JPH0620639B2 - 炭素繊維強化マグネシウム合金製部材 - Google Patents
炭素繊維強化マグネシウム合金製部材Info
- Publication number
- JPH0620639B2 JPH0620639B2 JP14624085A JP14624085A JPH0620639B2 JP H0620639 B2 JPH0620639 B2 JP H0620639B2 JP 14624085 A JP14624085 A JP 14624085A JP 14624085 A JP14624085 A JP 14624085A JP H0620639 B2 JPH0620639 B2 JP H0620639B2
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- JP
- Japan
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- carbon fiber
- magnesium alloy
- fiber reinforced
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- fiber
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 Ａ．発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、強化繊維として炭素繊維を用い、またマトリ
ックスをマグネシウム合金より構成した炭素繊維強化マ
グネシウム合金製部材に関する。
ックスをマグネシウム合金より構成した炭素繊維強化マ
グネシウム合金製部材に関する。
(2) 従来の技術 従来、この種部材は高圧凝固鋳造法を適用して製造され
ており、したがって前記マグネシウム合金としては鋳造
品用合金が用いられている。
ており、したがって前記マグネシウム合金としては鋳造
品用合金が用いられている。
(3) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記鋳造品用合金はアルミニウムを５〜１
０重量％と多量に含有しているので、そのアルミニウム
が炭素繊維と容易に反応して多量の脆化層を形成し、炭
素繊維の引張強さを著しく低下させるという問題があ
る。
０重量％と多量に含有しているので、そのアルミニウム
が炭素繊維と容易に反応して多量の脆化層を形成し、炭
素繊維の引張強さを著しく低下させるという問題があ
る。
またアルミニウムの含有量が増加するに従い、マトリッ
クスにおけるＡｌ12Ｍｇ17等の金属間化合物相の形成量
が多くなり、この相は引張強さが８〜１２Kg／mm２で、
伸びが０．３〜０．５％と非常に脆く、その上炭素繊維
表面、またはその近傍に偏析する傾向があるため、この
相の初期破断によるノッチの形成およびその進行に伴い
部材の引張強さが著しく低下するといる問題もある。
クスにおけるＡｌ12Ｍｇ17等の金属間化合物相の形成量
が多くなり、この相は引張強さが８〜１２Kg／mm２で、
伸びが０．３〜０．５％と非常に脆く、その上炭素繊維
表面、またはその近傍に偏析する傾向があるため、この
相の初期破断によるノッチの形成およびその進行に伴い
部材の引張強さが著しく低下するといる問題もある。
本発明は前記問題を解決し得るようにした前記部材を提
供することを目的とする。
供することを目的とする。
Ｂ．発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明は、強化繊維として炭素繊維を用い、またマトリ
ックスをマグネシウム合金より構成した炭素繊維強化マ
グネシウム合金製部材において、前記マグネシウム合金
のアルミニウム含有量を０．３重量％以上５．０重量％
以下に設定したことを特徴とする。
ックスをマグネシウム合金より構成した炭素繊維強化マ
グネシウム合金製部材において、前記マグネシウム合金
のアルミニウム含有量を０．３重量％以上５．０重量％
以下に設定したことを特徴とする。
(2) 作 用 前記のようにアルミニウム含有量を０．３重量％以上
５．０重量％以下に設定すると、炭素繊維とアルミニウ
ムの反応による脆化層の形成量が少なくなり、またマト
リックスにおけるＡｌ12Ｍｇ17等の脆い金属間化合物相
の形成量が少なくなるので、実用上十分な引張強さを有
する前記部材を提供することができる。ただし、アルミ
ニウム含有量が５．０重量％を上回ると、部材の引張強
さが急激に低下して到底実用に供し得ない。また前記含
有量が０．３重量％を下回ると、鋳造性が著しく損なわ
れるため量産性の低下を来たす。
５．０重量％以下に設定すると、炭素繊維とアルミニウ
ムの反応による脆化層の形成量が少なくなり、またマト
リックスにおけるＡｌ12Ｍｇ17等の脆い金属間化合物相
の形成量が少なくなるので、実用上十分な引張強さを有
する前記部材を提供することができる。ただし、アルミ
ニウム含有量が５．０重量％を上回ると、部材の引張強
さが急激に低下して到底実用に供し得ない。また前記含
有量が０．３重量％を下回ると、鋳造性が著しく損なわ
れるため量産性の低下を来たす。
(3) 実施例 まず、炭素繊維よりなる繊維成形体の製造について説明
する。
する。
第１図(a)に示すように、手回し式巻取り機１を用い
て、直径７μｍの炭素繊維（東レ社製トレカＴ３００）
ｆの長繊維を細長いループ上に巻取り、これを長径側の
一端部Ａにおいて切断し、また長径側の他端部Ｂにおい
