JPS627825A - 金属基複合材料のプリフオ−ム製造方法 - Google Patents
金属基複合材料のプリフオ−ム製造方法Info
- Publication number
- JPS627825A JPS627825A JP14570385A JP14570385A JPS627825A JP S627825 A JPS627825 A JP S627825A JP 14570385 A JP14570385 A JP 14570385A JP 14570385 A JP14570385 A JP 14570385A JP S627825 A JPS627825 A JP S627825A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preform
- mold
- water
- long
- whisker
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、例えば航空機部品、核融合炉部品など広範囲
な分野に適用される軽量かつ高強度の金属基複合材料の
強化材となるプリフォームの製造方法に係り、特に長ｌ
Ｉ維束を利用して比較的Ｔ！雑な形状のプリフォームを
製造する場合に好適な金属基複合材料のプリフォーム製
造方法に関する。
な分野に適用される軽量かつ高強度の金属基複合材料の
強化材となるプリフォームの製造方法に係り、特に長ｌ
Ｉ維束を利用して比較的Ｔ！雑な形状のプリフォームを
製造する場合に好適な金属基複合材料のプリフォーム製
造方法に関する。
マトリックス金属中に強化繊維を複合した金属基複合材
料は、軽量かつ高強度、高剛性で、しかも耐熱性に優れ
て“いることから、例えば人工衛星、宇宙ｉ器、航空機
部品、ロボット部品、自動車部品および核融合炉部品そ
の他種々の分野に亘ってその応用が検討されている。
料は、軽量かつ高強度、高剛性で、しかも耐熱性に優れ
て“いることから、例えば人工衛星、宇宙ｉ器、航空機
部品、ロボット部品、自動車部品および核融合炉部品そ
の他種々の分野に亘ってその応用が検討されている。
この金属基複合材料の製造方法としてこれまで知られて
いるものには、溶浸法、粉末法および固相接合法などが
ある。このうち、比較的複雑な形状の部品を製造する場
合には、強化材としてのプリフォーム（予備成形品）を
製品形状に近似した形状まで作り、それにマトリックス
金属を溶浸させる溶浸法が最も望ましいものである。こ
の溶浸法は、予め製作したプリフォームを金型内にセラ
１−シておき、それにマトリックス金属の溶湯を注入し
て、所定の加圧力（０，５〜ＩＴＯＮ／ｃｍ）でプレス
して、プリフォーム内に金属を溶浸させる方法である。
いるものには、溶浸法、粉末法および固相接合法などが
ある。このうち、比較的複雑な形状の部品を製造する場
合には、強化材としてのプリフォーム（予備成形品）を
製品形状に近似した形状まで作り、それにマトリックス
金属を溶浸させる溶浸法が最も望ましいものである。こ
の溶浸法は、予め製作したプリフォームを金型内にセラ
１−シておき、それにマトリックス金属の溶湯を注入し
て、所定の加圧力（０，５〜ＩＴＯＮ／ｃｍ）でプレス
して、プリフォーム内に金属を溶浸させる方法である。
ところで、高強度を必要とげる場合には、例えば△１２
０３．ＳｉＣ，Ｂ、Ｃなどの長繊維を束ね、そ゛の長繊
維が主応力方向に平行となるように配列したプリフォー
ムが多用されている。この場合、長繊維は数ミクロンか
ら面数１−ミクロンの細いものを束ねて使用することか
ら金型にセットする際には何らかの固化材で拘束してお
く必要がある。
０３．ＳｉＣ，Ｂ、Ｃなどの長繊維を束ね、そ゛の長繊
維が主応力方向に平行となるように配列したプリフォー
ムが多用されている。この場合、長繊維は数ミクロンか
ら面数１−ミクロンの細いものを束ねて使用することか
ら金型にセットする際には何らかの固化材で拘束してお
く必要がある。
従来、長繊維束のプリフォームの固化材としては、合成
樹脂などから成る接着剤を使用するのが一般的である。
樹脂などから成る接着剤を使用するのが一般的である。
しかし、接着剤で固化した場合には、マトリックス金属
の溶浸前に行なう、例えＧｆ５００℃の予熱の際に、接
着剤が気化して、形状の維持が困難となる場合があった
。また、非蒸発性の接着剤を使用した場合には、マトリ
ックス金属の溶浸過程において、その接着剤がガス化し
、欠陥の原因となる問題が生じる。なお、接着剤による
固化方法では余り複雑な形状のプリフォームの成形が困
難であるなどの不具合もあった。
の溶浸前に行なう、例えＧｆ５００℃の予熱の際に、接
着剤が気化して、形状の維持が困難となる場合があった
。また、非蒸発性の接着剤を使用した場合には、マトリ
ックス金属の溶浸過程において、その接着剤がガス化し
、欠陥の原因となる問題が生じる。なお、接着剤による
固化方法では余り複雑な形状のプリフォームの成形が困
