JP2950436B2 - 複合化材料の製造方法 - Google Patents

複合化材料の製造方法

Info

Publication number
JP2950436B2
JP2950436B2 JP3059545A JP5954591A JP2950436B2 JP 2950436 B2 JP2950436 B2 JP 2950436B2 JP 3059545 A JP3059545 A JP 3059545A JP 5954591 A JP5954591 A JP 5954591A JP 2950436 B2 JP2950436 B2 JP 2950436B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
melting point
porosity
pores
low
producing
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 - Fee Related
Application number
JP3059545A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04214826A (ja
Inventor
雅士 高橋
義康 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3059545A priority Critical patent/JP2950436B2/ja
Priority to EP91103974A priority patent/EP0446934B1/en
Priority to DE69130237T priority patent/DE69130237T2/de
Priority to KR1019910004112A priority patent/KR940008937B1/ko
Publication of JPH04214826A publication Critical patent/JPH04214826A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2950436B2 publication Critical patent/JP2950436B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26—Impregnating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/18—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes sintered

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばＷ（タングステ
ン）とＣu （銅）の如き、融点が異なり、しかも互いに
固溶しない二つの金属材料を複合化する複合化材料の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】活性金属溶解用るつぼ又は受熱板に代表
される超高温場を有する機器においては、高温で高エネ
ルギー密度を持った電子ビームやプラズマ等に耐え得る
材料、つまりビームターゲット材料が必要不可欠な場合
が多い。
【０００３】このビームターゲット材料は、過酷な条件
で使用されることから、次の２つの特性を満足するもの
でなけばならない。（１）温度が上昇する熱源直下で耐
熱性が十分であること。（２）熱伝導性が良く、かつ冷
却特性が優れていること。この（２）の特性が必要なの
は、一般に熱源の反対側はなんらかの手段により冷却さ
れているからである。
【０００４】ところが、単一の材料では、耐熱性と熱伝
導性を切り離して考えることはできず、片方の特性が決
まれば、他方の特性が決まるため、おのずと限界があ
る。このような事から、従来２つの特性を共に上げるた
めには、材料の複合化されたものの製造方法が試みられ
ている。この一つとして、金属の中で最も融点が高いＷ
と熱伝導性の良いＣu を複合化し、耐熱性と熱伝導性の
両方の特性に優れた複合化材料の創製が試みられてい
る。
【０００５】ところが、ＷとＣu を複合化する場合、こ
の二つの材料は互いに固溶しないため、その接合方法は
限られ、単純な張り合わせやろう付等の主として機械的
接合方法が使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにＷとＣu
を複合化したものを、高温場で用いようとする場合、両
者の熱膨張率の差が大きい。具体的には、Ｗは４．５×
１０-6／Ｋであるのに対し、Ｃu は１７．１×１０-6／
Ｋと大きく、発生する熱応力も極めて大きい。このた
め、ＷとＣu を単にろう付して複合化した場合には、Ｗ
とＣu の界面で発生する熱応力で剥離や加熱時に引っ張
り応力が、熱膨脹率の小さい側のＷ中に割れが生じやす
い。その割れや剥離は、トータルの熱伝導率を低下させ
るため、材料の温度上昇につながり、最悪の場合には溶
融事故を引き起こす。
【０００７】このような事から、最近２種類の粉末を混
ぜると共に、この混合比率を変えて積層し、この積層し
たものを焼結して傾斜組成材料を得ることが試みられて
いる。ところが、この手法は、混合する２種類の粉末の
融点が互いに類似しているものでは、傾斜組成材料を得
ることが可能であるが、混合する２種類の粉末の融点が
極端に異なる場合には、片方が溶融して他方のみが残る
事になり、傾斜組成材料を製造することは困難である。
【０００８】本発明は、互いに接合すべき二つの材料の
界面の接合強度および熱伝導性に優れた複合化材料の製
造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、以下のように構成したものである。請求項
１に対応する発明は、互いに固溶せず、融点の異なる融
点の高い側の高融点材料と融点の低い側の低融点材料を
複合化する複合化材料の製造方法において、前記高融点
材料に気孔を形成すると共に、その気孔率が少なくとも
表面の一部分で大きく、またその部分に向かって次第に
気孔率が大きくなるように気孔率分布をもった材料を得
る第１の工程と、この第１の工程で得られた材料の気孔
率の大きい部分から前記低融点側材料を溶浸する第２の
工程を含み、前記高融点材料と前記低融点材料の組成比
率が傾斜分布するようにしたことを特徴とする複合化材
料の製造方法である。
【００１０】請求項３に対応する発明は、互いに固溶せ
ず、融点の異なる融点の高い側の高融点材料と融点の低
い側の低融点材料を複合化する複合化材料の製造方法に
おいて、前記高融点材料の粒度の異なる粉末と、この粉
末に固溶する第２元素の粉末を添加混合し複数の粒度の
異なる混合物を作成する第１の工程と、この第１の工程
で作成された混合物のうち、粒度の小さいものから順に
積層した積層体を得る第２の工程と、この第２の工程で
得られた積層体を成形して固溶強化した成形体を得る第
３の工程と、この第３の工程で得た成形体を焼結して気
孔を形成すると共に、その気孔率が少なくとも表面の一
部分で大きく、またその部分に向かって次第に気孔率が
大きくなるように気孔率分布をもった焼結体を得る第４
の工程と、この第４の工程で得られた焼結体の気孔に前
記低融点材料を溶浸する第５の工程を含み、前記高融点
材料と低融点材料の組成比率が傾斜分布するようにした
