JPH07164592A - ハイブリッド複合材料及びその製造方法 - Google Patents
ハイブリッド複合材料及びその製造方法Info
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- JPH07164592A JPH07164592A JP31516393A JP31516393A JPH07164592A JP H07164592 A JPH07164592 A JP H07164592A JP 31516393 A JP31516393 A JP 31516393A JP 31516393 A JP31516393 A JP 31516393A JP H07164592 A JPH07164592 A JP H07164592A
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 繊維強化Ｔｉ基合金／Ｔｉ−Ａｌ系金属間化
合物ハイブリッド複合材料及びその製造方法に関する。 【構成】 強化繊維とＴｉ基合金箔とを交互に積層した
積層材の両面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物またはシート
を積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空引きし
ながら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該カプセ
ルを熱間静水圧プレスしてハイブリッド複合材料を製造
する方法。
合物ハイブリッド複合材料及びその製造方法に関する。 【構成】 強化繊維とＴｉ基合金箔とを交互に積層した
積層材の両面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物またはシート
を積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空引きし
ながら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該カプセ
ルを熱間静水圧プレスしてハイブリッド複合材料を製造
する方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は航空宇宙分野の機体、エ
ンジン部品及び原子力機器に適用される繊維強化Ｔｉ基
合金／Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物ハイブリッド複合材料
及びその製法に関する。
ンジン部品及び原子力機器に適用される繊維強化Ｔｉ基
合金／Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物ハイブリッド複合材料
及びその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来考えられている材料としては、
（１）Ｔｉ合金をセラミックス繊維で強化した繊維強化
Ｔｉ合金基複合材料及び（２）Ｔｉ3 Ａｌ系金属間化合
物もしくはＴｉＡｌ系金属間化合物をセラミックス繊維
または高融点金属繊維で強化した繊維強化Ｔｉ−Ａｌ系
金属間化合物基複合材料等がある。
（１）Ｔｉ合金をセラミックス繊維で強化した繊維強化
Ｔｉ合金基複合材料及び（２）Ｔｉ3 Ａｌ系金属間化合
物もしくはＴｉＡｌ系金属間化合物をセラミックス繊維
または高融点金属繊維で強化した繊維強化Ｔｉ−Ａｌ系
金属間化合物基複合材料等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】繊維強化Ｔｉ合金基複
合材料は材料表面がＴｉ合金であるため耐酸化性はＴｉ
合金特性に支配されている。このため、高温での耐酸化
性に劣る。これに対し、繊維強化Ｔｉ−Ａｌ系金属間化
合物基複合材料はマトリックスとなるＴｉ−Ａｌ系金属
間化合物の延性がとぼしいために耐衝撃性に劣り、また
延性がとぼしいこととマトリックスと強化繊維の熱膨張
率が大きく異なるために、製造時もしくは使用時の荷重
や熱の負荷により、マトリックス中にマイクロクラック
を発生し、複合材料が劣化しやすい。
合材料は材料表面がＴｉ合金であるため耐酸化性はＴｉ
合金特性に支配されている。このため、高温での耐酸化
性に劣る。これに対し、繊維強化Ｔｉ−Ａｌ系金属間化
合物基複合材料はマトリックスとなるＴｉ−Ａｌ系金属
間化合物の延性がとぼしいために耐衝撃性に劣り、また
延性がとぼしいこととマトリックスと強化繊維の熱膨張
率が大きく異なるために、製造時もしくは使用時の荷重
や熱の負荷により、マトリックス中にマイクロクラック
を発生し、複合材料が劣化しやすい。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、従来の繊維
強化Ｔｉ合金基複合材料や繊維強化Ｔｉ−Ａｌ系金属間
化合物基複合材料のような欠点のない全く新規なハイブ
リッド複合材料及びその製法を提供しようとするもので
ある。
強化Ｔｉ合金基複合材料や繊維強化Ｔｉ−Ａｌ系金属間
化合物基複合材料のような欠点のない全く新規なハイブ
リッド複合材料及びその製法を提供しようとするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は （１）繊維強化Ｔｉ合金基複合材料の両面に、Ｔｉ−Ａ
ｌ系金属間化合物を一体化してなることを特徴とするハ
イブリッド複合材料。 （２）強化繊維とＴｉ基合金箔とを交互に積層した積層
材の両面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物箔またはシートを
積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空引きしな
がら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該カプセル
を熱間静水圧プレスすることを特徴とするハイブリッド
複合材料の製造方法。である。
ｌ系金属間化合物を一体化してなることを特徴とするハ
