JP2001192792A - Method of manufacturing for titanium-matrix composite - Google Patents
Method of manufacturing for titanium-matrix compositeInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機の機体構造
やエンジン部品等の耐熱性が要求される部位に適用され
るチタン基複合材料の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a titanium-based composite material applied to a portion requiring heat resistance, such as an aircraft body structure and an engine part.
【０００２】[0002]
【従来の技術】チタン合金は、もともと優れた耐熱性を
有しているが、より高温での特性を必要とする用途に
は、チタン合金をセラミック繊維（例えば、ＳｉＣ）や
炭素繊維等の強化繊維によって強化したチタン基複合材
料を用いるのが有効である。2. Description of the Related Art Titanium alloys originally have excellent heat resistance, but for applications requiring higher temperature properties, titanium alloys are reinforced with ceramic fibers (eg, SiC) or carbon fibers. It is effective to use a titanium-based composite material reinforced by fibers.
【０００３】このチタン基複合材料の製造方法として
は、従来、いくつかの方法が提案されているが、一般的
には、チタン合金箔の上に強化繊維を固定し、それを必
要な層数重ね合わせて、ＨＩＰ（熱間静水圧焼結法）や
ホットプレスを用いて成形している。[0003] As a method for producing this titanium-based composite material, several methods have been proposed in the past. Generally, a reinforcing fiber is fixed on a titanium alloy foil and the necessary number of layers is fixed. They are superposed and formed by HIP (hot isostatic pressing) or hot pressing.
【０００４】例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖをマトリック
スとするチタン基複合材料を製造する場合には、図５
（ａ）に示すように、チタン合金箔５１の上にチタン合
金の溶射や樹脂バインダを用いてセラミック繊維５２を
固定したものを必要な層数重ね合わせ、これを真空中で
加圧焼結して、図５（ｂ）に示すようなチタン基複合材
料５３を製造している。For example, when manufacturing a titanium-based composite material using Ti-6Al-4V as a matrix, FIG.
As shown in (a), a number of necessary layers of ceramic fibers 52 fixed on a titanium alloy foil 51 by thermal spraying of a titanium alloy or using a resin binder are superimposed and sintered under pressure in a vacuum. Thus, a titanium-based composite material 53 as shown in FIG. 5B is manufactured.
【０００５】この従来の製造方法では、加圧焼結後に、
セラミック繊維５２の間に図５（ｂ）に一部拡大して示
すような破壊の起点となるボイド（未接合部）５４が残
るのを防止するため、加圧焼結では温度９００℃以上、
圧力約５００×１０5〜１０００×１０5Ｐａ（５００〜
１０００気圧）、保持時間３０〜１２０分程度と十分な
圧力を加え、これによりマトリックスを変形させてセラ
ミック繊維５２に密着させると共に、マトリックス同士
を拡散接合させるようにしている。このようにすれば、
接合後の組織には、再結晶により若干の結晶粒の粗大化
が見受けられるが、基本的には等軸組織を維持すること
ができる。In this conventional manufacturing method, after pressure sintering,
In order to prevent a void (unjoined portion) 54 serving as a starting point of breakage as shown in a partially enlarged view in FIG.
Pressure about 500 × 10 5 to 1000 × 10 5 Pa (500 to
A sufficient pressure is applied for a holding time of about 30 to 120 minutes, thereby deforming the matrix and bringing it into close contact with the ceramic fibers 52, and also causing the matrices to be diffusion bonded. If you do this,
In the structure after bonding, although coarsening of crystal grains is slightly observed due to recrystallization, an equiaxed structure can be basically maintained.