難であるなどの不具合もあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、マト
リックス金属の溶浸時に長！ｌ維束の形状を確実に維持
することができ、また欠陥発生の恐れがなく、しかも比
較的複雑な形状のプリフォームの成形も容易に行なえる
金属基複合材料のプリフォーム製造方法を提供すること
を目的とする。
リックス金属の溶浸時に長！ｌ維束の形状を確実に維持
することができ、また欠陥発生の恐れがなく、しかも比
較的複雑な形状のプリフォームの成形も容易に行なえる
金属基複合材料のプリフォーム製造方法を提供すること
を目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明はマトリックス金
属に強化材としての長繊維束を複合させて金属基複合材
料を製造する場合、その強化材としての長ｖａＨ束を固
化材によって所定形状に固化するプリフォーム成形に際
し、固化材としてウィスカその他の短繊維の懸濁液を使
用し、この懸濁液をプリフォーム成形型内に配置した長
ＩＮ束の周囲に注入して、水抜きし、その後加熱乾燥す
ることにより固化することを特徴とすることを特徴とす
る。
属に強化材としての長繊維束を複合させて金属基複合材
料を製造する場合、その強化材としての長ｖａＨ束を固
化材によって所定形状に固化するプリフォーム成形に際
し、固化材としてウィスカその他の短繊維の懸濁液を使
用し、この懸濁液をプリフォーム成形型内に配置した長
ＩＮ束の周囲に注入して、水抜きし、その後加熱乾燥す
ることにより固化することを特徴とすることを特徴とす
る。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
この実施例は油圧シリンダ装置のリンクを金属基複合材
料で成形する場合のプリフォーム製造方法についてのも
のである。
料で成形する場合のプリフォーム製造方法についてのも
のである。
第１図および第２図はリンクの形状を示している。リン
ク１は両端部がリンク状に形成され、両端部近傍に図示
しないピンとの係合孔２．３が穿設される。油圧シリン
ダ用としてのリンク１は高速作動することから軽量で高
強度かつ高剛性を有することが必要であり、また、係合
孔２．３の内周面は摺動部分であることから耐摩耗性が
要求される。このリンク１は図示しない鋳型に後述する
ブリフオームをセットした後、７１〜リツクス金属の溶
湯を注入、加圧することによって成形される。
ク１は両端部がリンク状に形成され、両端部近傍に図示
しないピンとの係合孔２．３が穿設される。油圧シリン
ダ用としてのリンク１は高速作動することから軽量で高
強度かつ高剛性を有することが必要であり、また、係合
孔２．３の内周面は摺動部分であることから耐摩耗性が
要求される。このリンク１は図示しない鋳型に後述する
ブリフオームをセットした後、７１〜リツクス金属の溶
湯を注入、加圧することによって成形される。
第３図〜第７図はブリフオームの製造方法を工程順に図
示している。
示している。
まず、第３図に示すように、長繊維束プリフォーム４を
成形する。即ち、この工程では、多数のＡｌ２Ｏ３長繊
維を接着剤によって予めテープ状に接着したちのく以下
グリーンテープという）をリール状に巻装しておき、こ
のグリーンテープリール５からグリーンテープ６を順次
に引き出して、こｉを長円形の回転金型７によって巻取
るようにする。この場合、刷子８によって接着剤を塗布
しながら所定の肉厚になるまでグリーンテープ６を重合
接着した後、図示しないカッタによって切断する。
成形する。即ち、この工程では、多数のＡｌ２Ｏ３長繊
維を接着剤によって予めテープ状に接着したちのく以下
グリーンテープという）をリール状に巻装しておき、こ
のグリーンテープリール５からグリーンテープ６を順次
に引き出して、こｉを長円形の回転金型７によって巻取
るようにする。この場合、刷子８によって接着剤を塗布
しながら所定の肉厚になるまでグリーンテープ６を重合
接着した後、図示しないカッタによって切断する。
一方、固化材としての短繊維は、例えばＳｉＣウィスカ
を使用する。まず、ウィスカを水に混合してスラリー状
の懸濁液とし、このウィスカ・水スラリー９を第４図示
すように金型１０に注入する。この金型１０は長ｔｌ雑
束プリフォーム４の下部被覆部分を形成するもので、平
板状成形部１１を有する。この平板状成形部１１の下方
には多数の水抜孔１２が穿設してあり、ウィスカ・水ス
ラリー９の注入後この水抜孔１２を介して、図示しない
真空吸引装置により水抜きを行なう。これにより、静圧
荷重でウィスカを固める。
を使用する。まず、ウィスカを水に混合してスラリー状
の懸濁液とし、このウィスカ・水スラリー９を第４図示
すように金型１０に注入する。この金型１０は長ｔｌ雑
束プリフォーム４の下部被覆部分を形成するもので、平
板状成形部１１を有する。この平板状成形部１１の下方
には多数の水抜孔１２が穿設してあり、ウィスカ・水ス
ラリー９の注入後この水抜孔１２を介して、図示しない
真空吸引装置により水抜きを行なう。これにより、静圧
荷重でウィスカを固める。
次にウィスカ上に前述した長繊維束プリフォーム４を載
置し、さらに金型１０上に別の金型１３を載置する。こ
の載置した金型１３は、第５図に示すように長ｔａｎ束
プリフォーム４の上部被覆部分としてのウィスカ・水ス
ラリー９′を注入する肉厚成形部分１５を有している。
置し、さらに金型１０上に別の金型１３を載置する。こ
の載置した金型１３は、第５図に示すように長ｔａｎ束
プリフォーム４の上部被覆部分としてのウィスカ・水ス
ラリー９′を注入する肉厚成形部分１５を有している。
この肉厚成形部分１５は金型１３の上下面を貫通してお
り、長繊維束プリフォーム４の周囲および上方を被覆す
る容積を有する。この金型１３を金型１０上に長繊維束
プリフォーム４を囲む状態で載置した後、肉厚成形部分
１５にウィスカ・水スラリー９′を注入する。そして、
金型１０の水抜孔１２を介して再びウィスカ・水スラリ
ー９′の水抜きを行なう。
り、長繊維束プリフォーム４の周囲および上方を被覆す
る容積を有する。この金型１３を金型１０上に長繊維束
プリフォーム４を囲む状態で載置した後、肉厚成形部分
１５にウィスカ・水スラリー９′を注入する。そして、
金型１０の水抜孔１２を介して再びウィスカ・水スラリ
ー９′の水抜きを行なう。
これにより、ウィスカ・水スラリー９．９′で長１ｍ束
プリフォーム４が全体を被覆され、かつ成る程度固化さ
れた状態となる。
プリフォーム４が全体を被覆され、かつ成る程度固化さ
れた状態となる。
このようにして得られたＡＩ！２０３の長繊維束とＳｉ
Ｃウィスカとから成る複合プリフォームを金型１０．１
３に装填したままで約２００℃の温度で乾燥し、水分お
よびＡｌ２Ｏ３プリフォーム成形に用いた接着剤の気化
を行なわせる。ウィスカで被覆された長繊維束プリフォ
ームは、そのウィスカが乾燥した状態となってもウィス
カ相互の重合拘束状態によって成形性が維持され、第６
図に示すような断面形状の複合プリフォーム１６が形成
される。この複合プリフォーム１６を機械加工して、第
７図に示すように両端部近傍に透孔１７．１８を成形す
る。
Ｃウィスカとから成る複合プリフォームを金型１０．１
３に装填したままで約２００℃の温度で乾燥し、水分お
よびＡｌ２Ｏ３プリフォーム成形に用いた接着剤の気化
を行なわせる。ウィスカで被覆された長繊維束プリフォ
ームは、そのウィスカが乾燥した状態となってもウィス
カ相互の重合拘束状態によって成形性が維持され、第６
図に示すような断面形状の複合プリフォーム１６が形成
される。この複合プリフォーム１６を機械加工して、第
７図に示すように両端部近傍に透孔１７．１８を成形す
る。
その後、複合プリフォーム１６を図示しない鋳型内にセ
ットし、例えば５００℃の予熱状態とした慨、マトリッ
クス金属としての溶融ＡＩを鋳込み、かつ高圧力で複合
プリフォーム１６内に溶浸させる。これによって第１図
および第２図に示す前記のリンク１が得られるものであ
る。このリンク１はマトリックス金属としてのＡｊ！に
Ａｌ２Ｏ３の長繊維およびＳｉＣのウィスカが複合した
金属基複合材料によって構成されることから、軽聞、高
強度でかつ高剛性を有し、しかも係合孔２，３の内周面
はウィスカによって耐摩耗性が向上したものとなる。
ットし、例えば５００℃の予熱状態とした慨、マトリッ
クス金属としての溶融ＡＩを鋳込み、かつ高圧力で複合
プリフォーム１６内に溶浸させる。これによって第１図
および第２図に示す前記のリンク１が得られるものであ
る。このリンク１はマトリックス金属としてのＡｊ！に
Ａｌ２Ｏ３の長繊維およびＳｉＣのウィスカが複合した
金属基複合材料によって構成されることから、軽聞、高
強度でかつ高剛性を有し、しかも係合孔２，３の内周面
はウィスカによって耐摩耗性が向上したものとなる。
実験例により、得られた製品の従来品との比較を第８図
および下記の表に示す。即ち、第８図には第１図の■−
■線断面を示しており、ＡＪ２０３長繊維との複合部分
ａは体積率Ｖｆが５０％で、高さ１６ａｍ、幅７ｍとし
、ＳｉＣウィスカとの複合部分すはウィスカの体積率Ｖ
ｆが３０％で高さ２０姻、幅１１＃ｌＩＩ＋とし、同体
積の従来品（２０２４−Ｔ６ ）とヤング率および引張
強さを比較した。下記の表はその結果を示しており、本
発明により製造したプリフォームを用いた製品は、従来
品に比べてヤング率で約２倍、引張強さで約１．４倍向
上することが認められた。
および下記の表に示す。即ち、第８図には第１図の■−
■線断面を示しており、ＡＪ２０３長繊維との複合部分
ａは体積率Ｖｆが５０％で、高さ１６ａｍ、幅７ｍとし
、ＳｉＣウィスカとの複合部分すはウィスカの体積率Ｖ
ｆが３０％で高さ２０姻、幅１１＃ｌＩＩ＋とし、同体
積の従来品（２０２４−Ｔ６ ）とヤング率および引張
強さを比較した。下記の表はその結果を示しており、本
発明により製造したプリフォームを用いた製品は、従来
