DE19730146A1 - Preform structure with reduced reinforcing material content - Google Patents

Abstract

A process for producing a preform structure, for use in a reinforced aluminium (alloy) composite material component, involves: (a) forming a suspension by mixing powders and liquid, which can be removed by combustion, with reinforcing materials which include ceramic particles and first and second whiskers, the second whiskers having better sintering properties and smaller diameters and length than the first whiskers; (b) filtering off liquid from the suspension; and (c) sintering after removal of the powder by combustion. Also claimed is a preform structure consisting of the reinforcing materials described above, the sintering conditions being such that the ceramic particles adhere to the surfaces of the first and second whiskers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorformling- bzw. Rohling-Struktur, eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Verbundwerkstoffkomponente im Verbund mit der Vorformling- bzw. Rohling-Struktur, und Verfahren zur Herstellung der Vorformling- bzw. Rohling-Struktur und der Aluminium- oder Aluminiumlegie­ rungs-Verbundwerkstoffkomponente im Verbund mit der Vorformling- bzw. Rohling-Struktur.The present invention relates to a preform or blank structure, a Composite aluminum or aluminum alloy composite component with the preform or blank structure, and method for producing the Preform or blank structure and the aluminum or aluminum alloy Composite component in combination with the preform or Blank structure.

Komponenten bzw. Maschinenteile, wie Ringnuten von Kolben, die in Auto­ motoren angeordnet sind, Bremsscheibenrotoren in Bremssystemen und Ventil­ stößel von Motoren weisen Gleitteile auf, die auf anderen Teilen gleiten und derartige Gleitteile müssen eine gewünschte Verschleiß- und Abriebfestigkeit besitzen. Es ist herkömmlicherweise bekannt, daß dann, wenn solche Kompo­ nenten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sind, das Aluminium oder die Aluminiumlegierung als Grundmetall verwendet wird und mit dem Verfahren des Mischens geschmolzener Metalle mit einem Verstärkungs­ material verstärkt wird, welches eine gute Verschleiß- und Abriebfestigkeit aufweist.Components or machine parts, such as ring grooves in pistons, used in cars motors are arranged, brake disc rotors in brake systems and valve Engine tappets have sliding parts that slide on other parts and such sliding parts must have a desired wear and abrasion resistance have. It is conventionally known that when such compo are made of aluminum or an aluminum alloy, the Aluminum or the aluminum alloy is used as the base metal and with the method of mixing molten metals with a reinforcement material is reinforced, which has good wear and abrasion resistance having.

In dem vorgenannten herkömmlichen Verfahren werden jedoch die Komponenten insgesamt mit dem Verstärkungsmaterial verstärkt, ebenso wie die Gleitteile, welche eine Verschleiß- und Abriebfestigkeit aufweisen müssen. Deshalb muß eine große Menge an Verstärkungsmaterial verwendet werden, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen. Ferner wird das Verstärkungsverfahren oder das Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs komplex, da das geschmolzene Metall mit einer gewünschten Viskosität so bereitgestellt werden muß, daß sich das Verstärkungsmaterial nicht in dem geschmolzenen Metall durch Aufschwem­ men desselben aufkonzentriert.In the aforementioned conventional method, however, the components overall reinforced with the reinforcing material, as well as the sliding parts, which must have wear and abrasion resistance. Therefore must a large amount of reinforcing material is used, which makes the Increase manufacturing costs. Furthermore, the amplification process or Process of making the composite complex since the melted Metal with a desired viscosity must be provided so that the reinforcing material does not float in the molten metal  men of the same concentrated.

Es wird beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 3-151158 offenbart, daß eine Vorformling-Struktur durch Sintern eines Gemisch es von SiC- Whiskern und Aluminiumlegierungspulvern so hergestellt ist, daß sie eine vor­ bestimmte Form aufweist, wonach die Vorformling-Struktur auf eine vorbestimm­ te Stelle in einer Gußform eingesetzt wird, geschmolzenes Aluminium dann unter einem hohen Druck in die Gußform gegossen wird, und ein Verbund der Vor­ formling-Struktur mit dem geschmolzenen Aluminium hergestellt wird.For example, it is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-151158 discloses that a preform structure by sintering a mixture of SiC- Whiskers and aluminum alloy powders are made to be a pre has a certain shape, after which the preform structure to a predetermined te place in a mold, molten aluminum then under a high pressure is poured into the mold, and a composite of the pre molding structure is made with the molten aluminum.

Gemäß diesem Verfahren kann eine Komponente, welche teilweise einen ver­ stärkten Teil aufweist, hergestellt werden. Da jedoch die Tendenz besteht, daß zu viele SiC-Whisker in dem verstärkten Teil enthalten sind, muß der Gießdruck des geschmolzenen Aluminiums während des Verstärkungsverfahrens hoch sein, und es ist schwierig, ein notwendiges Kompositmaterial bzw. einen Verbund­ werkstoff mit niedrigem Volumenverhältnis herzustellen. Deshalb werden die Herstellungskosten hoch und das erhaltene Kompositmaterial bzw. der erhaltene Verbundwerkstoff kann andere Komponenten, die auf ihm gleiten, brechen.According to this method, a component which partially ver has strong part, are produced. However, since there is a tendency that Too many SiC whiskers are contained in the reinforced part, the casting pressure must of the molten aluminum during the reinforcement process, and it is difficult to have a necessary composite or composite to produce material with a low volume ratio. That's why they are Production costs high and the composite material or the received Composite material can break other components that slide on it.

Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 63-54057 offenbart ein Verfahren zur wirksamen und kostengünstigen Herstellung einer Legierung mit einer guten Effizienz bei niedrigen Kosten und einer vorbestimmten Struktur. Ein poröser Körper oder eine Vorformling-Struktur werden aus feinen, festen Teilen her­ gestellt, welche eine Verbindung eines ersten Metalls und Sauerstoff sind. Der poröse Körper wird in ein geschmolzenes Metall, welches eine zweites Metall einschließt, getaucht, und dann wird das geschmolzene Metall unter Druck gesetzt, um in den porösen Körper zu infiltrieren. Das Oxid des ersten Metalls wird desoxidiert, während das zweite Metall oxidiert wird. Somit wird eine Legierung durch einen Teil des geschmolzenen Metalls und den porösen Körper hergestellt, während der restliche Teil des geschmolzenen Metalls das Metalloxid wird, welches in der Legierung fein dispergiert ist. Japanese Patent Publication No. 63-54057 discloses a method for effective and inexpensive manufacture of an alloy with a good Efficiency at a low cost and a predetermined structure. A porous Bodies or a preform structure are made from fine, solid parts which are a combination of a first metal and oxygen. Of the porous body is made into a molten metal, which is a second metal trapped, dipped, and then the molten metal is under pressure set to infiltrate into the porous body. The oxide of the first metal is deoxidized while the second metal is oxidized. Thus one Alloy through part of the molten metal and the porous body made while the remaining part of the molten metal is the metal oxide which is finely dispersed in the alloy.  

Das offengelegte japanische Patent Nr. 63-295050 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Metall-Verbundwerkstoff-Komponente. Gemäß diesem Verfah­ ren wird eine kleine Menge eines Verstärkungsmaterials homogen in den Metall­ komponenten dispergiert. D.h. eine Gerüststruktur mit einem vorbestimmten Muster wird aus einem Fasermaterial, einschließlich Cellulose und dergleichen und Kunststoffasern, hergestellt. Fasern und Teilchen von Verstärkungsmateria­ lien werden entlang der Gerüststruktur dispergiert und danach wird das Muster der Gerüststruktur in dem geschmolzenen Metall so aufgelöst oder zersetzt, daß es mit dem geschmolzenen Metall verstärkt oder mit ihm zum Verbund gebracht ist. Ferner werden Aluminiumoxidfasern und dergleichen als das Muster verwen­ det, so daß gewährleistet ist, daß das Verstärkungsmaterial dispergiert ist.Japanese Patent Laid-Open No. 63-295050 discloses a method of Manufacture of a metal composite component. According to this procedure Ren is a small amount of a reinforcing material homogeneous in the metal components dispersed. I.e. a scaffold structure with a predetermined Pattern is made from a fiber material including cellulose and the like and synthetic fibers. Reinforcing material fibers and particles lines are dispersed along the scaffold structure and then the pattern the framework structure dissolved or decomposed in the molten metal so that reinforced with the molten metal or bonded to it is. Furthermore, alumina fibers and the like are used as the pattern det, so that it is ensured that the reinforcing material is dispersed.

Keramische Teilchen, wie Titandioxid und SiC sind billig und besitzen eine Verschleiß- und Abriebfestigkeit als Verstärkungsmaterialien und deshalb sind sie mehr bevorzugt als Whisker, kurze Fasern und dergleichen. Wenn eine Vorform­ ling-Struktur aus Verstärkungsmaterialien hergestellt ist, welche aus solchen keramischen Teilchen gebildet sind, die so wie es in dem offengelegten japa­ nischen Patent Nr. 3-151158 offenbart ist, gepreßt und gesintert sind, wird das Volumenverhältnis der keramischen Teilchen hoch, das Volumenverhältnis ist schwierig zu kontrollieren, wie in dem Fall, in dem Verstärkungsmaterialien aus Whiskern hergestellt sind, und das Volumenverhältnis hat eine untere Grenze. Deshalb wird, wenn das Gießen des Aluminiums unter hohem Druck durch­ geführt wird, das geschmolzene Aluminium oder die Legierung nicht in die Vorformling-Struktur dispergiert und deshalb kann die Vorformling-Struktur bei hohem Druck gebrochen werden.Ceramic particles such as titanium dioxide and SiC are cheap and have one Wear and abrasion resistance as reinforcing materials and therefore they are more preferred than whiskers, short fibers and the like. If a preform Ling structure is made of reinforcing materials made of such ceramic particles are formed, such as that disclosed in the japa niche patent No. 3-151158, pressed and sintered, it will Volume ratio of the ceramic particles is high, the volume ratio is difficult to control, as in the case where reinforcement materials are made Whiskers are made, and the volume ratio has a lower limit. Therefore, when casting the aluminum under high pressure the molten aluminum or the alloy is not led into the Preform structure dispersed and therefore the preform structure can high pressure.

Das vorgenannte, in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-54057 offenbarte Verfahren kann angewendet werden, wenn ein Oxid, wie Titandioxid, als keramische Teilchen verwendet wird, jedoch nicht, wenn ein Nicht-Oxid verwendet wird. Die Vorformling-Struktur kann jedoch selbst dann, wenn Titan­ dioxid als keramische Teilchen verwendet wird und dieses Verfahren angewen­ det wird, während der Oxidations- und Desoxidationsreaktionen leicht brechen. The aforesaid, in Japanese Patent Publication No. 63-54057 disclosed method can be used when an oxide such as titanium dioxide is used as the ceramic particle, but not when a non-oxide is used. The preform structure can, however, even if titanium dioxide is used as ceramic particles and use this method is easily broken during the oxidation and deoxidation reactions.  

Da ferner eine häufig verwendete Aluminiumlegierung Silicium einschließt und das Titan durch eine Desoxidationsreaktion des Titandioxids hergestellt wird, wird das Titan mit dem Silicium und dem Aluminium kombiniert bzw. verbunden, wobei eine Al-Ti-Si-Verbindung erzeugt wird. Obwohl diese Verbindung die Härte und Verschleiß- und Abriebfestigkeit der Vorformling-Struktur erhöht, wird die Vorformling-Struktur spröde und kann daher noch leichter brechen.Furthermore, since a commonly used aluminum alloy includes silicon and the titanium is produced by a deoxidation reaction of the titanium dioxide, the titanium is combined with the silicon and aluminum, producing an Al-Ti-Si compound. Although this connection is the hardness and the wear and abrasion resistance of the preform structure is increased Preform structure is brittle and can therefore break even more easily.

Wenn das vorgenannte, in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 63-295050 offenbarte Verfahren angewendet wird, kann die Menge an Verstärkungsmateria­ lien vorzugsweise herabgesetzt werden, jedoch können die Verstärkungsmateria­ lien nicht homogen entlang des Musters dispergiert werden und daher wird die Verschleiß- und Abriebfestigkeit der Vorformling-Struktur herabgesetzt. Wenn das Muster durch das geschmolzene Aluminium zerstreut bzw. ausgebreitet bzw. aufgelöst wird, wird ferner ein Aluminiumcarbid erzeugt, wodurch die Vorform­ ling-Struktur spröde wird. Darüberhinaus müssen dann, wenn Aluminiumoxidfa­ sern und dergleichen als das Muster verwendet werden, eine große Anzahl von Aluminiumoxidfasern zugegeben werden und daher wird die Festigkeit der Vorformling-Struktur erniedrigt und es ist schwierig, in die Vorformling-Struktur wegen einer schlechten Luftdurchlässigkeit zu infiltrieren.When the foregoing is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-295050 disclosed method, the amount of reinforcing material lien are preferably reduced, but the reinforcing materials lien are not dispersed homogeneously along the pattern and therefore the Wear and abrasion resistance of the preform structure reduced. If the pattern scattered or spread out by the molten aluminum or is dissolved, an aluminum carbide is also produced, causing the preform ling structure becomes brittle. In addition, if aluminafa and the like can be used as the pattern, a large number of Alumina fibers are added and therefore the strength of the Preform structure is lowered and it is difficult to get into the preform structure infiltrate because of poor air permeability.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorform­ ling-Struktur bereitzustellen, deren Volumenverhältnis unter der Bedingung, daß Verstärkungsmaterialien homogen darin dispergiert sind, leicht herabgesetzt werden kann, und welche eine ausreichende Festigkeit hat, um während eines Gießverfahrens nicht gebrochen zu werden, und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorformling-Struktur zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved preform ling structure to provide the volume ratio on the condition that Reinforcing materials are homogeneously dispersed therein, slightly reduced which has sufficient strength to withstand during a Casting process not to be broken, and a manufacturing process to provide such a preform structure.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kompo­ sit- bzw. Verbundwerkstoff-Material bereitzustellen, welches mit Verstärkungs­ material oder keramischen Teilchen verstärkt ist, welche billig sind und eine hohe Verschleiß- und Abriebfestigkeit aufweisen, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundwerkstoff-Materials zur Verfügung zu stellen. It is another object of the present invention to provide an improved compo To provide sit or composite material, which with reinforcement material or ceramic particles, which are cheap and high Have wear and abrasion resistance, and a method for manufacturing to provide such a composite material.  

Diese und andere Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch Bereit­ stellen eines Verfahrens zur Herstellung einer Vorformling-Struktur erreicht, welche in einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Verbundwerkstoffkompo­ nente verwendet wird, in welcher ein Grundmetall von einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit Verstärkungsmaterialien verstärkt ist, wobei das Verfahren die Schritte des Herstellens einer Aufschlämmung durch Mischen von Verstärkungsmaterialien, einschließlich keramischer Teilchen, ersten Whiskern bzw. haarförmigen Einkristallen bzw. Faserkristallen bzw. Einkristallfasern und zweiten Whiskern bzw. haarförmigen Einkristallen bzw. Faserkristallen bzw. Einkristallfasern, mit durch Verbrennen entfernbaren Pulvern und Flüssigkeit, wobei die zweiten Whisker eine bessere Sintereigenschaft und kleinere Durch­ messer und kürzere Längen der Fasern aufweisen, als jene der ersten Whisker, des Filterns der in der Aufschlämmung enthaltenen flüssigen Komponenten, um eine entwässerte Struktur bereitzustellen, und des Sinterns der keramischen Teilchen mit den ersten Whiskern und den zweiten Whiskern nach dem Ver­ brennen der durch Verbrennen entfernbaren Pulver in der entwässerten Struktur, umfaßt.These and other objects are achieved in accordance with the present invention achieved a method for producing a preform structure, which in an aluminum or aluminum alloy composite is used in which a base metal of an aluminum or an aluminum alloy is reinforced with reinforcing materials, the Process the steps of making a slurry by mixing Reinforcing materials, including ceramic particles, first whiskers or hair-shaped single crystals or fiber crystals or single crystal fibers and second whiskers or hair-shaped single crystals or fiber crystals or Single crystal fibers, with burnable powder and liquid, the second whiskers having better sintering properties and smaller through the fibers have shorter and shorter lengths than those of the first whiskers, filtering the liquid components contained in the slurry to to provide a drained structure and the sintering of the ceramic Particles with the first whiskers and the second whiskers after ver burning the burnable powders in the dewatered structure, includes.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorformling-Struk­ tur bereitgestellt, welche in einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Ver­ bundwerkstoffkomponente verwendet wird, in welcher ein Grundmetall von einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit Verstärkungsmaterialien verstärkt ist, umfassend Verstärkungsmaterialien, einschließlich keramischer Teilchen, ersten Whiskern und zweiten Whiskern, welche eine bessere Sinter­ eigenschaft und kleinere Durchmesser und kürzere Längen der Fasern aufweisen, als jene der ersten Whisker, wobei die keramischen Teilchen mit den ersten Whiskern und den zweiten Whiskern bei der Bedingung gesintert wurden, daß die keramischen Teilchen an den Oberflächen der ersten Whisker und der zwei­ ten Whisker anhaften.According to another aspect of the present invention, a preform structure provided in an aluminum or aluminum alloy ver is used in which a base metal from an aluminum or an aluminum alloy with reinforcing materials is reinforced, including reinforcing materials, including ceramic Particles, first whiskers and second whiskers, which is a better sinter property and smaller diameters and shorter lengths of the fibers, than those of the first whiskers, the ceramic particles being the first Whiskers and the second whiskers were sintered on the condition that the ceramic particles on the surfaces of the first whiskers and the two cling to the whisker.

Die vorstehenden und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die für bevor­ zugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beigefügten Zeichnungen deutlich. In den beigefügten Zeichnungen ist:The above and other objects and features of the present invention are by the following description with reference to the for before  preferred embodiments of the present invention accompanying drawings clear. In the accompanying drawings:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils einer Kolbenkomponente für einen Automotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;A piston component for an automobile engine dung Figure 1 is a sectional view of a part according to an embodiment of the present OF INVENTION.

Fig. 2 eine Schnittansicht der Kolbenkomponente mit einer vereinfachten Form; Figure 2 is a sectional view of the piston component with a simplified shape.

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Gefäßes, in welchem eine Aufschlämmung zur Herstellung der Vorformling-Struktur hergestellt wird;Structure preform is made 3 is a sectional view of a vessel in which a slurry for the production of.

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Filtrationseinrichtung zum Filtern von Flüssigkeit in der Aufschlämmung; Fig. 4 is a sectional view of a filtration device for filtering liquid in the slurry;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Gefäßes, in welchem eine entwässerte Struktur gepreßt wird; Fig. 5 is a sectional view of a vessel in which a dewatered structure is pressed;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer Aluminiumgießmaschine zum Gießen eines Aluminiums, wodurch ein Verbund zwischen der Vorformling-Struk­ tur und einem Aluminium oder einer Legierung hergestellt wird; Fig. 6 is a sectional view is made a Aluminiumgießmaschine for casting aluminum to form a bond between the preform and a structure structural aluminum or an alloy;

Fig. 7 eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen Ver­ stärkungsmaterial-Volumenverhältnissen und Festigkeiten der Vor­ formling-Strukturen zeigt; Fig. 7 is a graph showing the relationship between reinforcing material volume ratios and strengths of the preform structures;

Fig. 8 eine Mikrophotographie, welche eine innere Struktur einer Vorform­ ling-Struktur zeigt, in welcher das Volumenverhältnis der Verstär­ kungsmaterialien gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung 13% beträgt; Fig. 8 is a photomicrograph showing a internal structure of a preform structure is shown in which the volume ratio of Verstär kung materials according to an example of the present invention 13%;

Fig. 9 eine Mikrophotographie, welche eine innere Struktur einer Vorform­ ling-Struktur zeigt, in welcher das Volumenverhältnis der Verstär­ kungsmaterialien, welche aus TiO₂-Teilchen ohne Whisker bestehen, 13% beträgt; Fig. 9 is a microphotograph showing an inner structure of a preform structure in which the volume ratio of the reinforcing materials composed of TiO ₂ particles without whiskers is 13%;

Fig. 10 eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen Ver­ stärkungsmaterial-Volumenverhältnissen und Zugfestigkeiten von Verbundwerkstoffmaterialien bei Raumtemperatur zeigt; Fig. 10 is a graph showing the relationship between reinforcing material volume ratios and tensile strengths of composite materials at room temperature;

Fig. 11 eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen Ver­ stärkungsmaterial-Volumenverhältnissen und Festigkeiten von Ver­ bundwerkstoffmaterialien bei einer hohen Temperatur zeigt; Fig. 11 is a graph showing the relationship between reinforcing material volume ratios and strengths of composite materials at a high temperature;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer Scheibe und eines Rings, auf welchen Abriebtests durchgeführt werden; Is a perspective view of a disc and a ring, on which are abrasion tests performed. 12;

Fig. 13 eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen Schei­ benmaterialien und Abriebverlusten von Scheiben und Ringen zeigt; Fig. 13 is a graph showing the relationship between disk materials and wear losses of disks and rings;

Fig. 14 eine Mikrophotographie, welche eine innere Struktur eines Verbund­ werkstoffmaterials zeigt, in welchem das Volumenverhältnis der Verstärkungsmaterialien gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung 8% beträgt; FIG. 14 is a micrograph showing an internal structure of a composite material in which the volume ratio of reinforcing materials to an example of the present invention is 8% in accordance with;

Fig. 15 eine Mikrophotographie, welche eine innere Struktur eines Verbund­ werkstoffmaterials zeigt, in welchem das Volumenverhältnis der Verstärkungsmaterialien gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung 13% beträgt; FIG. 15 is a micrograph showing an internal structure of a composite material in which the volume ratio of reinforcing materials to an example of the present invention is 13% in accordance with;

Fig. 16 eine Mikrophotographie, welche eine innere Struktur eines Verbund­ werkstoffmaterials zeigt, in welchem das Volumenverhältnis der Verstärkungsmaterialien gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung 24% beträgt; FIG. 16 is a micrograph showing an internal structure of a composite material in which the volume ratio of reinforcing materials to an example of the present invention is 24% in accordance with;

Fig. 17 eine Mikrophotographie, welche eine innere Struktur eines Verbund­ werkstoffmaterials, welches nur TiO₂-Teilchen ohne Whiskern ein­ schließt, zeigt; Fig. 17 is a microphotograph showing an inner structure of a composite material including only TiO ₂ particles without whiskers;

Fig. 18 eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen Schei­ benmaterialien und Abriebverlusten von Scheiben und Ringen zeigt; Fig. 18 is a graph showing the relationship between disk materials and wear losses of disks and rings;

Fig. 19 eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen Ver­ stärkungsmaterial-Volumenverhältnissen und Festigkeiten von ersten und zweiten Vorformling-Strukturen zeigt; Fig. 19 is a graph showing the relationship between reinforcing material volume ratios and strengths of first and second preform structures;

Fig. 20 eine Mikrophotographie, welche eine innere Struktur einer ersten Vorformling-Struktur zeigt; Fig. 20 is a microphotograph showing an inner structure of a first preform structure;

Fig. 21 eine Mikrophotographie, welche eine innere Struktur einer zweiten Vorformling-Struktur zeigt; und Fig. 21 is a microphotograph showing an inner structure of a second preform structure; and

Fig. 22 eine Schnittansicht, welche eine dritte Vorformling-Struktur und ein Aluminium oder eine Legierung, welche mittels einem Gasdruck- Gießverfahren zum Verbund gebracht wurden, zeigt. Fig. 22 is a sectional view showing a third preform structure and an aluminum or an alloy, which have been brought to the composite by means of a gas pressure casting process.

Die vorliegende Erfindung wird nun durch Bezugnahme auf bevorzugte Aus­ führungsformen und die Zeichnungen erklärt.The present invention will now be described with reference to preferred embodiments leadership forms and the drawings explained.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Kolbenkomponente A eines Automotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Kolbenkomponente A ist eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Verbundwerkstoffkomponente, deren Grundmetall ein Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist, und in welcher nur die Kolbenringnuten 1 mit Verstärkungsmaterialien verstärkt sind. Fig. 1 shows a part of a piston component A of an automobile engine according to an embodiment of the present invention. The piston component A is an aluminum or aluminum alloy composite component, the base metal of which is aluminum or an aluminum alloy, and in which only the piston ring grooves 1 are reinforced with reinforcing materials.

Als das wie vorstehend genannte Grundmetall wird beispielsweise AC8A ver­ wendet, welches im japanischen Industriestandard (Japanese Industrial Stan­ dard, JIS) H5202 bestimmt ist. Die Verstärkungsmaterialien schließen kera­ mische Teilchen und Whisker ein, wobei Titandioxid (TiO₂) als keramische Teilchen und Aluminiumborat-Whisker als Whisker verwendet werden. Als keramische Teilchen kann auch Aluminiumoxid (Al₂O₃), SiC und dergleichen verwendet werden. Die Whisker sind keine kurzen Fasern sondern Kristalle, die so gewachsen sind, daß sie eine Nadelform aufweisen. Die Whisker können wirkliche Whisker sein, welche natürlich gewachsene Kristalle von Metall und dergleichen sind, oder können nicht-wirkliche Whisker sein, welche aus flüssiger Phase oder einer Gasphase oder durch chemische Rekationen gewachsen sind. Als Whisker können auch SiC-Whisker und dergleichen verwendet werden.As the base metal as mentioned above, for example, AC8A is used, which is determined in the Japanese Industrial Standard (Japanese Industrial Standard, JIS) H5202. The reinforcing materials include ceramic particles and whiskers, using titanium dioxide (TiO ₂ ) as ceramic particles and aluminum borate whiskers as whiskers. Aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), SiC and the like can also be used as ceramic particles. The whiskers are not short fibers, but crystals that have grown to have a needle shape. The whiskers can be real whiskers, which are naturally grown crystals of metal and the like, or can be non-real whiskers, which have grown from a liquid phase or a gas phase or by chemical reactions. SiC whiskers and the like can also be used as whiskers.

Die Kolbenringnuten 1 werden mit AC8A, welches ein Grundmetall ist, oder einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zwischen den keramischen Teilchen oder TiO₂-Teilchen infiltriert, und die Bindungskraft der z. B. TiO₂-Teil­ chen wird verstärkt, da die z. B. Aluminiumborat-Whisker homogen zwischen den TiO₂-Teilchen dispergiert sind.The piston ring grooves 1 are infiltrated with AC8A, which is a base metal, or an aluminum or an aluminum alloy between the ceramic particles or TiO ₂ particles, and the binding force of the z. B. TiO ₂ part Chen is reinforced because the z. B. aluminum borate whiskers are homogeneously dispersed between the TiO ₂ particles.

Bevor das AC8A in die Kolbenringnuten 1 infiltriert wird, werden zwei Vorform­ ling-Strukturen 5 bereitgestellt, wobei jede mit einem Nutbereich im Zentrum in einer senkrechten Richtung entlang des Umfanges derselben versehen ist. Die jeweiligen Vorformling-Strukturen 5 werden dadurch erhalten, daß TiO₂-Teilchen mit Aluminiumborat-Whiskern bei der Bedingung gesintert werden, daß die TiO₂- Teilchen an den Oberflächen der Aluminiumborat-Whisker anhaften. Die Vorform­ ling-Strukturen 5 weisen Poren oder Hohlräume zwischen den TiO₂-Teilchen auf, und das geschmolzene AC8A-Metall wird in die Poren oder Hohlräume durch ein Hochdruck-Gießen infiltriert. Zusätzlich können anorganische Binder zugegeben werden, so daß die TiO₂-Teilchen mit den Aluminiumborat-Whiskern durch die anorganischen Binder gesintert werden.Before the AC8A is infiltrated into the piston ring grooves 1 , two preform structures 5 are provided, each with a groove region in the center in a vertical direction along the circumference thereof. The respective preform structures 5 are obtained by sintering TiO ₂ particles with aluminum borate whiskers under the condition that the TiO ₂ particles adhere to the surfaces of the aluminum borate whiskers. The preform structures 5 have pores or voids between the TiO ₂ particles, and the molten AC8A metal is infiltrated into the pores or voids by high pressure casting. In addition, inorganic binders can be added so that the TiO ₂ particles with the aluminum borate whiskers are sintered through the inorganic binders.

Die jeweiligen Vorformling-Strukturen 5 schließen die Verstärkungsmaterialien ein, deren Volumenverhältnis, bezogen auf das Gesamtvolumen der Vorformling-Struk­ tur, 30% oder weniger beträgt, um eine gewünschte Verschleiß- und Abriebfestigkeit zu erhalten.The respective preform structures 5 include the reinforcing materials whose volume ratio, based on the total volume of the preform structure, is 30% or less in order to obtain a desired wear and abrasion resistance.

Das Volumenverhältnis der Aluminiumborat-Whisker, bezogen auf das Volumen der TiO₂-Teilchen in den Verstärkungsmaterialien, beträgt 10-40%. Wenn das Volumenverhältnis der Aluminiumborat-Whisker kleiner ist, als 10%, ist die Durchlässigkeit des geschmolzenen Metalls nicht ausreichend und die Festigkeit der Vorformling-Strukturen 5 ist die gleiche, wie die einer Vorformling-Struktur, welche nur TiO₂-Teilchen aufweist, und daher kann die Festigkeit der Vorform­ ling-Strukturen 5 nicht erhöht werden. Wenn dieses Volumenverhältnis größer ist, also 40%, ist die Durchlässigkeit des geschmolzenen Metalls ausreichend. Die Vorformling-Strukturen 5 schließen jedoch viel mehr Whisker als keramische Teilchen ein und deshalb ist die Steifigkeit der Vorformling-Strukturen herabge­ setzt und die Vorformling-Strukturen können leicht während des Verstärkungs­ verfahrens unter Verwendung des geschmolzenen Metalls zusammengepreßt und gebrochen werden. Ferner werden dann, wenn dieses Verhältnis größer als 40% ist, die Kosten der Vorformling-Strukturen wegen der benötigten großen Anzahl an Aluminiumborat-Whiskern erhöht und das Verhältnis von Poren oder Hohlräu­ men ist herabgesetzt. Als Ergebnis zeigt sich, daß der Bereich von 10-40% bevorzugt ist. The volume ratio of the aluminum borate whiskers, based on the volume of the TiO ₂ particles in the reinforcing materials, is 10-40%. If the volume ratio of the aluminum borate whiskers is less than 10%, the permeability of the molten metal is insufficient and the strength of the preform structures 5 is the same as that of a preform structure having only TiO ₂ particles and therefore, the strength of the preform structures 5 cannot be increased. If this volume ratio is larger, i.e. 40%, the permeability of the molten metal is sufficient. However, the preform structures 5 include much more whiskers than ceramic particles and therefore the stiffness of the preform structures is reduced and the preform structures can be easily compressed and broken during the reinforcement process using the molten metal. Furthermore, if this ratio is greater than 40%, the cost of the preform structures is increased due to the large number of aluminum borate whiskers required, and the ratio of pores or voids is reduced. As a result, it appears that the range of 10-40% is preferred.

Verfahren zur Herstellung der Vorformling-Strukturen 5 und der Kolbenkompo­ nenten A, welche durch Verbund der Vorformling-Strukturen 5 und des Alumini­ ums oder der Aluminiumlegierung AC8A erhalten werden, werden nachfolgend beschrieben. Zur Erleichterung des Verständnisses werden in Fig. 2 eine Vor­ formling-Struktur 5 und eine Kolbenkomponente A jeweils mit vereinfachter Form gezeigt.Methods for producing the preform structures 5 and the piston components A, which are obtained by combining the preform structures 5 and the aluminum or the aluminum alloy AC8A, are described below. To facilitate understanding, a pre-molded structure 5 and a piston component A are each shown in simplified form in FIG. 2.

Zur Herstellung einer Vorformling-Struktur 5 wird zuerst eine Aufschlämmung hergestellt. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden Verstärkungsmaterialien, einschließlich TiO₂-Teilchen und Aluminiumborat-Whisker, durch Verbrennen entfernbare Pulver und Flüssigkeit, wie Wasser, in ein Gefäß 11 mit einer Bodenoberfläche einge­ bracht und dann durch die Mischflügel 12 so gemischt, daß eine Aufschläm­ mung 13 erhalten wird. Während der Herstellung der Aufschlämmung werden anorganische Binder mit einem Volumenverhältnis von 3%, bezogen auf das Volumen der Verstärkungsmaterialien, vorzugsweise zusätzlich zugemischt. Hochmolekulares Koagulans und Essigsäure in Wasser werden als Additions­ mittel zugegeben.In order to produce a preform structure 5 , a slurry is first produced. As shown in Fig. 3, reinforcing materials including TiO ₂ particles and aluminum borate whiskers, combustible powder and liquid such as water, are placed in a vessel 11 having a bottom surface and then mixed by the mixing blades 12 so that a Slurry 13 is obtained. During the preparation of the slurry, inorganic binders with a volume ratio of 3%, based on the volume of the reinforcing materials, are preferably additionally mixed. High molecular coagulant and acetic acid in water are added as an addition medium.

Graphitpulver, Harzpulver und dergleichen sind als durch Verbrennen entfernbare Pulver, und Siliciumdioxidsole, Aluminiumoxidsole und dergleichen als anorgani­ sche Binder bevorzugt.Graphite powder, resin powder and the like are considered to be removable by burning Powder, and silica sols, alumina sols and the like as inorganic preferred binder.

Nach dem Vorstehenden werden, wie in Fig. 4 gezeigt, die in der Aufschläm­ mung 13 enthaltenen flüssigen Komponenten, wie Wasser, mittels einer Filter­ einrichtung 14 gefiltert bzw. diese entwässert. Die Filtereinrichtung 14 ist mit einem Gefäß 15 mit einer Bodenoberfläche, einer in der Bodenoberfläche an­ geordneten Saugöffnung 16, einem Plattenteil 18, welches viele Schlitze 17 für die Entwässerung aufweist und etwa in der Mitte der senkrechten Richtung des Gefäßes 15 horizontal befestigt ist und einem Filterpapier 19, welches an der oberen Oberfläche des Plattenteils 18 angeordnet ist, ausgerüstet. Nach dem Gießen der Aufschlämmung 13 auf das Filterpapier 19 in dem Gefäß 15, wird eine Unterdruck erzeugende Kraft an die Saugöffnung 16 angelegt. Auf diese Weise werden die flüssigen Komponenten, wie Wasser und dergleichen, sowohl durch das Filterpapier 19 als auch die jeweiligen Schlitze 17 des Plattenteils 18 filtriert, so daß eine entwässerte Struktur 21 (siehe Fig. 5) erhalten wird.According to the above, as shown in Fig. 4, the liquid components contained in the slurry 13 , such as water, are filtered by means of a filter device 14 or dewatered. The filter device 14 is with a vessel 15 with a bottom surface, an in the bottom surface of ordered suction opening 16 , a plate part 18 which has many slots 17 for drainage and is horizontally attached approximately in the middle of the vertical direction of the vessel 15 and a filter paper 19 , which is arranged on the upper surface of the plate part 18 . After pouring the slurry 13 onto the filter paper 19 in the vessel 15 , a vacuum generating force is applied to the suction opening 16 . In this way, the liquid components, such as water and the like, are filtered through both the filter paper 19 and the respective slots 17 of the plate part 18 , so that a dewatered structure 21 (see FIG. 5) is obtained.

Danach wird, wie in Fig. 5 gezeigt, das entwässerte Teil 21 ausgequetscht oder gepreßt. Das das entwässerte Teil 21 enthaltende Filterelement 14 wird nämlich auf einem stationären Tisch 20 angeordnet und dann wird das entwässerte Teil 21 von dessen oberem Teil mittels eines Stempels 22 so ausgequetscht oder zusammengepreßt, daß die preßgeformte Vorformling-Struktur 5 mit einer gewünschten Form erhalten wird.Thereafter, as shown in Fig. 5, the dewatered part 21 is squeezed or pressed. That is, the filter element 14 containing the dewatered part 21 is placed on a stationary table 20 , and then the dewatered part 21 is squeezed or pressed from the upper part thereof by a punch 22 so that the press-molded preform structure 5 having a desired shape is obtained.

Wenn der den Unterdruck erzeugende Saugdruck während des vorgenannten Filterschrittes so eingestellt wird, daß das entwässerte Teil 21, welches die durch Verbrennen entfernbaren Pulver einschließt, ein Volumenverhältnis von 10% aufweist, kann die selbe Wirkung, wie die durch den Kompressionsschritt erhalten werden und deshalb kann der vorgenannte Kompressionsschritt auch weggelassen werden.If the suction pressure generating the negative pressure during the aforesaid filtering step is adjusted so that the dehydrated part 21 including the burnable powders has a volume ratio of 10%, the same effect as that obtained by the compression step can and therefore can be the aforementioned compression step can also be omitted.

Danach wird das entwässerte Teil 21 gefärbt und dann in zwei Schritten ge­ sintert. In dem ersten Schritt des Sinterns werden durch Einstellen der Tempera­ tur dergestalt, daß ein vollständiges Entfernen der durch Verbrennen entfern­ baren Pulver möglich ist, diese durch Verbrennen entfernbaren Pulver in dem entwässerten Teil 21 vollständig weggebrannt. In dem zweiten Schritt werden die TiO₂-Teilchen und die Aluminiumborat-Whisker in der entwässerten Struktur 21 durch Einstellen einer höheren Temperatur, als in dem ersten Schritt, derart gesintert, daß die TiO₂-Teilchen mit den Aluminiumborat-Whiskern verbunden werden. Somit wird die Vorformling-Struktur 5 unter einer Bedingung erhalten, bei der die TiO₂-Teilchen auf den Oberflächen der Aluminiumborat-Whisker anhaften.Then the dewatered part 21 is colored and then sintered in two steps. In the first step of sintering, by adjusting the temperature such that a complete removal of the powder that can be removed by burning is possible, this powder, which can be removed by burning, is completely burned away in the dewatered part 21 . In the second step, the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers in the dewatered structure 21 are sintered by setting a higher temperature than in the first step such that the TiO ₂ particles are bonded to the aluminum borate whiskers. Thus, the preform structure 5 is obtained under a condition that the TiO ₂ particles adhere to the surfaces of the aluminum borate whiskers.

Die erhaltene Vorformling-Struktur 5 weist Poren oder Hohlräume auf, wo die durch Verbrennen entfernbaren Pulver zuvor anwesend waren, und daher ist das Volumenverhältnis der Verstärkungsmaterialien, bezogen auf das Gesamtvolu­ men der Vorformling-Struktur 5, durch das Volumen der durch Verbrennen entfernbaren Pulver herabgesetzt. Im Ergebnis kann durch Variieren der Menge der durch Verbrennen entfernbaren Pulver das Volumenverhältnis der Verstär­ kungsmaterialien kontrolliert und herabgesetzt werden. Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß die TiO₂-Teilchen nicht nur miteinander, sondern auch durch die homogen dispergierten Aluminiumborat-Whisker verbunden sind und deshalb die Bindung der TiO₂-Teilchen mehr verstärkt ist, als bei dem Verstärkungsmaterial, welches nur TiO₂-Teilchen enthält, die Festigkeit der Vorformling-Struktur 5 selbst dann beibehalten werden, wenn das Volumenverhältnis klein wird. Im Ergebnis kann das Volumenverhältnis der Verstärkungsmaterialien ohne Her­ absetzen der Festigkeit der Vorformling-Struktur 5 herabgesetzt werden, und das geschmolzene Metall kann leicht in die Poren oder Hohlräume in der Vorformling-Struk­ tur 5 während des Gießverfahrens der Vorformling-Struktur 5 infiltriert werden. Deshalb kann die Vorformling-Struktur 5 vor einem Brechen während des Gießverfahrens bewahrt werden.The obtained preform structure 5 has pores or voids where the burnable powders were previously present, and therefore the volume ratio of the reinforcing materials based on the total volume of the preform structure 5 is decreased by the volume of the burnable powders . As a result, by varying the amount of the burnable powder, the volume ratio of the reinforcing materials can be controlled and reduced. Furthermore, due to the fact that the TiO ₂ particles are not only connected to one another, but also by the homogeneously dispersed aluminum borate whiskers, the binding of the TiO ₂ particles is therefore more reinforced than with the reinforcing material, which is only TiO ₂ - Contains particles, the strength of the preform structure 5 can be maintained even when the volume ratio becomes small. As a result, the volume ratio of the reinforcing materials can be lowered without lowering the strength of the preform structure 5 , and the molten metal can be easily infiltrated into the pores or voids in the preform structure 5 during the molding process of the preform structure 5 . Therefore, the preform structure 5 can be prevented from being broken during the molding process.

Ferner werden die TiO₂-Teilchen durch zusätzliches Zugeben oder Vermischen der anorganischen Binder mit den Aluminiumborat-Whiskern durch die anorgani­ schen Binder gesintert. Deshalb werden die Bindungen der TiO₂-Teilchen unter­ einander und die Bindungen der TiO₂-Teilchen und der Aluminiumborat-Whisker in hohem Maße weiter verstärkt. Im Ergebnis kann die Festigkeit der Vorformling-Struktur 5 selbst dann beibehalten werden, wenn die Sintertempera­ tur relativ niedrig ist, und die Festigkeit der Vorformling-Struktur 5 kann weiter erhöht werden, wenn die Sintertemperatur die selbe ist, wie in dem Fall, in dem keine anorganischen Binder zugegeben werden.Furthermore, the TiO ₂ particles are sintered by the inorganic binder by additional addition or mixing of the inorganic binder with the aluminum borate whiskers. Therefore, the bonds of the TiO ₂ particles with each other and the bonds between the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers are further strengthened. As a result, the strength of the preform structure 5 can be maintained even when the sintering temperature is relatively low, and the strength of the preform structure 5 can be further increased when the sintering temperature is the same as in the case where no inorganic binders are added.

Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Kolbenkomponente A durch Verwendung der vorgenannten Vorformling-Struktur 5 beschrieben.Next, a method for manufacturing the piston component A by using the aforementioned preform structure 5 will be described.

Wie in Fig. 6 gezeigt, wird eine Aluminium-Gießmaschine 24 bereitgestellt, welche eine Metall-Gießform oder -Preßform 26 an ihrem Boden, eine Metall- Gießform oder -Preßform 27 an ihren Seiten und eine Heizeinrichtung 28 an ihrem Umfang, einschließt. Die Vorformling-Struktur 5 wird in die Aluminium-Gieß­ maschine 24 eingesetzt und die Metall-Gießformen 26, 27 und die Vorform­ ling-Struktur 5 werden auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten. Dann wird ein geschmolzenes Aluminium oder eine Alumi­ niumlegierung (oder ein geschmolzenes Metall) 25 in das Innere der durch die Metall-Gießformen 26, 27 umgebenen Gießmaschine 24 gegossen, und das geschmolzene Metall 25 wird von oben durch einen Stempel 29 zusammen­ gepreßt. Der Gießdruck wird so eingestellt, daß er etwa 100 MPa beträgt. Zu diesem Zeitpunkt könnte angenommen werden, daß die Vorformling-Struktur 5 durch den Kompressionsdruck gebrochen oder deformiert würde, da das Volu­ menverhältnis des Verstärkungsmaterials, bezogen auf das Gesamtvolumen der Vorformling-Struktur, 30% oder weniger beträgt. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Vorformling-Struktur 5 jedoch eine ausreichende Festigkeit auf, um dem Druck von etwa 100 MPa zu widerstehen, und deshalb kann das Gießen durchgeführt werden, ohne daß die Vorformling-Struktur 5 gebrochen oder deformiert wird. Der Erhalt der gewünschten Festigkeit der Vorformling-Struk­ tur 5 wird durch die Aluminiumborat-Whisker, die homogen zwischen den TiO₂-Teilchen dispergiert sind, sichergestellt.As shown in FIG. 6, an aluminum casting machine 24 is provided which includes a metal casting mold or die 26 on its bottom, a metal casting mold or die 27 on its sides and a heater 28 on its periphery. The preform structure 5 is inserted into the aluminum casting machine 24 and the metal molds 26 , 27 and the preform structure 5 are heated to a predetermined temperature and held at this temperature. Then, a molten aluminum or aluminum alloy (or a molten metal) 25 is poured into the inside of the molding machine 24 surrounded by the metal molds 26 , 27 , and the molten metal 25 is pressed together from above by a punch 29 . The casting pressure is set so that it is about 100 MPa. At this time, it could be assumed that the preform structure 5 would be broken or deformed by the compression pressure since the volume ratio of the reinforcing material based on the total volume of the preform structure is 30% or less. According to the present invention, however, the preform structure 5 has sufficient strength to withstand the pressure of about 100 MPa, and therefore the casting can be carried out without breaking or deforming the preform structure 5 . The desired strength of the preform structure 5 is ensured by the aluminum borate whiskers, which are homogeneously dispersed between the TiO ₂ particles.

Durch Zusammenpressen des geschmolzenen Metalls 25, wird das geschmolze­ ne Metall 25 in die Poren oder Hohlräume in der Vorformling-Struktur infiltriert, und dadurch wird ein Verbund zwischen der Vorformling-Struktur 5 und dem geschmolzenen Metall 25 hergestellt. Danach verfestigt sich das geschmolzene Metall 25 und die Kolbenkomponente A, welche teilweise mit den TiO₂-Teilchen verstärkt ist, wird letztendlich erhalten.By compression of the molten metal 25, the geschmolze ne metal is infiltrated into the pores or voids in the preform structure 25, and thereby a composite is produced between the preform structure 5 and the molten metal 25th After that, the molten metal 25 solidifies and the piston component A, which is partially reinforced with the TiO ₂ particles, is ultimately obtained.

Selbst wenn der Gießdruck gleich 100 MPa oder weniger beträgt, kann ein Verbund zwischen der Vorformling-Struktur 5 und dem geschmolzenen Metall 25 bei einem Druck von etwa 1 MPa erhalten werden.Even if the casting pressure is 100 MPa or less, a bond between the preform structure 5 and the molten metal 25 can be obtained at a pressure of about 1 MPa.

Gemäß dem vorgenannten Verfahren kann aufgrund der Tatsache, daß die Vorformling-Struktur 5 Poren oder Hohlräume aufweist, in welche das geschmol­ zene Aluminium oder die Aluminiumlegierung 25 leicht infiltriert werden kann und die Festigkeit der Vorformling-Struktur 5 durch die Aluminiumborat-Whisker beibehalten wird, die Kolbenkomponente A, welche teilweise durch das Ver­ stärkungsmaterial oder die TiO₂-Teilchen verstärkt ist, durch das Gießverfahren erhalten werden, während es sichergestellt ist, daß das Brechen und die Defor­ mation der Vorformling-Struktur 5 verhindert werden.According to the above method, due to the fact that the preform structure 5 has pores or voids into which the molten aluminum or aluminum alloy 25 can be easily infiltrated and the strength of the preform structure 5 is maintained by the aluminum borate whiskers, the piston component A, which is partially reinforced by the reinforcing material or the TiO ₂ particles, can be obtained by the casting process while ensuring that the breaking and the deformation of the preform structure 5 are prevented.

In der vorgenannten Ausführungsform sind die Kolbenringnuten 1 jeweils durch die Vorformling-Strukturen 5, einschließlich der TiO₂-Teilchen und der Alumini­ umborat-Whisker, gebildet. Deshalb können aufgrund der Tatsache, daß die TiO₂-Teilchen eine gute Verschleiß- und Abriebfestigkeit aufweisen und billig sind und die Aluminiumborat-Whisker eine hohe Festigkeit besitzen, welche die Festigkeit der Verbindungen bzw. Kombinationen von TiO₂-Teilchen erhöht, die Verschleiß- und Abriebfestigkeit und die Festigkeit der Kolbenkomponente A ohne Anstieg der Kosten derselben erhöht werden. Kolbenringe mit C-förmigem Querschnitt werden in die jeweiligen Kolbenringnuten 1 eingepaßt, und die Kolbenringe und die oberen und unteren Oberflächen der Nuten 1 erzeugen große Reibung, wenn sich die Kolbenkomponenten A in Zylindern auf- und abbewegen. Da jedoch die Kolbenkomponente A eine verbesserte Verschleiß- und Abriebfestigkeit aufweist, besitzt die Kolbenkomponente A eine verbesserte Haltbarkeit.In the aforementioned embodiment, the piston ring grooves 1 are each formed by the preform structures 5 , including the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers. Therefore, due to the fact that the TiO ₂ particles have good wear and abrasion resistance and are cheap and the aluminum borate whiskers have a high strength which increases the strength of the connections or combinations of TiO ₂ particles, the wear and tear and abrasion resistance and the strength of the piston component A without increasing the cost thereof. Piston rings with a C-shaped cross section are fitted in the respective piston ring grooves 1 , and the piston rings and the upper and lower surfaces of the grooves 1 generate great friction when the piston components A move up and down in cylinders. However, since piston component A has improved wear and abrasion resistance, piston component A has improved durability.

Ferner wird an der Verbundwerkstoff-Kolbenkomponente A vorzugsweise eine Wärmebehandlung, wie eine T6-Wärmebehandlung durchgeführt. Wenn eine solche Wärmebehandlung nicht durchgeführt wird, wird eine Al-Ti-Si-Verbindung erzeugt, welche eine spröde intermetallische Verbindung ist und durch eine Kombination bzw. Verbindung von Titan mit in dem Aluminium und der Alumini­ umlegierung enthaltenem Silicium und Aluminium gebildet wird. Andererseits wird auch bei Durchführung einer solchen Wärmebehandlung die Al-Ti-Si-Verbin­ dung durch Titan erzeugt, welches leicht mit in dem Aluminium und der Alumini­ umlegierung enthaltenem Silicium und Aluminium kombiniert wird. Da jedoch die Aluminiumborat-Whisker homogen in dem Verstärkungsmaterial dispergiert sind, kompensieren die Whisker die Sprödigkeit der Al-Ti-Si-Verbindung und dadurch kann die Herabsetzung der Festigkeit der Kolbenkomponente A verhindert werden. Ferner kann die Verschleiß- und Abriebfestigkeit der Kolbenkomponente A weiter verbessert werden, weil die Al-Ti-Si-Verbindung die Härte der Kolben­ komponente A erhöht.Furthermore, one is preferably used on the composite piston component A. Heat treatment, such as a T6 heat treatment. When a such heat treatment is not carried out, an Al-Ti-Si compound generated which is a brittle intermetallic compound and by a Combination or connection of titanium with in the aluminum and the alumini alloy containing silicon and aluminum is formed. On the other hand the Al-Ti-Si compound is also carried out when such a heat treatment is carried out tion produced by titanium, which is easily included in the aluminum and aluminum alloy containing silicon and aluminum is combined. However, since the  Aluminum borate whiskers are homogeneously dispersed in the reinforcing material, the whiskers compensate for the brittleness of the Al-Ti-Si compound and thereby can prevent the strength of the piston component A from being lowered will. Furthermore, the wear and abrasion resistance of the piston component A can be further improved because the Al-Ti-Si compound increases the hardness of the piston component A increased.

