JPH0471971B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0471971B2 JPH0471971B2 JP62238626A JP23862687A JPH0471971B2 JP H0471971 B2 JPH0471971 B2 JP H0471971B2 JP 62238626 A JP62238626 A JP 62238626A JP 23862687 A JP23862687 A JP 23862687A JP H0471971 B2 JPH0471971 B2 JP H0471971B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preform
- composite material
- whiskers
- metal matrix
- density
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は金属基複合材料の製造に好適に使用す
ることができる強化繊維プリフオームの製造法に
関する。
ることができる強化繊維プリフオームの製造法に
関する。
（従来の技術及びその問題点）
金属基複合材料は、強化繊維のプリフオームに
マトリツクスとなる金属の溶湯を注湯し加圧しな
がら凝固させる方法によつて製造されている。
マトリツクスとなる金属の溶湯を注湯し加圧しな
がら凝固させる方法によつて製造されている。
上記強化繊維プリフオームは、一般に、バイン
ダを溶解させた水又は有機溶媒に短繊維、ウイス
カー等を分散さ、この分散物を濾過成形する方
法、この分散物を圧縮成形する方法により調製さ
れている。
ダを溶解させた水又は有機溶媒に短繊維、ウイス
カー等を分散さ、この分散物を濾過成形する方
法、この分散物を圧縮成形する方法により調製さ
れている。
これら方法で得られる強化繊維プリフオーム
は、密度及び曲げ強度が低く、溶湯を高圧で注入
する際に変形したり収縮するため、所望形状の金
属基複合材料を得ることができなつたり、金属基
複合材料中で強化繊維が均一に分散せず強度にむ
らのあるものしか得ることができなつたりすると
いう問題がある。
は、密度及び曲げ強度が低く、溶湯を高圧で注入
する際に変形したり収縮するため、所望形状の金
属基複合材料を得ることができなつたり、金属基
複合材料中で強化繊維が均一に分散せず強度にむ
らのあるものしか得ることができなつたりすると
いう問題がある。
上記したように、公知の方法で調製される強化
繊維プリフオームは所望形状の金属基複合材料を
与えることができないので、金属基複合材料を製
造した後に切削加工して所定形状にすることが必
要である。しかし、繊維強化金属基複合材料の切
削加工は困難であり、このため金属複合材料の生
産性がきわめて低いものとなつてしまうという工
業的に無視できない問題が生じている。
繊維プリフオームは所望形状の金属基複合材料を
与えることができないので、金属基複合材料を製
造した後に切削加工して所定形状にすることが必
要である。しかし、繊維強化金属基複合材料の切
削加工は困難であり、このため金属複合材料の生
産性がきわめて低いものとなつてしまうという工
業的に無視できない問題が生じている。
（問題点を解決するための技術的手段）
本発明の目的は、前述した問題点を解消した、
即ち密度及び曲げ強度が高く、溶湯注入時に変形
及び収縮することのない金属基複合材料用の強化
繊維プリフオーム及びその製造法を提供すること
にある。
即ち密度及び曲げ強度が高く、溶湯注入時に変形
及び収縮することのない金属基複合材料用の強化
繊維プリフオーム及びその製造法を提供すること
にある。
本発明によれば、短繊維及びウイスカーから選
ばれる強化繊維を直接成形型内に配置して、加熱
及び加圧することを特徴とする金属基複合材料用
強化繊維プリフオームの製造法が提供される。
ばれる強化繊維を直接成形型内に配置して、加熱
及び加圧することを特徴とする金属基複合材料用
強化繊維プリフオームの製造法が提供される。
強化繊維の具体例としては、アルミナ、シリカ
−アルミナ、炭化珪素、ポリメタロカルボシラン
の焼成物（宇部興産(株)製、チラノ：登録商標）、
窒化珪素などの短繊維；炭化珪素、窒化珪素など
のウイスカーが挙げられる。強化繊維の長さは通
常10mm以下、好ましくは１〜５mmである。
−アルミナ、炭化珪素、ポリメタロカルボシラン
の焼成物（宇部興産(株)製、チラノ：登録商標）、
窒化珪素などの短繊維；炭化珪素、窒化珪素など
のウイスカーが挙げられる。強化繊維の長さは通
常10mm以下、好ましくは１〜５mmである。
これら強化繊維には必要に応じて、プリフオー
ムの強度向上剤を少量添加することもできる。強
度向上剤の具体例としては、シリカ、アルミナな
どの酸化物粒子、窒化アルミニウム、窒化ホウ素
などの窒化物粒子、炭化ホウ素、炭化チタンなど
の炭化物粒子が挙げられる。強度向上剤の添加量
は強化繊維に対して通常 重量％以下である。
ムの強度向上剤を少量添加することもできる。強
度向上剤の具体例としては、シリカ、アルミナな
どの酸化物粒子、窒化アルミニウム、窒化ホウ素
などの窒化物粒子、炭化ホウ素、炭化チタンなど
の炭化物粒子が挙げられる。強度向上剤の添加量
は強化繊維に対して通常 重量％以下である。
強化繊維は所望形状を有する型内に配置された
後、加熱加圧される。
後、加熱加圧される。
加熱温度は加圧力とも関連するが、通常500〜
1500℃、好ましくは700〜1000℃である。加熱温
度は所定のプリフオーム強度が得られる限り出来
るだけ低い温度に設定すること好ましい。
1500℃、好ましくは700〜1000℃である。加熱温
