JPS61210137A - 窒化ケイ素繊維強化金属の製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素繊維強化金属の製造方法Info
- Publication number
- JPS61210137A JPS61210137A JP5033585A JP5033585A JPS61210137A JP S61210137 A JPS61210137 A JP S61210137A JP 5033585 A JP5033585 A JP 5033585A JP 5033585 A JP5033585 A JP 5033585A JP S61210137 A JPS61210137 A JP S61210137A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fibers
- silicon nitride
- metal
- fiber
- frinforced
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は窒化ケイ素繊維を強化材とした金属基複合材料
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
窒化ケイ素は比重が小さく高強度、高弾性率でるること
から、各種構造部材への適用が期待されている。バルク
の材料については、そのまま部材へ加工して用いられる
が、繊維状のものはプラスチックるるいは金属の中に埋
め込まnて、複合材料として使つことが考えらnている
。複合材料として用いる場合、窒化ケイ≠の持゛り特性
を最大限に活かすためには、金属、特に@量金属と組み
合せる仁とが望ましい。一般に金属基複合材料を形成す
る方法としては次の各方法が知られている。
から、各種構造部材への適用が期待されている。バルク
の材料については、そのまま部材へ加工して用いられる
が、繊維状のものはプラスチックるるいは金属の中に埋
め込まnて、複合材料として使つことが考えらnている
。複合材料として用いる場合、窒化ケイ≠の持゛り特性
を最大限に活かすためには、金属、特に@量金属と組み
合せる仁とが望ましい。一般に金属基複合材料を形成す
る方法としては次の各方法が知られている。
(1)繊維を束ねたりマットにしたものに解けた金属f
e浸み込ませるようにした液体金属含浸法。(2)繊維
と金属粉末を混ぜ会せ、プレス後焼結を行うようにした
粉末冶金法。(3)繊維に電気メッキを施しながら成形
してゆく成層法。(4)真空蒸着、化学蒸着により繊維
上に金属を付けた後ホット・プレスするようにした蒸着
法。(5)繊維を金属箔の間に挾みホット・プレスする
ようにした拡散法等である。
e浸み込ませるようにした液体金属含浸法。(2)繊維
と金属粉末を混ぜ会せ、プレス後焼結を行うようにした
粉末冶金法。(3)繊維に電気メッキを施しながら成形
してゆく成層法。(4)真空蒸着、化学蒸着により繊維
上に金属を付けた後ホット・プレスするようにした蒸着
法。(5)繊維を金属箔の間に挾みホット・プレスする
ようにした拡散法等である。
しかしながら上記(1)の方法にあっては溶融金属1−
1没する際に、繊維が金属と濡れ難い材料であると、繊
維束内に溶融金属を含浸させることが困峻でめる。(2
)の粉末冶金法にめりては繊維と金属粉末を混ぜてプレ
スする際の繊維の破損が多い。
1没する際に、繊維が金属と濡れ難い材料であると、繊
維束内に溶融金属を含浸させることが困峻でめる。(2
)の粉末冶金法にめりては繊維と金属粉末を混ぜてプレ
スする際の繊維の破損が多い。
(3)の゛鑞着法にあっては金属のような電気良導体か
らなる長繊維に限られ、そのうえ、かなりの長時間を要
して工業的に不適当である。(4)の蒸着法もt産が難
しくコスト面に2い°Cかなり高くなる。
らなる長繊維に限られ、そのうえ、かなりの長時間を要
して工業的に不適当である。(4)の蒸着法もt産が難
しくコスト面に2い°Cかなり高くなる。
拡散法にあっ′Cμ繊維と金属箔との積層作業が・極め
て困難である。等の問題が窒化ケイ素繊維強化全域の成
形を困難にしCいる。
て困難である。等の問題が窒化ケイ素繊維強化全域の成
形を困難にしCいる。
本発明の目的は上記の点に鑑みてなされたもので、複合
材として最も数品な成形体が得られる溶融金属含浸法が
適用できる、窒化ケイ素繊維表向へのメタライズを利用
した窒化ケイ素繊維強化金属の製造方法を提供するもの
である。
材として最も数品な成形体が得られる溶融金属含浸法が
適用できる、窒化ケイ素繊維表向へのメタライズを利用
した窒化ケイ素繊維強化金属の製造方法を提供するもの
である。
本発明者らは、窒化ケイ素繊維強化金属を溶融金属含浸
法で製造する試みを種々に行ない、該繊維表面に溶融金
属と濡れ易い物質を被覆することが必須条件でめること
を見い出した。しかしながら、窒化ケイ素に対する通常
の被覆方法、たとえば化学蒸着、物理蒸着、無電解メッ
キ等では、表面に被覆層が物理的に付着し“Cいるのみ
で、溶融金属が含浸した際すぐに剥離し゛〔、十分に目
的の機能を果さない。そこで、化学的に強固に接合した
被覆層の形成方法の研究を行なったところ、新規なメタ
ライズ法を見い出し本発明に至った。
法で製造する試みを種々に行ない、該繊維表面に溶融金
属と濡れ易い物質を被覆することが必須条件でめること
を見い出した。しかしながら、窒化ケイ素に対する通常
