JPH04304333A - アルミニウムまたはアルミニウム合金をマトリクスとする複合材料およびその強化材とマトリクスとの濡れおよび結合を向上させる方法 - Google Patents
アルミニウムまたはアルミニウム合金をマトリクスとする複合材料およびその強化材とマトリクスとの濡れおよび結合を向上させる方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム／アルミ
ナ複合材料に関し、また溶融アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金によるアルミナファイバーの濡れ性を向上さ
せる方法に関する。更に詳しくは、本発明はアルミナフ
ァイバーと金属アルミニウムとの界面での結合を向上さ
せる方法に関する。
ナ複合材料に関し、また溶融アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金によるアルミナファイバーの濡れ性を向上さ
せる方法に関する。更に詳しくは、本発明はアルミナフ
ァイバーと金属アルミニウムとの界面での結合を向上さ
せる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミナ／アルミニウム系金属マトリク
ス複合材料（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｅ， 「ＭＭＣ」）の製造における主な問題は、溶
融アルミニウムおよびその合金がアルミナを濡らし難い
ということである。溶融金属によるアルミナの濡れ性は
、有用なＭＭＣを製造する上で決定的な要因である。
ス複合材料（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｅ， 「ＭＭＣ」）の製造における主な問題は、溶
融アルミニウムおよびその合金がアルミナを濡らし難い
ということである。溶融金属によるアルミナの濡れ性は
、有用なＭＭＣを製造する上で決定的な要因である。
【０００３】複合材料中のファイバーの機能は強度およ
び破壊靱性を向上させることである。この二つの機能を
果たすためには、アルミナ／アルミニウム界面は相反す
る要請に応じなければならない。高強度を得るには、マ
トリクスからファイバーへ荷重が十分に伝達されること
が必要であり、そのためには界面での結合を強力にする
必要がある。高い破壊靱性を得るには、亀裂の持つエネ
ルギーを消耗させる必要がある。
び破壊靱性を向上させることである。この二つの機能を
果たすためには、アルミナ／アルミニウム界面は相反す
る要請に応じなければならない。高強度を得るには、マ
トリクスからファイバーへ荷重が十分に伝達されること
が必要であり、そのためには界面での結合を強力にする
必要がある。高い破壊靱性を得るには、亀裂の持つエネ
ルギーを消耗させる必要がある。
【０００４】これまでに提案されている複合材料製造法
においては、強化用アルミナファイバーの集合体に溶融
金属アルミニウムを含浸させることにより、ファイバー
を金属アルミニウムマトリクスでくるむ方法が行われて
いた。アルミナファイバーはアルミニウム合金との反応
性が低いので、強化材として非常に適している。更に、
アルミナは耐熱性が高く（融点が１９９９℃〜２０３２
℃）、溶融アルミニウムの処理温度に耐えることができ
る。
においては、強化用アルミナファイバーの集合体に溶融
金属アルミニウムを含浸させることにより、ファイバー
を金属アルミニウムマトリクスでくるむ方法が行われて
いた。アルミナファイバーはアルミニウム合金との反応
性が低いので、強化材として非常に適している。更に、
アルミナは耐熱性が高く（融点が１９９９℃〜２０３２
℃）、溶融アルミニウムの処理温度に耐えることができ
る。
【０００５】アルミナファイバーに溶融金属アルミニウ
ムを含浸させる望ましい方法は、ファイバーを溶融アル
ミニウム中に一部または全部浸漬させて行う毛細管作用
によるものであり、その際、減圧した容器内にファイバ
ーを封入し、そこへ溶融アルミニウムを注入して真空の
作用で補助することもできる。
ムを含浸させる望ましい方法は、ファイバーを溶融アル
ミニウム中に一部または全部浸漬させて行う毛細管作用
によるものであり、その際、減圧した容器内にファイバ
ーを封入し、そこへ溶融アルミニウムを注入して真空の
作用で補助することもできる。
【０００６】アルミナファイバーとアルミニウムマトリ
クスとの濡れが不十分であると、得られる複合材料中に
ボイドが発生し、複合材料の強度が低下する。また、必
要な濡れが得られる場合でも、高強度を得るためにはフ
ァイバー／マトリクス界面で十分な結合が得られるよう
にすることが望ましい。製造した複合材料を溶接あるい
はろう付けする際には、また別の問題が生ずる場合があ
る。溶接やろう付け中に、金属をマトリクスとする複合
材料が局部的に溶融すると、強化ファイバーが局部的に
マトリクスから剥離することがある。この現象は、溶接
部あるいはろう付け部でのポロシティー発生の原因にな
る。一般的に、複合材料中の層界面で濡れおよび／また
は結合が不十分になると、複合材料の特性は劣化する。
クスとの濡れが不十分であると、得られる複合材料中に
ボイドが発生し、複合材料の強度が低下する。また、必
要な濡れが得られる場合でも、高強度を得るためにはフ
ァイバー／マトリクス界面で十分な結合が得られるよう
にすることが望ましい。製造した複合材料を溶接あるい
はろう付けする際には、また別の問題が生ずる場合があ
る。溶接やろう付け中に、金属をマトリクスとする複合
材料が局部的に溶融すると、強化ファイバーが局部的に
マトリクスから剥離することがある。この現象は、溶接
部あるいはろう付け部でのポロシティー発生の原因にな
る。一般的に、複合材料中の層界面で濡れおよび／また
は結合が不十分になると、複合材料の特性は劣化する。
【０００７】また、ファイバーに溶融金属を含浸させる
処理は長時間を要することがあり、その場合ファイバー
と金属との間で有害な相互作用が生ずる危険がある。
処理は長時間を要することがあり、その場合ファイバー
と金属との間で有害な相互作用が生ずる危険がある。
【０００８】これまでに、これらの問題に対処するため
種々の対策が取られてきた。しかし、従来の技術はいず
れも一つあるいはそれ以上の重大な欠点があり、その目
的を十分に達成することができなかった。
種々の対策が取られてきた。しかし、従来の技術はいず
れも一つあるいはそれ以上の重大な欠点があり、その目
的を十分に達成することができなかった。
【０００９】例えば、溶融アルミニウムに高圧を負荷し