品に比べてヤング率で約２倍、引張強さで約１．４倍向
上することが認められた。
表
なお、前記実施例ではＡＩ！２０３長ｆｆｌ雑およびＳ
ｉＣウィスカをＡｊ＋マトリックス金属に複合した場合
について説明したが、本発明はその他３ｉＣ，Ｂ、Ｃな
どの長繊維あるいは各種材料のウィスカあるいはその他
の短繊維を用い、さらにマトリックス金属を各種の金属
にするなど応用することが可能である。
ｉＣウィスカをＡｊ＋マトリックス金属に複合した場合
について説明したが、本発明はその他３ｉＣ，Ｂ、Ｃな
どの長繊維あるいは各種材料のウィスカあるいはその他
の短繊維を用い、さらにマトリックス金属を各種の金属
にするなど応用することが可能である。
また、前記実施例ではリンクの製造について説明したが
、これに限らずボルトその他種々の製品に適用すること
ができるのは勿論である。
、これに限らずボルトその他種々の製品に適用すること
ができるのは勿論である。
以上のように本発明によれば、金属基複合材料を構成す
る長繊維を主体とするプリフォームをウィスカその伯の
短繊維で固化するので、そのプリフォームにマトリック
ス金属を溶浸させる場合の形状維持が確実に行なえると
ともに、ガスの発生による欠陥の生じるおそれもなく、
最終的な金属基複合材料の製品強度、剛性および耐摩耗
性などを向上する上で有効なものとなる。
る長繊維を主体とするプリフォームをウィスカその伯の
短繊維で固化するので、そのプリフォームにマトリック
ス金属を溶浸させる場合の形状維持が確実に行なえると
ともに、ガスの発生による欠陥の生じるおそれもなく、
最終的な金属基複合材料の製品強度、剛性および耐摩耗
性などを向上する上で有効なものとなる。
第１図は本発明の方法によって得られる金属基複合材料
製品としてのリンクを示す平面図、第２図は第１図の■
−■線断面図、第３図は長繊維プリフォーム製作工程を
示す説明図、第４図および第５図は短繊維による長繊維
の固化方法を順次に示す斜視図、第６図は固化したプリ
フォームを示ず平面図、第７図は機械加工により孔聞け
したプリフォームを示す平面図、第８図は第１図の■−
■線断面図である。 ６・・・グリーンテープ、ｉｏ、１３・・・金型。 出願人代理人 波 多 野 久第 Ｉ 図 ＄２ 図 第 ３ 回
製品としてのリンクを示す平面図、第２図は第１図の■
−■線断面図、第３図は長繊維プリフォーム製作工程を
示す説明図、第４図および第５図は短繊維による長繊維
の固化方法を順次に示す斜視図、第６図は固化したプリ
フォームを示ず平面図、第７図は機械加工により孔聞け
したプリフォームを示す平面図、第８図は第１図の■−
■線断面図である。 ６・・・グリーンテープ、ｉｏ、１３・・・金型。 出願人代理人 波 多 野 久第 Ｉ 図 ＄２ 図 第 ３ 回
Claims (1)
- マトリックス金属に強化材としての長繊維束を複合させ
て金属基複合材料を製造する場合、その強化材としての
長繊維束を固化材によつて所定形状に固化するプリフォ
ーム成形に際し、固化材としてウィスカその他の短繊維
の懸濁液を使用し、この懸濁液をプリフォーム成形型内
に配置した長繊維束の周囲に注入して、水抜きし、その
後加熱乾燥することにより固化することを特徴とする金
属基複合材料のプリフォーム製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14570385A JPS627825A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 金属基複合材料のプリフオ−ム製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14570385A JPS627825A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 金属基複合材料のプリフオ−ム製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627825A true JPS627825A (ja) | 1987-01-14 |
Family
ID=15391159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14570385A Pending JPS627825A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 金属基複合材料のプリフオ−ム製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS627825A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6339159U (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | ||
