JPS60106931A - 繊維強化金属材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属材料の製造方法Info
- Publication number
- JPS60106931A JPS60106931A JP21576583A JP21576583A JPS60106931A JP S60106931 A JPS60106931 A JP S60106931A JP 21576583 A JP21576583 A JP 21576583A JP 21576583 A JP21576583 A JP 21576583A JP S60106931 A JPS60106931 A JP S60106931A
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- dispersion medium
- mixing
- mixed
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- Pending
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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】
この発明は、＾比弾性、高比強疫の要求される各挿部品
に使用される繊維強化金属材料の製造方法にｌａＩづる
。
に使用される繊維強化金属材料の製造方法にｌａＩづる
。
繊維強化金属材料の複合化技術の代表的な１つとして、
粉末冶金法によるものがある。該方法は、強化繊維材料
と７１−リックスとしての金属粉末とを予め均一に混合
し、この混合物を熱間静圧成形、熱間押出成形等の粉末
冶金の方法で成形加工づるものである。このような方法
で￥Ｊ造される繊維複合金属材料の特性は、成形前にお
ける強化繊維材料と金属粉末との混合状態に大ぎく左右
されるものであり、好ましくはこの混合状態において強
化繊維材料の分散が全体に均一で、右害な毛玉部分等を
右さツ、しかも該繊維材料が混合工程によって破壊され
ることなく初期長さを保持したまま全体に分布されてい
る乙のとなっていることが強く要請される。
粉末冶金法によるものがある。該方法は、強化繊維材料
と７１−リックスとしての金属粉末とを予め均一に混合
し、この混合物を熱間静圧成形、熱間押出成形等の粉末
冶金の方法で成形加工づるものである。このような方法
で￥Ｊ造される繊維複合金属材料の特性は、成形前にお
ける強化繊維材料と金属粉末との混合状態に大ぎく左右
されるものであり、好ましくはこの混合状態において強
化繊維材料の分散が全体に均一で、右害な毛玉部分等を
右さツ、しかも該繊維材料が混合工程によって破壊され
ることなく初期長さを保持したまま全体に分布されてい
る乙のとなっていることが強く要請される。
従来、ウィスカーと呼ばれるような短繊維状単結晶を強
化＃ａ雑として、これをアルミニウム等の金属粉末と混
合する場合、最も一般的には、ボールミルや乳鉢等を用
いて行う乾式の混合方法が採られていた。ところが、こ
の場合、ウィスカーの凝塊（アゲＵメレーション）、■
１ら所謂毛玉が充分にほぐれず、摩擦抵抗によって混合
物の流動性が悪いものとなるため、結果的に不均一な混
合状態しか得ることができず、複合材料の強度が理想値
から大きく隔たったものしかｌｌられないという欠点が
あった。
化＃ａ雑として、これをアルミニウム等の金属粉末と混
合する場合、最も一般的には、ボールミルや乳鉢等を用
いて行う乾式の混合方法が採られていた。ところが、こ
の場合、ウィスカーの凝塊（アゲＵメレーション）、■
１ら所謂毛玉が充分にほぐれず、摩擦抵抗によって混合
物の流動性が悪いものとなるため、結果的に不均一な混
合状態しか得ることができず、複合材料の強度が理想値
から大きく隔たったものしかｌｌられないという欠点が
あった。
近時、このような問題を解決するための新しい混合方法
として、湿式によるものが開発されるに至っている。こ
の湿式混合方法は、例え％工特開昭５８−２２７３号に
見られるように、ｎ−ブタノール等の極性溶媒を分散媒
に用いて、ウィスカーと金属粉末とを液中でボールミル
によって混合し、スラリーの形で均一な混合物としたの
ち、乾燥して分散媒を除去し、所期づる乾燥混合物を得
るものである。この方法による場合には、ウィスカーの
均一な分散という点では、はぼ所期する満足が得られて
いる。ところが、混合操作を機械力によるボールミル等
によって行うものであるために、混合時に加わる衝撃に
よってウィスカーの一部が破壊され、初期長さを失って
微細なものとなり、更にはこの微小化しＩＣウィスカー
が乾燥時に表面部近傍に沈澱して集中する傾向を示し、
結果的にその分布の不均一を生じて複合材料の強度低下
と部分的不均一を招くというような問題点があった。
として、湿式によるものが開発されるに至っている。こ
の湿式混合方法は、例え％工特開昭５８−２２７３号に
見られるように、ｎ−ブタノール等の極性溶媒を分散媒
に用いて、ウィスカーと金属粉末とを液中でボールミル
によって混合し、スラリーの形で均一な混合物としたの
ち、乾燥して分散媒を除去し、所期づる乾燥混合物を得
るものである。この方法による場合には、ウィスカーの
均一な分散という点では、はぼ所期する満足が得られて
いる。ところが、混合操作を機械力によるボールミル等
によって行うものであるために、混合時に加わる衝撃に
よってウィスカーの一部が破壊され、初期長さを失って
微細なものとなり、更にはこの微小化しＩＣウィスカー
が乾燥時に表面部近傍に沈澱して集中する傾向を示し、
結果的にその分布の不均一を生じて複合材料の強度低下
と部分的不均一を招くというような問題点があった。
この発明は、ウィスカーと金属粉末との混合工程の改善
によって上記のような問題点を更に解決しようとづるも
のである。
によって上記のような問題点を更に解決しようとづるも
のである。
即ち、この発明は、湿式混合法において、特に該混合操
作を、超音波振動と、撹拌との併用によって行うことを
主１＝る特徴とするものであり、史に詳しくは、強化繊
維材料としてのウィスカーと、マトリックスとしての金
属粉末とを、極性溶剤からなる分゛散媒中において超音
波振動を付与しつつ撹拌して混合する工程を含み、該混
合工程によって１りられたスラリーを乾燥し分散媒を除
去したのち成形加工することを特徴とする繊維強化金属
材料の製造方法を提供するものである。
作を、超音波振動と、撹拌との併用によって行うことを
主１＝る特徴とするものであり、史に詳しくは、強化繊
維材料としてのウィスカーと、マトリックスとしての金
属粉末とを、極性溶剤からなる分゛散媒中において超音
波振動を付与しつつ撹拌して混合する工程を含み、該混
合工程によって１りられたスラリーを乾燥し分散媒を除
去したのち成形加工することを特徴とする繊維強化金属
材料の製造方法を提供するものである。
上記のようなこの発明においては、分散媒としＩ有極性
の溶液を用いることにより、静電的に楠電したウィスカ
ーが中和され、その塊の凝集力が低下されるのはもとよ
り、超音波振動を付与しつつ撹拌されることにより、ウ
ィスカーの毛玉が良くほぐされ、分散媒中で金属粉末と
ともに均一に分散されると共に、超音波振動によるウィ
スカーの分散促進効果との相乗によりスクリュー等によ
る撹拌によつ゛Ｃ全体に均一な混合状態が得られるから
、ウィスカーに大きな物理的な衝撃力が加えられること
がなく、それに実質的な破壊を生じさせることがない。
の溶液を用いることにより、静電的に楠電したウィスカ
ーが中和され、その塊の凝集力が低下されるのはもとよ
り、超音波振動を付与しつつ撹拌されることにより、ウ
ィスカーの毛玉が良くほぐされ、分散媒中で金属粉末と
ともに均一に分散されると共に、超音波振動によるウィ
スカーの分散促進効果との相乗によりスクリュー等によ
る撹拌によつ゛Ｃ全体に均一な混合状態が得られるから
、ウィスカーに大きな物理的な衝撃力が加えられること
がなく、それに実質的な破壊を生じさせることがない。
従って、それが複合化された金属材料の強疾向上と、強
度分布の均一化を更に一層向上しうる効果を達成しうる
ちのである。
度分布の均一化を更に一層向上しうる効果を達成しうる
ちのである。
この発明の実施において、分散媒中でのウィスカーと金
属粉末の混合は、先ずウィスカーを分散媒中で超音波振
動を付加しながら撹拌覆ることにより、ウィスカーの毛
玉をほぐしてその個々の繊維単位をばらばらの状態にし
、液中に均一に分散させたのち、これに更に所要のマト
リックスとしての金属粉末を添加し、同じように超音波
振動を付与しつつ撹拌混合する二段階操作によって行う
のが有利である。
属粉末の混合は、先ずウィスカーを分散媒中で超音波振
動を付加しながら撹拌覆ることにより、ウィスカーの毛
玉をほぐしてその個々の繊維単位をばらばらの状態にし
、液中に均一に分散させたのち、これに更に所要のマト
リックスとしての金属粉末を添加し、同じように超音波
振動を付与しつつ撹拌混合する二段階操作によって行う
のが有利である。
ここに用いる分散媒は、金属粉末を腐食、溶解させず、
有極性であって静電的に帯電したウィスカーを電気的に
中和する能力を有するものであること、更には混合後の
乾燥工程で除去を容易かつ完全になしうるちのであるこ
とが要請される。、極性溶媒という点では、水も挙示し
うるが、金属粉末に対して腐食性である場合が多いため
、特に金属粉末との関係で一般的には不向きである。而
して、上記のにうな要請に鑑み、アルコール系の溶剤を
用いるのが好適であり、特に「）−ブチルアルコールを
その代表的な１つとして挙げることができる。
有極性であって静電的に帯電したウィスカーを電気的に
中和する能力を有するものであること、更には混合後の
乾燥工程で除去を容易かつ完全になしうるちのであるこ
とが要請される。、極性溶媒という点では、水も挙示し
うるが、金属粉末に対して腐食性である場合が多いため
、特に金属粉末との関係で一般的には不向きである。而
して、上記のにうな要請に鑑み、アルコール系の溶剤を
用いるのが好適であり、特に「）−ブチルアルコールを
その代表的な１つとして挙げることができる。
また、超音波振動を付与しつつ行う撹拌の操作は、スク
リコー法にて行うのが最も簡便であるが、他の方法で行
うことももちるｌυ許容される。ただボールミルのよう
にウィスカーに衝撃を与えるような混合手段による長時
間のａ合操作は、不必要であるし避番ノるべきである。
リコー法にて行うのが最も簡便であるが、他の方法で行
うことももちるｌυ許容される。ただボールミルのよう
にウィスカーに衝撃を与えるような混合手段による長時
間のａ合操作は、不必要であるし避番ノるべきである。
分ｌＢ！媒中でウィスカーと金属粉末とを均一に分散混
合することによって得られるスラリーは、次にこれを乾
燥させ、分散媒を除去づることによって乾燥状態の混合
物を得る。この乾燥は、乾燥炉中で分散媒溶剤が完全に
蒸発りるまで保持することによって行っても良いが、て
れに先だって真空吸引漏斗による濾過操作によって大部
分の溶剤を予め除去しておくものとするのが有利である
。
合することによって得られるスラリーは、次にこれを乾
燥させ、分散媒を除去づることによって乾燥状態の混合
物を得る。この乾燥は、乾燥炉中で分散媒溶剤が完全に
蒸発りるまで保持することによって行っても良いが、て
れに先だって真空吸引漏斗による濾過操作によって大部
分の溶剤を予め除去しておくものとするのが有利である
。
乾燥状ｆ＄のものとして得られた上記混合物は、次いで
望ましくは更にこれを乳鉢あるいはボールミル等に入れ
て物理的な力を加えて仕上げのための再混合操作を施す
ことが望ましい。もちろん、この仕上げ混合操作は、特
に表面部に少し残存づることのあり得るウィスカーの毛
玉を完全にほぐしながら、ウィスカーを更に一層均一に
分散させるために行うものであるから、ウィスカーに実
質的破壊を生じさゼることのない程麿に行うべきことは
いうまでもない。
望ましくは更にこれを乳鉢あるいはボールミル等に入れ
て物理的な力を加えて仕上げのための再混合操作を施す
ことが望ましい。もちろん、この仕上げ混合操作は、特
に表面部に少し残存づることのあり得るウィスカーの毛
玉を完全にほぐしながら、ウィスカーを更に一層均一に
分散させるために行うものであるから、ウィスカーに実
質的破壊を生じさゼることのない程麿に行うべきことは
いうまでもない。
次いで、上記混合物は、これを一般的に良く知られてい
る粉末冶金の方法で所要形状に成形加工し、複合材料製
品とするものであるが、この成形加工の方法は例えば熱
間静圧成形、熱間押出し、ホットプレス、焼結等各種の
方法を採用しうる。
る粉末冶金の方法で所要形状に成形加工し、複合材料製
品とするものであるが、この成形加工の方法は例えば熱
間静圧成形、熱間押出し、ホットプレス、焼結等各種の
方法を採用しうる。
この発明において、複合材料の７１〜リツクスとづる金
属は、最も一般的にはアルミニウム及びその合金が用い
られるが、これに限定されるものではなり、イの他に例
えばマグネシウム、チタン、亜鉛、錫、ニッケル等が用
いられるＣともある。また、強化Ｉｌ紺拐料とし“（の
ウィスカーは、セラミックスウィスカーの他、アルミナ
、Ｓｉ ３ Ｎ４ 、Ｂ４ Ｃ５Ｎｉ ＳＱｕ 、Ｏｒ
。
属は、最も一般的にはアルミニウム及びその合金が用い
られるが、これに限定されるものではなり、イの他に例
えばマグネシウム、チタン、亜鉛、錫、ニッケル等が用
いられるＣともある。また、強化Ｉｌ紺拐料とし“（の
ウィスカーは、セラミックスウィスカーの他、アルミナ
、Ｓｉ ３ Ｎ４ 、Ｂ４ Ｃ５Ｎｉ ＳＱｕ 、Ｏｒ
。
Ｆｅなとのウィスカーが用いられる。
次に、この発明の実施例を示す。
実施例
先ず、ＳｉＣウィスカー３０ｇを２００ｃｃの０−ブチ
ルアルコールからなる溶剤中で１０分間、超音波振動を
付与しつつスクリュー撹拌してよくかきまぜた。そして
、ウィスカーが均一に分散した上記の溶剤中に、３５０
メツシユ以下の平均粒度に調製されたＡ２０２４アルミ
ニウム合金粉末を８０ｇ添加し、更に３０分間の超音波
振動とスクリュー撹拌による混合を行った。
ルアルコールからなる溶剤中で１０分間、超音波振動を
付与しつつスクリュー撹拌してよくかきまぜた。そして
、ウィスカーが均一に分散した上記の溶剤中に、３５０
メツシユ以下の平均粒度に調製されたＡ２０２４アルミ
ニウム合金粉末を８０ｇ添加し、更に３０分間の超音波
振動とスクリュー撹拌による混合を行った。
次に、上記により得られたスラリーを真空吸引漏斗によ
り濾過してほとんどの溶剤を分離除去したのら、更に乾
燥炉中で２ｏｏ℃に加熱し、溶剤を完全に除去した。
り濾過してほとんどの溶剤を分離除去したのら、更に乾
燥炉中で２ｏｏ℃に加熱し、溶剤を完全に除去した。
そしてこの得られた乾燥状態の混合物を乳鉢でづ゛りつ
ぶし、僅かに残っているウィスカーの毛玉をほぐしなが
らそれを更に均一に分散させるものとした。
ぶし、僅かに残っているウィスカーの毛玉をほぐしなが
らそれを更に均一に分散させるものとした。
上記により混合操作を終り、得られた最終的な混合物を
常法に従った熱間静圧成形法により成形加工し、その製
品の力学的特性を調べたところ、 引張強度：σＢ＝６０幻ｆ／ｍＡ ヤング率： Ｅ＝１４．００１１ ／−の値を示づもの
であった。
常法に従った熱間静圧成形法により成形加工し、その製
品の力学的特性を調べたところ、 引張強度：σＢ＝６０幻ｆ／ｍＡ ヤング率： Ｅ＝１４．００１１ ／−の値を示づもの
であった。
これに対し、上記と同じ素材を用いて、乾式混合法によ
り、乳鉢で３０分間づりっぷし混合した混合物をそのま
ま用いて熱間静圧成形したものは、 引張強面：σＢ−４５幻ｆ／ｓ＋１ ヤン’ｌ率： Ｅ＝１１．５００／ｒｙｆ ／ａｗｌと
、本発明によるものに較べ相対的に低い値を示すもので
あった。
り、乳鉢で３０分間づりっぷし混合した混合物をそのま
ま用いて熱間静圧成形したものは、 引張強面：σＢ−４５幻ｆ／ｓ＋１ ヤン’ｌ率： Ｅ＝１１．５００／ｒｙｆ ／ａｗｌと
、本発明によるものに較べ相対的に低い値を示すもので
あった。
以 上
Claims (4)
- （１） 強化繊維材料としてのウィスカーと、７１へリ
ックスとしての金属粉末とを、極性溶剤からなる分散媒
中において超音波振動を付与しつつ撹拌して混合する工
程を含み、該混合工程によっ゛（得られたスラリーを乾
燥し分散媒を除去したのち成形加工することを特徴と１
６繊維強化金属材料の製ｙｈｌｊ法。 - （２） 分散媒中における混合工程は、分散媒中におい
て先す′ウィスカーを均一分散させ、然る後これに金属
粉末を添加して混合する二段階操作によって行うことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繊維強化金属材
料の製造方法。 - （３）分散媒中での混合工程における撹拌を、スクリュ
ー撹拌によって行うことを特徴とする特ｖ１請求の範囲
第１項または第２項記載の繊維強化金属材料の製造方法
。 - （４） 強化繊維材料としてのウィスカーと、マトリッ
クスとしての金属粉末とを、極性溶剤からなる分散媒中
にＪ３いて超音波振動を付与しつつ撹拌して混合し、次
いでこれによつＣ得られてスラリーを乾燥して分散媒を
除去したのち、更にこの乾燥混合物に物理的な力を加え
て仕上げのための混合操作を行い、然る後成形加工を行
うことを特徴とりるｍ帷強化金民材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21576583A JPS60106931A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 繊維強化金属材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21576583A JPS60106931A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 繊維強化金属材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60106931A true JPS60106931A (ja) | 1985-06-12 |
Family
ID=16677853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21576583A Pending JPS60106931A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 繊維強化金属材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60106931A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61266534A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Ａｌ↓２Ｏ↓３−Ａｌ−Ｓｉ系の複合材とその製造方法 |
| JPS63199836A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-08-18 | Kobe Steel Ltd | 強化繊維・金属粉末複合体の製造方法 |
| JPS63237946A (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-04 | 工業技術院長 | 超塑性複合材料及びその成形方法 |
| JPS63255333A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 粉末冶金法によるアルミニウム合金−チタン酸カリウムウイスカ複合材料 |
| JPH03101011A (ja) * | 1989-09-13 | 1991-04-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導線用安定化材およびその製造方法 |
| CN102747262A (zh) * | 2012-07-28 | 2012-10-24 | 华东交通大学 | 一种Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料的制备方法 |
-
1983
- 1983-11-15 JP JP21576583A patent/JPS60106931A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61266534A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Ａｌ↓２Ｏ↓３−Ａｌ−Ｓｉ系の複合材とその製造方法 |
| JPS63199836A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-08-18 | Kobe Steel Ltd | 強化繊維・金属粉末複合体の製造方法 |
| JPS63237946A (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-04 | 工業技術院長 | 超塑性複合材料及びその成形方法 |
| JPS63255333A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 粉末冶金法によるアルミニウム合金−チタン酸カリウムウイスカ複合材料 |
| JPH03101011A (ja) * | 1989-09-13 | 1991-04-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導線用安定化材およびその製造方法 |
| CN102747262A (zh) * | 2012-07-28 | 2012-10-24 | 华东交通大学 | 一种Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料的制备方法 |
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