イブリッド複合材料。 （２）強化繊維とＴｉ基合金箔とを交互に積層した積層
材の両面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物箔またはシートを
積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空引きしな
がら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該カプセル
を熱間静水圧プレスすることを特徴とするハイブリッド
複合材料の製造方法。である。
【０００６】本発明で用いられるＴｉ合金としてはＴｉ
−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎ（Ｔｉ−１５−
３）、Ｔｉ−８Ｍｏ−１．５Ｎｂ−５．７Ａｌ−０．３
６Ｓｉ（β２１Ｓ）、Ｔｉ−１０．５Ａｌ−１．１Ｓｎ
−２．１Ｚｒ−０．２Ｍｏ−０．７６Ｓｉ（Ｔｉ−１１
００）、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（Ｔｉ−６−４）等があげ
られ、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物としてはＴｉ−３３Ａ
ｌ、Ｔｉ−３４Ａｌ等にＣｒ，Ｎｂ，Ｗ，Ｔａ等を少量
添加したＴｉＡｌ（γ）及びＴｉ−２４Ａｌ−１１Ｎ
ｂ、Ｔｉ−２５Ａｌ−９Ｎｂ等のＴｉ3 Ａｌ（α2 ）等
があげられる。このＴｉ−Ａｌ系金属間化合物は一般的
に２０〜５００μｍ厚のものが用いられる。また強化繊
維としてはＳｉＣ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＢ2 等が用いられ
る。
−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎ（Ｔｉ−１５−
３）、Ｔｉ−８Ｍｏ−１．５Ｎｂ−５．７Ａｌ−０．３
６Ｓｉ（β２１Ｓ）、Ｔｉ−１０．５Ａｌ−１．１Ｓｎ
−２．１Ｚｒ−０．２Ｍｏ−０．７６Ｓｉ（Ｔｉ−１１
００）、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（Ｔｉ−６−４）等があげ
られ、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物としてはＴｉ−３３Ａ
ｌ、Ｔｉ−３４Ａｌ等にＣｒ，Ｎｂ，Ｗ，Ｔａ等を少量
添加したＴｉＡｌ（γ）及びＴｉ−２４Ａｌ−１１Ｎ
ｂ、Ｔｉ−２５Ａｌ−９Ｎｂ等のＴｉ3 Ａｌ（α2 ）等
があげられる。このＴｉ−Ａｌ系金属間化合物は一般的
に２０〜５００μｍ厚のものが用いられる。また強化繊
維としてはＳｉＣ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＢ2 等が用いられ
る。
【０００７】また、本発明のハイブリッド複合材料の製
造に使用されるカプセルとしては軟鋼またはステンレス
鋼の溶接組立構造カプセルがあげられる。また、複合材
料積層体を充填したカプセル内部の真空度は１×１０-4
Ｔｏｒｒ以下の高真空度に維持される。複合材料積層体
を充填したカプセルの加熱温度は一般的に約６００℃
で、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）では例えば８８０℃、
１５００気圧の高温、高圧のガス媒体によって供試体の
表面に同時に等しい圧力を働かせるようにされる。
造に使用されるカプセルとしては軟鋼またはステンレス
鋼の溶接組立構造カプセルがあげられる。また、複合材
料積層体を充填したカプセル内部の真空度は１×１０-4
Ｔｏｒｒ以下の高真空度に維持される。複合材料積層体
を充填したカプセルの加熱温度は一般的に約６００℃
で、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）では例えば８８０℃、
１５００気圧の高温、高圧のガス媒体によって供試体の
表面に同時に等しい圧力を働かせるようにされる。
【０００８】
【作用】本発明の繊維強化Ｔｉ合金／Ｔｉ−Ａｌ系金属
間化合物ハイブリッド複合材料は材料表面がＴｉ−Ａｌ
系金属間化合物であるために高温での耐酸化性に優れ、
また、繊維含有部分のマトリックスは延性に優れたＴｉ
合金であるために耐衝撃性に優れ、マイクロクラックが
発生し難い。
間化合物ハイブリッド複合材料は材料表面がＴｉ−Ａｌ
系金属間化合物であるために高温での耐酸化性に優れ、
また、繊維含有部分のマトリックスは延性に優れたＴｉ
合金であるために耐衝撃性に優れ、マイクロクラックが
発生し難い。
【０００９】また、本発明のハイブリッド複合材料の製
造方法によれば、繊維強化Ｔｉ合金基複合材料の複合化
成形時に同時にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物箔またはシー
トを積層一体化することができるので、工程が簡単で製
造コストの低減が可能となる。
造方法によれば、繊維強化Ｔｉ合金基複合材料の複合化
成形時に同時にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物箔またはシー
トを積層一体化することができるので、工程が簡単で製
造コストの低減が可能となる。
【００１０】
（実施例１）図１に示す模式図により、平板状ハイブリ
ッド複合材料及びその製造方法を説明する。図１（ａ）
に示すように、繊維径：約１４０μｍのＳｉＣ長繊維を
編んだ強化繊維シート１、厚み：約１３０μｍのＴｉ−
１５−３よりなるＴｉ合金箔２、厚み：約１３０μｍの
Ｔｉ−２４Ａｌ−１１ＮｂよりなるＴｉ−Ａｌ系金属間
化合物箔３を目的形状に合わせて切断すると共に、Ｔｉ
合金箔２、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物箔３を洗浄する。
ッド複合材料及びその製造方法を説明する。図１（ａ）
に示すように、繊維径：約１４０μｍのＳｉＣ長繊維を
編んだ強化繊維シート１、厚み：約１３０μｍのＴｉ−
１５−３よりなるＴｉ合金箔２、厚み：約１３０μｍの
Ｔｉ−２４Ａｌ−１１ＮｂよりなるＴｉ−Ａｌ系金属間
化合物箔３を目的形状に合わせて切断すると共に、Ｔｉ
合金箔２、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物箔３を洗浄する。
【００１１】次に、図１（ｂ）に示すように、強化繊維
１とＴｉ合金箔２とを交互に積層した積層材の両面にＴ
ｉ−Ａｌ系金属間化合物箔３を積層した積層体を鋼製カ
プセル４に封入し、図１（ｃ）に示すように、真空引き
用チューブ５よりカプセル４内を１×１０-4Ｔｏｒｒ以
下の高真空に真空引きしながら、ヒータ６により６００
℃で空焼きして２時間保持し、真空封止する。
１とＴｉ合金箔２とを交互に積層した積層材の両面にＴ
ｉ−Ａｌ系金属間化合物箔３を積層した積層体を鋼製カ
プセル４に封入し、図１（ｃ）に示すように、真空引き
用チューブ５よりカプセル４内を１×１０-4Ｔｏｒｒ以
下の高真空に真空引きしながら、ヒータ６により６００
℃で空焼きして２時間保持し、真空封止する。
【００１２】真空封止したカプセル４を、図１（ｄ）に
示すように熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）７により、８８
０℃、１５００気圧の条件下におき１．５時間保持し、
カプセル４内の積層体のハイブリッド複合化を完了す
る。その後、図１（ｅ）に示すように、熱間静水圧プレ
ス７よりカプセル４を取出し、カプセル４よりハイブリ
ッド複合材料を取出し、表面仕上げして平板状ハイブリ
ッド複合材料８を得る。
示すように熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）７により、８８
０℃、１５００気圧の条件下におき１．５時間保持し、
カプセル４内の積層体のハイブリッド複合化を完了す
る。その後、図１（ｅ）に示すように、熱間静水圧プレ
ス７よりカプセル４を取出し、カプセル４よりハイブリ
ッド複合材料を取出し、表面仕上げして平板状ハイブリ
ッド複合材料８を得る。
【００１３】この実施例は従来の繊維強化Ｔｉ合金基複
合材料等を製造する箔−繊維−箔積層法とほぼ同一であ
るが、積層時にＴｉＡｌ金属間化合物をその両面に配し
ている。これにより、非常に容易にハイブリッド複合材
料化が可能となり、従来の繊維強化Ｔｉ合金基複合材料
に比べ耐酸化性に優れるハイブリッド複合材料が得られ
る。
合材料等を製造する箔−繊維−箔積層法とほぼ同一であ
るが、積層時にＴｉＡｌ金属間化合物をその両面に配し
ている。これにより、非常に容易にハイブリッド複合材
料化が可能となり、従来の繊維強化Ｔｉ合金基複合材料
に比べ耐酸化性に優れるハイブリッド複合材料が得られ
る。
【００１４】（実施例２）図２に示す模式図により、複
雑形状、こゝではブレード状のハイブリッド複合材料及
びその製造方法を説明する。図２（ａ）に示すように、
実施例１と同じＴｉ合金箔２、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合
物箔３をホットプレスによりブレード形状を付与し、図
２（ｂ）に示すように成形したＴｉ合金箔２、Ｔｉ−Ａ
ｌ系金属間化合物箔３を目的形状に合わせて切断すると
共に洗浄する。次に、実施例１と同じ強化繊維１を切断
すると共に、図２（ｃ）に示すように成形したＴｉ合金
箔２に貼りつけ、これをプリフォーム９とする。
雑形状、こゝではブレード状のハイブリッド複合材料及
びその製造方法を説明する。図２（ａ）に示すように、
実施例１と同じＴｉ合金箔２、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合
物箔３をホットプレスによりブレード形状を付与し、図
２（ｂ）に示すように成形したＴｉ合金箔２、Ｔｉ−Ａ
ｌ系金属間化合物箔３を目的形状に合わせて切断すると
共に洗浄する。次に、実施例１と同じ強化繊維１を切断
すると共に、図２（ｃ）に示すように成形したＴｉ合金
箔２に貼りつけ、これをプリフォーム９とする。
【００１５】次に、図２（ｄ）に示すように、ブレード
形状治具１０上に、上記プリフォーム９の両面に成形し
たＴｉ−Ａｌ系金属間化合物箔３を配して積層し、カプ
セル４内に封入し、図２（ｅ）に示すように実施例１と
同じように真空引き用チューブ５によりカプセル内を真
空引きしながら、ヒータ６により空焼きし、真空封止す
る。
形状治具１０上に、上記プリフォーム９の両面に成形し
たＴｉ−Ａｌ系金属間化合物箔３を配して積層し、カプ
セル４内に封入し、図２（ｅ）に示すように実施例１と
同じように真空引き用チューブ５によりカプセル内を真
空引きしながら、ヒータ６により空焼きし、真空封止す
る。
【００１６】真空封止したカプセル４を実施例１と同じ
く、図２（ｆ）に示すように熱間静水圧プレス７により
処理してハイブリッド複合化を完了し、その後、実施例
１と同様に操作して図２（ｇ）に示すようなハイブリッ
ド複合材料ブレード１２を得る。
く、図２（ｆ）に示すように熱間静水圧プレス７により
処理してハイブリッド複合化を完了し、その後、実施例
１と同様に操作して図２（ｇ）に示すようなハイブリッ
ド複合材料ブレード１２を得る。
【００１７】
【発明の効果】本発明の繊維強化Ｔｉ合金／Ｔｉ−Ａｌ
系金属間化合物ハイブリッド複合材料は繊維強化Ｔｉ合
金基複合材料に比べて、高温での耐酸化性に優れるとと
もに、繊維強化Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物複合材料に比
べて、耐衝撃性と耐マイクロクラック性に優れる。この
ため耐熱性、耐衝撃性等の要求される部位の材料として
有効である。
系金属間化合物ハイブリッド複合材料は繊維強化Ｔｉ合
金基複合材料に比べて、高温での耐酸化性に優れるとと
もに、繊維強化Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物複合材料に比
べて、耐衝撃性と耐マイクロクラック性に優れる。この
ため耐熱性、耐衝撃性等の要求される部位の材料として
有効である。
【００１８】また、本発明のハイブリッド複合材料の製
