較により明らかである。製造に多大のエネルギ
等を要する高価なカーボン繊維を節約することができ、
エネルギを節減でき、安価な低熱膨張複合材料膨張複合
材料が得られる。また比重がマトリックスが純アルミニ
ウムである従来の複合材料と比べて小さくなり、軽量を
要求する用途に適する。複合材料の成形条件を従来のア
ルミニウム合金マトリックス複合材料とほぼ等しい条件
とすることができ、成形上の不利益も少ない。
以上のように、この発明によれば、Ｓｉを２５〜５０重
量％含むアルミニウム合金からなるマトリックスにカー
ボン繊維を１０〜７０体積％複合することにより、熱膨
張を低く抑えると同時に高価で多大のエネルギを要する
カーボン繊維を節減することができ、安価で軽量の低熱
膨張複合材料が得られる効果がある。
量％含むアルミニウム合金からなるマトリックスにカー
ボン繊維を１０〜７０体積％複合することにより、熱膨
張を低く抑えると同時に高価で多大のエネルギを要する
カーボン繊維を節減することができ、安価で軽量の低熱
膨張複合材料が得られる効果がある。
第１図は、この発明の一実施例の低熱膨張複合材料の熱
膨張率と繊維含有率との関係を示した特性図であり、第
２図は従来の複合材料の熱膨張率と繊維含有率との関係
を示した特性図である。 代理人 大 岩 増 羅 ｘｔｏ” 第１図 繊維体積＠南左（％） 第２図 享人狼グすす１１１含有率（％９ 手続補正書（自発）
膨張率と繊維含有率との関係を示した特性図であり、第
２図は従来の複合材料の熱膨張率と繊維含有率との関係
を示した特性図である。 代理人 大 岩 増 羅 ｘｔｏ” 第１図 繊維体積＠南左（％） 第２図 享人狼グすす１１１含有率（％９ 手続補正書（自発）
Claims (1)
- Ｓｉを２５〜５０重量％含むアルミニウム合金からなる
マトリックスにカーボン繊維を１０〜７０体積％複合し
た低熱膨張複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15050488A JPH01319639A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 低熱膨張複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15050488A JPH01319639A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 低熱膨張複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01319639A true JPH01319639A (ja) | 1989-12-25 |
Family
ID=15498311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15050488A Pending JPH01319639A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 低熱膨張複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01319639A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04147654A (ja) * | 1990-10-09 | 1992-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電子部品塔載用基材 |
| JP2006061936A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Toyota Industries Corp | 複合材料 |
| CN112813364A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-18 | 中南大学 | 一种碳纤维增强铝硅基复合材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6046347A (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-13 | Nippon Denso Co Ltd | 繊維強化金属複合材料 |
| JPS60110837A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-17 | Toray Ind Inc | 炭素繊維／アルミニウム合金複合材料 |
| JPS61130438A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用材料の製造方法 |
| JPS6483634A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Sumitomo Electric Industries | Aluminum composite material combining low thermal expansion property with high heat dissipation property |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP15050488A patent/JPH01319639A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6046347A (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-13 | Nippon Denso Co Ltd | 繊維強化金属複合材料 |
| JPS60110837A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-17 | Toray Ind Inc | 炭素繊維／アルミニウム合金複合材料 |
| JPS61130438A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用材料の製造方法 |
| JPS6483634A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Sumitomo Electric Industries | Aluminum composite material combining low thermal expansion property with high heat dissipation property |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04147654A (ja) * | 1990-10-09 | 1992-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電子部品塔載用基材 |
| JP2006061936A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Toyota Industries Corp | 複合材料 |
| CN112813364A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-18 | 中南大学 | 一种碳纤维增强铝硅基复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Highly enhanced mechanical properties in Cu matrix composites reinforced with graphene decorated metallic nanoparticles | |
| EP0237047A2 (en) | Cermet substrate with glass adhesion component | |
| EP0346038A1 (en) | Ternary metal matrix composite | |
| US20180309469A1 (en) | Electronic Device Housing Utilizing A Metal Matrix Composite | |
| JP2590603B2 (ja) | 電子部品塔載用基材 | |
| US4793967A (en) | Cermet substrate with spinel adhesion component | |
| CN101984112B (zh) | 一种高热导率铜增强铝复合材料及其制备方法 | |
| US4743299A (en) | Cermet substrate with spinel adhesion component | |
| CN110218913A (zh) | 一种具有优良高温变形能力的铝基复合材料及其制备方法 | |
| JP3848899B2 (ja) | 電気音響変換器用振動板 | |
| Plevachuk et al. | Metal deposited nanoparticles as “bridge materials” for lead-free solder nanocomposites | |
| JPS61114848A (ja) | 金属基複合材料の製造法 | |
| CN106811613B (zh) | 一种高体积分数B4C与Si颗粒混合增强的铝基复合材料及其制备工艺 | |
| Meng et al. | Microstructures of carbon fiber and hybrid carbon fiber-carbon nanofiber reinforced aluminum matrix composites by low pressure infiltration process and their properties | |
| JPH05502061A (ja) | プラズマ溶射連続強化アルミニウムベース複合体 | |
| CN116900315B (zh) | 一种近零膨胀反钙钛矿锰氮化合物/钛复合材料的制备方法 | |
| CN109576541B (zh) | 一种复合微合金化的硅铝合金及其制备方法 | |
| CN104962841B (zh) | 一种碳纳米管金属基复合材料的界面设计和制备方法 | |
| JPH0581654B2 (ja) | ||
| JPH1017959A (ja) | 複合材及びその製造方法 | |
| JP2000160309A (ja) | 高性能アルミニウム基複合材料 | |
| JP3837474B2 (ja) | 高熱伝導性複合材料及びその製造方法 | |
| CN1438347A (zh) | 一种含稀土元素金属间化合物颗粒增强金属基复合材料 | |
| JPS6032648A (ja) | セラミックスのメタライジング方法及びセラミックスのメタライジング用合金箔 | |
| KR102957162B1 (ko) | 다이아몬드와 계면 접착력이 우수한 Cu 합금 및 이를 포함하는 방열 복합재 |