JPS58145667A - 機械部品に用いる複合構造体 - Google Patents
機械部品に用いる複合構造体Info
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- JPS58145667A JPS58145667A JP2788382A JP2788382A JPS58145667A JP S58145667 A JPS58145667 A JP S58145667A JP 2788382 A JP2788382 A JP 2788382A JP 2788382 A JP2788382 A JP 2788382A JP S58145667 A JPS58145667 A JP S58145667A
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- mechanical parts
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガス
タービンなどの内燃機関をはじめ、圧縮機、精密工作機
械等の回転軸、連結機構、連接棒、カム、ブレード、摺
動部材などの靭性および剛性を有する機械部品を七ラミ
ックと金属で形成した複合構造体に関する。
タービンなどの内燃機関をはじめ、圧縮機、精密工作機
械等の回転軸、連結機構、連接棒、カム、ブレード、摺
動部材などの靭性および剛性を有する機械部品を七ラミ
ックと金属で形成した複合構造体に関する。
近年、燃費向上、軽量化、耐久性の向−ト、省贅源化等
を意図して、ディーゼル、ガソリンエンジンの燃焼室部
品やガスタービンのロータブレード、ターボチャージャ
の排気ロータブレード、或は内燃機関、圧縮機のカム、
カムシャフト、連接棒、クランクシャフト、摺動部材、
精密工作機械の回転軸などの靭性および剛性を必要とす
るこれら機械部品を窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア等
の耐摩耗性、耐衝撃性に優れたセラミック材料で置換し
ただけではセラミックが曲げ、引張強度が金属に比べて
小さく、靭性および剛性が不足することから、強い衝撃
力、ねじり強度等が加わると容易に破損し、実用性に乏
しい欠点があった。
を意図して、ディーゼル、ガソリンエンジンの燃焼室部
品やガスタービンのロータブレード、ターボチャージャ
の排気ロータブレード、或は内燃機関、圧縮機のカム、
カムシャフト、連接棒、クランクシャフト、摺動部材、
精密工作機械の回転軸などの靭性および剛性を必要とす
るこれら機械部品を窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア等
の耐摩耗性、耐衝撃性に優れたセラミック材料で置換し
ただけではセラミックが曲げ、引張強度が金属に比べて
小さく、靭性および剛性が不足することから、強い衝撃
力、ねじり強度等が加わると容易に破損し、実用性に乏
しい欠点があった。
本発明はかかる問題を解決することを目的とする。即ち
本発明の機械部品に用いる複合構造体はセラミック母材
内に該セラミック母材よりも熱膨張係数及び／又はヤン
グ率が大きく、月一つ高融点金属から成る補強部材を同
時焼結によって埋設したことにより、セラミックに圧縮
応力全付加して高靭性、高剛性を備えた複合構造体を得
るものである。
本発明の機械部品に用いる複合構造体はセラミック母材
内に該セラミック母材よりも熱膨張係数及び／又はヤン
グ率が大きく、月一つ高融点金属から成る補強部材を同
時焼結によって埋設したことにより、セラミックに圧縮
応力全付加して高靭性、高剛性を備えた複合構造体を得
るものである。
本発明は上記のように、セラミックより熱膨張係数が大
きく且つ高融点金属全未焼成のセラミック母材内に配し
て同時焼結によって埋設するか或はヤング率がセラミッ
ク材より大きく目、つ高融点金属を同様に同時焼結によ
って埋設するか更には前記双方の特性を具えた金属補強
部材を同時焼結にて埋設するものであり、これら同時焼
結によってセラミックに圧縮応力全付加する。この結果
、前記応力が０になる１でセラミックには外力を受けた
ことにならないので、その分だけ外力に対する強度が向
上してセラミックの破壊強度を向上することができる。
きく且つ高融点金属全未焼成のセラミック母材内に配し
て同時焼結によって埋設するか或はヤング率がセラミッ
ク材より大きく目、つ高融点金属を同様に同時焼結によ
