JP2004508939A - 合金組成物とその製法 - Google Patents

Abstract

気体の取込みがなく、２次相内に均一に分散した１次固体の不連続変性デンドライトからなる皮のない合金組成物が、容器内で合金を加熱して液体１０にする方法によって形成される。次に、液体内に均一に分布する固体核１４を形成しながら気体の取込みがない条件下で液体を１２を激しく撹拌しながら、該液体を迅速に冷却する。そして、液体が少量の固体を含む時に撹拌を止めるか、または冷却を続けながら固−液合金を撹拌源１２から移動させて液体２次相内に１次固体の不連続変性デンドライトを形成する。そして、鋳造などによって固−液組成物に形状付与される。

Description

【０００１】
政府は、エネルギー省によって付与された契約番号ＤＥ−ＦＣ−０７−９８１Ｄ１３６１８に基づいて本発明の権利を有する。
本発明は、変性デンドライトを含む金属組成物を製造する方法と装置に関するものである。
【０００２】
本発明以前に、最大約６５重量％の変性デンドライトを含む金属組成物が製造されている。そのような組成物とその製法が、Ｆｌｅｍｉｎｇ等の米国特許Ｎｏ．３９４８６５０（１９７６年４月６日発行）とＦｌｅｍｉｎｇ等の米国特許Ｎｏ．３９５４４５５（１９７６年５月４日発行）に記載されている。これらの特許に記載されているように、合金を加熱して固−液組成物になし、この固−液組成物を激しく撹拌して合金から生じたデンドライトを変性デンドライトに変える。
この合金を激しく撹拌しながら冷却し、冷却によって形成される高固体比率材料の粘性に対して、該高固体比率材料に対する剪断力の増加では打ち勝てない温度まで撹拌冷却する。この組成物は、直ちに鋳造でき、或いはまた、さらに凝固させた後、再加熱して、直ちに鋳造（チクソ鋳造）可能なチクソトロピー組成物を形成することができる。この組成物を鋳造する場合、実質的な利点が得られる。理由は、モールドが、鋳造前に凝固した材料の融解熱に晒されないからである。さらに、鋳造された材料の、凝固の際の収縮量は、完全に液体の金属組成物から鋳造された物品の収縮量に比して遥かに少ない。しかし、冷却サイクルのかなりの部分で連続的に撹拌しながらこの高固体比率の材料を形成する製法は問題を生じる。この製法で必要とする撹拌の程度は、望ましくない気体の取込みを高固体比率の材料に生じさせる。また、現在商業的に行われているこの製法によって形成される固体の変性デンドライトは、共晶金属組成物から生じる多量の捕捉液体を含む。さらに、冷却サイクル中、固体と液体のマクロな偏析が生じる。取込まれた気体、捕捉された共晶金属組成物、および固体と液体のマクロ偏析は、このようにして形成された合金組成物全体を不均一にし、その結果、強度特性のような物理的特性が不均一になる。
【０００３】
高固体比率の材料を冷却して完全に凝固させ、その後、再加熱して固−液組成物を形成するチクソ鋳造法は、一つ理由として、固体の変性デンドライトが球状化されて、より均一な合金になされたマイクロ組織をより多く形成するために行うものである。しかしながら、この製法は、コスト高である、何故なら、成形装置の入口や湯道の凝固した金属を固体状態から液体状態に再加熱しなければならず、その結果、希望する変性デンドライトのマイクロ組織を失うことになるからである。
【０００４】
欧州特許出願第９６１０８４９９．３号（ＥＰ０７４５６９４Ａ１）は、鋳造によって形成される固−液合金組成物の形成方法を開示している。この製法では、合金溶融物を１つ以上の第１容器で作り、次いで、結晶核が合金溶融物内に生じる冷却条件下で、断熱容器に溶融物を移す。そして、結晶核上に生じる球状固体を形成させる条件下で、断熱容器内で溶融物を更に冷却して固−液組成物を作り、これを鋳造する。溶融物は、溶融流を方向転換させる冷却された傾斜ジグを越えて断熱容器に移動させるか、または、複数の溶融物を断熱容器に注入することによって、断熱容器に移される。後者の移送方法によると、溶融物の一つが第２溶融物の液相温度よりも低温であり、結晶核が第２溶融物内に生じる。大きな問題は、移動させている間に注入溶融物内に気体が取込まれ、固体の存在によって溶融物内に保持されることである。これによって、取込まれた気体によって生じる欠陥を有する不均一な最終合金組成物になる。また、冷却速度と撹拌の程度が十分に制御されないと、結晶核の数が限られて液体溶融物に均一に分散されない。この結果、捕捉された液体を含む変性デンドライトを生じ、その全体積に亘って不均一な物理特性を有する形成合金製品になる。さらに、凝固製品の底面に皮が形成され、所望の均一な最終合金製品を得るために、この皮を除去しなければならない。