造方法によれば、繊維強化Ｔｉ合金基複合材料の複合化
成形時に、その材料両面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物を
配することにより繊維強化Ｔｉ合金基複合材料とＴｉ−
Ａｌ系金属間化合物を一体化することができるので、簡
単な工程で上述した優れた効果を有するハイブリッド複
合材料を製造することが可能である。
造方法によれば、繊維強化Ｔｉ合金基複合材料の複合化
成形時に、その材料両面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物を
配することにより繊維強化Ｔｉ合金基複合材料とＴｉ−
Ａｌ系金属間化合物を一体化することができるので、簡
単な工程で上述した優れた効果を有するハイブリッド複
合材料を製造することが可能である。
【図１】本発明の平板状ハイブリッド複合材料及びその
製造方法の一実施例の説明図。
製造方法の一実施例の説明図。
【図２】本発明のブレード状ハイブリッド複合材料及び
その製造方法の一実施例の説明図。
その製造方法の一実施例の説明図。
Claims (2)
- 【請求項１】 繊維強化Ｔｉ合金基複合材料の両面に、
Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物を一体化してなることを特徴
とするハイブリッド複合材料。 - 【請求項２】 強化繊維とＴｉ基合金箔とを交互に積層
した積層材の両面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物箔または
シートを積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空
引きしながら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該
カプセルを熱間静水圧プレスすることを特徴とするハイ
ブリッド複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31516393A JPH07164592A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | ハイブリッド複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31516393A JPH07164592A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | ハイブリッド複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07164592A true JPH07164592A (ja) | 1995-06-27 |
Family
ID=18062187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31516393A Withdrawn JPH07164592A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | ハイブリッド複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07164592A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004203040A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Stork Fokker Aesp Bv | 突合せ溶接された金属層のラミネート |
| CN102151981A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 |
| CN102700195A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-03 | 昆山浦力金属工业有限公司 | 一种高分子复合金属材料 |
| CN107031140A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-11 | 银邦金属复合材料股份有限公司 | 含金属间化合物的金属复合板的应用 |
| EP3450056A1 (de) * | 2017-09-01 | 2019-03-06 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren zur herstellung eines titanaluminid-bauteils mit zähem kern und entsprechend hergestelltes bauteil |
| CN111002685A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-14 | 中国航空制造技术研究院 | 一种多层级复合材料的制备方法 |
| CN115070037A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种利用AlCoCrFeNi高熵合金增强Ti-Al系层状复合材料的方法 |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP31516393A patent/JPH07164592A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2004203040A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Stork Fokker Aesp Bv | 突合せ溶接された金属層のラミネート |
| CN102151981A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 |
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