In den vorgenannten Ausführungsformen schließt das Verstärkungsmaterial nur die TiO₂-Teilchen und die Aluminiumborat-Whisker ein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Alumina- oder Aluminium­ oxid-Kurzfasern, welche größere Durchmesser und größere Längen aufweisen, als jene der Aluminiumborat-Whisker, und Kaliumtitanat-Whisker, welche eine bessere bzw. höhere Sintereigenschaft aufweisen, als die Aluminiumborat- Whisker und kleinere Durchmesser und kürzere Längen besitzen, als jene der Aluminiumborat-Whisker, den Verstärkungsmaterialien zusätzlich zu den TiO₂- Teilchen und den Aluminiumborat-Whiskern als zweite Whisker zugegeben oder damit vermischt werden. In dieser Ausführungsform sind die Volumenverhält­ nisse der Aluminiumoxid-Kurzfasern und der Kaliumtitanat-Whisker jeweils gleich oder geringer als 5%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Vorformling-Struktur, und das Volumenverhältnis der Aluminiumborat-Whisker, bezogen auf das Volumen der TiO₂-Teilchen, beträgt 10 bis 30%.In the aforementioned embodiments, the reinforcing material includes only the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers. According to another embodiment of the present invention, alumina or aluminum oxide short fibers, which have larger diameters and longer lengths than those of the aluminum borate whiskers, and potassium titanate whiskers, which have a better or higher sintering property than the aluminum borate whiskers and have smaller diameters and shorter lengths than that of the aluminum borate whiskers, the reinforcing materials in addition to the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers are added as second whiskers or mixed therewith. In this embodiment, the volume ratios of the alumina short fibers and the potassium titanate whiskers are each equal to or less than 5% based on the total volume of the preform structure, and the volume ratio of the aluminum borate whiskers based on the volume of the TiO ₂ particles , is 10 to 30%.

Gemäß dieser Ausführungsform sind aufgrund der Tatsache, daß die TiO₂-Teil­ chen mit den Aluminiumborat-Whiskern durch die anorganischen Binder, welche mit den Aluminiumoxid-Kurzfasern verbunden sind, gesintert werden, die Ver­ schleiß- und Abriebfestigkeit der Kolbenkomponente A durch das zusätzliche Vermischen einer kleinen Menge der Aluminiumoxid-Kurzfasern in einem hohen Maß verbessert. Die Luftdurchlässigkeit zwischen den Aluminiumoxid-Kurzfasern wird ferner durch zusätzliches Vermischen von Kaliumtitanat-Whiskern ver­ bessert, da die Kaliumtitanat-Whisker etwa die selbe Größe aufweisen, wie die TiO₂-Teilchen und eine gute bzw. hohe Sintereigenschaft besitzen, und deshalb die Kaliumtitanat-Whisker nicht nur leicht an den Aluminiumborat-Whiskern, den TiO₂-Teilchen und den Aluminiumoxid-Kurzfasern anhaften, sondern auch größtenteils nahe der Aluminiumborat-Whisker, der TiO₂-Teilchen und der Alumi­ niumoxid-Kurzfasern gesintert sind. Das bedeutet, daß die TiO₂-Teilchen sowohl mit den Aluminiumborat-Whiskern, als auch den Kaliumtitanat-Whiskern durch die anorganischen Binder verbunden sind, welche mit den Aluminiumoxid-Kurzfa­ sern verbunden sind, und die TiO₂-Teilchen sind direkt mit den Kaliumtitanat- Whiskern verbunden. In dieser Ausführungsform ist das Volumenverhältnis der Aluminiumoxid-Kurzfasern gleich oder weniger als 5%, bezogen auf das Gesamt­ volumen der Vorformling-Struktur, da die Festigkeit und die Luftdurchlässigkeit der Vorformling-Struktur 5 jeweils herabgesetzt sind und die Homogenität der TiO₂-Teilchen erniedrigt wird, wenn das Volumenverhältnis der Aluminiumoxid-Kurz­ fasern größer ist, als 5%. Das Volumenverhältnis der Kaliumtitanat-Whisker ist gleich oder geringer als 5%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Vorformling-Struktur, da die Vorformling-Struktur während des Verbundverfah­ rens erweicht wird und deshalb leicht zusammengepreßt und gebrochen wird, wenn das Volumenverhältnis der Kaliumtitanat-Whisker größer ist, als 5%. Wenn das Volumenverhältnis der Aluminiumborat-Whisker kleiner ist, als 10%, bezo­ gen auf das Volumen der TiO₂-Teilchen, können die Festigkeit und die Luftdurch­ lässigkeit der Vorformling-Struktur 5 nicht verbessert werden, was auch der Fall ist, wenn das Verstärkungsmaterial nur die TiO₂-Teilchen und Aluminiumborat- Whisker einschließt. Wenn andererseits dieses Volumenverhältnis größer ist, als 30%, ist die Steifigkeit der Vorformling-Struktur 5 weiter erniedrigt und die Vorformling-Struktur bricht deshalb leicht während des Verbundverfahrens, da die Aluminiumoxid-Kurzfasern und die Kaliumtitanat-Whisker weiter gemischt werden. Im Ergebnis wird das Volumenverhältnis der Aluminiumborat-Whisker vorzugsweise zu 10-30%, bezogen auf das Volumen der TiO₂-Teilchen, be­ stimmt, so daß die Festigkeit der Vorformling-Struktur 5 beibehalten und die Luftdurchlässigkeit derselben weiter verbessert werden kann.According to this embodiment, due to the fact that the TiO ₂ particles are sintered with the aluminum borate whiskers by the inorganic binders which are connected to the alumina short fibers, the wear and abrasion resistance of the piston component A are achieved by the additional mixing a small amount of the alumina short fibers improved to a high degree. The air permeability between the short alumina fibers is further improved by additional mixing of potassium titanate whiskers, since the potassium titanate whiskers are approximately the same size as the TiO ₂ particles and have a good or high sintering property, and therefore the potassium titanate properties. Whiskers not only easily adhere to the aluminum borate whiskers, the TiO ₂ particles and the aluminum oxide short fibers, but are also largely sintered near the aluminum borate whiskers, the TiO ₂ particles and the aluminum oxide short fibers. This means that the TiO ₂ particles are connected to both the aluminum borate whiskers and the potassium titanate whiskers through the inorganic binders which are connected to the alumina short fibers, and the TiO ₂ particles are directly connected to the potassium titanate - Whiskers connected. In this embodiment, the volume ratio of the alumina short fibers is equal to or less than 5%, based on the total volume of the preform structure, since the strength and the air permeability of the preform structure 5 are each reduced and the homogeneity of the TiO ₂ particles is reduced if the volume ratio of the alumina short fibers is greater than 5%. The volume ratio of the potassium titanate whiskers is equal to or less than 5%, based on the total volume of the preform structure, since the preform structure is softened during the composite process and is therefore easily compressed and broken when the volume ratio of the potassium titanate whiskers is larger is than 5%. If the volume ratio of the aluminum borate whiskers is less than 10%, based on the volume of the TiO ₂ particles, the strength and the air permeability of the preform structure 5 cannot be improved, which is also the case if the reinforcing material includes only the TiO ₂ particles and aluminum borate whiskers. On the other hand, if this volume ratio is larger than 30%, the rigidity of the preform structure 5 is further lowered, and the preform structure breaks easily during the bonding process because the alumina short fibers and the potassium titanate whiskers are further mixed. As a result, the volume ratio of the aluminum borate whiskers is preferably 10-30% based on the volume of the TiO ₂ particles, so that the strength of the preform structure 5 can be maintained and the air permeability thereof can be further improved.

In den vorgenannten Ausführungsformen werden die Vorformling-Strukturen 5 in den Kolbenringnuten 1 der Kolbenkomponente A bereitgestellt, und das Grundmetall wird durch die verstärkenden Vorformling-Strukturen verstärkt. Die vorliegende Erfindung kann auf andere Komponenten, welche eine gute Ver­ schleiß- und Abriebfestigkeit benötigen, wie Bremsscheibenrotoren in einem Bremssystem eine Automobils und Ventilstößeln eines Motors, angewendet werden.In the aforementioned embodiments, the preform structures 5 are provided in the piston ring grooves 1 of the piston component A, and the base metal is reinforced by the reinforcing preform structures. The present invention can be applied to other components which need good wear and abrasion resistance, such as brake disc rotors in a brake system of an automobile and valve lifters of an engine.

In den vorgenannten Ausführungsformen werden nur Teile der Komponenten, wie die Kolbenringnuten 1, durch das Verstärkungsmaterial verstärkt bzw. ein Verbund mit dem Verstärkungsmaterial hergestellt. Die vorliegende Erfindung kann auch auf Komponenten angewendet werden, die vollständig verstärkt werden.In the aforementioned embodiments, only parts of the components, such as the piston ring grooves 1 , are reinforced by the reinforcing material or a composite is produced with the reinforcing material. The present invention can also be applied to components that are fully reinforced.

BEISPIELEEXAMPLES

Zuerst wurde eine Vorformling-Struktur durch das vorgenannte Verfahren her­ gestellt. Die keramischen Teilchen, welche verwendet wurden, waren TiO₂- Teilchen, die von Wako Junyaku Kogyo Kabushiki Kaisha erhältlich sind und einen mittleren Durchmesser von 0,3 µm aufweisen, die Whisker waren Alumini­ umborat-Whisker (Handelsname "ALBOREX-M 12"), welche von Shikoku Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha erhältlich sind, und Fasern mit einem Durchmesser von 0,5-1,0 µm und einer Länge von 10-30 µm aufweisen, und die Pulver, welche die Eigenschaft aufweisen, durch Verbrennen entfernbar zu sein, waren Graphit­ pulver, die von Nishimura Kokuen Kabushiki Kaisha erhältlich sind, und einen mittleren Durchmesser von 45 µm aufweisen. Diese TiO₂-Teilchen, Aluminiumbo­ rat-Whisker und Graphitpulver wurden mit 500 cm³ Wasser gemischt. Das Volumenverhältnis der Aluminiumborat-Whisker war 25%, bezogen auf das Volumen der TiO₂-Teilchen. Siliciumdioxidsole wurden als anorganische Binder zugegeben, so daß sie ein Volumenverhältnis von 3%, bezogen auf das Gesamt­ volumen der TiO₂-Teilchen und der Aluminiumborat-Whisker aufwiesen. Die Sintertemperatur wurde im Bereich von 800°C-1200°C variiert, und die Sinter­ dauer betrug 2 Stunden. Die erhaltenen Vorformling-Strukturen hatten jeweils Ausmessungen von 62.36.15 mm, und es wurden drei Arten von Vorformling-Struk­ turen hergestellt, deren jeweilige Verstärkungsmaterialien Volumenverhält­ nisse (Vf) von 8%, 13% und 24%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Vor­ formling-Strukturen, aufwiesen.First, a preform structure was made by the above method. The ceramic particles used were TiO ₂ particles available from Wako Junyaku Kogyo Kabushiki Kaisha and having an average diameter of 0.3 µm, the whiskers were aluminum borate whiskers (trade name "ALBOREX-M 12") which are available from Shikoku Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha and have fibers with a diameter of 0.5-1.0 µm and a length of 10-30 µm, and the powders which have the property of being removable by burning, were graphite powder available from Nishimura Kokuen Kabushiki Kaisha and having an average diameter of 45 µm. These TiO ₂ particles, aluminum borate whiskers and graphite powder were mixed with 500 cm ^{3 of} water. The volume ratio of the aluminum borate whiskers was 25% based on the volume of the TiO ₂ particles. Silicon dioxide sols were added as inorganic binders so that they had a volume ratio of 3%, based on the total volume of the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers. The sintering temperature was varied in the range of 800 ° C-1200 ° C, and the sintering time was 2 hours. The preform structures obtained each had dimensions of 62.36.15 mm, and three types of preform structures were produced, the respective reinforcing materials volume ratios (Vf) of 8%, 13% and 24%, based on the total volume of the pre molded structures.

Um vorbestimmte Volumenverhältnisse (Vf) der Verstärkungsmaterialien in Bezug auf das Gesamtvolumen der Vorformling-Strukturen zu erhalten, wurden die jeweiligen Mischungsverhältnisse der TiO₂-Teilchen, der Aluminiumborat-Whisker und der Graphitpulver unter Berücksichtigung der Tatsache bestimmt, daß das Verhältnis der Poren oder Hohlräume vor dem Wegbrennen der Graphitpulver etwa 65% beträgt, d. h. das Gesamtvolumenverhältnis der Verstärkungsmateria­ lien und Graphitpulver ist etwa 35%. Wenn nämlich das Volumenverhältnis der Verstärkungsmaterialien (TiO₂-Teilchen + Aluminiumborat-Whisker) auf 1 : 2, bezogen auf das Volumen der Graphitpulver, festgelegt wird, um z. B. eine Vf von 13% zu erhalten, und dann die Verstärkungsmaterialien und die Graphitpul­ ver dem Wasser zugegeben werden, wird das Gesamtvolumenverhältnis der TiO₂-Teilchen und der Aluminiumborat-Whisker etwa 13%, was etwa 1/3 von 35% ist. Somit wurden die Mengen des Graphits auf Basis der gewünschten Volumenverhältnisse der Verstärkungsmaterialien variiert.In order to obtain predetermined volume ratios (Vf) of the reinforcing materials with respect to the total volume of the preform structures, the respective mixing ratios of the TiO ₂ particles, the aluminum borate whiskers and the graphite powder were determined taking into account the fact that the ratio of the pores or voids before burning the graphite powder is about 65%, ie the total volume ratio of the reinforcing materials and graphite powder is about 35%. Namely, if the volume ratio of the reinforcing materials (TiO ₂ particles + aluminum borate whisker) is set to 1: 2, based on the volume of the graphite powder, in order to e.g. For example, to obtain a Vf of 13%, and then the reinforcing materials and the graphite powder are added to the water, the total volume ratio of the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers becomes about 13%, which is about 1/3 of 35%. Thus, the amounts of graphite were varied based on the desired volume ratios of the reinforcement materials.

Als nächstes wurden die Kompressionsfestigkeiten der jeweiligen Vorformling-Struk­ turen, wie in Fig. 7 gezeigt, gemessen. Zu Vergleichszwecken wird in Fig. 7 auch die Vorformling-Struktur, welche nur TiO₂ ohne Whisker als Verstär­ kungsmaterial einschließt, gezeigt. In Fig. 7 ist die durch die gestrichelte Linie angezeigte Festigkeit die minimale Festigkeit, die zur Durchführung eines Alumi­ nium-Gießens notwendig ist. Es heißt, daß diese Festigkeit abnimmt, wenn das Volumenverhältnis (Vf) kleiner wird, jedoch kann gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung das Aluminium-Gießen bei einer Sintertemperatur von 1200°C selbst dann durchgeführt werden, wenn Vf 8% ist, und die Festigkeit wird durch die Whisker selbst dann beibehalten, wenn die Sintertemperatur relativ niedrig ist, wenn Vf groß ist.Next, the compression strengths of the respective preform structures as shown in Fig. 7 were measured. For comparison purposes, the preform structure, which includes only TiO ₂ without whiskers as reinforcing material, is also shown in FIG. 7. In Fig. 7, the strength indicated by the broken line is the minimum strength necessary to perform aluminum casting. This strength is said to decrease as the volume ratio (Vf) becomes smaller, but according to the examples of the present invention, the aluminum casting can be carried out at a sintering temperature of 1200 ° C even when Vf is 8% and the strength is maintained by the whiskers even when the sintering temperature is relatively low when Vf is large.

Fig. 8 zeigt eine innere Struktur der Vorformling-Struktur mit einem Vf von 13%. Fig. 9 zeigt eine innere Struktur der Vorformling-Struktur eines Vergleichsbei­ spiels mit einem Vf von 13%, welche nur TiO₂-Teilchen ohne Whisker ein­ schließt. Die in Fig. 8 und 9 gezeigten inneren Strukturen sind beide 3000-fach vergrößert. Es ist so zu verstehen, daß die Whisker als Gerüstteile wirken und die TiO₂-Teilchen jeweils miteinander kombiniert bzw. verbunden sind und deshalb die Festigkeit der Vorformling-Struktur erhöht ist. Fig. 8 shows an internal structure of the preform structure with a Vf of 13%. Fig. 9 shows an internal structure of the preform structure of a comparative example with a Vf of 13%, which includes only TiO ₂ particles without whiskers. The inner structures shown in Figs. 8 and 9 are both magnified 3000 times. It is to be understood that the whiskers act as framework parts and the TiO ₂ particles are in each case combined or connected to one another and therefore the strength of the preform structure is increased.

Als nächstes wurde Aluminium-Gießen in der vorbeschriebenen Weise durch­ geführt, um drei Arten von Vorformling-Strukturen herzustellen, und dann wurden drei Arten von Verbundwerkstoff-Materialien, in welchen geschmolzenes Aluminium oder geschmolzene Aluminiumlegierungen in die Vorformling-Struktu­ ren infiltriert wurden und dann ein Verbund zwischen dem Aluminium oder den Aluminiumlegierungen mit den Vorformling-Strukturen hergestellt wurde, erhal­ ten. Das Aluminium-Gießen wurde jeweils bei der Bedingung durchgeführt, daß das Aluminium oder die Aluminiumlegierungen das vorgenannte AC8A waren, die Temperatur des geschmolzenen Metalls 760°C betrug, die Temperaturen der Metall-Gießformen oder -Preßformen 260°C betrugen, die Temperatur der Vorformling-Strukturen 300°C war, und der angewendete Druck 100 MPa betrug. Ferner wurde nach dem Verbundverfahren die T6-Wärmebehandlung durchgeführt. Das heißt, die Verbundwerkstoff-Materialien wurden für etwa 4 Stunden bei etwa 510°C und für etwa 10 Stunden bei etwa 170°C gehalten, und schließlich mittels Luft abgekühlt.Next, aluminum casting was done in the manner described above led to manufacture three types of preform structures, and then have been three types of composite materials in which melted Aluminum or molten aluminum alloys in the preform structure were infiltrated and then a bond between the aluminum or the Aluminum alloys with the preform structures were obtained The aluminum casting was carried out on the condition that the aluminum or aluminum alloys were the aforementioned AC8A, the temperature of the molten metal was 760 ° C, the temperatures of the Metal molds or molds were 260 ° C, the temperature of the Preform structures was 300 ° C, and the pressure applied was 100 MPa scam. The T6 heat treatment was also carried out after the composite process carried out. That is, the composite materials were used for about 4 Kept at about 510 ° C for hours and at about 170 ° C for about 10 hours, and finally cooled with air.

Danach wurden von den drei Arten von Komposit-Materialien bzw. Verbund­ werkstoff-Materialien Rundstab-Teststücke mit 5 mm Durchmessern in parallelen Stücken davon hergestellt. Zugversuche wurden an den Rundstab-Teststücken bei einer Kreuzkopf- bzw. Traversen-Geschwindigkeit von 0,0177 m/s und bei zwei Temperaturen, nämlich Raumtemperatur und einer hohen Temperatur (260°C) durchgeführt. In dem Test bei der hohen Temperatur wurden die Mes­ sungen durchgeführt, nachdem die Teststücke 20 Stunden lang bei 260°C vorgeheizt wurden.After that, the three types of composite materials or composite Material materials Round bar test pieces with 5 mm diameters in parallel Pieces of it made. Tensile tests were carried out on the round bar test pieces at a crosshead or crosshead speed of 0.0177 m / s and at two temperatures, namely room temperature and a high temperature (260 ° C). In the high temperature test, the mes after the test pieces at 260 ° C for 20 hours were preheated.

Ferner wurden Abriebtests durchgeführt. Das bedeutet, daß scheibenförmige Teststücke 40 aus den Verbundwerkstoff-Materialien hergestellt wurden, und, wie in Fig. 12 gezeigt, wurde ein Ring 41, der aus SCr40 (HRc45) gebildet ist, auf jedes der jeweiligen scheibenförmigen Teststücke 40 aufgelegt. Die schei­ benförmigen Teststücke 40 wurden fixiert und die Ringe 41 wurden unter einem Oberflächendruck von 10 MPa, einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 m/s und einer Schmieröltemperatur von 100°C entlang einer Achse rotiert. Wenn die gesamte Umfangsdistanz 5000 m erreicht hatte, wurden die Abriebverluste in den scheibenförmigen Teststücken 40 und den Ringen 41 gemessen.Abrasion tests were also carried out. That is, disk-shaped test pieces 40 were made of the composite materials, and as shown in Fig. 12, a ring 41 made of SCr40 (HRc45) was placed on each of the disk-shaped test pieces 40 , respectively. The disk-shaped test pieces 40 were fixed and the rings 41 were rotated along an axis under a surface pressure of 10 MPa, a peripheral speed of 0.5 m / s and a lubricating oil temperature of 100 ° C. When the entire circumferential distance had reached 5000 m, the wear losses in the disk-shaped test pieces 40 and the rings 41 were measured.

Fig. 10 und 11 zeigen jeweils die Messungen der Zugversuche der Verbundwerk­ stoff-Materialien, die bei Raumtemperatur und der hohen Temperatur ausgeführt wurden. In Fig. 10 sind zu Vergleichszwecken die Zugfestigkeiten von Ver­ gleichsbeispielen bei Raumtemperatur ebenfalls gezeigt. Die Vergleichsbeispiele waren Verbundwerkstoff-Materialien, deren Verstärkungsmaterial nur TiO₂- Teilchen ohne Whisker einschließt. Wie in Fig. 10 gezeigt, waren die Zugfestig­ keiten der Verbundwerkstoff-Materialien der Beispiele in den Zugversuchen bei Raumtemperatur höher, als jene der Vergleichsbeispiele, obwohl die Zugfestig­ keiten der Beispiele ein klein wenig niedriger waren, als jene der Verbundwerk­ stoff-Materialien, deren Grundmetall AC8A war und an welchen die Wärmebe­ handlung T6 durchgeführt worden ist. Wie in Fig. 11 gezeigt, waren die Zug­ festigkeiten der Verbundwerkstoff-Materialien der Beispiele in den Zugversuchen bei der hohen Temperatur höher, als jene der Verbundwerkstoff-Materialien, deren Grundmetall AC8A war und an welchen die Wärmebehandlung T6 durch­ geführt worden ist. Folglich waren die Koagulationen der TiO₂-Teilchen durch die Aluminiumborat-Whisker verbessert und deshalb waren die Zugfestigkeiten besonders bei der hohen Temperatur erhöht. FIGS. 10 and 11 respectively show the measurements of the tensile tests of the composite materials were carried out at room temperature and the high temperature. In Fig. 10, the tensile strengths of comparative examples at room temperature are also shown for comparison purposes. The comparative examples were composite materials, the reinforcing material of which only includes TiO ₂ particles without whiskers. As shown in Fig. 10, the tensile strengths of the composite materials of the examples in the tensile tests at room temperature were higher than that of the comparative examples, although the tensile strengths of the examples were slightly lower than that of the composite materials whose Base metal was AC8A and on which the heat treatment T6 was carried out. As shown in Fig. 11, the tensile strengths of the composite materials of the examples in the high temperature tensile tests were higher than those of the composite materials whose base metal was AC8A and on which the heat treatment T6 was carried out. As a result, the coagulation of the TiO ₂ particles by the aluminum borate whiskers was improved and therefore the tensile strengths were increased especially at the high temperature.

Fig. 13 zeigt die Messungen der Abriebtests. Zu Vergleichszwecken werden in Fig. 13 ebenfalls die Messungen der Abriebtests des Grundmetalls AC8A und eines Ni-Resist Gußeisens, welches gewöhnlich als Kolbenringnuten einer Kol­ benkomponente verwendet wurde, gezeigt. Aus Fig. 13 ist klar ersichtlich, daß die Verschleiß- und Abriebfestigkeiten der Beispiele, welche die TiO₂-Teilchen und die Aluminiumborat-Whisker einschließen, besser waren, als jene des Ni- Resist Gußeisens und diese Festigkeiten der Beispiele waren viel besser innerhalb eines Bereichs von gleich oder größer als 13% Vf. Es ist daher verständlich, daß die Verbundwerkstoff-Materialien der Beispiele für eine Verwendung als Ver­ stärkungsmaterialien der Kolbenringnuten besser geeignet sind, als das her­ kömmliche Ni-Resist Gußeisen. Fig. 13 shows the measurements of the abrasion tests. For comparison purposes, the measurements of the abrasion tests of the base metal AC8A and a Ni-Resist cast iron, which was usually used as piston ring grooves of a piston component, are also shown in FIG. 13. It is clear from Fig. 13 that the wear and abrasion strengths of the examples including the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers were better than those of the Ni-Resist cast iron, and these strengths of the examples were much better within one Range equal to or greater than 13% Vf. It is therefore understandable that the composite materials of the examples are more suitable for use as reinforcing materials of the piston ring grooves than the conventional Ni-resist cast iron.

Die Fig. 14-16 zeigen die Strukturen (400-fache Vergrößerung) der jeweiligen Verbundwerkstoff-Materialien der Beispiele der vorliegenden Erfindung, deren jeweilige Volumenverhältnisse (Vf) 8%, 13% und 24% betragen. Zu Vergleichs­ zwecken zeigt die Fig. 17 die Struktur (100-fache Vergrößerung) eines Ver­ gleichsbeispiels, welches nur TiO₂ ohne Whisker einschließt. In den Fig. 14-17 zeigen die schwarzen Bereiche bzw. Teile Konzentrationen der TiO₂-Teilchen, und weiße Bereiche bzw. Teile zeigen die sich im Verbund befindlichen Alumini­ umborat-Whisker. Aus den Fig. 14-16 ist ersichtlich, daß die TiO₂-Teilchen und die Aluminiumborat-Whisker homogen in den Beispielen dispergiert sind. Das bedeutet, daß die gewünschten Festigkeiten der Verbundwerkstoff-Materialien überall in den jeweiligen Beispielen homogen gehalten werden. Es wurde mittels Röntgenanalyse gefunden, daß die spröde Verbindung Ti-Al-Si in einem Beispiel mit 24% Vf durch die T6-Wärmebehandlung erzeugt wurde. Da die Verbindung Ti-Al-Si allgemein die Härte eines Materials erhöht, kann durch diese Tatsache nachgewiesen werden, daß gute Abriebfestigkeiten der Verbundwerkstoff­ materialien der Beispiele in den Abriebtests erhalten werden können. Anderer­ seits ist es ebenso verständlich, daß die gewünschten Festigkeiten der Verbund­ werkstoff-Materialien durch die homogen dispergierten Aluminiumborat-Whisker beibehalten wurden, obwohl die Festigkeiten allgemein durch die Sprödigkeit herabgesetzt sein könnten. Figs. 14-16 show the structures (400 magnifications) of the respective composite materials of Examples of the present invention, the respective ratios by volume (Vf) 8%, 13% and 24%, respectively. For comparison purposes, FIG. 17 shows the structure (100 × magnification) of a comparative example which only includes TiO ₂ without whiskers. In FIGS. 14-17, the black areas or parts of concentrations of the TiO ₂ particles show, and white areas or parts show the Alumini umborat whiskers themselves in the composite. From FIGS. 14-16 is seen that the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers homogeneously dispersed in the examples. This means that the desired strengths of the composite materials are kept homogeneous throughout the respective examples. It was found by X-ray analysis that the brittle compound Ti-Al-Si was produced in an example with 24% Vf by the T6 heat treatment. Since the compound Ti-Al-Si generally increases the hardness of a material, it can be demonstrated by this fact that good abrasion resistance of the composite materials of the examples can be obtained in the abrasion tests. On the other hand, it is also understandable that the desired strengths of the composite materials were maintained by the homogeneously dispersed aluminum borate whiskers, although the strengths could generally be reduced by the brittleness.

Weiterhin wurden Verbundwerkstoff-Materialien gemäß dem vorgenannten Verfahren durch Mischen von Aluminiumoxid-Kurzfasern mit Durchmessern von 5-10 µm und Längen von 200-500 µm zusätzlich zu den TiO₂-Teilchen und den Aluminiumborat-Whiskern, hergestellt. Die jeweiligen Volumenverhältnisse der TiO₂-Teilchen, der Aluminiumborat-Whisker und der Aluminiumoxid-Kurzfasern, bezogen auf die Volumen der Vorformling-Strukturen, betrugen 6%, 4% und 1%. Abriebtests wurden in der selben, wie vorstehend erklärten Weise mit den Verbundwerkstoff-Materialien der Beispiele durchgeführt und die Abriebverluste wurden gemessen. Fig. 18 zeigt diese Messungen der Beispiele. Wie aus Fig. 1 8 ersichtlich ist, sind die Verschleiß- und Abriebfestigkeiten der Verbundwerkstoff- Materialien der Beispiele, welche zusätzlich zu den TiO₂-Teilchen und den Alumi­ niumborat-Whiskern die Aluminiumoxid-Kurzfasern in einer Menge von etwa 1% einschließen, sehr viel besser, als jene der Beispiele, die nur TiO₂-Teilchen und die Aluminiumborat-Whisker einschließen.Furthermore, composite materials were produced in accordance with the aforementioned method by mixing short alumina fibers with diameters of 5-10 μm and lengths of 200-500 μm in addition to the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers. The respective volume ratios of the TiO ₂ particles, the aluminum borate whiskers and the aluminum oxide short fibers, based on the volume of the preform structures, were 6%, 4% and 1%. Abrasion tests were carried out in the same manner as explained above on the composite materials of the examples and the abrasion losses were measured. Fig. 18 shows the measurements of the examples. As can be seen from Fig. 1 8, the wear and abrasion resistance of the composite materials of the examples, which include the alumina short fibers in an amount of about 1% in addition to the TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers, are very high much better than those of the examples that only include TiO ₂ particles and the aluminum borate whiskers.

Als nächstes wurden eine erste Vorformling-Struktur und eine zweite Vorform­ ling-Struktur hergestellt. Die erste Vorformling-Struktur schließt als Verstär­ kungsmaterialien TiO₂-Teilchen, Aluminiumborat-Whisker und Aluminiumoxid-Kurz­ fasern ein, und die zweite Vorformling-Struktur schließt als Verstärkungs­ materialien Kaliumtitanat-Whisker mit Durchmessern von etwa 0,3 µm und Längen von etwa 10 µm zusätzlich zu den Verstärkungsmaterialien in der ersten Vorformling-Struktur ein. Sowohl die erste, als auch die zweite Vorformling-Struk­ tur wurden jeweils bei einer Sintertemperatur von 1100°C während zwei Stunden gesintert. Die jeweiligen Volumenverhältnisse der TiO₂-Teilchen, der Aluminiumborat-Whisker und der Aluminiumoxid-Kurzfasern, bezogen auf die Volumen der jeweiligen ersten und zweiten Vorformling-Struktur, betrugen 7%, 2% und 1,5%, und das Volumenverhältnis der Kaliumtitanat-Whisker, bezogen auf das Volumen der zweiten Vorformling-Struktur, war 1%. Somit betrug das Volumenverhältnis (Vf) der Verstärkungsmaterialien in der ersten Vorformling-Struk­ tur, bezogen auf das Gesamtvolumen der ersten Vorformling-Struktur, 10,5% und das Volumenverhältnis (Vf) der Verstärkungsmaterialien in der zweiten Vorformling-Struktur, bezogen auf das Gesamtvolumen der zweiten Vorformling-Struktur, war 11,5%. Die Ausmaße der ersten und der zweiten Vorformling-Strukturen waren jeweils 58.36.15 mm.Next, a first preform structure and a second preform structure were made. The first preform structure includes TiO ₂ particles, aluminum borate whiskers and alumina short fibers as reinforcing materials, and the second preform structure includes potassium titanate whiskers with diameters of approximately 0.3 μm and lengths of approximately 10 as reinforcing materials µm in addition to the reinforcement materials in the first preform structure. Both the first and the second preform structure were sintered at a sintering temperature of 1100 ° C for two hours. The respective volume ratios of the TiO ₂ particles, the aluminum borate whiskers and the aluminum oxide short fibers, based on the volumes of the respective first and second preform structures, were 7%, 2% and 1.5%, and the volume ratio of the potassium titanate Whisker, based on the volume of the second preform structure, was 1%. Thus, the volume ratio (Vf) of the reinforcing materials in the first preform structure based on the total volume of the first preform structure was 10.5% and the volume ratio (Vf) of the reinforcing materials in the second preform structure based on the total volume the second preform structure was 11.5%. The dimensions of the first and second preform structures were 58.36.15 mm each.

Danach wurden die Kompressionsfestigkeiten der ersten und der zweiten Vor­ formling-Struktur gemessen und diese sind in Fig. 19 dargestellt. Die Festigkeit der Vorformling-Struktur konnte selbst dann beibehalten werden, wenn die Aluminiumoxid-Kurzfasern zugegeben wurden, um die Verschleiß- und Abrieb­ festigkeit zu erhöhen, und die Festigkeit der zweiten Vorformling-Struktur, in welcher die Kaliumtitanat-Whisker zusätzlich zugegeben worden sind, war viel mehr verbessert, als jene der ersten Vorformling-Struktur.The compression strengths of the first and second preform structures were then measured and these are shown in FIG. 19. The strength of the preform structure could be maintained even when the short alumina fibers were added to increase wear and abrasion resistance, and the strength of the second preform structure in which the potassium titanate whiskers were additionally added, was much more improved than that of the first preform structure.

Fig. 20 und 21 zeigen jeweils die Strukturen (3000-fache Vergrößerung) der ersten und der zweiten Vorformling-Struktur. In Fig. 20 sind dicke und lange Bereiche bzw. Teile Aluminiumoxid-Kurzfasern, dünne und kurze Bereiche bzw. Teile Alumihiumborat-Whisker und weiße Bereiche bzw. Teile TiO₂-Teilchen. Wie aus diesen Fign. ersichtlich ist, haften viel mehr TiO₂-Teilchen als auch Kaliumti­ tanat-Whisker in der zweiten Vorformling-Struktur an den Aluminiumborat- Whiskern und den Aluminiumoxid-Kurzfasern, als in dem Fall der ersten Vorform­ ling-Struktur, und deshalb ist die Luftdurchlässigkeit der zweiten Vorformling-Struk­ tur besser, als jene der ersten Vorformling-Struktur. Fig. 20 and 21 respectively show structures (3000 magnifications) of the first and second preform structure. In Fig. 20, thick and long areas or parts of alumina short fibers, thin and short regions or parts Alumihiumborat whiskers and white areas or parts of TiO ₂ particles. As shown in these figures It can be seen that much more TiO ₂ particles than potassium tanate whiskers in the second preform structure adhere to the aluminum borate whiskers and the alumina short fibers than in the case of the first preform structure, and therefore the air permeability is second preform structure better than that of the first preform structure.

Weiterhin wurde ein Aluminium-Gießen jeweils mit der ersten und der zweiten Vorformling-Struktur durchgeführt, und erste und zweite Verbundwerkstoff-Materialien wurden durch die Infiltration des Aluminiums oder der Alumini­ umlegierung in die erste und zweite Vorformling-Struktur erhalten. Das jeweilige Aluminium-Gießen wurde bei der Bedingung durchgeführt, daß das Aluminium oder die Aluminiumlegierung AC8A war, die Temperatur des geschmolzenen Metalls 760°C betrug, die Temperatur der Metall-Gießform oder -Preßform 260°C war, und der angewendete Druck 150 MPa betrug.Furthermore, an aluminum casting was done with the first and the second Preform structure performed, and first and second composite materials were by the infiltration of aluminum or alumini received alloy in the first and second preform structure. The respective Aluminum casting was carried out on the condition that the aluminum or the aluminum alloy was AC8A, the temperature of the melted Metal was 760 ° C, the temperature of the metal mold or mold Was 260 ° C and the pressure applied was 150 MPa.

Die Härte und Zugfestigkeit des ersten und zweiten Verbundwerkstoff-Materials wurden jeweils gemessen, und die des AC8A selbst wurden zu Vergleichs­ zwecken ebenfalls gemessen. Die gemessene Härte und Zugfestigkeit des ersten Verbundwerkstoff-Materials waren Hv 110-115 bzw. 220-230 MPa und die gemessene Härte und Zugfestigkeit des zweiten Verbundwerkstoff-Materials waren Hv 115-120 bzw. 220-240 MPa. Die gemessene Härte und Zugfestigkeit des AC8A waren andererseits Hv 80 bzw. 170 MPa. Im Ergebnis ist es so zu verstehen, daß die Härte und Zugfestigkeit des ersten Verbundwerkstoff-Materi­ als nahezu gleich waren mit denjenigen des zweiten Verbundwerkstoff-Materials, und jene des ersten und zweiten Verbundwerkstoff-Materials waren sehr viel besser, als jene des AC8A oder Grundmaterials.The hardness and tensile strength of the first and second composite material were measured in each case, and those of the AC8A itself were compared also measured for purposes. The measured hardness and tensile strength of the first Composite materials were Hv 110-115 and 220-230 MPa and the measured hardness and tensile strength of the second composite material were Hv 115-120 and 220-240 MPa. The measured hardness and tensile strength  on the other hand, the AC8A was Hv 80 and 170 MPa, respectively. As a result, it is too understand that the hardness and tensile strength of the first composite material were almost the same as those of the second composite material, and those of the first and second composite materials were very much better than that of the AC8A or base material.

Als nächstes wurde eine dritte Vorformling-Struktur hergestellt, welche die gleiche war, wie die vorgenannte zweite Vorformling-Struktur mit dem Unter­ schied, daß sie eine andere Form aufwies. Die dritte Vorformling-Struktur wurde mit AC8A durch Verwendung des Gasdruck-Gießverfahrens in Verbund ge­ bracht, wodurch ein drittes Verbundwerkstoff-Material erhalten wurde. Das bedeutet, daß eine dritte Vorformling-Struktur 50, welche eine Scheibe mit einem Durchmesser von 95 mm und einer Dicke von 15 mm war, wie in Fig. 22 gezeigt, auf eine Bodenoberfläche einer Metall-Form bzw. Metall-Gießform 51 eingesetzt wurde, welche aus einer oberen Form 51a und einer unteren Form 51b zusammengesetzt war. Ein geschmolzenes AC8A oder ein geschmolzenes Metall 52 wurde auf die dritte Vorformling-Struktur 50 gegossen, und das geschmolzene Metall 52 wurde durch Einführen eines Gases, wie Luft oder Stickstoffgas, unter einen Druck von 0,5 MPa gesetzt. Dadurch wurde ein Verbund hergestellt zwischen der dritten Vorformling-Struktur 50 und dem AC8A bzw. dem geschmolzenen Metall und schließlich wurde ein drittes Verbundwerk­ stoff-Material erhalten. Die Temperaturen des AC8A bzw. des geschmolzenen Metalls 52 und der Metall-Form 51 und die Vorheizungstemperatur der dritten Vorformling-Struktur betrugen 770°C bzw. 110°C bzw. 70°C.Next, a third preform structure was made, which was the same as the aforementioned second preform structure with the difference that it had a different shape. The third preform structure was bonded to AC8A using the gas pressure casting process, thereby obtaining a third composite material. That is, a third preform structure 50 , which was a disk 95 mm in diameter and 15 mm in thickness as shown in Fig. 22, was put on a bottom surface of a metal mold 51 , which was composed of an upper mold 51 a and a lower mold 51 b. A molten AC8A or a molten metal 52 was poured onto the third preform structure 50 , and the molten metal 52 was pressurized to 0.5 MPa by introducing a gas such as air or nitrogen gas. As a result, a composite was produced between the third preform structure 50 and the AC8A or the molten metal, and finally a third composite material was obtained. The temperatures of the AC8A or the molten metal 52 and the metal mold 51 and the preheating temperature of the third preform structure were 770 ° C, 110 ° C and 70 ° C, respectively.

Die Härte des dritten Verbundwerkstoff-Materials wurde zu Hv 110-115 gemes­ sen, welche die selbe war, wie die des zweiten Verbundwerkstoff-Materials, welches durch normales Druckgießen (150 MPa) hergestellt worden war. Das dritte, unter einem Druck von 0,5 MPa hergestellte Verbundwerkstoff-Material wies die selbe Härte auf, wie das zweite Verbundwerkstoff-Material, welches unter hohem Druck hergestellt wurde und das dritte Verbundwerkstoff-Material hatte eine sehr gute Luftdurchlässigkeit. Da ein Druck von 0,5 MPa herkömmlich in Fabriken und dergleichen angewendet wird, kann ein Verbund mit der Vor­ formling-Struktur leicht hergestellt werden, ohne neue Kompressoren bereit­ stellen zu müssen.The hardness of the third composite material was measured to Hv 110-115 which was the same as that of the second composite material, which was produced by normal die casting (150 MPa). The third composite material made under a pressure of 0.5 MPa had the same hardness as the second composite material, which was manufactured under high pressure and the third composite material had very good air permeability. Since a pressure of 0.5 MPa is conventional  is used in factories and the like, a composite with the pre molded structure can be easily manufactured without new compressors ready to have to face.

Wenn mit der vorgenannten ersten Vorformling-Struktur, welcher keine Kaliumti­ tanat-Whisker zugemischt waren, ein Verbund mittels des Luftdruck-Gießverfah­ rens hergestellt wurde, wurde der Verbund der ersten Vorformling-Struktur nicht unter einem Druck von weniger als 1 MPa hergestellt, sondern unter einem Druck, der gleich 1 MPa war, und sie wies eine gute Luftdurchlässigkeit auf.If with the aforementioned first preform structure, which no potassium ti Tanat whiskers were added, a composite by means of the air pressure casting process was manufactured, the composite of the first preform structure was not manufactured under a pressure of less than 1 MPa, but under one Pressure equal to 1 MPa and it had good air permeability.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung einer Vorformling-Struktur, welche in einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Verbundwerkstoffkomponente verwendet wird, in welcher ein Grundmetall von einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durch Verstärkungsmaterialien verstärkt ist, umfassend die Schritte:
Herstellen einer Aufschlämmung durch Mischen von Verstärkungsmateria­ lien, einschließlich keramischer Teilchen, ersten Whiskern und zweiten Whiskern, mit durch Verbrennen entfernbaren Pulvern und Flüssigkeit, wobei die zweiten Whisker eine bessere Sintereigenschaft und kleinere Durchmesser und kürzere Längen der Fasern aufweisen, als jene der ersten Whisker;
Filtrieren der in der Aufschlämmung enthaltenen flüssigen Komponenten, um eine entwässerte Struktur bereitzustellen; und
Sintern der keramischen Teilchen mit den ersten Whiskern und den zweiten Whiskern nach dem Verbrennen der durch Verbrennen entfernbaren Pulver in der entwässerten Struktur.1. A method of manufacturing a preform structure used in an aluminum or aluminum alloy composite component in which a base metal of an aluminum or an aluminum alloy is reinforced by reinforcing materials, comprising the steps of:
Preparing a slurry by mixing reinforcing materials including ceramic particles, first whiskers and second whiskers with burnable powders and liquids, the second whiskers having better sintering properties and smaller fiber diameters and shorter lengths than those of the first whiskers;
Filtering the liquid components contained in the slurry to provide a dewatered structure; and
Sintering the ceramic particles with the first whiskers and the second whiskers after burning the burnable powders in the dewatered structure. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Herstellen der Auf­ schlämmung den Schritt des zusätzlichen Vermischens anorganischer Binder und der Sinterschritt den Schritt des Sinterns der keramischen Teilchen mit den ersten Whiskern und den zweiten Whiskern durch die anorganischen Binder einschließen, wobei die keramischen Teilchen direkt mit den zweiten Whiskern verbunden sind.2. The method of claim 1, wherein the step of manufacturing the on slurry the step of additional mixing inorganic Binder and the sintering step include the step of sintering the ceramic Particles with the first whiskers and the second whiskers through the include inorganic binders, the ceramic particles being direct are connected to the second whiskers. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt zum Herstellen der Aufschlämmung den Schritt des zusätzlichen Vermischens mit kurzen Fasern einschließt, deren Durchmesser bzw. Längen jeweils größer sind, als jene der ersten Whisker und der Sinterschritt den Schritt des Sinterns der keramischen Teilchen, der ersten Whisker, der anorganischen Binder, der kurzen Fasern und der zweiten Whisker einschließt, so daß die keramischen Teilchen sowohl mit den ersten Whiskern, als auch den zweiten Whiskern durch die anorganischen Binder verbunden sind, die mit den kurzen Fasern verbunden sind, und die keramischen Teilchen direkt mit den zweiten Whiskern verbunden sind.3. The method of claim 1 or 2, wherein the step of producing the Slurry the step of additional mixing with short Includes fibers whose diameters or lengths are larger than  those of the first whiskers and the sintering step the step of sintering the ceramic particles, the first whiskers, the inorganic binders, the short fibers and the second whisker so that the ceramic Particles with both the first whiskers and the second whiskers connected by the inorganic binders to the short fibers are connected, and the ceramic particles directly with the second Whiskers are connected. 4. Vorformling-Struktur, welche in einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Verbundwerkstoffkomponente verwendet wird und in welcher ein Grundmetall von einem Aluminium oder einer Aluminiumlegie­ rung durch Verstärkungsmaterialien verstärkt ist, umfassend:
Verstärkungsmaterialien, einschließlich keramischer Teilchen, ersten Whis­ kern und zweiten Whiskern, welche eine bessere Sintereigenschaft und kleinere Durchmesser und kürzere Längen der Fasern aufweisen, als jene der ersten Whisker;
wobei die keramischen Teilchen mit den ersten Whiskern und den zweiten Whiskern bei der Bedingung gesintert sind, daß die keramischen Teilchen an den Oberflächen der ersten Whisker und der zweiten Whisker anhaften.4. A preform structure which is used in an aluminum or aluminum alloy composite component and in which a base metal of an aluminum or an aluminum alloy is reinforced by reinforcing materials comprising:
Reinforcing materials, including ceramic particles, first whiskers and second whiskers, which have better sintering properties and smaller diameters and shorter lengths of the fibers than those of the first whiskers;
wherein the ceramic particles are sintered with the first whiskers and the second whiskers on the condition that the ceramic particles adhere to the surfaces of the first whiskers and the second whiskers. 5. Vorformling-Struktur nach Anspruch 4, wobei die keramischen Teilchen mit den ersten Whiskern und den zweiten Whiskern durch anorganische Binder gesintert sind.5. Preform structure according to claim 4, wherein the ceramic particles with the first whiskers and the second whiskers through inorganic binders are sintered. 6. Vorformling-Struktur nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Volumenverhält­ nis der ersten Whisker, bezogen auf das Volumen der keramischen Teil­ chen, 10-40% beträgt.6. Preform structure according to claim 4 or 5, wherein the volume ratio nis the first whisker, based on the volume of the ceramic part Chen, is 10-40%. 7. Vorformling-Struktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, wobei die keramischen Teilchen Titandioxid und die ersten Whisker Alumi­ niumborat-Whisker einschließen. 7. preform structure according to one or more of claims 4 to 6, the ceramic particles being titanium dioxide and the first whisker alumi Include nium borate whiskers.   8. Vorformling-Struktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, wobei die keramischen Teilchen, die ersten Whisker, die zweiten Whisker, die anorganischen Binder und die kurzen Fasern gesintert sind, so daß die keramischen Teilchen sowohl mit den ersten Whiskern, als auch den zwei­ ten Whiskern durch die anorganischen Binder verbunden sind, die mit den kurzen Fasern verbunden sind, und die keramischen Teilchen direkt mit den zweiten Whiskern verbunden sind.8. preform structure according to one or more of claims 4 to 7, where the ceramic particles, the first whiskers, the second whiskers, the inorganic binders and the short fibers are sintered so that the ceramic particles with both the first whiskers and the two ten whiskers are connected by the inorganic binders, which with the short fibers are connected, and the ceramic particles directly with the second whiskers are connected. 9. Vorformling-Struktur nach Anspruch 8, wobei die kurzen Fasern ein Volu­ menverhältnis, bezogen auf das Gesamtvolumen der Vorformling-Struktur, von 5% oder weniger aufweisen.9. The preform structure of claim 8, wherein the short fibers are vol ratio, based on the total volume of the preform structure, of 5% or less. 10. Vorformling-Struktur nach Anspruch 8 oder 9, wobei die kurzen Fasern Aluminiumoxid-Kurzfasern einschließen.10. Preform structure according to claim 8 or 9, wherein the short fibers Include short alumina fibers. 11. Vorformling-Struktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, wobei die ersten Whisker ein Volumenverhältnis, bezogen auf das Volumen der keramischen Teilchen, von 10-30% aufweisen.11. preform structure according to one or more of claims 4 to 10, the first whiskers being a volume ratio based on volume of the ceramic particles, of 10-30%. 12. Vorformling-Struktur nach Anspruch 8, wobei die zweiten Whisker ein Volumenverhältnis, bezogen auf das Gesamtvolumen der Vorformling-Struktur, von 5% oder weniger aufweisen.12. The preform structure of claim 8, wherein the second whisker is one Volume ratio, based on the total volume of the preform structure, of 5% or less. 13. Vorformling-Struktur nach Anspruch 8 oder 12, wobei die zweiten Whisker Kaliumtitanat-Whisker einschließen.13. Preform structure according to claim 8 or 12, wherein the second whiskers Include potassium titanate whiskers. 14. Vorformling-Struktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13, wobei die Verstärkungsmaterialien ein Volumenverhältnis, bezogen auf das Gesamtvolumen der Vorformling-Struktur, von 30% oder weniger auf­ weisen.14. preform structure according to one or more of claims 4 to 13, the reinforcing materials having a volume ratio based on the Total volume of the preform structure, from 30% or less point.