JP2593887B2 - セラミック複合物物体の製造方法 - Google Patents

セラミック複合物物体の製造方法

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JP2593887B2 JP62231972A JP23197287A JP2593887B2 JP 2593887 B2 JP2593887 B2 JP 2593887B2 JP 62231972 A JP62231972 A JP 62231972A JP 23197287 A JP23197287 A JP 23197287A JP 2593887 B2 JP2593887 B2 JP 2593887B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、溶融親金属を気相酸化剤にて酸化させるこ
とにより、一つ又はそれ以上の特性の点で互いに異なる
複数の領域を有するセラミック塊を製造する方法及びそ
の方法により製造されるセラミック物品に係る。
従来の技術 近年金属をセラミックに置換えることの関心が高まっ
てきており、このことは幾つかの特性に関しセラミック
が金属より優れていることによる。しかしかかる置換え
を行うには、大きさの自由度、複雑な形状の物品を製造
することの難易、最終用途に必要な特性を充足するこ
と、コストの如く幾つかの既に知られた限界や困難があ
る。これらの限界や困難の多くは、本願出願人と同一の
譲受人に譲渡された米国特許出願や本明細書に記載され
た発明であって、所定形状の複合材料を含むセラミック
材料を信頼性よく製造する新規な方法を提供する発明に
より克服されている。
本願出願人と同一の譲受人に譲渡された下記の米国特
許出願には、親金属を酸化させて酸化反応生成物及び随
意の金属成分よりなる多結晶材料を形成することにより
自己支持セラミック塊を製造する新規な方法が記載され
ている。
（Ａ）1984年３月16日付けにて出願された米国特許出願
第591,392号の一部継続出願である1985年２月26日付け
の米国特許出願第705,787号の一部継続出願である1985
年９月17日付けの米国特許出願第776,964号の一部継続
出願である1986年１月15日付けの米国特許出願第818,94
3号。
（Ｂ）1984年７月20日付けの米国特許出願第632,636号
の一部継続出願である1985年６月25日付けの米国特許出
願第747,788号の一部継続出願である1985年９月17日付
けの米国特許出願第776,965号の一部継続出願である198
6年１月27日付けの米国特許出願第822,999号。
（Ｃ）1985年２月４日付けの米国特許出願第697,876号
の一部継続出願である1986年１月17日付けの米国特許出
願第819,397号。
（Ｄ）1986年９月17日付の米国特許出願第908,453号。
上述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された各米国
特許出願の開示内容が参照により本明細書に組込まれた
ものとする。
これらの米国特許出願に於て説明されている如く、新
規な多結晶セラミック材又は多結晶セラミック複合材
が、親金属と気相酸化剤、即ち酸化雰囲気の如き蒸発さ
れた通常ガス状の材料との間の酸化反応により製造され
る。この方法は前述の米国特許出願（Ａ）に包括的に記
載されている。この包括的なプロセスによれば、気相酸
化剤と接触すると反応して酸化反応生成物を形成する溶
融親金属の塊を形成すべく、親金属、例えばアルミニウ
ムがその融点よりも高く酸化反応生成物の融点よりも低
い高温度に加熱される。この温度に於ては、酸化反応生
成物又はその少くとも一部が溶融親金属の塊及び酸化剤
と接触し且これらの間に延在し、溶融親金属は形成され
た酸化反応生成物を経て酸化剤へ向けて吸引又は移送さ
れる。移送された溶融親金属は先に形成された酸化反応
生成物の表面に於て酸化剤と接触すると共に酸化反応生
成物を形成する。このプロセスが継続すると、追加の金
属がかくして形成された多結晶酸化反応生成物を経て移
送され、これにより互いに接続されたクリスタライトの
セラミック構造体を連続的に成長させる。かくして得ら
れるセラミック塊は親金属の酸化されていない成分の如
き金属成分や空孔を含んでいる。酸化反応生成物が酸化
物である場合には、酸素又は酸素を含有する混合ガス
（例えば空気）が酸化剤として適しており、明らかに経
済的な理由から一般には空気が好ましい。しかし前述の
全ての米国特許出願及び本明細書に於ては、酸化は広義
にて使用されており、一つ又はそれ以上の元素若しくは
化合物であってよい酸化剤に金属が電子を与え又は酸化
剤と電子を共有することを意味する。従って後に詳細に
説明する如く、酸素以外の元素や化合物が酸化剤として
使用することがある。
場合によっては、酸化反応生成物の成長に好ましく影
響し又は成長を容易にするために親金属に一種又はそれ
以上のドーパントが存在することが必要とされることが
あり、ドーパントは親金属の合金成分として与えられ
る。例えば親金属としてアルミニウムが使用され、酸化
剤として空気が使用される場合には、主な種類のドーパ
ント材の二つのみを例示するとすれば、例えばマグネシ
ウムやケイ素の如きドーパントがアルミニウムと合金化
され、それが親金属として使用される。得られる酸化反
応生成物はアルミナ、典型的にはα−アルミナを含んで
いる。
前述の米国特許出願（Ｂ）には、ドーパントを必要と
する親金属についての上述の如き適当な成長条件が一種
又はそれ以上のドーパント材を親金属の表面に適用する
ことにより創成され、これによりアルミニウムが親金属
であり、空気が酸化剤である場合には、ドーパント材、
例えばマグネシウム、亜鉛、ケイ素の如き金属にて親金
属を合金化する必要性を排除することができるという発
見に基づく改良が記載されている。この改良によれば、
適宜にドープされた組成物を含有し又は有していない市
販の金属や合金を使用することが可能になる。またこの
発見は、セラミックの成長が分散状態にて生じるのでは
なく、親金属の表面の一つ又はそれ以上の所定の領域に
セラミック成長を行なわせることができ、これにより親
金属の一つの表面のみ又は一つの表面の一部のみをドー
プすることによって、アルミナ製造プロセスをより効率
的に適用することができる点に於ても有利である。
前述の米国特許出願（Ｃ）には、多結晶のセラミック
マトリックスにて浸透された実質的に不活性の充填材を
含むセラミック複合構造体を製造するために酸化反応を
使用する新規なセラミック複合構造体及びその製造方法
が記載されている。浸透可能な充填材の塊に近接して配
置された親金属が加熱され、これにより酸化反応生成物
を形成するために前述の如く気相酸化剤と反応せしめら
れる溶融親金属の塊が形成される。酸化反応生成物が成
長し隣接する充填材に浸透すると、溶融親金属は先に形
成された酸化反応生成物を経て充填材の塊内へ吸引さ
れ、酸化剤と反応して前述の如く先に形成された酸化反
応生成物の表面に追加の酸化反応生成物を形成する。か
くして生じる酸化反応生成物の成長により、充填材に酸
化反応生成物が浸透し、即ち充填材が酸化反応生成物に
埋め込まれ、その結果充填材が多結晶セラミックのマト
リックス中に埋め込まれたセラミック複合構造体が形成
される。上述の米国特許出願Ｄに記載されている如く、
修正されないプロセスの製品に比して得られる製品の微
細組織を洗練すべく、親金属との組合せにてプロセス修
正剤が使用されてよい。かかる洗練により破壊靭性の如
き特性が改善される。
上述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特
許出願には、従来のセラミック処理方法によっては不可
能ではないにしても達成することが困難であると従来よ
り考えられていた所望の厚さにまで容易に成長せしめら
れる酸化反応生成物を製造することが記載されている。
本発明はかかる方法を更に改善するものとして、組成や
測定可能な性能の如き一つ又はそれ以上の特性の点に於
て互いに異なる複数の領域を互いに密に隣接して含み、
これにより一体的な複合セラミック塊を形成するに必要
な後処理の必要性を低減するセラミック塊を成長させる
方法を提供するものである。
発明の概要 本発明は、一つ又はそれ以上の特性の点で互いに異な
る複数の領域を含み、各領域は溶融親金属と気相酸化剤
との酸化反応生成物及び随意の酸化されていない金属成
分を含む自己支持セラミック構造体を製造する方法を提
供するものである。プロセス条件の変更後に形成される
酸化反応生成物の領域がプロセス条件の変更前に形成さ
れた酸化反応生成物の少なくとも一つの領域とは一つ又
はそれ以上の特性の点で異なるよう、一つ又はそれ以上
のプロセス条件がセラミック構造体の形成中に変更され
る。得られる製品はそれぞれ互いに異なる特性を有する
複数の領域を有する一体的なセラミック構造体を含んで
いる。一般に本発明によれば、親金属は気相酸化剤の存
在下に於てその融点よりも高く且酸化反応生成物の融点
よりも低い温度に加熱され、これにより溶融金属の塊が
形成される。この温度又はその温度範囲に於て、溶融親
金属は気相酸化剤と反応せしめられて酸化反応生成物が
形成され、該酸化反応生成物は少なくとも部分的に溶融
金属の塊及び気相酸化剤と接触し且これらの間に延在す
る状態に維持される。またその温度に於て溶融金属は先
に形成された酸化反応生成物を経て先に形成された酸化
反応生成物と気相酸化剤との間の界面に於て気相酸化剤
と接触した状態にもたらされるよう連続的に移送され、
これにより酸化反応生成物の層の厚さが次第に増大され
る。かくして酸化反応生成物の層の厚さが次第に増大さ
れる過程に於て一つ又はそれ以上のプロセス条件を変更
することにより、プロセス条件の変更後に形成される酸
化反応生成物はプロセス条件の変更前に形成された酸化
反応生成物とは一つ又はそれ以上の特性の点で異なるよ
うになることが見出された。更にプロセス条件を変更す
ることにより酸化反応生成物の一つ又はそれ以上の特性
が不連続になるが、セラミックの構造は一体性の高い状
態に維持される。得られるセラミック構造体は一つ又は
それ以上の酸化反応生成物及び随意の酸化されていない
金属成分を含んでいる。
一つ又はそれ以上のプロセス条件を変更する方法とし
ては、（１）第二の気相酸化剤を用意し、元の気相酸化
剤を第二の気相酸化剤に置換える方法、（２）プロセス
修正剤を用意し、それを移送される溶融親金属と結合さ
せる方法、（３）反応温度を増減する方法、又は（１）
〜（３）の任意の組合せがある。得られるセラミック構
造体は、一つ又はそれ以上の特性の点で互いに異なり、
特定のプロセス条件の変更前後に於て生じるそれぞれの
酸化反応プロセスにより形成される酸化反応生成物の少
なくとも二つの領域を有するものとして回収される。本
発明によれば、酸化反応生成物の複数の領域の特性は組
成又は測定可能な性能の点で相互に異なっている。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。
実施例 本発明によれば、後に詳細に説明する如くドープされ
ていてよく、また酸化反応生成物の前駆体である親金属
は、インゴット、ビレット、棒材、板材等に形成され、
るつぼ又は他の耐火容器内の不活性の床内に配置され
る。
次いで耐火容器及びその内容物は気相酸化剤の存在下
に於て親金属の融点よりも高く且酸化反応生成物の融点
よりも低い温度に加熱され、これにより溶融親金属の塊
が形成される。この温度に於て溶融親金属は気相酸化剤
と反応せしめられ、これにより酸化反応生成物の層が形
成される。しかしアルミニウム−ケイ素合金の親金属に
対するドーパントとしてマグネシウムの如く或るドーパ
ント使用され、また酸化剤として空気が使用される場合
には、酸化反応生成物の形成に先立って、初期層中の実
質的に全てを構成する例えばアルミン酸マグネシウムス
ピネルの如きスピネルの薄い層が先ず形成されることが
ある。
この温度又はこの温度範囲に於ては、前述の本願出願
人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願に記載され
ている如く、溶融金属は酸化反応生成物を経て気相酸化
剤へ向けて移送される。溶融親金属は先に形成された酸
化反応生成物と気相酸化剤との間の界面に於て気相酸化
剤と連続的に反応し、これにより酸化反応生成物の層の
厚さを次第に増大する。
プロセス条件の変更後に又はその結果として形成され
る酸化反応生成物がプロセス条件の変更前に形成された
酸化反応生成物とは一つ又はそれ以上の特性の点で異な
るよう、酸化反応生成物の厚さが次第に増大する過程に
於て一つ又はそれ以上のプロセス条件が変更されてよい
ことが見出された。特性は窒化物と酸化物の如く組成の
点で、或いは硬さや破壊靭性の如き測定可能な性能の点
で、或いは微細組織の金属学的特徴の点で異なっていて
よい。一つ又はそれ以上の特性が本発明に従って一度又
は何段階かにて変更されてよい。得られる一体的なセラ
ミック構造体は少なくとも二つの領域を含んでおり、各
領域は親金属と気相酸化剤との酸化反応生成物を含んで
いる。
プロセス条件を変更することは幾つかの手段の何れか
又はそれらの組合せにより達成されてよい。プロセス条
件を変更する方法としては、（１）第二の気相酸化剤を
用意し、元の気相酸化剤を第二の気相酸化剤と置換える
方法、（２）一つ又はそれ以上のプロセス修正剤を用意
し、親金属をそのプロセス修正剤と結合させて洗練され
た微細組織を形成する方法、（３）反応温度を増減する
方法、又は（１）〜（３）の組合せがある。
本発明の一つの実施例によれば、第二の気相酸化剤の
供給源が上述のプロセス条件の変更を行うために用意さ
れる。溶融親金属と元の気相酸化剤との間の酸化反応
は、親金属と元の気相酸化剤との酸化反応生成物及び酸
化されていない金属成分を含む一つの層、即ち領域を形
成するに十分な時間に亙り継続される。次いで元の気相
酸化剤が第二の気相酸化剤に置換えられ、溶融親金属の
酸化が第二の気相酸化剤により継続される。この反応は
溶融親金属と第二の気相酸化剤との酸化反応生成物の所
望の厚さの領域を形成するに十分な時間に亙り継続され
る。かくしてセラミック塊は対応する酸化反応生成物の
一体的な組合せよりなっている。例えば親金属としての
アルミニウムが先ず空気と反応せしめられてアルミナが
形成され、しかる後気相酸化剤を窒素ガスに変更するこ
とによりプロセス条件が変更され、これにより窒化アル
ミニウムが形成される。これらのプロセス条件は逆転さ
れてもよい。得られるセラミック塊は一体的なモノリス
を含んでいる。
本発明の他の一つの実施例によれば、プロセス条件の
変更は、前述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された
米国特許出願Ｄに記載されている如く、プロセス修正剤
を親金属と組合せることを含んでいる。親金属としてア
ルミニウムを使用し、酸化剤として空気を使用する場合
には、好適なプロセス修正剤としてニッケル、鉄、コバ
ルト、ジルコニウム、チタニウム、ニオブ、銅、及びク
ロムがある。プロセス修正剤は粉末又は粒状であり、親
金属又は形成されるセラミック塊の一つ又はそれ以上の
表面上に分散され又はこれに接触していることが好まし
い。修正されない酸化反応プロセスはその反応の所望の
厚さの酸化反応生成物を含む一つの層、即ち領域を形成
するに十分な時間に亙り継続される。次いで適当な量の
プロセス修正剤が親金属と結合され、その後の酸化反応
プロセスが修正されることにより、プロセス条件の変更
前に形成されたセラミック微細組織に比して微細なセラ
ミック微細組織が形成される。かくして修正されたプロ
セスは所望の厚さの洗練された酸化反応生成物の領域を
形成するに十分な時間に亙り継続される。かくしてセラ
ミック塊は種々の微細組織の一体的な組合せよりなって
いる。
本発明によれば、場合によっては、選定された特定の
変更手段により変更された特定のプロセス条件が、酸化
反応生成物の初期領域、即ち一つ又はそれ以上のプロセ
ス条件変更前に形成された領域の品質を低下させたり変
質させたりすることがある。例えば酸化条件によっては
酸化反応生成物の品質が実質的に低下される。従って創
成される酸化反応条件がプロセス条件の特定の変更前に
形成された酸化反応生成物の領域と両立し得ることを確
保する注意が払われなければならない。更に本発明に於
ける酸化反応は高温度に於て行われるので、特定の系の
設計に際しては互いに独立の酸化反応生成物の互いに隣
接する領域の間の熱膨張係数の差を考慮する注意が払わ
れなければならない。互いに隣接する領域の間の熱膨張
が大きく相違すると、一方の領域に割れが発生すること
がある。但し互いに隣接する領域の間に或る程度の熱膨
張差を与えることにより、セラミック塊に内部応力を与
えることができ、例えば酸化反応生成物の内部領域の周
りにそれよりも高い熱膨張係数を有する酸化反応生成物
の領域を形成することにより、酸化反応生成物の内部領
域を圧縮状態にもたらすことができる。最終用途によっ
ては、かかる内部応力により最終製品の性能を改善する
ことができる。
前述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特
許出願に記載されている如く、親金属との関連で使用さ
れるドーパント材は、特に親金属としてアルミニウムが
使用される系に於ては、酸化反応プロセスに好ましく影
響する。従って場合によってはプロセス修正剤に加えて
ドーパント材が使用される必要がある。親金属との関連
で使用されるドーパントは、（１）親金属の合金成分と
して与えられてよく、（２）親金属の表面の少なくとも
一部に適用されてもよく、（３）充填材又は充填材のプ
リフォームの一部又は全てに適用され又は組込まれてよ
く、又はこれらの方法（１）〜（３）の二つ又はそれ以
上の任意の組合せが採用されてもよい。例えば合金化さ
れたドーパントがそれ単独で又は外的に適用された第二
のドーパントとの組合せにて使用されてよい。上述の方
法（３）の場合であって、追加のドーパントが充填材に
適用される場合には、そのドーパントの適用は前述の本
願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願に記
載されている如く任意の好適な態様にて行なわれてよ
い。
或る特定のドーパント材の機能は多数の因子に依存す
る。例えばかかる因子として、二種又はそれ以上のドー
パントが使用される場合に於けるドーパントの特定の組
合せ、親金属と合金化されたドーパントとの組合せにて
外的に適用されるドーパントを使用すること、ドーパン
トの濃度、酸化環境、プロセス条件、及び前述の如くプ
ロセス修正剤として存在する金属の種類や濃度等があ
る。
親金属がアルミニウムであり、特に酸化剤として空気
が使用される場合に有用なドーパントとして、それぞれ
単独で、又は互いに組合された状態で、或いは後述の如
き他のドーパントとの組合せにて使用されるマグネシウ
ム、亜鉛、ケイ素がある。これらの金属又はこれらの金
属の適当な供給源が、得られるドープされた金属の総重
量を基準に約0.1〜10wt％の濃度にてアルミニウムをベ
ースとする親金属中に合金化されてよい。これらのドー
パント材又はそれらの適当な供給源（例えばMgO、ZnO、
又はSiO2）は親金属に対し外的に適用されてもよい。か
くして酸化されるべき親金属1g当り約0.0008g以上の量
又はMgOが適用される親金属の表面の1cm2当り0.003g以
上の量にてMgOをドーパントとして使用することによ
り、親金属としてアルミニウム−ケイ素合金を使用し、
酸化剤として空気を使用してアルミナのセラミック構造
体を製造することができる。
親金属としてのアルミニウムに有効なドーパント材の
他の例として、ナトリウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、
リチウム、カルシウム、ボロン、リン、イットリウムが
あり、これらは酸化剤、プロセス修正剤として存在する
金属の種類や量、及びプロセス条件に応じて単独で又は
一種又はそれ以上の他のドーパントとの組合せにて使用
されてよい。セリウム、ランタン、プラセオジム、ネオ
ジム、サマリウムの如き希土類元素も有用なドーパント
であり、これらは特に他のドーパントとの組合せにて使
用される場合に有用である。前述の本願出願人と同一の
譲受人に譲渡された米国特許出願に記載されている如き
全てのドーパント材は、親金属がアルミニウムをベース
とする合金である場合に多結晶酸化反応生成物の成長を
促進させる点に於て有効である。
例 セラミック構造体の形成中に気相酸化剤の組成を変更
することにより、アルミナの領域と窒化アルミニウムの
領域とを含む一体的なセラミック構造体が本発明に従っ
て製造された。
下記の表Ａに示された公称組成を有するベルモント・
メタルズ・インコーポレイテッド（Belmont Metals In
c.）製のアルミニウム合金よりなる直径1inch（25.4m
m）、高さ0.5inch（12.7mm）の円柱状のインゴットが、
その一方の円形の面が大気に曝され且実質的にアルミナ
粒子の床と同一高さになるよう、耐火るつぼ内に配置さ
れたアルミナ粒子の床内に配置された。次いでるつぼ及
びその内容物が制御された雰囲気を有する誘導炉内に配
置された。インゴットは光学高温計で測定して1000℃の
表面温度になるまで１時間かけて流動する酸素（400cc/
min）中に於て加熱された。酸素中に於ける酸化は上述
の条件下に於て７時間に亙り行われた。次いで雰囲気が
96％の窒素と４％の水素とを含有するフォーミングガス
に切換えられ、しかる後酸化がフォーミングガス中にて
５時間に亙り継続された。かくして得られたセラミック
塊が回収され、互いに隣接する部分を含む一体的な構造
を確認すべく切断された。互いに独立した領域について
のＸ線回折分析により、第一の領域はアルミナであり、
第二の領域は窒化アルミニウムであることが認められ
た。第１図は両者の間に物理的な微細組織の不連続部が
存在しないアルミナの領域及び窒化アルミニウムの領域
を示す200倍の顕微鏡写真である。
表 Ａ 3.7 ％ Zn 3.9 ％ Cu 1.1 ％ Fe 8.3 ％ Si 0.19％ Mg 0.04％ Ni 0.02％ Sn 0.04％ Cr 0.20％ Mn 0.08％ Ti 残部 Al 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は両者の間に物理的微細組織の不連続部が存在し
ないアルミナの領域と窒化アルミニウムの領域とよりな
るセラミック塊の断面組織を200倍にて示す顕微鏡写真
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー・ダブリュ・アーカート アメリカ合衆国デラウエア州、ニューア ーク、ブライドゥルシャー・ロード 48 (72)発明者 マーク・エス・ニューカーク アメリカ合衆国デラウエア州、ニューア ーク、クオーツ・ミル・ロード 38

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１つの特性において互いに異な
    る複数の領域を有する点で特徴的な洗練された微細構造
    を有するセラミック−金属複合材を製造する方法であっ
    て、 （１）少なくとも１種のドーパントに親金属を組み合わ
    せ、 （２）前記ドーパントに組み合わせて用いられる前記親
    金属を気相酸化剤の存在下においてその融点かもしくは
    それよりも高い温度に加熱し、また、その温度で、 （３）前記親金属を前記気相酸化剤と反応させて酸化反
    応生成物を形成し、 （４）前記酸化反応生成物の少なくとも１つの面が、前
    記気相酸化剤と接触しかつ前記気相酸化剤と前記溶融親
    金属との中間にあり、よって、前記親金属が、前記酸化
    反応生成物を経て、気相酸化剤の側に移送せしめられか
    つ該気相酸化剤の側上において新しい酸化反応生成物が
    形成せしめられるような状態を維持し、そして （５）前記反応を維持して、酸化反応生成物及び金属を
    含むセラミック−金属複合材を得ること、 を含んでなること、及び 前記セラミック−金属複合材の形成中に少なくとも１つ
    のプセロス条件を変更して、該プロセス条件の変更後に
    形成される酸化反応生成物の領域が、その変更前の前記
    酸化反応生成物の領域とは少なくとも１つの特性の点で
    異なるようにすること、 を特徴とするセラミック−金属複合材を製造する方法。
  2. 【請求項２】第二の気相酸化剤の供給源を用意すること
    を包含し、その際、前記プロセス条件の変更が、前記気
    相酸化剤を前記第二の気相酸化剤と置換え、そして前記
    親金属を前記第二の気相酸化剤と反応させて、前記親金
    属及び前記第二の気相酸化剤の酸化反応生成物を含む領
    域を形成することを含むものである、特許請求の範囲第
    １項に記載の方法。
  3. 【請求項３】プロセス修正剤の供給源を用意することを
    包含し、その際、前記プロセス条件の変更が、前記親金
    属に前記修正剤を結合させ、そして前記酸化反応を継続
    して、前記親金属及び前記気相酸化剤の酸化反応生成物
    であってその微細組織が該プロセス条件の変更前に形成
    された酸化反応生成物に較べて微細であるものを含む領
    域を形成することを含むものである、特許請求の範囲第
    １項に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記親金属が、アルミニウム、チタン、ジ
    ルコニウム、ハフニウム、シリコン及びスズからなる群
    から選ばれる、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれ
    か１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記気相酸化剤が空気又は窒素ガスであ
    る、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記
    載の方法。
  6. 【請求項６】前記プロセス条件の変更が、前記温度を第
    二の適当な温度に変更し、そして前記酸化反応を継続し
    て、変更後の温度で形成された酸化反応生成物を含む領
    域を形成することを含むものである、特許請求の範囲第
    １項に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記プロセス条件の変更が、下記の３工程
    （ａ），（ｂ）及び（ｃ）のうちの少なくとも２工程を
    含んでいて、用いられる工程により規定される特性を累
    積して有する領域を形成するものである、特許請求の範
    囲第１項に記載の方法： （ａ）第二の気相酸化剤の供給源を用意し、そして前記
    気相酸化剤を前記第二の気相酸化剤と置換え、そして前
    記親金属を前記第二の気相酸化剤と反応させて、前記親
    金属及び前記第二の気相酸化剤の酸化反応生成物を含む
    領域を形成する工程； （ｂ）プロセス修正剤の供給源を用意し、そして前記親
    金属に前記修正剤を結合させ、そして前記酸化反応を継
    続して、前記親金属及び前記気相酸化剤の酸化反応生成
    物であってその微細組織が該プロセス条件の変更前に形
    成された酸化反応生成物に較べて微細であるものを含む
    領域を形成する工程；及び （ｃ）前記温度を変更し、そして前記変更後の温度で前
    記反応を継続して、変更後の温度で形成された酸化反応
    生成物を含む領域を形成する工程。
  8. 【請求項８】前記プロセス条件の変更を２回もしくはそ
    れ以上の回数にわたって反復して前記領域の複数個を形
    成することを含む、特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  9. 【請求項９】セラミック及び充填材を含みかつ少なくと
    も１つの特性において互いに異なる複数の領域を有する
    点で特徴的な洗練された微細構造を有する複合物物体を
    製造する方法であって、 （ａ）少なくとも１種のドーパントと組み合わせて用い
    られる親金属を充填材の透過性素材に隣接して配置し、
    そして、前記親金属及び前記充填材を、それらの相互に
    関して、酸化反応生成物の物体の形成が、前記充填材の
    透過性素材に向かいかつその内部に至る方向で行われる
    ように配向し、 （ｂ）前記親金属をその融点よりも高く但しその酸化反
    応生成物の融点よりも低い温度範囲に加熱して溶融した
    親金属の物体を形成し、また、前記温度範囲において、
    前記親金属を気相酸化剤と反応させて酸化反応生成物の
    物体を形成し、そして、前記温度範囲において、前記酸
    化反応生成物の物体の少なくとも一部分を、前記溶融親
    金属の物体及び前記気相酸化剤と接触しかつそれらの間
    に延在するように維持し、よって、前記溶融親金属を、
    先に形成された酸化反応生成物の物体を介して、前記酸
    化剤に向かいかつ隣接せる充填材の素材に向かってその
    内部に至るように引き出し、前記充填材の素材内であっ
    て前記気相酸化剤と予め形成された酸化反応生成物の物
    体との界面のところで、新しい酸化反応生成物を連続し
    て形成させ、そして （ｃ）前記反応を、結果として形成される酸化反応生成
    物の物体内に前記充填材の少なくとも一部が埋設される
    のに十分な時間にわたって継続すること、 を含んでなること、そして 前記セラミック複合物物体の形成中に少なくとも１つの
    プロセス条件を変更して、該プロセス条件の変更後に形
    成される酸化反応生成物の領域が、その変更前の前記酸
    化反応生成物の領域とは少なくとも１つの特性の点で異
    なるようにすること、 を特徴とする複合物物体を製造する方法。
  10. 【請求項１０】第二の気相酸化剤の供給源を用意するこ
    とを包含し、その際、前記プロセス条件の変更が、前記
    気相酸化剤を前記第二の気相酸化剤と置換え、そして前
    記親金属を前記第二の気相酸化剤と反応させて、前記親
    金属及び前記第二の気相酸化剤の酸化反応生成物を含む
    領域を形成することを含むものである、特許請求の範囲
    第９項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】プロセス修正剤の供給源を用意すること
    を包含し、その際、前記プロセス条件の変更が、前記親
    金属に前記修正剤を結合させ、そして前記酸化反応を継
    続して、前記親金属及び前記気相酸化剤の酸化反応生成
    物であってその微細組織が該プロセス条件の変更前に形
    成された酸化反応生成物に較べて微細であるものを含む
    領域を形成することを含むものである、特許請求の範囲
    第10項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記親金属が、アルミニウム、チタン、
    ジルコニウム、ハフニウム、シリコン及びスズからなる
    群から選ばれる、特許請求の範囲第９項〜第11項のいず
    れか１項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記気相酸化剤が空気又は窒素ガスであ
    る、特許請求の範囲第９項〜第12項のいずれか１項に記
    載の方法。
  14. 【請求項１４】前記プロセス条件の変更が、前記温度を
    第二の適当な温度に変更し、そして前記酸化反応を継続
    して、変更後の温度で形成された酸化反応生成物を含む
    領域を形成することを含むものである、特許請求の範囲
    第９項に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記プロセス条件の変更が、下記の３工
    程（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のうちの少なくとも２工程
    を含んでいて、用いられる工程により規定される特性を
    累積して有する領域を形成するものである、特許請求の
    範囲第９項に記載の方法： （ａ）第二の気相酸化剤の供給源を用意し、そして前記
    気相酸化剤を前記第二の気相酸化剤と置換え、そして前
    記親金属を前記第二の気相酸化剤と反応させて、前記親
    金属及び前記第二の気相酸化剤の酸化反応生成物を含む
    領域を形成する工程； （ｂ）プロセス修正剤の供給源を用意し、そして前記親
    金属に前記修正剤を結合させ、そして前記酸化反応を継
    続して、前記親金属及び前記気相酸化剤の酸化反応生成
    物であってその微細組織が該プロセス条件の変更前に形
    成された酸化反応生成物に較べて微細であるものを含む
    領域を形成する工程；及び （ｃ）前記温度を変更し、その前記変更後の温度で前記
    反応を継続して、変更後の温度で形成された酸化反応生
    成物を含む領域を形成する工程。
  16. 【請求項１６】前記プロセス条件の変更を２回もしくは
    それ以上の回数にわたって反復して前記領域の複数個を
    形成することを含む、特許請求の範囲第９項に記載の方
    法。
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