JP2905524B2 - 自発浸透による金属マトリックス複合体の形成方法 - Google Patents
自発浸透による金属マトリックス複合体の形成方法Info
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- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
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-
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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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、金属マトリックス複合体を形成するための
新規な方法及びそれによって製造した製品に関する。更
に詳しくは、充填材の通気性素材がプレフォーム中に形
成され、プレフォームはその少なくとも一部に空洞（ca
vity）を含む。浸透増進剤及び／又はその前駆体及び／
又は浸透雰囲気は、また、プレフォームが溶融マトリッ
クス金属内に置かれた場合に、溶融マトリックス金属が
プレフォームに自発的に浸透させるプロセス中の少なく
ともある点で、プレフォームに連絡している。浸透雰囲
気はプロセスの少なくとも一部の間、プレフォーム中の
空洞と少なくとも連絡すべきである。更に溶融マトリッ
クス金属がプレフォームの外側部分と接触した場合に、
溶融マトリックス金属はその外側表面からその空洞の方
へプレフォームに自発浸透する。
新規な方法及びそれによって製造した製品に関する。更
に詳しくは、充填材の通気性素材がプレフォーム中に形
成され、プレフォームはその少なくとも一部に空洞（ca
vity）を含む。浸透増進剤及び／又はその前駆体及び／
又は浸透雰囲気は、また、プレフォームが溶融マトリッ
クス金属内に置かれた場合に、溶融マトリックス金属が
プレフォームに自発的に浸透させるプロセス中の少なく
ともある点で、プレフォームに連絡している。浸透雰囲
気はプロセスの少なくとも一部の間、プレフォーム中の
空洞と少なくとも連絡すべきである。更に溶融マトリッ
クス金属がプレフォームの外側部分と接触した場合に、
溶融マトリックス金属はその外側表面からその空洞の方
へプレフォームに自発浸透する。
金属マトリックスと粒状セラミック、ウイスカー、繊
維等の補強又は強化相からなる複合体製品は、強化相が
有する剛性及び耐摩耗性の一部と金属マトリックスが有
する延性及び靱性を併せ持つので、種々の用途に使用さ
れる大きな見込みがある。一般的に、金属マトリックス
複合体では、単一材料のマトリックス金属が持つ強度、
剛性、耐接触摩耗性、高温強度等の性質は向上するが、
特定の性質が向上する程度は、特定の成分、容積分率又
は重量分率及び複合体を形成する際の処理方法によって
大きく異なる。ある場合には、複合体が、マトリックス
金属自体よりも重量が軽いこともある。例えば、粒状、
ペレット状又はウイスカー状の炭化珪素等のセラミック
で強化したアルミニウムマトリックス複合体は、剛性、
耐摩耗性及び高温強度がアルミニウムよりも高いので有
用である。
維等の補強又は強化相からなる複合体製品は、強化相が
有する剛性及び耐摩耗性の一部と金属マトリックスが有
する延性及び靱性を併せ持つので、種々の用途に使用さ
れる大きな見込みがある。一般的に、金属マトリックス
複合体では、単一材料のマトリックス金属が持つ強度、
剛性、耐接触摩耗性、高温強度等の性質は向上するが、
特定の性質が向上する程度は、特定の成分、容積分率又
は重量分率及び複合体を形成する際の処理方法によって
大きく異なる。ある場合には、複合体が、マトリックス
金属自体よりも重量が軽いこともある。例えば、粒状、
ペレット状又はウイスカー状の炭化珪素等のセラミック
で強化したアルミニウムマトリックス複合体は、剛性、
耐摩耗性及び高温強度がアルミニウムよりも高いので有
用である。
アルミニウムマトリックス複合体の製造に関しては、
種々の金属プロセスが報告されており、例えば、粉末冶
金法並びに圧力鋳造、真空鋳造、攪拌及び湿潤剤を使用
する液体金属浸透法に基づいた方法が挙げられる。粉末
冶金法の場合、粉末状の金属と粉末、ウイスカー、チョ
ップドファイバー等の形態の強化剤とを混合し、その
後、常温成形し焼結するか、又はホットプレスする。こ
の方法により製造された炭化珪素強化アルミニウムマト
リックス複合体における最大セラミック体積分率は、ウ
イスカーの場合は約25体積％であり、粒状の場合は約40
体積％であると報告されている。
種々の金属プロセスが報告されており、例えば、粉末冶
金法並びに圧力鋳造、真空鋳造、攪拌及び湿潤剤を使用
する液体金属浸透法に基づいた方法が挙げられる。粉末
冶金法の場合、粉末状の金属と粉末、ウイスカー、チョ
ップドファイバー等の形態の強化剤とを混合し、その
後、常温成形し焼結するか、又はホットプレスする。こ
の方法により製造された炭化珪素強化アルミニウムマト
リックス複合体における最大セラミック体積分率は、ウ
イスカーの場合は約25体積％であり、粒状の場合は約40
体積％であると報告されている。
従来のプロセスを利用した粉末冶金法による金属マト
リックス複合体の製造には、得られる製品の特性に関し
てある種の制限がある。即ち、複合体におけるセラミッ
ク相の体積分率は、一般的に、粒状の場合には、約40％
に制限される。又、圧縮操作の場合には、得られる実際
の大きさが制限される。更に、後で加工（例えば、成形
又は機械加工）をせず又複雑なプレスに頼らずに得られ
る製品は、比較的簡単な形状のものしかない。又、焼結
中に不均一な収縮を生じるほか、圧縮粉の凝離及び結晶
粒成長のためにミクロ構造が不均一となる。
リックス複合体の製造には、得られる製品の特性に関し
てある種の制限がある。即ち、複合体におけるセラミッ
ク相の体積分率は、一般的に、粒状の場合には、約40％
に制限される。又、圧縮操作の場合には、得られる実際
の大きさが制限される。更に、後で加工（例えば、成形
又は機械加工）をせず又複雑なプレスに頼らずに得られ
る製品は、比較的簡単な形状のものしかない。又、焼結
中に不均一な収縮を生じるほか、圧縮粉の凝離及び結晶
粒成長のためにミクロ構造が不均一となる。
1976年７月20日に許可された、ジェイ・シー・キャネ
ル（J.C.Cannell）等による米国特許第3,970,136号に
は、所定の繊維整列パターンを有する繊維強化材、例え
ば、炭化珪素又はアルミナウイスカーを含有せしめた金
属マトリックス複合体を形成する方法が記載されてい
る。この複合体は、共面繊維の平行マット又はフェルト
を金型に入れてマットの少なくとも一部分の間に溶融マ
トリックス金属、例えば、アルミニウムの溜を配置し、
圧力をかけて溶融金属をマットに浸透させ配列している
繊維を包囲させる。又、溶融金属を、マットの積層体上
に注ぎながら、加圧してマット間に流すことができる。
これに関して、強化繊維を複合体を最大約50体積％充填
されたことが報告されている。
ル（J.C.Cannell）等による米国特許第3,970,136号に
は、所定の繊維整列パターンを有する繊維強化材、例え
ば、炭化珪素又はアルミナウイスカーを含有せしめた金
属マトリックス複合体を形成する方法が記載されてい
る。この複合体は、共面繊維の平行マット又はフェルト
を金型に入れてマットの少なくとも一部分の間に溶融マ
トリックス金属、例えば、アルミニウムの溜を配置し、
圧力をかけて溶融金属をマットに浸透させ配列している
繊維を包囲させる。又、溶融金属を、マットの積層体上
に注ぎながら、加圧してマット間に流すことができる。
これに関して、強化繊維を複合体を最大約50体積％充填
されたことが報告されている。
繊維マットの積層体を通して溶融マトリックス金属を
押し入れるのは外力に依存しているので、上記した浸透
法は、圧力誘発流動プロセス特有の変動、即ち、マトリ
ックスの生成や、多孔率等が不均一となる可能性があ
る。たとえ、溶融金属を繊維アレイ内の複数の部位に導
入しても、性質は不均一になる可能性がある。その結
果、複雑なマット／溜配置及び流路を設けて、繊維マッ
トの積層体に十分且つ均一に浸透できるようにする必要
がある。又、上記した圧力浸透法では、体積の大きなマ
ットに強化材を浸透させることが元来困難であるので、
マトリックス体積に対する強化材の割合が比較的低いも
のしか得られない。更に、加圧下で溶融金属を含有させ
るために型が必要であり、費用がかさむ。最後に、整列
させた粒子又は繊維への浸透に限定されている上記の方
法は、ランダムに配列した粒子、ウイスカー又は繊維の
形態の物質で強化したアルミニウム金属マトリックス複
合体の生成には用いられない。
押し入れるのは外力に依存しているので、上記した浸透
法は、圧力誘発流動プロセス特有の変動、即ち、マトリ
ックスの生成や、多孔率等が不均一となる可能性があ
る。たとえ、溶融金属を繊維アレイ内の複数の部位に導
入しても、性質は不均一になる可能性がある。その結
果、複雑なマット／溜配置及び流路を設けて、繊維マッ
トの積層体に十分且つ均一に浸透できるようにする必要
がある。又、上記した圧力浸透法では、体積の大きなマ
ットに強化材を浸透させることが元来困難であるので、
マトリックス体積に対する強化材の割合が比較的低いも
のしか得られない。更に、加圧下で溶融金属を含有させ
るために型が必要であり、費用がかさむ。最後に、整列
させた粒子又は繊維への浸透に限定されている上記の方
法は、ランダムに配列した粒子、ウイスカー又は繊維の
形態の物質で強化したアルミニウム金属マトリックス複
合体の生成には用いられない。
アルミニウムマトリックス・アルミナ充填複合体の製
造では、アルミニウムは容易にはアルミナを湿潤せず、
凝集した製品を形成するのが困難となる。この問題に対
しては種々の解決法が提案された。このような手法の一
つとして、アルミナを金属（例えば、ニッケル又はタン
グステン）で被覆後、アルミニウムとともにホットプレ
スする。別の手法では、アルミニウムをリチウムと合金
し、アルミナをシリカで被覆してもよい。しかしなが
ら、これらの複合体は、性質にバラツキがみられたり、
被膜が充填材を劣化させる場合があるか、又はマトリッ
クスがリチウムを含有しマトリックスの性質に影響を及
ぼすことがある。
造では、アルミニウムは容易にはアルミナを湿潤せず、
凝集した製品を形成するのが困難となる。この問題に対
しては種々の解決法が提案された。このような手法の一
つとして、アルミナを金属（例えば、ニッケル又はタン
グステン）で被覆後、アルミニウムとともにホットプレ
スする。別の手法では、アルミニウムをリチウムと合金
し、アルミナをシリカで被覆してもよい。しかしなが
ら、これらの複合体は、性質にバラツキがみられたり、
被膜が充填材を劣化させる場合があるか、又はマトリッ
クスがリチウムを含有しマトリックスの性質に影響を及
ぼすことがある。
アール・タブリュ・グリムシャー（R.W.Grimshaw）等
による米国特許第4,232,091号では、アルミニウムマト
リックス・アルミナ複合体の製造で遭遇する当該技術に
おける困難はある程度克服される。この特許では、75〜
375kg/cm2の圧力をかけて、溶融アルミニウム（又は溶
融アルミニウム合金）を、700〜1050℃に予備加熱した
アルミナの繊維又はウイスカーマットに押し入れること
が記載されている。この際、得られた一体鋳物における
金属に対するアルミナの最大体積比は、0.25/1であっ
た。この方法でも、浸透を行うのは外力に依存するの
で、キャネル（Cannell）等と同様な欠陥がある。
による米国特許第4,232,091号では、アルミニウムマト
リックス・アルミナ複合体の製造で遭遇する当該技術に
おける困難はある程度克服される。この特許では、75〜
375kg/cm2の圧力をかけて、溶融アルミニウム（又は溶
融アルミニウム合金）を、700〜1050℃に予備加熱した
アルミナの繊維又はウイスカーマットに押し入れること
が記載されている。この際、得られた一体鋳物における
金属に対するアルミナの最大体積比は、0.25/1であっ
た。この方法でも、浸透を行うのは外力に依存するの
で、キャネル（Cannell）等と同様な欠陥がある。
ヨーロッパ特許出願公開公報第115,742号では、予備
成形したアルミナのボイドを溶融アルミニウムで充填す
ることにより、電解槽部材として特に有効であるアルミ
ニウム・アルミナ複合体を作製することが記載されてい
る。この出願では、アルミニウムによるアルミナの非湿
潤性が強調されており、プレフォーム全体にわたってア
ルミナを湿潤するための種々の手法が用いられている。
例えば、アルミナを、チタン、ジルコニム、ハフニウム
若しくはニオブの二硼化物からなる湿潤剤又は金属、即
ち、リチウム、マグネシウム、カルシウム、チタン、ク
ロム、鉄、コバルト、ニッケル、ジルコニウム若しくは
ハフニウムで被覆する。この際、アルゴン等の不活性雰
囲気を用いて湿潤を容易にする。又、この出願も、圧力
をかけて、溶融アルミニウムを未被覆マトリックスに浸
透させることを記載されている。この態様では、孔を排
気後、不活性雰囲気（例えば、アルゴン）中で溶融アル
ミニウムに圧力を加えることにより達成される。又、溶
融アルミニウムを浸透させてボイドを充填する前に、プ
レフォームにアルミニウムを気相蒸着により浸透させて
表面を湿潤することもできる。プレフォームの孔にアル
ミニウムを確実に保持するためには、真空中又はアルゴ
ン中で、熱処理（例えば、1400〜1800℃）することが必
要である。このようにしないと、圧力浸透物質をガスに
曝露したり又は浸透圧を取り除くと、物体からのアルミ
ニウムの損失が生じる。
成形したアルミナのボイドを溶融アルミニウムで充填す
ることにより、電解槽部材として特に有効であるアルミ
ニウム・アルミナ複合体を作製することが記載されてい
る。この出願では、アルミニウムによるアルミナの非湿
潤性が強調されており、プレフォーム全体にわたってア
ルミナを湿潤するための種々の手法が用いられている。
例えば、アルミナを、チタン、ジルコニム、ハフニウム
若しくはニオブの二硼化物からなる湿潤剤又は金属、即
ち、リチウム、マグネシウム、カルシウム、チタン、ク
ロム、鉄、コバルト、ニッケル、ジルコニウム若しくは
ハフニウムで被覆する。この際、アルゴン等の不活性雰
囲気を用いて湿潤を容易にする。又、この出願も、圧力
をかけて、溶融アルミニウムを未被覆マトリックスに浸
透させることを記載されている。この態様では、孔を排
気後、不活性雰囲気（例えば、アルゴン）中で溶融アル
ミニウムに圧力を加えることにより達成される。又、溶
融アルミニウムを浸透させてボイドを充填する前に、プ
レフォームにアルミニウムを気相蒸着により浸透させて
表面を湿潤することもできる。プレフォームの孔にアル
ミニウムを確実に保持するためには、真空中又はアルゴ
ン中で、熱処理（例えば、1400〜1800℃）することが必
要である。このようにしないと、圧力浸透物質をガスに
曝露したり又は浸透圧を取り除くと、物体からのアルミ
ニウムの損失が生じる。
湿潤剤を用いて電解槽のアルミナ成分に溶融金属を浸
透させることは、ヨーロッパ特許出願公開第94353号に
も記載されている。即ち、この公開公報には、セルライ
ナー又は支持体として陰極電流供給手段を有するセルを
用いて、電解採取によりアルミニウムを製造することが
記載されている。この支持体を溶融氷晶石から保護する
ために、湿潤剤と溶解抑制剤との混合物の薄い被膜を、
セルの始動前又は電解法で製造した溶融アルミニウムに
浸漬中に、アルミナ支持体に塗布する。湿潤剤として
は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、珪素、マグネ
シウム、バナジウム、クロム、ニオブ又はカルシウムが
が開示されており、チタンが好ましい湿潤剤として記載
されている。又、硼素、炭素及び窒素の化合物が、溶融
アルミニウムの湿潤剤への溶解度を抑制するのに有効で
あると記載されている。しかしながら、この刊行物は、
金属マトリックス複合体の製造を示唆していないばかり
か、このような複合体を、例えば、窒素雰囲気中で形成
することも示唆していない。
透させることは、ヨーロッパ特許出願公開第94353号に
も記載されている。即ち、この公開公報には、セルライ
ナー又は支持体として陰極電流供給手段を有するセルを
用いて、電解採取によりアルミニウムを製造することが
記載されている。この支持体を溶融氷晶石から保護する
ために、湿潤剤と溶解抑制剤との混合物の薄い被膜を、
セルの始動前又は電解法で製造した溶融アルミニウムに
浸漬中に、アルミナ支持体に塗布する。湿潤剤として
は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、珪素、マグネ
シウム、バナジウム、クロム、ニオブ又はカルシウムが
が開示されており、チタンが好ましい湿潤剤として記載
されている。又、硼素、炭素及び窒素の化合物が、溶融
アルミニウムの湿潤剤への溶解度を抑制するのに有効で
あると記載されている。しかしながら、この刊行物は、
金属マトリックス複合体の製造を示唆していないばかり
か、このような複合体を、例えば、窒素雰囲気中で形成
することも示唆していない。
圧力の付加及び湿潤剤の塗布の他に、真空にすること
により多孔性セラミック成形体への溶融アルミニウムの
浸透が促進されることも開示されている。例えば、1973
年２月27日に許可されたアール・エル・ライディングハ
ム（R.L.Landingham）による米国特許第3,718,441号に
は、セラミック成形体（例えば、炭化硼素、アルミナ及
びベリリア）に、10-6トール未満の真空下で、溶融アル
ミニウム、ベリリウム、マグネシウム、チタン、バナジ
ウム、ニッケル又はクロムを浸透することが報告されて
いる。10-2〜10-6トールの真空では、溶融金属によるセ
ラミックの湿潤が不良で、金属がセラミックのボイド空
間に自由に流れ込まなかった。しかしながら、真空を10
-6トール未満まで減少させると、湿潤が向上したと記載
されている。
により多孔性セラミック成形体への溶融アルミニウムの
浸透が促進されることも開示されている。例えば、1973
年２月27日に許可されたアール・エル・ライディングハ
ム（R.L.Landingham）による米国特許第3,718,441号に
は、セラミック成形体（例えば、炭化硼素、アルミナ及
びベリリア）に、10-6トール未満の真空下で、溶融アル
ミニウム、ベリリウム、マグネシウム、チタン、バナジ
ウム、ニッケル又はクロムを浸透することが報告されて
いる。10-2〜10-6トールの真空では、溶融金属によるセ
ラミックの湿潤が不良で、金属がセラミックのボイド空
間に自由に流れ込まなかった。しかしながら、真空を10
-6トール未満まで減少させると、湿潤が向上したと記載
されている。
1975年２月４日に許可されたジー・イー・ガザ（G.E.
Gazza）等による米国特許第3,864,154号にも、真空を用
いて浸透を行う旨の記載がある。又、この特許には、Al
B12粉末の常温圧縮成形体を常温圧縮アルミニウム粉末
のベッド上に添加することが記載されている。その後、
更に、アルミニウムをAlB12粉末成形体の上部に配置す
る。アルミニウム粉末の層間に「挟んだ」AlB12成形体
を装填したルツボを真空炉に入れる。この炉を、約10-5
トールまで排気してガス抜きをする。続いて、温度を11
00℃に上昇し、３時間維持する。これらの条件で、溶融
アルミニウムを多孔性AlB12成形体に浸透させる。
Gazza）等による米国特許第3,864,154号にも、真空を用
いて浸透を行う旨の記載がある。又、この特許には、Al
B12粉末の常温圧縮成形体を常温圧縮アルミニウム粉末
のベッド上に添加することが記載されている。その後、
更に、アルミニウムをAlB12粉末成形体の上部に配置す
る。アルミニウム粉末の層間に「挟んだ」AlB12成形体
を装填したルツボを真空炉に入れる。この炉を、約10-5
トールまで排気してガス抜きをする。続いて、温度を11
00℃に上昇し、３時間維持する。これらの条件で、溶融
アルミニウムを多孔性AlB12成形体に浸透させる。
1968年１月23日に許可されたジョン・エヌ・レッディ
ング（John N.Reding）等による米国特許第3,364,976号
には、物体に自己発生真空を作り出して、溶融金属の物
体への浸透を促進することが開示されている。即ち、物
体、例えば、黒鉛金型、鋼金型又は多孔性耐火材を、溶
融金属に完全に浸すことが開示されている。金型の場
合、金属と反応性のあるガスで満たした金型キャビティ
が、外部に位置する溶融金属と、金型内の少なくとも一
つのオリフィスを介して連通している。金型を溶融液に
浸漬すると、キャビティ内のガスと溶融金属との間の反
応で自己発生真空が生じるとともにキャビティが金属で
満たされていく。この際の真空は、金属が酸化物固体状
態になる結果生じる。従って、レッディング等には、キ
ャビティ内のガスと溶融金属との間の反応を引き起こす
ことが必須であることが開示されている。しかしなが
ら、金型を用いるには本来制限があり、真空を生じさせ
るために金型を使用することは望ましくない。即ち、ま
ず、金型を機械加工して特定の形状にし；その後、仕上
げ機械加工して、金型上に供給できる鋳造表面を形成
し；使用前に組立；使用後に分解して注型品を取り出
し；その後、最も一般的には、金型表面を最仕上げして
金型を再生するか、又はもはや使用できない状態の場合
には金型を捨ててしまう必要がある。金型を複雑な形状
に機械加工するのは、非常にコストがかかるとともに時
間がかかる場合がある。更に、複雑な形状をした金型か
ら成形品を取り出すのも困難のことがある（即ち、複雑
な形状を有する注型品は、金型から取り外すとき壊れる
ことがある）。更に、多孔性耐火材の場合、金型を使用
せずに、直接溶融金属に浸漬できることも述べられてい
るが、容器金型を使用せずに弱く結着されるか又は分離
した多孔性材料に浸透させる手段がないので、耐火材は
一体品でなければならない（即ち、粒状物質は、溶融金
属に入れたときに、一般的に解離するかは浮かんで離れ
てしまう）。更に、粒状物質または弱く成形したプレフ
ォームに浸透させようとする場合、浸透金属が粒子又は
プレフォームの少なくとも一部分と置換してしまって不
均一なミクロ構造を生じることのないように注意しなけ
ればならない。
ング（John N.Reding）等による米国特許第3,364,976号
には、物体に自己発生真空を作り出して、溶融金属の物
体への浸透を促進することが開示されている。即ち、物
体、例えば、黒鉛金型、鋼金型又は多孔性耐火材を、溶
融金属に完全に浸すことが開示されている。金型の場
合、金属と反応性のあるガスで満たした金型キャビティ
が、外部に位置する溶融金属と、金型内の少なくとも一
つのオリフィスを介して連通している。金型を溶融液に
浸漬すると、キャビティ内のガスと溶融金属との間の反
応で自己発生真空が生じるとともにキャビティが金属で
満たされていく。この際の真空は、金属が酸化物固体状
態になる結果生じる。従って、レッディング等には、キ
ャビティ内のガスと溶融金属との間の反応を引き起こす
ことが必須であることが開示されている。しかしなが
ら、金型を用いるには本来制限があり、真空を生じさせ
るために金型を使用することは望ましくない。即ち、ま
ず、金型を機械加工して特定の形状にし；その後、仕上
げ機械加工して、金型上に供給できる鋳造表面を形成
し；使用前に組立；使用後に分解して注型品を取り出
し；その後、最も一般的には、金型表面を最仕上げして
金型を再生するか、又はもはや使用できない状態の場合
には金型を捨ててしまう必要がある。金型を複雑な形状
に機械加工するのは、非常にコストがかかるとともに時
間がかかる場合がある。更に、複雑な形状をした金型か
ら成形品を取り出すのも困難のことがある（即ち、複雑
な形状を有する注型品は、金型から取り外すとき壊れる
ことがある）。更に、多孔性耐火材の場合、金型を使用
せずに、直接溶融金属に浸漬できることも述べられてい
るが、容器金型を使用せずに弱く結着されるか又は分離
した多孔性材料に浸透させる手段がないので、耐火材は
一体品でなければならない（即ち、粒状物質は、溶融金
属に入れたときに、一般的に解離するかは浮かんで離れ
てしまう）。更に、粒状物質または弱く成形したプレフ
ォームに浸透させようとする場合、浸透金属が粒子又は
プレフォームの少なくとも一部分と置換してしまって不
均一なミクロ構造を生じることのないように注意しなけ
ればならない。
従って、圧力を加えたり真空にしたり（外部から印加
するか、内部で生じさせるかとは無関係）する必要のな
いか、又は湿潤材を損傷しないで、セラミック材料等の
別の材料を埋め込んだ金属マトリックスを生成する、賦
形金属マトリックス複合体を製造するための簡単で信頼
性のある方法が長年求められていた。更に、金属マトリ
ックス複合体を製造するのに要する最終的な機械加工操
作を最少限にすることも長年求められていた。本発明
は、処理の少なくともある時点で浸透増進剤が存在する
限り、標準大気下の浸透雰囲気（例えば、窒素）の存在
下において、プレフォームに成形できる材料（例えば、
セラミック材料）に溶融マトリックス金属（例えば、ア
ルミニウム）を、浸透させるための自発的浸透機構を提
供することによりこれらの必要性を満たすものである。
するか、内部で生じさせるかとは無関係）する必要のな
いか、又は湿潤材を損傷しないで、セラミック材料等の
別の材料を埋め込んだ金属マトリックスを生成する、賦
形金属マトリックス複合体を製造するための簡単で信頼
性のある方法が長年求められていた。更に、金属マトリ
ックス複合体を製造するのに要する最終的な機械加工操
作を最少限にすることも長年求められていた。本発明
は、処理の少なくともある時点で浸透増進剤が存在する
限り、標準大気下の浸透雰囲気（例えば、窒素）の存在
下において、プレフォームに成形できる材料（例えば、
セラミック材料）に溶融マトリックス金属（例えば、ア
ルミニウム）を、浸透させるための自発的浸透機構を提
供することによりこれらの必要性を満たすものである。
本発明の主題は、他のいくつかの本出願人による米国
特許第出願及び日本出願に関連している。具体的にはこ
れらの他の特許出願（以下、しばしば、「同一出願人に
よる金属マトリックス特許出願」と称する）には、金属
マトリックス複合材料を製造する新規な方法が記載され
ている。
特許第出願及び日本出願に関連している。具体的にはこ
れらの他の特許出願（以下、しばしば、「同一出願人に
よる金属マトリックス特許出願」と称する）には、金属
マトリックス複合材料を製造する新規な方法が記載され
ている。
金属マトリックス複合材料を製造する新規な方法は、
「メタル マトリックス コンポジッツ （Metal Matr
ix Coposites）」と題する1987年５月13日出願の本出願
人による米国特許出願第049,171号〔発明者：ホワイト
（White）等〕及び昭和63年５月15日に出願された特願
昭63-118032号に開示されている。ホワイト等の発明の
方法によれば、金属マトリックス複合体は、充填材の通
気性素材（例えば、セラミック又はセラミック被覆材
料）に、少なくとも約１重量％のマグネシウム、好まし
くは少なくとも約３重量％のマグネシウム含有する溶融
アルミニウムを浸透させることにより製造される。この
際、外部圧力又は真空を印加しなくても、自発的に浸透
が起きる。供給溶融金属と充填材の素材とを、約10〜10
0体積％、好ましくは少なくとも約50体積％の窒素を含
有するとともに残り（存在すれば）が非酸化性ガス（例
えば、アルゴン）であるガスの存在下において、少なく
とも約675℃の温度で接触させる。これらの条件下で、
溶融アルミニウム合金が標準大気圧下でセラミック素材
に浸透して、アルミニウム（又はアルミニウム合金）マ
トリックス複合体が形成される。所望量の充填材に溶融
アルミニウム合金を浸透させたら、温度を低下させて合
金を固化することにより、強化充填材を埋め込んだ固形
金属マトリックス構造を形成する。通常及び好ましく
は、送り出される溶融金属の供給量は、実質的に充填材
の素材の境界まで浸透するに十分な量である。ホワイト
等により製造されるアルミニウムマトリックス複合体中
の充填材の量は、非常に高くすることができる。即ち、
合金に対する充填材の体積比が1:1を超えるものを得る
ことができる。
「メタル マトリックス コンポジッツ （Metal Matr
ix Coposites）」と題する1987年５月13日出願の本出願
人による米国特許出願第049,171号〔発明者：ホワイト
（White）等〕及び昭和63年５月15日に出願された特願
昭63-118032号に開示されている。ホワイト等の発明の
方法によれば、金属マトリックス複合体は、充填材の通
気性素材（例えば、セラミック又はセラミック被覆材
料）に、少なくとも約１重量％のマグネシウム、好まし
くは少なくとも約３重量％のマグネシウム含有する溶融
アルミニウムを浸透させることにより製造される。この
際、外部圧力又は真空を印加しなくても、自発的に浸透
が起きる。供給溶融金属と充填材の素材とを、約10〜10
0体積％、好ましくは少なくとも約50体積％の窒素を含
有するとともに残り（存在すれば）が非酸化性ガス（例
えば、アルゴン）であるガスの存在下において、少なく
とも約675℃の温度で接触させる。これらの条件下で、
溶融アルミニウム合金が標準大気圧下でセラミック素材
に浸透して、アルミニウム（又はアルミニウム合金）マ
トリックス複合体が形成される。所望量の充填材に溶融
アルミニウム合金を浸透させたら、温度を低下させて合
金を固化することにより、強化充填材を埋め込んだ固形
金属マトリックス構造を形成する。通常及び好ましく
は、送り出される溶融金属の供給量は、実質的に充填材
の素材の境界まで浸透するに十分な量である。ホワイト
等により製造されるアルミニウムマトリックス複合体中
の充填材の量は、非常に高くすることができる。即ち、
合金に対する充填材の体積比が1:1を超えるものを得る
ことができる。
前記したホワイト等の発明におけるプロセス条件下で
は、アルミニウムマトリックス全体に分散した形態で、
窒化アルミニウムの不連続相を形成することができる。
アルミニウムマトリックスにおける窒化物の量は、温
度、合金組成、ガス組成及び充填材等の因子によって異
なっていてもよい。従って、系におけるこのような因子
の一つ以上を制御することにより、複合体の一定の性質
を所望のものに合わせることができる。しかしながら、
ある最終用途の場合、複合体が窒化アルミニウムをほと
んど含有しないことが望ましい場合がある。
は、アルミニウムマトリックス全体に分散した形態で、
窒化アルミニウムの不連続相を形成することができる。
アルミニウムマトリックスにおける窒化物の量は、温
度、合金組成、ガス組成及び充填材等の因子によって異
なっていてもよい。従って、系におけるこのような因子
の一つ以上を制御することにより、複合体の一定の性質
を所望のものに合わせることができる。しかしながら、
ある最終用途の場合、複合体が窒化アルミニウムをほと
んど含有しないことが望ましい場合がある。
温度が高いほど浸透には有利であるが、このプロセス
により窒化物が生成しやすくなる。ホワイト等の発明で
は、浸透速度と窒化物生成との間のバランスをとること
ができる。
により窒化物が生成しやすくなる。ホワイト等の発明で
は、浸透速度と窒化物生成との間のバランスをとること
ができる。
金属マトリックス複合体生成に使用するのに適当なバ
リヤー手段の例が、「メソッド オブ メーキング メ
タル マトリックス コンポジット ウイズ ザ ユー
ス オブ ア バリヤー（Method of Making Metal Mat
rix Composite with the Use of a Barrier）」と題す
る。1988年１月７日出願の本出願人による米国特許出願
第141,642号〔発明者：ミカエル・ケー・アグハジァニ
アン（Michael K.Aghajanian）等〕及び昭和64年１月６
日に出願された特願昭64-1130号に開示されている。ア
グハジァニアン等の発明の方法によれば、ハリヤー手段
〔例えば、粒状二硼化チタン又は商品名がグラフォイル
（商標）であるユニオンカーバイド社製の軟質黒鉛テー
プ製品等の黒鉛材料〕が、充填材とマトリックス合金の
規定された表面境界に配置され、バリヤー手段により形
成される境界まで浸透する。このバリヤー手段は、溶融
合金の浸透を阻止、防止又は終了させるのに用いられ、
得られた金属マトリックス複合体中に網又は網に近い形
状を形成する。従って、形成した金属マトリックス複合
体の外形は、バリヤー手段の内部形状と実質的に一致す
る。
リヤー手段の例が、「メソッド オブ メーキング メ
タル マトリックス コンポジット ウイズ ザ ユー
ス オブ ア バリヤー（Method of Making Metal Mat
rix Composite with the Use of a Barrier）」と題す
る。1988年１月７日出願の本出願人による米国特許出願
第141,642号〔発明者：ミカエル・ケー・アグハジァニ
アン（Michael K.Aghajanian）等〕及び昭和64年１月６
日に出願された特願昭64-1130号に開示されている。ア
グハジァニアン等の発明の方法によれば、ハリヤー手段
〔例えば、粒状二硼化チタン又は商品名がグラフォイル
（商標）であるユニオンカーバイド社製の軟質黒鉛テー
プ製品等の黒鉛材料〕が、充填材とマトリックス合金の
規定された表面境界に配置され、バリヤー手段により形
成される境界まで浸透する。このバリヤー手段は、溶融
合金の浸透を阻止、防止又は終了させるのに用いられ、
得られた金属マトリックス複合体中に網又は網に近い形
状を形成する。従って、形成した金属マトリックス複合
体の外形は、バリヤー手段の内部形状と実質的に一致す
る。
米国特許出願第049,171号及び特願昭63-118032号に記
載の方法は、「メタル マトリックス コンポジッツ
アンド テクニクス フォー メーキング ザ セイム
（Metal Matrix Composites and Techniques for Makin
g the Same）」と題する1988年３月15日出願の本出願人
による米国特許出願第168,284号〔発明者：ミカエル・
アー・アングハジァニアン（Michael K.Aghajanian）及
びマーク・エス・ニューカーク（Mark S.Newkirk）〕及
び平成元年３月15日に出願された特願平１−63411号に
よって改善された。この米国特許出願に開示された方法
によれば、マトリックス金属合金は、第一金属源及び、
例えば、重力流れにより第一溶融金属源と連通するマト
リックス金属合金の溜として存在する。特に、これらの
特許出願に記載されている条件下では、第一溶融マトリ
ックス合金が、標準大気圧下、充填材の素材に浸透し始
め、従って、金属マトリックス複合体の生成が始まる。
第一溶融マトリックス金属合金源は、充填材の素材への
浸透中に消費され、自発浸透の継続とともに、必要に応
じて、好ましくは連続的な手段により、溶融マトリック
ス金属の溜から補充することができる。所望量の通気性
充填材に溶融マトリックス合金が自発浸透したら、温度
を低下させて合金を固化することにより、強化充填材を
埋め込んだ固形金属マトリックスを形成する。金属の溜
を使用することは、この特許出願に記載されている発明
の一実施態様にすぎず、溜の実施態様を、開示されてい
る発明の別の各実施態様と組み合わせる必要はないが、
実施態様の中には、本発明と組み合わせて使用するのが
有益な場合もある。
載の方法は、「メタル マトリックス コンポジッツ
アンド テクニクス フォー メーキング ザ セイム
（Metal Matrix Composites and Techniques for Makin
g the Same）」と題する1988年３月15日出願の本出願人
による米国特許出願第168,284号〔発明者：ミカエル・
アー・アングハジァニアン（Michael K.Aghajanian）及
びマーク・エス・ニューカーク（Mark S.Newkirk）〕及
び平成元年３月15日に出願された特願平１−63411号に
よって改善された。この米国特許出願に開示された方法
によれば、マトリックス金属合金は、第一金属源及び、
例えば、重力流れにより第一溶融金属源と連通するマト
リックス金属合金の溜として存在する。特に、これらの
特許出願に記載されている条件下では、第一溶融マトリ
ックス合金が、標準大気圧下、充填材の素材に浸透し始
め、従って、金属マトリックス複合体の生成が始まる。
第一溶融マトリックス金属合金源は、充填材の素材への
浸透中に消費され、自発浸透の継続とともに、必要に応
じて、好ましくは連続的な手段により、溶融マトリック
ス金属の溜から補充することができる。所望量の通気性
充填材に溶融マトリックス合金が自発浸透したら、温度
を低下させて合金を固化することにより、強化充填材を
埋め込んだ固形金属マトリックスを形成する。金属の溜
を使用することは、この特許出願に記載されている発明
の一実施態様にすぎず、溜の実施態様を、開示されてい
る発明の別の各実施態様と組み合わせる必要はないが、
実施態様の中には、本発明と組み合わせて使用するのが
有益な場合もある。
金属の溜は、所定の程度まで充填材の通気性素材に浸
透するに十分な量の金属を提供する量で存在することが
できる。又、任意のバリヤー手段を、充填材の通気性素
材の少なくとも一方の表面に接触させて、表面境界を形
成することができる。
透するに十分な量の金属を提供する量で存在することが
できる。又、任意のバリヤー手段を、充填材の通気性素
材の少なくとも一方の表面に接触させて、表面境界を形
成することができる。
更に、送り出す溶融マトリックス合金の供給量は、少
なくとも、充填材の通気性素材の境界（例えば、バリヤ
ー）まで実質的に自発浸透するに十分な量でなければな
らないが、溜に存在する合金の量は、このような十分な
量を超えてもよく、合金量が完全浸透に十分な量である
ばかりでなく、過剰の溶融金属合金が残存して金属マト
リックス複合体に固定してもよい。従って、過剰の溶融
合金が存在するとき、得られる物体は、金属マトリック
スを浸透させたセラミック物体が溜に残存している過剰
の金属に直接結合している複雑な複合体（例えば、マク
ロ複合体）である。
なくとも、充填材の通気性素材の境界（例えば、バリヤ
ー）まで実質的に自発浸透するに十分な量でなければな
らないが、溜に存在する合金の量は、このような十分な
量を超えてもよく、合金量が完全浸透に十分な量である
ばかりでなく、過剰の溶融金属合金が残存して金属マト
リックス複合体に固定してもよい。従って、過剰の溶融
合金が存在するとき、得られる物体は、金属マトリック
スを浸透させたセラミック物体が溜に残存している過剰
の金属に直接結合している複雑な複合体（例えば、マク
ロ複合体）である。
上記した本出願人による金属マトリックスに関する特
許出願には、金属マトリックス複合体の製造方法及び該
方法から製造される新規な金属マトリックス複合体が記
載されている。前記した本出願人による金属マトリック
スに関する特許出願の全ての開示事項は、特に本発明に
利用できる。
許出願には、金属マトリックス複合体の製造方法及び該
方法から製造される新規な金属マトリックス複合体が記
載されている。前記した本出願人による金属マトリック
スに関する特許出願の全ての開示事項は、特に本発明に
利用できる。
金属マトリックス複合体はプレフォーム中に形成され
た充填材の通気性素材を自発浸透することにより製造さ
れ、このプレフォームは少なくともその一部に空洞を含
む。特にマトリックス金属は溶融状態にされ、マトリッ
クス金属は溶融マトリックス金属の本体を形成するため
に、マトリックス金属を収容するための適当な非反応性
容器（例えば、適当な耐火物容器）内に保持される。空
洞を含むプレフォームは、溶融マトリックス金属内に少
なくとも部分的に置かれ、そうしてプレフォームの外側
表面からその中の空洞の方へ溶融マトリックス金属を自
発浸透させるために、浸透雰囲気がプロセスの少なくと
も一部の間、プレフォームの空洞と連絡させられる。
た充填材の通気性素材を自発浸透することにより製造さ
れ、このプレフォームは少なくともその一部に空洞を含
む。特にマトリックス金属は溶融状態にされ、マトリッ
クス金属は溶融マトリックス金属の本体を形成するため
に、マトリックス金属を収容するための適当な非反応性
容器（例えば、適当な耐火物容器）内に保持される。空
洞を含むプレフォームは、溶融マトリックス金属内に少
なくとも部分的に置かれ、そうしてプレフォームの外側
表面からその中の空洞の方へ溶融マトリックス金属を自
発浸透させるために、浸透雰囲気がプロセスの少なくと
も一部の間、プレフォームの空洞と連絡させられる。
更に、特に、浸透増進剤及び／又はその前駆体は、プ
レフォームの外側表面が溶融マトリックス金属と少なく
とも部分的に接触させて置かれた場合に、プレフォーム
を自発浸透させるために、溶融マトリックス金属を許容
又は誘導するプロセスの間の少なくともある時点で、プ
レフォームと連絡する。かくして、溶融マトリックス金
属はその外側表面から空洞の方へプレフォームに浸透
し、実質的にプレフォームの形状を有する溶融マトリッ
クス複合体が製造される。
レフォームの外側表面が溶融マトリックス金属と少なく
とも部分的に接触させて置かれた場合に、プレフォーム
を自発浸透させるために、溶融マトリックス金属を許容
又は誘導するプロセスの間の少なくともある時点で、プ
レフォームと連絡する。かくして、溶融マトリックス金
属はその外側表面から空洞の方へプレフォームに浸透
し、実質的にプレフォームの形状を有する溶融マトリッ
クス複合体が製造される。
好ましい態様に於いて、浸透雰囲気は実質的に連続的
にプレフォーム中の空洞又は内側部分に供給される。プ
レフォームの外側部分は又は表面は溶融マトリックス金
属の曝露される。実質的に同時に起きる、プレフォーム
中の空洞の浸透雰囲気への曝露とプレフォームの外側表
面の溶融マトリックス金属への曝露は、浸透増進剤前駆
体及び／又は浸透増進剤がまたマトリックス金属及び／
又はプレフォーム及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一
つ内で自発系に供給される限り、溶融マトリックス金属
をプレフォームに自発的に浸透させる。
にプレフォーム中の空洞又は内側部分に供給される。プ
レフォームの外側部分は又は表面は溶融マトリックス金
属の曝露される。実質的に同時に起きる、プレフォーム
中の空洞の浸透雰囲気への曝露とプレフォームの外側表
面の溶融マトリックス金属への曝露は、浸透増進剤前駆
体及び／又は浸透増進剤がまたマトリックス金属及び／
又はプレフォーム及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一
つ内で自発系に供給される限り、溶融マトリックス金属
をプレフォームに自発的に浸透させる。
更に好ましい態様に於いて、溶融マトリックス金属
に、自然の空洞を含まない円筒状又は環状の形状のプレ
フォームを浸透する前に、一時的な空洞がプレフォーム
中に形成される。特に、例えば、溶融マトリックス金属
に浸漬されるプレフォームの開口端を適当なプラグ（pl
ugging）手段で栓することができる。このようなプラグ
手段はプレフォーム中に一時的な空洞を創出する働きを
する。従って、一時的な空洞は必要な時間、浸透雰囲気
を受け入れ保持できる。プラグ手段は、マトリックス金
属又はプレフォーム及び／又は浸透雰囲気及び／又は浸
透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体のそれぞれと、又
は少なくともこれらの一つと実質的に非反応性である物
質からなることができる。このようなプレフォームが一
時的な空洞を創出するために、その中にプラグ手段を含
むと、溶融マトリックス金属は、その外側表面から一時
的な空洞の方へプレフォーム中に自発的に浸透すること
ができる。
に、自然の空洞を含まない円筒状又は環状の形状のプレ
フォームを浸透する前に、一時的な空洞がプレフォーム
中に形成される。特に、例えば、溶融マトリックス金属
に浸漬されるプレフォームの開口端を適当なプラグ（pl
ugging）手段で栓することができる。このようなプラグ
手段はプレフォーム中に一時的な空洞を創出する働きを
する。従って、一時的な空洞は必要な時間、浸透雰囲気
を受け入れ保持できる。プラグ手段は、マトリックス金
属又はプレフォーム及び／又は浸透雰囲気及び／又は浸
透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体のそれぞれと、又
は少なくともこれらの一つと実質的に非反応性である物
質からなることができる。このようなプレフォームが一
時的な空洞を創出するために、その中にプラグ手段を含
むと、溶融マトリックス金属は、その外側表面から一時
的な空洞の方へプレフォーム中に自発的に浸透すること
ができる。
他の好ましい態様に於いては、プレフォーム中に自然
に形成された空洞内に、又はプラグ手段を使用すること
により形成される一時的な空洞内に、その他の部分で、
存在するかも知れない非浸透性雰囲気とのプレフォーム
中の空洞の連絡を制限又は減少する制限手段が更に含ま
れる。特に、自然に生じた空洞は又は一時的な空洞内の
更に閉じ込められた又は自己含有雰囲気を創るために、
プレフォームの開口端は少なくとも制限又は閉塞され、
空洞内へ流れる浸透雰囲気は漏出することから制限さ
れ、そして／又は、非浸透性雰囲気（例えば、酸素）が
空洞との連絡から制限される。プレフォーム中の制御手
段の使用は、溶融マトリックス金属がプレフォームの外
側表面からプレフォーム内の空洞の方へ向かって、プレ
フォーム中に自発浸透することを助ける。
に形成された空洞内に、又はプラグ手段を使用すること
により形成される一時的な空洞内に、その他の部分で、
存在するかも知れない非浸透性雰囲気とのプレフォーム
中の空洞の連絡を制限又は減少する制限手段が更に含ま
れる。特に、自然に生じた空洞は又は一時的な空洞内の
更に閉じ込められた又は自己含有雰囲気を創るために、
プレフォームの開口端は少なくとも制限又は閉塞され、
空洞内へ流れる浸透雰囲気は漏出することから制限さ
れ、そして／又は、非浸透性雰囲気（例えば、酸素）が
空洞との連絡から制限される。プレフォーム中の制御手
段の使用は、溶融マトリックス金属がプレフォームの外
側表面からプレフォーム内の空洞の方へ向かって、プレ
フォーム中に自発浸透することを助ける。
更に他の好ましい態様に於いて、酸化剤捕集剤を、全
ての固体、液体又は気体の酸化剤の捕集剤又は捕捉剤と
して作用させるために、プレフォーム中の自然の空洞又
はプレフォーム中の一時的な空洞内に置くことができ
る。特に、例えば、浸透雰囲気中に存在するかも知らな
い、又は浸透雰囲気中に存在するようになるかも知れな
い、そして若し制御しなけらば、溶融マトリックス金属
として反応生成物を形成するかも知れない酸化性不純物
のための、酸化反応生成物の生成を最少にするために、
酸化剤捕集剤を含ませることが望ましい。
ての固体、液体又は気体の酸化剤の捕集剤又は捕捉剤と
して作用させるために、プレフォーム中の自然の空洞又
はプレフォーム中の一時的な空洞内に置くことができ
る。特に、例えば、浸透雰囲気中に存在するかも知らな
い、又は浸透雰囲気中に存在するようになるかも知れな
い、そして若し制御しなけらば、溶融マトリックス金属
として反応生成物を形成するかも知れない酸化性不純物
のための、酸化反応生成物の生成を最少にするために、
酸化剤捕集剤を含ませることが望ましい。
かくして、自発浸透を得るために、浸透増進剤前駆体
又は浸透増進剤を、プレフォーム及び／又はマトリック
ス金属及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一つに直接供
給してもよい。しかしながら、最終的に、少なくとも自
発浸透の間、浸透増進剤は少なくともプレフォームの一
部に位置させるべきである。
又は浸透増進剤を、プレフォーム及び／又はマトリック
ス金属及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一つに直接供
給してもよい。しかしながら、最終的に、少なくとも自
発浸透の間、浸透増進剤は少なくともプレフォームの一
部に位置させるべきである。
本明細書においては、金属マトリックス複合体の形成
の間のある時点で、浸透増進剤前駆体として機能するマ
グネシウムと、浸透雰囲気として機能する窒素の存在下
で接触されるアルミニウムマトリックス金属について主
として述べる。即ち、アルミニウム／マグネシウム／窒
素のマトリックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気
系は、自発浸透を示す。しなしながら、他のマトリック
ス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系も、アルミニ
ウム／マグネシウム／窒素系と同様な状態で挙動する。
例えば、同様な自発浸透性は、アルミニウム／ストロン
チウム／窒素系、アルミニウム／カルシウム／窒素系で
も観察される。従って、ここでは主としてアルミニウム
／マグネシウム／窒素系について述べるが他のマトリッ
クス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系も同様な状
態で挙動し、これらの系が本発明に包含されることは言
うまでもない。
の間のある時点で、浸透増進剤前駆体として機能するマ
グネシウムと、浸透雰囲気として機能する窒素の存在下
で接触されるアルミニウムマトリックス金属について主
として述べる。即ち、アルミニウム／マグネシウム／窒
素のマトリックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気
系は、自発浸透を示す。しなしながら、他のマトリック
ス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系も、アルミニ
ウム／マグネシウム／窒素系と同様な状態で挙動する。
例えば、同様な自発浸透性は、アルミニウム／ストロン
チウム／窒素系、アルミニウム／カルシウム／窒素系で
も観察される。従って、ここでは主としてアルミニウム
／マグネシウム／窒素系について述べるが他のマトリッ
クス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系も同様な状
態で挙動し、これらの系が本発明に包含されることは言
うまでもない。
マトリックス金属がアルミニウム合金からなる場合に
は、アルミニウム合金は、充填材（例えば、アルミナ又
は炭化珪素粒子）からなるプレフォーム、それと混合さ
れた充填材と接触されるか、そして／または処理の間の
ある時点でマグネシウムに曝露される。更に、好ましい
態様に於いては、アルミニウム合金及びプレフォーム
は、少なくとも処理の一部の間、窒素雰囲気中に含まれ
る。プレフォームはマトリックス金属により自発的に浸
透され、自発浸透及び金属マトリックスの形成の範囲又
は速度は、例えば、系（例えば、アルミニウム合金中、
及び／又はプレフォーム中、及び／又は浸透雰囲気中）
に与えられるマグネシウムの濃度、プレフォーム中の粒
子のサイズ、及び／若しくは組成、浸透雰囲気中の窒素
の濃度、浸透のために許容される時間、並びに／又は浸
透が生じる温度を含む処理条件の与えられた設定により
変わる。自発浸透は、典型的には、プレフォームを実質
的に完全に埋め込むために十分な範囲に生じる。
は、アルミニウム合金は、充填材（例えば、アルミナ又
は炭化珪素粒子）からなるプレフォーム、それと混合さ
れた充填材と接触されるか、そして／または処理の間の
ある時点でマグネシウムに曝露される。更に、好ましい
態様に於いては、アルミニウム合金及びプレフォーム
は、少なくとも処理の一部の間、窒素雰囲気中に含まれ
る。プレフォームはマトリックス金属により自発的に浸
透され、自発浸透及び金属マトリックスの形成の範囲又
は速度は、例えば、系（例えば、アルミニウム合金中、
及び／又はプレフォーム中、及び／又は浸透雰囲気中）
に与えられるマグネシウムの濃度、プレフォーム中の粒
子のサイズ、及び／若しくは組成、浸透雰囲気中の窒素
の濃度、浸透のために許容される時間、並びに／又は浸
透が生じる温度を含む処理条件の与えられた設定により
変わる。自発浸透は、典型的には、プレフォームを実質
的に完全に埋め込むために十分な範囲に生じる。
定 義 本明細書に使用する「アルミニウム」とは、実質的に
純粋な金属（例えば、比較的純粋で市販されている未合
金アルミニウム）又は不純物及び／若しくは鉄、珪素、
銅、マグネシウム、マンガン、クロム、亜鉛等の合金成
分を有する市販の金属等の他のグレードの金属及び金属
合金を意味するとともにそれらを含む。この定義で用い
ているアルミニウム合金は、アルミニウムが主成分であ
る合金又は金属間化合物である。
純粋な金属（例えば、比較的純粋で市販されている未合
金アルミニウム）又は不純物及び／若しくは鉄、珪素、
銅、マグネシウム、マンガン、クロム、亜鉛等の合金成
分を有する市販の金属等の他のグレードの金属及び金属
合金を意味するとともにそれらを含む。この定義で用い
ているアルミニウム合金は、アルミニウムが主成分であ
る合金又は金属間化合物である。
本明細書で使用する「残部非酸化性ガス」とは、浸透
雰囲気を成す主要ガスの他に存在するガスで、プロセス
条件下でマトリックス金属と実質的に反応しない不活性
ガス又は還元性ガスであることを意味する。使用される
ガス中の不純物として存在してもよい酸化性ガスで、プ
ロセス条件下でかなりの程度までマトリックス金属を酸
化するには不十分でなければならない。
雰囲気を成す主要ガスの他に存在するガスで、プロセス
条件下でマトリックス金属と実質的に反応しない不活性
ガス又は還元性ガスであることを意味する。使用される
ガス中の不純物として存在してもよい酸化性ガスで、プ
ロセス条件下でかなりの程度までマトリックス金属を酸
化するには不十分でなければならない。
本明細書で使用する「バリヤー」又は「バリヤー手
段」とは、充填材の通気性素材（permeable mass）又は
プレフォームの表面境界を超えて溶融マトリックス金属
が移動、動き等をするのを妨げ、妨害、防止又は終了さ
せるいずれかの適当な手段を意味する。この場合、表面
境界は、前記バリヤー手段により形成されている。適当
なバリヤー手段としては、プロセス条件下で、ある程度
の一体性を維持し且つ実質的に揮発しない（即ち、バリ
ヤー材はバリヤーとして機能しないほどには揮発しな
い）材料、化合物、要素、組成物等を挙げることができ
る。
段」とは、充填材の通気性素材（permeable mass）又は
プレフォームの表面境界を超えて溶融マトリックス金属
が移動、動き等をするのを妨げ、妨害、防止又は終了さ
せるいずれかの適当な手段を意味する。この場合、表面
境界は、前記バリヤー手段により形成されている。適当
なバリヤー手段としては、プロセス条件下で、ある程度
の一体性を維持し且つ実質的に揮発しない（即ち、バリ
ヤー材はバリヤーとして機能しないほどには揮発しな
い）材料、化合物、要素、組成物等を挙げることができ
る。
更に、適当な「バリヤー手段」としては、用いられる
プロセス条件下で、移動する溶融マトリックス金属で実
質的に湿潤しない材料が挙げられる。この種のバリヤー
は、溶融マトリックス金属に対しては実質的に何ら親和
性を示さないと思われ、充填材の素材又はプレフォーム
限定された表面境界を超えて溶融マトリックス金属が移
動するのがバリヤー手段によって妨げられる。このバリ
ヤーは、必要とされるかもしれない最終的な機械加工又
は研磨を減らし、得られる金属マトリックス複合体製品
の表面の少なくとも一部分を形成する。このバリヤー
は、ある場合には、通気性若しくは多孔性又は、例え
ば、孔をあけるか若しくはバリヤーに穴をあけることに
より通気性にして、ガスを溶融マトリックス金属に接触
させてもよい。
プロセス条件下で、移動する溶融マトリックス金属で実
質的に湿潤しない材料が挙げられる。この種のバリヤー
は、溶融マトリックス金属に対しては実質的に何ら親和
性を示さないと思われ、充填材の素材又はプレフォーム
限定された表面境界を超えて溶融マトリックス金属が移
動するのがバリヤー手段によって妨げられる。このバリ
ヤーは、必要とされるかもしれない最終的な機械加工又
は研磨を減らし、得られる金属マトリックス複合体製品
の表面の少なくとも一部分を形成する。このバリヤー
は、ある場合には、通気性若しくは多孔性又は、例え
ば、孔をあけるか若しくはバリヤーに穴をあけることに
より通気性にして、ガスを溶融マトリックス金属に接触
させてもよい。
本明細書で使用する「カーカス（carcass）」又は
「マトリックス金属のカーカス」とは、金属マトリック
ス複合体物体の形成中に消費されなかった残存している
マトリックス金属の最初の物体を意味し、一般的には、
冷却すると、形成された金属マトリックス複合物体と少
なくとも部分的に接触したままの状態を維持する。又、
カーカスは、第二又は外来金属も含んでいてもよい。
「マトリックス金属のカーカス」とは、金属マトリック
ス複合体物体の形成中に消費されなかった残存している
マトリックス金属の最初の物体を意味し、一般的には、
冷却すると、形成された金属マトリックス複合物体と少
なくとも部分的に接触したままの状態を維持する。又、
カーカスは、第二又は外来金属も含んでいてもよい。
本明細書で使用する「空洞（cavity）」は、自然に生
じるか又は人工的に創られる素材塊又は物体中の全ての
充填されていない空間を意味し、空間のどのような特定
の形状にも限定されない。特に、空洞には、素材塊又は
物体の外側部分との連絡から実質的に遮断されている空
間を含むことができるが、なお素材塊又は物体の外側部
分との連絡を許容できる。更に、空洞には、体内に一時
的な空洞を形成すること助けるプラグ手段を、非閉塞空
間に少なくとも一部に挿入することにより空洞内に作る
ことができる、体内の非自然発生の部分的に閉塞した空
間（即ち、一時的な空洞）が含まれる。
じるか又は人工的に創られる素材塊又は物体中の全ての
充填されていない空間を意味し、空間のどのような特定
の形状にも限定されない。特に、空洞には、素材塊又は
物体の外側部分との連絡から実質的に遮断されている空
間を含むことができるが、なお素材塊又は物体の外側部
分との連絡を許容できる。更に、空洞には、体内に一時
的な空洞を形成すること助けるプラグ手段を、非閉塞空
間に少なくとも一部に挿入することにより空洞内に作る
ことができる、体内の非自然発生の部分的に閉塞した空
間（即ち、一時的な空洞）が含まれる。
本明細書で使用する「充填材」とは、マトリックス金
属と実質的に反応せず及び／又はマトリックス金属への
溶解度が限られている単一成分又は成分の混合物が含ま
れ、単相又は複相であってもよい。充填材は、粉末、フ
レーク、板状、小球体、ウイスカー、バブル等の多種多
様の形態で使用でき、緻密でも多孔でもよい。又、「充
填材」は、繊維、チョップトファイバー、粒体、ウイス
カー、バブル、球体、繊維マット等の形態のアルミナ又
はシリコンカーバイド等のセラミック充填材並びに炭素
が、例えば、溶融アルミニウム母材金属によって侵食さ
れるのを防止するためにアルミナ若しくは炭化珪素で被
覆した炭素繊維等のセラミック被覆充填材でもよい。
又、充填材が金属でもよい。
属と実質的に反応せず及び／又はマトリックス金属への
溶解度が限られている単一成分又は成分の混合物が含ま
れ、単相又は複相であってもよい。充填材は、粉末、フ
レーク、板状、小球体、ウイスカー、バブル等の多種多
様の形態で使用でき、緻密でも多孔でもよい。又、「充
填材」は、繊維、チョップトファイバー、粒体、ウイス
カー、バブル、球体、繊維マット等の形態のアルミナ又
はシリコンカーバイド等のセラミック充填材並びに炭素
が、例えば、溶融アルミニウム母材金属によって侵食さ
れるのを防止するためにアルミナ若しくは炭化珪素で被
覆した炭素繊維等のセラミック被覆充填材でもよい。
又、充填材が金属でもよい。
本明細書で使用される「浸透雰囲気（Infiltrating a
tmosphere）」とは、マトリックス金属及び／又はプレ
フォーム（又は充填材）及び／又は浸透増進剤前駆体及
び／又は浸透増進剤と相互作用し、マトリックス金属の
自発浸透を生じさせ又は促進させる存在雰囲気を意味す
る。
tmosphere）」とは、マトリックス金属及び／又はプレ
フォーム（又は充填材）及び／又は浸透増進剤前駆体及
び／又は浸透増進剤と相互作用し、マトリックス金属の
自発浸透を生じさせ又は促進させる存在雰囲気を意味す
る。
本明細書で使用される「浸透増進剤（Infiltration E
nhancer）」とは、マトリックス金属が充填材若しくは
プレフォームに自発浸透するのを促進又は補助する物質
を意味する。浸透増進剤は、例えば、浸透増進剤前駆体
を浸透雰囲気と反応させて、（１）ガス状物及び／又は
（２）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲気との反応生成物及
び／又は（３）浸透増進剤前駆体と充填材若しくはプレ
フォームとの反応生成物を生成することにより製造でき
る。更に、浸透増進剤は、プレフォーム及び／又はマト
リックス金属及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一つに
直接供給して、浸透増進剤前駆体と別の種との間の反応
で生成させた浸透増進剤と実質的に同様の方法で作用さ
せてもよい。基本的には、少なくとも自発浸透中は、浸
透増進剤は自発浸透を達成するために充填材又はプレフ
ォームの少なくとも一部分に位置していなければならな
い。
nhancer）」とは、マトリックス金属が充填材若しくは
プレフォームに自発浸透するのを促進又は補助する物質
を意味する。浸透増進剤は、例えば、浸透増進剤前駆体
を浸透雰囲気と反応させて、（１）ガス状物及び／又は
（２）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲気との反応生成物及
び／又は（３）浸透増進剤前駆体と充填材若しくはプレ
フォームとの反応生成物を生成することにより製造でき
る。更に、浸透増進剤は、プレフォーム及び／又はマト
リックス金属及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一つに
直接供給して、浸透増進剤前駆体と別の種との間の反応
で生成させた浸透増進剤と実質的に同様の方法で作用さ
せてもよい。基本的には、少なくとも自発浸透中は、浸
透増進剤は自発浸透を達成するために充填材又はプレフ
ォームの少なくとも一部分に位置していなければならな
い。
本明細書において使用される「浸透増進剤前駆体（In
filtration Enhancer Precursor）」とは、マトリック
ス金属、プレフォーム及び／又は浸透雰囲気と組み合わ
せて使用すると、マトリックス金属の充填材又はプレフ
ォームへの自発浸透を誘発又は補助する物質を意味す
る。特別な原理又は説明には限定されないが、浸透増進
剤前駆体が浸透雰囲気及び／又はプレフォーム若しくは
充填材及び／又は金属と相互作用できる位置に、浸透増
進剤前駆体が配置若しくは移動できることが必要であ
る。例えば、あるマトリックス金属／浸透増進剤前駆体
／浸透雰囲気系では、浸透増進剤前駆体が、マトリック
ス金属の溶融温度、その近くの温度又は場合によっては
それよりもいくらか高い温度で揮発することが望まし
い。このような揮発により、（１）浸透増進剤前駆体と
浸透雰囲気との反応による、マトリックス金属による充
填材又はプレフォームの湿潤を増進するガス状物の生
成；及び／又は（２）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲気と
の反応による、充填材又はプレフォームの少なくとも一
部に湿潤を増進する固体状、液状又はガス状浸透増進剤
の生成；及び／又は（３）充填材又はプレフォームの少
なくとも一部分内において湿潤を増進する固体状、液状
又はガス状浸透増進剤を生成する充填材又はプレフォー
ム内の浸透増進剤前駆体の反応が生じる。
filtration Enhancer Precursor）」とは、マトリック
ス金属、プレフォーム及び／又は浸透雰囲気と組み合わ
せて使用すると、マトリックス金属の充填材又はプレフ
ォームへの自発浸透を誘発又は補助する物質を意味す
る。特別な原理又は説明には限定されないが、浸透増進
剤前駆体が浸透雰囲気及び／又はプレフォーム若しくは
充填材及び／又は金属と相互作用できる位置に、浸透増
進剤前駆体が配置若しくは移動できることが必要であ
る。例えば、あるマトリックス金属／浸透増進剤前駆体
／浸透雰囲気系では、浸透増進剤前駆体が、マトリック
ス金属の溶融温度、その近くの温度又は場合によっては
それよりもいくらか高い温度で揮発することが望まし
い。このような揮発により、（１）浸透増進剤前駆体と
浸透雰囲気との反応による、マトリックス金属による充
填材又はプレフォームの湿潤を増進するガス状物の生
成；及び／又は（２）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲気と
の反応による、充填材又はプレフォームの少なくとも一
部に湿潤を増進する固体状、液状又はガス状浸透増進剤
の生成；及び／又は（３）充填材又はプレフォームの少
なくとも一部分内において湿潤を増進する固体状、液状
又はガス状浸透増進剤を生成する充填材又はプレフォー
ム内の浸透増進剤前駆体の反応が生じる。
本明細書において使用される「マトリックス金属」又
は「マトリックス金属合金」とは、金属マトリックス複
合体の形成に用いられる金属（例えば、浸透前）及び／
又は充填材と混じり合って金属マトリックス複合体を形
成している金属（例えば、浸透後）を意味する。上記金
属をマトリックス金属と称する場合には、マトリックス
金属には、実質的に純粋な金属、不純物及び／若しくは
合金成分を有する市販の金属、金属が主成分である金属
間化合物又は合金も含まれる。
は「マトリックス金属合金」とは、金属マトリックス複
合体の形成に用いられる金属（例えば、浸透前）及び／
又は充填材と混じり合って金属マトリックス複合体を形
成している金属（例えば、浸透後）を意味する。上記金
属をマトリックス金属と称する場合には、マトリックス
金属には、実質的に純粋な金属、不純物及び／若しくは
合金成分を有する市販の金属、金属が主成分である金属
間化合物又は合金も含まれる。
本明細書において使用される「マトリックス金属／浸
透増進剤前駆体／浸透雰囲気系」又は「自発系」とは、
プレフォーム又は充填材への自発浸透を示す物質の組み
合わせを意味する。「／」が、例示するマトリックス金
属、浸透増進剤前駆体及び浸透雰囲気の間に用いられる
ときは、特定の方法でそれらを組み合わせると、プレフ
ォーム若しくは充填材への自発浸透を示す系又は物質の
組み合わせを示すために使用される。
透増進剤前駆体／浸透雰囲気系」又は「自発系」とは、
プレフォーム又は充填材への自発浸透を示す物質の組み
合わせを意味する。「／」が、例示するマトリックス金
属、浸透増進剤前駆体及び浸透雰囲気の間に用いられる
ときは、特定の方法でそれらを組み合わせると、プレフ
ォーム若しくは充填材への自発浸透を示す系又は物質の
組み合わせを示すために使用される。
本明細書において使用される「金属マトリックス複合
体（Metal Matrix Composite）」又は「MMC」は、プレ
フォーム又は充填材を埋め込んだ、二次元若しくは三次
元的に連続する合金又はマトリックス金属からなる材料
を意味する。マトリックス金属に種々の合金元素を含有
せしめて、特に所望の機械的及び物理的性質を有するよ
うにしてもよい。
体（Metal Matrix Composite）」又は「MMC」は、プレ
フォーム又は充填材を埋め込んだ、二次元若しくは三次
元的に連続する合金又はマトリックス金属からなる材料
を意味する。マトリックス金属に種々の合金元素を含有
せしめて、特に所望の機械的及び物理的性質を有するよ
うにしてもよい。
マトリックス金属と「異種」の金属とは、マトリック
ス金属と同じ金属を、主要成分として含有しない金属を
意味する（例えば、マトリックス金属の主要成分がアル
ミニウムの場合には、「異種」の金属は、例えば、ニッ
ケルを主要成分として有することができる。
ス金属と同じ金属を、主要成分として含有しない金属を
意味する（例えば、マトリックス金属の主要成分がアル
ミニウムの場合には、「異種」の金属は、例えば、ニッ
ケルを主要成分として有することができる。
本明細書で使用される「非浸透雰囲気」とは、マトリ
ックス金属及び／又はプレフォーム（又は充填材）及び
／又は浸透増進剤前駆体及び／又は浸透増進剤と相互作
用（反応）するか又はしないが、マトリックス金属の自
発浸透が生じることを許容又は増強せず、妨害する場合
もある雰囲気を意味する。
ックス金属及び／又はプレフォーム（又は充填材）及び
／又は浸透増進剤前駆体及び／又は浸透増進剤と相互作
用（反応）するか又はしないが、マトリックス金属の自
発浸透が生じることを許容又は増強せず、妨害する場合
もある雰囲気を意味する。
「マトリックス金属を入れるための非反応性容器」と
は、プロセス条件下で、溶融マトリックス金属を入れる
か又は収容することができ且つ自発浸透機構に対して顕
著な悪影響を及ぼすような方法では、マトリックス及び
／又は浸透雰囲気及び／又は浸透増進剤前駆体及び／又
は充填材若しくはプレフォームとは反応しない容器を意
味する。
は、プロセス条件下で、溶融マトリックス金属を入れる
か又は収容することができ且つ自発浸透機構に対して顕
著な悪影響を及ぼすような方法では、マトリックス及び
／又は浸透雰囲気及び／又は浸透増進剤前駆体及び／又
は充填材若しくはプレフォームとは反応しない容器を意
味する。
本明細書で使用される「酸化剤捕集剤」とは、プロセ
ス条件下で自発浸透のためにマトリックス金属／浸透増
進剤／浸透雰囲気と組み合わせて使用した場合に、マト
リックス金属の充填材又はプレフォームへの自発浸透を
禁止又は抑制する、反応系に存在する固体、液体、気体
酸化剤を捕集又は捕捉するために使用できる全ての適当
な物質（例えば、チタン金属チップ）を意味する。
ス条件下で自発浸透のためにマトリックス金属／浸透増
進剤／浸透雰囲気と組み合わせて使用した場合に、マト
リックス金属の充填材又はプレフォームへの自発浸透を
禁止又は抑制する、反応系に存在する固体、液体、気体
酸化剤を捕集又は捕捉するために使用できる全ての適当
な物質（例えば、チタン金属チップ）を意味する。
本明細書で使用される「プラグ手段」又は「栓」と
は、プレフォーム中に一時的空洞を作ることを助ける、
プレフォームと組み合わせて使用できる全ての物質を意
味する。好ましくは、プラグ手段はプロセス条件下で自
発浸透に実質的に有害な影響を及ぼすことのない方法
で、自発系中のどのような成分とも反応しないものをい
い、プラグ手段は、プレフォームの浸透の後、プレフォ
ームから除去しても除去しなくてもよい。更に、プラグ
手段は、プレフォームの一体化部分を形成するために溶
融マトリックス金属により浸透されることができる。
は、プレフォーム中に一時的空洞を作ることを助ける、
プレフォームと組み合わせて使用できる全ての物質を意
味する。好ましくは、プラグ手段はプロセス条件下で自
発浸透に実質的に有害な影響を及ぼすことのない方法
で、自発系中のどのような成分とも反応しないものをい
い、プラグ手段は、プレフォームの浸透の後、プレフォ
ームから除去しても除去しなくてもよい。更に、プラグ
手段は、プレフォームの一体化部分を形成するために溶
融マトリックス金属により浸透されることができる。
本明細書において使用される「プレフォーム（Prefor
m）」又は「通気性プレフォーム（permeable prefor
m）」とは、浸透するマトリックス金属の境界を実質的
に形成する少なくとも一つの表面境界を用いて製造され
る充填材又は充填材の多孔性素材（porons mass）を意
味する。このような素材は、マトリックス金属を浸透さ
せる前に、寸法忠実性を提供するに十分な形状保持性及
び生強度を維持する。又、この素材は、自発浸透でマト
リックス金属を受け入れるに十分な程度に多孔性でなけ
ればならない。プレフォームは、一般的には、充填材
が、均一若しくは不均一の形態で、結着して充填又は配
置されてなり、適当な物質（例えば、セラミック及び／
又は金属の粒子、粉末、繊維、ウイスカー等並びにそれ
らの組み合わせ）からなってよい。プレフォームは、単
独でも集成体で存在してもよい。
m）」又は「通気性プレフォーム（permeable prefor
m）」とは、浸透するマトリックス金属の境界を実質的
に形成する少なくとも一つの表面境界を用いて製造され
る充填材又は充填材の多孔性素材（porons mass）を意
味する。このような素材は、マトリックス金属を浸透さ
せる前に、寸法忠実性を提供するに十分な形状保持性及
び生強度を維持する。又、この素材は、自発浸透でマト
リックス金属を受け入れるに十分な程度に多孔性でなけ
ればならない。プレフォームは、一般的には、充填材
が、均一若しくは不均一の形態で、結着して充填又は配
置されてなり、適当な物質（例えば、セラミック及び／
又は金属の粒子、粉末、繊維、ウイスカー等並びにそれ
らの組み合わせ）からなってよい。プレフォームは、単
独でも集成体で存在してもよい。
本明細書で使用される「溜（reservoir）」とは、金
属が溶融したとき、流れて、充填材若しくはプレフォー
ムと接触しているマトリックス金属の部分、セグメント
若しくは源を補充又は、ある場合には、最初にマトリッ
クス金属を提供しかつ続いて補充するために、充填材又
はプレフォームの素材に対して分離して配置されたマト
リックス金属の別個の物体を意味する。
属が溶融したとき、流れて、充填材若しくはプレフォー
ムと接触しているマトリックス金属の部分、セグメント
若しくは源を補充又は、ある場合には、最初にマトリッ
クス金属を提供しかつ続いて補充するために、充填材又
はプレフォームの素材に対して分離して配置されたマト
リックス金属の別個の物体を意味する。
本明細書で使用される「制御手段」又は「制限する手
段」とは、プレフォームと組み合わせて使用でき、プレ
フォーム中の空洞からの浸透雰囲気の流出を制限するこ
とを助け、及び／又は、存在するかもしれない非浸透雰
囲気とのプレフォーム中の空洞の連絡を制限又は減少す
る、全ての物質を意味する。
段」とは、プレフォームと組み合わせて使用でき、プレ
フォーム中の空洞からの浸透雰囲気の流出を制限するこ
とを助け、及び／又は、存在するかもしれない非浸透雰
囲気とのプレフォーム中の空洞の連絡を制限又は減少す
る、全ての物質を意味する。
本明細書で使用される「自発浸透（Spontaneous Infi
ltration）」とは、圧力又は真空を印加（外部から印加
するか若しくは内部で発生させるかとは無関係に）しな
くても、マトリックス金属が充填材又はプレフォームの
通気性素材に浸透することを意味する。
ltration）」とは、圧力又は真空を印加（外部から印加
するか若しくは内部で発生させるかとは無関係に）しな
くても、マトリックス金属が充填材又はプレフォームの
通気性素材に浸透することを意味する。
本明細書で使用される「一時的な空洞（Temporary Ca
vity）」とは、プレフォーム中に非自然的に生ずる空洞
のような、プラグ手段により作られ、プラグ手段がプレ
フォームと接触して残留している限りに於いてのみ存在
する空洞を意味する。
vity）」とは、プレフォーム中に非自然的に生ずる空洞
のような、プラグ手段により作られ、プラグ手段がプレ
フォームと接触して残留している限りに於いてのみ存在
する空洞を意味する。
以下の図は、本発明の理解を深めるために示したもの
であるが、本発明の範囲はこれらによっては限定されな
い。各図において、同様な構成要素は同様な参照番号を
用いてある。
であるが、本発明の範囲はこれらによっては限定されな
い。各図において、同様な構成要素は同様な参照番号を
用いてある。
本発明はプレフォームを溶融マトリックス金属に少な
くとも部分的に曝露することにより金属マトリックス複
合体を形成することに関する。プレフォームは少なくと
もその一部に溶融マトリックス金属と最初に接触しない
空洞を含む。更に、プレフォームは、プロセスのある時
点で、浸透増進剤及び／又はその前駆体及び／又は浸透
雰囲気の少なくとも一つと接触し、その結果、溶融マト
リックス金属がプレフォーム中にその外側から空洞の方
へ向かって自発浸透する。
くとも部分的に曝露することにより金属マトリックス複
合体を形成することに関する。プレフォームは少なくと
もその一部に溶融マトリックス金属と最初に接触しない
空洞を含む。更に、プレフォームは、プロセスのある時
点で、浸透増進剤及び／又はその前駆体及び／又は浸透
雰囲気の少なくとも一つと接触し、その結果、溶融マト
リックス金属がプレフォーム中にその外側から空洞の方
へ向かって自発浸透する。
特に、第１図に示すように、マトリックス金属は溶融
され、マトリックス金属は、マトリックス金属を収容す
るための適当な非反応性容器21（例えば、適当な耐火容
器）内に保持され、溶融マトリックス金属の本体（bod
y）20を形成する。空洞30を含むプレフォーム22は、溶
融マトリックス金属20内に少なくとも部分的に置かれ、
そうして浸透雰囲気23は、プレフォームの外側表面から
その中の空洞の方へ溶融マトリックス金属を自発浸透さ
せるために、プロセスの少なくとも一部の間、プレフォ
ームの空洞30と連絡（communicate）できる。浸透雰囲
気は24に示すようにプレフォームから外へ流出できる。
され、マトリックス金属は、マトリックス金属を収容す
るための適当な非反応性容器21（例えば、適当な耐火容
器）内に保持され、溶融マトリックス金属の本体（bod
y）20を形成する。空洞30を含むプレフォーム22は、溶
融マトリックス金属20内に少なくとも部分的に置かれ、
そうして浸透雰囲気23は、プレフォームの外側表面から
その中の空洞の方へ溶融マトリックス金属を自発浸透さ
せるために、プロセスの少なくとも一部の間、プレフォ
ームの空洞30と連絡（communicate）できる。浸透雰囲
気は24に示すようにプレフォームから外へ流出できる。
更に、浸透増進剤及び／又はその前駆体は、プロセス
の間の少なくともある時点で、プレフォームの外側表面
が溶融マトリックス金属と少なくとも部分的に接触する
ように置かれた場合に、溶融マトリックス金属がプレフ
ォームに自発浸透することを許容又は誘導するプレフォ
ームと連絡している。かくして、溶融マトリックス金属
はプレフォームにその外側表面から空洞の方へ浸透し、
そうして実質的にプレフォームの形状を有する金属マト
リックス複合体を生成する。
の間の少なくともある時点で、プレフォームの外側表面
が溶融マトリックス金属と少なくとも部分的に接触する
ように置かれた場合に、溶融マトリックス金属がプレフ
ォームに自発浸透することを許容又は誘導するプレフォ
ームと連絡している。かくして、溶融マトリックス金属
はプレフォームにその外側表面から空洞の方へ浸透し、
そうして実質的にプレフォームの形状を有する金属マト
リックス複合体を生成する。
好ましい態様に於いて、浸透雰囲気はプレフォームの
空洞又は内側部分に実質的に連続的に供給される。プレ
フォームの外側部分又は表面は、（例えば、少なくとも
部分的に浸漬させることによって）溶融マトリックス金
属の曝露される。実質的に同時に起こる、プレフォーム
中の空洞の浸透雰囲気への曝露とプレフォームの外側表
面の溶融マトリックス金属への曝露は、浸透増進剤前駆
体及び／又は浸透増進剤がまたマトリックス金属及び／
又はプレフォーム及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一
つ内で自発系に供給される限り、溶融マトリックス金属
をプレフォーム中に自発的に浸透させる。
空洞又は内側部分に実質的に連続的に供給される。プレ
フォームの外側部分又は表面は、（例えば、少なくとも
部分的に浸漬させることによって）溶融マトリックス金
属の曝露される。実質的に同時に起こる、プレフォーム
中の空洞の浸透雰囲気への曝露とプレフォームの外側表
面の溶融マトリックス金属への曝露は、浸透増進剤前駆
体及び／又は浸透増進剤がまたマトリックス金属及び／
又はプレフォーム及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一
つ内で自発系に供給される限り、溶融マトリックス金属
をプレフォーム中に自発的に浸透させる。
更に好ましい態様に於いて、溶融マトリックス金属
に、自然の空洞を含まない円筒状又は環状の形状のプレ
フォームを曝露する前に、一時的な空洞がプレフォーム
中に形成される。特に、第２図に示すように、例えば、
溶融マトリックス金属20に浸漬されるプレフォーム22の
開口端を適当なプラグ手段25でプラグすることができ
る。このようなプラグ手段25はプレフォーム22中に一時
的な空洞30を創出する働きをする。従って、一時的な空
洞30は必要な時間浸透雰囲気23を受け入れ保持できる。
好ましい態様に於いて、プラグ手段25は、マトリックス
金属20及び／又はプレフォーム22及び／又は浸透雰囲気
23及び／又は浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体の
それぞれと、又少なくともこれらの一つと実質的に非反
応性である物質から構成することができる。このような
プレフォーム22が一時的な空洞30を創出するために、そ
の中にプラグ手段25を含むと、溶融マトリックス金属20
は、プレフォーム22にその外側表面から一時的な空洞30
の方へ自発的に浸透できる。
に、自然の空洞を含まない円筒状又は環状の形状のプレ
フォームを曝露する前に、一時的な空洞がプレフォーム
中に形成される。特に、第２図に示すように、例えば、
溶融マトリックス金属20に浸漬されるプレフォーム22の
開口端を適当なプラグ手段25でプラグすることができ
る。このようなプラグ手段25はプレフォーム22中に一時
的な空洞30を創出する働きをする。従って、一時的な空
洞30は必要な時間浸透雰囲気23を受け入れ保持できる。
好ましい態様に於いて、プラグ手段25は、マトリックス
金属20及び／又はプレフォーム22及び／又は浸透雰囲気
23及び／又は浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体の
それぞれと、又少なくともこれらの一つと実質的に非反
応性である物質から構成することができる。このような
プレフォーム22が一時的な空洞30を創出するために、そ
の中にプラグ手段25を含むと、溶融マトリックス金属20
は、プレフォーム22にその外側表面から一時的な空洞30
の方へ自発的に浸透できる。
他の好ましい態様に於いて、プラグ手段25は、一時的
な空洞30を創るその目的を果たすのみならず、溶融マト
リックス金属20により自発浸透されることができるよう
に選択できる。この場合に、プラグ手段25は金属マトリ
ックス複合体の一体化部分になる。
な空洞30を創るその目的を果たすのみならず、溶融マト
リックス金属20により自発浸透されることができるよう
に選択できる。この場合に、プラグ手段25は金属マトリ
ックス複合体の一体化部分になる。
他の好ましい対応に於いて、プレフォーム中に自然に
形成された空洞内に、又はプラグ手段を使用することに
より形成される一時的な空洞内に、その部分で存在する
かも知れない非浸透性雰囲気とのプレフォーム中の空洞
の連絡を制御又は減少する制御手段が更に含まれる。特
に、第３図に示すように、自然に生じた空洞30又は一時
的な空洞30内の更に閉じ込められた又は自己含有雰囲気
を創るために、プレフォーム22の開口端は制限手段26に
より少なくとも部分的に制限又は閉塞され、そうして空
洞内へ流れる浸透雰囲気は漏出することから制限され、
そして／又は、非浸透性雰囲気（例えば、酸素）が空洞
との連絡から制限される。プレフォーム22中の制限手段
26の使用は、溶融マトリックス金属がプレフォームの外
側表面からプレフォームの空洞の方へ向かって、プレフ
ォームに自発浸透することを助ける。
形成された空洞内に、又はプラグ手段を使用することに
より形成される一時的な空洞内に、その部分で存在する
かも知れない非浸透性雰囲気とのプレフォーム中の空洞
の連絡を制御又は減少する制御手段が更に含まれる。特
に、第３図に示すように、自然に生じた空洞30又は一時
的な空洞30内の更に閉じ込められた又は自己含有雰囲気
を創るために、プレフォーム22の開口端は制限手段26に
より少なくとも部分的に制限又は閉塞され、そうして空
洞内へ流れる浸透雰囲気は漏出することから制限され、
そして／又は、非浸透性雰囲気（例えば、酸素）が空洞
との連絡から制限される。プレフォーム22中の制限手段
26の使用は、溶融マトリックス金属がプレフォームの外
側表面からプレフォームの空洞の方へ向かって、プレフ
ォームに自発浸透することを助ける。
更に他の好ましい態様に於いて、酸化剤捕集剤を、全
ての固体、液体又は気体の酸化剤の捕集剤又は捕捉剤と
して作用させるために、プレフォーム中の自然の空洞又
はプレフォーム中の一時的な空洞内に置くことができ
る。特に、例えば、浸透雰囲気中に存在するかも知れな
い、又は浸透雰囲気中に存在するようになるかも知れな
い、そして若し制御しなければ、溶融マトリックス金属
と反応して反応生成物を形成するかも知れない、酸化性
不純物のための酸化捕集剤を、プレフォームの空洞内に
含ませて、酸化反応生成物の生成を最小にするのが望ま
しい。従って、第１図に示すように、酸化剤捕集剤27を
空胴30内に置くことができる。好ましくは酸化剤捕集剤
は、処理条件下で自発浸透に実質的に有害な影響を及ぼ
さない方法で、自発系中のどのような成分とも反応しな
いであろう。
ての固体、液体又は気体の酸化剤の捕集剤又は捕捉剤と
して作用させるために、プレフォーム中の自然の空洞又
はプレフォーム中の一時的な空洞内に置くことができ
る。特に、例えば、浸透雰囲気中に存在するかも知れな
い、又は浸透雰囲気中に存在するようになるかも知れな
い、そして若し制御しなければ、溶融マトリックス金属
と反応して反応生成物を形成するかも知れない、酸化性
不純物のための酸化捕集剤を、プレフォームの空洞内に
含ませて、酸化反応生成物の生成を最小にするのが望ま
しい。従って、第１図に示すように、酸化剤捕集剤27を
空胴30内に置くことができる。好ましくは酸化剤捕集剤
は、処理条件下で自発浸透に実質的に有害な影響を及ぼ
さない方法で、自発系中のどのような成分とも反応しな
いであろう。
更に、自発浸透を得るために、浸透増進剤前駆体又は
浸透増進剤を、プレフォーム及び／又はマトリックス金
属、及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一つに直接供給
してもよい。しかしながら、最終的に、少なくとも自発
浸透の間、浸透増進剤は少なくともプレフォームの一部
に位置すべきである。
浸透増進剤を、プレフォーム及び／又はマトリックス金
属、及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一つに直接供給
してもよい。しかしながら、最終的に、少なくとも自発
浸透の間、浸透増進剤は少なくともプレフォームの一部
に位置すべきである。
充填材の自発浸透を得るために充填材の通気性素材を
溶融マトリックス金属に曝露することも可能である。特
に、加熱により固化（例えば、焼結）して固体塊を形成
する充填材の通気性素材を、鋳造材を含み、自然に生じ
るか又は人工的に創られ浸透雰囲気に曝露される空胴を
有する金型を創るための反応の間消費される（例えば、
揮発又はマトリックス金属と相互拡散する）金型内に置
くことができる。
溶融マトリックス金属に曝露することも可能である。特
に、加熱により固化（例えば、焼結）して固体塊を形成
する充填材の通気性素材を、鋳造材を含み、自然に生じ
るか又は人工的に創られ浸透雰囲気に曝露される空胴を
有する金型を創るための反応の間消費される（例えば、
揮発又はマトリックス金属と相互拡散する）金型内に置
くことができる。
合金を含む金型は、それを溶融マトリックス金属を含
む加熱炉内に置くか、又は別の工程で、充填材の通気性
素材を実質的に固化させるために加熱される。実質的に
固化した充填材を含む金型は、溶融マトリックス金属に
（例えば、少なくとも部分手に沈めることにより）曝露
される。実質的に同時の、充填材の実質的に固化した素
材塊中の空胴の浸透雰囲気への曝露、及び実質的に固化
したプレフォームの外側の曝露は、浸透雰囲気及び／又
は浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体がこのプロセ
スの少なくとも一部の間に存在する限り、溶融マトリッ
クス金属を充填材に自発的に浸透させる。このような充
填材が一時的な空胴を創出するために、一旦その中にプ
ラグ手段を含むと、溶融マトリックス金属は、プレフォ
ームにその外側表面から一時的な空胴の方へ自発に浸透
させることができる。
む加熱炉内に置くか、又は別の工程で、充填材の通気性
素材を実質的に固化させるために加熱される。実質的に
固化した充填材を含む金型は、溶融マトリックス金属に
（例えば、少なくとも部分手に沈めることにより）曝露
される。実質的に同時の、充填材の実質的に固化した素
材塊中の空胴の浸透雰囲気への曝露、及び実質的に固化
したプレフォームの外側の曝露は、浸透雰囲気及び／又
は浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体がこのプロセ
スの少なくとも一部の間に存在する限り、溶融マトリッ
クス金属を充填材に自発的に浸透させる。このような充
填材が一時的な空胴を創出するために、一旦その中にプ
ラグ手段を含むと、溶融マトリックス金属は、プレフォ
ームにその外側表面から一時的な空胴の方へ自発に浸透
させることができる。
充填材又はプロセスへのマトリックス金属の自発浸透
を行うためには、浸透増進剤が自発系に提供されなけれ
ばならない。浸透増進剤は浸透増進剤前駆体から生成さ
れることができ、浸透増進剤前駆体は（１）マトリック
ス金属中に；及び／又は（２）充填材又はプレフォーム
中に；及び／又は（３）浸透雰囲気から；及び／又は
（４）外部源から自発系に提供される。更に、浸透増進
剤前駆体を供給するのではなく、浸透増進剤を、充填材
又はプレフォーム及び／又はマトリックス金属及び／又
は浸透雰囲気に直接供給できる。基本的には、少なくと
も自発浸透中には、浸透増進剤は、充填材若しくはプレ
フォームの少なくとも一部分に位置しなければならな
い。
を行うためには、浸透増進剤が自発系に提供されなけれ
ばならない。浸透増進剤は浸透増進剤前駆体から生成さ
れることができ、浸透増進剤前駆体は（１）マトリック
ス金属中に；及び／又は（２）充填材又はプレフォーム
中に；及び／又は（３）浸透雰囲気から；及び／又は
（４）外部源から自発系に提供される。更に、浸透増進
剤前駆体を供給するのではなく、浸透増進剤を、充填材
又はプレフォーム及び／又はマトリックス金属及び／又
は浸透雰囲気に直接供給できる。基本的には、少なくと
も自発浸透中には、浸透増進剤は、充填材若しくはプレ
フォームの少なくとも一部分に位置しなければならな
い。
好ましい実施態様においては、浸透増進剤が充填材若
しくはプレフォームの少なくとも一部分に形成すること
ができるように、プレフォームと溶融マトリックス金属
との接触前に若しくは実質的に同時に、浸透増進剤前駆
体を、少なくとも部分的に、浸透雰囲気と反応させるこ
とができる（例えば、マグネシウムが浸透増進剤前駆体
であり且つ窒素が浸透雰囲気である場合には、浸透増進
剤は、充填材若しくはプレフォームの一部分に位置させ
る窒化マグネシウムでよい）。
しくはプレフォームの少なくとも一部分に形成すること
ができるように、プレフォームと溶融マトリックス金属
との接触前に若しくは実質的に同時に、浸透増進剤前駆
体を、少なくとも部分的に、浸透雰囲気と反応させるこ
とができる（例えば、マグネシウムが浸透増進剤前駆体
であり且つ窒素が浸透雰囲気である場合には、浸透増進
剤は、充填材若しくはプレフォームの一部分に位置させ
る窒化マグネシウムでよい）。
マトリックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系
の一例は、アルミニウム／マグネシウム／窒素系が挙げ
られる。具体的には、アルミニウムマトリックス金属
を、プロセス条件下で、アルミニウムを溶融させたとき
にアルミニウムマトリックス金属と反応しない適当な耐
火容器内に入れることができる。次に、マグネシウムを
含むか又はマグネシウムに曝露され、かつプロセスの少
なくともある時点で窒素雰囲気に曝露される充填材を、
溶融アルミニウムマトリックス金属と接触させることが
できる。マトリックス金属は次に、充填材又はプレフォ
ームに自発浸透する。
の一例は、アルミニウム／マグネシウム／窒素系が挙げ
られる。具体的には、アルミニウムマトリックス金属
を、プロセス条件下で、アルミニウムを溶融させたとき
にアルミニウムマトリックス金属と反応しない適当な耐
火容器内に入れることができる。次に、マグネシウムを
含むか又はマグネシウムに曝露され、かつプロセスの少
なくともある時点で窒素雰囲気に曝露される充填材を、
溶融アルミニウムマトリックス金属と接触させることが
できる。マトリックス金属は次に、充填材又はプレフォ
ームに自発浸透する。
本発明の方法に用いられる条件下では、アルミニウム
／マグネシウム／窒素自発浸透系の場合に、充填材又は
プレフォームは、窒素含有ガスが、プロセス中のある時
点で充填材又はプロセスに浸透若しくは通過し及び／又
は溶融マトリックス金属と接触するのに十分な程度通気
性でなければならない。更に、通気性充填材又はプレフ
ォームに溶融マトリックス金属を浸透させて、窒素透過
充填材又はプレフォームに溶融マトリックス金属を自発
浸透させることにより、金属マトリックス複合体を形成
し、及び／又は窒素を浸透増進剤前駆体と反応させて浸
透増進剤を充填材又はプレフォーム中に形成して自発浸
透を生じさせることができる。自発浸透及び金属マトリ
ックス複合体生成の程度又は割合は、アルミニウム合金
のマグネシウム含量、充填材又はプレフォームのマグネ
シウム含量、充填材又はプレフォームにおける窒化マグ
ネシウムの量、追加合金元素の有無（例えば、珪素、
鉄、銅、マグネシウム、クロム、亜鉛等）、充填材の平
均サイズ（例えば、粒径）、充填材の表面状態及び種
類、浸透雰囲気の窒素濃度、浸透に与えられる時間並び
に浸透が生じる温度を含む一定のプロセス条件により異
なる。例えば、溶融アルミニウムマトリックス金属を浸
透を自発的に生じさせるために、アルミニウムを、合金
重量に対して少なくとも約１重量％、好ましくは少なく
とも約３重量％のマグネシウム（浸透増進剤前駆体とし
て機能する）と合金化することができる。又、上記で説
明した補助合金元素をマトリックス金属に含有せしめ
て、特定の物質を作り出してもよい。更に、補助合金元
素は、充填材又はプレフォームの自発浸透を生じさせる
ためのマトリックスアルミニウム金属に必要とされるマ
グネシウムの最少量に影響する場合がある。例えば、揮
発による自発系からのマグネシウムの損失は、浸透増進
剤を形成するのにマグネシウムが全く存在しなかった程
度までは生じてはならない。従って、十分な濃度の初期