てファイバー間に圧入する、いわゆる加圧含浸あるいは
圧搾鋳造という方法が公知である。グリムショウら（Ｇ
ｒｉｍｓｈａｗ ｅｔ ａｌ． ）の米国特許第４，２
３２，０９１号（１９８０年１１月４日発行）には、ア
ルミナファイバーと、溶融したアルミニウムまたはアル
ミニウム合金との間の表面張力に打ち勝つ７５ｋｇ／ｃ
ｍ２ 以上の圧力を負荷することによって、浸透を確実
に行わせようとする方法が記載されている。更に、ドノ
モトら（Ｄｏｎｏｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．）の米国特許
第４，４５０，２０７号（１９８４年５月２２日発行）
には、強化用アルミナファイバー間にマトリクス用溶融
アルミニウムを浸透させるには（このマトリクス材に最
適な結合性を付与するために０．５〜４．５ｗｔ％のＭ
ｇを含有させでも）、約１０００ｋｇ／ｃｍ２ の加圧
が必要であったと記載されている。実際にはこれらの方
法では鋳型内に間隙が生じてしまい、金属とファイバー
との接触を十分に確保できないことが多い。
てファイバー間に圧入する、いわゆる加圧含浸あるいは
圧搾鋳造という方法が公知である。グリムショウら（Ｇ
ｒｉｍｓｈａｗ ｅｔ ａｌ． ）の米国特許第４，２
３２，０９１号（１９８０年１１月４日発行）には、ア
ルミナファイバーと、溶融したアルミニウムまたはアル
ミニウム合金との間の表面張力に打ち勝つ７５ｋｇ／ｃ
ｍ２ 以上の圧力を負荷することによって、浸透を確実
に行わせようとする方法が記載されている。更に、ドノ
モトら（Ｄｏｎｏｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．）の米国特許
第４，４５０，２０７号（１９８４年５月２２日発行）
には、強化用アルミナファイバー間にマトリクス用溶融
アルミニウムを浸透させるには（このマトリクス材に最
適な結合性を付与するために０．５〜４．５ｗｔ％のＭ
ｇを含有させでも）、約１０００ｋｇ／ｃｍ２ の加圧
が必要であったと記載されている。実際にはこれらの方
法では鋳型内に間隙が生じてしまい、金属とファイバー
との接触を十分に確保できないことが多い。
【００１０】また、アルミニウムまたはアルミニウム合
金にリチウムをドープしてアルミナファイバーとの濡れ
を向上させる方法が提案されている。この場合、ファイ
バーの表面で金属または合金とリチウムとの反応が生じ
、生成したアルミン酸リチウムによってファイバー表面
が灰色から黒色に変色する。例えば、リーウォルドら（
Ｒｉｅｗａｌｄ ｅｔ ａｌ．） の米国特許第４，０
１２，２０４号および同第４，０５３，０１１号（各々
１９７７年３月１５日および１９７７年１０月１１日発
行）には、アルミニウム−リチウム合金のマトリクスを
多結晶アルミナファイバーで強化した複合材料が記載さ
れている。ファイバーの持つ有用な強度を維持するため
には、リチウムと反応するファイバーの量をその合計直
径の１５％以内とすべきである。そのために、反応条件
のうち、初期のリチウムの含有量、温度、特に圧力に関
しては慎重に制御しなければならない。現実に、アルミ
ナファイバー間へ溶融金属が浸透する際の抵抗力に打ち
勝つには、約２〜１４ポンド／平方インチの圧力差を必
要とした。
金にリチウムをドープしてアルミナファイバーとの濡れ
を向上させる方法が提案されている。この場合、ファイ
バーの表面で金属または合金とリチウムとの反応が生じ
、生成したアルミン酸リチウムによってファイバー表面
が灰色から黒色に変色する。例えば、リーウォルドら（
Ｒｉｅｗａｌｄ ｅｔ ａｌ．） の米国特許第４，０
１２，２０４号および同第４，０５３，０１１号（各々
１９７７年３月１５日および１９７７年１０月１１日発
行）には、アルミニウム−リチウム合金のマトリクスを
多結晶アルミナファイバーで強化した複合材料が記載さ
れている。ファイバーの持つ有用な強度を維持するため
には、リチウムと反応するファイバーの量をその合計直
径の１５％以内とすべきである。そのために、反応条件
のうち、初期のリチウムの含有量、温度、特に圧力に関
しては慎重に制御しなければならない。現実に、アルミ
ナファイバー間へ溶融金属が浸透する際の抵抗力に打ち
勝つには、約２〜１４ポンド／平方インチの圧力差を必
要とした。
【００１１】アルミナファイバーとアルミニウムまたは
アルミニウム合金との界面で実質的な酸化が起こると致
命的な影響を及ぼす。最近、ワイスら（Ｗｅｉｓｓ ｅ
ｔ ａｌ．） の米国特許第４，６８７，０４３号（１
９８７年８月１８日発行）において、アルミニウム金属
層の表面に酸化物が存在するときの問題が指摘されてい
る。そして、注湯されるアルミニウムに接触するアルミ
ナファイバー表面を保護するために、亜鉛系半田合金を
間に介在させている。
アルミニウム合金との界面で実質的な酸化が起こると致
命的な影響を及ぼす。最近、ワイスら（Ｗｅｉｓｓ ｅ
ｔ ａｌ．） の米国特許第４，６８７，０４３号（１
９８７年８月１８日発行）において、アルミニウム金属
層の表面に酸化物が存在するときの問題が指摘されてい
る。そして、注湯されるアルミニウムに接触するアルミ
ナファイバー表面を保護するために、亜鉛系半田合金を
間に介在させている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的は
、耐熱性ファイバーをアルミニウムまたはアルミニウム
合金で濡らす際に、アルミニウムまたはアルミニウム合
金とファイバーとの結合性を向上させる方法を提供する
ことである。
、耐熱性ファイバーをアルミニウムまたはアルミニウム
合金で濡らす際に、アルミニウムまたはアルミニウム合
金とファイバーとの結合性を向上させる方法を提供する
ことである。
【００１３】本発明のもう一つの目的は、作製時に酸素
分圧を低下させることを必要とせずに良好な界面濡れ性
を確保したアルミナファイバー強化アルミニウムまたは
アルミニウム合金系複合材料を提供することである。
分圧を低下させることを必要とせずに良好な界面濡れ性
を確保したアルミナファイバー強化アルミニウムまたは
アルミニウム合金系複合材料を提供することである。
【００１４】本発明のもう一つの目的は、大きな差圧を
要せずにアルミナファイバーに溶融金属を含浸させる方
法を提供することである。
要せずにアルミナファイバーに溶融金属を含浸させる方
法を提供することである。
【００１５】更に本発明のもう一つの目的は、リチウム
のような反応性金属を濡れ促進成分として用いる必要な
く、良好な界面濡れ性を確保したアルミナファイバー強
化アルミニウムまたはアルミニウム合金系複合材料を提
供することである。