の被覆方法、たとえば化学蒸着、物理蒸着、無電解メッ
キ等では、表面に被覆層が物理的に付着し“Cいるのみ
で、溶融金属が含浸した際すぐに剥離し゛〔、十分に目
的の機能を果さない。そこで、化学的に強固に接合した
被覆層の形成方法の研究を行なったところ、新規なメタ
ライズ法を見い出し本発明に至った。
即ち、本発明者らは窒化ケイ素が高温真空中に2い′〔
、表面がわずかにその構成元素に分解することに着目し
、実験を重ねたところ、該分解元素がある種の金属と容
易に反応し溶融状態になる条件を把握し、これが有効な
メタライジング法として利用できることを見出した。
、表面がわずかにその構成元素に分解することに着目し
、実験を重ねたところ、該分解元素がある種の金属と容
易に反応し溶融状態になる条件を把握し、これが有効な
メタライジング法として利用できることを見出した。
ここで言うある種の金属とはケイ素と容易に反応し、反
応によって生成する合金が元の金属の融点より低下する
もので、窒化ケイ素の表面が反応に有効な量のケイ素を
分解する温度(10−’Torrの真空下で1,200
℃程度)において溶融しない金属、例えばFe、 Ni
、 Coおよびこれらの金属を少なくとも50%以上
含む合金例えばケイ素鋼、炭素鋼1合金鋼、特殊鋼、N
i−0r合金、 N1−AA金合金Ni−Tl合金、各
種超合金等でるる。
応によって生成する合金が元の金属の融点より低下する
もので、窒化ケイ素の表面が反応に有効な量のケイ素を
分解する温度(10−’Torrの真空下で1,200
℃程度)において溶融しない金属、例えばFe、 Ni
、 Coおよびこれらの金属を少なくとも50%以上
含む合金例えばケイ素鋼、炭素鋼1合金鋼、特殊鋼、N
i−0r合金、 N1−AA金合金Ni−Tl合金、各
種超合金等でるる。
反応は次の過程を経て起る。
1、窒化ケイ素の表面の分解
2、窒化ケイ素表面に配した金属とケイ素との反応3、
金属とケイ素の反応による金属の融点の低下4、金属の
溶融 5、溶融金属と窒化ケイ素との濡れ 6、メタライズ完T 従りで、メタライズを生じせしめるためには、窒化ケイ
素の表面が一部分解する条件を与えること。
金属とケイ素の反応による金属の融点の低下4、金属の
溶融 5、溶融金属と窒化ケイ素との濡れ 6、メタライズ完T 従りで、メタライズを生じせしめるためには、窒化ケイ
素の表面が一部分解する条件を与えること。
分解する表面が存在すること1分解面に反応すべき金属
が密着することが重要である。このためには、窒化ケイ
素を真空中で高温に訓熱することが分解に有効であり、
分解表面を存在させることと金属を密着させることを同
時に満足させる手段として金属の粉末を用いることがす
ぐれた方法である。本発明のポイントもここにある。
が密着することが重要である。このためには、窒化ケイ
素を真空中で高温に訓熱することが分解に有効であり、
分解表面を存在させることと金属を密着させることを同
時に満足させる手段として金属の粉末を用いることがす
ぐれた方法である。本発明のポイントもここにある。
本方法によっ゛〔形成されるメタライズ層の厚さは、初
めに窒化ケイ素表面に配する粉末の粒径及び量によりて
変化する。ウィスカーのように径が数μm以下の繊維で
は、メタライズ層が数μmになってしまっては繊維の実
体が消滅する。従って、繊維に有効にその機能を働かせ
るためには、断面積の80%程度が残存するようなメタ
ライズにせねばならないため窒化ケイ素繊維表面に付着
せしめる金属粉末の径は、該繊維の1710以下とする
必要がある。
めに窒化ケイ素表面に配する粉末の粒径及び量によりて
変化する。ウィスカーのように径が数μm以下の繊維で
は、メタライズ層が数μmになってしまっては繊維の実
体が消滅する。従って、繊維に有効にその機能を働かせ
るためには、断面積の80%程度が残存するようなメタ
ライズにせねばならないため窒化ケイ素繊維表面に付着
せしめる金属粉末の径は、該繊維の1710以下とする
必要がある。
繊維状物質の表面に金属粉末を配する方法としては、金
属粉を液体中に浮遊させその中に繊維を浸漬させる方法
がある。繊維表面に付着する金属粉末量は液体中の粉末
量によっ′で制御できる。
属粉を液体中に浮遊させその中に繊維を浸漬させる方法
がある。繊維表面に付着する金属粉末量は液体中の粉末
量によっ′で制御できる。
実施例
平均長さ50μm、平均径5μmの窒化ケイ素ウィスカ
ーLopを、200CCの水に平均粒径300叉のNi
微粉を0.5f@濁させたものの中に浸漬し、十分に攪
拌した後、該ウィスカーt−フィルターを用いCl1i
り出す。該ウィスカーの表面にはNiの微粉末が付着し
Cいる。該ウィスカーを乾燥後、真空炉中に設置し2X
10 Tartの真空迄排気し、その状態で1230
℃迄昇温。10分間保持後冷却した。
ーLopを、200CCの水に平均粒径300叉のNi
微粉を0.5f@濁させたものの中に浸漬し、十分に攪
拌した後、該ウィスカーt−フィルターを用いCl1i
り出す。該ウィスカーの表面にはNiの微粉末が付着し
Cいる。該ウィスカーを乾燥後、真空炉中に設置し2X
10 Tartの真空迄排気し、その状態で1230
℃迄昇温。10分間保持後冷却した。
炉中より取り出した該ウィスカーは表面がNl−Si合
金でメタライズされCいた。その厚さは極めて薄いため
正確な測定は不可能であるが、走査形電子顕微鏡の1象
からxoooXないしそれ以下と思われる。
金でメタライズされCいた。その厚さは極めて薄いため
正確な測定は不可能であるが、走査形電子顕微鏡の1象
からxoooXないしそれ以下と思われる。
該ウィスカーを束ねで、内径10ダの黒鉛製ルツボに挿
填し、真空中で700℃に力allp4溶融した606
1に1合金を注入した。該ウィスカー表面のメタライズ
ノーと人を合金との濡れ性は極め′C良好であるため、
毛細管現象で完全にウィスカー間に含浸した。冷却後ル
ツボより取り出した窒化ケイ素ウィスカ7人を合金複合
材料の一部を切り出し顕微鏡観察したところ、空孔のな
い緻密な組織を呈しCいた。窒化ケイ素ウィスカー含有
量は30vol!Xで、機械的特性はヤンイ率が13,
500#/J 、引張強さがT6熱処理後で55辞/−
ありた。
填し、真空中で700℃に力allp4溶融した606
1に1合金を注入した。該ウィスカー表面のメタライズ
ノーと人を合金との濡れ性は極め′C良好であるため、
毛細管現象で完全にウィスカー間に含浸した。冷却後ル
ツボより取り出した窒化ケイ素ウィスカ7人を合金複合
材料の一部を切り出し顕微鏡観察したところ、空孔のな
い緻密な組織を呈しCいた。窒化ケイ素ウィスカー含有
量は30vol!Xで、機械的特性はヤンイ率が13,
500#/J 、引張強さがT6熱処理後で55辞/−
ありた。
なお本発明方法は上記実施例に限定される事なく、例え
ば溶融合金は尼に限定されずFe系、Ni系。
ば溶融合金は尼に限定されずFe系、Ni系。
Cu系、 Mf系等有効である。また溶融含浸の工程は
メタライズ直後で同一真空炉内で連続に行なっても良い
し溶融含浸時の雰囲気は還元性、不活性いずれでも艮い
。
メタライズ直後で同一真空炉内で連続に行なっても良い
し溶融含浸時の雰囲気は還元性、不活性いずれでも艮い
。
本発明方法を用いる事により、窒化ケイ素繊維金属を容
易かつ確実に製造する事ができる。
易かつ確実に製造する事ができる。
代理人 弁理士 則 近 憲 佑
(他 1名)
Claims (1)
- 窒化ケイ素繊維をその径の1/10以下の径のSiと
反応し易い金属粉末を懸濁させた液の中に浸漬する工程
と、該繊維を液中より引き上げ乾燥する工程と、該繊維
を高温真空中で加熱し該繊維表面をメタライズする工程
と、該メタライズした繊維束中に溶湯金属を含浸するこ
とから成ることを特徴とする窒化ケイ素繊維強化金属の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5033585A JPS61210137A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 窒化ケイ素繊維強化金属の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5033585A JPS61210137A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 窒化ケイ素繊維強化金属の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61210137A true JPS61210137A (ja) | 1986-09-18 |
Family
ID=12856044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5033585A Pending JPS61210137A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 窒化ケイ素繊維強化金属の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61210137A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01279720A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
JPH01279721A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
JPH01279714A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
JPH01279716A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
JPH01279715A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
CN114046209A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-02-15 | 爱柯迪股份有限公司 | 氮化硅纤维增强铝合金发动机缸套及制备方法 |
-
1985
- 1985-03-15 JP JP5033585A patent/JPS61210137A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01279720A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
JPH01279721A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
JPH01279714A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
JPH01279716A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
JPH01279715A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-10 | Toyota Motor Corp | 金属基複合材料の製造方法 |
CN114046209A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-02-15 | 爱柯迪股份有限公司 | 氮化硅纤维增强铝合金发动机缸套及制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4341823A (en) | Method of fabricating a fiber reinforced metal composite | |
US5244748A (en) | Metal matrix coated fiber composites and the methods of manufacturing such composites | |
US3770488A (en) | Metal impregnated graphite fibers and method of making same | |
US4157409A (en) | Method of making metal impregnated graphite fibers | |
JPS6147891B2 (ja) | ||
US3953647A (en) | Graphite fiber reinforced metal matrix composite | |
US4659593A (en) | Process for making composite materials consisting of a first reinforcing component combined with a second component consisting of a light alloy and products obtained by this process | |
US3796587A (en) | Carbon fiber reinforced nickel matrix composite having an intermediate layer of metal carbide | |
US4831707A (en) | Method of preparing metal matrix composite materials using metallo-organic solutions for fiber pre-treatment | |
JPS61210137A (ja) | 窒化ケイ素繊維強化金属の製造方法 | |
Warrier et al. | Control of interfaces in Al-C fibre composites | |
JP3721393B2 (ja) | 多孔質プリフォーム、金属基複合材料及びそれらの製造方法 | |
JPH04304333A (ja) | アルミニウムまたはアルミニウム合金をマトリクスとする複合材料およびその強化材とマトリクスとの濡れおよび結合を向上させる方法 | |
JPH03103334A (ja) | 繊維強化金属 | |
US3770492A (en) | Method of manufacture of materials from polycrystalline filaments | |
JPH01111830A (ja) | 繊維強化金属複合材料の製造方法 | |
FR2494260A1 (fr) | Procede de traitement d'une fibre et procede de production d'un materiau composite a partir d'une fibre de verre, de ceramique, de metal ou autre | |
EP0228166B1 (en) | Method of making graphite forming dies | |
Lacom et al. | Assessment and control of surface reactions of carbon fibres in light weight metal matrix composites | |
FR2707628A1 (fr) | Procédé pour améliorer la tenue à l'oxydation d'un matériau composite à renfort fibreux et à matrice verre, vitrocéramique ou céramique. | |
JPS5912733B2 (ja) | 繊維−金属複合体を形成する方法 | |
US5697421A (en) | Infrared pressureless infiltration of composites | |
JP2610265B2 (ja) | 金属基複合材料の製造方法 | |
CN110453495B (zh) | 一种碳纤维表面镀碳化硼的方法 | |
Hill et al. | The preparation and properties of cast boron-aluminum composites |