って埋設するか更には前記双方の特性を具えた金属補強
部材を同時焼結にて埋設するものであり、これら同時焼
結によってセラミックに圧縮応力全付加する。この結果
、前記応力が０になる１でセラミックには外力を受けた
ことにならないので、その分だけ外力に対する強度が向
上してセラミックの破壊強度を向上することができる。
本発明に適用するセラミック母材は一般的に比較的耐衝
撃性の大きい窒化珪素（８ｉｓＮ４）、窒化アル’￥’
Ｔｈ１Ｎ）、炭化珪素（８ｉ０）、ジルコニア（ＺｒＯ
２）、アルミナ（ＡＩ□０３）、サイアロン（Ｓｉ−Ａ
Ｉ−ＯＮ）などの焼結体で、第１表に示す特性を有して
いる。これらセラミックは反応、常圧、ホットプレス等
常法によって焼結され、又有効な圧縮応力を付加するた
めに焼結方法と補強部材を適宜選択して成形する。
撃性の大きい窒化珪素（８ｉｓＮ４）、窒化アル’￥’
Ｔｈ１Ｎ）、炭化珪素（８ｉ０）、ジルコニア（ＺｒＯ
２）、アルミナ（ＡＩ□０３）、サイアロン（Ｓｉ−Ａ
Ｉ−ＯＮ）などの焼結体で、第１表に示す特性を有して
いる。これらセラミックは反応、常圧、ホットプレス等
常法によって焼結され、又有効な圧縮応力を付加するた
めに焼結方法と補強部材を適宜選択して成形する。
次に補強部材は上記セラミックの焼結温度で異常の生じ
ない高融点のもので、タングヌテン、モリブデン、タン
タルの単一金属またばｗ−ＭＯ合金（５〜５０％Ｗ）、
Ｔａ−Ｗ合金（１〜ＩＯ％ｗ）Ｗ−Ｉｒ合金（１−８０
％Ｉｒ ）、Ｗ −Ｏｕ −Ｎｉ合金（１〜５％Ｏｕ、
１〜５％Ｎｉ残Ｗ）など合金が有用である。
ない高融点のもので、タングヌテン、モリブデン、タン
タルの単一金属またばｗ−ＭＯ合金（５〜５０％Ｗ）、
Ｔａ−Ｗ合金（１〜ＩＯ％ｗ）Ｗ−Ｉｒ合金（１−８０
％Ｉｒ ）、Ｗ −Ｏｕ −Ｎｉ合金（１〜５％Ｏｕ、
１〜５％Ｎｉ残Ｗ）など合金が有用である。
上記セラミック母材と補強部材との好適な組合せは次の
通りである。
通りである。
（１１８ｉ３Ｎ４（反応、常圧、ホットプレス）と−上
記のすべての金属材が使用でき、少なくとも熱膨張係数
、ヤング率のいずれか一方の特性によって圧縮応力を付
加。
記のすべての金属材が使用でき、少なくとも熱膨張係数
、ヤング率のいずれか一方の特性によって圧縮応力を付
加。
（２１ＡＩＮ（常圧ホンドグレス）とＭｏ 、Ｔａ 、
Ｔａ −Ｗ材が使用でき、熱膨張係数の差によって圧縮
応力を付加。
Ｔａ −Ｗ材が使用でき、熱膨張係数の差によって圧縮
応力を付加。
（８１５ｉｎ（反応、常圧、ホットプレス）とＭｏ 。
Ｔａ ｇ Ｔａ Ｗ材が使用でき、熱膨張係数の差に
よって圧縮応力を付加。
よって圧縮応力を付加。
（４） Ｚｒ０２（常圧）とＷ 、 Ｍｏ 材が使用
でき、ヤング率によって圧縮応力を付加。
でき、ヤング率によって圧縮応力を付加。
（６１Ａ１２０３（常圧）とＷ 、 Ｍ ｏ材が使用で
１き、ヤング率によって圧縮応力を付加。
１き、ヤング率によって圧縮応力を付加。
などが好捷しい。
第１表
第２表
以下、本発明を図面の実施例に基づいて説明する。
第１図は、回転軸、カムシャフト、連結棒などの機械部
品に適用する本発明の実施例を示し、ｌは棒状のセラミ
ック母材、２はその母材内部の同、Ｌ）的に埋設した補
強部材である。又第２図は補強部材２が複数埋設された
実施例を示したものである。
品に適用する本発明の実施例を示し、ｌは棒状のセラミ
ック母材、２はその母材内部の同、Ｌ）的に埋設した補
強部材である。又第２図は補強部材２が複数埋設された
実施例を示したものである。
次にその好適な製造方法について示すと、例えば８ｉ３
Ｎ４を主体とした焼結体にＷ線を埋設する場合には同一
出願人による特開昭５５−１０４９７２号公報、特開昭
５５−１０９２７５号公報、特開昭５４−８４ Ｂ １
１号公報に開示されたものが用いられる。その窒化珪素
の組成としては、８ ｉ ３ Ｎ４を約６５重量％以上
含み、Ｚｒ０ｚ 、 Ｔａｚ０６ 、 Ａｌ２Ｏ３及び
ＭｇＯｅ ＯｂＯｇ ＢａＯ＠ ８ ｒＯ等のアルカリ
土類金属酸化物の１種以上から成る焼結助剤を残量とす
％（以下市販品）を配合し、常法により有機質結合剤（
メチルセルローズ等）を加えて調製した原料粉末を、型
内の所定位置にＷ線材の補強部材を配置した後充填し、
所定の圧力にてラバープレス成形し、この成形体をＮ２
雰囲気下において５００°Ｃに加熱して有機質結合剤を
除去した後、１７００’ＣＸ ６０分１気圧のＮ２雰囲
気中にて焼結する。又は上記８ Ｉ、Ｎ４原料粉末をス
ラリーとし、予め型内の所定位置に補強部材全保持した