のような反応性金属を濡れ促進成分として用いる必要な
く、良好な界面濡れ性を確保したアルミナファイバー強
化アルミニウムまたはアルミニウム合金系複合材料を提
供することである。
【００１６】更に本発明のもう一つの目的は、界面結合
強度を高めることにより強度を高めたアルミナファイバ
ー／アルミニウムまたはアルミニウム合金系金属マトリ
クス複合材料を提供することである。以下に、本発明の
上記およびそれ以外の目的および利点をより詳細に説明
する。
強度を高めることにより強度を高めたアルミナファイバ
ー／アルミニウムまたはアルミニウム合金系金属マトリ
クス複合材料を提供することである。以下に、本発明の
上記およびそれ以外の目的および利点をより詳細に説明
する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、アルミ
ナファイバーとアルミニウムまたはアルミニウム合金と
の界面に硼素・アルミニウム混合酸化物（すなわち、酸
化硼素と酸化アルミニウムとの反応生成物あるいはこれ
ら酸化物の混合物）を形成することによって、ファイバ
ーとアルミニウムまたはアルミニウム合金とを結合させ
且つファイバー／金属間の濡れを効果的にするための改
良された方法が予測を越えて達成される。
ナファイバーとアルミニウムまたはアルミニウム合金と
の界面に硼素・アルミニウム混合酸化物（すなわち、酸
化硼素と酸化アルミニウムとの反応生成物あるいはこれ
ら酸化物の混合物）を形成することによって、ファイバ
ーとアルミニウムまたはアルミニウム合金とを結合させ
且つファイバー／金属間の濡れを効果的にするための改
良された方法が予測を越えて達成される。
【００１８】本発明の方法は、アルミナファイバーで強
化したアルミニウムまたはアルミニウム合金を形成する
ものであって、（ａ）アルミナファイバーに熱分解可能
な酸化硼素前駆体を被覆する工程、（ｂ）該被覆したフ
ァイバーを十分に加熱して硼素含有酸化物を形成する工
程、および（ｃ）アルミニウムまたはアルミニウム合金
との複合材料を形成する工程を含んで成る。熱分解可能
な酸化硼素前駆体としては、五硼酸アンモニウム、重硼
酸アンモニウム、およびオルト硼酸等がある。最も望ま
しい前駆体は五硼酸アンモニウムである。
化したアルミニウムまたはアルミニウム合金を形成する
ものであって、（ａ）アルミナファイバーに熱分解可能
な酸化硼素前駆体を被覆する工程、（ｂ）該被覆したフ
ァイバーを十分に加熱して硼素含有酸化物を形成する工
程、および（ｃ）アルミニウムまたはアルミニウム合金
との複合材料を形成する工程を含んで成る。熱分解可能
な酸化硼素前駆体としては、五硼酸アンモニウム、重硼
酸アンモニウム、およびオルト硼酸等がある。最も望ま
しい前駆体は五硼酸アンモニウムである。
【００１９】本発明は更に、向上した結合強度を発揮し
且つ接合処理時に金属／ファイバー間の濡れが失われる
こと（「ディウェッティング」， ”ｄｅ−ｗｅｔｔｉ
ｎｇ”）がない、アルミナファイバーで強化したアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金をマトリクスとする複合
材料を提供する。このアルミナファイバー強化アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金マトリクス複合材料は、（
ａ）アルミナファイバー、（ｂ）アルミニウムまたはア
ルミニウム合金から成る金属マトリクス、および（ｃ）
アルミナファイバーと金属マトリクスとの間に介在させ
た硼素・アルミニウム酸化物の界面層を含んで成る。本
発明の複合材料は、上記界面での結合強度が高く、且つ
ろう付けや溶接等の接合処理においてディウェッティン
グを生ずることがない。
且つ接合処理時に金属／ファイバー間の濡れが失われる
こと（「ディウェッティング」， ”ｄｅ−ｗｅｔｔｉ
ｎｇ”）がない、アルミナファイバーで強化したアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金をマトリクスとする複合
材料を提供する。このアルミナファイバー強化アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金マトリクス複合材料は、（
ａ）アルミナファイバー、（ｂ）アルミニウムまたはア
ルミニウム合金から成る金属マトリクス、および（ｃ）
アルミナファイバーと金属マトリクスとの間に介在させ
た硼素・アルミニウム酸化物の界面層を含んで成る。本
発明の複合材料は、上記界面での結合強度が高く、且つ
ろう付けや溶接等の接合処理においてディウェッティン
グを生ずることがない。
【００２０】
【作用】本発明の方法および複合材料においては、用語
「硼素・アルミニウム酸化物界面層」は一般的に、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金とアルミナファイバー
との界面の酸化硼素および酸化アルミニウムの混合物お
よび反応生成物を指す。
「硼素・アルミニウム酸化物界面層」は一般的に、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金とアルミナファイバー
との界面の酸化硼素および酸化アルミニウムの混合物お
よび反応生成物を指す。
【００２１】本明細書中において用語「有効硼素量」は
、アルミナファイバーとアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金との界面で反応して、本発明による所望の濡れお
よび高い結合強度を確保する硼素の量を指す。
、アルミナファイバーとアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金との界面で反応して、本発明による所望の濡れお
よび高い結合強度を確保する硼素の量を指す。
【００２２】本明細書中において用語「アルミニウム合
金」は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金
を指す。
金」は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金
を指す。
【００２３】本明細書中において用語「液相金属」は、
金属が完全に凝固していない状態を指し、完全な溶融状
態と不完全な溶融状態とを含む。
金属が完全に凝固していない状態を指し、完全な溶融状
態と不完全な溶融状態とを含む。
【００２４】ファイバーを液体アルミニウムまたはアル
ミニウム合金で十分に濡らすことは、界面で強固な結合
を得るための前提になる。通常の処理条件下では、液体
アルミニウムまたはアルミニウム合金はアルミナファイ
バーを濡らさない。アルミナ／アルミニウム（Ａｌ２
Ｏ３ ／Ａｌ）複合材料の製造においては、普通、高圧
を負荷することによってファイバープリフォームに金属
を含浸させる。しかし、高圧を負荷しても、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金のマトリクスとアルミナファ
イバーとの最適接触状態を確保することはできない。
ミニウム合金で十分に濡らすことは、界面で強固な結合
を得るための前提になる。通常の処理条件下では、液体
アルミニウムまたはアルミニウム合金はアルミナファイ
バーを濡らさない。アルミナ／アルミニウム（Ａｌ２
Ｏ３ ／Ａｌ）複合材料の製造においては、普通、高圧
を負荷することによってファイバープリフォームに金属
を含浸させる。しかし、高圧を負荷しても、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金のマトリクスとアルミナファ
イバーとの最適接触状態を確保することはできない。
【００２５】本発明者は、予めアルミナファイバーに酸
化硼素を被覆しておき、これを用いてアルミナファイバ
ー／アルミニウムまたはアルミニウム合金マトリクス複
合材料を作製すると、得られたＭＭＣの界面濡れ性が高
まることを見出した。適量の硼素を被覆する方法として
は、（１）アルミナファイバーを酸化硼素前駆体の飽和
溶液中に浸漬した後、被覆されたファイバーを加熱して
その表面に酸化硼素を形成させる方法、（２）硼素の蒸
着によりアルミナファイバーの表面に例えば３００Å〜
３μｍの厚さの層を形成する方法、および（３）アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金にその溶解限を超える量
の硼素を予めドープし、これをアルミナファイバーに含
浸させる方法等がある。
化硼素を被覆しておき、これを用いてアルミナファイバ
ー／アルミニウムまたはアルミニウム合金マトリクス複
合材料を作製すると、得られたＭＭＣの界面濡れ性が高
まることを見出した。適量の硼素を被覆する方法として
は、（１）アルミナファイバーを酸化硼素前駆体の飽和
溶液中に浸漬した後、被覆されたファイバーを加熱して
その表面に酸化硼素を形成させる方法、（２）硼素の蒸
着によりアルミナファイバーの表面に例えば３００Å〜
３μｍの厚さの層を形成する方法、および（３）アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金にその溶解限を超える量
の硼素を予めドープし、これをアルミナファイバーに含
浸させる方法等がある。
【００２６】本発明を実施するには、アルミナファイバ
ー表面に付着（堆積）させる硼素の量が重要である。硼
素量が多すぎると、未反応のＢ２ Ｏ３ がアルミナフ
ァイバー表面に残留することがあり、これはＢ２ Ｏ３
の融解によって界面強度が低下する原因になる。一方
、硼素量が少なすぎると必要な濡れが得られないのは勿
論である。
ー表面に付着（堆積）させる硼素の量が重要である。硼
素量が多すぎると、未反応のＢ２ Ｏ３ がアルミナフ
ァイバー表面に残留することがあり、これはＢ２ Ｏ３
の融解によって界面強度が低下する原因になる。一方
、硼素量が少なすぎると必要な濡れが得られないのは勿
論である。
【００２７】ローチャーら（Ｒｏｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ
．）の米国特許第４，６５９，５９３号（１９８７年４
月２１日発行）によれば、カーボンファイバーに同様の
処理を行った場合、「前処理後、含浸処理するまでにに
空気に接触させると」液体アルミニウムによる自然の濡
れは生じない（第３欄、第１７〜２１行を参照）。
．）の米国特許第４，６５９，５９３号（１９８７年４
月２１日発行）によれば、カーボンファイバーに同様の
処理を行った場合、「前処理後、含浸処理するまでにに
空気に接触させると」液体アルミニウムによる自然の濡
れは生じない（第３欄、第１７〜２１行を参照）。
【００２８】ノバクら（Ｎｏｖａｋ ｅｔ ａｌ．）
の米国特許第４，６３０，６６５号が教示するように、
窒化硼素のような硼素ファイバーは、界面での実質的な
酸化を防止しない限り、アルミニウムについては「濡れ
性が無い」ことが知られている。これに対して本発明は
、界面での酸化を積極的に利用するものである。
の米国特許第４，６３０，６６５号が教示するように、
窒化硼素のような硼素ファイバーは、界面での実質的な
酸化を防止しない限り、アルミニウムについては「濡れ
性が無い」ことが知られている。これに対して本発明は
、界面での酸化を積極的に利用するものである。
【００２９】既に説明したように、本発明の方法は、幾
つかの方法によって界面に酸化硼素を形成することによ
り行うことができる。熱分解可能な酸化硼素前駆体また
は酸化硼素自体の飽和溶液を加熱し、その中にアルミナ
ファイバーを浸漬させることによって酸化硼素（Ｂ２
Ｏ３ ）をその場形成することができる。上記前駆体と
しては、例えば五硼酸アンモニウム、重硼酸アンモニウ
ム、オルト硼酸等を用いることができる。五硼酸アンモ
ニウムを用いることが望ましい。
つかの方法によって界面に酸化硼素を形成することによ
り行うことができる。熱分解可能な酸化硼素前駆体また
は酸化硼素自体の飽和溶液を加熱し、その中にアルミナ
ファイバーを浸漬させることによって酸化硼素（Ｂ２
Ｏ３ ）をその場形成することができる。上記前駆体と
しては、例えば五硼酸アンモニウム、重硼酸アンモニウ
ム、オルト硼酸等を用いることができる。五硼酸アンモ
ニウムを用いることが望ましい。
【００３０】浸漬後、被覆されたファイバーを外囲温度
例えば７５°Ｆ（２４℃）で乾燥してから、６７０℃〜
１４５０℃の温度で、望ましくは１２５０℃程度で十分
に加熱する。Ｂ２ Ｏ３ は７８８℃〜１２６０℃（１
４５０°Ｆ〜２３００°Ｆ）の温度領域でＡｌ２ Ｏ３
と反応して、化合物２Ａｌ２ Ｏ３ ・Ｂ２ Ｏ３
および９Ａｌ２ Ｏ３ ・２Ｂ２ Ｏ３ を生成するこ
とが知られている。これらの化合物はそれぞれ１９４９
℃（３５４０°Ｆ）および１０３５℃（１８９５°Ｆ）
以下の温度で安定である。 本明細書中ではこれらの化合物を「硼素・アルミニウム
混合酸化物」と呼称することがある。
例えば７５°Ｆ（２４℃）で乾燥してから、６７０℃〜
１４５０℃の温度で、望ましくは１２５０℃程度で十分
に加熱する。Ｂ２ Ｏ３ は７８８℃〜１２６０℃（１
４５０°Ｆ〜２３００°Ｆ）の温度領域でＡｌ２ Ｏ３
