JP4809216B2 - 金属マトリックス複合体製造用組成物 - Google Patents
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Description
真空スパッターチャンバー中の撹拌されたカップ中にアルミナ粉末100g(AlcoaからのA10グレード)を置く。スパッタリングの目標(target)(炭化硼素)は直径15cmで水冷ホルダー中に設けられている。目標は撹拌カップより4cmの位置に置き、180ワットで操作する。アルミナ粉末はスパッターチャンバーで炭化硼素で被覆され、その重量を秤量する。被覆アルミナ粉末の重量は102gである。X−線光電子分光分析はアルミナ表面の約80%が炭化硼素で被覆されていることを示す。この炭化硼素被覆アルミナをディスク型プレフォームにプレスし、1200℃の真空炉中でアルミニウムと接触させる。アルミニウムは溶融し、そしてプレフォーム中に芯入する。次にこれを炉から取り出し、そして室温に冷却してディスク型のMMC物品を生成させる。
真空スパッターチャンバー中の撹拌されたカップ中にアルミナ粉末100g(AlcoaからのA10グレード)を置く。スパッタリングの目標(二硼化チタン)は水冷ホルダー中に設けられている。アルミナ粉末はスパッターチャンバーで二硼化チタンで被覆され、その重量を秤量する。被覆アルミナ粉末の重量は103gである。X−線光電子分光分析はアルミナ表面の約85%が二硼化チタンで被覆されていることを示す。この二硼化チタン被覆アルミナをディスク型プレフォームにプレスし、1200℃の真空炉中でアルミニウムと接触させる。アルミニウムは溶融し、そしてプレフォーム中にゆっくり芯入する。次にこれを炉から取り出し、そして室温に冷却してディスク型のMMC物品を生成させる。
真空スパッターチャンバー中の撹拌されたカップ中にアルミナ粉末100g(AlcoaからのA10グレード)を置く。スパッタリングの目標(チタン金属)は水冷ホルダー中に設けられている。真空チャンバーは減圧の窒素を含む。アルミナ粉末はスパッターチャンバーで窒化チタンで被覆され、その重量を秤量する。被覆アルミナ粉末の重量は102gである。X−線光電子分光分析はアルミナ表面の約85%が窒化チタンで被覆されていることを示す。X−線回折分析は窒化チタン被覆は実質的に非晶質の結晶構造を示す。この窒化チタン被覆アルミナを無電解ニッケルめっき液で処理して窒化チタン被覆上に1μm厚のニッケルを付着させる。ニッケル被覆、窒化チタン被覆アルミナはディスク型プレフォームにプレスし、750℃の真空炉中でアルミナと接触させる。アルミニウムは溶融し、そしてプレフォーム中に急速に芯入する。次にこれを炉から取り出し、そして室温に冷却してディスク型のMMC物品を生成させる。
真空スパッターチャンバー中の撹拌されたカップ中にアルミナ粉末100g(AlcoaからのA10グレード)を置く。スパッタリングの目標(二硼化チタン)は水冷ホルダー中に設けられている。アルミナ粉末はスパッターチャンバーで二硼化チタンで被覆され、その重量を秤量する。被覆アルミナ粉末の重量は103gである。X−線光電子分光分析はアルミナ表面の約85%が二硼化チタンで被覆されていることを示す。X−線回折分析は二硼化チタン被覆が結晶構造が非晶質であることを示す。この二硼化チタン被覆アルミナ粉末を次にアルゴン中で1000℃で約1時間加熱して二硼化チタン被覆をアニールするX−線回折分析は二硼化チタン被覆が実質的に結晶構造を示す。アニールされた二硼化チタン被覆を溶融アルミニウムと混合し、そしてモールド中に注型する。モールドを室温に冷却してMMC物品を生成させる。このMMC物品をその断面を切断し、電子顕微鏡で検査したところ、アルミナ粉末はアルミニウムに分散した二硼化チタンで被覆されていた。
真空スパッターチャンバー中の撹拌されたカップ中にシリカ粉末100g(平均粒子サイズ約50μm)を置く。スパッタリングの目標(チタン)は水冷ホルダー中に設けられている。真空チャンバーは窒素ガスの減圧を含む。シリカ粉末はスパッターチャンバーで窒化チタンで被覆され、その重量を秤量する。被覆シリカ粉末の重量は104gである。X−線光電子分光分析はアルミナ表面の90%より多いシリカで被覆されていることを示す。X−線回折分析は窒化チタン被覆が実質的に非晶質の結晶構造であることを示す。この窒化チタン被覆シリカ粉末をアルゴン中で1000℃に約半時間加熱して窒化チタン被覆をアニールする。X−線回折分析は窒化チタン被覆が実質的に結晶構造であることを示す。アニールした窒化チタン被覆シリカは、溶融アルミニウムと混合し、モールド中に注型する。モールドを室温冷却し、MMC物品を生成させる。このMMC物品は断面切断し、そして電子顕微鏡検査したところアルミニウム中に分散した窒化チタンで被覆したシリカ粉末を示す。
以下に本発明及びその関連態様を記載する。
