JPH0533291B2 - - Google Patents
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- JPH0533291B2 JPH0533291B2 JP59124219A JP12421984A JPH0533291B2 JP H0533291 B2 JPH0533291 B2 JP H0533291B2 JP 59124219 A JP59124219 A JP 59124219A JP 12421984 A JP12421984 A JP 12421984A JP H0533291 B2 JPH0533291 B2 JP H0533291B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- matrix
- fiber
- metal material
- composite metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Continuous Casting (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の目的
技術分野
この発明は、たとえば耐熱性あるいは強度など
を向上させるために金属材料に強化繊維を複合さ
せた繊維強化複合金属材の製造方法の改良に関す
る。
を向上させるために金属材料に強化繊維を複合さ
せた繊維強化複合金属材の製造方法の改良に関す
る。
従来技術
耐熱性等の特性を向上させるために、従来より
金属あるいは合金に強化繊維を分散させた複合金
属材料が種々開発されてきている。ところで、従
来の複合金属材の製造方法としては、固相法
（これは金属もしくは合金箔と強化繊維を積層し
拡散接合する方法である。）、液相法（予め配列
された繊維束の中へ金属を注入含浸させるもので
ある。）、沈積法（溶射、電気めつき、CVDま
たはPVDなどにより金属繊維に母層金属を沈積
させるもの。）ならびに粉末冶金法（繊維とマ
トリツクス金属の粉末との混合材を加圧下におい
て焼結するもの。）などがある。
金属あるいは合金に強化繊維を分散させた複合金
属材料が種々開発されてきている。ところで、従
来の複合金属材の製造方法としては、固相法
（これは金属もしくは合金箔と強化繊維を積層し
拡散接合する方法である。）、液相法（予め配列
された繊維束の中へ金属を注入含浸させるもので
ある。）、沈積法（溶射、電気めつき、CVDま
たはPVDなどにより金属繊維に母層金属を沈積
させるもの。）ならびに粉末冶金法（繊維とマ
トリツクス金属の粉末との混合材を加圧下におい
て焼結するもの。）などがある。
しかしながら、従来のいずれの製造方法を採用
したとしても、長尺状の複合金属材を製造するこ
とは極めて困難であつた。また、たとえ長尺状の
複合金属材の製造が可能な場合であつても、その
製造コストは極めて高くつき、さらに繊維が均一
に配列された複合金属材を得ることは極めて困難
であつた。
したとしても、長尺状の複合金属材を製造するこ
とは極めて困難であつた。また、たとえ長尺状の
複合金属材の製造が可能な場合であつても、その
製造コストは極めて高くつき、さらに繊維が均一
に配列された複合金属材を得ることは極めて困難
であつた。
この発明が解決しようとする問題点
それゆえに、この発明の目的は、長尺状の細物
繊維強化複合金属状を容易にかつ安価に製造し得
る製造方法を提供することにある。
繊維強化複合金属状を容易にかつ安価に製造し得
る製造方法を提供することにある。
発明の構成
問題点を解決するための手段
この発明は、要約すれば、金属または合金マト
リツクスを準備し、該金属または合金の融点以上
の温度にて安定でありかつ反応を実質的に無視し
得る強化繊維を前記金属または合金マトリツクス
に混合し、該混合体をマトリツクスの溶融状態と
し、ノズルから噴出させ、しかる後急冷凝固させ
ることを特徴とする、繊維強化複合金属材の製造
方法である。すなわち、この発明は、強化繊維が
分散された溶融状態の金属マトリツクスを、ノズ
ルから噴出させ、しかる後急冷凝固させることに
より、繊維強化複合金属材を得るものである。
リツクスを準備し、該金属または合金の融点以上
の温度にて安定でありかつ反応を実質的に無視し
得る強化繊維を前記金属または合金マトリツクス
に混合し、該混合体をマトリツクスの溶融状態と
し、ノズルから噴出させ、しかる後急冷凝固させ
ることを特徴とする、繊維強化複合金属材の製造
方法である。すなわち、この発明は、強化繊維が
分散された溶融状態の金属マトリツクスを、ノズ
ルから噴出させ、しかる後急冷凝固させることに
より、繊維強化複合金属材を得るものである。
したがつて、強化繊維としては、使用する金属
または合金の融点以上の温度にて安定であり、か
つ反応を実質的に無視し得るものを用いる必要が
ある。「強化繊維」としては、直径30μｍ以下の
ものが好ましく、直径10μｍ以下の細径繊維がよ
り好ましい。30μｍ以上の径では、繊維強化の効
果を期待することができず、また溶湯紡糸の際に
ノズルの閉塞が起こりやすいからである。
または合金の融点以上の温度にて安定であり、か
つ反応を実質的に無視し得るものを用いる必要が
ある。「強化繊維」としては、直径30μｍ以下の
ものが好ましく、直径10μｍ以下の細径繊維がよ
り好ましい。30μｍ以上の径では、繊維強化の効
果を期待することができず、また溶湯紡糸の際に
ノズルの閉塞が起こりやすいからである。
「急冷凝固」が条件であるため、噴出させるノ
ズルは、0.5mm以下のノズル径のものが好ましい。
0.5mmを越えると、冷却速度が遅くなり、連続的
に長尺状の複合材を得ることが困難だからであ
る。
ズルは、0.5mm以下のノズル径のものが好ましい。
0.5mmを越えると、冷却速度が遅くなり、連続的
に長尺状の複合材を得ることが困難だからであ
る。
また急冷凝固の条件としての冷却速度は、少な
くとも102℃／秒以上であることが好ましい。102
℃／秒より遅ければ、上記と同様に長尺状の複合
金属材を得ることは困難だからである。
くとも102℃／秒以上であることが好ましい。102
℃／秒より遅ければ、上記と同様に長尺状の複合
金属材を得ることは困難だからである。
また使用する金属または合金マトリツクスとし
ては、種々の金属材料および合金材を用いること
ができるが、103℃／秒以上の冷却速度でアモル
フアス化が容易な合金が好ましい。長尺状の複合
金属材を連続的に得ることが容易だからである。
ては、種々の金属材料および合金材を用いること
ができるが、103℃／秒以上の冷却速度でアモル
フアス化が容易な合金が好ましい。長尺状の複合
金属材を連続的に得ることが容易だからである。
さらに、金属または合金マトリツクスを溶融状
態とするための加熱手段としては、高周波加熱、
電気炉など種々の加熱手段を用いることができる
が、高周波加熱を用いるのが好ましい。高周波加
熱では溶融状態の金属マトリツクスに撹拌効果が
生じ、強化繊維を均一に分散させることが可能だ
からである。
態とするための加熱手段としては、高周波加熱、
電気炉など種々の加熱手段を用いることができる
が、高周波加熱を用いるのが好ましい。高周波加
熱では溶融状態の金属マトリツクスに撹拌効果が
生じ、強化繊維を均一に分散させることが可能だ
からである。
次に、第１図および第２図を参照して、この発
明の原理を説明する。第１図は強化繊維が分散さ
れた溶融金属マトリツクスを噴出させた状態を示
す略図的断面図であり、第２図はノズルから噴出
された溶融金属ジエツト流を拡大して示す部分切
欠断面図である。第１図において、るつぼ１内に
は金属マトリツクス２が充填されており、該金属
マトリツクス２内には強化繊維３が分散されてい
る。金属マトリツクス２は、るつぼ１の周囲に配
設された加熱源としての高周波コイル４により加
熱されて溶融状態とされている。この状態で、る
つぼ１の上方からはＡ方向に加圧ガスが吹き込ま
れており、該ガスの圧力により、るつぼ１の先端
のノズル５から溶融金属流が噴出されている。こ
の溶融金属流６を拡大して示す第２図から明らか
なように、該溶融金属流内では強化繊維は、溶融
金属流の進行方向に平行に均一に配列されている
ことがわかる。よつて、この発明の方法によれ
ば、強化繊維が長手方向に均一に配列された長尺
状の複合金属材を得ることができることがわか
る。
明の原理を説明する。第１図は強化繊維が分散さ
れた溶融金属マトリツクスを噴出させた状態を示
す略図的断面図であり、第２図はノズルから噴出
された溶融金属ジエツト流を拡大して示す部分切
欠断面図である。第１図において、るつぼ１内に
は金属マトリツクス２が充填されており、該金属
マトリツクス２内には強化繊維３が分散されてい
る。金属マトリツクス２は、るつぼ１の周囲に配
設された加熱源としての高周波コイル４により加
熱されて溶融状態とされている。この状態で、る
つぼ１の上方からはＡ方向に加圧ガスが吹き込ま
れており、該ガスの圧力により、るつぼ１の先端
のノズル５から溶融金属流が噴出されている。こ
の溶融金属流６を拡大して示す第２図から明らか
なように、該溶融金属流内では強化繊維は、溶融
金属流の進行方向に平行に均一に配列されている
ことがわかる。よつて、この発明の方法によれ
ば、強化繊維が長手方向に均一に配列された長尺
状の複合金属材を得ることができることがわか
る。
第２図に示した溶融金属流６を急冷凝固させる
手段としては、たとえば回転液中紡糸法、および
ロール急冷法などの公知の方法を用いることがで
きる。第３図および第４図は、回転液中紡糸法に
て急冷凝固させる装置の一例を示す縦断面図およ
び横断面図を示す。第３図および第４図から明ら
かなように、回転液中紡糸法では、ノズル５から
噴出されたジエツト流は、回転ドラム１１の内面
に遠心力により保持された冷却液体１２内におい
て急冷され凝固される。
手段としては、たとえば回転液中紡糸法、および
ロール急冷法などの公知の方法を用いることがで
きる。第３図および第４図は、回転液中紡糸法に
て急冷凝固させる装置の一例を示す縦断面図およ
び横断面図を示す。第３図および第４図から明ら
かなように、回転液中紡糸法では、ノズル５から
噴出されたジエツト流は、回転ドラム１１の内面
に遠心力により保持された冷却液体１２内におい
て急冷され凝固される。
他方、第５図はロール急冷法により複合金属材
を得る場合の装置の略図的断面図を示し、ここで
は第５図から明らかなようにノズル５から噴出さ
れた溶融金属流はそれぞれ、ＢおよびＣ方向に回
転するロール２１，２２に接触することにより急
冷・凝固されて複合金属材となる。
を得る場合の装置の略図的断面図を示し、ここで
は第５図から明らかなようにノズル５から噴出さ
れた溶融金属流はそれぞれ、ＢおよびＣ方向に回
転するロール２１，２２に接触することにより急
冷・凝固されて複合金属材となる。
この発明における急冷凝固手段としては、上記
のような回転液中紡糸法およびロール急冷法のほ
か回転ドラムを直接溶融金属流を噴射して冷却す
る方法など任意の方法を用いることができること
は言うまでもない。
のような回転液中紡糸法およびロール急冷法のほ
か回転ドラムを直接溶融金属流を噴射して冷却す
る方法など任意の方法を用いることができること
は言うまでもない。
実施例の説明
実施例 １
Al−10重量％Si合金に、直径約1μｍ、長さ約
100μｍのSiCウイスカー繊維を体積％で５％配合
し、先端に細径ノズルを有するるつぼ内に充填
し、高周波コイルドにて溶解し、しかる後回転液
中紡糸法により直径200μｍの複合金属材料より
なる丸線に紡糸した。得られた丸線は、Al−Si
合金マトリツクスにSiC繊維が長手方向に均一に
配列した理想的な金属繊維強化複合材料であるこ
とが確められた。この複合金属材の引張り強度は
約40Kg／mm2であり、伸びは10％であり、SiCウイ
スカー繊維の強度250Kg／mm2およびAl−Si合金マ
トリツクスの強度30Kg／mm2から推測される複合束
によく合致した材料であることがわかつた。
100μｍのSiCウイスカー繊維を体積％で５％配合
し、先端に細径ノズルを有するるつぼ内に充填
し、高周波コイルドにて溶解し、しかる後回転液
中紡糸法により直径200μｍの複合金属材料より
なる丸線に紡糸した。得られた丸線は、Al−Si
合金マトリツクスにSiC繊維が長手方向に均一に
配列した理想的な金属繊維強化複合材料であるこ
とが確められた。この複合金属材の引張り強度は
約40Kg／mm2であり、伸びは10％であり、SiCウイ
スカー繊維の強度250Kg／mm2およびAl−Si合金マ
トリツクスの強度30Kg／mm2から推測される複合束
によく合致した材料であることがわかつた。
実施例 ２
99.9％の無酸素銅に、直径8μｍのアルミナ系繊
維を体積％にて３％配合し、実施例１と同様の方
法にて直径100μｍの丸線に紡糸した。
維を体積％にて３％配合し、実施例１と同様の方
法にて直径100μｍの丸線に紡糸した。
得られた丸線は、導電率97％、引張り強度30
Kg／mm2、伸び15％、軟化温度約800℃と、耐熱性
に極めて優れた導電材料であることが確められ
た。
Kg／mm2、伸び15％、軟化温度約800℃と、耐熱性
に極めて優れた導電材料であることが確められ
た。
実施例 ３
アモルフアス状組織となりやすいFeB10Si12合
金と、アルミナ繊維５体積％を溶解し、双ロール
方式により厚み50μｍ、幅20mmのシート状複合金
属材を試作した。得られた複合金属材中におい
て、アルミナ繊維は均一に分散しており、したが
つて理想的な金属繊維強化複合合金シートを得る
ことができた。この複合金属材の機械的特性とし
ての長手方向の引張り強度は180Kg／mm2であつた。
金と、アルミナ繊維５体積％を溶解し、双ロール
方式により厚み50μｍ、幅20mmのシート状複合金
属材を試作した。得られた複合金属材中におい
て、アルミナ繊維は均一に分散しており、したが
つて理想的な金属繊維強化複合合金シートを得る
ことができた。この複合金属材の機械的特性とし
ての長手方向の引張り強度は180Kg／mm2であつた。
発明の効果
以上のように、この発明によれば、直径30μｍ
以下の強化繊維を金属または合金マトリツクスに
混合し、混合体をマトリツクスの溶融状態とし、
内径が0.5mm以下のノズルから噴出させ、しかる
後急冷凝固させている。このため、ノズルから噴
出された溶融金属または合金マトリツクス中の強
化繊維は噴出された方向に均一に配列しており、
この状態で急冷凝固されるので、この発明の製造
方法により得られる繊維強化複合金属材は、細い
径にもかかわらず、十分な強度を有している。こ
のため、この発明の製造方法によれば、航空や車
両等において軽量化された電線等として用いられ
る耐熱性導電材料を製造することができる。
以下の強化繊維を金属または合金マトリツクスに
混合し、混合体をマトリツクスの溶融状態とし、
内径が0.5mm以下のノズルから噴出させ、しかる
後急冷凝固させている。このため、ノズルから噴
出された溶融金属または合金マトリツクス中の強
化繊維は噴出された方向に均一に配列しており、
この状態で急冷凝固されるので、この発明の製造
方法により得られる繊維強化複合金属材は、細い
径にもかかわらず、十分な強度を有している。こ
のため、この発明の製造方法によれば、航空や車
両等において軽量化された電線等として用いられ
る耐熱性導電材料を製造することができる。
第１図は、この発明の原理を説明するための図
であり、るつぼ内で溶融された溶融金属がノズル
から噴出された状態を示す縦断面図であり、第２
図は第１図の溶融金属流を拡大して示す部分切欠
断面図である。第３図および第４図は、この発明
を実施するための装置の一例を示す縦断面図およ
び横断面図であり、いわゆる回転液中紡糸法と呼
ばれる方法を実施するための装置を示す。第５図
は、この発明を実施するための装置の他の例を示
す略図的断面図であり、いわゆるロール急冷法と
称される急冷凝固方法を実施するための装置を示
す。 図において、２は金属マトリツクス、３は強化
繊維、４は加熱源としての高周波コイル、５はノ
ズル、６はノズルから噴出された溶融金属流、１
１は回転ドラム、１２は冷却液体、２１，２２は
ロールを示す。
であり、るつぼ内で溶融された溶融金属がノズル
から噴出された状態を示す縦断面図であり、第２
図は第１図の溶融金属流を拡大して示す部分切欠
断面図である。第３図および第４図は、この発明
を実施するための装置の一例を示す縦断面図およ
び横断面図であり、いわゆる回転液中紡糸法と呼
ばれる方法を実施するための装置を示す。第５図
は、この発明を実施するための装置の他の例を示
す略図的断面図であり、いわゆるロール急冷法と
称される急冷凝固方法を実施するための装置を示
す。 図において、２は金属マトリツクス、３は強化
繊維、４は加熱源としての高周波コイル、５はノ
ズル、６はノズルから噴出された溶融金属流、１
１は回転ドラム、１２は冷却液体、２１，２２は
ロールを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属または合金マトリツクスを準備し、該金
属または合金の融点以上の温度にて安定でありか
つ反応を実質的に無視し得る直径30μｍ以下の強
化繊維を前記金属または合金マトリツクスに混合
し、該混合体をマトリツクスの溶融状態とし、内
径が0.5mm以下のノズルから噴出させ、しかる後
急冷凝固させることを特徴とする、繊維強化複合
金属材の製造方法。 ２ 前記急冷凝固は、回転液中紡糸法で行なう、
特許請求の範囲第１項記載の繊維強化複合金属材
の製造方法。 ３ 前記マトリツクスとして、103℃／秒以上の
冷却速度でアモルフアス化が容易な材料を用い
る、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
繊維強化複合金属材の製造方法。 ４ 前記金属または合金マトリツクスを溶融させ
る手段として、高周波コイルを用いる、特許請求
の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の繊
維強化複合金属材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12421984A JPS613854A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 繊維強化複合金属材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12421984A JPS613854A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 繊維強化複合金属材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS613854A JPS613854A (ja) | 1986-01-09 |
| JPH0533291B2 true JPH0533291B2 (ja) | 1993-05-19 |
Family
ID=14879939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12421984A Granted JPS613854A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 繊維強化複合金属材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS613854A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2785083B2 (ja) * | 1991-10-09 | 1998-08-13 | 新日本製鐵株式会社 | 線材コイル搬送中にテンパー熱処理も可能な搬送ライン設備 |
| DE102015116517A1 (de) * | 2015-09-29 | 2017-03-30 | Thyssenkrupp Ag | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks |
| KR102576054B1 (ko) * | 2021-07-26 | 2023-09-06 | 최갑전 | 도어용 자동절전스위치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5564948A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-16 | Itsuo Onaka | Production of fine metal wire |
-
1984
- 1984-06-15 JP JP12421984A patent/JPS613854A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5564948A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-16 | Itsuo Onaka | Production of fine metal wire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS613854A (ja) | 1986-01-09 |
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