と反応して、化合物２Ａｌ２ Ｏ３ ・Ｂ２ Ｏ３
および９Ａｌ２ Ｏ３ ・２Ｂ２ Ｏ３ を生成するこ
とが知られている。これらの化合物はそれぞれ１９４９
℃（３５４０°Ｆ）および１０３５℃（１８９５°Ｆ）
以下の温度で安定である。 本明細書中ではこれらの化合物を「硼素・アルミニウム
混合酸化物」と呼称することがある。
【００３１】アルミナファイバーを浸漬する五硼酸アン
モニウムの加熱溶液の加熱温度は、例えば約５０℃〜９
０℃、望ましくは約７５℃とし、加熱時間はファイバー
表面が溶液で濡れるのに必要な時間とする。この加熱時
間の範囲は１０秒〜１５分であり、望ましくは１分程度
が適当である。
モニウムの加熱溶液の加熱温度は、例えば約５０℃〜９
０℃、望ましくは約７５℃とし、加熱時間はファイバー
表面が溶液で濡れるのに必要な時間とする。この加熱時
間の範囲は１０秒〜１５分であり、望ましくは１分程度
が適当である。
【００３２】他の方法として、酸化硼素自体をアルミナ
ファイバー表面に付着（堆積）させてもよい。この方法
を用いる場合にも、溶融アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金を浸透させる前に、被覆されたファイバーを約６
７０℃〜１４５０℃で十分に加熱し、ファイバー表面に
２Ａｌ２ Ｏ３ ・Ｂ２ Ｏ３ および９Ａｌ２ Ｏ３
・２Ｂ２ Ｏ３ が生成し得るようにする必要がある
。
ファイバー表面に付着（堆積）させてもよい。この方法
を用いる場合にも、溶融アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金を浸透させる前に、被覆されたファイバーを約６
７０℃〜１４５０℃で十分に加熱し、ファイバー表面に
２Ａｌ２ Ｏ３ ・Ｂ２ Ｏ３ および９Ａｌ２ Ｏ３
・２Ｂ２ Ｏ３ が生成し得るようにする必要がある
。
【００３３】本発明のもう一つの態様においては、マト
リクス材料として、溶解限を超える約１ｗｔ％の硼素を
ドープしたアルミニウムまたはアルミニウム合金を用い
る。この場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金中
の硼素はアルミナファイバーの表面に移動し、酸化し且
つＡｌ２ Ｏ３ と反応してファイバー表面に２Ａｌ２
Ｏ３ ・Ｂ２ Ｏ３ および９Ａｌ２ Ｏ３ ・２Ｂ
２ Ｏ３ を生成し、これにより溶融金属とアルミナフ
ァイバーとの濡れ性および結合を向上させる。硼素以外
の成分元素を含有する合金としては、圧延・鍛造用アル
ミニウム合金および鋳造用アルミニウム合金が含まれる
。
リクス材料として、溶解限を超える約１ｗｔ％の硼素を
ドープしたアルミニウムまたはアルミニウム合金を用い
る。この場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金中
の硼素はアルミナファイバーの表面に移動し、酸化し且
つＡｌ２ Ｏ３ と反応してファイバー表面に２Ａｌ２
Ｏ３ ・Ｂ２ Ｏ３ および９Ａｌ２ Ｏ３ ・２Ｂ
２ Ｏ３ を生成し、これにより溶融金属とアルミナフ
ァイバーとの濡れ性および結合を向上させる。硼素以外
の成分元素を含有する合金としては、圧延・鍛造用アル
ミニウム合金および鋳造用アルミニウム合金が含まれる
。
【００３４】本発明に用いるファイバーとしては、非晶
質もしくは単結晶のアルミナもしくは珪酸アルミニウム
または多結晶のアルミナが含まれる。適用可能なアルミ
ノ珪酸塩としては、コージェライト（４（Ｍｇ，Ｆｅ）
Ｏ・４Ａｌ２Ｏ３ ・１０ＳｉＯ２ ）およびムライト
（３Ａｌ２Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）が含まれる。また、
シリカを含まないファイバーであっても、表面に少なく
とも３０ｗｔ％のＡｌ２ Ｏ３ を含有するものであれ
ば、本発明を実施するために用いることができる。
質もしくは単結晶のアルミナもしくは珪酸アルミニウム
または多結晶のアルミナが含まれる。適用可能なアルミ
ノ珪酸塩としては、コージェライト（４（Ｍｇ，Ｆｅ）
Ｏ・４Ａｌ２Ｏ３ ・１０ＳｉＯ２ ）およびムライト
（３Ａｌ２Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）が含まれる。また、
シリカを含まないファイバーであっても、表面に少なく
とも３０ｗｔ％のＡｌ２ Ｏ３ を含有するものであれ
ば、本発明を実施するために用いることができる。
【００３５】本発明の表面処理は、アルミニウム基合金
と合体させて複合材料を作製することができる強化材と
しての種々のアルミナまたはアルミノ珪酸塩の表面に適
用することができる。上記強化材の状態は、種々の形状
の粒子、アルミナウィスカー、連続ファイバー、織物フ
ァイバー、チョップトファイバー、および種々の形状の
プリフォーム類を含む。粒子状の強化材を用いる場合、
酸化硼素前駆体の溶液を攪拌し、溶液で粒子表面を十分
に濡らすようにすることを推奨する。
と合体させて複合材料を作製することができる強化材と
しての種々のアルミナまたはアルミノ珪酸塩の表面に適
用することができる。上記強化材の状態は、種々の形状
の粒子、アルミナウィスカー、連続ファイバー、織物フ
ァイバー、チョップトファイバー、および種々の形状の
プリフォーム類を含む。粒子状の強化材を用いる場合、
酸化硼素前駆体の溶液を攪拌し、溶液で粒子表面を十分
に濡らすようにすることを推奨する。
【００３６】ファイバーとアルミニウム基合金との合体
方法としては、複合材料を作製する方法として知られて
いるどのような合体技術を用いてもよい。この合体技術
としては、液相浸透法、圧搾鋳造法、レオキャスティン
グ法、正圧を用いずに真空下で鋳造するコンポキャステ
ィング法等が含まれる。この鋳造は、機械的な手段、油
圧による手段、真空による手段、および／または高圧に
よる手段を用いて行うことができる。
方法としては、複合材料を作製する方法として知られて
いるどのような合体技術を用いてもよい。この合体技術
としては、液相浸透法、圧搾鋳造法、レオキャスティン
グ法、正圧を用いずに真空下で鋳造するコンポキャステ
ィング法等が含まれる。この鋳造は、機械的な手段、油
圧による手段、真空による手段、および／または高圧に
よる手段を用いて行うことができる。
【００３７】本発明の表面処理は強化材とアルミニウム
またはアルミニウム合金との結合強度を高め、それによ
って複合材料の引張強さ等の機械的性質を向上させる。
またはアルミニウム合金との結合強度を高め、それによ
って複合材料の引張強さ等の機械的性質を向上させる。
【００３８】本発明の新規な複合材料は、耐熱性のある