【０００５】
また、欧州特許出願番号９５３０９４９８．４（公開番号ＥＰＯ７１９６０６Ａ１）は、第１容器に合金溶融物を作り、これを冷却された傾斜表面上から断熱容器に移して結晶核を溶融物内に生成することによって固−液合金組成物を形成することを開示している。次に、この溶融物を冷却して鋳造可能な球状固体を含む固−液合金組成物を形成する。この製法は、固体の存在下での注入操作に依存するため、この方法においても、最終的な合金製品内に不均一に分布する球状固体を形成する時に気体を取込むという欠点を有する。
【０００６】
米国特許第５１４４９９８号、第５５５５９２６号、第５９０１７７８号、および第５８６５２４０号も、固−液合金組成物の形成方法を開示しており、この方法は第１容器に合金溶融物を作り、次いで、これを十分に制御しない冷却および撹拌の条件下で第２容器に移し、溶融物内に固体核を作るものである。溶融物の一部を凝固させながら１つの容器から別の容器に移すため、気体の取込みと不均一な大きさの球状固体に関連する問題が上記のように生じる。
【０００７】
したがって、気体の取込みがなく、固体成分に共晶成分がなく、皮のない均一な固−液合金組成物を提供することが望まれる。また、合金組成物の全体積に亘って均一に分布する１次固体が最大の球状であるような組成物を形成することが望まれる。そのような合金組成物は、その全体積に亘って均一な物理的特性を有する製品を提供するために、より容易に成形されることが望まれれる。さらに、均一な大きさの１次固体が固−液合金の全体積に亘って形成されるように液体溶融物内に結晶核を均一に分散させた固−液組成物を形成する方法を提供することが望まれる。
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、気体の取込みがなく、１次固体への共晶の取込みが実質上なく、固−液合金の前段液の冷却条件の制御と激しい撹拌によって実質的に球状となる１次固体を有する溶融合金組成物から、皮のない均一な固−液合金組成物を作ることができるという知見に基づいている。知見によれば、短時間に溶融合金の液相温度近くの狭い温度範囲にわたって制御された冷却速度で迅速冷却するとともに激しい撹拌を行なって、固体粒子核を生成させることができる。次いで、バッチ工程では撹拌を終了し、連続工程では固体デンドライト網の形成を避けつつ１次固体が固体粒子核上に形成されるように冷却を続けながら固−液合金を撹拌源から移動させる。このようにして得られた皮のない混合物は、実質的に共晶合金組成物が存在せず、気体の取込みのない、均一な大きさの１次球状固体粒子を含む。かくして得られた固−液合金組成物が、鋳造等によって作られる。
【０００９】
（実施形態の説明）
本発明は、実質上、共晶金属組成物が存在しない１次固体と、液体または固体である２次相とを含む、皮のない合金を作る方法を提供するものであり、前記１次固体は、気体の取込みがなく、合金の全体積に亘って均一に分布した改良された球形を有する。本明細書で使用する「実質上、捕捉された共晶金属組成物が存在しない」という成句は、１次固体の体積に基づいて、１次固体に捕捉された共晶金属組成物が約２体積％未満、好ましくは、１体積％未満であることを意味する。本発明合金組成物の１次固体は、従来技術の合金組成物に比べて全体的に改善された球形であることによって特徴づけられる。これによって、成形の容易な合金を提供できる。何故なら、１次固体が球形であることによって、合金を成形過程で動かす時に、不規則な形状やその表面にデントライト状の伸長部を有する合金に比べて、合金内の摩擦を減らすからである。
【００１０】
本発明方法は、容器内に液体合金組成物を作る第１工程を含む。次に、容器内に置かれた液体合金組成物を、激しく撹拌しながら冷却するが、この撹拌は、例えば、固体の核粒子を形成する条件下で撹拌された合金組成物内に気体を取込まないように掻き混ぜることによって行なう。あるいはまた、液体合金組成物を、冷却する前に固体を生成させない条件下で第２容器に移すこともできる。したがって、第２容器の壁の温度は、合金組成物の液相温度の上、液相温度、液相温度の下でもよい。壁面温度が液相温度よりも低い時には、壁面温度を上げて生成された全ての固体を液体に変える。さらに、液体合金組成物を鎮静状態にして、気体の取込みがあっても、固体の存在に影響されずに液体表面に気体が浮上して液体から排除されるようにする。この合金を、固体核が液体合金組成物全体に実質的に均一に分布するように、冷却しながら激しく撹拌する。撹拌の程度は、気体の取り込を避けながら、形成された結晶核を実質的に均一に分布させるような程度とする。撹拌は、約１秒〜約１分（好ましくは、約１秒〜約３０秒）の短い時間、固体が約１〜約２０重量％（好ましくは、約３〜約７重量％）である合金の凝固割合に対応する温度範囲にわたって、迅速冷却速度範囲を利用しながら行ない、その上、撹拌せずに液体組成物を冷却して固体核を生成させる。撹拌は、液体表面での過度なキャビテーション避けるように冷却探索棒（プローブ：ｐｒｏｂｅ）を用いて行ない、液体中に気体が取込まれないようにする。この探索棒は、熱交換流体、例えば、水を流して冷却する。代表的な適当な撹拌装置としては、内部冷却手段を備えた１つまたは複数の円筒状の棒、螺旋探索棒などがあり、これらは液体の奥底まで延びているのが望ましい。この探索棒は、液体の深さの一部（最大で、液体深さの実質１００％）まで延びて、結晶核の均一な分散を促進させる。そして、バッチ工程では撹拌を終え、あるいはまた、連続工程では、固−液合金を撹拌源から移動させる。得られた固−液合金組成物を容器内で冷却して、固体核粒子の周りに球形固体粒子を或る濃度まで生成させる。この或る濃度とは、球形固体粒子が全固−液組成物の粘性を増加させて、固−液組成物を鋳造工程のような成形工程に移すことができるような濃度である。一般に、１次固体の上限重量％は、固−液組成物の総重量を基礎として、約４５％〜約６５％（好ましくは、１０％〜５０％）である。驚くべきことには、撹拌しないで球形の固体粒子を形成することは、連結したデントライト網目を作らないで、粗くすることによって可能である。更に、撹拌は短時間で行なうので、合金組成物内に取込まれた気体が混入しない。更に、このように操作することによって、各要素のマクロ偏析が最小限に抑えられるか、または、得られた合金製品の体積全体から無くなることが、判明した。
【００１１】
本発明の組成物である１次固体と２次相を含む本発明合金組成物は、撹拌せずに液体状態から冷却した時に、デンドライト網目組織を作る広範囲の金属または合金から作ることができる。本発明の組成物が不連続１次固体粒子を含む時に、組成物は、固体または液体の２次相を含む。２次相は金属組成物が固体の時に固体であり、金属組成物が一部液体の時に、液体である。２次固体は、１つ以上の固体組成物から成ってよい。１次粒子は、小さな変性デンドライトまたはノジュール（根瘤）を含むが、これらは概ね球形であって、２次相が液体である時に先ず溶融物を冷却しながら撹拌し、その後一部溶融した合金の２次相を撹拌せずに鎮静状態で冷却する結果として生じる。１次固体粒子は、周辺の２次相の平均的な組成物とは異なる平均的な組成を有する単一相から成り、２次相自身は、さらに凝固すると、１次相と２次相を含む。
【００１２】
本明細書で使用する用語「１次固体」は、固体核が形成された後で固−液スラリー形態のものを鋳造する前に、溶融物の温度を金属の液相温度未満の固−液温度範囲に下げた時に、不連続の変性デンドライト粒子を形成する凝固相を意味する。１次固体は変性デンドライトであるが、それは、通常のデンドライトよりも球状に近く、網目状デンドライト組織作るように１次粒子が繋がった時にデンドライト組織を有しない、滑らかな表面と少ない分岐組織を有する。さらに、１次固体には実質的に共晶物が存在しない。本明細書で使用する用語「２次固体」は、１次固体の形成が終了した後、１次固体粒子が形成される温度よりも低い温度で、スラリー内に存在する液体から凝固する相を意味する。通常どおりに凝固した合金は、凝固の早い段階（すなわち、最大１５〜２０重量％が固体である段階）において、互いに分離した分岐デンドライトを有し、温度が低下し、固体比率が増大するにつれて絡み合った網目に成長する。一方、本発明の１次固体を含む組成物は、固体比率が最大約６５重量％までになっても液相によって互いに分離された不連続１次粒子を維持することによって絡み合った網目の生成を防いでいる。
【００１３】
１次固体形成に続いて、凝固中に液相から形成される２次固体は、現在採用されている鋳造工程によって凝固中に得られるであろう形態の１つ以上の相を含んでいる。すなわち、２次相は、固溶体、または「デンドライト、化合物および／または固溶体」の混合物を含む。
【００１４】
１次粒子の大きさは、使用する合金や金属組成物、固−液組成物の温度、およびその合金が固−液温度範囲にある時間によって異なる。したがって、一般的には、１次粒子のサイズは、組成物、スラリーの熱−機械履歴、形成された結晶核の数、および冷却速度に依存し、約１〜約１０００ミクロンの範囲であり、合金組成物全体に亘って均一サイズになっている。組成物は１０〜５０重量％の１次固体を含むのが望ましい、何故なら、これらの組成物は鋳造や成形を容易にする粘性を有するからである。
【００１５】
本発明組成物は、その化学組成にかかわらず、液体状態から固体核を形成することなく凝結した時に、デンドライト組織を形成するものであれば、どのような合金系、純金属からでも形成できる。純金属や共晶物は単一温度で溶融するが、これらも本特許の組成物を形成するために採用できる、何故なら、融点で、純金属または共晶物が金属または共晶物の一部のみを溶融するために十分な熱を有するように溶融物に入出する正味の熱を制御することによって、これらは融点で固−液平衡状態に存在しうるからである。これが起こる理由は、本発明の鋳造工程で採用するスラリー内での溶融熱を、供給する熱エネルギーを冷却器を取り巻く環境に奪われる熱に等しくすることによって、完全に除去することはできないからである。代表的な適当な合金としては、鉛合金、マグネシウム合金、亜鉛合金、アルムニウム合金、銅合金、鉄合金、ニッケル合金、コバルト合金がある。これらの合金の例として、鉛−錫合金、亜鉛−アルミニウム合金、亜鉛−銅合金、マグネシウムアルムニウム合金、マグネシウムアルムニウムム−亜鉛合金、マグネシウム亜鉛合金、アルミニウムシリコン合金、アルミニウム銅−亜鉛−マグネシウム合金、銅−錫青銅、真鍮、アルミニウム青銅、鋼、鋳鉄、工具鋼、ステンレス鋼、超合金、およびコバルト−クロム合金、または、鉄、銅、アルミニウムのような純金属がある。
【００１６】
以下の例は、本発明を説明するものであり、本発明を限定するものではない。
【００１７】
例Ｉａ
高密度の黒鉛坩堝で処理されたＡ３５６合金
以下、デンドライト組織のないＡ３５６アルミニウム合金を作る方法を図１〜図５を見ながら説明する。
【００１８】
約４０５ｇのＡ３５６アルミニウム合金原料を、高さ３インチ、内径２．５インチ、壁厚０．２５インチの高密度の黒鉛坩堝で溶融した。この坩堝は、空気循環式抵抗炉に中に入れて、抵抗炉を溶融物を液相温度上７℃にまで低速で冷却するようにプログラムした。その温度に数分間保持した後、直径０．５インチの中実銅棒を１２３６ｒｐｍで回転させながら、最初は室温で、炉の上部の穴から炉内へ入れて１．８インチの溶融物に浸漬した。この浸漬され回転する棒が溶融物の急速冷却と激しい撹拌を組み合わせて行った。これによって、溶融温度が急速に下がって液相温度未満になり、１次アルミニウム粒子の核を多量に生成した。この回転棒を溶融物内に１５秒間入れて、溶融温度を６１５℃に下げた、この温度は液相温度から２℃低い温度であって、約３％の固体比率に相当する。冷却と撹拌を組合わせて行ったあと、棒を溶融物から取り出し、溶融物を冷却して完全に凝固させた。図１ａは、本発明の３つの一般的な処理工程を示している。工程１で、回転冷却棒１２を溶融物１０に入れる前に完全に液体の溶融物１０をつくる。工程２で、回転冷却棒１２に接触する結果、結晶核１４が液体の溶融物１０の中に形成される。工程３で、組成物が固体になるまで図１ｂに示す冷却速度で冷却を続けて、球形の１次固体が形成された固−液金属組成物１６から、棒１２を抜く。
【００１９】
図２ａは、上記の例と図２ｂに示す冷却曲線による処理のあと凝固した合金の体積全体に見られる均一な組織を示す。図３ａは、図３ｂの温度曲線に従って、５９０℃まで急速加熱し、約１０分間同温度に保持し、焼入れしたあとの上記材料を示す。図４ａとｂは、チクソ鋳造で商業的に使われている再加熱された直径３インチのＭＨＤビレット（電磁的に撹拌される）のマイクロ組織と温度曲線を示す。図４ａとｂは、商業的に手に入る応力誘起溶融処理された（ＳＩＭＡ）直径１インチの再加熱されたビレットのマイクロ組織と温度曲線を示す。
【００２０】
本発明で説明した方法によって処理して再加熱した材料のマイクロ組織と再加熱したＭＨＤおよびＳＩＭＡビレットのマイクロ組織を比較したときの著しい違いは、取込まれた共晶組成物の量が無視できる量であること、および本発明で説明した方法によって処理して再加熱した材料には改良された球形が見られることである。この違いは、この材料が使用される半固体金属成形作業中、決定的に重要である。成形温度において、取込まれた共晶組成物は液体であるが、半固体材料の流動作用に寄与しないで、あたかも多量の１次固体粒子を含むかのように振る舞う。かなりの量の取込まれた液体が予測できない量で存在する時、再加熱されたＭＨＤ材料に示すように、流動作用は予測困難となって成形作業によって多量の欠陥製品を出すおそれがある。
【００２１】
例Ｉｂ
粘性黒鉛坩堝で処理されたＡ３５６合金
下記に、デンドライト組織のないＡ３５６アルミニウム合金を作る方法を図６ａ、図６ｂ、図７ａおよび図７ｂを参照にして詳細に説明する。
【００２２】
約５４０ｇのＡ３５６アルミニウム合金原料を、高さ５インチ、内径３インチ、壁厚０．６インチの粘性黒鉛坩堝で溶融した。この坩堝は、空気循環式抵抗炉に中に入れて、抵抗炉を溶融物を液相温度の少し上の温度まで低速で冷却するようにプログラムした。溶融物が液相温度の上３℃まで冷却された時、銅棒で作った螺旋形状体を７８０ｒｐｍで回転させながら、最初は室温で、炉の上部の穴から炉内へ入れて２インチの溶融物に浸漬した。この螺旋形状体は、直径が１インチで、直径０．２５インチの棒から作った。この浸漬され回転する螺旋形状体が溶融物の急速冷却と激しい撹拌を組み合わせて行った。これによって、溶融物温度が急速に下がって液相温度以下になり、１次アルミニウム粒子の核を多量に生成した。この螺旋形状体を溶融物中に３０秒間入れて、溶融物温度を６１６℃に下げた、この温度は液相温度から１℃低い温度であって、約１％の固体比率に相当する。冷却と撹拌を組合わせて行なったあと、棒を溶融物から取り出し、溶融物を冷却して完全に凝固させた。図６ａは、上記の例と図６ｂに示す冷却曲線による処理のあと凝固した合金の体積全体に見られる均一な組織を示す。図７ａは、５９０℃まで急速加熱し、約１０分間同温度に保持し、図７ｂの温度曲線に従って焼入れしたあとの上記材料を示す。
【００２３】
例２
誘導加熱炉を使用して処理したＡ３５６合金
下記に、デンドライト組織のないＡ３５６アルミニウム合金を作る方法を図８ａ、図８ｂ、図９ａおよび図９ｂを参照にして詳細に説明する。
【００２４】
約５９０ｇのＡ３５６アルミニウム合金原料を、高さ４インチ、内径３インチ、壁厚０．５インチの高密度黒鉛坩堝で溶融した。この坩堝を誘導炉内に入れて、抵抗炉を溶融物を液相温度の約５０℃まで過熱するようにプログラムした。その後、炉の出力を切って溶融物が坩堝内でゆっくり冷えるようにした。溶融物が液相温度の上６℃まで冷却された時、銅棒で作った螺旋形状体を１０００ｒｐｍで回転させながら、最初は室温で、炉の上部の穴から炉内へ入れて２インチの溶融物に浸漬した。この螺旋形状体は、直径が１インチで、直径０．２５インチの棒から作った。この浸漬され回転する螺旋形状体が溶融物の急速冷却と激しい撹拌を組み合わせて行なった。これによって、溶融物温度が急速に下がって液相温度以下になり、１次アルミニウム粒子の核を多量に生成した。この回転する螺旋形状体を溶融物中に３２秒間入れて、溶融物温度を６０８℃に下げた、この温度は液相温度から約９℃低い温度であって、約１８％の固体比率に相当する。冷却と撹拌を組合わせて行なったあと、棒を溶融物から取り出し、溶融物を冷却して完全に凝固させた。図８ａは、上記の例と図８ｂに示す冷却曲線による処理のあと凝固した合金の体積全体に見られる均一な組織を示す。図９ａは、５９０℃まで急速加熱し、約２０分間同温度に保持し、図９ｂの温度曲線に従って焼入れしたあとの上記材料を示す。
【００２５】
図１０に、本発明の合金組成物の連続成形の製法を示す。容器２０は、容器２６から入れられた完全に液体の金属組成物２４を保持するための第１補助容器２２を有する。補助容器２８は、水冷回転棒３０を受け入れ、液体の金属組成物を通常のバルブ（図示せず）で開閉される通路３２を通して受け入れるようになっている。結晶核３４が上記の様に補助容器２８に形成される。
この固−液組成物３６は、重力の作用で、または加圧して、あるいはまた組成物３６に適当な引張り力を加えて、補助容器２８の撹拌棒３０から引き離されて、組成物を形成するために撹拌のない状態で冷却される。得られた組成物は、そのまま成形するか、または、凝固させた後、再加熱して固−液組成物になして成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
本発明の製法を示す概略図である。
【図１ｂ】
図１ａの製法の時間の関数としての温度のグラフである。
【図２ａ】
１次固体と再加熱しない２次固体相からなる例１ａの金属組成物の顕微鏡写真である。
【図２ｂ】
図２ａの製品の製法のための時間関数としての温度のグラフである。
【図３ａ】
１次固体と再加熱した２次固体相からなる例１ａの金属組成物の顕微鏡写真である。
【図３ｂ】
図３ａの製品の製法のための時間関数としての温度のグラフである。
【図４ａ】
一次固体と２次固体相と一次固体内に取込まれた共晶合金組成物とからなる先行技術の金属組成物の顕微鏡写真である。
【図４ｂ】
図４ａの製品の製法のための時間関数としての温度のグラフである。
【図５ａ】
一次固体と２次固体相と一次固体中に取込まれた共晶合金組成物とからなる先行技術の金属組成物の顕微鏡写真である。
【図５ｂ】
図５ａの製品の製法のための時間関数としての温度のグラフである。
【図６ａ】
一次固体と再加熱しない２次固体相とからなる例１ｂの金属組成物の顕微鏡写真である。
【図６ｂ】
図６ａの製品の製法のための時間関数としての温度のグラフである。
【図７ａ】
一次固体と再加熱した２次固体相とからなる例１ｂの金属組成物の顕微鏡写真である。
【図７ｂ】
図７ａの製品の製法のための時間関数としての温度のグラフである。
【図８ａ】
一次固体と再加熱しない２次固体相とからなる例２の金属組成物の顕微鏡写真である。
【図８ｂ】
図８ａの製品の製法のための時間関数としての温度のグラフである。
【図９ａ】
一次固体と再加熱した２次固体相とからなる例２の金属組成物の顕微鏡写真である。
【図９ｂ】
図９ａの製品の製法のための時間関数としての温度のグラフである。
【図１０】
本発明の連続製法を示す概略図である。

Claims (18)

1. 気体の取込みがなく、不連続の変性デンドライト１次固体粒子を含有する合金を含む、皮のない金属組成物において、
   前記１次固体粒子は、前記合金を基礎として最大約６５重量％の濃度で、前記金属組成物の体積内に均一に分布し、
   また、前記１次固体粒子は、共晶金属組成物を事実上含まず、前記合金から生じて、２次相中に均一に懸濁しており、
   前記２次相は、前記合金から生じたものであり、かつ、前記１次固体粒子よりも低い融点を有する、皮のない金属組成物。
2. 前記２次相が固体である請求項１に記載された皮のない金属組成物。
3. 前記２次相が液体である請求項１に記載された皮のない金属組成物。
4. 約１０〜５０重量％の１次粒子を含む請求項１に記載された皮のない金属組成物。
5. 約１０〜５０重量％の１次粒子を含む請求項２に記載された皮のない金属組成物。
6. 約１０〜５０重量％の１次粒子を含む請求項３に記載された皮のない金属組成物。
