JP2004509831A - 繊維強化セラミック酸化物プリフォーム、金属基複合材料、およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
少なくとも長さ５ｃｍの、略連続な、縦方向に整列されたαアルミナ繊維を含むセラミック酸化物プリフォーム、およびその製造方法。このセラミック酸化物プリフォームは、例えば、略連続なαアルミナ繊維で強化されたディスクブレーキなど金属基複合材料の製造において有用である。
Description
【０００１】
発明の分野
本発明は、略連続なαアルミナ繊維を含むセラミック酸化物プリフォーム、およびセラミック酸化物プリフォームで強化した金属基（金属マトリックス）の複合材料に関する。
【０００２】
発明の背景
セラミックによる金属基の強化は当技術分野において周知である（例えば、米国特許第４，７０５，０９３号（Ｏｇｉｎｏ），同第４，８５２，６３０号（Ｈａｍａｊｉｍａら）、同第４，９３２，０９９号（Ｃｏｒｗｉｎら）、同第５，１９９，４８１号（Ｃｏｒｗｉｎら）、同第５，２３４，０８０号（Ｐａｎｔａｌｅ）、ならびに同第５，３９４，９３０号（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）、およびそれぞれ１９８７年５月２８日出願の英国特許第２，１８２、９７０Ａ号および１９８８年９月１４日出願の同Ｂ号を参照）。強化用に用いられるセラミック材料の例として粒子、（ウィスカーを含めて）不連続繊維、および連続繊維のほか、セラミックプリフォームが挙げられる。
【０００３】
一般的に、セラミック材料は金属に組み込まれ、それによって金属基複合材料（ＭＭＣ）を生成し、金属で製造される物品の機械的特性を向上させる。例えば、エンジン付き車両（例えば、乗用車やトラック）用の従来のブレーキキャリパは一般的に鋳鉄で製造されている。車両の全重量のほか、特にブレーキキャリパなどのバネ下重量を軽減するには、軽量の部品および／または材料を用いることが望ましい。セラミック酸化物材料の配置を含めて、特定の用途に必要なセラミック酸化物材料の量を最小限にするＭＭＣの設計における補助のための１つの方法は、有限要素解析である。
【０００４】
鋳造アルミニウムで製造されたブレーキキャリパであれば、鋳鉄で製造された同じ（すなわち同じサイズと構造）キャリパよりも約５０重量％軽くなる。鋳造アルミニウムと鋳鉄の機械的特性は同じではない（例えば、鋳鉄のヤング率は約１００〜１７０ＧＰａであるが、鋳造アルミニウムでは約７０〜７５ＧＰａであり、鋳鉄の耐力は２００〜５００ＭＰａであるが、鋳造アルミニウムでは１５０〜１７０である）。したがって、鋳造アルミニウムで製造されたブレーキキャリパは、鋳鉄キャリパよりも曲げ剛性および耐力などの機械的特性がはるかに低い。一般的に、かかるアルミニウムのブレーキキャリパの機械的特性は、同じサイズと形状を有する鋳鉄ブレーキキャリパに比べ容認しがたく低い。曲げ剛性および耐力など、鋳鉄のブレーキキャリパと同じ構造および少なくとも同じ（またはより優れた）機械的特性を有したアルミニウム金属基複合材料（例えば、セラミック繊維で強化されたアルミニウム）で製造されるブレーキキャリパが望ましい。
【０００５】
一部のＭＭＣ物品に対する１つの考慮すべき点は、成形後機械加工（例えば、穴やネジ山の追加、または材料を削って所望の形状を得る）または他の加工（例えば、２つのＭＭＣ物品を溶接して複雑な形状の部品を製造する）の必要性である。従来のＭＭＣは一般的に、加工や溶接を非実際的に、または不可能にさえもするのに十分なセラミック強化材料を含有する。したがって、たとえあるとしても、成形後機械加工または加工がほとんど不要な「ネット成形」物品を生産することが望ましい。「ネット成形」物品を製造する方法は当技術分野において周知である（例えば、米国特許第５，２３４，０４５号（Ｃｉｓｋｏ）および同第５，８８７，６８４号（Ｄｏｅｌｌら）を参照）。さらに、あるいは、可能な範囲では、セラミック強化は機械加工または溶接など他の加工に干渉する部分では削減され、または配置しえない。
【０００６】
ＭＭＣの設計および製造における別の考慮すべき点は、セラミック強化材料のコストである。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）によって「ＮＥＸＴＥＬ６１０」の商品名で販売されているような連続多結晶体α−アルミナ繊維の機械的特性は、アルミニウムなどの低密度金属に比べて高い。さらに、多結晶のα−アルミナ繊維などのセラミック酸化物材料のコストは、アルミニウムなどの金属よりも実質的に多い。したがって、用いられるセラミック酸化物材料の量を最小限に抑え、セラミック酸化物材料によって加えられる特性を最大限にするためにセラミック酸化物材料の配置を最適化することが望ましい。
【０００７】
さらに、それによって金属基複合材料を製造するために比較的容易に用いることができる多孔質セラミックプリフォームなどのパッケージまたはフォーム内のセラミック強化材料を提供することが望ましい。
【０００８】
発明の概要
１つの態様において、本発明は、略連続なαアルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物（例えば、か焼または焼結）プリフォームを提供する。別の態様において、本発明は、略連続なαアルミナ繊維を含む少なくとも１つの多孔質セラミック酸化物プリフォーム（本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォームを含めて）を含む金属基複合材料物品を提供する。
【０００９】
一般的に、略連続なαアルミナ繊維は少なくとも５ｃｍ（しばしば少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、またはそれ以上）の長さを有する。本発明の一部の実施形態では、略連続なαアルミナ繊維はトウの形である（すなわち、トウは略連続なαアルミナ繊維からなる）。一般的に、トウを含む略連続なαアルミナ繊維は少なくとも５ｃｍ（しばしば少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、またはそれ以上）の長さを有するが、それらの長さは５ｃｍ未満であってもよい。
【００１０】
略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物プリフォームは、αアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物を含むことが好ましい。別の態様では、αアルミナ繊維は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含み、または本質的にそれからなりうるが、ここで「縦方向に整列した」とは、繊維の長さに対して繊維の一般に平行な整列を指す。任意に、繊維は多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される。
【００１１】
本発明による一部の実施形態において、略連続なセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、セラミックプリフォームを含むセラミック酸化物材料は第２のヤング率を有するが、ここで第１のヤング率は第２のヤング率よりも大きい。
【００１２】
本発明による一部の実施形態において、多孔質セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の焼結多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なセラミック酸化物繊維を含み、多孔質焼結セラミック酸化物材料が略連続なセラミック酸化物繊維を適所に固定し、多孔質焼結セラミック酸化物材料が略連続な繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なセラミック酸化物繊維が本質的に縦方向に整列し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きく、第２のセラミック物品のセラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１の多孔質セラミック物品が第３のヤング率を有するセラミック酸化物材料を含み、第２のヤング率が第３のヤング率よりも大きい第２のセラミック物品と、を含む。
【００１３】
１つの態様において、本発明は、αアルミナ繊維を適所に固定する未焼成多孔質セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供し、ここで未焼成セラミック酸化物材料は繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここでαアルミナ繊維は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維から本質的になる。任意に、繊維は未焼成多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される。
【００１４】
別の態様において、本発明は、αアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここでαアルミナ繊維は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維から本質的になる。任意に、繊維は多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される。
【００１５】
別の態様において、本発明の実施形態は、例えば、優先度の昇順に、少なくとも２０体積％（一般的には２０％〜９５％の範囲、より一般的には２５％〜９５％の範囲、好ましくは、少なくとも５０％、最も好ましくは、５０％〜９０％の範囲、より好ましくは、少なくとも８５％、最も好ましくは、８５％〜９５％の範囲）の開放多孔度（以下の実施例において測定）を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミックを含み、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する。任意に、繊維は多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される。
【００１６】
別の態様において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞（キャビティ）に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維（ウィスカーを含めて）を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００１７】
別の態様において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維（ウィスカーを含めて）を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程を含む。
【００１８】
別の態様において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００１９】
別の態様において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００２０】
１つの実施形態において、本発明は、未焼成セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供し、未焼成セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、ここで未焼成セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここで略連続なαアルミナ繊維は本質的に縦方向に整列される。未焼成セラミック酸化物は不連続繊維（例えば、不連続αアルミナ繊維）を含んでもよい。
【００２１】
別の実施形態において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が、本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００２２】
別の実施形態において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維からなるトウを含み、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００２３】
別の実施形態において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００２４】
別の実施形態において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維からなるトウを含み、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００２５】
別の実施形態において、本発明は、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここで略連続なαアルミナ繊維は本質的に縦方向に整列される。
【００２６】
別の実施形態において、本発明は、略連続なαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここで略連続なαアルミナ繊維のトウは本質的に縦方向に整列される。
【００２７】
別の実施形態において、本発明は、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列されたαアルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、多孔質セラミック酸化物材料は少なくとも８５体積％の開放多孔度を有し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する。
【００２８】
別の実施形態において、本発明は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維のトウの長さの少なくとも一部分に沿って延在する。
【００２９】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００３０】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維からなるトウを含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００３１】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程よ、を含む。
【００３２】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法は提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維からなるトウを含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００３３】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の強化が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００３４】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００３５】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００３６】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００３７】
別の実施形態において、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に配置された第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される第２のセラミック物品と、を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する。
【００３８】
別の実施形態において、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に配置された第２のセラミック物品であって、略連続なαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される第２のセラミック物品と、を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する。
【００３９】
別の実施形態において、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に配置された第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する第２のセラミック物品と、を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する。
【００４０】
別の実施形態において、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に配置された第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する第２のセラミック物品と、を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する。
【００４１】
別の実施形態において、本発明は金属基複合材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なアルミナ繊維を適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００４２】
別の実施形態において、本発明は金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００４３】
別の実施形態において、本発明は金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００４４】
別の実施形態において、本発明は金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００４５】
別の実施形態において、本発明は金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および繊維を結合する結合材料を含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００４６】
別の実施形態において、本発明は金属基複合材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および略連続な縦方向に整列したセラミック酸化物繊維からなるトウを結合する結合材料からなるトウを含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００４７】
別の実施形態において、本発明は金属基複合材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および繊維を結合する結合材料を含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００４８】
別の実施形態において、本発明は金属基複合材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを結合する結合材料からなるトウを含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００４９】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維および略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料を含み、略連続なαアルミナ繊維は本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される。
【００５０】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、略連続なαアルミナ繊維からなるトウおよびトウの長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料を含み、トウは本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される。
【００５１】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される。
【００５２】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、αアルミナ繊維からなるトウおよびトウの長さの少なくとも一部分に沿って延在する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される。
【００５３】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維は本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される第２のセラミック物品と、を含む。
【００５４】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、略連続なαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、トウはは本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される第２のセラミック物品と、を含む。
【００５５】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される第２のセラミック物品と、を含む。
【００５６】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームおよび金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料および略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定することからなるトウを含み、多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、多孔質セラミック酸化物は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される第２のセラミック物品と、を含む。
【００５７】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームは、例えば、金属基複合材料物品における強化材料を提供するために有用である。本発明の態様の１つの利点は、１つの金属（例えば、鋳鉄）で製造される既存物品が、略連続なαアルミナ繊維を含むセラミック酸化物材料で強化された別の金属（例えば、アルミニウム）で製造されるように再設計されることを可能にし、後者（すなわち、物品の金属基複合材料変形）が第１の金属で製造された最初の物品の使用に必要とされるものと少なくとも同等の所望の特性（例えば、ヤング率、耐力、延性）を有することである。任意に、物品は最初の物品と同じ物理的寸法を有するように設計することができる。
【００５８】
好適な実施形態の詳細な説明
本発明は、略連続なαアルミナ繊維を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォーム（本発明によるセラミック酸化物プリフォームを含めて）を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームおよび金属基複合材料物品を提供する。本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォーム、および金属基複合材料物品は、所望の特性、低コスト、および製造の容易さの最適な、少なくとも許容される均衡を達成する特定の用途に設計されることが好ましい。
【００５９】
