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JP2508145B2 - Fiber Reinforced Metals for Manufacturing Composite Materials - Google Patents

Fiber Reinforced Metals for Manufacturing Composite Materials

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Publication number
JP2508145B2
JP2508145B2 JP62271223A JP27122387A JP2508145B2 JP 2508145 B2 JP2508145 B2 JP 2508145B2 JP 62271223 A JP62271223 A JP 62271223A JP 27122387 A JP27122387 A JP 27122387A JP 2508145 B2 JP2508145 B2 JP 2508145B2
Authority
JP
Japan
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fiber
oxide
wear
test piece
reinforcing
Prior art date
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JP62271223A
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Japanese (ja)
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雅洋 久保
徹哉 菅沼
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、繊維強化金属複合材料に係り、更に詳細に
は耐摩耗性に優れた繊維強化金属複合材料を製造するた
めの強化繊維に係る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fiber-reinforced metal composite material, and more particularly to a reinforcing fiber for producing a fiber-reinforced metal composite material having excellent wear resistance.

従来の技術 金属材料の耐摩耗性を向上させるための一つの手段と
して、例えば本願出願人と同一の出願人の出願にかかる
特開昭58−93837号、特開昭61−6242号、特開昭61−108
493号、特開昭61−99655号、特開昭62−192557号の各号
公報に記載されている如く、アルミナ短繊維、炭化ケイ
素ホイスカ、窒化ケイ素ホイスカ、アルミナ−シリカ短
繊維、鉱物繊維、チタン酸カリウムホイスカの如き強化
繊維にて金属を複合強化して繊維強化金属複合材料とす
ることが有効であることが従来より知られている。
As a means for improving the wear resistance of a metal material, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-93837, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-6242, which is filed by the same applicant as the present applicant, is disclosed. 61-108
No. 493, JP-A-61-99655, JP-A-62-192557, alumina short fibers, silicon carbide whiskers, silicon nitride whiskers, alumina-silica short fibers, mineral fibers, It has been conventionally known that it is effective to composite-reinforce a metal with a reinforcing fiber such as potassium titanate whisker to obtain a fiber-reinforced metal composite material.

またそれらの強化繊維をそのままの状態にて使用する
のではなく、例えば特開昭49−102519号、特開昭50−10
9903号、特開昭53−38791号、特開昭56−16636号、特開
昭56−16638号、特開昭57−169038号、特開昭57−16903
9号、特開昭57−169040号の各公報に記載されている如
く、強化繊維を種々の金属や硬質材等にて被覆すること
により、その耐摩耗性向上効果等を増大させる試みが従
来より検討されている。
Further, these reinforcing fibers are not used as they are, but are disclosed in, for example, JP-A-49-102519 and JP-A-50-10.
9903, JP-A-53-38791, JP-A-56-16636, JP-A-56-16638, JP-A-57-169038, JP-A-57-16903.
As described in JP-A No. 9 and JP-A-57-169040, it has been attempted to increase the abrasion resistance improving effect by coating the reinforcing fiber with various metals or hard materials. Is being considered more.

発明が解決しようとする問題点 強化繊維がアルミナ短繊維、炭化ケイ素ホイスカ、窒
化ケイ素ホイスカ等である場合には、耐摩耗性に優れた
複合材料を得ることができるが、これらの強化繊維が非
常に高価であるため、得られる複合材料も非常に高価に
なるという問題がある。また非晶質アルミナ−シリカ繊
維、鉱物繊維、チタン酸カリウムホイスカ、ガラス繊維
は上述の高性能の繊維に比して非常に安価ではあるが、
これらの強化繊維の耐摩耗性向上効果は必ずしも十分で
はないため、高性能の強化繊維が使用される場合に比し
て、得られる複合材料の耐摩耗性が低いという問題があ
る。
Problems to be Solved by the Invention When the reinforcing fibers are alumina short fibers, silicon carbide whiskers, silicon nitride whiskers, etc., a composite material having excellent wear resistance can be obtained, but these reinforcing fibers are very Since it is very expensive, the resulting composite material is also very expensive. Amorphous alumina-silica fibers, mineral fibers, potassium titanate whiskers, and glass fibers are much cheaper than the above high-performance fibers,
Since the effect of improving the wear resistance of these reinforcing fibers is not always sufficient, there is a problem that the wear resistance of the obtained composite material is low as compared with the case where high-performance reinforcing fibers are used.

また強化繊維を金属や硬質材等にて被覆する方法に於
ては、耐摩耗性を向上させることはできてもコストを低
減することができなかったり、必ずしも十分に耐摩耗性
を向上させることができないことが多い。
Further, in the method of coating the reinforcing fiber with a metal or a hard material, it is possible to improve the wear resistance but not to reduce the cost, or to improve the wear resistance sufficiently. Often unable to

本発明は、繊維強化金属複合材料を製造するための従
来の強化繊維に於ける上述の如き問題に鑑み、高価な高
性能の強化繊維と同等の性能を有ししかも低廉な強化繊
維を提供することを目的としている。
In view of the above-mentioned problems in conventional reinforcing fibers for producing a fiber-reinforced metal composite material, the present invention provides a reinforcing fiber which has the same performance as an expensive high-performance reinforcing fiber and is inexpensive. Is intended.

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、アルミナーシリ
カ繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウムホイ
スカ、及びそれらの混合物よりなる群より選択された前
駆繊維が酸化物層にて被覆され、前記前駆繊維と前記酸
化物層との間の界面には前記前駆繊維及び前記酸化物層
により複合酸化物が形成されている繊維強化金属複合材
料製造用強化繊維によって達成される。
According to the present invention, a precursor fiber selected from the group consisting of alumina-silica fiber, mineral fiber, glass fiber, potassium titanate whiskers, and mixtures thereof is provided. By a reinforcing fiber for fiber-reinforced metal composite material production, which is covered with an oxide layer, and a composite oxide is formed by the precursor fiber and the oxide layer at the interface between the precursor fiber and the oxide layer. To be achieved.