ことを特徴とする複合化材料の製造方法である。
【００１１】請求項４に対応する発明は、高融点材料と
低融点材料を複合化する複合化材料の製造方法におい
て、高融点材料の粒度の異なる粉末と、この粉末に固溶
しない第２元素や化合物の粉末を添加混合し複数の粒度
の異なる混合物を作成する第１の工程と、この第１の工
程で作成された混合物のうち、粒度の小さいものから順
に積層した積層体を得る第２の工程と、この第２の工程
で得られた積層体を成形して分散強化した成形体を得る
第３の工程と、この第３の工程で得た成形体を焼結して
気孔を形成すると共に、その気孔率が少なくとも表面の
一部分で大きく、またその部分に向かって次第に気孔率
が大きくなるように気孔率分布をもった焼結体を得る第
４の工程と、この第４の工程で得られた焼結体の気孔に
前記低融点材料を溶浸する第５の工程を含み、高融点材
料と低融点材料の組成比率が傾斜分布するようにしたこ
と複合化材料の製造方法である。
【００１２】請求項５に対応する発明は、互いに固溶せ
ず、融点の異なる融点の高い側の高融点材料と融点の低
い側の低融点材料を複合化する複合化材料の製造方法に
おいて、前記高融点材料を圧延、鍛造等の塑性加工、又
は、合金化により機械的強度を強化した基材を得る第１
の工程と、この第１の工程で得られた基材に、減圧プラ
ズマ溶射手段により共材を溶射させる事により、気孔を
形成すると共に、その気孔率が少なくとも表面の一部分
で大きく、またその部分に向かって次第に気孔率が大き
くなるように気孔率分布をもった溶射皮膜を形成する第
２の工程と、この第２の工程で得られた溶射皮膜の気孔
に前記低融点材料を溶浸する第３の工程とを含み、前記
高融点材料と低融点材料の組成比率が傾斜分布するよう
にしたことを特徴とする複合化材料の製造方法である。
【００１３】請求項６に対応する発明は、請求項５記載
の複合化材料の製造方法において、第１の工程は、基材
に、これと同一種類の材料を溶射手段により溶射させる
ことにより、気孔を形成したものである。
【００１４】請求項７に対応する発明は、請求項５記載
の複合化材料の製造方法において、第１の工程は、基材
に、これと同一種類の材料を溶射手段により溶射させる
ことにより気孔を有する材料を得、この第１の工程で得
られた材料を孔が外部と連通している開気孔を残し、か
つ孔が外部と連通していない閉気孔を除去する熱間等方
性加圧した後、第２の工程を行うことを特徴とするもの
である。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【作用】請求項１に対応する発明によれば、高融点材料
と低融点材料の材料の傾斜組成領域（界面）での組成が
連続的に変化する、いわゆる組成が傾斜化する事から、
両材料の界面の接合強度（密着性）および熱伝導性が優
れる。
【００１８】請求項３、４に対応する発明によれば、高
融点材料例えばＷにこれに固溶する第２の元素、または
固溶しない第２の元素あるいは化合物を添加混合して工
程を含んでいるため、高融点側材料が固溶強化または分
散強化され、これにより各材料、各部位の機械的強度
が、請求項１に比べて優れる。
【００１９】請求項５に対応する発明によれば、熱応力
の発生が大きい部位を高強度材料で構成することによ
り、請求項１，３，４に比べてより過酷な条件、例えば
ビームターゲットの場合高熱負荷条件に耐え得ることが
できる。
【００２０】請求項６，７に対応する発明によれば、溶
射手段を用いて焼結プロセスを変更するようにしている
ので、円筒等の３次元表面での傾斜組成化が可能とな
る。
【００２１】
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の複合化材料の製造方法の第
１の実施例を説明するための工程図であり、第１の工程
１では、Ｗの粉末を得てこれを所望の形状にするため
に、図示しない型内に充填する。第２の工程２におい
て、第１の工程１で得たＷ粉末の成形体を得る。第３の
工程３では、第２の工程２で得た成形体を焼結して気孔
を形成すると共に、その気孔率が少なくとも表面の一部
分で大きく、またその部分に向かって次第に気孔率が大
きくなるように気孔率分布をもったＷ焼結体を得る。第
４の工程４では図示しない容器内でＣu を溶融すると共
に、この中に第３の工程３で得たＷ焼結体を溶浸させ
る。第５の工程５では、第４工程４で得たものを機械加
工して最終的に希望する製品形状にする。
【００２３】この様にして得られた複合化金属材料によ
れば、以下のような効果が得られる。
【００２４】 １）ＷとＣu の界面での組成が略連続的に変化すなわち
組成が傾斜化する。図２は前述のように製造された複合
化金属材料の模式図で、図２（ａ）は組成分布図であ
り、図２（ｂ）はＷとＣu の重量比に対する分布特性図
である。この図から明らかなように、ＷとＣu の傾斜組
成領域での組成が傾斜化されるので、単純な材料の張り
合わせや溶射等の機械的接合を利用した従来の複合化金
属材料に比べて本実施例の複合化金属材料は、ＷとＣu
間に微視的なネットワーク構造が作られるため、その結
果ＷとＣu の微視的ネットワーク構造が形成され、微視
的接触面積が増大するため、密着性が大幅に向上する。
【００２５】 ２）本実施例は、ＷとＣu の混合層における熱膨張率が
ほぼ混合比に従い連続的に変化するため、図３に示すよ
うに前述した従来の機械的接合方法による複合化金属材
料に比べて熱膨張率の差から生じる熱応力（圧縮応力と
引張り応力）が大幅に低減する。このため、ＷとＣu の
接合部の破断事故をなくすことができる。
【００２６】 ３）本実施例の材料は、ＷとＣu の接触面積の増大とと
もに、単純な張り合わせの時（従来例）に見られるよう
な材料間の隙間をなくすことができる。そのため、Ｗと
Ｃu の傾斜組成領域での熱抵抗が低減され、Ｗ単体やＣ
u単体のような優れた熱伝導性をもたせることができ
る。図４はこれを説明するための熱伝導率特性図であ
り、この図から明らかなように、組成が傾斜化した部位
の熱伝導率が大きいＣu に大きく依存する特徴を生かせ
ば、全体としてもＷ単体以上の優れた熱伝導性を得る事
ができる。
【００２７】次に、前述の第１の実施例によって得られ
た複合化材料を活性金属溶解用るつぼ又は受熱板に適用
した第２の実施例について、図５を参照して説明する。
図５（ａ）は活性金属溶解用るつぼ本体１１と水冷ハー
ス１３を示す断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の
Ａ部の微細組織を模式的に示す図である。るつぼ本体１
１側は、高温にさらされるため、高融点金属のＷで構成
され、また、水冷ハース１３は熱伝熱性の優れたＣu で
構成され、さらに、ＷとＣu の傾斜組成領域１４では連
続的に組成が変化した、いわゆる傾斜組成となってい
る。なお、１２は水冷用穴である。
【００２８】以上のような構成のものを製造するには、
図６の工程図のように行う。すなわち、第１の工程２１
では、Ｗ微粉末を作ると共に、このＷ微粉末の粒径を連
続的に変化させて図５のるつぼ本体１１形状に積層し、
これにより密度を変化させる。第２の工程２２では、第
１の工程２１で得られた積層体をＣＩＰ成形し、Ｗ成形
体を作成する。第３の工程２３では、この第２の工程２
２で得られたＷ成形体を、Ｈ2 等の還元高温雰囲気中に
数時間程度保持し、Ｗ焼結体を作成する。この第３の工
程では、Ｗに気孔を形成すると共に、その気孔率が少な
