JPH0435542B2 - - Google Patents
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- JPH0435542B2 JPH0435542B2 JP58244619A JP24461983A JPH0435542B2 JP H0435542 B2 JPH0435542 B2 JP H0435542B2 JP 58244619 A JP58244619 A JP 58244619A JP 24461983 A JP24461983 A JP 24461983A JP H0435542 B2 JPH0435542 B2 JP H0435542B2
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- Japan
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- metal
- binder
- molten metal
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、強化用繊維を用いた繊維成形体を
金属基地中の所定の箇所に加圧鋳造法により充填
複合させて繊維強化金属（FRM）複合材料を製
造するのに利用される複合材料の製造方法に関す
るものである。 （従来技術） 従来、繊維強化金属複合材料の製造方法のひと
つとしては、例えば第１図に示すように、粋型１
と、下型２と、プランジヤ３とを組み合わせて構
成した金型４内に、結合剤を用いて繊維成形体を
所定形状に成形した強化用繊維質成形体５を装入
し、次いで金型４内にマトリツクスとなる金属溶
湯６を注湯したのち、プランジヤ３を降下させる
ことにより金属溶湯６に静水圧的高圧力を加え、
この圧力によつて前記金属溶湯を前記繊維質成形
体５中に含浸させて凝固させることにより金属基
地中の所定箇所に前記繊維質成形体５を複合化す
る方法が知られている（例えば、特開昭56−
68576号、特開昭58−93837号）。 しかしながら、一般にこの種の製造方法でプレ
フオームとなる繊維質成形体５を成形するにあた
つては、繊維成形体の結合剤としてコロイダルシ
リカを用いている場合が多く（例えば、特開昭58
−93837号、特開昭58−93847号、特開昭58−
93844号、特開昭58−104059号等）、結合剤の繊維
への定着状態が凝集形状であるため、この繊維質
成形体５への金属溶湯６の含浸が不完全になりや
すく、また、金属基地−強化用繊維間の応力伝播
も阻害されやすく、複合材料としての強度は低い
という問題があつた。 （発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、強化用繊維を用いた繊維成形
体を金属基地中の所定の箇所に加圧鋳造法により
充填複合させて繊維強化金属複合材料を製造する
場合に、繊維成形体への金属溶湯の含浸が著しく
良好にかつ十分に行われ、金属基地−強化用繊維
間の応力伝播も十分に良好であり、強度および靭
性等の機械的特性に優れた繊維強化金属複合材料
を製造することが可能である複合材料の製造方法
を提供することを目的としている。 （発明の構成） この発明は、少なくとも強化用繊維と結合剤と
して金属粉末を溶媒中に混合した繊維スラリーを
得たのち、前記繊維スラリー中の溶媒を除去して
前記金属粉末を結合剤とする繊維成形体となし、
加圧鋳造法により前記繊維成形体の繊維間〓に金
属溶湯を浸透凝固させる構成としたことを特徴と
している。 この発明に適用される強化用繊維としては、ア
ルミナ繊維，アルミナ−シリカ系繊維，炭化ケイ
素ウイスカー，チタン酸カリウムウイスカー，窒
化ケイ素ウイスカーなどの酸化物系，炭化物系，
窒素物系等々の種々のものがあり、特に限定され
るものではなく、要求特性等によつて適宜選定さ
れるものである。 また、この発明に適用される結合剤は金属粉末
ならば何でも良いが、結合剤の繊維成形体中での
分布均一性を十分なものとするためには粒径
20μm以下、特に望ましくは10μm以下のものを用
いる。そして、また、この結合剤は、充填複合さ
せる金属基地と同種の金属粉末あるいは前記金属
基地の主成分を主成分とする金属粉末を用いるこ
とがより好ましい。 さらに、繊維成形体を金属基地中に複合させる
際の加圧鋳造法の具体的な手段においても特に限
定されず、プランジヤによる加圧力を利用したも
のや、遠心力を利用したものなど、各種の方法の
中から選採用することができる。 実施例 １ 強化用繊維として直径3μmのアルミナ−シリカ