アルミナまたはアルミノ珪酸塩のファイバーと、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金のマトリクスと、ファイ
バー／マトリクス界面にある硼素・アルミニウム混合酸
化物の界面層とを含む。本発明の複合材料は、著しく向
上した結合強度を発揮し、且つ溶接またはろう付け処理
時にディウェッティング（濡れの喪失）を生ずることが
ない。以下に、添付図面を参照し、実施例によって本発
明を更に詳細に説明する。
アルミナまたはアルミノ珪酸塩のファイバーと、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金のマトリクスと、ファイ
バー／マトリクス界面にある硼素・アルミニウム混合酸
化物の界面層とを含む。本発明の複合材料は、著しく向
上した結合強度を発揮し、且つ溶接またはろう付け処理
時にディウェッティング（濡れの喪失）を生ずることが
ない。以下に、添付図面を参照し、実施例によって本発
明を更に詳細に説明する。
【００３９】
【実施例】以下の実施例は、本発明の硼素・アルミニウ
ム混合酸化物界面層の形成に仕方を詳細に示すものであ
る。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
ム混合酸化物界面層の形成に仕方を詳細に示すものであ
る。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
【００４０】〔実験例１〕デュポン社から市販されてい
るＦＰ−アルミナファイバーに、厚さ２．５μｍの純ア
ルミニウム層を蒸着させた。このアルミニウム蒸着は物
理蒸着により行った。次にこのファイバーをアルミニウ
ムの融点より高い７５０℃に１５分間加熱してアルミニ
ウムを溶融させた後、放冷した。
るＦＰ−アルミナファイバーに、厚さ２．５μｍの純ア
ルミニウム層を蒸着させた。このアルミニウム蒸着は物
理蒸着により行った。次にこのファイバーをアルミニウ
ムの融点より高い７５０℃に１５分間加熱してアルミニ
ウムを溶融させた後、放冷した。
【００４１】図１に、アルミナファイバー表面でアルミ
ニウムのディウェッティングが著しく生じていることを
、倍率１００倍で示す。この現象は、殆ど全てのアルミ
ニウムがアルミナ表面で分離して液滴になっていること
から明瞭に分かる。アルミニウムがファイバー表面に拡
がってファイバーと結合した状態は全く観察されない。
ニウムのディウェッティングが著しく生じていることを
、倍率１００倍で示す。この現象は、殆ど全てのアルミ
ニウムがアルミナ表面で分離して液滴になっていること
から明瞭に分かる。アルミニウムがファイバー表面に拡
がってファイバーと結合した状態は全く観察されない。
【００４２】〔実験例２〕実験例１と同様な操作を行っ
た。但し、ファイバーにアルミニウム被覆を行う前に、
五硼酸アンモニウムの飽和水溶液中にファイバーを浸漬
して７５℃で１０分間保持し、外囲雰囲気中で乾燥して
から、大気中で１２５０℃、１時間の加熱を行った。
た。但し、ファイバーにアルミニウム被覆を行う前に、
五硼酸アンモニウムの飽和水溶液中にファイバーを浸漬
して７５℃で１０分間保持し、外囲雰囲気中で乾燥して
から、大気中で１２５０℃、１時間の加熱を行った。
【００４３】図２に、五硼酸アンモニウムで処理したフ
ァイバーを倍率１００倍で示す。個の処理を施したファ
イバーは、五硼酸アンモニウムが熱分解して酸化硼素に
なり、これがファイバーとアルミニウムとの界面でＢ２
Ｏ３ とＡｌ２ Ｏ３ との混合酸化物から成る酸化
物層（２Ａｌ２ Ｏ３ ・Ｂ２ Ｏ３ および９Ａｌ２
Ｏ３ ・２Ｂ２ Ｏ３ を含む）を成している。図３
に、五硼酸アンモニウムで処理したアルミナファイバー
にアルミニウムを２．５μｍ蒸着してからアルミニウム
の融点よりも高温に加熱した場合のＳＥＭ（走査電子顕
微鏡）写真（倍率：５００倍）を示す。図２および図３
から、溶融金属によるアルミナファイバーの濡れが表面
処理によって向上していることが分かる。アルミナファ
イバー表面はほぼ平坦で均一なアルミニウム皮膜によっ
て濡れており、ファイバー表面ではアルミニウム液滴は
殆ど生じていない。
ァイバーを倍率１００倍で示す。個の処理を施したファ
イバーは、五硼酸アンモニウムが熱分解して酸化硼素に
なり、これがファイバーとアルミニウムとの界面でＢ２
Ｏ３ とＡｌ２ Ｏ３ との混合酸化物から成る酸化
物層（２Ａｌ２ Ｏ３ ・Ｂ２ Ｏ３ および９Ａｌ２
Ｏ３ ・２Ｂ２ Ｏ３ を含む）を成している。図３
に、五硼酸アンモニウムで処理したアルミナファイバー
にアルミニウムを２．５μｍ蒸着してからアルミニウム
の融点よりも高温に加熱した場合のＳＥＭ（走査電子顕
微鏡）写真（倍率：５００倍）を示す。図２および図３
から、溶融金属によるアルミナファイバーの濡れが表面
処理によって向上していることが分かる。アルミナファ
イバー表面はほぼ平坦で均一なアルミニウム皮膜によっ
て濡れており、ファイバー表面ではアルミニウム液滴は
殆ど生じていない。
【００４４】〔実験例３〕直径０．５インチ（１２．７
ｍｍ）の耐熱性アルミナ棒を２本用いて、界面での結合
を評価した。その内の１本は、飽和五硼酸アンモニウム
溶液中に浸漬して７５℃で１０分保持した後、外囲条件
下で乾燥し、そして１２５０℃で１時間加熱した。他の
１本には上記の表面処理を施さなかった。
ｍｍ）の耐熱性アルミナ棒を２本用いて、界面での結合
を評価した。その内の１本は、飽和五硼酸アンモニウム
溶液中に浸漬して７５℃で１０分保持した後、外囲条件
下で乾燥し、そして１２５０℃で１時間加熱した。他の
１本には上記の表面処理を施さなかった。
【００４５】マトリクス材料としてアルミニウム合金Ａ
ｌ−４．５Ｃｕ−３Ｍｇを真空誘導炉で溶解した。上記
各アルミナ棒を液状のアルミニウム合金中に浸漬して放
置し、合金を完全に凝固させた。界面の健全性と強度の
評価を行った。
ｌ−４．５Ｃｕ−３Ｍｇを真空誘導炉で溶解した。上記
各アルミナ棒を液状のアルミニウム合金中に浸漬して放
置し、合金を完全に凝固させた。界面の健全性と強度の
評価を行った。
【００４６】インストロン試験機を用い、クロスヘッド
スピード０．０５インチ（１．２７ｍｍ）／分で荷重−
変位データを得た。各アルミナ棒についての試験結果を
表１に示す。
スピード０．０５インチ（１．２７ｍｍ）／分で荷重−
変位データを得た。各アルミナ棒についての試験結果を
表１に示す。
【００４７】表面処理無しのアルミナ棒の場合、マトリ
クス合金との間の結合強度は低い。これに対して、表面
処理を施したアルミナ棒の場合は、アルミナ／マトリク