くとも表面の一部分で大きく、またその部分に向かって
次第に気孔率が大きくなるように気孔率分布をもったＷ
焼結体を材料を得る。第４の工程２４では、第３の工程
２３で得たＷ焼結体を機械加工し、最終的なるつぼ形状
に仕上げる。この場合、界面の傾斜組成部を含んで機械
加工を行う。
【００２９】第１〜第４の行程21〜24では、るつぼ本体
11の内側が密度95％以上になるように、また、るつぼ本
体11の外周側が密度は50％程度になるまで連続的に変化
するように、原料粉末、成形圧、焼結温度等の製造条件
を制御する。なお、Ｗ微粉末は粒径を連続的に変化させ
たのみでは空隙の大きさは変わるが気孔率は同一のまま
である。しかしながら、Ｗ微粉末は焼結され、この焼結
現象は元素の表面拡散に依存し、比表面積が大きいも
の、すなわち粒度の小さいものほど焼結が進行し、空隙
部に溶融したＷ微粉末の一部が入り込み緻密になる。よ
って、Ｗ微粉末の粒径に応じて、気孔率を連続的に変化
させることができる。
【００３０】第５の工程２５では、Ｃu を何等かの手段
により溶融し、このＣu の溶融槽内に第３の工程２３で
得たＷ焼結体を溶浸させ、Ｗ焼結体の気孔中に溶融した
Ｃu が十分に染み込む時間保持した後、冷却する。第５
の工程２５の処理は、Ｈ２等の還元高温雰囲気中で行う
が、第６の工程２６では、十分冷却した後は大気中に取
り出し、所定の寸法のるつぼ本体１１と水冷ハース１３
に機械加工で仕上げる。
【００３１】以上のような製造方法で製造した複合化金
属材料からなるるつぼ（図５）は、その界面１４とＷと
Ｃu の接触面積が大きいために、密着性および熱伝導性
が優れている。また、界面１４での組成が傾斜化してい
るため、ＷとＣu の熱膨張率の差に起因して加熱時に生
じる熱応力のピーク値が低減する。
【００３２】一方、本実施例のるつぼは、るつぼ本体１
１の外周側で気孔率が連続的に変化するＷ焼結るつぼが
作成できる大きなポイントとなる。原料粉末が焼結体密
度に与える影響については、図７に示すように粉末粒度
を１μｍ〜１０μｍの範囲内で変化させることで、６０
％〜９５％の相対密度を有するＷ焼結体が作成できる。
この事を利用すれば、Ｗ粉末の積層時に使用するＷ粉末
粒径を連続的に変化させることにより、９５％から６０
％まで連続的に密度が変化したＷ焼結るつぼの作成が可
能となる。具体的には、Ｗ粉末の積層時にるつぼ本体１
１の内側となる部分に粉末粒度１μｍの原料粉を使用
し、順次外周側となる部分に粉末粒度の大きい原料粉を
使用し、最外周部に粉末粒度１０μｍの原料粉を使用し
てるつぼ形状にＷ粉末を積層していく、よって、焼結後
に粉末粒度１μｍを使用した部分が密度９５％となり、
粉末粒度１０μｍを使用した部分が密度６０％となる。
また、粉末粒径を変える程効果が大きくないが、成形圧
と焼結温度も焼結体密度を変える方法の一つであるため
に、これらを組み合わせることにより、さらに効果的に
前述のＷ焼結るつぼ本体１１の作成が可能となる。ま
た、そのＷ焼結るつぼ本体１１の溶融Ｃu 中への溶浸に
おいては、溶融Ｃu はＷと非常に濡れやすいために、Ｗ
焼結体の閉気孔中へは染み込む。Ｗ焼結体の閉気孔と開
気孔の境は９０％程度であるために、Ｗ焼結るつぼ本体
１１の外周側の密度が低い箇所には大部分Ｃu が染み込
む。従って、Ｗ焼結体るつぼ本体１１の外周側の密度
は、連続的に変化していることから、これでＷとＣu の
組成が傾斜したるつぼが完成する。
【００３３】以上述べた第２の実施例によれば、ＷとＣ
u の界面の組成が傾斜化し、かつＷとＣu の接触面積を
増大することにより、次のような効果が得られる。
【００３４】 ａ）界面における１４における密着性が向上し、合わせ
て高温使用中における界面１４での熱応力が緩和するこ
とにより、界面１４での割れや破壊が低減し、寿命が向
上する。
【００３５】 ｂ）界面１４における熱抵抗が少なくなり、トータルの
熱伝導性が向上することにより、水冷ハース１３の水冷
効果を十分生かせる。これにより、るつぼ本体１１内の
溶融金属の温度勾配を大きくできるようになるととも
に、るつぼ本体１１内壁温度を下げることができるよう
になり、るつぼの寿命が向上する。
【００３６】以上述べた第２の実施例は、活性金属溶解
用るつぼ又は受熱板をあげたが、これ以外にＷとＣu の
組み合わせを必要とする他の高温機器のすべてにおいて
も適用可能である。さらに、実施例では複合化される材
料としてＷとＣu の組み合わせを取り上げているが、こ
れに限らず融点が異なり、かつ互いに固溶しない二つの
材料であればなんでも適用できる。いずれの場合であっ
ても、高融点側の材料の焼結と、その焼結体の低融点側
の溶融材料中への溶浸工程を必ず経る必要があり、この
工程を経ればできた複合化金属材料の界面において、組
成が傾斜化した材料が得られる。
【００３７】次に、本発明の複合化材料の製造方法の第
３の実施例、第４の実施例について、図８〜図１０を参
照して説明する。前述の第１の実施例では、ＷとＣu 界
面での熱膨脹率の変化を低減させているので、前述の従
来のろう付け材に比べると、大幅な熱応力の緩和が可能
である。ところが、第１の実施例は、気孔率が少なくと
も表面の一部分で大きく、またその部分に向かって次第
に気孔率が大きくなるように気孔率分布をもったＷ焼結
体（気孔率は溶浸させる側つまり溶浸した結果溶浸材料
が１００％となる側に向かって増大したＷ焼結体）を製
造する工程と、そのＷ焼結体の気孔中へのＣu の溶浸か
らなる焼結溶浸工程を経ているので、機械的強度の面で
見ると必ずしも十分はとはいえない。すなわち、機械的
強度を支配するＷは焼結と言う工程を経ているため、再
結晶粒で特に粒界が弱い。さらに、そのＷ焼結体は板厚
方向に気孔率分布を持つ必要があるために、機械的強度
を上げるための後加工である熱間鍛造等が使用できな
い。従って、ＷとＣu の界面での組成を傾斜させて熱応
力を緩和させても、機械的強度が低いため、Ｗ中に割れ
が発生することがある。
【００３８】この様なことから、第３の実施例は第１の
実施例の機械的強度を高めるため、Ｗ／Ｃu の傾斜組成
材料のように、単一組成の二つの材料からなる組成材料
において、固溶する第２元素、例えばＲe （レニウ
ム）、Ｔa （タンタル）、Ｎb （ニオブ）、Ｈf （ハフ
ニウム）粉末等を添加することにより、固溶強化した組
成を傾斜化することによる機能を保持したままで、機械
的強度だけを向上させた複合化材料の製造方法である。
【００３９】具体的には、図８の工程図に示すように、
前述した第２の実施例の第１の工程２１と同様に、第１
の工程３１では、それぞれ粒度の異なるＷ粉末に、Ｒe
粉末を添加したものを混合している。第２の工程３２で
は、粒度の小さいものから順に積層している。そして、
第３の工程３３では、第２の工程３２で積層された積層
体を金型プレス成形方法またはＣＩＰ成形方法で成形す
る。第４の工程３４では、第３の工程３３で得た成形体
を焼結し、特に固溶する元素はＷと合金化し、板厚方向
に気孔率分布を有したＷ合金焼結体（図９のＷーＨＩＰ
材）を得ている。第５の工程３５では、第４の工程３４
で得たＷ合金焼結体を溶融したＣu に浸し、気孔中にＣ
u を溶浸させて冷却している。第６の工程３６では、第
５の工程３５で得た溶浸材を機械加工し、所望の製品形
状にする。
【００４０】また、第４の実施例は第３の実施例と同様
に、第１の実施例の機械的強度を高めるため、Ｗ／Ｃu
の傾斜組成材料のように、単一組成の二つの材料からな