一般的には、本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォームは、特定の用途および／または一定の特性および／または特徴を有するように設計される。例えば、１つの金属（例えば、鋳鉄）で製造された既存物品は、略連続なαアルミナ繊維を含むセラミック酸化物材料で強化された別の金属（例えば、アルミニウム）で製造されるように再設計されることを可能にし、後者（すなわち、物品の金属基複合材料変形）が第１の金属で製造された最初の物品の使用に必要とされるものと少なくとも同等の所望の特性（例えば、ヤング率、耐力、延性）を有することである。任意に、物品は最初の物品と同じ物理的寸法を有するように設計することができる。
【００６０】
それらで製造されることが望ましい所望の金属基複合材料物品形状、所望の特性、可能な金属、およびセラミック酸化物材料のほか、その材料の関連特性を収集し、これらを用いて可能な適切な構造を得た。可能な構造を生成するための好ましい方法が有限要素分析法（ＦＥＡ）の使用であり、これには従来のコンピュータシステム（中央処理装置（ＣＰＵ）および入出力装置を含めて）の補助により実行されるＦＥＡの使用が含まれる。適切なＦＥＡソフトウェアは、「ＡＮＳＹＳ」の商品名でＡｎｓｙｓ Ｉｎｃ．（Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ、ＰＡ）によって販売されているものを含めて市販されている。ＦＥＡは、物品を数学的にモデル化し、連続αアルミナ繊維および可能な他のセラミック酸化物材料の配置で所望の特性レベルが得られる部分を特定する補助となる。非線形幾何形状については、一般的にＦＥＡを数回反復して実行し、より好ましい設計を得る必要がある。
【００６１】
図１を参照すると、本発明によるセラミック酸化物プリフォーム１０は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維１２および多孔質セラミック酸化物材料１４を含む。一部の好ましい多孔質セラミック酸化物材料は（多孔質の焼結セラミック酸化物材料を含めて）、αアルミナを含む。
【００６２】
本発明の連続強化繊維は、それらが一般に互いに対して平行であるように実質的に縦方向に整列される。これらの繊維は個別の繊維としてセラミック酸化物プリフォームに組み入れることができるが、より一般的には、束またはトウの形の繊維群としてのプリフォームに組み入れられる。束またはトウ内の繊維は互いと縦方向に整列した（すなわち一般に平行の）関係で維持される。複数の束またはトウがプリフォームで使用されると、繊維束またはトウも互いに縦方向に整列した（すなわち一般に平行の）関係で維持される。通常、すべての連続強化繊維は、個別の繊維整列がそれらの平均縦軸の±１０°、より好ましくは±５°、最も好ましくは±３°以内に維持される本質的に縦方向に整列した形状で維持される。織った、編んだ、および同様の繊維構造の形での連続強化繊維は、縦方向に整列した繊維で得られる高い繊維充填密度の達成が不可能である。したがって、織った、編んだ、または同様の繊維構造を利用したプリフォームに基づく金属浸透物品は通常、縦方向に整列した連続強化繊維を有する金属浸透物品よりも低い強度の特性を示し、したがって好ましくない。
【００６３】
一部のプリフォーム構造では、縦方向に整列したαアルミナ繊維は、直線ではなく曲線状である（すなわち、平面上に延在しない）ことが望ましく、または必要である。したがって、例えば、縦方向に整列したαアルミナ繊維は繊維の長さの全体にわたって平面状であること、繊維の長さの全体にわたって非平面状（すなわち曲線状）であることができ、またはそれらは一部の部分では平面状であること、および他の部分では非平面状（すなわち曲線状）であることができ、ここで連続強化繊維はプリフォームの曲線状部分の全体にわたって実質的に非交差型の曲線配置（すなわち縦方向に整列）で維持される。好適な実施形態では、繊維はプリフォームの曲線部分の全体にわたって互いと実質的に等距離の関係で維持される。例えば、図６Ａおよび図６Ｄの略連続なαアルミナ繊維インサート２０８を示す斜視図である図６Ｃは、縦方向に整列したαアルミナ繊維６７を示している。縦方向に整列したαアルミナ繊維６７は、切断線ＢＢとＣＣおよび切断線ＤＤとＥＥとの間で平面状であり、切断線ＣＣとＤＤとの間で曲線状である。あるいは、縦方向に整列したαアルミナ繊維は、それらの長さの全体にわたって非平面状であってもよい。例えば、図１０を参照すると、本発明によるセラミック酸化物プリフォーム１００は、縦方向に整列したαアルミナ繊維１０２および多孔質セラミック酸化物材料１０４を含み、ここで縦方向に整列したαアルミナ繊維１０２はそれらの長さの全体にわたって曲線状である。後者の型のプリフォームで製造しうる金属基複合材料物品の例が、図１１に示されているようなアルミニウム金属基複合材料リングである。リング１１０は金属１１２およびセラミック酸化物プリフォーム１００からなる（図１０を参照）。かかるリングは、例えば、それらが大きな遠心力にかけられる高速回転機械類において有用である。
【００６４】
別の態様において、一部のプリフォーム構造用に、２層、３層、４層、またはそれ以上の層の縦方向に整列したαアルミナ繊維を有することが望ましく、または必要でありうる（すなわち、層が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも１つの層（好ましくは、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウの少なくとも１つの層）である）。これらの層は、種々の方向の互いに対して方向づけられる。互いに対する層の関係の例が図１２および図１３に示されている。図１２を参照すると、本発明によるセラミック酸化物１２０は、多孔質セラミック酸化物材料１２４で固定された縦方向に整列したαアルミナ繊維の第１の層１２１および第２の層１２２を含み、ここで縦方向に整列したαアルミナ繊維１２１の第１の層は、縦方向に整列したαアルミナ繊維の第２の層１２２に対して４５°で配置されているが、特定の用途に応じて、ある層の別の層に対する位置の差は０°〜９０°の間のいずれであってもよい。一部の用途のある層の別の層に対する好ましい配置は、約３０°〜約６０°の範囲、または、例えば、約４０°〜約５０°の範囲であってよい。任意に、多孔質セラミック酸化物は２層またはそれ以上の層の間であることができる。
【００６５】
繊維のグルーピングも、αアルミナ繊維１３１が縦方向に整列したαアルミナ繊維１３２の周りに螺旋状に包まれている図１３に示したような繊維で包まれていることによる利点がありうる。縦方向に整列したαアルミナ繊維の層によって提供される特性からの利点でありうる金属基複合材料物品の実施例が、使用下に２つの垂直軸の周りで屈曲力にかけられる物品である。
【００６６】
本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するために用いられる略連続な強化繊維は、少なくとも約５マイクロメートルの平均径を有することが好ましい。平均繊維径は約２５０マイクロメートル以下であることが好ましく、約１００マイクロメートル以下であることがより好ましい。繊維のトウについては、平均繊維径は約５０マイクロメートル以下であることが好ましく、約２５マイクロメートル以下であることがより好ましい。
【００６７】
繊維は約７０ＧＰａ以上のヤング率を有することが好ましく、少なくとも１００ＧＰａ、少なくとも１５０ＧＰａ、少なくとも２００ＧＰａ、少なくとも２５０ＧＰａ、少なくとも３００ＧＰａ、または少なくとも３５０ＧＰａであることがより好ましい。
【００６８】
αアルミナ繊維は少なくとも約１．４ＧＰａの平均引張強度を有することが好ましく、少なくとも約１．７ＧＰａであることがより好ましく、少なくとも約２．１ＧＰａであることがより好ましく、少なくとも約２．８ＧＰａであることが最も好ましい。
【００６９】
αアルミナ繊維は単一のフィラメントとして、またはグルーピングされたものとして（例えば、層糸またはトウとして）市販されている。層糸またはトウは、トウ当たり少なくとも７５０本の個別繊維を含むことが好ましく、トウ当たり少なくとも２５５０本の個別繊維を含むことがより好ましい。トウは繊維業界において公知であり、ロープ状の形で集められた複数の（個別の）繊維（一般的に少なくとも１００本の繊維、より一般的には少なくとも４００本の繊維）を指す。αアルミナ繊維のトウを含めてセラミック酸化物繊維は種々の長さで入手可能である。それらの繊維は円形または楕円形である断面の形状を有しうる。
【００７０】
アルミナ繊維を製造するための方法は当技術分野において周知であり、米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）に開示された方法を含む。好ましくは、アルミナ繊維は多結晶質αアルミナベース繊維であり、理論的酸化物を基準にして、アルミナ繊維の総重量に基づき、約９９重量パーセント以上のＡｌ２Ｏ３、および約０．２〜０．５重量パーセントのＳｉＯ２を含む。別の態様では、好ましい多結晶質αアルミナベース繊維は、１マイクロメートル未満（より好ましくは、０．５マイクロメートル未満）の平均粒子サイズを有するαアルミナを含む。別の態様では、好ましい多結晶質αアルミナベース繊維は、少なくとも１．６ＧＰａ（好ましくは、少なくとも２．１ＧＰａ、より好ましくは、少なくとも２．８ＧＰａ）の平均引張強度を有する。好ましいαアルミナ繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ６１０」の商品名で３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）より市販されている。繊維の総重量に基づき、約８９重量パーセントのＡｌ２Ｏ３、（約）１０重量パーセントのＺｒＯ２、および約１重量パーセントのＹ２Ｏ３を含み、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより市販されている別のαアルミナ繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ６５０」の商品名で販売されているものである。
【００７１】
αアルミナ繊維のほかに、αアルミナ繊維と共に用いることができる他の略連続なセラミック酸化物繊維はアルミノシリケート繊維、およびアルミノボロシリケート繊維である。適切なアルミノシリケート繊維は、米国特許第４，０４７，９６５号（Ｋａｒｓｔら）に記載されている。好ましくは、アルミノシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノシリケート繊維の総重量に基づき、約６７〜約８５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３および約３３〜約１５パーセント重量のＳｉＯ２を含む。一部の好ましいアルミノシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノシリケート繊維の総重量に基づき、約６７〜約７７重量パーセントのＡｌ２Ｏ３および約３３〜約２３パーセント重量のＳｉＯ２を含む。１つの好ましいアルミノシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノシリケート繊維の総重量に基づき、約８５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３および約１５パーセント重量のＳｉＯ２を含む。別の好ましいアルミノシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノシリケート繊維の総重量に基づき、約７３重量パーセントのＡｌ２Ｏ３および約２７パーセント重量のＳｉＯ２を含む。好ましいアルミノシリケート繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ７２０」および「ＮＥＸＴＥＬ５５０」の商品名で３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより市販されている。
【００７２】
適切なアルミノボロシリケート繊維は、米国特許第３，７９５，５２４号（Ｓｏｗｍａｎ）に記載されている。好ましくは、アルミノボロシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノボロシリケート繊維の総重量に基づき、約３５重量パーセント〜約７５重量パーセント（より好ましくは、約５５重量パーセント〜約７５重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３、０重量パーセントを超える（より好ましくは、少なくとも約１５重量パーセント）および約５０重量パーセント未満（より好ましくは、約４５パーセント未満、および最も好ましくは、約４４パーセント未満）のＳｉＯ２、および約５重量パーセントを超える（より好ましくは、約２５重量パーセント未満、さらに好ましくは、約１重量パーセント〜約５重量パーセント、および最も好ましくは、約２重量パーセント〜約２０重量パーセント）のＢ２Ｏ３を含む。好ましいアルミノボロシリケート繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ３１２」および「ＮＥＸＴＥＬ４４０」の商品名で３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより市販されている。
【００７３】
市販されている略連続なセラミック酸化物繊維は通常、それらの製造中に繊維に添加され、滑らかさを提供し、取扱い中に繊維の層糸を保護する有機サイジング材料を含む。サイジングは繊維の破損を削減する傾向があり、静電気を削減し、例えば、布への変換中のほこりの量を削減すると考えられている。サイジングは、例えば、それを分解または焼き落とすことによって除去することができる。
【００７４】
セラミック酸化物繊維（αアルミナ繊維を含めて）上にコーティングを有することも本発明の範囲内である。コーティングは、例えば、繊維の湿潤性を増強し、繊維と溶融金属基材料との間の反応を削減または予防するために用いることができる。かかるコーティングおよびこのようなコーティングを提供するための方法は、繊維および金属基複合材料業界において周知である。
【００７５】
多孔質セラミック酸化物プリフォームは、例えば、連続繊維の周りの不連続セラミック酸化物繊維の（ウィスカーを含めて）スラリーを鋳造することによって製造することができる。一般的に、連続繊維は空洞（例えば、金型）に配置され、スラリーが金型に添加される。連続繊維は、その結果得られるセラミック酸化物材料に適切に配置されるように空洞内に配置される。空洞は所望の形状を提供するように配置されるが、例えば、機械加工することによって、セラミック酸化物プリフォームの所望の配置を提供するように、その結果得られるセラミック酸化物材料の形状を変えることも本発明の範囲内である。
【００７６】
適切な不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）として、αアルミナおよび遷移アルミナ（δアルミナなど）を含めてアルミナで製造されるもの、アルミナシリケート繊維、およびアルミナボロシリケート繊維が挙げられ、このような材料を製造するための方法および／またはそれらの源は当技術分野において周知である。不連続繊維は、例えば、（上述した連続繊維を含めて）連続繊維を切断または切り刻むことによって製造することができる。市販されている不連続セラミック酸化物繊維の例として、Ｊ＆Ｊ Ｄｙｓｏｎ（Ｗｉｄｎｅｓｓ、ＵＫ）より「ＳＡＦＦＩＬ」の商品名で、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ株式会（Ａｕｇｕｓｔａ、ＧＡ）より「ＫＡＯＷＯＯＬ」の商品名で、Ｕｎｉｆｒａｘ（Ｎｉａｇａｒａ Ｆａｌｌｓ、ＮＹ）より「ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ」の商品名でそれぞれ販売されているものが挙げられる。
【００７７】
一般的に、不連続繊維は約１マイクロメートル〜約２０マイクロメートル、好ましくは、約３マイクロメートル〜約１２マイクロメートルの直径を有し、長さ約２．５ｃｍまで、好ましくは長さ１．２ｃｍ未満であるが、ウィスカーは一般的に長さ約６マイクロメートル〜１２マイクロメートルの長さを有する。
【００７８】
任意に、スラリーは、（αアルミナを含めて）アルミナ粒子、アルミノシリケート粒子、およびアルミノボロシリケート粒子などのセラミック酸化物粒子を含んでもよい。一般的に、粒子の好ましい平均粒子サイズは、約０．０５マイクロメートル〜約５０マイクロメートルである。スラリーは、コロイドシリカ、コロイドアルミナ、および（例えば、他の相（例えば、シリカがアルミナと反応してムライトを形成しうる）を製造する多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するために用いられる他の成分との反応によって）完全性を増強する補助となりうる同様のものなどセラミック酸化物結合材料をさらに含んでよい。
【００７９】
適切なスラリーは当技術分野において周知の方法を用いて形成することができる。一般的に、スラリーは不連続繊維を水などの液状媒体に分散することによって形成される。連続繊維の取扱いおよび配置における補助のために、繊維インサート（例えば、リボン）を用いることができる。繊維インサートは、結合材料で結合された複数の連続繊維を含む。図２を参照すると、繊維インサート２０は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維２２、および繊維インサート２０の中に繊維２２（トウ２３で図示）を固定するために使用される逃散性結合材料２４を含む。結合材料２４は、繊維インサート２０を形成するのに必要な程度だけの繊維に接触し、必ずしもすべての繊維と接触するわけではない。例えば、内側の繊維は結合材料と接触することはない。
【００８０】
繊維インサートを製造するための結合材料の選択において、もしあれば、結合材料がセラミック酸化物プリフォームの特性に対して示しうる有害な影響、および、もしあれば、結合材料がセラミック酸化物プリフォームに対して示しうる影響に考慮を払う（例えば、もしあれば、結合材料がセラミック酸化物プリフォームで製造される金属基複合材料の特性に対して示しうる有害な影響に考慮を払う）。
【００８１】
結合材料は、連続繊維を一時的に結合するほか、セラミック酸化物プリフォームにおける繊維を取扱い、最終的に配置する補助のために用いられる。結合材料は、好ましくは、プリフォーム製造工程の焼結段階中に比較的低温で燃え尽きて残留物や灰を残すこがない逃散性材料であることが好ましい。１つの好ましい逃散性結合材料は、その融点以上に加熱され、繊維に適用され、次いで凝固されて望みどおり繊維を保持しうるワックス（例えば、パラフィン）である。他の好ましい逃散性結合材料として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、およびそれらの組合せなど水溶性ポリマーが挙げられる。他の適切な逃散性結合材料として、Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｗｅｓｔ Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ、ＮＪ）により販売されているもの（以前は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）により「ＳＰ３８１ ＳＣＯＴＣＨＰＬＹ ＡＤＨＥＳＩＶＥ」の商品名で販売）などのエポキシ類が挙げられる。
【００８２】
上述したように、セラミック酸化物プリフォームは一般的に特定の目的のために設計され、その結果、特定の特性を有し、特定の形状を有し、特定の材料で製造されることが望ましい。一般的に、金型はニアネットシェイプを形成するように鋳造される物品の所望の形状を得るように選択され、または製造される。ネットシェイプ物品、または二アネットシェイプ物品を形成することにより、例えば、鋳造物品のその後の機械加工または他の鋳造後加工の必要および費用を最小限に抑え、または削減することができる。空洞は、その結果得られるセラミック酸化物材料の所望の形状を有するように選択され、または製造される。一般的に、空洞は、連続繊維を所望の位置に保持し、連続繊維がその結果得られるセラミック酸化物プリフォームに適切に配置されるように製造され、または適合される。適切な空洞を製造するための方法は当業者には周知である。かかる空洞は、木材、プラスチック、黒鉛、および鋼（例えば、ステンレス鋼）などの剛性材料で製造することができる。スラリーからの液体の除去を容易にするために、１つまたは複数の開口部を金型に備えることができる。
【００８３】
本発明による未焼成セラミック酸化物プリフォームは、例えば、空洞に連続繊維を配置し、不連続セラミック酸化物繊維を含むスラリーを空洞の中に導入し、スラリーから液体を除去することによって製造することができる。一般的に、液体は空洞の開口部を通して除去される。開口部を通した液体の除去は、真空によって増強することができる。真空は１０００ｍｂａｒ未満であることが好ましく、８５０ｍｂａｒ未満であることがより好ましい。あるいは、または真空に加えて、空洞からの液体の除去は加圧によって増強することができる。
【００８４】
未焼成プリフォームが空洞内で乾燥されない限り、通常、か焼または焼結の前に空洞から除去後に乾燥される。プリフォームが、好ましくは約７０℃〜約１００℃、より好ましくは約８５℃〜約１００℃、一般的に最も好ましくは約１００℃の少なくとも１つの温度で乾燥される。
【００８５】
未焼成プリフォームは通常、焼結前にか焼される。か焼は、材料が液相の形成に必要な温度よりも低い温度での固体反応によって結合する温度に加熱される焼結に対し、自由水、および、ただし融解することなく、好ましくは少なくとも約９０重量％の結合揮発性成分を削減する温度に材料を加熱することである。
【００８６】
一般的なか焼温度は４００℃〜約８００℃であり、好ましくは約６００℃〜約８００℃である。一般的な焼結温度は９００℃〜約１１５０℃であり、好ましくは約９５０℃〜約１１００℃であり、より好ましくは約９５０℃〜約１１００℃である。
【００８７】
乾燥、か焼、および焼結の回数は、例えば、含まれる材料、およびプリフォームの形状（サイズを含めて）によって決まる。
【００８８】
連続繊維の長さに対する不連続繊維の配向は、本発明によるセラミック酸化物プリフォームを製造するために用いられる製造工程によって調節することができる。例えば、スラリーを保持するために用いられる空洞の最下部に開口部を配置し、空洞（側面に対し）の最下部（または最上部）から液体を優先的に除去することにより、垂直面よりも空洞の側面の長さに対して平行に配置される連続繊維の長さに対して優先的により平行である不連続繊維の寸法が最大になる。例えば、図３を参照すると、結合材料３３と結合された複数の連続繊維３２を含む繊維インサートまたはリボン３１は、空洞３４に配置される。連続繊維３２の長さは空洞３４の側面に対して平行であり、空洞３４の最下部３６に対して垂直である。スラリー３７からの液体は開口部３８を通して除去され、不連続繊維の最大の寸法は連続繊維３２の長さに対して平行よりも優先的により垂直になる。
【００８９】
液体の除去は真空によって補助されることが好ましい。例えば、繊維インサートの各端でのクリップによって所望の位置に保持されるように繊維インサートを金型に付着させることができる。１つの真空形成法では、真空下の水の除去用に金型の片側にスクリーンを配置する。スクリーンの配置は不連続繊維の所望の配向によって決定される。例えば、不連続繊維が連続な縦方向に整列した繊維の維の長さに対して垂直に優先的に整列することが望ましい場合は、繊維の長さに対して垂直の繊維の長さの端の１つにスクリーンを配置することができる。例えば、金型をスラリーに浸し、次いでスラリーを金型から除去またはポンピングすることによってスラリーを添加することができる。金型のスクリーン側に真空をかけて液体を引き抜くことができる。液体が除去されると、不連続繊維は連続繊維の長さに対して優先的に整列される。繊維に引き続き圧力をかけることによって、さらに水を強制的に出し、補助的に不連続繊維の密度を高めることもできる。
【００９０】
同様に、例えば、スラリーを保持し、空洞（最上部に対し最下部）の側面から液体を優先的に除去するために用いられる空洞の側面に開口部または穴を配置することによって、空洞の側面の長さに対して平行よりも平行に優先的に配置される不連続繊維の長さに対して優先的により垂直である不連続繊維の寸法が最大になる。
【００９１】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームは、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維のグルーピングがそれらの間の多孔質セラミック酸化物材料で別のグルーピングから離隔されている略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の１つ以上のグルーピング（例えば、２つのグルーピング、３つのグルーピング、等）を含みうる。例えば、図１を参照すると、本発明によるセラミック酸化物プリフォーム１０は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維１２および多孔質セラミック酸化物材料１４のグルーピング１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃを含む。
【００９２】
セラミック酸化物プリフォームは、ロッド（円形、楕円形、または正方形の断面を含めて）、Ｉ−ビーム、またはチューブを含めて種々の形状のいずれかでありうる。セラミック酸化物プリフォームは細長く、実質的に一定な断面積を有しうる。
【００９３】
一部の用途では、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維、および図１のセラミック酸化物プリフォーム１０などの多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを、金属基複合材料物品を強化するためのインサートとして、またはプリフォームとして用いることができる。セラミック酸化物プリフォームの一部の使用では、本発明による１つまたは複数のセラミック酸化物プリフォームを受け入れる少なくとも１つの開口部を有する第２のセラミック酸化物プリフォームを調製することが望ましい場合がある。例えば、図４を参照すると、セラミック酸化物プリフォーム４０は、多孔質セラミック酸化物材料４２からなり、本発明によるセラミック酸化物プリフォームを受け入れるための開口部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、および４４Ｅを有する。図示されているように、開口部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、および４４Ｅは、それぞれ多孔質セラミック酸化物プリフォーム１０を受け入れるように設計されている（図１を参照）。第２のセラミック酸化物プリフォームは、上述したとおり、および当技術分野で周知の方法によって製造することができる。本発明による１つの好ましい実施形態では、第１の多孔質材料のヤング率は第２の多孔質材料のヤング率よりも大きく、連続繊維のヤング率は第１の多孔質材料のヤング率よりも大きい。
【００９４】
連続繊維のための開口部を提供し、次いで繊維を開口部に挿入することを含めて、連続繊維を固定するセラミック酸化物材料を形成することも本発明の範囲内である。
【００９５】
セラミック酸化物プリフォームに関するさらなる詳細については、例えば、米国特許第５，３９４，９３０号（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）、および１９８７年５月２８日と１９８８年９月１４日にそれぞれ公告された英国特許証第２，１８２，９７０Ａ号およびＢ号を参照。他の方法および他の好ましい条件は、この中の開示を検討することにより当業者には明らかであろう。
【００９６】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームの好ましい使用が、金属基複合材料における強化としての使用である。本発明による多孔質セラミック酸化物で製造される金属基複合材料物品の例が図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、および図６Ｄに示されている。自動車（例えば、車、スポーツタイプの車、バン、またはトラック）用のブレーキキャリパ６０は金属（例えば、アルミニウム）６２および本発明によるセラミック酸化物プリフォーム２００からなる。図６Ｄおよび図６Ｅは、それぞれ線ＦＦおよびＧＧに沿った図６Ｂの断面図である。図６Ｄおよび図６Ｅでは、セラミック酸化物プリフォーム２００は、多孔質セラミック酸化物材料２０２および２０４、および略連続な縦方向に整列したセラミック酸化物６８および６７をそれぞれ含む略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維インサート２０６および２０８を含む。
【００９７】
本発明による多孔質セラミック酸化物を組み入れたブレーキキャリパ、および自動車（例えば、ブレーキキャリパを利用した車、スポーツタイプの車、バン、またはトラック）用のブレーキシステムの別の例示的な構造が図５に示されている。自動車用のディスクブレーキの実施例は、ロータと、ロータの反対側に配置され、可動式にそれらと制動嵌合される内側と外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを含むボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含むブレーキキャリパと、を含む。
【００９８】
図５を再び参照すると、ディスクブレーキアセンブリ５０は、ボディ部材５２、アーム部材５４のほか、一端でボディ部材５２および他の一端でアーム部材５４に接続されたブリッジ５６で形成されたブレーキキャリパハウジング５１を含む。ボディ部材５２は、摺動的にピストン５５を受け入れ、内側のブレーキパッド５７が押される略円筒形凹部５３を有する。アーム部材５４の内側面４６は、内側ブレーキパッド５７に面する外側ブレーキパッド５９を支持する。車両のホイール（図示せず）に接続されたブレーキロータ４７は、それぞれ内側と外側のブレーキパッド５７、５９との間に位置している。連続αアルミナ酸化物繊維１２ａ’および多孔質セラミック酸化物材料１４ａ’を含むセラミック酸化物プリフォーム１０ａ’はブリッジ５６に位置している。
【００９９】
ピストン５５の油圧的、または他の作動により内側ブレーキパッド５７がロータ４７の片側に対して駆動され、反作用的な力によって、当技術分野において公知のように、キャリパハウジング５１が浮揚され、外側ブレーキパッド５９をロータ４７の他の側面と嵌合される。
【０１００】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを組み入れた金属基複合材料のブレーキキャリパを用いるためのディスクブレーキの実施例は、固定型、浮揚型、および摺動型を含む。ブレーキキャリパおよびブレーキシステムに関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第４，７０５，０９３号（Ｏｇｉｎｏ）および同第５，２３４，０８０号（Ｐａｎｔａｌｅ）において確認することができる。
【０１０１】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームで製造されうる金属基複合材料物品の他の実施例は、自動車の部品（例えば、自動車のコントロールアームおよび自動車のリストピン）および銃の部品（旋条鋼ライナー用のバレル支持体）を含む。
【０１０２】
一般的に、本発明によるセラミック酸化物プリフォームで製造される金属基複合材料物品は、連続セラミック繊維を含む部分において、その部分の総体積に基づき、約３０〜約４５体積パーセント（好ましくは、約３５〜約４５パーセント、より好ましくは、約３５〜約４０パーセント）の金属および約７０〜約５５体積パーセント（好ましくは、約６５〜約５５パーセント、より好ましくは、約６０〜約６５パーセント）の連続セラミック繊維を含む。さらに、連続セラミック繊維を固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む部分は、その部分の総体積に基づき、一般的に約２０〜約９５体積パーセント（好ましくは、約６０〜約９０パーセント、より好ましくは、約８０〜約８５パーセント）の金属および約８０〜約５体積パーセント（好ましくは、約６０〜約１０パーセント、より好ましくは、約１５〜５パーセント）の多孔質セラミック酸化物材料を含む。
【０１０３】
連続繊維部分における金属基複合材料の繊維および金属の体積含有率は、金属浸透中に連続繊維の顕著な移動なしに同質の複合材料を生成する所望の率によって一般に制御される。繊維含量が低すぎる場合は、金属浸透中の連続繊維の移動を予防または最小限に抑えることはより困難となる。複合材料の不連続繊維部分における繊維および金属の体積含有率は、一般に、強度および剛性の増大と延性および機械加工性の低下との均衡によって制御される。金属基複合材料を含む金属は、基材料がセラミック酸化物材料、特に連続繊維と化学的に顕著に反応することがなく（すなわち、金属の抵抗性の材料に対して比較的化学的に不活性である）、繊維の外面上に保護的コーティングを提供する必要を削減するように選択されることが好ましい。好ましい金属基複合材料として、アルミニウム、亜鉛、スズ、およびそれらの合金（例えば、アルミニウムと銅の合金）が挙げられる。より好ましくは、基材料としてアルミニウムおよびその合金が挙げられる。アルミニウム基材料では、基は少なくとも９８重量パーセントのアルミニウムを含むことが好ましく、より好ましくは、少なくとも９９重量パーセントのアルミニウム、さらに好ましくは、９９．９重量パーセント以上のアルミニウム、および最も好ましくは、９９．９５重量パーセント以上のアルミニウムを含むことである。好ましいアルミニウム合金として、少なくとも約９８重量パーセントのＡｌと約２重量パーセントまでのＣｕを含む合金などアルミニウムと銅が挙げられる。高純度の金属は引張強度が高い材料を製造するために好ましい傾向があるが、純度の低い形態の金属も有用である。
【０１０４】
適切な金属は市販されている。例えば、アルミニウムは「ＳＵＰＥＲ ＰＵＲＥ ＡＬＵＭＩＮＵＭ、９９．９９％Ａｌ」の商品名でＡｌｃｏａ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、ＰＡ）より入手可能である。アルミニウム合金（例えば、Ａｌ−２重量％Ｃｕ（０．０３重量％不純物）はＢｅｌｍｏｎｔ Ｍｅｔａｌｓ（ニューヨーク、ＮＹ）から得ることができる。他の有用なアルミニウム合金として、「２９５」、「３１９」、「３５４」、「３５５」、「３５６」、「３５７」、「３８０」、「２９５」、「７１３」、および「６０６１」で一般に示されるものが挙げられる。亜鉛およびスズは、例えば、Ｍｅｔａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）（「ｐｕｒｅ ｚｉｎｃ」、純度９９．９９９％および「ｐｕｒｅ ｔｉｎ」、純度９９．９５％）より入手可能である。スズ合金の例として、９２重量％Ｓｎ〜８重量％Ａｌ（例えば、５５０℃で溶融亜鉛浴にアルミニウムを添加し、使用前の１２時間、混合液を静置させることによって製造可能）が挙げられる。スズ合金の例は、９０．４重量％Ｚｎ〜９．６重量％Ａｌを５５０℃で溶融亜鉛浴にアルミニウムを添加し、使用前の１２時間、混合液を静置させることによって製造可能）が挙げられる。
【０１０５】
金属基複合材料物品を製造するための特定の繊維、基材料、および工程工程は、所望の特性を有する金属基複合材料物品を提供するために選択される。例えば、繊維および金属基材料は、所望の物品を製造するために、互いにおよび物品製造方法と十分に適合性であるように選択される。アルミニウムおよびアルミニウム合金基複合材料を製造するための一部の好ましい方法に関するさらなる詳細は、例えば、１９９５年６月２１日出願の米国特許出願番号０８／４９２，９６０、および２０００年７月１４日出願の米国特許出願番号０９／６１６，５８９，０９／６１６，５９３、および０９／６１６，５９４を有する同時係属出願、および１９９７年１月９日公告の公告番号ＷＯ９７／００９７６を有するＰＣＴ出願に開示されている。
【０１０６】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを用いた金属基複合材料の製造は、当業界において周知の方法を用いて行うことができる。このような製造には多孔質プリフォームを溶融金属で浸透する工程を含む。通常、セラミック酸化物プリフォームには、溶融金属が接触するとき高温（例えば、７５０〜８００℃）であることが好ましい。かかる方法は当技術分野において周知であり、金属を形成する空洞または金型に配置される前にプリフォームを加熱する工程、またはセラミック酸化物がその中に配置された後に空洞または金型を加熱する工程を含む。
【０１０７】
セラミック酸化物プリフォームからの金属基複合材料の製造に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第４，７０５，０９３号（Ｏｇｉｎｏ）と同第５，２３４，０８０号（Ｐａｎｔａｌｅ）、および同第５，３９４，０９３号（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）において確認することができる。
【０１０８】
さらに、セラミック酸化物プリフォームの形成、およびセラミック酸化物プリフォームで製造される金属基複合材料物品に関するさらなる詳細については、例えば、２０００年９月２８日出願の米国特許出願番号６０／２３６，０９２および６０／２３６，１１０を有する仮出願、および本出願と同じ日に出願された米国特許出願番号 および を有する各出願（代理人ドケット番号５５９５５ＵＳ００２および５６０４６ＵＳ００７）を参照のこと。
【０１０９】
金属基複合材料における強化として使用されるほかに、本発明によるセラミック酸化物プリフォームはフィルタ、熱絶縁、おおび触媒基質としても有用でありうる。
【０１１０】
実施例
本発明を以下の実施例によってさらに説明するが、これらの実施例に示された特定の材料およびその量のほか、他の条件および詳細は、本発明を不当に限定するように解釈すべきではない。発明の様々な修正や変更が当業者には明らかであろう。部および百分率はすべて、別段の指定がない限り重量による。
【０１１１】
実施例
連続αアルミナ繊維（「ＮＥＸＴＥＬ６１０」の商品名で３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）より入手可能、１０，０００デニール、ヤング率約３７０ＧＰａ、平均引張強度約３ＧＰａ）で強化されたアルミニウムで製造されるよう鋳鉄のブレーキキャリパを選択した。鋳鉄のブレーキキャリパと同じ寸法を有し、少なくともキャリパブリッジの範囲（すなわち、ブレーキロータに跨るキャリパの部分から延在するキャリパの部分）で少なくとも同じ曲げ剛性を有するようにアルミニウムのブレーキキャリパを設計した。比較的高いヤング率を有するαアルミナ繊維、および比較的低いヤング率を有するアルミニウム基を利用する複合材料構造から最適な性能を得るには、不連続アルミナ繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」の商品名でＪ＆Ｊ Ｄｙｓｏｎ（Ｗｉｄｎｅｓｓ、ＵＫ）から入手）を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームが組み込まれたキャリパの設計により、連続αアルミナ繊維と非強化アルミニウムとの間の中間率を有する移行帯を提供する。すなわち、このセラミック部分は、アルミニウムで浸透すると、連続繊維強化帯によって製造されるよりも低い繊維密度の短い繊維長、および低い繊維ヤング率の結果として中間率帯を提供した。不連続繊維で形成されるセラミック部分は、安定した連続繊維を提供するために作用し、アルミニウムのブレーキキャリパの形成中の繊維を機械的に支持する補助ともなった。
【０１１２】
「ＡＮＳＹＳ」の商品名でＡｎｓｙｓ Ｉｎｃ．（Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ、ＰＡ）より入手したコンピュータコードを用いた有限要素分析法（ＦＥＡ）を用いて、キャリパを数学的にモデル化し、連続αアルミナ繊維の配置がキャリパの曲げ剛性に対する最高の影響を有するであろう領域を特定した。キャリパの設計は、幾何形状および曲げ剛性の要件を設定する鋳鉄モデルで開始した。次いで、このソフトウェアを用いて１９回の反復を実行し、連続繊維強化の好ましい配置を決定するとともに、必要とされる連続繊維の量を最小限にした。図６Ａおよび６Ｂは、ブレーキキャリパのプリフォームの上下側面を示し、連続繊維強化の配置に対する好ましい位置を示す。ＦＥＡモデリングではブリッジ範囲の連続強化繊維および不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）領域の体積含有率のほか、所望のモジュールおよびαアルミナ繊維（「ＮＥＸＴＥＬ６１０」）、不連続アルミナ繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）、およびアルミニウム基の物性に基づくアルミニウム浸透複合材料構造における強度を生成するのに必要な移行モジュール帯における不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）の体積含有率を測定した。計算用に用いたヤング率は、アルミニウムで浸透した不連続アルミナ繊維（「ＳＡＦＥＩＬ」）では１８５ＧＰａであり、アルミニウムではわずか７０ＧＰａであった。最終設計では、優れた浸透を達成する十分な多孔度を有しながら破損することなく、取扱いを容易にするのに十分に強い多孔質プリフォームが提供された。
【０１１３】
再設計されたアルミニウム基複合材料のブレーキキャリパを６個、以下のように作製した。フィラメント径が１２マイクロメートルである１０，０００デニールのαアルミナ繊維（「ＮＥＸＴＥＬ６１０」）のトウを水に含浸し、厚さ約３ｍｍおよび幅約１２．５ｃｍの正方形の巻取りドラムに巻きつけた。ブレーキキャリパの上部用に５７０のトウを用い（図６Ｂ）、ブレーキキャリパの下部用に６９１のトウを用いた（図６Ａ）。アルミニウムドラムの４面のそれぞれは長さが３３ｃｍおよび幅が２０ｃｍであった。ドラムを巻取り器から取り出し、冷凍機に配置して水に含浸したトウを凍結した。凍結繊維トウをダイカットし、ＦＥＡによって示された様々な連続強化繊維の形状（すなわち、リボン）を得た（図６Ｄおよび６Ｅを参照）。凍結繊維リボンは約６５体積パーセントの連続繊維であった。キャリパ設計では２対の繊維インサートを利用し、第１のペア１０６は金属浸透キャリパ内のブリッジの最上部に沿って配置し、第２のペア１０８はブリッジの最下部に沿って配置した。
【０１１４】
不連続繊維の多孔質ブロックは、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｃ．によって出願人のために製造された。以下が、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓから要請された。１５体積パーセントの不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／８５体積パーセントの多孔度で製造されたプリフォーム。ブロックは、不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）で製造された市販プリフォームを製造するためのＴｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓの標準方法を用いて製造される。
【０１１５】
Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｃ．から入手した多孔質ブロックの開放多孔度を、１９９８年８月に刊行されたＡＳＴＭ Ｃ２０−９７に基づき、以下のように測定した。プリフォームから１．６ｃｍ×１．６ｃｍ×５．５ｃｍ（ただし、開放多孔度の測定用には他のサイズおよび形状を用いることができる）の５つの試料を切断した。エアホースで試料を清浄することによってほこりを除去した。試料を１１０℃（２３０°Ｆ）で一夜（約１８時間）オーブンで乾燥させ、秤量した。次いでサンプルを脱イオン化水で３時間煮沸し、水中で室温（約２５℃）に冷却して水中で一夜（約１８時間）維持した。試料を秤量して水中に懸濁した。試料を水から取り出し、余分な水を紙タオルで吸い取り、水含浸試料の重量を測定した。試料を再び１１０℃（２３０°Ｆ）で一夜（約１８時間）オーブンで乾燥させ、秤量した。水含浸試料の重量から試料の乾燥重量を引き、その結果を含浸液の密度で割ることによって孔の体積である開放多孔度を測定した。含浸液、水の密度は１ｇ／ｃｍ３であった。
【０１１６】
約８．３ｃｍ×約１９．１ｃｍ×約１５．２ｃｍの１つの多孔質ブロック（「ＳＡＦＦＩＬ」）を機械加工して図Ｄに示した形状を得た。多孔質プリフォーム２００は、摺動式に互いに嵌合された図６Ｄおよび６Ｅに模式的に示した２つの連結部分で構成された。凍結ダイカットされた略連続なαアルミナ繊維を、第１のプリフォーム部分２０２および第１の部分と摺動式に嵌合した第２のプリフォーム部分２０４の各凹部に配置し、略連続なαアルミナ繊維を適所に固定した。キャリパ設計では２対の繊維インサートを利用し、第１のペア２０６は金属浸透キャリパ内のブリッジの最上部に沿って配置し、第２のペア２０８はブリッジの最下部に沿って配置した。
【０１１７】
黒鉛ブロック（Ｕｎｏｃａｌ Ｐｏｃｏ Ｇｒａｐｈｉｔｅ（Ｄｅｃａｔｕｒ、ＴＸ）より購入）を２個の部品金型（鋳造中にピンによって結合）に機械加工し、ブレーキキャリパ用のネット形状の金型を得た。セラミック酸化物プリフォームを、そのために設計した輪郭形状の黒鉛金型の第１の部品に配置した。金型の第２の部品はプリフォーム上に配置し、金型の第１の部品と金型部品に挿入した金型ピンと結合してそれらを固定した。金型部品は、金型の最上部にゲートが形成され、溶融アルミニウムを金型に流入できるように設計した。次いで、黒鉛金型をオーブンに入れ、約１００℃で約２４時間維持して水を焼き出した。
【０１１８】
圧力鋳造機（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｐｌａｉｓｔｏｗ、ＮＨ）より入手）を用いてブレーキキャリパを鋳造した。圧力鋳造管のサイズは約１６．９ｃｍ（内径）×８８．９ｃｍ（長さ）であった。直径１７ｃｍおよび長さ７６ｃｍのステンレス鋼カンの中に鋳物を装填した。直径約１５．２ｃｍおよび長さ２２．９ｃｍのアルミニウムブロック（「ＡＬＣＯＡ ６０６１−Ｔ６」の商品名でＡｌｃｏａ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏ．（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、ＰＡ）より入手）をカンに装填した。固定ロッドを用いてアルミニウム金属の圧力鋳造中に鋳物を保持した。圧力管の外側に２個のＳ型熱電対を、１個を管の最上部に、１個をアルミニウムブロックの中央における黒鉛鋳物の約１１．４ｃｍ上部に取り付け、鋳造工程中の温度をモニタリングした。熱電対は窒化ホウ素被覆ステンレス鋼管に含まれていた。
【０１１９】
鋳造チャンバを密閉し、約１５ｔｏｒｒ未満に減圧し、アルゴンで約０．３ＭＰａ（４０ｐｓｉ）に再加圧し、加熱成分を活性化した。５５０℃に達すると同時に、鋳造チャンバを換気して１５ｔｏｒｒ以下に減圧し、チャンバの温度を７１０℃に上昇させた（モールド温度はこの時点で６７０℃以上であった）。次いで、ヒータを止め、チャンバを約８．９Ｍｐａ（１３００ｐｓｉ）に再加圧し、溶融アルミニウム（すなわち、加熱はアルミニウムブロックを溶融させた）を黒鉛金型内の多孔質プリフォームに浸透させた。チャンバの温度および圧力を約５００℃および７．５ＭＰａ（１１００ｐｓｉ）にそれぞれ低下させ、その時点でチャンバを換気し、約２００℃に冷却させた。冷却管を圧力鋳造機から取り出した後、黒鉛金型を圧力管から回収し、その結果得られるアルミニウム基複合材料のブレーキキャリパを黒鉛金型から回収した。高圧気流キャリヤ内のガラスビードをキャリパに衝突させる従来のビードブラスト法を用いてブレーキキャリパに付着した金型から黒鉛残留物を除去した。ガラスビードブラスティング装置は、Ｅｃｏｎｏｌｉｎｅ Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ．（Ｇｒａｎｄ Ｈａｖｅｎ ＭＩ）より入手し、ビードはＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏ．（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ、ＩＬ）より入手した。次いで、清浄したキャリパを１６０℃で２時間加熱処理し、直ちに冷たい（約１８〜２０℃）水道水のバケット中で約５分間冷却した。次いで、冷却キャリパ５４０℃で６時間加熱処理し、一夜、室温（約２５℃）に冷却した。その結果得られるアルミニウムのブレーキキャリパはそれぞれ、重量が鋳鉄ブレーキキャリパを約５２％下回った。
【０１２０】
上述のように作製されたブレーキキャリパを破壊的バースト試験にかけ、キャリパが破損するまでアーム部材６９およびボディ部材７０に水圧をかけた。
【０１２１】
