JPH0790421A - Fiber reinforced composite metallic material and its production - Google Patents
Fiber reinforced composite metallic material and its productionInfo
- Publication number
- JPH0790421A JPH0790421A JP24119293A JP24119293A JPH0790421A JP H0790421 A JPH0790421 A JP H0790421A JP 24119293 A JP24119293 A JP 24119293A JP 24119293 A JP24119293 A JP 24119293A JP H0790421 A JPH0790421 A JP H0790421A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- reinforced composite
- metal
- metal material
- mold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化複合金属材料
とその製造方法に関する。より特定して言えば、磁性金
属で被覆した非金属質繊維で強化された金属基複合材料
及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber reinforced composite metal material and a method for producing the same. More specifically, it relates to a metal matrix composite reinforced with non-metallic fibers coated with a magnetic metal and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術とその問題点】高強度物質の繊維で強化さ
れた金属基複合材料、特に軽金属基複合材料はよく知ら
れている。その強化用繊維としては、タングステン繊維
にホウ素または炭化ホウ素の被覆を施したもの、炭素繊
維、炭素繊維にホウ素、炭化ホウ素、ホウ化チタニウム
の被覆を施したもの、アルミナ繊維、炭化ケイ素ホイス
カー等の非金属質繊維、タングステン繊維、鋼繊維等の
金属繊維がある。中でも、非金属質繊維は軽量で、比強
度、比剛性が高く、高温でも強度をよく維持することか
ら好ましい材料である。2. Description of the Related Art Fiber-reinforced metal matrix composite materials, especially light metal matrix composite materials, are well known. Examples of the reinforcing fiber include tungsten fiber coated with boron or boron carbide, carbon fiber, carbon fiber coated with boron, boron carbide, titanium boride, alumina fiber, silicon carbide whiskers, etc. There are metal fibers such as non-metallic fibers, tungsten fibers and steel fibers. Among them, nonmetallic fibers are preferable materials because they are lightweight, have high specific strength and specific rigidity, and maintain good strength even at high temperatures.
【０００３】繊維強化複合材料の強度は、強化繊維の配
向と全容積によって大きく支配される。強度は強化繊維
の配向方向に発揮されるので、配向は特に重要で、負荷
応力に対する配向繊維の傾き角、すなわち配向角が大に
なれば、複合材料の引っ張り強度は低下する。繊維の長
さについてはいわゆる連続繊維あるいは長繊維が望まし
いが、生産性において短繊維の方が一般に有利である。
そこで、短繊維を用いて高容積率にするには、マット状
の繊維塊を押し固めることが行われているが、この方法
では、繊維は破断し、また無方向の繊維塊であれば、押
し付けても圧縮方向に直角には配向するものの、押し付
け面ないしそれに平行な平面内では繊維は不定方向をと
る。また繊維塊は押し付け圧に反発して必ずしも高密度
にはならない。The strength of fiber-reinforced composite materials is largely governed by the orientation and total volume of the reinforcing fibers. Since the strength is exerted in the orientation direction of the reinforcing fiber, the orientation is particularly important, and the tensile strength of the composite material decreases as the tilt angle of the orientation fiber with respect to the load stress, that is, the orientation angle increases. So-called continuous fibers or long fibers are desirable for the length of the fibers, but short fibers are generally advantageous in terms of productivity.
Therefore, in order to achieve a high volume ratio using short fibers, it is performed to press and solidify a mat-shaped fiber mass, but in this method, the fiber is broken, and if it is a non-directional fiber mass, Even when pressed, the fibers are oriented at right angles to the compression direction, but the fibers take an indeterminate direction in the pressing surface or in a plane parallel thereto. Further, the fiber mass does not necessarily have a high density because it repels the pressing pressure.
【０００４】強化繊維を無配向のままマトリックス金属
中に分散させた複合体を押し出し処理により、押し出し
方向に配向させることが知られている。この方法では、
強化繊維が破断し、期待されたほど強度を上げることが
できない。It is known that a composite in which reinforcing fibers are dispersed in a matrix metal in a non-oriented state is oriented in an extrusion direction by an extrusion treatment. in this way,
The reinforcing fiber breaks and the strength cannot be increased as expected.
【０００５】長い細線状の強化繊維を束線状に束ね、該
束線を順次に連続してマトリックス金属が溶融し得る温
度に保たれている加熱部分、さらに前記マトリックス金
属が凝固し得る温度に保たれている成形部分を通過させ
ることからなる複合線材の製造方法は知られている (特
開昭５２−８５９６１号) 。この方法は比較的細い部材
の製造にしか適用できない。A long thin wire reinforcing fiber is bundled into a bundle, and the bundle is sequentially and continuously heated to a temperature at which the matrix metal is melted, and further to a temperature at which the matrix metal can be solidified. There is known a method for producing a composite wire, which comprises passing a molded portion which is kept (JP-A-52-85961). This method can only be applied to the production of relatively thin parts.
【０００６】磁場内に置かれた強化金属繊維を含む溶融
マトリックス金属相に水平方向に電流を流して、電磁力
によって強化金属繊維を沈ませないようにした状態で凝
固させて複合金属材料を製造する方法が知られている
（特開昭５３−６３２２１号）。この方法は比較的大き
い部材中で強化繊維を配向させ均一に分散させるには有
効であるが、強化繊維を密集させることはできない。[0006] A composite metal material is manufactured by applying a current in a horizontal direction to a molten matrix metal phase containing reinforcing metal fibers placed in a magnetic field and solidifying the reinforcing metal fibers so as not to sink them by electromagnetic force. A method of doing so is known (JP-A-53-63221). This method is effective in orienting and uniformly dispersing the reinforcing fibers in a relatively large member, but it cannot make the reinforcing fibers dense.
【０００７】磁性を有する強化繊維を含む溶融マトリッ
クス金属の溶湯に磁界を作用させて強化組織を配向させ
て凝固させることからなる複合材料の製造方法が知られ
ている (特開昭５８−１２７２２号) 。この方法も強化
繊維を配向させることができるが、密集させることはで
きない。A method for producing a composite material is known, which comprises applying a magnetic field to a molten metal of a molten matrix metal containing reinforcing fibers having magnetism to orient and solidify a strengthened structure (Japanese Patent Laid-Open No. 58-12722). ). This method also allows the reinforcing fibers to be oriented, but not densely.
【０００８】特開昭６３−２９０２２９号には磁性を有
する強化金属繊維を気体中において磁場内で振動させら
れる型内に落下させることによって配向集合塊となし、
該集合塊に溶融マトリックス金属を溶浸することからな
る繊維強化複合金属材料の製造方法が開示されている。
この方法は上述の従来法の欠点はかなり克服されている
がマトリックス金属が軽金属であって材料に軽量性が要
求されるような場合には不利である。In Japanese Patent Laid-Open No. 63-290229, there is formed an oriented aggregate mass by dropping a reinforcing metal fiber having magnetism into a mold which is vibrated in a magnetic field in a gas.
A method for producing a fiber-reinforced composite metal material is disclosed, which comprises infiltrating a molten matrix metal into the aggregate mass.
Although this method considerably overcomes the above-mentioned drawbacks of the conventional method, it is disadvantageous when the matrix metal is a light metal and the material is required to be lightweight.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者は磁性金属で被
覆した非金属強化繊維を、気体中において、磁場内で、
振動を与えて配向集合させてから、該繊維集合塊に溶融
マトリックス金属を溶浸することによって前記先行技術
の欠点が克服されることを見出した。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventor has developed a non-metal reinforcing fiber coated with a magnetic metal in a gas in a magnetic field,
It has been found that the drawbacks of the prior art are overcome by vibrating to orientally aggregate and then infiltrating the fiber aggregate mass with molten matrix metal.
【００１０】[0010]
【発明の構成】本発明は、金属のマトリックスとそのな
かに配向密集する磁性金属で被覆された非金属繊維から
なる繊維強化複合金属材料を提供する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a fiber reinforced composite metal material comprising a metal matrix and non-metal fibers coated with a magnetic metal which is oriented and densely packed therein.
【００１１】本発明はまた、磁性を有する金属で被覆さ
れた非金属繊維を、気体中において、磁場内で振動させ
られる型内に落下させることによって配向集合塊とな
し、該集合塊に溶融マトリックス金属を溶浸することか
らる繊維強化複合金属材料の製造方法を提供する。According to the present invention, a non-metal fiber coated with a magnetic metal is dropped in a gas into a mold that is vibrated in a magnetic field to form an oriented aggregate mass, and the aggregate mass is melted into a molten matrix. Provided is a method for producing a fiber-reinforced composite metal material, which comprises infiltrating a metal.