態様1.金属マトリックス複合体を作る溶融金属と混合される組成物(10)において、前記組成物が、溶融アルミニウムに濡れず、そして/又は溶融アルミニウム中で化学的に安定でない、セラミック補強フィラー(12)であって、溶融アルミニウムに濡れかつ溶融アルミニウム中で化学的に安定なセラミック材料(11)で被覆されているセラミック補強フィラー(12)によって特徴づけられる組成物。
態様2.前記セラミック材料の上に被覆された金属層を更に含む態様1に記載の組成物。
態様3.前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーから成る群から選ばれる態様1に記載の組成物。
態様4.前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーから成る群から選ばれる態様2に記載の組成物。
態様5.前記セラミック補強フィラー上に被覆されたセラミック材料がアニールされた二硼化チタン及びアニールされた窒化チタンからなる群から選ばれる態様3に記載の組成物。
態様6.前記セラミック補強フィラー上に被覆されたセラミック材料がアニールされた二硼化チタン及びアニールされた窒化チタンからなる群から選ばれる態様4に記載の組成物。
態様7.前記金属がニッケルである態様6に記載の組成物。
態様8.金属マトリックス複合体を作る溶融金属によって浸透された多孔性プレフォームを作る組成物(20)において、前記組成物が溶融アルミニウムに濡れないセラミック補強フィラーであって、溶融アルミニウムに濡れるセラミック材料(21)で被覆されているセラミック補強フィラー(23)によって特徴づけられる組成物。
態様9.前記セラミック材料の上に被覆された金属層(21)を更に含む態様8に記載の組成物。
態様10.前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーからなる群から選ばれたものである態様8に記載の組成物。
態様11.前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーからなる群から選ばれたものである態様9に記載の組成物。
態様12.前記セラミック補強フィラー上に被覆されたセラミック材料が炭化硼素、非晶質二硼化チタン及び非晶質窒化チタンからなる群から選ばれる態様10に記載の組成物。
態様13.前記セラミック補強フィラー上に被覆されたセラミック材料が炭化硼素、非晶質二硼化チタン及び非晶質窒化チタンからなる群から選ばれる態様11に記載の組成物。
態様14.前記金属がニッケルである態様13に記載の組成物。
態様15.(a)真空チャンバー中にセラミック補強フィラーを配置し、そして(b)前記真空チャンバー中でセラミック材料を蒸発させてセラミック材料をセラミック補強フィラー上に付着させる工程によって特徴づけられるセラミック補強フィラーをセラミック材料で被覆する方法。
態様16.前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーからなる群から選ばれ、そして前記セラミック材料が炭化硼素、炭化硼素とアルミニウム/炭化硼素反応生成物の混合物、二硼化チタン及び窒化チタンからなる群から選ばれる態様15に記載の方法。
態様17.前記セラミック補強フィラー上のセラミック材料の被覆をアニールするのに十分な温度で被覆された前記セラミック補強フィラーを加熱する工程によって更に特徴づけられる態様15に記載の方法。
態様18.前記セラミック材料が二硼化チタン及び窒化チタンからなる群から選ばれ、前記セラミック補強フィラー上のセラミック材料の被覆をアニールするのに十分な温度で被覆された前記セラミック補強フィラーを加熱する工程によって更に特徴づけられる態様16に記載の方法。
態様19.(a)溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金を前記態様1〜7のいずれかの組成物と混合してそれらの混合物を形成せしめ、そして(b)その混合物を冷却して金属マトリックス複合体物品を形成せしめる工程によって特徴づけられる方法によって製造される金属マトリックス複合体物品。
態様20.(a)前記態様8〜14のいずれかの組成物から多孔性プレフォームを形成せしめ、(b)その多孔性プレフォームを溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金と接触させて溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金を多孔性プレフォーム中に浸透させて浸透プレフォームを生成せしめ、そして(c)その浸透プレフォームを冷却して金属マトリックス複合体物品を形成せしめる工程によって特徴づけられる方法で製造される金属マトリックス複合体物品。
Claims (16)
- 金属マトリックス複合体を作る、溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金の溶融金属と混合される組成物(10)において、前記組成物が、溶融アルミニウムに濡れず、そして/又は溶融アルミニウム中で化学的に安定でない、セラミック補強フィラー(12)であって、溶融アルミニウムに濡れかつ溶融アルミニウム中で化学的に安定なセラミック材料(11)で被覆されているセラミック補強フィラー(12)によって特徴づけられる組成物であって、前記セラミック補強フィラー上に被覆されたセラミック材料がアニールされた二硼化チタン及びアニールされた窒化チタンからなる群から選ばれる組成物。
- 前記セラミック材料の上に被覆された金属層を更に含む請求項1に記載の組成物。
- 前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーから成る群から選ばれる請求項1に記載の組成物。
- 前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーから成る群から選ばれる請求項2に記載の組成物。
- 前記金属がニッケルである請求項4に記載の組成物。
- 金属マトリックス複合体を作る、溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金の溶融金属によって浸透された多孔性プレフォームを作る組成物(20)において、前記組成物が溶融アルミニウムに濡れないセラミック補強フィラーであって、溶融アルミニウムに濡れるセラミック材料(21)で被覆されているセラミック補強フィラー(23)によって特徴づけられる組成物であって、前記セラミック補強フィラー上に被覆されたセラミック材料がアニールされた二硼化チタン及びアニールされた窒化チタンからなる群から選ばれる組成物。
- 前記セラミック材料の上に被覆された金属層(21)を更に含む請求項6に記載の組成物。
- 前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーからなる群から選ばれたものである請求項6に記載の組成物。
- 前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーからなる群から選ばれたものである請求項7に記載の組成物。
- 前記金属がニッケルである請求項9に記載の組成物。
- 金属マトリックス複合体を補強するのに有用であり、そして溶融アルミニウムによって濡れないか、そして/又は溶融アルミニウム中で化学的に安定でない、セラミック補強フィラーをセラミック材料で被覆する方法であって、
(a)真空チャンバー中にセラミック補強フィラーを配置し、そして
(b)前記真空チャンバー中でセラミック材料を蒸発させてセラミック材料をセラミック補強フィラー上に付着させる
工程によって特徴づけられ、前記セラミック材料が溶融アルミニウムによって濡れかつ溶融アルミニウム中で化学的に安定であり、そしてアニールされた二硼化チタン及びアニールされた窒化チタンから選ばれる方法。 - 前記セラミック補強フィラーがサンド、ムライト、アルミナ及びシリカを含むフィラーからなる群から選ばれる請求項11に記載の方法。
- 前記セラミック補強フィラー上のセラミック材料の被覆をアニールするのに十分な温度で被覆された前記セラミック補強フィラーを加熱する工程によって更に特徴づけられる請求項11に記載の方法。
- 前記セラミック補強フィラー上のセラミック材料の被覆をアニールするのに十分な温度で被覆された前記セラミック補強フィラーを加熱する工程によって更に特徴づけられる請求項12に記載の方法。
- (a)溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金を請求項1〜5のいずれかの組成物と混合してそれらの混合物を形成せしめ、そして(b)その混合物を冷却して金属マトリックス複合体物品を形成せしめる工程によって特徴づけられる方法によって製造される金属マトリックス複合体物品。
- (a)請求項6〜10のいずれかの組成物から多孔性プレフォームを形成せしめ、(b)その多孔性プレフォームを溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金と接触させて溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金を多孔性プレフォーム中に浸透させて浸透プレフォームを生成せしめ、そして(c)その浸透プレフォームを冷却して金属マトリックス複合体物品を形成せしめる工程によって特徴づけられる方法で製造される金属マトリックス複合体物品。
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