て束ね、９０万本の繊維よりなる繊維束を得る。このよ
うに繊維本数を設定した理由は、後述する成形用ガラス
管の内径との関係で繊維成形体の体積含有率（Ｖｆ）を
３０％にするためである。
て、直径７μｍの炭素繊維（東レ社製トレカＴ３００）
ｆの長繊維を細長いループ上に巻取り、これを長径側の
一端部Ａにおいて切断し、また長径側の他端部Ｂにおい
て束ね、９０万本の繊維よりなる繊維束を得る。このよ
うに繊維本数を設定した理由は、後述する成形用ガラス
管の内径との関係で繊維成形体の体積含有率（Ｖｆ）を
３０％にするためである。
アクリル樹脂系溶液（東洋インキ社製 オリバイン（BP
S4668））と、溶媒としてのアセトンを１：１の割合で
混合し、これにアクリル樹脂系溶液の４％に相当する硬
化剤（ポリイソシアネート）を加えて結合剤溶液を調製
し、この結合剤溶液に粒度３２５メッシュ以下の繊維凝
着防止用Ｔｉ粉末を１００ｇ／の割合で添加する。
S4668））と、溶媒としてのアセトンを１：１の割合で
混合し、これにアクリル樹脂系溶液の４％に相当する硬
化剤（ポリイソシアネート）を加えて結合剤溶液を調製
し、この結合剤溶液に粒度３２５メッシュ以下の繊維凝
着防止用Ｔｉ粉末を１００ｇ／の割合で添加する。
第１図(b)に示すように、結合剤溶液Ｌ中に繊維束Ｆを
浸し、その繊維束Ｆを振りながら結合剤溶液Ｌを撹拌し
つつそのＴｉを含む結合剤溶液Ｌを繊維束Ｆの繊維間に
十分に浸透させる。
浸し、その繊維束Ｆを振りながら結合剤溶液Ｌを撹拌し
つつそのＴｉを含む結合剤溶液Ｌを繊維束Ｆの繊維間に
十分に浸透させる。
第１図(c)に示すように、結合剤溶液Ｌから引出された
繊維束Ｆを内径１２mmのガラス管Ｔ内を通過させて余分
な結合剤溶液Ｌを絞り、また両端部を切断して直径１２
mm、長さ２０mmの予備成形体を得る。
繊維束Ｆを内径１２mmのガラス管Ｔ内を通過させて余分
な結合剤溶液Ｌを絞り、また両端部を切断して直径１２
mm、長さ２０mmの予備成形体を得る。
第１図(d)に示すように、乾燥し硬化した予備成形体Ｐ
を電気炉Ｅ内に設置し、予備成形体Ｐにアルゴンガス雰
囲気中にて４００℃、１時間の焼成処理を施し棒状繊維
成形体を得る。前記焼成処理により有機成分は分解除去
され、繊維成形体の残留有機成分は、焼成前の５％とな
る。
を電気炉Ｅ内に設置し、予備成形体Ｐにアルゴンガス雰
囲気中にて４００℃、１時間の焼成処理を施し棒状繊維
成形体を得る。前記焼成処理により有機成分は分解除去
され、繊維成形体の残留有機成分は、焼成前の５％とな
る。
下表はマトリックスであるマグネシウム合金（Ｉ）〜
（VIII）の化学成分を示す。
（VIII）の化学成分を示す。
前記繊維成形体をアルゴンガス雰囲気中にて４００℃で
数分間加熱した後、繊維成形体を金型のキャビテイに設
置し、直ちに７３０℃の前記マグネシウム合金（Ｉ）〜
（VIII）の溶湯をキャビテイに注入して１０００Kg／cm
2の圧力を６０秒間作用させ、直径１２mm、長さ１２０m
mの８種類の棒状炭素繊維強化部材を得る。
数分間加熱した後、繊維成形体を金型のキャビテイに設
置し、直ちに７３０℃の前記マグネシウム合金（Ｉ）〜
（VIII）の溶湯をキャビテイに注入して１０００Kg／cm
2の圧力を６０秒間作用させ、直径１２mm、長さ１２０m
mの８種類の棒状炭素繊維強化部材を得る。
第２図は各部材のアルミニウム合金量と引張強さの関係
を示す。第２図において（Ｉ）〜（VIII）は前記マグネ
シウム合金（Ｉ）〜（VIII）をマトリックスとした部材
にそれぞれ対応する。
を示す。第２図において（Ｉ）〜（VIII）は前記マグネ
シウム合金（Ｉ）〜（VIII）をマトリックスとした部材
にそれぞれ対応する。
第２図から明らかなように、マトリックスのアルミニウ
ム含有量が増すに従い引張強さが低下するが、アルミウ
ム含有量が５．０重量％以下であれば、実用上十分な引
張強さを確保することができる。
ム含有量が増すに従い引張強さが低下するが、アルミウ
ム含有量が５．０重量％以下であれば、実用上十分な引
張強さを確保することができる。
前記含有量が５．０重量％を上回ると引張強さが急激に
低下するので、到底実用に供し得なくなる。その理由
は、アルミニウム含有量が５．０重量％を上回ると、ア
ルミニウムと炭素繊維との反応による脆化層の形成量が
多くなり、またＡｌ12Ｍｇ17等の脆い金属間化合物相の
形成量が多くなることにある。
低下するので、到底実用に供し得なくなる。その理由
は、アルミニウム含有量が５．０重量％を上回ると、ア
ルミニウムと炭素繊維との反応による脆化層の形成量が
多くなり、またＡｌ12Ｍｇ17等の脆い金属間化合物相の
形成量が多くなることにある。
なおマトリックスをマグネシウム単体とした部材におい
ては、マグネシウム単体の熱容量が小さく、溶湯の流動
性も悪いため十分な複合化を行うことができない。
ては、マグネシウム単体の熱容量が小さく、溶湯の流動
性も悪いため十分な複合化を行うことができない。
前記部材としては、例えば第３図に示すように、桿部１
を、軸方向に配設された棒状炭素繊維成形体２により強
化された内燃機関用コンロッド３が該当する。
を、軸方向に配設された棒状炭素繊維成形体２により強
化された内燃機関用コンロッド３が該当する。
Ｃ．発明の効果 本発明によれば、マグネシウム合金のアルミニウム含有
量を０．３重量％以上５．０重量％以下に設定するの
で、炭素繊維とアルミニウムとの反応による脆化層の形
成量およびマトリックスにおけるＡｌ12Ｍｇ17等の脆い
金属間化合物相の形成量をそれぞれ少なくし、実用上十