る組成材料において、固溶しない第２元素や化合物、例
えばＴｈＯ2 （トリヤ）粉末等を添加することにより、
分散強化し組成を傾斜化することによる機能を保持した
ままで、機械的強度だけを向上させた複合化材料の製造
方法である。
【００４１】具体的には、第４の実施例は図８の工程図
に示すように、第１の工程３１では、それぞれ粒度の異
なるＷ粉末に、ＴｈＯ2 （トリヤ）粉末を添加したもの
を混合している。この工程以外は前述の第３の実施例と
同一である。
【００４２】以上述べた第３の実施例および第４の実施
例によって得られた材料には次のような効果がある。
【００４３】 １）本材料の機械的強度を支配するＷは、図９に示すよ
うに合金化により大幅に曲げ強度が向上する。
【００４４】 ２）Ｗ合金とＣu の界面が傾斜組成化しているため、熱
膨脹率の急激な変化がなく、従って、従来のろう付け等
による接合体に比べ、熱応力が緩和される。
【００４５】 ３）Ｗ合金の熱伝導率は主として、熱伝導の良いＷに支
配されるために、ＴｈＯ2 の熱伝導率は１０Ｗ／ｍｋと
低いが、全体としての熱伝導率の低下はほとんどない。
【００４６】 ４）本実施例で得られた材料の工程から明らかなよう
に、熱伝導性の良いＣuがネットワーク状組織となって
いるため、トータルとして非常に熱伝導性が良い。
【００４７】第４の実施例では、分散強化材としては、
ＴｈＯ2 を上げているが、基本的には、化学的に安定で
融点の高い材料なら良く、図１０に示す分散強化材料、
すなわち、ＴａＢ2 、ＴｉＢ2 、ＨｆＢ2 、Ｙ2 Ｏ3 、
ＺｒＯ2 のいずれでも適用できる。
【００４８】以上述べた事から、第３および第４の実施
例によれば、熱応力によるＷとＣu 界面の剥離や材料中
の割れをなくすことができ、最終的には、剥離や割れに
よる熱抵抗の増大に起因した材料温度の上昇、溶融事故
をなくすことができる。
【００４９】次に、第３の実施例でできた材料を電子ビ
ームターゲットとして適用した例を図１１〜図１４を参
照して説明する。図１１（ａ），図１１（ｂ）は前述の
第３の実施例によって得られた複合化材料を活性金属溶
解用るつぼ等のビームターゲットに適用した例であり、
図１１（ａ）は電子ビーム（ＥＢ）用ターゲットの模式
図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡーＡ線に沿
って切断し、この断面を見た断面図である。ビームター
ゲット１２１のＣ側は、ＥＢ１１６にさらされ高温とな
るため、高融点で高強度なＷ合金で構成されている。
【００５０】一方、ビームターゲット１２１の反対側の
Ｄ側は、熱伝導性と加工性に優れたＣu で構成されてお
り、水冷パイプ１１７を有する水冷構造となっている。
さらに、Ｃ側とＤ側の間は、Ｗ合金とＣu の組成比が連
続的に変化した、いわゆる、傾斜組成となっている。
【００５１】図１１（ａ）、図１１（ｂ）に使用する複
合化材料は、以下のように製造する。すなわち、Ｗ合金
焼結体１１８の作成は、図８に示す第１の工程から第４
の工程までは、同じである。ところが、Ｗ合金焼結体１
１８の気孔中へのＣu １１９の溶浸の際、図１２に示す
ように多少大型の黒鉛るつぼ１２０に気孔率が低い側を
上側にして入れ、その反対側にＣu の余盛部を設ける。
この状態でＣu の溶浸が完了した後、機械加工により所
定寸法に仕上げると共に、水冷パイプ１１７用の穴を加
工する。最後に、水冷パイプ１１７を、ＡｇーＣu ろう
等を用いてろう付することによりビームターゲット１２
１が完成する。
【００５２】以上のような製造方法で製造したビームタ
ーゲット１２１は、Ｗ合金とＣu が傾斜組成化してお
り、また、熱伝導性の良いＣu がネットワーク構造とな
っているために、使用中の最高到達温度の低減と熱応力
の緩和ができる。
【００５３】図１３は、図１１に示す電子ビームターゲ
ットに電子ビームをあてた時の温度分布と熱応力（主応
力）分布の解析結果を示すものである。具体的には、図
１３（ａ）と図１３（ｃ）は各々５kw/cm 2 のリニアＥ
Ｂにより加熱したときの温度分布の有限要素法による解
析結果を、Ｗ合金／Ｃu の傾斜組成材料と、Ｗ合金／Ｃ
u のろう付材料の二つの場合について比較したものであ
る。図１３（ｂ）と図１３（ｄ）は各々５kw/cm 2 のリ
ニアＥＢにより加熱したときの熱応力分布の有限要素法
による解析結果を、Ｗ合金／Ｃu の傾斜組成材料と、Ｗ
合金／Ｃu のろう付材料の二つの場合について比較した
ものである。この結果から、傾斜組成化することによ
り、最高到達温度を約８０ｋ低下させることができる。
さらに、温度勾配が最も大きくなるＥＢ直下で最大とな
る熱応力も１／３程度に低減できることがわかる。
【００５４】また、ビームターゲット１２１は、Ｗの合
金化により高強度化を図っているため、破壊に達するま
でのＥＢ入力を増大することができる。図１４にＥＢ入
熱密度と発生する最大熱応力、最高到達温度の有限要素
法による解析結果を示している。図１３で示したよう
に、最大熱応力は熱源直下のＷ合金層で発生しており、
Ｃu との複合化により各部の強度低下はそれ程大きくな
いと思われるので、ビームターゲット１２１の破壊は、
Ｗ合金層で発生する応力が、その強度より大きくなった
場合に起こるものと考えられる。
【００５５】ここで、図９に示した常温におけるＷ、ま
たはＷ合金の強度測定結果をもとにして、合金化する事
により、与える入熱をどれだけ増大できるかについて考
える。純Ｗの場合、強度が約０．４ＧＰa であるため
に、与えることができる入熱密度がせいぜい４kw/cm 2
程度であるのに対し、５％Ｒe を添加したＷー５Ｒe 合
金では、強度が０．８ＧＰa と約２倍に増大するため
に、約８kw/cm 2 のＥＢ入力が可能となる。さらに、入
熱密度を９kw/cm 2 とすると、最高到達温度がＷ合金の
融点を越えるために、Ｒe 量を上げて強度を上げても意
味がなく、ビームターゲット１２１の適用限界となる。
【００５６】以上述べた第３，４の実施例は、ビームタ
ーゲット１２１で、特に、リニアＥＢ加熱の場合につい
て説明したが、これ以外に、耐熱性と高熱伝導性を必要
とするすべての高温機器部品に適用でき、ビームの形態
もＥＢに限ったものではなく、すべての熱源に適用でき
る。
【００５７】次に、第５の実施例について、図１５と図
１６を参照して説明する。第５の実施例の製造方法は第
１の工程４１から第４の工程４４を含んでいる。第１の
工程４１では、圧延、鍛造等の塑性加工により高強度基
板４５を作成する。第２の工程４２では、第１の工程４
１で作成した高強度基板４５を、局所的に大きな応力が
生じる材料、ＥＢ照射されたビームターゲットの場合に
は加熱表面に、後述する公知の減圧プラズマ溶射装置に
より溶射して、両材料で気孔率が傾斜した溶射皮膜を形
成する。第３の工程４３では、第２の工程４２で得られ
た材料を、オープンＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing
：熱間等方性加圧）装置により破壊の起点となる閉気
孔（欠陥）を除去する。第４の工程４４では、第３の工
程で得た材料に有する開気孔に、第２の材料を溶浸する
ことにより、図１６に示す傾斜組成層４６を有する複合
化材料が完成する。
【００５８】ここで、減圧プラズマ溶射装置（ＶＰＳ）
について、簡単に説明する。高圧容器内に、数十〜数百
TOrrの減圧不活性ガスが封入されており、この雰囲気内
で溶射すべきワークを入れ、これに粉末供給装置からの
粉末を、プラズマ制御装置からのプラズマともに溶射す
るものである。
【００５９】また、オープン（カプセルフリー）ＨＩＰ
は、材料をカプセルに入れないで、熱間等方性加圧を行
うことであり、通常のＨＩＰは、材料内部に圧力がかか
らないようにように、すなわち外圧のみがかかるように
するため、高温で潰される真空カプセルに材料を入れて
行うものとは異なる。
【００６０】このようにして得られた複合化材料は、塑
性加工を行った高強度基板４５を使用しているので、機
械的強度の強化を図ることができる。また、溶射法によ
る気孔率は、使用する粉末粒子粒径に大きく依存するた
め、逆に言えば、使用する粉末粒径を変えるだけで、気
孔率が傾斜した溶射皮膜を形成することができる。さら
に、減圧プラズマ溶射方法は、数十〜数百TOrrの減圧不
活性雰囲気中で溶射するため、酸化被膜の少ない、粒子
間の結合力の強い、高強度基板との密着性の良い被膜が
形成できる。また、オープンＨＩＰにより、熱抵抗の増
大の原因や、応力集中部となる閉気孔が除去できる。こ
の場合の溶浸は、不活性ガス、または、還元雰囲気で常
圧、または高圧下で行うことにより、第２の材料で開気
孔を埋めることができる。
【００６１】以上ように第５の実施例によれば、電子ビ
ーム加熱時の割れ等の損傷を低減させることができると
同時に、入熱密度を増大させることが可能となる。
【００６２】次に、本発明の第６の実施例について、図
１７を参照して説明する。この実施例は、図１７に示す
ように第１の工程５１から第５の工程５５を含んでお
り、第１の工程５１では、基材の表面を清浄にする。第
２の工程５２では、第１の工程５１で清浄にした基板
と、これと同一種類の材料を、溶射例えば減圧プラズマ
溶射により、連続傾斜組成化を行う。第３の工程５３で
は、オープンＨＩＰにより第２の工程５２で形成された
開気孔（孔が外部と連通している）を残し、閉気孔（孔
が外部と連通していない）を消滅させる。第４の工程５
４では、第３の工程５３で得られた気孔中に低融点金
属、例えばＣu を溶浸する。第５の工程５５では、機械
加工を行う。
【００６３】以上述べた第６の実施例によれば、次のよ
うな効果が得られる。第２の工程５２で行う減圧プラズ
マ溶射は、数十Torrの不活性ガス雰囲気で溶射するた
め、材料は酸化しない。また、使用する溶射用粉末を大
粒径とすることで、内部未溶融粒子が飛来付着し、比較
的気孔率の大きな皮膜を形成することができる。
【００６４】さらに、第３の工程５３で行うオープンＨ
ＩＰ処理では、第２の工程５２の減圧プラズマ溶射によ
って形成された開気孔を残し、閉気孔を消滅させること
ができる。このようにして得られた開気孔のみを有し、
この気孔が傾斜化した材料Ｗに低融点の材料Ｃu 溶浸す
ることで、比較的広範囲に溶射し、大型で連続傾斜の材
料を製作できる。
【００６５】このようなことから、前述の第１の実施例
で得ることが難しかった３次元曲面上にも、傾斜組成化
組織を形成することが可能で、第１の実施例では段階傾
斜であったものが、連続傾斜組成化となることから、よ
り熱応力緩和が図れる。この事により、コーティング、
継手など異種界面の熱応力緩和が有効に働き、熱サイク
ル特性の向上、耐熱性が改善される。
【００６６】第６の実施例の基材としては、Ｗ、Ｍo 、
Ｔa 、Ｎb 、Ｒe 、Ｖ、Ｚr Ｏ2 、Ｍg Ｏ、Ａl
2 Ｏ 3、Ｙ 2Ｏ 3、Ｓi Ｃ、Ｓi 3 Ｎ 4、ＢＮ、Ａl Ｎ
のいずれかを用い、低融点材料としては、Ｃu 、Ａg 、
Ｆe 、Ｎi 、Ｃo あるいはそれらを主成分とする合金の
いずれかをもちいればよい。
【００６７】さらに、第６の実施例で用いた減圧プラズ
マ溶射は、これに限らず耐酸化特性に優れた材料であれ
ば、大気中の溶射法、例えばプラズマ溶射法、ガス溶射
法、アーク溶射法のいずれであっても同様に実施できる
とともに、同様な効果が得られる。
【００６８】次に、第７の実施例について、図１８の工
程図を参照して説明する。この実施例は、前述の第１の
実施例の第４の工程で第１材料の気孔中に第２の材料を
溶浸する際に、高圧下で処理するＨＩＰ溶浸を行ったと
ころに特徴を有する。すなわち、第３の工程６３で焼結
体を得た後、第４の工程６４としてオープンＨＩＰによ
り溶浸を行い、その後、第５の工程６５でＨＩＰ溶浸を
行うものである。
【００６９】いま、円形の細孔の半径ｒに、表面張力σ
の流体が入るためには、接触角Θとすると、圧力Ｐは以
下の式を満足する必要がある。
【００７０】 Ｐ≧（２σｃｏｓΘ）÷ｒ 従って、材料系が決まれば、Θとσは一義的に決まるた
め、小さい孔に液体をしみこませようとすれば、圧力Ｐ
を大きくしなければならない。逆に言えば、圧力Ｐをか
ければ、かける程小さい孔に液体がしみこむことにな
る。
【００７１】この事から、高温、高圧場を作ることがで
きるＨＩＰ装置を用いて溶浸すれば、開気孔中に第２材
料を確実に溶浸できる。また、ガスの種類として、Ａr
，Ｈe のような不活性ガスを用いれば、材料の酸化の
問題も解消できる。
【００７２】一方、温度を上げていけば、一般的には接
触角Θが小さくなる。これに伴って、ｃｏｓΘも小さく
なるために、圧力Ｐを一定とした場合、半径ｒも小さく
できるが、材料の反応が問題となる。
【００７３】以上のことから、高圧場でのＨＩＰ溶浸に
より開気孔が残らなく、しかも材料間の反応が小さい傾
斜組成材料の作製が可能となる。気孔が無くなることに
より、機械的強度が向上し、熱伝導性の向上が図れる。
【００７４】第７の実施例において、接触角Θが小さく
なるように、液体中に活性元素を添加し、微細気孔への
溶浸を促進させるようにしてもよい。
【００７５】次に、図１９と図２０を用いて本発明によ
る受熱材料の製造方法と、この方法によってできた受熱
材料（以下、第８の実施例と称する）に、ついて説明す
る。図２２はその製造方法を示す工程図であり、第１の
工程７１で受熱面側を、Ｗ，Ｍo の単結晶化とするため
に、ドープ圧延材を作製する。第２の工程７２では、第
１の工程７１で得られた圧延材の表面をブラスト等で粗
面化し、Ｗ粉末を傾斜積層する。第３の工程７３では、
第２の工程７２で得られたＷ圧延材とＷ粉末を焼結接合
し、第４の工程７４では、第３の工程７３と同時に、２
次再結晶を利用してＷ、Ｍo の最小表面ドープＷ、Ｍo
圧延材部を巨大結晶粒育成を行い、ＷまたはＭ0 のスケ
ルトンを作製する。この場合、受熱面側を単結晶とす
る。その後、第５の工程７５では、第４の工程７４で傾
斜した気孔中にＣu を溶浸し、第６の工程７６で機械加
工により仕上げる。
【００７６】このような工程によりできた受熱材料７７
を図２０に示している。この場合、非定常的に受ける大
きな熱応力は、受熱面７８の延性の優れた単結晶Ｗ，ま
たはＭo が受け持ち、定常的な熱応力は、その下部のＷ
／Ｃu 傾斜組成により緩和される。粒界脆化を生じやす
いＷ、Ｍo の粒界をなくすことで、極めて延性が優れた
Ｗ，Ｍo が加熱面側に配設された受熱材料を得ることが
でき、加熱性に優れると共に、急加熱による熱衝撃特性
が向上する。
【００７７】以上述べた受熱材料を製造する実施例は、
次の点も回避している。すなわち、Ｗ，Ｍo のスケルト
ンの作製と、巨大結晶粒育成において、Ｗ，Ｍo 粉末の
焼結が進み過ぎて気孔率の傾斜した領域が十分に製作が
出来ないことがある。このため、本実施例では１０ミク
ロン程度の大きさの粒子を使うことで、それを回避して