後前記スラリーを鋳込成形し、同様に常法によって焼結
する。更にｌ：を較的簡単な形状のものはホントプレス
によりで焼結する。なおセラミック材料はこの実施例に
限定されるものでなく、上述のセラミック材と補強部材
の組合せが適用する機械部品の仕様等により選択する。
Ｎ４を主体とした焼結体にＷ線を埋設する場合には同一
出願人による特開昭５５−１０４９７２号公報、特開昭
５５−１０９２７５号公報、特開昭５４−８４ Ｂ １
１号公報に開示されたものが用いられる。その窒化珪素
の組成としては、８ ｉ ３ Ｎ４を約６５重量％以上
含み、Ｚｒ０ｚ 、 Ｔａｚ０６ 、 Ａｌ２Ｏ３及び
ＭｇＯｅ ＯｂＯｇ ＢａＯ＠ ８ ｒＯ等のアルカリ
土類金属酸化物の１種以上から成る焼結助剤を残量とす
％（以下市販品）を配合し、常法により有機質結合剤（
メチルセルローズ等）を加えて調製した原料粉末を、型
内の所定位置にＷ線材の補強部材を配置した後充填し、
所定の圧力にてラバープレス成形し、この成形体をＮ２
雰囲気下において５００°Ｃに加熱して有機質結合剤を
除去した後、１７００’ＣＸ ６０分１気圧のＮ２雰囲
気中にて焼結する。又は上記８ Ｉ、Ｎ４原料粉末をス
ラリーとし、予め型内の所定位置に補強部材全保持した
後前記スラリーを鋳込成形し、同様に常法によって焼結
する。更にｌ：を較的簡単な形状のものはホントプレス
によりで焼結する。なおセラミック材料はこの実施例に
限定されるものでなく、上述のセラミック材と補強部材
の組合せが適用する機械部品の仕様等により選択する。
第３図はカム、摺動部材等に適用する機械部品の実施例
であって、内孔１３に有する円筒状のセラミック母材】
１内に環状の補強部材１２を同時焼結によって埋設した
ものである。例えば炭化珪素を主体とする焼結体に補強
部利を埋設する場合、その８ｉ０焼結体としては同一出
願人が出願した特開昭５０−７８６０号公報、特開昭５
２−１１１０４９９号公報、特開昭５８−１２１８１０
号公報等に開示されてｈるものを使用し得る。例えば、
８ｉ０粉木［０，８〜３．０重量部のホウ素相当のホウ
素又はホウ素化合物及び０．１〜６０重量部の炭素相当
の炭素又は炭素質化合物を混合成形［−で理論密度の８
０％以上に焼結して成る炭化珪素焼結体である。具体的
には、平均粒径０３μ以下のα−８ＩＯ粉末と、これに
対して０５重酸形のＢ４０粉末ｆ Ｓ ｉ Ｏ粉末に対
して６重量％のフェノール樹脂全溶解したアセトン溶液
中に分散して湿式混合し、乾燥、調製した８ｉ０原料粉
末を金型内に所定量充填するとともに予めプレスし、そ
の上にＭｏ線材を載置して更に所定量充填した後所定形
状にプレス成形し、真空中８００’Ｏで仮焼して仮焼成
形体を得る。この仮焼体ｆ Ａ ｒ雰囲気中１８００〜
２１００°Ｃにて６０分焼結して補強部材を埋設した炭
化珪素焼結体を製作する。
であって、内孔１３に有する円筒状のセラミック母材】
１内に環状の補強部材１２を同時焼結によって埋設した
ものである。例えば炭化珪素を主体とする焼結体に補強
部利を埋設する場合、その８ｉ０焼結体としては同一出
願人が出願した特開昭５０−７８６０号公報、特開昭５
２−１１１０４９９号公報、特開昭５８−１２１８１０
号公報等に開示されてｈるものを使用し得る。例えば、
８ｉ０粉木［０，８〜３．０重量部のホウ素相当のホウ
素又はホウ素化合物及び０．１〜６０重量部の炭素相当
の炭素又は炭素質化合物を混合成形［−で理論密度の８
０％以上に焼結して成る炭化珪素焼結体である。具体的
には、平均粒径０３μ以下のα−８ＩＯ粉末と、これに
対して０５重酸形のＢ４０粉末ｆ Ｓ ｉ Ｏ粉末に対
して６重量％のフェノール樹脂全溶解したアセトン溶液
中に分散して湿式混合し、乾燥、調製した８ｉ０原料粉
末を金型内に所定量充填するとともに予めプレスし、そ
の上にＭｏ線材を載置して更に所定量充填した後所定形
状にプレス成形し、真空中８００’Ｏで仮焼して仮焼成
形体を得る。この仮焼体ｆ Ａ ｒ雰囲気中１８００〜
２１００°Ｃにて６０分焼結して補強部材を埋設した炭
化珪素焼結体を製作する。
第４図は力゛スタービン及びターボチャージャ等のロー
タグレードに適用する本発明の実施例を示す。２１は例
えば窒化珪素焼結体から成るブレード、２２ばその内部
に同時焼結によって埋設した例えばＴａ−ｗ合金材から
成る補強部材、２３はロータ、２４はハブである。なお
ロータについては図示されていないが、第１図の実施例
に基づいてロータ内部に同様に補強部材を埋設したもの
が使用できる。さてＳ ｉ ３Ｎ ＋の調製した原粉末
粉のスラリーヲ、成形金型内に予めＴ ａ −Ｗ合金線
を複数配置して前記スラリーヲ鋳込成形したものを、同
様に常法によりＮ２雰囲気下で焼結してプレードを製作
する。
タグレードに適用する本発明の実施例を示す。２１は例
えば窒化珪素焼結体から成るブレード、２２ばその内部
に同時焼結によって埋設した例えばＴａ−ｗ合金材から
成る補強部材、２３はロータ、２４はハブである。なお
ロータについては図示されていないが、第１図の実施例
に基づいてロータ内部に同様に補強部材を埋設したもの
が使用できる。さてＳ ｉ ３Ｎ ＋の調製した原粉末
粉のスラリーヲ、成形金型内に予めＴ ａ −Ｗ合金線
を複数配置して前記スラリーヲ鋳込成形したものを、同
様に常法によりＮ２雰囲気下で焼結してプレードを製作
する。
以上、本発明の主な機械部品への実施例を挙げたが、本
発明はこれら実施例だけに限定されるものでなく、靭性
、剛性を必要とする機械部品に対して本発明の複合構造
体が有効に適用することができる。
発明はこれら実施例だけに限定されるものでなく、靭性
、剛性を必要とする機械部品に対して本発明の複合構造
体が有効に適用することができる。
以上述べたように、本発明の複合構造体はセラミック母
材内に該セラミックよりも熱膨張係数及び／又はヤング
率が大きく、且つ高融点の金属から成る補強部材を同時
焼結によって埋設したことによって、セラミックに圧縮
応力を有効に付加することがら高靭性、高剛性をもつ複
合構造体となすことができ、これら特性を必要とする機
械部品に適用して大巾にその耐久性を向上することかで
きる。
材内に該セラミックよりも熱膨張係数及び／又はヤング
率が大きく、且つ高融点の金属から成る補強部材を同時
焼結によって埋設したことによって、セラミックに圧縮
応力を有効に付加することがら高靭性、高剛性をもつ複
合構造体となすことができ、これら特性を必要とする機
械部品に適用して大巾にその耐久性を向上することかで
きる。
第１図は本発明の第１実施例を示したもので、第１図（
ａ）は回転軸の縦断面図、第１図（ｂｌにその人−Ａ切
断の断面図、第２図は第１図（ｂ）と同じ断面図で、本
発明の第２実施例を示す。第３図は本発明の第３実施例
を示したもので、第３１図（ａｌは摺動部材の縦断面図
、第３図（ｂｌはそのＢ−ＢｇＪ断の断面図、第４図は
本発明の第４実施例を示したもので、第４図（耐はロー
タグレードのｍ面図、第４図（ｂｌはその要部斜視図で
ある。 ｌＯ−
ａ）は回転軸の縦断面図、第１図（ｂｌにその人−Ａ切
断の断面図、第２図は第１図（ｂ）と同じ断面図で、本
発明の第２実施例を示す。第３図は本発明の第３実施例
を示したもので、第３１図（ａｌは摺動部材の縦断面図
、第３図（ｂｌはそのＢ−ＢｇＪ断の断面図、第４図は
本発明の第４実施例を示したもので、第４図（耐はロー
タグレードのｍ面図、第４図（ｂｌはその要部斜視図で
ある。 ｌＯ−
Claims (1)
- （１）セラミック母材内に該セラミック母材よりも熱膨
張係数及び／又はヤング率が大きく、且つ高融点金属か
ら成る補強部材を同時焼結によって埋設したことを特徴
とする機械部品に用いる複合構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2788382A JPS58145667A (ja) | 1982-02-23 | 1982-02-23 | 機械部品に用いる複合構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2788382A JPS58145667A (ja) | 1982-02-23 | 1982-02-23 | 機械部品に用いる複合構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58145667A true JPS58145667A (ja) | 1983-08-30 |
| JPH037629B2 JPH037629B2 (ja) | 1991-02-04 |
Family
ID=12233287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2788382A Granted JPS58145667A (ja) | 1982-02-23 | 1982-02-23 | 機械部品に用いる複合構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58145667A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62170405A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-27 | Nhk Spring Co Ltd | 金属とセラミツク類からなる複合材の製造方法 |
| JPS63233083A (ja) * | 1987-03-21 | 1988-09-28 | 草竹 杉晃 | セラミツクスの強化方法 |
| JP2012030293A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Kyocera Corp | 切削工具およびその製造方法 |
| CN109055803A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-21 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高强抗磨铜基复合材料 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS511502A (ja) * | 1974-06-27 | 1976-01-08 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | Kanetsurotoyotaikabutsu |
| JPS55128357A (en) * | 1979-03-27 | 1980-10-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Manufacture of nozzle for casting |
| JPS55162484A (en) * | 1979-06-01 | 1980-12-17 | Igeta Koban Kk | Shelf board for ceramic oven |
-
1982
- 1982-02-23 JP JP2788382A patent/JPS58145667A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS511502A (ja) * | 1974-06-27 | 1976-01-08 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | Kanetsurotoyotaikabutsu |
| JPS55128357A (en) * | 1979-03-27 | 1980-10-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Manufacture of nozzle for casting |
| JPS55162484A (en) * | 1979-06-01 | 1980-12-17 | Igeta Koban Kk | Shelf board for ceramic oven |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS62170405A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-27 | Nhk Spring Co Ltd | 金属とセラミツク類からなる複合材の製造方法 |
| JPS63233083A (ja) * | 1987-03-21 | 1988-09-28 | 草竹 杉晃 | セラミツクスの強化方法 |
| JP2012030293A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Kyocera Corp | 切削工具およびその製造方法 |
| CN109055803A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-21 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高强抗磨铜基复合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH037629B2 (ja) | 1991-02-04 |
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