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JPS619537A - 無機短繊維強化金属複合材の製造法 - Google Patents

無機短繊維強化金属複合材の製造法

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Publication number
JPS619537A
JPS619537A JP13079384A JP13079384A JPS619537A JP S619537 A JPS619537 A JP S619537A JP 13079384 A JP13079384 A JP 13079384A JP 13079384 A JP13079384 A JP 13079384A JP S619537 A JPS619537 A JP S619537A
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JP
Japan
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mold
staple fiber
inorganic
molded body
inorganic short
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JP13079384A
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JPH0421739B2 (ja
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Hideo Watanabe
英雄 渡辺
Koichi Ohori
紘一 大堀
Isao Takeuchi
竹内　庸
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MA Aluminum Corp
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Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
    • C22C47/06—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
    • C22C49/04—Light metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
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    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
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    • C04B2111/00913—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as preforms as ceramic preforms for the fabrication of metal matrix comp, e.g. cermets
    • C04B2111/00931—Coated or infiltrated preforms, e.g. with molten metal

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、無機短繊維の破壊や損傷がなく、かつこれ
が均一に分散した高強度金属複合材の製造法に関するも
のである。
〔従来の技術〕
最近、航空機の翼体や胴部、自動車の車体やエンジン部
、音響部品、さらに建築材料などの各種部材の製造に、
ＭおよびＭ合金や、　ＭｇおよびＭｇ合金などのマトリ
ックス金属中にｓｉｃ、　Ｓｉ３Ｎ４＋　ｈるいはＡｌ
ｌ　２０３などのウィスカーなどからなる無機短繊維を
分散含有させた金属複合材を用いることが、強度向上お
よび軽量化などの点から注目されている。
通常、これら無機短繊維強化金属複合材は、マトリック
ス金属となる金属溶湯に無機短繊維を挿入し、攪拌して
均一に分散せしめ、ついで所定形状のキャビティをもっ
た鋳型内に鋳造し、凝固せしめることによって製造され
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、この従来方法においては、攪拌中に無機短繊維
が、比重差やぬれ性の点で、金属溶湯と分離して浮き上
った９などするため、無機短繊維をマトリックス金属中
に均一に分散させることが難しく５さらに攪拌中に無機
短繊維が破壊や損傷を受は易いことと相まって、均質に
して高強度の金属複合材を安定して製造することが困難
なのが現状である。
〔問題点を解決するだめの手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から。
均質にして高強度の無機短繊維強化金属複合材を製造す
べく研究を行なった結果、エチレンオキサイドポリマ、
水性ウレタン、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、　
メチルセルロース（ＭＣ）＋　あるいはニトロセルロー
スなどの高分子バインダを含有する水溶液中に無機短繊
維を混入して攪拌すると、前記無機短繊維が前記水溶液
中に均一に分散した混合液を容易に形成することができ
、ついでこの混合液を、所定形状のキャビティを有し、
かつ石膏やＣａ０２ｚなどで形成した吸水性型枠中に注
入充填し、所定時間放置あるいは乾燥器にて乾燥すると
、前記型枠内で脱水および乾燥が行なわれる結果５無機
短繊維が均一に分布した多孔質成形体が形成されるよう
になり、引続いて前記多孔質成形体を、直接、あるいは
必要に応じて８００〜１５００℃の範囲内の所定温度で
焼結した後、４００〜８００℃の範囲内の温度に予熱し
た状態で、所定形状のキャピテイをもった鋳型内に挿入
し、必要に応じて前記鋳型内を１０−３ｔｏｒｒ程度に