いる。その他、減圧プラズマ溶射により、単結晶板の裏
面に、Ｗ，Ｍo の傾斜組成領域８０を形成することが可
能となる。さらに、巨大単結晶成長を先に実施し、単結
晶化した材料の表面にＷ粉末を傾斜積層し、焼結結合Ｃ
u を溶浸させることによっても同様な受熱板の製造が可
能である。
【００７８】受熱材料７７を製造する第８の実施例で
は、受熱面７８がＷ，またはＭo の受熱材料をあげた
が、受熱面をＲe 、Ｖのいずれか、あるいはＷ，Ｍo ，
Ｒe ，Ｖを主とした合金からなるものであっても良い。
また、図２０の受熱面７８と反対側の面（例えば水冷却
する面）７９に、高熱伝導材料としてＣu ，Ａg ，Ｆe
あるいはこれらを主成分とする合金で形成し、受熱面７
８からこれと反対側の面まで、組成を傾斜化させるよう
にしても良い。
【００７９】前述の実施例では、高融点材料または低熱
伝導性材料に気孔を形成するのに、焼結方法、減圧プラ
ズマ溶射方法のいずれかを使用したが、これに限らず化
学蒸着方法、物理蒸着方法等を使用してもよい。前記焼
結方法では、粒度の小さいものから順に、積層、成形、
焼結することで、気孔率が傾斜した焼結体の製造ができ
る。これは焼結現象が元素の表面拡散に依存するためで
あり、比表面積が大きい粒度の小さいものほど焼結が進
行し緻密になる。減圧プラズマ溶射方法は、プラズマや
燃焼ガスを熱源とし、溶射すべき材料の粉末を溶融し、
これにより得られる溶射噴流を高速で吹き付けて被膜を
形成する方法である。そして、溶射すべき材料が細かい
粉末ほど比表面積が増大し、単位体積当たりの受熱量が
多くなるのでよく溶融して偏平組織となる。よって偏平
組織ほど溶射皮膜の空隙が小さくなり、溶射粉末の粒度
を変化させることで溶射時の空隙を変化させることがで
き、気孔率の制御が可能である。化学蒸着方法は、金属
酸化物などの原料ガスの熱分解・水素還元などによるガ
ス反応を利用した皮膜を形成する方法であり、該皮膜の
形成は、該ガス反応に依存し、反応速度が大きいほど気
孔が大きくなる傾向があり、ガス反応を求める温度、ガ
ス濃度、雰囲気などにより気孔率の制御が可能である。
さらに、物理蒸着方法は、原料を加熱して蒸発させ、そ
の蒸発粒子をコーティングすることにより皮膜を形成す
る方法であり、該蒸発粒子の加速が大きいほど気孔が小
さくなりより緻密となる。よって、加速電圧を変化させ
ることにより気孔率の制御が可能である。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、二つの材料の接合強度
（密着性）および熱伝導性が優れる複合化材料の製造方
法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合化材料の製造方法の第１の実
施例を示す工程図。
【図２】図１のＷとＣu の界面での組成が傾斜化した複
合化金属材料の模式図。
【図３】図１のＷとＣu の界面で発生する応力の模式
図。
【図４】図１の組成傾斜部のＷとＣu の混合層での熱伝
導率を示す図。
【図５】図１の実施例により得られた材料を活性金属溶
解用るつぼの断面図およびＡ部の微細組織を模式的に示
す図。
【図６】本発明による複合化材料の製造方法の第２の実
施例を示す工程図。
【図７】第２の実施例におけるＷの粉末粒度や成形圧が
焼結体の相対密度に与える影響を説明するための図。
【図８】本発明による複合化材料の製造方法の第３，第
４の実施例を示す工程図。
【図９】第３の実施例により得られた材料の機械的強度
を説明するための図。
【図１０】第３の実施例の分散強化材料の候補例とその
主な特性を示す図。
【図１１】第３の実施例でできた材料を電子ビームター
ゲットとして適用した例を説明するための図。
【図１２】図１１の電子ビームターゲット材を製造する
際のＣu の溶浸方法を説明するための図。
【図１３】図１１に示す電子ビームターゲットに電子ビ
ームをあてた時の温度分布と機械的応力分布の解析結果
を図。
【図１４】図１１に示す電子ビームターゲットに電子ビ
ームをあてた時の電子ビームの入熱密度と最大主応力
（熱応力）や最高到達温度の関係を示す図。
【図１５】本発明による複合化材料の製造方法の第５の
実施例を示す工程図。
【図１６】第５の実施例により得られた材料の概略断面
図。
【図１７】本発明による複合化材料の製造方法の第６の
実施例を示す工程図。
【図１８】本発明による複合化材料の製造方法の第７の
実施例を示す工程図。
【図１９】本発明による複合化材料の製造方法の第８の
実施例を示す工程図。
【図２０】第８の実施例により得られた材料の概略断面
図。
【符号の説明】
１１…るつぼ本体、１２…水冷用穴、１３…水冷ハー
ス、１４…ＷとＣu の界面、１６…リニア電子ビーム、
１７…水冷パイプ、１８…Ｗ合金焼結体、１９…Ｃu 、
２０…黒鉛るつぼ、２１…ビームターゲット。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに固溶せず、融点の異なる融点の高
    い側の高融点材料と融点の低い側の低融点材料を複合化
    する複合化材料の製造方法において、 前記高融点材料に気孔を形成すると共に、その気孔率が
    少なくとも表面の一部分で大きく、またその部分に向か
    って次第に気孔率が大きくなるように気孔率分布をもっ
    た材料を得る第１の工程と、 この第１の工程で得られた材料の気孔率の大きい部分か
    ら前記低融点側材料を溶浸する第２の工程を含み、 前記高融点材料と前記低融点材料の組成比率が傾斜分布
    するようにしたことを特徴とする複合化材料の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 第１の工程は、高融点材料を焼結工程、
    物理蒸着工程、化学蒸着工程のいずれか一つであること
    を特徴とする請求項１記載の複合化学材料の製造方法。
  3. 【請求項３】 互いに固溶せず、融点の異なる融点の高
    い側の高融点材料と融点の低い側の低融点材料を複合化
    する複合化材料の製造方法において、 前記高融点材料の粒度の異なる粉末と、この粉末に固溶
    する第２元素の粉末を添加混合し複数の粒度の異なる化
    合物を作成する第１の工程と、 この第１の工程で作成された混合物のうち、粒度の小さ
    いものから順に積層した積層体を得る第２の工程と、 この第２の工程で得られた積層体を成形して固溶強化し
    た成形体を得る第３の工程と、 この第３の工程で得た成形体を焼結して気孔を形成する
    と共に、その気孔率が少なくとも表面の一部分で大き
    く、またその部分に向かって次第に気孔率が大きくなる
    ように気孔率分布をもった焼結体を得る第４の工程と、 この第４の工程で得られた焼結体の気孔に前記低融点材
    料を溶浸する第５の工程を含み、 前記高融点材料と低融点材料の組成比率が傾斜分布する
    ようにしたことを特徴とする複合化材料の製造方法。
  4. 【請求項４】 互いに固溶せず、融点の異なる融点の高
    い側の高融点材料と融点の低い側の低融点材料を複合化
    する複合化材料の製造方法において、 前記高融点材料の粒度の異なる粉末と、この粉末に固溶
    しない第２元素や化合物の粉末を添加混合し複数の粒度
    の異なる混合物を作成する第１の工程と、 この第１の工程で作成された混合物のうち、粒度の小さ
    いものから順に積層した積層体を得る第２の工程と、 この第２の工程で得られた積層体を成形して分散強化し
    た成形体を得る第３の工程と、 この第３の工程で得た成形体を焼結して気孔を形成する
    と共に、その気孔率が少なくとも表面の一部分で大き
    く、またその部分に向かって次第に気孔率が大きくなる
    ように気孔率分布をもった焼結体を得る第４の工程と、 この第４の工程で得られた焼結体の気孔に前記低融点材
    料を溶浸する第５の工程を含み、 前記高融点材料と低融点材料の組成比率が傾斜分布する
    ようにしたことを特徴とする複合化材料の製造方法。
  5. 【請求項５】 互いに固溶せず、融点の異なる融点の高
    い側の高融点材料と融点の低い側の低融点材料を複合化
    する複合化材料の製造方法において、 前記高融点材料を圧延、鍛造等の塑性加工、又は、合金
    化により機械的強度を強化した基材を得る第１の工程
    と、 この第１の工程で得られた基材に、減圧プラズマ溶射手
    段により共材を溶射させる事により、気孔を形成すると
    共に、その気孔率が少なくとも表面の一部分で大きく、
    またその部分に向かって次第に気孔率が大きくなるよう
    に気孔率分布をもった溶射皮膜を形成する第２の工程
    と、 この第２の工程で得られた溶射皮膜の気孔に前記低融点
    材料を溶浸する第３の工程とを含み、 前記高融点材料と低融点材料の組成比率が傾斜分布する
    ようにしたことを特徴とする複合化材料の製造方法。
  6. 【請求項６】 第１の工程は、基材に、これと同一種類
    の材料を溶射手段により溶射させることにより、気孔を
    形成することを特徴とする請求項５記載の複合化材料の
    製造方法。
  7. 【請求項７】 第１の工程は、基材に、これと同一種類
    の材料を溶射手段により溶射させることにより気孔を有
    する材料を得、この第１の工程で得られた材料を孔が外
    部と連通している開気孔を残し、かつ孔が外部と連通し
    ていない閉気孔を除去する熱間等方性加圧した後、第２
    の工程を行うことを特徴とする請求項５記載の複合化材
    料の製造方法。
  8. 【請求項８】 熱間等方性加圧処理は、材料をカプセル
    に入れないで処理するカプセルフリー熱間等方性加圧処
    理であることを特徴とする請求項７記載の複合化材料の
    製造方法。
JP3059545A 1990-03-15 1991-02-28 複合化材料の製造方法 Expired - Fee Related JP2950436B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3059545A JP2950436B2 (ja) 1990-03-15 1991-02-28 複合化材料の製造方法
EP91103974A EP0446934B1 (en) 1990-03-15 1991-03-14 Method of fabricating a composite material
DE69130237T DE69130237T2 (de) 1990-03-15 1991-03-14 Verfahren zur Herstellung von Kompositmaterial
KR1019910004112A KR940008937B1 (ko) 1990-03-15 1991-03-15 복합화 재료의 제조방법 및 수열재료(受熱材料)와 수열재료의 제조방법

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6519790 1990-03-15
JP2-65197 1990-03-15
JP3059545A JP2950436B2 (ja) 1990-03-15 1991-02-28 複合化材料の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04214826A JPH04214826A (ja) 1992-08-05
JP2950436B2 true JP2950436B2 (ja) 1999-09-20

Family

ID=26400588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3059545A Expired - Fee Related JP2950436B2 (ja) 1990-03-15 1991-02-28 複合化材料の製造方法

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0446934B1 (ja)
JP (1) JP2950436B2 (ja)
KR (1) KR940008937B1 (ja)
DE (1) DE69130237T2 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5204055A (en) * 1989-12-08 1993-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US5814161A (en) * 1992-11-30 1998-09-29 Massachusetts Institute Of Technology Ceramic mold finishing techniques for removing powder
US5775402A (en) * 1995-10-31 1998-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Enhancement of thermal properties of tooling made by solid free form fabrication techniques
US6146567A (en) * 1993-02-18 2000-11-14 Massachusetts Institute Of Technology Three dimensional printing methods
GB9320150D0 (en) * 1993-09-30 1993-11-17 Automotive Products Plc Metal matrix composite components
GB2287038A (en) * 1993-09-30 1995-09-06 Automotive Products Plc Metal matrix composites
US5660621A (en) * 1995-12-29 1997-08-26 Massachusetts Institute Of Technology Binder composition for use in three dimensional printing
DE10301175B4 (de) * 2003-01-08 2006-12-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen
AT13536U1 (de) * 2013-05-07 2014-02-15 Plansee Se Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers und damit herstellbarer Formkörper