【０００６】また、他のチタン基複合材料の製造方法と
して、Ｔｉ−Ｎｉ線材で強化繊維を編んだものや、チタ
ン合金の粉末をバインダで固めてシート化したものを素
材として用いて、上記と同様の条件で加圧焼結する方法
も知られている。[0006] Further, as another method of producing a titanium-based composite material, a material obtained by knitting reinforcing fibers with a Ti-Ni wire or a material obtained by solidifying a titanium alloy powder with a binder to form a sheet is used as a material. A method of performing pressure sintering under similar conditions is also known.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のチ
タン基複合材料の製造方法にあっては、加圧焼結に圧力
約５００×１０5〜１０００×１０5Ｐａ（５００〜１０
００気圧）というかなりの高圧を要するため、一般には
ＨＩＰ等の特殊な設備が必要となり、コストアップにな
ることが懸念される。However, in the conventional method for producing a titanium-based composite material, the pressure sintering is performed at a pressure of about 500 × 10 5 to 1000 × 10 5 Pa (500 to 10 × 10 5 Pa).
Since a considerably high pressure (00 atm) is required, special equipment such as HIP is generally required, which may increase the cost.
【０００８】また、ホットプレスによって加圧焼結する
場合には、複雑な形状には対応できないと共に、高圧を
要することから大物を製造することが困難となる。In the case of pressure sintering by a hot press, complicated shapes cannot be handled, and high pressure is required, which makes it difficult to manufacture large products.
【０００９】従って、かかる点に鑑みてなされた本発明
の目的は、特殊な設備を要することなく安価に製造でき
ると共に、大物も容易に製造できるチタン基複合材料の
製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention, which has been made in view of the above, is to provide a method of manufacturing a titanium-based composite material that can be manufactured at low cost without requiring special equipment and that can easily manufacture large objects. .
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の発明は、チタン合金を強化繊維によって強
化したチタン基複合材料を製造するにあたり、チタン合
金素材又は強化繊維の少なくとも一方の表面の少なくと
も一部に、チタンの融点を降下させる金属層を形成し、
これらチタン合金素材及び強化繊維を含む積層体を加熱
しながら加圧することを特徴とする。Means for Solving the Problems According to the first aspect of the present invention, in producing a titanium-based composite material in which a titanium alloy is reinforced by a reinforcing fiber, at least one of a titanium alloy material and a reinforcing fiber is used. Form a metal layer that lowers the melting point of titanium on at least a part of the surface,
It is characterized in that the laminate containing the titanium alloy material and the reinforcing fibers is pressurized while being heated.
【００１１】請求項１の発明によると、積層体の加熱に
よってチタン合金素材の金属層を有する部分に液相が生
じて強化繊維間の隙間に侵入するので、従来よりも低圧
力でマトリックスの密着を容易におこさせることが可能
となり、これにより簡単な加熱・加圧装置でボイドを発
生させることなくチタン基複合材料を安価に、しかも従
来よりも短時間で製造することが可能になると共に、大
物も容易に製造することが可能になる。According to the first aspect of the present invention, the heating of the laminate generates a liquid phase in the portion having the metal layer of the titanium alloy material and penetrates into the gaps between the reinforcing fibers. This makes it possible to produce a titanium-based composite material at low cost without a void with a simple heating / pressing device and in a shorter time than before, and Large items can be easily manufactured.
【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１のチタ
ン基複合材料の製造方法において、２枚のチタン合金箔
の少なくとも一方の片面又は両面、或いは前記強化繊維
の表面に前記金属層を形成し、前記２枚のチタン合金箔
で前記強化繊維をサンドイッチしたものを１単位とし
て、これを複数単位重ね合わせて前記積層体を形成する
ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the method for producing a titanium-based composite material according to the first aspect, the metal layer is formed on at least one or both surfaces of two titanium alloy foils or on the surface of the reinforcing fiber. The laminated body is formed by laminating a plurality of units formed by sandwiching the reinforcing fibers between the two titanium alloy foils.
【００１３】請求項２の発明によると、２枚のチタン合
金箔で強化繊維をサンドイッチしたものを複数単位重ね
合わせて積層体を形成するので、より耐熱性に優れたチ
タン基複合材料を製造することが可能になる。According to the second aspect of the present invention, a laminate is formed by laminating a plurality of units obtained by sandwiching reinforcing fibers between two titanium alloy foils to form a laminate, thereby producing a titanium-based composite material having more excellent heat resistance. It becomes possible.
【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１のチタ
ン基複合材料の製造方法において、チタン合金箔にチタ
ン粉末をプラズマ溶射して強化繊維を固定してなるプラ
ズマ溶射テープを切断して、前記チタン合金箔の前記強
化繊維が固定されていない側の表面及乃至前記強化繊維
の表面に前記金属層を形成して１単位とし、これを複数
単位重ね合わせて前記積層体を形成することを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, in the method for producing a titanium-based composite material according to the first aspect, a plasma sprayed tape formed by fixing a reinforcing fiber by plasma spraying titanium powder on a titanium alloy foil is cut. Forming the metal layer on the surface of the titanium alloy foil on which the reinforcing fibers are not fixed and on the surface of the reinforcing fibers to form one unit, and stacking a plurality of units to form the laminate. It is characterized by.
【００１５】請求項３の発明によると、プラズマ溶射テ
ープを切断して用いるので、所望の積層体を容易に形成
でき、これによりチタン基複合材料をより容易に製造す
ることが可能になる。According to the third aspect of the present invention, since the plasma sprayed tape is cut and used, a desired laminate can be easily formed, thereby making it possible to more easily produce a titanium-based composite material.
【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
チタン基複合材料の製造方法において、前記金属層は、
ＮｉとＣｕとを含むことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for producing a titanium-based composite material according to any one of the first to third aspects, the metal layer is
It is characterized by containing Ni and Cu.
【００１７】請求項４の発明によると、より容易に液相
を生じさせることが可能となり、より低圧力での製造が
可能になる。According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to more easily generate a liquid phase, and it is possible to manufacture at a lower pressure.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明によるチタン基複合
材料の製造方法の実施の形態について、図によって説明
する。 （第１実施の形態）本発明の第１実施に形態を図１及び
図２によって説明する。図１（ａ）乃至（ｃ）は本発明
の第１実施の形態におけるチタン基複合材料の製造方法
を説明するための図で、図２は加熱・加圧装置の構成を
模式的に示す断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a method for producing a titanium-based composite material according to the present invention will be described with reference to the drawings. (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1C are views for explaining a method for manufacturing a titanium-based composite material according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a heating / pressing device. FIG.
【００１９】本実施の形態では、先ず、図１（ａ）に示
すように、厚さが例えば０．０５ｍｍのチタン合金箔１
及び２の一方、ここではチタン合金箔１の片面にチタン
の融点を降下させる金属層として、Ｎｉ層３、Ｃｕ層４
及びＮｉ層５をメッキやスパッタリング等によりそれぞ
れ等厚に順次積層し、これらチタン合金箔１及び２によ
ってセラミック繊維や炭素繊維等の強化繊維６をサンド
イッチする。なお、図１（ａ）では、Ｎｉ層３、Ｃｕ層
４及びＮｉ層５を拡大して示してある。In this embodiment, first, as shown in FIG. 1A, a titanium alloy foil 1 having a thickness of, for example, 0.05 mm is used.
And 2, a Ni layer 3 and a Cu layer 4 on one surface of the titanium alloy foil 1 as metal layers for lowering the melting point of titanium.
And a Ni layer 5 are sequentially laminated to a uniform thickness by plating, sputtering, or the like, and reinforcing fibers 6 such as ceramic fibers and carbon fibers are sandwiched by the titanium alloy foils 1 and 2. In FIG. 1A, the Ni layer 3, the Cu layer 4, and the Ni layer 5 are shown in an enlarged manner.
【００２０】ここで、チタン合金箔１は、Ｎｉ層３、Ｃ
ｕ層４及びＮｉ層５をコーティングした面を強化繊維６
側に位置させる。又、強化繊維６は、等間隔に並べて樹
脂７で固定する。なお、樹脂７は必ずしも硬化させなく
てもよい。Here, the titanium alloy foil 1 is composed of a Ni layer 3 and a C
The surface coated with the u layer 4 and the Ni layer 5 is reinforced fiber 6
To the side. The reinforcing fibers 6 are arranged at regular intervals and fixed with a resin 7. The resin 7 does not necessarily have to be cured.
【００２１】次に、図１（ａ）に示したチタン合金箔１
及び２による強化繊維６のサンドイッチ構造を１単位と
し、これを図１（ｂ）に示すように必要単位、ここでは
２単位を重ねて積層体８とし、この積層体８を図２に示
す加熱・加圧装置１１により、真空中で温度９００℃、
圧力約３０×１０5〜５０×１０5Ｐａ（３０〜５０気
圧）、保持時間３０分で加熱及び加圧する。なお、図１
（ｂ）では、チタン合金箔１にコーティングしたＮｉ層
３、Ｃｕ層４及びＮｉ層５の図示を省略してある。Next, the titanium alloy foil 1 shown in FIG.
The sandwich structure of the reinforcing fibers 6 according to (1) and (2) is defined as one unit, which is a necessary unit as shown in FIG. 1 (b), here, two units are stacked to form a laminate 8, and the laminate 8 is heated as shown in FIG. The temperature is 900 ° C. in a vacuum by the pressurizing device 11,
Heating and pressurizing are performed at a pressure of about 30 × 10 5 to 50 × 10 5 Pa (30 to 50 atm) and a holding time of 30 minutes. FIG.
In (b), the illustration of the Ni layer 3, Cu layer 4, and Ni layer 5 coated on the titanium alloy foil 1 is omitted.
【００２２】加熱・加圧装置１１は、吸引口１２ａを有
する真空加熱チャンバー１２と、該真空加熱チャンバー
１２内に設けた支持台１３と、該支持台１３上に設けた
下型１４及び上型１５と、真空加熱チャンバー１２を通
して上型１５を下型１４に加圧するように設けた加圧棒
１６とを有し、下型１４と上型１５との間に図１（ｂ）
に示した積層体８をセットし、その状態で真空加熱チャ
ンバー１２内を吸引口１２ａからの真空引きによって真
空にすると共に、図示しない加熱手段により所定温度に
加熱し、さらに加圧棒１６により上型１５を下型１４に
加圧することで、積層体８を加熱及び加圧するように構
成する。The heating and pressurizing device 11 includes a vacuum heating chamber 12 having a suction port 12a, a support 13 provided in the vacuum heating chamber 12, a lower mold 14 and an upper mold provided on the support 13. 15 and a pressing rod 16 provided to press the upper mold 15 against the lower mold 14 through the vacuum heating chamber 12, and between the lower mold 14 and the upper mold 15, FIG.
Is set, and in this state, the inside of the vacuum heating chamber 12 is evacuated by evacuation from the suction port 12a, heated to a predetermined temperature by heating means (not shown), and By pressing the mold 15 against the lower mold 14, the laminate 8 is heated and pressed.
【００２３】このようにして積層体８を加熱及び加圧す
ると、強化繊維６を固定していた樹脂７は燃焼し、チタ
ン合金箔１のＮｉ層３、Ｃｕ層４及びＮｉ層５をコーテ
ィングした部分近傍には液相が生じて、強化繊維６間の
隙間が液相で埋められる。従って、その後一定時間保持
すると、母材のＴｉとＮｉ、Ｃｕが相互に拡散して液相
となり、液相が等温凝固により固化して、図１（ｃ）に
一部拡大して示すように、強化繊維６間が針状繊維２１
となり、基本的に等軸組織を維持するチタン基複合材料
２２が得られる。なお、針状繊維２１は、チタン合金箔
１に形成するＮｉ層３、Ｃｕ層４及びＮｉ層５の各厚さ
を厚くすると多くなって、チタン基複合材料２２が脆く
なるので、各コーティング層の厚さは２μｍ以下が望ま
しい。When the laminate 8 is heated and pressed in this way, the resin 7 fixing the reinforcing fibers 6 burns and coats the Ni layer 3, Cu layer 4 and Ni layer 5 of the titanium alloy foil 1. A liquid phase is generated near the portion, and the gap between the reinforcing fibers 6 is filled with the liquid phase. Therefore, after holding for a certain period of time thereafter, Ti, Ni, and Cu of the base material are mutually diffused to form a liquid phase, and the liquid phase is solidified by isothermal solidification, and as shown in FIG. Between the reinforcing fibers 6 and the acicular fibers 21
Thus, a titanium-based composite material 22 that basically maintains an equiaxial structure is obtained. The number of the acicular fibers 21 increases as the thickness of each of the Ni layer 3, the Cu layer 4, and the Ni layer 5 formed on the titanium alloy foil 1 increases, and the titanium-based composite material 22 becomes brittle. Is preferably 2 μm or less.
【００２４】本実施の形態によると、従来よりも低圧力
でマトリックスの密着を容易におこさせることができる
ので、簡単な加熱・加圧装置１１でボイドを発生させる
ことなくチタン基複合材料２２を安価に、しかも従来よ
りも短時間で製造することができると共に、大物も容易
に製造することができる。また、２枚のチタン合金箔
１、２で強化繊維６をサンドイッチしたものを複数単位
重ね合わせて積層体８を形成するので、より耐熱性に優
れたチタン基複合材料を製造することができると共に、
チタンの融点を降下させる金属層としてＣｕ層４を形成
したので、低圧化を容易に実現できる。 （第２実施の形態）次に、本発明の第２実施の形態につ
いて図３及び図４によって説明する。According to the present embodiment, the matrix can be easily adhered at a lower pressure than in the prior art, so that the titanium-based composite material 22 can be formed by the simple heating / pressing device 11 without generating voids. It can be manufactured inexpensively and in a shorter time than before, and a large product can be easily manufactured. Moreover, since the laminated body 8 is formed by laminating a plurality of units obtained by sandwiching the reinforcing fibers 6 between the two titanium alloy foils 1 and 2, a titanium-based composite material having more excellent heat resistance can be manufactured. ,
Since the Cu layer 4 is formed as a metal layer for lowering the melting point of titanium, a low pressure can be easily realized. (Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００２５】図３（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第２実施
の形態におけるチタン基複合材料の製造方法を説明する
ための図であり、図４は本実施の形態で用いるプラズマ
溶射テープの製造方法を説明するための図である。FIGS. 3A to 3D are views for explaining a method of manufacturing a titanium-based composite material according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plasma spray tape used in the present embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining the manufacturing method of the first embodiment.
【００２６】本実施の形態では、先ず、図３（ａ）に示
すようにプラズマ溶射テープ３１を適宜の長さに切断す
る。ここで、プラズマ溶射テープ３１は、例えば図４
（ａ）に示すように予めドラム３５に巻回され固定され
たチタン合金箔３２上に強化繊維３４を巻回し、図４
（ｂ）に示すように強化繊維３４側からチタン粉末をプ
ラズマ溶射してチタン合金箔３２に強化繊維３４を固定
した後、図４（ｃ）に示すようにドラム３５の軸方向に
沿って切断して形成する。In this embodiment, first, as shown in FIG. 3A, the plasma sprayed tape 31 is cut into an appropriate length. Here, the plasma spray tape 31 is, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 4A, a reinforcing fiber 34 is wound on a titanium alloy foil 32 previously wound and fixed on a drum 35, and FIG.
As shown in FIG. 4B, the titanium powder is plasma-sprayed from the reinforcing fiber 34 side to fix the reinforcing fiber 34 to the titanium alloy foil 32, and then cut along the axial direction of the drum 35 as shown in FIG. Formed.
【００２７】その後、切断したプラズマ溶射テープ３１
の強化繊維３２が固定されていない側のチタン合金箔３
２の表面に、図３（ｂ）に示すようにチタンの融点を降
下させる金属層として、第１実施の形態と同様にＮｉ層
３７、Ｃｕ層３８及びＮｉ層３９をメッキやスパッタリ
ング等によりそれぞれ２μｍ以下の等厚に順次積層す
る。なお、図３（ｂ）では、Ｎｉ層３７、Ｃｕ層３８及
びＮｉ層３９を拡大して示してある。Thereafter, the cut plasma spray tape 31
Alloy foil 3 on the side where the reinforcing fibers 32 are not fixed
As shown in FIG. 3B, a Ni layer 37, a Cu layer 38, and a Ni layer 39 are formed on the surface of the substrate 2 by plating or sputtering, respectively, as a metal layer for lowering the melting point of titanium, as in the first embodiment. The layers are sequentially laminated to an equal thickness of 2 μm or less. In FIG. 3B, the Ni layer 37, the Cu layer 38, and the Ni layer 39 are shown in an enlarged manner.
【００２８】次に、図３（ｂ）の多層コーティングを施
したプラズマ溶射テープ３１を１単位とし、これを図３
（ｃ）に示すように必要単位、ここでは２単位を重ねて
積層体４０とし、この積層体４０を図２に示した加熱・
加圧装置１１により、真空中で温度９００℃、圧力約３
０×１０5〜５０×１０5Ｐａ（３０〜５０気圧）、保持
時間３０分で加熱及び加圧して、図３（ｄ）に示すチタ
ン基複合材料４１を製造する。なお、図３（ｃ）では、
チタン合金箔３２にコーティングしたＮｉ層３７、Ｃｕ
層３８及びＮｉ層３９の図示を省略してある。Next, the plasma sprayed tape 31 coated with the multilayer coating shown in FIG.
As shown in (c), a required unit, here two units, are stacked to form a laminate 40, and the laminate 40 is heated and heated as shown in FIG.
The pressure is about 900 ° C. and the pressure is about 3
By heating and pressurizing at 0 × 10 5 to 50 × 10 5 Pa (30 to 50 atm) for 30 minutes, a titanium-based composite material 41 shown in FIG. 3D is manufactured. In FIG. 3C,
Ni layer 37 coated on titanium alloy foil 32, Cu
The illustration of the layer 38 and the Ni layer 39 is omitted.
【００２９】本実施の形態においても、加熱によって第
１実施の形態の場合と同様に、チタン合金箔３２の多層
コーティングをした部分近傍に液相が生じるので、従来
よりも低圧力でマトリックスの密着を容易におこさせる
ことができる。従って、第１実施の形態と同様に、簡単
な加熱・加圧装置１１でボイドを発生させることなくチ
タン基複合材料４１を安価に、しかも従来よりも短時間
で製造することができると共に、大物も容易に製造する
ことができる。In this embodiment, as in the case of the first embodiment, a liquid phase is generated in the vicinity of the multi-layered coating of the titanium alloy foil 32 in the same manner as in the first embodiment. Can be easily caused. Therefore, similarly to the first embodiment, the titanium-based composite material 41 can be manufactured at low cost and in a shorter time than before by using the simple heating / pressing device 11 without generating voids. Can also be easily manufactured.
【００３０】また、本実施の形態では、プラズマ溶射テ
ープ３１を切断して用いるので、所望の積層体４０を容
易に形成でき、これによりチタン基複合材料４１を容易
に製造できる利点もある。Further, in the present embodiment, since the plasma sprayed tape 31 is cut and used, a desired laminated body 40 can be easily formed, whereby there is an advantage that the titanium-based composite material 41 can be easily manufactured.
【００３１】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能である。例えば、第１実施の形態では、チタ
ン合金箔１の強化繊維６側の表面にチタンの融点を降下
させる金属層を形成したが、このような金属層は、チタ
ン合金箔１の反対側の表面に形成したり、両面に形成し
たり、あるいはチタン合金箔１の片面あるいは両面とチ
タン合金箔２の片面あるいは両面とを種々組み合わせて
形成することもでき、これにより同様の効果を得ること
ができる。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the first embodiment, a metal layer for lowering the melting point of titanium is formed on the surface of the titanium alloy foil 1 on the reinforcing fiber 6 side, but such a metal layer is formed on the surface on the opposite side of the titanium alloy foil 1. Or one side or both sides of the titanium alloy foil 1 and one side or both sides of the titanium alloy foil 2 in various combinations, whereby the same effect can be obtained. .
【００３２】また、第１実施の形態及び第２実施の形態
において、チタンの融点を降下させる金属層は、強化繊
維自体に形成することもできる。更に、この金属層はＮ
ｉ層、Ｃｕ層及びＮｉ層の３層構造に限らず、Ｃｕ層及
びＮｉ層の２層構造、或いはＣｕ層のみの１層構造とす
ることもできる。In the first and second embodiments, the metal layer for lowering the melting point of titanium can be formed on the reinforcing fibers themselves. In addition, this metal layer
The structure is not limited to the three-layer structure of the i-layer, the Cu layer, and the Ni layer, and may be a two-layer structure of the Cu layer and the Ni layer, or a single-layer structure of the Cu layer alone.
【００３３】更に、本発明は、Ｔｉ−Ｎｉ線材で強化繊
維を編んでチタン基複合材料を製造する場合や、チタン
合金の粉末をバインダで固めてシート化したものを素材
として用いてチタン基複合材料を製造する場合にも有効
に適用することができる。前者の場合には、Ｔｉ−Ｎｉ
線材乃至強化繊維にチタンの融点を降下させる金属層を
形成すれば良く、後者の場合には、シート化したチタン
合金素材乃至及このチタン合金素材上に固定される強化
繊維にチタンの融点を降下させる金属層を形成すれば良
い。Further, the present invention relates to a case where a titanium-based composite material is produced by knitting a reinforcing fiber with a Ti—Ni wire, or a method in which a titanium alloy powder is solidified with a binder to form a sheet and used as a material. It can also be applied effectively when manufacturing materials. In the former case, Ti-Ni
It is sufficient to form a metal layer for lowering the melting point of titanium on the wire or the reinforcing fiber. In the latter case, the melting point of titanium is lowered on the sheeted titanium alloy material or the reinforcing fiber fixed on the titanium alloy material. What is necessary is just to form the metal layer to be made.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のチタン基
複合材料の製造方法によると、チタン合金素材又は強化
繊維の少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、チタ
ンの融点を降下させる金属層を形成したので、これらチ
タン合金素材及び強化繊維を含む積層体の加熱によっ
て、チタン合金素材の金属層を有する部分に液相を生じ
させて強化繊維間の隙間に侵入させることができ、これ
により従来よりも低圧力でマトリックスの密着を容易に
おこさせることができるので、簡単な加熱・加圧装置で
ボイドを発生させることなくチタン基複合材料を安価
に、しかも従来よりも短時間で製造することができると
共に、大物も容易に製造することができる。As described above, according to the method for producing a titanium-based composite material of the present invention, a metal layer for lowering the melting point of titanium is provided on at least a part of at least one surface of a titanium alloy material or a reinforcing fiber. As a result, by heating the laminate including the titanium alloy material and the reinforcing fibers, a liquid phase can be generated in the portion of the titanium alloy material having the metal layer and penetrated into the gaps between the reinforcing fibers. Since the matrix can be easily adhered at a lower pressure than the conventional method, it is possible to produce a titanium-based composite material at low cost and in a shorter time than before using a simple heating and pressing device without generating voids. As well as large ones can be easily manufactured.
【図１】本発明の第１実施の形態におけるチタン基複合
材料の製造方法を説明するための図である。FIG. 1 is a view for explaining a method for producing a titanium-based composite material according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明で使用可能な加熱・加圧装置の構成を模
式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a heating / pressing device usable in the present invention.
【図３】本発明の第２実施の形態におけるチタン基複合
材料の製造方法を説明するための図である。FIG. 3 is a view for explaining a method for producing a titanium-based composite material according to a second embodiment of the present invention.
【図４】第２実施の形態で用いるプラズマ溶射テープの
製造方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing a plasma sprayed tape used in a second embodiment.
【図５】従来のチタン基複合材料の製造方法を説明する
ための図である。FIG. 5 is a view for explaining a conventional method for producing a titanium-based composite material.
１、２ チタン合金箔 ３、５ Ｎｉ層 ４ Ｃｕ層 ６ 強化繊維 ７ 樹脂 ８ 積層体 １１ 加熱・加圧装置 １２ａ 吸引口 １２ 真空加熱チャンバー １３ 支持台 １４ 下型 １５ 上型 １６ 加圧棒 ２１ 針状繊維 ２２ チタン基複合材料 ３１ プラズマ溶射テープ ３２ チタン合金箔 ３４ 強化繊維 ３５ ドラム ３６ チタン粉 ３７、３９ Ｎｉ層 ３８ Ｃｕ層 ４０ 積層体 ４１ チタン基複合材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Titanium alloy foil 3, 5 Ni layer 4 Cu layer 6 Reinforcing fiber 7 Resin 8 Laminate 11 Heating / pressing device 12a Suction port 12 Vacuum heating chamber 13 Support stand 14 Lower die 15 Upper die 16 Pressure rod 21 Needle Fiber 22 Titanium-based composite material 31 Plasma spray tape 32 Titanium alloy foil 34 Reinforcing fiber 35 Drum 36 Titanium powder 37, 39 Ni layer 38 Cu layer 40 Laminate 41 Titanium-based composite material
Claims (4)
チタン基複合材料を製造するにあたり、 チタン合金素材または強化繊維の少なくとも一方の表面
の少なくとも一部に、チタンの融点を降下させる金属層
を形成し、これらチタン合金素材及び強化繊維を含む積
層体を加熱しながら加圧することを特徴とするチタン基
複合材料の製造方法。In producing a titanium-based composite material in which a titanium alloy is reinforced by reinforcing fibers, a metal layer for lowering the melting point of titanium is formed on at least a part of the surface of at least one of the titanium alloy material and the reinforcing fibers. A method for producing a titanium-based composite material, wherein the laminate containing the titanium alloy material and the reinforcing fibers is pressurized while being heated.
片面または両面或いは、上記強化繊維の表面に前記金属
層を形成し、上記２枚のチタン合金箔で前記強化繊維を
サンドイッチしたものを１単位として、これを複数単位
重ね合わせて上記積層体を形成することを特徴とする請
求項１に記載のチタン基複合材料の製造方法。2. A method in which the metal layer is formed on one or both sides of at least one of two titanium alloy foils or on the surface of the reinforcing fiber, and the reinforcing fiber is sandwiched between the two titanium alloy foils. The method for producing a titanium-based composite material according to claim 1, wherein a plurality of units are overlapped as a unit to form the laminate.
射して強化繊維を固定してなるプラズマ溶射テープを切
断して、前記チタン合金箔の前記強化繊維が固定されて
いない側の表面乃至前記強化繊維の表面に前記金属層を
形成して１単位とし、これを複数単位重ね合わせて前記
積層体を形成することを特徴とする請求項１に記載のチ
タン基複合材料の製造方法。3. A plasma sprayed tape obtained by fixing a reinforcing fiber by plasma spraying a titanium powder on a titanium alloy foil and cutting the surface of the titanium alloy foil on the side where the reinforcing fiber is not fixed or the reinforcing member. The method for producing a titanium-based composite material according to claim 1, wherein the metal layer is formed on the surface of a fiber to form one unit, and a plurality of units are overlapped to form the laminate.
を特徴とする請求項１〜３に記載のチタン基複合材料の
製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the metal layer contains Ni and Cu.
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- 2000-01-07 JP JP2000001275A patent/JP2001192792A/en active Pending
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