合金元素を用いて、自発浸透が揮発によって悪影響され
ないようにすることが望ましい。更に、充填材又はプレ
フォームとマトリックス金属の両方又は充填材又はプレ
フォームだけにマグネシウムが存在すると、自発浸透を
達成するのに必要なマグネシウムの量が減少する場合が
ある。
／マグネシウム／窒素自発浸透系の場合に、充填材又は
プレフォームは、窒素含有ガスが、プロセス中のある時
点で充填材又はプロセスに浸透若しくは通過し及び／又
は溶融マトリックス金属と接触するのに十分な程度通気
性でなければならない。更に、通気性充填材又はプレフ
ォームに溶融マトリックス金属を浸透させて、窒素透過
充填材又はプレフォームに溶融マトリックス金属を自発
浸透させることにより、金属マトリックス複合体を形成
し、及び／又は窒素を浸透増進剤前駆体と反応させて浸
透増進剤を充填材又はプレフォーム中に形成して自発浸
透を生じさせることができる。自発浸透及び金属マトリ
ックス複合体生成の程度又は割合は、アルミニウム合金
のマグネシウム含量、充填材又はプレフォームのマグネ
シウム含量、充填材又はプレフォームにおける窒化マグ
ネシウムの量、追加合金元素の有無（例えば、珪素、
鉄、銅、マグネシウム、クロム、亜鉛等）、充填材の平
均サイズ（例えば、粒径）、充填材の表面状態及び種
類、浸透雰囲気の窒素濃度、浸透に与えられる時間並び
に浸透が生じる温度を含む一定のプロセス条件により異
なる。例えば、溶融アルミニウムマトリックス金属を浸
透を自発的に生じさせるために、アルミニウムを、合金
重量に対して少なくとも約１重量％、好ましくは少なく
とも約３重量％のマグネシウム（浸透増進剤前駆体とし
て機能する）と合金化することができる。又、上記で説
明した補助合金元素をマトリックス金属に含有せしめ
て、特定の物質を作り出してもよい。更に、補助合金元
素は、充填材又はプレフォームの自発浸透を生じさせる
ためのマトリックスアルミニウム金属に必要とされるマ
グネシウムの最少量に影響する場合がある。例えば、揮
発による自発系からのマグネシウムの損失は、浸透増進
剤を形成するのにマグネシウムが全く存在しなかった程
度までは生じてはならない。従って、十分な濃度の初期
合金元素を用いて、自発浸透が揮発によって悪影響され
ないようにすることが望ましい。更に、充填材又はプレ
フォームとマトリックス金属の両方又は充填材又はプレ
フォームだけにマグネシウムが存在すると、自発浸透を
達成するのに必要なマグネシウムの量が減少する場合が
ある。
窒素雰囲気における窒素体積％も、金属マトリックス
複合体の生成速度に影響を及ぼす。即ち、約10体積％未
満の窒素が雰囲気に存在する場合、自発浸透が非常にゆ
っくり生じるか又はほとんど生じない。即ち、少なくと
も約50体積％の窒素が雰囲気に存在して、それにより、
例えば、浸透速度をはるかに大きくして浸透時間を短く
することが好ましいことが見い出された。浸透雰囲気
（例えば、窒素含有ガス）を充填材若しくはプレフォー
ム及び／又はマトリックス金属に直接供給してもよい
し、又は物質の分解から生成若しくは生じさせてもよ
い。
複合体の生成速度に影響を及ぼす。即ち、約10体積％未
満の窒素が雰囲気に存在する場合、自発浸透が非常にゆ
っくり生じるか又はほとんど生じない。即ち、少なくと
も約50体積％の窒素が雰囲気に存在して、それにより、
例えば、浸透速度をはるかに大きくして浸透時間を短く
することが好ましいことが見い出された。浸透雰囲気
（例えば、窒素含有ガス）を充填材若しくはプレフォー
ム及び／又はマトリックス金属に直接供給してもよい
し、又は物質の分解から生成若しくは生じさせてもよ
い。
溶融マトリックス金属が充填材又はプレフォームに浸
透させるのに必要とする最少マグネシウム含量は、処理
温度、時間、珪素又は亜鉛等の補助合金元素の有無、充
填材の性質、自発系の一種以上の成分中におけるマグネ
シウムの位置、雰囲気の窒素含量及び窒素雰囲気の流速
等の一種又はそれ以上の変数によって異なる。合金及び
／又はプレフォームのマグネシウム含量を増加すれば、
より低温又はより短い加熱時間で完全な浸透を達成する
ことができる。又、一定のマグネシウム含量の場合、亜
鉛等のある種の補助合金元素を添加すると、より低温を
用いることが可能となる。例えば、使用範囲の下端、即
ち、約１〜３重量％でのマトリックス金属のマグネシウ
ム含量を、上記した最低処理温度、高窒素濃度又は一種
以上の補助合金元素の少なくとも一つとの組み合わせで
用いてもよい。充填材又はプレフォームにマグネシウム
を全く添加しない場合には、多種多様なプロセス条件に
わたる一般的な実用性に基づいて、約３〜５重量％のマ
グネシウムを含有する合金が好ましく、より低い温度及
びより短い時間を用いる場合には、少なくとも約５％が
好ましい。又、浸透に必要とする温度条件を和らげるた
めに、アルミニウムのマグネシウム含量を約10重量％を
超えるものとしてもよい。補助合金元素と組み合わせて
用いるときには、マグネシウム含量を減少させてもよい
が、これらの合金元素は補助的機能しか果たさないの
で、少なくとも上記で規定した最少量のマグネシウムと
一緒に用いる。例えば、10％珪素だけと合金化した公称
純粋アルミニウムは、1000℃では500メッシュの39クリ
ストロン（Crystolon）〔ノートン社（Norton Co.）製
純度99％炭化珪素〕のベッドに実質的に浸透しなかっ
た。しかしながら、マグネシウムが存在すると、珪素が
浸透工程を促進することが判明した。更に、マグネシウ
ムを専らプレフォーム又は充填材に供給する場合には、
その量は異なる。供給されるマグネシウムの総量の少な
くとも一部分をプレフォーム又は充填材に入れる場合に
は、自発系に供給されるマグネシウムの量（重量％）が
もっと少なくて自発浸透が生じることが分かった。金属
マトリックス複合体において、望ましくない金属間化合
物が生成するのを防止するためには、マグネシウムの量
は少ない方が望ましい。炭化珪素プレフォームの場合に
は、マグネシウムを少なくとも約１重量％含有するプレ
フォームを、実質的に純粋な窒素雰囲気の存在下で、ア
ルミニウムマトリックス金属と接触させると、マトリッ
クス金属がプレフォームに自発的に浸透することが分か
った。アルミナプレフォームの場合、許容できる自発浸
透を達成するのに必要なマグネシウムの量は、これより
わずかに大きい。即ち、アルミナプレフォームを同様な
アルミニウムマトリックス金属と接触させると、炭化珪
素プレフォームに浸透したアルミニウムとほぼ同じ温度
で且つ窒素雰囲気下で、すぐ上で説明した炭化珪素プレ
フォームで達成されたのと同様な自発浸透を達成するに
は、少なくとも約３重量％のマグネシウムが必要である
ことが分かった。
透させるのに必要とする最少マグネシウム含量は、処理
温度、時間、珪素又は亜鉛等の補助合金元素の有無、充
填材の性質、自発系の一種以上の成分中におけるマグネ
シウムの位置、雰囲気の窒素含量及び窒素雰囲気の流速
等の一種又はそれ以上の変数によって異なる。合金及び
／又はプレフォームのマグネシウム含量を増加すれば、
より低温又はより短い加熱時間で完全な浸透を達成する
ことができる。又、一定のマグネシウム含量の場合、亜
鉛等のある種の補助合金元素を添加すると、より低温を
用いることが可能となる。例えば、使用範囲の下端、即
ち、約１〜３重量％でのマトリックス金属のマグネシウ
ム含量を、上記した最低処理温度、高窒素濃度又は一種
以上の補助合金元素の少なくとも一つとの組み合わせで
用いてもよい。充填材又はプレフォームにマグネシウム
を全く添加しない場合には、多種多様なプロセス条件に
わたる一般的な実用性に基づいて、約３〜５重量％のマ
グネシウムを含有する合金が好ましく、より低い温度及
びより短い時間を用いる場合には、少なくとも約５％が
好ましい。又、浸透に必要とする温度条件を和らげるた
めに、アルミニウムのマグネシウム含量を約10重量％を
超えるものとしてもよい。補助合金元素と組み合わせて
用いるときには、マグネシウム含量を減少させてもよい
が、これらの合金元素は補助的機能しか果たさないの
で、少なくとも上記で規定した最少量のマグネシウムと
一緒に用いる。例えば、10％珪素だけと合金化した公称
純粋アルミニウムは、1000℃では500メッシュの39クリ
ストロン（Crystolon）〔ノートン社（Norton Co.）製
純度99％炭化珪素〕のベッドに実質的に浸透しなかっ
た。しかしながら、マグネシウムが存在すると、珪素が
浸透工程を促進することが判明した。更に、マグネシウ
ムを専らプレフォーム又は充填材に供給する場合には、
その量は異なる。供給されるマグネシウムの総量の少な
くとも一部分をプレフォーム又は充填材に入れる場合に
は、自発系に供給されるマグネシウムの量（重量％）が
もっと少なくて自発浸透が生じることが分かった。金属
マトリックス複合体において、望ましくない金属間化合
物が生成するのを防止するためには、マグネシウムの量
は少ない方が望ましい。炭化珪素プレフォームの場合に
は、マグネシウムを少なくとも約１重量％含有するプレ
フォームを、実質的に純粋な窒素雰囲気の存在下で、ア
ルミニウムマトリックス金属と接触させると、マトリッ
クス金属がプレフォームに自発的に浸透することが分か
った。アルミナプレフォームの場合、許容できる自発浸
透を達成するのに必要なマグネシウムの量は、これより
わずかに大きい。即ち、アルミナプレフォームを同様な
アルミニウムマトリックス金属と接触させると、炭化珪
素プレフォームに浸透したアルミニウムとほぼ同じ温度
で且つ窒素雰囲気下で、すぐ上で説明した炭化珪素プレ
フォームで達成されたのと同様な自発浸透を達成するに
は、少なくとも約３重量％のマグネシウムが必要である
ことが分かった。
又、充填材又はプレフォームをマトリックス金属に浸
透させる前に、自発系に対して、浸透増進剤前駆体及び
浸透増進剤を、合金の表面及び／又はプレフォーム若し
くは充填材の表面及び／又はプレフォーム若しくは充填
材内部に供給することも可能である（即ち、供給浸透増
進剤又は浸透増進剤前駆体をマトリックス金属と合金化
する必要がなく、むしろ、単に自発系に供給すればよ
い）。マグネシウムをマトリックス金属の表面に適用す
る場合には、その表面は、充填材の通気性素材に近接若
しくは好ましくは接触している表面であること、又は充
填材の通気性素材がマトリックス金属の表面に最も近接
若しくは好ましくは接触していることが好ましい。又、
このようなマグネシウムは、プレフォーム又は充填材の
少なくとも一部分に混入してもよい。更に、表面への適
用、合金化及びプレフォームの少なくとも一部分へのマ
グネシウムの配置のいくつかを組み合わせて使用するこ
とができる。浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体の
適用の組み合わせにより、プレフォームへのマトリック
スアルミニウム金属の浸透を促進するために必要なマグ
ネシウムの総重量％の減少できるとともに、浸透が生じ
る温度を低下させることができる。更に、マグネシウム
が存在するために生成する望ましくない金属間化合物の
量も最少に抑えることもできる。
透させる前に、自発系に対して、浸透増進剤前駆体及び
浸透増進剤を、合金の表面及び／又はプレフォーム若し
くは充填材の表面及び／又はプレフォーム若しくは充填
材内部に供給することも可能である（即ち、供給浸透増
進剤又は浸透増進剤前駆体をマトリックス金属と合金化
する必要がなく、むしろ、単に自発系に供給すればよ
い）。マグネシウムをマトリックス金属の表面に適用す
る場合には、その表面は、充填材の通気性素材に近接若
しくは好ましくは接触している表面であること、又は充
填材の通気性素材がマトリックス金属の表面に最も近接
若しくは好ましくは接触していることが好ましい。又、
このようなマグネシウムは、プレフォーム又は充填材の
少なくとも一部分に混入してもよい。更に、表面への適
用、合金化及びプレフォームの少なくとも一部分へのマ
グネシウムの配置のいくつかを組み合わせて使用するこ
とができる。浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体の
適用の組み合わせにより、プレフォームへのマトリック
スアルミニウム金属の浸透を促進するために必要なマグ
ネシウムの総重量％の減少できるとともに、浸透が生じ
る温度を低下させることができる。更に、マグネシウム
が存在するために生成する望ましくない金属間化合物の
量も最少に抑えることもできる。
一種以上の補助合金元素の使用及び周囲ガス中の窒素
濃度も、所定温度でのマトリックス金属の窒化の程度に
影響する。例えば、合金に含ませるか又は合金の表面に
置く亜鉛若しくは鉄等の補助合金元素を使用して、浸透
温度を低下し、それにより、窒化物の生成量を減少で
き、一方、ガス中の窒素濃度を増加すると窒化物の生成
を促進できる。
濃度も、所定温度でのマトリックス金属の窒化の程度に
影響する。例えば、合金に含ませるか又は合金の表面に
置く亜鉛若しくは鉄等の補助合金元素を使用して、浸透
温度を低下し、それにより、窒化物の生成量を減少で
き、一方、ガス中の窒素濃度を増加すると窒化物の生成
を促進できる。
合金に含まれ及び／又は合金の表面に置かれ及び／又
は充填材若しくはプレフォーム材に結合されたマグネシ
ウムの濃度も、所定温度での浸透の程度に影響する傾向
がある。その結果、マグネシウムがプレフォーム又は充
填材とほとんど直接接触しない場合には、少なくとも約
３重量％のマグネシウムを合金に含ませることが好まし
い。１重量％のように、この量未満の合金含量では、浸
透には、より高温のプロセス温度又は補助合金元素が必
要な場合がある。（１）合金のマグネシウム含量のみ
を、例えば、少なくとも約５重量％に増加する場合；及
び／又は（２）合金成分を充填材若しくはプレフォーム
の通気性素材と混合するとき；及び／又は（３）亜鉛又
は鉄等の別の元素がアルミニウム合金に存在する時は、
本発明の自発浸透法を行うのに必要とする温度はもっと
低くてもよい。温度も、充填材の種類により異なる。一
般的に、自発的でかつ進行する浸透は、少なくとも約67
5℃、好ましくは少なくとも約750〜800℃のプロセス温
度で生じる。1200℃を超える温度では、一般的に、本方
法には利点がないと思われ、特に有効な温度範囲は、約
675℃〜約1200℃であることが判明した。しかしなが
ら、原則として、自発浸透温度は、マトリックス金属の
融点を超え且つマトリックス金属の蒸発温度未満であ
る。更に、自発浸透温度は、充填材の融点よりも低くな
ければならない。更に、温度が増加するとともに、マト
リックス金属と浸透雰囲気との間の反応生成物が生成す
る傾向が増加する（例えば、アルミニウムマトリックス
金属と窒素浸透雰囲気の場合、窒化アルミニウムが生成
する場合ある）。このような反応生成物は、金属マトリ
ックス複合体の意図する用途により、望ましいこともあ
れば、望ましくない場合もある。更に、浸透温度を達成
するために、電気抵抗加熱が一般的に使用される。しか
しながら、マトリックス金属が溶融状態となり、自発浸
透に悪影響を及ぼさない加熱手段であれば、本発明で使
用することができる。
は充填材若しくはプレフォーム材に結合されたマグネシ
ウムの濃度も、所定温度での浸透の程度に影響する傾向
がある。その結果、マグネシウムがプレフォーム又は充
填材とほとんど直接接触しない場合には、少なくとも約
３重量％のマグネシウムを合金に含ませることが好まし
い。１重量％のように、この量未満の合金含量では、浸
透には、より高温のプロセス温度又は補助合金元素が必
要な場合がある。（１）合金のマグネシウム含量のみ
を、例えば、少なくとも約５重量％に増加する場合；及
び／又は（２）合金成分を充填材若しくはプレフォーム
の通気性素材と混合するとき；及び／又は（３）亜鉛又
は鉄等の別の元素がアルミニウム合金に存在する時は、
本発明の自発浸透法を行うのに必要とする温度はもっと
低くてもよい。温度も、充填材の種類により異なる。一
般的に、自発的でかつ進行する浸透は、少なくとも約67
5℃、好ましくは少なくとも約750〜800℃のプロセス温
度で生じる。1200℃を超える温度では、一般的に、本方
法には利点がないと思われ、特に有効な温度範囲は、約
675℃〜約1200℃であることが判明した。しかしなが
ら、原則として、自発浸透温度は、マトリックス金属の
融点を超え且つマトリックス金属の蒸発温度未満であ
る。更に、自発浸透温度は、充填材の融点よりも低くな
ければならない。更に、温度が増加するとともに、マト
リックス金属と浸透雰囲気との間の反応生成物が生成す
る傾向が増加する（例えば、アルミニウムマトリックス
金属と窒素浸透雰囲気の場合、窒化アルミニウムが生成
する場合ある）。このような反応生成物は、金属マトリ
ックス複合体の意図する用途により、望ましいこともあ
れば、望ましくない場合もある。更に、浸透温度を達成
するために、電気抵抗加熱が一般的に使用される。しか
しながら、マトリックス金属が溶融状態となり、自発浸
透に悪影響を及ぼさない加熱手段であれば、本発明で使
用することができる。
本発明の方法においては、例えば、通気性充填材又は
プレフォームが、プロセス中の少なくともある時点で窒
素含有ガスの存在下で、溶融アルミニウムと接触状態と
なる。この窒素含有ガスは、ガスの連続流を充填材若し
くはプレフォームの少なくとも一つと接触を維持するこ
とにより供給できる。窒素含有ガスの流量は重要ではな
いが、溶融金属を酸化することのできる空気の進入を防
止又は阻止するに十分な流量であることが好ましい。
プレフォームが、プロセス中の少なくともある時点で窒
素含有ガスの存在下で、溶融アルミニウムと接触状態と
なる。この窒素含有ガスは、ガスの連続流を充填材若し
くはプレフォームの少なくとも一つと接触を維持するこ
とにより供給できる。窒素含有ガスの流量は重要ではな
いが、溶融金属を酸化することのできる空気の進入を防
止又は阻止するに十分な流量であることが好ましい。
金属マトリックス複合体を形成する方法は、多種多様
の充填材に適用でき、どの充填材の選択するかは、マト
リックス合金、プロセス条件、溶融マトリックス合金と
充填材との反応性及び最終複合体製品に求められる性質
等の因子により異なる。例えば、アルミニウムがマトリ
ックス金属の場合、適当な充填材としては、（ａ）酸化
物、例えば、アルミナ；（ｂ）炭化物、例えば、炭化珪
素；（ｃ）硼化物、例えば、アルミニウムドデカボライ
ド；及び（ｄ）窒化物、例えば、窒化アルミニウムが挙
げられる。充填材が溶融アルミニウムマトリックス金属
と反応する傾向がある場合には、浸透時間及び温度を最
少限度とするか、又は充填材に非反応性被覆を設けるこ
とにより適応できる。充填材は、カーボン又は他の非セ
ラミック材料等の基材を包含し、この基材は侵食又は分
解から保護のためにセラミック被膜を有している。適当
なセラミック被膜としては、酸化物、炭化物、硼化物及
び窒化物が挙げられる。本発明の方法に用いるのに好ま
しいセラミックとしては、粒子状、板状、ウイスカー状
及び繊維状のアルミナ及び炭化珪素が挙げられる。繊維
は、不連続（細断した形態）でも又はマルチフィラメン
ト等の連続フィラメントでもよい。更に、充填材又はプ
レフォームは、均一でも又は不均一でもよい。
の充填材に適用でき、どの充填材の選択するかは、マト
リックス合金、プロセス条件、溶融マトリックス合金と
充填材との反応性及び最終複合体製品に求められる性質
等の因子により異なる。例えば、アルミニウムがマトリ
ックス金属の場合、適当な充填材としては、（ａ）酸化
物、例えば、アルミナ；（ｂ）炭化物、例えば、炭化珪
素；（ｃ）硼化物、例えば、アルミニウムドデカボライ
ド；及び（ｄ）窒化物、例えば、窒化アルミニウムが挙
げられる。充填材が溶融アルミニウムマトリックス金属
と反応する傾向がある場合には、浸透時間及び温度を最
少限度とするか、又は充填材に非反応性被覆を設けるこ
とにより適応できる。充填材は、カーボン又は他の非セ
ラミック材料等の基材を包含し、この基材は侵食又は分
解から保護のためにセラミック被膜を有している。適当
なセラミック被膜としては、酸化物、炭化物、硼化物及
び窒化物が挙げられる。本発明の方法に用いるのに好ま
しいセラミックとしては、粒子状、板状、ウイスカー状
及び繊維状のアルミナ及び炭化珪素が挙げられる。繊維
は、不連続（細断した形態）でも又はマルチフィラメン
ト等の連続フィラメントでもよい。更に、充填材又はプ
レフォームは、均一でも又は不均一でもよい。
又、特定の充填材は、同様な化学組成を有する充填材
に対して優れた浸透性を示すことが判明した。例えば、
「ノーベル セラミック マテリアルズ アンド メソ
ッズ オブ メーキング セーム（Novel Ceramic Mate
rials and Methods of Making Same）と題する、マーク
・エス・ニューカーク（Mark S.Newkirk）等による1987
年12月15日発行の米国特許出願第4,713,360号に開示さ
れている方法により製造した破砕アルミナ物体は、市販
のアルミナ製品よりも所望の浸透性を示す。更に、「コ
ンポジット セラミック アーティクルズ アンド メ
ソッズ オブ メーキング セーム（Composite Cerami
c Articles and Methods of Making Same）と題する同
時継続及び同一出願人による米国特許第819,397号〔発
明者：マーク・エス・ニューカーク（Mark S.Newkirk）
等〕に開示されている方法により製造した破砕アルミナ
物体も、市販のアルミナ製品よりも所望の浸透性を示
す。上記特許及び特許出願の各々の内容は、本発明に利
用できる。従って、上記した米国特許及び特許出願の方
法により製造した破砕又は粉砕した物体を用いることに
より、より低い浸透温度及び／又はより短い浸透時間
で、セラミック材の通気性素材の完全浸透が生じること
が判明した。
に対して優れた浸透性を示すことが判明した。例えば、
「ノーベル セラミック マテリアルズ アンド メソ
ッズ オブ メーキング セーム（Novel Ceramic Mate
rials and Methods of Making Same）と題する、マーク
・エス・ニューカーク（Mark S.Newkirk）等による1987
年12月15日発行の米国特許出願第4,713,360号に開示さ
れている方法により製造した破砕アルミナ物体は、市販
のアルミナ製品よりも所望の浸透性を示す。更に、「コ
ンポジット セラミック アーティクルズ アンド メ
ソッズ オブ メーキング セーム（Composite Cerami
c Articles and Methods of Making Same）と題する同
時継続及び同一出願人による米国特許第819,397号〔発
明者：マーク・エス・ニューカーク（Mark S.Newkirk）
等〕に開示されている方法により製造した破砕アルミナ
物体も、市販のアルミナ製品よりも所望の浸透性を示
す。上記特許及び特許出願の各々の内容は、本発明に利
用できる。従って、上記した米国特許及び特許出願の方
法により製造した破砕又は粉砕した物体を用いることに
より、より低い浸透温度及び／又はより短い浸透時間
で、セラミック材の通気性素材の完全浸透が生じること
が判明した。
充填材のサイズ及び形状は、複合体において望ましい
性質を得るのに必要とされるいずれのものでもよい。従
って、浸透は充填材の形状によっては制限されないの
で、充填材は、粒子状、ウイスカー状、板状又は繊維状
でよい。球体、小管、ペレット、耐火繊維布等の他の形
状を用いてもよい。更に、大きな粒子の場合よりは小さ
い粒子の素材を完全に浸透させるには温度を高めるか又
は時間を長くすることが必要な場合があるが、浸透は、
充填材のサイズによっては制限されない。浸透されるべ
き充填材（プレフォームに賦形した）の素材は、通気性
でなければならない（即ち、溶融マトリックス金属透過
性及び浸透雰囲気透過性）。
性質を得るのに必要とされるいずれのものでもよい。従
って、浸透は充填材の形状によっては制限されないの
で、充填材は、粒子状、ウイスカー状、板状又は繊維状
でよい。球体、小管、ペレット、耐火繊維布等の他の形
状を用いてもよい。更に、大きな粒子の場合よりは小さ
い粒子の素材を完全に浸透させるには温度を高めるか又
は時間を長くすることが必要な場合があるが、浸透は、
充填材のサイズによっては制限されない。浸透されるべ
き充填材（プレフォームに賦形した）の素材は、通気性
でなければならない（即ち、溶融マトリックス金属透過
性及び浸透雰囲気透過性）。
溶融マトリックス金属をプレフォーム又は充填材の素
材に押し込むか又は押し入れるために圧力の使用に依存
しない本発明による金属マトリックス複合体を形成する
方法は、高い充填材体積％及び低い多孔率を有する実質
的に均一な金属マトリックス複合体を製造することが可
能である。充填材の多孔率がより小さい最初の素材を使
用することにより、充填材の体積分率をより高めること
ができる。又、素材が、溶融合金による浸透を禁止する
閉孔を有する成形体又は完全に密な構造に転換されない
かぎり、充填材の素材を圧縮又は圧密化することによ
り、体積分率を高めることができる。
材に押し込むか又は押し入れるために圧力の使用に依存
しない本発明による金属マトリックス複合体を形成する
方法は、高い充填材体積％及び低い多孔率を有する実質
的に均一な金属マトリックス複合体を製造することが可
能である。充填材の多孔率がより小さい最初の素材を使
用することにより、充填材の体積分率をより高めること
ができる。又、素材が、溶融合金による浸透を禁止する
閉孔を有する成形体又は完全に密な構造に転換されない
かぎり、充填材の素材を圧縮又は圧密化することによ
り、体積分率を高めることができる。
セラミック充填材の周囲へのアルミニウムの浸透とマ
トリックスを形成の場合、アルミニウムマトリックスに
よるセラミック充填材の湿潤は、浸透機構の重要な要素
の場合がある。更に、低い処理温度では、金属の窒化は
無視できる程度又は極少量であり、窒化アルミニウムの
生成は金属マトリックスに分散した形態で不連続相が極
少量が生成するだけである。温度範囲の上限に接近する
につれて、金属の窒化はもっと生じ易くなる。従って、
金属マトリックスにおける窒化物相の量は、浸透が生じ
るプロセス温度を変えることにより制御できる。窒化物
生成がより顕著になる特定のプロセス温度も、使用され
るマトリックスアルミニウム合金、充填材若しくはプレ
フォームの体積に対する該合金の量、浸透されるべきセ
ラミック充填材及び浸透雰囲気の窒素濃度等の因子によ
り異なる。例えば、一定のプロセス温度での窒化アルミ
ニウム生成の程度は、合金がセラミック充填材を湿潤す
る能力の減少及び雰囲気の窒素濃度の増加とともに増加
するものと思われる。
トリックスを形成の場合、アルミニウムマトリックスに
よるセラミック充填材の湿潤は、浸透機構の重要な要素
の場合がある。更に、低い処理温度では、金属の窒化は
無視できる程度又は極少量であり、窒化アルミニウムの
生成は金属マトリックスに分散した形態で不連続相が極
少量が生成するだけである。温度範囲の上限に接近する
につれて、金属の窒化はもっと生じ易くなる。従って、
金属マトリックスにおける窒化物相の量は、浸透が生じ
るプロセス温度を変えることにより制御できる。窒化物
生成がより顕著になる特定のプロセス温度も、使用され
るマトリックスアルミニウム合金、充填材若しくはプレ
フォームの体積に対する該合金の量、浸透されるべきセ
ラミック充填材及び浸透雰囲気の窒素濃度等の因子によ
り異なる。例えば、一定のプロセス温度での窒化アルミ
ニウム生成の程度は、合金がセラミック充填材を湿潤す
る能力の減少及び雰囲気の窒素濃度の増加とともに増加
するものと思われる。
従って、複合体の形成中に金属マトリックスの構造を
作り出し、得られる生成物に特定の特性を付与すること
が可能である。一定の系の場合、プロセス条件を、窒化
物生成を制御するように選択することができる。窒化ア
ルミニウム相を含有する複合体生成物は、生成物に対し
て好ましいか又はその性能を向上できるある種の性質を
示す。更に、アルミニウム合金を自発浸透させるための
温度範囲は、使用するセラミックにより異なってもよ
い。充填材としてアルミナを用いる際、窒化物が著しく
生成することによりマトリックスの延性が減少しないこ
とが望ましい場合には、浸透温度は、好ましくは約1000
℃を超えてはならない。延性がもっと小さく且つ剛さの
大きなマトリックスを有する複合体を製造することが望
ましい場合には、1000℃を超える温度を用いてもよい。
炭化珪素を充填材として用いるときには、アルミニウム
合金は、充填剤としてアルミナを使用するときよりは窒
化の程度が小さいので、炭化珪素に浸透させるには、よ
り高い温度である約1200℃を用いてもよい。
作り出し、得られる生成物に特定の特性を付与すること
が可能である。一定の系の場合、プロセス条件を、窒化
物生成を制御するように選択することができる。窒化ア
ルミニウム相を含有する複合体生成物は、生成物に対し
て好ましいか又はその性能を向上できるある種の性質を
示す。更に、アルミニウム合金を自発浸透させるための
温度範囲は、使用するセラミックにより異なってもよ
い。充填材としてアルミナを用いる際、窒化物が著しく
生成することによりマトリックスの延性が減少しないこ
とが望ましい場合には、浸透温度は、好ましくは約1000
℃を超えてはならない。延性がもっと小さく且つ剛さの
大きなマトリックスを有する複合体を製造することが望
ましい場合には、1000℃を超える温度を用いてもよい。
炭化珪素を充填材として用いるときには、アルミニウム
合金は、充填剤としてアルミナを使用するときよりは窒
化の程度が小さいので、炭化珪素に浸透させるには、よ
り高い温度である約1200℃を用いてもよい。
更に、マトリックス金属の溜を用いて、充填材を確実
に完全に浸透させたり及び／又はマトリックスの第一源
とは異なる組成を有する第二金属を供給することが可能
である。即ち、ある場合には、マトリックス金属の第一
源とは組成が異なるマトリックス金属を溜に用いること
が望ましい場合がある。例えば、アルミニウム合金をマ
トリックス金属の第一源として用いる場合、実際に処理
温度で溶融するいずれの他の金属又は金属合金を溜金属
として用いてもよい。溶融金属は互いに非常によく混和
することがあり、この際、混合が生じるに十分な時間が
ある限り、溜金属はマトリックス金属の第一源と混合す
る。従って、マトリックスの第一源とは異なる組成の溜
金属を用いることにより、種々の操作要件を満たすよう
に金属マトリックスの性質を合わせ、それにより、金属
マトリックス複合体の性質を作り出すことができる。
に完全に浸透させたり及び／又はマトリックスの第一源
とは異なる組成を有する第二金属を供給することが可能
である。即ち、ある場合には、マトリックス金属の第一
源とは組成が異なるマトリックス金属を溜に用いること
が望ましい場合がある。例えば、アルミニウム合金をマ
トリックス金属の第一源として用いる場合、実際に処理
温度で溶融するいずれの他の金属又は金属合金を溜金属
として用いてもよい。溶融金属は互いに非常によく混和
することがあり、この際、混合が生じるに十分な時間が
ある限り、溜金属はマトリックス金属の第一源と混合す
る。従って、マトリックスの第一源とは異なる組成の溜
金属を用いることにより、種々の操作要件を満たすよう
に金属マトリックスの性質を合わせ、それにより、金属
マトリックス複合体の性質を作り出すことができる。
又、本発明と組み合わせてバリヤーを使用することも
できる。具体的には、本発明で使用するバリヤー手段
は、充填材の規定された表面境界を超えて、溶融マトリ
ックス合金（例えば、アルミニウム合金）が移動、動き
等をするのを妨害、阻止、防止又は終了させるいずれか
の適当な手段でよい。適当なバリヤー手段としては、本
発明のプロセス条件下で、一体性を維持し、揮発せず且
つ好ましくは本発明で使用するガスを透過するととも
に、充填材又はプレフォームのの規定された表面を超え
て連続して浸透又はその他の動きをするのを局部的に阻
止、停止、妨害、防止等をすることが可能な材料、化合
物、元素、組成物等が挙げられる。
できる。具体的には、本発明で使用するバリヤー手段
は、充填材の規定された表面境界を超えて、溶融マトリ
ックス合金（例えば、アルミニウム合金）が移動、動き
等をするのを妨害、阻止、防止又は終了させるいずれか
の適当な手段でよい。適当なバリヤー手段としては、本
発明のプロセス条件下で、一体性を維持し、揮発せず且
つ好ましくは本発明で使用するガスを透過するととも
に、充填材又はプレフォームのの規定された表面を超え
て連続して浸透又はその他の動きをするのを局部的に阻
止、停止、妨害、防止等をすることが可能な材料、化合
物、元素、組成物等が挙げられる。
適当なバリヤー手段としては、用いられるプロセス条
件下で移動している溶融金属によって実質的に湿潤され
ない材料が挙げられる。この種のバリヤーは、溶融マト
リックス合金に対してほとんど親和性を示さず且つ溶融
マトリックス金属を充填材の規定された表面境界を超え
ては実質的に移動させない。バリヤーは、金属マトリッ
クス複合体製品の最終機械加工又は研磨の必要性を減少
させる。上記したように、このバリヤーは、通気性若し
くは多孔性であるか又は穴あけにより通気性にして、ガ
スを溶融マトリックス合金に接触させることができなけ
ればならない。
件下で移動している溶融金属によって実質的に湿潤され
ない材料が挙げられる。この種のバリヤーは、溶融マト
リックス合金に対してほとんど親和性を示さず且つ溶融
マトリックス金属を充填材の規定された表面境界を超え
ては実質的に移動させない。バリヤーは、金属マトリッ
クス複合体製品の最終機械加工又は研磨の必要性を減少
させる。上記したように、このバリヤーは、通気性若し
くは多孔性であるか又は穴あけにより通気性にして、ガ
スを溶融マトリックス合金に接触させることができなけ
ればならない。
アルミニウムマトリックスに特に有効なバリヤーの適
当なものとしては、炭素、特に黒鉛として知られている
結晶性同素体状炭素を含有するものが挙げられる。黒鉛
は、説明したプロセス条件下では、溶融アルミニウム合
金によって実質的に湿潤されない。特に好ましい黒鉛と
しては、グラフォイル（Grafoil）（ユニオンカーバイ
ド社の登録商標）として販売されている黒鉛テープ製品
が挙げられる。黒鉛テープは、充填材の規定された表面
境界を超えて溶融アルミニウム合金が移動するのを防止
するシーリング性を示す。又、黒鉛テープは、耐熱性で
あり且つ化学的に不活性である。グラフォイルは可撓
性、適合性（compatible）、従型性（conformable）、
弾性（resilient）である。グラフォイル黒鉛テープ
は、バリヤーの用途に適合するように種々の形状に作製
することができる。しかしながら、黒鉛バリヤー手段
は、充填材又はプレフォームの周囲及び境界に、スラリ
ー、ペースト又は塗膜としてでも用いることができる。
グラフォイルは、可撓性黒鉛シートの形態であるので特
に好ましい。使用に際して、この紙様黒鉛は、充填材又
はプレフォームの周囲に簡単に成形される。
当なものとしては、炭素、特に黒鉛として知られている
結晶性同素体状炭素を含有するものが挙げられる。黒鉛
は、説明したプロセス条件下では、溶融アルミニウム合
金によって実質的に湿潤されない。特に好ましい黒鉛と
しては、グラフォイル（Grafoil）（ユニオンカーバイ
ド社の登録商標）として販売されている黒鉛テープ製品
が挙げられる。黒鉛テープは、充填材の規定された表面
境界を超えて溶融アルミニウム合金が移動するのを防止
するシーリング性を示す。又、黒鉛テープは、耐熱性で
あり且つ化学的に不活性である。グラフォイルは可撓
性、適合性（compatible）、従型性（conformable）、
弾性（resilient）である。グラフォイル黒鉛テープ
は、バリヤーの用途に適合するように種々の形状に作製
することができる。しかしながら、黒鉛バリヤー手段
は、充填材又はプレフォームの周囲及び境界に、スラリ
ー、ペースト又は塗膜としてでも用いることができる。
グラフォイルは、可撓性黒鉛シートの形態であるので特
に好ましい。使用に際して、この紙様黒鉛は、充填材又
はプレフォームの周囲に簡単に成形される。
窒素雰囲気におけるアルミニウム合金マトリックス合
金に関する他の好ましいバリヤーとして、このバリヤー
材を用いたときに使用する一定のプロセス条件下で、溶
融アルミニウム金属合金により一般的に湿潤されない遷
移金属硼化物〔例えば、二硼化チタン（TiB2）〕であ
る。この種のバリヤーの場合、プロセス温度は約875℃
を超えてはならず、この温度を超えると、バリヤー材の
有効性が低下し、実際に、温度を上げるとバリヤーへの
浸透が生じる。遷移金属硼化物は、一般的には粒状（１
〜30ミクロン）である。バリヤー材は、スラリー又はペ
ーストの形態で、好ましくはプレフォームとして賦形し
たセラミック充填材の通気性素材の境界に適用してもよ
い。
金に関する他の好ましいバリヤーとして、このバリヤー
材を用いたときに使用する一定のプロセス条件下で、溶
融アルミニウム金属合金により一般的に湿潤されない遷
移金属硼化物〔例えば、二硼化チタン（TiB2）〕であ
る。この種のバリヤーの場合、プロセス温度は約875℃
を超えてはならず、この温度を超えると、バリヤー材の
有効性が低下し、実際に、温度を上げるとバリヤーへの
浸透が生じる。遷移金属硼化物は、一般的には粒状（１
〜30ミクロン）である。バリヤー材は、スラリー又はペ
ーストの形態で、好ましくはプレフォームとして賦形し
たセラミック充填材の通気性素材の境界に適用してもよ
い。
窒素雰囲気におけるアルミニウム金属マトリックス合
金に関する他の好ましいバリヤーとして、充填材又はプ
レフォームの外表面上にフィルム又は層として適用され
る低揮発性有機化合物が挙げられる。窒素中、特に本発
明のプロセス条件で焼成すると、有機化合物が分解して
カーボンスート（soot）フィルムが残る。有機化合物
は、塗装、噴霧、浸漬等の従来の手段により適用でき
る。
金に関する他の好ましいバリヤーとして、充填材又はプ
レフォームの外表面上にフィルム又は層として適用され
る低揮発性有機化合物が挙げられる。窒素中、特に本発
明のプロセス条件で焼成すると、有機化合物が分解して
カーボンスート（soot）フィルムが残る。有機化合物
は、塗装、噴霧、浸漬等の従来の手段により適用でき
る。
更に、微粉砕した粒状物質は、粒状物質への浸透が充
填材への浸透より遅い速度で生じる限り、バリヤーとし
て機能することができる。
填材への浸透より遅い速度で生じる限り、バリヤーとし
て機能することができる。
したがって、バリヤー手段は、規定された表面境界を
バリヤー手段の層で被覆する等の何れかの適当な手段に
より適用できる。このようなバリヤー手段の層は、塗
装、浸漬、スクリーン印刷、蒸着、又は液体、スラリー
若しくはペーストの形態でバリヤー手段に塗布すること
により、又は揮発性バリヤー手段のスパッタリングによ
り、又は固形粒子バリヤー手段の層を単に付着させるこ
とにより、又はバリヤー手段の固形薄シート若しくはフ
ィルムを、規定された表面境界上に適用することにより
適用できる。所定の位置にバリヤー手段を用いた場合、
浸透マトリックス金属が規定された表面境界に到達し且
つバリヤー手段に接触すると、自発浸透が実質的に終了
する。
バリヤー手段の層で被覆する等の何れかの適当な手段に
より適用できる。このようなバリヤー手段の層は、塗
装、浸漬、スクリーン印刷、蒸着、又は液体、スラリー
若しくはペーストの形態でバリヤー手段に塗布すること
により、又は揮発性バリヤー手段のスパッタリングによ
り、又は固形粒子バリヤー手段の層を単に付着させるこ
とにより、又はバリヤー手段の固形薄シート若しくはフ
ィルムを、規定された表面境界上に適用することにより
適用できる。所定の位置にバリヤー手段を用いた場合、
浸透マトリックス金属が規定された表面境界に到達し且
つバリヤー手段に接触すると、自発浸透が実質的に終了
する。
本発明の方法は、上記のプロセスにより金属マトリッ
クス複合体のコクト的に有効な製造を提供する。特に、
充填材又はプレフォームの空胴内の浸透雰囲気の局部的
な源の使用は、開放雰囲気中の複合体の処理を考慮して
コストの高い処理系のための必要性を減少する。同様
に、この方法により、金属マトリックス複合体の形成を
連続プロセス系により行うことができる。更に、製造さ
れた金属マトリックス複合体は、優れたネットの又はネ
ットに近い形成性能を有する。
クス複合体のコクト的に有効な製造を提供する。特に、
充填材又はプレフォームの空胴内の浸透雰囲気の局部的
な源の使用は、開放雰囲気中の複合体の処理を考慮して
コストの高い処理系のための必要性を減少する。同様
に、この方法により、金属マトリックス複合体の形成を
連続プロセス系により行うことができる。更に、製造さ
れた金属マトリックス複合体は、優れたネットの又はネ
ットに近い形成性能を有する。
以下、実施例により種々の態様を説明する。しかしな
がら、実施例は、本発明を説明するものであって、特許
請求の範囲に記載した本発明の範囲を限定するものでは
ない。
がら、実施例は、本発明を説明するものであって、特許
請求の範囲に記載した本発明の範囲を限定するものでは
ない。
実施例１ 第４図は、外側からの（outside-in）浸透前駆体によ
り金属マトリックス複合体を形成させるために、使用さ
れる組立体を、断面図で示す。特に、閉塞末端８及び空
洞９を含む円筒状のプレフォーム３は、約1/2インチの
直径と６インチの長さを有するアルミナ棒の周りに、10
0グリト（grit）（５ミクロン粒子径）炭化シリコン（T
onawanda,New YorkのExolon-ESK Co.によって供給さ
れ、商品名Carbolon F1000で販売されている炭化シリコ
ン）のスラリーをスリップキャスト成形（slip castin
g）により形成した。次いでスラリーを乾燥し、空気炉
中で1100℃で５時間前焼成して、約5mmの厚さの壁を有
するプレフォーム３を形成した。チタンチップ（Chem A
lloy Co.,Incにより供給され、名称QM4-30で販売されて
いるチタンチップ）５をプレフォーム３の空洞９内に置
いた。プレフォーム３を、約7.5〜9.5％のSi、3.0〜4.0
％のCu、2.9％未満のZn、6.0％未満のFe、0.5％未満のM
n、0.5％未満のNi、0.35％未満のSn及び約0.17〜0.18％
のMgの組成を有し、これに追加の５重量％のマグネシウ
ムを添加して僅かに変性した380.1アルミニウム合金２
と接触されて置いた。アルミニウム合金を（NYCO,Inc.
により供給される）ワラストナイト粉末７の層内に入
れ、その全体を耐火性容器１内に入れた。ワラストナイ
ト粉末は、溶融アルミニウムがこの物質と容易に漏れ
ず、それが溶融アルミニウムのための容器として機能す
るので使用した。耐火性容器１及びその内容物を、空気
炉中で約800℃の温度に加熱し、アルミニウム合金を溶
融させた。溶融合金２の酸化を防ぐために、部分的に浸
漬したプレフォーム３と接触しない溶融合金２の表面上
に、ワラストナイト粉末６の薄い被覆物又は層を置い
た。アルミナフロー管４は、約99.9％純度の窒素ガスの
浸透雰囲気をプレフォーム３の空洞９と連絡した。かく
して、局在した窒素ガス雰囲気を空洞９内に創った。管
４はまた、プレフォーム３を溶融合金２中に約４インチ
ほど浸漬させて保持する機能をした。炉を約800℃で約2
5時間維持し、次いでプレフォーム３を溶融合金２から
取り出したが、全体の組立体がほぼ室温にまで冷却され
るまで約10時間炉の中に残留させた。
り金属マトリックス複合体を形成させるために、使用さ
れる組立体を、断面図で示す。特に、閉塞末端８及び空
洞９を含む円筒状のプレフォーム３は、約1/2インチの
直径と６インチの長さを有するアルミナ棒の周りに、10
0グリト（grit）（５ミクロン粒子径）炭化シリコン（T
onawanda,New YorkのExolon-ESK Co.によって供給さ
れ、商品名Carbolon F1000で販売されている炭化シリコ
ン）のスラリーをスリップキャスト成形（slip castin
g）により形成した。次いでスラリーを乾燥し、空気炉
中で1100℃で５時間前焼成して、約5mmの厚さの壁を有
するプレフォーム３を形成した。チタンチップ（Chem A
lloy Co.,Incにより供給され、名称QM4-30で販売されて
いるチタンチップ）５をプレフォーム３の空洞９内に置
いた。プレフォーム３を、約7.5〜9.5％のSi、3.0〜4.0
％のCu、2.9％未満のZn、6.0％未満のFe、0.5％未満のM
n、0.5％未満のNi、0.35％未満のSn及び約0.17〜0.18％
のMgの組成を有し、これに追加の５重量％のマグネシウ
ムを添加して僅かに変性した380.1アルミニウム合金２
と接触されて置いた。アルミニウム合金を（NYCO,Inc.
により供給される）ワラストナイト粉末７の層内に入
れ、その全体を耐火性容器１内に入れた。ワラストナイ
ト粉末は、溶融アルミニウムがこの物質と容易に漏れ
ず、それが溶融アルミニウムのための容器として機能す
るので使用した。耐火性容器１及びその内容物を、空気
炉中で約800℃の温度に加熱し、アルミニウム合金を溶
融させた。溶融合金２の酸化を防ぐために、部分的に浸
漬したプレフォーム３と接触しない溶融合金２の表面上
に、ワラストナイト粉末６の薄い被覆物又は層を置い
た。アルミナフロー管４は、約99.9％純度の窒素ガスの
浸透雰囲気をプレフォーム３の空洞９と連絡した。かく
して、局在した窒素ガス雰囲気を空洞９内に創った。管
４はまた、プレフォーム３を溶融合金２中に約４インチ
ほど浸漬させて保持する機能をした。炉を約800℃で約2
5時間維持し、次いでプレフォーム３を溶融合金２から
取り出したが、全体の組立体がほぼ室温にまで冷却され
るまで約10時間炉の中に残留させた。
浸透したプレフォームを系から取り出し、検査した。
形成された金属マトリックス複合体の側面図である第5a
図に示すように、プレフォームは、プレフォーム３が溶
融マトリックス合金２中に浸漬された量に相当する約４
インチの長さだけ浸透されていた。金属マトリックス複
合体の上面である第5b図は、プレフォーム３中に存在す
る空洞を示している。従って、溶融マトリックス金属の
プレフォームへの外側からの自発浸透が優れた正味の又
は正味に近い形成性能を提供することが、第5a図及び第
5b図から明らかである。
形成された金属マトリックス複合体の側面図である第5a
図に示すように、プレフォームは、プレフォーム３が溶
融マトリックス合金２中に浸漬された量に相当する約４
インチの長さだけ浸透されていた。金属マトリックス複
合体の上面である第5b図は、プレフォーム３中に存在す
る空洞を示している。従って、溶融マトリックス金属の
プレフォームへの外側からの自発浸透が優れた正味の又
は正味に近い形成性能を提供することが、第5a図及び第
5b図から明らかである。
第１図は、プレフォームの外側からの浸透を得るために
使用される材料の組立体の断面図であり、 第２図は、プレフォームの外側からの浸透を得るために
使用される材料の組立体の断面図であり、 第３図は、プレフォームの外側からの浸透を得るために
使用される材料の組立体の断面図であり、 第４図は、実施例１に従って使用される材料の組立体の
断面図である。 第5a図は、実施例１に従って製造された金属マトリック
ス複合体の側面から撮った図面に代る写真であり、 第5b図は、実施例１に従って製造された金属マトリック
ス複合体の上面から撮った図面に代わる写真である。 1:耐火性容器、2:アルミニウム合金、3:プレフォーム、
4:アルミナフロー管、5:チタンチップ、6:ワラストナイ
ト粉末、7:ワラストナイト粉末、8:閉塞末端、9:空洞、
20:本体、21:非反応性容器、22:プレフォーム、23:浸透
雰囲気、25:プラグ手段、26:制限手段、30:空洞
使用される材料の組立体の断面図であり、 第２図は、プレフォームの外側からの浸透を得るために
使用される材料の組立体の断面図であり、 第３図は、プレフォームの外側からの浸透を得るために
使用される材料の組立体の断面図であり、 第４図は、実施例１に従って使用される材料の組立体の
断面図である。 第5a図は、実施例１に従って製造された金属マトリック
ス複合体の側面から撮った図面に代る写真であり、 第5b図は、実施例１に従って製造された金属マトリック
ス複合体の上面から撮った図面に代わる写真である。 1:耐火性容器、2:アルミニウム合金、3:プレフォーム、
4:アルミナフロー管、5:チタンチップ、6:ワラストナイ
ト粉末、7:ワラストナイト粉末、8:閉塞末端、9:空洞、
20:本体、21:非反応性容器、22:プレフォーム、23:浸透
雰囲気、25:プラグ手段、26:制限手段、30:空洞
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−42504（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−31466（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−279715（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 1/09 B22D 19/14
Claims (16)
- 【請求項１】（１）実質的に非反応性の充填材、（２）
マトリックス金属、（３）浸透増進剤前駆体及び浸透増
進剤の少なくとも一つ並びに（４）マトリックス金属の
自発浸透を許容又は増進させかつ浸透期間の少なくとも
一部の間に前記充填材と連絡する局所浸透雰囲気を準備
し、そして マトリックス金属の融点よりも高い温度にして、溶融し
たマトリックス金属を前記充填材の少なくとも一部に自
発浸透させることによって金属マトリックス複合体を形
成することからなる金属マトリックス複合体の形成方
法。 - 【請求項２】マトリックス金属、充填材及び浸透雰囲気
の少なくとも一つに、浸透増進剤前駆体及び浸透増進剤
の少なくとも一つを供給する工程を更に含む特許請求の
範囲第１項の方法。 - 【請求項３】充填材がプレフォームからなる特許請求の
範囲第１項の方法。 - 【請求項４】充填材が粉末、フレーク、板状体、小球
体、ウィスカー、泡体、繊維、粒体、繊維マット、チョ
ップファイバー、球体、ペレット、小管及び耐繊維布か
ら選ばれた少なくとも一つの材料である特許請求の範囲
第１項の方法。 - 【請求項５】充填材が空洞を定めるプレフォームからな
り、浸透雰囲気がこの空洞と直接連絡する特許請求の範
囲第１項又は第２項の方法。 - 【請求項６】空洞が取り外し可能な又は固定のプラグに
よって少なくとも部分的に規定される特許請求の範囲第
５項の方法。 - 【請求項７】浸透雰囲気が少なくとも一つの導管を介し
て空洞と連絡される特許請求の範囲第５項の方法。 - 【請求項８】空洞がその一部に隣接する制限手段を通し
て少なくとも部分的に制限される特許請求の範囲第５項
又は第７項の方法。 - 【請求項９】酸化剤捕集剤を供給する工程を更に含む特
許請求の範囲第１項又は第５項の方法。 - 【請求項１０】自発浸透がプレフォームを溶融マトリッ
クス金属で少なくとも部分的に囲むことによって行わせ
られる特許請求の範囲第１項又は第５項の方法。 - 【請求項１１】マトリックス金属がアルミニウムからな
り、浸透増進剤前駆体がマグネシウムからなり、そして
浸透雰囲気が窒素からなる特許請求の範囲第５項の方
法。 - 【請求項１２】充填材が酸化物、炭化物、硼化物及び窒
化物からなる群から選ばれた少なくとも一つの材料から
なる特許請求の範囲第１項の方法。 - 【請求項１３】マトリックス金属がアルミニウムからな
り、充填材が酸化アルミニウム及びシリコンカーバイド
からなる群から選ばれた少なくとも一つの材料からなる
特許請求の範囲第１項の方法。 - 【請求項１４】マトリックス金属がアルミニウム並びに
ケイ素、鉄、銅、マンガン、クロム、亜鉛、カルシウ
ム、マグネシウム及びストロンチウムからなる群から選
ばれた少なくとも一つの合金元素からなる特許請求の範
囲第１項の方法。 - 【請求項１５】前記充填材がセラミック充填材料又はセ
ラミックで被覆せる充填材からなる特許請求の範囲第１
項に記載の方法。 - 【請求項１６】実質的に非反応性で空洞部を有する充填
材を準備し、溶融マトリックス金属を提供し、 充填材の空洞の少なくとも一部と局所的浸透雰囲気とを
連絡させ、そして 浸透増進剤及び浸透増進剤前駆体の少なくとも一つの存
在において、充填材の少なくとも一部を溶融マトリック
ス金属で自発浸透させることからなる金属マトリックス
複合体を形成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US269370 | 1988-11-10 | ||
| US07/269,370 US5005631A (en) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | Method for forming a metal matrix composite body by an outside-in spontaneous infiltration process, and products produced thereby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240228A JPH02240228A (ja) | 1990-09-25 |
| JP2905524B2 true JP2905524B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=23026956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1291374A Expired - Fee Related JP2905524B2 (ja) | 1988-11-10 | 1989-11-10 | 自発浸透による金属マトリックス複合体の形成方法 |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5005631A (ja) |
| EP (1) | EP0369930B1 (ja) |
| JP (1) | JP2905524B2 (ja) |
| KR (1) | KR0121462B1 (ja) |
| CN (1) | CN1042488A (ja) |
| AT (1) | ATE101658T1 (ja) |
| AU (1) | AU623681B2 (ja) |
| BR (1) | BR8905764A (ja) |
| CA (1) | CA2000791A1 (ja) |
| DE (1) | DE68913153T2 (ja) |
| DK (1) | DK559689A (ja) |
| FI (1) | FI91495C (ja) |
| IE (1) | IE62755B1 (ja) |
| IL (1) | IL91723A (ja) |
| MX (1) | MX172498B (ja) |
| NO (1) | NO893993L (ja) |
| NZ (1) | NZ231077A (ja) |
| PT (1) | PT92255B (ja) |
| RO (1) | RO105715B1 (ja) |
| TR (1) | TR27128A (ja) |
| ZA (1) | ZA898545B (ja) |
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| US5267601A (en) * | 1988-11-10 | 1993-12-07 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming a metal matrix composite body by an outside-in spontaneous infiltration process, and products produced thereby |
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| US5676907A (en) * | 1992-09-17 | 1997-10-14 | Coors Ceramics Company | Method for making near net shape ceramic-metal composites |
| US5503122A (en) * | 1992-09-17 | 1996-04-02 | Golden Technologies Company | Engine components including ceramic-metal composites |
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| RU2614357C2 (ru) * | 2015-07-24 | 2017-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ футеровки катодного устройства электролизера для получения первичного алюминия (варианты) |
| CN118242888B (zh) * | 2024-05-29 | 2024-07-19 | 介休市金盛碳素有限公司 | 一种石墨电极浸渍预热炉 |
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