DE102015207602A1 (de) * 2015-04-24 2016-10-27 Gfe Metalle Und Materialien Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Rohrkathode zum Einsatz in PVD-ARC-Beschichtungsanlagen
JP6366643B2 (ja) * 2016-06-20 2018-08-01 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 溶射膜を有する基材の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3929424A (en) * 1973-10-23 1975-12-30 Mallory & Co Inc P R Infiltration of refractory metal base materials
US3960554A (en) * 1974-06-03 1976-06-01 Westinghouse Electric Corporation Powdered metallurgical process for forming vacuum interrupter contacts
US4718941A (en) * 1986-06-17 1988-01-12 The Regents Of The University Of California Infiltration processing of boron carbide-, boron-, and boride-reactive metal cermets
DE3627775A1 (de) * 1986-08-16 1988-02-18 Demetron Verfahren zur herstellung von targets
DE3724995A1 (de) * 1987-02-26 1988-09-08 Radex Heraklith Verfahren zur herstellung eines verbundkoerpers und verbundkoerper selbst
EP0342992A1 (en) * 1988-05-18 1989-11-23 Tosoh Corporation Method for producing single crystals of chromium
DE3907625C1 (ja) * 1989-03-09 1990-02-15 Mtu Muenchen Gmbh

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04214826A (ja) 1992-08-05
DE69130237D1 (de) 1998-10-29
EP0446934B1 (en) 1998-09-23
DE69130237T2 (de) 1999-03-25
KR940008937B1 (ko) 1994-09-28
KR910016950A (ko) 1991-11-05
EP0446934A2 (en) 1991-09-18
EP0446934A3 (en) 1993-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5126102A (en) Fabricating method of composite material
US5130209A (en) Arc sprayed continuously reinforced aluminum base composites and method
EP2316595B1 (en) Methods of making molybdenum titanium sputtering target and sputtering target
US7910051B2 (en) Low-energy method for fabrication of large-area sputtering targets
US6521173B2 (en) Low oxygen refractory metal powder for powder metallurgy
JP2019518865A (ja) 傾斜中間層を有するスパッタリングターゲットアセンブリ及び作製方法
US5211776A (en) Fabrication of metal and ceramic matrix composites
JP2950436B2 (ja) 複合化材料の製造方法
US7762448B2 (en) Process for producing a composite body
US3775100A (en) Process for making sintered articles
US5229165A (en) Plasma sprayed continuously reinforced aluminum base composites
US5312650A (en) Method of forming a composite article by metal spraying
US8575625B2 (en) Semiconductor element mounting member, method of producing the same, and semiconductor device
US5954895A (en) Method of making a deposit on a component made of a nickel or cobalt based superalloy
US5217815A (en) Arc sprayed continously reinforced aluminum base composites
US5141145A (en) Arc sprayed continuously reinforced aluminum base composites
JP3438028B2 (ja) Ｎｂ３Ｓｉ５Ａｌ２−Ａｌ２Ｏ３二層被覆Ｎｂ基合金及びその製造方法
KR20190050561A (ko) 알루미늄-티타늄 이종 경사기능복합재료 및 이의 제조방법
CN1032194C (zh) 复合材料的制造方法
JPH0354182A (ja) グラファイトのメタライズ方法及びこの方法を利用した部材
Nicholls et al. Applications of coating technology and HIP to advanced materials processing
Wang et al. Microstructure and shear strength of ZrB₂-SiC/Ti6Al-4V joint by TiCuZrNi with Cu foam
Nie et al. Recent Progress in Preparation of Nanometer Intermetallic Matrix Composites by Powder Metallurgy
JPH0288702A (ja) 一体の圧密化用包囲体を有するコンパクトの製造方法
JP2004307883A (ja) 複合材料の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080709

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees