JPH02240229A - マクロ複合体の形成方法 - Google Patents
マクロ複合体の形成方法Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
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- C22C1/1015—Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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-
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、溶融マトリックス金属を充填材又はプレフォ
ームの通気性素材に自発浸透させ、自発浸透された物質
を少なくとも一つのセラミック及び／又は金属のような
第二の物質に結合せしめることによるマクロ複合体の形
成に関する。特に、浸透増進剤及び／又はその前駆体及
び／又は浸透雰囲気は、溶融マトリックス金属が充填材
又はプレフォームに自発浸透させるプロセス間の少なく
ともある時点で、充填材又はプレフォームに連絡してい
る。更に、浸透の前に、充填材又はプレフォームは、充
填材又はプレフォームの浸透の後に、浸透された物質が
第二の物質に結合してマクロ複合体を形成するように、
第二の物質の少なくとも一部と接触するように置かれる
。
ームの通気性素材に自発浸透させ、自発浸透された物質
を少なくとも一つのセラミック及び／又は金属のような
第二の物質に結合せしめることによるマクロ複合体の形
成に関する。特に、浸透増進剤及び／又はその前駆体及
び／又は浸透雰囲気は、溶融マトリックス金属が充填材
又はプレフォームに自発浸透させるプロセス間の少なく
ともある時点で、充填材又はプレフォームに連絡してい
る。更に、浸透の前に、充填材又はプレフォームは、充
填材又はプレフォームの浸透の後に、浸透された物質が
第二の物質に結合してマクロ複合体を形成するように、
第二の物質の少なくとも一部と接触するように置かれる
。
〔従来の技術及び発明が解決すべき課題〕金属マトリッ
クスと粒状セラミック、ウィスカー、繊維等の補強又は
強化相からなる複合体製品は、強化相が有する剛性及び
耐摩耗性の一部と金属マトリックスが有する延性及び靭
性を併せ持つので、種々の用途に使用される大きな見込
みがある。一般的に、金属マトリックス複合体では、単
一材料のマトリックス金属が持つ強度、剛性、耐接触摩
耗性、高温強度等の性質は向上するが、特定の性質が向
上する程度は、特定の成分、容積分率又は重量分率及び
複合体を形成する際の処理方法によって大きく異なる。
クスと粒状セラミック、ウィスカー、繊維等の補強又は
強化相からなる複合体製品は、強化相が有する剛性及び
耐摩耗性の一部と金属マトリックスが有する延性及び靭
性を併せ持つので、種々の用途に使用される大きな見込
みがある。一般的に、金属マトリックス複合体では、単
一材料のマトリックス金属が持つ強度、剛性、耐接触摩
耗性、高温強度等の性質は向上するが、特定の性質が向
上する程度は、特定の成分、容積分率又は重量分率及び
複合体を形成する際の処理方法によって大きく異なる。
ある場合には、複合体が、マトリックス金属自体よりも
重量が軽いこともある。例えば、粒状、ペレット状又は
ウィスカー状の炭化珪素等のセラミックスで強化したア
ルミニウムマトリックス複合体は、剛性、耐摩耗性及び
高温強度がアルミニウムよりも高いので有用である。
重量が軽いこともある。例えば、粒状、ペレット状又は
ウィスカー状の炭化珪素等のセラミックスで強化したア
ルミニウムマトリックス複合体は、剛性、耐摩耗性及び
高温強度がアルミニウムよりも高いので有用である。
アルミニウムマトリックス複合体の製造に関しては、種
々の金属プロセスが報告されており、例えば、粉末冶金
法並びに圧力鋳造、真空鋳造、攪拌及び湿潤剤を使用す
る液体金属浸透法に基づいた方法が挙げられる。粉末冶
金法の場合、粉末状の金属と粉末、ウィスカー、チョツ
プドファイバー等の形態の強化剤とを混合し、その後、
常温成形し焼結するか、又はホットプレスする。この方
法により製造された炭化珪素強化アルミニウムマトリッ
クス複合体における最大セラミック体積分率は、ウィス
カーの場合は約２５体積％であり、粒状の場合は約４０
体積％であると報告されている。
々の金属プロセスが報告されており、例えば、粉末冶金
法並びに圧力鋳造、真空鋳造、攪拌及び湿潤剤を使用す
る液体金属浸透法に基づいた方法が挙げられる。粉末冶
金法の場合、粉末状の金属と粉末、ウィスカー、チョツ
プドファイバー等の形態の強化剤とを混合し、その後、
常温成形し焼結するか、又はホットプレスする。この方
法により製造された炭化珪素強化アルミニウムマトリッ
クス複合体における最大セラミック体積分率は、ウィス
カーの場合は約２５体積％であり、粒状の場合は約４０
体積％であると報告されている。
従来のプロセスを利用した粉末冶金法による金属マトリ
ックス複合体の製造には、得られる製品の特性に関しで
ある種の制限がある。即ち、複合体におけるセラミック
相の体積分率は、一般的に、粒状の場合には、約４０％
に制限される。又、圧縮操作の場合には、得られる実際
の大きさが制限される。更に、後で加工（例えば、成形
又は機械加工）をせず又複雑なプレスに頼らずに得られ
る製品は、比較的簡単な形状のものしかない。又、焼結
中に不均一な収縮を生じるほか、圧縮粉の凝離及び結晶
粒成長のためにミクロ構造が不均一となる。
ックス複合体の製造には、得られる製品の特性に関しで
ある種の制限がある。即ち、複合体におけるセラミック
相の体積分率は、一般的に、粒状の場合には、約４０％
に制限される。又、圧縮操作の場合には、得られる実際
の大きさが制限される。更に、後で加工（例えば、成形
又は機械加工）をせず又複雑なプレスに頼らずに得られ
る製品は、比較的簡単な形状のものしかない。又、焼結
中に不均一な収縮を生じるほか、圧縮粉の凝離及び結晶
粒成長のためにミクロ構造が不均一となる。
１９７６年７月２０日に許可された、ジェイ・シー・キ
ャネル（Ｊ、Ｃ，Ｃａｎｎｅｌｌ）等による米国特許筒
３，９７０、１３６号には、所定の繊維整列パターンを
有する繊維強化材、例えば、炭化珪素又はアルミナウィ
スカーを含有せめした金属マトリックス複合体を形成す
る方法が記載されている。この複合体は、共面繊維の平
行マット又はフェルトを金型に入れてマットの少な（と
も一部分の間に溶融マトリックス金属、例えば、アルミ
ニウムの溜を配置し、圧力をかけて溶融金属をマットに
浸透させ配列している繊維を包囲させる。又、溶融金属
を、マットの積層体上に注ぎながら、加圧下してマット
間に流すことができる。これに関して、強化繊維を複合
体に最大的５０体積％充填されたことが報告されている
。
ャネル（Ｊ、Ｃ，Ｃａｎｎｅｌｌ）等による米国特許筒
３，９７０、１３６号には、所定の繊維整列パターンを
有する繊維強化材、例えば、炭化珪素又はアルミナウィ
スカーを含有せめした金属マトリックス複合体を形成す
る方法が記載されている。この複合体は、共面繊維の平
行マット又はフェルトを金型に入れてマットの少な（と
も一部分の間に溶融マトリックス金属、例えば、アルミ
ニウムの溜を配置し、圧力をかけて溶融金属をマットに
浸透させ配列している繊維を包囲させる。又、溶融金属
を、マットの積層体上に注ぎながら、加圧下してマット
間に流すことができる。これに関して、強化繊維を複合
体に最大的５０体積％充填されたことが報告されている
。
繊維マットの積層体を通して溶融マトリックス金属を押
し入れるのは外力に依存しているので、上記した浸透法
は、圧力誘発流動プロセス特有の変動、即ち、マトリッ
クスの生成や、多孔率等が不均一となる可能性がある。
し入れるのは外力に依存しているので、上記した浸透法
は、圧力誘発流動プロセス特有の変動、即ち、マトリッ
クスの生成や、多孔率等が不均一となる可能性がある。
たとえ、溶融金属を繊維アレイ内の複数の部位に導入し
ても、性質は不均一になる可能性がある。その結果、複
雑なマット／溜装置及び流路を設けて、繊維マットの積
層体に十分且つ均一に浸透できるようにする必要がある
。又、上記した圧力浸透法では、体積の大きなマットに
強化材を浸透させることが元来困難であるので、マトリ
ックス体積に対する強化材の割合が比較的低いものしか
得られない。更に、加圧下で溶融金属を含有させるため
に型が必要であり、費用がかさむ、最後に、整列させた
粒子又は繊維への浸透に限定されている上記の方法は、
ランダムに配列した粒子、ウィスカー又は繊維の形態の
物質で強化したアルミニウム金属マトリックス複合体の
生成には用いられない。
ても、性質は不均一になる可能性がある。その結果、複
雑なマット／溜装置及び流路を設けて、繊維マットの積
層体に十分且つ均一に浸透できるようにする必要がある
。又、上記した圧力浸透法では、体積の大きなマットに
強化材を浸透させることが元来困難であるので、マトリ
ックス体積に対する強化材の割合が比較的低いものしか
得られない。更に、加圧下で溶融金属を含有させるため
に型が必要であり、費用がかさむ、最後に、整列させた
粒子又は繊維への浸透に限定されている上記の方法は、
ランダムに配列した粒子、ウィスカー又は繊維の形態の
物質で強化したアルミニウム金属マトリックス複合体の
生成には用いられない。
アルミニウムマトリックス・アルミナ充填複合体の製造
では、アルミニウムは容易にはアルミナを湿潤上ず、凝
集した製品を形成するのが困難となる。この問題に対し
ては種々の解決法が提案された。このような手法の一つ
として、アルミナを金属（例えば、ニッケル又はタング
ステン）で被覆後、アルミニウムとともにホットプレス
する。
では、アルミニウムは容易にはアルミナを湿潤上ず、凝
集した製品を形成するのが困難となる。この問題に対し
ては種々の解決法が提案された。このような手法の一つ
として、アルミナを金属（例えば、ニッケル又はタング
ステン）で被覆後、アルミニウムとともにホットプレス
する。
別の手法では、アルミニウムをリチウムと合金し、アル
ミナをシリカで被覆してもよい。しかしながら、これら
の複合体は、性質にバラツキがみられたり、被膜が充填
材を劣化させる場合があるか、又はマトリックスがリチ
ウムを含有しマトリックスの性質に影響を及ぼすことが
ある。
ミナをシリカで被覆してもよい。しかしながら、これら
の複合体は、性質にバラツキがみられたり、被膜が充填
材を劣化させる場合があるか、又はマトリックスがリチ
ウムを含有しマトリックスの性質に影響を及ぼすことが
ある。
アール・ダブリｊＬ”グリムシャ（Ｒ，Ｗ、Ｇｒｉｍｓ
−ｈａｓｙ）等による米国特許第４．２３２．０９１号
では、アルミニウムマトリックス・アルミナ複合体の製
造で遭遇する当該技術における困難はある程度克服され
る。この特許では、７５〜３７５ ｋｇ／ｃｓｉ”の圧
力をかけて、溶融アルミニウム（又は溶融アルミニウム
合金）を、７００〜１０５０″Ｃに予備加熱したアルミ
ナの繊維又はウィスカーマットに押し入れることが記載
されている。この際、得られた一体鋳物における金属に
対するアルミナの最大体積比は、０．２５／ｌであった
。この方法でも、浸透を行うのは外力に依存するので、
キャネル（Ｃａｎｎｅｌ）等と同様な欠陥がある。
−ｈａｓｙ）等による米国特許第４．２３２．０９１号
では、アルミニウムマトリックス・アルミナ複合体の製
造で遭遇する当該技術における困難はある程度克服され
る。この特許では、７５〜３７５ ｋｇ／ｃｓｉ”の圧
力をかけて、溶融アルミニウム（又は溶融アルミニウム
合金）を、７００〜１０５０″Ｃに予備加熱したアルミ
ナの繊維又はウィスカーマットに押し入れることが記載
されている。この際、得られた一体鋳物における金属に
対するアルミナの最大体積比は、０．２５／ｌであった
。この方法でも、浸透を行うのは外力に依存するので、
キャネル（Ｃａｎｎｅｌ）等と同様な欠陥がある。
ヨーロッパ特許出願公開公報筒１１５．７４２号では、
予備成形したアルミナのボイドを溶融アルミニラで充填
することにより、電解槽部材として特に有効であるアル
ミニウム・アルミナ複合体を作製することが記載されて
いる。この出願では、アルミニウムによるアルミナの非
湿潤性が強調されており、プレフォーム全体にわたって
アルミナを湿潤するための種々の手法が用いられている
。例えば、アルミナを、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム若しくはニオブの２硼化物からなる湿潤剤又は金属
、即ち、リチウム、マグネシウム、カルシウム、チタン
、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ジルコニウム若し
くはハフニウムで被覆する。この際、アルゴン等の不活
性雰囲気を用いて湿潤を容易にする。又、この出願も、
圧力をかけて、溶融アルミニウムを未被覆マトリックス
に浸透させることを記載されている。この態様では、孔
を排気後、不活性雰囲気（例えば、アルゴン）中で溶融
アルミニウムに圧力を加えることにより達成される。
予備成形したアルミナのボイドを溶融アルミニラで充填
することにより、電解槽部材として特に有効であるアル
ミニウム・アルミナ複合体を作製することが記載されて
いる。この出願では、アルミニウムによるアルミナの非
湿潤性が強調されており、プレフォーム全体にわたって
アルミナを湿潤するための種々の手法が用いられている
。例えば、アルミナを、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム若しくはニオブの２硼化物からなる湿潤剤又は金属
、即ち、リチウム、マグネシウム、カルシウム、チタン
、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ジルコニウム若し
くはハフニウムで被覆する。この際、アルゴン等の不活
性雰囲気を用いて湿潤を容易にする。又、この出願も、
圧力をかけて、溶融アルミニウムを未被覆マトリックス
に浸透させることを記載されている。この態様では、孔
を排気後、不活性雰囲気（例えば、アルゴン）中で溶融
アルミニウムに圧力を加えることにより達成される。
又、溶融アルミニウムを浸透させてボイドを充填する前
に、プレフォームにアルミニウムを気相蒸着により浸透
させて表面を湿潤することもできる。
に、プレフォームにアルミニウムを気相蒸着により浸透
させて表面を湿潤することもできる。
プレフォームの孔にアルミニウムを確実に保持するため
には、真空中又はアルゴン中で、熱処理（例えば、１４
００〜１８００°Ｃ）することが必要である。
には、真空中又はアルゴン中で、熱処理（例えば、１４
００〜１８００°Ｃ）することが必要である。
このようにしないと、圧力浸透物質をガスに曝露したり
又は浸透圧を取り除くと、物体からのアルミニウムの損
失が生じる。
又は浸透圧を取り除くと、物体からのアルミニウムの損
失が生じる。
湿潤剤を用いて電解槽のアルミナ成分に溶融金属を浸透
させることは、ヨーロッパ特許出願公開第９４３５３号
にも記載されている。即ち、この公開公報には、セルラ
イナー又は支持体として陰極電流供給手段を有するセル
を用いて、電解採取によりアルミニウムを製造すること
が記載されている。
させることは、ヨーロッパ特許出願公開第９４３５３号
にも記載されている。即ち、この公開公報には、セルラ
イナー又は支持体として陰極電流供給手段を有するセル
を用いて、電解採取によりアルミニウムを製造すること
が記載されている。
この支持体を溶融氷晶石から保護するために、湿潤剤と
溶解抑制剤との混合物の薄い被膜を、セルの始動前又は
電解法で製造した溶融アルミニウムに浸漬中に、アルミ
ナ支持体に塗布する。湿潤剤としては、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、珪素、マグネシウム、バナジウム
、クロム、ニオブ又はカルシウムがが開示されており、
チタンが好ましい湿潤剤として記載されている。又、硼
素、炭素及び窒素の化合物が、溶融アルミニウムの湿潤
剤への溶解度を抑制するのに有効であると記載されてい
る。しかしながら、この刊行物は、金属マトリックス複
合体の製造を示唆していないばかりか、このような複合
体を、例えば、窒素雰囲気中で形成することも示唆して
いない。
溶解抑制剤との混合物の薄い被膜を、セルの始動前又は
電解法で製造した溶融アルミニウムに浸漬中に、アルミ
ナ支持体に塗布する。湿潤剤としては、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、珪素、マグネシウム、バナジウム
、クロム、ニオブ又はカルシウムがが開示されており、
チタンが好ましい湿潤剤として記載されている。又、硼
素、炭素及び窒素の化合物が、溶融アルミニウムの湿潤
剤への溶解度を抑制するのに有効であると記載されてい
る。しかしながら、この刊行物は、金属マトリックス複
合体の製造を示唆していないばかりか、このような複合
体を、例えば、窒素雰囲気中で形成することも示唆して
いない。
圧力の付加及び湿潤剤の塗布の他に、真空にすることに
より多孔性セラミック成形体への溶融アルミニウムの浸
透が促進されることも開示されている０例えば、１９７
３年２月２７日に許可されたアール・エル・ランディン
グハム（Ｒ，Ｌ、 Ｌａｎｄｉｎｇｈａｍ）による米国
特許第３．７１８．４４１号には、セラミック成形体（
例えば、炭化硼素、アルミナ及びベリリア）に、１０−
’）−ル未満の真空下で、溶融アルミニウム、ベリリウ
ム、マグネシウム１、チタン、バナジウム、ニッケル又
はクロムを浸透することが報告されている。 １０−”
〜ｌＯ″ｈトールの真空では、溶融金属によるセラミッ
クの湿潤が不良で、金属がセラミックのボイド空間に自
由に流れ込まなかった。しかしながら、真空を１０−’
）−ル未満まで減少させると、湿潤が向上したと記載
されている。
より多孔性セラミック成形体への溶融アルミニウムの浸
透が促進されることも開示されている０例えば、１９７
３年２月２７日に許可されたアール・エル・ランディン
グハム（Ｒ，Ｌ、 Ｌａｎｄｉｎｇｈａｍ）による米国
特許第３．７１８．４４１号には、セラミック成形体（
例えば、炭化硼素、アルミナ及びベリリア）に、１０−
’）−ル未満の真空下で、溶融アルミニウム、ベリリウ
ム、マグネシウム１、チタン、バナジウム、ニッケル又
はクロムを浸透することが報告されている。 １０−”
〜ｌＯ″ｈトールの真空では、溶融金属によるセラミッ
クの湿潤が不良で、金属がセラミックのボイド空間に自
由に流れ込まなかった。しかしながら、真空を１０−’
）−ル未満まで減少させると、湿潤が向上したと記載
されている。
１９７５年２月４日に許可されたジー・イー・ガザ（Ｇ
、Ｅ、 Ｇａｚｚａ）等による米国特許第３．８６４．
１５４号にも、真空を用いて浸透を行う旨の記載がある
。又、この特許には、ＡＩＢ＋ｚ粉末の常温圧縮成形体
を常温圧縮アルミニウム粉末のベツド上に添加すること
が記載されている。その後、更に、アルミニウムをＡＩ
ＢＩ！粉末成形体の上部に配置する。アルミニウム粉末
の眉間に「挟んだＪ ＡＩＢｕ成形体を装填したルツボ
を真空炉に入れる。この炉を、約１０−５トールまで排
気してガス抜きをする。続いて、温度を１１００℃に上
昇し、３時間維持する。これらの条件で、溶融アルミニ
ウムを多孔性ＡＩＢ＋ｚ成形体に浸透させる。
、Ｅ、 Ｇａｚｚａ）等による米国特許第３．８６４．
１５４号にも、真空を用いて浸透を行う旨の記載がある
。又、この特許には、ＡＩＢ＋ｚ粉末の常温圧縮成形体
を常温圧縮アルミニウム粉末のベツド上に添加すること
が記載されている。その後、更に、アルミニウムをＡＩ
ＢＩ！粉末成形体の上部に配置する。アルミニウム粉末
の眉間に「挟んだＪ ＡＩＢｕ成形体を装填したルツボ
を真空炉に入れる。この炉を、約１０−５トールまで排
気してガス抜きをする。続いて、温度を１１００℃に上
昇し、３時間維持する。これらの条件で、溶融アルミニ
ウムを多孔性ＡＩＢ＋ｚ成形体に浸透させる。
１９６８年１月２３日に許可されたジジン・エヌ・レッ
ティング（Ｊｏｈｎ Ｎ、 Ｒｅｄｉｎｇ）等による米
国特許第３．３６４，９７６号には、物体に自己発生真
空を作り出して、溶融金属の物体への浸透を促進するこ
とが開示されている。即ち、物体、例えば、黒鉛金型、
調合型又は多孔性耐火材を、溶融金属に完全に浸すこと
が開示されている。金型の場合、金属と反応性のあるガ
スで満たした金型キャビティが、外部に位置する溶融金
属と、金型内の少なくとも一つのオリフィスを介して連
通している。金型を溶融液に浸漬すると、キャビティ内
のガスと溶融金属との間の反応で自己発生真空が生じる
とともにキャビティが金属で満たされていく。この際の
真空は、金属が酸化物固体状態になる結果生じる。
ティング（Ｊｏｈｎ Ｎ、 Ｒｅｄｉｎｇ）等による米
国特許第３．３６４，９７６号には、物体に自己発生真
空を作り出して、溶融金属の物体への浸透を促進するこ
とが開示されている。即ち、物体、例えば、黒鉛金型、
調合型又は多孔性耐火材を、溶融金属に完全に浸すこと
が開示されている。金型の場合、金属と反応性のあるガ
スで満たした金型キャビティが、外部に位置する溶融金
属と、金型内の少なくとも一つのオリフィスを介して連
通している。金型を溶融液に浸漬すると、キャビティ内
のガスと溶融金属との間の反応で自己発生真空が生じる
とともにキャビティが金属で満たされていく。この際の
真空は、金属が酸化物固体状態になる結果生じる。
従って、レッティング等には、キャビティ内のガスと溶
融金属との間の反応を引き起こすことが必須であること
が開示されている。しかしながら、金型を用いるには本
来制限があり、真空を生じさせるために金型を使用する
ことは望ましくない。
融金属との間の反応を引き起こすことが必須であること
が開示されている。しかしながら、金型を用いるには本
来制限があり、真空を生じさせるために金型を使用する
ことは望ましくない。
即ち、まず、金型を機械加工して特定の形状にし；その
後、仕上げ機械加工して、金型上に許容できる鋳造表面
を形成し；使用前に組立；使用後に分解して注型品を取
り出し；その後、最も一般的には、金型表面を最仕上げ
して金型を再生するか、又はもはや使用できない状態の
場合には金型を捨ててしまう必要がある。金型を複雑な
形状に機械加工するのは、非常にコストがかかるととも
に時間がかかる場合がある。更に、複雑な形状をした金
型から成形品を取り出すのも困難のことがある（即ち、
複雑な形状を有する注型品は、金型から取り外すとき壊
れることがある）。更に、多孔性耐火材の場合、金型を
使用せずに、直接溶融金属に浸漬できることも述べられ
ているが、容器金型を使用せずに弱く結着されるか又は
分離した多孔性材料に浸透させる手段がないので、耐火
材は一体品でなければならない（即ち、粒状物質は、溶
融金属に入れたときに、−ａ的に解離するかは浮かんで
離れてしまう）。更に、粒状物質又は弱く成形したプレ
フォームに浸透させようとする場合、浸透金属が粒子又
はプレフォームの少なくとも一部分と置換してしまって
不均一なミクロ構造を生しることのないように注意しな
ければならない。
後、仕上げ機械加工して、金型上に許容できる鋳造表面
を形成し；使用前に組立；使用後に分解して注型品を取
り出し；その後、最も一般的には、金型表面を最仕上げ
して金型を再生するか、又はもはや使用できない状態の
場合には金型を捨ててしまう必要がある。金型を複雑な
形状に機械加工するのは、非常にコストがかかるととも
に時間がかかる場合がある。更に、複雑な形状をした金
型から成形品を取り出すのも困難のことがある（即ち、
複雑な形状を有する注型品は、金型から取り外すとき壊
れることがある）。更に、多孔性耐火材の場合、金型を
使用せずに、直接溶融金属に浸漬できることも述べられ
ているが、容器金型を使用せずに弱く結着されるか又は
分離した多孔性材料に浸透させる手段がないので、耐火
材は一体品でなければならない（即ち、粒状物質は、溶
融金属に入れたときに、−ａ的に解離するかは浮かんで
離れてしまう）。更に、粒状物質又は弱く成形したプレ
フォームに浸透させようとする場合、浸透金属が粒子又
はプレフォームの少なくとも一部分と置換してしまって
不均一なミクロ構造を生しることのないように注意しな
ければならない。
従って、圧力を加えたり真空にしたり（外部から印加す
るか、内部で生じさせるかとは無関係に）する必要のな
いか、又は湿潤材を損傷しないで、セラミック材料等の
別の材料を埋め込んだ金属マトリックスを生成する、賦
形金属マトリックス複合体を製造するための簡単で信頼
性のある方法が長年求められていた。更に、金属マトリ
ックス複合体を製造するのに要する最終的な機械加工操
作を最少限にすることも長年求められていた。本発明は
、処理の少なくともある時点で浸透増進剤が存在する限