分な引張強さを有する前記部材を提供することができ
る。
量を０．３重量％以上５．０重量％以下に設定するの
で、炭素繊維とアルミニウムとの反応による脆化層の形
成量およびマトリックスにおけるＡｌ12Ｍｇ17等の脆い
金属間化合物相の形成量をそれぞれ少なくし、実用上十
分な引張強さを有する前記部材を提供することができ
る。
第１図は繊維成形体の製造工程説明図、第２図は各種部
材のアルミニウム含有量と引張強さの関係を示すグラ
フ、第３図は内燃機関用コンロッドの縦断正面図であ
る。
材のアルミニウム含有量と引張強さの関係を示すグラ
フ、第３図は内燃機関用コンロッドの縦断正面図であ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】強化繊維として炭素繊維を用い、またマト
リックスをマグネシウム合金より構成した炭素繊維強化
マグネシウム合金製部材において、前記マグネシウム合
金のアルミニウム含有量を０．３重量％以上５．０重量
％以下に設定したことを特徴とする炭素繊維強化マグネ
シウム合金製部材。 - 【請求項２】前記部材は内燃機関コンロッドであり、そ
れの桿部が、軸方向に配設された前記炭素繊維によって
強化されている、特許請求の範囲第(1)項記載の炭素繊
維強化マグネシウム合金製部材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14624085A JPH0620639B2 (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | 炭素繊維強化マグネシウム合金製部材 |
| US06/870,050 US4889774A (en) | 1985-06-03 | 1986-06-03 | Carbon-fiber-reinforced metallic material and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14624085A JPH0620639B2 (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | 炭素繊維強化マグネシウム合金製部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS626758A JPS626758A (ja) | 1987-01-13 |
| JPH0620639B2 true JPH0620639B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=15403268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14624085A Expired - Lifetime JPH0620639B2 (ja) | 1985-06-03 | 1985-07-03 | 炭素繊維強化マグネシウム合金製部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620639B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270398A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | Kawasaki Steel Corp | 高耐食性複合めっき鋼板およびその製造方法 |
| JPS63203778A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-23 | Nippon Steel Corp | 高耐食性複層分散めつき鋼板 |
| JPH0635673B2 (ja) * | 1987-08-26 | 1994-05-11 | 新日本製鐵株式会社 | 表面品位および耐食性に優れた亜鉛−クロム系電気めっき鋼板の製造方法 |
| JPH01290796A (ja) * | 1988-05-17 | 1989-11-22 | Nippon Steel Corp | 高耐食性複層電気めっき鋼板 |
| JPH0280597A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-20 | Nippon Steel Corp | 高耐食性複合電気めっき鋼板 |
| FR2698582B1 (fr) * | 1992-11-30 | 1995-02-24 | Aerospatiale | Matériau composite à fibres de renfort et à matrice métallique. |
| JP4518676B2 (ja) * | 1999-05-14 | 2010-08-04 | 裕 松田 | マグネシウム合金部材の製造方法 |
| JP2006011333A (ja) * | 2004-03-24 | 2006-01-12 | ▲吉▼良 雅貴 | 立体模型 |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP14624085A patent/JPH0620639B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS626758A (ja) | 1987-01-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |