JPS61284542A - 繊維強化金属複合材料の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はマトリックス金属中に繊維強化材が埋入された
繊維強化金属複合材料の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年゛、炭素、アルミナ、炭化ケイ素等からなる高強度
、高弾性を有する繊維を強化材とし、アルミニウム、マ
グネシウムのような軽金属又はそれ　　　　゛ら０合金
をマトリックスとした繊維強化金属複合材料（以下、Ｆ
ＲＭという。）の開発が活発化しており、これに関する
ＦＲＭの製造方法も従来より種々考案さ、れている。

これら従来のＦＲＭの製造方法の代表的なものとして加
圧鋳造方法がある。この方法は、第３図に示すように底
板２６を有する有底円筒状の鋳型２１内に予備成形され
た繊維強化材２３を装入し、ヒータ２２により予熱後、
マトリックス金属溶湯２４を注入し、その後前記鋳型２
１に嵌装されたプランジャ２５によりマトリックス金属
を繊維強化材へ加圧浸透させた後、凝固させて目的とす
るＦＲＭを得る方法である。

（発明が解決しようとする問題点） この加圧鋳造方法で問題となるのが加圧時の脱気である
。すなわち、鋳型内部空間の空気及びガス成分の脱気は
、プランジャの押し込みに従って、鋳型内面とプランジ
ャとの微小な隙間からの自然脱気に頼っている。装入し
た繊維強化材に空気が残っている場合、あるいは繊維強
化材を予熱する際の高温加熱時における繊維強化材の吸
着ガス成分がガス化した場合、これらの脱気が不十分で
あれば、その部分へ溶融マトリックス金属が圧入、浸透
され難い。従って、製造後のＦＲＭの機械的強度もこの
未浸透部分が欠陥となり、所期のものが得られず、延い
ては製造歩留りの低下、コストの増大を招来するものと
なる。

また、従来の加圧鋳造方法では、マトリックス金属溶湯
を繊維強化材の長さ方向から加圧・浸透させるため、繊
維強化材がプランジャの圧力によって座屈する場合があ
り、大形のＦＲＭの製造が困難となっていた。

本発明はかかる問題に鑑みなされたものであって、繊維
強化材にマトリックス金属溶湯を加圧・浸透させてＦＲ
Ｍを製造するに際し、繊維強化材が装填された鋳型空間
に空気及びガス成分が残留せず、また、大形の繊維強化
材を用いても座屈が生じず、それ数置品質かつ大形のＦ
ＲＭが得られる製造方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の特徴とする手段は、
加圧鋳造法において、繊維強化材を装入した後その上面
に押え部材を当接し、該繊維強化材の側面と鋳型内面と
の間にマトリックス金属溶湯を注入して密封し、前記押
え部材あるいは鋳型底部の少なくともいずれか一方から
繊維強化材の占める鋳型内部空間の空気及びガス成分を
真空脱気した後又は真空脱気しつつ、前記溶湯を加圧し
て繊維強化材の側面より浸透させる点にある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は、本発明方法を通用する製造装置の
一例を示す断面図である。図において、鋳型１は外周に
予熱用のヒータ４が設けられた円筒状の鋳型本体２と、
該本体２の底部を形成する底板３とから構成されている
。該鋳型１には円筒状のプランジャ５が上下方向摺動自
在に嵌装されており、その内部には内面に摺動自在に押
え部材６が装着されている。該押え部材６は押え欅９に
補強板８を介して仕切り部材７が連結された構造となっ
ており、押え棒９の中心部には真空排気孔１０が軸方向
に沿って貫通形成されており、該排気孔１０は補強板８
に多数開設された脱気孔に連通している。前記仕切り部
材７は多孔質セラミックスや１５０〜３００メツシユの
金属製スクリーンで形成されており、前記補強板８によ
りバックアップされている。図示省略しているが、押え
棒９に開設された真東排気孔１０は真空排気装置に連結
されている。

次に、本発明によるＦＲＭの製造方法を第１図及び第２
図に基づいて説明する。

まず、押え部材６を引き抜いた状態でプランジャ５のみ
を鋳型１に装着し、底板３に当接するまで下降させてお
く。該プランジャ５の内部に予備成形されてかさ密度が
高められた繊維強化材１１を装入する。次いで、第１図
の如く、押え部材６をプランジャ５に装着して、繊維強
化材１１を底板３に当接するまで押し下げる。この状態
で繊維強化材１１を３００℃以上からマトリックス金属
の融点までの一温度範囲で予熱する。かかる温度まで予
熱するのは、繊維強化材１１の繊維表面に吸着している
ガス成分を離脱させると同時に、繊維強化材１１のマト
リックス−金属溶湯に対する濡れを良くし、マトリック
ス金属溶湯が浸透し易いようにするためである。尚、予
熱によって、繊維強化材が酸化劣化する場合には、不活
性ガス雰囲気下にて予熱を行うことが肝要である。

次に、プランジャ５を引き上げ、マトリックス金属溶湯
を前記繊維強化材１１と鋳型１の内面との間に注入して
繊維強化材１１の周側を前記溶湯で満すと共に、第２図
の如くプランジャ５の下面が前記溶湯の上面に当接する
まで下降させ、繊維強化材１１の回りを密封し、その後
、繊維強化材１１が占める鋳型ｌの内部空間の空気及び
ガス成分、すなわち繊維強化材１１内の空気及び予熱時
に発生したガス成分を真空脱気する。これらのガス成分
は、前記仕切り部材７、補強Ｆｉ８の脱気孔及び押え棒
９の真空排気孔１０を通って鋳型１外へ排出される。

その後、プランジャ５を下降させ、前記溶湯１２を加圧
して、該溶湯１２を繊維強化材１１の周側より加圧・浸
透させる。尚、マトリックス金属溶湯を加圧するのは、
鋳型１内の空気等を真空脱気した後に限らず、真空脱気
を行いつつ、プランジャ５を下降して、前記溶湯を加圧
・浸透させてもよい。

かかる手段によれば、繊維強化材１１がプランジャ５の
圧力によって座屈しないため、大形の成形品を得る場合
特に有利である。勿論、繊維強化材１１の回りの空気、
ガス成分等は皆無とされているので、繊維強化材１１と
マトリックス金属とが良好に密着した高品質の複合材料
が得られる。

マ）　ＩＪフックス属溶湯が繊維強化材に完全に浸透し
た後、凝固・冷却するのを待って、底板３をはずし、上
部から押し出せば、成形品を鋳型から容易に取り出すこ
とができ、所期のＦＲＭが得られる。

（宛所の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、鋳型内に繊維強化
材を装入し、次いでマトリックス金属溶湯を注入して、
これを前記強化材に加圧・？＋ａさせる前、あるいは加
圧・浸透を行いつつ、鋳型内部の空気及び予熱に伴い発
生したガス成分を真空脱気するので、マトリックス金属
溶湯が浸透しない部分を可及的に減少することができ、
更にマトリックス金属と繊維強化材とがより良（密着し
、機械的性質の向上、製品歩留りの向上、コストの低減
を図ることができる。

また、マトリックス金ｉ溶湯は繊維強化材の側面から加
圧・浸透されるので、繊維強化材の長さ方向より加圧・
浸透する場合に比べて、繊維強化材に座屈による潰れが
生じに＜＜、大形のＦＲＭも容易に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２ｒ！ＩＪは本発明方法の実施過程におけ
る製造装置の断面図であり、第１図は繊維強化材の装入
後の予熱時の状態を、第２図はマトリックス金属溶湯注
入後の真空税気時の状態を示し、第３図は従来の加圧鋳
造方法における製造装置の断面図を示す。 １・・・鋳型、５・・・プランジャ、６・・・押え部材
、１゜・・・真空排気孔、１１・・・繊維強化材、１２
・・・マトリックス金属溶湯。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳型に繊維強化材を装入して予熱した後、マトリッ
   クス金属溶湯を注入し、該溶湯を加圧して繊維強化材に
   浸透させる金属複合材料の製造方法において、 繊維強化材を装入した後その上面に押え部材を当接し、
   該繊維強化材の側面と鋳型内面との間にマトリックス金
   属溶湯を注入して密封し、前記押え部材あるいは鋳型底
   部の少なくともいずれか一方から繊維強化材の占める鋳
   型内部空間の空気及びガス成分を真空脱気した後又は真
   空脱気しつつ、前記溶湯を加圧して繊維強化材の側面よ
   り浸透させることを特徴とする繊維強化金属複合材料の
   製造方法。