JP2642675B2 - 自己支持体の製造方法 - Google Patents
自己支持体の製造方法Info
- Publication number
- JP2642675B2 JP2642675B2 JP63177971A JP17797188A JP2642675B2 JP 2642675 B2 JP2642675 B2 JP 2642675B2 JP 63177971 A JP63177971 A JP 63177971A JP 17797188 A JP17797188 A JP 17797188A JP 2642675 B2 JP2642675 B2 JP 2642675B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- parent metal
- boron
- metal
- boron carbide
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/74—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing shaped metallic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/653—Processes involving a melting step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/5156—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on rare earth compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/5607—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/5607—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
- C04B35/5611—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on titanium carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/5607—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
- C04B35/5622—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on zirconium or hafnium carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
- C04B35/58064—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
- C04B35/58064—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
- C04B35/58071—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides based on titanium borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
- C04B35/58064—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
- C04B35/58078—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides based on zirconium or hafnium borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
- C04B35/652—Directional oxidation or solidification, e.g. Lanxide process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Load-Engaging Elements For Cranes (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Installation Of Indoor Wiring (AREA)
- Supports For Pipes And Cables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明は一般に自己支持体を製造する新規な方法及び
それによって製造される新規な生成物に係る。より詳細
には本発明は、溶融親金属を炭化ホウ素及び場合によっ
て１又はそれ以上の不活性充填材を含む床材又は塊体に
反応溶浸させることによって、１又はそれ以上のホウ素
含有化合物、例えばホウ化物又はホウ化物及び炭化物を
含む自己支持体を製造する方法に係る。
それによって製造される新規な生成物に係る。より詳細
には本発明は、溶融親金属を炭化ホウ素及び場合によっ
て１又はそれ以上の不活性充填材を含む床材又は塊体に
反応溶浸させることによって、１又はそれ以上のホウ素
含有化合物、例えばホウ化物又はホウ化物及び炭化物を
含む自己支持体を製造する方法に係る。
発明の背景技術 近年、かつて金属が使われてきた構造的使用に代って
セラミックスが使用されることについて関心が高まって
きた。かかる関心の要因は或る種の性質例えば耐腐蝕
性、硬さ、耐摩耗性、弾性係数及び耐熱性について、セ
ラミックスが金属に比べて優れているという点にある。
セラミックスが使用されることについて関心が高まって
きた。かかる関心の要因は或る種の性質例えば耐腐蝕
性、硬さ、耐摩耗性、弾性係数及び耐熱性について、セ
ラミックスが金属に比べて優れているという点にある。
しかしながらかかる目的に対してセラミックスの使用
が制限される主な原因は、所定のセラミックス構造体を
製造するためのフィジビィリティ及び費用である。例え
ばホットプレス、反応焼結及び反応ホットプレスによっ
てセラミックスホウ化物体を製造する方法が知られてい
る。ホットプレス法の場合、所定のホウ化物の微細な粉
状物が高温高圧で成形される。反応ホットプレス法には
例えば高温高圧でホウ素又は金属ホウ化物を適切な金属
含有粉状物と共に成形することが含まれる。クローティ
（Clougherty）に付与された米国特許第3,937,619号に
は粉状金属と粉状二ホウ化物の混合体をホットプレスす
ることによってホウ化物の物体を製造する方法が記述さ
れており、ブラン（Brun）に付与された米国特許第4,51
2,946号にはホウ素含有セラミック粉状物と金属水素化
物をホットプレスしてホウ化物複合材料を形成する方法
が記述されている。
が制限される主な原因は、所定のセラミックス構造体を
製造するためのフィジビィリティ及び費用である。例え
ばホットプレス、反応焼結及び反応ホットプレスによっ
てセラミックスホウ化物体を製造する方法が知られてい
る。ホットプレス法の場合、所定のホウ化物の微細な粉
状物が高温高圧で成形される。反応ホットプレス法には
例えば高温高圧でホウ素又は金属ホウ化物を適切な金属
含有粉状物と共に成形することが含まれる。クローティ
（Clougherty）に付与された米国特許第3,937,619号に
は粉状金属と粉状二ホウ化物の混合体をホットプレスす
ることによってホウ化物の物体を製造する方法が記述さ
れており、ブラン（Brun）に付与された米国特許第4,51
2,946号にはホウ素含有セラミック粉状物と金属水素化
物をホットプレスしてホウ化物複合材料を形成する方法
が記述されている。
しかしながらかかるホットプレス法は特別な操作と高
価な特別な装置が必要であり、しかも製造されるセラミ
ック部品の大きさと形状に対して制限があり、従ってか
かる方法には典型的には低い製造性と高い製造コストが
含まれる。
価な特別な装置が必要であり、しかも製造されるセラミ
ック部品の大きさと形状に対して制限があり、従ってか
かる方法には典型的には低い製造性と高い製造コストが
含まれる。
構造物としてセラミックを使用する場合の第二の主要
な制限は一般的に靭性が欠如することである（例えば耐
損傷性又は耐破壊性）。かかる特性のために過度でない
引張り応力を含むような適用に於いてもセラミックは突
然しかも容易に破滅的な破壊に至ることがある。かかる
靭性の欠如はモノリシックなセラミックホウ化物の物体
にはとりわけ一般的である。
な制限は一般的に靭性が欠如することである（例えば耐
損傷性又は耐破壊性）。かかる特性のために過度でない
引張り応力を含むような適用に於いてもセラミックは突
然しかも容易に破滅的な破壊に至ることがある。かかる
靭性の欠如はモノリシックなセラミックホウ化物の物体
にはとりわけ一般的である。
かかる問題を克服するための研究としてセラミックを
金属例えばサーメット又は金属マトリックス複合材料と
組合せて使用する試みがなされてきた。かかる方法の目
的はセラミックスの最良の性質（例えば硬さ及び／又は
剛性）と金属の最良の性質（例えば延性）の組合せを得
ることである。フレネル他に付与された米国特許第4,58
5,618号にはサーメットを製造する方法が開示されてお
り、それによると粒状反応物であるバルク反応混合物は
溶融金属と接触する間に反応し、かかる反応によって焼
結自己支持セラミック体が製造される。前記溶融金属は
生成されたセラミック体の少なくとも一部分に溶浸す
る。かかる反応混合物の実施例の一つには、チタン、ア
ルミニウム及びホウ素酸化物（これら全ては粉状体）が
含まれ、溶融アルミニウムの溜りと接触しながら加熱さ
れる。かかる反応混合物は反応によって二ホウ化チタン
及びアルミナをセラミック相として生成し、生成された
セラミック相は溶融アルミニウムによって溶浸される。
かくしてこの方法では、反応混合物内のアルミニウムは
基本的に還元剤として使われる。更に外側の溜りである
前記溶融アルミニウムはホウ化物形成反応のための前駆
体金属源として使われることはないが、生成されるセラ
ミック構造内の多孔質に充填させるための手段として使
われる。かかる方法によって溶融アルミニウムに対して
濡れ性があり且抵抗性があるサーメットが作出される。
かかるサーメットは、生成された溶融アルミニウムと接
触するがしかし溶融氷晶石とは接触しないままであるの
が好ましい成分としては、アルミニウム生成物セル内で
は有用である。更にこの方法では、炭化ホウ素は使用さ
れない。
金属例えばサーメット又は金属マトリックス複合材料と
組合せて使用する試みがなされてきた。かかる方法の目
的はセラミックスの最良の性質（例えば硬さ及び／又は
剛性）と金属の最良の性質（例えば延性）の組合せを得
ることである。フレネル他に付与された米国特許第4,58
5,618号にはサーメットを製造する方法が開示されてお
り、それによると粒状反応物であるバルク反応混合物は
溶融金属と接触する間に反応し、かかる反応によって焼
結自己支持セラミック体が製造される。前記溶融金属は
生成されたセラミック体の少なくとも一部分に溶浸す
る。かかる反応混合物の実施例の一つには、チタン、ア
ルミニウム及びホウ素酸化物（これら全ては粉状体）が
含まれ、溶融アルミニウムの溜りと接触しながら加熱さ
れる。かかる反応混合物は反応によって二ホウ化チタン
及びアルミナをセラミック相として生成し、生成された
セラミック相は溶融アルミニウムによって溶浸される。
かくしてこの方法では、反応混合物内のアルミニウムは
基本的に還元剤として使われる。更に外側の溜りである
前記溶融アルミニウムはホウ化物形成反応のための前駆
体金属源として使われることはないが、生成されるセラ
ミック構造内の多孔質に充填させるための手段として使
われる。かかる方法によって溶融アルミニウムに対して
濡れ性があり且抵抗性があるサーメットが作出される。
かかるサーメットは、生成された溶融アルミニウムと接
触するがしかし溶融氷晶石とは接触しないままであるの
が好ましい成分としては、アルミニウム生成物セル内で
は有用である。更にこの方法では、炭化ホウ素は使用さ
れない。
リーブ他（Reeve,et al）による欧州特許出願第01132
49号にはサーメットを製造する方法が開示されており、
かかる方法ではまず溶融金属相内にそのままの状態（in
situ）で分散された粒子のセラミック相を形成しその
後かかる溶融状態を十分な時間維持して相互に成長した
セラミック網の形成をすることによって製造される。か
かるセラミック相の形成は、チタン塩をアルミニウムの
ような溶融金属内でホウ素塩と反応させることによって
実施されることが記述されている。セラミックホウ化物
はそのままの状態で成長しそれによって相互に成長した
網が形成される。しかしながらこの場合溶浸は行われず
更にホウ化物は溶融金属内の沈澱物として形成される。
かかる出願で記述された二つの実施例ではTiAl3、Al
B2、又はAlB12の結晶粒は生成されないが、TiB2が形成
されるということが記述されており、それによってアル
ミニウムはホウ化物に対する金属前駆体ではないという
事実が示される。更にこの方法では前駆体金属として炭
化ホウ素が使われることについては如何なる暗示もされ
ていない。ガザ他（Gazza,et al）に付与された米国特
許第3,864,154号には溶浸法によって製造されるセラミ
ック金属系が開示されている。AlB12成形物が真空雰囲
気下で溶融アルミニウムによって含浸され、それによっ
てかかる成分系が作出された。製造された他の物質に
は、SiB6−Al、Ｂ−Al、B4C−Al/Si、及びAlB12−Ｂ−A
lが含まれていた。しかしながら如何なる反応をも暗示
されていないし、且溶浸金属との反応を含む複合材料製
造法についても或いは不活性充填材に埋込まれた反応生
成物又は複合材料の一部分である反応生成物についても
如何なる暗示もされていない。
49号にはサーメットを製造する方法が開示されており、
かかる方法ではまず溶融金属相内にそのままの状態（in
situ）で分散された粒子のセラミック相を形成しその
後かかる溶融状態を十分な時間維持して相互に成長した
セラミック網の形成をすることによって製造される。か
かるセラミック相の形成は、チタン塩をアルミニウムの
ような溶融金属内でホウ素塩と反応させることによって
実施されることが記述されている。セラミックホウ化物
はそのままの状態で成長しそれによって相互に成長した
網が形成される。しかしながらこの場合溶浸は行われず
更にホウ化物は溶融金属内の沈澱物として形成される。
かかる出願で記述された二つの実施例ではTiAl3、Al
B2、又はAlB12の結晶粒は生成されないが、TiB2が形成
されるということが記述されており、それによってアル
ミニウムはホウ化物に対する金属前駆体ではないという
事実が示される。更にこの方法では前駆体金属として炭
化ホウ素が使われることについては如何なる暗示もされ
ていない。ガザ他（Gazza,et al）に付与された米国特
許第3,864,154号には溶浸法によって製造されるセラミ
ック金属系が開示されている。AlB12成形物が真空雰囲
気下で溶融アルミニウムによって含浸され、それによっ
てかかる成分系が作出された。製造された他の物質に
は、SiB6−Al、Ｂ−Al、B4C−Al/Si、及びAlB12−Ｂ−A
lが含まれていた。しかしながら如何なる反応をも暗示
されていないし、且溶浸金属との反応を含む複合材料製
造法についても或いは不活性充填材に埋込まれた反応生
成物又は複合材料の一部分である反応生成物についても
如何なる暗示もされていない。
ハルバーソン他（Halverson,et al）に付与された米
国特許第4,605,440号によると、B4C−Al複合材料を得る
ためにB4C−Al成形物（B4C及びAlの粉状物の均一な混合
物をコールドプレスすることによって形成された）が真
空中又はアルゴン雰囲気内で焼結処理される。溶融前駆
体金属溜り又は塊体からプリフォーム内への溶融金属の
溶浸は記述されていない。更に反応生成物を不活性充填
材内に埋込みそれによって充填材の好ましい特性を利用
して複合材料を得ることについては如何なる記述もされ
ていない。
国特許第4,605,440号によると、B4C−Al複合材料を得る
ためにB4C−Al成形物（B4C及びAlの粉状物の均一な混合
物をコールドプレスすることによって形成された）が真
空中又はアルゴン雰囲気内で焼結処理される。溶融前駆
体金属溜り又は塊体からプリフォーム内への溶融金属の
溶浸は記述されていない。更に反応生成物を不活性充填
材内に埋込みそれによって充填材の好ましい特性を利用
して複合材料を得ることについては如何なる記述もされ
ていない。
サーメット物質を製造するためのかかる概念は或る場
合には有望な結果を作出すが、一般にはホウ化物含有物
質を製造するためのより効率的であり且経済的方法に対
する必要性が存在する。
合には有望な結果を作出すが、一般にはホウ化物含有物
質を製造するためのより効率的であり且経済的方法に対
する必要性が存在する。
発明の概要 本発明によると、自己支持セラミック体が炭化ホウ素
の存在下で親金属の溶浸と反応工程（例えば反応溶浸）
を利用することによって製造される。炭化ホウ素の床材
又は溶融親金属によって溶浸されるが、前記床材は全体
的に炭化ホウ素から構成されることがあり、その結果自
己支持体は１又はそれ以上の親金属ホウ素含有化合物を
含むこととなり、前記ホウ素含有化合物には親金属ホウ
化物又は親金属ホウ素炭化物又はそれらの両者が含ま
れ、典型的には親金属炭化物が含まれることがある。選
択的ではあるが、溶浸されるべき前記塊体は炭化ホウ素
と混合された１又はそれ以上の不活性充填材が含まれて
おり、それによって反応溶浸による複合材料が製造さ
れ、かかる複合材料には１又はそれ以上のホウ素含有化
合物のマトリックスが含まれており、更に親金属炭化物
が含まれることがある。何れの実施例に於ても、最終生
成物は親金属の１又はそれ以上の金属成分である金属を
含むことがある。反応物濃度及び製造条件は変化し且制
御されることがあり、それによって種々の異なる体積パ
ーセントのセラミック化合物、金属及び／又は空隙率を
有する物体が生出される。
の存在下で親金属の溶浸と反応工程（例えば反応溶浸）
を利用することによって製造される。炭化ホウ素の床材
又は溶融親金属によって溶浸されるが、前記床材は全体
的に炭化ホウ素から構成されることがあり、その結果自
己支持体は１又はそれ以上の親金属ホウ素含有化合物を
含むこととなり、前記ホウ素含有化合物には親金属ホウ
化物又は親金属ホウ素炭化物又はそれらの両者が含ま
れ、典型的には親金属炭化物が含まれることがある。選
択的ではあるが、溶浸されるべき前記塊体は炭化ホウ素
と混合された１又はそれ以上の不活性充填材が含まれて
おり、それによって反応溶浸による複合材料が製造さ
れ、かかる複合材料には１又はそれ以上のホウ素含有化
合物のマトリックスが含まれており、更に親金属炭化物
が含まれることがある。何れの実施例に於ても、最終生
成物は親金属の１又はそれ以上の金属成分である金属を
含むことがある。反応物濃度及び製造条件は変化し且制
御されることがあり、それによって種々の異なる体積パ
ーセントのセラミック化合物、金属及び／又は空隙率を
有する物体が生出される。
一般に本発明による方法では炭化ホウ素を含む塊体が
溶融金属又は溶融金属合金体に隣接して又は接触して配
置され、前記溶融金属又は溶融金属合金は特定の温度範
囲内で実質的に不活性な雰囲気内で溶融される。前記溶
融金属は前記塊体に溶浸し且炭化ホウ素と反応して１又
は２以上の反応生成物を形成する。かかる炭化ホウ素は
還元可能であり、少なくともその一部分は溶融親金属に
よって還元されそれによって親金属ホウ素含有化合物例
えば親金属ホウ化物及び／又はホウ素化合物が一定の製
品温度条件下で形成される。典型的には親金属炭化物も
形成され、或る場合には親金属炭化ホウ素が形成され
る。反応生成物の少なくとも一部分は前記金属と接触し
て維持され、溶融金属は未反応の炭化ホウ素方向に、ウ
ィッキング作用又は毛管作用によって引張られ又は移送
される。このようにして移送された金属によって更に親
金属ホウ化物、炭化物、及び／又は炭化ホウ素が形成さ
れ、それによってセラミック体の形成又は成長が継続さ
れ、最後に親金属又は炭化ホウ素が消費尽されあるいは
反応温度が反応温度領域外に変化することによって終了
する。このようにして生成された構造物には、１又はそ
れ以上の親金属ホウ化物、親金属ホウ素化合物、親金属
炭化物、金属（ここで使われているように合金又は金属
間化合物が含まれることが意図されている）、又は空
隙、又はそれらの組合せが含まれており、かかる幾つか
の相は１又はそれ以上の次元で相互に結合されているこ
とがあり又は結合されていないことがある。ホウ素含有
化合物（例えばホウ化物及びホウ素化合物）、炭素含有
化合物、及び金属相の最終的な体積率及び相互結合性の
度合は、１又はそれ以上の条件例えば炭化ホウ素物体の
初期の密度、炭化ホウ素と親金属の相対量、親金属の合
金化、炭化ホウ素の充填材による希釈、温度及び時間等
を変化させることによって制御されることができる。典
型的には炭化ホウ素の塊体は少なくとも部分的に多孔性
であり、それによって親金属が反応生成物を通過してウ
ィッキング作用を起こすことが許される。かかるウィッ
キング作用は明らかに、反応によって体積変化しても親
金属がウィッキング作用をし続けることができる孔を完
全に閉鎖することはないという理由によって、又は粒界
の少なくともその一部分に親金属に対する浸透性を付与
する表面エネルギのような要因のために反応生成物が溶
融金属に対して浸透性を維持するという理由によって、
起きる。他の実施例では、複合材料は溶融親金属を１又
はそれ以上の不活性充填材物質と混合された炭化ホウ素
の床材内に移送させることによって製造される。かかる
実施例に於て、炭化ホウ素は適切な充填材物質内に組込
まれ、かかる充填材物質はその後溶融親金属に隣接して
又は接触させて配置される。かかる組立体は別の床材上
に又はその内部に支持されることがあり、前記床材は製
造条件下で溶融金属に対して実質的に非濡れ性であり且
非反応性である。前記溶融親金属は炭化ホウ素−充填材
混合物を溶浸し且炭化ホウ素と反応して１又はそれ以上
のホウ素含有化合物を形成する。このようにして生成さ
れた自己支持セラミック−金属複合材料は典型的には緻
密な微細構造であり、かかる微細構造は充填材を含んで
おり、かかる充填材はホウ素含有化合物を含むマトリッ
クスによって埋込まれており、更に前記微細構造は炭化
物及び金属を含むことがある。ほんの少量の炭化ホウ素
が反応溶浸過程を増進するために要求される。かくして
生成されたマトリックスの含有物は、主として金属成分
から構成されそれによって親金属の或る特定の特徴を有
する性質を示すことがあり、或いは高濃度の炭化ホウ素
が製造中に使われ、それによって顕著なホウ素含有化合
物相が作出され、かかる化合物相は炭素含有化合物と共
にマトリックスの性質を支配する。充填材は複合材料の
性質を高めるために、複合材料の原材料の費用を下げる
ために、又はホウ素含有化合物及び／又は炭素含有化合
物の生成反応速度及び付随する熱発生率を抑制するため
に働くことがある。
溶融金属又は溶融金属合金体に隣接して又は接触して配
置され、前記溶融金属又は溶融金属合金は特定の温度範
囲内で実質的に不活性な雰囲気内で溶融される。前記溶
融金属は前記塊体に溶浸し且炭化ホウ素と反応して１又
は２以上の反応生成物を形成する。かかる炭化ホウ素は
還元可能であり、少なくともその一部分は溶融親金属に
よって還元されそれによって親金属ホウ素含有化合物例
えば親金属ホウ化物及び／又はホウ素化合物が一定の製
品温度条件下で形成される。典型的には親金属炭化物も
形成され、或る場合には親金属炭化ホウ素が形成され
る。反応生成物の少なくとも一部分は前記金属と接触し
て維持され、溶融金属は未反応の炭化ホウ素方向に、ウ
ィッキング作用又は毛管作用によって引張られ又は移送
される。このようにして移送された金属によって更に親
金属ホウ化物、炭化物、及び／又は炭化ホウ素が形成さ
れ、それによってセラミック体の形成又は成長が継続さ
れ、最後に親金属又は炭化ホウ素が消費尽されあるいは
反応温度が反応温度領域外に変化することによって終了
する。このようにして生成された構造物には、１又はそ
れ以上の親金属ホウ化物、親金属ホウ素化合物、親金属
炭化物、金属（ここで使われているように合金又は金属
間化合物が含まれることが意図されている）、又は空
隙、又はそれらの組合せが含まれており、かかる幾つか
の相は１又はそれ以上の次元で相互に結合されているこ
とがあり又は結合されていないことがある。ホウ素含有
化合物（例えばホウ化物及びホウ素化合物）、炭素含有
化合物、及び金属相の最終的な体積率及び相互結合性の
度合は、１又はそれ以上の条件例えば炭化ホウ素物体の
初期の密度、炭化ホウ素と親金属の相対量、親金属の合
金化、炭化ホウ素の充填材による希釈、温度及び時間等
を変化させることによって制御されることができる。典
型的には炭化ホウ素の塊体は少なくとも部分的に多孔性
であり、それによって親金属が反応生成物を通過してウ
ィッキング作用を起こすことが許される。かかるウィッ
キング作用は明らかに、反応によって体積変化しても親
金属がウィッキング作用をし続けることができる孔を完
全に閉鎖することはないという理由によって、又は粒界
の少なくともその一部分に親金属に対する浸透性を付与
する表面エネルギのような要因のために反応生成物が溶
融金属に対して浸透性を維持するという理由によって、
起きる。他の実施例では、複合材料は溶融親金属を１又
はそれ以上の不活性充填材物質と混合された炭化ホウ素
の床材内に移送させることによって製造される。かかる
実施例に於て、炭化ホウ素は適切な充填材物質内に組込
まれ、かかる充填材物質はその後溶融親金属に隣接して
又は接触させて配置される。かかる組立体は別の床材上
に又はその内部に支持されることがあり、前記床材は製
造条件下で溶融金属に対して実質的に非濡れ性であり且
非反応性である。前記溶融親金属は炭化ホウ素−充填材
混合物を溶浸し且炭化ホウ素と反応して１又はそれ以上
のホウ素含有化合物を形成する。このようにして生成さ
れた自己支持セラミック−金属複合材料は典型的には緻
密な微細構造であり、かかる微細構造は充填材を含んで
おり、かかる充填材はホウ素含有化合物を含むマトリッ
クスによって埋込まれており、更に前記微細構造は炭化
物及び金属を含むことがある。ほんの少量の炭化ホウ素
が反応溶浸過程を増進するために要求される。かくして
生成されたマトリックスの含有物は、主として金属成分
から構成されそれによって親金属の或る特定の特徴を有
する性質を示すことがあり、或いは高濃度の炭化ホウ素
が製造中に使われ、それによって顕著なホウ素含有化合
物相が作出され、かかる化合物相は炭素含有化合物と共
にマトリックスの性質を支配する。充填材は複合材料の
性質を高めるために、複合材料の原材料の費用を下げる
ために、又はホウ素含有化合物及び／又は炭素含有化合
物の生成反応速度及び付随する熱発生率を抑制するため
に働くことがある。
更に他の実施例に於ては、溶浸されるべき物質は所定
の最終製品である複合材料の形態と同一のプリフォーム
に形作られる。その後溶融親金属によるプリフォームの
反応溶浸によって前記プリフォームの全体の形又はほぼ
全体に近い形を有する複合材料が形成され、それによっ
て費用がかかる最後の機械加工及び仕上げ作業が最少化
される。
の最終製品である複合材料の形態と同一のプリフォーム
に形作られる。その後溶融親金属によるプリフォームの
反応溶浸によって前記プリフォームの全体の形又はほぼ
全体に近い形を有する複合材料が形成され、それによっ
て費用がかかる最後の機械加工及び仕上げ作業が最少化
される。
定義 特許請求の範囲及び発明の詳細な説明で使われる語は
以下で定義される。
以下で定義される。
「親金属」は、多結晶酸化反応生成物即ち親金属ホウ
化物又は他の親金属ホウ素化合物に対する前駆体である
金属、例えばジルコニウムのことを言い、更に、純粋な
又は比較的純度の高い金属と、不純物を有しており且／
又はその内部に合金成分を有する市販されている金属
と、及び前記金属前駆体を主要な成分とする合金と、が
含まれる、従って親金属として特定の金属例えばジルコ
ニウムが言及されているとき、かかる同一の金属は文脈
中で特に支持されていない限りこの定義によって読まれ
るべきである。
化物又は他の親金属ホウ素化合物に対する前駆体である
金属、例えばジルコニウムのことを言い、更に、純粋な
又は比較的純度の高い金属と、不純物を有しており且／
又はその内部に合金成分を有する市販されている金属
と、及び前記金属前駆体を主要な成分とする合金と、が
含まれる、従って親金属として特定の金属例えばジルコ
ニウムが言及されているとき、かかる同一の金属は文脈
中で特に支持されていない限りこの定義によって読まれ
るべきである。
「親金属ホウ化物」及び「親金属ホウ素化合物」は炭
化ホウ素と親金属間の反応によって形成されるホウ素含
有反応生成物を意味し、親金属とホウ素の二元化合物の
他、三元又はそれ以上の化合物が含まれる。
化ホウ素と親金属間の反応によって形成されるホウ素含
有反応生成物を意味し、親金属とホウ素の二元化合物の
他、三元又はそれ以上の化合物が含まれる。
「親金属炭化物」は、炭化物と親金属の反応で生成さ
れた炭素含有反応生成物を意味する。
れた炭素含有反応生成物を意味する。
最良の実施例の説明 本発明によると自己支持体は炭化ホウ素による溶融親
金属の反応溶浸によって製造され、それによって炭化ホ
ウ素による前記親金属の１又はそれ以上の反応生成物を
含む多結晶セラミック含有体が形成され、かかる自己支
持体はまた前記親金属の１又はそれ以上の成分を含むこ
とがある。製造条件下では典型的には固体である炭化ホ
ウ素は微細な粒状物又は粉状物であることが好ましい。
製造の環境又は雰囲気は、製造条件下で比較的不活性又
は非反応性であるように選択される。例えばアルゴン又
は真空が適切な製造雰囲気である。製造された生成物に
は１又はそれ以上の（ａ）親金属ホウ化物、（ｂ）ホウ
素化合物、（ｃ）通常親金属酸化物及び（ｄ）金属、が
含まれる。生成物の組成及び性質は親金属の組成及び反
応条件の選択に依存する。生成された自己支持体はまた
多孔性又は空隙性を示することがある。
金属の反応溶浸によって製造され、それによって炭化ホ
ウ素による前記親金属の１又はそれ以上の反応生成物を
含む多結晶セラミック含有体が形成され、かかる自己支
持体はまた前記親金属の１又はそれ以上の成分を含むこ
とがある。製造条件下では典型的には固体である炭化ホ
ウ素は微細な粒状物又は粉状物であることが好ましい。
製造の環境又は雰囲気は、製造条件下で比較的不活性又
は非反応性であるように選択される。例えばアルゴン又
は真空が適切な製造雰囲気である。製造された生成物に
は１又はそれ以上の（ａ）親金属ホウ化物、（ｂ）ホウ
素化合物、（ｃ）通常親金属酸化物及び（ｄ）金属、が
含まれる。生成物の組成及び性質は親金属の組成及び反
応条件の選択に依存する。生成された自己支持体はまた
多孔性又は空隙性を示することがある。
本発明の好ましい実施例によると、親金属及び炭化ホ
ウ素の塊体又は床材が互いに隣接して配置され、それに
よって反応溶浸が前記床材方向に向い且その内部まで行
われる。前記床材は予め一定の形状を有していることが
あり、且強化用充填材のような充填材物質を含むことが
あり、かかる充填材は製造条件下で実質的に不活性であ
る。反応生成物は前記床材を実質的に乱雑化したり移動
させたりすることなしにかかる床材内に成長することが
できる。かくして床材の配列を損傷し又は乱雑化するこ
とがある外力は必要とせず、反応生成物を作出すための
困難であり又は高価な高温高圧工程及び設備が必要とさ
れない。好ましくは粒状又は粉状である炭化ホウ素内へ
の及び炭化ホウ素との親金属の反応溶浸によって、典型
的には親金属ホウ化物及び親金属ホウ素化合物を含む複
合材料が形成される。親金属としてアルミニウムを使用
する場合には生成物は炭化ホウ素アルミニウム（例えば
Al3B48C2、AlB12C2、AlB24C4）から構成されることがあ
り、更に金属即ちアルミニウム及び親金属の他の未反応
又は非酸化成分が含まれることがある。ジルコニウムが
親金属である場合、生成される複合材料はジルコニウム
ホウ化物及び炭化ジルコニウムから構成される。またか
かる複合材料中には金属ジルコニウムが存在することが
ある。
ウ素の塊体又は床材が互いに隣接して配置され、それに
よって反応溶浸が前記床材方向に向い且その内部まで行
われる。前記床材は予め一定の形状を有していることが
あり、且強化用充填材のような充填材物質を含むことが
あり、かかる充填材は製造条件下で実質的に不活性であ
る。反応生成物は前記床材を実質的に乱雑化したり移動
させたりすることなしにかかる床材内に成長することが
できる。かくして床材の配列を損傷し又は乱雑化するこ
とがある外力は必要とせず、反応生成物を作出すための
困難であり又は高価な高温高圧工程及び設備が必要とさ
れない。好ましくは粒状又は粉状である炭化ホウ素内へ
の及び炭化ホウ素との親金属の反応溶浸によって、典型
的には親金属ホウ化物及び親金属ホウ素化合物を含む複
合材料が形成される。親金属としてアルミニウムを使用
する場合には生成物は炭化ホウ素アルミニウム（例えば
Al3B48C2、AlB12C2、AlB24C4）から構成されることがあ
り、更に金属即ちアルミニウム及び親金属の他の未反応
又は非酸化成分が含まれることがある。ジルコニウムが
親金属である場合、生成される複合材料はジルコニウム
ホウ化物及び炭化ジルコニウムから構成される。またか
かる複合材料中には金属ジルコニウムが存在することが
ある。
本発明は以下で親金属がジルコニウム又はアルミニウ
ムである場合の好ましい実施例に関してとりわけ詳細に
説明されるが、それは説明のためにだけに用いられるの
である。他の親金属としてケイ素、チタン、ハフニウ
ム、ランタン、鉄、カルシウム、バナジウム、ニオビウ
ム、マグネシウム及びベリリウムが使われることがあ
り、かかる親金属の幾つかの実施例が以下で示される。
ムである場合の好ましい実施例に関してとりわけ詳細に
説明されるが、それは説明のためにだけに用いられるの
である。他の親金属としてケイ素、チタン、ハフニウ
ム、ランタン、鉄、カルシウム、バナジウム、ニオビウ
ム、マグネシウム及びベリリウムが使われることがあ
り、かかる親金属の幾つかの実施例が以下で示される。
第１図について説明すると、前駆体即ちジルコニウム
である親金属が、インゴット、ビレット、棒、板等の形
態に形成されている。かかる金属は好ましくは粒子径が
約0.1μｍから100μｍである粒状の炭化ホウ素12内に少
なくとも部分的に埋込まれている。かかる装置又は組立
体は典型的には粒状物である不活性物質14によって囲ま
れており、かかる不活性物質は製造条件下で溶融金属に
対して濡れ性を有さず且かかる溶融金属と反応すること
はなく、るつぼ16又は他の耐熱性容器内に収納されてい
る。前記親金属の上端面18は露出されることもあるが前
記親金属が完全に炭化ホウ素内に埋込まれ又は囲まれる
こともあり、更に不活性床材14は取除かれることがあ
る。かかる組立体は炉内に移されそこで好ましくはアル
ゴンのような不活性雰囲気内で親金属の融点以上しかし
望ましくは所定の反応生成物の融点以下の温度まで加熱
されそれによって溶融金属の塊体又は溜りが形成され
る。作業温度範囲又は好ましい温度はかかる温度領域を
越えることはないということが理解されるべきである。
温度範囲は親金属の組成及び生成される複合材料の所定
の相のような要因に依存するであろう。溶融金属は炭化
ホウ素と接触し、親金属ホウ化物（例えば二ホウ化ジル
コニウム）が反応生成物として形成される。炭化ホウ素
に露出され続けると、残余の溶融金属は前記反応生成物
を通って炭化ホウ素を含有する塊体方向へ且その内部で
漸進的に引込まれ、それによって前記溶融金属と炭化ホ
ウ素間の界面で反応生成物が形成され続けることができ
る。この方法によって製造される生成物は、親金属の炭
化ホウ素との１又はそれ以上の反応生成物から構成され
るが、親金属のうち１又はそれ以上の未反応又は非酸化
成分を含むセラミック−金属複合材料が含まれることが
ある。炭化ホウ素の実質的な量が反応しそれによって１
又はそれ以上の反応生成物が形成されるが、かかる量は
少なくとも約50％であることが好ましく、最も好ましい
のは少なくとも約90％である。かかる製法によって反応
生成物として形成されるセラミッククリスタライトは、
相互に結合されていることもあり又は相互に結合されて
いないこともあるが、三次元的に結合されていることが
好ましく、更に生成物内の金属相及び空隙は通常少なく
とも部分的に相互に結合されている。多孔性は親金属相
の部分的な又はほぼ完全な消耗の結果生ずる傾向があり
それは更に反応生成物が形成されるのに有利に働く（化
学量論的な反応物又は過剰な炭化ホウ素が存在する場合
には）、しかし空隙の体積比率は温度、時間、親金属の
種類、及び炭化ホウ素の塊体の多孔性等の要因に依存す
る。
である親金属が、インゴット、ビレット、棒、板等の形
態に形成されている。かかる金属は好ましくは粒子径が
約0.1μｍから100μｍである粒状の炭化ホウ素12内に少
なくとも部分的に埋込まれている。かかる装置又は組立
体は典型的には粒状物である不活性物質14によって囲ま
れており、かかる不活性物質は製造条件下で溶融金属に
対して濡れ性を有さず且かかる溶融金属と反応すること
はなく、るつぼ16又は他の耐熱性容器内に収納されてい
る。前記親金属の上端面18は露出されることもあるが前
記親金属が完全に炭化ホウ素内に埋込まれ又は囲まれる
こともあり、更に不活性床材14は取除かれることがあ
る。かかる組立体は炉内に移されそこで好ましくはアル
ゴンのような不活性雰囲気内で親金属の融点以上しかし
望ましくは所定の反応生成物の融点以下の温度まで加熱
されそれによって溶融金属の塊体又は溜りが形成され
る。作業温度範囲又は好ましい温度はかかる温度領域を
越えることはないということが理解されるべきである。
温度範囲は親金属の組成及び生成される複合材料の所定
の相のような要因に依存するであろう。溶融金属は炭化
ホウ素と接触し、親金属ホウ化物（例えば二ホウ化ジル
コニウム）が反応生成物として形成される。炭化ホウ素
に露出され続けると、残余の溶融金属は前記反応生成物
を通って炭化ホウ素を含有する塊体方向へ且その内部で
漸進的に引込まれ、それによって前記溶融金属と炭化ホ
ウ素間の界面で反応生成物が形成され続けることができ
る。この方法によって製造される生成物は、親金属の炭
化ホウ素との１又はそれ以上の反応生成物から構成され
るが、親金属のうち１又はそれ以上の未反応又は非酸化
成分を含むセラミック−金属複合材料が含まれることが
ある。炭化ホウ素の実質的な量が反応しそれによって１
又はそれ以上の反応生成物が形成されるが、かかる量は
少なくとも約50％であることが好ましく、最も好ましい
のは少なくとも約90％である。かかる製法によって反応
生成物として形成されるセラミッククリスタライトは、
相互に結合されていることもあり又は相互に結合されて
いないこともあるが、三次元的に結合されていることが
好ましく、更に生成物内の金属相及び空隙は通常少なく
とも部分的に相互に結合されている。多孔性は親金属相
の部分的な又はほぼ完全な消耗の結果生ずる傾向があり
それは更に反応生成物が形成されるのに有利に働く（化
学量論的な反応物又は過剰な炭化ホウ素が存在する場合
には）、しかし空隙の体積比率は温度、時間、親金属の
種類、及び炭化ホウ素の塊体の多孔性等の要因に依存す
る。
親金属としてジルコニウム、チタン及びハフニウムを
使用する本発明によって製造された生成物は、小板類似
構造によって特徴付けられる親金属ホウ化物が形成され
ることが観察された。かかる小板は第３図、第４図及び
第５図に示されるように、典型的には非同軸的であり又
はランダム方向に配向している。かかる小板類似構造及
び金属相は、クラック変位機構及び／又はクラック引張
り機構によって、12MPam1/2又はそれ以上の値であるか
かる複合材料の異常に高い破壊強さを少なくとも大部分
説明しているように見える。
使用する本発明によって製造された生成物は、小板類似
構造によって特徴付けられる親金属ホウ化物が形成され
ることが観察された。かかる小板は第３図、第４図及び
第５図に示されるように、典型的には非同軸的であり又
はランダム方向に配向している。かかる小板類似構造及
び金属相は、クラック変位機構及び／又はクラック引張
り機構によって、12MPam1/2又はそれ以上の値であるか
かる複合材料の異常に高い破壊強さを少なくとも大部分
説明しているように見える。
本発明の他の観点によると、複合材料体を含む自己支
持体が提供され、前記複合材料体には反応生成物のマト
リックス及び場合によって金属成分が含まれており、そ
れらは実質的に不活性な充填材に埋込まれている。かか
るマトリックスは、炭化ホウ素と十分に混合された充填
材の床材又は塊体内に親金属が反応溶浸することによっ
て形成される。かかる充填材物質は如何なる大きさ又は
形状であってもよく、反応生成物の成長方向が前記充填
材方向を向いており、且前記充填材を実質的に乱雑化さ
せることなく又は変形させることなくかかる充填材の少
なくとも一部分を引き込む限り前記親金属に対して如何
なる態様で配置されてもかまわない。充填材は適切な物
質例えばセラミックス及び／又は金属繊維、ウイスカ、
粒状物、粉状物、棒状物、ワイヤ、ワイヤクロス、耐熱
性布、板状物、小板状物、網状発泡構造体、中実球又は
中空球等から構成され又は含まれることがある。とりわ
け有用な充填材はアルミナであるが、他の酸化物及びセ
ラミック充填材も出発物質及び所定の最終特性によって
使われることがある。充填材物質は緩やかな配列又は結
合された配列であることがあり、かかる配列は空隙、開
口部、介在空間、等を有しておりそれによって前記充填
材物質は溶融親金属の溶浸に対する浸透性が付与され
る。更にかかる充填材物質は均一的であることもあり又
は非均一的であることもある。必要な場合にはかかる物
質は適切な結合材（例えばFMC Co.から入手されるAvici
l PH105）によって結合されることがあり、かかる結合
材は本発明の反応を妨害することなく又は最終の複合材
料生成物内に望ましくない残留副産物を形成することが
ない。製造中に炭化ホウ素と又は溶融金属と過度に反応
する傾向があるような充填材は被覆されることがあり、
それによって前記充填材は製造雰囲気に対して不活性化
される。例えば親金属としてアルミニウムと組合せて充
填材として炭素繊維が使われる場合、かかる炭素繊維は
溶融アルミニウムと反応する傾向があるが、その反応は
前記炭素繊維が最初に例えばアルミナで被覆される場合
には避けられ得ることができる。
持体が提供され、前記複合材料体には反応生成物のマト
リックス及び場合によって金属成分が含まれており、そ
れらは実質的に不活性な充填材に埋込まれている。かか
るマトリックスは、炭化ホウ素と十分に混合された充填
材の床材又は塊体内に親金属が反応溶浸することによっ
て形成される。かかる充填材物質は如何なる大きさ又は
形状であってもよく、反応生成物の成長方向が前記充填
材方向を向いており、且前記充填材を実質的に乱雑化さ
せることなく又は変形させることなくかかる充填材の少
なくとも一部分を引き込む限り前記親金属に対して如何
なる態様で配置されてもかまわない。充填材は適切な物
質例えばセラミックス及び／又は金属繊維、ウイスカ、
粒状物、粉状物、棒状物、ワイヤ、ワイヤクロス、耐熱
性布、板状物、小板状物、網状発泡構造体、中実球又は
中空球等から構成され又は含まれることがある。とりわ
け有用な充填材はアルミナであるが、他の酸化物及びセ
ラミック充填材も出発物質及び所定の最終特性によって
使われることがある。充填材物質は緩やかな配列又は結
合された配列であることがあり、かかる配列は空隙、開
口部、介在空間、等を有しておりそれによって前記充填
材物質は溶融親金属の溶浸に対する浸透性が付与され
る。更にかかる充填材物質は均一的であることもあり又
は非均一的であることもある。必要な場合にはかかる物
質は適切な結合材（例えばFMC Co.から入手されるAvici
l PH105）によって結合されることがあり、かかる結合
材は本発明の反応を妨害することなく又は最終の複合材
料生成物内に望ましくない残留副産物を形成することが
ない。製造中に炭化ホウ素と又は溶融金属と過度に反応
する傾向があるような充填材は被覆されることがあり、
それによって前記充填材は製造雰囲気に対して不活性化
される。例えば親金属としてアルミニウムと組合せて充
填材として炭素繊維が使われる場合、かかる炭素繊維は
溶融アルミニウムと反応する傾向があるが、その反応は
前記炭素繊維が最初に例えばアルミナで被覆される場合
には避けられ得ることができる。
適切な耐熱性容器によって親金属と炭化ホウ素が混合
された充填材の床材又は塊体が保持されており、前記親
金属及び充填材の床材は親金属が前記充填材床材内に反
応溶浸することが許され且それによって複合材料が適切
に成長することが許されるように配置されており、かか
る耐熱性容器は炉内に入れられ、かかる容器は親金属の
融点以上の温度にまで加熱される。かかる高温に於て溶
融親金属はウィッキング作用により浸透性充填材に溶浸
し、炭化ホウ素と反応し、それによって所定のセラミッ
ク又はセラミック−金属複合材料体を形成する。
された充填材の床材又は塊体が保持されており、前記親
金属及び充填材の床材は親金属が前記充填材床材内に反
応溶浸することが許され且それによって複合材料が適切
に成長することが許されるように配置されており、かか
る耐熱性容器は炉内に入れられ、かかる容器は親金属の
融点以上の温度にまで加熱される。かかる高温に於て溶
融親金属はウィッキング作用により浸透性充填材に溶浸
し、炭化ホウ素と反応し、それによって所定のセラミッ
ク又はセラミック−金属複合材料体を形成する。
本発明を実施することによって作られる複合材料が第
２図に図示されている。炭化ホウ素は所定の不活性充填
材物質と共に、最終製品である複合材料の所定形状と同
一の形を有するプリフォームに製造され。かかるプリフ
ォーム20は親金属前駆体10によって積重ねられかかる組
立体はるつぼ16内に含まれる不活性物質14によって囲ま
れる。親金属の上端面18は露出されることもあるが露出
されないこともある。プリフォーム20は広い範囲に亙る
通常のセラミック体を形成する方法（例えば一軸プレス
法、静水圧プレス法、スリップキャスティング法、沈澱
鋳造法、テープ鋳造法、射出成形法、繊維状物質をフィ
ラメント巻回する方法他）によって準備されることがあ
り、前記方法は充填材の特性に依存する。反応溶浸に先
立って、充填材の粒子、ウイスカ、繊維等の初期結合
が、軽い焼結法又は様々な有機物又は無機物結合材物質
を使うことによってなされることがあり、前記結合材は
反応工程を妨害することなく又は最終物質に対する望ま
しくない副産物を生出すことがない。プリフォーム20は
十分な形状一体性及び圧粉強さを有するように製造さ
れ、溶融金属の移動に対して浸透性を有するべきであ
り、望ましくは体積で約５及び90％間の空隙率を有して
おり、より好ましくは体積で約25及び75％間の空隙率を
有する。親金属がアルミニウムである場合は、適切な充
填材物質には例えば炭化ケイ素、二ホウ化チタン、アル
ミナ及びアルミニウムドデカーボライド（他の物質の中
で）が含まれ、粒状物として典型的には約14〜1000のメ
ッシュ径を有するが、如何なる充填材物質の混合物もメ
ッシュ径も使われることがある。かかるプリフォーム20
は溶融親金属と１又はそれ以上の面で十分な時間接触
し、それによってプリフォームの境界面に対するマトリ
ックスの溶浸が完全化される。かかるプリフォーム法の
結果としてセラミック−金属複合材料体が形成され、か
かる複合材料体は最終製品で必要な形を忠実に又は正確
に表わす形状を有しており、かくして費用のかかる仕上
げ機械加工又は研削作業が最少化され又は除去されるこ
とができる。
２図に図示されている。炭化ホウ素は所定の不活性充填
材物質と共に、最終製品である複合材料の所定形状と同
一の形を有するプリフォームに製造され。かかるプリフ
ォーム20は親金属前駆体10によって積重ねられかかる組
立体はるつぼ16内に含まれる不活性物質14によって囲ま
れる。親金属の上端面18は露出されることもあるが露出
されないこともある。プリフォーム20は広い範囲に亙る
通常のセラミック体を形成する方法（例えば一軸プレス
法、静水圧プレス法、スリップキャスティング法、沈澱
鋳造法、テープ鋳造法、射出成形法、繊維状物質をフィ
ラメント巻回する方法他）によって準備されることがあ
り、前記方法は充填材の特性に依存する。反応溶浸に先
立って、充填材の粒子、ウイスカ、繊維等の初期結合
が、軽い焼結法又は様々な有機物又は無機物結合材物質
を使うことによってなされることがあり、前記結合材は
反応工程を妨害することなく又は最終物質に対する望ま
しくない副産物を生出すことがない。プリフォーム20は
十分な形状一体性及び圧粉強さを有するように製造さ
れ、溶融金属の移動に対して浸透性を有するべきであ
り、望ましくは体積で約５及び90％間の空隙率を有して
おり、より好ましくは体積で約25及び75％間の空隙率を
有する。親金属がアルミニウムである場合は、適切な充
填材物質には例えば炭化ケイ素、二ホウ化チタン、アル
ミナ及びアルミニウムドデカーボライド（他の物質の中
で）が含まれ、粒状物として典型的には約14〜1000のメ
ッシュ径を有するが、如何なる充填材物質の混合物もメ
ッシュ径も使われることがある。かかるプリフォーム20
は溶融親金属と１又はそれ以上の面で十分な時間接触
し、それによってプリフォームの境界面に対するマトリ
ックスの溶浸が完全化される。かかるプリフォーム法の
結果としてセラミック−金属複合材料体が形成され、か
かる複合材料体は最終製品で必要な形を忠実に又は正確
に表わす形状を有しており、かくして費用のかかる仕上
げ機械加工又は研削作業が最少化され又は除去されるこ
とができる。
親金属による浸透性充填材への溶浸は、充填材中に炭
化ホウ素が存在することによって増進されることが発見
された。少量のホウ素源であっても効果的であることが
示された。しかしその最少量は炭化ホウ素の種類及び粒
径、親金属の種類、充填材の種類、及び製造条件のよう
な多くの要因に依存することがある。かくして様々な範
囲の濃度の炭化ホウ素が充填材に供されることができる
が、炭化ホウ素の濃度が低ければ低いほどマトリックス
内の金属の体積比率が高くなる。極めて少量の炭化ホウ
素例えば炭化ホウ素と充填材の合計重量に対して１乃至
３重量％の炭化ホウ素が使われる場合、生成されるマト
リックスは相互に結合された金属であり且かかる金属内
に分散された一定限度の量の親金属ホウ化物及び親金属
炭化物である。炭化ホウ素が存在しない場合、充填材の
反応溶浸は起きることがなく、溶浸は例えば外部圧力を
適用して前記金属を前記充填材内へ押込むような特別な
工程なしには不可能であることがある。
化ホウ素が存在することによって増進されることが発見
された。少量のホウ素源であっても効果的であることが
示された。しかしその最少量は炭化ホウ素の種類及び粒
径、親金属の種類、充填材の種類、及び製造条件のよう
な多くの要因に依存することがある。かくして様々な範
囲の濃度の炭化ホウ素が充填材に供されることができる
が、炭化ホウ素の濃度が低ければ低いほどマトリックス
内の金属の体積比率が高くなる。極めて少量の炭化ホウ
素例えば炭化ホウ素と充填材の合計重量に対して１乃至
３重量％の炭化ホウ素が使われる場合、生成されるマト
リックスは相互に結合された金属であり且かかる金属内
に分散された一定限度の量の親金属ホウ化物及び親金属
炭化物である。炭化ホウ素が存在しない場合、充填材の
反応溶浸は起きることがなく、溶浸は例えば外部圧力を
適用して前記金属を前記充填材内へ押込むような特別な
工程なしには不可能であることがある。
本発明の製法では充填材内の炭化ホウ素の広い範囲の
濃度が使用されることができるから、炭化ホウ素の濃度
及び／又は床材の組成を変化させることによって完成さ
れた生成物の性質を制御し又は変化させることが可能で
ある。炭化ホウ素が親金属量に対してほんの僅かな量し
か存在しないとき例えば前記塊体が低密度の炭化ホウ素
から構成されるようなとき、複合材料体又はマトリック
スの性質即ち典型的には脆性及び強度は親金属の性質に
よって支配される、というのはかかるマトリックスは金
属が支配的だからである。このような生成物は低又は中
領域の温度が適応されることが好ましいことがある。多
量の炭化ホウ素が使われるとき、例えば炭化ホウ素粒状
物を有する１又はそれ以上の化合物が充填材物質周りに
密に詰込まれ又は充填材組成物間の空間を高い割合で占
めるとき、生成された物体又はマトリックスの性質は親
金属ホウ化物及び存在する場合には親金属炭化物によっ
て支配される傾向がある。即ち前記塊体又はマトリック
スはより硬く又はより低い脆性又は低い靭性を有する。
もし化学量論的に正確に制御されて親金属が実質的に完
全に変換されると、生成された製品は殆ど又は全く金属
を含むことがなく、従ってかかる生成物に高い温度を適
用する場合に好都合である。親金属を実質的に完全に変
換することはとりわけ或る種の高温を適用する場合には
重要である、というのはホウ化物反応生成物は炭化ホウ
素よりもより安定性がある、というのは炭化ホウ素は生
成物中に存在する残留金属又は非酸化金属例えばアルミ
ニウムと反応する傾向があるからである。望ましい場合
には単体炭素が、炭化ホウ素及び充填材を含む炭化ホウ
素床材又はプリフォームと共に混合されることがある。
かかる過剰な炭素は典型的には全床材のうち約５乃至10
重量％の範囲の値を変化し、かかる炭素は親金属と反応
しそれによって親金属の実質的に完全な反応が確保され
る。かかる金属と炭素の反応は使われる炭素の相対量、
形態例えばカーボンブラックであるか又はグラファイト
であるか、及び結晶度に依存する。これら最後の特性の
中からの選択はこれらの生成物に対する様々な潜在的な
適用の必要性に合致するために望ましいことがある。
濃度が使用されることができるから、炭化ホウ素の濃度
及び／又は床材の組成を変化させることによって完成さ
れた生成物の性質を制御し又は変化させることが可能で
ある。炭化ホウ素が親金属量に対してほんの僅かな量し
か存在しないとき例えば前記塊体が低密度の炭化ホウ素
から構成されるようなとき、複合材料体又はマトリック
スの性質即ち典型的には脆性及び強度は親金属の性質に
よって支配される、というのはかかるマトリックスは金
属が支配的だからである。このような生成物は低又は中
領域の温度が適応されることが好ましいことがある。多
量の炭化ホウ素が使われるとき、例えば炭化ホウ素粒状
物を有する１又はそれ以上の化合物が充填材物質周りに
密に詰込まれ又は充填材組成物間の空間を高い割合で占
めるとき、生成された物体又はマトリックスの性質は親
金属ホウ化物及び存在する場合には親金属炭化物によっ
て支配される傾向がある。即ち前記塊体又はマトリック
スはより硬く又はより低い脆性又は低い靭性を有する。
もし化学量論的に正確に制御されて親金属が実質的に完
全に変換されると、生成された製品は殆ど又は全く金属
を含むことがなく、従ってかかる生成物に高い温度を適
用する場合に好都合である。親金属を実質的に完全に変
換することはとりわけ或る種の高温を適用する場合には
重要である、というのはホウ化物反応生成物は炭化ホウ
素よりもより安定性がある、というのは炭化ホウ素は生
成物中に存在する残留金属又は非酸化金属例えばアルミ
ニウムと反応する傾向があるからである。望ましい場合
には単体炭素が、炭化ホウ素及び充填材を含む炭化ホウ
素床材又はプリフォームと共に混合されることがある。
かかる過剰な炭素は典型的には全床材のうち約５乃至10
重量％の範囲の値を変化し、かかる炭素は親金属と反応
しそれによって親金属の実質的に完全な反応が確保され
る。かかる金属と炭素の反応は使われる炭素の相対量、
形態例えばカーボンブラックであるか又はグラファイト
であるか、及び結晶度に依存する。これら最後の特性の
中からの選択はこれらの生成物に対する様々な潜在的な
適用の必要性に合致するために望ましいことがある。
更にホウ素単体が炭化ホウ素床材（充填材を有する床
材も含まれる）と混合されそれによってとりわけ親金属
としてアルミニウムが使われる場合に反応溶浸が促進さ
れる。かかる混合によって全ホウ素に対する床材の費用
が減少され、かかる混合物の結果としてホウ化アルミニ
ウムに匹敵し得る或る種の特性を有する炭化ホウ素アル
ミニウムのような炭化ホウ素を含む生成物が形成される
こととなり、更に水分の存在下で不安定であり従って生
成物の構造的特性が劣化されることとなる炭化アルミニ
ウムの形成が防止される。かかる混合物内で親金属はホ
ウ素単体と反応しそれによって選択的に金属ホウ化物を
形成するが、ホウ素化合物もまた同様に形成される。
材も含まれる）と混合されそれによってとりわけ親金属
としてアルミニウムが使われる場合に反応溶浸が促進さ
れる。かかる混合によって全ホウ素に対する床材の費用
が減少され、かかる混合物の結果としてホウ化アルミニ
ウムに匹敵し得る或る種の特性を有する炭化ホウ素アル
ミニウムのような炭化ホウ素を含む生成物が形成される
こととなり、更に水分の存在下で不安定であり従って生
成物の構造的特性が劣化されることとなる炭化アルミニ
ウムの形成が防止される。かかる混合物内で親金属はホ
ウ素単体と反応しそれによって選択的に金属ホウ化物を
形成するが、ホウ素化合物もまた同様に形成される。
かかる複合材料の特徴及び性質に於ける変化は溶浸条
件を制御することによって作出されることができる。操
作されることが可能な変数には、炭化ホウ素物質の粒子
の性質及び粒径、及び溶浸の温度及び時間が含まれる。
例えば炭化ホウ素が大きな粒子であり且低温で且露出時
間が最少であるような反応溶浸では、炭化ホウ素の親金
属ホウ素及び親金属炭素化合物への変化は部分的にしか
行われない。その結果未反応炭化ホウ素物質は微細構造
のままで存在するが、かかる構造は或る種の目的のため
に完成された物質に対して望ましい性質を付与すること
がある。炭化ホウ素粒状物によって且高温で且長い時間
露出されることによって（恐らく溶浸が完了した後にも
高温で保持される）なされる溶浸は、親金属を親金属ホ
ウ化物及び１又はそれ以上の炭素化合物に実質的に完全
に変化させるのに好ましい傾向がある。炭化ホウ素の親
金属ホウ化物、親金属ホウ素化合物う及び親金属炭化物
に対する変化は少なくとも50％であることが好ましく、
より好ましくは少なくとも90％である。高温での溶浸
（或いはその後の高温熱処理）によっても、焼結法によ
って製造された複合材料成分の一部は緻密化されること
となる。更に既に記述されたように、１又はそれ以上の
ホウ素及び炭素化合物を形成し且かかる物質内に生成さ
れる空隙を充填するに必要な量以下の利用可能な親金属
を還元することによって、有利な利用が可能である多孔
性物体が形成されることがある。このような複合材料内
では、空隙率は約１〜25体積％まで変化することがあ
り、或る場合にはそれ以上となることがあり、その値は
幾つかの要因又は上で列記された条件に依存する。
件を制御することによって作出されることができる。操
作されることが可能な変数には、炭化ホウ素物質の粒子
の性質及び粒径、及び溶浸の温度及び時間が含まれる。
例えば炭化ホウ素が大きな粒子であり且低温で且露出時
間が最少であるような反応溶浸では、炭化ホウ素の親金
属ホウ素及び親金属炭素化合物への変化は部分的にしか
行われない。その結果未反応炭化ホウ素物質は微細構造
のままで存在するが、かかる構造は或る種の目的のため
に完成された物質に対して望ましい性質を付与すること
がある。炭化ホウ素粒状物によって且高温で且長い時間
露出されることによって（恐らく溶浸が完了した後にも
高温で保持される）なされる溶浸は、親金属を親金属ホ
ウ化物及び１又はそれ以上の炭素化合物に実質的に完全
に変化させるのに好ましい傾向がある。炭化ホウ素の親
金属ホウ化物、親金属ホウ素化合物う及び親金属炭化物
に対する変化は少なくとも50％であることが好ましく、
より好ましくは少なくとも90％である。高温での溶浸
（或いはその後の高温熱処理）によっても、焼結法によ
って製造された複合材料成分の一部は緻密化されること
となる。更に既に記述されたように、１又はそれ以上の
ホウ素及び炭素化合物を形成し且かかる物質内に生成さ
れる空隙を充填するに必要な量以下の利用可能な親金属
を還元することによって、有利な利用が可能である多孔
性物体が形成されることがある。このような複合材料内
では、空隙率は約１〜25体積％まで変化することがあ
り、或る場合にはそれ以上となることがあり、その値は
幾つかの要因又は上で列記された条件に依存する。
以下の実施例ではかかる新規な反応生成物及びこれら
反応生成物が提供された方法が説明されている、しかし
これらの実施例は説明のためにのみあり本発明の特許請
求の範囲を制限するためにあるのではない。これらの実
施例で準備された試験片の性質を測定するための試験方
法は以下のようである。
反応生成物が提供された方法が説明されている、しかし
これらの実施例は説明のためにのみあり本発明の特許請
求の範囲を制限するためにあるのではない。これらの実
施例で準備された試験片の性質を測定するための試験方
法は以下のようである。
室温で四点曲げ試験が、Model1123Instron試験機を使
って米軍MIL−STD−1942（MR）で概略記述されている方
法により実施された。試験片は寸法が３×４×50mmの棒
であった。その引張り面は500グリットのダイヤモンド
砥石を使って研磨された面であり、角は面取りされて切
粉及び他の欠陥が除去された。鋼製曲げ取付具は20mmの
内側スパンと40mmの外側スパンを有する。曲げ強さは最
大の破壊加重と試験片及び取付具の寸法から弾性梁の方
程式を使って計算された。
って米軍MIL−STD−1942（MR）で概略記述されている方
法により実施された。試験片は寸法が３×４×50mmの棒
であった。その引張り面は500グリットのダイヤモンド
砥石を使って研磨された面であり、角は面取りされて切
粉及び他の欠陥が除去された。鋼製曲げ取付具は20mmの
内側スパンと40mmの外側スパンを有する。曲げ強さは最
大の破壊加重と試験片及び取付具の寸法から弾性梁の方
程式を使って計算された。
破壊強さは５×４×50mmの寸法を有する曲げ棒の試験
によって測定された。0.3mm幅のダイヤモンド刃によっ
て60゜の内角を有するシェブロンノッチが試験片の中間
に機械加工された。その後四点シェブロンノッチ曲げ試
験が、曲げ強さについて記述されたのと同一方法で実施
された。
によって測定された。0.3mm幅のダイヤモンド刃によっ
て60゜の内角を有するシェブロンノッチが試験片の中間
に機械加工された。その後四点シェブロンノッチ曲げ試
験が、曲げ強さについて記述されたのと同一方法で実施
された。
密度は長方形ブロックの重さと寸法を測定することに
よって計算された。
よって計算された。
弾性係数はASTM C623−71に記載されている方法によ
る音波共鳴技術を使って測定された。かかる試料は寸法
が約５×４×45mmであると測定され、それら全ては一連
のダイヤモンド切削及び研磨作業によって機械加工され
た。各棒は三つの振動モードで別個に刺激された、即ち
捩りモード、5mm幅に対して直角方向の曲げモード、及
び4mm幅に対して直角方向の曲げモードである。各々の
場合について基本調和共振振動数が測定された。曲げ共
振によってヤング率（Ｅ）が測定され、捩り共振によっ
て剪断弾性係数（Ｇ）が測定された。
る音波共鳴技術を使って測定された。かかる試料は寸法
が約５×４×45mmであると測定され、それら全ては一連
のダイヤモンド切削及び研磨作業によって機械加工され
た。各棒は三つの振動モードで別個に刺激された、即ち
捩りモード、5mm幅に対して直角方向の曲げモード、及
び4mm幅に対して直角方向の曲げモードである。各々の
場合について基本調和共振振動数が測定された。曲げ共
振によってヤング率（Ｅ）が測定され、捩り共振によっ
て剪断弾性係数（Ｇ）が測定された。
硬さはロックウェル硬さ試験機のＡスケールを使いAS
TM E18−84に記述されている以下の方法を使って測定
された。試験の目的は単一相領域の硬さではなく複合材
料を全体として代表する硬さ値を得ることであった。
TM E18−84に記述されている以下の方法を使って測定
された。試験の目的は単一相領域の硬さではなく複合材
料を全体として代表する硬さ値を得ることであった。
実施例１ 厚さが3/8inch（9.5mm）で2inch（50.8mm）平方のプ
リフォームが重量で95％のB4C（1000グリット）と重量
で５％の有機結合材（Lonza,Inc.から入手されるAcrawa
x−Ｃ）を混合し、かかる組成物を特定の形状を有する
鋼製ダイス内で5000psi（352kgf/cm2）でコールドプレ
スすることによって準備された。厚さが3/8inch（9.5m
m）であり2inch（50.8mm）平方のジルコニウム板が前記
B4C粒状物プリフォームの上端部上に且それと接触して
配置され、それら全体の組立体がグラファイト製の型内
に配置された。グラファイト製の型とその内容物から構
成される組立体は抵抗線真空加熱炉内に配置され、２
／分の流量のアルゴンガスが供給された。この組立体は
室温から450℃まで2.5時間で加熱されそれによって前記
有機物結合材が焼失した。その後1950℃の設定点温度ま
で５時間かかって加熱され、1950℃で２時間維持され
た。かかる組立体は５時間かけて冷却することが許され
その後炉から取出された。
リフォームが重量で95％のB4C（1000グリット）と重量
で５％の有機結合材（Lonza,Inc.から入手されるAcrawa
x−Ｃ）を混合し、かかる組成物を特定の形状を有する
鋼製ダイス内で5000psi（352kgf/cm2）でコールドプレ
スすることによって準備された。厚さが3/8inch（9.5m
m）であり2inch（50.8mm）平方のジルコニウム板が前記
B4C粒状物プリフォームの上端部上に且それと接触して
配置され、それら全体の組立体がグラファイト製の型内
に配置された。グラファイト製の型とその内容物から構
成される組立体は抵抗線真空加熱炉内に配置され、２
／分の流量のアルゴンガスが供給された。この組立体は
室温から450℃まで2.5時間で加熱されそれによって前記
有機物結合材が焼失した。その後1950℃の設定点温度ま
で５時間かかって加熱され、1950℃で２時間維持され
た。かかる組立体は５時間かけて冷却することが許され
その後炉から取出された。
前記組立体が炉から取出された後、未反応のジルコニ
ウムが研磨によって前記組立体の表面から機械的に取除
かれ、下に横たわるセラミック複合材料の粉状化された
試料が回収されＸ線回折分析に供された。かかる分析に
よってZrB2、ZrC、及びZrの存在が示された。更にこれ
ら試験によってセラミック複合材料は以下の性質を有す
ることが明らかとなった、即ち平均密度は約6.2g/cc、
弾性係数は380GPa、曲げ強さは875MPa、臨界応力強さ係
数（破壊強さ）は15MPam1/2。
ウムが研磨によって前記組立体の表面から機械的に取除
かれ、下に横たわるセラミック複合材料の粉状化された
試料が回収されＸ線回折分析に供された。かかる分析に
よってZrB2、ZrC、及びZrの存在が示された。更にこれ
ら試験によってセラミック複合材料は以下の性質を有す
ることが明らかとなった、即ち平均密度は約6.2g/cc、
弾性係数は380GPa、曲げ強さは875MPa、臨界応力強さ係
数（破壊強さ）は15MPam1/2。
第３図は複合材料生成物の断面の1000倍ののマイクロ
グラフ写真であり、符号22はZrB2、符号24はZrC、及び
符号26はZrを示す。かかる複合材料内のZrB2相は小板の
形態として表われ、それらは同一軸方向ではなく或いは
ランダムな方向に向いている。
グラフ写真であり、符号22はZrB2、符号24はZrC、及び
符号26はZrを示す。かかる複合材料内のZrB2相は小板の
形態として表われ、それらは同一軸方向ではなく或いは
ランダムな方向に向いている。
実施例２ 直径が1/2inch（12.7mm）であり高さが3/4inch（19.1
mm）であるジルコニウム金属インゴットがアルミナ製る
つぼ内の粒状炭化ホウ素（B4C;99.7％、１−５μ、Atla
ntic Equipment Engineersにより入手）内に埋込まれ
た。アルミナ製るつぼ及びその内容物から構成される組
立体が誘導炉内に配置され、300cc/分の流量のアルゴン
ガスが供給された。かかる組立体は６分間で1800℃（光
高温計により測定）にまで加熱され、その後４分間1800
℃で維持されその後冷却された。
mm）であるジルコニウム金属インゴットがアルミナ製る
つぼ内の粒状炭化ホウ素（B4C;99.7％、１−５μ、Atla
ntic Equipment Engineersにより入手）内に埋込まれ
た。アルミナ製るつぼ及びその内容物から構成される組
立体が誘導炉内に配置され、300cc/分の流量のアルゴン
ガスが供給された。かかる組立体は６分間で1800℃（光
高温計により測定）にまで加熱され、その後４分間1800
℃で維持されその後冷却された。
かかる組立体が前記誘導炉から取除かれた後、生成さ
れたセラミック複合材料の粉状化試料が回収されＸ線回
折分析に供された。かかる分析によってZrB2、ZrC及びZ
rの存在が示された。かかる複合材料内のZrB2相は小板
形状であるように見える。
れたセラミック複合材料の粉状化試料が回収されＸ線回
折分析に供された。かかる分析によってZrB2、ZrC及びZ
rの存在が示された。かかる複合材料内のZrB2相は小板
形状であるように見える。
実施例３ 厚さが1/2inch（12.7mm）であって2.25inch（57.2m
m）平方のプリフォームが、重量で93％の炭化ホウ素（B
4C）であって320メッシュ径の粒状物と重量で７％の有
機物結合材（FMC Co.から入手されるAvicil PH105）を
混合し、その後かかる混合物を所定の形状を有する鋼製
ダイス内で10000psi（703kgf/cm2）でコールドプレスす
ることによって準備された。厚さが1/2inch（12.7mm）
であり2inch（50.8mm）平方の1100と呼ばれるアルミニ
ウム合金が前記B4Cプリフォームの上端面上に且それと
接触して配置され、それら組立体全体が耐熱性容器内の
アルミナ粒状物（Norton Co.から入手されるE38Alundu
m、90グリット）内に埋込まれ、第２図に図示されてい
る。
m）平方のプリフォームが、重量で93％の炭化ホウ素（B
4C）であって320メッシュ径の粒状物と重量で７％の有
機物結合材（FMC Co.から入手されるAvicil PH105）を
混合し、その後かかる混合物を所定の形状を有する鋼製
ダイス内で10000psi（703kgf/cm2）でコールドプレスす
ることによって準備された。厚さが1/2inch（12.7mm）
であり2inch（50.8mm）平方の1100と呼ばれるアルミニ
ウム合金が前記B4Cプリフォームの上端面上に且それと
接触して配置され、それら組立体全体が耐熱性容器内の
アルミナ粒状物（Norton Co.から入手されるE38Alundu
m、90グリット）内に埋込まれ、第２図に図示されてい
る。
耐熱性容器とその内容物から構成される前記組立体は
真空抵抗加熱炉内で10時間かけて設定点温度1200℃まで
加熱され、１／分の流量のアルゴンガスが供給され
た。温度1200℃で24時間維持された後、かかる組立体は
約６時間で冷却されその後炉から取出された。
真空抵抗加熱炉内で10時間かけて設定点温度1200℃まで
加熱され、１／分の流量のアルゴンガスが供給され
た。温度1200℃で24時間維持された後、かかる組立体は
約６時間で冷却されその後炉から取出された。
かかる組立体が炉から取出された後、前記組立体の表
面上の未反応のアルミニウムが機械的に取除かれ、少量
の下に横たわるセラミック複合材料が粉状体にさるた。
かかる粉状体はＸ線回折分析に供され、それによってA
l、B4C、Al2O3及びAl8B4C7の存在が示された。更に試験
を行い生成されたセラミック複合材料は以下の性質を有
することが示された。即ち密度が2.58g/cc、弾性係数が
189GPa、硬さ（ロックウェルＡ）が46、曲げ強さが254
±3MPa、破壊強さが10.2±0.1MPam1/2。
面上の未反応のアルミニウムが機械的に取除かれ、少量
の下に横たわるセラミック複合材料が粉状体にさるた。
かかる粉状体はＸ線回折分析に供され、それによってA
l、B4C、Al2O3及びAl8B4C7の存在が示された。更に試験
を行い生成されたセラミック複合材料は以下の性質を有
することが示された。即ち密度が2.58g/cc、弾性係数が
189GPa、硬さ（ロックウェルＡ）が46、曲げ強さが254
±3MPa、破壊強さが10.2±0.1MPam1/2。
実施例４ 厚さが1/2inch（12.7mm）であって2.25inch（57.2m
m）平方のプリフォームが、重量で94％のB4C/B（320メ
ッシュのB4Cが重量で50％と38μ及びより細かいＢが重
量で50％混合されたもの）及び重量で６％の有機物結合
材（FMC Co.から入手されるAvicil PH105）から構成さ
れる均一な混合物によって準備された。かかるプリフォ
ームは前記混合物を特定の形状を有する鋼製のダイス内
で10000psi（703kgf/cm2）でコールドプレスすることに
よって準備された。厚さが1/2inch（12.7mm）であり2in
ch（50.8mm）平方の1100と呼ばれるアルミニウム合金が
前記B4C/B粒状物プリフォームの上端面上に且それと接
触して配置され、それら組立体全体は耐熱性容器内のア
ルミナ粒状物（Norton Co.から入手される38Alundum、2
4グリット）内に埋込まれ、第２図に図示されている。
m）平方のプリフォームが、重量で94％のB4C/B（320メ
ッシュのB4Cが重量で50％と38μ及びより細かいＢが重
量で50％混合されたもの）及び重量で６％の有機物結合
材（FMC Co.から入手されるAvicil PH105）から構成さ
れる均一な混合物によって準備された。かかるプリフォ
ームは前記混合物を特定の形状を有する鋼製のダイス内
で10000psi（703kgf/cm2）でコールドプレスすることに
よって準備された。厚さが1/2inch（12.7mm）であり2in
ch（50.8mm）平方の1100と呼ばれるアルミニウム合金が
前記B4C/B粒状物プリフォームの上端面上に且それと接
触して配置され、それら組立体全体は耐熱性容器内のア
ルミナ粒状物（Norton Co.から入手される38Alundum、2
4グリット）内に埋込まれ、第２図に図示されている。
耐熱性容器とその内容物から構成される前記組立体は
抵抗線管状炉内に配置され300cc/分の流量のアルゴンガ
スが供給されて、10時間かかって設定点温度の1200℃に
まで加熱され、1200℃で36時間維持された。組立体は10
時間かかって冷却されその後炉から取出されることが許
された。
抵抗線管状炉内に配置され300cc/分の流量のアルゴンガ
スが供給されて、10時間かかって設定点温度の1200℃に
まで加熱され、1200℃で36時間維持された。組立体は10
時間かかって冷却されその後炉から取出されることが許
された。
かかる組立体が炉から取出された後、前記組立体の表
面上の未反応のアルミニウムが機械的に取除かれ、その
下のセラミック複合材料の粉状化された試料がＸ線回折
分析に供された。かかる分析によって前記セラミック複
合材料にはAl、β−AlB12、Al3B48C2、及び不明な相が
含まれることが示され、“d"間隔（格子間隔）は2.926
Å、2.679Å、2.087Å、1.84Å及び1.745Åでありそれ
ぞれの相対的強さは100、36、40、20及び73であった。
更に試験をすることによりかかる複合材料は以下の性質
を有することが測定された。即ち密度は2.58g/cc、弾性
係数は215GPa、曲げ強さは196±9MPa、破壊強さは8.1±
0.3MPam1/2。
面上の未反応のアルミニウムが機械的に取除かれ、その
下のセラミック複合材料の粉状化された試料がＸ線回折
分析に供された。かかる分析によって前記セラミック複
合材料にはAl、β−AlB12、Al3B48C2、及び不明な相が
含まれることが示され、“d"間隔（格子間隔）は2.926
Å、2.679Å、2.087Å、1.84Å及び1.745Åでありそれ
ぞれの相対的強さは100、36、40、20及び73であった。
更に試験をすることによりかかる複合材料は以下の性質
を有することが測定された。即ち密度は2.58g/cc、弾性
係数は215GPa、曲げ強さは196±9MPa、破壊強さは8.1±
0.3MPam1/2。
実施例５ 1/2inch（12.7mm）の厚さであって2.25inch（57.2m
m）平方のプリフォームが実施例１で記述された技術に
よって準備された、但しこの場合均一な混合物は重量で
94％のB4C/B（320メッシュのB4Cが重量で50％、38μ及
びより細かいＢが重量で50％混合されたもの）及び重量
で６％の同一の結合材から構成されるという点だけが異
なる。厚さ1/2inch（12.7mm）であって2inch（50.8mm）
平方の板状のアルミニウム合金Al−10Si−3Mg（重量で1
0％のSi、重量で３％のMg及び残部Al）が前記B4C/B粒状
物プリフォームの上端面上に且それと接触して配置さ
れ、かかる組立体全体が耐熱性容器内のアルミナ粒状物
（Norton,Co.から入手される38Alundum、24グリット）
内に埋込まれ、第２図に図示される。
m）平方のプリフォームが実施例１で記述された技術に
よって準備された、但しこの場合均一な混合物は重量で
94％のB4C/B（320メッシュのB4Cが重量で50％、38μ及
びより細かいＢが重量で50％混合されたもの）及び重量
で６％の同一の結合材から構成されるという点だけが異
なる。厚さ1/2inch（12.7mm）であって2inch（50.8mm）
平方の板状のアルミニウム合金Al−10Si−3Mg（重量で1
0％のSi、重量で３％のMg及び残部Al）が前記B4C/B粒状
物プリフォームの上端面上に且それと接触して配置さ
れ、かかる組立体全体が耐熱性容器内のアルミナ粒状物
（Norton,Co.から入手される38Alundum、24グリット）
内に埋込まれ、第２図に図示される。
耐熱性容器とその内容物から構成される前記組立体は
抵抗線真空炉内に配置され、１／分の流量のアルゴン
ガスが供給され、10時間かかって設定温度1200℃まで加
熱され、1200℃で12時間維持された。かかる組立体は５
時間かかって冷却されその後炉から取出された。
抵抗線真空炉内に配置され、１／分の流量のアルゴン
ガスが供給され、10時間かかって設定温度1200℃まで加
熱され、1200℃で12時間維持された。かかる組立体は５
時間かかって冷却されその後炉から取出された。
かかる組立体が炉から取出された後、前記組立体の表
面上の未反応のアルミニウムが機械的に取除かれ、内部
のセラミック複合材料の粉状化された試料が回収されて
Ｘ線回折分析に供された。かかる分析によってセラミッ
ク複合材料にはAl、Si、B4C、β−AlB12、Al2O3及びAl8
B4C7が含まれることが示された。更に試験をすることに
よってかかる複合材料は以下の性質を有することが示さ
れた、即ち密度が2.55g/cc、弾性係数が213GPa、硬さ
（ロックウェルＡ）が573曲げ強さが231±31MPa、破壊
強さが9.1±0.1MPam1/2。
面上の未反応のアルミニウムが機械的に取除かれ、内部
のセラミック複合材料の粉状化された試料が回収されて
Ｘ線回折分析に供された。かかる分析によってセラミッ
ク複合材料にはAl、Si、B4C、β−AlB12、Al2O3及びAl8
B4C7が含まれることが示された。更に試験をすることに
よってかかる複合材料は以下の性質を有することが示さ
れた、即ち密度が2.55g/cc、弾性係数が213GPa、硬さ
（ロックウェルＡ）が573曲げ強さが231±31MPa、破壊
強さが9.1±0.1MPam1/2。
実施例６ 直径が5/8inch（15.9mm）であって高さが3/4inch（1
9.1mm）の99.64％の純度のチタン金属インゴット（グレ
ード２）がアルミナ製るつぼ内の粒状炭化ホウ素（B4C;
99.7％、１−５μ、Atlantic Equipment Engineers）内
に埋込まれた。アルミナ製るつぼとその内容物から構成
される前記組立体は誘導炉内に配置され300cc/分の流量
のアルゴンガスが供給された。
9.1mm）の99.64％の純度のチタン金属インゴット（グレ
ード２）がアルミナ製るつぼ内の粒状炭化ホウ素（B4C;
99.7％、１−５μ、Atlantic Equipment Engineers）内
に埋込まれた。アルミナ製るつぼとその内容物から構成
される前記組立体は誘導炉内に配置され300cc/分の流量
のアルゴンガスが供給された。
かかる組立体は４分間でチタンが溶融する温度（光高
温度計によって約1700〜1750℃と測定された）まで加熱
され、その後冷却された。
温度計によって約1700〜1750℃と測定された）まで加熱
され、その後冷却された。
かかる組立体が炉から取出された後生成されたセラミ
ック複合材料の粉状化された試料が回収され且Ｘ線回折
分析に供された。かかる分析によってTiB2、TiB、TiC及
びTiの存在が示された。
ック複合材料の粉状化された試料が回収され且Ｘ線回折
分析に供された。かかる分析によってTiB2、TiB、TiC及
びTiの存在が示された。
第４図は複合材料生成物の断面の1500倍のマイクロ写
真であり、符号28はTiB2、符号30はTiB、符号32はTiC及
び符号34はTiとして示されている。TiB2相は小板類似構
造であるように見える。
真であり、符号28はTiB2、符号30はTiB、符号32はTiC及
び符号34はTiとして示されている。TiB2相は小板類似構
造であるように見える。
実施例７ 直径が5/8inch（15.9mm）、長さが3/4inch（19.1mm）
であって純度が99.64％のチタン（グレード２）の円筒
形試料がアルミナ製るつぼ内の炭化ホウ素（1000グリッ
ト）内に埋込まれた。アルミナ製るつぼ及びその内容物
からなる前記組立体は抵抗線真空炉内に配置され、500c
c/分の流量のアルゴンガスが供給された。かかる組立体
は３時間かかって設定点温度1750℃まで加熱され、1750
℃で３時間20分維持された。
であって純度が99.64％のチタン（グレード２）の円筒
形試料がアルミナ製るつぼ内の炭化ホウ素（1000グリッ
ト）内に埋込まれた。アルミナ製るつぼ及びその内容物
からなる前記組立体は抵抗線真空炉内に配置され、500c
c/分の流量のアルゴンガスが供給された。かかる組立体
は３時間かかって設定点温度1750℃まで加熱され、1750
℃で３時間20分維持された。
かかる組立体が炉から取出されて冷却された後、生成
されたセラミック複合材料生成物の粉状化された試料が
回収されてＸ線回折分析に供された。かかる分析によっ
て、TiB2、TiC及びTi3B4の存在が示された。
されたセラミック複合材料生成物の粉状化された試料が
回収されてＸ線回折分析に供された。かかる分析によっ
て、TiB2、TiC及びTi3B4の存在が示された。
生成された試料はASTM E384−73に記述されているク
ヌープマイクロ硬さ試験に共され、かかる試験は200gf
の加重が使用され、その結果マイクロ硬さが1815〜1950
kg/mm2であることが示された。
ヌープマイクロ硬さ試験に共され、かかる試験は200gf
の加重が使用され、その結果マイクロ硬さが1815〜1950
kg/mm2であることが示された。
実施例８ 直径が3/8inch（9.5mm）、高さが3/4inch（19.1mm）
の大きさであって純度が98.20％のハフニウム金属イン
コットがアルミナ製るつぼ内の炭化ホウ素粒状物（−32
5メッシュ）内に埋込まれた。アルミナ製るつぼ及びそ
の内容物から構成される前記組立体は誘導炉内に配置さ
れ、体積で１％の水素と99％のアルゴンから構成される
ガスが流量500cc/分の割合で供給された。かかる組立体
は８分で2300℃（光高温計で測定）まで加熱され、その
後冷却された。
の大きさであって純度が98.20％のハフニウム金属イン
コットがアルミナ製るつぼ内の炭化ホウ素粒状物（−32
5メッシュ）内に埋込まれた。アルミナ製るつぼ及びそ
の内容物から構成される前記組立体は誘導炉内に配置さ
れ、体積で１％の水素と99％のアルゴンから構成される
ガスが流量500cc/分の割合で供給された。かかる組立体
は８分で2300℃（光高温計で測定）まで加熱され、その
後冷却された。
かかる組立体が炉から取出された後、回収された試料
の検査によって前記ハフニウムインゴットが存在した場
所に極めて明瞭な円筒形空隙が存在することが示され
た。
の検査によって前記ハフニウムインゴットが存在した場
所に極めて明瞭な円筒形空隙が存在することが示され
た。
これによってかかる装置の形状複製能力は良好である
ことが示される。この実験によって得られたセラミック
複合材料生成物の粉状化された試料が回収されＸ線回折
分析に供された。かかる分析によりHfB2、HfC、Hf及び
少量のB4Cの存在が示された。
ことが示される。この実験によって得られたセラミック
複合材料生成物の粉状化された試料が回収されＸ線回折
分析に供された。かかる分析によりHfB2、HfC、Hf及び
少量のB4Cの存在が示された。
第５図は複合材料生成物の断面図の1500倍のマイクロ
写真であり、符号36はHfB2、符号38はHfC、符号40はB4C
及び符号42はHfを示す。HfB2は小板構造であった。
写真であり、符号36はHfB2、符号38はHfC、符号40はB4C
及び符号42はHfを示す。HfB2は小板構造であった。
以上記述されてきたように、他の親金属、出発物質の
異なる濃度及び他の変化例えば充填密度、炭化ホウ素粒
状物の性質、時間及び温度が、最終製品を変化させ又は
制御するために使われることがある。この種の材料はエ
ンジン又はロケットの部品として使われる場合に有用で
あろう。
異なる濃度及び他の変化例えば充填密度、炭化ホウ素粒
状物の性質、時間及び温度が、最終製品を変化させ又は
制御するために使われることがある。この種の材料はエ
ンジン又はロケットの部品として使われる場合に有用で
あろう。
第１図は本発明による製法による耐熱性るつぼ内の炭化
ホウ素粒状物内に埋込まれた親金属インゴットを示す断
面立面概略図である。 第２図は本発明の製法による、耐熱性るつぼ内の不活性
床材内に埋込まれ且炭化ホウ素プリフォールと隣接して
配置された親金属インゴットを示す断面立面図の概略図
である。 第３図は実施例１で記述された方法によって形成された
セラミック複合材料の断面の1000倍のマイクロ写真であ
る。 第４図は実施例６で記述された方法によって形成された
セラミック複合材料の断面の1500倍のマイクロ写真であ
る。 第５図は実施例８の方法によって形成されたセラミック
複合材料の断面の1500倍のマイクロ写真である。 10……親金属,12……炭化ホウ素粒状物,14……不活性物
質,16……るつぼ,18……上端面,20……プリフォーム,22
……ZrB2,24……ZrC,26……Zr,28……TiB2,30……TiB,3
2……TiC,34……Ti,36……HfB2,38……HfC,40……B4C,4
2……Hf
ホウ素粒状物内に埋込まれた親金属インゴットを示す断
面立面概略図である。 第２図は本発明の製法による、耐熱性るつぼ内の不活性
床材内に埋込まれ且炭化ホウ素プリフォールと隣接して
配置された親金属インゴットを示す断面立面図の概略図
である。 第３図は実施例１で記述された方法によって形成された
セラミック複合材料の断面の1000倍のマイクロ写真であ
る。 第４図は実施例６で記述された方法によって形成された
セラミック複合材料の断面の1500倍のマイクロ写真であ
る。 第５図は実施例８の方法によって形成されたセラミック
複合材料の断面の1500倍のマイクロ写真である。 10……親金属,12……炭化ホウ素粒状物,14……不活性物
質,16……るつぼ,18……上端面,20……プリフォーム,22
……ZrB2,24……ZrC,26……Zr,28……TiB2,30……TiB,3
2……TiC,34……Ti,36……HfB2,38……HfC,40……B4C,4
2……Hf
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｃ０４Ｂ 35/60 Ｂ
Claims (17)
- 【請求項１】少なくとも一種類の親金属ホウ素含有化合
物を含む自己支持体を製造するためのものであって、 （ａ）親金属を選択すること、 （ｂ）前記親金属を実質的に不活性な雰囲気中でその親
金属の融点を上回る温度まで加熱して溶融親金属体を形
成せしめ、そして前記溶融親金属体を炭化ホウ素を含む
塊に接触させること、 （ｃ）前記溶融親金属が前記の炭化ホウ素を含む塊に溶
浸しかつ前記溶融親金属が前記の炭化ホウ素を含む塊と
反応して少なくとも１種類のホウ素含有化合物を形成す
るのに十分な時間について前記温度を維持すること、及
び （ｄ）少なくとも１種類の親金属ホウ素含有化合物を含
む前記自己支持体を製造するために十分な時間について
前記溶浸及び反応を継続させること、を含んでなる、自
己支持体の製造方法。 - 【請求項２】前記の炭化ホウ素を含む塊がさらに不活性
充填材を含み、そして前記の塊中への溶浸及び反応で前
記充填材の埋込みを行い、よって、少なくとも１種類の
親金属ホウ素含有化合物及び不活性充填材を含む自己支
持体を製造することが可能である、特許請求の範囲第１
項に記載の製造方法。 - 【請求項３】前記自己支持体が金属相を包含する、特許
請求の範囲第１項又は第２項に記載の製造方法。 - 【請求項４】前記自己支持体が、前記炭化ホウ素と前記
親金属との反応によって形成された、親金属ホウ化物化
合物、そして親金属炭素化合物を含んでいる、特許請求
の範囲第１項又は第２項に記載の製造方法。 - 【請求項５】前記炭化ホウ素が、前記塊中に溶浸せしめ
られる親金属に関して少なくとも化学量論的量で存在せ
しめられており、そして前記反応が、前記親金属の実質
的に全量を消費するのに十分な時間にわたって継続され
る、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の製造方
法。 - 【請求項６】前記親金属が、アルミニウム、チタン、ジ
ルコニウム、ケイ素、ハフニウム、ランタン、鉄、カル
シウム、バナジウム、ニオブ及びベリリウムからなる群
から選ばれた少なくとも１種類の金属を含んでいる、特
許請求の範囲第１項又は第２項に記載の製造方法。 - 【請求項７】前記親金属がアルミニウムを含んでおり、
そして前記自己支持体が、ホウ化アルミニウム、炭化ホ
ウ素アルミニウム及びその混合物からなる群から選ばれ
たアルミニウム化合物を含む少なくとも１種類の親金属
ホウ素含有化合物を含んでいる、特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載の製造方法。 - 【請求項８】前記親金属がジルコニウムを含んでおり、
そして前記自己支持体が、ジルコニウムのホウ化物ある
いはジルコニウムのホウ化物とジルコニウムの炭化物の
混合物からなる群から選ばれたジルコニウム化合物を含
む少なくとも１種類の親金属ホウ素含有化合物を含んで
いる、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の製造方
法。 - 【請求項９】少なくとも１種類の親金属ホウ素含有化合
物を含む前記自己支持体がさらにジルコニウムを包含す
る、特許請求の範囲第８項に記載の製造方法。 - 【請求項１０】前記の炭化ホウ素を含む塊が、予め定め
られた形状を有するプリフォームであり、そして該プリ
フォーム中への前記溶浸及び反応で、前記プリフォーム
の形状を有する自己支持体が形成せしめられる、特許請
求の範囲第１項又は第２項に記載の製造方法。 - 【請求項１１】前記不活性充填材が、繊維、ウイスカ、
粒状物、粉状物、棒状物、ワイヤ、ワイヤクロス、耐熱
性布、網状発泡構造体、板状物、小板状物、中実球及び
中空球からなる群から選ばれた少なくとも１種類の充填
材を含んでいる、特許請求の範囲第２項に記載の製造方
法。 - 【請求項１２】前記親金属がチタンを含んでおり、そし
て前記自己支持体が、チタンのホウ化物あるいはチタン
のホウ化物とチタンの炭化物の混合物からなる群から選
ばれたチタン化合物を含む少なくとも１種類の親金属ホ
ウ素含有化合物を含んでいる、特許請求の範囲第１項又
は第２項に記載の製造方法。 - 【請求項１３】前記親金属がハフニウムを含んでおり、
そして前記自己支持体が、ハフニウムのホウ化物あるい
はハフニウムのホウ化物とハフニウムの炭化物の混合物
からなる群から選ばれたハフニウム化合物を含む少なく
とも１種類の親金属ホウ素含有化合物を含んでいる、特
許請求の範囲第１項又は第２項に記載の製造方法。 - 【請求項１４】金属相及び少なくとも１種類の親金属ホ
ウ素含有化合物を含む自己支持体を製造するためのもの
であって、 （ａ）親金属を選択すること、 （ｂ）前記親金属を実質的に不活性な雰囲気中でその親
金属の融点を上回る温度まで加熱して溶融親金属体を形
成せしめ、そして前記溶融親金属体を炭化ホウ素及びホ
ウ素を含む塊に接触させること、 （ｃ）前記溶融親金属が前記の炭化ホウ素及びホウ素を
含む塊に溶浸しかつ前記溶融親金属が前記の炭化ホウ素
及びホウ素と反応して少なくとも１種類のホウ素含有化
合物を形成するのに十分な時間について前記温度を維持
すること、及び （ｄ）前記親金属の未反応成分の金属相及び少なくとも
１種類の親金属ホウ素含有化合物を含む前記自己支持体
を製造するために十分な時間について前記溶浸及び反応
を継続させること、を含んでなる、自己支持体の製造方
法。 - 【請求項１５】不活性充填材に前記の炭化ホウ素及びホ
ウ素を含む塊を混合し、前記の塊中への溶浸及び反応で
前記充填材の埋込みを行い、そして金属相と、前記充填
材が埋込まれたマトリックスを有する少なくとも１種類
の親金属ホウ素含有化合物とを含む自己支持体を製造す
ることを包含し、その際、前記マトリックスには、前記
親金属の未反応の成分の金属相及び少なくとも１種類の
親金属ホウ素含有化合物を含ませる、特許請求の範囲第
14項に記載の製造方法。 - 【請求項１６】前記親金属との反応に供するため、前記
の炭化ホウ素及びホウ素を含む塊中に炭素を導入する、
特許請求の範囲第14項又は第15項に記載の製造方法。 - 【請求項１７】前記炭素が前記塊の５〜10重量％を占め
る、特許請求の範囲第16項に記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US7353387A | 1987-07-15 | 1987-07-15 | |
| US73,533 | 1987-07-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01103945A JPH01103945A (ja) | 1989-04-21 |
| JP2642675B2 true JP2642675B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=22114257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63177971A Expired - Lifetime JP2642675B2 (ja) | 1987-07-15 | 1988-07-15 | 自己支持体の製造方法 |
Country Status (27)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0299905B1 (ja) |
| JP (1) | JP2642675B2 (ja) |
| KR (1) | KR960007373B1 (ja) |
| CN (1) | CN1031115A (ja) |
| AT (1) | ATE91120T1 (ja) |
| AU (1) | AU611697B2 (ja) |
| BG (1) | BG60551B1 (ja) |
| BR (1) | BR8803533A (ja) |
| CA (1) | CA1318488C (ja) |
| CS (1) | CS277570B6 (ja) |
| DD (1) | DD286167A5 (ja) |
| DE (1) | DE3882097T2 (ja) |
| DK (1) | DK388788A (ja) |
| FI (1) | FI92925C (ja) |
| HU (1) | HUT63131A (ja) |
| IE (1) | IE61994B1 (ja) |
| IL (1) | IL86947A (ja) |
| IN (1) | IN169659B (ja) |
| MX (1) | MX171575B (ja) |
| NO (1) | NO176397C (ja) |
| NZ (1) | NZ225406A (ja) |
| PL (1) | PL158143B1 (ja) |
| PT (1) | PT87992B (ja) |
| RU (1) | RU1836307C (ja) |
| TR (1) | TR26325A (ja) |
| YU (1) | YU46990B (ja) |
| ZA (1) | ZA885088B (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4885130A (en) * | 1987-07-15 | 1989-12-05 | Lanxide Technology Company, Lp | Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby |
| US4940679A (en) * | 1987-07-15 | 1990-07-10 | Lanxide Technology Company, Lp | Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby |
| US4915736A (en) * | 1987-12-23 | 1990-04-10 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying ceramic composite bodies by carburization process and articles produced thereby |
| AU620360B2 (en) * | 1987-12-23 | 1992-02-20 | Lanxide Corporation | A method of producing and modifying the properties of ceramic composite bodies |
| EP0364097A1 (en) * | 1988-09-26 | 1990-04-18 | Alcan International Limited | Process for producing composite ceramic articles |
| US5004714A (en) * | 1989-01-13 | 1991-04-02 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby |
| US4885131A (en) * | 1989-01-13 | 1989-12-05 | Lanxide Technology Company, Lp | Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby |
| US5098870A (en) * | 1990-07-12 | 1992-03-24 | Lanxide Technology Company, Lp | Process for preparing self-supporting bodies having controlled porosity and graded properties and products produced thereby |
| JPH05509075A (ja) * | 1990-07-12 | 1993-12-16 | ランキサイド テクノロジー カンパニー リミティド パートナーシップ | セラミック複合体の特性改良用添加剤 |
| CA2111098A1 (en) * | 1991-07-29 | 1993-02-18 | Aleksander J. Pyzik | Hardened cermets and method of forming hardened cermets |
| JPH05222468A (ja) * | 1992-02-17 | 1993-08-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 反応合成法による炭化チタンとほう化チタンウイスカ強化チタニウム基複合材料の製造法 |
| US5509555A (en) * | 1994-06-03 | 1996-04-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for producing an article by pressureless reactive infiltration |
| US5780164A (en) * | 1994-12-12 | 1998-07-14 | The Dow Chemical Company | Computer disk substrate, the process for making same, and the material made therefrom |
| US5672435A (en) * | 1994-12-12 | 1997-09-30 | The Dow Chemical Company | Hard disk drive components and methods of making same |
| CN1073636C (zh) * | 1998-04-09 | 2001-10-24 | 中南工业大学 | 铝浴自蔓延反应制备颗粒增强铝基复合材料的方法 |
| CA2890771A1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-22 | Rio Tinto Alcan International Limited | Additives for improving the castability of aluminum-boron carbide composite material |
| CN108188380B (zh) * | 2017-12-28 | 2019-10-29 | 鞍钢矿山机械制造有限公司 | 一种钢铜复合球的生产方法 |
| CZ308356B6 (cs) * | 2019-04-01 | 2020-06-17 | Vysoké Učení Technické V Brně | Způsob výroby keramicko-kovového kompozitu gravitačním litím a keramicko-kovový kompozit vyrobený podle této metody |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851375A (en) * | 1985-02-04 | 1989-07-25 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods of making composite ceramic articles having embedded filler |
| US4828785A (en) * | 1986-01-27 | 1989-05-09 | Lanxide Technology Company, Lp | Inverse shape replication method of making ceramic composite articles |
| US4777014A (en) * | 1986-03-07 | 1988-10-11 | Lanxide Technology Company, Lp | Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby |
| US4940679A (en) * | 1987-07-15 | 1990-07-10 | Lanxide Technology Company, Lp | Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby |
| US4915736A (en) * | 1987-12-23 | 1990-04-10 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying ceramic composite bodies by carburization process and articles produced thereby |
| AU620360B2 (en) * | 1987-12-23 | 1992-02-20 | Lanxide Corporation | A method of producing and modifying the properties of ceramic composite bodies |
-
1988
- 1988-07-01 IL IL86947A patent/IL86947A/xx not_active IP Right Cessation
- 1988-07-07 CS CS884928A patent/CS277570B6/cs unknown
- 1988-07-11 NO NO883091A patent/NO176397C/no unknown
- 1988-07-12 DK DK388788A patent/DK388788A/da not_active Application Discontinuation
- 1988-07-13 FI FI883329A patent/FI92925C/fi not_active IP Right Cessation
- 1988-07-14 BR BR8803533A patent/BR8803533A/pt not_active Application Discontinuation
- 1988-07-14 PT PT87992A patent/PT87992B/pt not_active IP Right Cessation
- 1988-07-14 ZA ZA885088A patent/ZA885088B/xx unknown
- 1988-07-14 DE DE88630135T patent/DE3882097T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-14 AT AT88630135T patent/ATE91120T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-07-14 EP EP88630135A patent/EP0299905B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-14 DD DD88317938A patent/DD286167A5/de not_active IP Right Cessation
- 1988-07-14 NZ NZ225406A patent/NZ225406A/xx unknown
- 1988-07-14 CN CN88104357A patent/CN1031115A/zh active Pending
- 1988-07-14 YU YU136588A patent/YU46990B/sh unknown
- 1988-07-14 RU SU884356043A patent/RU1836307C/ru active
- 1988-07-14 IN IN591/CAL/88A patent/IN169659B/en unknown
- 1988-07-15 KR KR1019880008936A patent/KR960007373B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1988-07-15 MX MX012274A patent/MX171575B/es unknown
- 1988-07-15 JP JP63177971A patent/JP2642675B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-15 TR TR88/0496A patent/TR26325A/xx unknown
- 1988-07-15 AU AU19097/88A patent/AU611697B2/en not_active Ceased
- 1988-07-15 BG BG84934A patent/BG60551B1/bg unknown
- 1988-07-15 PL PL1988273758A patent/PL158143B1/pl unknown
- 1988-07-15 HU HU883713A patent/HUT63131A/hu unknown
- 1988-07-15 IE IE216088A patent/IE61994B1/en not_active IP Right Cessation
- 1988-07-15 CA CA000572212A patent/CA1318488C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2667482B2 (ja) | 自己支持体の製造方法及びそれによって製造される複合材料 | |
| EP0378499B1 (en) | A process for preparing selfsupporting bodies and products produced thereby | |
| EP0378500B1 (en) | Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby | |
| JP2642675B2 (ja) | 自己支持体の製造方法 | |
| US4904446A (en) | Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby | |
| US5019539A (en) | Process for preparing self-supporting bodies having controlled porosity and graded properties and products produced thereby | |
| US5017334A (en) | Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby | |
| JPH0571542B2 (ja) | ||
| US5010044A (en) | Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby | |
| US4978644A (en) | Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby | |
| US5238883A (en) | Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby | |
| US5296417A (en) | Self-supporting bodies | |
| US5180697A (en) | Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby | |
| AU628907B2 (en) | A method of bonding a ceramic composite body to a second body and articles produced thereby | |
| WO1992000939A2 (en) | Reduced metal content ceramic composite bodies |