り、標準大気圧下の浸透雰囲気（例えば、窒素）の存在
下において、プレフォーム中に成形できる材料及び／又
はバリヤーと一緒に供給できる材料（例えば、セラミッ
ク材料）に溶融マトリックス金属（例えば、アルミニウ
ム）を、浸透させるための自発的浸透機構を提供するこ
とによりこれらの必要性を満たすものである。
るか、内部で生じさせるかとは無関係に）する必要のな
いか、又は湿潤材を損傷しないで、セラミック材料等の
別の材料を埋め込んだ金属マトリックスを生成する、賦
形金属マトリックス複合体を製造するための簡単で信頼
性のある方法が長年求められていた。更に、金属マトリ
ックス複合体を製造するのに要する最終的な機械加工操
作を最少限にすることも長年求められていた。本発明は
、処理の少なくともある時点で浸透増進剤が存在する限
り、標準大気圧下の浸透雰囲気（例えば、窒素）の存在
下において、プレフォーム中に成形できる材料及び／又
はバリヤーと一緒に供給できる材料（例えば、セラミッ
ク材料）に溶融マトリックス金属（例えば、アルミニウ
ム）を、浸透させるための自発的浸透機構を提供するこ
とによりこれらの必要性を満たすものである。
本発明の主題は、他のいくつかの本出願人による米国特
許出願及び日本出願に関連している。具体的には、これ
らの他の特許出願（以下、しばしば、「同一出願人によ
る金属マトリックス特許出願」と称する）には、金属マ
トリックス複合材料を製造する新規な方法が記載されて
いる。
許出願及び日本出願に関連している。具体的には、これ
らの他の特許出願（以下、しばしば、「同一出願人によ
る金属マトリックス特許出願」と称する）には、金属マ
トリックス複合材料を製造する新規な方法が記載されて
いる。
金属マトリックス複合材料を製造する新規な方法は、「
メタル マトリックス コンボジッツ（Ｍｅｔａｌ Ｍ
ａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ） Ｊと題する１９
８７年５月１３日出願の本出願人による米国特許出願第
０４９．１７１号〔発明者：ホワイ） （Ｗｈｉｔｅ）
等〕及び昭和６３年５月１５日に出願された特願昭６３
−１１８０３２号に開示されている。ホワイト等の発明
の方法によれば、金属マトリックス複合体は、充填材の
通気性素材（例えば、セラミック又はセラミック被覆材
料）に、少なくとも約１重量％のマグネシウム、好まし
くは少なくとも約３重量％のマグネシウムを含有する溶
融アルミニウムを浸透させることにより製造される。こ
の際、外部圧力又は真空を印加しなくても、自発的に浸
透が起きる。供給溶融金属と充填材の素材とを、約１０
〜１００体積％、好ましくは少なくとも約５０体積％の
窒素を含有するとともに残り（存在すれば）が非酸化性
ガス（例えば、アルゴン）であるガスの存在下において
、少なくとも約６７５°Ｃの温度で接触させる。これら
の条件下で、溶融アルミニウム合金が標準大気圧下でセ
ラミック素材に浸透して、アルミニウム（又はアルミニ
ウム合金）マトリックス複合体が形成される。所望量の
充填材に溶融アルミニウム合金を浸透させたら、温度を
低下させて合金を固化することにより、強化充填材を埋
め込んだ固形金属マトリックス構造を形成する。通常及
び好ましくは、送り出される溶融金属の供給量は、実質
的に充填材の素材の境界まで浸透するに十分な量である
。
メタル マトリックス コンボジッツ（Ｍｅｔａｌ Ｍ
ａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ） Ｊと題する１９
８７年５月１３日出願の本出願人による米国特許出願第
０４９．１７１号〔発明者：ホワイ） （Ｗｈｉｔｅ）
等〕及び昭和６３年５月１５日に出願された特願昭６３
−１１８０３２号に開示されている。ホワイト等の発明
の方法によれば、金属マトリックス複合体は、充填材の
通気性素材（例えば、セラミック又はセラミック被覆材
料）に、少なくとも約１重量％のマグネシウム、好まし
くは少なくとも約３重量％のマグネシウムを含有する溶
融アルミニウムを浸透させることにより製造される。こ
の際、外部圧力又は真空を印加しなくても、自発的に浸
透が起きる。供給溶融金属と充填材の素材とを、約１０
〜１００体積％、好ましくは少なくとも約５０体積％の
窒素を含有するとともに残り（存在すれば）が非酸化性
ガス（例えば、アルゴン）であるガスの存在下において
、少なくとも約６７５°Ｃの温度で接触させる。これら
の条件下で、溶融アルミニウム合金が標準大気圧下でセ
ラミック素材に浸透して、アルミニウム（又はアルミニ
ウム合金）マトリックス複合体が形成される。所望量の
充填材に溶融アルミニウム合金を浸透させたら、温度を
低下させて合金を固化することにより、強化充填材を埋
め込んだ固形金属マトリックス構造を形成する。通常及
び好ましくは、送り出される溶融金属の供給量は、実質
的に充填材の素材の境界まで浸透するに十分な量である
。
ホワイト等により製造されるアルミニウムマトリックス
複合体中の充填材の量は、非常に高くすることができる
。即ち、合金に対する充填材の体積比が１ ＝１を超え
るものを得ることができる。
複合体中の充填材の量は、非常に高くすることができる
。即ち、合金に対する充填材の体積比が１ ＝１を超え
るものを得ることができる。
前記したホワイト等の発明におけるプロセス条件下では
、アルミニウムマトリックス全体に分散した形態で、窒
化アルミニウムの不連続相を形成することができる。ア
ルミニウムマトリックスにおける窒化物の量は、温度、
合金組成、ガス組成及び充填材等の因子によって異なっ
ていてもよい。
、アルミニウムマトリックス全体に分散した形態で、窒
化アルミニウムの不連続相を形成することができる。ア
ルミニウムマトリックスにおける窒化物の量は、温度、
合金組成、ガス組成及び充填材等の因子によって異なっ
ていてもよい。
従って、系におけるこのような因子の一つ以上を制御す
ることにより、複合体の一定の性質を所望のものに合わ
せることができる。しかしながら、ある最終用途の場合
、複合体が窒化アルミニウムをほとんど含有しないこと
が望ましい場合がある。
ることにより、複合体の一定の性質を所望のものに合わ
せることができる。しかしながら、ある最終用途の場合
、複合体が窒化アルミニウムをほとんど含有しないこと
が望ましい場合がある。
温度が高いほど浸透には有利であるが、このプロセスに
より窒化物が生成しやすくなる。ホワイト等の発明では
、浸透速度と窒化物生成との間のバランスをとることが
できる。
より窒化物が生成しやすくなる。ホワイト等の発明では
、浸透速度と窒化物生成との間のバランスをとることが
できる。
金属マトリックス複合体生成に使用するのに適当なバリ
ヤー手段の例が、「メソッド オブ メーキング メタ
ル マトリックス コンポジットウィズ ザ ユース
オブ ア バリヤー（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎ
ｇ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ ａ Ｂａｒｒｉｅｒ
） Ｊと題する１９８８年１月７日出願の我々の米国特
許出願第１４１，６４２号〔発明者：ミカエル・ケー・
アグハジアニアン（Ｍｉｃｈａｅｌに。
ヤー手段の例が、「メソッド オブ メーキング メタ
ル マトリックス コンポジットウィズ ザ ユース
オブ ア バリヤー（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎ
ｇ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ ａ Ｂａｒｒｉｅｒ
） Ｊと題する１９８８年１月７日出願の我々の米国特
許出願第１４１，６４２号〔発明者：ミカエル・ケー・
アグハジアニアン（Ｍｉｃｈａｅｌに。
Ａｇｈａｊａｎｉａｎ）等〕及び昭和６４年１月６日に
出願された特願昭６４−１１３０号に開示されている。
出願された特願昭６４−１１３０号に開示されている。
アグハジアニアン等の発明の方法によれば、バリヤー手
段〔例えば、粒状二硼化チタン又は商品名がグラフオイ
ル（商標）であるユニオンカーバイド社製の軟質黒鉛テ
ープ製品等の黒鉛材料〕が、充填材とマトリックス合金
の規定された表面境界に配置され、バリヤー手段により
形成される境界まで浸透する。このバリヤー手段は、溶
融合金の浸透を阻止、防止又は終了させるのに用いられ
、得られた金属マトリックス複合体中に網又は綱に近い
形状を形成する。従って、形成した金属マトリックス複
合体の外形は、バリヤー手段の内部形状と実質的に一致
する。
段〔例えば、粒状二硼化チタン又は商品名がグラフオイ
ル（商標）であるユニオンカーバイド社製の軟質黒鉛テ
ープ製品等の黒鉛材料〕が、充填材とマトリックス合金
の規定された表面境界に配置され、バリヤー手段により
形成される境界まで浸透する。このバリヤー手段は、溶
融合金の浸透を阻止、防止又は終了させるのに用いられ
、得られた金属マトリックス複合体中に網又は綱に近い
形状を形成する。従って、形成した金属マトリックス複
合体の外形は、バリヤー手段の内部形状と実質的に一致
する。
米国特許出願第０４９．１７１号及び特願昭６３−１１
８０３２号に記載の方法は、「メタル マトリックスコ
ンボジッツ アンド テクニクス フォー メーキング
ザ セイム（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｅｓａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｍ
ａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｅ＋ｅ） Ｊと題する１９８
８年３月１５日出願の本出願人による米国特許出願第１
６８．２８４号〔発明者：ミカエル・ケー・アグハジア
ニアン（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｋ、 Ａｇｈａｊａｎｉａｎ
）及びマーク・ニス・二ニーカーク（Ｍａｒｋ Ｓ、
Ｎｅｗｋｉｒｋ） ）及び平成元年３月１５日に出願
された特願平１−６３４１１号によって改善された。こ
の米国特許出願に開示された方法によれば、マトリック
ス金属合金は、第−金属源及び、例えば、重力流れによ
り第一溶融金属源と連通ずるマトリックス金属合金の溜
として存在する。特に、これらの特許出願に記載されて
いる条件下では、第一溶融マトリックス合金が、標準大
気圧下、充填材の素材に浸透し始め、従って、金属マト
リックス複合体の生成が始まる。第一溶融マトリックス
金属合金源は、充填材の素材への浸透中に消費され、自
発浸透の継続とともに、必要に応じて、好ましくは連続
的な手段により、溶融マトリックス金属の溜から補充す
ることができる。所望量の通気性充填材に溶融マトリッ
クス合金が自発浸透したら、温度を低下させて合金を固
化することにより、強化充填材を埋め込んだ固形金属マ
トリックスを形成する。金属の溜を使用することは、こ
の特許出願に記載されている発明の一実施態様にすぎず
、溜の実施態様を、開示されている発明の別の各実施態
様と組み合わせる必要はないが、実施態様の中には、本
発明と組み合わせて使用するのが有益な場合もある。
８０３２号に記載の方法は、「メタル マトリックスコ
ンボジッツ アンド テクニクス フォー メーキング
ザ セイム（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｅｓａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｍ
ａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｅ＋ｅ） Ｊと題する１９８
８年３月１５日出願の本出願人による米国特許出願第１
６８．２８４号〔発明者：ミカエル・ケー・アグハジア
ニアン（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｋ、 Ａｇｈａｊａｎｉａｎ
）及びマーク・ニス・二ニーカーク（Ｍａｒｋ Ｓ、
Ｎｅｗｋｉｒｋ） ）及び平成元年３月１５日に出願
された特願平１−６３４１１号によって改善された。こ
の米国特許出願に開示された方法によれば、マトリック
ス金属合金は、第−金属源及び、例えば、重力流れによ
り第一溶融金属源と連通ずるマトリックス金属合金の溜
として存在する。特に、これらの特許出願に記載されて
いる条件下では、第一溶融マトリックス合金が、標準大
気圧下、充填材の素材に浸透し始め、従って、金属マト
リックス複合体の生成が始まる。第一溶融マトリックス
金属合金源は、充填材の素材への浸透中に消費され、自
発浸透の継続とともに、必要に応じて、好ましくは連続
的な手段により、溶融マトリックス金属の溜から補充す
ることができる。所望量の通気性充填材に溶融マトリッ
クス合金が自発浸透したら、温度を低下させて合金を固
化することにより、強化充填材を埋め込んだ固形金属マ
トリックスを形成する。金属の溜を使用することは、こ
の特許出願に記載されている発明の一実施態様にすぎず
、溜の実施態様を、開示されている発明の別の各実施態
様と組み合わせる必要はないが、実施態様の中には、本
発明と組み合わせて使用するのが有益な場合もある。
金属の溜は、所定の程度まで充填材の通気性素材に浸透
するに十分な量の金属を提供する量で存在することがで
きる。又、任意のバリヤー手段を、充填材の通気性素材
の少なくとも一方の表面に接触させて、表面境界を形成
することができる。
するに十分な量の金属を提供する量で存在することがで
きる。又、任意のバリヤー手段を、充填材の通気性素材
の少なくとも一方の表面に接触させて、表面境界を形成
することができる。
更に、送り出す溶融マトリックス合金の供給量は、少な
くとも、充填材の通気性素材の境界（例えば、バリヤー
）まで実質的に自発浸透するに十分な量でなければなら
ないが、溜に存在する合金の量は、このような十分な量
を超えてもよく、合金量が完全浸透に十分な量であるば
かりでな（、過剰の溶融金属合金が残存して金属マトリ
ックス複合体に固定してもよい、従って、過剰の溶融合
金が存在するとき、得られる物体は、金属マトリックス
を浸透させたセラミック物体が溜に残存している過剰の
金属に直接結合している複雑な複合体（例えば、マクロ
複合体）である。
くとも、充填材の通気性素材の境界（例えば、バリヤー
）まで実質的に自発浸透するに十分な量でなければなら
ないが、溜に存在する合金の量は、このような十分な量
を超えてもよく、合金量が完全浸透に十分な量であるば
かりでな（、過剰の溶融金属合金が残存して金属マトリ
ックス複合体に固定してもよい、従って、過剰の溶融合
金が存在するとき、得られる物体は、金属マトリックス
を浸透させたセラミック物体が溜に残存している過剰の
金属に直接結合している複雑な複合体（例えば、マクロ
複合体）である。
上記した本出願人による金属マトリックスに関する特許
出願には、金属マトリックス複合体の製造方法及び該方
法から製造される新規な金属マトリックス複合体が記載
されている。前記した本出願人による金属マトリックス
に関する特許出願の全ての開示事項は、特に本発明に利
用できる。
出願には、金属マトリックス複合体の製造方法及び該方
法から製造される新規な金属マトリックス複合体が記載
されている。前記した本出願人による金属マトリックス
に関する特許出願の全ての開示事項は、特に本発明に利
用できる。
複合体は、先ず第二の物質と接触及び結合する金属マト
リックス複合体を形成することにより製造される。金属
マトリックス複合体は、溶融マトリックス金属を充填材
又はプレフォームの素材に自発浸透させることにより製
造される。特に、浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆
体及び／又は浸透雰囲気は、溶融マトリックス金属が充
填材又はプレフォームに自発的に浸透させるプロセス中
の少な（ともある点で、充填材又はプレフォームと連絡
している。
リックス複合体を形成することにより製造される。金属
マトリックス複合体は、溶融マトリックス金属を充填材
又はプレフォームの素材に自発浸透させることにより製
造される。特に、浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆
体及び／又は浸透雰囲気は、溶融マトリックス金属が充
填材又はプレフォームに自発的に浸透させるプロセス中
の少な（ともある点で、充填材又はプレフォームと連絡
している。
本発明の好ましい態様に於いて、浸透増進剤はプレフォ
ーム（又は充填材）及び／又はマトリックス金属及び／
又は浸透雰囲気の少なくとも一つに直接供給できる。最
終的に、少なくとも自発浸透の間、浸透増進剤は充填材
又はプレフォームの少なくとも一部に配置されている必
要がある。
ーム（又は充填材）及び／又はマトリックス金属及び／
又は浸透雰囲気の少なくとも一つに直接供給できる。最
終的に、少なくとも自発浸透の間、浸透増進剤は充填材
又はプレフォームの少なくとも一部に配置されている必
要がある。
マクロ複合体を形成する第一の好ましい態様に於いて、
充填材又はプレフォームに自発浸透するために供給され
るマトリックス金属の量は、浸透性物質の完全な浸透を
達成するために必要なものより過剰に供給される。かく
して、残留する又は過剰のマトリックス金属（例えば、
充填材又はプレフォームに浸透するために使用されなか
ったマトリックス金属）は、浸透された素材と接触して
残っており、浸透された素材に密接に結合するようにな
る。残留するマトリックス金属の量、サイズ、形状、及
び／又は組成は、事実上無制限の数の組み合わせを作る
ように制御できる。更に、金属マトリックス複合体の残
留マトリックス金属との相対サイズは、残留マトリック
ス金属の表面上に金属マトリックス複合体表皮を形成す
る一つの極端（例えば、少量の自発浸透のみが生じる）
から、金属マトリックス複合体の表面上の表皮として残
留マトリックス金属を形成する他の極端（例えば、少量
の過剰のマトリックス金属のみが供給される）まで制御
できる。
充填材又はプレフォームに自発浸透するために供給され
るマトリックス金属の量は、浸透性物質の完全な浸透を
達成するために必要なものより過剰に供給される。かく
して、残留する又は過剰のマトリックス金属（例えば、
充填材又はプレフォームに浸透するために使用されなか
ったマトリックス金属）は、浸透された素材と接触して
残っており、浸透された素材に密接に結合するようにな
る。残留するマトリックス金属の量、サイズ、形状、及
び／又は組成は、事実上無制限の数の組み合わせを作る
ように制御できる。更に、金属マトリックス複合体の残
留マトリックス金属との相対サイズは、残留マトリック
ス金属の表面上に金属マトリックス複合体表皮を形成す
る一つの極端（例えば、少量の自発浸透のみが生じる）
から、金属マトリックス複合体の表面上の表皮として残
留マトリックス金属を形成する他の極端（例えば、少量
の過剰のマトリックス金属のみが供給される）まで制御
できる。
第二の好ましい態様に於いて、充填材又はプレフォーム
は、他の又は第二の物体（例えば、セラミック体又は金
属体）の少な（とも一部と接触させて置かれ、溶融マト
リックス金属は、金属マトリックス複合体が第二の物体
に密接して結合するようになるまで、少なくとも第二の
物体の表面にまで充填材又はプレフォームに自発浸透す
る。第二の物体への金属マトリックス複合体の結合は、
マトリックス金属及び／又は充填材又はプレフォームが
第二の物体と反応することに起因する。更に、もし第二
の物体が形成された金属マトリックス複合体を少な（と
も部分的に取り囲むか若しくは実質的に完全に取り囲む
か、又は形成された金属マトリックス複合体により取り
囲まれるならば、収縮又は圧縮密着（ｆｉｔ）が生じる
。このような収縮密着は、金属マトリックス複合体を第
二の物体に結合する唯一の手段であるか、又は、それは
金属マトリックス複合体又は第二の物体の間の他の結合
機構と組み合わさって存在する。更に、収縮密着の量は
、熱膨張係数の望ましい組み合わせ又は選択を得るため
に、マトリックス金属、充填材若しくはプレフォーム及
び／又は第二の物体の適当な組み合わせを選択すること
によって制御できる。かくして、例えば、金属マトリッ
クス複合体は、それが第二の物体よりも高い熱膨張係数
を有し第二の物体及び金属マトリックス複合体が少な（
とも部分的に第二の物体を取り囲むように製造されるで
あろう、この例に於いて、金属マトリックス複合体は少
なくとも収縮密着により第二の物体に結合するであろう
、かくして、他のセラミック又は金属のような第二の物
体に結合した金属マトリックス複合体からなるマクロ複
合体の広範囲の連続体（ｓｐｅｃｔｒｕｍ）が形成でき
る。
は、他の又は第二の物体（例えば、セラミック体又は金
属体）の少な（とも一部と接触させて置かれ、溶融マト
リックス金属は、金属マトリックス複合体が第二の物体
に密接して結合するようになるまで、少なくとも第二の
物体の表面にまで充填材又はプレフォームに自発浸透す
る。第二の物体への金属マトリックス複合体の結合は、
マトリックス金属及び／又は充填材又はプレフォームが
第二の物体と反応することに起因する。更に、もし第二
の物体が形成された金属マトリックス複合体を少な（と
も部分的に取り囲むか若しくは実質的に完全に取り囲む
か、又は形成された金属マトリックス複合体により取り
囲まれるならば、収縮又は圧縮密着（ｆｉｔ）が生じる
。このような収縮密着は、金属マトリックス複合体を第
二の物体に結合する唯一の手段であるか、又は、それは
金属マトリックス複合体又は第二の物体の間の他の結合
機構と組み合わさって存在する。更に、収縮密着の量は
、熱膨張係数の望ましい組み合わせ又は選択を得るため
に、マトリックス金属、充填材若しくはプレフォーム及
び／又は第二の物体の適当な組み合わせを選択すること
によって制御できる。かくして、例えば、金属マトリッ
クス複合体は、それが第二の物体よりも高い熱膨張係数
を有し第二の物体及び金属マトリックス複合体が少な（
とも部分的に第二の物体を取り囲むように製造されるで
あろう、この例に於いて、金属マトリックス複合体は少
なくとも収縮密着により第二の物体に結合するであろう
、かくして、他のセラミック又は金属のような第二の物
体に結合した金属マトリックス複合体からなるマクロ複
合体の広範囲の連続体（ｓｐｅｃｔｒｕｍ）が形成でき
る。
更に好ましい態様に於いて、過剰の又は残留するマトリ
ックス金属が、上記第二の好ましい態様（例えば、金属
マトリックス複合体と第二の物体との組み合わせ）に供
給される。この態様に於いて、上記の第一の好ましい態
様と同様に、充填材又はプレフォームに自発浸透するた
めに供給されるマトリックス金属の量は、浸透性物質の
完全な浸透を達成するために必要、な量より過剰に供給
される。更に、上記第二の好ましい態様と同様に、充填
材又はプレフォームは、他の又は第二の物体（例えば、
セラミック体又は金属体）の少なくとも一部と接触させ
て置かれ、溶融マトリックス金属は、金属マトリックス
複合体が第二の物体に密接して結合するようになるまで
、少なくとも第二の物体の表面にまで充填材又はプレフ
ォームに自発浸透する。か（して、最初の二つの好まし
い態様で記載したマクロ複合体よりも更に複合したマク
ロ複合体も達成できる。特に、金属マトリックス複合体
と第二の物体（例えば、セラミック体及び／又は金属体
）及び過剰の又は残留するマトリックス金属の両者とを
選択しそして組み合わせることができることにより、事
実上無制限の順列又は組み合わせが達成できる０例えば
、マクロ複合体シャフト又はロンドを作ることが望まれ
るならば、シャフトの内側部分は第二の物体（例えば、
セラミック又は金属）であってよい。第二の物体は金属
マトリックス複合体により少な（とも部分的に取り囲ま
れる０次いで金属マトリックス複合体は第二の物体又は
残留マトリックス金属により少なくとも部分的に取り囲
まれる。もし金属マトリックス複合体が残留マトリック
ス金属により取り囲まれたならば、他の金属マトリック
ス複合体は残留マトリックス金属を少な（とも部分的に
取り囲み得る（例えば、残留マトリックス金属はそれが
マトリックス金属の内側部分と接触する充填材（又はプ
レフォーム）の方に内部に向かって、そしてマトリック
ス金属の外側部分と接触している充填材（又はプレフォ
ーム）の方に外部に向かって共に浸透するに十分な量で
供給される）。従って、重要なエンジニャリングの機会
が、本発明のこの第三の態様によって提供される。
ックス金属が、上記第二の好ましい態様（例えば、金属
マトリックス複合体と第二の物体との組み合わせ）に供
給される。この態様に於いて、上記の第一の好ましい態
様と同様に、充填材又はプレフォームに自発浸透するた
