JPS63297277A - ＳｉＣウイスカ−強化金属複合材とその製造方法 - Google Patents
ＳｉＣウイスカ−強化金属複合材とその製造方法Info
- Publication number
- JPS63297277A JPS63297277A JP62131541A JP13154187A JPS63297277A JP S63297277 A JPS63297277 A JP S63297277A JP 62131541 A JP62131541 A JP 62131541A JP 13154187 A JP13154187 A JP 13154187A JP S63297277 A JPS63297277 A JP S63297277A
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- Japan
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- sic
- metal
- matrix
- metal composite
- sic whiskers
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、耐熱構造材として高強度、かつ高じん性を有
するＳｉＣウィスカー強化金属複合材とその製造方法に
関する。
するＳｉＣウィスカー強化金属複合材とその製造方法に
関する。
ＳｉＣウィスカーは優れた比強度、比弾性率、耐熱性お
よび耐食性などを有するために種々のマトリックス金属
に分散、複合させたＳｉＣウィスカー強化金属複合材は
金属特性の高度化が要求される各種用途・分野における
構造部材として有用視されている。
よび耐食性などを有するために種々のマトリックス金属
に分散、複合させたＳｉＣウィスカー強化金属複合材は
金属特性の高度化が要求される各種用途・分野における
構造部材として有用視されている。
従来ＳｉＣウィスカーを分散した金属複合材は軽量化、
および強度特性の高度化の面からマトリックス金属とし
て主にＡＩあるいはＡ１合金がもちいられている。Ａ１
やＡ１合金がもちいられる理由はＡＩが柔らかく、展性
・延性に富み、融点が低い（６６０℃）ので加工が容易
であるという利点のためである。
および強度特性の高度化の面からマトリックス金属とし
て主にＡＩあるいはＡ１合金がもちいられている。Ａ１
やＡ１合金がもちいられる理由はＡＩが柔らかく、展性
・延性に富み、融点が低い（６６０℃）ので加工が容易
であるという利点のためである。
しかしながらこれらの低融点金属をマトリックスとする
金属複合材は使用温度が相対的に低温雰囲気に限定され
るという欠点がある。したがって高、盆で使用すること
を目的として複合材を得るには、７トリツクス金属とし
て更に融点の高い金属をもちいなければならない。
金属複合材は使用温度が相対的に低温雰囲気に限定され
るという欠点がある。したがって高、盆で使用すること
を目的として複合材を得るには、７トリツクス金属とし
て更に融点の高い金属をもちいなければならない。
本発明は高融点金属であろＳｉあるいはＳｉ合金をマト
リックスとしてＳｉＣウィスカーを分散、複合した金属
複合材、ならびにその製造方法を提供するものである。
リックスとしてＳｉＣウィスカーを分散、複合した金属
複合材、ならびにその製造方法を提供するものである。
ずなわら、本発明のＳｉＣウィスカー強化金属複合材は
ＳｉあるいはＳｉ合金をマトリックス金属とし、該マト
リックス金属中にＳｉＣウィスカーが均質分散して成る
ものであり、またその製造方法はＳｉＣウィスカーを用
いて形成されたプリフォームをマトリックス金属の融点
以上に加熱し、溶融したＳｉあるいはＳｉ合金を常圧で
接触させて含浸・；（合化することを構成的特徴とする
乙のである。
ＳｉあるいはＳｉ合金をマトリックス金属とし、該マト
リックス金属中にＳｉＣウィスカーが均質分散して成る
ものであり、またその製造方法はＳｉＣウィスカーを用
いて形成されたプリフォームをマトリックス金属の融点
以上に加熱し、溶融したＳｉあるいはＳｉ合金を常圧で
接触させて含浸・；（合化することを構成的特徴とする
乙のである。
本発明でもちいられるＳｉＣウィスカーは直径０１〜ｌ
μ肩、長さ３０〜１００μｍの針状単結晶からなる微細
繊維状物質であり、結晶内の格子欠陥がほとんどないた
めに極めて高度の機械的強度を存しており、補強材とし
て有用されている。
μ肩、長さ３０〜１００μｍの針状単結晶からなる微細
繊維状物質であり、結晶内の格子欠陥がほとんどないた
めに極めて高度の機械的強度を存しており、補強材とし
て有用されている。
本発明におけるマトリックス金属としてはＳ１１あるい
はＳｉに池の高融点金属（Ｔｉ、 Ｃｒ、 Ｍｎ。
はＳｉに池の高融点金属（Ｔｉ、 Ｃｒ、 Ｍｎ。
Ｆｅ、Ｎｉなど）が添加された合金が適用される。
これらのマトリックス金属中に分散・複合化するＳｉＣ
ウィスカーはその体積含有率（Ｖｆ）を５〜５０％に設
定することが好ましい。 Ｖｆが５％未満では複合強化
の効果が少なく、強度特性の向上が十分でないためであ
る。 またＶｆが５０％を越える場合は強度特性の向上
に限界があるばかりでなく、低下傾向があるためである
。
ウィスカーはその体積含有率（Ｖｆ）を５〜５０％に設
定することが好ましい。 Ｖｆが５％未満では複合強化
の効果が少なく、強度特性の向上が十分でないためであ
る。 またＶｆが５０％を越える場合は強度特性の向上
に限界があるばかりでなく、低下傾向があるためである
。
この金属複合材はＳｉＣウィスカーを予め所定形状に成
形したプリフォームをマトリックス金属の融点以上の温
度に加熱し、このプリフォームに溶融したマトリックス
金属を常圧で接触させてマトリックス金属溶湯をプリフ
ォーム中に含浸・複合化することにより製造することが
できる。
形したプリフォームをマトリックス金属の融点以上の温
度に加熱し、このプリフォームに溶融したマトリックス
金属を常圧で接触させてマトリックス金属溶湯をプリフ
ォーム中に含浸・複合化することにより製造することが
できる。
例えばマトリックス金属としてＳｔを用いると、Ｓｔは
ＳｉＣウィスカーと界面濡れ性が良好なので接触させる
のみでＳｉＣウィスカー・プリフォーム中にＳｉ溶湯か
容易に浸透して、プリフォーム内部に均質に含浸・複合
化できる。この場合プリフォーム内部にまでＳｉ溶湯を
均一に含浸させるためにはプリフォームをＳｉの融点以
上の温度に加熱することが必要である。その結果、マト
リックス金属溶湯の含浸時に大きな圧力を付加する加圧
鋳造法を適用することを要しないで、均質な複合材を得
ることができろ。
ＳｉＣウィスカーと界面濡れ性が良好なので接触させる
のみでＳｉＣウィスカー・プリフォーム中にＳｉ溶湯か
容易に浸透して、プリフォーム内部に均質に含浸・複合
化できる。この場合プリフォーム内部にまでＳｉ溶湯を
均一に含浸させるためにはプリフォームをＳｉの融点以
上の温度に加熱することが必要である。その結果、マト
リックス金属溶湯の含浸時に大きな圧力を付加する加圧
鋳造法を適用することを要しないで、均質な複合材を得
ることができろ。
なお複合時にマトリックスの酸化を防止するために、上
記の含浸工程は不活性雰囲気中で行なうことが望ましい
。
記の含浸工程は不活性雰囲気中で行なうことが望ましい
。
上記溝成に基づき、本発明のＳｉＣウィスカー強化金属
；夏合材は高融点を育するＳｉあるいはＳｉ合金をマト
リックスとするものであるから、従来のＡ１やΔ１合金
などをマトリックスとする金属複合材に比べて高１２領
域での使用が可能となる。またＳｉなどのマトリックス
金属ではＳｉＣウィスカーとの界面濡れ性か良好なので
、プリフォームを；冑、益に加熱することにより、常圧
下に極めて容易に含浸・複合化することができる。
；夏合材は高融点を育するＳｉあるいはＳｉ合金をマト
リックスとするものであるから、従来のＡ１やΔ１合金
などをマトリックスとする金属複合材に比べて高１２領
域での使用が可能となる。またＳｉなどのマトリックス
金属ではＳｉＣウィスカーとの界面濡れ性か良好なので
、プリフォームを；冑、益に加熱することにより、常圧
下に極めて容易に含浸・複合化することができる。
〔実施例１〕
直径０．１−１μｍ、長さ３０〜１００μＩのＳｉＣウ
ィスカーをエタノール中に均一に分散・混合した後、濾
過・乾燥し、次いで成形して１ＯＸ２０×５０π次のプ
リフォームを得た。該ブリフィーームをアルゴンガス雰
囲気の炉内に装入して１５００°Ｃの温度に５時間保持
して加熱した。次いで黒鉛ルツボ中で１５００°Ｃに加
熱・溶融させたＳｉ溶湯中に、炭素繊維をもちいてつり
下げた前記プリフォームを１分間浸漬して複合化した。
ィスカーをエタノール中に均一に分散・混合した後、濾
過・乾燥し、次いで成形して１ＯＸ２０×５０π次のプ
リフォームを得た。該ブリフィーームをアルゴンガス雰
囲気の炉内に装入して１５００°Ｃの温度に５時間保持
して加熱した。次いで黒鉛ルツボ中で１５００°Ｃに加
熱・溶融させたＳｉ溶湯中に、炭素繊維をもちいてつり
下げた前記プリフォームを１分間浸漬して複合化した。
その後炉を冷却してＳｉＣウィスカーが均質分散したＳ
ｉ複合材を得た。なおＳｉＣウィスカーのＶｒは１３％
であった。
ｉ複合材を得た。なおＳｉＣウィスカーのＶｒは１３％
であった。
上記複合材の機械的強度特性を測定して表１に示した。
また比較のためにＳｉ単体の強度特性を併記した。該複
合材はＳｉに比べて強度で２，８倍、じん性で１．６倍
の向上がみられる。
合材はＳｉに比べて強度で２，８倍、じん性で１．６倍
の向上がみられる。
〔実施例２〕
実施例Ｉと同様の方法で、大きさがＩＯＸ２０Ｘ５０Ｍ
、ｖのＳｉＣウィスカー・プリフォームを作製した後、
１５００℃の温度で該プリフォームとＳｉとを複合化し
た。複合化の方法も実施例１と同じである。ただし該プ
リフォームのＶｆが４２％であったので、Ｓｉ含浸没前
１５００℃での保持時間を７時間とした。
、ｖのＳｉＣウィスカー・プリフォームを作製した後、
１５００℃の温度で該プリフォームとＳｉとを複合化し
た。複合化の方法も実施例１と同じである。ただし該プ
リフォームのＶｆが４２％であったので、Ｓｉ含浸没前
１５００℃での保持時間を７時間とした。
上記複合材の機械的強度特性を測定して表１に示した。
該複合材はＳｉに比べて強度で４．５倍、じん性で２．
６倍の向上がみられる。 ゛表１ 注１） ｖｆはＳｉＣウィスカーの体積含有率。
６倍の向上がみられる。 ゛表１ 注１） ｖｆはＳｉＣウィスカーの体積含有率。
２）曲げ強度はＪＩＳ Ｒ＋６０１−８１の三点曲げ試
験方法によった。
験方法によった。
３） じん性はＳ Ｅ Ｎ Ｂ （ＳＩｒ＋ｇｌｅ−Ｅ
ｄｇｅ １ｌｏｔｃｈｅｄ Ｂｅａｍ）法によった。
ｄｇｅ １ｌｏｔｃｈｅｄ Ｂｅａｍ）法によった。
以上述べたように、本発明によれば従来ＡＩ及びその合
金に限られていたマトリックス金属をＳｉあるいはＳｉ
合金ととおきかえてＳｉＣウィスカーと複合化さけるこ
とにより、全く新しい種類の高温構造材を提供すること
ができる。つまり本文に示したＳｔあるいはＳｉ合金は
機械的強度が十分でないため応用分野が限られているが
、ＳｉＣウィスカーと複合させることにより構造材とし
ての使用が可能になる。
金に限られていたマトリックス金属をＳｉあるいはＳｉ
合金ととおきかえてＳｉＣウィスカーと複合化さけるこ
とにより、全く新しい種類の高温構造材を提供すること
ができる。つまり本文に示したＳｔあるいはＳｉ合金は
機械的強度が十分でないため応用分野が限られているが