| JPS6360244A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Mitsubishi Motors Corp | 複合材の製法 |
| JPH0263986U (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-14 | ||
| JP2010534764A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | スネクマ | 複合材料で製作された挿入物を含む機械部品 |
| JP2010534763A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | スネクマ | 複合材料で製作された挿入物を含む機械部品 |
-
1985
- 1985-07-04 JP JP14570385A patent/JPS627825A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6339159U (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | ||
| JPS6360244A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Mitsubishi Motors Corp | 複合材の製法 |
| JPH0263986U (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-14 | ||
| JP2010534764A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | スネクマ | 複合材料で製作された挿入物を含む機械部品 |
| JP2010534763A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | スネクマ | 複合材料で製作された挿入物を含む機械部品 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69100631T2 (de) | Verbundwerkstoff giessverfahren. | |
| US5297609A (en) | Investment casting of metal matrix composites | |
| JPS59100236A (ja) | 繊維強化複合部材の製造方法 | |
| JPS627825A (ja) | 金属基複合材料のプリフオ−ム製造方法 | |
| US4669523A (en) | Castings and their production process | |
| CA1053085A (en) | Resin bonded composite articles and process for fabrication thereof | |
| JPS63278808A (ja) | 樹脂型 | |
| JP2568402B2 (ja) | 崩壊性中子の製造方法 | |
| CN101629272A (zh) | 一种制备连续纤维局部增强铝合金零件的方法 | |
| JPH0218010A (ja) | 金型およびその製造方法 | |
| JP2836905B2 (ja) | 繊維強化金属基複合体の製造方法 | |
| JPH04202636A (ja) | 金属基複合材料用プリフォーム | |
| JPS60210350A (ja) | 繊維強化複合材の製造方法 | |
| JPS63278661A (ja) | 強化複合部を有するアルミニウム成品の製造方法 | |
| JPS6289831A (ja) | 繊維予備成形体の製造方法 | |
| JPS60177140A (ja) | 複合金属材料およびその製造方法 | |
| JP2791779B2 (ja) | 繊維複合金属部材の製造方法 | |
| JPS62238039A (ja) | 繊維強化複合部材の製造方法 | |
| JPS623862A (ja) | 繊維強化金属基複合材料の接合方法 | |
| JPH03234355A (ja) | 繊維強化複合部材の製造方法 | |
| DE2752037A1 (de) | Verfahren zum herstellen von giessformen | |
| JPH0543017B2 (ja) | ||
| KIM et al. | The influence of specimen size on the manufacturing process of squeeze cast metal matrix composites | |
| JPH05117007A (ja) | 複合部材とその製造方法 | |
| JPS5852501B2 (ja) | 樹脂被覆を施した亜鉛合金鋳物の製造方法 |