系繊維100ｇと、溶媒として水５とを容器内で
５分間撹拌し、次いで結合剤として平均粒径3μm
の純アルミニウム粉末20ｇを添加し、さらに2.5
重量％のでんぷん溶液50c.c.を添加して撹拌するこ
とにより繊維スラリーを得た。次いで、第２図に
示すように、内部にフイルタ８を有すると共に、
フイルタ８より下位側に吸引口９を有する容器１
０内に前記繊維スラリー１１を注ぎ込み、吸引口
９を介して真空吸引することにより脱水・濾過し
て繊維成形体を得た。次に、得られた繊維成形体
を110℃において８時間乾燥した後、窒素雰囲気
中、800℃×30分間焼成して繊維質成形体を得た。 このようにして得た繊維質成形体の繊維体積率
は５％であつた。次に、第３図に示した粋型１５
と下型１６とプランジヤ１７とを組み合わせた金
型１８内に前記繊維質成形体１９を設置したの
ち、320℃に加熱した金型１８内にアルミニウム
合金（JIS規格AC8A）よりなる金属溶湯（温度
750℃）２０を供給し、プランジヤ１７を降下さ
せて金属溶湯２０を静水圧的高圧力（1500気圧）
で加圧し、繊維質成形体１９中に金属溶湯２０を
浸透させて凝固させることにより金属基地中の所
定箇所に前記繊維質成形体１９を複合化させた繊
維強化金属複合材料を得た。次いで、前記複合材
料の引張強度を測定したところ、22Kgｆ／mm2であ
つた。 比較例 １ 実施例１における純アルミニウム粉末の代わり
に、市販のコロイダルシリカを結合剤として用
い、その他は実施例１と同じにして繊維強化金属
複合材料を作製した。次いで、得られた複合材料
の引張強度を測定したところ、15Kgｆ／mm2であつ
た。 実施例 ２ 実施例１とほぼ同様の手段であるが、適用する
アルミニウム粉末の粒径を (a) 1μm以下のもの (b) 1μm超過3μm以下のもの (c) 3μm超過10μm以下のもの (d) 10μm超過20μm以下のもの、および比較のた
め (e) 20μm超過40μm以下のもの の５種類について選び、その他は実施例１と同様
にして繊維質成形体を作製し、繊維質成形体中に
おける結合剤の分布均一性について調べた。この
結果を表１に示す。
金属基地中の所定の箇所に加圧鋳造法により充填
複合させて繊維強化金属（FRM）複合材料を製
造するのに利用される複合材料の製造方法に関す
るものである。 （従来技術） 従来、繊維強化金属複合材料の製造方法のひと
つとしては、例えば第１図に示すように、粋型１
と、下型２と、プランジヤ３とを組み合わせて構
成した金型４内に、結合剤を用いて繊維成形体を
所定形状に成形した強化用繊維質成形体５を装入
し、次いで金型４内にマトリツクスとなる金属溶
湯６を注湯したのち、プランジヤ３を降下させる
ことにより金属溶湯６に静水圧的高圧力を加え、
この圧力によつて前記金属溶湯を前記繊維質成形
体５中に含浸させて凝固させることにより金属基
地中の所定箇所に前記繊維質成形体５を複合化す
る方法が知られている（例えば、特開昭56−
68576号、特開昭58−93837号）。 しかしながら、一般にこの種の製造方法でプレ
フオームとなる繊維質成形体５を成形するにあた
つては、繊維成形体の結合剤としてコロイダルシ
リカを用いている場合が多く（例えば、特開昭58
−93837号、特開昭58−93847号、特開昭58−
93844号、特開昭58−104059号等）、結合剤の繊維
への定着状態が凝集形状であるため、この繊維質
成形体５への金属溶湯６の含浸が不完全になりや
すく、また、金属基地−強化用繊維間の応力伝播
も阻害されやすく、複合材料としての強度は低い
という問題があつた。 （発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、強化用繊維を用いた繊維成形
体を金属基地中の所定の箇所に加圧鋳造法により
充填複合させて繊維強化金属複合材料を製造する
場合に、繊維成形体への金属溶湯の含浸が著しく
良好にかつ十分に行われ、金属基地−強化用繊維
間の応力伝播も十分に良好であり、強度および靭
性等の機械的特性に優れた繊維強化金属複合材料
を製造することが可能である複合材料の製造方法
を提供することを目的としている。 （発明の構成） この発明は、少なくとも強化用繊維と結合剤と
して金属粉末を溶媒中に混合した繊維スラリーを
得たのち、前記繊維スラリー中の溶媒を除去して
前記金属粉末を結合剤とする繊維成形体となし、
加圧鋳造法により前記繊維成形体の繊維間〓に金
属溶湯を浸透凝固させる構成としたことを特徴と