発明の作用及び効果 本発明によれば、アルミナーシリカ繊維、鉱物繊維、
ガラス繊維、チタン酸カリウムホイスカの前駆繊維が酸
化物層にて被覆され、前駆繊維と酸化物層との間の界面
には前駆繊維及び酸化物層により複合酸化物が形成され
ており、酸化物層は複合酸化物により前駆繊維に強固に
密着した状態に維持される。従って例えば前駆繊維が複
合酸化物を介することなく酸化物層にて直接被覆される
場合に比して、硬質の酸化物層により複合材料の耐摩耗
性が良好に向上され、マトリックス金属の溶湯と前駆繊
維との反応が確実に回避され、マトリックス金属の溶湯
に対する強化繊維の濡れ性が良好に向上されるので、後
に本願発明者等が行った実験的研究の結果との関連に於
て詳細に説明する如く、前駆繊維自体はそれほど高性能
な繊維ではないにも拘らずアルミナ繊維の如き高性能な
強化繊維と同等若しくはそれ以上の耐摩耗性向上効果を
有する強化繊維を得ることができる。
According to the present invention, alumina-silica fiber, mineral fiber,
Glass fibers, precursor fibers of potassium titanate whiskers are covered with an oxide layer, and a composite oxide is formed by the precursor fibers and the oxide layer at the interface between the precursor fibers and the oxide layer. The layer is maintained in strong contact with the precursor fiber by the composite oxide. Therefore, for example, compared with the case where the precursor fiber is directly coated with the oxide layer without interposing the composite oxide, the wear resistance of the composite material is favorably improved by the hard oxide layer, and Since the reaction with the precursor fiber is surely avoided and the wettability of the reinforcing fiber to the molten metal of the matrix metal is improved satisfactorily, it will be described in detail in relation to the result of the experimental research conducted later by the inventors of the present application. As will be described, although the precursor fiber itself is not so high-performance fiber, it is possible to obtain a reinforcing fiber having an abrasion resistance improving effect equal to or higher than that of a high-performance reinforcing fiber such as alumina fiber.

また本発明によれば、前駆繊維としてアルミナ繊維等
に比して遥かに低廉な繊維が使用され、また例えば酸化
物にて被覆された前駆繊維を大気中にて熱処理すること
により、容易に且低廉に複合酸化物を形成することがで
きるので、上述の如くアルミナ繊維等と同等若しくはそ
れ以上の性能を有し、しかもこれらの強化繊維の価格の
1/10〜1/100程度の非常に低廉な強化繊維を得ることが
できる。
Further, according to the present invention, a fiber which is much cheaper than alumina fiber or the like is used as the precursor fiber, and the precursor fiber coated with an oxide can be easily and easily heat-treated in the atmosphere, for example. Since it is possible to form complex oxides at low cost, it has performance equivalent to or better than that of alumina fibers, etc.
It is possible to obtain a very inexpensive reinforcing fiber of about 1/10 to 1/100.

本発明の強化繊維に於ける酸化物層を構成する酸化物
は、前駆繊維との間の界面に複合酸化物を形成するも
の、好ましくは前駆繊維よりも硬質である酸化物であれ
ば任意の酸化物であってよいが、特に酸化アルミニウ
ム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、又はそれらの混合
物であることが好ましい。
The oxide constituting the oxide layer in the reinforcing fiber of the present invention is one that forms a complex oxide at the interface with the precursor fiber, preferably any oxide that is harder than the precursor fiber It may be an oxide, but is preferably aluminum oxide, chromium oxide, zirconium oxide, or a mixture thereof.

尚本発明の強化繊維に於ける酸化物層及び複合酸化物
の層の厚さはそれぞれ0.01〜15μm、100〜15000Å程度
であることが好ましい。
The thicknesses of the oxide layer and the composite oxide layer in the reinforcing fiber of the present invention are preferably 0.01 to 15 μm and 100 to 15000Å, respectively.

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

実施例1 先ず前駆繊維としてアルミナ−シリカ繊維(イソライ
ト・バブコック耐火株式会社製「カオウール」、平均繊
維径2.8μm、平均繊維長3mm)を用意し、また11.1gのA
l2(SO4・18H2O(日本化学株式会社製)を100gの水
に溶かして硫酸アルミニウム水溶液を形成した。次いで
第1図に示されている如く、この水溶液10に16.6gのア
ルミナーシリカ繊維12を混合して攪拌し、かくして繊維
が分散された溶液を図には示されていないヒータにより
大気中にて500℃に1時間加熱することにより、水分を
飛ばすと共にアルミナーシリカ繊維の周りに微細な結晶
組織にて酸化アルミニウム(Al2O3)を形成させた。
Example 1 First, an alumina-silica fiber (Isolite Babcock Refractory Co., Ltd. "Kauwool", average fiber diameter 2.8 μm, average fiber length 3 mm) was prepared as a precursor fiber, and 11.1 g of A was used.
l 2 (SO 4 ) 3 · 18H 2 O (manufactured by Nippon Kagaku Co., Ltd.) was dissolved in 100 g of water to form an aluminum sulfate aqueous solution. Then, as shown in FIG. 1, 16.6 g of alumina-silica fiber 12 was mixed with this aqueous solution 10 and stirred, and the solution in which the fibers were dispersed was put into the atmosphere by a heater (not shown). By heating at 500 ° C. for 1 hour, water was removed and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was formed around the alumina-silica fiber with a fine crystal structure.

次いでかくして酸化アルミニウムにて被覆されたアル
ミナーシリカ繊維を大気中に於て1100℃にて1時間熱処
理することにより、アルミナーシリカ繊維と酸化アルミ
ニウムとの間に界面にムライト(3Al2O3・2SiO2)を形
成させた。第2図はかくして形成された強化繊維14の断
面を示す解図であり、図に於て16、18はそれぞれ酸化ア
ルミニウムの層及び複合酸化物としてのムライトの層を
示しており、それぞれの厚さは約0.3μm、約500Åであ
った。
Then, the alumina-silica fiber thus coated with aluminum oxide is heat-treated in the atmosphere at 1100 ° C. for 1 hour, so that mullite (3Al 2 O 3 ·. 2SiO 2 ) was formed. FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the reinforcing fiber 14 thus formed, and in the figure, 16 and 18 respectively show a layer of aluminum oxide and a layer of mullite as a complex oxide, and their thicknesses. It was about 0.3 μm and about 500Å.

次いで第3図に示されている如く、強化繊維14にて80
×80×20mmの寸法を有する繊維成形体20を形成した。尚
強化繊維の体積率は5%であり、個々の強化繊維は80×
80mmの平面に平行な平面内に於てはランダムに配向さ
れ、この平面に垂直な方向に積重ねられた状態に配向さ
れていた。
Then, as shown in FIG.
A fiber molding 20 having dimensions of × 80 × 20 mm was formed. The volume ratio of the reinforcing fibers is 5%, and the individual reinforcing fibers are 80 ×.
Randomly oriented in a plane parallel to the 80 mm plane, they were oriented in a stacked state in a direction perpendicular to this plane.

次いで繊維成形体20を500℃に予熱した後、第4図に
示されている如く、繊維成形体を鋳型22のモールドキャ
ビティ24内に配置し、該モールドキャビティ内に720℃
のアルミニウム合金(JIS規格AC8A)の溶湯26を注湯
し、該溶湯を鋳型に嵌合するプランジャ28により1200kg
/cm2の圧力に加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固
するまで保持した。かくして得られた凝固体30に対し熱
処理T7を施し、該凝固体より複合材料14′を切出し、該
複合材料より元の繊維成形体の80×80mmの平面に垂直な
平面を試験面とする摩耗試験用のブロック試験片A1を機
械加工により作成した。
Then, after preheating the fiber molded body 20 to 500 ° C., the fiber molded body is placed in the mold cavity 24 of the mold 22 as shown in FIG.
1200 kg of aluminum alloy (JIS standard AC8A) molten metal 26 is poured by a plunger 28 that fits the molten metal into a mold
It was pressurized to a pressure of / cm 2 and the pressurized state was maintained until the molten metal was completely solidified. Heat treatment T 7 is applied to the solidified body 30 thus obtained, the composite material 14 ′ is cut out from the solidified body, and a plane perpendicular to the 80 × 80 mm plane of the original fiber molded body from the composite material is used as a test surface. A block test piece A 1 for wear test was prepared by machining.

また比較の目的で、強化繊維14がそれぞれ酸化アルミ
ニウムの被覆層を有しないアルミナ−シリカ繊維、酸化
アルミニウムにて被覆されているがムライトが形成され
ていないアルミナーシリカ繊維、アルミナ繊維(ICI社
製「サフィールRG」、平均繊維径3μm、平均繊維長1m
m)、炭化ケイ素ホイスカ(東海カーボン株式会社製、
繊維径0.1〜1.0μm、繊維長50〜200μm)に置換えら
れた点を除き、ブロック試験片A1の場合と同一の要領及
び条件にてブロック試験片A2〜A5を作成した。
For the purpose of comparison, the reinforcing fibers 14 each have an alumina-silica fiber that does not have a coating layer of aluminum oxide, an alumina-silica fiber that is coated with aluminum oxide but has no mullite, and an alumina fiber (made by ICI). "Safir RG", average fiber diameter 3μm, average fiber length 1m
m), silicon carbide whiskers (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.,
Block test pieces A 2 to A 5 were prepared under the same procedures and conditions as the case of the block test piece A 1 except that the fiber diameter was replaced with 0.1 to 1.0 μm and the fiber length was 50 to 200 μm.

次いで各ブロック試験片を順次摩擦摩耗試験機にセッ
トし、相手部材である窒化されたステンレス鋼(JIS規
格SUS420J2、Hv=800)の円筒試験片の外面と接触さ
せ、それらの試験片の接触部に常温の潤滑油(キャッス
ルモータオイル5W−30)を供給しつつ、接触面圧20kg/m
m2、滑り速度0.3mm/secにて円筒試験片を1時間回転さ
せる摩耗試験を行った。
Next, set each block test piece in the friction and wear tester one after another, and make contact with the outer surface of the cylindrical test piece of nitrided stainless steel (JIS standard SUS420J2, Hv = 800) that is the mating member, and the contact portion of those test pieces While supplying room temperature lubricating oil (Castle motor oil 5W-30), contact surface pressure 20kg / m
A wear test was carried out by rotating the cylindrical test piece for 1 hour at m 2 and a sliding speed of 0.3 mm / sec.

これらの摩耗試験の結果を第6図に示す。第6図よ
り、ブロック試験片A1の摩耗量は比較例のブロック試験
片A2及びA3の摩耗量よりも遥かに小さく、またブロック
試験片がA1である場合の円筒試験片の摩耗量はブロック
試験片が比較例のA4及びA5である場合に比してかなり小
さい値であることが解る。
The results of these abrasion tests are shown in FIG. From FIG. 6, the wear amount of the block test piece A 1 is much smaller than that of the block test pieces A 2 and A 3 of the comparative example, and the wear of the cylindrical test piece when the block test piece is A 1. It can be seen that the amount is considerably smaller than when the block test pieces are A 4 and A 5 of the comparative examples.

かくして強化繊維が実施例の強化繊維である複合材料
は前駆繊維及び酸化物層のみにて被覆された前駆繊維よ
りも耐摩耗性に優れており、高価な高性能の強化繊維が
使用される場合と同様の耐摩耗性を有し、しかも相手材
の摩耗量は高性能の強化材が使用される場合に比して小
さくなり、従って何れの比較例よりも摩擦摩耗特性に優
れていることが解る。
Thus, the composite material in which the reinforcing fiber is the reinforcing fiber of the example has better wear resistance than the precursor fiber and the precursor fiber coated only with the oxide layer, and when expensive expensive high performance reinforcing fiber is used. It has the same wear resistance as the above, and the amount of wear of the mating material is smaller than that when a high performance reinforcing material is used, and therefore it is superior in friction and wear characteristics to any of the comparative examples. I understand.

実施例2 先ず前駆繊維としてチタン酸カリウムホイスカ(大塚
化学株式会社製、平均繊維径0.2μm、平均繊維長30μ
m)を用意し、また33.8gのAl I3(柳島製薬株式会社
製)を100gの水に溶かしてヨウ化アルミニウム水溶液を
形成した。次いでこの水溶液に84.5gのチタン酸カリウ
ムホイスカを混合して攪拌し、かくしてホイスカが分散
された溶液を大気中にて500℃に1時間加熱することに
より、水分を飛ばすと共にチタン酸カリウムホイスカの
周りに微細な結晶組織にて酸化アルミニウムを形成させ
た。
Example 2 First, potassium titanate whiskers (Otsuka Chemical Co., Ltd., average fiber diameter 0.2 μm, average fiber length 30 μ) were used as precursor fibers.
m) was prepared, and 33.8 g of Al I 3 (manufactured by Yanagijima Pharmaceutical Co., Ltd.) was dissolved in 100 g of water to form an aluminum iodide aqueous solution. Next, 84.5 g of potassium titanate whiskers are mixed with this aqueous solution and stirred, and thus the solution in which the whiskers are dispersed is heated to 500 ° C. for 1 hour in the atmosphere to remove water and to surround the potassium titanate whiskers. Aluminum oxide was formed with a fine crystal structure.

次いでかくして酸化アルミニウムにて被覆されたチタ
ン酸カリウムホイスカを大気中に於て100℃にて3時間
熱処理することにより、チタン酸カリウムホイスカと酸
化アルミニウムとの間の界面にチタン酸アルミニウム
(Al2O3・TiO2)を形成させた。尚酸化アルミニウム及
びチタン酸アルミニウムの厚さはそれぞれ約0.1μm、
約200Åであった。
Then, the potassium titanate whiskers thus coated with aluminum oxide are heat-treated in the air at 100 ° C. for 3 hours, whereby aluminum titanate (Al 2 O 3) is formed at the interface between the potassium titanate whiskers and aluminum oxide. 3 · TiO 2 ) was formed. The thickness of aluminum oxide and aluminum titanate is about 0.1 μm,
It was about 200Å.

次いで実施例1の場合と同一の要領にて80×80×20mm
の寸法を有し個々の強化繊維が実質的に三次元ランダム
にて配向された繊維成形体を形成した。尚強化繊維の体
積率は20%であった。
Then, in the same manner as in Example 1, 80 × 80 × 20 mm
To form a fiber molding having the following dimensions and in which the individual reinforcing fibers were oriented in a substantially three-dimensional random manner. The volume ratio of the reinforcing fibers was 20%.

次いでマトリックス金属がアルミニウム合金(JIS規
格AC7A)に置換えられ、溶湯の温度が700℃に設定さ
れ、熱処理がT4に置換えられた点を除き、上述の実施例
1の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を製造し、
その複合材料よりブロック試験片B1を作成した。
Then, the matrix metal was replaced with an aluminum alloy (JIS standard AC7A), the temperature of the molten metal was set to 700 ° C., and the heat treatment was replaced with T 4 , and the same procedures and conditions as in the case of the above-described Example 1 were used. Manufactures composite materials at
A block test piece B 1 was prepared from the composite material.

また比較の目的で、強化繊維がそれぞれ酸化アルミニ
ウムの被覆層を有しないチタン酸カリウムホイスカ、酸
化アルミニウムにて被覆されているがチタン酸アルミニ
ウムが形成されていないチタン酸カリウムホイスカ、実
施例1の比較例に於て使用されたアルミナ繊維及び炭化
ケイ素ホイスカと同一のアルミナ繊維及び炭化ケイ素ホ
イスカに置換えられた点を除き、ブロック試験片B1の場
合と同一の要領及び条件にてブロック試験片B2〜B5を作
成した。
Further, for the purpose of comparison, a comparison of Example 1 with potassium titanate whiskers in which the reinforcing fibers do not have a coating layer of aluminum oxide, potassium titanate whiskers coated with aluminum oxide but not formed with aluminum titanate, respectively. Block test piece B 2 under the same procedure and conditions as for block test piece B 1 except that the same alumina fiber and silicon carbide whisker as those used in the example were replaced with alumina fiber and silicon carbide whisker. Created ~ B 5 .

次いで相手材が球状黒鉛鋳鉄(JIS規格FCD70、Hv=25
0)製の円筒試験片に置換えられた点を除き、実施例1
の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。
Next, the other material is spheroidal graphite cast iron (JIS standard FCD70, Hv = 25
Example 1 except that it was replaced with a cylindrical test piece manufactured by
A wear test was conducted under the same procedure and conditions as in the above.

これらの摩耗試験の結果を第7図に示す。第7図よ
り、ブロック試験片B1の摩耗量は比較例のブロック試験
片B2及びB3の摩耗量よりも遥かに小さく、またブロック
試験片がB1である場合の円筒試験片の摩耗量はブロック
試験片が比較例のB4及びB5である場合に比してかなり小
さい値であることが解る。
The results of these abrasion tests are shown in FIG. From FIG. 7, the wear amount of the block test piece B 1 is much smaller than the wear amount of the block test pieces B 2 and B 3 of the comparative example, and the wear of the cylindrical test piece when the block test piece is B 1. It can be seen that the amount is considerably smaller than when the block test pieces are B 4 and B 5 of the comparative examples.

かくして前駆繊維がチタン酸カリウムホイスカであ
り、相手材が球状黒鉛鋳鉄である場合にも、強化繊維が
実施例の強化繊維である複合材料は前駆繊維及び酸化物
層のみにて被覆された前駆繊維よりも耐摩耗性に優れて
おり、高価な高性能の強化繊維が使用される場合と同様
の耐摩耗性を有し、しかも相手材の摩耗量は高性能の強
化材が使用される場合に比して小さくなり、従って何れ
の比較例よりも摩擦摩耗特性に優れていることが解る。
Thus, even when the precursor fiber is potassium titanate whiskers and the counterpart material is spheroidal graphite cast iron, the composite material in which the reinforcing fiber is the reinforcing fiber of the example is a precursor fiber coated with only the precursor fiber and the oxide layer. The wear resistance of the mating material is higher than that of the high-performance reinforcing fiber, which is the same as when the expensive high-performance reinforcing fiber is used. Therefore, it is understood that the friction and wear characteristics are superior to any of the comparative examples.

実施例3 先ず前駆繊維として鉱物繊維(日東紡績株式会社製
「ミクロファイバー」、40wt%SiO2、38wt%CaO、15wt
%Al2O3、6wt%MgO、平均繊維径4.9μm、平均繊維長1m
m)を用意し、これを酸化クロム(Cr2O3)バインダ(日
産化学株式会社)中にて攪拌することにより、鉱物繊維
を酸化クロムにて被覆した。次いでかくして酸化クロム
にて被覆された鉱物繊維を大気中に於て800℃にて6時
間熱処理することにより、鉱物繊維と酸化クロムの層と
の間にクロム酸カルシウム(CaO・Cr2O3)を形成させ
た。尚酸化アルミニウム及びクロム酸カルシウムの厚さ
はそれぞれ約2.5μm、約800Åであった。
Example 3 First, as precursor fiber, mineral fiber (“Microfiber” manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd., 40 wt% SiO 2 , 38 wt% CaO, 15 wt)
% Al 2 O 3 , 6 wt% MgO, average fiber diameter 4.9 μm, average fiber length 1 m
m) was prepared and stirred in a chromium oxide (Cr 2 O 3 ) binder (Nissan Chemical Co., Ltd.) to coat the mineral fibers with chromium oxide. Then, the mineral fibers thus coated with chromium oxide are heat-treated in the air at 800 ° C. for 6 hours, whereby calcium chromate (CaO · Cr 2 O 3 ) is added between the mineral fibers and the layer of chromium oxide. Was formed. The thicknesses of aluminum oxide and calcium chromate were about 2.5 μm and about 800 Å, respectively.

次いで実施例1の場合と同一の要領及び条件にて80×
80×20mmの寸法を有し個々の強化繊維が実質的に二次元
ランダムにて配向された繊維成形体を形成した。尚強化
繊維の体積率は5%であった。
Then, in the same manner and conditions as in Example 1, 80 ×
A fiber molding having dimensions of 80 × 20 mm and in which the individual reinforcing fibers were oriented in a substantially two-dimensional random manner was formed. The volume ratio of the reinforcing fibers was 5%.

次いでマトリックス金属がアルミニウム合金(JIS規
格AC1A)に置換えられ、溶湯の温度が720℃に設定さ
れ、熱処理がT6に置換えられた点を除き、上述の実施例
1の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を製造し、
その複合材料よりブロック試験片C1を作成した。
Then, the matrix metal was replaced with an aluminum alloy (JIS standard AC1A), the temperature of the molten metal was set to 720 ° C., and the heat treatment was replaced with T 6 , and the same procedures and conditions as in the case of Example 1 described above were used. Manufactures composite materials at
A block test piece C 1 was prepared from the composite material.

また比較の目的で、強化繊維がそれぞれ酸化クロムの
被覆層を有しない鉱物繊維、酸化クロムにて被覆されて
いるがクロム酸カルシウムが形成されていない鉱物繊
維、実施例1の比較例に於て使用されたアルミナ繊維及
び炭化ケイ素ホイスカと同一のアルミナ繊維及び炭化ケ
イ素ホイスカに置換えられた点を除き、ブロック試験片
C1の場合と同一の要領及び条件にてブロック試験片C2
C5を作成した。
Further, for the purpose of comparison, in the comparative example of Example 1, mineral fibers in which the reinforcing fibers each do not have a coating layer of chromium oxide, mineral fibers coated with chromium oxide but calcium chromate is not formed, Block test piece except that the same alumina fibers and silicon carbide whiskers as those used were replaced with alumina fibers and silicon carbide whiskers.
Block test piece C 2 ~ under the same procedure and conditions as for C 1
Created C 5 .

次いで相手材がクロム鋼(JIS規格SCr20、Hv=720)
製の円筒試験片に置換えられた点を除き、実施例1の場
合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。
Next is mating material chrome steel (JIS standard SCr20, Hv = 720)
A wear test was conducted under the same conditions and conditions as in Example 1 except that the cylindrical test piece was replaced with a cylindrical test piece.

これらの摩耗試験の結果を第8図に示す。第8図よ
り、ブロック試験片C1の摩耗量は比較例のブロック試験
片C2及びC3の摩耗量よりも遥かに小さく、またブロック
試験片がC1である場合の円筒試験片の摩耗量はブロック
試験片が比較例のC4及びC5である場合に比してかなり小
さい値であることが解る。
The results of these abrasion tests are shown in FIG. From FIG. 8, the wear amount of the block test piece C 1 is much smaller than the wear amount of the block test pieces C 2 and C 3 of the comparative example, and the wear of the cylindrical test piece when the block test piece is C 1. It can be seen that the amount is considerably smaller than when the block test pieces are C 4 and C 5 of the comparative examples.

かくして前駆繊維が鉱物繊維であり、相手材がクロム
鋼である場合にも、強化繊維が実施例の強化繊維である
複合材料は前駆繊維及び酸化物層のみにて被覆された前
駆繊維よりも耐摩耗性に優れており、高価な高性能の強
化繊維が使用される場合と同様の耐摩耗性を有し、しか
も相手材の摩耗量は高性能の強化材が使用される場合に
比して小さくなり、従って何れの比較例よりも摩擦摩耗
特性に優れていることが解る。
Thus, even when the precursor fiber is a mineral fiber and the counterpart material is chrome steel, the composite material in which the reinforcing fiber is the reinforcing fiber of the example has a higher resistance than the precursor fiber and the precursor fiber coated only with the oxide layer. It has excellent wear resistance and has the same wear resistance as when expensive high-performance reinforcing fiber is used, and the wear amount of the mating material is higher than that when high-performance reinforcing material is used. Therefore, it is understood that the friction and wear characteristics are superior to those of the comparative examples.

実施例4 先ず前駆繊維としてチョッピングされたガラス繊維
(旭グラスファイバー株式会社製、52〜56wt%SiO2、16
〜25wt%CaO、12〜16wt%Al2O3、8〜13wt%B2O3、平均
繊維径10μm、平均繊維長3mm)を用意し、また9.3gのZ
rCl4(新日本金属株式会社製)を100gの水に溶かして塩
化ジルコニウム水溶液を形成した。次いでこの水溶液に
49gのガラス繊維を混合して攪拌し、かくして繊維が分
散された溶液を大気中にて500℃に1時間熱処理するこ
とにより、ガラス繊維の周りに微細な結晶繊維にて酸化
ジルコニウム(ZrO2)を形成させると共に、ガラス繊維
と酸化ジルコニウムとの間の界面にケイ酸ジルコニウム
(ZrO2・SiO2)を形成させた。尚酸化ジルコニウム及び
ケイ酸ジルコニウムの厚さはそれぞれ約5μm、約200
Åであった。
Example 4 First, glass fibers chopped as precursor fibers (manufactured by Asahi Glass Fiber Co., Ltd., 52 to 56 wt% SiO 2 , 16
~25wt% CaO, 12~16wt% Al 2 O 3, 8~13wt% B 2 O 3, an average fiber diameter of 10 [mu] m, to prepare an average fiber length of 3 mm), also 9.3g of Z
rCl 4 (manufactured by Shin Nippon Metal Co., Ltd.) was dissolved in 100 g of water to form a zirconium chloride aqueous solution. Then in this aqueous solution
49 g of glass fibers are mixed and stirred, and the solution in which the fibers are dispersed is heat-treated at 500 ° C. for 1 hour in the air, and zirconium oxide (ZrO 2 ) is formed in fine crystal fibers around the glass fibers. And zirconium silicate (ZrO 2 · SiO 2 ) was formed at the interface between the glass fiber and zirconium oxide. The thicknesses of zirconium oxide and zirconium silicate are about 5 μm and about 200, respectively.
Was Å.

次いで実施例1の場合と同一の要領及び条件にて80×
80×20mmの寸法を有し個々の強化繊維が実質的に二次元
ランダムにて配向された繊維成形体を形成した。尚強化
繊維の体積率は15%であった。
Then, in the same manner and conditions as in Example 1, 80 ×
A fiber molding having dimensions of 80 × 20 mm and in which the individual reinforcing fibers were oriented in a substantially two-dimensional random manner was formed. The volume ratio of the reinforcing fibers was 15%.

次いでマトリックス金属がアルミニウム合金(JIS規
格MDC1−A)に置換えられ、溶湯の温度が690℃に設定
され、熱処理が行われなかった点を除き、上述の実施例
1の場合と同一の要領及び条件にて複合材料を製造し、
その複合材料よりブロック試験片D1を作成した。
Then, the matrix metal was replaced with an aluminum alloy (JIS standard MDC1-A), the temperature of the molten metal was set at 690 ° C., and the heat treatment was not performed. Manufactures composite materials at
A block test piece D 1 was prepared from the composite material.

また比較の目的で、強化繊維がそれぞれ酸化ジルコニ
ウムの被覆層を有しないガラス繊維、酸化ジルコニウム
にて被覆されているがケイ酸ジルコニウムが形成されて
いないガラス繊維、実施例1の比較例に於て使用された
アルミナ繊維及び炭化ケイ素ホイスカと同一のアルミナ
繊維及び炭化ケイ素ホイスカに置換えられた点を除き、
ブロック試験片D1の場合と同一の要領及び条件にてブロ
ック試験片D2〜D5を作成し、またマトリックス金属であ
るマグネシウム合金のみよりなるブロック試験片D0を作
成した。
Further, for the purpose of comparison, a glass fiber in which each reinforcing fiber does not have a coating layer of zirconium oxide, a glass fiber coated with zirconium oxide but not formed with zirconium silicate, in Comparative Example 1 Except that the alumina fiber and silicon carbide whiskers used were the same as the alumina fibers and silicon carbide whiskers used,
The block test pieces D 2 to D 5 were prepared under the same procedure and conditions as the case of the block test piece D 1 , and the block test piece D 0 made of only the magnesium alloy as the matrix metal was prepared.

次いで相手材がクロム鋼(JIS規格SCr20、Hv=7200)
製の円筒試験片に置換えられた点を除き、実施例1の場
合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。
Next is mating material chrome steel (JIS standard SCr20, Hv = 7200)
A wear test was conducted under the same conditions and conditions as in Example 1 except that the cylindrical test piece was replaced with a cylindrical test piece.

これらの摩耗試験の結果を表1に示す。尚表1に於
て、ブロック試験片の摩耗量比率(%)とはマトリック
ス金属のみよりなるブロック試験片D0の摩耗量に対する
ブロック試験片D1〜D5の摩耗量(摩耗痕深さμm)の百
分率を意味する(後述の表2〜表5に於ても同様であ
る)。
The results of these abrasion tests are shown in Table 1. In Table 1, the wear amount ratio (%) of the block test pieces means the wear amount of the block test pieces D 1 to D 5 (wear depth μm with respect to the wear amount of the block test piece D 0 made of only matrix metal). ) Is meant (the same applies to Tables 2 to 5 below).

表1より、ブロック試験片D1の摩耗量は比較例のブロ
ック試験片D2及びD3の摩耗量よりも遥かに小さく、また
ブロック試験片がD1である場合の円筒試験片の摩耗量は
ブロック試験片が比較例のD4及びD5である場合に比して
かなり小さい値であることが解る。
From Table 1, the amount of wear of the block test piece D 1 is much smaller than the amount of wear of the block test pieces D 2 and D 3 of the comparative example, and the amount of wear of the cylindrical test piece when the block test piece is D 1. It can be seen that is a much smaller value than when the block test pieces are D 4 and D 5 of the comparative examples.

かくして前駆繊維がガラス繊維であり、マトリックス
金属がマグネシウム合金であり、相手材がクロム鋼であ
る場合にも、強化繊維が実施例の強化繊維である複合材
料は前駆繊維及び酸化物層のみにて被覆された前駆繊維
よりも耐摩耗性に優れており、高価な高性能の強化繊維
が使用される場合と同様の耐摩耗性を有し、しかも相手
材の摩耗量は高性能の強化材が使用される場合に比して
小さくなり、従って何れの比較例よりも摩擦摩耗特性に
優れていることが解る。
Thus, even when the precursor fiber is a glass fiber, the matrix metal is a magnesium alloy, and the counterpart material is chrome steel, the composite material in which the reinforcing fiber is the reinforcing fiber of the example has only the precursor fiber and the oxide layer. It has better wear resistance than the coated precursor fiber, and has the same wear resistance as when expensive expensive high-performance reinforcing fibers are used. It can be seen that the frictional wear characteristics are superior to those of any of the comparative examples, as compared with the case of being used.

実施例5 上述の実施例1に於て形成された強化繊維の体積率が
40%に設定され、マトリックス金属が亜鉛合金(JIS規
格ZDC1)に置換えられ、溶湯の温度が500℃に設定され
た点を除き、実施例1の場合と同一の要領及び条件にて
複合材料を製造し、その複合材料よりブロック試験片E1
を形成した。
Example 5 The volume ratio of the reinforcing fibers formed in Example 1 above is
40%, the matrix metal was replaced with a zinc alloy (JIS standard ZDC1), and the temperature of the molten metal was set to 500 ° C., except that the composite material was prepared in the same procedure and conditions as in Example 1. Manufactured and manufactured from its composite material Block specimen E 1
Was formed.

また比較の目的で、強化繊維がそれぞれ酸化アルミニ
ウムの被覆層を有しないアルミナーシリカ繊維、酸化ア
ルミニウムにて被覆されているがムライトが形成されて
いないアルミナ−シリカ繊維に置換えられた点を除き、
ブロック試験片E1の場合と同一の要領及び条件にてブロ
ック試験片E2及びE3を作成し、またマトリックス金属で
ある亜鉛合金のみよりなるブロック試験片E0を作成し
た。
Further, for the purpose of comparison, except that the reinforcing fibers are each replaced with an alumina-silica fiber having no coating layer of aluminum oxide, an alumina-silica fiber coated with aluminum oxide but not having mullite formed,
The block test pieces E 2 and E 3 were prepared under the same procedure and conditions as the case of the block test piece E 1 , and the block test piece E 0 made of only the zinc alloy as the matrix metal was prepared.

次いでこれらのブロック試験片についての上述の実施
例3の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行っ
た。これらの摩耗試験の結果を表2に示す。
Then, an abrasion test was performed on these block test pieces under the same procedure and conditions as in the case of the above-mentioned Example 3. The results of these abrasion tests are shown in Table 2.

表2より、ブロック試験片E1の摩耗量は比較例のブロ
ック試験片E2及びE3の摩耗量よりも遥かに小さく、また
円筒試験片の摩耗量もブロック試験片が比較例のE2及び
E3である場合と同程度に小さい値であることが解る。
From Table 2, the amount of wear of the block test piece E 1 is much smaller than the amount of wear of the block test pieces E 2 and E 3 of the comparative example, and the amount of wear of the cylindrical test piece is also E 2 of the block test piece of the comparative example. as well as
It can be seen that the value is as small as when E 3 .

かくしてマトリックス金属が亜鉛合金である場合に
も、強化繊維が実施例の強化繊維である複合材料は前駆
繊維及び酸化物層のみにて被覆された前駆繊維よりも耐
摩耗性に優れており、高価な高性能の強化繊維が使用さ
れる場合と同様の耐摩耗性を有し、しかも相手材の摩耗
量は高性能の強化材が使用される場合に比して小さくな
り、従って何れの比較例よりも摩擦摩耗特性に優れてい
ることが解る。
Thus, even when the matrix metal is a zinc alloy, the composite material in which the reinforcing fiber is the reinforcing fiber of the example is superior in wear resistance to the precursor fiber and the precursor fiber coated only with the oxide layer, and is expensive. Has the same wear resistance as when high performance reinforcing fiber is used, and the amount of wear of the mating material is smaller than when high performance reinforcing material is used. It is understood that the friction and wear characteristics are superior to those of the above.

実施例6 上述の実施例2に於て形成された強化繊維と銅合金
(Cu−10wt%Sn)粉末とを、強化繊維の体積率が3%と
なるよう秤量して混合し、該混合物に少量のエタノール
を添加してスターラーにて約30分間混合した。かくして
得られた混合物を80℃にて5時間乾燥した後、金型内に
所定量の混合物を充填し、その混合物をパンチにて400k
g/cm2の圧力にて圧縮することにより板状に成形した。
次いで分解アンモニアガス(露点−30℃)雰囲気に設定
されたバッチ型焼結炉にて板状体を770℃にて30分間加
熱することにより焼結し、焼結炉内の冷却ゾーンにて徐
冷することにより複合材料を製造し、該複合材料よりブ
ロック試験片F1を作成した。
Example 6 The reinforcing fibers formed in Example 2 above and the copper alloy (Cu-10 wt% Sn) powder were weighed and mixed so that the volume ratio of the reinforcing fibers was 3%, and the mixture was mixed. A small amount of ethanol was added and mixed with a stirrer for about 30 minutes. The mixture thus obtained is dried at 80 ° C. for 5 hours, then a predetermined amount of the mixture is filled in a mold, and the mixture is punched to 400 k.
A plate was formed by compressing at a pressure of g / cm 2 .
Then, the plate-shaped body was sintered by heating it at 770 ° C for 30 minutes in a batch-type sintering furnace set in a decomposed ammonia gas (dew point -30 ° C) atmosphere, and gradually cooled in a cooling zone in the sintering furnace. A composite material was manufactured by cooling, and a block test piece F 1 was prepared from the composite material.

また比較の目的で、強化繊維がそれぞれ酸化アルミニ
ウムの被覆層を有しないチタン酸カリウムホイスカ、酸
化アルミニウムにて被覆されているがチタン酸アルミニ
ウムが形成されていないチタン酸カリウムホイスカに置
換えられた点を除き、ブロック試験片F1の場合と同一の
要領及び条件にてブロック試験片F2及びF3を作成し、ま
たマトリックス金属である銅合金のみよりなるブロック
試験片F0を作成した。
For the purpose of comparison, the reinforcing fibers were replaced with potassium titanate whiskers not having a coating layer of aluminum oxide and potassium titanate whiskers coated with aluminum oxide but not having aluminum titanate formed. Except for the above, the block test pieces F 2 and F 3 were prepared under the same procedure and conditions as the case of the block test piece F 1 , and the block test piece F 0 made only of the copper alloy as the matrix metal was prepared.

次いでこれらのブロック試験片について上述の実施例
3の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。
これらの摩耗試験の結果を表3に示す。
Then, a wear test was performed on these block test pieces under the same procedure and conditions as in the case of the above-mentioned Example 3.
The results of these abrasion tests are shown in Table 3.

表3より、ブロック試験片F1の摩耗量は比較例のブロ
ック試験片F2及びF3の摩耗量よりも遥かに小さく、また
円筒試験片の摩耗量もブロック試験片が比較例のF2及び
F3である場合と同程度に小さい値であることが解る。
From Table 3, the amount of wear of the block test piece F 1 is much smaller than the amount of wear of the block test pieces F 2 and F 3 of the comparative example, and the amount of wear of the cylindrical test piece of the block test piece is F 2 of the comparative example. as well as
It can be seen that the value is as small as F 3 .

かくしてマトリックス金属が銅合金である場合にも、
強化繊維が実施例の強化繊維である複合材料は前駆繊維
及び酸化物層のみにて被覆された前駆繊維よりも耐摩耗
性に優れており、高価な高性能の強化繊維が使用される
場合と同様の耐摩耗性を有し、しかも相手材の摩耗量は
高性能の強化材が使用される場合に比して小さくなり、
従って何れの比較例よりも摩擦摩耗特性に優れているこ
とが解る。
Thus, even if the matrix metal is a copper alloy,
The composite material in which the reinforcing fiber is the reinforcing fiber of the example has better wear resistance than the precursor fiber and the precursor fiber coated only with the oxide layer, and when expensive expensive high-performance reinforcing fiber is used, It has the same wear resistance, and the amount of wear of the mating material is smaller than when high performance reinforcement is used,
Therefore, it is understood that the friction and wear characteristics are superior to any of the comparative examples.

実施例7 上述の実施例3に於て形成された強化繊維の体積率が
30%に設定され、マトリックス金属が亜鉛合金(JIS規
格WJ8)に置換えられ、溶湯の温度が410℃に設定された
点を除き、実施例1の場合と同一の要領及び条件にて複
合材料を製造し、その複合材料よりブロック試験片G1
形成した。
Example 7 The volume ratio of the reinforcing fibers formed in Example 3 above is
A composite material was prepared under the same conditions and conditions as in Example 1, except that the matrix metal was replaced with a zinc alloy (JIS standard WJ8) and the temperature of the molten metal was set to 410 ° C. A block test piece G 1 was manufactured from the composite material.

また比較の目的で、強化繊維がそれぞれ酸化クロムの
被覆層を有しない鉱物繊維、酸化クロムにて被覆されて
いるがクロム酸カルシウムが形成されていない鉱物繊維
に置換えられた点を除き、ブロック試験片G1の場合と同
一の要領及び条件にてブロック試験片G2及びG3を作成
し、またマトリックス金属である鉛合金のみよりなるブ
ロック試験片G0を作成した。
For comparison purposes, the block test was carried out except that the reinforcing fibers were replaced with mineral fibers not having a coating layer of chromium oxide, and mineral fibers coated with chromium oxide but not having calcium chromate formed. The block test pieces G 2 and G 3 were prepared under the same procedure and conditions as the case of the piece G 1 , and the block test piece G 0 made only of the lead alloy as the matrix metal was prepared.

次いでこれらのブロック試験片についての上述の実施
例3の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行っ
た。これらの摩耗試験の結果を表4に示す。
Then, an abrasion test was performed on these block test pieces under the same procedure and conditions as in the case of the above-mentioned Example 3. The results of these abrasion tests are shown in Table 4.

表4より、ブロック試験片G1の摩耗量は比較例のブロ
ック試験片G2及びG3の摩耗量よりも遥かに小さく、また
円筒試験片の摩耗量はブロック試験片が比較例のG2及び
G3である場合と同程度に小さい値であることが解る。
From Table 4, the amount of wear of the block test piece G 1 is far smaller than the amount of wear of the block test pieces G 2 and G 3 of the comparative example, and the amount of wear of the cylindrical test piece is G 2 of the block test piece of the comparative example. as well as
It can be seen that the value is as small as when G 3 .

かくしてマトリックス金属が鉛合金である場合にも、
強化繊維が実施例の強化繊維である複合材料は前駆繊維
及び酸化物層のみにて被覆された前駆繊維よりも耐摩耗
性に優れており、高価な高性能の強化繊維が使用される
場合と同様の耐摩耗性を有し、しかも相手材の摩耗量は
高性能の強化材が使用される場合に比して小さくなり、
従って何れの比較例よりも摩擦摩耗特性に優れているこ
とが解る。
Thus, even if the matrix metal is a lead alloy,
The composite material in which the reinforcing fiber is the reinforcing fiber of the example has better wear resistance than the precursor fiber and the precursor fiber coated only with the oxide layer, and when expensive expensive high-performance reinforcing fiber is used, It has the same wear resistance, and the amount of wear of the mating material is smaller than when high performance reinforcement is used,
Therefore, it is understood that the friction and wear characteristics are superior to any of the comparative examples.

実施例8 上述の実施例4に於て形成された強化繊維の体積率が
10%に設定され、マトリックス金属が亜鉛合金(JIS規
格WJ2)に置換えられ、溶湯の温度が330℃に設定された
点を除き、実施例1の場合と同一の要領及び条件にて複
合材料を製造し、その複合材料よりブロック試験片H1
形成した。
Example 8 The volume ratio of the reinforcing fibers formed in Example 4 above is
10%, the matrix metal was replaced with a zinc alloy (JIS standard WJ2), and the temperature of the molten metal was set to 330 ° C. A block test piece H 1 was formed from the composite material manufactured.

また比較の目的で、強化繊維がそれぞれ酸化ジルコニ
ウムの被覆層を有しないガラス繊維、酸化ジルコニウム
にて被覆されているがケイ酸ジルコニウムが形成されて
いないガラス繊維に置換えられた点を除き、ブロック試
験片H1の場合と同一の要領及び条件にてブロック試験片
H2及びH3を作成し、またマトリックス金属であるスズ合
金のみよりなるブロック試験片H0を作成した。
For the purpose of comparison, a block test was conducted except that the reinforcing fibers were replaced with glass fibers not having a coating layer of zirconium oxide and glass fibers coated with zirconium oxide but not having zirconium silicate formed. Block test piece under the same procedure and conditions as for piece H 1
H 2 and H 3 were prepared, and a block test piece H 0 composed only of a tin alloy which was a matrix metal was prepared.

次いでこれらのブロック試験片について上述の実施例
3の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。
これらの摩耗試験の結果を表5に示す。
Then, a wear test was performed on these block test pieces under the same procedure and conditions as in the case of the above-mentioned Example 3.
The results of these abrasion tests are shown in Table 5.

表5より、ブロック試験片H1の摩耗量は比較例のブロ
ック試験片H2及びH3の摩耗量よりも遥かに小さく、また
円筒試験片の摩耗量はブロック試験片が比較例のH2及び
H3である場合と同程度に小さい値であることが解る。
From Table 5, the amount of wear of the block test piece H 1 is much smaller than that of the block test pieces H 2 and H 3 of the comparative example, and the amount of wear of the cylindrical test piece is H 2 of the comparative example. as well as
It can be seen that the value is as small as when H 3 .

かくしてマトリックス金属がスズ合金である場合に
も、強化繊維が実施例の強化繊維である複合材料は前駆
繊維及び酸化物層のみにて被覆された前駆繊維よりも耐
摩耗性に優れており、高価な高性能の強化繊維が使用さ
れる場合と同様の耐摩耗性を有し、しかも相手材の摩耗
量は高性能の強化材が使用される場合に比して小さくな
り、従って何れの比較例よりも摩擦摩耗特性に優れてい
ることが解る。
Thus, even when the matrix metal is a tin alloy, the composite material in which the reinforcing fiber is the reinforcing fiber of the example is superior in wear resistance to the precursor fiber and the precursor fiber coated only with the oxide layer, and is expensive. Has the same wear resistance as when high performance reinforcing fiber is used, and the amount of wear of the mating material is smaller than when high performance reinforcing material is used. It is understood that the friction and wear characteristics are superior to those of the above.

尚上述の各実施例の複合材料の断面を光学顕微鏡にて
観察したところ、何れの実施例の場合にも強化繊維とマ
トリックス金属との密着は良好であり、強化繊維の周り
の酸化物の層及び複合酸化物の層は実質的に複合材料を
製造する前の状態を維持していることが認められた。
Incidentally, when the cross section of the composite material of each of the above-mentioned examples was observed by an optical microscope, the adhesion between the reinforcing fiber and the matrix metal was good in any of the examples, and the oxide layer around the reinforcing fiber was obtained. It was found that the composite oxide layer substantially maintained the state before the composite material was manufactured.

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。
In the above, the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は前駆繊維としてのアルミナ−シリカ短繊維を酸
化アルミニウムにて被覆する工程を示す解図、第2図は
本発明による強化繊維の一つの実施例を示す解図的断面
図、第3図は第2図に示された強化繊維にて形成された
繊維成形体を示す斜視図、第4図は第3図に示された繊
維成形体を用いて行われる複合材料の製造の高圧鋳造工
程を示す解図、第5図は第4図に示された鋳造工程によ
り得られた凝固体を示す斜視図、第6図乃至第8図はそ
れぞれ実施例1〜実施例3に於ける摩耗試験の結果を示
すグラフである。 10……溶液,12……アルミナ−シリカ短繊維,14……強化
繊維,16……酸化アルミニウム,18……ムライト,20……
繊維成形体,22……鋳型,24……モールドキャビティ,26
……溶湯,28……プランジャ,30……凝固体
FIG. 1 is a schematic view showing a step of coating alumina-silica short fibers as precursor fibers with aluminum oxide, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing one embodiment of a reinforcing fiber according to the present invention, FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a fiber molded body formed of the reinforcing fibers shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a high pressure casting for manufacturing a composite material performed using the fiber molded body shown in FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a solidified body obtained by the casting process shown in FIG. 4, and FIGS. 6 to 8 are abrasions in Examples 1 to 3, respectively. It is a graph which shows the result of a test. 10 …… Solution, 12 …… Alumina-silica short fiber, 14 …… Reinforcing fiber, 16 …… Aluminum oxide, 18 …… Mullite, 20 ……
Fiber molding, 22 …… Mold, 24 …… Mold cavity, 26
...... Melted metal, 28 ...... Plunger, 30 ...... Coagulate

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アルミナーシリカ繊維、鉱物繊維、ガラス
繊維、チタン酸カリウムホイスカ、及びそれらの混合物
よりなる群より選択された前駆繊維が酸化物層にて被覆
され、前記前駆繊維と前記酸化物層との間の界面には前
記前駆繊維及び前記酸化物層により複合酸化物が形成さ
れている繊維強化金属複合材料製造用強化繊維。
1. A precursor fiber selected from the group consisting of alumina-silica fiber, mineral fiber, glass fiber, potassium titanate whiskers, and a mixture thereof is coated with an oxide layer, and the precursor fiber and the oxide are included. A reinforcing fiber for producing a fiber-reinforced metal composite material, wherein a composite oxide is formed by the precursor fiber and the oxide layer at an interface between the layer and the layer.
【請求項2】特許請求の範囲第1項の繊維強化金属複合
材料製造用強化繊維に於て、前記酸化物層を構成する酸
化物は酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウ
ム、及びそれらの混合物よりなる群より選択された酸化
物であることを特徴とする繊維強化金属複合材料製造用
強化繊維。
2. The reinforcing fiber for producing a fiber-reinforced metal composite material according to claim 1, wherein the oxide constituting the oxide layer is aluminum oxide, chromium oxide, zirconium oxide, or a mixture thereof. A reinforcing fiber for producing a fiber-reinforced metal composite material, which is an oxide selected from the group consisting of:
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