7. 皮のない金属組成物の形成方法において、前記金属組成物は、気体の取込みがなく、前記金属組成物の液相内に均一に分布した不連続の固体変性デンドライトを有し、前記不連続固体変性デンドライトが共晶物を事実上含まず、
   （ａ）金属組成物を容器内で加熱して、固体を含まず、前記金属組成物を含む液体を作り、
   （ｂ）前記液体中に気体を取込まないようにしながら、前記液体中に均一に分散した固体核を形成する条件下で、前記液体を撹拌しながら、毎秒約２〜約１０℃の冷却速度で冷却して、約１〜約１０重量％の固体を含む固−液組成物を作り、
   （ｃ）前記液体の撹拌を止めるか、または、撹拌源から前記固−液合金を移動し、かつ
   （ｄ）前記固−液組成物を鎮静状態にして、前記金属組成物が固体になるまで、前記液体を冷却し続ける、
   以上の各段階を含む、皮のない金属組成物の形成方法。
8. 皮のない金属組成物の形成方法において、前記金属組成物は気体の取込みがなく、前記金属組成物の液相内に均一に分布する不連続の固体変性デンドライトを有し、前記不連続の固体変性デンドライトは事実上共晶物を含まないものであり、
   （ａ）容器内で合金組成物を加熱して、固体を含まず前記金属組成物を含む液体を作り、
   （ｂ）前記液体を、前記液体中に気体を取込まないようにしながら、前記液体中に均一に分散した固体核を形成する条件下で撹拌しながら、毎秒約２〜約１０℃の冷却速度で冷却して、約１〜約１０重量％の固体を含む固−液組成物を作り、
   （ｃ）前記液体の撹拌を止めるか、または、撹拌源から前記固−液合金を移動し、
   （ｄ）液体２次相内に均一に分散した最大約６５重量％の１次固体を前記金属組成物が含むに至るまで、前記固−液組成物を鎮静状態にして、前記液体を冷却し続け、かつ
   （ｅ）段階（ｄ）で形成された前記固−液組成物に形状付与する、
   以上の各段階を含む、皮のない金属組成物の形成方法。
9. 前記液体を前記容器内で冷却する請求項７に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
10. 前記液体を前記容器内で冷却する請求項８に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
11. 段階（ｂ）の前に、前記液体を第２の容器に移す請求項７に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
12. 前記第２の容器の壁は、初めに、前記合金組成物の液相温度よりも高い温度である請求項１１に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
13. 前記第２の容器の壁は、初めに、前記合金組成物の液相温度である請求項１２に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
14. 前記第２の容器の壁は、初めに、前記合金組成物の液相温度よりも低い温度である請求項１１に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
15. 前記液体中に伸長する探索棒で撹拌を行う請求項７から請求項１４までのいずれか１項に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
16. 前記液体中に伸長する複数の探索棒で撹拌を行う、請求項７から１４までのいずれか１項に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
17. 前記段階（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の作業を連続的に行う請求項７に記載された皮のない金属組成物の形成方法。
18. 前記段階（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の作業を連続的に行う請求項８に記載された皮のない金属組成物の形成方法。

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