している。 この発明に適用される強化用繊維としては、ア
ルミナ繊維，アルミナ−シリカ系繊維，炭化ケイ
素ウイスカー，チタン酸カリウムウイスカー，窒
化ケイ素ウイスカーなどの酸化物系，炭化物系，
窒素物系等々の種々のものがあり、特に限定され
るものではなく、要求特性等によつて適宜選定さ
れるものである。 また、この発明に適用される結合剤は金属粉末
ならば何でも良いが、結合剤の繊維成形体中での
分布均一性を十分なものとするためには粒径
20μm以下、特に望ましくは10μm以下のものを用
いる。そして、また、この結合剤は、充填複合さ
せる金属基地と同種の金属粉末あるいは前記金属
基地の主成分を主成分とする金属粉末を用いるこ
とがより好ましい。 さらに、繊維成形体を金属基地中に複合させる
際の加圧鋳造法の具体的な手段においても特に限
定されず、プランジヤによる加圧力を利用したも
のや、遠心力を利用したものなど、各種の方法の
中から選採用することができる。 実施例 １ 強化用繊維として直径3μmのアルミナ−シリカ
系繊維100ｇと、溶媒として水５とを容器内で
５分間撹拌し、次いで結合剤として平均粒径3μm
の純アルミニウム粉末20ｇを添加し、さらに2.5
重量％のでんぷん溶液50c.c.を添加して撹拌するこ
とにより繊維スラリーを得た。次いで、第２図に
示すように、内部にフイルタ８を有すると共に、
フイルタ８より下位側に吸引口９を有する容器１
０内に前記繊維スラリー１１を注ぎ込み、吸引口
９を介して真空吸引することにより脱水・濾過し
て繊維成形体を得た。次に、得られた繊維成形体
を110℃において８時間乾燥した後、窒素雰囲気
中、800℃×30分間焼成して繊維質成形体を得た。 このようにして得た繊維質成形体の繊維体積率
は５％であつた。次に、第３図に示した粋型１５
と下型１６とプランジヤ１７とを組み合わせた金
型１８内に前記繊維質成形体１９を設置したの
ち、320℃に加熱した金型１８内にアルミニウム
合金（JIS規格AC8A）よりなる金属溶湯（温度
750℃）２０を供給し、プランジヤ１７を降下さ
せて金属溶湯２０を静水圧的高圧力（1500気圧）
で加圧し、繊維質成形体１９中に金属溶湯２０を
浸透させて凝固させることにより金属基地中の所
定箇所に前記繊維質成形体１９を複合化させた繊
維強化金属複合材料を得た。次いで、前記複合材
料の引張強度を測定したところ、22Kgｆ／mm2であ
つた。 比較例 １ 実施例１における純アルミニウム粉末の代わり
に、市販のコロイダルシリカを結合剤として用
い、その他は実施例１と同じにして繊維強化金属
複合材料を作製した。次いで、得られた複合材料
の引張強度を測定したところ、15Kgｆ／mm2であつ
た。 実施例 ２ 実施例１とほぼ同様の手段であるが、適用する
アルミニウム粉末の粒径を (a) 1μm以下のもの (b) 1μm超過3μm以下のもの (c) 3μm超過10μm以下のもの (d) 10μm超過20μm以下のもの、および比較のた
め (e) 20μm超過40μm以下のもの の５種類について選び、その他は実施例１と同様
にして繊維質成形体を作製し、繊維質成形体中に
おける結合剤の分布均一性について調べた。この
結果を表１に示す。
【表】
表１において、◎は結合剤の分布が著しく均一
であつたことを示し、○は成形体の上下に結合剤
が若干集まり、結合剤の分布がさほど均一でなか
つたことを示し、×は結合剤の均一性が良くなか
つたことを示している。なお、分布の状態は肉眼
による判定とし、アルミニウム粉末の金属光沢が
均一のものは著しく均一に分布したとし、色に斑
がある場合には均一性が良くないと判断した。表
１に示すように粒径10μm超過のアルミニウム粉
末を用いた場合は、繊維スラリーを得る際の撹拌
時においても、アルミニウム粉末の容器内床部沈
澱が多く、第２図に示す容器１０内で作製した繊
維成形体中のアルミニウム粉末の分布均一性があ
まり良くなかつた。そして、とくに粒径20μmを
超えるアルミニウム粉末を用いた場合には、作製
した繊維成形体を結合剤であるアルミニウムの溶
融点以上で焼成したときに、溶融したアルミニウ
ム繊維が凝集し、成形体中での繊維の分布の均一
性もかなり悪くなることが確認された。これに対
し、とくにアルミニウム粉末の粒径が10μm以下
である場合に、繊維成形体中でのアルミニウム粉
末の分布が著しく均一になることが確かめられ
た。そして、種々の実験結果から、場合によつて
は粒径が20μm以下のときでも良いことがわかつ
た。 実施例 ３ 結合剤として平均粒径1μm以下のアルミニウム
粉末を用い、実施例１と同様の手法で乾燥前にプ