【００１２】本発明において、使用される非金属繊維
は、アルミナおよびアルミナ系繊維、炭素繊維、、炭化
ケイ素繊維、シリカ繊維、ホウ素繊維等の無機繊維を包
含する。強化繊維の寸法に本質的な制限はないが、直径
(四角形断面の場合は一辺の幅) が１５〜１００μｍで
あることが好ましい。繊維の長さにも特に制限はない
が、製品の形状大きさに対応して、長すぎるものは配向
が困難となるので、例えば自動車部品のような形状大き
さの場合は、繊維のアスペクト比をも考慮に入れて、１
〜５０ｍｍが好ましい。The non-metal fibers used in the present invention include inorganic fibers such as alumina and alumina fibers, carbon fibers, silicon carbide fibers, silica fibers and boron fibers. There is no inherent limit to the size of the reinforcing fibers, but the diameter
It is preferable that (width of one side in the case of a rectangular cross section) is 15 to 100 μm. The length of the fiber is also not particularly limited, but if it is too long, it will be difficult to orient depending on the shape and size of the product.For example, in the case of shape and size such as automobile parts, the aspect ratio of the fiber Taking into account
-50 mm is preferable.
【００１３】本発明において、磁性金属とは、鉄、ニッ
ケル、コバルトおよびそれらの合金を意味する。これら
の金属による非金属繊維の被覆は既知の如何なる方法に
よってもよいが、通常は無電解めっき法による。非金属
材料の無電解めっき法に関しては例えば、最新表面処理
技術編集委員会篇「最新表面処理技術総覧」（産業技術
サービスセンター発行（昭和６２年１２月２１日））に
詳細に説明されている。本発明において、気体中とは、
通常は大気中を意味するが、特に必要があれば、不活性
気体中でもよい。実用上そのようなことが実施されるこ
とは無さそうであるが、真空中であってもよい。すなわ
ち、本発明において、気体中なる語は真空中をも含む。In the present invention, the magnetic metal means iron, nickel, cobalt and alloys thereof. The non-metal fibers may be coated with these metals by any known method, but usually by electroless plating. The electroless plating method for non-metallic materials is described in detail, for example, in "Latest Surface Treatment Technology Comprehensive Guide" (published by the Industrial Technology Service Center (December 21, 1987)) edited by the latest Surface Treatment Technology Editorial Committee. . In the present invention, in gas means
Usually, it means the atmosphere, but if necessary, it may be an inert gas. In practice, it is unlikely that such a thing will be carried out, but it may be in a vacuum. That is, in the present invention, the term "in gas" also includes in vacuum.
【００１４】本発明において、マトリックス金属とは、
前記の繊維自身および磁性を有する被覆金属と反応（合
金）して、強化繊維の特性の劣化を生ぜず、また、これ
らとの接触よって自身が劣化しない金属であれば何であ
ってもよいが、実際に使用されるものは、いわゆる軽金
属、すなわち、アルミニウム、マグネシウム、およびそ
れらの合金である。In the present invention, the matrix metal is
Any metal may be used as long as it reacts (alloys) with the fibers themselves and the coated metal having magnetism, does not cause deterioration of the properties of the reinforcing fiber, and does not deteriorate itself due to contact with these. What is actually used is the so-called light metals, namely aluminum, magnesium and their alloys.
【００１５】本発明において、磁場とは、定磁極の直流
磁場であってもよいし、また交番磁極の交流磁場であっ
てもよい。交番磁場の方が配向と集密化のためには好都
合であることが判明している。さらに交流磁場と直流磁
場の重畳する複合磁場は一層強化繊維の配向と集密化に
効果がある。In the present invention, the magnetic field may be a constant magnetic pole direct current magnetic field or an alternating magnetic pole alternating current magnetic field. It has been found that an alternating magnetic field is more convenient for orientation and densification. Further, the composite magnetic field in which the alternating magnetic field and the direct current magnetic field are superposed is more effective for the orientation and the densification of the reinforcing fibers.
【００１６】本発明において、型とは、強化繊維を配向
集合させるための容器であるが、後に溶融マトリックス
金属を溶浸する鋳型自体であってもよいし、鋳型とは別
のマトリックス金属の溶融温度において消失する材料、
例えば、紙、ワックス、マトリックス金属自身で造られ
た独自の容器であってもよい。このような型を使用すれ
ば、複合材料部品中に強化繊維を局部的に存在させるこ
とができる。In the present invention, the mold is a container for orienting and assembling the reinforcing fibers, but it may be a mold itself for infiltrating molten matrix metal later, or melting of a matrix metal different from the mold. Materials that disappear at temperature,
For example, it may be a unique container made of paper, wax, matrix metal itself. The use of such a mold allows the reinforcing fibers to be locally present in the composite part.
【００１７】鋳型は溶融マトリックス金属に耐える材料
ならば、どのような材料で造られてもよい。もちろん、
離型できる鋳型も使用できるが、型自身を複合部材の１
部として外殻を構成し、離型することを意図しない型で
あってもよい。そのような目的にはステンレス鋼は最も
好ましい。The mold may be made of any material that will withstand the molten matrix metal. of course,
A mold that can be released can also be used, but the mold itself is a composite member.
The mold may be a mold that constitutes the outer shell as a part and is not intended to be released. Stainless steel is most preferred for such purposes.
【００１８】鋳型は既知のどのような方法によって振動
させられてもよい。すなわち、電磁的または機械的のい
ずれの方法によってもよい。または、超音波などのエネ
ルギーを付加的に加えた振動によってもよい。The mold may be vibrated by any known method. That is, either an electromagnetic method or a mechanical method may be used. Alternatively, vibration may be applied by additionally applying energy such as ultrasonic waves.
【００１９】溶融マトリックス金属の溶浸の方法は、ど
のような方法であってもよい。代表的な方法の幾つか
は、例えば、カ・イ・ポルトノイ、エス・イェ・サリベ
コフ、イ・エリ・スヴェトロフ、ヴェ・エム・チュバロ
フ共著、青山忠明訳、「複合材料の構造と性質」( 和歌
山市吹屋町２丁目１８番地、日・ソ連通信社発行) の第
III 章「液相結合法による複合材料の製造」に詳細に説
明されている。The method of infiltrating the molten matrix metal may be any method. Some of the representative methods are, for example, Ka I Portonoi, S Ye Saribekov, Lee Eli Svetrov and Ve Em Chubarov, translated by Tadaaki Aoyama, "Structure and Properties of Composite Materials" (Wakayama No. 2-18, Fukiyacho, Ichi (issued by the Japan-Soviet News Agency)
It is described in detail in Chapter III, "Production of Composite Materials by Liquid Phase Bonding Method".
【００２０】本発明の方法によって型の中で配向集合さ
せられた強化繊維の配向集合塊は、底がなくても落下し
ない。それゆえ、実験室的には、離型することを意図し
ない例えばステンレス鋼製の筒状の鋳型の上端に吸引手
段を装着して溶融マトリックス金属を鋳型内に導入し、
溶湯をゆっくり引き上げればよい。底がなければ落下す
る程度に疎に充填された場合に、金属、アスベスト等の
フィルターを底に当てることによって落下を防止するこ
とができる。このような反重力鋳造法 (counter gravit
y casting process)はそれ自身既知である。The oriented aggregates of reinforcing fibers oriented and assembled in the mold by the method of the present invention do not fall without a bottom. Therefore, in a laboratory, a molten matrix metal is introduced into the mold by attaching suction means to the upper end of a cylindrical mold made of stainless steel, which is not intended to be released from the mold,
The molten metal should be slowly pulled up. When the bottom is sparsely filled to the extent that it falls, it can be prevented from falling by applying a filter such as metal or asbestos to the bottom. Such countergravity casting (counter gravit
y casting process) is known per se.
【００２１】本発明の方法では、磁場を均一にかけるこ
とができるならば、どのような形状の強化繊維の配向集
合塊をも形成することができる。The method of the present invention can form oriented aggregates of reinforcing fibers of any shape as long as the magnetic field can be uniformly applied.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明によれば、強化繊維を３５〜４５
％の高容積率でマトリックス中に含み、しかも低密度軽
量の複合材料を提供することができる。それによって、
例えば、強化繊維としニッケル被覆を施したアルミナ繊
維を使用するマグネシウム基複合材料の場合、前記特開
昭６３−２９０２２９号の記載の金属繊維を強化繊維と
する場合よりも低密度でしかも比強度において遜色のな
い材料が得られ、機械部品の軽量化に貢献できる。According to the present invention, the reinforcing fibers are 35 to 45
It is possible to provide a composite material which is contained in a matrix at a high volume ratio of%, and has a low density and a low weight. Thereby,
For example, in the case of a magnesium-based composite material that uses nickel-coated alumina fibers as the reinforcing fibers, it has a lower density and a higher specific strength than the case of using the metal fibers described in JP-A-63-290229 as the reinforcing fibers. Materials that are comparable to each other can be obtained, which can contribute to weight reduction of machine parts.