ス間の界面で高い結合強度が得られた。表面処理した場
合の界面強度は、表面処理しない場合に比べて、実に１
０倍に達する強度であった。これは、混合酸化物の生成
によって合金による濡れが効果的に行われ、これによっ
て合金とアルミナとの間で強い結合が達成されたもので
ある。
クス合金との間の結合強度は低い。これに対して、表面
処理を施したアルミナ棒の場合は、アルミナ／マトリク
ス間の界面で高い結合強度が得られた。表面処理した場
合の界面強度は、表面処理しない場合に比べて、実に１
０倍に達する強度であった。これは、混合酸化物の生成
によって合金による濡れが効果的に行われ、これによっ
て合金とアルミナとの間で強い結合が達成されたもので
ある。
【００４８】
【表１】
【００４９】〔実験例４〕ＦＰ−アルミナファイバー表
面に、厚さ４００Åの硼素皮膜を蒸着した。この硼素皮
膜処理したファイバーおよび処理無しのファイバーに、
厚さ２．５μｍの純アルミニウム層を物理蒸着により被
覆した後、加熱してアルミニウムを溶融させた。
面に、厚さ４００Åの硼素皮膜を蒸着した。この硼素皮
膜処理したファイバーおよび処理無しのファイバーに、
厚さ２．５μｍの純アルミニウム層を物理蒸着により被
覆した後、加熱してアルミニウムを溶融させた。
【００５０】図４に、ファイバー／金属界面の硼素・ア
ルミニウム混合酸化物により、実質的な濡れの生じない
表面処理無しの場合に対して、十分に有効なアルミニウ
ムの濡れが生じている状態を示す。
ルミニウム混合酸化物により、実質的な濡れの生じない
表面処理無しの場合に対して、十分に有効なアルミニウ
ムの濡れが生じている状態を示す。
【００５１】〔実験例５〕融点におけるマトリクス材料
の硼素についての溶解限を超える約０．１ｗｔ％の硼素
を含有した溶融マトリクス材料Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｂ中
に、直径０．５インチ（１２．７ｍｍ）のアルミナ棒を
浸漬させ、凝固させた。合体したサンプルを試験した結
果、アルミナ棒と硼素添加したアルミニウム合金マトリ
クスとの界面の結合強度が明らかに向上したことが分か
った。
の硼素についての溶解限を超える約０．１ｗｔ％の硼素
を含有した溶融マトリクス材料Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｂ中
に、直径０．５インチ（１２．７ｍｍ）のアルミナ棒を
浸漬させ、凝固させた。合体したサンプルを試験した結
果、アルミナ棒と硼素添加したアルミニウム合金マトリ
クスとの界面の結合強度が明らかに向上したことが分か
った。
【００５２】以上、本発明をアルミナファイバー／アル
ミニウムまたはアルミニウム合金マトリクス複合材料に
ついて説明したが、ファイバー以外の状態のアルミナに
ついても本発明の利点が得られる。例えば、等軸または
非等軸のアルミナ粒子、平坦なアルミナシート、アルミ
ナウィスカー等に本発明に従って処理を行えば、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金の強化材として用いるこ
とができる。
ミニウムまたはアルミニウム合金マトリクス複合材料に
ついて説明したが、ファイバー以外の状態のアルミナに
ついても本発明の利点が得られる。例えば、等軸または
非等軸のアルミナ粒子、平坦なアルミナシート、アルミ
ナウィスカー等に本発明に従って処理を行えば、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金の強化材として用いるこ
とができる。
【００５３】以上、本発明を望ましい態様について説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。
したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【図１】何も処理を施していないアルミナファイバーに
、アルミニウム蒸気で２．５μｍの被覆をした後、アル
ミニウムの融点よりも高温に加熱した場合の金属組織を
示す顕微鏡写真（×１００）である。
、アルミニウム蒸気で２．５μｍの被覆をした後、アル
ミニウムの融点よりも高温に加熱した場合の金属組織を
示す顕微鏡写真（×１００）である。
【図２】五硼酸アンモニウムで処理を行ったアルミナフ
ァイバーに、アルミニウムを２．５μｍ蒸気被覆をした
後、アルミニウムの融点よりも高温に加熱した場合の金
属組織を示す顕微鏡写真（倍率：×１００）である。
ァイバーに、アルミニウムを２．５μｍ蒸気被覆をした
後、アルミニウムの融点よりも高温に加熱した場合の金
属組織を示す顕微鏡写真（倍率：×１００）である。
【図３】五硼酸アンモニウムで処理を行ったアルミナフ
ァイバーに、アルミニウムを２．５μｍ蒸気被覆をした
後、アルミニウムの融点よりも高温に加熱した場合の金
属組織を示す走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ、倍率：×５
００）である。
ァイバーに、アルミニウムを２．５μｍ蒸気被覆をした
後、アルミニウムの融点よりも高温に加熱した場合の金
属組織を示す走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ、倍率：×５
００）である。
【図４】酸化硼素で被覆したアルミナファイバーに、ア
ルミニウムを２．５μｍ蒸気被覆をした後、アルミニウ
ムの融点よりも高温に加熱した場合の金属組織を示す顕
微鏡写真（倍率：×１００）である。
ルミニウムを２．５μｍ蒸気被覆をした後、アルミニウ
ムの融点よりも高温に加熱した場合の金属組織を示す顕
微鏡写真（倍率：×１００）である。
Claims (13)
- 【請求項１】 少なくとも３０ｗｔ％のＡｌ２ Ｏ３
を含むファイバーと溶融アルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金との界面に硼素・アルミニウム混合酸化物の
界面層を形成する工程を含む、該ファイバーと該アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金との濡れおよび結合を向
上させる方法。 - 【請求項２】 硼素、酸化硼素、酸化硼素前駆体、お
よび硼素添加アルミニウム合金から成る群から選択され
た材料をアルミナファイバーに被覆することにより、前
記硼素・アルミニウム混合酸化物の界面層を形成する請
求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記酸化硼素前駆体が、五硼酸アンモ