めに供給されるマトリックス金属の量は、浸透性物質の
完全な浸透を達成するために必要、な量より過剰に供給
される。更に、上記第二の好ましい態様と同様に、充填
材又はプレフォームは、他の又は第二の物体（例えば、
セラミック体又は金属体）の少なくとも一部と接触させ
て置かれ、溶融マトリックス金属は、金属マトリックス
複合体が第二の物体に密接して結合するようになるまで
、少なくとも第二の物体の表面にまで充填材又はプレフ
ォームに自発浸透する。か（して、最初の二つの好まし
い態様で記載したマクロ複合体よりも更に複合したマク
ロ複合体も達成できる。特に、金属マトリックス複合体
と第二の物体（例えば、セラミック体及び／又は金属体
）及び過剰の又は残留するマトリックス金属の両者とを
選択しそして組み合わせることができることにより、事
実上無制限の順列又は組み合わせが達成できる０例えば
、マクロ複合体シャフト又はロンドを作ることが望まれ
るならば、シャフトの内側部分は第二の物体（例えば、
セラミック又は金属）であってよい。第二の物体は金属
マトリックス複合体により少な（とも部分的に取り囲ま
れる０次いで金属マトリックス複合体は第二の物体又は
残留マトリックス金属により少なくとも部分的に取り囲
まれる。もし金属マトリックス複合体が残留マトリック
ス金属により取り囲まれたならば、他の金属マトリック
ス複合体は残留マトリックス金属を少な（とも部分的に
取り囲み得る（例えば、残留マトリックス金属はそれが
マトリックス金属の内側部分と接触する充填材（又はプ
レフォーム）の方に内部に向かって、そしてマトリック
ス金属の外側部分と接触している充填材（又はプレフォ
ーム）の方に外部に向かって共に浸透するに十分な量で
供給される）。従って、重要なエンジニャリングの機会
が、本発明のこの第三の態様によって提供される。
上記好ましい態様のそれぞれに於いて、金属マトリック
ス複合体はマトリックス金属の基体の、外側若しくは内
側表面、又はその両方の何れかとして形成できる。更に
、金属マトリックス複合体表面は、マトリックス金属基
体のサイズに関して選択された又は予定された厚さのも
のであってよい。本発明の自発浸透技術は厚い壁又は薄
い壁の金属マトリックス複合体の製造が可能であり、そ
の構造体に於いて、金属マトリックス複合体表面を与え
るマトリックス金属の相対容積は、金属基体の容積より
も実質的に大きいか又は小さい、更になお、外側若しく
は内側表面又は両方の何れかであってよい金属７トリツ
クス複合体は、またセラミック又は金属のような第二の
物質に結合でき、それにより金属マトリックス複合体及
び／又は過剰のマトリックス金属及び／又はセラミック
又は金属のような第二の物体との間の結合の著しい数の
組み合わせを提供する。
ス複合体はマトリックス金属の基体の、外側若しくは内
側表面、又はその両方の何れかとして形成できる。更に
、金属マトリックス複合体表面は、マトリックス金属基
体のサイズに関して選択された又は予定された厚さのも
のであってよい。本発明の自発浸透技術は厚い壁又は薄
い壁の金属マトリックス複合体の製造が可能であり、そ
の構造体に於いて、金属マトリックス複合体表面を与え
るマトリックス金属の相対容積は、金属基体の容積より
も実質的に大きいか又は小さい、更になお、外側若しく
は内側表面又は両方の何れかであってよい金属７トリツ
クス複合体は、またセラミック又は金属のような第二の
物質に結合でき、それにより金属マトリックス複合体及
び／又は過剰のマトリックス金属及び／又はセラミック
又は金属のような第二の物体との間の結合の著しい数の
組み合わせを提供する。
金属マトリックス複合体の形成に関して、この出願は、
金属マトリックス複合体の形成の間のある時点で、浸透
増進剤前駆体として機能するマグネシウムと、浸透雰囲
気として機能する窒素の存在下で接触されるアルミニウ
ムマトリックス金属について最初に述べることが注目さ
れる。かくして、アルミニウム／マグネシウム／窒素の
マトリックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系は
、自発浸透を示す。しかしながら、他のマトリックス金
属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系も、アルミニウム
／マグネシウム／窒素系と同様な状態で挙動する０例え
ば、同様な自発浸透性質は、アルミニウム／ストロンチ
ウム／窒素系、アルミニウム／亜鉛／酸素系、及びアル
ミニウム／カルシウム／窒素系で観察される。従って、
本明細書では主にアルミニウム／マグネシウム／窒素系
について述べるが、他のマトリックス金属／浸透増進剤
前駆体／浸透雰囲気系も同様な状態で挙動できることは
いうまでもない。
金属マトリックス複合体の形成の間のある時点で、浸透
増進剤前駆体として機能するマグネシウムと、浸透雰囲
気として機能する窒素の存在下で接触されるアルミニウ
ムマトリックス金属について最初に述べることが注目さ
れる。かくして、アルミニウム／マグネシウム／窒素の
マトリックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系は
、自発浸透を示す。しかしながら、他のマトリックス金
属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系も、アルミニウム
／マグネシウム／窒素系と同様な状態で挙動する０例え
ば、同様な自発浸透性質は、アルミニウム／ストロンチ
ウム／窒素系、アルミニウム／亜鉛／酸素系、及びアル
ミニウム／カルシウム／窒素系で観察される。従って、
本明細書では主にアルミニウム／マグネシウム／窒素系
について述べるが、他のマトリックス金属／浸透増進剤
前駆体／浸透雰囲気系も同様な状態で挙動できることは
いうまでもない。
マトリックス金属がアルミニウム合金からなるとき、ア
ルミニウム合金は、充填材（例えば、アルミナ又は炭化
珪素）から成るプレフォーム又は充填材、それと混合さ
れた充填材若しくはプレフォームと接触されるか、及び
／又はプロセス処理の間のある時点でマグネシウムに曝
露される。更に、好ましい態様に於いて、アルミニウム
合金及び／又はプレフォーム若しくは充填材は、少な（
とも処理の一部の間窒素雰囲気中に含まれる。プレフォ
ームは自発的に浸透され、自発浸透及び金属マトリック
スの形成の範囲又は速度は、例えば、系（例えば、アル
ミニウム合金中、及び／又は充填材若しくはプレフォー
ム中、及び／又は浸透雰囲気中）に与えられるマグネシ
ウムの濃度、プレフォーム若しくは充填材中の粒子のサ
イズ及び／若しくは組成、浸透雰囲気中の窒素の濃度、
浸透のために許容される時間、並びに／又は浸透が生じ
る温度を含む処理条件の与えられた設定により変わる。
ルミニウム合金は、充填材（例えば、アルミナ又は炭化
珪素）から成るプレフォーム又は充填材、それと混合さ
れた充填材若しくはプレフォームと接触されるか、及び
／又はプロセス処理の間のある時点でマグネシウムに曝
露される。更に、好ましい態様に於いて、アルミニウム
合金及び／又はプレフォーム若しくは充填材は、少な（
とも処理の一部の間窒素雰囲気中に含まれる。プレフォ
ームは自発的に浸透され、自発浸透及び金属マトリック
スの形成の範囲又は速度は、例えば、系（例えば、アル
ミニウム合金中、及び／又は充填材若しくはプレフォー
ム中、及び／又は浸透雰囲気中）に与えられるマグネシ
ウムの濃度、プレフォーム若しくは充填材中の粒子のサ
イズ及び／若しくは組成、浸透雰囲気中の窒素の濃度、
浸透のために許容される時間、並びに／又は浸透が生じ
る温度を含む処理条件の与えられた設定により変わる。
自発浸透は、典型的に、プレフォーム又は充填材を実質
的に完全に埋め込むために十分な範囲に生じる。
的に完全に埋め込むために十分な範囲に生じる。
定−１
本明細書で使用する「アルミニウム」とは、実質的に純
粋な金属（例えば、比較的純粋で市販されている未合金
化アルミニウム）又は不純物及び／若しくは鉄、珪素、
銅、マグネシウム、マンガン、クロム、亜鉛等の合金成
分を有する市販の金属等の他のグレードの金属及び金属
合金を意味するとともにそれらを含む、この定義で用い
ているアルミニウム合金は、アルミニウムが主成分であ
る合金又は金属間化合物である。
粋な金属（例えば、比較的純粋で市販されている未合金
化アルミニウム）又は不純物及び／若しくは鉄、珪素、
銅、マグネシウム、マンガン、クロム、亜鉛等の合金成
分を有する市販の金属等の他のグレードの金属及び金属
合金を意味するとともにそれらを含む、この定義で用い
ているアルミニウム合金は、アルミニウムが主成分であ
る合金又は金属間化合物である。
本明細書で使用する「残部非酸化性ガス」とは、浸透雰
囲気を成す主要ガスの他に存在するガスで、プロセス条
件下でマトリックス金属と実質的に反応しない不活性ガ
ス又は還元性ガスであることを意味する。使用されるガ
ス中の不純物として存在してもよい酸化性ガスで、プロ
セス条件下でかなりの程度までマトリックス金属を酸化
するには不十分でなければならない。
囲気を成す主要ガスの他に存在するガスで、プロセス条
件下でマトリックス金属と実質的に反応しない不活性ガ
ス又は還元性ガスであることを意味する。使用されるガ
ス中の不純物として存在してもよい酸化性ガスで、プロ
セス条件下でかなりの程度までマトリックス金属を酸化
するには不十分でなければならない。
本明細書で使用する「バリヤー」又は「バリヤー手段」
とは、充填材の通気性素材（ｐｅｒｍ’ｅａｂｌｓ ｒ
ｎａｓｓ）又はプレフォームの表面境界を超えて溶融マ
トリックス金属が移動、動き等をするのを妨げ、妨害、
防止又は終了させるいずれかの適当な手段を意味する。
とは、充填材の通気性素材（ｐｅｒｍ’ｅａｂｌｓ ｒ
ｎａｓｓ）又はプレフォームの表面境界を超えて溶融マ
トリックス金属が移動、動き等をするのを妨げ、妨害、
防止又は終了させるいずれかの適当な手段を意味する。
この場合、表面境界は、前記バリヤー手段により形成さ
れている。適当なバリヤー手段としては、プロセス条件
下で、ある程度の一体性を維持し且つ実質的に揮発しな
い（即ち、バリヤー材はバリヤーとして機能しないほど
には揮発しない）材料、化合物、要素、組成物等を挙げ
ることができる。
れている。適当なバリヤー手段としては、プロセス条件
下で、ある程度の一体性を維持し且つ実質的に揮発しな
い（即ち、バリヤー材はバリヤーとして機能しないほど
には揮発しない）材料、化合物、要素、組成物等を挙げ
ることができる。
更に、適当な「バリヤー手段」としては、用いられるプ
ロセス条件下で、移動する溶融マトリックス金属で実質
的に湿潤しない材料が挙げられる。
ロセス条件下で、移動する溶融マトリックス金属で実質
的に湿潤しない材料が挙げられる。
この種のバリヤーは、溶融マトリックス金属に対しては
実質的に何ら親和性を示さないと思われ、充填材の素材
又はプレフォーム限定された表面境界を超えて溶融マト
リックス金属が移動するのがバリヤー手段によって妨げ
られる。このバリヤーは、必要とされるかもしれない最
終的な機械加工又は研磨を減らし、得られる金属マトリ
ックス複合体製品の表面の少なくとも一部分を形成する
。
実質的に何ら親和性を示さないと思われ、充填材の素材
又はプレフォーム限定された表面境界を超えて溶融マト
リックス金属が移動するのがバリヤー手段によって妨げ
られる。このバリヤーは、必要とされるかもしれない最
終的な機械加工又は研磨を減らし、得られる金属マトリ
ックス複合体製品の表面の少なくとも一部分を形成する
。
このバリヤーは、ある場合には、通気性若しくは多孔性
又は、例えば、孔をあけるか若しくはバリヤーに穴をあ
けることにより通気性にして、ガスを溶融マトリックス
金属に接触させてもよい。
又は、例えば、孔をあけるか若しくはバリヤーに穴をあ
けることにより通気性にして、ガスを溶融マトリックス
金属に接触させてもよい。
本明細書で使用する「カーカス（ｃａｒｃａｓｓ） Ｊ
又は［マトリックス金属のカーカス」とは、金属マトリ
ックス複合体物体の形成中に消費されなかった残存して
いるマトリックス金属の最初の物体を意味し、−Ｓ的に
は、冷却すると、形成された金属マトリックス複合体と
少な（とも部分的に接触したままの状態を維持する。又
、カーカスは、第二又は外来金属も含んでいてもよい。
又は［マトリックス金属のカーカス」とは、金属マトリ
ックス複合体物体の形成中に消費されなかった残存して
いるマトリックス金属の最初の物体を意味し、−Ｓ的に
は、冷却すると、形成された金属マトリックス複合体と
少な（とも部分的に接触したままの状態を維持する。又
、カーカスは、第二又は外来金属も含んでいてもよい。
本明細書で使用される「過剰のマトリックス金属」又は
「残留するマトリックス金属」とは、充填材又はプレフ
ォーム中への自発浸透の所望の景が達成された後に残留
し、そして形成された金属マトリックス複合体に密接に
結合しているマトリックス金属の量を意味する。過剰の
又は残留するマトリックス金属は、充填材又はプレフォ
ームに自発浸透したマトリックス金属と同じか又は異な
っている組成を有する。
「残留するマトリックス金属」とは、充填材又はプレフ
ォーム中への自発浸透の所望の景が達成された後に残留
し、そして形成された金属マトリックス複合体に密接に
結合しているマトリックス金属の量を意味する。過剰の
又は残留するマトリックス金属は、充填材又はプレフォ
ームに自発浸透したマトリックス金属と同じか又は異な
っている組成を有する。
本明細書で使用する「充填材」とは、マトリックス金属
と実質的に反応せず及び／又はマトリックス金属への溶
解度が限られている単一成分又は成分の混合物が含まれ
、単相又は複相であってもよい、充填材は、粉末、フレ
ーク、板状、小球体、ウィスカー、バブル等の多種多様
の形態で使用でき、緻密でも多孔でもよい、又、「充填
材Ｊは、繊維、チョツプドファイバー、粒体、ウィスカ
ーバブル、球体、繊維マット等の形態のアルミナ又はシ
リコンカーバイド等のセラミック充填材並びに炭素が、
例えば、溶融アルミニウム母材金属によって侵食される
のを防止するためにアルミナ若しくは炭化珪素で被覆し
た炭素繊維等のセラミック被覆充填材でもよい、又、充
填材は金属でもよい。
と実質的に反応せず及び／又はマトリックス金属への溶
解度が限られている単一成分又は成分の混合物が含まれ
、単相又は複相であってもよい、充填材は、粉末、フレ
ーク、板状、小球体、ウィスカー、バブル等の多種多様
の形態で使用でき、緻密でも多孔でもよい、又、「充填
材Ｊは、繊維、チョツプドファイバー、粒体、ウィスカ
ーバブル、球体、繊維マット等の形態のアルミナ又はシ
リコンカーバイド等のセラミック充填材並びに炭素が、
例えば、溶融アルミニウム母材金属によって侵食される
のを防止するためにアルミナ若しくは炭化珪素で被覆し
た炭素繊維等のセラミック被覆充填材でもよい、又、充
填材は金属でもよい。
本明細書で使用される「浸透雰囲気（Ｉｎｆｉｌｔｒａ
ｔｉｎｇ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ） Ｊとは、マトリッ
クス金属及び／又はプレフォーム（又は充填材）及び／
又は浸透増進剤前駆体及び／又は浸透増進剤と相互作用
し、マトリックス金属の自発浸透を生じさせ又は促進さ
せる存在雰囲気を意味する。
ｔｉｎｇ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ） Ｊとは、マトリッ
クス金属及び／又はプレフォーム（又は充填材）及び／
又は浸透増進剤前駆体及び／又は浸透増進剤と相互作用
し、マトリックス金属の自発浸透を生じさせ又は促進さ
せる存在雰囲気を意味する。
本明細書で使用される「浸透増進剤（Ｉｎｆｉｌｔｒａ
ｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｒ） Ｊとは、マトリックス
金属が充填材若しくはプレフォームに自発浸透するのを
促進又は補助する物質を意味する。浸透増進剤は、例え
ば、浸透増進剤前駆体を浸透雰囲気と反応させて、（１
）ガス状物及び／又は（２）浸透増進剤前駆体と浸透雰
囲気との反応生成物及び／又は（３）浸透増進剤前駆体
と充填材若しくはプレフォームとの反応生成物を生成す
ることにより製造できる。更に、浸透増進剤は、プレフ
ォーム及び／又はマトリックス金属及び／又は浸透雰囲
気の少なくとも一つに直接供給して、浸透増進剤前駆体
と別の種との間の反応で生成させた浸透増進剤と実質的
に同様の方法で作用させてもよい、基本的には、少なく
とも自発浸透中は、浸透増進剤は自発浸透を達成するた
めに充填材又はプレフォームの少なくとも一部分に位置
していなければならない。
ｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｒ） Ｊとは、マトリックス
金属が充填材若しくはプレフォームに自発浸透するのを
促進又は補助する物質を意味する。浸透増進剤は、例え
ば、浸透増進剤前駆体を浸透雰囲気と反応させて、（１
）ガス状物及び／又は（２）浸透増進剤前駆体と浸透雰
囲気との反応生成物及び／又は（３）浸透増進剤前駆体
と充填材若しくはプレフォームとの反応生成物を生成す
ることにより製造できる。更に、浸透増進剤は、プレフ
ォーム及び／又はマトリックス金属及び／又は浸透雰囲
気の少なくとも一つに直接供給して、浸透増進剤前駆体
と別の種との間の反応で生成させた浸透増進剤と実質的
に同様の方法で作用させてもよい、基本的には、少なく
とも自発浸透中は、浸透増進剤は自発浸透を達成するた
めに充填材又はプレフォームの少なくとも一部分に位置
していなければならない。
本明細書において使用される「浸透増進剤前駆体（Ｉｎ
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｒ Ｐｒｅｃｕ
ｒｓｏｒ） Ｊとは、マトリックス金属、プレフォーム
及び／又は浸透雰囲気と組み合わせて使用すると、マト
リックス金属の充填材又はプレフォームへの自発浸透を
誘発又は補助する物質を意味する。特別な原理又は説明
には限定されないが、浸透増進剤前駆体が浸透雰囲気及
び／又はプレフォーム若しくは充填材及び／又は金属と
相互作用できる位置に、浸透増進剤前駆体が配置若しく
は移動できることが必要である０例えば、あるマトリッ
クス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系では、浸透
増進剤前駆体が、マトリックス金属の溶融温度、その近
くの温度又は場合によってはそれよりもい（らか高い温
度で揮発することが望ましい、このような揮発により、
（１）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲気との反応による、
マトリックス金属による充填材又はプレフォームの湿潤
を増進するガス状物の生成；及び／又は（２）浸透増進
剤前駆体と浸透雰囲気との反応による、充填材又はプレ
フォームの少なくとも一部に湿潤を増進する固体状、液
状又はガス状浸透増進剤の生成；及び／又は（３）充填
材又はプレフォームの少なぐとも一部分内において湿潤
を増進する固体状、液状又はガス状浸透増進剤を生成す
る充填材又はプレフォーム内の浸透増進剤前駆体の反応
が生じる。
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｒ Ｐｒｅｃｕ
ｒｓｏｒ） Ｊとは、マトリックス金属、プレフォーム
及び／又は浸透雰囲気と組み合わせて使用すると、マト
リックス金属の充填材又はプレフォームへの自発浸透を
誘発又は補助する物質を意味する。特別な原理又は説明
には限定されないが、浸透増進剤前駆体が浸透雰囲気及
び／又はプレフォーム若しくは充填材及び／又は金属と
相互作用できる位置に、浸透増進剤前駆体が配置若しく
は移動できることが必要である０例えば、あるマトリッ
クス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系では、浸透
増進剤前駆体が、マトリックス金属の溶融温度、その近
くの温度又は場合によってはそれよりもい（らか高い温
度で揮発することが望ましい、このような揮発により、
（１）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲気との反応による、
マトリックス金属による充填材又はプレフォームの湿潤
を増進するガス状物の生成；及び／又は（２）浸透増進
剤前駆体と浸透雰囲気との反応による、充填材又はプレ
フォームの少なくとも一部に湿潤を増進する固体状、液
状又はガス状浸透増進剤の生成；及び／又は（３）充填
材又はプレフォームの少なぐとも一部分内において湿潤
を増進する固体状、液状又はガス状浸透増進剤を生成す
る充填材又はプレフォーム内の浸透増進剤前駆体の反応
が生じる。
本明細書で使用される「マクロ複合体」とは、例えば、
化学反応及び／又は圧力若しくは収縮密着により一緒に
密接して結合している、あらゆる配置の二種又は三種以
上の物質の全ての組み合わせであって、それらの物質の
少なくとも一種が、充填材、プレ、フオーム、又は少な
くともいくらかの多孔を含有する最終セラミック又は金
属物体の通気性素材中への溶融マトリックス金属の自発
浸透により形成された金属マトリックス複合体からなる
ものを意味する。金属マトリックス複合体は外側表面及
び／又は内側表面として存在することができる。金属マ
トリックス複合体の残留するマトリックス金属及び／又
は第二の物体に関連する順序、数、及び／又は位置は、
無制限の様式に操作又は制御できることはいうまでもな
い。
化学反応及び／又は圧力若しくは収縮密着により一緒に
密接して結合している、あらゆる配置の二種又は三種以
上の物質の全ての組み合わせであって、それらの物質の
少なくとも一種が、充填材、プレ、フオーム、又は少な
くともいくらかの多孔を含有する最終セラミック又は金
属物体の通気性素材中への溶融マトリックス金属の自発
浸透により形成された金属マトリックス複合体からなる
ものを意味する。金属マトリックス複合体は外側表面及
び／又は内側表面として存在することができる。金属マ
トリックス複合体の残留するマトリックス金属及び／又
は第二の物体に関連する順序、数、及び／又は位置は、
無制限の様式に操作又は制御できることはいうまでもな
い。
本明細書において使用される「マトリックス金属」又は
「マトリックス金属合金」とは、金属マトリックス複合
体の形成に用いられる金属（例えば、浸透前）及び／又
は充填材と混じり合って金属マトリックス複合体を形成
している金属（例えば、浸透後）を意味する。上記金属
をマトリックス金属と称する場合には、マトリックス金
属には、実質的に純粋な金属、不純物及び／若しくは合
金成分を有する市販の金属、金属が主成分である金属間
化合物又は合金も含まれる。
「マトリックス金属合金」とは、金属マトリックス複合
体の形成に用いられる金属（例えば、浸透前）及び／又
は充填材と混じり合って金属マトリックス複合体を形成
している金属（例えば、浸透後）を意味する。上記金属
をマトリックス金属と称する場合には、マトリックス金
属には、実質的に純粋な金属、不純物及び／若しくは合
金成分を有する市販の金属、金属が主成分である金属間
化合物又は合金も含まれる。
本明細書において使用される「マトリックス金属／浸透
増進剤前駆体／浸透雰囲気系」又は「自発系」とは、プ
レフォーム又は充填材への自発浸透を示す物質の組み合
わせを意味する。「／」が、例示するマトリックス金属
、浸透増進剤前駆体及び浸透雰囲気の間に用いられると
きは、特定の方法でそれらを組み合わせると、プレフォ
ーム若しくは充填材への自発浸透を示す系又は物質の組
み合わせを示すために使用される。
増進剤前駆体／浸透雰囲気系」又は「自発系」とは、プ
レフォーム又は充填材への自発浸透を示す物質の組み合
わせを意味する。「／」が、例示するマトリックス金属
、浸透増進剤前駆体及び浸透雰囲気の間に用いられると
きは、特定の方法でそれらを組み合わせると、プレフォ
ーム若しくは充填材への自発浸透を示す系又は物質の組
み合わせを示すために使用される。
本明細書において使用される「金属マトリックス複合体
（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）
」又はｒＭＭＣＪは、プレフォーム又は充填材を埋め込
んだ、二次元若しくは三次元的に連続する合金又はマト
リックス金属からなる材料を意味する。マトリックス金
属に種々の合金元素を含有せしめて、特に所望の機械的
及び物理的性質を有するようにしてもよい。
（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）
」又はｒＭＭＣＪは、プレフォーム又は充填材を埋め込
んだ、二次元若しくは三次元的に連続する合金又はマト
リックス金属からなる材料を意味する。マトリックス金
