JP2004510056A

JP2004510056A - 金属基複合体、その製造方法、およびディスクブレーキ

Info

Publication number: JP2004510056A
Application number: JP2002530811A
Authority: JP
Inventors: デイビス，サラ　ジェイ．; ホロウェイ，スコット　アール．; サツァー，ウィリアム　ジェイ．ジュニア; スキルダム，ジョン　ディー．; ビサー，ラリー　アール．; ウェイト，アーネスト　アール．
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2004-04-02
Also published as: KR20030096221A; US20020086165A1; AU2002211443A1; WO2002027049A2; EP1320634A2; WO2002027049A3

Abstract

セラミック酸化物予備成形体で補強された金属基複合体。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含むセラミック酸化物予備成形体で補強された金属基複合体に関する。
【０００２】
発明の背景
セラミクスでの金属基の補強は、当該技術分野において既知のことである（例えばＵ．Ｐ．　Ｐａｔ．　Ｎｏｓ．　４，７０５，０９３（Ｏｇｉｎｏ）、４，８５２，６３０（Ｈａｍａｊｉｍａ　ｅｔ　ａｌ．）４，９３２，０９９（Ｃｏｒｗｉｎ　ｅｔ　ａｌ．）、５，１９９，４８１（Ｃｏｒｗｉｎ　ｅｔ　ａｌ．）、５，２３４，０８０（Ｐａｎｔａｌｅ）および５，３９４，９３０（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）ならびにそれぞれ１９８７年５月２８日および１９８８年９月１４日に公示されたＧｒｅａｔ　Ｂｒｉｔａｉｎ　Ｐａｔ．　Ｄｏｃ．　Ｎｏｓ．２，１８２，９７０ＡおよびＢを参照のこと）。補強用に用いられるセラミック材料の例としては、粒子、（ウィスカを含む）不連続繊維および連続繊維ならびにセラミック予備成形体がある。
【０００３】
一般的に、金属から製造された物品の機械的性質を向上させるために、セラミック材料が金属に混入され、それによって金属基複合体（ＭＭＣ）が得られる。例えば、エンジン付き車両（例えば、自動車やトラック）用の従来のブレーキキャリパーは鋳鉄から製造されるのが一般的である。車両の全重量を軽減するため、そして特にブレーキキャリパーなどのばね下重量を軽減するために、より軽量の部品および／または材料の使用が望まれている。特定の用途に必要なセラミック酸化物材料の配置、およびセラミック酸化物材料量の最小化を含めたＭＭＣの設計に有用な方法の１つは、有限要素解析である。
【０００４】
鋳造アルミニウムで作られたブレーキキャリパは、鋳鉄で作られた同じ（すなわち同一サイズおよび形態の）キャリパに比べ約５０質量パーセント軽くなる。鋳造アルミニウムおよび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であり、一方鋳造アルミニウムについては、７０〜７５ＧＰａである；又鋳鉄の降伏強度は２００〜５００ＭＰａである一方、鋳造アルミニウムのそれは１５０〜１７０ＭＰａである）。従って、鋳造アルミニウムから作られたブレーキキャリパは、鋳鉄キャリパに比べて著しく低い曲げ剛性および降伏強度といったような機械的特性を有する。標準的には、かかるアルミニウム製ブレーキキャリパの機械的特性は、同じサイズおよび形状を有する鋳鉄製ブレーキキャリパに比べ、許容できないほど低いものである。鋳鉄製ブレーキキャリパと同じ形態および少なくとも同じ（またはより優れた）曲げ剛性および降伏強度といった機械的特性を有するアルミニウム金属基複合材料（例えばセラミック繊維で補強されたアルミニウム）で作られたブレーキキャリパが望まれる。
【０００５】
一部のＭＭＣ物品のための１つの考慮事項は、成形後の機械加工（例えば穴またはネジ山の付加または所望の形態を得るためのそれ以外の材料の切取り）またはその他の加工（例えば複雑な形状を提供するための２つのＭＭＣ物品の溶接）に対するニーズにある。従来のＭＭＣは標準的に機械加工または溶接を非実用的又さらに不可能にするほどのセラミック補強材料を含有している。従って、たとえあったとしてもわずかしか成形後の機械加工または加工を必要としない「ネットシェープ」物品を製造することが望ましい。「ネットシェープ」物品を製造するための技術は、当該技術分野において既知である（例えばＵ．Ｓ．　Ｐａｔ．　Ｎｏｓ．　５，２３４，０４５（Ｃｉｓｋｏ）および５，８８７，６８４（Ｄｏｌｌ　ｅｔ　ａｌ．）を参照のこと）。さらに、または代替的には、実施できる範囲で、機械加工または溶接などのその他の加工と干渉する部域ではセラミック補強を削減したり或いは配置しないことも可能である。
【０００６】
ＭＭＣの設計および製造に関して検討すべきもう１つの事項は、セラミック補強材料のコストである。３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より商品名「ＮＥＸＴＥＬ　６１０」で販売されるような連続した多結晶α−アルミナ繊維の機械的性質は、アルミニウムなどの低密度金属よりも優れている。さらに、多結晶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高い。したがって、セラミック酸化物材料の使用量は最小限にし、セラミック酸化物材料によって付与される性質を最大化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、金属基複合材料物品を作るのに比較的容易に使用できるパッケージまたは多孔質セラミック予備成形体といった成形品の形でセラミック補強材料を提供することが望ましい。
【０００８】
発明の要約
態様の１つでは、本発明は、金属基複合物品を製造するための、実質的に連続的なセラミック酸化物（すなわち、ガラス、結晶質セラミック、およびそれらの組み合わせ）繊維を含む多孔質セラミック酸化物（例えば、焼成または焼結された）予備成形体を提供する。別の態様では、本発明は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む少なくとも１つの多孔質セラミック酸化物予備成形体（本発明による多孔質セラミック酸化物予備成形体を含む）を含む金属基複合物品を提供する。
【０００９】
標準的には、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は少なくとも５ｃｍ（往々にして少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍまたはそれ以上）の長さを有する。本発明のいくつかの実施形態においては、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は、トウの形態である（すなわち、トウは、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維で構成される）。標準的には、トウを構成する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は少なくとも５ｃｍ（往々にして少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ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】
好ましくは、実質的に連続的なセラミック酸化物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予備成形体は、セラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む。もう１つの態様においては、セラミック酸化物繊維、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を内含するかまたはさらには本質的にこれで構成されていてよく、ここで「長手方向に配列した」という語は、繊維の長さとの関係における繊維の全体として平行な配列を意味する。任意には、繊維は、多孔質セラミック酸化物材料内に封入されている。
【００１１】
本発明の一態様において、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、セラミック予備成形体を含むセラミック酸化物材料は第２のヤング率を有し、この第１のヤング率は第２のヤング率よりも大きい。
【００１２】
本発明による金属基複合物品を製造するための多孔質セラミック酸化物予備成形体の１つは、セラミック酸化物繊維を所定の位置に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含み、この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に沿って延在し、セラミック酸化物繊維は、本質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から実質的になる。任意に、繊維は多孔質セラミック酸化物材料の内部に封入される。
【００１３】
本発明による金属基複合物品を製造するための多孔質セラミック酸化物予備成形体の実施態様は、例えば、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の位置に固定する、開放孔隙率（後述するように測定される）が好ましさが増加していく順に少なくとも２０体積％（一般的に２０体積％〜９５体積％の範囲内、より一般的には２５体積％〜９５体積％の範囲内、好ましくは少なくとも５０体積％、より好ましくは５０体積％〜９０体積％の範囲内、さらにより好ましくは少なくとも８５体積％、最も好ましくは８５体積％〜９５体積％の範囲内）である多孔質セラミック酸化物材料を含み、この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の内部に封入される。
【００１４】
多孔質セラミック酸化物予備成形体の製法方法は、
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ホイスカを含む）を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去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（ホイスカを含む）の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；
圧密した物品を乾燥させて、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グリーンセラミック酸化物予備成形体を提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１回の圧密が繊維インサートを所定の場所に固定し、不連続繊維の該圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場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予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該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に沿って延在する工程、
を含む。
【００１５】
多孔質セラミック酸化物予備成形体の製法方法は、
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ホイスカを含む）を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去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、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場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予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該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に沿って延在する工程、
を含む。
【００１６】
実施態様の１つでは、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の製造方法を提供し、前記方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程であって、多孔質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予備成形体を含む前記金属基複合材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、前記セラミック酸化物材料は第２のヤング率を有し、前記第１のヤング率は前記第２のヤング率よりも大きい工程と、
得られた設計に基づいて、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなる前記プライを所定の位置に固定する前記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予備成形体を調製する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む。
【００１７】
別の実施態様では、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の製造方法を提供し、前記方法は、
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からそれぞれなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程であって、多孔質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予備成形体を含む前記金属基複合材料は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウのそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからそれぞれなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、前記セラミック酸化物材料は第２のヤング率を有し、前記第１のヤング率は前記第２のヤング率よりも大きい工程と、
得られた設計に基づいて、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなるトウからなる前記プライを所定の位置に固定する前記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予備成形体を調製する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む。
【００１８】
別の実施態様では、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の製造方法を提供し、前記方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程であって、多孔質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予備成形体を含む前記金属基複合材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、前記セラミック酸化物材料は第２のヤング率を有し、前記第１のヤング率は前記第２のヤング率よりも大きい工程と、
得られた設計に基づいて、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなる前記プライを所定の位置に固定し開放孔隙率が少なくとも８５体積％である前記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予備成形体を調製する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む。
【００１９】
別の実施態様では、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の製造方法を提供し、前記方法は、
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程であって、多孔質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予備成形体を含む前記金属基複合材料は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウのそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからそれぞれなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、第１のセラミック酸化物材料は第２のヤング率を有し、前記第１のヤング率は前記第２のヤング率よりも大きい工程と、
得られた設計に基づいて、記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなる前記トウからなる前記プライを所定の位置に固定し開放孔隙率が少なくとも８５体積％である前記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予備成形体を調製する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記セラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む。
【００２０】
別の実施態様では、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の製造方法を提供し、前記方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む設計する工程であって、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
得られた設計に基づいて、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるプライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を互いに接合させるバインダー材料と、を含む長い予備成形体を調製する工程であって、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
前記長い予備成形体の長さの少なくとも一部に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程と、
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記プライを所定の位置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予備成形体を得るために、前記グリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記プライの前記長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む。
【００２１】
別の実施態様では、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の製造方法を提供し、前記方法は、
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程と、
得られた設計に基づいて、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからなる前記２つのプライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウを互いにさせるバインダー材料と、を含む長い予備成形体を調製する工程であって、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからそれぞれなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
前記長い予備成形体の長さの少なくとも一部に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程と、
前記実質的に連続的な長手方向に配列した実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなる前記トウからなる前記プライを所定の位置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予備成形体を得るために、前記グリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む。
【００２２】
別の実施態様では、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の製造方法を提供し、前記方法は、
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程であって、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
得られた設計に基づいて、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記プライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を互いに接合させるバインダー材料と、を含む長い予備成形体を調製する工程であって、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
前記長い予備成形体の長さの少なくとも一部に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程と、
前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記プライを所定の位置に固定し開放孔隙率が少なくとも８５体積％であ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予備成形体を得るために、前記グリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む。
【００２３】
別の実施態様では、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の製造方法を提供し、前記方法は、
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からそれぞれなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程であって、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからそれぞれなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
得られた設計に基づいて、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウを含む前記少なくとも２つのプライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウを互いに接合させるバインダー材料と、を含む長い予備成形体を調製する工程であって、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
前記長い予備成形体の長さの少なくとも一部に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程と、
前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の位置に固定し開放孔隙率が少なくとも８５体積％であ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予備成形体を得るために、前記グリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む。
【００２４】
別の実施態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物と金属基材料とを含む金属基複合物品を提供し、セラミック酸化物予備成形体は、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からそれぞれなる第１および第２のプライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料と、を含み、前記第１および第２のプライ中の前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される。
【００２５】
別の実施態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物と金属基材料とを含む金属基複合物品を提供し、セラミック酸化物予備成形体は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなるトウからなる少なくとも２つのプライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記トウのそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料と、を含み、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからそれぞれなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される。
【００２６】
別の実施態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物と金属基材料とを含む金属基複合物品を提供し、セラミック酸化物予備成形体は、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からそれぞれなる第１および第２のプライと、開放孔隙率が少なくとも８５体積％であり実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料と、を含み、前記第１および第２のプライ中の前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される。
【００２７】
別の実施態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物と金属基材料とを含む金属基複合物品を提供し、セラミック酸化物予備成形体は、セラミック酸化物繊維からなるトウからそれぞれなる第１および第２のプライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記トウのそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在する開放孔隙率が少なくとも８５体積％の多孔質セラミック酸化物材料と、を含み、前記第１および第２のプライ中の前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される。
【００２８】
別の実施態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物と金属基材料とを含む金属基複合物品を提供し、セラミック酸化物予備成形体は、
多孔質セラミック酸化物を収容する開口部を有する第１の多孔質セラミック物品と、
前記開口部内にある第２のセラミック物品と、を含み、前記第２のセラミック物品は、多孔質セラミック酸化物材料と、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からそれぞれなる第１および第２のプライと、を含み、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の位置に固定し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２のプライ中の前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される。
【００２９】
別の実施態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物と金属基材料とを含む金属基複合物品を提供し、セラミック酸化物予備成形体は、
多孔質セラミック酸化物を収容する開口部を有する第１の多孔質セラミック物品と、
前記開口部内にある第２のセラミック物品と、を含み、前記第２のセラミック物品は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなるトウからそれぞれなる少なくとも２つのプライを所定の位置に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含み、前記多孔質セラミック酸化物材料は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記トウのそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、実質的に連続からなるトウからなるトウからそれぞれなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される。
【００３０】
別の実施態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物と金属基とを含む金属基複合物品を提供し、セラミック酸化物予備成形体は、
多孔質セラミック酸化物を収容する開口部を有する第１の多孔質セラミック物品と、
前記開口部内にある第２のセラミック物品と、を含み、前記第２のセラミック物品は、開放孔隙率が少なくとも８５体積％の多孔質セラミック酸化物材料と、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からそれぞれなる第１および第２のプライと、を含み、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなる前記プライを所定の位置に固定し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２のプライ中の前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される。
【００３１】
別の態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物と金属基とを含む金属基複合物品を提供し、セラミック酸化物予備成形体は、
多孔質セラミック酸化物を収容する開口部を有する第１の多孔質セラミック物品と、
前記開口部内にある第２のセラミック物品と、を含み、前記第２のセラミック物品は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のトウからそれぞれなる少なくとも２つのプライを所定の位置に固定し開放孔隙率が少なくとも８５体積％の多孔質セラミック酸化物材料を含み、前記多孔質セラミック酸化物材料は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記トウのそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからそれぞれなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される。
【００３２】
本発明の一態様の１つの利点は、それが、１つの金属（例えば鋳鉄）で作られた既存の物品を実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を内含するセラミック酸化物材料で補強されたもう１つの金属（例：アルミニウム）から作られるべく設計し直し、かくして後者（すなわちその物品の金属基複合材料バージョン）が第１の金属で作られたもとの物品の使用に必要とされるものに少なくとも等しい或る種の望ましい物性（例えばヤング率、降伏強度、および延性）を有するようにすることができる、という点にある。任意には、物品を、もとの物品と同じ物理的寸法を有するように設計し直すことができる。
【００３３】
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む少なくとも１つのセラミック酸化物予備成形体を含む金属基複合物品を提供する。好ましくは、本発明による金属基複合物品は、所望の性質、低コスト、および製造の容易さのバランスが最適となるかまたは少なくとも許容できるように、個々の用途に応じて設計される。
【００３４】
一般に、多孔質セラミック酸化物は、特定の用途に応じて、および／またはある性質および／または機能を得るために設計される。例えば、１種類の金属（例えば鋳鉄）から製造される既存の物品が選択され、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含むセラミック酸化物材料で補強された別の金属（例えば、アルミニウム）から製造して、後者（すなわち、物品の金属基複合体の形態）のある所望の性質（例えば、ヤング率、降伏強さ、および延性）が、最初の金属から製造された元の物品の使用に必要な性質と少なくとも同等となるように再設計される。任意に、元の物品と同じ物理的寸法を有するように物品が再設計される場合もある。
【００３５】
所望の金属基複合材料物品形態、所望の特性、可能な金属およびその原料となることが望まれ得るセラミック酸化物材料ならびにこれらの材料の関連する特性が収集され、考えられる適切な構造を提供するために使用される。可能な構造を生成するための好ましい方法は、（中央処理ユニット（ＣＰＵ）および入出力装置の使用を内含する）従来のコンピュータシステムを援用するＦＥＡソフトウェアランの使用を含めた、有限要素分析（ＦＥＡ）の使用である。適切なＦＥＡソフトウェアは、「ＡＮＳＹＳ」という商品名でＡｎｓｙｓ，　Ｉｎｃ．，　Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，　ＰＡにより市販されているものを含め、市販されている。ＦＥＡは、物品を数学的にモデリングし、連続的セラミック酸化物繊維そして場合によってはその他のセラミック酸化物材料の配置が所望の特性レベルを提供することになる領域を識別する上で助けとなる。非線形幾何については、より好ましい設計を得るために、ＦＥＡの複数の反復を実行することが標準的に必要である。
【００３６】
図１を参照すると、セラミック酸化物予備成形体１０は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１２と、多孔質セラミック酸化物材料１４とを有する。ある好ましい多孔質セラミック酸化物材料（多孔質の焼結セラミック酸化物材料を含む）はαアルミナを含む。
【００３７】
本発明の連続的補強用繊維は、実質的に長手方向に配列しており、かくして一般に互いに平行となっている。これらの繊維は個別の繊維としてセラミック酸化物予備成形体内に取込まれ得るものの、より標準的には、束またはトウの形態で繊維の群として予備成形体の中に取込まれる。束またはトウ内の繊維は、互いに長手方向に配列した（すなわち一般に平行な）関係に維持される。多数の束またはトウが予備成形体の中で利用される場合、繊維の束またはトウは同じく互いに長手方向に配列した（すなわち一般に平行な）関係に維持される。標準的には、個々の繊維配列がその平均長手方向軸の±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長手方向に配列した形態に連続した補強用繊維の全てが維持されることが好ましい。織り、ニットなどの繊維構造の形をした連続補強用繊維は、標準的に長手方向に配列した繊維で実現されるさらに高い繊維パッキング密度を達成することができない。かくして、織り、ニットなどの繊維構造を利用する予備成形体に基づく金属浸透物品は、標準的に、長手方向に配列した連続補強用繊維を有する金属浸透物品に比べて低い強度特性を示し、従って、さほど好まれない。
【００３８】
ある予備成形体構造物では、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が直線ではなく湾曲する（すなわち、平面状には延在しない）ことが望ましいまたは必要となる場合がある。したがって、例えば、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、繊維長全体で平面状、繊維長全体で非平面状（すなわち湾曲）、あるいはある部分で平面状であり別の部分で非平面状（すなわち湾曲）となる場合があり、予備成形体の湾曲部分全体で連続的な補強繊維は実質的に交差しない曲線配置（すなわち長手方向に配列）である。好ましい実施態様では、予備成形体の湾曲部分全体で互いに実質的に等距離に繊維が維持される。例えば、図６Ｃ（図６Ａおよび６Ｄの実質的に連続的なαアルミナ繊維インサート２０８の概略斜視図である）は、長手方向に配列したαアルミナ繊維６７を示している。長手方向に配列したαアルミナ繊維６７は、区画線ＢＢとＣＣの間および区画線ＤＤとＥＥの間では平面であり、区画線ＣＣとＤＤの間では湾曲している。あるいは、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、それらの長さ全体で非平面状であってもよい。例えば、図１０を参照すると、セラミック酸化物予備成形体１００は、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１０２と、多孔質セラミック酸化物材料１０４とを含み、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１０２はそれらの長さ全体で湾曲している。後者の種類の予備成形体から製造可能な金属基複合物品の例は、図１１に示されるようなアルミニウム金属基複合体のリングである。リング１１０は、金属１１２とセラミック酸化物予備成形体１００（図１０参照）とからなる。このようなリングは、大きな遠心力がかかる高速回転装置などに有用である。
【００３９】
別の態様では、ある予備成形体構造物は、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の２、３、４、またはそれを超える数のプライ（すなわち、プライは、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の少なくとも１つの層（好ましくは、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウの少なくとも１つの層）である）を有することが望ましいかまたは必要となる場合がある。プライは、多様な方法の任意のものを使用して互いに対して配向させてもよい。互いのプライの関係の例は、図１２および１３に示される。図１２を参照すると、セラミック酸化物予備成形体１２０は、多孔質セラミック酸化物材料１２４に固定された長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の第１および第２のプライ１２１および１２２を含み、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の第１のプライ１２１は、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１２２の第２のプライに対して４５°の角度にあり、特定の用途に依存するが、もう一方のプライに対するプライの位置の差は、０°超〜９０°の間となりうる。ある用途では、もう一方のプライに対する好ましいプライの位置は、約３０°〜約６０°の範囲内、さらには例えば約４０°〜約５０°の範囲内となりうる。任意に、多孔質セラミック酸化物材料は２つ以上のプライの間に存在してもよい。
【００４０】
セラミック酸化物繊維１３１が長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１３２のまわりにらせん状に巻きつけられている図１３に示されているような繊維の巻きつけを受けることによっても、繊維群が恩恵を受ける可能性がある。長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のプライが提供する特性の恩恵を受け得る金属基複合材料物品の例としては、使用中に２本の垂直軸のまわりの曲げ力を受ける物品がある。
【００４１】
多孔質セラミック酸化物予備成形体の製造に使用される実質的に連続的な補強繊維は、好ましくは平均直径が少なくとも約５μｍである。好ましくは、平均繊維直径は約２５０μｍ以下であり、より好ましくは約１００μｍ以下である。繊維のトウの場合、平均繊維直径は好ましくは約５０μｍ以下であり、より好ましくは約２５μｍ以下である。
【００４２】
好ましくは、繊維のヤング率は約７０ＧＰａを超え、より好ましくは少なくとも１００ＧＰａ、少なくとも１５０ＧＰａであり、少なくとも２００ＧＰａ、少なくとも２５０ＧＰａ、少なくとも３００ＧＰａ、あるいはさらには少なくとも３５０ＧＰａである。
【００４３】
本発明による金属基複合材料を製造するために有用となりうる実質的に連続的な繊維の例としては、αアルミナ繊維、例えばαアルミナ繊維、アルミノケイ酸塩繊維、およびアルミノホウケイ酸塩繊維が挙げられる。好ましくは、セラミック酸化物繊維の平均引張強さは少なくとも約１．４ＧＰａであり、より好ましくは少なくとも約１．７ＧＰａであり、さらにより好ましくは少なくとも約２．１ＧＰａであり、最も好ましくは少なくとも約２．８ＧＰａである。
【００４４】
セラミック酸化物繊維は、単独のフィラメントとして、または互いに束ねたものとして（例えば、ヤーンまたはトウ）として市販されている。ヤーンまたはトウは、好ましくは１つのトウ当たり少なくとも７５０本の独立した繊維を含み、より好ましくは１つのトウ当たり少なくとも２５５０本の独立した繊維を含む。トウは繊維技術分野では公知であり、ロープ形態に集められた複数の（独立した）繊維（一般的には少なくとも１００本の繊維、より一般的には少なくとも４００本の繊維）を意味する。セラミック酸化物繊維のトウを含めたセラミック酸化物繊維は、種々の長さで使用可能である。繊維の断面形状は、円形または楕円形であってよい。
【００４５】
アルミナ繊維の製造方法は当技術分野で公知であり、米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）に開示される方法が挙げられる。好ましくは、アルミナ繊維は多結晶αアルミナ系繊維であり、理論的酸化物を基準にして、アルミナ繊維の全重量に対し、約９９質量％を超えるＡｌ_２Ｏ_３と約０．２〜０．５質量％のＳｉＯ_２を含む。別の態様では、好ましい多結晶αアルミナ系繊維は、平均粒径が１μｍ未満（より好ましくは０．５μｍ未満）のαアルミナを含む。別の態様では、好ましい多結晶αアルミナ系繊維は、平均引張強さが少なくとも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）である。好ましいαアルミナ繊維は、３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「Ｎｅｘｔｅｌ　６１０」で市販されている。繊維の全重量に対して約８９質量％のＡｌ_２Ｏ_３、１０質量％の量のＺｒＯ_２、および約１質量％のＹ_２Ｏ_３を含む３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙより市販される別のαアルミナ繊維が、商品名「Ｎｅｘｔｅｌ　６５０」で販売されている。
【００４６】
好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、Ｕ．Ｓ．　Ｐａｔ．　Ｎｏ．４，０４７，９６５（Ｋａｒｓｔ　ｅｔ　ａｌ．）に記述されている。好ましくは、アルミノケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノケイ酸塩繊維の合計質量に基づき、約６７〜約８５質量パーセントの範囲内のＡｌ_２Ｏ_３および約３３〜約１５質量パーセントの範囲内のＳｉＯ_２を含む。一部の好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノケイ酸塩繊維の合計質量に基づき、約６７〜約７７質量パーセントの範囲内のＡｌ_２Ｏ_３および約３３〜約２３質量パーセントの範囲内のＳｉＯ_２を含む。１つの好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノケイ酸塩繊維の合計質量に基づき、約８５質量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３および約１５質量パーセントのＳｉＯ_２を含む。もう１つの好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノケイ酸塩繊維の合計質量に基づき、約７３質量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３および２７質量パーセントのＳｉＯ_２を含む。好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ７２０」および「ＮＥＸＴＥＬ５５０」という商品名で３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。
【００４７】
好適なアルミノホウケイ酸塩繊維は、米国特許第３，７９５，５２４号（Ｓｏｗｍａｎ）に記載されている。好ましくは、アルミノホウケイ酸酸繊維は、理論的酸化物を基準にして、アルミノホウケイ酸塩繊維の全質量に対し、約３５質量％〜約７５質量％（より好ましくは，約５５質量％〜約７５質量％）のＡｌ_２Ｏ_３、０質量％を超え（より好ましくは少なくとも約１５質量％）そして約５０質量％未満（より好ましくは約４５％未満、最も好ましくは約４４％未満）のＳｉＯ_２、約５質量％を超える（より好ましくは，約２５質量％未満、さらにより好ましくは約１質量％〜約５質量％、最も好ましくは約２質量％〜約２０質量％の）Ｂ_２Ｏ_３を含む。好ましいアルミノホウケイ酸塩繊維は、３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「Ｎｅｘｔｅｌ　３１２」および「ＮＥＸＴＥＬ　４４０」で市販されている。
【００４８】
市販の実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は標準的に、潤滑性を提供し取扱い中の繊維ストランドを保護する目的で添加される有機サイズ剤を内含する。サイジングは、繊維の破損率を低減させ、静電気を削減し、例えば布への転換中の塵埃量を低減させる傾向を有すると考えられている。サイジングは、例えば溶解または焼却により除去できる。
【００４９】
セラミック酸化物繊維上にコーティングを施すことも本発明の範囲内に入る。コーティングは、例えば、繊維の湿潤性を増強するため、繊維と溶融金属基材料の間の反応を削減または防止するために使用できる。かかるコーティングおよびかかるコーティングを施すための技術は、繊維および金属基複合材料の技術において周知である。
【００５０】
多孔質セラミック酸化物予備成形体は、例えば、不連続的なセラミック酸化物繊維（ウィスカーを含む）のスラリーを連続繊維の周囲にキャスティングすることによって製造することができる。通常、連続繊維をキャビティ（例えば、型）に配置し、スラリーを型に加える。得られるセラミック酸化物材料中で適切な位置となるように、連続繊維はキャビティ内に配置される。所望の形状が得られるようにキャビティが形成されるが、機械加工などによってセラミック酸化物材料を再成形して、所望の形状のセラミック酸化物予備成形体を得ることも本発明の範囲内である。
【００５１】
（ホイスカを含む）適切な不連続セラミック酸化物繊維は、（デルタアルミナといったような）遷移アルミナおよびαアルミナを含めたアルミナ、アルミノケイ酸塩繊維およびアルミノホウケイ酸塩繊維を内含し、かかる材料の製造方法および／または供給源は、当該技術分野において既知である。不連続繊維は、例えば、（以上で論述されている連続繊維を含めた）連続繊維を切断または細断することにより作ることができる。市販の不連続セラミック酸化物繊維の例としては、Ｊ＆Ｊ　Ｄｙｓｏｎ，　Ｗｉｄｎｅｓｓ，　ＵＫ社製の「ＳＡＦＦＩＬ」，　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ　Ｉｎｃ．，　Ａｕｇｕｓｔａ　ＧＡ社製の「ＫＡＯＷＯＯＬ」およびＵｎｉｆｒａｘ，　Ｎｉａｇａｒａ　Ｆａｌｌｓ，　ＮＹ社製の「ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ」という商品名で販売されているものが含まれる。
【００５２】
標準的には、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マイクロメートルから約１２マイクロメートルの範囲内の直径を有し、最高約２．５ｃｍの長さ、好ましくは１．２ｃｍ未満の長さであるが、ホイスカは標準的に、約６マイクロメートル〜約１２マイクロメートルの長さを有する。
【００５３】
任意には、スラリーはさらに、アルミナ（αアルミナを内含する）粒子、アルミノケイ酸塩粒子およびアルミノホウケイ酸塩粒子といったセラミック酸化物粒子を含む可能性がある。標準的には、粒子の好ましい平均粒度は、約０．０５マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲内にある。スラリーはさらに、コロイドシリカ、コロイドアルミナなどといった（例えばその他の位相を作るべく多孔質セラミック酸化物予備成形体の製造に用いられるその他の成分との反応により（例えばシリカはアルミナと反応してムライトを形成する）無欠性を増強させる上で一助となり得るセラミック酸化物結合材料を含む可能性がある。
【００５４】
適切なスラリーは、当該技術分野において既知の技術を用いて形成できる。標準的にはスラリーは、水といったような液体媒質中に不連続繊維を分散させることによって形成される。連続繊維の取扱いおよび位置づけを助けるため、繊維インサート（例えばリボン）を使用できる。繊維インサートは、結合剤材料と共に保持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は実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維２２および繊維２２（トウ２３の形で示されているような）を繊維インサート２０内に固定するのに役立つ不堅牢結合剤材料２４を含んで成る。結合剤材料２４は、繊維インサート２０を成形するのに必要な範囲内でのみ繊維と接触し、必ずしも全ての繊維と接触していなくてもよい。例えば、内部繊維は、結合剤材料と接触していなくてよい。
【００５５】
繊維インサートを製造するための結合剤材料を選択するにあたっては、該当する場合には、セラミック酸化物予備成形体の特性に対して結合剤材料が及ぼしうる不利な効果、ならびに、該当する場合には、セラミック酸化物予備成形体の使用に対し結合剤材料が及ぼしうる影響が考慮される（例えば、該当する場合には、セラミック酸化物予備成形体から作られた金属基複合材料物品の特性に対して結合剤材料が及ぼし得る不利な効果が考慮される）。
【００５６】
結合剤材料は、連続繊維を合わせて一時的に結合するためならびに繊維を取扱い究極的にセラミック酸化物予備成形体内に配置するのを補助するために用いられる。結合剤材料は好ましくは、予備成形体製造プロセスのカ焼段の間に好ましくは比較的低温で完全燃焼して残渣または灰を全く残さない不堅牢材料であり得る。１つの好ましい不堅牢結合剤材料は、その融点より高い温度で加熱され繊維に適用されその後望まれる通りに繊維を保持するべく凝固し得るろう（例えばパラフィン）である。その他の好ましい不堅牢結合剤材料には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）およびその組合せといったような水溶性重合体が含まれる。その他の適切な不堅牢結合剤材料としては、Ｃｙｔｅｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，　Ｗｅｓｔ　Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，　ＮＪにより販売されているもの（以前３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙにより「ＳＰ３８１　ＳＣＯＴＣＨＰＬＹ　ＡＤＨＥＳＩＶＥ」の商品名で販売されていたもの）のようなエポキシが挙げられる。
【００５７】
上述のように、セラミック酸化物予備成形体は標準的には、一定の目的のために設計され、その結果、一定の特性を有し、一定の形態を有しかつ一定の材料で作られることが望まれる。標準的には、金型は、ほぼネットシェープを形成するべく注入成形すべき物品の所望の形状を提供するように選択され作られる。ネットシェープまたはほぼネットシェープの物品を成形することによって、例えば、注入成形された物品のその後の機械加工またはその他の後注入成形加工の必要性およびコストを最低限にするかまたは無くすることができる。キャビティは、結果として得られるセラミック酸化物材料のための所望の形状を得るように選択または製造される。標準的には、キャビティは、結果として得られるセラミック酸化物予備成形体内で連続繊維が適切に位置づけされるような形で、所望の場所に連続繊維を保持するように作られるかまたは適合される。適切なキャビティを作るための技術は、当業者にとって既知のものである。かかるキャビティは、木、プラスチック、黒鉛、および鋼（例えばステンレス鋼）といった剛性材料で作られていてよい。スラリーからの液体の除去を容易にするために、金型内に単数または複数のアパーチャを設けることができる。
【００５８】
グリーンセラミック酸化物予備成形体は、例えば、連続繊維をキャビティに配置して、不連続セラミック酸化物繊維を含むスラリーをキャビティに入れ、そしてスラリーから液体を除去することによって製造可能である。通常、液体はキャビティの開口部から除去される。開口部からの液体の除去は真空を使用することによって促進可能である。好ましくは、この真空は１０００ｍｂａｒ未満であり、より好ましくは８５０ｍｂａｒ未満である。別の方法として、または真空と併用して、圧力を加えることによってキャビティからの液体の除去を促進することができる。
【００５９】
グリーン予備成形体は、キャビティ内で乾燥されるのでないかぎり、標準的にキャビティからの除去後、カ焼または焼結の前に乾燥させられる。好ましくは、予備成形体は、約７０℃〜約１００℃、より好ましくは約８５℃〜約１００℃の範囲内の少なくとも１つの温度まで、標準的に最も好ましくは約１００℃で乾燥させられる。
【００６０】
グリーン予備成形体は標準的に、焼結に先立ちカ焼される。液相の形成のために必要とされる温度よりも低い温度での固体状態反応により結合温度まで材料が加熱される焼結とは異なり、カ焼とは、融合無しに自由水そして好ましくはあらゆる結合した揮発性成分の少なくとも約９０ｗｔ％を削除するための温度（単複）までの材料の加熱のことである。
【００６１】
標準的なカ焼温度は、４００℃〜約８００℃、好ましくは約６００℃〜約８００℃の範囲内にある。標準的な焼結温度は９００℃〜約１１５０℃、好ましくは約９５０℃〜約１１００℃、より好ましくは約９５０℃〜約１１００℃の範囲内にある。
【００６２】
乾燥、カ焼および焼結時間は、例えば関与する材料ならびに予備成形体の（サイズを含めた）形態によって左右され得る。
【００６３】
連続繊維の長さ方向に対する不連続繊維の方向は、セラミック酸化物予備成形体の製造に使用される製造工程によって調整することができる。例えば、（側面ではなく）キャビティ底部（または上部）から液体が優先的に除去されるように、スラリーの保持に使用されるキャビティ底部の開口部の位置決めを行うと、不連続繊維の最大寸法の方向は、キャビティ側面の長さ方向と平行に配置された連続繊維の長さ方向と直角になるよりも平行になる方が多くなりうる。例えば、図３を参照すると、バインダー材料３３で互いに保持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、キャビティ３４内に配置される。連続繊維３２の長さ方向はキャビティ３４の側面と平行であり、キャビティ３４の底部３６とは直交する。不連続繊維の最大寸法が、連続繊維３２の長さ方向と平行となるよりも直交する方がより優先されるように、開口部３８からスラリー３７からの液体が除去される。
【００６４】
好ましくは、液体の除去は、真空により補助される。例えば、繊維インサートの各端部でクリップにより所望の場所に保持されるように、金型内に繊維インサートを付着させることができる。１つの真空成形技術においては、真空下での水除去のため金型の１つの側面上にスクリーンが配置される。スクリーンの配置は、不連続繊維の所望の方向性によって決定される。例えば、不連続繊維を長手方向に配列した連続的な繊維の長さに対して優先的に直交させて配列させることが望ましい場合には、スクリーンを、繊維の長さ方向に直交させ、繊維の長さの片端に位置づけすることができる。スラリーは例えば、スラリー内に金型を沈め、その後金型からスラリーを除去またはポンプ送りすることにより付加できる。液体を引き出すため金型のスクリーン側に真空を適用することができる。液体が除去された時点で、不連続繊維は、優先的に連続繊維の長さとの関係において配列される。さらに多くの水を強制的に出すため繊維に対しその後圧力を加えることができ、これも又不連続繊維を高密度化する一助となりうる。
【００６５】
同様にして、例えば（上面および底面ではなく）キャビティの側面から液体を優先的に除去するべくスラリーを保持するために使用されるキャビティの側面内にアパーチャまたは穴を位置づけることの結果として、不連続繊維の最大の寸法は、キャビティの側面の長さに対して平行に位置づけされた連続繊維の長さに対し、平行であるよりもむしろ優先的に直交することになる可能性がある。
【００６６】
セラミック酸化物予備成形体は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の２つ以上の群（例えば、２つの群、３つの群など）からなる場合があり、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の群は、間に存在する多孔質セラミック酸化物材料によって互いに間隔をあけて配置される。例えば、再び図１を参照すると、セラミック酸化物予備成形体１０は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１２の群１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃと、多孔質セラミック酸化物材料１４とを含む。
【００６７】
本発明のセラミック酸化物予備成形体は、ロッド（断面が円形、長方形、または正方形のロッドを含む）、Ｉ形鋼、または管などのあらゆる多様な形態であってよい。セラミック酸化物予備成形体は、細長く、実質的に一定の断面積を有してもよい。
【００６８】
一部の用途では、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維と多孔質セラミック酸化物材料とを含む多孔質セラミック酸化物予備成形体（図１に示されるセラミック酸化物予備成形体１０など）は、インサートとして、または金属基複合物品を補強する予備成形体として使用することができる。セラミック酸化物予備成形体のある用途では、本発明による１つ以上のセラミック酸化物予備成形体を収容するための少なくとも１つの開口部を有する第２のセラミック酸化物予備成形体を製造することが望ましくなりうる。例えば、図４を参照すると、セラミック酸化物予備成形体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予備成形体を収容するための開口部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、および４４Ｅを有する。図に示されるように、開口部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、および４４Ｅは、多孔質セラミック酸化物予備成形体１０（図１参照）をそれぞれが収容するように設計されている。第２のセラミック酸化物予備成形体は前述のように製造することができるし、当技術分野で公知の方法で製造することもできる。好ましい実施態様の１つでは、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の多孔質のヤング率よりも大きい。
【００６９】
連続繊維のために中にアパーチャ（単複）を提供し、その後繊維をアパーチャ（単複）の中に挿入することを含め、連続繊維を固定するセラミック酸化物材料を成形することも同様に本発明の範囲内に入る。
【００７０】
セラミック酸化物予備成形体の製造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）ならびに英国特許第２，１８２，９７０ＡおよびＢ号を参照することができ、それぞれ１９８７年５月２８日と１９８８年９月１４日に公開されている。その他の技術およびその他の好ましい条件は、本開示を検討すれば当業者には明らかとなるであろう。
【００７１】
多孔質セラミック酸化物予備成形体から製造した本発明による金属基複合物品の例が、図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、および６Ｄに示される。自動車両（例えば、自動車、スポーツタイプ車、バン、またはトラック）用のブレーキキャリパー６０は、金属（例えば、アルミニウム）６２と、本発明のセラミック酸化物予備成形体２００とからなる。図６Ｄおよび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６Ｅにおいて、セラミック酸化物予備成形体２００は、多孔質セラミック酸化物材料２０２および２０４と、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維６８および６７をそれぞれ含む実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のインサート２０６および２０８とを含む。
【００７２】
多孔質セラミック酸化物材料の開放孔隙率は以下のように測定することができる。この試験はＡＳＴＭ　Ｃ２０−９７（１９９８年８月公開）に基づいている。試験を行う試料５つを、空気ホースでほこりを除去することによって清浄にする。試料は、１１０℃（２３０°Ｆ）のオーブンで約１８時間乾燥させて、秤量する。次に試料を脱イオン水中で３時間煮沸して、水中で室温（約２５℃）まで冷却した後、水中で約１８時間維持する。水中で浮遊させて試料を秤量する。水から試料を取り出し、過剰の水をペーパータオルで吸い取り、試料を飽和させた水の重量を求める。再び試料を１１０℃（２３０°Ｆ）のオーブンで約１８時間乾燥させて、秤量する。孔隙体積である開放孔隙率は、水で飽和させた試料の重量から試料の乾燥重量を引いて、その結果を水の密度（すなわち１ｇ／ｃｍ^３）で割ることによって求められる。
【００７３】
多孔質セラミック酸化物予備成形体が組み込まれたブレーキキャリパー、ならびにブレーキキャリパーを利用する自動車両（例えば、自動車、スポーツタイプ車、バン、またはトラック）用ブレーキシステムの別の代表的構成を図５に示す。自動車両用ディスクブレーキの例は、ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有するブレーキキャリパーと、を含む。
【００７４】
再び図５を参照すると、ディスクブレーキアセンブリ５０は、本体部材５２で形成されたブレーキキャリパハウジング５１、アーム部材５４および一方の端部では本体部材５２でそして他方の端部ではアーム部材５４に連結されたブリッジ５６を含んで成る。本体部材５２は、内側ブレーキパッド５７がプレスされるピストン５５を滑動可能な形で受入れる全体として円筒形のリセス５３を中に有している。アーム部材５４の内部面が、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）に連結されたブレーキローター４７が、それぞれ内側ブレーキパッド５７と外側ブレーキパッド５９の間にある。連続する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予備成形体１０ａ′がブリッジ５６の中に位置設定されている。
【００７５】
油圧式またはその他の形でのピストン５５の起動により、内側ブレーキパッド５７は、ローター４７の片側に対して駆動されることになり、当該技術分野において周知の通り反力によって、キャリパハウジング５１を浮動させ、かくして、外側ブレーキパッド５９をローター４７のもう１方の側面と係合させることになる。
【００７６】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体を内含する金属基複合材料ブレーキキャリパを使用するためのディスクブレーキの例としては、固定型、浮動型および滑動型がある。さらにブレーキキャリパおよびブレーキシステムに関する詳細は、例えばＵ．Ｓ．　Ｐａｔ．　Ｎｏｓ．　４，７０５，０９３（Ｏｇｉｎｏ）および５，２３４，０８０（Ｐａｎｔａｌｅ）内に見い出すことができる。
【００７７】
セラミック酸化物予備成形体から製造可能な他の金属基複合物品の例としては、自動車部品（例えば、自動車制御アームや自動車ピストンピン）、および銃の部品（鋼製施条ライナーの銃身支持部）が挙げられる。
【００７８】
通常、セラミック酸化物予備成形体から製造された金属基複合物品は、連続セラミック繊維を含む領域で、その領域の全体積を基準にして、約３０〜約４５体積％（好ましくは約３５〜約４５体積％、より好ましくは約３５〜約４０体積％）の範囲の金属と、約７０〜約５５体積％（好ましくは約６５〜約５５体積％、より好ましくは約６０〜約６５体積％）の範囲の連続セラミック繊維とを含む。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領域は、その領域の全体積を基準にして、通常約２０〜約９５体積％（好ましくは約６０〜約９０体積％、より好ましくは約８０〜約８５体積％）の範囲内の金属と、約８０〜約５体積％（好ましくは約６０〜約１０体積％、より好ましくは約１５〜約５体積％）の多孔質セラミック酸化物材料とを含む。
【００７９】
連続繊維領域内の金属基複合材料の繊維および金属の体積含有量は、一般に、金属浸透中に連続繊維の著しい運動無く均質な複合材料を生成するのに望ましいものにより決定される。繊維含有量が過度に低い場合、金属浸透中にＭＩ内の連続繊維の動きを防ぐかまたは最小限におさえることがさらにむずかしくなる。不連続繊維領域では、複合材料の繊維および金属の体積含有量は、一般に、強度および剛度の増大と延性および機械加工性の間の均衡により支配される。金属基複合材料を構成する金属は、好ましくは、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著しく反応しない（すなわち金属耐火材料に対し比較的化学不活性を有する）ような形で選択され、かくして、繊維外部に保護コーティングをほどこす必要性を無くする。好ましい金属基材料としては、アルミニウム、亜鉛、錫およびそれらの合金（例えばアルミニウムおよび銅の合金）が含まれる。より好ましくは、基材料には、アルミニウムおよびその合金が内含される。アルミニウム基材料については、基は好ましくは少なくとも９８質量パーセントのアルミニウム、より好ましくは少なくとも９９質量パーセントのアルミニウム、さらに一層好ましくは９９．９質量パーセント以上のアルミニウム、そして最も好ましくは９９．９５質量パーセント以上のアルミニウムを含む。好ましいアルミニウム合金は、少なくとも約９８質量パーセントのＡｌおよび最高約２質量パーセントのＣｕを含む合金のようにアルミニウムおよび銅を内含する。より高い引張り強度の材料を作るためにはより純度の高い金属が好まれる傾向にあるが、より純度の低い形態の金属も同様に有用である。
【００８０】
適切な金属が市販されている。例えば、アルミニウムは、Ａｌｃｏａ　ｏｆ　Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，　ＰＡから「ＳＵＰＥＲ　ＰＵＲＥ　ＡＬＵＮＩＮＵＭ；９９．９９％　Ａｌ」という商品名で入手可能である。アルミニウム合金（例えば、Ａｌ−２重量パーセントのＣｕ（０．０３重量パーセントの不純物）は、Ｂｅｌｍｏｎｔ　Ｍｅｔａｌｓ，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，　ＮＹから得ることができる。その他の有用なアルミニウム合金は、一般に「２９５」、「３１９」、「３５４」、「３５５」、「３５６」、「３５７」、「３８０」、「２９５」、「７１３」および「６０６１」と呼ばれるものを内含する。亜鉛および錫は、例えばＭｅｔａｌ　Ｓｅｒｕｉｃｅｓ，　Ｓｔ．　Ｐａｕｌ，　ＭＮ（「純亜鉛」；９９．９９９％純度および「純錫」；９９．９５％純度）。錫合金の例には、９２ｗｔ％のＳｎ−８ｗｔ％のＡｌが含まれる（これは、例えば、５５０℃で溶融錫の浴にアルミニウムを添加し、混合物を使用前に１２時間放置することによって作ることができる）。錫合金の例には、９０．４ｗｔ％のＺｎと９．６ｗｔ％のＡｌが含まれる（これは、５５０℃で溶融亜鉛浴にアルミニウムを添加し、混合物を使用前に１２時間放置することによって作ることができる）。
【００８１】
金属基複合材料物品を作るための特定の繊維、金属基およびプロセス工程は、望ましい特性を有する金属基複合材料物品を提供するように選択される。例えば、繊維および金属基材料は、所望の物品を作るため互いにおよび物品製造プロセスと充分相容性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作るためのいくつかの好ましい技術に関する付加的な詳細は、例えば、１９９５年６月２１日付けのＵ．Ｓ．　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏｓ．　０８／４９２，９６０および２０００年７月１４日付けの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日公示の公報Ｎｏ．ＷＯ９７／００９７６を有するＰＣＴ出願の中で開示されている。
【００８２】
セラミック酸化物予備成形体を使用する金属基複合体の製造は、当技術分野で公知の方法を使用して実施することができる。そのような製造方法としては、多孔質予備成形体への溶融金属の溶浸が挙げられる。通常、溶融金属と接触させる場合に、セラミック酸化物予備成形体を高温（例えば、７５０〜８００℃）にすることが好ましい。このような方法は当技術分野で公知であり、金属を成形するキャビティまたは型に配置する前の予備成形体の加熱、セラミック酸化物予備成形体を入れた後でのキャビティまたは型の加熱を含む。
【００８３】
セラミック酸化物予備成形体から金属基複合材料を作ることに関する付加的な詳細は、Ｕ．Ｓ．　Ｐａｔ．　Ｎｏｓ　４，７０５，０９３（Ｏｇｉｎｏ）および５，２３４，０８０（Ｐａｎｔａｌｅ）、および５，３９４，０９３（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）内に見い出すことができる。
【００８４】
さらに、セラミック酸化物予備成形体、およびセラミック酸化物予備成形体から製造される金属基複合物品の製造に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許出願第６０／２３６，０９１号および第６０／２３６，０９２号（２０００年９月２８日提出）の仮出願、および本出願と同日に提出された米国特許出願第　　　　　　　号および第　　　　　　　号（代理人整理番号第５５９５４ＵＳ００２号および第５５９５５ＵＳ００２号）の出願を参照されたい。
【００８５】
当業者にとっては、本発明の範囲および精神から逸脱することなくさまざまな修正および変更が明らかとなると思われ、本発明は本書に記した例示的に実施形態に過度に制限されるものではないということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
多孔質セラミック酸化物予備成形体の斜視図である。
【図２】
多孔質セラミック酸化物予備成形体の製造に使用されるセラミック繊維リボンの斜視図である。
【図３】
セラミック酸化物予備成形体を製造するための装置の斜視図である。
【図４】
別のセラミック酸化物予備成形体の斜視図である。
【図５】
本発明によるブレーキキャリパーの斜視図である。
【図６】
本発明による別のブレーキキャリパーの斜視図である。
【図７】
本発明によるブレーキキャリパーの一部の破壊面の研磨断面のデジタル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ーの一部の破壊面のデジタル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ーの一部の破壊面のデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１０】
多孔質セラミック酸化物予備成形体の斜視図である。
【図１１】
図１０に示される多孔質セラミック酸化物予備成形体から製造された金属基複合物品の斜視図である。
【図１２】
長手方向に配列したαアルミナ繊維の複数のプライをし湯押した別の予備成形体の斜視図であり、プライの長手方向軸は互いに対して０°を超える角度にある。
【図１３】
実質的に連続的なαアルミナ繊維のもう１つの群でらせん状に巻きつけられた実質的に連続的なαアルミナ繊維の群の斜視図である。

Claims

少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程であって、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予備成形体を含む前記金属基複合材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、前記セラミック酸化物材料は第２のヤング率を有し、前記第１のヤング率は前記第２のヤング率よりも大きい工程と、
得られた設計に基づいて、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からなる前記プライを所定の位置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予備成形体を調製する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む、金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物予備成形体の製造方法。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する請求項１に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料の一部が第１のプライと第２のプライとの間に存在する請求項１に記載の方法。
前記第１および第２の２つのプライ中の前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は、本質的に長手方向に配列した１つのプライ中に存在する請求項１に記載の方法。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項１に記載の方法。
前記第１および第２の方向が互いに対して４０°〜５０°の範囲内で配向する請求項１に記載の方法。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項１に記載の方法。
前記第２のセラミック物品の前記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１に記載の方法。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である請求項１に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項９に記載の方法。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項９に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項１１に記載の方法。
前記金属基がアルミニウムまたはその合金の一方である請求項１に記載の方法。
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記トウは第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項９に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項１４に記載の方法。
前記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９に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項１６に記載の方法。
前記金属基がアルミニウムまたはその合金の一方である請求項９に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項１８に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項１に記載の方法。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる少なくとも２つのプライで少なくとも部分的に補強された金属基複合材料を含む物品を設計する工程であって、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第１および第２のプライは、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
得られた設計に基づいて、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記プライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を互いに接合させるバインダー材料と、を含む長い予備成形体を調製する工程であって、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
前記長い予備成形体の長さの少なくとも一部に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程と、
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる前記プライを所定の位置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予備成形体を得るために、前記グリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、前記セラミック酸化物材料は、前記プライの前記長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向する工程と、
を含む、金属基材料を含む物品用の多孔質セラミック酸化物予備成形体の製造方法。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する請求項２１に記載の方法。
前記多孔質セラミック酸化物材料の一部が第１のプライと第２のプライとの間に存在する請求項２１に記載の方法。
前記第１および第２の２つのプライ中の前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は、本質的に長手方向に配列したプライ中に存在する請求項２１に記載の方法。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項２１に記載の方法。
前記第１および第２の方向が互いに対して４０°〜５０°の範囲内で配向する請求項２１に記載の方法。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項２１に記載の方法。
前記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２１に記載の方法。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である請求項２２に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項２９に記載の方法。
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記トウは、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項２９に記載の方法。
前記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２９に記載の方法。
前記金属基がアルミニウムまたはその合金の少なくとも一方である請求項３２に記載の方法。
前記金属基がアルミニウムまたはその合金の少なくとも一方である請求項２９に記載の方法。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項２９に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項３５に記載の方法。
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなるトウからなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記トウは、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項２９に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項３７に記載の方法。
前記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２９に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項３９に記載の方法。
前記金属基がアルミニウムまたはその合金の少なくとも一方である請求項２９に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項４１に記載の方法。
前記セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項２１に記載の方法。
セラミック酸化物予備成形体は、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維からそれぞれなる第１および第２のプライと、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在する多孔質セラミック酸化物材料と、を含み、前記第１および第２のプライ中の前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される、多孔質セラミック酸化物と金属基材料とを含む金属基複合物品。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記多孔質セラミック酸化物材料の一部が前記第１のプライと第２のプライとの間に存在する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の２つのプライ中の前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は、本質的に長手方向に配列したプライ中に存在する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の方向が互いに対して４０°〜５０°の範囲内で配向する請求項４４に記載の金属基複合物品。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記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４４に記載の金属基複合物品。
前記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４４に記載の金属基複合物品。
実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間の前記多孔質セラミック酸化物材料によって間隔があけられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含む請求項４４に記載の金属基複合物品。
実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間の前記多孔質セラミック酸化物材料によって間隔があけられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含み、前記群の少なくとも２つが長方形の断面を有する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記セラミック酸化物予備成形体は細長く、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さに対して垂直方向に長方形の断面を有する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記セラミック酸化物予備成形体は細長く、実質的に一定の断面積を有する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が、前記多孔質セラミック酸化物材料の内部に封入される請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記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４４に記載の金属基複合物品。
前記物品がブレーキキャリパーである請求項４４に記載の金属基複合物品。
ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有する請求項５９に記載のブレーキキャリパーと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項６１に記載の金属基複合物品。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項６１に記載の金属基複合物品。
前記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６１に記載の金属基複合物品。
前記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６１に記載の金属基複合物品。
前記物品がブレーキキャリパーである請求項６１に記載の金属基複合物品。
ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有する請求項６６に記載のブレーキキャリパーと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
前記多孔質セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項４４に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項６８に記載の金属基複合物品。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項６８に記載の金属基複合物品。
前記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６８に記載の金属基複合物品。
前記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６８に記載の金属基複合物品。
前記物品がブレーキキャリパーである請求項６８に記載の金属基複合物品。
ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有する請求項７３に記載のブレーキキャリパーと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である請求項６８に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項７５に記載の金属基複合物品。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項７５に記載の金属基複合物品。
前記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７５に記載の金属基複合物品。
前記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７５に記載の金属基複合物品。
前記物品がブレーキキャリパーである請求項７５に記載の金属基複合物品。
ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有する請求項８０に記載のブレーキキャリパーと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
セラミック酸化物予備成形体が、
多孔質セラミック酸化物を収容する開口部を有する第１の多孔質セラミック物品と、
前記開口部内にある第２のセラミック物品と、を含み、前記第２のセラミック物品は、多孔質セラミック酸化物材料と、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からそれぞれなる第１および第２のプライと、を含み、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の位置に固定し、前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のそれぞれの長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記第１および第２のプライ中の前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、それぞれ第１および第２の方向に延在する長さを有し、前記第１および第２の方向は互いに対して０°超〜９０°の範囲内で配向し、
前記多孔質セラミック酸化物材料は、前記金属基材料の少なくとも一部で溶浸される、多孔質セラミック酸化物と金属基材料とを含む金属基複合物品。
前記多孔質セラミック酸化物材料の一部が前記第１のプライと第２のプライとの間に存在する請求項８２に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の２つのプライ中の前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は、本質的に長手方向に配列したプライ中に存在する請求項８２に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項８２に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の方向が互いに対して４０°〜５０°の範囲内で配向する請求項８２に記載の金属基複合物品。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項８２に記載の金属基複合物品。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する請求項８２に記載の金属基複合物品。
前記多孔質セラミック酸化物材料の一部が前記第１のプライと第２のプライとの間に存在する請求項８２に記載の金属基複合物品。
前記第２のセラミック物品の前記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８２に記載の金属基複合物品。
前記物品がブレーキキャリパーである請求項８２に記載の金属基複合物品。
ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有する請求項９１に記載のブレーキキャリパーと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である請求項８２に記載の金属基複合物品。
前記多孔質セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する請求項８２に記載の金属基複合物品。
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である請求項９４に記載の金属基複合物品。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項９３に記載の金属基複合物品。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項９３に記載の金属基複合物品。
前記第２のセラミック物品の前記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に記載の金属基複合物品。
前記物品がブレーキキャリパーである請求項９３に記載の金属基複合物品。
ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有する請求項９９に記載のブレーキキャリパーと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項９４に記載の金属基複合物品。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項９４に記載の金属基複合物品。
前記第２のセラミック物品の前記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９４に記載の金属基複合物品。
前記物品がブレーキキャリパーである請求項９４に記載の金属基複合物品。
ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有する請求項１０４に記載のブレーキキャリパーと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
前記第１および第２の方向が互いに対して３０°〜６０°の範囲内で配向する請求項９５に記載の金属基複合物品。
少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維からなる第３のプライをさらに含み、前記第３のプライの前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、第３の方向に延在する長さを有し、前記第３の方向は、前記第１または第２方向の少なくとも一方に対して０°超〜９０°の範囲内で配向する請求項９５に記載の金属基複合物品。
前記第２のセラミック物品の前記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９５に記載の金属基複合物品。
前記物品がブレーキキャリパーである請求項９５に記載の金属基複合物品。
ローターと、前記ローターの両側にあり、それとともにブレーキがかみ合うように移動可能である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに前記ブレーキパッドを押しつけるためのピストンと、ブ前記ローターの一方の側にありシリンダーを有し前記ピストンを収容するボディ部材と前記ローターのもう一方の側にあり前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの面を越えて前記ボディ部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを有する請求項１０９に記載のブレーキキャリパーと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。