度は所定のプリフオーム強度が得られる限り出来
るだけ低い温度に設定すること好ましい。
加圧力は所望のプリフオームの密度とも関連す
るが、一般に５〜200Kg／cm2である。
るが、一般に５〜200Kg／cm2である。
本発明においては、強化繊維を成形型内で加熱
と同時に加圧することが必要であり、いずれか一
方の処理のみでは金属溶湯注入時に変形又は収縮
のないプリフオームを得ることができない。
と同時に加圧することが必要であり、いずれか一
方の処理のみでは金属溶湯注入時に変形又は収縮
のないプリフオームを得ることができない。
加熱加圧装置としてはそれ自体公知の装置を使
用することができ、そのような例としては、ホツ
トプレス装置、雰囲気加圧装置、静水圧加圧加熱
装置（HIP）などが挙げられる。
用することができ、そのような例としては、ホツ
トプレス装置、雰囲気加圧装置、静水圧加圧加熱
装置（HIP）などが挙げられる。
本発明の製法によれば、密度0.5ｇ／cm3以上、
曲げ強度10Kg／cm2以上の強化繊維プリフオームを
容易に得ることができる。
曲げ強度10Kg／cm2以上の強化繊維プリフオームを
容易に得ることができる。
本発明の金属基複合材料用強化繊維プリフオー
ムを鋳型内に配置し、これにマトリツクスとなる
金属の溶湯を注入して両者を一体とし、加圧しな
がら凝固させることによつて、金属基複合材料を
製造することができる。この際に、本発明のプリ
フオームは金属溶湯注入時に変形したり収縮する
ことが実質的にないので、製造される金属基複合
材料を困難でコストのかかる切削加工する必要が
ないか、あるいはごく軽微な加工のみで最終製品
とすることができる。
ムを鋳型内に配置し、これにマトリツクスとなる
金属の溶湯を注入して両者を一体とし、加圧しな
がら凝固させることによつて、金属基複合材料を
製造することができる。この際に、本発明のプリ
フオームは金属溶湯注入時に変形したり収縮する
ことが実質的にないので、製造される金属基複合
材料を困難でコストのかかる切削加工する必要が
ないか、あるいはごく軽微な加工のみで最終製品
とすることができる。
（発明の効果）
本発明の強化繊維プリフオームは、強度が高
く、金属溶湯の注入時に変形及び収縮することが
ないという優れた特徴を有している。また、本発
明のプリフオームは、公知の方法で調製されるプ
リフオームに比較して、高温での強度の高い金属
基複合材料を与えることができる。また、本発明
で得られる強化繊維プリフオームが高い強度を有
する利用は必ずしも明らかではないが、加熱加圧
時に強化繊維の少なくとも一部が絡み合いを起こ
し、さらには一部が固着するためと考えられる。
く、金属溶湯の注入時に変形及び収縮することが
ないという優れた特徴を有している。また、本発
明のプリフオームは、公知の方法で調製されるプ
リフオームに比較して、高温での強度の高い金属
基複合材料を与えることができる。また、本発明
で得られる強化繊維プリフオームが高い強度を有
する利用は必ずしも明らかではないが、加熱加圧
時に強化繊維の少なくとも一部が絡み合いを起こ
し、さらには一部が固着するためと考えられる。
（実施例）
以下に本発明の実施例及び比較例を示す。
実施例 １
直径0.1〜0.5μｍ、長さ10〜20μｍのα型窒化珪
素ウイスカーを直径50mmの黒鉛治具に入れ、窒素
ガス雰囲気下に、800℃、100Kg／cm2の圧力でホツ
トプレスして、直径50mm、厚さ10mmのウイスカー
プリフオームを得た。このプリフオームの密度は
約0.53ｇ／cm3、曲げ強度は36.5Kg／cm2であつた。
このプリフオームを走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、ウイスカー同士が絡み合い、ウイスカー
の一部が固着していることが認められた。
素ウイスカーを直径50mmの黒鉛治具に入れ、窒素
ガス雰囲気下に、800℃、100Kg／cm2の圧力でホツ
トプレスして、直径50mm、厚さ10mmのウイスカー
プリフオームを得た。このプリフオームの密度は
約0.53ｇ／cm3、曲げ強度は36.5Kg／cm2であつた。
このプリフオームを走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、ウイスカー同士が絡み合い、ウイスカー
の一部が固着していることが認められた。
上記プリフオームを600℃に予熱した後、金型
内に配置し、これに770℃に加熱溶融したアルミ
ニウム（A1070）を射出し、1000Kg／cm2で加圧し
ながら凝固させて、アルミニウム複合材料を製造
した。複合材料のウイスカー体積含有率は16％で
あつた。
内に配置し、これに770℃に加熱溶融したアルミ
ニウム（A1070）を射出し、1000Kg／cm2で加圧し
ながら凝固させて、アルミニウム複合材料を製造
した。複合材料のウイスカー体積含有率は16％で
あつた。
得られた複合材料の中央切断面を示す第１図か
らわかるように、プリフオームの変形及び収縮は
認められなかつた。この複合材料から３×４×40
mmのテストピースを切り出し、このテストピース
につき、スパン30mm、クロスヘツドスピード0.5
mm／分で３点曲げ試験を室温から400℃までの温
度で測定した。結果を第１表に示す。
らわかるように、プリフオームの変形及び収縮は
認められなかつた。この複合材料から３×４×40
mmのテストピースを切り出し、このテストピース
につき、スパン30mm、クロスヘツドスピード0.5
mm／分で３点曲げ試験を室温から400℃までの温
度で測定した。結果を第１表に示す。
第 １ 表温 度（℃）
曲げ強度（Kg／mm2）