レスすることにより、繊維体積率が10％および15
％である繊維成形体を作製した後、窒素雰囲気
中、800℃×30分間焼成して繊維質成形体を得た。
次いで、各繊維質成形体を第３図に示す金型１８
内に装入したのち、実施例１と同様にしてアルミ
ニウム合金（JIS規格AC8A）よりなる金属溶湯
を充填複合して繊維強化金属複合材料を得た。次
いで、前記複合材料から引張試験片を作製し、
各々の引張強度を測定した。この結果を第４図の
線で示す。第４図に示すように、繊維体積率が
多くなるにつれて引張強度が高くなることが確か
められた。 比較例 ２ 実施例３と同種の繊維を用い、コロイダルシリ
カを結合剤として作製した繊維質成形体について
も実施例３と同様にアルミニウム合金（JIS規格
AC8A）よりなる金属溶湯で充填複合し、得られ
た繊維強化金属複合材料から引張試験片を作製し
て引張強度を測定した。この結果を第４図の線
で示す。第４図に示すように、繊維体積率が増加
するにつれて繊維質成形体中への金属溶湯の含浸
が不完全となり、複合材料の引張強度は低下する
ことが確かめられた。 （発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、
強化用繊維と結合剤として金属粉末を溶媒中に混
合した繊維スラリーを得たのち、前記繊維スラリ
ー中の溶媒を除去して前記金属粉末を結合剤とす
る繊維成形体となし、加圧鋳造法により前記繊維
成形体の繊維間〓に金属溶湯を浸透凝固させる構
成としたから、金属粉末を結合剤とする繊維成形
体を金属基地中の所定箇所に充填複合させて繊維
強化金属複合材料を製造する場合に、前記繊維成
形体中への金属溶湯の含浸が著しく良好にかつ十
分に行われ、金属基地−強化繊維間の応力伝播も
十分に良好であり、強度および靭性等の機械的特
性に優れた繊維強化金属複合材料を得ることがで
きるという非常に優れた効果を有している。
であつたことを示し、○は成形体の上下に結合剤
が若干集まり、結合剤の分布がさほど均一でなか
つたことを示し、×は結合剤の均一性が良くなか
つたことを示している。なお、分布の状態は肉眼
による判定とし、アルミニウム粉末の金属光沢が
均一のものは著しく均一に分布したとし、色に斑
がある場合には均一性が良くないと判断した。表
１に示すように粒径10μm超過のアルミニウム粉
末を用いた場合は、繊維スラリーを得る際の撹拌
時においても、アルミニウム粉末の容器内床部沈
澱が多く、第２図に示す容器１０内で作製した繊
維成形体中のアルミニウム粉末の分布均一性があ
まり良くなかつた。そして、とくに粒径20μmを
超えるアルミニウム粉末を用いた場合には、作製
した繊維成形体を結合剤であるアルミニウムの溶
融点以上で焼成したときに、溶融したアルミニウ
ム繊維が凝集し、成形体中での繊維の分布の均一
性もかなり悪くなることが確認された。これに対
し、とくにアルミニウム粉末の粒径が10μm以下
である場合に、繊維成形体中でのアルミニウム粉
末の分布が著しく均一になることが確かめられ
た。そして、種々の実験結果から、場合によつて
は粒径が20μm以下のときでも良いことがわかつ
た。 実施例 ３ 結合剤として平均粒径1μm以下のアルミニウム
粉末を用い、実施例１と同様の手法で乾燥前にプ
レスすることにより、繊維体積率が10％および15
％である繊維成形体を作製した後、窒素雰囲気
中、800℃×30分間焼成して繊維質成形体を得た。
次いで、各繊維質成形体を第３図に示す金型１８
内に装入したのち、実施例１と同様にしてアルミ
ニウム合金（JIS規格AC8A）よりなる金属溶湯
を充填複合して繊維強化金属複合材料を得た。次
いで、前記複合材料から引張試験片を作製し、
各々の引張強度を測定した。この結果を第４図の
線で示す。第４図に示すように、繊維体積率が
多くなるにつれて引張強度が高くなることが確か
められた。 比較例 ２ 実施例３と同種の繊維を用い、コロイダルシリ
カを結合剤として作製した繊維質成形体について
も実施例３と同様にアルミニウム合金（JIS規格
AC8A）よりなる金属溶湯で充填複合し、得られ
た繊維強化金属複合材料から引張試験片を作製し
て引張強度を測定した。この結果を第４図の線
で示す。第４図に示すように、繊維体積率が増加
するにつれて繊維質成形体中への金属溶湯の含浸
が不完全となり、複合材料の引張強度は低下する
ことが確かめられた。 （発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、
強化用繊維と結合剤として金属粉末を溶媒中に混
合した繊維スラリーを得たのち、前記繊維スラリ
ー中の溶媒を除去して前記金属粉末を結合剤とす
る繊維成形体となし、加圧鋳造法により前記繊維
成形体の繊維間〓に金属溶湯を浸透凝固させる構
成としたから、金属粉末を結合剤とする繊維成形
体を金属基地中の所定箇所に充填複合させて繊維
強化金属複合材料を製造する場合に、前記繊維成
形体中への金属溶湯の含浸が著しく良好にかつ十
分に行われ、金属基地−強化繊維間の応力伝播も
十分に良好であり、強度および靭性等の機械的特
性に優れた繊維強化金属複合材料を得ることがで
きるという非常に優れた効果を有している。
第１図は従来の繊維質成形体に金属溶湯を含浸
させるのに用いる金型の縦断面説明図、第２図は
繊維スラリーから繊維成形体を得るのに用いる装
置の縦断面説明図、第３図はこの発明の実施例に
おいて繊維質成形体に金属溶湯を含浸させるのに
用いた金型の縦断面説明図、第４図は、従来のコ
ロイダルシリカを接合剤として用いた繊維質成形
体より作製した繊維強化金属と、この発明による
繊維質成形体より作製した繊維強化金属における
引張強度を比較した結果を示すグラフである。 １１……繊維スラリー、１９……繊維質成形体
（繊維成形体）、２０……金属溶湯。
させるのに用いる金型の縦断面説明図、第２図は
繊維スラリーから繊維成形体を得るのに用いる装
置の縦断面説明図、第３図はこの発明の実施例に
おいて繊維質成形体に金属溶湯を含浸させるのに
用いた金型の縦断面説明図、第４図は、従来のコ
ロイダルシリカを接合剤として用いた繊維質成形
体より作製した繊維強化金属と、この発明による
繊維質成形体より作製した繊維強化金属における
引張強度を比較した結果を示すグラフである。 １１……繊維スラリー、１９……繊維質成形体
（繊維成形体）、２０……金属溶湯。
Claims (1)
- １ 強化用繊維と結合剤として金属粉末を溶媒中
に混合した繊維スラリーを得たのち、前記繊維ス
ラリー中の溶媒を除去して前記金属粉末を結合剤
とする繊維成形体となし、加圧鋳造法により前記
繊維成形体の繊維間〓に金属溶湯を浸透凝固させ
ることを特徴とする複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24461983A JPS60138031A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24461983A JPS60138031A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60138031A JPS60138031A (ja) | 1985-07-22 |
| JPH0435542B2 true JPH0435542B2 (ja) | 1992-06-11 |
Family
ID=17121432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24461983A Granted JPS60138031A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60138031A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2297938A (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-21 | Chang San Yu | Manufacturing a semi-metal brake lining |
| JP4135191B2 (ja) * | 1995-02-22 | 2008-08-20 | マツダ株式会社 | 部分複合軽金属系部品の製造方法並びにそれに用いる予備成形体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021306A (ja) * | 1983-07-14 | 1985-02-02 | Honda Motor Co Ltd | 複合強化部材の製造方法 |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP24461983A patent/JPS60138031A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60138031A (ja) | 1985-07-22 |
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