減圧した後、これに金属溶湯を注入し、直ちに５００〜
１０００気圧の圧力を付加すると、前記注入金属溶湯が
前記多孔質成形体の空隙を完全に満たしつつ、かつ無機
短繊維と密着するようになシ、したがって、これを凝固
することによって得られた無機短繊維強化金属複合材に
おいては、上記の通シ、溶湯攪拌操作を必要としないの
で、無機短繊維が破壊したシ、損傷したりすることがな
く、さらに均一に分布した無機短繊維からなる多孔質成
形体を金属溶湯にて鋳包む形態をとるので、マトリック
ス金属中での前記無機短繊維の分布が均一となシ、この
結果均質にして高強度をもつようになり、さらにこの無
機短繊維強化金属複合材罠は、必要に応じて熱間圧延や
冷間圧延、さらに押出加工、プレス成型、および鍛造な
どの通常の塑性加工を施すこともできるという知見を得
たのである。
なお、上記混合液には、必要に応じて、例えばポリエチ
レングリコール（ＰＥＧ）やポリエチレンオキサイド（
ＰＥＯ）などの界面活性剤や、ステアリン酸エステルお
よびワックスなどの滑材、さらにジオクチルフタレート
（ＤＯＰ）などの可塑剤などのうちの１種以上を適量配
合してもよい。
〔実施例〕
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
無機短繊維として、繊維長：５０〜２００μｍ。
繊維径：０５〜２μｍの範囲内にある寸法をもったＳｉ
ＣウィスカーおよびＳｉ３Ｎ４ウィスカーを用意し、ま
だ高分子バインダ含有水溶液として、２チＰＶＡ水溶液
および４％ＭＣ水溶液を用意し、これらの成分をそれぞ
れ第１表に示される配合組成に配合し、ミキサーにて攪
拌して混合液とし、ついで、この混合液を、吸水性型枠
としての石膏製型枠内に形成された内径：ｓｏｍ’ｘ深
さ：８Ｃｌｕａの寸法をもった円筒状キャビティに注入
充填し。
１〜２時間放置して脱水した後、型枠ごと乾燥器に挿入
し、３〜４時間かけて温度：８０℃に昇温しで乾燥する
ことによって多孔質成形体を成形した。引続いて、前記
型枠から取出した多孔質成形体を、さらに乾燥器内で充
分乾燥して完全に水分を除去した後、電気炉中にて、温
度ニア００℃に３０分間保持して焼結し、完全に高分子
バインダを除去した状態で、金型内に形成された内径：
１００ｍＸ深さ：１．５０Ｍの寸法を有するキャビティ
内に装入し、ついでこの金型キャビティ内に、それぞれ
第１表に示される組成（第１表にはＡＡ規格記号で示す
）を有し、かつ８００℃の温度に加熱されたＭ合金溶湯
を注入充填し、直ちに’ｉ’ｏ。
ｋｇ／ｄの圧力を負荷して前記Ｍ合金溶湯の多孔質成形
体への完全浸透、並びに多孔質成形体を構成する無機短
繊維との完全融着を図り、以後冷却凝固させて無機短繊
維強化金属複合材を製造する本発明法１〜６をそれぞれ
実施した。
また、比較の目的で、同一の成分組成をもち、かつ８０
０℃に加熱されたＭ合金溶湯中に上記の各種のウィスカ
ーを、それぞれ第１表に示される割合で投入しくこのウ
ィスカーの配合割合は本発明法１，３．５のそれぞれに
対応するように同一とした）、前記Ｍ合金溶湯中で攪拌
翼を３０Ｏｒ、　ｐ、　ｍ、の回転数で３０分間回転さ
せて混合攪拌し、ついで上記と同一形状のキャビティ内
をもった金型内に鋳造し、凝固させて無機短繊維強化金
属複合材を製造することによって従来法１〜３を実施し
た。
つぎに、これらの方法によって得られた無機短繊維強化
金属複合材の引張り特性とブリネル硬さを測定した。こ
れらの測定結果を第１表に示しだ。
〔発明の効果〕
第１表に示される結果から、本発明法１〜６によって製
造された無機短繊維強化金属複合材は、ウィスカーから
なる無機短繊維がＭ合金からなるマトリックス金属中に
均一に分散分布した組織をもち、かつ前記ウィスカーに
破壊や損傷が全く見られないので、いずれも均質にして
高強度をもつのに対して、攪拌手段を適用する従来法１
〜３によって製造された無機短繊維強化金属複合材は。
ウィスカーの分布が不均一で、しかもＭ合金溶湯とウィ
スカーとのぬれ性も悪く、さらにウィスカーが攪拌によ
り破壊し、損傷するものであるため低い強度しか示さな
いことが明らかである。
なお、上記本発明法によって得られた無機短繊維強化金
属複合材においては、コア部にはウィスカーが存在する
が１表面部がＭ合金のみから構成されているので、熱間
圧延や冷間圧延、押出加工、プレス成型、さらに鍛造な
どの通常の塑性加工を行なうことができる。
上述のように、この発明の方法によれば、無機短繊維に
破壊や損傷の発生がない状態で、マトリックス金属中に
無機短繊維が均一に分散分布した無機短繊維強化金属複
合材を安定して製造することができ、したがってこの結
果得られた無機短繊維強化金属複合材は均質にして高強
度をもつようになるのである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも高分子バインダを含有する水溶液中に無機短
    繊維を分散含有させてなる混合液を、所定形状のキャビ
    ティを有する吸水性型枠に注入充填し、所定時間放置し
    て前記型枠内で脱水し乾燥することによつて無機短繊維
    からなる多孔質成形体を成形し、ついでこの多孔質成形
    体を、乾燥、あるいは乾燥・焼結処理を施した後、所定
    形状のキャビティをもつた鋳型内に予熱して挿入し、こ
    の鋳型に金属溶湯を注入加圧することを特徴とする無機
    短繊維強化金属複合材の製造法。
JP13079384A 1984-06-25 1984-06-25 無機短繊維強化金属複合材の製造法 Granted JPS619537A (ja)

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DE8585304531T DE3565692D1 (en) 1984-06-25 1985-06-25 Method of manufacturing short inorganic fiber-reinforced metal composites
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