25 57
100 53
200 47
300 38
400 21
実施例 ２
α型窒化珪素ウイスカーに代えてシリカ／アル
ミナ短繊維（イソライト工業(株)製、カオウール）
を使用した以外は実施例１繰り返して、プリフオ
ームを製造した。得られたプリフオームの密度は
約0.73ｇ／cm3、曲げ強度は47.3Kg／cm2であつた。
このプリフオームを走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、ウイスカー同士が絡み合い、ウイスカー
の一部が固着していることが認められた。
ミナ短繊維（イソライト工業(株)製、カオウール）
を使用した以外は実施例１繰り返して、プリフオ
ームを製造した。得られたプリフオームの密度は
約0.73ｇ／cm3、曲げ強度は47.3Kg／cm2であつた。
このプリフオームを走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、ウイスカー同士が絡み合い、ウイスカー
の一部が固着していることが認められた。
上記プリフオームから実施例１におけると同様
の方法でアルミニウム複合材料を製造した。得ら
れた複合材料中のプリフオームは鋳造前と大きさ
は変わらず、その変形及び収縮は認められなかつ
た。
の方法でアルミニウム複合材料を製造した。得ら
れた複合材料中のプリフオームは鋳造前と大きさ
は変わらず、その変形及び収縮は認められなかつ
た。
実施例 ３
α型窒化珪素ウイスカーに代えて炭化珪素ウイ
スカーを使用し、プリフオーム成形時の加熱温度
を1000℃に変えた以外は実施例１と同様の方法を
繰り返して、プリフオームの調製及びアルミニウ
ム複合材料の製造を行つた。
スカーを使用し、プリフオーム成形時の加熱温度
を1000℃に変えた以外は実施例１と同様の方法を
繰り返して、プリフオームの調製及びアルミニウ
ム複合材料の製造を行つた。
プリフオームの密度は約0.68ｇ／cm3、曲げ強度
は40.2Kg／cm2であつた。また、複合材料中でのプ
リフオームの変形及び収縮は観察されなかつた。
は40.2Kg／cm2であつた。また、複合材料中でのプ
リフオームの変形及び収縮は観察されなかつた。
比較例 １
α型窒化珪素ウイスカーのホツトプレスに代え
て一軸金型成形を室温で100Kg／cm2の圧力で行つ
た以外は実施例１を繰り返した。プリフオームの
密度が約0.53ｇ／cm3になるように圧力を加えた
が、得られるプリフオームは金型を解放したとき
に体積が増大するいわゆるスプリングバツク現象
を起こし、密度が約0.33ｇ／cm3のものしか得られ
なかつた。このプリフオームは非常に強度が低
く、特に周辺が欠け落ちやすいものであつた。密
度0.5ｇ／cm3以上のプリフオームを得ようとして
圧力を増加させたが、スプリングバツク、さらに
はプリフオームの割れを生じて、上記密度のプリ
フオームを製造することはできなかつた。
て一軸金型成形を室温で100Kg／cm2の圧力で行つ
た以外は実施例１を繰り返した。プリフオームの
密度が約0.53ｇ／cm3になるように圧力を加えた
が、得られるプリフオームは金型を解放したとき
に体積が増大するいわゆるスプリングバツク現象
を起こし、密度が約0.33ｇ／cm3のものしか得られ
なかつた。このプリフオームは非常に強度が低
く、特に周辺が欠け落ちやすいものであつた。密
度0.5ｇ／cm3以上のプリフオームを得ようとして
圧力を増加させたが、スプリングバツク、さらに
はプリフオームの割れを生じて、上記密度のプリ
フオームを製造することはできなかつた。
上記の密度約0.33ｇ／cm3のプリフオームを用い
て実施例１におけると同様にしてアルミニウム複
合材料を製造した。得られた複合材料の中央切断
面を示す第２図からわかるように、プリフオーム
部に変形及び収縮が認められ、さらにプリフオー
ム部に割れが認められた。この複合材料の室温曲
げ強度は23Kg／mm2であつた。
て実施例１におけると同様にしてアルミニウム複
合材料を製造した。得られた複合材料の中央切断
面を示す第２図からわかるように、プリフオーム
部に変形及び収縮が認められ、さらにプリフオー
ム部に割れが認められた。この複合材料の室温曲
げ強度は23Kg／mm2であつた。
第１図及び第２図は、それぞれ、実施例１及び
比較例１で得られたアルミニウム複合材料の中央
切断面を示す図である。 １…プリフオームを構成するウイスカー、２…
マトリツクスを構成するアルミニウム。
比較例１で得られたアルミニウム複合材料の中央
切断面を示す図である。 １…プリフオームを構成するウイスカー、２…
マトリツクスを構成するアルミニウム。
Claims (1)
- １ 短繊維及びウイスカーから選ばれる強化繊維
を成形型内に直接配置して、加熱及び加圧するこ
とを特徴とする金属基複合材料用強化繊維プリフ
オームの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23862687A JPS6483632A (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Reinforcing fiber preform for metal-base composite material and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23862687A JPS6483632A (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Reinforcing fiber preform for metal-base composite material and its production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6483632A JPS6483632A (en) | 1989-03-29 |
| JPH0471971B2 true JPH0471971B2 (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=17032940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23862687A Granted JPS6483632A (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Reinforcing fiber preform for metal-base composite material and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6483632A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6283439A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Tokai Carbon Co Ltd | ウイスカ−プリフオ−ムの強化形成方法 |
| JPS62133029A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-16 | Tokai Carbon Co Ltd | 短繊維配向プリフオ−ムの製造方法 |
| JPS637344A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-13 | Tokai Carbon Co Ltd | ウイスカ−プリフオ−ムの製造方法 |
-
1987
- 1987-09-25 JP JP23862687A patent/JPS6483632A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6483632A (en) | 1989-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4428763A (en) | Transfer molding method of producing fiber reinforced glass matrix composite articles | |
| EP0489243A1 (en) | Method for making ceramic matrix composites | |
| US4581053A (en) | Method of producing woven fiber reinforced glass matrix composite articles | |
| US5312787A (en) | Ceramics composite material and method of producing the same | |
| JPH0471971B2 (ja) | ||
| US5304338A (en) | Carbon fiber reinforced polyimide composites | |
| US4949921A (en) | Method of molding fiber reinforced glass matrix composite articles | |
| Andersson | PROPERTIES OF FIBRE-REINFORCED LANXIDE ALUMINA MATRIX COMPOSITES* | |
| US4786304A (en) | Composite molding process | |
| JPS63268531A (ja) | Ｗｒｍの鍛造成形法 | |
| JPH028823B2 (ja) | ||
| JPS62235439A (ja) | 繊維強化Ａｌ合金複合材料 | |
| JPH0486358A (ja) | 繊維強化ピストン | |
| EP0383933B1 (en) | Ceramic composite material and process for its production | |
| JPS62156066A (ja) | 金属基複合材の製造方法 | |
| JPH01299755A (ja) | 短繊維強化金属複合材料の製造法 | |
| SU916091A1 (en) | Method of producing complex-shape powder articles | |
| JPS6247440A (ja) | 繊維強化アルミニウム合金の製造方法 | |
| JP2548601B2 (ja) | 強化繊維分布が制御されたガラスマトリックス複合材料の製造方法 | |
| JP2000001760A (ja) | プリフォーム、その製造方法および複合材料の製造方法 | |
| JPH03151115A (ja) | 複合材料およびその製造方法 | |
| JPH06192765A (ja) | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 | |
| JPS63255333A (ja) | 粉末冶金法によるアルミニウム合金−チタン酸カリウムウイスカ複合材料 | |
| JPS6268670A (ja) | 金属基複合材の製造方法 | |
| JPS60138031A (ja) | 複合材料の製造方法 |