破損は、実質的にブリッジ部材７０とアーム部材６９（６９と７０はプリフォームまたは金属基と結合されるように見える）との間の移行部における図６Ａの切断線Ａ〜Ａ（６Ａの切断線ＡＡは図示せず）に沿ったブリッジ部材７０に生じた。破損アーム部材６９部を引き続き横方向に切断し、切断ソー（「ＤＩＳＣＯＴＯＭ−２」の商品名でＳｔｒｕｅｒｓ Ｉｎｃ．（Ｗｅｓｔｌａｋｅ、ＯＨ）より入手可能）を利用して破損面に対する複数の部分にした。セラミック酸化物プリフォームがアルミニウムで完全に浸透されたことを示す図７に示したデジタル化ＳＥＭ像を得る前に、標準の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）研磨法を用いて各部分の１つの表面を研磨して、０．０５マイクロメートルのコロイドシリカ仕上げにした。「ＷＩＮＤＯＷＳ用ＳＩＣＯＮ ＩＭＡＧＥ」ソフトウェア（国立保健研究所の調査業務部門によって開発されたパブリックドメインの画像処理プログラムであるＮＩＨ ＩＭＡＧＥのＰＣバージョン）（Ｓｉｃｏｎ Ｃｏｒｐ．（Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ、ＭＤ）より入手可能）を用いた同ＳＥＭ像における不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／アルミニウム領域の画像分析。この画像分析ソフトウェアでは、デジタル化ＳＥＭ像からのピクセル強度に基づく密度プロファイリング機能を用い、「ＳＡＦＦＩＬ」繊維をアルミニウム基と区別し、ブレーキキャリパにおける平均「ＳＡＦＦＩＬ」繊維体積含有率（「ＳＡＦＦＩＬ」繊維およびアルミニウム含量に基づく）が１７．６％と計算された。ＳＥＭの連続アルミニウム酸化物強化領域に同じ画像分析プロトコルを適用することにより、それらが存在する領域の連続αアルミナ繊維の平均体積含有率は、約６２％（連続アルミニウム酸化物繊維およびアルミニウムに基づく）であることが測定された。
【０１２２】
ＳＥＭ画像処理前に標準のＳＥＭ試料調製法を用いて、別の部分の略連続なαアルミナ繊維領域の破損表面を金でコーティングした。連続αアルミナ繊維／アルミニウム部分７３での破損を示す図８、およびこの破損表面を示す同じ領域の高倍率の拡大図である図９に示したデジタル化ＳＥＭ像は「脆性破損」であったのに対し、不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／アルミニウム領域では図７に示したように「延性破損」であった。
【０１２３】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）装置（「ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ ＯＰＴＩＭＡ ３３００ ＤＶ」の商品名でＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ（Ｎｏｒｗａｌｋ、ＣＴ）より購入）を用いてブレーキキャリパの一部分を化学的に分析した。以下の重量による成分および量が確認された：９６％Ａｌ、０．３３％Ｃｒ、Ｏ．３３％Ｃｕ、１．２％Ｆｅ、０．８５％Ｍｇ、０．１１％Ｍｎ、０．１３％Ｎｉ、０．４３％Ｓｉ、０．０２２％Ｔｉ、０．０５２％Ｚｎ、および０．００３１％Ｚｒ。留意すべきは、非Ａｌ要素に対する重量による６０６１アルミニウムのＡＳＴＭ標準はＧ６１１Ａである：０．０４〜０．３５％Ｃｒ、０．１４〜０．４０％Ｃｕ、０．７０％未満のＦｅ、０．８〜１．２％Ｍｇ、０．１５％Ｍｎ、０．４〜０．８％Ｓｉ、０．１５％Ｔｉ、および０．２５％Ｚｒ。
【０１２４】
本発明の様々な修正や変更は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者には明らかであろうし、本発明は明細書に記載された例示的な実施形態に不当に限定されないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による多孔質セラミック酸化物を示す斜視図である。
【図２】
本発明による多孔質セラミック酸化物を製造するために用いられるセラミック繊維リボンを示す斜視図である。
【図３】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを製造するための装置を示す斜視図である。
【図４】
本発明による別のセラミック酸化物プリフォームを示す斜視図である。
【図５】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを組み込んだブレーキキャリパを示す斜視図である。
【図６】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを組み込んだ別のブレーキキャリパを示す斜視図である。
【図７】
本発明によるブレーキキャリパの一部分の破損表面の研磨断面を示すデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図８】
本発明によるブレーキキャリパの一部分の破損表面を示すデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図９】
本発明によるブレーキキャリパの一部分の破損表面を示すデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１０】
本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォームを示す斜視図である。
【図１１】
図１０に示した多孔質セラミック酸化物プリフォームで製造された金属基複合材料を示す斜視図である。
【図１２】
縦軸の層が互いに対して０よりも大きい角度で位置づけられている縦方向に整列されたαアルミナ繊維の多層を利用した本発明による別のプリフォームを示す斜視図である。
【図１３】
別のグループの略連続なαアルミナ繊維でらせん状に包んだ略連続なαアルミナ繊維のグルーピングを示す斜視図である。
発明の分野
本発明は、略連続なαアルミナ繊維を含むセラミック酸化物プリフォーム、およびセラミック酸化物プリフォームで強化した金属基（金属マトリックス）の複合材料に関する。
【０００２】
発明の背景
セラミックによる金属基の強化は当技術分野において周知である（例えば、米国特許第４，７０５，０９３号（Ｏｇｉｎｏ），同第４，８５２，６３０号（Ｈａｍａｊｉｍａら）、同第４，９３２，０９９号（Ｃｏｒｗｉｎら）、同第５，１９９，４８１号（Ｃｏｒｗｉｎら）、同第５，２３４，０８０号（Ｐａｎｔａｌｅ）、ならびに同第５，３９４，９３０号（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）、およびそれぞれ１９８７年５月２８日出願の英国特許第２，１８２、９７０Ａ号および１９８８年９月１４日出願の同Ｂ号を参照）。強化用に用いられるセラミック材料の例として粒子、（ウィスカーを含めて）不連続繊維、および連続繊維のほか、セラミックプリフォームが挙げられる。
【０００３】
一般的に、セラミック材料は金属に組み込まれ、それによって金属基複合材料（ＭＭＣ）を生成し、金属で製造される物品の機械的特性を向上させる。例えば、エンジン付き車両（例えば、乗用車やトラック）用の従来のブレーキキャリパは一般的に鋳鉄で製造されている。車両の全重量のほか、特にブレーキキャリパなどのバネ下重量を軽減するには、軽量の部品および／または材料を用いることが望ましい。セラミック酸化物材料の配置を含めて、特定の用途に必要なセラミック酸化物材料の量を最小限にするＭＭＣの設計における補助のための１つの方法は、有限要素解析である。
【０００４】
鋳造アルミニウムで製造されたブレーキキャリパであれば、鋳鉄で製造された同じ（すなわち同じサイズと構造）キャリパよりも約５０重量％軽くなる。鋳造アルミニウムと鋳鉄の機械的特性は同じではない（例えば、鋳鉄のヤング率は約１００〜１７０ＧＰａであるが、鋳造アルミニウムでは約７０〜７５ＧＰａであり、鋳鉄の耐力は２００〜５００ＭＰａであるが、鋳造アルミニウムでは１５０〜１７０である）。したがって、鋳造アルミニウムで製造されたブレーキキャリパは、鋳鉄キャリパよりも曲げ剛性および耐力などの機械的特性がはるかに低い。一般的に、かかるアルミニウムのブレーキキャリパの機械的特性は、同じサイズと形状を有する鋳鉄ブレーキキャリパに比べ容認しがたく低い。曲げ剛性および耐力など、鋳鉄のブレーキキャリパと同じ構造および少なくとも同じ（またはより優れた）機械的特性を有したアルミニウム金属基複合材料（例えば、セラミック繊維で強化されたアルミニウム）で製造されるブレーキキャリパが望ましい。
【０００５】
一部のＭＭＣ物品に対する１つの考慮すべき点は、成形後機械加工（例えば、穴やネジ山の追加、または材料を削って所望の形状を得る）または他の加工（例えば、２つのＭＭＣ物品を溶接して複雑な形状の部品を製造する）の必要性である。従来のＭＭＣは一般的に、加工や溶接を非実際的に、または不可能にさえもするのに十分なセラミック強化材料を含有する。したがって、たとえあるとしても、成形後機械加工または加工がほとんど不要な「ネット成形」物品を生産することが望ましい。「ネット成形」物品を製造する方法は当技術分野において周知である（例えば、米国特許第５，２３４，０４５号（Ｃｉｓｋｏ）および同第５，８８７，６８４号（Ｄｏｅｌｌら）を参照）。さらに、あるいは、可能な範囲では、セラミック強化は機械加工または溶接など他の加工に干渉する部分では削減され、または配置しえない。
【０００６】
ＭＭＣの設計および製造における別の考慮すべき点は、セラミック強化材料のコストである。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）によって「ＮＥＸＴＥＬ６１０」の商品名で販売されているような連続多結晶体α−アルミナ繊維の機械的特性は、アルミニウムなどの低密度金属に比べて高い。さらに、多結晶のα−アルミナ繊維などのセラミック酸化物材料のコストは、アルミニウムなどの金属よりも実質的に多い。したがって、用いられるセラミック酸化物材料の量を最小限に抑え、セラミック酸化物材料によって加えられる特性を最大限にするためにセラミック酸化物材料の配置を最適化することが望ましい。
【０００７】
さらに、それによって金属基複合材料を製造するために比較的容易に用いることができる多孔質セラミックプリフォームなどのパッケージまたはフォーム内のセラミック強化材料を提供することが望ましい。
【０００８】
発明の概要
１つの態様において、本発明は、略連続なαアルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物（例えば、か焼または焼結）プリフォームを提供する。別の態様において、本発明は、略連続なαアルミナ繊維を含む少なくとも１つの多孔質セラミック酸化物プリフォーム（本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォームを含めて）を含む金属基複合材料物品を提供する。
【０００９】
一般的に、略連続なαアルミナ繊維は少なくとも５ｃｍ（しばしば少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、またはそれ以上）の長さを有する。本発明の一部の実施形態では、略連続なαアルミナ繊維はトウの形である（すなわち、トウは略連続なαアルミナ繊維からなる）。一般的に、トウを含む略連続なαアルミナ繊維は少なくとも５ｃｍ（しばしば少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、またはそれ以上）の長さを有するが、それらの長さは５ｃｍ未満であってもよい。
【００１０】
略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物プリフォームは、αアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物を含むことが好ましい。別の態様では、αアルミナ繊維は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含み、または本質的にそれからなりうるが、ここで「縦方向に整列した」とは、繊維の長さに対して繊維の一般に平行な整列を指す。任意に、繊維は多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される。
【００１１】
本発明による一部の実施形態において、略連続なセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、セラミックプリフォームを含むセラミック酸化物材料は第２のヤング率を有するが、ここで第１のヤング率は第２のヤング率よりも大きい。
【００１２】
本発明による一部の実施形態において、多孔質セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の焼結多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なセラミック酸化物繊維を含み、多孔質焼結セラミック酸化物材料が略連続なセラミック酸化物繊維を適所に固定し、多孔質焼結セラミック酸化物材料が略連続な繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なセラミック酸化物繊維が本質的に縦方向に整列し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きく、第２のセラミック物品のセラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１の多孔質セラミック物品が第３のヤング率を有するセラミック酸化物材料を含み、第２のヤング率が第３のヤング率よりも大きい第２のセラミック物品と、を含む。
【００１３】
１つの態様において、本発明は、αアルミナ繊維を適所に固定する未焼成多孔質セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供し、ここで未焼成セラミック酸化物材料は繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここでαアルミナ繊維は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維から本質的になる。任意に、繊維は未焼成多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される。
【００１４】
別の態様において、本発明は、αアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここでαアルミナ繊維は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維から本質的になる。任意に、繊維は多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される。
【００１５】
別の態様において、本発明の実施形態は、例えば、優先度の昇順に、少なくとも２０体積％（一般的には２０％〜９５％の範囲、より一般的には２５％〜９５％の範囲、好ましくは、少なくとも５０％、最も好ましくは、５０％〜９０％の範囲、より好ましくは、少なくとも８５％、最も好ましくは、８５％〜９５％の範囲）の開放多孔度（以下の実施例において測定）を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミックを含み、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する。任意に、繊維は多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される。
【００１６】
別の態様において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞（キャビティ）に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維（ウィスカーを含めて）を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００１７】
別の態様において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維（ウィスカーを含めて）を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程を含む。
【００１８】
別の態様において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００１９】
別の態様において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００２０】
１つの実施形態において、本発明は、未焼成セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供し、未焼成セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、ここで未焼成セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここで略連続なαアルミナ繊維は本質的に縦方向に整列される。未焼成セラミック酸化物は不連続繊維（例えば、不連続αアルミナ繊維）を含んでもよい。
【００２１】
別の実施形態において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が、本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００２２】
別の実施形態において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維からなるトウを含み、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００２３】
別の実施形態において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００２４】
別の実施形態において、本発明は未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維からなるトウを含み、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００２５】
別の実施形態において、本発明は、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここで略連続なαアルミナ繊維は本質的に縦方向に整列される。
【００２６】
別の実施形態において、本発明は、略連続なαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、ここで略連続なαアルミナ繊維のトウは本質的に縦方向に整列される。
【００２７】
別の実施形態において、本発明は、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列されたαアルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、多孔質セラミック酸化物材料は少なくとも８５体積％の開放多孔度を有し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する。
【００２８】
別の実施形態において、本発明は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、ここで多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維のトウの長さの少なくとも一部分に沿って延在する。
【００２９】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００３０】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維からなるトウを含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００３１】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程よ、を含む。
【００３２】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法は提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維からなるトウを含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００３３】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の強化が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００３４】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結後の物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００３５】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００３６】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物を製造するための方法を提供し、その方法は、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００３７】
別の実施形態において、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に配置された第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される第２のセラミック物品と、を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する。
【００３８】
別の実施形態において、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に配置された第２のセラミック物品であって、略連続なαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維のトウが本質的に縦方向に整列される第２のセラミック物品と、を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する。
【００３９】
別の実施形態において、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に配置された第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する第２のセラミック物品と、を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する。
【００４０】
別の実施形態において、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に配置された第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する第２のセラミック物品と、を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する。
【００４１】
別の実施形態において、本発明は金属基複合材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なアルミナ繊維を適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００４２】
別の実施形態において、本発明は金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００４３】
別の実施形態において、本発明は金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００４４】
別の実施形態において、本発明は金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００４５】
別の実施形態において、本発明は金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および繊維を結合する結合材料を含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００４６】
別の実施形態において、本発明は金属基複合材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および略連続な縦方向に整列したセラミック酸化物繊維からなるトウを結合する結合材料からなるトウを含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供し、セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む。
【００４７】
別の実施形態において、本発明は金属基複合材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および繊維を結合する結合材料を含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００４８】
別の実施形態において、本発明は金属基複合材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法を提供し、その方法は、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウを結合する結合材料からなるトウを含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む。
【００４９】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維および略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料を含み、略連続なαアルミナ繊維は本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される。
【００５０】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、略連続なαアルミナ繊維からなるトウおよびトウの長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料を含み、トウは本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される。
【００５１】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される。
【００５２】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、αアルミナ繊維からなるトウおよびトウの長さの少なくとも一部分に沿って延在する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される。
【００５３】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維は本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される第２のセラミック物品と、を含む。
【００５４】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、略連続なαアルミナ繊維からなるトウを適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料は略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、トウはは本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される第２のセラミック物品と、を含む。
【００５５】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、多孔質セラミック酸化物材料は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される第２のセラミック物品と、を含む。
【００５６】
別の実施形態において、本発明は多孔質セラミック酸化物プリフォームおよび金属基材料を含む金属基複合材料物品を提供し、セラミック酸化物プリフォームは、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料および略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定することからなるトウを含み、多孔質セラミック酸化物材料は略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、多孔質セラミック酸化物は金属基材料の少なくとも一部分で浸透される第２のセラミック物品と、を含む。
【００５７】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームは、例えば、金属基複合材料物品における強化材料を提供するために有用である。本発明の態様の１つの利点は、１つの金属（例えば、鋳鉄）で製造される既存物品が、略連続なαアルミナ繊維を含むセラミック酸化物材料で強化された別の金属（例えば、アルミニウム）で製造されるように再設計されることを可能にし、後者（すなわち、物品の金属基複合材料変形）が第１の金属で製造された最初の物品の使用に必要とされるものと少なくとも同等の所望の特性（例えば、ヤング率、耐力、延性）を有することである。任意に、物品は最初の物品と同じ物理的寸法を有するように設計することができる。
【００５８】
好適な実施形態の詳細な説明
本発明は、略連続なαアルミナ繊維を含む少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォーム（本発明によるセラミック酸化物プリフォームを含めて）を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームおよび金属基複合材料物品を提供する。本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォーム、および金属基複合材料物品は、所望の特性、低コスト、および製造の容易さの最適な、少なくとも許容される均衡を達成する特定の用途に設計されることが好ましい。
【００５９】
一般的には、本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォームは、特定の用途および／または一定の特性および／または特徴を有するように設計される。例えば、１つの金属（例えば、鋳鉄）で製造された既存物品は、略連続なαアルミナ繊維を含むセラミック酸化物材料で強化された別の金属（例えば、アルミニウム）で製造されるように再設計されることを可能にし、後者（すなわち、物品の金属基複合材料変形）が第１の金属で製造された最初の物品の使用に必要とされるものと少なくとも同等の所望の特性（例えば、ヤング率、耐力、延性）を有することである。任意に、物品は最初の物品と同じ物理的寸法を有するように設計することができる。
【００６０】
それらで製造されることが望ましい所望の金属基複合材料物品形状、所望の特性、可能な金属、およびセラミック酸化物材料のほか、その材料の関連特性を収集し、これらを用いて可能な適切な構造を得た。可能な構造を生成するための好ましい方法が有限要素分析法（ＦＥＡ）の使用であり、これには従来のコンピュータシステム（中央処理装置（ＣＰＵ）および入出力装置を含めて）の補助により実行されるＦＥＡの使用が含まれる。適切なＦＥＡソフトウェアは、「ＡＮＳＹＳ」の商品名でＡｎｓｙｓ Ｉｎｃ．（Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ、ＰＡ）によって販売されているものを含めて市販されている。ＦＥＡは、物品を数学的にモデル化し、連続αアルミナ繊維および可能な他のセラミック酸化物材料の配置で所望の特性レベルが得られる部分を特定する補助となる。非線形幾何形状については、一般的にＦＥＡを数回反復して実行し、より好ましい設計を得る必要がある。
【００６１】
図１を参照すると、本発明によるセラミック酸化物プリフォーム１０は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維１２および多孔質セラミック酸化物材料１４を含む。一部の好ましい多孔質セラミック酸化物材料は（多孔質の焼結セラミック酸化物材料を含めて）、αアルミナを含む。
【００６２】
本発明の連続強化繊維は、それらが一般に互いに対して平行であるように実質的に縦方向に整列される。これらの繊維は個別の繊維としてセラミック酸化物プリフォームに組み入れることができるが、より一般的には、束またはトウの形の繊維群としてのプリフォームに組み入れられる。束またはトウ内の繊維は互いと縦方向に整列した（すなわち一般に平行の）関係で維持される。複数の束またはトウがプリフォームで使用されると、繊維束またはトウも互いに縦方向に整列した（すなわち一般に平行の）関係で維持される。通常、すべての連続強化繊維は、個別の繊維整列がそれらの平均縦軸の±１０°、より好ましくは±５°、最も好ましくは±３°以内に維持される本質的に縦方向に整列した形状で維持される。織った、編んだ、および同様の繊維構造の形での連続強化繊維は、縦方向に整列した繊維で得られる高い繊維充填密度の達成が不可能である。したがって、織った、編んだ、または同様の繊維構造を利用したプリフォームに基づく金属浸透物品は通常、縦方向に整列した連続強化繊維を有する金属浸透物品よりも低い強度の特性を示し、したがって好ましくない。
【００６３】
一部のプリフォーム構造では、縦方向に整列したαアルミナ繊維は、直線ではなく曲線状である（すなわち、平面上に延在しない）ことが望ましく、または必要である。したがって、例えば、縦方向に整列したαアルミナ繊維は繊維の長さの全体にわたって平面状であること、繊維の長さの全体にわたって非平面状（すなわち曲線状）であることができ、またはそれらは一部の部分では平面状であること、および他の部分では非平面状（すなわち曲線状）であることができ、ここで連続強化繊維はプリフォームの曲線状部分の全体にわたって実質的に非交差型の曲線配置（すなわち縦方向に整列）で維持される。好適な実施形態では、繊維はプリフォームの曲線部分の全体にわたって互いと実質的に等距離の関係で維持される。例えば、図６Ａおよび図６Ｄの略連続なαアルミナ繊維インサート２０８を示す斜視図である図６Ｃは、縦方向に整列したαアルミナ繊維６７を示している。縦方向に整列したαアルミナ繊維６７は、切断線ＢＢとＣＣおよび切断線ＤＤとＥＥとの間で平面状であり、切断線ＣＣとＤＤとの間で曲線状である。あるいは、縦方向に整列したαアルミナ繊維は、それらの長さの全体にわたって非平面状であってもよい。例えば、図１０を参照すると、本発明によるセラミック酸化物プリフォーム１００は、縦方向に整列したαアルミナ繊維１０２および多孔質セラミック酸化物材料１０４を含み、ここで縦方向に整列したαアルミナ繊維１０２はそれらの長さの全体にわたって曲線状である。後者の型のプリフォームで製造しうる金属基複合材料物品の例が、図１１に示されているようなアルミニウム金属基複合材料リングである。リング１１０は金属１１２およびセラミック酸化物プリフォーム１００からなる（図１０を参照）。かかるリングは、例えば、それらが大きな遠心力にかけられる高速回転機械類において有用である。
【００６４】
別の態様において、一部のプリフォーム構造用に、２層、３層、４層、またはそれ以上の層の縦方向に整列したαアルミナ繊維を有することが望ましく、または必要でありうる（すなわち、層が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも１つの層（好ましくは、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維からなるトウの少なくとも１つの層）である）。これらの層は、種々の方向の互いに対して方向づけられる。互いに対する層の関係の例が図１２および図１３に示されている。図１２を参照すると、本発明によるセラミック酸化物１２０は、多孔質セラミック酸化物材料１２４で固定された縦方向に整列したαアルミナ繊維の第１の層１２１および第２の層１２２を含み、ここで縦方向に整列したαアルミナ繊維１２１の第１の層は、縦方向に整列したαアルミナ繊維の第２の層１２２に対して４５°で配置されているが、特定の用途に応じて、ある層の別の層に対する位置の差は０°〜９０°の間のいずれであってもよい。一部の用途のある層の別の層に対する好ましい配置は、約３０°〜約６０°の範囲、または、例えば、約４０°〜約５０°の範囲であってよい。任意に、多孔質セラミック酸化物は２層またはそれ以上の層の間であることができる。
【００６５】
繊維のグルーピングも、αアルミナ繊維１３１が縦方向に整列したαアルミナ繊維１３２の周りに螺旋状に包まれている図１３に示したような繊維で包まれていることによる利点がありうる。縦方向に整列したαアルミナ繊維の層によって提供される特性からの利点でありうる金属基複合材料物品の実施例が、使用下に２つの垂直軸の周りで屈曲力にかけられる物品である。
【００６６】
本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するために用いられる略連続な強化繊維は、少なくとも約５マイクロメートルの平均径を有することが好ましい。平均繊維径は約２５０マイクロメートル以下であることが好ましく、約１００マイクロメートル以下であることがより好ましい。繊維のトウについては、平均繊維径は約５０マイクロメートル以下であることが好ましく、約２５マイクロメートル以下であることがより好ましい。
【００６７】
繊維は約７０ＧＰａ以上のヤング率を有することが好ましく、少なくとも１００ＧＰａ、少なくとも１５０ＧＰａ、少なくとも２００ＧＰａ、少なくとも２５０ＧＰａ、少なくとも３００ＧＰａ、または少なくとも３５０ＧＰａであることがより好ましい。
【００６８】
αアルミナ繊維は少なくとも約１．４ＧＰａの平均引張強度を有することが好ましく、少なくとも約１．７ＧＰａであることがより好ましく、少なくとも約２．１ＧＰａであることがより好ましく、少なくとも約２．８ＧＰａであることが最も好ましい。
【００６９】
αアルミナ繊維は単一のフィラメントとして、またはグルーピングされたものとして（例えば、層糸またはトウとして）市販されている。層糸またはトウは、トウ当たり少なくとも７５０本の個別繊維を含むことが好ましく、トウ当たり少なくとも２５５０本の個別繊維を含むことがより好ましい。トウは繊維業界において公知であり、ロープ状の形で集められた複数の（個別の）繊維（一般的に少なくとも１００本の繊維、より一般的には少なくとも４００本の繊維）を指す。αアルミナ繊維のトウを含めてセラミック酸化物繊維は種々の長さで入手可能である。それらの繊維は円形または楕円形である断面の形状を有しうる。
【００７０】
アルミナ繊維を製造するための方法は当技術分野において周知であり、米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）に開示された方法を含む。好ましくは、アルミナ繊維は多結晶質αアルミナベース繊維であり、理論的酸化物を基準にして、アルミナ繊維の総重量に基づき、約９９重量パーセント以上のＡｌ２Ｏ３、および約０．２〜０．５重量パーセントのＳｉＯ２を含む。別の態様では、好ましい多結晶質αアルミナベース繊維は、１マイクロメートル未満（より好ましくは、０．５マイクロメートル未満）の平均粒子サイズを有するαアルミナを含む。別の態様では、好ましい多結晶質αアルミナベース繊維は、少なくとも１．６ＧＰａ（好ましくは、少なくとも２．１ＧＰａ、より好ましくは、少なくとも２．８ＧＰａ）の平均引張強度を有する。好ましいαアルミナ繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ６１０」の商品名で３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）より市販されている。繊維の総重量に基づき、約８９重量パーセントのＡｌ２Ｏ３、（約）１０重量パーセントのＺｒＯ２、および約１重量パーセントのＹ２Ｏ３を含み、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより市販されている別のαアルミナ繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ６５０」の商品名で販売されているものである。
【００７１】
αアルミナ繊維のほかに、αアルミナ繊維と共に用いることができる他の略連続なセラミック酸化物繊維はアルミノシリケート繊維、およびアルミノボロシリケート繊維である。適切なアルミノシリケート繊維は、米国特許第４，０４７，９６５号（Ｋａｒｓｔら）に記載されている。好ましくは、アルミノシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノシリケート繊維の総重量に基づき、約６７〜約８５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３および約３３〜約１５パーセント重量のＳｉＯ２を含む。一部の好ましいアルミノシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノシリケート繊維の総重量に基づき、約６７〜約７７重量パーセントのＡｌ２Ｏ３および約３３〜約２３パーセント重量のＳｉＯ２を含む。１つの好ましいアルミノシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノシリケート繊維の総重量に基づき、約８５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３および約１５パーセント重量のＳｉＯ２を含む。別の好ましいアルミノシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノシリケート繊維の総重量に基づき、約７３重量パーセントのＡｌ２Ｏ３および約２７パーセント重量のＳｉＯ２を含む。好ましいアルミノシリケート繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ７２０」および「ＮＥＸＴＥＬ５５０」の商品名で３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより市販されている。
【００７２】
適切なアルミノボロシリケート繊維は、米国特許第３，７９５，５２４号（Ｓｏｗｍａｎ）に記載されている。好ましくは、アルミノボロシリケート繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノボロシリケート繊維の総重量に基づき、約３５重量パーセント〜約７５重量パーセント（より好ましくは、約５５重量パーセント〜約７５重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３、０重量パーセントを超える（より好ましくは、少なくとも約１５重量パーセント）および約５０重量パーセント未満（より好ましくは、約４５パーセント未満、および最も好ましくは、約４４パーセント未満）のＳｉＯ２、および約５重量パーセントを超える（より好ましくは、約２５重量パーセント未満、さらに好ましくは、約１重量パーセント〜約５重量パーセント、および最も好ましくは、約２重量パーセント〜約２０重量パーセント）のＢ２Ｏ３を含む。好ましいアルミノボロシリケート繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ３１２」および「ＮＥＸＴＥＬ４４０」の商品名で３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより市販されている。
【００７３】
市販されている略連続なセラミック酸化物繊維は通常、それらの製造中に繊維に添加され、滑らかさを提供し、取扱い中に繊維の層糸を保護する有機サイジング材料を含む。サイジングは繊維の破損を削減する傾向があり、静電気を削減し、例えば、布への変換中のほこりの量を削減すると考えられている。サイジングは、例えば、それを分解または焼き落とすことによって除去することができる。
【００７４】
セラミック酸化物繊維（αアルミナ繊維を含めて）上にコーティングを有することも本発明の範囲内である。コーティングは、例えば、繊維の湿潤性を増強し、繊維と溶融金属基材料との間の反応を削減または予防するために用いることができる。かかるコーティングおよびこのようなコーティングを提供するための方法は、繊維および金属基複合材料業界において周知である。
【００７５】
多孔質セラミック酸化物プリフォームは、例えば、連続繊維の周りの不連続セラミック酸化物繊維の（ウィスカーを含めて）スラリーを鋳造することによって製造することができる。一般的に、連続繊維は空洞（例えば、金型）に配置され、スラリーが金型に添加される。連続繊維は、その結果得られるセラミック酸化物材料に適切に配置されるように空洞内に配置される。空洞は所望の形状を提供するように配置されるが、例えば、機械加工することによって、セラミック酸化物プリフォームの所望の配置を提供するように、その結果得られるセラミック酸化物材料の形状を変えることも本発明の範囲内である。
【００７６】
適切な不連続セラミック酸化物繊維（ウィスカーを含めて）として、αアルミナおよび遷移アルミナ（δアルミナなど）を含めてアルミナで製造されるもの、アルミナシリケート繊維、およびアルミナボロシリケート繊維が挙げられ、このような材料を製造するための方法および／またはそれらの源は当技術分野において周知である。不連続繊維は、例えば、（上述した連続繊維を含めて）連続繊維を切断または切り刻むことによって製造することができる。市販されている不連続セラミック酸化物繊維の例として、Ｊ＆Ｊ Ｄｙｓｏｎ（Ｗｉｄｎｅｓｓ、ＵＫ）より「ＳＡＦＦＩＬ」の商品名で、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ株式会（Ａｕｇｕｓｔａ、ＧＡ）より「ＫＡＯＷＯＯＬ」の商品名で、Ｕｎｉｆｒａｘ（Ｎｉａｇａｒａ Ｆａｌｌｓ、ＮＹ）より「ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ」の商品名でそれぞれ販売されているものが挙げられる。
【００７７】
一般的に、不連続繊維は約１マイクロメートル〜約２０マイクロメートル、好ましくは、約３マイクロメートル〜約１２マイクロメートルの直径を有し、長さ約２．５ｃｍまで、好ましくは長さ１．２ｃｍ未満であるが、ウィスカーは一般的に長さ約６マイクロメートル〜１２マイクロメートルの長さを有する。
【００７８】
任意に、スラリーは、（αアルミナを含めて）アルミナ粒子、アルミノシリケート粒子、およびアルミノボロシリケート粒子などのセラミック酸化物粒子を含んでもよい。一般的に、粒子の好ましい平均粒子サイズは、約０．０５マイクロメートル〜約５０マイクロメートルである。スラリーは、コロイドシリカ、コロイドアルミナ、および（例えば、他の相（例えば、シリカがアルミナと反応してムライトを形成しうる）を製造する多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するために用いられる他の成分との反応によって）完全性を増強する補助となりうる同様のものなどセラミック酸化物結合材料をさらに含んでよい。
【００７９】
適切なスラリーは当技術分野において周知の方法を用いて形成することができる。一般的に、スラリーは不連続繊維を水などの液状媒体に分散することによって形成される。連続繊維の取扱いおよび配置における補助のために、繊維インサート（例えば、リボン）を用いることができる。繊維インサートは、結合材料で結合された複数の連続繊維を含む。図２を参照すると、繊維インサート２０は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維２２、および繊維インサート２０の中に繊維２２（トウ２３で図示）を固定するために使用される逃散性結合材料２４を含む。結合材料２４は、繊維インサート２０を形成するのに必要な程度だけの繊維に接触し、必ずしもすべての繊維と接触するわけではない。例えば、内側の繊維は結合材料と接触することはない。
【００８０】
繊維インサートを製造するための結合材料の選択において、もしあれば、結合材料がセラミック酸化物プリフォームの特性に対して示しうる有害な影響、および、もしあれば、結合材料がセラミック酸化物プリフォームに対して示しうる影響に考慮を払う（例えば、もしあれば、結合材料がセラミック酸化物プリフォームで製造される金属基複合材料の特性に対して示しうる有害な影響に考慮を払う）。
【００８１】
結合材料は、連続繊維を一時的に結合するほか、セラミック酸化物プリフォームにおける繊維を取扱い、最終的に配置する補助のために用いられる。結合材料は、好ましくは、プリフォーム製造工程の焼結段階中に比較的低温で燃え尽きて残留物や灰を残すこがない逃散性材料であることが好ましい。１つの好ましい逃散性結合材料は、その融点以上に加熱され、繊維に適用され、次いで凝固されて望みどおり繊維を保持しうるワックス（例えば、パラフィン）である。他の好ましい逃散性結合材料として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、およびそれらの組合せなど水溶性ポリマーが挙げられる。他の適切な逃散性結合材料として、Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｗｅｓｔ Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ、ＮＪ）により販売されているもの（以前は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）により「ＳＰ３８１ ＳＣＯＴＣＨＰＬＹ ＡＤＨＥＳＩＶＥ」の商品名で販売）などのエポキシ類が挙げられる。
【００８２】
上述したように、セラミック酸化物プリフォームは一般的に特定の目的のために設計され、その結果、特定の特性を有し、特定の形状を有し、特定の材料で製造されることが望ましい。一般的に、金型はニアネットシェイプを形成するように鋳造される物品の所望の形状を得るように選択され、または製造される。ネットシェイプ物品、または二アネットシェイプ物品を形成することにより、例えば、鋳造物品のその後の機械加工または他の鋳造後加工の必要および費用を最小限に抑え、または削減することができる。空洞は、その結果得られるセラミック酸化物材料の所望の形状を有するように選択され、または製造される。一般的に、空洞は、連続繊維を所望の位置に保持し、連続繊維がその結果得られるセラミック酸化物プリフォームに適切に配置されるように製造され、または適合される。適切な空洞を製造するための方法は当業者には周知である。かかる空洞は、木材、プラスチック、黒鉛、および鋼（例えば、ステンレス鋼）などの剛性材料で製造することができる。スラリーからの液体の除去を容易にするために、１つまたは複数の開口部を金型に備えることができる。
【００８３】
本発明による未焼成セラミック酸化物プリフォームは、例えば、空洞に連続繊維を配置し、不連続セラミック酸化物繊維を含むスラリーを空洞の中に導入し、スラリーから液体を除去することによって製造することができる。一般的に、液体は空洞の開口部を通して除去される。開口部を通した液体の除去は、真空によって増強することができる。真空は１０００ｍｂａｒ未満であることが好ましく、８５０ｍｂａｒ未満であることがより好ましい。あるいは、または真空に加えて、空洞からの液体の除去は加圧によって増強することができる。
【００８４】
未焼成プリフォームが空洞内で乾燥されない限り、通常、か焼または焼結の前に空洞から除去後に乾燥される。プリフォームが、好ましくは約７０℃〜約１００℃、より好ましくは約８５℃〜約１００℃、一般的に最も好ましくは約１００℃の少なくとも１つの温度で乾燥される。
【００８５】
未焼成プリフォームは通常、焼結前にか焼される。か焼は、材料が液相の形成に必要な温度よりも低い温度での固体反応によって結合する温度に加熱される焼結に対し、自由水、および、ただし融解することなく、好ましくは少なくとも約９０重量％の結合揮発性成分を削減する温度に材料を加熱することである。
【００８６】
一般的なか焼温度は４００℃〜約８００℃であり、好ましくは約６００℃〜約８００℃である。一般的な焼結温度は９００℃〜約１１５０℃であり、好ましくは約９５０℃〜約１１００℃であり、より好ましくは約９５０℃〜約１１００℃である。
【００８７】
乾燥、か焼、および焼結の回数は、例えば、含まれる材料、およびプリフォームの形状（サイズを含めて）によって決まる。
【００８８】
連続繊維の長さに対する不連続繊維の配向は、本発明によるセラミック酸化物プリフォームを製造するために用いられる製造工程によって調節することができる。例えば、スラリーを保持するために用いられる空洞の最下部に開口部を配置し、空洞（側面に対し）の最下部（または最上部）から液体を優先的に除去することにより、垂直面よりも空洞の側面の長さに対して平行に配置される連続繊維の長さに対して優先的により平行である不連続繊維の寸法が最大になる。例えば、図３を参照すると、結合材料３３と結合された複数の連続繊維３２を含む繊維インサートまたはリボン３１は、空洞３４に配置される。連続繊維３２の長さは空洞３４の側面に対して平行であり、空洞３４の最下部３６に対して垂直である。スラリー３７からの液体は開口部３８を通して除去され、不連続繊維の最大の寸法は連続繊維３２の長さに対して平行よりも優先的により垂直になる。
【００８９】
液体の除去は真空によって補助されることが好ましい。例えば、繊維インサートの各端でのクリップによって所望の位置に保持されるように繊維インサートを金型に付着させることができる。１つの真空形成法では、真空下の水の除去用に金型の片側にスクリーンを配置する。スクリーンの配置は不連続繊維の所望の配向によって決定される。例えば、不連続繊維が連続な縦方向に整列した繊維の維の長さに対して垂直に優先的に整列することが望ましい場合は、繊維の長さに対して垂直の繊維の長さの端の１つにスクリーンを配置することができる。例えば、金型をスラリーに浸し、次いでスラリーを金型から除去またはポンピングすることによってスラリーを添加することができる。金型のスクリーン側に真空をかけて液体を引き抜くことができる。液体が除去されると、不連続繊維は連続繊維の長さに対して優先的に整列される。繊維に引き続き圧力をかけることによって、さらに水を強制的に出し、補助的に不連続繊維の密度を高めることもできる。
【００９０】
同様に、例えば、スラリーを保持し、空洞（最上部に対し最下部）の側面から液体を優先的に除去するために用いられる空洞の側面に開口部または穴を配置することによって、空洞の側面の長さに対して平行よりも平行に優先的に配置される不連続繊維の長さに対して優先的により垂直である不連続繊維の寸法が最大になる。
【００９１】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームは、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維のグルーピングがそれらの間の多孔質セラミック酸化物材料で別のグルーピングから離隔されている略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の１つ以上のグルーピング（例えば、２つのグルーピング、３つのグルーピング、等）を含みうる。例えば、図１を参照すると、本発明によるセラミック酸化物プリフォーム１０は、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維１２および多孔質セラミック酸化物材料１４のグルーピング１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃを含む。
【００９２】
セラミック酸化物プリフォームは、ロッド（円形、楕円形、または正方形の断面を含めて）、Ｉ−ビーム、またはチューブを含めて種々の形状のいずれかでありうる。セラミック酸化物プリフォームは細長く、実質的に一定な断面積を有しうる。
【００９３】
一部の用途では、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維、および図１のセラミック酸化物プリフォーム１０などの多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを、金属基複合材料物品を強化するためのインサートとして、またはプリフォームとして用いることができる。セラミック酸化物プリフォームの一部の使用では、本発明による１つまたは複数のセラミック酸化物プリフォームを受け入れる少なくとも１つの開口部を有する第２のセラミック酸化物プリフォームを調製することが望ましい場合がある。例えば、図４を参照すると、セラミック酸化物プリフォーム４０は、多孔質セラミック酸化物材料４２からなり、本発明によるセラミック酸化物プリフォームを受け入れるための開口部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、および４４Ｅを有する。図示されているように、開口部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、および４４Ｅは、それぞれ多孔質セラミック酸化物プリフォーム１０を受け入れるように設計されている（図１を参照）。第２のセラミック酸化物プリフォームは、上述したとおり、および当技術分野で周知の方法によって製造することができる。本発明による１つの好ましい実施形態では、第１の多孔質材料のヤング率は第２の多孔質材料のヤング率よりも大きく、連続繊維のヤング率は第１の多孔質材料のヤング率よりも大きい。
【００９４】
連続繊維のための開口部を提供し、次いで繊維を開口部に挿入することを含めて、連続繊維を固定するセラミック酸化物材料を形成することも本発明の範囲内である。
【００９５】
セラミック酸化物プリフォームに関するさらなる詳細については、例えば、米国特許第５，３９４，９３０号（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）、および１９８７年５月２８日と１９８８年９月１４日にそれぞれ公告された英国特許証第２，１８２，９７０Ａ号およびＢ号を参照。他の方法および他の好ましい条件は、この中の開示を検討することにより当業者には明らかであろう。
【００９６】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームの好ましい使用が、金属基複合材料における強化としての使用である。本発明による多孔質セラミック酸化物で製造される金属基複合材料物品の例が図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、および図６Ｄに示されている。自動車（例えば、車、スポーツタイプの車、バン、またはトラック）用のブレーキキャリパ６０は金属（例えば、アルミニウム）６２および本発明によるセラミック酸化物プリフォーム２００からなる。図６Ｄおよび図６Ｅは、それぞれ線ＦＦおよびＧＧに沿った図６Ｂの断面図である。図６Ｄおよび図６Ｅでは、セラミック酸化物プリフォーム２００は、多孔質セラミック酸化物材料２０２および２０４、および略連続な縦方向に整列したセラミック酸化物６８および６７をそれぞれ含む略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維インサート２０６および２０８を含む。
【００９７】
本発明による多孔質セラミック酸化物を組み入れたブレーキキャリパ、および自動車（例えば、ブレーキキャリパを利用した車、スポーツタイプの車、バン、またはトラック）用のブレーキシステムの別の例示的な構造が図５に示されている。自動車用のディスクブレーキの実施例は、ロータと、ロータの反対側に配置され、可動式にそれらと制動嵌合される内側と外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを含むボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含むブレーキキャリパと、を含む。
【００９８】
図５を再び参照すると、ディスクブレーキアセンブリ５０は、ボディ部材５２、アーム部材５４のほか、一端でボディ部材５２および他の一端でアーム部材５４に接続されたブリッジ５６で形成されたブレーキキャリパハウジング５１を含む。ボディ部材５２は、摺動的にピストン５５を受け入れ、内側のブレーキパッド５７が押される略円筒形凹部５３を有する。アーム部材５４の内側面４６は、内側ブレーキパッド５７に面する外側ブレーキパッド５９を支持する。車両のホイール（図示せず）に接続されたブレーキロータ４７は、それぞれ内側と外側のブレーキパッド５７、５９との間に位置している。連続αアルミナ酸化物繊維１２ａ’および多孔質セラミック酸化物材料１４ａ’を含むセラミック酸化物プリフォーム１０ａ’はブリッジ５６に位置している。
【００９９】
ピストン５５の油圧的、または他の作動により内側ブレーキパッド５７がロータ４７の片側に対して駆動され、反作用的な力によって、当技術分野において公知のように、キャリパハウジング５１が浮揚され、外側ブレーキパッド５９をロータ４７の他の側面と嵌合される。
【０１００】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを組み入れた金属基複合材料のブレーキキャリパを用いるためのディスクブレーキの実施例は、固定型、浮揚型、および摺動型を含む。ブレーキキャリパおよびブレーキシステムに関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第４，７０５，０９３号（Ｏｇｉｎｏ）および同第５，２３４，０８０号（Ｐａｎｔａｌｅ）において確認することができる。
【０１０１】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームで製造されうる金属基複合材料物品の他の実施例は、自動車の部品（例えば、自動車のコントロールアームおよび自動車のリストピン）および銃の部品（旋条鋼ライナー用のバレル支持体）を含む。
【０１０２】
一般的に、本発明によるセラミック酸化物プリフォームで製造される金属基複合材料物品は、連続セラミック繊維を含む部分において、その部分の総体積に基づき、約３０〜約４５体積パーセント（好ましくは、約３５〜約４５パーセント、より好ましくは、約３５〜約４０パーセント）の金属および約７０〜約５５体積パーセント（好ましくは、約６５〜約５５パーセント、より好ましくは、約６０〜約６５パーセント）の連続セラミック繊維を含む。さらに、連続セラミック繊維を固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む部分は、その部分の総体積に基づき、一般的に約２０〜約９５体積パーセント（好ましくは、約６０〜約９０パーセント、より好ましくは、約８０〜約８５パーセント）の金属および約８０〜約５体積パーセント（好ましくは、約６０〜約１０パーセント、より好ましくは、約１５〜５パーセント）の多孔質セラミック酸化物材料を含む。
【０１０３】
連続繊維部分における金属基複合材料の繊維および金属の体積含有率は、金属浸透中に連続繊維の顕著な移動なしに同質の複合材料を生成する所望の率によって一般に制御される。繊維含量が低すぎる場合は、金属浸透中の連続繊維の移動を予防または最小限に抑えることはより困難となる。複合材料の不連続繊維部分における繊維および金属の体積含有率は、一般に、強度および剛性の増大と延性および機械加工性の低下との均衡によって制御される。金属基複合材料を含む金属は、基材料がセラミック酸化物材料、特に連続繊維と化学的に顕著に反応することがなく（すなわち、金属の抵抗性の材料に対して比較的化学的に不活性である）、繊維の外面上に保護的コーティングを提供する必要を削減するように選択されることが好ましい。好ましい金属基複合材料として、アルミニウム、亜鉛、スズ、およびそれらの合金（例えば、アルミニウムと銅の合金）が挙げられる。より好ましくは、基材料としてアルミニウムおよびその合金が挙げられる。アルミニウム基材料では、基は少なくとも９８重量パーセントのアルミニウムを含むことが好ましく、より好ましくは、少なくとも９９重量パーセントのアルミニウム、さらに好ましくは、９９．９重量パーセント以上のアルミニウム、および最も好ましくは、９９．９５重量パーセント以上のアルミニウムを含むことである。好ましいアルミニウム合金として、少なくとも約９８重量パーセントのＡｌと約２重量パーセントまでのＣｕを含む合金などアルミニウムと銅が挙げられる。高純度の金属は引張強度が高い材料を製造するために好ましい傾向があるが、純度の低い形態の金属も有用である。
【０１０４】
適切な金属は市販されている。例えば、アルミニウムは「ＳＵＰＥＲ ＰＵＲＥ ＡＬＵＭＩＮＵＭ、９９．９９％Ａｌ」の商品名でＡｌｃｏａ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、ＰＡ）より入手可能である。アルミニウム合金（例えば、Ａｌ−２重量％Ｃｕ（０．０３重量％不純物）はＢｅｌｍｏｎｔ Ｍｅｔａｌｓ（ニューヨーク、ＮＹ）から得ることができる。他の有用なアルミニウム合金として、「２９５」、「３１９」、「３５４」、「３５５」、「３５６」、「３５７」、「３８０」、「２９５」、「７１３」、および「６０６１」で一般に示されるものが挙げられる。亜鉛およびスズは、例えば、Ｍｅｔａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）（「ｐｕｒｅ ｚｉｎｃ」、純度９９．９９９％および「ｐｕｒｅ ｔｉｎ」、純度９９．９５％）より入手可能である。スズ合金の例として、９２重量％Ｓｎ〜８重量％Ａｌ（例えば、５５０℃で溶融亜鉛浴にアルミニウムを添加し、使用前の１２時間、混合液を静置させることによって製造可能）が挙げられる。スズ合金の例は、９０．４重量％Ｚｎ〜９．６重量％Ａｌを５５０℃で溶融亜鉛浴にアルミニウムを添加し、使用前の１２時間、混合液を静置させることによって製造可能）が挙げられる。
【０１０５】
金属基複合材料物品を製造するための特定の繊維、基材料、および工程工程は、所望の特性を有する金属基複合材料物品を提供するために選択される。例えば、繊維および金属基材料は、所望の物品を製造するために、互いにおよび物品製造方法と十分に適合性であるように選択される。アルミニウムおよびアルミニウム合金基複合材料を製造するための一部の好ましい方法に関するさらなる詳細は、例えば、１９９５年６月２１日出願の米国特許出願番号０８／４９２，９６０、および２０００年７月１４日出願の米国特許出願番号０９／６１６，５８９，０９／６１６，５９３、および０９／６１６，５９４を有する同時係属出願、および１９９７年１月９日公告の公告番号ＷＯ９７／００９７６を有するＰＣＴ出願に開示されている。
【０１０６】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを用いた金属基複合材料の製造は、当業界において周知の方法を用いて行うことができる。このような製造には多孔質プリフォームを溶融金属で浸透する工程を含む。通常、セラミック酸化物プリフォームには、溶融金属が接触するとき高温（例えば、７５０〜８００℃）であることが好ましい。かかる方法は当技術分野において周知であり、金属を形成する空洞または金型に配置される前にプリフォームを加熱する工程、またはセラミック酸化物がその中に配置された後に空洞または金型を加熱する工程を含む。
【０１０７】
セラミック酸化物プリフォームからの金属基複合材料の製造に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第４，７０５，０９３号（Ｏｇｉｎｏ）と同第５，２３４，０８０号（Ｐａｎｔａｌｅ）、および同第５，３９４，０９３号（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）において確認することができる。
【０１０８】
さらに、セラミック酸化物プリフォームの形成、およびセラミック酸化物プリフォームで製造される金属基複合材料物品に関するさらなる詳細については、例えば、２０００年９月２８日出願の米国特許出願番号６０／２３６，０９２および６０／２３６，１１０を有する仮出願、および本出願と同じ日に出願された米国特許出願番号 および を有する各出願（代理人ドケット番号５５９５５ＵＳ００２および５６０４６ＵＳ００７）を参照のこと。
【０１０９】
金属基複合材料における強化として使用されるほかに、本発明によるセラミック酸化物プリフォームはフィルタ、熱絶縁、おおび触媒基質としても有用でありうる。
【０１１０】
実施例
本発明を以下の実施例によってさらに説明するが、これらの実施例に示された特定の材料およびその量のほか、他の条件および詳細は、本発明を不当に限定するように解釈すべきではない。発明の様々な修正や変更が当業者には明らかであろう。部および百分率はすべて、別段の指定がない限り重量による。
【０１１１】
実施例
連続αアルミナ繊維（「ＮＥＸＴＥＬ６１０」の商品名で３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）より入手可能、１０，０００デニール、ヤング率約３７０ＧＰａ、平均引張強度約３ＧＰａ）で強化されたアルミニウムで製造されるよう鋳鉄のブレーキキャリパを選択した。鋳鉄のブレーキキャリパと同じ寸法を有し、少なくともキャリパブリッジの範囲（すなわち、ブレーキロータに跨るキャリパの部分から延在するキャリパの部分）で少なくとも同じ曲げ剛性を有するようにアルミニウムのブレーキキャリパを設計した。比較的高いヤング率を有するαアルミナ繊維、および比較的低いヤング率を有するアルミニウム基を利用する複合材料構造から最適な性能を得るには、不連続アルミナ繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」の商品名でＪ＆Ｊ Ｄｙｓｏｎ（Ｗｉｄｎｅｓｓ、ＵＫ）から入手）を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームが組み込まれたキャリパの設計により、連続αアルミナ繊維と非強化アルミニウムとの間の中間率を有する移行帯を提供する。すなわち、このセラミック部分は、アルミニウムで浸透すると、連続繊維強化帯によって製造されるよりも低い繊維密度の短い繊維長、および低い繊維ヤング率の結果として中間率帯を提供した。不連続繊維で形成されるセラミック部分は、安定した連続繊維を提供するために作用し、アルミニウムのブレーキキャリパの形成中の繊維を機械的に支持する補助ともなった。
【０１１２】
「ＡＮＳＹＳ」の商品名でＡｎｓｙｓ Ｉｎｃ．（Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ、ＰＡ）より入手したコンピュータコードを用いた有限要素分析法（ＦＥＡ）を用いて、キャリパを数学的にモデル化し、連続αアルミナ繊維の配置がキャリパの曲げ剛性に対する最高の影響を有するであろう領域を特定した。キャリパの設計は、幾何形状および曲げ剛性の要件を設定する鋳鉄モデルで開始した。次いで、このソフトウェアを用いて１９回の反復を実行し、連続繊維強化の好ましい配置を決定するとともに、必要とされる連続繊維の量を最小限にした。図６Ａおよび６Ｂは、ブレーキキャリパのプリフォームの上下側面を示し、連続繊維強化の配置に対する好ましい位置を示す。ＦＥＡモデリングではブリッジ範囲の連続強化繊維および不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）領域の体積含有率のほか、所望のモジュールおよびαアルミナ繊維（「ＮＥＸＴＥＬ６１０」）、不連続アルミナ繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）、およびアルミニウム基の物性に基づくアルミニウム浸透複合材料構造における強度を生成するのに必要な移行モジュール帯における不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）の体積含有率を測定した。計算用に用いたヤング率は、アルミニウムで浸透した不連続アルミナ繊維（「ＳＡＦＥＩＬ」）では１８５ＧＰａであり、アルミニウムではわずか７０ＧＰａであった。最終設計では、優れた浸透を達成する十分な多孔度を有しながら破損することなく、取扱いを容易にするのに十分に強い多孔質プリフォームが提供された。
【０１１３】
再設計されたアルミニウム基複合材料のブレーキキャリパを６個、以下のように作製した。フィラメント径が１２マイクロメートルである１０，０００デニールのαアルミナ繊維（「ＮＥＸＴＥＬ６１０」）のトウを水に含浸し、厚さ約３ｍｍおよび幅約１２．５ｃｍの正方形の巻取りドラムに巻きつけた。ブレーキキャリパの上部用に５７０のトウを用い（図６Ｂ）、ブレーキキャリパの下部用に６９１のトウを用いた（図６Ａ）。アルミニウムドラムの４面のそれぞれは長さが３３ｃｍおよび幅が２０ｃｍであった。ドラムを巻取り器から取り出し、冷凍機に配置して水に含浸したトウを凍結した。凍結繊維トウをダイカットし、ＦＥＡによって示された様々な連続強化繊維の形状（すなわち、リボン）を得た（図６Ｄおよび６Ｅを参照）。凍結繊維リボンは約６５体積パーセントの連続繊維であった。キャリパ設計では２対の繊維インサートを利用し、第１のペア１０６は金属浸透キャリパ内のブリッジの最上部に沿って配置し、第２のペア１０８はブリッジの最下部に沿って配置した。
【０１１４】
不連続繊維の多孔質ブロックは、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｃ．によって出願人のために製造された。以下が、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓから要請された。１５体積パーセントの不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／８５体積パーセントの多孔度で製造されたプリフォーム。ブロックは、不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）で製造された市販プリフォームを製造するためのＴｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓの標準方法を用いて製造される。
【０１１５】
Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｃ．から入手した多孔質ブロックの開放多孔度を、１９９８年８月に刊行されたＡＳＴＭ Ｃ２０−９７に基づき、以下のように測定した。プリフォームから１．６ｃｍ×１．６ｃｍ×５．５ｃｍ（ただし、開放多孔度の測定用には他のサイズおよび形状を用いることができる）の５つの試料を切断した。エアホースで試料を清浄することによってほこりを除去した。試料を１１０℃（２３０°Ｆ）で一夜（約１８時間）オーブンで乾燥させ、秤量した。次いでサンプルを脱イオン化水で３時間煮沸し、水中で室温（約２５℃）に冷却して水中で一夜（約１８時間）維持した。試料を秤量して水中に懸濁した。試料を水から取り出し、余分な水を紙タオルで吸い取り、水含浸試料の重量を測定した。試料を再び１１０℃（２３０°Ｆ）で一夜（約１８時間）オーブンで乾燥させ、秤量した。水含浸試料の重量から試料の乾燥重量を引き、その結果を含浸液の密度で割ることによって孔の体積である開放多孔度を測定した。含浸液、水の密度は１ｇ／ｃｍ３であった。
【０１１６】
約８．３ｃｍ×約１９．１ｃｍ×約１５．２ｃｍの１つの多孔質ブロック（「ＳＡＦＦＩＬ」）を機械加工して図Ｄに示した形状を得た。多孔質プリフォーム２００は、摺動式に互いに嵌合された図６Ｄおよび６Ｅに模式的に示した２つの連結部分で構成された。凍結ダイカットされた略連続なαアルミナ繊維を、第１のプリフォーム部分２０２および第１の部分と摺動式に嵌合した第２のプリフォーム部分２０４の各凹部に配置し、略連続なαアルミナ繊維を適所に固定した。キャリパ設計では２対の繊維インサートを利用し、第１のペア２０６は金属浸透キャリパ内のブリッジの最上部に沿って配置し、第２のペア２０８はブリッジの最下部に沿って配置した。
【０１１７】
黒鉛ブロック（Ｕｎｏｃａｌ Ｐｏｃｏ Ｇｒａｐｈｉｔｅ（Ｄｅｃａｔｕｒ、ＴＸ）より購入）を２個の部品金型（鋳造中にピンによって結合）に機械加工し、ブレーキキャリパ用のネット形状の金型を得た。セラミック酸化物プリフォームを、そのために設計した輪郭形状の黒鉛金型の第１の部品に配置した。金型の第２の部品はプリフォーム上に配置し、金型の第１の部品と金型部品に挿入した金型ピンと結合してそれらを固定した。金型部品は、金型の最上部にゲートが形成され、溶融アルミニウムを金型に流入できるように設計した。次いで、黒鉛金型をオーブンに入れ、約１００℃で約２４時間維持して水を焼き出した。
【０１１８】
圧力鋳造機（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｐｌａｉｓｔｏｗ、ＮＨ）より入手）を用いてブレーキキャリパを鋳造した。圧力鋳造管のサイズは約１６．９ｃｍ（内径）×８８．９ｃｍ（長さ）であった。直径１７ｃｍおよび長さ７６ｃｍのステンレス鋼カンの中に鋳物を装填した。直径約１５．２ｃｍおよび長さ２２．９ｃｍのアルミニウムブロック（「ＡＬＣＯＡ ６０６１−Ｔ６」の商品名でＡｌｃｏａ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏ．（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、ＰＡ）より入手）をカンに装填した。固定ロッドを用いてアルミニウム金属の圧力鋳造中に鋳物を保持した。圧力管の外側に２個のＳ型熱電対を、１個を管の最上部に、１個をアルミニウムブロックの中央における黒鉛鋳物の約１１．４ｃｍ上部に取り付け、鋳造工程中の温度をモニタリングした。熱電対は窒化ホウ素被覆ステンレス鋼管に含まれていた。
【０１１９】
鋳造チャンバを密閉し、約１５ｔｏｒｒ未満に減圧し、アルゴンで約０．３ＭＰａ（４０ｐｓｉ）に再加圧し、加熱成分を活性化した。５５０℃に達すると同時に、鋳造チャンバを換気して１５ｔｏｒｒ以下に減圧し、チャンバの温度を７１０℃に上昇させた（モールド温度はこの時点で６７０℃以上であった）。次いで、ヒータを止め、チャンバを約８．９Ｍｐａ（１３００ｐｓｉ）に再加圧し、溶融アルミニウム（すなわち、加熱はアルミニウムブロックを溶融させた）を黒鉛金型内の多孔質プリフォームに浸透させた。チャンバの温度および圧力を約５００℃および７．５ＭＰａ（１１００ｐｓｉ）にそれぞれ低下させ、その時点でチャンバを換気し、約２００℃に冷却させた。冷却管を圧力鋳造機から取り出した後、黒鉛金型を圧力管から回収し、その結果得られるアルミニウム基複合材料のブレーキキャリパを黒鉛金型から回収した。高圧気流キャリヤ内のガラスビードをキャリパに衝突させる従来のビードブラスト法を用いてブレーキキャリパに付着した金型から黒鉛残留物を除去した。ガラスビードブラスティング装置は、Ｅｃｏｎｏｌｉｎｅ Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ．（Ｇｒａｎｄ Ｈａｖｅｎ ＭＩ）より入手し、ビードはＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏ．（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ、ＩＬ）より入手した。次いで、清浄したキャリパを１６０℃で２時間加熱処理し、直ちに冷たい（約１８〜２０℃）水道水のバケット中で約５分間冷却した。次いで、冷却キャリパ５４０℃で６時間加熱処理し、一夜、室温（約２５℃）に冷却した。その結果得られるアルミニウムのブレーキキャリパはそれぞれ、重量が鋳鉄ブレーキキャリパを約５２％下回った。
【０１２０】
上述のように作製されたブレーキキャリパを破壊的バースト試験にかけ、キャリパが破損するまでアーム部材６９およびボディ部材７０に水圧をかけた。
【０１２１】
破損は、実質的にブリッジ部材７０とアーム部材６９（６９と７０はプリフォームまたは金属基と結合されるように見える）との間の移行部における図６Ａの切断線Ａ〜Ａ（６Ａの切断線ＡＡは図示せず）に沿ったブリッジ部材７０に生じた。破損アーム部材６９部を引き続き横方向に切断し、切断ソー（「ＤＩＳＣＯＴＯＭ−２」の商品名でＳｔｒｕｅｒｓ Ｉｎｃ．（Ｗｅｓｔｌａｋｅ、ＯＨ）より入手可能）を利用して破損面に対する複数の部分にした。セラミック酸化物プリフォームがアルミニウムで完全に浸透されたことを示す図７に示したデジタル化ＳＥＭ像を得る前に、標準の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）研磨法を用いて各部分の１つの表面を研磨して、０．０５マイクロメートルのコロイドシリカ仕上げにした。「ＷＩＮＤＯＷＳ用ＳＩＣＯＮ ＩＭＡＧＥ」ソフトウェア（国立保健研究所の調査業務部門によって開発されたパブリックドメインの画像処理プログラムであるＮＩＨ ＩＭＡＧＥのＰＣバージョン）（Ｓｉｃｏｎ Ｃｏｒｐ．（Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ、ＭＤ）より入手可能）を用いた同ＳＥＭ像における不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／アルミニウム領域の画像分析。この画像分析ソフトウェアでは、デジタル化ＳＥＭ像からのピクセル強度に基づく密度プロファイリング機能を用い、「ＳＡＦＦＩＬ」繊維をアルミニウム基と区別し、ブレーキキャリパにおける平均「ＳＡＦＦＩＬ」繊維体積含有率（「ＳＡＦＦＩＬ」繊維およびアルミニウム含量に基づく）が１７．６％と計算された。ＳＥＭの連続アルミニウム酸化物強化領域に同じ画像分析プロトコルを適用することにより、それらが存在する領域の連続αアルミナ繊維の平均体積含有率は、約６２％（連続アルミニウム酸化物繊維およびアルミニウムに基づく）であることが測定された。
【０１２２】
ＳＥＭ画像処理前に標準のＳＥＭ試料調製法を用いて、別の部分の略連続なαアルミナ繊維領域の破損表面を金でコーティングした。連続αアルミナ繊維／アルミニウム部分７３での破損を示す図８、およびこの破損表面を示す同じ領域の高倍率の拡大図である図９に示したデジタル化ＳＥＭ像は「脆性破損」であったのに対し、不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／アルミニウム領域では図７に示したように「延性破損」であった。
【０１２３】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）装置（「ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ ＯＰＴＩＭＡ ３３００ ＤＶ」の商品名でＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ（Ｎｏｒｗａｌｋ、ＣＴ）より購入）を用いてブレーキキャリパの一部分を化学的に分析した。以下の重量による成分および量が確認された：９６％Ａｌ、０．３３％Ｃｒ、Ｏ．３３％Ｃｕ、１．２％Ｆｅ、０．８５％Ｍｇ、０．１１％Ｍｎ、０．１３％Ｎｉ、０．４３％Ｓｉ、０．０２２％Ｔｉ、０．０５２％Ｚｎ、および０．００３１％Ｚｒ。留意すべきは、非Ａｌ要素に対する重量による６０６１アルミニウムのＡＳＴＭ標準はＧ６１１Ａである：０．０４〜０．３５％Ｃｒ、０．１４〜０．４０％Ｃｕ、０．７０％未満のＦｅ、０．８〜１．２％Ｍｇ、０．１５％Ｍｎ、０．４〜０．８％Ｓｉ、０．１５％Ｔｉ、および０．２５％Ｚｒ。
【０１２４】
本発明の様々な修正や変更は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者には明らかであろうし、本発明は明細書に記載された例示的な実施形態に不当に限定されないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による多孔質セラミック酸化物を示す斜視図である。
【図２】
本発明による多孔質セラミック酸化物を製造するために用いられるセラミック繊維リボンを示す斜視図である。
【図３】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを製造するための装置を示す斜視図である。
【図４】
本発明による別のセラミック酸化物プリフォームを示す斜視図である。
【図５】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを組み込んだブレーキキャリパを示す斜視図である。
【図６】
本発明によるセラミック酸化物プリフォームを組み込んだ別のブレーキキャリパを示す斜視図である。
【図７】
本発明によるブレーキキャリパの一部分の破損表面の研磨断面を示すデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図８】
本発明によるブレーキキャリパの一部分の破損表面を示すデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図９】
本発明によるブレーキキャリパの一部分の破損表面を示すデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１０】
本発明による多孔質セラミック酸化物プリフォームを示す斜視図である。
【図１１】
図１０に示した多孔質セラミック酸化物プリフォームで製造された金属基複合材料を示す斜視図である。
【図１２】
縦軸の層が互いに対して０よりも大きい角度で位置づけられている縦方向に整列されたαアルミナ繊維の多層を利用した本発明による別のプリフォームを示す斜視図である。
【図１３】
別のグループの略連続なαアルミナ繊維でらせん状に包んだ略連続なαアルミナ繊維のグルーピングを示す斜視図である。
Claims (183)
- 未焼成セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームであって、未焼成セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、未焼成セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１に記載の未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 不連続繊維をさらに含み、不連続繊維の少なくとも一部分がαアルミナ不連続繊維である、請求項１に記載の未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 前記未焼成セラミック酸化物材料が、十分に加熱されると、多孔質αアルミナを提供する、請求項１に記載の未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が未焼成セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項１に記載の未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分を結合する逃散性結合材料をさらに含む、請求項１に記載の未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 逃散性結合材料がワックス、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項６に記載の未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１に記載の未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 前記未焼成セラミック酸化物材料が、十分に加熱されると、多孔質αアルミナを提供し、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１に記載の未焼成セラミック酸化物プリフォーム。
- 未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法であって、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの強化が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の強化が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程とを含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１０に記載の方法。
- 不連続繊維の少なくとも一部分がαアルミナ不連続繊維である、請求項１０に記載の方法。
- 未焼成セラミック酸化物材料が、十分に加熱されると、多孔質αアルミナを提供する、請求項１０に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維が未焼成セラミック酸化物内にカプセル化される、請求項１０に記載の方法。
- 繊維インサートが略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分を結合する逃散性結合材料をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
- 逃散性結合材料がワックス、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１０に記載の方法。
- 未焼成セラミック酸化物材料が、十分に加熱されると、多孔質αアルミナを提供し、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１０に記載の方法。
- 未焼成セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法であって、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程とを含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１９に記載の方法。
- 不連続繊維の少なくとも一部分がαアルミナ不連続繊維である、請求項１９に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維が未焼成セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項１９に記載の方法。
- 繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分を結合する逃散性結合材料をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
- 逃散性結合材料がワックス、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１９に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームであって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される多孔質セラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含む、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、グルーピングの少なくとも２つが長方形の断面を有する、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- セラミック酸化物プリフォームが細長く、略連続なαアルミナ繊維の長さに対して垂直に長方形の断面を有する、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- セラミック酸化物プリフォームが細長く、実質的に一定の断面積を有する、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項２６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項３５に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい、請求項３５に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含む、請求項３５に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、グルーピングの少なくとも２つが長方形の断面を有する、請求項３５に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項３５に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームであって、多孔質セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放多孔度を有し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含む、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、グルーピングの少なくとも２つが長方形の断面を有する、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- セラミック酸化物プリフォームが細長く、略連続なαアルミナ繊維の長さに対して垂直に長方形の断面を有する、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- セラミック酸化物プリフォームが細長く、実質的に一定の断面積を有する、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項４１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項５１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい、請求項５１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含む、請求項５１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、グルーピングの少なくとも２つが長方形の断面を有する、請求項５１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項５１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される、請求項５１に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 多孔質セラミック酸化物を製造するための方法であって、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項５８に記載の方法。
- 不連続繊維の少なくとも一部分がαアルミナ不連続繊維である、請求項５８に記載の方法。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が未焼成セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項５８に記載の方法。
- 繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分を結合する逃散性結合材料をさらに含む、請求項５８に記載の方法。
- 逃散性結合材料がワックス、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項６２に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項５８に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物を製造するための方法であって、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項６５に記載の方法。
- 不連続繊維の少なくとも一部分がαアルミナ不連続繊維である、請求項６５に記載の方法。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が未焼成セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項６５に記載の方法。
- 繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分を結合する逃散性結合材料をさらに含む、請求項６５に記載の方法。
- 逃散性結合材料がワックス、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項６９に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項６５に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物を製造するための方法であって、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
少なくとも十分な量の液状媒体を除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
団結物品を乾燥させ、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１つの団結が繊維インサートを適所に固定し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項７２に記載の方法。
- 不連続繊維の少なくとも一部分がαアルミナ不連続繊維である、請求項７２に記載の方法。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が未焼成セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項７２に記載の方法。
- 繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分を結合する逃散性結合材料をさらに含む、請求項７２に記載の方法。
- 逃散性結合材料がワックス、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項７６に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項７２に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物を製造するための方法であって、
空洞に少なくとも１つの細長い繊維インサートを配置する工程であって、繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を含む工程と、
細長い繊維インサートの所定部分がスラリーでコーティングされるように空洞にスラリーを導入する工程であって、スラリーが液状媒体およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含む工程と、
十分な量の液状媒体をスラリーから除去して不連続繊維を団結させ、繊維インサートを固定して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維が繊維インサートを適所に固定するように強化し、不連続繊維の団結が繊維インサートの長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、
略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供するのに十分な少なくとも１つの温度に未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱する工程であって、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項７９に記載の方法。
- 不連続繊維の少なくとも一部分がαアルミナ不連続繊維である、請求項７９に記載の方法。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が未焼成セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項７９に記載の方法。
- 繊維インサートが略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分を結合する逃散性結合材料をさらに含む、請求項７９に記載の方法。
- 逃散性結合材料がワックス、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項７９に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項７９に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ酸化物繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される第２のセラミック物品を含む多孔質セラミック酸化物プリフォーム。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項８６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 第２のセラミック物品の多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項８６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、第２のセラミック物品のセラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きく、第１の多孔質セラミック物品が第３のヤング率を有するセラミック酸化物材料を含み、第２のヤング率が第３のヤング率よりも大きい、請求項８６に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項８６に記載の多孔質セラミック酸化物プリフォーム。
- 第２のセラミック物品の多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項９０に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、第２のセラミック物品のセラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きく、第１の多孔質セラミック物品が第３のヤング率を有するセラミック酸化物材料を含み、第２のヤング率が第３のヤング率よりも大きい、請求項９０に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する第２のセラミック物品とを含む、多孔質セラミック酸化物プリフォーム。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項９３に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項９３に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、第２のセラミック物品のセラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きく、第１の多孔質セラミック物品が第３のヤング率を有するセラミック酸化物材料を含み、第２のヤング率が第３のヤング率よりも大きい、請求項９３に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項９３に記載の多孔質セラミック酸化物プリフォーム。
- 略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形であり、多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項９３に記載のセラミック酸化物プリフォーム。
- 金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法であって、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なαアルミナ繊維を適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項９９に記載の方法。
- 第２のセラミック物品の多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項９９に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項９９に記載の方法。
- 第２のセラミック物品の多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１０２に記載の方法。
- 金属基がアルミニウムまたはその合金の１つである、請求項１０２に記載の方法。
- 金属基がアルミニウムまたはその合金の１つである、請求項９９に記載の方法。
- 金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法であって、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計し、少なくとも１つのセラミック酸化物プリフォームを含むように金属基複合材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在するセラミック酸化物材料を含む工程であって、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続なαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを調製する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１０６に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１０６に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１０６に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１０９に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される、請求項１０９に記載の方法。
- 金属基がアルミニウムまたはその合金の１つである、請求項１０９に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される、請求項１０６に記載の方法。
- 金属基がアルミニウムまたはその合金の１つである、請求項１０６に記載の方法。
- 金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法であって、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および繊維を結合する結合材料を含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される工程と、を含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１１５に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる請求項１１５に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１１５に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１１８に記載の方法。
- 金属基がアルミニウムまたはその合金の少なくとも１つである、請求項１１８に記載の方法。
- 金属基がアルミニウムまたはその合金の少なくとも１つである、請求項１１５に記載の方法。
- 金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物プリフォームを製造するための方法であって、
少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維で少なくとも部分的に強化された金属基複合材料を含むように物品を設計する工程と、
その結果得られる設計に基づき、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および繊維を結合する結合材料を含む細長いプリフォームを調製する工程と、
細長いプリフォームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する未焼成セラミック酸化物材料を含む未焼成セラミック酸化物プリフォームを調製する工程と、
未焼成セラミック酸化物プリフォームを加熱し、略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物プリフォームを提供する工程であって、セラミック酸化物材料がαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する工程と、を含む方法。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１２２に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１２２に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１２２に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１２５に記載の方法。
- 金属基がアルミニウムまたはその合金の少なくとも１つである、請求項１２５に記載の方法。
- 略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される、請求項１２２に記載の方法。
- 金属基がアルミニウムまたはその合金の少なくとも１つである、請求項１２２に記載の方法。
- 多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品であって、セラミック酸化物プリフォームが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維および略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料を含み、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列され、多孔質セラミック酸化物材料が金属基材料の少なくとも一部分で浸透される、金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 金属基材料がアルミニウムまたはその合金である、請求項１３２に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含む、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、グルーピングの少なくとも２つが長方形の断面を有する、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- セラミック酸化物プリフォームが細長く、略連続なαアルミナ繊維の長さに対して垂直に長方形の断面を有する、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- セラミック酸化物プリフォームが細長く、実質的に一定の断面積を有する、請求項１３０に記載の金属基複合材料。
- 略連続なαアルミナ繊維が多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 金属基材料がアルミニウムまたはその合金である、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 物品がブレーキキャリパである、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- ロータと、ロータの反対側に配置され、それらと可動式に制動嵌合される内側および外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを備えるボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含む請求項１４０に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車用のディスクブレーキ。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形であり、多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 金属基材料がアルミニウムまたはその合金であり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、グルーピングの少なくとも２つが長方形の断面を有し、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形であり、物品がブレーキキャリパである、請求項１３０に記載の金属基複合材料物品。
- ロータと、ロータの反対側に配置され、それらと可動式に制動嵌合される内側および外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを備えるボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含む請求項１４６に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車用のディスクブレーキ。
- 多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品であって、セラミック酸化物プリフォームが少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維および略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料を含み、多孔質セラミック酸化物材料が金属基材料の少なくとも一部分で浸透される金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 金属基材料がアルミニウムまたはその合金である、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含む、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、グルーピングの少なくとも２つが長方形の断面を有する、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- セラミック酸化物プリフォームが細長く、略連続なαアルミナ繊維の長さに対して垂直に長方形の断面を有する、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- セラミック酸化物プリフォームが細長く、実質的に一定の断面積を有する、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維が多孔質セラミック酸化物材料内にカプセル化される、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 金属基材料がアルミニウムまたはその合金である、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 物品がブレーキキャリパである、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- ロータと、ロータの反対側に配置され、それらと可動式に制動嵌合される内側および外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを備えるボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含む請求項１５９に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車用のディスクブレーキ。
- 多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 金属基材料がアルミニウムまたはその合金であり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 略連続なαアルミナ繊維のグルーピング間で多孔質セラミック酸化物材料によって離隔された略連続なαアルミナ繊維の少なくとも２つのグルーピングを含み、グルーピングの少なくとも２つが長方形の断面を有し、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 金属基材料がアルミニウムまたはその合金であり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- 物品がブレーキキャリパであり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１４８に記載の金属基複合材料物品。
- ロータと、ロータの反対側に配置され、それらと可動式に制動嵌合される内側および外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを備えるボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含む請求項１６６に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車用のディスクブレーキ。
- 多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品であって、セラミック酸化物プリフォームが、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続なαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、略連続なαアルミナ繊維が本質的に縦方向に整列される第２のセラミック物品と、を含み、
多孔質セラミック酸化物が金属基材料の少なくとも一部分で浸透される金属基複合材料物品。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１６８に記載の金属基複合材料物品。
- 第２のセラミック物品の多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１６８に記載の金属基複合材料物品。
- 物品がブレーキキャリパである、請求項１６８に記載の金属基複合材料物品。
- ロータと、ロータの反対側に配置され、それらと可動式に制動嵌合される内側および外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを備えるボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含む、請求項１７１に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車用のディスクブレーキ。
- 第２のセラミック物品の多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１６８に記載の金属基複合材料物品。
- 物品がブレーキキャリパであり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１６８に記載の金属基複合材料物品。
- ロータと、ロータの反対側に配置され、それらと可動式に制動嵌合される内側および外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを備えるボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含む請求項１７４に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車用のディスクブレーキ。
- 多孔質セラミック酸化物および金属基を含む金属基複合材料物品であって、セラミック酸化物プリフォームが、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるための開口部を含む第１の多孔質セラミック物品と、
開口部に位置した第２のセラミック物品であって、少なくとも８５体積％の開放多孔度を有する多孔質セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する略連続なαアルミナ繊維を含み、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維を適所に固定し、多孔質セラミック酸化物材料が略連続な縦方向に整列したαアルミナ繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する第２のセラミック物品と、を含み、
多孔質セラミック酸化物が金属基材料の少なくとも一部分で浸透される金属基複合材料物品。 - 略連続なαアルミナ繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１７６に記載の金属基複合材料物品。
- 第２のセラミック物品の多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１７６に記載の金属基複合材料物品。
- 物品がブレーキキャリパである、請求項１７６に記載の金属基複合材料物品。
- ロータと、ロータの反対側に配置され、それらと可動式に制動嵌合される内側および外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを備えるボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含む請求項１７９に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車用のディスクブレーキ。
- 第２のセラミック物品の多孔質セラミック酸化物材料がαアルミナからなり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１７８に記載の金属基複合材料物品。
- 物品がブレーキキャリパであり、略連続なαアルミナ繊維の少なくとも一部分がトウの形である、請求項１７９に記載の金属基複合材料物品。
- ロータと、ロータの反対側に配置され、それらと可動式に制動嵌合される内側および外側のブレーキパッドと、ロータに対して内側のブレーキパッドを駆動するためのピストンと、ロータの片側に配置されたシリンダを有し、ピストンを備えるボディ部材、ロータの他方の側に配置され、外側のブレーキパッドを支持するアーム部材、およびロータの平面上のボディ部材とアーム部材との間に延在するブリッジを含む、請求項１８２に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車用のディスクブレーキ。
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