JPS60952A - Composite material and manufacture thereof - Google Patents
Composite material and manufacture thereofInfo
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- JPS60952A JPS60952A JP10790683A JP10790683A JPS60952A JP S60952 A JPS60952 A JP S60952A JP 10790683 A JP10790683 A JP 10790683A JP 10790683 A JP10790683 A JP 10790683A JP S60952 A JPS60952 A JP S60952A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、複合(Aわ1およびその製造方法に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a composite (A1) and a method for producing the same.
金属を補強化f;((で強化してなる、いわゆる411
11強化金属材旧4、一般に、金属のみからなる材料に
くらべ−(°比強度、比弾性率が高い。特に、補強繊維
を一方向に引き揃えて配置してなるものは、引き揃え方
向にお【′Jる強度が茗しく高い。しかしながら、繊ル
(1軸ど直交りる方向、つまり横、方向の強度は低く、
金属のみのものより劣ることさえある。その理由は、補
強II Itと金属との界面の接着力が弱いことにある
が、これを解決し、にうどして上記接着力を向上させる
と、補強様Illの破壊エネルギが伝播しやすくなり、
こんどは繊維軸方向の強度が低下してしまう。Reinforced metal f; (((Reinforced with 411)
11 Reinforced Metal Material Old 4 Generally, compared to materials made only of metal, the specific strength and specific modulus of elasticity are higher.In particular, those made by aligning reinforcing fibers in one direction, However, the strength in the direction perpendicular to the first axis, that is, the lateral direction, is low;
They may even be inferior to those made only of metal. The reason for this is that the adhesive force at the interface between the reinforcement II It and the metal is weak, but if this problem is solved and the above adhesive strength is improved, the fracture energy of the reinforcement II It becomes easier to propagate. ,
In turn, the strength in the fiber axis direction decreases.
このような、いわゆる異方性の問題は、補強繊維を一方
向にのみ配置するのではなく、補強繊維を多層に配置し
、各層間の補強繊維がHに任意の角度で交差するように
する、つまり交差積層を行うことによっである程度解決
できる。しかしながら、そうすると、各方向で熱膨服率
が異t【ることによる大きな居間歪を生じ、層間に割れ
を生じたり、形態歪を発生しやすいという別の問題がで
てくる。This problem of so-called anisotropy can be solved by arranging reinforcing fibers in multiple layers instead of arranging them in one direction only, so that the reinforcing fibers between each layer intersect H at any angle. In other words, this problem can be solved to some extent by cross-laminating. However, if this is done, another problem arises in that large distortions occur due to the different coefficients of thermal expansion in each direction, which tends to cause cracks between layers and morphological distortions.
この発明の目的は、従来の複合月利の上記欠点を解決し
、補強IM雑を一方向にのみ配置してなる。The purpose of this invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional compound monthly interest rate system, and to arrange the reinforcing IM miscellaneous only in one direction.
いわゆる一方向補強のものぐも横方向の強度が高く、ま
た補強繊維を交差積層してなるものに、tjL’でも層
割れや形態歪の発生を防仕り−ることかでき、やはり高
強度である複合材料およびその製造方法を提供するにあ
る。So-called unidirectional reinforcement has high strength in the transverse direction, and tjL', which is made by cross-laminating reinforcing fibers, can prevent layer cracking and form distortion, and is still high strength. The present invention provides a composite material and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するために、、この発明においては、繊
維強化金属材料層と金属材料層とが交互に、かつ一体に
層状をなしていることを特徴とする複合材料が提供され
る。また、この発明においては、そのような複合材料を
製造する方法として、金属の箔と補強8J&紐との交′
riR’i層体に、金属の溶湯を加圧、含浸することを
特徴とする、複合材料の製造方法が提供される。In order to achieve the above object, the present invention provides a composite material characterized in that fiber-reinforced metal material layers and metal material layers are alternately and integrally layered. In addition, in this invention, as a method for manufacturing such a composite material, the intersection of metal foil and reinforcing 8J & string is described.
A method for manufacturing a composite material is provided, which comprises pressurizing and impregnating a riR'i layer with molten metal.
この発明の複合材料の一実施態様を説明するに、第1図
〈概略斜視図)は、いわゆる71〜リクスたる金属3を
、長手方向に引き揃えた連続した補強繊維4で強化して
なる繊維強化金属材料層1と、補強繊維による強化はし
ていない、金属のみからなる金属材料層2とが交互に、
かつ一体に層状をなしている直方体状の複合材料を示す
ものである。To explain one embodiment of the composite material of the present invention, FIG. 1 (schematic perspective view) shows a fiber made by reinforcing a so-called 71 to 100% metal 3 with continuous reinforcing fibers 4 aligned in the longitudinal direction. Reinforced metal material layers 1 and metal material layers 2 made only of metal and not reinforced with reinforcing fibers alternate,
It shows a rectangular parallelepiped-shaped composite material that is integrally layered.
この例では、すべてのIJi 維強化金属材料層の補強
繊維が複合材料の長手方向に向けられているが、第2図
(概略斜視図)に示すように、補強繊維が長手方向に向
けられている層と幅方向に向けられている層とが金属材
料層を挾lυで交互に配置されていてもよいものである
。また、金属材料層を挾んで相対向する2つの繊維強化
金属材料層をみたとき、それら2つの層の補強繊維が、
たとえば30〜60°の角度で互に交差するようにする
など、いろいろな配置を採ることができる。In this example, the reinforcing fibers of all the IJi fiber-reinforced metal material layers are oriented in the longitudinal direction of the composite material, but as shown in Figure 2 (schematic perspective view), the reinforcing fibers are oriented in the longitudinal direction. The layers oriented in the width direction and the layers oriented in the width direction may be arranged alternately with the metal material layers lυ. Also, when looking at two fiber-reinforced metal material layers facing each other with a metal material layer in between, the reinforcing fibers of those two layers are
For example, various arrangements can be made, such as intersecting each other at an angle of 30 to 60 degrees.
上記において、繊維強化金属材料層の71−リクス金属
は、Il維強化金属のマトリクスとして通常使用される
、たとえばアルミニウム、銅、ニッケル、マグネシウム
、チタンや、またはこれらの少なくとも1種を主成分と
する合金のJ:うなものである。また、補強繊維は、炭
素繊維、炭化クイ素繊維、アルミナII iff、アル
ミナ−シリカ繊維、ホロン繊維、金属繊維などの高強度
、高弾f!Iれ(!r#である。これらの補強繊維は、
全体に対して15〜75体積%、好ましくは30〜70
体積%含まれている。なお、補強IJ11[は、実施態
様に示したように連続繊維の形態であってもよいし、短
繊維の形態であってもよい。また、織物やマツ1〜令ど
のシート状の形態であ、つてもよい。In the above, the 71-lix metal of the fiber-reinforced metal material layer is typically used as a matrix for Il fiber-reinforced metals, such as aluminum, copper, nickel, magnesium, titanium, or at least one of these as a main component. Alloy J: Umono. In addition, the reinforcing fibers include high strength and high elasticity f! Ire(!r#) These reinforcing fibers are
15-75% by volume based on the whole, preferably 30-70%
Contains volume%. Note that the reinforcement IJ11 may be in the form of continuous fibers as shown in the embodiments, or may be in the form of short fibers. Moreover, it may be in the form of a woven fabric or a sheet of pine wood.
金属材料層にお(プる金属は、41維強化金属材料層に
おけるマトリクス金属と同種のものであるのが好ましい
が、異なっていてもよい。The metal applied to the metal material layer is preferably the same type of metal as the matrix metal in the 41 fiber-reinforced metal material layer, but may be different.
金属材料層は、IJJi維強化全強化金属材料層間っで
その層間の歪を緩和し、第1図に示したような複合材料
にあってはその横方向強度を向上させ、また第2図に示
したようなものにあっては、層間の割れや複合材料の形
態歪の発生を防止して、やはり強度を向上さUるように
作用゛す゛るものである。The metal material layer relieves interlayer strain between the IJJI fiber-reinforced fully reinforced metal material layers, improves the lateral strength of the composite material as shown in Figure 1, and improves the transverse strength of the composite material as shown in Figure 2. The structure shown above works to prevent cracks between layers and form distortion of the composite material, thereby improving its strength.
そのため、この金属材料層の厚みは、10μ以上である
のが好ましい。通常は、15〜100μ程度の厚みでよ
い。Therefore, the thickness of this metal material layer is preferably 10 μm or more. Usually, the thickness may be about 15 to 100 microns.
