ハイブリッド短繊維強化複合材料の3次元構造制御および高機能化技術の開発

混合短纤维增强复合材料3D结构控制和高功能技术开发

• 批准号: 15760552
• 负责人: 水本 将之
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760552/
• 关键词: 金属基複合材料; 低圧加圧溶浸法; 組織制御; ビッカース硬さ; 摩耗試験; 熱膨張特性; 加圧溶浸法; ハイブリッド

繊維強化複合材料中の繊維の3次元的分布を制御するために,繊維表面への金属およびセラミックス粒子からなる混合粒子の導入方法および導入した混合粒子の影響について検討した.強化繊維にはSiC繊維を,ハイブリッド化させる粒子には種々の粒径(10〜150μm)の混合粒子を用いた.マトリックス合金にはAl-4mass%Cu合金およびAl-7mass%Si合金を,繊維と混合粒子をハイブリッド化させるバインダーには,ポリエチレングリコールを用いた.繊維と混合粒子をバインダー中で撹拌・混合することにより,ハイブリッド繊維およびプリフォームの作製を同時に行った.得られたプリフォームをSEMにより調べた結果,SiC繊維表面に混合粒子が分散したハイブリッド繊維が得られることがわかった.ハイブリッド化させる混合粒子の粒径が複合化後の短繊維の3次元的分布に及ぼす影響を調べた結果,粒径10μm程度の小粒子は繊維同士の接触を防ぐ働きをし,粒径150μm程度の大粒子は繊維の配向性制御および均一分布に寄与することがわかった.また,粒径の異なる混合粒子を適切な重量比で混合して繊維表面に分散させることにより,マトリックス中に繊維が均一に分布し,かつランダムに配向した繊維ランダム配向複合材料を得ることができた.複合化後の組織の強化材/マトリックス界面をEDX-SEMにより調べた結果,反応層の形成は観察されなかった.また,得られた複合材料は安定した熱膨張挙動を示したことから,作製した複合材料中の強化材/マトリックス界面は強い接合強度を持つことが示唆された.ビッカース硬さを測定した結果,硬さに異方性がなかったことから,ハイブリッド繊維を用いることにより複合材料中の繊維の3次元的分布を制御できることがわかった.摩耗試験を行った結果,作製した複合材料は同じ強化材体積分率の粒子強化複合材料と比較して,高い耐摩耗特性を示した.

繊 d reinforcement in composite materials の 繊 d の 3rd dimensional distribution を suppression す る た め に, 繊 d surface へ の metal お よ び セ ラ ミ ッ ク ス particle か ら な る hybrid particle の import method お よ び import し た hybrid particles の influence に つ い て beg し 検 た. Strengthening 繊 d に は SiC 繊 d を, ハ イ ブ リ ッ ド change さ せ る particle に は kind 々 の particle size (10 to 150 microns) の を hybrid particles with い た. マ ト リ ッ ク ス alloy に は Al - 4 mass % Cu alloy お よ び Al - 7 mass % Si alloy を, 繊 d と hybrid particle を ハ イ ブ リ ッ ド change さ せ る バ イ ン ダ ー に は, ポ Youdaoplaceholder0 グリコ グリコ グリコ グリコ を を を use リエチレ た. 繊 d と hybrid particle を バ イ ン ダ ー in で 撹 mixing, mixing す る こ と に よ り, ハ イ ブ リ ッ ド 繊 d お よ び プ リ フ ォ ー ム の cropping を line at the same time に っ た. Have ら れ た プ リ フ ォ ー ム を SEM に よ り adjustable べ た results, SiC 繊 が d surface に hybrid particles dispersed し た ハ イ ブ リ ッ ド 繊 d が must ら れ る こ と が わ か っ た. ハ イ ブ リ ッ ド change さ せ る hybrid composite particle の size が の after short 繊 d の 3rd dimensional distribution に and ぼ す influence を adjustable べ た as a result, the particle size of 10 microns degree は の small particles 繊 d contact with James の を anti ぐ 働 き を し, degree of particle size of 150 microns の big particle は 繊 d の match to sex suppression お よ び に send uniform distribution and す る こ と が わ か っ た. ま た, particle size の different な る hybrid particles を appropriate な weight than で mixed し て 繊 d surface scattered に さ せ る こ と に よ り, マ ト リ ッ ク ス in に 繊 d し が に uniform distribution, か つ ラ ン The ダムに is matched to the た繊 and the ラ ダム is matched to the composite material を to obtain the る る とがで た た た た た た た. Compound after の organization の strengthen material / マ ト リ ッ ク ス interface を EDX - SEM に よ り adjustable べ た results, の 応 layer to form は 観 examine さ れ な か っ た. ま た, too ら れ た composites は settle し た thermal expansion 挙 dynamic を shown し た こ と か ら, cropping し た の reinforcement material in composite materials / マ ト リ ッ ク は ス interface is strong bonding strength い を hold つ こ と が in business さ れ た. ビ ッ カ ー ス hard さ を determination し た result, hard さ に square difference が な か っ た こ と か ら, ハ イ ブ リ ッ ド 繊 d を with い る こ と に よ り in composite materials の 繊 d の 3rd dimensional distribution を suppression で き る こ と が わ か っ た. Friction loss test line を っ た results, cropping し た は composite with じ strengthen material volume fraction の particle reinforced composites と compare し て, high い abrasion loss characteristics を shown し た.

项目成果

低圧加圧溶浸法による繊維強化金属基複合材料の組織制御

低压渗透法控制纤维增强金属基复合材料的微观结构

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本金属学会誌 Vol.68, No.12
• 作者: 水本将之;金子裕二郎;香川明男
• 通讯作者: 香川明男

Fiber Orientation Control and Evaluation of Characteristics of Short Fiber Reinforced Metal Matrix Composite Fabricated by Low-pressure Infiltration Process

低压浸渗法制备短纤维增强金属基复合材料的纤维取向控制及性能评价

• 发表时间: 2005
• 期刊: Materials Science Forum Vols.475-479
• 作者: M.Mizumoto;H.Ezaki;A.Kagawa
• 通讯作者: A.Kagawa

Thermal Expansion Behavior of SiC_p/Aluminum Alloy Composites Fabricated by a Low-Pressure Infiltration Process

低压浸渗法制备SiC_p/铝合金复合材料的热膨胀行为

• 发表时间: 2004
• 期刊: Mater.Trans.JIM Vol.45, No.5
• 作者: M.Mizumoto;Y.Tajima;A.Kagawa
• 通讯作者: A.Kagawa