、ＳｉＣウィスカーと複合させることにより構造材とし
ての使用が可能になる。
また本発明に用いられているマトリックス金属は融点が
高いため従来の複合化技術を適用することは困難である
が、本発明に示された手順をふめば常圧でのＳｉＣウィ
スカーとマトリックス金属との複合化が可能になる。
高いため従来の複合化技術を適用することは困難である
が、本発明に示された手順をふめば常圧でのＳｉＣウィ
スカーとマトリックス金属との複合化が可能になる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＳｉあるいはＳｉ合金をマトリックス金属とし、該
マトリックス金属中にＳｉＣウィスカーが均質分散して
いることを特徴とするＳｉＣウィスカー強化金属複合材
。 ２、ＳｉＣウィスカ−の体積含有率（Ｖｆ）が５〜５０
％である特許請求の範囲第１項記載の ＳｉＣウィスカー強化金属複合材。 ３、ＳｉＣウィスカーをもちいて形成されたプリフォー
ムをマトリックス金属の融点以上に加熱し、溶融したマ
トリックス金属を常圧で接触させて含浸・複合化するこ
とを特徴とするＳｉＣウィスカー強化金属複合材の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62131541A JPS63297277A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ＳｉＣウイスカ−強化金属複合材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62131541A JPS63297277A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ＳｉＣウイスカ−強化金属複合材とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63297277A true JPS63297277A (ja) | 1988-12-05 |
Family
ID=15060488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62131541A Pending JPS63297277A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ＳｉＣウイスカ−強化金属複合材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63297277A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TR25639A (tr) * | 1990-04-12 | 1993-07-01 | Alcan Gmbh | KOMPOZIT DÖKüM PROSESI |
| JP2002293673A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合材料 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3459842A (en) * | 1967-12-18 | 1969-08-05 | Texas Instruments Inc | Method of preparing a silicon carbide whisker reinforced silicon composite material |
| JPS5252122A (en) * | 1975-10-24 | 1977-04-26 | Res Inst Iron Steel Tohoku Univ | Process for producing composite consisting of silicon carbide filament and metallic silicon |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62131541A patent/JPS63297277A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3459842A (en) * | 1967-12-18 | 1969-08-05 | Texas Instruments Inc | Method of preparing a silicon carbide whisker reinforced silicon composite material |
| JPS5252122A (en) * | 1975-10-24 | 1977-04-26 | Res Inst Iron Steel Tohoku Univ | Process for producing composite consisting of silicon carbide filament and metallic silicon |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TR25639A (tr) * | 1990-04-12 | 1993-07-01 | Alcan Gmbh | KOMPOZIT DÖKüM PROSESI |
| US5381850A (en) * | 1990-04-12 | 1995-01-17 | Alcan Deutschland Gmbh | Composite casting process |
| JP2002293673A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合材料 |
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