ニウム、重硼酸アンモニウム、およびオルト硼酸から成
る群から選択される請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記溶融アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金に該アルミニウムまたはアルミニウム合金の溶
解限を超える量の硼素を添加することにより、前記硼素
・アルミニウム混合酸化物の界面層を形成する請求項１
記載の方法。 - 【請求項５】 前記溶融アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金に約１ｗｔ％の硼素を添加することにより、前
記硼素・アルミニウム混合酸化物の界面層を形成する請
求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記硼素・アルミニウム混合酸化物の
界面層の形成を、下記の工程（ａ）〜（ｃ）：（ａ）五
硼酸アンモニウム、重硼酸アンモニウム、およびオルト
硼酸から成る群から選択された熱分解可能な酸化硼素前
駆体の有効量をアルミナファイバーに被覆する工程、（
ｂ）上記被覆されたファイバーを加熱して該熱分解可能
な前駆体を分解し酸化硼素にする工程、および（ｃ）該
ファイバーとアルミニウムまたはアルミニウム合金とを
合体して複合材料とする工程により行う請求項１記載の
方法。 - 【請求項７】 前記硼素・アルミニウム混合酸化物の
界面層の形成を、下記の工程（ａ）〜（ｂ）：（ａ）ア
ルミナファイバーに有効量の酸化硼素を被覆する工程、
および（ｂ）該ファイバーとアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金とを合体して複合材料とする工程により行う
請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記硼素・アルミニウム混合酸化物の
界面層の形成を、下記の工程（ａ）〜（ｂ）：（ａ）前
記アルミナファイバーに純硼素を被覆する工程、および
（ｂ）該アルミナファイバーとアルミニウムまたはアル
ミニウム合金とを合体することにより複合材料とする工
程により行う請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 前記硼素・アルミニウム混合酸化物の
界面層の形成を、下記の工程（ａ）〜（ｂ）：（ａ）溶
解限を超える量の硼素を含有する硼素添加アルミニウム
またはアルミニウム合金マトリクス溶融体を形成する工
程、および（ｂ）前記アルミナファイバーと該アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金とを合体することにより複
合材料とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 アルミニウム合金をマトリクスとし
、強化材としてアルミナまたは珪酸アルミニウムを含有
する複合材料であって、（ａ）アルミナまたはアルミノ
珪酸塩、（ｂ）アルミニウムまたはアルミニウム合金の
マトリクス、および（ｃ）該強化材と該マトリクスとの
界面にある酸化硼素の界面層を含んで成る、強化材とア
ルミニウムまたはアルミニウム合金のマトリクスとの間
の濡れ性を向上させた複合材料。 - 【請求項１１】 前記強化材がアルミナファイバーで
ある請求項１０記載のアルミニウムまたはアルミニウム
合金をマトリクスとする複合材料。 - 【請求項１２】 前記強化材がアルミナ粒子である請
求項１０記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金を
マトリクスとする複合材料。 - 【請求項１３】 少なくとも３０ｗｔ％のＡｌ２ Ｏ
３ を含むファイバーと溶融アルミニウムもしくはアル
ミニウム合金との濡れおよび結合を向上させる方法であ
って、（ａ）アルミナファイバーに五硼酸アンモニウム
を被覆する工程、（ｂ）上記被覆したファイバーを加熱
して該五硼酸アンモニウムを実質的に分解する工程、お
よび（ｃ）該ファイバーとアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金とを合体して複合材料とする工程を含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US67412091A | 1991-03-25 | 1991-03-25 | |
| US674120 | 1991-03-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304333A true JPH04304333A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=24705377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3284158A Pending JPH04304333A (ja) | 1991-03-25 | 1991-10-04 | アルミニウムまたはアルミニウム合金をマトリクスとする複合材料およびその強化材とマトリクスとの濡れおよび結合を向上させる方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5286560A (ja) |
| EP (1) | EP0505990B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04304333A (ja) |
| DE (1) | DE69211397T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6245425B1 (en) * | 1995-06-21 | 2001-06-12 | 3M Innovative Properties Company | Fiber reinforced aluminum matrix composite wire |
| US5972523A (en) * | 1996-12-09 | 1999-10-26 | The Chinese University Of Hong Kong | Aluminum metal matrix composite materials reinforced by intermetallic compounds and alumina whiskers |
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