属に種々の合金元素を含有せしめて、特に所望の機械的
及び物理的性質を有するようにしてもよい。
マトリックス金属と「異種」の金属とは、マトリックス
金属と同じ金属を、主要成分として含有しない金属を意
味する（例えば、マトリックス金属の主要成分がアルミ
ニウムの場合には、「異種」の金属は、例えば、ニッケ
ルを主要成分として有することができる。
金属と同じ金属を、主要成分として含有しない金属を意
味する（例えば、マトリックス金属の主要成分がアルミ
ニウムの場合には、「異種」の金属は、例えば、ニッケ
ルを主要成分として有することができる。
「マトリックス金属を入れるための非反応性容器」とは
、プロセス条件下で、溶融マトリックス金属を入れるか
又は収容することができ且つ自発浸透機構に対して顕著
な悪影響を及ぼすような方法では、マトリックス及び／
又は浸透雰囲気及び／又は浸透増進剤前駆体及び／又は
充填材若しくはプレフォームとは反応しない容器を意味
する。
、プロセス条件下で、溶融マトリックス金属を入れるか
又は収容することができ且つ自発浸透機構に対して顕著
な悪影響を及ぼすような方法では、マトリックス及び／
又は浸透雰囲気及び／又は浸透増進剤前駆体及び／又は
充填材若しくはプレフォームとは反応しない容器を意味
する。
本明細書において使用される「プレフォーム（ｐｒｅｆ
ｏｒａ＋） Ｊ又は「通気性プレフォーム（ｐｅｒａ＋
ｅａｂｌｅｐｒｅｆｏｒ麟）」とは、浸透するマトリッ
クス金属の境界を実質的に形成する少なくとも一つの表
面境界を用いて仕上げられる（即ちセラミック及び金属
体を完全に焼成又は形成される）、充填材又は充填材の
多孔性素材（ｐｏｒｏｕｓ ｍａｓｓ）を意味する。
ｏｒａ＋） Ｊ又は「通気性プレフォーム（ｐｅｒａ＋
ｅａｂｌｅｐｒｅｆｏｒ麟）」とは、浸透するマトリッ
クス金属の境界を実質的に形成する少なくとも一つの表
面境界を用いて仕上げられる（即ちセラミック及び金属
体を完全に焼成又は形成される）、充填材又は充填材の
多孔性素材（ｐｏｒｏｕｓ ｍａｓｓ）を意味する。
このような素材は、マトリックス金属を浸透させる前に
、寸法忠実性を提供するに十分な形状保持性及び生強度
を維持する。又、この素材は、自発浸透でマトリックス
金属を受は入れるに十分な程度に多孔性でなければなら
ない。プレフォームは、−船釣には、充填材が、均−若
しくは不均一の形態で、結着して充填又は配置されてな
り、適当な物質（例えば、セラミック及び／又は金属の
粒子、粉末、繊維、ウィスカー等並びにそれらの組み合
わせ）からなってよい、プレフォームは、単独でも集成
体で存在してもよい。
、寸法忠実性を提供するに十分な形状保持性及び生強度
を維持する。又、この素材は、自発浸透でマトリックス
金属を受は入れるに十分な程度に多孔性でなければなら
ない。プレフォームは、−船釣には、充填材が、均−若
しくは不均一の形態で、結着して充填又は配置されてな
り、適当な物質（例えば、セラミック及び／又は金属の
粒子、粉末、繊維、ウィスカー等並びにそれらの組み合
わせ）からなってよい、プレフォームは、単独でも集成
体で存在してもよい。
本明細書で使用される「溜（ｒｅｓｅｒ※ｏｉｒ） Ｊ
とは、金属が溶融したとき、流れて、充填材若しくはプ
レフォームと接触しているマトリックス金属の部分、セ
グメント若しくは源を補充又は、ある場合には、最初に
マトリックス金属を提供しかつ続いて補充するために、
充填材又はプレフォームの素材に対して分離して配置さ
れたマトリックス金属の別個の物体を意味する。
とは、金属が溶融したとき、流れて、充填材若しくはプ
レフォームと接触しているマトリックス金属の部分、セ
グメント若しくは源を補充又は、ある場合には、最初に
マトリックス金属を提供しかつ続いて補充するために、
充填材又はプレフォームの素材に対して分離して配置さ
れたマトリックス金属の別個の物体を意味する。
本明細書で使用される「第二の物体（ｂｏｄｙ） Ｊ又
は「追加の物体」とは、化学反応及び／又は機械的若し
くは収縮密着の少な（とも一つにより、金属マトリック
ス複合体に結合し得る他の物体を意味する。このような
物体には、焼結セラミック、熱圧縮セラミック、押出し
セラミックなどのような従来のセラミック、並びに、Ｍ
ａｒｃ Ｓ、 ＮｅｗｋｉｒｋｅＬ ａｌの名前で１９
８７年１２月１５日に発行された我々の米国特許第４．
７１３，３６０号、Ｍａｒｃ Ｓ、 Ｎｅｗｋｔｒｋ
ａｔａｌの名前で１９８６年１月１７日に出願された我
々の米国特許出願第８１９．３９７号（名称”Ｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｅ Ｃｅｒａ−ｗｉｃ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａ
ｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ＳＱｓ＋
ｅ’）。
は「追加の物体」とは、化学反応及び／又は機械的若し
くは収縮密着の少な（とも一つにより、金属マトリック
ス複合体に結合し得る他の物体を意味する。このような
物体には、焼結セラミック、熱圧縮セラミック、押出し
セラミックなどのような従来のセラミック、並びに、Ｍ
ａｒｃ Ｓ、 ＮｅｗｋｉｒｋｅＬ ａｌの名前で１９
８７年１２月１５日に発行された我々の米国特許第４．
７１３，３６０号、Ｍａｒｃ Ｓ、 Ｎｅｗｋｔｒｋ
ａｔａｌの名前で１９８６年１月１７日に出願された我
々の米国特許出願第８１９．３９７号（名称”Ｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｅ Ｃｅｒａ−ｗｉｃ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａ
ｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ＳＱｓ＋
ｅ’）。
Ｍａｒｃ Ｓ、Ｎｅｗｋｉｒｋ ｅｔ ａｌ の名前で
１９８６年５月８日に出願された我々の米国特許出願第
８６１，０２５号（名称：５ｈａｐｅｄ Ｃｅｒａｓｉ
ｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ
ｓｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ”）、 Ｒ
ｏｂｅｒｔ ＣＪａｎｔｎｅｒ ｅｔ ａｌの名前で１
９８８年２月５日に出願された我々の米国特許出願第１
５２，５１８号（名称：“Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｎ
５ｉｌｕ ↑ａｉｌｏｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｍｅｔ
ａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ Ｃｅｒ
ａｌｉｃ Ａｒｔｉｃｔｅｓ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｌｅ
ｓ Ｍａｄｅ Ｔｈｅｒｅｂｙ”）。
１９８６年５月８日に出願された我々の米国特許出願第
８６１，０２５号（名称：５ｈａｐｅｄ Ｃｅｒａｓｉ
ｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ
ｓｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ”）、 Ｒ
ｏｂｅｒｔ ＣＪａｎｔｎｅｒ ｅｔ ａｌの名前で１
９８８年２月５日に出願された我々の米国特許出願第１
５２，５１８号（名称：“Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｎ
５ｉｌｕ ↑ａｉｌｏｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｍｅｔ
ａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ Ｃｅｒ
ａｌｉｃ Ａｒｔｉｃｔｅｓ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｌｅ
ｓ Ｍａｄｅ Ｔｈｅｒｅｂｙ”）。
Ｔ、Ｄｅｎｎｉｓ Ｃ１ａａｒ ｅｔ ａｌの名前で１
９８７年１２月２３日に出願された我々の出願中の米国
特許出願第１３７，０４４号（名称： ’Ｐｒｏｃｅｓ
ｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ Ｓｅｌｆ−Ｓｕｐｐ
ｏｒｔｉｎｇ Ｂｏｄｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ
ｓ Ｍａｄｅ Ｔｈｅｒｅｂｙ”）に記載された方法、
並びに他の戦々の許可された及び出願中の米国特許出願
に含まれる方法の変形及び改良により製造されたものの
ような、従来のものではないセラミック及びセラミック
複合体も含まれる。これらの我々の米国出願に開示され
特許請求されたセラミック及びセラミック複合体の製造
法及び特徴を教示する目的のために、上記出願の全開示
を、参照することにより本明細書に含ませる。更に、本
発明の第二の又は追加の物体には、高温金属、耐腐食性
金属、耐侵食性金属などのような金属の金属マトリック
ス複合体及び構造体も含まれる。従って、第二の又は追
加の物体には実際上無制限の数の物体が含まれる。
９８７年１２月２３日に出願された我々の出願中の米国
特許出願第１３７，０４４号（名称： ’Ｐｒｏｃｅｓ
ｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ Ｓｅｌｆ−Ｓｕｐｐ
ｏｒｔｉｎｇ Ｂｏｄｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ
ｓ Ｍａｄｅ Ｔｈｅｒｅｂｙ”）に記載された方法、
並びに他の戦々の許可された及び出願中の米国特許出願
に含まれる方法の変形及び改良により製造されたものの
ような、従来のものではないセラミック及びセラミック
複合体も含まれる。これらの我々の米国出願に開示され
特許請求されたセラミック及びセラミック複合体の製造
法及び特徴を教示する目的のために、上記出願の全開示
を、参照することにより本明細書に含ませる。更に、本
発明の第二の又は追加の物体には、高温金属、耐腐食性
金属、耐侵食性金属などのような金属の金属マトリック
ス複合体及び構造体も含まれる。従って、第二の又は追
加の物体には実際上無制限の数の物体が含まれる。
本明細書で使用される「自発浸透（Ｓｐｏｎ ｔａｎｅ
ｏｕｓＬｎｆ １ｌｔｒａｔｉｏｎ） Ｊとは、圧力又
は真空を印加（外部から印加するか若しくは内部で発生
させるかと（本頁以下余白） は無関係に）しなくても、マトリックス金属が充填材又
はプレフォームの通気性素材に浸透することを意味する
。
ｏｕｓＬｎｆ １ｌｔｒａｔｉｏｎ） Ｊとは、圧力又
は真空を印加（外部から印加するか若しくは内部で発生
させるかと（本頁以下余白） は無関係に）しなくても、マトリックス金属が充填材又
はプレフォームの通気性素材に浸透することを意味する
。
以下の図は、本発明の理解を深めるために示したもので
あるが、本発明の範囲はこれらによっては限定されない
。各図において、同様な構成要素は同様な参照番号を用
いである。
あるが、本発明の範囲はこれらによっては限定されない
。各図において、同様な構成要素は同様な参照番号を用
いである。
本発明は、その一部が、溶融マトリックス金属が充填材
又はプレフォームに自発浸透することにより形成された
金属マトリックス複合体からなる、マクロ複合体を形成
することに関する。
又はプレフォームに自発浸透することにより形成された
金属マトリックス複合体からなる、マクロ複合体を形成
することに関する。
本発明によるコンプレックス複合体は、少なくとも一つ
の第二の又は追加の物体と接触する金属マトリックス複
合体を形成することにより製造される。特に、金属マト
リックス複合体は、溶融マトリックス金属を充填材又は
プレフォームの通気性素材に自発浸透させることにより
製造される。
の第二の又は追加の物体と接触する金属マトリックス複
合体を形成することにより製造される。特に、金属マト
リックス複合体は、溶融マトリックス金属を充填材又は
プレフォームの通気性素材に自発浸透させることにより
製造される。
特に、浸透増進剤及び／又はその前駆体及び／又は浸透
雰囲気は、溶融マトリックス金属が充填材又はプレフォ
ームに自発的に浸透させるプロセス中の少なくともある
点で、充填材又はプレフォームと連絡している。
雰囲気は、溶融マトリックス金属が充填材又はプレフォ
ームに自発的に浸透させるプロセス中の少なくともある
点で、充填材又はプレフォームと連絡している。
本発明の好ましい態様に於いて、浸透増進剤はプレフォ
ーム（又は充填材）及び／又はマトリックス金属及び／
又は浸透雰囲気の少なくとも一つくとも一部に配置され
ているべきである。
ーム（又は充填材）及び／又はマトリックス金属及び／
又は浸透雰囲気の少なくとも一つくとも一部に配置され
ているべきである。
マクロ複合体を形成するための第一の好ましい態様に於
いて、自発浸透するために供給されるマトリックス金°
属の量は、浸透するために必要なものより過剰に供給さ
れる。換言すれば、マトリックス金属は、残留する又は
過剰のマトリックス金属（例えば、充填材又はプレフォ
ームに浸透するのに使用されなかったマトリックス金属
）が、浸透された充填材又はプレフォームに密接に結合
するように、充填材又はプレフォームに完全に浸透する
ために必要なものよりも多い量で供給される。
いて、自発浸透するために供給されるマトリックス金°
属の量は、浸透するために必要なものより過剰に供給さ
れる。換言すれば、マトリックス金属は、残留する又は
過剰のマトリックス金属（例えば、充填材又はプレフォ
ームに浸透するのに使用されなかったマトリックス金属
）が、浸透された充填材又はプレフォームに密接に結合
するように、充填材又はプレフォームに完全に浸透する
ために必要なものよりも多い量で供給される。
他の好ましい態様に於いて、充填材又はプレフォームは
、セラミック又は金属のような他の物体と接触させて置
かれ、溶融マトリックス金属は、例えば、セラミック又
は金属の第二の物体にまで充填材又はプレフォームに自
発浸透するために導入され、第二の物体に密接に結合す
るようになり、かくして、他のセラミック又は金属のよ
うな第二の物体に結合した金属マトリックス複合体から
なるマクロ複合体を形成する。
、セラミック又は金属のような他の物体と接触させて置
かれ、溶融マトリックス金属は、例えば、セラミック又
は金属の第二の物体にまで充填材又はプレフォームに自
発浸透するために導入され、第二の物体に密接に結合す
るようになり、かくして、他のセラミック又は金属のよ
うな第二の物体に結合した金属マトリックス複合体から
なるマクロ複合体を形成する。
他の好ましい態様に於いて、充填材又はプレフォームは
、他のセラミック体又は金属のような第二の物体と接触
させて置かれ、溶融マトリックス金属は、充填材又はプ
レフォームと第二の物体との間の接触点にまで充填材又
はプレフォームに自発浸透するために導入される。形成
された金属マトリックス複合体は第二の物体に密接に結
合される。更に、追加のマトリックス金属が、それが充
填材又はプレフォームに自発浸透するために必要な量よ
り多い量で存在するように供給され得る。
、他のセラミック体又は金属のような第二の物体と接触
させて置かれ、溶融マトリックス金属は、充填材又はプ
レフォームと第二の物体との間の接触点にまで充填材又
はプレフォームに自発浸透するために導入される。形成
された金属マトリックス複合体は第二の物体に密接に結
合される。更に、追加のマトリックス金属が、それが充
填材又はプレフォームに自発浸透するために必要な量よ
り多い量で存在するように供給され得る。
従って、セラミック又はセラミック複合体のような第二
の物体に密接に結合している金属マトリックス複合体に
密接に結合している過剰のマトリックス金属からなるマ
クロ複合体が形成される。
の物体に密接に結合している金属マトリックス複合体に
密接に結合している過剰のマトリックス金属からなるマ
クロ複合体が形成される。
上記好ましい態様に於いて、金属マトリックス複合体は
マトリックス金属の基体の、外側若しくは内側表面、又
はその両方の何れかとして形成できる。更に、金属マト
リックス複合体表面は、マトリックス金属基体のサイズ
に関して選択された又は予定された厚さのものであって
よい。本発明の自発浸透技術は厚い壁又は薄い壁の金属
マトリックス複合体構造の製造が可能であり、その構造
体に於いて、金属マトリックス複合体表面を与えるマト
リックス金属の相対容積は、金属基体の容積よりも実質
的に大きいか又は小さい。更になお、外側若しくは内側
表面又は両方の何れかであってよい金属マトリックス複
合体は、またセラミック又は金属のような第二の物質に
結合でき、それにより金属マトリックス複合体及び／又
は過剰のマトリックス金属及び／又はセラミック又は金
属体のような第二の物体との間の結合の著しい数の組み
合わせを提供する。
マトリックス金属の基体の、外側若しくは内側表面、又
はその両方の何れかとして形成できる。更に、金属マト
リックス複合体表面は、マトリックス金属基体のサイズ
に関して選択された又は予定された厚さのものであって
よい。本発明の自発浸透技術は厚い壁又は薄い壁の金属
マトリックス複合体構造の製造が可能であり、その構造
体に於いて、金属マトリックス複合体表面を与えるマト
リックス金属の相対容積は、金属基体の容積よりも実質
的に大きいか又は小さい。更になお、外側若しくは内側
表面又は両方の何れかであってよい金属マトリックス複
合体は、またセラミック又は金属のような第二の物質に
結合でき、それにより金属マトリックス複合体及び／又
は過剰のマトリックス金属及び／又はセラミック又は金
属体のような第二の物体との間の結合の著しい数の組み
合わせを提供する。
従って、本発明は多数の工業的要求に合致するなめ又は
それを満足させるために使用でき、それにより本発明の
効能が提供される。
それを満足させるために使用でき、それにより本発明の
効能が提供される。
本発明のマクロ複合体を形成するために、金属マトリッ
クス複合体は、マトリックス金属の充填材又はプレフォ
ームの素材中への自発浸透により形成されなくてはなら
ない、マトリックス金属の充填材又はプレフォームへの
自発浸透を行うために、浸透増進剤が自発系に供給され
なくてはならない。浸透増進剤は、（１）マトリックス
金属中に、及び／又は（２）充填材又はプレフォーム中
に、及び／又は（３）浸透雰囲気から、及び／又は（４
）自発系中への外部源から供給される浸透増進剤前駆体
から形成できる。更に、浸透増進剤前駆体を供給するよ
りもむしろ、浸透増進剤を、充填材若しくはプレフォー
ム、及び／又はマトリックス金属、及び／又は浸透雰囲
気の少なくとも一つに直接供給できる。最終的に、少な
くとも自発浸透の間に、浸透増進剤は充填材又はプレフ
ォームの少なくとも一部に位置していなくてはならない
。
クス複合体は、マトリックス金属の充填材又はプレフォ
ームの素材中への自発浸透により形成されなくてはなら
ない、マトリックス金属の充填材又はプレフォームへの
自発浸透を行うために、浸透増進剤が自発系に供給され
なくてはならない。浸透増進剤は、（１）マトリックス
金属中に、及び／又は（２）充填材又はプレフォーム中
に、及び／又は（３）浸透雰囲気から、及び／又は（４
）自発系中への外部源から供給される浸透増進剤前駆体
から形成できる。更に、浸透増進剤前駆体を供給するよ
りもむしろ、浸透増進剤を、充填材若しくはプレフォー
ム、及び／又はマトリックス金属、及び／又は浸透雰囲
気の少なくとも一つに直接供給できる。最終的に、少な
くとも自発浸透の間に、浸透増進剤は充填材又はプレフ
ォームの少なくとも一部に位置していなくてはならない
。
好ましい実施態様においては、浸透増進剤が充填材若し
くはプレフォームの少なくとも一部分に形成することが
できるように、プレフォームと溶融マトリックス金属と
の接触前に若しくは実質的に同時に、浸透増進剤前駆体
を、少なくとも部分的に、浸透雰囲気と反応させること
ができる（例えば、マグネシウムが浸透増進剤前駆体で
あり且つ窒素が浸透雰囲気である場合には、浸透増進剤
は、充填材又はプレフォームの一部分に位置させる窒化
マグネシウムでよい）。
くはプレフォームの少なくとも一部分に形成することが
できるように、プレフォームと溶融マトリックス金属と
の接触前に若しくは実質的に同時に、浸透増進剤前駆体
を、少なくとも部分的に、浸透雰囲気と反応させること
ができる（例えば、マグネシウムが浸透増進剤前駆体で
あり且つ窒素が浸透雰囲気である場合には、浸透増進剤
は、充填材又はプレフォームの一部分に位置させる窒化
マグネシウムでよい）。
マトリックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系の
一例として、アルミニウム／マグネシウム／窒素系が挙
げられる。具体的には、アルミニウムマトリックス金属
を、プロセス条件下で、アルミニウムを溶解させたとき
にアルミニウムマトリックス金属と反応しない適当な耐
火容器内に入れることができる。マグネシウムを含むか
、マグネシウムに曝露され、そしてプロセスの少なくと
もいずれかの時点で窒素雰囲気に曝露される充填材は、
次いで、溶融アルミニウムマトリックス金属と接触させ
る。このマトリックス金属は充填材又はプレフォーム中
に自発浸透する。
一例として、アルミニウム／マグネシウム／窒素系が挙
げられる。具体的には、アルミニウムマトリックス金属
を、プロセス条件下で、アルミニウムを溶解させたとき
にアルミニウムマトリックス金属と反応しない適当な耐
火容器内に入れることができる。マグネシウムを含むか
、マグネシウムに曝露され、そしてプロセスの少なくと
もいずれかの時点で窒素雰囲気に曝露される充填材は、
次いで、溶融アルミニウムマトリックス金属と接触させ
る。このマトリックス金属は充填材又はプレフォーム中
に自発浸透する。
更に、浸透増進剤前駆体を供給するのではなく、浸透増
進剤を、プレフォーム及び／又はマトリックス金属及び
／又は浸透雰囲気の少な（とも一つに直接供給してもよ
い、基本的には、少なくとも自発浸透中には、浸透増進
剤は、充填材又はプレフォームの少なくとも一部分に位
置しなければならない。
進剤を、プレフォーム及び／又はマトリックス金属及び
／又は浸透雰囲気の少な（とも一つに直接供給してもよ
い、基本的には、少なくとも自発浸透中には、浸透増進
剤は、充填材又はプレフォームの少なくとも一部分に位
置しなければならない。
本発明の方法に用いられる条件下では、アルミニウム／
マグネシウム／窒素自発浸透系の場合に、充填材又はプ
レフォームは、窒素含有ガスが、プロセス中のある時点
で充填材又はプレフォームに浸透若しくは通過し及び／
又は溶融マトリックス金属と接触するのに十分な程度通
気性でなければならない、更に、通気性充填材又はプレ
フォームに溶融マトリックス金属を浸透させて、窒素透
過充填材又はプレフォームに溶融マトリックス金属を自
発浸透させることにより、金属マトリックス複合体を形
成し、及び／又は窒素を浸透増進剤前駆体と反応させて
浸透増進剤を充填材又はプレフォーム中に形成して自発
浸透を生じさせることができる。自発浸透及び金属マト
リックス複合体生成の程度又は割合は、アルミニウム合
金のマグネシウム含量、充填材又はプレフォームのマグ
ネシウム含量、充填材又はプレフォームにおける窒化マ
グネシウムの量、追加合金元素の有無（例えば、珪素、
鉄、銅、マグネシウム、クロム、亜鉛等）、充填材の平
均サイズ（例えば、粒径）、充填材の表面状態及び種類
、浸透雰囲気の窒素濃度、浸透に与えられる時間並びに
浸透が生じる温度を含む一定のプロセス条件により異な
る０例えば、溶融アルミニウムマトリックス金属の浸透
を自発的に生じさせるために、アルミニウムを、合金重
量に対して少なくとも約１重量％、好ましくは少なくと
も約３重量％のマグネシウム（浸透増進剤前駆体として
機能する）と合金化することができる。
マグネシウム／窒素自発浸透系の場合に、充填材又はプ
レフォームは、窒素含有ガスが、プロセス中のある時点
で充填材又はプレフォームに浸透若しくは通過し及び／
又は溶融マトリックス金属と接触するのに十分な程度通
気性でなければならない、更に、通気性充填材又はプレ
フォームに溶融マトリックス金属を浸透させて、窒素透
過充填材又はプレフォームに溶融マトリックス金属を自
発浸透させることにより、金属マトリックス複合体を形
成し、及び／又は窒素を浸透増進剤前駆体と反応させて
浸透増進剤を充填材又はプレフォーム中に形成して自発
浸透を生じさせることができる。自発浸透及び金属マト
リックス複合体生成の程度又は割合は、アルミニウム合
金のマグネシウム含量、充填材又はプレフォームのマグ
ネシウム含量、充填材又はプレフォームにおける窒化マ
グネシウムの量、追加合金元素の有無（例えば、珪素、
鉄、銅、マグネシウム、クロム、亜鉛等）、充填材の平
均サイズ（例えば、粒径）、充填材の表面状態及び種類
、浸透雰囲気の窒素濃度、浸透に与えられる時間並びに
浸透が生じる温度を含む一定のプロセス条件により異な
る０例えば、溶融アルミニウムマトリックス金属の浸透
を自発的に生じさせるために、アルミニウムを、合金重
量に対して少なくとも約１重量％、好ましくは少なくと
も約３重量％のマグネシウム（浸透増進剤前駆体として
機能する）と合金化することができる。
又、上記で説明した補助合金元素をマトリックス金属に
含有せしめて、特定の性質を作り出してもよい、更に、
補助合金元素は、充填材又はプレフオームの自発浸透を
生じさせるためのマトリックスアルミニウム金属に必要
とされるマグネシウムの最少量に影響する場合がある０
例えば、揮発による自発系からのマグネシウムの損失は
、浸透増進剤を形成するのにマグネシウムが全く存在し
ない程度までは生じてはならない。従って、十分な濃度
の初期合金元素を用いて、自発浸透が揮発によって悪影
響されないようにすることが望ましい。
含有せしめて、特定の性質を作り出してもよい、更に、
補助合金元素は、充填材又はプレフオームの自発浸透を
生じさせるためのマトリックスアルミニウム金属に必要
とされるマグネシウムの最少量に影響する場合がある０
例えば、揮発による自発系からのマグネシウムの損失は
、浸透増進剤を形成するのにマグネシウムが全く存在し
ない程度までは生じてはならない。従って、十分な濃度
の初期合金元素を用いて、自発浸透が揮発によって悪影
響されないようにすることが望ましい。
更に、充填材又はプレフォームとマトリックス金属の両
方又は充填材又はプレフォームだけにマグネシウムが存
在すると、自発浸透を達成するのに必要なマグネシウム
の量が減少する場合がある。
方又は充填材又はプレフォームだけにマグネシウムが存
在すると、自発浸透を達成するのに必要なマグネシウム
の量が減少する場合がある。
窒素雰囲気における窒素体積％も、金属マトリックス複
合体の生成速度に影響を及ぼす。即ち、約１０体積％未
満の窒素が雰囲気に存在する場合、自発浸透が非常にゆ
っくり生じるか又はほとんど生じない。即ち、少な（と
も約５０体積％の窒素が雰囲気に存在して、それにより
、例えば、浸透速度をはるかに大きくして浸透時間を短
（することが好ましいことが見い出された。浸透雰囲気
（例えば、窒素含有ガス）を充填材若しくはプレフォー
ム及び／又はマトリックス金属に直接供給してもよいし
、又は物質の分解から生成若しくは生じさせてもよい。
合体の生成速度に影響を及ぼす。即ち、約１０体積％未
満の窒素が雰囲気に存在する場合、自発浸透が非常にゆ
っくり生じるか又はほとんど生じない。即ち、少な（と
も約５０体積％の窒素が雰囲気に存在して、それにより
、例えば、浸透速度をはるかに大きくして浸透時間を短
（することが好ましいことが見い出された。浸透雰囲気
（例えば、窒素含有ガス）を充填材若しくはプレフォー
ム及び／又はマトリックス金属に直接供給してもよいし
、又は物質の分解から生成若しくは生じさせてもよい。
溶融マトリックス金属が充填材又はプレフォームに浸透
させるのに必要とする最少マグネシウム含量は、処理温
度、時間、珪素又は亜鉛等の補助合金元素の有無、充填
材の性質、自発系の一種以上の成分中におけるマグネジ
うムの位置、雰囲気の窒素含量及び窒素雰囲気の流速等
の一種又はそれ以上の変数によって異なる。合金及び／
又はプレフォームのマグネシウム含量を増加すれば、よ
り低温又はより短い加熱時間で完全な浸透を達成するこ
とができる。又、一定のマグネシウム含量の場合、亜鉛
等のある種の補助合金元素を添加すると、より低温を用
いることが可能となる０例えば、使用範囲の下端、即ち
、約１〜３重量％でのマトリックス金属のマグネシウム
含量を、上記した最低処理温度、高窒素濃度又は一種以
上の補助合金元素の少なくとも一つとの組み合わせで用
いてもよい。充填材又はプレフォームにマグネシウムを
全く添加しない場合には、多種多様なプロセス条件にわ
たる一般的な実用性に基づいて、約３は、少なくとも約
５％が好ましい、又、浸透に必要とする温度条件を和ら
げるために、アルミニウムのマグネシウム含量を約１０
重量％を超えるものとしてもよい。補助合金元素と組み
合わせて用いるときには、マグネシウム含量を減少させ
てもよいが、これらの合金元素は補助的機能しか果たさ
ないので、少なくとも上記で規定した最少量のマグネシ
ウムと一緒に用いる０例えば、１０％珪素だけと合金化
した公称純粋アルミニウムは、１０００°Ｃでは５００
メツシユの３９クリストロン（Ｃｒｙｓｔｏｌｏｎ）
（ツートン社（Ｎｏｒｔｏｎ Ｃｏ、）製純度９９％
炭化珪素〕のベツドに実質的に浸透しなかった。しかし
ながら、マグネシウムが存在すると、珪素が浸透工程を
促進することが判明した。更に、マグネシウムを専らプ
レフォーム又は充填材に供給する場合には、その量は異
なる。供給されるマグネシウムの総量の少なくとも一部
分をプレフォーム又は充填材に入れる場合には、自発系
に供給されるマグネシウムの量（重量％）がもっと少な
くても自発浸透が生じることが分かった。金属マトリッ
クス複合体において、望ましくない金属間化合物が生成
するのを防止するためには、マグネシウムの量は少ない
方が望ましい、炭化珪素プレフォームの場合には、マグ
ネシウムを少な（とも約１重量％含有するプレフォーム
を、実質的に純粋な窒素雰囲気の存在下で、アルミニウ
ムマトリックス金属と接触させると、マトリックス金属
がプレフォームに自発的に浸透することが分かった。ア
ルミナプレフォームの場合、許容できる自発浸透を達成
するのに必要なマグネシウムの量は、これよりわずかに
大きい、即ち、アルミナプレフォームを同様なアルミニ
ウムマトリックス金属と接触させると、炭化珪素プレフ
ォームに浸透したアルミニウムとほぼ同じ温度で且つ同
じ窒素雰囲気下で、すぐ上で説明した炭化珪素プレフォ
ームで達成されたのと同様な自発浸透を達成するには、
少な（とも約３重量％のマグネシウムが必要であること
が分かった。
させるのに必要とする最少マグネシウム含量は、処理温
度、時間、珪素又は亜鉛等の補助合金元素の有無、充填
材の性質、自発系の一種以上の成分中におけるマグネジ
うムの位置、雰囲気の窒素含量及び窒素雰囲気の流速等
の一種又はそれ以上の変数によって異なる。合金及び／
又はプレフォームのマグネシウム含量を増加すれば、よ
り低温又はより短い加熱時間で完全な浸透を達成するこ
とができる。又、一定のマグネシウム含量の場合、亜鉛
等のある種の補助合金元素を添加すると、より低温を用
いることが可能となる０例えば、使用範囲の下端、即ち
、約１〜３重量％でのマトリックス金属のマグネシウム
含量を、上記した最低処理温度、高窒素濃度又は一種以
上の補助合金元素の少なくとも一つとの組み合わせで用
いてもよい。充填材又はプレフォームにマグネシウムを
全く添加しない場合には、多種多様なプロセス条件にわ
たる一般的な実用性に基づいて、約３は、少なくとも約
５％が好ましい、又、浸透に必要とする温度条件を和ら
げるために、アルミニウムのマグネシウム含量を約１０
重量％を超えるものとしてもよい。補助合金元素と組み
合わせて用いるときには、マグネシウム含量を減少させ
てもよいが、これらの合金元素は補助的機能しか果たさ
ないので、少なくとも上記で規定した最少量のマグネシ
ウムと一緒に用いる０例えば、１０％珪素だけと合金化
した公称純粋アルミニウムは、１０００°Ｃでは５００
メツシユの３９クリストロン（Ｃｒｙｓｔｏｌｏｎ）
（ツートン社（Ｎｏｒｔｏｎ Ｃｏ、）製純度９９％
炭化珪素〕のベツドに実質的に浸透しなかった。しかし
ながら、マグネシウムが存在すると、珪素が浸透工程を
促進することが判明した。更に、マグネシウムを専らプ
レフォーム又は充填材に供給する場合には、その量は異
なる。供給されるマグネシウムの総量の少なくとも一部
分をプレフォーム又は充填材に入れる場合には、自発系
に供給されるマグネシウムの量（重量％）がもっと少な
くても自発浸透が生じることが分かった。金属マトリッ
クス複合体において、望ましくない金属間化合物が生成
するのを防止するためには、マグネシウムの量は少ない
方が望ましい、炭化珪素プレフォームの場合には、マグ
ネシウムを少な（とも約１重量％含有するプレフォーム
を、実質的に純粋な窒素雰囲気の存在下で、アルミニウ
ムマトリックス金属と接触させると、マトリックス金属
がプレフォームに自発的に浸透することが分かった。ア
ルミナプレフォームの場合、許容できる自発浸透を達成
するのに必要なマグネシウムの量は、これよりわずかに
大きい、即ち、アルミナプレフォームを同様なアルミニ
ウムマトリックス金属と接触させると、炭化珪素プレフ
ォームに浸透したアルミニウムとほぼ同じ温度で且つ同
じ窒素雰囲気下で、すぐ上で説明した炭化珪素プレフォ
ームで達成されたのと同様な自発浸透を達成するには、
少な（とも約３重量％のマグネシウムが必要であること
が分かった。
又、充填材又はプレフォームをマトリックス金属に浸透
させる前に、自発系に対して、浸透増進剤前駆体及び浸
透増進剤を、合金の表面及び／又はプレフォーム若しく
は充填材の表面及び／又はプレフォーム若しくは充填材
内部に供給することも可能である（即ち、供給浸透増進
剤又は浸透増進剤前駆体をマトリックス金属と合金化す
る必要がなく、むしろ、単に自発系に供給すればよい）
。
させる前に、自発系に対して、浸透増進剤前駆体及び浸
透増進剤を、合金の表面及び／又はプレフォーム若しく
は充填材の表面及び／又はプレフォーム若しくは充填材
内部に供給することも可能である（即ち、供給浸透増進
剤又は浸透増進剤前駆体をマトリックス金属と合金化す
る必要がなく、むしろ、単に自発系に供給すればよい）
。
マグネシウムをマトリックス金属の表面に適用する場合
には、その表面は、充填材の通気性素材に近接若しくは
好ましくは接触している表面であること、又は充填材の
通気性素材がマトリックス金属の表面に最も近接若しく
は好ましくは接触していることが好ましい、又、このよ
うなマグネシウムは、プレフォーム又は充填材の少なく
とも一部分に混入してもよい、更に、表面への適用、合
金化及びプレフォームの少なくとも一部分へのマグネシ
ウムの配置のいくつかを組み合わせて使用することがで
きる。浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体の適用の
組み合わせにより、プレフォームへのマトリックスアル
ミニウム金属の浸透を促進するために必要なマグネシウ
ムの総重量％の減少できるとともに、浸透が生じる温度
を低下させることができる。更に、マグネシウムが存在
するために生成する望ましくない金属間化合物の量も最
少に抑えることもできる。
には、その表面は、充填材の通気性素材に近接若しくは
好ましくは接触している表面であること、又は充填材の
通気性素材がマトリックス金属の表面に最も近接若しく
は好ましくは接触していることが好ましい、又、このよ
うなマグネシウムは、プレフォーム又は充填材の少なく
とも一部分に混入してもよい、更に、表面への適用、合
金化及びプレフォームの少なくとも一部分へのマグネシ
ウムの配置のいくつかを組み合わせて使用することがで
きる。浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体の適用の
組み合わせにより、プレフォームへのマトリックスアル
ミニウム金属の浸透を促進するために必要なマグネシウ
ムの総重量％の減少できるとともに、浸透が生じる温度
を低下させることができる。更に、マグネシウムが存在
するために生成する望ましくない金属間化合物の量も最
少に抑えることもできる。
一種以上の補助合金元素の使用及び周囲ガス中の窒素濃
度も、所定温度でのマトリックス金属の窒化の程度に影
響する。例えば、合金に含ませるか又は合金の表面に置
く亜鉛若しくは鉄等の補助合金元素を使用して、浸透温
度を低下し、それにより、窒化物の生成量を減少でき、
一方、ガス中の窒素濃度を増加すると窒化物の生成を促
進できる。
度も、所定温度でのマトリックス金属の窒化の程度に影
響する。例えば、合金に含ませるか又は合金の表面に置
く亜鉛若しくは鉄等の補助合金元素を使用して、浸透温
度を低下し、それにより、窒化物の生成量を減少でき、
一方、ガス中の窒素濃度を増加すると窒化物の生成を促
進できる。
合金に含まれ及び／又は合金の表面に置かれ及び／又は
充填材若しくはプレフォーム材に結合させたマグネシウ
ムの濃度も、所定温度での浸透の程度に影響する傾向が
ある。その結果、マグネシウムがプレフォーム又は充填
材とほとんど直接接触しない場合には、少なくとも約３
重量％のマグネシウムを合金に含ませることが好ましい
、１重量％のように、この量未満の合金含量では、浸透
には、より高温のプロセス温度又は補助合金元素が必要
な場合がある。（１）合金のマグネシウム含量のみを、
例えば、少なくとも約５重量％に増加する場合；及び／
又は（２）合金成分を充填材若しくはプレフォームの通
気性素材と混合するとき；及び／又は（３）亜鉛又は鉄
等の別の元素がアルミニウム合金に存在する時は、本発
明の自発浸透法を行うのに必要とする温度はもっと低く
てもよい、温度も、充填材の種類により異なる。−般的
に、自発的でかつ進行する浸透は、少なくとも約６７５
°Ｃ１好ましくは少なくとも約７５０〜８００°Ｃのプ
ロセス温度で生じる。１２００“Ｃを超える温度では、
一般的に、本方法には利点がないと思われ、特に有効な
温度範囲は、約り７５℃〜約１２００“Ｃであることが
判明した。しかしながら、原則として、自発浸透温度は
、マトリックス金属の融点を超え且つマトリックス金属
の蒸発温度未満である。更に、充填材又はプレフォーム
が浸透工程の間に充填材又はプレフォームの多孔性形状
を維持する支持体手段と共に供給されない場合には、自
発浸透温度は充填材又はプレフォームの融点より低い温
度にする必要がある。このような支持体手段は、他の構
成要素は溶融するが浸透温度で溶融しない、充填材粒子
若しくはプレフォーム通路、又は充填材又はプレフォー
ムの素材のある構成要素上の被覆物からなる。この後者
の態様に於いて、溶融しない構成要素は溶融した構成要
素を支持でき、充填材又はプレフォームの自発浸透のた
めの適当な多孔度を維持できる。更に、温度が増加する
とともに、マトリックス金属と浸透雰囲気との間の反応
生成物が生成する傾向が増加する（例えば、アルミニウ
ムマトリックス金属と窒素浸透雰囲気の場合、窒化アル
ミニウムが生成する場合がある）。
充填材若しくはプレフォーム材に結合させたマグネシウ
ムの濃度も、所定温度での浸透の程度に影響する傾向が
ある。その結果、マグネシウムがプレフォーム又は充填
材とほとんど直接接触しない場合には、少なくとも約３
重量％のマグネシウムを合金に含ませることが好ましい
、１重量％のように、この量未満の合金含量では、浸透
には、より高温のプロセス温度又は補助合金元素が必要
な場合がある。（１）合金のマグネシウム含量のみを、
例えば、少なくとも約５重量％に増加する場合；及び／
又は（２）合金成分を充填材若しくはプレフォームの通
気性素材と混合するとき；及び／又は（３）亜鉛又は鉄
等の別の元素がアルミニウム合金に存在する時は、本発
明の自発浸透法を行うのに必要とする温度はもっと低く
てもよい、温度も、充填材の種類により異なる。−般的
に、自発的でかつ進行する浸透は、少なくとも約６７５
°Ｃ１好ましくは少なくとも約７５０〜８００°Ｃのプ
ロセス温度で生じる。１２００“Ｃを超える温度では、
一般的に、本方法には利点がないと思われ、特に有効な
温度範囲は、約り７５℃〜約１２００“Ｃであることが
判明した。しかしながら、原則として、自発浸透温度は
、マトリックス金属の融点を超え且つマトリックス金属
の蒸発温度未満である。更に、充填材又はプレフォーム
が浸透工程の間に充填材又はプレフォームの多孔性形状
を維持する支持体手段と共に供給されない場合には、自
発浸透温度は充填材又はプレフォームの融点より低い温
度にする必要がある。このような支持体手段は、他の構
成要素は溶融するが浸透温度で溶融しない、充填材粒子
若しくはプレフォーム通路、又は充填材又はプレフォー
ムの素材のある構成要素上の被覆物からなる。この後者
の態様に於いて、溶融しない構成要素は溶融した構成要
素を支持でき、充填材又はプレフォームの自発浸透のた
めの適当な多孔度を維持できる。更に、温度が増加する
とともに、マトリックス金属と浸透雰囲気との間の反応
生成物が生成する傾向が増加する（例えば、アルミニウ
ムマトリックス金属と窒素浸透雰囲気の場合、窒化アル
ミニウムが生成する場合がある）。
このような反応生成物は、金属マトリックス複合体の意
図する用途により、望ましいこともあれば、望ましくな
い場合もある。更に、浸透温度を達成するために、電気
抵抗加熱が一般的に使用される。
図する用途により、望ましいこともあれば、望ましくな
い場合もある。更に、浸透温度を達成するために、電気
抵抗加熱が一般的に使用される。
しかしながら、マトリックス金属が溶融状態となり、自
発浸透に悪影響を及ぼさない加熱手段であれば、本発明
で使用することができる。
発浸透に悪影響を及ぼさない加熱手段であれば、本発明
で使用することができる。
本発明の方法においては、例えば、通気性充填材又はプ
レフォームが、プロセス中の少なくともある時点で窒素
含有ガスの存在下で、溶融アルミニウムと接触状態とな
る。この窒素含有ガスは、ガスの連続流を充填材若しく
はプレフォーム及び／又は溶融アルミニウムマトリック
ス金属の少なくとも一つと接触を維持することにより供
給できる。窒素含有ガスの流量は重要ではないけれども
、合金マトリックスにおける窒化物の生成により雰囲気
から損失する窒素を補償するに十分であり、且つ溶融金
属を酸化する場合のある空気の進入を防止又は阻止する
に十分な流量であることが好ましい。
レフォームが、プロセス中の少なくともある時点で窒素
含有ガスの存在下で、溶融アルミニウムと接触状態とな
る。この窒素含有ガスは、ガスの連続流を充填材若しく
はプレフォーム及び／又は溶融アルミニウムマトリック
ス金属の少なくとも一つと接触を維持することにより供
給できる。窒素含有ガスの流量は重要ではないけれども
、合金マトリックスにおける窒化物の生成により雰囲気
から損失する窒素を補償するに十分であり、且つ溶融金
属を酸化する場合のある空気の進入を防止又は阻止する
に十分な流量であることが好ましい。
金属マトリックス複合体を形成する方法は、多種多様の
充填材に適用でき、どの充填材を選択するかは、マトリ
ックス合金、プロセス条件、溶融マトリックス合金と充
填材との反応性及び最終複合体製品に求められる性質等
の因子により異なる。
充填材に適用でき、どの充填材を選択するかは、マトリ
ックス合金、プロセス条件、溶融マトリックス合金と充
填材との反応性及び最終複合体製品に求められる性質等
の因子により異なる。
例えば、アルミニウムがマトリックス金属の場合、適当
な充填材としては、（ａ）酸化物、例えば、アルミナ；
（ｂ）炭化物、例えば、炭化珪素；（Ｃ）硼化物、例え
ば、アルミニウムドデカポライド；及び（ｄ）窒化物、
例えば、窒化アルミニウムが挙げられる。充填材が溶融
アルミニウムマトリックス金属と反応する傾向がある場
合には、浸透時間及び温度を最少限度とするか、又は充
填剤に非反応性被覆を設けることにより適応できる。充
填材は、カーボン又は他の非セラミック材料等の基材を
包含し、この基材は侵食又は分解から保護のためにセラ
ミック被膜を有している。適当なセラミック被膜として
は、酸化物、炭化物、硼化物及び窒化物が挙げられる０
本発明の方法に用いるのに好ましいセラミックとしては
、粒子状、板状、ウィスカー状及び繊維状のアルミナ及
び炭化珪素が挙げられる。繊維は、不連続（細断した形
態）でも又はマルチフィラメントトウ等の連続フィラメ
ントでもよい、更に、充填材又はプレフォームは、均一
でも又は不均一でもよい。
な充填材としては、（ａ）酸化物、例えば、アルミナ；
（ｂ）炭化物、例えば、炭化珪素；（Ｃ）硼化物、例え
ば、アルミニウムドデカポライド；及び（ｄ）窒化物、
例えば、窒化アルミニウムが挙げられる。充填材が溶融
アルミニウムマトリックス金属と反応する傾向がある場
合には、浸透時間及び温度を最少限度とするか、又は充
填剤に非反応性被覆を設けることにより適応できる。充
填材は、カーボン又は他の非セラミック材料等の基材を
包含し、この基材は侵食又は分解から保護のためにセラ
ミック被膜を有している。適当なセラミック被膜として
は、酸化物、炭化物、硼化物及び窒化物が挙げられる０
本発明の方法に用いるのに好ましいセラミックとしては
、粒子状、板状、ウィスカー状及び繊維状のアルミナ及
び炭化珪素が挙げられる。繊維は、不連続（細断した形
態）でも又はマルチフィラメントトウ等の連続フィラメ
ントでもよい、更に、充填材又はプレフォームは、均一
でも又は不均一でもよい。
又、特定の充填材は、同様な化学組成を有する充填材に
対して優れた浸透性を示すことが判明した。例えば、［
ノーベル セラミック マテリアルズ アンド メソッ
ズ オブ オブ メーキング セーム（Ｎｏｖｅｌ Ｃ
ｅｒａｍｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｉｄ Ｍｅｔ
ｈｏｄ９ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａａ＋ｅ）と題する、
マーク・ニス・二ニーカーク（Ｍａｒｋ Ｓ、 Ｎｅｗ
ｋｉｒｋ）等による１９８７年１２月１５日発行の米国
特許出願節４．７１３．３６０号に開示されている方法
により製造した破砕アルミナ物体は、市販のアルミナ製
品よりも所望の浸透性を示す、更に、「コンポジット
セラミック アーティクルズ アンド メソッズ オブ
メーキングセーム（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃｅｒａｍ
ｉｃ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｍｃｔｈｏｄｓｏｆ
Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ）と題する同時継続及び同一
出願人による米国特許第８１９．３９７号〔発明者：マ
ーク・ニス・ニューカーク（Ｍａｒｋ Ｓ、 Ｎｅｗｋ
ｉｒｋ）等〕に開示されている方法により製造した破砕
アルミ。
対して優れた浸透性を示すことが判明した。例えば、［
ノーベル セラミック マテリアルズ アンド メソッ
ズ オブ オブ メーキング セーム（Ｎｏｖｅｌ Ｃ
ｅｒａｍｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｉｄ Ｍｅｔ
ｈｏｄ９ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａａ＋ｅ）と題する、
マーク・ニス・二ニーカーク（Ｍａｒｋ Ｓ、 Ｎｅｗ
ｋｉｒｋ）等による１９８７年１２月１５日発行の米国
特許出願節４．７１３．３６０号に開示されている方法
により製造した破砕アルミナ物体は、市販のアルミナ製
品よりも所望の浸透性を示す、更に、「コンポジット
セラミック アーティクルズ アンド メソッズ オブ
メーキングセーム（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃｅｒａｍ
ｉｃ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｍｃｔｈｏｄｓｏｆ
Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ）と題する同時継続及び同一
出願人による米国特許第８１９．３９７号〔発明者：マ
ーク・ニス・ニューカーク（Ｍａｒｋ Ｓ、 Ｎｅｗｋ
ｉｒｋ）等〕に開示されている方法により製造した破砕
アルミ。
ナ物体も、市販のアルミナ製品よりも所望の浸透性を示
す、上記特許及び特許出願の各々の内容は、本発明に利
用できる。従って、上記した米国特許及び特許出願の方
法により製造した破砕又は粉砕した物体を用いることに
より、より低い浸透温度及び／又はより短い浸透時間で
、セラミック材の通気性素材の完全浸透が生じることが
判明した。
す、上記特許及び特許出願の各々の内容は、本発明に利
用できる。従って、上記した米国特許及び特許出願の方
法により製造した破砕又は粉砕した物体を用いることに
より、より低い浸透温度及び／又はより短い浸透時間で
、セラミック材の通気性素材の完全浸透が生じることが
判明した。
充填材のサイズ及び形状は、複合体において望ましい性
質を得るのに必要されるいずれのものでもよい、従って
、浸透は充填材の形状によっては制限されないので、充
填材は、粒子状、ウィスカー状、板状又は繊維状でよい
。球体、小管、ペレット、耐火繊維布等の他の形状を用
いてもよい。
質を得るのに必要されるいずれのものでもよい、従って
、浸透は充填材の形状によっては制限されないので、充
填材は、粒子状、ウィスカー状、板状又は繊維状でよい
。球体、小管、ペレット、耐火繊維布等の他の形状を用
いてもよい。
更に、大きな粒子の場合よりは小さい粒子の素材を完全
に浸透させるには温度を高めるか又は時間を長（するこ
とが必要な場合があるが、浸透は、充填材のサイズによ
っては制限されない、浸透されるべき充填材（プレフォ
ームに賦形した）の素材は、通気性（即ち、溶融マ）
ＩＪフックス属透過性及び浸透雰囲気透過性）でなけれ
ばならない。
に浸透させるには温度を高めるか又は時間を長（するこ
とが必要な場合があるが、浸透は、充填材のサイズによ
っては制限されない、浸透されるべき充填材（プレフォ
ームに賦形した）の素材は、通気性（即ち、溶融マ）
ＩＪフックス属透過性及び浸透雰囲気透過性）でなけれ
ばならない。
アルミニウム合金の場合には、浸透雰囲気は窒素含有ガ
スを含むことができる。
スを含むことができる。
溶融マトリックス金属をプレフォーム又は充填材の素材
に押し込むか又は押し入れるために圧力の使用に依存し
ない本発明による金属マトリックス複合体を形成する方
法は、高い充填材体積％及び低い多孔率を有する実質的
に均一な金属マトリックス複合体を製造することが可能
である。充填材の多孔率がより小さい最初の素材を使用
することにより、充填材の体積分率をより高めることが
できる。又、素材が、溶融合金による浸透を禁止する閉
孔を有する成形体又は完全に密な構造（即ち、自発浸透
の発生のための不十分な孔度を有する構造）に転換され
ないかぎり、充填剤の素材を圧縮又は圧密化することに
より、体積分率を高めることができる。
に押し込むか又は押し入れるために圧力の使用に依存し
ない本発明による金属マトリックス複合体を形成する方
法は、高い充填材体積％及び低い多孔率を有する実質的
に均一な金属マトリックス複合体を製造することが可能
である。充填材の多孔率がより小さい最初の素材を使用
することにより、充填材の体積分率をより高めることが
できる。又、素材が、溶融合金による浸透を禁止する閉
孔を有する成形体又は完全に密な構造（即ち、自発浸透
の発生のための不十分な孔度を有する構造）に転換され
ないかぎり、充填剤の素材を圧縮又は圧密化することに
より、体積分率を高めることができる。
セラミック充填材の周囲へのアルミニウムの浸透とマト
リックスの形成の場合、アルミニウムマトリックスによ
るセラミック充填材の湿潤は、浸透機構の重要な要素の
場合がある。更に、低い処理温度では、金属の窒化は無
視できる程度又は極少量であり、窒化アルミニウムの生
成は金属マトリックスに分散した形態で不連続相が極少
量が生成するだけである。温度範囲の上限に接近するに
つれて、金属の窒化はもっと生じ易くなる。従って、金
属マトリックスにおける窒化物権の量は、浸透が生じる
プロセス温度を変えることにより制御できる。窒化物生
成がより顕著になる特定のプロセス温度も、使用される
マトリックスアルミニウム合金、充填材若しくはプレフ
ォームの体積に対する該合金の量、浸透されるべき充填
材及び浸透雰囲気の窒素濃度等の因子により異なる０例
えば、一定のプロセス温度での窒化アルミニウム生成の
程度は、合金が充填材を湿潤する能力の減少及び雰囲気
の窒素濃度の増加とともに増加するものと思われる。
リックスの形成の場合、アルミニウムマトリックスによ
るセラミック充填材の湿潤は、浸透機構の重要な要素の
場合がある。更に、低い処理温度では、金属の窒化は無
視できる程度又は極少量であり、窒化アルミニウムの生
成は金属マトリックスに分散した形態で不連続相が極少
量が生成するだけである。温度範囲の上限に接近するに
つれて、金属の窒化はもっと生じ易くなる。従って、金
属マトリックスにおける窒化物権の量は、浸透が生じる
プロセス温度を変えることにより制御できる。窒化物生
成がより顕著になる特定のプロセス温度も、使用される
マトリックスアルミニウム合金、充填材若しくはプレフ
ォームの体積に対する該合金の量、浸透されるべき充填
材及び浸透雰囲気の窒素濃度等の因子により異なる０例
えば、一定のプロセス温度での窒化アルミニウム生成の
程度は、合金が充填材を湿潤する能力の減少及び雰囲気
の窒素濃度の増加とともに増加するものと思われる。
従って、複合体の形成中に金属マトリックスの構造を作
り出し、得られる生成物に特定の特性を付与することが
可能である。一定の系の場合、プロセス条件を、窒化物
生成を制御するように選択することができる。窒化アル
ミニウム相を含有する複合体生成物は、生成物に対して
好ましいか又はその性能を向上できるある種の性質を示
す、更に、アルミニウム合金を自発浸透させるための温
度範囲は、使用するセラミックにより異なってもよい。
り出し、得られる生成物に特定の特性を付与することが
可能である。一定の系の場合、プロセス条件を、窒化物
生成を制御するように選択することができる。窒化アル
ミニウム相を含有する複合体生成物は、生成物に対して
好ましいか又はその性能を向上できるある種の性質を示
す、更に、アルミニウム合金を自発浸透させるための温
度範囲は、使用するセラミックにより異なってもよい。
充填材としてアルミナを用いる際、窒化物が著しく生成
することによりマトリックスの延性が減少しないことが
望ましい場合には、浸透温度は、好ましくは約１０００
℃を超えてはならない。延性がもっと小さく且つ剛さの
大きなマトリックスを有する複合体を製造することが望
ましい場合には、１０００″Ｃを超える温度を用いても
よい。炭化珪素を充填材として用いるときには、アルミ
ニウム合金は、充填剤としてアルミナを使用するときよ
りは窒化の程度が小さいので、炭化珪素に浸透させるに
は、より高い温度である約１２００’Ｃを用いてもよい
。
することによりマトリックスの延性が減少しないことが
望ましい場合には、浸透温度は、好ましくは約１０００
℃を超えてはならない。延性がもっと小さく且つ剛さの
大きなマトリックスを有する複合体を製造することが望
ましい場合には、１０００″Ｃを超える温度を用いても
よい。炭化珪素を充填材として用いるときには、アルミ
ニウム合金は、充填剤としてアルミナを使用するときよ
りは窒化の程度が小さいので、炭化珪素に浸透させるに
は、より高い温度である約１２００’Ｃを用いてもよい
。
更に、マトリックス金属の溜を用いて、充填材を確実に
完全に浸透させたり及び／又はマトリックスの第−源と
は異なる組成を有する第二金属を供給することが可能で
ある。即ち、ある場合には、マトリックス金属の第−源
とは組成が異なるマトリックス金属を溜に用いることが
望ましい場合がある０例えば、アルミニウム合金をマト
リックス金属の第−源として用いる場合、実際に処理温
度で溶融するいずれの他の金属又は金属合金を溜金属と
して用いてもよい、溶融金属は互いに非常によく混和す
ることがあり、この際、混合が生じるに十分な時間があ
る限り、溜金属はマトリックス金属の第−源と混合する
。従って、マトリックスの第−源とは異なる組成の溜金
属を用いることにより、種々の操作要件を満たすように
金属マトリックスの性質を合わせ、それにより、金属マ
トリックス複合体の性質を作り出すことができる。
完全に浸透させたり及び／又はマトリックスの第−源と
は異なる組成を有する第二金属を供給することが可能で
ある。即ち、ある場合には、マトリックス金属の第−源
とは組成が異なるマトリックス金属を溜に用いることが
望ましい場合がある０例えば、アルミニウム合金をマト
リックス金属の第−源として用いる場合、実際に処理温
度で溶融するいずれの他の金属又は金属合金を溜金属と
して用いてもよい、溶融金属は互いに非常によく混和す
ることがあり、この際、混合が生じるに十分な時間があ
る限り、溜金属はマトリックス金属の第−源と混合する
。従って、マトリックスの第−源とは異なる組成の溜金
属を用いることにより、種々の操作要件を満たすように
金属マトリックスの性質を合わせ、それにより、金属マ
トリックス複合体の性質を作り出すことができる。
又、本発明と組み合わせてバリヤーを使用することもで
きる。具体的には、本発明で使用するバリヤー手段は、
充填材の規定された表面境界を超えて、溶融マトリック
ス合金（例えば、アルミニウム合金）が移動、動き等を
するのを妨害、阻止、防止又は終了させるいずれかの適
当な手段でよい。
きる。具体的には、本発明で使用するバリヤー手段は、
充填材の規定された表面境界を超えて、溶融マトリック
ス合金（例えば、アルミニウム合金）が移動、動き等を
するのを妨害、阻止、防止又は終了させるいずれかの適
当な手段でよい。
適当なバリヤー手段としては、本発明のプロセス条件下
で、一体性を維持し、揮発せず且つ好ましくは本発明で
使用するガスを透過するとともに、セラミック充填材の
規定された表面を超えて連続して浸透又はその他の動き
をするのを局部的に阻止、停止、妨害、防止等をするこ
とが可能な材料、化合物、元素、組成物等が挙げられる
。
で、一体性を維持し、揮発せず且つ好ましくは本発明で
使用するガスを透過するとともに、セラミック充填材の
規定された表面を超えて連続して浸透又はその他の動き
をするのを局部的に阻止、停止、妨害、防止等をするこ
とが可能な材料、化合物、元素、組成物等が挙げられる
。
適当なバリヤー手段としては、用いられるプロセス条件
下で移動している溶融金属によって実質的に湿潤されな
い材料が挙げられる。この種のバリヤーは、溶融マトリ
ックス合金に対してほとんど親和性を示さず且つ溶融マ
トリックス金属を充填材又はプレフォームの規定された
表面境界を超えては実質的に移動させない、バリヤーは
、金属マトリックス複合体製品の最終機械加工又は研磨
の必要性を減少させる。上記したように、このバリヤー
は、通気性若しくは多孔性であるか又は穴あけにより通
気性にして、ガスを溶融マトリックス合金に接触させる
ことができなければならない。
下で移動している溶融金属によって実質的に湿潤されな
い材料が挙げられる。この種のバリヤーは、溶融マトリ
ックス合金に対してほとんど親和性を示さず且つ溶融マ
トリックス金属を充填材又はプレフォームの規定された
表面境界を超えては実質的に移動させない、バリヤーは
、金属マトリックス複合体製品の最終機械加工又は研磨
の必要性を減少させる。上記したように、このバリヤー
は、通気性若しくは多孔性であるか又は穴あけにより通
気性にして、ガスを溶融マトリックス合金に接触させる
ことができなければならない。
アルミニウムマトリックスに特に有効なバリヤーの適当
なものとしては、炭素、特に黒鉛として知られている結
晶性同素体状炭素を含有するものが挙げられる。黒鉛は
、説明したプロセス条件下では、溶融アルミニウム合金
によっては実質的に湿潤されない。特に好ましい黒鉛と
しては、グラフオイル（Ｇｒａｆｏｉｌ） （ユニオン
カーバイド社の登録商標）セして販売されている黒鉛テ
ープ製品が挙げられる。黒鉛テープは、充填材の規定さ
れた表面境界を超えて溶融アルミニウム合金が移動する
のを防止するシーリング性を示す、又、黒鉛テープは、
耐熱性であり且つ化学的に不活性である。
なものとしては、炭素、特に黒鉛として知られている結
晶性同素体状炭素を含有するものが挙げられる。黒鉛は
、説明したプロセス条件下では、溶融アルミニウム合金
によっては実質的に湿潤されない。特に好ましい黒鉛と
しては、グラフオイル（Ｇｒａｆｏｉｌ） （ユニオン
カーバイド社の登録商標）セして販売されている黒鉛テ
ープ製品が挙げられる。黒鉛テープは、充填材の規定さ
れた表面境界を超えて溶融アルミニウム合金が移動する
のを防止するシーリング性を示す、又、黒鉛テープは、
耐熱性であり且つ化学的に不活性である。
グラフオイルは可撓性、適合性（ｃｏｎｐａｔｉｂｌｅ
）、軸型性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ） 、弾性（ｒ６
５ｉ１ｉｅｎｔ）である。
）、軸型性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ） 、弾性（ｒ６
５ｉ１ｉｅｎｔ）である。
グラフオイル黒鉛テープは、バリヤーの用途に適合する
ように種々の形状に作製することができるやしかしなが
ら、黒鉛バリヤー手段は、充填材又はプレフォームの周
囲及び境界に、スラリー、ペースト又は塗膜としてでも
用いることができる。グラフオイルは、可撓性黒鉛シー
トの形態であるので特に好ましい。使用に際して、この
紙様黒鉛は、充填材又はプレフォームの周囲に簡単に成
形される。
ように種々の形状に作製することができるやしかしなが
ら、黒鉛バリヤー手段は、充填材又はプレフォームの周
囲及び境界に、スラリー、ペースト又は塗膜としてでも
用いることができる。グラフオイルは、可撓性黒鉛シー
トの形態であるので特に好ましい。使用に際して、この
紙様黒鉛は、充填材又はプレフォームの周囲に簡単に成
形される。
窒素雰囲気におけるアルミニウム金属マトリックス合金
に関する他の好ましいバリヤーとして、このバリヤー材
を用いたときに使用する一定のプロセス条件下で、溶融
アルミニウム金属合金により一般的に湿潤されない遷移
金属硼化物〔例えば、２硼化チタン（ＴｉＢｚ） ）で
ある。この種のバリヤーの場合、プロセス温度は約８７
５°Ｃを超えてはならず、この温度を超えると、バリヤ
ー材の有効性が低下し、実際に、温度を上げるとバリヤ
ーへの浸透が生じる。遷移金属硼化物は、−船釣には粒
状（１〜３０ミクロン）である、バリヤー材は、スラリ
ー又はペーストの形態で、好ましくはプレフォームとし
て賦形したセラミック充填材の通気性素材の境界に適用
してもよい。
に関する他の好ましいバリヤーとして、このバリヤー材
を用いたときに使用する一定のプロセス条件下で、溶融
アルミニウム金属合金により一般的に湿潤されない遷移
金属硼化物〔例えば、２硼化チタン（ＴｉＢｚ） ）で
ある。この種のバリヤーの場合、プロセス温度は約８７
５°Ｃを超えてはならず、この温度を超えると、バリヤ
ー材の有効性が低下し、実際に、温度を上げるとバリヤ
ーへの浸透が生じる。遷移金属硼化物は、−船釣には粒
状（１〜３０ミクロン）である、バリヤー材は、スラリ
ー又はペーストの形態で、好ましくはプレフォームとし
て賦形したセラミック充填材の通気性素材の境界に適用
してもよい。
窒素雰囲気におけるアルミニウム金属マトリックス合金
に関する他の好ましいバリヤーとして、充填材又はプレ
フォームの外表面上にフィルム又は層として適用される
低揮発性有機化合物が挙げられる。窒素中、特に本発明
のプロセス条件で焼成すると、有機化合物が分解してカ
ーボンスート（ｓｏｏｔ）フィルムが残る。有機化合物
は、塗装、噴霧、浸漬等の従来の手段により適用できる
。
に関する他の好ましいバリヤーとして、充填材又はプレ
フォームの外表面上にフィルム又は層として適用される
低揮発性有機化合物が挙げられる。窒素中、特に本発明
のプロセス条件で焼成すると、有機化合物が分解してカ
ーボンスート（ｓｏｏｔ）フィルムが残る。有機化合物
は、塗装、噴霧、浸漬等の従来の手段により適用できる
。
更に、微粉砕した粒状物質は、粒状物質への浸透が充填
材への浸透より遅い速度で生じる限り、バリヤーとして
機能することができる。
材への浸透より遅い速度で生じる限り、バリヤーとして
機能することができる。
したがって、バリヤー手段は、規定された表面境界をバ
リヤー手段の眉で被覆する等の何れかの適当な手段によ
り適用できる。このようなバリヤー手段の層は、塗装、
浸漬、スクリーン印刷、蒸着、又は液体、スラリー若し
くはペーストの形態テハリャー手段に塗布することによ
り、又は揮発性バリヤー手段のスパッタリングにより、
又は固形粒子バリヤー手段の層を単に付着させることに
より、又はバリヤー手段の固形薄シート若しくはフィル
ムを、規定された表面境界上に適用することにより適用
できる。所定の位置にバリヤー手段を用いた場合、浸透
マトリックス金属が規定された表面境界に到達し且つバ
リヤー手段に接触するた金属マトリックス複合体を少な
くとも一つの第二又は追加の物体に結合又は一体に付着
できる技術を提供する。この物体は、セラミックマトリ
ックス体：セラミックマトリックス複合体、即ちセラミ
ックマトリックス埋め込み充填材−金属物体：金属マト
リックス複合体：及び／又は上記材料の全ての組み合わ
せからなる０本発明により製造された最“綿製品は、充
填材又はプレフォームの素材にマトリックス金属を自発
浸透させることにより形成された少なくとも一つの金属
マトリックス複合体からなり、上記物質の少なくとも１
種からなる少なくとも一つの物体に結合又は一体的に付
着されているマクロ複合体である。かくして、本発明の
最終製品は、一つ又はそれ以上の表面上で上記材料の少
な（とも１種からなる少なくとも一つの物体に結合した
自発浸透された金属マトリックス複合体の、事実上無限
の数の順列及び組み合わせを含むことができる。
リヤー手段の眉で被覆する等の何れかの適当な手段によ
り適用できる。このようなバリヤー手段の層は、塗装、
浸漬、スクリーン印刷、蒸着、又は液体、スラリー若し
くはペーストの形態テハリャー手段に塗布することによ
り、又は揮発性バリヤー手段のスパッタリングにより、
又は固形粒子バリヤー手段の層を単に付着させることに
より、又はバリヤー手段の固形薄シート若しくはフィル
ムを、規定された表面境界上に適用することにより適用
できる。所定の位置にバリヤー手段を用いた場合、浸透
マトリックス金属が規定された表面境界に到達し且つバ
リヤー手段に接触するた金属マトリックス複合体を少な
くとも一つの第二又は追加の物体に結合又は一体に付着
できる技術を提供する。この物体は、セラミックマトリ
ックス体：セラミックマトリックス複合体、即ちセラミ
ックマトリックス埋め込み充填材−金属物体：金属マト
リックス複合体：及び／又は上記材料の全ての組み合わ
せからなる０本発明により製造された最“綿製品は、充
填材又はプレフォームの素材にマトリックス金属を自発
浸透させることにより形成された少なくとも一つの金属
マトリックス複合体からなり、上記物質の少なくとも１
種からなる少なくとも一つの物体に結合又は一体的に付
着されているマクロ複合体である。かくして、本発明の
最終製品は、一つ又はそれ以上の表面上で上記材料の少
な（とも１種からなる少なくとも一つの物体に結合した
自発浸透された金属マトリックス複合体の、事実上無限
の数の順列及び組み合わせを含むことができる。
以下の実施例２．３及び５に示すように、本発明は、一
つの自発浸透工程で多層マクロ複合体を形成させること
ができる。特に、溶融マトリックス金属は、セラミック
体のような第二又は追加の物体と接触している充填材又
はプレフォームの素材中に自発浸透できる。充填材又は
プレフォームと該第二又は追加の物体との界面にまで、
充填材又はプレフォームに浸透させる際に、溶融マトリ
ックス金属は、単独又は充填材又はプレフォームとの組
み合わせの何れかで、系を冷却した際に金属マトリック
ス複合体が第二又は追加の物体に結合又は一体に付着す
ることを許容するような方法で、該第二又は追加の物体
と相互作用する。かくして、実施例２．３及び５に記載
した技術を使用することによって、どのような数の第二
又は追加の物体でも充填材又はプレフォームの中又は周
りに置くことができ、溶融マトリックス金属が充填材又
はプレフォームと該第二又は追加の物体との界面にまで
充填材又はプレフォームの素材に浸透したとき、マトリ
ックス金属の融点及び系内の全ての他の物体の融点の両
方より低い温度に系を冷却する際に、金属マトリックス
複合体と他の物体との間に一体的付着又は結合が生じる
。
つの自発浸透工程で多層マクロ複合体を形成させること
ができる。特に、溶融マトリックス金属は、セラミック
体のような第二又は追加の物体と接触している充填材又
はプレフォームの素材中に自発浸透できる。充填材又は
プレフォームと該第二又は追加の物体との界面にまで、
充填材又はプレフォームに浸透させる際に、溶融マトリ
ックス金属は、単独又は充填材又はプレフォームとの組
み合わせの何れかで、系を冷却した際に金属マトリック
ス複合体が第二又は追加の物体に結合又は一体に付着す
ることを許容するような方法で、該第二又は追加の物体
と相互作用する。かくして、実施例２．３及び５に記載
した技術を使用することによって、どのような数の第二
又は追加の物体でも充填材又はプレフォームの中又は周
りに置くことができ、溶融マトリックス金属が充填材又
はプレフォームと該第二又は追加の物体との界面にまで
充填材又はプレフォームの素材に浸透したとき、マトリ
ックス金属の融点及び系内の全ての他の物体の融点の両
方より低い温度に系を冷却する際に、金属マトリックス
複合体と他の物体との間に一体的付着又は結合が生じる
。
自発浸透された金属マトリックス複合体と第二又は追加
の物体との間に強い結合又は一体的付着を形成すること
に加えて、本発明はまた第二又は追加の物体を金属マト
リックス複合体による圧縮下に置くことができる技術を
提供する。また、金属マトリックス複合体を第二又は追
加の物体による圧縮下に置くことができる。かくして、
金属マトリックス複合体は少なくとも部分的に他の物体
を含むことができ、金属マトリックス複合体の熱膨張係
数が、含まれる第二又は追加の物体の熱膨張係数よりも
大きい場合には、金属マトリックス複合体は浸透温度か
ら冷却する際に含有する物体を圧縮下に置く、また、金
属マトリックス複合体は、金属マトリックス複合体より
も大きい熱膨張係数を有する第二又は追加の物体内に部
分的に形成することができる。かくして、冷却の際に、
第二又は追加の物体内に含まれる金属マトリックス複合
体の部分は第二又は追加の物体により圧縮下に置かれる
ことになる。
の物体との間に強い結合又は一体的付着を形成すること
に加えて、本発明はまた第二又は追加の物体を金属マト
リックス複合体による圧縮下に置くことができる技術を
提供する。また、金属マトリックス複合体を第二又は追
加の物体による圧縮下に置くことができる。かくして、
金属マトリックス複合体は少なくとも部分的に他の物体
を含むことができ、金属マトリックス複合体の熱膨張係
数が、含まれる第二又は追加の物体の熱膨張係数よりも
大きい場合には、金属マトリックス複合体は浸透温度か
ら冷却する際に含有する物体を圧縮下に置く、また、金
属マトリックス複合体は、金属マトリックス複合体より
も大きい熱膨張係数を有する第二又は追加の物体内に部
分的に形成することができる。かくして、冷却の際に、
第二又は追加の物体内に含まれる金属マトリックス複合
体の部分は第二又は追加の物体により圧縮下に置かれる
ことになる。
本発明の技術は、事実上あらゆる長さの連続マクロ複合
体鎖を製造するのに採用できる。特に、本発明のプロセ
スは、例えば、原料物質の連続流をマトリックス金属を
その融点以上の温度に加熱する炉に通すことができ、こ
の溶融マトリックス金属が予め設定された容積の充填材
又はプレフォームに浸透するために十分な時間該マトリ
ックス金属を溶融状態にし、浸透された充填材が冷却さ
れた場合（例°えば、炉から取り出す場合）、マトリッ
クス金属が固化温度にまで冷却され、それにより金属マ
トリックス複合体を有する、連続製造方法に採用できる
。この連続プロセスの使用により、金属マトリックス複
合体は第二物質に結合し、第二物質は他の金属マトリッ
クス複合体に結合し、他の金属マトリックス複合体は他
の第二物質に結合したりすることができる。ＷＩ融マト
リックス金属はその場で供給することができ、又は、例
えば、マトリックス金属の受容槽から供給される第二の
流れを通して炉に連続的に供給することができる。
体鎖を製造するのに採用できる。特に、本発明のプロセ
スは、例えば、原料物質の連続流をマトリックス金属を
その融点以上の温度に加熱する炉に通すことができ、こ
の溶融マトリックス金属が予め設定された容積の充填材
又はプレフォームに浸透するために十分な時間該マトリ
ックス金属を溶融状態にし、浸透された充填材が冷却さ
れた場合（例°えば、炉から取り出す場合）、マトリッ
クス金属が固化温度にまで冷却され、それにより金属マ
トリックス複合体を有する、連続製造方法に採用できる
。この連続プロセスの使用により、金属マトリックス複
合体は第二物質に結合し、第二物質は他の金属マトリッ
クス複合体に結合し、他の金属マトリックス複合体は他
の第二物質に結合したりすることができる。ＷＩ融マト
リックス金属はその場で供給することができ、又は、例
えば、マトリックス金属の受容槽から供給される第二の
流れを通して炉に連続的に供給することができる。
更に、Ｇｒａｆｏｉｌ” （本明細書に記載）のよう
なバリヤー物質の層を、マクロ複合体積の予め設定され
たセグメントの間に介在させ、それによりバリヤー層で
鎖を終結させることができる。
なバリヤー物質の層を、マクロ複合体積の予め設定され
たセグメントの間に介在させ、それによりバリヤー層で
鎖を終結させることができる。
金属マトリックス複合体の第二又は追加の物体への一体
的付着又は結合は、機械的結合技術を使用することによ
り増強できる。特に、金属マトリックス複合体又は第二
若しくは追加の物体の一つ又は両方の表面は、ノツチ、
孔、細孔、又は結合又は付着が行われる物体の表面上の
対応する逆の形状に合致している全ての他の表面凹凸を
有していてもよい、これらの逆に合致した凹凸は、金属
マトリックス複合体と第二又は追加の物体との間に作ら
れる化学結合に加えて機械的結合を作る。
的付着又は結合は、機械的結合技術を使用することによ
り増強できる。特に、金属マトリックス複合体又は第二
若しくは追加の物体の一つ又は両方の表面は、ノツチ、
孔、細孔、又は結合又は付着が行われる物体の表面上の
対応する逆の形状に合致している全ての他の表面凹凸を
有していてもよい、これらの逆に合致した凹凸は、金属
マトリックス複合体と第二又は追加の物体との間に作ら
れる化学結合に加えて機械的結合を作る。
これらの結合又は付着機構の組み合わせは、別々の結合
又は付着機構の何れよりも強い結合又は付着を作ること
ができる。
又は付着機構の何れよりも強い結合又は付着を作ること
ができる。
本発明の技術により製造された製品は、高温、摩滅、腐
食、侵食、熱応力、摩擦、及び／又は多くの他の応力に
耐えなくてはならない表面を必要とする工業的応用のた
めに有用である。かくして、本発明に係るプロセスは、
金属マトリックス複合体、セラミックマトリックス複合
体、金属、又はこれらのものの組み合わせからなる表面
を使用して増強されたその性能を有する工業製品の実際
的製造に有用である。これらの性質及び特徴に於いて異
なる物質の層を有するマクロ複合体を作るための技術を
提供することにより、これまで従来の物質を使用しては
満足することが実際的でないか又は不可能であると考え
られていた多（の工業的応用が、本発明のプロセスによ
り製造されるマクロ複合体の適当なエンジニャリングに
より満足裡に行いうるようになった。特に、条件のある
設定に耐える物体の一部、及び条件の異なった設定に耐
える物体の他の部分を必要とする工業的応用は、所望の
工業的部品の形状を有するマクロ複合体中に形成される
２種又はそれ以上の異なった種類の物質を使用すること
により今や満足される。更に、本明細書に記載したプレ
フォーム及びバリヤー技術を使用することにより、自発
浸透工程の後で殆ど又は全（最終機械加工を必要としな
い、正味の又は正味に近い形状のマクロ複合体が形成で
きる。
食、侵食、熱応力、摩擦、及び／又は多くの他の応力に
耐えなくてはならない表面を必要とする工業的応用のた
めに有用である。かくして、本発明に係るプロセスは、
金属マトリックス複合体、セラミックマトリックス複合
体、金属、又はこれらのものの組み合わせからなる表面
を使用して増強されたその性能を有する工業製品の実際
的製造に有用である。これらの性質及び特徴に於いて異
なる物質の層を有するマクロ複合体を作るための技術を
提供することにより、これまで従来の物質を使用しては
満足することが実際的でないか又は不可能であると考え
られていた多（の工業的応用が、本発明のプロセスによ
り製造されるマクロ複合体の適当なエンジニャリングに
より満足裡に行いうるようになった。特に、条件のある
設定に耐える物体の一部、及び条件の異なった設定に耐
える物体の他の部分を必要とする工業的応用は、所望の
工業的部品の形状を有するマクロ複合体中に形成される
２種又はそれ以上の異なった種類の物質を使用すること
により今や満足される。更に、本明細書に記載したプレ
フォーム及びバリヤー技術を使用することにより、自発
浸透工程の後で殆ど又は全（最終機械加工を必要としな
い、正味の又は正味に近い形状のマクロ複合体が形成で
きる。
かくして、本発明の方法により製造された製品は、実際
上無制限の工業的可能性を有し、今日物質世界に存在す
る多（の最も挑戦的エンジニャリング要求を満足させる
ことを助ける。
上無制限の工業的可能性を有し、今日物質世界に存在す
る多（の最も挑戦的エンジニャリング要求を満足させる
ことを助ける。
（本頁以下余白）
〔実施例〕
以下、実施例により種々の態様を説明する。しかしなが
ら、実施例は、本発明を説明するものであって、特許請
求の範囲に記載した本発明の範囲を限定するものではな
い。
ら、実施例は、本発明を説明するものであって、特許請
求の範囲に記載した本発明の範囲を限定するものではな
い。
皇血開土
本実施例は、マトリックス金属の固体片に一体的に付着
又は結合した、成形された金属マトリックス複合体を得
るために、成形されたプレフォーム中への溶融マトリッ
クス金属の自発浸透を使用することが可能であることを
示す。
又は結合した、成形された金属マトリックス複合体を得
るために、成形されたプレフォーム中への溶融マトリッ
クス金属の自発浸透を使用することが可能であることを
示す。
第１図を参照して、約２インチｘ２インチｘ１／２イン
チの寸法を有し、重量で約５％シリコン、５％Ｍｇ、及
び残部アルミニウムからなる、マトリックス金属のイン
ゴット２を、約２インチｘ２インチｘ１／２インチの寸
法を有するプレフォーム４の上に置いた。プレフォーム
４は、ＡｌｃａｎからのＣ−７５未粉砕硬化（ｃａｌｃ
ｉ ｆ １ｅｄ）アルミナをＢｉｇｅｒ’、５Ｗｏｏｄ
Ｇｌｕｅ（Ｅｌｍｅｒのウッドグルー）（Ｂｏｒｄｏ
ｎ Ｃｏ。
チの寸法を有し、重量で約５％シリコン、５％Ｍｇ、及
び残部アルミニウムからなる、マトリックス金属のイン
ゴット２を、約２インチｘ２インチｘ１／２インチの寸
法を有するプレフォーム４の上に置いた。プレフォーム
４は、ＡｌｃａｎからのＣ−７５未粉砕硬化（ｃａｌｃ
ｉ ｆ １ｅｄ）アルミナをＢｉｇｅｒ’、５Ｗｏｏｄ
Ｇｌｕｅ（Ｅｌｍｅｒのウッドグルー）（Ｂｏｒｄｏ
ｎ Ｃｏ。
から）と混合することにより製造した。使用したＥｌａ
＋ｅｒ’ｓ Ｈｏｏｄ Ｇｌｕｅの重量は、Ｃ−７５未
粉砕硬化アルミナの約１０重量％であった。このＥ１ｍ
ｅｒ’ｓ Ｈｏｃｘ（Ｇｌｕｅ ／アルミ・す混合物に
スラリーを作るに十分な水を添加した。スラリーを十分
混合し、ゴム金型中に注型した。次いでゴム金型とその
内容物を、ゴム金型の内容、物が完全に凍結するまで冷
凍庫中に置いた。この時点で、凍結したプレフォームを
ゴム金型から取り出し乾燥させた。
＋ｅｒ’ｓ Ｈｏｏｄ Ｇｌｕｅの重量は、Ｃ−７５未
粉砕硬化アルミナの約１０重量％であった。このＥ１ｍ
ｅｒ’ｓ Ｈｏｃｘ（Ｇｌｕｅ ／アルミ・す混合物に
スラリーを作るに十分な水を添加した。スラリーを十分
混合し、ゴム金型中に注型した。次いでゴム金型とその
内容物を、ゴム金型の内容、物が完全に凍結するまで冷
凍庫中に置いた。この時点で、凍結したプレフォームを
ゴム金型から取り出し乾燥させた。
第１図に示すように、プレフォーム４とマトリックス金
属インゴット２の組立体を、Ｂｏｌｔ Ｔｅｃｈ−ｎｉ
ｃａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓから入手したアルミナ耐火物
ボート６中に含まれるＵｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅから
のＧｒａｄｅ ＨＴ（：ニホウ化チタンの約１／２イン
チ厚さの層の上に置いた。次いで、追加のＧｒａｄｅ
ＨＴＣニホウ化チクチタンニホウ化チタン床８の表面が
マトリックス金属インゴット２の上表面と大体同じレベ
ルになるまで耐火物ボート６に添加した。
属インゴット２の組立体を、Ｂｏｌｔ Ｔｅｃｈ−ｎｉ
ｃａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓから入手したアルミナ耐火物
ボート６中に含まれるＵｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅから
のＧｒａｄｅ ＨＴ（：ニホウ化チタンの約１／２イン
チ厚さの層の上に置いた。次いで、追加のＧｒａｄｅ
ＨＴＣニホウ化チクチタンニホウ化チタン床８の表面が
マトリックス金属インゴット２の上表面と大体同じレベ
ルになるまで耐火物ボート６に添加した。
耐火物ボート６とその内容物からなる組立体を、室温で
制御された雰囲気の電気抵抗加熱真空炉中に置いた。炉
内を高真空（約Ｉ Ｘ １０−’ｔｏｒｒ）にし、温度
が室温から約２００℃に上昇する間維持した。
制御された雰囲気の電気抵抗加熱真空炉中に置いた。炉
内を高真空（約Ｉ Ｘ １０−’ｔｏｒｒ）にし、温度
が室温から約２００℃に上昇する間維持した。
炉とその内容物を約２時間約２００ ’Ｃに保持し、そ
の後、形成ガス（約９６容積％の窒素、４容積％の水素
）を約１気圧になるまで炉内に戻して充填し、約１００
０ｃｃ／分の連続形成ガス流速を維持した。次いで炉の
温度を約１０時間かけて約８７５°Ｃまで傾斜させて上
昇し、約８７５℃で約１５時間保持し、そして約５時間
かけて室温に傾斜させて低下させた。
の後、形成ガス（約９６容積％の窒素、４容積％の水素
）を約１気圧になるまで炉内に戻して充填し、約１００
０ｃｃ／分の連続形成ガス流速を維持した。次いで炉の
温度を約１０時間かけて約８７５°Ｃまで傾斜させて上
昇し、約８７５℃で約１５時間保持し、そして約５時間
かけて室温に傾斜させて低下させた。
室温に達したとき、組立体を炉から取り出して解体した
。マトリックス金属により浸透されたアルミナプレフォ
ームからなる金属マトリックス複合体が得られた。第２
図に示すように、金属マトリックス複合体１０は過剰の
残留マトリックス金属１２と一体的に結合していた。
。マトリックス金属により浸透されたアルミナプレフォ
ームからなる金属マトリックス複合体が得られた。第２
図に示すように、金属マトリックス複合体１０は過剰の
残留マトリックス金属１２と一体的に結合していた。
かくして、この実施例は、自発浸透の使用により、過剰
のマトリックス金属の固体片に一体的に結合した成形さ
れた金属マトリックス複合体を作ることが可能であるこ
とを示していた。
のマトリックス金属の固体片に一体的に結合した成形さ
れた金属マトリックス複合体を作ることが可能であるこ
とを示していた。
実施１１
次の実施例は、セラミック体に順繰りに一体的に付着又
は結合した金属マトリックス複合体に一体的に付着又は
結合した過剰のマトリックス金属からなるマクロ複合体
を製造するために、充填材の床へマトリックス金属を自
発浸透することが可能であることを示す。
は結合した金属マトリックス複合体に一体的に付着又は
結合した過剰のマトリックス金属からなるマクロ複合体
を製造するために、充填材の床へマトリックス金属を自
発浸透することが可能であることを示す。
第３図に示すように、それぞれ約２インチｘ１インチｘ
１／２インチの寸法を有し、重量で約３％シリコン、３
％Ｍｇ、及び残部アルミニウムからなる、４個のマトリ
ックス金属のインゴット１４を、３８ Ａｌｕｎｄｕ−
の商品名で知られＮｏｒｔｏｎ Ｃｏ、で製造された９
０グリツドアルミナ材料の床１６の上に置いた。
１／２インチの寸法を有し、重量で約３％シリコン、３
％Ｍｇ、及び残部アルミニウムからなる、４個のマトリ
ックス金属のインゴット１４を、３８ Ａｌｕｎｄｕ−
の商品名で知られＮｏｒｔｏｎ Ｃｏ、で製造された９
０グリツドアルミナ材料の床１６の上に置いた。
９０グリツドアルミナ物質の床１６を、Ｂｏｌｔ Ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌＣｅｒａｍｉｃｓにより製造されたアル
ミナ耐火物ボート１８中に入れた。マトリックス金属イ
ンゴット１４を第３図に示すように配置した。
ｃｈｎｉｃａｌＣｅｒａｍｉｃｓにより製造されたアル
ミナ耐火物ボート１８中に入れた。マトリックス金属イ
ンゴット１４を第３図に示すように配置した。
耐火物ボー目８とその内容物からなる組立体を、管型炉
に置き、形成ガス（約９６容積％の窒素、４容積％の水
素）を約３００ｃｃ／分のガス流速で炉内に流した０次
いで炉の温度を約１０時間かけて室温から約１０００°
Ｃまで上昇させ、約１０００℃で約１０時間保持し、そ
して約６時間かけて室温に傾斜させて低下させた。
に置き、形成ガス（約９６容積％の窒素、４容積％の水
素）を約３００ｃｃ／分のガス流速で炉内に流した０次
いで炉の温度を約１０時間かけて室温から約１０００°
Ｃまで上昇させ、約１０００℃で約１０時間保持し、そ
して約６時間かけて室温に傾斜させて低下させた。
室温に達した後、組立体を炉から取り出して解体した。
マトリックス金属により浸透された９０グリツド、３８
Ａｌｕｎｄｕ−からなる金属マトリックス複合体が得
られた。金属マトリックス複合体はアルミナ耐火物ボー
ト１８と過剰のマトリックス金属の物体との両方に一体
的に付着又は結合していた。
Ａｌｕｎｄｕ−からなる金属マトリックス複合体が得
られた。金属マトリックス複合体はアルミナ耐火物ボー
ト１８と過剰のマトリックス金属の物体との両方に一体
的に付着又は結合していた。
第４図は、アルミナ耐火物ボート２２と金属マトリック
ス複合体２４との間の界面２０を示す顕微鏡写真である
。この図は、金属マトリックス複合体−アルミナ耐火物
ボート界面で良好な結合又は付着が得られていることを
示している。第４図には示さないけれども、過剰のマト
リックス金属−金属マトリックス複合体界面でも強い結
合又は良好な付着があった。この結合は、過剰のマトリ
ックス金属が機械加工無しに除くことができなかった事
実により立証される。
ス複合体２４との間の界面２０を示す顕微鏡写真である
。この図は、金属マトリックス複合体−アルミナ耐火物
ボート界面で良好な結合又は付着が得られていることを
示している。第４図には示さないけれども、過剰のマト
リックス金属−金属マトリックス複合体界面でも強い結
合又は良好な付着があった。この結合は、過剰のマトリ
ックス金属が機械加工無しに除くことができなかった事
実により立証される。
第５図は、この実施例で形成された金属マトリックス複
合体のミクロ構造の高倍率で撮った顕微鏡写真である。
合体のミクロ構造の高倍率で撮った顕微鏡写真である。
２６の線により示されるように、大量の窒化アルミニウ
ムが金属マトリックス複合体内に形成された。窒化アル
ミニウム２６は第５図で黒灰色層として現れ、一方、マ
トリックス金属２８は明灰色層として現れ、９０グリツ
ド、３８ Ａｌｕｎｄｕｍは黒色粒子３０として現れて
いる。かくして、この実施例は更に、浸透マトリックス
金属と浸透雰囲気との間の反応生成物を含む金属マトリ
ックス複合体のミクロ構造を適合するように作ることが
可能であることを示している。
ムが金属マトリックス複合体内に形成された。窒化アル
ミニウム２６は第５図で黒灰色層として現れ、一方、マ
トリックス金属２８は明灰色層として現れ、９０グリツ
ド、３８ Ａｌｕｎｄｕｍは黒色粒子３０として現れて
いる。かくして、この実施例は更に、浸透マトリックス
金属と浸透雰囲気との間の反応生成物を含む金属マトリ
ックス複合体のミクロ構造を適合するように作ることが
可能であることを示している。
かくして、この実施例は、セラミック体に順繰りに一体
的に付着又は結合した金属マトリックス複合体に一体的
に付着又は結合した過剰のマトリックス金属からなるマ
クロ複合体を作るために、自発浸透を使用することが可
能であることを示している。更に、この実施例は、金属
マトリックス複合体のミクロ構造が、マトリックス金属
と浸透雰囲気との間に反応生成物を形成させることによ
り修正できることを示している。
的に付着又は結合した金属マトリックス複合体に一体的
に付着又は結合した過剰のマトリックス金属からなるマ
クロ複合体を作るために、自発浸透を使用することが可
能であることを示している。更に、この実施例は、金属
マトリックス複合体のミクロ構造が、マトリックス金属
と浸透雰囲気との間に反応生成物を形成させることによ
り修正できることを示している。
実ｍ
次の実施例は、セラミック体に順繰りに一体的に付着又
は結合した金属マトリックス複合体に一体的に付着又は
結合した過剰のマトリックス金属からなるマクロ複合体
を作ることが可能であることを示す。
は結合した金属マトリックス複合体に一体的に付着又は
結合した過剰のマトリックス金属からなるマクロ複合体
を作ることが可能であることを示す。
第６図に示すように、３インチｘ４インチＸｉ／２イン
チの概略寸法を有する商業的に入手できるアルミナ板３
２ （Ｃｏｏｒｓにより製造されたＡＤ８５）を、アル
ミナ耐火物ボート３４の中の、３８ Ａｌｕｎｄｕｍの
商品名で知られＮｏｒｔｏｎ Ｃｏ、で製造された９０
グリツドアルミナ物質の約１７２インチ厚さの層の上に
置いた０次いで、追加の３８＾１．ｕｎｄｕｍを、アル
ミナ板３２が３８ Ａｌｕｎｄｕｍの約１インチの厚さ
の層で覆われるまで耐火物ボート３４に加えた０重量で
約５％シリコン、３％Ｍｇ、６％亜鉛及び残部アルミニ
ウムからなるマトリックス金属の２本の棒３６を、それ
らがアルミナ板の上に直接あるように３８ Ａｌｕｎｄ
ｕｍの上に置いた。マトリックス金属の各棒３６は、４
１／２インチｘ２インチ×１７２インチの概略寸法を有
しており、２本のマトリックス金属棒３６は第６図に示
すように、一つを他の上に重ねた。この時点で、追加の
３８ Ａｌｕｎｄｕｍを、３８ Ａｌｕｎｄｕｍの床３
８の表面が上側のマトリックス金属棒３６の表面と大体
同じレベルになるまで耐火物ボート３４に添加した。
チの概略寸法を有する商業的に入手できるアルミナ板３
２ （Ｃｏｏｒｓにより製造されたＡＤ８５）を、アル
ミナ耐火物ボート３４の中の、３８ Ａｌｕｎｄｕｍの
商品名で知られＮｏｒｔｏｎ Ｃｏ、で製造された９０
グリツドアルミナ物質の約１７２インチ厚さの層の上に
置いた０次いで、追加の３８＾１．ｕｎｄｕｍを、アル
ミナ板３２が３８ Ａｌｕｎｄｕｍの約１インチの厚さ
の層で覆われるまで耐火物ボート３４に加えた０重量で
約５％シリコン、３％Ｍｇ、６％亜鉛及び残部アルミニ
ウムからなるマトリックス金属の２本の棒３６を、それ
らがアルミナ板の上に直接あるように３８ Ａｌｕｎｄ
ｕｍの上に置いた。マトリックス金属の各棒３６は、４
１／２インチｘ２インチ×１７２インチの概略寸法を有
しており、２本のマトリックス金属棒３６は第６図に示
すように、一つを他の上に重ねた。この時点で、追加の
３８ Ａｌｕｎｄｕｍを、３８ Ａｌｕｎｄｕｍの床３
８の表面が上側のマトリックス金属棒３６の表面と大体
同じレベルになるまで耐火物ボート３４に添加した。
アルミナ耐火物ボート３４とその内容物からなる組立体
を、室温で電気抵抗加熱マツフル管型炉に置き、形成ガ
ス（約９６容積％の窒素、４容積％の水素）を約３５０
ｃｃ／分のガス流速で炉内に連続的に流した。炉の温度
を約１２時間かけて室温から約１０００°Ｃまで上昇さ
せ、約１０００℃で約１８時間保持し、そして約５時間
かけて室温に傾斜させて低下させた。
を、室温で電気抵抗加熱マツフル管型炉に置き、形成ガ
ス（約９６容積％の窒素、４容積％の水素）を約３５０
ｃｃ／分のガス流速で炉内に連続的に流した。炉の温度
を約１２時間かけて室温から約１０００°Ｃまで上昇さ
せ、約１０００℃で約１８時間保持し、そして約５時間
かけて室温に傾斜させて低下させた。
室温に達した後、組立体を炉から取り出し解体した。第
７図は、組立体から得たマクロ複合体４０の断面を示す
写真である。特に、過剰のマトリックス金属４２の物体
は金属マトリックス複合体４４に一体的に付着又は結合
しており、金属マトリックス複合体４４はマトリックス
合金により埋め込まれた９０グリツド、３８ Ａｌｕｎ
ｄｕｍからなり、順繰りにセラミック板４６に一体的に
付着又は結合している。
７図は、組立体から得たマクロ複合体４０の断面を示す
写真である。特に、過剰のマトリックス金属４２の物体
は金属マトリックス複合体４４に一体的に付着又は結合
しており、金属マトリックス複合体４４はマトリックス
合金により埋め込まれた９０グリツド、３８ Ａｌｕｎ
ｄｕｍからなり、順繰りにセラミック板４６に一体的に
付着又は結合している。
か（して、この実施例は、金属マトリックス複合体の反
対側にあるセラミック片と固体金属片とに結合している
金属マトリックス複合体からなる多層マクロ複合体を形
成することが可能であることを示している。更に、この
実施例は、１段の自発浸透工程でこのような多層マクロ
複合体を形成できることを示している。
対側にあるセラミック片と固体金属片とに結合している
金属マトリックス複合体からなる多層マクロ複合体を形
成することが可能であることを示している。更に、この
実施例は、１段の自発浸透工程でこのような多層マクロ
複合体を形成できることを示している。
裏旌尉↓
次の実施例は、固体マトリックス金属の物体に一体的に
付着した、金属マトリックス複合体を形成できることが
可能であることを示す。
付着した、金属マトリックス複合体を形成できることが
可能であることを示す。
第８図に示すように、Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅによ
り製造され商品名Ｇｒａｆｏｉｌ”で販売されている１
５／１０００インチ厚さのＧｒａｄｅ ＧＴＢグラファ
イトテープ製品の二重層から形成された、６−１／２イ
ンチＸ６−１／２インチｘ２．５インチの概略寸法を有
する箱４８を、Ｇｒａｆｏｉｌ”の適当なサイズの部分
を一緒に留め、継ぎ目をグラファイト粉末（Ｌｏｎｚａ
Ｉｎｃ、製のＧｒａｄｅ ＫＳ−４４）とコロイドシ
リカ（ｄｕ Ｐｏｎｔ製のＬｕｄｏｘ ＨＳ）とを混合
することによって作ったスラリーでシールすることによ
り製造した。グラファイトのコロイドシリカに対する重
量比は約１７３であった。
り製造され商品名Ｇｒａｆｏｉｌ”で販売されている１
５／１０００インチ厚さのＧｒａｄｅ ＧＴＢグラファ
イトテープ製品の二重層から形成された、６−１／２イ
ンチＸ６−１／２インチｘ２．５インチの概略寸法を有
する箱４８を、Ｇｒａｆｏｉｌ”の適当なサイズの部分
を一緒に留め、継ぎ目をグラファイト粉末（Ｌｏｎｚａ
Ｉｎｃ、製のＧｒａｄｅ ＫＳ−４４）とコロイドシ
リカ（ｄｕ Ｐｏｎｔ製のＬｕｄｏｘ ＨＳ）とを混合
することによって作ったスラリーでシールすることによ
り製造した。グラファイトのコロイドシリカに対する重
量比は約１７３であった。
次いで、＾１ｅａｎからのＣ−７５未粉砕アルミナとし
て知られている未粉砕のアルミナ充填材を、アルミナ材
料の床５０が約１．２５インチの厚さになるまでＧｒａ
ｆｏｉ１箱に添加した０重量で約５％シリコン、５％Ｍ
ｇ、 ５％亜鉛及び残部アルミニウムからなるマトリッ
クス金属の、約６−１／２インチＸ ６−１／２インチ
ｘ１インチのインゴット５２を、Ｇｒａｆｏｉ１箱４８
内のアルミナ充填材の床５０の上に置いた０次いで、Ｇ
ｒａｆｏｉ１箱４８とその内容物を、グラファイト耐火
物ボート５４内の３８ Ａｌｕｒｉｄｕｍの商品名で知
られＮｏｒｔｏｎ Ｃｏ、で製造された２４グリツドア
ルミナ材料の約１インチ厚さの層の上に置いた。追加の
２４グリッド３８＾１ｕｎｄｕｍを、２４グリッド３８
＾１ｕｎｄｕｍの床５６の表面がＧｒａｆｏｉ１箱４８
の上面より僅かに下になるまでグラファイトボートに加
えた。
て知られている未粉砕のアルミナ充填材を、アルミナ材
料の床５０が約１．２５インチの厚さになるまでＧｒａ
ｆｏｉ１箱に添加した０重量で約５％シリコン、５％Ｍ
ｇ、 ５％亜鉛及び残部アルミニウムからなるマトリッ
クス金属の、約６−１／２インチＸ ６−１／２インチ
ｘ１インチのインゴット５２を、Ｇｒａｆｏｉ１箱４８
内のアルミナ充填材の床５０の上に置いた０次いで、Ｇ
ｒａｆｏｉ１箱４８とその内容物を、グラファイト耐火
物ボート５４内の３８ Ａｌｕｒｉｄｕｍの商品名で知
られＮｏｒｔｏｎ Ｃｏ、で製造された２４グリツドア
ルミナ材料の約１インチ厚さの層の上に置いた。追加の
２４グリッド３８＾１ｕｎｄｕｍを、２４グリッド３８
＾１ｕｎｄｕｍの床５６の表面がＧｒａｆｏｉ１箱４８
の上面より僅かに下になるまでグラファイトボートに加
えた。
グラファイト耐火物ボート５４とその内容物からなる組
立体を、室温で制御された雰囲気の電気抵抗加熱真空炉
中に置いた。炉内を高真空（約ｌＸ１０− ’ ｔｏｒ
ｒ）にし、炉の温度を約４５分間で約２００°Ｃに上昇
させた。炉の温度を約２時間真空条件下で約２００°Ｃ
に保持し、その後、窒素ガスを約１気圧になるまで炉内
に戻し充填した。窒素ガスの約１゜５リットル／分の連
続流速を炉内に維持し、炉の温度を約５時間かけて約８
６５°Ｃまで傾斜させて上昇し、約８６５°Ｃで約２４
時間保持し、そして約３時間かけて室温に傾斜させて低
下させた。
立体を、室温で制御された雰囲気の電気抵抗加熱真空炉
中に置いた。炉内を高真空（約ｌＸ１０− ’ ｔｏｒ
ｒ）にし、炉の温度を約４５分間で約２００°Ｃに上昇
させた。炉の温度を約２時間真空条件下で約２００°Ｃ
に保持し、その後、窒素ガスを約１気圧になるまで炉内
に戻し充填した。窒素ガスの約１゜５リットル／分の連
続流速を炉内に維持し、炉の温度を約５時間かけて約８
６５°Ｃまで傾斜させて上昇し、約８６５°Ｃで約２４
時間保持し、そして約３時間かけて室温に傾斜させて低
下させた。
室温に達した後、組立体を炉から取り出し解体した。第
９図は、組立体から得たマクロ複合体の断面を示す写真
である。特に、第９図は、マトリックス金属により埋め
込まれたＣ−７５未粉砕アルミナからなり、残留マトリ
ックス金属の物体６０に一体的に付着している金属マト
リックス複合体５８を示す。
９図は、組立体から得たマクロ複合体の断面を示す写真
である。特に、第９図は、マトリックス金属により埋め
込まれたＣ−７５未粉砕アルミナからなり、残留マトリ
ックス金属の物体６０に一体的に付着している金属マト
リックス複合体５８を示す。
かくして、この実施例は、残留マトリックス金属の物体
に一体的に結合している金属マトリックス複合体からな
るマクロ複合体を得ることが可能であることを示してい
る。
に一体的に結合している金属マトリックス複合体からな
るマクロ複合体を得ることが可能であることを示してい
る。
１隻■工
この実施例は、セラミック体に順繰りに一体的に付着又
は結合した金属マトリックス複合体に一体的に付着又は
結合した過剰のマトリックス金属からなるマクロ複合体
を作ることが可能であることを示す、特に、セラミック
物体と過剰のマトリックス金属の物体とは、金属マトリ
ックス内に埋め込まれた三方向に相互結合したセラミッ
ク構造体からなる金属マトリックス複合体と一体的に付
着又は結合している。
は結合した金属マトリックス複合体に一体的に付着又は
結合した過剰のマトリックス金属からなるマクロ複合体
を作ることが可能であることを示す、特に、セラミック
物体と過剰のマトリックス金属の物体とは、金属マトリ
ックス内に埋め込まれた三方向に相互結合したセラミッ
ク構造体からなる金属マトリックス複合体と一体的に付
着又は結合している。
第１０図に示すように、約９９．５％純度の酸化アルミ
ニウムからなり１インチ当たり約４５個の孔を含む、約
１インチＸ １．５インチＸ Ｏ，５インチのセラミッ
クフィルター６２を、旧ｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃｅｒａｍｉ
ｃｓ ｏｆ＾１ｆｒｅｄ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋから得た
。セラミックフィルター６２を、アルミナボート６４の
底に置き、１インチＸ１インチＸ １／２インチの概略
寸法を有し、重量で約５％シリコン、約６％亜鉛、約１
０％マグネシウム及び残りのアルミニウムからなるマト
リックス金属のインゴット６６を、セラミックフィルタ
ー６２の上に置いた。アルミナボートは６４は、Ｂｏｌ
ｔＴｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓから得た９９
．７％アルミナさや（Ｓａｇｇｅｒ） （ＢＴＣ−ＡＬ
−９９，７％）であり、基本厚さ３閤で１００園長さＸ
４５ ｔｉｔｓ幅Ｘ １９鴎高さの概略寸法を有して
いた。アルミナ耐火物ボートとその内容物からなる組立
体を、室温で管型炉に置いた。
ニウムからなり１インチ当たり約４５個の孔を含む、約
１インチＸ １．５インチＸ Ｏ，５インチのセラミッ
クフィルター６２を、旧ｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃｅｒａｍｉ
ｃｓ ｏｆ＾１ｆｒｅｄ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋから得た
。セラミックフィルター６２を、アルミナボート６４の
底に置き、１インチＸ１インチＸ １／２インチの概略
寸法を有し、重量で約５％シリコン、約６％亜鉛、約１
０％マグネシウム及び残りのアルミニウムからなるマト
リックス金属のインゴット６６を、セラミックフィルタ
ー６２の上に置いた。アルミナボートは６４は、Ｂｏｌ
ｔＴｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓから得た９９
．７％アルミナさや（Ｓａｇｇｅｒ） （ＢＴＣ−ＡＬ
−９９，７％）であり、基本厚さ３閤で１００園長さＸ
４５ ｔｉｔｓ幅Ｘ １９鴎高さの概略寸法を有して
いた。アルミナ耐火物ボートとその内容物からなる組立
体を、室温で管型炉に置いた。
次いで炉の扉を閉じ、形成ガ乎ス（約９６容積％の窒素
、４容積％の水素）を約２５０ｃｃ／分のガス流速で炉
に供給した。炉の温度を約り５０℃／時間で約７７５°
Ｃまで傾斜上昇させ、約７７５ ”Ｃで約７時間保持し
、そして約２００゛Ｃ／時間で室温に傾斜低下させた。
、４容積％の水素）を約２５０ｃｃ／分のガス流速で炉
に供給した。炉の温度を約り５０℃／時間で約７７５°
Ｃまで傾斜上昇させ、約７７５ ”Ｃで約７時間保持し
、そして約２００゛Ｃ／時間で室温に傾斜低下させた。
炉から取り出し、組立体からマクロ複合体を得た。マク
ロ複合体の金属マトリックス複合体層を薄片にし、ミク
ロ構造の顕微鏡写真を得た。
ロ複合体の金属マトリックス複合体層を薄片にし、ミク
ロ構造の顕微鏡写真を得た。
この写真を第１１図として示す。
第１１図に示すように、セラミックフィルター７０の多
孔へのマトリックス金属６８の有効な浸透が得られた。
孔へのマトリックス金属６８の有効な浸透が得られた。
更に、第１１図の線７２で示すように、７トリツクス金
属浸透はセラミックフィルター７０のアルミナ成分内に
含まれる多孔に浸透するように完全であった。第１１図
はまた、アルミナボート７６の底と金属マトリックス複
合体７８との間の界面７５を示している。更に、写真に
は示されないけれども、過剰のマトリックス金属は、セ
ラミック片の反対にある、即ちアルミナポーの底の反対
にある、金属マトリックス複合体の末端に一体的に付着
又は結合していた。
属浸透はセラミックフィルター７０のアルミナ成分内に
含まれる多孔に浸透するように完全であった。第１１図
はまた、アルミナボート７６の底と金属マトリックス複
合体７８との間の界面７５を示している。更に、写真に
は示されないけれども、過剰のマトリックス金属は、セ
ラミック片の反対にある、即ちアルミナポーの底の反対
にある、金属マトリックス複合体の末端に一体的に付着
又は結合していた。
かくして、この実施例は、セラミック体に順繰りに一体
的に付着又は結合している金属マトリックス複合体に一
体的に付着又は結合している、過剰のマトリックス金属
の物体からなる多層マクロ複合体を形成することが可能
であることを示している。
的に付着又は結合している金属マトリックス複合体に一
体的に付着又は結合している、過剰のマトリックス金属
の物体からなる多層マクロ複合体を形成することが可能
であることを示している。
実１貫」−
次に実施例は、マトリックス金属の薄い層の反対側に結
合された２個の金属マトリックス複合体からなるマクロ
複合体を製造するために、１工程で一連のプレフォーム
を自発浸透させることが可能であることを示す。
合された２個の金属マトリックス複合体からなるマクロ
複合体を製造するために、１工程で一連のプレフォーム
を自発浸透させることが可能であることを示す。
＾１ｕｎｄｕ＊”で知られＮｏｒｔｏｎ Ｃｏ、で製造
された２２０グリツドアルミナ物質とコロイド状アルミ
ナ（Ｎｙａ−ｃｏｌ ＡＬ−２０）との混合物から沈澱
注型（ｓｅｄｉｓｇｅｒｉｔ ｃａ−ｓｔ） した。
された２２０グリツドアルミナ物質とコロイド状アルミ
ナ（Ｎｙａ−ｃｏｌ ＡＬ−２０）との混合物から沈澱
注型（ｓｅｄｉｓｇｅｒｉｔ ｃａ−ｓｔ） した。
コロイドアルミナの２２０グリッド３８Ａｌｕｎｄｕｍ
に対する概略重量比は、７０／３０であった。
に対する概略重量比は、７０／３０であった。
プレフォームを乾燥しセットした後、コロイド状アルミ
ナペースト（Ｎｙａｃｏｌ ＡＬ−２０）の薄い（約１
７６４インチ厚さ）層を、２個のプレフォームのそれぞ
れの表面に塗布した０次いで２個の塗布した表面を、２
個のプレフォームの間にコロイド状アルミナをサンドイ
ンチするように接触させた。第物ボート８２内で、υｎ
１ｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅにより製造されたＧｒａｄｅ
）ＩｃＴニホウ化チクチタン１７２インチ厚さの層の上
に置いた。フインチｘフインチＸ １／２インチの概略
寸法を有し、重量で約５％シリコン、５％亜鉛、５％？
Ｉｇ、２％銅及び残りのアルミニラのＧｒａｄｅ ）Ｉ
Ｔｃニホウ化チタンを、ニホウ化チタン床８６の表面が
マトリックス金属インゴット８４の上表面と大体同じレ
ベルになるまで耐火物ボート８２に添加した。
ナペースト（Ｎｙａｃｏｌ ＡＬ−２０）の薄い（約１
７６４インチ厚さ）層を、２個のプレフォームのそれぞ
れの表面に塗布した０次いで２個の塗布した表面を、２
個のプレフォームの間にコロイド状アルミナをサンドイ
ンチするように接触させた。第物ボート８２内で、υｎ
１ｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅにより製造されたＧｒａｄｅ
）ＩｃＴニホウ化チクチタン１７２インチ厚さの層の上
に置いた。フインチｘフインチＸ １／２インチの概略
寸法を有し、重量で約５％シリコン、５％亜鉛、５％？
Ｉｇ、２％銅及び残りのアルミニラのＧｒａｄｅ ）Ｉ
Ｔｃニホウ化チタンを、ニホウ化チタン床８６の表面が
マトリックス金属インゴット８４の上表面と大体同じレ
ベルになるまで耐火物ボート８２に添加した。
次いで耐火物ボート８２とその内容物からなる組立体を
、室温で制御された雰囲気の電気抵抗加熱真空炉中に置
いた。次いで炉内を高真空（約１ｘ１０− ’ ｔｏｒ
ｒ）にし、炉の温度を約４５分間で約２００℃に上昇さ
せた。炉の温度を約２時間真空条件下に約２００″Ｃに
保持した。この最初の２時間の加熱時間の後に、窒素ガ
スを約１気圧になるまで炉内に戻し充填し、温度を約５
時間かけて約８６５°Ｃまで上昇させ、約８６５°Ｃで
約１８時間保持し、そして次いで約５時間かけて室温に
傾斜させて低下させた。
、室温で制御された雰囲気の電気抵抗加熱真空炉中に置
いた。次いで炉内を高真空（約１ｘ１０− ’ ｔｏｒ
ｒ）にし、炉の温度を約４５分間で約２００℃に上昇さ
せた。炉の温度を約２時間真空条件下に約２００″Ｃに
保持した。この最初の２時間の加熱時間の後に、窒素ガ
スを約１気圧になるまで炉内に戻し充填し、温度を約５
時間かけて約８６５°Ｃまで上昇させ、約８６５°Ｃで
約１８時間保持し、そして次いで約５時間かけて室温に
傾斜させて低下させた。
室温に達した後、組立体を炉から取り出し解体した。第
１３図は、組立体から得たマクロ複合体の断面を示す写
真である。特に、マトリックス金属８８の層は、それぞ
れマトリックス金属により埋め込まれた２２０グリツド
３８＾１ｕｎｄｕｓ （およびＮｙａｃｏｌコロイド状
アルミナからの残留物）からなる２個の金属マトリック
ス複合体９０の間にサンドイッチされている。マトリッ
クス金属８８の層は、金属マトリックス複合体９０のそ
れぞれに一体的に付着又は結合し、こうしてマクロ複合
体を形成している。
１３図は、組立体から得たマクロ複合体の断面を示す写
真である。特に、マトリックス金属８８の層は、それぞ
れマトリックス金属により埋め込まれた２２０グリツド
３８＾１ｕｎｄｕｓ （およびＮｙａｃｏｌコロイド状
アルミナからの残留物）からなる２個の金属マトリック
ス複合体９０の間にサンドイッチされている。マトリッ
クス金属８８の層は、金属マトリックス複合体９０のそ
れぞれに一体的に付着又は結合し、こうしてマクロ複合
体を形成している。
かくして、この実施例は、−段の自発浸透工程で、マト
リックス金属の薄い層により一体的に付着又は結合して
いる２個の金属マトリックス複合体からなるマクロ複合
体を形成することが可能であることを示している。
リックス金属の薄い層により一体的に付着又は結合して
いる２個の金属マトリックス複合体からなるマクロ複合
体を形成することが可能であることを示している。
第１図は、実施例１で製造されたマクロ複合体を創るた
めに使用された組立体の断面図であり、第２図は、実施
例１で製造されたマクロ複合体の断面構造を示す図面に
代る写真であり、第３図は、実施例２に於けるマクロ複
合体を製造するために使用された組立体の断面図であり
、第４図は、アルミナ耐火物ボートと実施例２で製造さ
れた金属マトリックス複合体との間の界面を示す図面に
代る顕微鏡写真であり、 第５図は、実施例２で形成さた金属マトリックス複合体
のミクロ構造を示す高倍率で撮った図面に代る顕微鏡写
真であり、 第６図は、実施例３に於けるマクロ複合体を製造するた
めに使用された組立体の断面図であり、第７図は、実施
例３で製造されたマクロ複合体の断面構造を示す図面に
代る写真であり、第８図は、実施例４に於けるマクロ複
合体を製造するために使用された組立体の断面図であり
、第９図は、実施例４で製造されたマクロ複合体の断面
構造を示す図面に代る写真であり、第１０図は、実施例
５に於けるマクロ複合体を製造するために使用された組
立体の断面図であり、第１１図は、実施例５で形成され
たマクロ複合体の断面構造を示す図面に代る顕微鏡写真
であり、第１２図は、実施例６に於けるマクロ複合体を
製造するために使用された組立体の断面図であり、そし
て 第１３図は、実施例６で形成されたマクロ複合体の断面
構造を示す図面に代る写真である。 ２・・・インゴット、 ４・・・プレフォーム
、６・・・耐火物ボート、 ８・・・ニホウ化チタン床、 １０・・・金属マトリックス複合体、 １２・・・残留マトリックス金属、 １４・・・インゴット、 １６・・・アルミナ材料の床、 １８・・・耐火物ボート、 ２２・・・耐火物ボート、 ２４・・・金属マトリックス複合体、 ２６・・・窒化アルミニウム、 ２８・・・マトリックス金属、 ３０−・・アランダム（Ａ１ｕｎｄｕ＊）３２・・・ア
ルミナ板、 ３６・・・棒、 ４０・・・マクロ複合体、 ４２・・・マトリックス金属、 ４４・・・金属マトリックス複合体、 ４６・・・セラミック板、 ４８・・・箱、２０・
・・界面、 ３４・・・耐火物ボート、 ３８・・・アランダム床、 ５０・・・アルミナ床、 ５２・・・インゴッ
ト、５４・・・耐火物ボート、 ５６・・・アラン
ダム床、５８・・・金属マトリックス複合体、 ６０・・・マトリックス金属物体、 ６２・・・セラミックフィルター、 ６４・・・アルミナボート、 ６Ｇ・・・インゴット
、６８・・・マトリックス金属、 ７０・・・セラミックフィルター、 ７５・・・界面、 ７６・・・アルミナボ
ート、７８・・・金属マトリックス複合体、 ８０・・・プレフォーム、 ８１・・・界面、８２
・・・耐火物ボート、 ８４・・・インゴット、
８６・・・ニホウ化チタン床、 ８８・・・マトリックス金属、 ９０・・・金属マトリックス複合体。 Ｆｉｇ、 １ Ｆｉｇ、 ３ Ｆｉｇ、 ６ Ｆｉｇ、 ８ Ｆｉｇ １０ Ｆｉｇ、 １２ ｒＩＯづ Ｆｉｇ 「１９７ Ｆ ｉｑ、 ＋？。 ｉ、＝＋ｑ ｉｌ
めに使用された組立体の断面図であり、第２図は、実施
例１で製造されたマクロ複合体の断面構造を示す図面に
代る写真であり、第３図は、実施例２に於けるマクロ複
合体を製造するために使用された組立体の断面図であり
、第４図は、アルミナ耐火物ボートと実施例２で製造さ
れた金属マトリックス複合体との間の界面を示す図面に
代る顕微鏡写真であり、 第５図は、実施例２で形成さた金属マトリックス複合体
のミクロ構造を示す高倍率で撮った図面に代る顕微鏡写
真であり、 第６図は、実施例３に於けるマクロ複合体を製造するた
めに使用された組立体の断面図であり、第７図は、実施
例３で製造されたマクロ複合体の断面構造を示す図面に
代る写真であり、第８図は、実施例４に於けるマクロ複
合体を製造するために使用された組立体の断面図であり
、第９図は、実施例４で製造されたマクロ複合体の断面
構造を示す図面に代る写真であり、第１０図は、実施例
５に於けるマクロ複合体を製造するために使用された組
立体の断面図であり、第１１図は、実施例５で形成され
たマクロ複合体の断面構造を示す図面に代る顕微鏡写真
であり、第１２図は、実施例６に於けるマクロ複合体を
製造するために使用された組立体の断面図であり、そし
て 第１３図は、実施例６で形成されたマクロ複合体の断面
構造を示す図面に代る写真である。 ２・・・インゴット、 ４・・・プレフォーム
、６・・・耐火物ボート、 ８・・・ニホウ化チタン床、 １０・・・金属マトリックス複合体、 １２・・・残留マトリックス金属、 １４・・・インゴット、 １６・・・アルミナ材料の床、 １８・・・耐火物ボート、 ２２・・・耐火物ボート、 ２４・・・金属マトリックス複合体、 ２６・・・窒化アルミニウム、 ２８・・・マトリックス金属、 ３０−・・アランダム（Ａ１ｕｎｄｕ＊）３２・・・ア
ルミナ板、 ３６・・・棒、 ４０・・・マクロ複合体、 ４２・・・マトリックス金属、 ４４・・・金属マトリックス複合体、 ４６・・・セラミック板、 ４８・・・箱、２０・
・・界面、 ３４・・・耐火物ボート、 ３８・・・アランダム床、 ５０・・・アルミナ床、 ５２・・・インゴッ
ト、５４・・・耐火物ボート、 ５６・・・アラン
ダム床、５８・・・金属マトリックス複合体、 ６０・・・マトリックス金属物体、 ６２・・・セラミックフィルター、 ６４・・・アルミナボート、 ６Ｇ・・・インゴット
、６８・・・マトリックス金属、 ７０・・・セラミックフィルター、 ７５・・・界面、 ７６・・・アルミナボ
ート、７８・・・金属マトリックス複合体、 ８０・・・プレフォーム、 ８１・・・界面、８２
・・・耐火物ボート、 ８４・・・インゴット、
８６・・・ニホウ化チタン床、 ８８・・・マトリックス金属、 ９０・・・金属マトリックス複合体。 Ｆｉｇ、 １ Ｆｉｇ、 ３ Ｆｉｇ、 ６ Ｆｉｇ、 ８ Ｆｉｇ １０ Ｆｉｇ、 １２ ｒＩＯづ Ｆｉｇ 「１９７ Ｆ ｉｑ、 ＋？。 ｉ、＝＋ｑ ｉｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一つの第二の物体に一体的に付着又は結
合してマクロ複合体を形成して成る金属マトリックス複
合体からなる物体。 ２、セラミック充填材からなる自発浸透により形成され
た金属マトリックス複合体と、 金属マトリックス複合体に一体的に付着又は結合した第
二の物体とからなる物品。 ３、金属マトリックス複合体と、 金属マトリックス複合体に一体的に付着又は結合した残
留マトリックス金属とからなる物品。 ４、第二の物体が金属マトリックス複合体に一体的に付
着又は結合している請求項３記載の物品。 ５、金属マトリックス複合体と、 金属マトリックス複合体の少なくとも１個の表面に一体
的に付着又は結合した少なくとも一つの第二又は追加の
物体とからなる物品。 ６、中間の第二又は追加の物体に構造的に付着又は結合
している金属マトリックス複合体の連続した鎖を形成さ
せるために、少なくとも二つの金属マトリックス複合体
のそれぞれの間に配置された、少なくとも二つの金属マ
トリックス複合体に一体的に付着又は結合した少なくと
も一つの第二又は追加の物体を有する少なくとも二つの
金属マトリックス複合体からなる物品。 ７、金属マトリックス複合体とセラミックマトリックス
複合体とからなり、 金属マトリックス複合体がセラミックマトリックス複合
体を圧縮下に保持している物品。 ８、金属マトリックス複合体とセラミックマトリックス
複合体とからなり、 セラミックマトリックス複合体が該金属マトリックス複
合体を圧縮下に保持している物品。 ９、マトリックス金属が、溶融したとき充填材又はプレ
フォームの素材に自発浸透して金属マトリックス複合体
を形成するように、マトリックス金属の物体に対して充
填材又はプレフォームの素材を並置し、 マトリックス金属を窒素含有雰囲気中で、マトリックス
金属の融点より高い温度であるが充填剤又はプレフォー
ムの融点より低い温度に加熱し、 マトリックス金属を充填材又はプレフォームに自発浸透
させて金属マトリックス複合体を形成せしめ、そして、 マトリックス金属の全てが充填材又はプレフォームの素
材に自発浸透する前に自発浸透を中断してマトリックス
金属をその融点より低い温度に冷却することにより金属
マトリックス複合体に一体的に付着又は結合した過剰の
マトリックス金属の物体を形成せしめることからなるマ
クロ複合体の製造方法。 １０、第二の又は追加の物体が充填材又はプレフォーム
の素材に対して並置され、マトリックス金属が充填材又
はプレフォームの素材に自発浸透した場合に、マトリッ
クス金属が第二の又は追加の物体と接触するようになり
、マトリックス金属をその融点より低い温度に冷却した
場合に、金属マトリックス複合体が過剰のマトリックス
金属の物体及び第二の又は追加の物体の両方に一体的に
付着又は結合する請求項９記載の方法。 １１、マトリックス金属が、溶融した場合に充填材又は
プレフォームの素材に自発浸透して金属マトリックス複
合体を形成するように、マトリックス金属の物体に対し
て充填材又はプレフォームの素材を並置せしめ、 充填材又はプレフォームの素材を、充填材 又はプレフォームの素材が三方向に相互結合した形状と
、マトリックス金属と充填材又はプレフォームの両方が
溶融する温度でマトリックス金属を自発浸透させるのに
十分な多孔度とを維持することを可能にする支持手段と
共に、充填材又はプレフォームの素材を供給し、 マトリックス金属を窒素含有雰囲気中で、マトリックス
金属及び充填材又はプレフォームの融点より高いが、支
持手段が前記三方向に相互結合した形状と十分な多孔度
とを維持する能力を失う温度より低い温度に加熱し、 マトリックス金属を充填材又はプレフォームに自発浸透
させて金属マトリックス複合体を形成せしめ、そして、 マトリックス金属の全てが充填材又はプレフォームの素
材に自発浸透する前にその自発浸透を中断せしめ、マト
リックス金属及び充填材又はプレフォームをその融点よ
り低い温度に冷却して、金属マトリックス複合体に一体
的に付着又は結合した過剰のマトリックス金属の物体を
形成せしめることからなる マクロ複合体の製造方法。 １２、第二の又は追加の物体が充填材又はプレフォーム
の素に対して並置され、マトリックス金属が充填材又は
プレフォームの素材に自発浸透した場合に、マトリック
ス金属が第二の又は追加の物体と接触するようになり、
マトリックス金属及び充填材又はプレフォームをそれら
のそれぞれの融点より低い温度に冷却した場合に、金属
マトリックス複合体が過剰のマトリックス金属の物体及
び第二の又は追加の物体の両方に一体的に付着又は結合
する請求項１１記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US269464 | 1988-11-10 | ||
| US07/269,464 US5040588A (en) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | Methods for forming macrocomposite bodies and macrocomposite bodies produced thereby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240229A true JPH02240229A (ja) | 1990-09-25 |
| JP2905525B2 JP2905525B2 (ja) | 1999-06-14 |
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ID=23027367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP0369931B1 (ja) |
| JP (1) | JP2905525B2 (ja) |
| KR (1) | KR0148341B1 (ja) |
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| IL (1) | IL91724A0 (ja) |
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| PT (1) | PT92261B (ja) |
| RO (1) | RO108339B1 (ja) |
| TR (1) | TR27147A (ja) |
| ZA (1) | ZA898538B (ja) |
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