JPH05286790A - 耐熱複合材料及びその製造方法 - Google Patents
耐熱複合材料及びその製造方法Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱複合材料に高強度特性と高耐熱特性の双
方を具備させる。 【構成】 高強度特性を有する金属材料１と、該金属材
料１の一面にろう接によって接合された金属繊維織布焼
結体よりなる熱応力緩衝材２と、該熱応力緩衝材２の反
金属材料接合面にろう接によって接合されたカーボンコ
ンポジットよりなる耐熱材料４とを有する。
方を具備させる。 【構成】 高強度特性を有する金属材料１と、該金属材
料１の一面にろう接によって接合された金属繊維織布焼
結体よりなる熱応力緩衝材２と、該熱応力緩衝材２の反
金属材料接合面にろう接によって接合されたカーボンコ
ンポジットよりなる耐熱材料４とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱複合材料及びその製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年計画されている宇宙往還機の機体や
推進装置を構成する部材には、高強度度特性と高耐熱特
性が要求される。
推進装置を構成する部材には、高強度度特性と高耐熱特
性が要求される。
【０００３】そこで、高強度特性を有するニッケル基金
属（例えばＩＮＣＯ−７１８）あるいはチタン合金（Ｔ
ｉ−６Ａｌ−４Ｖ）等の金属材料と高耐熱特性を有する
耐熱材料（カーボンコンポジット）とを接合して、高強
度特性と高耐熱特性の双方を具備した耐熱複合材料を作
ることが研究されている。
属（例えばＩＮＣＯ−７１８）あるいはチタン合金（Ｔ
ｉ−６Ａｌ−４Ｖ）等の金属材料と高耐熱特性を有する
耐熱材料（カーボンコンポジット）とを接合して、高強
度特性と高耐熱特性の双方を具備した耐熱複合材料を作
ることが研究されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ニッケル基
金属あるいはチタン合金等よりなる金属材料は、カーボ
ンコンポジットよりなる耐熱材料に比べて熱膨張係数が
大きい。
金属あるいはチタン合金等よりなる金属材料は、カーボ
ンコンポジットよりなる耐熱材料に比べて熱膨張係数が
大きい。
【０００５】このため、金属材料と耐熱材料の間にろう
材を介在させたうえ各材料を加熱し、金属材料と耐熱材
料をろう接（ろう付け）により接合しようとすると、各
材料の温度が常温に戻る際に、金属材料と耐熱材料の接
合面付近に熱膨張係数の差による熱応力が発生し、その
結果、耐熱材料の接合面付近においてカーボン繊維とグ
ラファイトマトリクスとが剥離して金属材料と耐熱材料
を強固に接合させることができない。
材を介在させたうえ各材料を加熱し、金属材料と耐熱材
料をろう接（ろう付け）により接合しようとすると、各
材料の温度が常温に戻る際に、金属材料と耐熱材料の接
合面付近に熱膨張係数の差による熱応力が発生し、その
結果、耐熱材料の接合面付近においてカーボン繊維とグ
ラファイトマトリクスとが剥離して金属材料と耐熱材料
を強固に接合させることができない。
【０００６】本発明は上述した実情に鑑みなしたもの
で、高強度特性と高耐熱特性の双方を具備した耐熱複合
材料を提供することを目的としている。
で、高強度特性と高耐熱特性の双方を具備した耐熱複合
材料を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載した耐熱複合材料において
は、高強度特性を有する金属材料と、該金属材料の一面
にろう接によって接合された金属繊維織布焼結体よりな
る熱応力緩衝材と、該熱応力緩衝材の反金属材料接合面
にろう接によって接合されたカーボンコンポジットより
なる耐熱材料とを備えている。
め、本発明の請求項１に記載した耐熱複合材料において
は、高強度特性を有する金属材料と、該金属材料の一面
にろう接によって接合された金属繊維織布焼結体よりな
る熱応力緩衝材と、該熱応力緩衝材の反金属材料接合面
にろう接によって接合されたカーボンコンポジットより
なる耐熱材料とを備えている。
【０００８】また、本発明の請求項２に記載した本発明
の請求項１に記載の耐熱複合材料の製造方法では、高強
度特性を有する金属材料の一面にろう材を介して金属繊
維織布焼結体よりなる熱応力緩衝材を当接させ、該熱応
力緩衝材の反金属材料側の面にろう材を介してカーボン
コンポジットよりなる耐熱材料を当接させて積層体を形
成し、前記金属材料に対して耐熱材料を押圧しながら前
記積層体を略真空条件下でろう材の溶融温度領域に加熱
したうえ、前記積層体を冷却する。
の請求項１に記載の耐熱複合材料の製造方法では、高強
度特性を有する金属材料の一面にろう材を介して金属繊
維織布焼結体よりなる熱応力緩衝材を当接させ、該熱応
力緩衝材の反金属材料側の面にろう材を介してカーボン
コンポジットよりなる耐熱材料を当接させて積層体を形
成し、前記金属材料に対して耐熱材料を押圧しながら前
記積層体を略真空条件下でろう材の溶融温度領域に加熱
したうえ、前記積層体を冷却する。
【０００９】
【作用】本発明の請求項１に記載した耐熱複合材料は、
高強度特性を有する金属材料に、金属繊維織布焼結体よ
りなる熱応力緩衝材を介して耐熱材料をろう接によって
接合しているので、高強度特性と高耐熱特性の双方を具
備させることができる。
高強度特性を有する金属材料に、金属繊維織布焼結体よ
りなる熱応力緩衝材を介して耐熱材料をろう接によって
接合しているので、高強度特性と高耐熱特性の双方を具
備させることができる。
【００１０】本発明の請求項２に記載した本発明の請求
項１に記載の耐熱複合材料の製造方法では、金属材料に
対して耐熱材料を押圧しつつ、金属材料、熱応力緩衝
材、耐熱材料を真空条件下でろう接するので、各材料を
強固に接合することができる。
項１に記載の耐熱複合材料の製造方法では、金属材料に
対して耐熱材料を押圧しつつ、金属材料、熱応力緩衝
材、耐熱材料を真空条件下でろう接するので、各材料を
強固に接合することができる。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
する。
【００１２】図１は本発明の耐熱複合材料の一実施例を
示すもので、１は高強度特性を有するニッケル基金属
（例えばＩＮＣＯ−７１８）あるいはチタン合金（例え
ばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ）等よりなる金属材料、２は金属
材料１の上面にチタン系のろう材３（例えば４０Ｔｉ−
２０Ｚｒ−２０Ｃｕ−２０Ｎｉ）によってろう接したニ
ッケル系金属繊維織布焼結体（ハステロイＸ）よりなる
熱応力緩衝材、４は熱応力緩衝材２の上面に前記ろう材
３と同質のろう材５によってろう接したカーボンコンポ
ジットよりなる耐熱材料であり、前記熱応力緩衝材２は
金属材料１、耐熱材料４に比して伸縮性を有している。
示すもので、１は高強度特性を有するニッケル基金属
（例えばＩＮＣＯ−７１８）あるいはチタン合金（例え
ばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ）等よりなる金属材料、２は金属
材料１の上面にチタン系のろう材３（例えば４０Ｔｉ−
２０Ｚｒ−２０Ｃｕ−２０Ｎｉ）によってろう接したニ
ッケル系金属繊維織布焼結体（ハステロイＸ）よりなる
熱応力緩衝材、４は熱応力緩衝材２の上面に前記ろう材
３と同質のろう材５によってろう接したカーボンコンポ
ジットよりなる耐熱材料であり、前記熱応力緩衝材２は
金属材料１、耐熱材料４に比して伸縮性を有している。
【００１３】耐熱複合材料を構成する各部材の厚さは、
金属材料１が約３．５ｍｍ、熱応力緩衝材２が約０．５
ｍｍ、耐熱材料４が約８ｍｍとなっている。
金属材料１が約３．５ｍｍ、熱応力緩衝材２が約０．５
ｍｍ、耐熱材料４が約８ｍｍとなっている。
【００１４】次に、耐熱複合材料の製造方法により上述
した構成を有する耐熱複合材料を製作する手順を説明す
る。
した構成を有する耐熱複合材料を製作する手順を説明す
る。
【００１５】金属材料１の上面にろう材３を介して熱応
力緩衝材２を載置し、該熱応力緩衝材２の上面にろう材
５を介して耐熱材料４を載置して積層体６を形成する
（図１参照）。
力緩衝材２を載置し、該熱応力緩衝材２の上面にろう材
５を介して耐熱材料４を載置して積層体６を形成する
（図１参照）。
【００１６】この積層体６を前記金属材料１に対して耐
熱材料４を０．６Ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧下力で押圧しな
がら、積層体６を加熱炉に入れ、該加熱炉を約１０-4Ｔ
ｏｒｒ程度の略真空状態に減圧し、積層体６を図２に示
すように、常温から段階的に約９３０℃まで加熱する。
熱材料４を０．６Ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧下力で押圧しな
がら、積層体６を加熱炉に入れ、該加熱炉を約１０-4Ｔ
ｏｒｒ程度の略真空状態に減圧し、積層体６を図２に示
すように、常温から段階的に約９３０℃まで加熱する。
【００１７】更に、積層体６を所定温度ｔ1まで自然冷
却させた後、加熱炉内へアルゴン等の不活性ガスを送給
して金属材料１、耐熱材料４等の酸化を防止しつつ前記
積層体６を冷却し、金属材料１と耐熱材料４を熱応力緩
衝材２を介したろう接を完了する。
却させた後、加熱炉内へアルゴン等の不活性ガスを送給
して金属材料１、耐熱材料４等の酸化を防止しつつ前記
積層体６を冷却し、金属材料１と耐熱材料４を熱応力緩
衝材２を介したろう接を完了する。
【００１８】このとき、金属材料１に対して耐熱材料４
を押圧しているので、各材料が確実にろう接される。
を押圧しているので、各材料が確実にろう接される。
【００１９】このようにして製造される耐熱複合材料で
は、熱応力緩衝材２が伸縮性を有しているので、各材料
の温度が常温に戻る際に、金属材料１と熱応力緩衝材２
の接合面付近、耐熱材料４と熱応力緩衝材２の接合面付
近に熱応力が発生しない。
は、熱応力緩衝材２が伸縮性を有しているので、各材料
の温度が常温に戻る際に、金属材料１と熱応力緩衝材２
の接合面付近、耐熱材料４と熱応力緩衝材２の接合面付
近に熱応力が発生しない。
【００２０】よって、カーボンコンポジットよりなる耐
熱材料４の接合面付近に剥離が生じることがなく、金属
材料１と耐熱材料４を強固に接合することができ、高強
度特性と高耐熱特性を具備した耐熱複合材料を得ること
ができる。
熱材料４の接合面付近に剥離が生じることがなく、金属
材料１と耐熱材料４を強固に接合することができ、高強
度特性と高耐熱特性を具備した耐熱複合材料を得ること
ができる。
【００２１】なお、本発明の耐熱複合材料及びその製造
方法は、上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、熱応力緩衝材にＳＵＳ−３１６Ｌ等のステンレス系
金属繊維織布焼結体よりなるものを用いるようにするこ
と、高強度特性を有する金属材料、ろう材の種類を耐熱
複合材料の用途に合わせて適宜変更すること、その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加え
得ることは勿論である。
方法は、上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、熱応力緩衝材にＳＵＳ−３１６Ｌ等のステンレス系
金属繊維織布焼結体よりなるものを用いるようにするこ
と、高強度特性を有する金属材料、ろう材の種類を耐熱
複合材料の用途に合わせて適宜変更すること、その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加え
得ることは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の耐熱複合材
料及びその製造方法によれば、下記のような種々の優れ
た効果を奏し得る。
料及びその製造方法によれば、下記のような種々の優れ
た効果を奏し得る。
【００２３】（１）本発明の請求項１に記載した耐熱複
合材料は、高強度特性を有する金属材料に、金属繊維織
布焼結体よりなる熱応力緩衝材を介して耐熱材料をろう
接により接合しているので、高強度特性と高耐熱特性の
双方を具備させることができる。
合材料は、高強度特性を有する金属材料に、金属繊維織
布焼結体よりなる熱応力緩衝材を介して耐熱材料をろう
接により接合しているので、高強度特性と高耐熱特性の
双方を具備させることができる。
【００２４】（２）本発明の請求項２に記載した本発明
の請求項１に記載の耐熱複合材料の製造方法では、金属
材料に対して耐熱材料を押圧しつつ、金属材料、熱応力
緩衝材、耐熱材料をろう接するので、各材料を強固に接
合することができる。
の請求項１に記載の耐熱複合材料の製造方法では、金属
材料に対して耐熱材料を押圧しつつ、金属材料、熱応力
緩衝材、耐熱材料をろう接するので、各材料を強固に接
合することができる。
【図１】本発明の耐熱複合材料の一実施例を示す断面図
である。
である。
【図２】本発明の耐熱複合材料を製造する際の熱処理時
間を示すグラフである。
間を示すグラフである。
１ 金属材料 ２ 熱応力緩衝材 ３，５ ろう材 ４ 耐熱材料 ６ 積層体
Claims (2)
- 【請求項１】 高強度特性を有する金属材料と、該金属
材料の一面にろう接によって接合された金属繊維織布焼
結体よりなる熱応力緩衝材と、該熱応力緩衝材の反金属
材料接合面にろう接によって接合されたカーボンコンポ
ジットよりなる耐熱材料とを備えてなることを特徴とす
る耐熱複合材料。 - 【請求項２】 高強度特性を有する金属材料の一面にろ
う材を介して金属繊維織布焼結体よりなる熱応力緩衝材
を当接させ、該熱応力緩衝材の反金属材料側の面にろう
材を介してカーボンコンポジットよりなる耐熱材料を当
接させて積層体を形成し、前記金属材料に対して耐熱材
料を押圧しながら前記積層体を略真空条件下でろう材の
溶融温度領域に加熱したうえ、前記積層体を冷却するこ
とを特徴とする耐熱複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11550092A JPH05286790A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 耐熱複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11550092A JPH05286790A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 耐熱複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05286790A true JPH05286790A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14664053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11550092A Pending JPH05286790A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 耐熱複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05286790A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103568390A (zh) * | 2012-07-26 | 2014-02-12 | 苏州沛德导热材料有限公司 | 一种石墨复合金属材料 |
| JP2016013575A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 繊維強化ろう付け部品及びその方法 |
| CN114211073A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-03-22 | 中机智能装备创新研究院(宁波)有限公司 | 一种硬质合金和钢的焊材及焊接方法 |
-
1992
- 1992-04-08 JP JP11550092A patent/JPH05286790A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103568390A (zh) * | 2012-07-26 | 2014-02-12 | 苏州沛德导热材料有限公司 | 一种石墨复合金属材料 |
| JP2016013575A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 繊維強化ろう付け部品及びその方法 |
| CN114211073A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-03-22 | 中机智能装备创新研究院(宁波)有限公司 | 一种硬质合金和钢的焊材及焊接方法 |
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