【００２３】[0023]
【発明の具体的記載】次に図面を参照して本発明を具体
的に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【００２４】図１は本発明の方法において磁性を付与し
た強化繊維を、気体中において、磁場内で、振動させて
型内に落下させることによって、配向集合塊にするため
の装置の一例を示す断面図である。装置は、上部に交番
磁極の交流磁場、下部に鉄芯を有する直流磁場にコイル
が配置される。基台ｉ、交流電磁コイルｄ、直流電磁コ
イルｈ、鉄芯ｇ、鉄芯上下用装置ｊ、交流電源ｋ、直流
電源ｌよりなり、鉄芯ｇの上部に型ｅ (この場合は後に
溶融マトリックス金属を鋳込む鋳型) が鋳型保持具ｆに
より支持され、鋳型ｅに臨んだ漏斗ｃが設けられ、漏斗
ｃに臨んで配置され適当な軽い振動を与えられる篩ａか
ら磁性を付与された強化繊維ｂが鋳型内に落下させられ
る。強化繊維は磁場内を落下中にコイルに付与される交
番電流により発生する交番磁場の作用で振動、磁力線方
向に配向し、鉄芯の上部の鋳型保持器に伝えられる振動
と直流磁場の重畳磁場の効果により密に集められ配向繊
維集合体ｍを形成する。FIG. 1 shows an example of an apparatus for forming an oriented aggregate by vibrating a reinforcing fiber magnetized in the method of the present invention in a gas in a magnetic field and dropping it into a mold. FIG. The apparatus has coils arranged in an alternating magnetic field of alternating magnetic poles in the upper part and a DC magnetic field having an iron core in the lower part. A base i, an AC electromagnetic coil d, a DC electromagnetic coil h, an iron core g, an iron core up / down device j, an AC power source k, and a DC power source l, and a mold e (in this case, a molten matrix later) on the iron core g. A mold for casting metal) is supported by a mold holder f, a funnel c facing the mold e is provided, and a reinforcing fiber imparted with magnetism from a sieve a that is arranged facing the funnel c and is given an appropriate light vibration. b is dropped into the mold. The reinforcing fiber is vibrated by the action of the alternating magnetic field generated by the alternating current applied to the coil while falling in the magnetic field, oriented in the direction of the magnetic force line, and superimposed on the vibration and DC magnetic field transmitted to the mold holder above the iron core. Due to the effect of, the oriented fiber aggregate m is densely collected.
【００２５】図２は配向繊維集合体ｍを入れた鋳型ｅに
溶融マトリックス金属ｐを溶浸するための実験室的装置
の一例を示す断面図である。るつぼｎは必要に応じて適
当なライニングを施したものでよく、例えば、溶融アル
ミニウム、またはマグネシウムまたはそれらの合金を保
持する。強化繊維の配向集合塊ｍが充填された、例え
ば、ステンレス鋼の鋳型ｅにアダプターｒを介して吸気
管ｑが装着されて溶融マトリックス金属ｐ中に沈めら
れ、吸気管ｑを適当な吸引手段に連結して吸引すること
により、配向繊維集合体を収容した鋳型内に溶融マトリ
ックス金属を導入する。FIG. 2 is a sectional view showing an example of a laboratory apparatus for infiltrating a molten matrix metal p into a mold e containing an oriented fiber assembly m. The crucible n may have a suitable lining if necessary, and holds, for example, molten aluminum or magnesium or alloys thereof. For example, a stainless steel mold e filled with oriented aggregates m of reinforcing fibers is attached with an intake pipe q via an adapter r and is submerged in the molten matrix metal p, and the intake pipe q is used as an appropriate suction means. By connecting and suctioning, the molten matrix metal is introduced into the mold containing the oriented fiber assembly.
【００２６】本発明は次の実施例によってより具体的に
例示される。The present invention is more specifically illustrated by the following examples.
【００２７】[0027]
【実施例１】実質的に図１と図２に示される構造の、繊
維充填装置とマトリックス金属溶浸装置を使用して、ニ
ッケル被覆アルミナ繊維で強化したマグネシウム基の複
合金属棒を製作した。EXAMPLE 1 A magnesium-based composite metal rod reinforced with nickel-coated alumina fibers was fabricated using a fiber-filling device and a matrix metal infiltration device, substantially as shown in FIGS.
【００２８】使用した非金属繊維はデュポン社製の直径
１８μｍ、長さ３ｍｍの、表面に厚さ１μｍの無電解ニ
ッケルめっきを施したアルミナ繊維で、めっき後１００
℃に加熱し、強磁性化したものである。強化繊維を配向
集合させるための型は鋳型と共通で、１８−８ステンレ
ス鋼製で、内径１０ｍｍ、高さ１００ｍｍであった。使
用したマトリックス金属はマグネシウム合金ＭＣ２であ
った。The non-metallic fiber used was an alumina fiber manufactured by DuPont with a diameter of 18 μm and a length of 3 mm, and the surface of which was electroless nickel plated with a thickness of 1 μm.
It is made ferromagnetic by heating to ℃. A mold for orienting and assembling the reinforcing fibers was common to the mold, was made of 18-8 stainless steel, and had an inner diameter of 10 mm and a height of 100 mm. The matrix metal used was magnesium alloy MC2.
【００２９】前記ニッケル被覆繊維を繊維充填装置によ
って鋳型内に充填した後に、鋳型の上部にアダプターを
装着して吸気管を結合し、溶融マグネシウム合金中に沈
め該合金を吸引導入し、マグネシウム合金が鋳型内に充
填されるのを待って、浴より引き上げ、冷却固化させた
後、鋳型を取除いた。このようにして得られた複合金属
棒は、繊維の容積率約４０％、密度３．３ｇ／ｃｍ3 、
曲げ強度７５０ＭＰａであった。After the above nickel-coated fiber is filled in the mold by a fiber filling device, an adapter is attached to the upper part of the mold to connect an intake pipe, and the molten magnesium alloy is submerged and the alloy is sucked and introduced. After waiting for the mold to be filled, it was taken out of the bath, cooled and solidified, and then the mold was removed. The composite metal rod thus obtained has a fiber volume ratio of about 40%, a density of 3.3 g / cm 3 ,
The bending strength was 750 MPa.
【００３０】単なるアルミナ繊維をハンドプレスにより
型枠内で加圧圧縮した後同じマグネシウム合金を溶浸
し、このビレットを熱間で押し出しすることにより造ら
れた同様の複合金属棒の繊維容積率が約１８％、曲げ強
度が４５０ＭＰａであるのに比して容積率では２倍を超
える増加であり、曲げ強度で１．６倍の増加となった。A similar composite metal rod made by simply pressurizing alumina fibers by hand pressing in a mold, infiltrating the same magnesium alloy, and extruding this billet hot has a fiber volume ratio of about 18% and the bending strength was 450 MPa, the volume ratio was more than doubled, and the bending strength was 1.6 times.
【００３１】また前記特開昭６３−２９０２２９号に記
載のステンレス鋼繊維を強化繊維とする製品は、繊維の
容積率約４０％、密度４．１％ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度８
５１ＭＰａであるから、これに比すれば、本発明の製品
は密度はその約８０％で、曲げ強度は低いが、比曲げ強
度では、該製品の２０７に対して２２７であり、本発明
製品の方が高い。The product described in JP-A-63-290229, which uses stainless steel fibers as reinforcing fibers, has a fiber volume ratio of about 40%, a density of 4.1% g / cm 3 , and a bending strength of 8.
Since it is 51 MPa, the density of the product of the present invention is about 80% and the flexural strength is low, but the specific flexural strength is 227 compared to 207 of the product. Is higher.
【００３２】[0032]
【実施例２】実施例１で使用したものと同じニッケル被
覆アルミナ繊維を用いて、同じ装置により、マトリック
ス金属としてアルミニウムを使用して繊維強化複合金属
棒を製作した。この材料の容積率は約４０％、密度は
３．７ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度は８７２ＭＰａであった。
従って、比曲げ強度は２３５であり、マグネシウ基複合
材料に比し、軽量化効果においてやや劣るものの、比曲
げ強度において有利である。Example 2 Using the same nickel-coated alumina fiber as used in Example 1, and using the same apparatus, aluminum was used as the matrix metal to fabricate a fiber-reinforced composite metal rod. The volume ratio of this material was about 40%, the density was 3.7 g / cm 3 , and the bending strength was 872 MPa.
Therefore, the specific bending strength is 235, which is slightly inferior to the magnesium-based composite material in the weight reduction effect, but is advantageous in the specific bending strength.
【００３３】[0033]
【実施例３】直径１５μｍ、長さ２ｍｍの市販のピッチ
系炭素繊維に慣用の無電解めっき法によって厚さ１μｍ
のニッケル被覆を施した。この被覆炭素繊維とマグネシ
ウム合金ＭＣ２を用いて実施例１と同様に操作して、繊
維強化複合金属棒を製造した。炭素繊維は軽いので、こ
れを円滑に型内に落下させるには困難があったが、繊維
束を形成することができた。Example 3 A commercially available pitch-based carbon fiber having a diameter of 15 μm and a length of 2 mm was formed to a thickness of 1 μm by a conventional electroless plating method.
Of nickel coating. Using the coated carbon fiber and magnesium alloy MC2, the same operation as in Example 1 was carried out to produce a fiber-reinforced composite metal rod. Since the carbon fiber was light, it was difficult to drop it into the mold smoothly, but a fiber bundle could be formed.
【００３４】得られた複合材料は繊維容積率４３％、密
度約２．８、曲げ強度７６１ＭＰａであった。曲げ強度
はアルミナ繊維使用の場合と同程度であるが、この材料
の軽量化効果は大きい。The resulting composite material had a fiber volume ratio of 43%, a density of about 2.8 and a bending strength of 761 MPa. The bending strength is similar to that of the case of using alumina fiber, but the weight saving effect of this material is great.
【図１】磁性を付与した強化繊維を鋳型内で配向集合塊
とするための装置の概念を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the concept of an apparatus for forming a reinforcing fiber having magnetism into an oriented aggregate in a mold.
【図２】強化繊維の配向集合塊を収容した鋳型に溶融マ
トリックス金属を導入する装置の概念を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the concept of an apparatus for introducing molten matrix metal into a mold containing an oriented aggregate of reinforcing fibers.
【符号の説明】 ｄ：交流電磁コイル、ｈ：直流電磁コイル、ｊ：振動
台、ｅ：型、ｇ：鉄芯、ｂ：強化繊維、ｎ：鋳型、ｐ：
溶融マトリックス金属、ｍ :磁性を付与した強化繊維の
配向集合塊[Explanation of Codes] d: AC electromagnetic coil, h: DC electromagnetic coil, j: vibrating table, e: mold, g: iron core, b: reinforcing fiber, n: mold, p:
Molten matrix metal, m: Oriented aggregate of reinforcing fibers with magnetism
Claims (14)
集する磁性金属で被覆された非金属繊維からなる繊維強
化複合金属材料。1. A fiber-reinforced composite metal material comprising a metal matrix and non-metal fibers coated with a magnetic metal that is oriented and densely packed in the metal matrix.
であって、非金属強化繊維がアルミナおよびアルミナ系
繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、シリカ繊維、ホウ素
繊維のいずれかである材料。2. The fiber-reinforced composite metal material according to claim 1, wherein the non-metal reinforcing fiber is any one of alumina and alumina fibers, carbon fiber, silicon carbide fiber, silica fiber, and boron fiber.
であって、マトリックス金属がアルミニウム、マグネシ
ウムおよびそれらの合金から選ばれるものである材料。3. The fiber-reinforced composite metal material according to claim 1, wherein the matrix metal is selected from aluminum, magnesium and alloys thereof.
であって、繊維を被覆する金属が、鉄、ニッケル、コバ
ルトおよびそれらの合金のいずれかである材料。4. The fiber-reinforced composite metal material according to claim 1, wherein the metal coating the fiber is iron, nickel, cobalt or an alloy thereof.
であって、金属の外殻を有する材料。5. The fiber-reinforced composite metal material according to claim 1, having a metal outer shell.
雰囲気中において、磁場内で振動させられる型内に落下
させることによって配向集合塊となし、該集合塊に溶融
マトリックス金属を溶浸することからなる繊維強化複合
金属材料の製造方法。6. A non-metallic fiber coated with a magnetic metal is dropped in a gas atmosphere into a mold which is vibrated in a magnetic field to form an oriented aggregate mass, and the molten matrix metal is infiltrated into the aggregate mass. A method for producing a fiber-reinforced composite metal material comprising the following.
の製造方法であって、強化繊維がアルミナおよびアルミ
ナ系繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、シリカ繊維、ホ
ウ素繊維のいずれかである方法。7. The method for producing a fiber-reinforced composite metal material according to claim 6, wherein the reinforcing fiber is any one of alumina and alumina fibers, carbon fiber, silicon carbide fiber, silica fiber, and boron fiber. .
の製造方法であって、繊維を被覆する磁性金属が、鉄、
ニッケル、コバルトまたはこれらの合金である方法。8. The method for producing a fiber-reinforced composite metal material according to claim 6, wherein the magnetic metal coating the fiber is iron,
The method being nickel, cobalt or alloys thereof.
の製造方法であって、マトリックス金属がアルミニウ
ム、マグネシウムおよびこれらの合金がら選ばれるもの
である方法。9. The method for producing a fiber-reinforced composite metal material according to claim 6, wherein the matrix metal is selected from aluminum, magnesium and alloys thereof.
料の製造方法であって、該型が熔融マトリックス金属を
溶浸する鋳型である方法。10. The method for producing a fiber-reinforced composite metal material according to claim 6, wherein the mold is a mold for infiltrating a molten matrix metal.
料の製造方法であって、該鋳型がステンレス鋼であり、
複合金属材料の構成要素をなす方法。11. The method for producing a fiber-reinforced composite metal material according to claim 10, wherein the mold is stainless steel,
Method of forming a component of a composite metal material.