この発明の複合材料は、金属材料6層を形成する金属の
箔と補強繊維との交互積層体に、上記金属と同種または
異種の金属の溶湯を、好ましくは200〜2000K(
J/cm2の圧力で加圧、含浸することによって製造ヂ
ることができる。上記積層体に金属の溶湯を加圧、含浸
することにより、補強lli紺の部分でHM+ Iff
強化金属祠料層が形成され、同時にその繊維強化金属材
料層と金属箔との一体化が行われるわけである。より具
体的には、次のような′方法によるのが好ましい。In the composite material of the present invention, a molten metal of the same kind or a different kind as the above metal is added to an alternately laminated body of metal foil and reinforcing fibers forming six layers of metal materials, preferably at a temperature of 200 to 2000K (
It can be manufactured by pressurizing and impregnating at a pressure of J/cm2. By pressurizing and impregnating the above laminate with molten metal, HM+ If
A reinforced metal abrasive layer is formed, and at the same time, the fiber reinforced metal material layer and metal foil are integrated. More specifically, it is preferable to use the following method.
すなわち、繊維強化金属材料層にお【]る補強繊維を一
方向に引き揃えたものとしたい場合には、まず円筒状の
ドラムに所望の厚みの金属箔を巻き付け、その上に有機
質バインダ(仮止、め剤)を含浸した補強繊維(マルチ
フィラメントまたはモノフィラメント)を、繊維強化金
属材料層に、1ハブる補強繊維の体積含有率を考慮しな
がら所望量巻き付け、金属箔と補強繊維との重ね合せ体
を得る。In other words, if you want the reinforcing fibers in the fiber-reinforced metal material layer to be aligned in one direction, first wrap a metal foil of the desired thickness around a cylindrical drum, and then apply an organic binder (temporary) on top of it. Wrap a desired amount of reinforcing fibers (multifilament or monofilament) impregnated with a reinforcing fiber (blocking agent, filler) around the fiber-reinforced metal material layer, taking into account the volume content of the reinforcing fibers per hub, and overlap the metal foil and reinforcing fibers. Obtain a combination.
次に、上記重ね合せ体をドラムから取りはずし、任意の
大きさに裁断する。Next, the stacked body is removed from the drum and cut into a desired size.
次に、上記裁断片を、各裁断片の補強繊維の方向が任意
の方向になるように複数枚重ね合わせ、金属箔と補強u
i、mとの交互積層体を得る。Next, a plurality of the above-mentioned cut pieces are stacked so that the direction of the reinforcing fibers of each cut piece is in an arbitrary direction, and the metal foil and the reinforcing u
An alternating laminate of i and m is obtained.
次に、上記積層体を型に入れ、所望の金属の溶湯を加圧
、含浸する、つまり鋳込む。づ−ると、この発明の複合
材料が得られる。Next, the laminate is placed in a mold, and molten metal of a desired type is impregnated under pressure, that is, cast. As a result, the composite material of the present invention is obtained.
補強mtiaが織物やマットなどのシーI−状である場
合でも、上記方法によることができる。しかしながら、
この場合は、金属箔とシート状補強11維とを順次重ね
合わせることによって所望の厚みの積層体を4rVても
よい。また、補強繊維が短繊維である場合は、金属箔の
一重に所望量の短繊維を散布し、その上に金属箔を置き
、かかる操作を必要回数繰り返し行うことによって所望
の厚みの積層体をj7るにうにり゛る。The above method can be applied even when the reinforcing mtia is in the form of a sheet material such as a fabric or a mat. however,
In this case, the metal foil and the sheet-like reinforcing 11 fibers may be stacked one after another to form a laminate having a desired thickness of 4rV. In addition, when the reinforcing fibers are short fibers, the desired amount of short fibers is scattered on a single layer of metal foil, the metal foil is placed on top of it, and this operation is repeated the necessary number of times to obtain a laminate of the desired thickness. j7 It's so hot.
この発明の複合材料は、いろいろな用途に使用すること
ができる。たとえば、フ、アンブレード、リブ、エンジ
ン部品、ミナイル部品などの航空・宇宙用(イわ1とし
て、コネクティングロッド、シリンダヘッド、クランク
ケース、ピストン、ピストンピン、[Iツカアーム、ブ
ツシュロッドなどの船舶・車両・自動車部品用材料とし
て、基板、電極、接点などの電気・電子機器用材料とし
て、軸受、ベーン、ブラシ、ブレーキなどの摺動部品用
材料として、スピーカなどのil 9 II器用材料と
して、ゴルフクラブヘッド、テニスラケット、スキー、
自転車部品などのスポーツ・レジャー用品用材料として
、義肢、義手などの医療器材用材料とじて使用すること
ができる。また、各種繊維機械、プリンタ、事務用機器
、発電機などの部品材料とし′て使用したり、フライホ
イールの構成+J )!3+として使用することができ
る。The composite material of this invention can be used in various applications. For example, aerospace products such as blades, unblades, ribs, engine parts, and minor parts (for example, connecting rods, cylinder heads, crankcases, pistons, piston pins, ships and vehicles such as I-shaped arms, bushing rods, etc.)・As a material for automobile parts, as a material for electrical and electronic equipment such as substrates, electrodes, and contacts, as a material for sliding parts such as bearings, vanes, brushes, and brakes, as a material for IL 9 II equipment such as speakers, and as a material for golf clubs. head, tennis racket, skis,
It can be used as a material for sports and leisure goods such as bicycle parts, and as a material for medical equipment such as prosthetic limbs and hands. It can also be used as a component material for various textile machines, printers, office equipment, generators, etc., and can also be used in flywheel configurations. Can be used as 3+.
次に、この発明の複合材料およびその製3%方法を、実
施例に基づいてさらに詳細に説明する。Next, the composite material of the present invention and the 3% manufacturing method thereof will be explained in more detail based on Examples.
実施例1
厚み20μのアルミニウム箔を、直B I Q 00m
m、幅300m1llのドラムに巻き付け、その上に、
ポリビニルアルコール水溶液を含浸した東し株式会社製
炭素繊紐゛トレカ” M 7IOを隙間のないように一
重に巻き付け、アルミニウム箔と炭素繊維との小ね合せ
体を得た。Example 1 Aluminum foil with a thickness of 20μ is straight B I Q 00m
m, wrapped around a drum with a width of 300ml, and on top of it,
A carbon fiber string "Toreca" M 7IO manufactured by Toshi Co., Ltd. impregnated with an aqueous polyvinyl alcohol solution was wound in a single layer without any gaps to obtain a compact assembly of aluminum foil and carbon fiber.
ポリビニルアルコールが乾燥した後、上記重ね合せ体を
ドラムから取りはずし、70mm角に切り出して裁断片
を得た。After the polyvinyl alcohol was dried, the stacked body was removed from the drum and cut into pieces of 70 mm square to obtain cut pieces.
次に、上記裁断片を炭素繊維の方向を揃えて30枚重ね
合わせて積層体を作り、これをダイスに入れた後、その
ダイスにアルミニウム溶ri j、500Kg/Cll
12の圧力で含浸し、この発明の?す合(イ料を得た。Next, 30 pieces of the above-mentioned cut pieces were stacked with the carbon fibers aligned in the same direction to make a laminate, and this was put into a die.
Impregnated with a pressure of 12, this invention? I got the money.
次に、上記複合材料を、炭素繊維の方向が長手方向にな
るように、長さ70n+m、幅IQmm、厚さ3mmに
切り出し、第1の試験片を得た。同様に、炭素繊維の方
向を幅方向どする、長さ5Qmm、幅2Qrnm、厚み
3mmの第2の試験片を切り出した。Next, the composite material was cut out into a piece having a length of 70n+m, a width of IQmm, and a thickness of 3mm so that the direction of the carbon fibers was in the longitudinal direction to obtain a first test piece. Similarly, a second test piece having a length of 5Qmm, a width of 2Qrnm, and a thickness of 3mm was cut out with the carbon fibers oriented in the width direction.
次に、3点曲げ試験区を用い、上記第1の試験片につい
てその長手方向におりる曲げ強度を測定 ′したどころ
、約132 K CJ /mm2であった。また、第2
の試験片について同様に測定しl〔曲げ強度は、約9K
CJ/mm2であツタ。Next, using a three-point bending test section, the bending strength of the first test piece in the longitudinal direction was measured and found to be approximately 132 K CJ /mm2. Also, the second
Measurements were made in the same manner on a test piece of [Bending strength was approximately 9K]
CJ/mm2 and ivy.
比較例1
上記実施例1において使用した重ね合せ体からアルミニ
ウム箔を引き剥がして炭素!!紐のみとし、以下実施例
1ど全く同様にして、金属材料層を有しない複合Uわ1
を得た。Comparative Example 1 The aluminum foil was peeled off from the stacked body used in Example 1 above, and carbon was removed! ! Composite Uwa 1 without a metal material layer was prepared in exactly the same manner as in Example 1 using only a string.
I got it.
次に、上記複合材料から実施例1と同様の第1、第2の
2秤類の試験片を切り出し、曲げ試験をしだどころ、第
1の試験片の曲げ強度は約140Kg/mm2と実施例
1のものよりもわずかに高かつたが、第2の試験片のそ
れはわずかに約3KQ/m1112であり、実施例1の
ものの3分の1に(ぎ゛なかった。Next, two scale test pieces, the same as those in Example 1, were cut out from the above composite material and subjected to a bending test.The bending strength of the first test piece was approximately 140 kg/mm2. Although slightly higher than that of Example 1, that of the second specimen was only about 3 KQ/m1112, which was less than one third of that of Example 1.
実施例2
実施例1で使用したのと同様の70mm角の裁断片を、
こんどは炭素繊維の方向が互に直交するように交互に3
0枚重ね合わせてlr1層体を作り、j:l不実施例1
と同様にして複合材料を作り、さらに一方の炭素1jl
ltの方向が長手方向になるように、長さ70mm、幅
10mm、厚さ3mmに切り出し、試験片を得た。Example 2 A 70 mm square cut piece similar to that used in Example 1 was
This time, the directions of the carbon fibers are perpendicular to each other.
0 sheets are stacked to make lr1 layer body, j:l non-example 1
Create a composite material in the same manner as above, and add 1jl of carbon to one side.
A test piece was obtained by cutting out a piece with a length of 70 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 3 mm so that the lt direction was the longitudinal direction.
次に、上記試験片につい−C長手方向の曲c1強度を測
定したところ、約68KCI/111+112であ−)
だ。Next, when we measured the bending strength in the -C longitudinal direction of the above test piece, it was approximately 68KCI/111+112.
is.
比較例2
実施例2と同様にして、しかしアルミニウム箔を引き剥
がした裁断片を使用し、金属月別層を有しない複合材料
を4!71〔。Comparative Example 2 Similar to Example 2, but using the cut pieces from which the aluminum foil was peeled off, a composite material without the metal layer was prepared at 4!71 [.
曲げ強度を測定するため、上記複合材料がら実施例2と
同様の試験J1を切り出そうとしたが1m間の著しい割
れのため無理であった。In order to measure the bending strength, an attempt was made to cut out the same test J1 as in Example 2 from the above composite material, but it was impossible due to significant cracking over 1 m.
第1図および第2図は、それぞれ異なる実フil!+
(i:’。
様のこの発明の複合拐オ′31を示す概略斜視図’<、
” 6する。。
1:繊維強化金属H料層
2:金属vJ籾層
3:金属
4:補強1lli維
特許出願人 東し株式会ネ1Figures 1 and 2 are different actual films! +
(i:'. Schematic perspective view showing the composite filter '31 of this invention'<,
” 6. 1: Fiber-reinforced metal H material layer 2: Metal vJ rice layer 3: Metal 4: Reinforcement 1lli fiber patent applicant Toshi Co., Ltd. 1
Claims (2)
に、かつ一体に層状をなしていることを特徴とする複合
4オ斜。(1) A composite 4-ocline characterized in that fiber-reinforced metal JUI layers and metal material layers are alternately and integrally layered.
溶湯を加圧、含浸することを特徴とする、複合月利の製
造方法。(2) A method for producing a composite monthly rate, which comprises pressurizing and impregnating a molten metal into an alternately laminated body of metal foil and reinforcing fibers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10790683A JPS60952A (en) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | Composite material and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10790683A JPS60952A (en) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | Composite material and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60952A true JPS60952A (en) | 1985-01-07 |
Family
ID=14471058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10790683A Pending JPS60952A (en) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | Composite material and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60952A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61182938A (en) * | 1985-02-12 | 1986-08-15 | 住友ゴム工業株式会社 | Structure material |
| JP2015063033A (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 株式会社キーレックス | Composite sheet, and manufacturing method thereof |
-
1983
- 1983-06-17 JP JP10790683A patent/JPS60952A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61182938A (en) * | 1985-02-12 | 1986-08-15 | 住友ゴム工業株式会社 | Structure material |
| JP2015063033A (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 株式会社キーレックス | Composite sheet, and manufacturing method thereof |
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