JPH0941053A - ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法 - Google Patents
ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法Info
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- JPH0941053A JPH0941053A JP20999195A JP20999195A JPH0941053A JP H0941053 A JPH0941053 A JP H0941053A JP 20999195 A JP20999195 A JP 20999195A JP 20999195 A JP20999195 A JP 20999195A JP H0941053 A JPH0941053 A JP H0941053A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 繊維、マトリックス以外の材料を必要とせず
に、過剰な界面反応によるＳｉＣ繊維の特性劣化を抑制
でき、且つ熱膨張率（ＣＴＥ）のミスマッチによるマト
リックス・クラックの発生を抑制することのできるＳｉ
Ｃ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法を提供する。 【解決手段】 超塑性特性（ＳＰＦ特性）を有するＴｉ
Ａｌ基合金箔の間に、ＳｉＣ繊維層を挟んで多数積層
し、９００〜１１００℃の温度条件で、真空中、加圧下
にて前記ＴｉＡｌ基合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊
維層の繊維間の隙間を埋め、且つＴｉＡｌ基合金箔同士
を拡散接合して複合化するＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合
材料の製造方法。
に、過剰な界面反応によるＳｉＣ繊維の特性劣化を抑制
でき、且つ熱膨張率（ＣＴＥ）のミスマッチによるマト
リックス・クラックの発生を抑制することのできるＳｉ
Ｃ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法を提供する。 【解決手段】 超塑性特性（ＳＰＦ特性）を有するＴｉ
Ａｌ基合金箔の間に、ＳｉＣ繊維層を挟んで多数積層
し、９００〜１１００℃の温度条件で、真空中、加圧下
にて前記ＴｉＡｌ基合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊
維層の繊維間の隙間を埋め、且つＴｉＡｌ基合金箔同士
を拡散接合して複合化するＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合
材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機用ガスター
ビンエンジンの圧縮機、タービン部品として適用でき、
また軽量化が必須条件となる超音速輸送機用の耐熱機体
材料としての適用が期待されるＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ
複合材料の製造方法に関する。
ビンエンジンの圧縮機、タービン部品として適用でき、
また軽量化が必須条件となる超音速輸送機用の耐熱機体
材料としての適用が期待されるＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ
複合材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＳｉＣ繊維強化金属のマトリック
スの形態としては、箔形態、または粉末形態を用いる
が、ＴｉＡｌ金属間化合物合金は従来の金属に比べ脆性
な材料でるため、一般的に粉末形態を用いることが多
い。このＴｉＡｌ基合金の粉末や箔をそれぞれ焼結また
は拡散結合するためには、１２５０℃以上の温度条件が
必要である。
スの形態としては、箔形態、または粉末形態を用いる
が、ＴｉＡｌ金属間化合物合金は従来の金属に比べ脆性
な材料でるため、一般的に粉末形態を用いることが多
い。このＴｉＡｌ基合金の粉末や箔をそれぞれ焼結また
は拡散結合するためには、１２５０℃以上の温度条件が
必要である。
【０００３】従来、ＳｉＣ繊維とＴｉＡｌ粉末を複合化
するには、前記温度条件で行うわけであるが、この温度
領域ではＳｉＣ繊維とＴｉＡｌマトリックスが界面で過
剰に反応し、極端な場合には繊維形態をとどめないほど
であり、ＳｉＣ繊維の特性劣化が懸念される。図２に１
２５０℃の温度条件でＨＩＰ成形したＳｉＣ繊維／粉末
焼結ＴｉＡｌ複合材料の断面顕微鏡写真を示す。
するには、前記温度条件で行うわけであるが、この温度
領域ではＳｉＣ繊維とＴｉＡｌマトリックスが界面で過
剰に反応し、極端な場合には繊維形態をとどめないほど
であり、ＳｉＣ繊維の特性劣化が懸念される。図２に１
２５０℃の温度条件でＨＩＰ成形したＳｉＣ繊維／粉末
焼結ＴｉＡｌ複合材料の断面顕微鏡写真を示す。
【０００４】ＳｉＣ繊維（ＳＣＳ−６、TEXTRON 社製）
の熱膨張率（ＣＴＥ）は約２．３×１０-6／℃であるの
に対して、ＴｉＡｌマトリックスの熱膨張率（ＣＴＥ）
は約１１×１０-6／℃であり、両者のＣＴＥの間に大き
なミスマッチが存在する。このため、高温での複合化に
よって複合材料内部には大きな残留応力が発生すること
になるが、このときＴｉＡｌマトリックスには引張側の
残留応力（歪み）が発生する。また、粉末焼結したＴｉ
Ａｌマトリックスは脆性で、引張破断歪みは０．５％以
下であることが確認されている。
の熱膨張率（ＣＴＥ）は約２．３×１０-6／℃であるの
に対して、ＴｉＡｌマトリックスの熱膨張率（ＣＴＥ）
は約１１×１０-6／℃であり、両者のＣＴＥの間に大き
なミスマッチが存在する。このため、高温での複合化に
よって複合材料内部には大きな残留応力が発生すること
になるが、このときＴｉＡｌマトリックスには引張側の
残留応力（歪み）が発生する。また、粉末焼結したＴｉ
Ａｌマトリックスは脆性で、引張破断歪みは０．５％以
下であることが確認されている。
【０００５】繊維の含有率Ｖｆの高い複合材料では、熱
膨張率（ＣＴＥ）のミスマッチが原因となって、外部応
力が無負荷の状態でも複合化による残留歪みが０．５％
を超えて、ＴｉＡｌマトリックスにクラックが発生し、
完全な複合化が達成できない。
膨張率（ＣＴＥ）のミスマッチが原因となって、外部応
力が無負荷の状態でも複合化による残留歪みが０．５％
を超えて、ＴｉＡｌマトリックスにクラックが発生し、
完全な複合化が達成できない。
【０００６】発明者らの実験によると、このＴｉＡｌマ
トリックスにクラックが発生しないＶｆの最高値は約１
１％で、複合材料の室温での曲げ応力は２７０〜４００
ＭPaであり、ＴｉＡｌ粉末焼結材の室温引張り強さの３
９０ＭPaに比べて低い。
トリックスにクラックが発生しないＶｆの最高値は約１
１％で、複合材料の室温での曲げ応力は２７０〜４００
ＭPaであり、ＴｉＡｌ粉末焼結材の室温引張り強さの３
９０ＭPaに比べて低い。
【０００７】一方、米国特許４８４７０４４号にはＳｉ
Ｃ繊維とＴｉＡｌマトリックスの間に延性に富み、かつ
低温で粉末焼結または箔の拡散結合が可能な金属を挟ん
で複合化する方法が示されている。この方法では、Ｔｉ
Ａｌマトリックスが塑性変形するのに必要な条件よりも
低温、低圧力条件下で柔らかいインサート金属が塑性変
形して、繊維層の繊維間の隙間を埋め、かつインサート
金属同士が拡散接合して複合化を達成するものである。
しかし、この方法を用いる場合には、ＳｉＣ繊維、Ｔｉ
Ａｌマトリックス以外にインサート金属を必要とし、複
合化後に繊維／マトリックス間に挟んだ金属を変質させ
るための熱処理の工程が必要であるとともに、熱処理
後、マトリックス組成の不均一性や組織の不均質などの
問題が予想される。
Ｃ繊維とＴｉＡｌマトリックスの間に延性に富み、かつ
低温で粉末焼結または箔の拡散結合が可能な金属を挟ん
で複合化する方法が示されている。この方法では、Ｔｉ
Ａｌマトリックスが塑性変形するのに必要な条件よりも
低温、低圧力条件下で柔らかいインサート金属が塑性変
形して、繊維層の繊維間の隙間を埋め、かつインサート
金属同士が拡散接合して複合化を達成するものである。
しかし、この方法を用いる場合には、ＳｉＣ繊維、Ｔｉ
Ａｌマトリックス以外にインサート金属を必要とし、複
合化後に繊維／マトリックス間に挟んだ金属を変質させ
るための熱処理の工程が必要であるとともに、熱処理
後、マトリックス組成の不均一性や組織の不均質などの
問題が予想される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、繊
維、マトリックス以外の材料を必要とせずに、過剰な界
面反応によるＳｉＣ繊維の特性劣化を抑制でき、且つ熱
膨張率（ＣＴＥ）のミスマッチによるマトリックス・ク
ラックの発生を抑制することのできるＳｉＣ繊維強化Ｔ
ｉＡｌ複合材料の製造方法を提供しようとするものであ
る。
維、マトリックス以外の材料を必要とせずに、過剰な界
面反応によるＳｉＣ繊維の特性劣化を抑制でき、且つ熱
膨張率（ＣＴＥ）のミスマッチによるマトリックス・ク
ラックの発生を抑制することのできるＳｉＣ繊維強化Ｔ
ｉＡｌ複合材料の製造方法を提供しようとするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法
は、超塑性特性（ＳＰＦ特性）を有するＴｉＡｌ基合金
箔の間にＳｉＣ繊維層を挟んで多数積層し、９００〜１
１００℃の温度条件で、真空中、加圧下にて前記ＴｉＡ
ｌ基合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊維層の繊維間の
隙間を埋め、且つＴｉＡｌ基合金箔同士を拡散接合して
複合化することを特徴とするものである。このＳｉＣ繊
維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法に於いて、加圧下の
条件は、５００kgf/cm2 以上の圧力を所定時間かけるも
のであることが好ましい。
の本発明のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法
は、超塑性特性（ＳＰＦ特性）を有するＴｉＡｌ基合金
箔の間にＳｉＣ繊維層を挟んで多数積層し、９００〜１
１００℃の温度条件で、真空中、加圧下にて前記ＴｉＡ
ｌ基合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊維層の繊維間の
隙間を埋め、且つＴｉＡｌ基合金箔同士を拡散接合して
複合化することを特徴とするものである。このＳｉＣ繊
維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法に於いて、加圧下の
条件は、５００kgf/cm2 以上の圧力を所定時間かけるも
のであることが好ましい。
【００１０】本発明のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料
の製造方法において用いるＴｉＡｌ基合金箔は、超塑性
特性（ＳＰＦ特性）を有するもの、たとえばＴｉＡｌＣ
ｒの三元系で加工熱処理によって組織、構成相を制御し
た結果、約２％の室温延性を有する材料である。
の製造方法において用いるＴｉＡｌ基合金箔は、超塑性
特性（ＳＰＦ特性）を有するもの、たとえばＴｉＡｌＣ
ｒの三元系で加工熱処理によって組織、構成相を制御し
た結果、約２％の室温延性を有する材料である。
【００１１】
【発明の実施の形態】上記のように本発明のＳｉＣ繊維
強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法は、ＳＰＦ特性を有す
るＴｉＡｌ基合金箔をマトリックスとして用い、ＳｉＣ
繊維層をＴｉＡｌ基合金箔の間に挟んで多数積層し、９
００〜１１００℃の温度範囲で真空中加圧下にて前記Ｔ
ｉＡｌ基合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊維層の繊維
間の隙間を埋め、且つＴｉＡｌ基合金箔同士を拡散接合
して複合化するのである。この時に使用するＴｉＡｌ基
合金箔は、熱間加工プロセスを用いて組織の微細結晶化
処理を施すことにより超塑性特性を示すものである。中
でもβ相安定元素を添加した合金系で同様な加工熱処理
を施した場合では、γ結晶粒の粒界にβ相が析出するた
め、９００〜１１００℃の温度範囲においても超塑性特
性が得られる。その合金は、優れたＳＰＦ特性を加えて
約２％の室温延性も兼ね備えている。そこで従来のＴｉ
Ａｌ粉末を固化したマトリックスの場合よりも２００℃
以上低い温度でＴｉＡｌ基合金のＳＰＦ特性が発現する
ことになり、複合化の課題である成型時の温度低減を可
能にし、ＴｉＡｌ／ＳｉＣの界面反応を抑制できる。さ
らに、インサート材を必要とせず、マトリックス自体の
変形を複合化に利用するため、インサート材を用いた場
合の熱処理の工程を必要とせず、組成の不均一性や組織
の不均質の問題もない。さらに、拡散接合部の長時間の
加圧力保持により十分な接合性を確保できる。また、室
温延性にも優れるためＳｉＣとＴｉＡｌの熱膨張の違い
によって発生する残留応力によるマトリックスの破断を
防ぐ作用がある。以上述べた作用により、過剰な界面反
応によるＳｉＣ繊維の特性劣化を抑制でき、且つ熱膨張
率のミスマッチによるマトリックス・クラックの発生を
抑制することができるため、ＴｉＡｌ基合金とＳｉＣ繊
維との完全複合化が達成される。
強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法は、ＳＰＦ特性を有す
るＴｉＡｌ基合金箔をマトリックスとして用い、ＳｉＣ
繊維層をＴｉＡｌ基合金箔の間に挟んで多数積層し、９
００〜１１００℃の温度範囲で真空中加圧下にて前記Ｔ
ｉＡｌ基合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊維層の繊維
間の隙間を埋め、且つＴｉＡｌ基合金箔同士を拡散接合
して複合化するのである。この時に使用するＴｉＡｌ基
合金箔は、熱間加工プロセスを用いて組織の微細結晶化
処理を施すことにより超塑性特性を示すものである。中
でもβ相安定元素を添加した合金系で同様な加工熱処理
を施した場合では、γ結晶粒の粒界にβ相が析出するた
め、９００〜１１００℃の温度範囲においても超塑性特
性が得られる。その合金は、優れたＳＰＦ特性を加えて
約２％の室温延性も兼ね備えている。そこで従来のＴｉ
Ａｌ粉末を固化したマトリックスの場合よりも２００℃
以上低い温度でＴｉＡｌ基合金のＳＰＦ特性が発現する
ことになり、複合化の課題である成型時の温度低減を可
能にし、ＴｉＡｌ／ＳｉＣの界面反応を抑制できる。さ
らに、インサート材を必要とせず、マトリックス自体の
変形を複合化に利用するため、インサート材を用いた場
合の熱処理の工程を必要とせず、組成の不均一性や組織
の不均質の問題もない。さらに、拡散接合部の長時間の
加圧力保持により十分な接合性を確保できる。また、室
温延性にも優れるためＳｉＣとＴｉＡｌの熱膨張の違い
によって発生する残留応力によるマトリックスの破断を
防ぐ作用がある。以上述べた作用により、過剰な界面反
応によるＳｉＣ繊維の特性劣化を抑制でき、且つ熱膨張
率のミスマッチによるマトリックス・クラックの発生を
抑制することができるため、ＴｉＡｌ基合金とＳｉＣ繊
維との完全複合化が達成される。
【００１２】また、上記のように２００℃以上低い温度
での複合化が達成されるので、ＴｉＡｌ基合金箔の組織
変化が抑制でき、マトリックスが本来保有している約２
％の室温延性が損なわれず、マトリックス・クラックの
発生もなく、Ｖｆ＝２５％の複合材料が得られる。
での複合化が達成されるので、ＴｉＡｌ基合金箔の組織
変化が抑制でき、マトリックスが本来保有している約２
％の室温延性が損なわれず、マトリックス・クラックの
発生もなく、Ｖｆ＝２５％の複合材料が得られる。
【００１３】
【実施例】本発明のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の
製造方法の一実施例を説明する。超塑性特性（ＳＰＦ特
性）を有するＴｉ−４５Ａｌ−５Ｃｒ（ａｔ％）合金を
厚さ１５０μｍに加工した箔の間に、繊維径１４０μ
ｍ，厚さ約２３０μｍのＳｉＣ繊維層、即ち縦糸ＳｉＣ
繊維（密度１３０本／２５mmW ），横糸Ｔｉ−Ｎｂ合金
リボン（密度５本／２５mmW ）の平織のＳｉＣ繊維層
（ＳＣＳ−６、TEXTRON 社製）を挟んで三回繰り返し積
層し、１０５０℃の温度条件でプレス圧力７００kgf/cm
2 の負荷を真空中４時間かけて、前記Ｔｉ−４５Ａｌ−
５Ｃｒ（ａｔ％）合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊維
層の繊維間の隙間を埋め、且つ二枚のＴｉ−４５Ａｌ−
５Ｃｒ（ａｔ％）合金箔を拡散接合して複合化した。こ
の実施例に於いて、繊維径は１４０μｍであるが、５０
〜２００μｍの範囲内にあれば良い。その理由は、５０
μｍ未満では一本の繊維を一定方向に引き揃えて一層の
繊維プリフォームを製作しにくくなり、２００μｍを超
えるとＶｆの制御、厚みの制御がしにくくなるからであ
る。また、上記実施例に於いて、温度条件は１０５０℃
であるが、９００〜１１００℃の範囲内にあればよい。
その理由は、９００℃はマトリックスのＳＰＦの下限温
度であり、９００℃よりも低いと欠陥が発生し、１１０
０℃はＳｉＣとＴｉＡｌの界面反応を抑制する上限温度
であり、１１００℃を超えるとＳｉＣとＴｉＡｌの界面
反応が著しく進行するからである。さらに、上記実施例
に於いて、加圧条件は７００kgf/cm2 であるが、５００
kgf/cm2 以上あれば良い。その理由は、５００kgf/cm2
がマトリックスの塑性変形に必要な下限値であるからで
ある。また、上記実施例に於いて、加圧時間は４時間で
あるが、１〜８時間程度で良い。その理由は、１時間は
拡散接合に要する最小時間であり、８時間は界面反応が
著しく進行し始める時間であるからである。但し、時間
は温度，圧力に依存するため、この限りではない。例え
ば、９００℃ならば８時間以上でも良く、１１００℃な
らば４時間以内が限度となる。
製造方法の一実施例を説明する。超塑性特性（ＳＰＦ特
性）を有するＴｉ−４５Ａｌ−５Ｃｒ（ａｔ％）合金を
厚さ１５０μｍに加工した箔の間に、繊維径１４０μ
ｍ，厚さ約２３０μｍのＳｉＣ繊維層、即ち縦糸ＳｉＣ
繊維（密度１３０本／２５mmW ），横糸Ｔｉ−Ｎｂ合金
リボン（密度５本／２５mmW ）の平織のＳｉＣ繊維層
（ＳＣＳ−６、TEXTRON 社製）を挟んで三回繰り返し積
層し、１０５０℃の温度条件でプレス圧力７００kgf/cm
2 の負荷を真空中４時間かけて、前記Ｔｉ−４５Ａｌ−
５Ｃｒ（ａｔ％）合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊維
層の繊維間の隙間を埋め、且つ二枚のＴｉ−４５Ａｌ−
５Ｃｒ（ａｔ％）合金箔を拡散接合して複合化した。こ
の実施例に於いて、繊維径は１４０μｍであるが、５０
〜２００μｍの範囲内にあれば良い。その理由は、５０
μｍ未満では一本の繊維を一定方向に引き揃えて一層の
繊維プリフォームを製作しにくくなり、２００μｍを超
えるとＶｆの制御、厚みの制御がしにくくなるからであ
る。また、上記実施例に於いて、温度条件は１０５０℃
であるが、９００〜１１００℃の範囲内にあればよい。
その理由は、９００℃はマトリックスのＳＰＦの下限温
度であり、９００℃よりも低いと欠陥が発生し、１１０
０℃はＳｉＣとＴｉＡｌの界面反応を抑制する上限温度
であり、１１００℃を超えるとＳｉＣとＴｉＡｌの界面
反応が著しく進行するからである。さらに、上記実施例
に於いて、加圧条件は７００kgf/cm2 であるが、５００
kgf/cm2 以上あれば良い。その理由は、５００kgf/cm2
がマトリックスの塑性変形に必要な下限値であるからで
ある。また、上記実施例に於いて、加圧時間は４時間で
あるが、１〜８時間程度で良い。その理由は、１時間は
拡散接合に要する最小時間であり、８時間は界面反応が
著しく進行し始める時間であるからである。但し、時間
は温度，圧力に依存するため、この限りではない。例え
ば、９００℃ならば８時間以上でも良く、１１００℃な
らば４時間以内が限度となる。
【００１４】こうして複合化したＳｉＣ繊維強化ＴｉＡ
ｌ複合材料は、界面反応層の厚みが約４μｍであり、過
剰な界面反応が抑制されていた。また、拡散接合部は、
長時間のプレス圧力保持により十分な接合性を確保でき
た。さらに、Ｔｉ−４５Ａｌ−５Ｃｒ（ａｔ％）合金の
組織変化が抑制され、マトリックスが本来保有している
約２％の室温延性が損なわれず、マトリックス・クラッ
クの発生もなく、Ｖｆ＝２５％の複合材料が得られた。
マトリックスに要求される室温延性は、残留歪みの緩和
分１％とＳｉＣ繊維の破断歪み１％の計２％以上あれ
ば、Ｖｆ＝３０％程度の複合化は可能であると事前予測
した結果と一致している。図１に本発明の製造方法によ
り製造したＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の断面顕微
鏡写真を示す。
ｌ複合材料は、界面反応層の厚みが約４μｍであり、過
剰な界面反応が抑制されていた。また、拡散接合部は、
長時間のプレス圧力保持により十分な接合性を確保でき
た。さらに、Ｔｉ−４５Ａｌ−５Ｃｒ（ａｔ％）合金の
組織変化が抑制され、マトリックスが本来保有している
約２％の室温延性が損なわれず、マトリックス・クラッ
クの発生もなく、Ｖｆ＝２５％の複合材料が得られた。
マトリックスに要求される室温延性は、残留歪みの緩和
分１％とＳｉＣ繊維の破断歪み１％の計２％以上あれ
ば、Ｖｆ＝３０％程度の複合化は可能であると事前予測
した結果と一致している。図１に本発明の製造方法によ
り製造したＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の断面顕微
鏡写真を示す。
【００１５】また、このＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材
料に対して、室温での引張試験を行った結果、破断強さ
約７５０ＭPaの優れたデータが得られた。この値は、Ｔ
ｉＡｌ粉末焼結材の室温引張り強さ３９０ＭPaの約２倍
の強度に匹敵する。
料に対して、室温での引張試験を行った結果、破断強さ
約７５０ＭPaの優れたデータが得られた。この値は、Ｔ
ｉＡｌ粉末焼結材の室温引張り強さ３９０ＭPaの約２倍
の強度に匹敵する。
【００１６】尚、従来の研究例における室温引張強さ
は、２４０ＭPaが本系の唯一のデータである〔先行技術
文献として、第４回超耐環境性先進材料シンポジウム講
演集（平成５年６月１日発行）の第325 頁〜第334 頁に
記載のＶ−１１．ＳｉＣ（ＣＶＤ）／ＴｉＡｌ複合材料
の製造技術がある〕。
は、２４０ＭPaが本系の唯一のデータである〔先行技術
文献として、第４回超耐環境性先進材料シンポジウム講
演集（平成５年６月１日発行）の第325 頁〜第334 頁に
記載のＶ−１１．ＳｉＣ（ＣＶＤ）／ＴｉＡｌ複合材料
の製造技術がある〕。
【００１７】この場合の複合素材の組み合わせは、Ｈｆ
被覆のＳｉＣ繊維にＴｉ−４８Ａｌ（本当は４６Ａｌで
あると思われるが、文献に４８Ａｌと記載されてい
る。）−２Ｃｒ−２Ｎｂ（ａｔ％）粉末を溶射してプリ
フォーム化したものを用いており、１１００℃の温度条
件でＨＩＰ成形して得られた複合材料（後述の表１の従
来例１）のＶｆは１０〜１５％程度であると推測される
が、整列性が悪く、十分な複合化が達成できているとは
判断できない。
被覆のＳｉＣ繊維にＴｉ−４８Ａｌ（本当は４６Ａｌで
あると思われるが、文献に４８Ａｌと記載されてい
る。）−２Ｃｒ−２Ｎｂ（ａｔ％）粉末を溶射してプリ
フォーム化したものを用いており、１１００℃の温度条
件でＨＩＰ成形して得られた複合材料（後述の表１の従
来例１）のＶｆは１０〜１５％程度であると推測される
が、整列性が悪く、十分な複合化が達成できているとは
判断できない。
【００１８】下記の表１に各種のＴｉ−Ａｌ金属間化合
物基複合材料の室温引張特性を示す。従来例２は、Ｗワ
イヤー（線径１００μｍ）にＴｉＡｌ粉末を溶射してプ
リフォームしたものをＨＩＰ成形して得られた複合材料
である。
物基複合材料の室温引張特性を示す。従来例２は、Ｗワ
イヤー（線径１００μｍ）にＴｉＡｌ粉末を溶射してプ
リフォームしたものをＨＩＰ成形して得られた複合材料
である。
【００１９】
【表１】
【００２０】上記の表１で明らかなように実施例１のＳ
ｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料は、従来例１，２のＳｉ
Ｃ繊維／ＴｉＡｌ粉末焼結複合材に比べ、Ｖｆが高く、
引張り強さ、引張弾性率も高く、室温引張強さに優れて
いることが判る。従来例３は、本発明に用いたマトリッ
クスの室温引張特性である。
ｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料は、従来例１，２のＳｉ
Ｃ繊維／ＴｉＡｌ粉末焼結複合材に比べ、Ｖｆが高く、
引張り強さ、引張弾性率も高く、室温引張強さに優れて
いることが判る。従来例３は、本発明に用いたマトリッ
クスの室温引張特性である。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明のＳｉＣ
繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法によれば、過剰な
界面反応によるＳｉＣ繊維の特性劣化を抑制でき、且つ
熱膨張率（ＣＴＥ）のミスマッチによるＴｉＡｌマトリ
ックスのクラックの発生を抑制でき、Ｖｆが高く、室温
引張強さに優れ、しかも密度が低くて軽量で高強度，耐
熱性に優れた複合材料が得られ、航空機用ガスタービン
エンジンの圧縮機，タービン部品の素材として極めて有
用で、将来の超音速輸送機用の耐熱機体材料としても期
待されるものである。
繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法によれば、過剰な
界面反応によるＳｉＣ繊維の特性劣化を抑制でき、且つ
熱膨張率（ＣＴＥ）のミスマッチによるＴｉＡｌマトリ
ックスのクラックの発生を抑制でき、Ｖｆが高く、室温
引張強さに優れ、しかも密度が低くて軽量で高強度，耐
熱性に優れた複合材料が得られ、航空機用ガスタービン
エンジンの圧縮機，タービン部品の素材として極めて有
用で、将来の超音速輸送機用の耐熱機体材料としても期
待されるものである。
【図１】本発明の製造方法により得られたＳｉＣ繊維強
化ＴｉＡｌ複合材料の断面顕微鏡写真を示す。
化ＴｉＡｌ複合材料の断面顕微鏡写真を示す。
【図２】従来の製造方法により得られたＳｉＣ繊維／粉
末焼結ＴｉＡｌ複合材料の断面顕微鏡写真を示す。
末焼結ＴｉＡｌ複合材料の断面顕微鏡写真を示す。
フロントページの続き (72)発明者 中谷 浩 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 島田 幸雄 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 水原 洋治 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社技術開発本部先端技術研究 所内 (72)発明者 橋本 敬三 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社技術開発本部先端技術研究 所内
Claims (2)
- 【請求項１】 超塑性特性を有するＴｉＡｌ基合金箔の
間にＳｉＣ繊維層を挟んで多数積層し、９００〜１１０
０℃の温度条件で、真空中、加圧下にて前記ＴｉＡｌ基
合金箔を塑性変形させて、ＳｉＣ繊維層の繊維間の隙間
に埋め、且つＴｉＡｌ基合金箔同士を拡散接合して複合
化することを特徴とするＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材
料の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ
複合材料の製造方法に於いて、加圧下の条件が、５００
kgf/cm2 以上の圧力を所定時間かけるものであることを
特徴とするＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7209991A JP2784161B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7209991A JP2784161B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0941053A true JPH0941053A (ja) | 1997-02-10 |
| JP2784161B2 JP2784161B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=16582053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7209991A Expired - Fee Related JP2784161B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784161B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102744928A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-24 | 哈尔滨工业大学 | Ti3Al-TiAl层状复合材料的制备方法 |
| JP2017043518A (ja) * | 2015-08-27 | 2017-03-02 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ＳｉＣ繊維を含むハイブリッド複合材料およびその製造方法 |
| CN111270234A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-12 | 昆明理工大学 | 一种在钛合金表面制备钛铝增强涂层的方法 |
| CN119640163A (zh) * | 2024-12-16 | 2025-03-18 | 吉林大学 | 一种高强低应力连续SiC纤维增强Ti3Al复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0288731A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-28 | General Electric Co <Ge> | 繊維強化金属マトリックス材料の製造方法及び複合構造体 |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP7209991A patent/JP2784161B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN111270234B (zh) * | 2020-03-10 | 2022-04-19 | 昆明理工大学 | 一种在钛合金表面制备钛铝增强涂层的方法 |
| CN119640163A (zh) * | 2024-12-16 | 2025-03-18 | 吉林大学 | 一种高强低应力连续SiC纤维增强Ti3Al复合材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2784161B2 (ja) | 1998-08-06 |
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