の製造方法であって、該型が熔融マトリックス金属の溶
浸温度において消失する材料でできており、別に鋳型を
用いる方法。12. The method for producing a fiber-reinforced composite metal material according to claim 6, wherein the mold is made of a material that disappears at the infiltration temperature of the molten matrix metal, and a mold is separately used.
料の製造方法であって、磁場が交番磁場である方法。13. The method for producing the fiber-reinforced composite metal material according to claim 6, wherein the magnetic field is an alternating magnetic field.
料の製造方法であって、定磁極磁場と交番磁場の複合磁
場である方法。14. The method for producing the fiber-reinforced composite metal material according to claim 6, wherein the composite magnetic field is a constant magnetic pole magnetic field and an alternating magnetic field.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24119293A JPH0790421A (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Fiber reinforced composite metallic material and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24119293A JPH0790421A (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Fiber reinforced composite metallic material and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0790421A true JPH0790421A (en) | 1995-04-04 |
Family
ID=17070590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24119293A Withdrawn JPH0790421A (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Fiber reinforced composite metallic material and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0790421A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2437267A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-24 | Rolls Royce Plc | Making fibrous metal matrix composites |
| WO2009038048A1 (en) | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Shimane Prefectural Government | Metal covered carbon material and carbon-metal composite material using the metal covered carbon material |
| CN114737140A (en) * | 2022-04-14 | 2022-07-12 | 广东合拓新材料科技有限公司 | Aluminum single-sheet material with high tensile strength and preparation method thereof |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP24119293A patent/JPH0790421A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2437267A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-24 | Rolls Royce Plc | Making fibrous metal matrix composites |
| GB2437267B (en) * | 2006-03-23 | 2008-07-16 | Rolls Royce Plc | Methods of forming metal matrix composites and metal matrix composites formed thereby |
| US7987893B2 (en) | 2006-03-23 | 2011-08-02 | Rolls-Royce Plc | Methods of forming metal matrix composites and metal matrix composites formed thereby |
| WO2009038048A1 (en) | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Shimane Prefectural Government | Metal covered carbon material and carbon-metal composite material using the metal covered carbon material |
| CN114737140A (en) * | 2022-04-14 | 2022-07-12 | 广东合拓新材料科技有限公司 | Aluminum single-sheet material with high tensile strength and preparation method thereof |
| CN114737140B (en) * | 2022-04-14 | 2023-01-24 | 广东合拓新材料科技有限公司 | Aluminum single-sheet material with high tensile strength and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100432273C (en) | Metal matrix composite wires, cables and preparing method | |
| US20060024490A1 (en) | Metal matrix composites, and methods for making the same | |
| WO2006023070A1 (en) | Metal matrix composites, and methods for making the same | |
| WO2006023069A1 (en) | Metal matrix composites, and methods for making the same | |
| CN101775518A (en) | Device and method for preparing particle-reinforced gradient composite materials by using ultrasonic waves | |
| CN1188514A (en) | Fiber reinforced aluminium matrix composite | |
| Huda et al. | Metal-matrix composites: Manufacturing aspects. Part I | |
| EP0370546B1 (en) | Process for producing composite materials with a metal matrix, with a controlled content of reinforcer agent | |
| JPH0790421A (en) | Fiber reinforced composite metallic material and its production | |
| JPH07276034A (en) | Fiber reinforced composite metallic article and their production | |
| JPH0790419A (en) | Device for forming oriented aggregate of fiber having magnetism | |
| JPS63290229A (en) | Manufacture of fiber-reinforced composite metallic material | |
| US5249620A (en) | Process for producing composite materials with a metal matrix with a controlled content of reinforcer agent | |
| JP2004034084A (en) | Method of producing partially reinforced metal matrix composite material | |
| JP2007144437A (en) | Method of producing partially reinforced metal matrix composite material | |
| CN110184505A (en) | Situ Al3Ti/Al compound material ultrasound assisted extrusion cast moulding method | |
| CN110144474A (en) | Situ Al3Ti/Al composite material integral forming method | |
| Neussl et al. | Selectively fibre-reinforced components produced by the modified investment casting process | |
| Choi et al. | Manufacturing Process of Carbon Short Fiber Reinforced Al Matrix With Preformless and Their Properties | |
| Zhao et al. | Development of pressure infiltration preparation of metal matrix composites | |
| Kang et al. | Infiltration of Al {sub 2} O {sub 3} short-fiber preforms during squeeze | |
| WO1992021458A1 (en) | Method and apparatus for producing metal matrix composites using electromagnetic body forces | |
| CN1128186A (en) | Metal-base composite horizontal continuous casting method and equipment | |
| Harrigan Jr | Processing of Aluminum Metal-Matrix Composites | |
| JPH0118138B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |