JPH02236249A - 金属マトリックス複合体の熱形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自発浸透技術及びその後の製造された金属マ
トリックス複合体の熱成形による金属マトリックス複合
体の形成に関する。更に詳しくは、浸透増進剤及び／又
はその前駆体及び／又は浸透雰囲気は、溶融マトリック
ス金属が充填材又は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時点で、充填材又はプレフ
ォームに関連する。金属マトリックス複合体の形成の後
、この複合体を、転造、押出し、グイ成形、鍛造、打ち
抜き（ｓｔａｍｐｉｎｇ）　、プレスなどのような熱成
形技術に付す。

〔従来の技術及び発明が解決すべき課題〕金属マトリッ
クスと粒状セラミック、ウイスカ、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靭性
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スで強化したア
ルミニウムマトリックス複合体は、岡暉性、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
プト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、ウィス
カ一の場合は約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
ある種の制服がある。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％
に制服される。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顧らずに得られ
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
イスカーを含有せめし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、加圧下してマッ
ト間に流すことができる。これに関して、強化繊維を複
合体に最大約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。

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、性質にバラッキがみられたり、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・ダブリュ・グリムシャ−（Ｒ．ｌ＋ｌ．　Ｇｒ
ｉｍ−ｓｈａｗ）等による米国特許第４．２３２，０９
１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／ｃｍ”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゜Ｃ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（Ｃａｎｎｅｌ）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。この出瀬では、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
アルミナを浸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、ジルコニウム、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、１４
００〜１８００″Ｃ）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暴露したり
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。

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？る。例えば、１９７
３年２月２７日に許可されたアール・エル・ランディン
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、１０４
トール未溝の真空下で、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−”〜
１０−ｈ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−”ｌ
−−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、ＡＩＢ＋■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ＡＩＢ＋ｚ粉末成形体の上部に配置する。ア
ルミニウム粉末の眉間に「挟んだＪ　Ａ＋ａ＋ｚ成形体
を装？したルツポを真空炉に入れる。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１１００’Ｃ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ＡＩＢ＋■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、金型上に許容できる鋳造表面
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、粒状物質又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に）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鯨
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、標準大気圧下の浸透雰囲気（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Ｊ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　コンポジツツ（Ｍｅｔａｌ　Ｍ
ａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）　Ｊと題する１９
８７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％のマグネシウムを含有する溶
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。供給熔融金属と充填材の素材とを、約１０
〜１００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゜Ｃ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。

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。

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
ャ一手段の例が、「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　バリャ−（Ｍｅｔｈｏｄｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ
　Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｗ
ｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｕｓｅｏｆ　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
・アグハジアニアン（ＭｉｃｈａｅｌＫ．　Ａｇｈａｊ
ａｎｉａｎ）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。アグハジア
ニアン等の発明の方法によれば、バリャー手段〔例えば
、粒状二硼化チタン又は商品名がグラフオイル（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、バリャー手段により形成される
境界まで浸透する。このバリャー手段は、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
金属マトリン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、バリャ一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６３−１
１８０３２号に記載の方法は、「メタル　マトリ・ンク
スコンボジツツ　アンド　テクニクス　フオー　メーキ
ング　ザ　セイム（Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍ
ｐｏｓｉｔｅｓａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ
　Ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｓａｍｅ）　Ｊと題する１９
８８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・ケー・アグハジ
アニアン（Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｋ．八ｇｈａｊａｎｊａｎ
）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決によれば、マトリンクス
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・冫クス金属合金の溜
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・ンクス合金が、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
同化することにより、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、任意のバリャー手段を、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、バリャー
）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。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による金属マトリックス複合体は、充填材からな
る通気性素材に溶融マトリックス金属を自発浸透させる
ことにより製造される。浸透された充填材又はプレフォ
ームはその後適当な技術により熱成形される。具体的に
は、浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体及び／又は
浸透雰囲気カベ、金属マトリックス複合物体製造中の少
なくともある時点で、充填材又はプレフォームと連通状
態Ｃこある。

金属マトリックス複合体の形成の後、この複合体を、転
造、押出し、ダイ成形、鍛造、打ち抜き、プレスなどの
ような熱成形技術に付す。

本発明の好ましい実施態様においては、浸透増進剤前駆
体を供給するのではなく、浸透増進荊を、プレフォーム
及び／又はマトリ・冫クス金属及び／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。基本的には、少
なくとも自発浸透中は、浸透増進剤は、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０。

プレフォーム又は充填材への自発浸透が一旦達成される
と、浸透されたプレフォーム又は充填材はその後熱成形
技術に付される。このような熱成形技術は、例えば、金
属マトリ・ノクス複合体中のマトリックス金属の概略液
相線温度（ｌｉｑｕｉｄｕｓｔｅｍｐｅｒａ　ｔｕｒｅ
）で又は液相線温度より高ｐｚ温度番こおいても行うこ
とができる。浸透された金属マトリックス複合体が、浸
透された充填材又はプレフォームが存在するためにマト
リックス金属の融点又はそれ以上で、その形状を実質的
に維持することに注目することが重要である。

金属マトリックス複合体は完全に冷却し、その後、次の
処理で熱成形するためにマトリックス金属の概略液相線
温度（又はそれ以上）にまで加熱する。また、自発的に
浸透された複合体は自発浸透の後に概略液相線温度に冷
却し、実質的に直ちに熱成形しても良い。更に、インゴ
ットのような中間体を形成し、次いで更に熱成形するた
めに再加熱してもよい。本発明の自発浸透された金属マ
トリックス複合体は、開示された金属マトリックス複合
体に付随する実譬的な材料特性の利点を維持しながら、
金属又は金属化合物と同様の加工特性を示す。

更に、本発明の熱成形の利点は、材料欠陥又は欠点の増
加無しに行われ、ある場合にはこのような欠陥又は欠点
を減少させることである。特に、第二の処理は、孔の数
及びサイズの減少、並びに第二の処理を行う前に複合体
中に存在しているクラックを治癒する。熱成形技術によ
り、未処理の複合体と同じように良好な、ある応用では
もっと良好な表面仕上げが得られる。

この応用は、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。かくして、アルニミニウム／マグネシウム／窒素の
マトリックス金属／漫透増進剤前駆体／漫透雰囲気系は
、自発浸透を示す。しかしながら、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、同様な自発浸透性質は、アルミニウム／ストロンチ
ウム／窒素系、アルミニウム／亜鉛／酸素系、及びアル
ミニウム／カルシウム／窒素系などで観察される。従っ
て、ここではアルミニウム／マグネシウム／窒素系につ
いて主として述べるが、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すること
はいうまでもない。

マトリックス金属がアルミニウム合金からなるとき、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）から成るプレフォーム、充填材又はそれと混合さ
れたプレフォームと接触されるか、及び／又は処理の間
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、アルミニウム合金及び／又はプレフォ
ーム若しくは充填材は、少なくともプロセスの一部の間
窒素雰囲気中に含まれる。プレフォームは自発的に浸透
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／又は充填材若しくはプレフォーム中、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
ォーム若しくは充填材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、プレフォーム又は充填材を実質的に完全に埋め込む
ために十分な範囲に生じる。

定一義 本明細書で使用する［アルミニウムＪ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
化アルミニウム）又は不純吻及び／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。

本明細書で使用する「バリャー」又は「バリャー手段」
とは、充填材の通気性素材（ｐｅｒｍｅａｂ　ｌｅｍａ
ｓｓ）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、前記バリャ一手段により形成されて
いる。適当なバリャー手段としては、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、バリャー材はバリャ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「バリャー手段ノとしては、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。

この種のバリャーは、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ャ一手段によって妨げ
られる。このバリャーは、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
。

このバリャーは、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ャーに穴をあ
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）　Ｊ
又は「マトリックス金属のカーカスｊ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、−ｒ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「充填材ｊとは、マトリックス金属
と実質的に反応せず及び／又はマ｝　ＩＪ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、ウィ
スヵーバブル、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
、充填材は金属でもよい 本明細書で使用される「浸透雰囲気（Ｉｎｆｉｌｔｒａ
ｔｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）　」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
、マトリノ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（Ｉｎｆｉｌｔｒａ
ｔｉｏｎＥｎｈａｎｃｅｒ）　Ｊ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（ｒｎ
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｅｎｈａｎｃｅｒ　Ｐｒｅｃｕ
ｒｓｏｒ）　Ｊ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／漫透雰囲気系では、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間体状、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物体を形
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Ｉ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）　
Ｊ又はｒ　ＭＭＣ　Ｊ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存せしめて、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Ｊ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存することができる。

「マトリックス金属を入れるための非反応性容器Ｊとは
、プロセス条件下で、充填材（若しくはプレフォーム）
及び／又は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面著な悪影響を
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。

本明細書において使用される「プレフォーム（Ｐｒｅｆ
ｏｒｍ）　Ｊ又は「通気性プレフォーム（ｐｅｒｍｅａ
ｂｌｅｐｒｅｆｏｒｍ）　」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、ウイスカ一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）　Ｊ
とは、金属が溶融したとき、流れて、充填材若しくはブ
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「自発浸透（Ｓｐｏｎ　ｔａｎｅ
ｏｕｓＩｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）　Ｊ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。

本明細書で使用する「熟成形」とは、転造、押出し、グ
イ成形、鍛造、打ち抜き、プレス、又はチクソトロビー
性の金属マトリックス複合体が流動を起こす全ての他の
処理のような、その液相線温度での又はそれ以上での金
属マトリックス複合体の第二の処理を意味する。

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。

本発明は、熔融マトリックス金属を充填材又はプレフォ
ームに自発浸透させることによる金属マトリックス複合
体の形成に関する。詳細には、浸透増進剤及び／又は浸
透増進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気が、プロセス中の
少なくともある時点で、充填材又はプレフォームと連通
して、溶融マトリックス金属が充填材又はプレフォーム
に自発的に浸透するとを可能にする。充填材又はプレフ
ォームが自発浸透された後に、次いで浸透された充填材
は次の処理工程で熱成形される。

引き続いて熱成形されるであろう自発浸透金属マトリッ
クス複合体を形成するための単純なレイアップ（１０）
を第１図に示す。

即ち、下記で詳細に説明する適当な物質からなる充填材
又はプレフォーム（１）を、マトリックス金属（２）を
収容するための非反応性容器に入れる。

非反応性容器は、下記に詳細に述べるように、自発浸透
処理に悪影響を及ぼすことのない物質で作るべきであり
、さもなくば、上記のような適当な物質で線引き、塗布
、又は被覆すべきである。マトリックス金属（３）を、
充填材又はプレフォーム（１）上に又は隣接して配置す
る。その後、このレイアップを炉に入れて自発浸透を開
始させる。

プレフォーム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）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、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《とも一部分に形成することが
できるように、充填材若しくはプレフォームとマトリッ
クス金属との接触前に若しくは実質的に連続して、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、プレフォーム若しくは充填材の一部分
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
一例として、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、アルミニウムを熔解させたとき
にアルミニウムマトリックス金属及び／又は充填材と反
応しない適当な耐火容器内に入れることができる。その
後、充填材又はプレフォームを、溶融マトリックス金属
と接触させ、自発浸透させることができる。

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、プレフォーム若しくは充填材及び／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。基本的には、少なくとも自発浸透中
には、浸透増進剤は、充填材又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。

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、プレフォーム
又は充填材は、窒素含有ガスが、プロセス中のある時点
で充填材又はプレフォーム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
合体生成の程度は、アルミニウム合金のマグネシウム含
量、プレフォーム又は充填材のマグネシウム含量、ブレ
フ１　−ム又は充填材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）、プレフォーム又は充填材を成
す充填材の平均サイズ（例えば、粒径）、充填材又はプ
レフォームの表面状態及び種頚、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の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《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、特定の性質を作り出して
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、渾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
ムが全く存在しない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、プレフォーム（又は充填材）とマトリックス金属
の両方又はプレフォーム（又は充填材）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ｌＯ体積％未
溝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。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、ｌＯ％珪素だけと合金化した公称純粋アル
ミニウムは、１０００″Ｃでは５００メッシュの３９ク
リストロン（Ｃｒｙｓｔｏｌｏｎ）〔ノートン社（Ｎｏ
ｒｔｏｎ　Ｃｏ．）製純度９９％炭化珪素〕のベッドに
実譬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！（重量％）がもっと少なくても自発漫透が生じ
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同じ窒素雰囲気下で、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Ｉ−　ＩＪ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％の滅少できるとともに、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。

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せたマグネシウ
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゜Ｃ、好ましくは少なくとも約７５０〜８００”Ｃの
プロセス温度で生じる。１２００゜Ｃ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゜Ｃ〜約ｌ２００゜Ｃ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がある）。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
はプレフォーム及び／又は溶融アルミニウムマトリック
ス金属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けれども
、合金マトリックスにおける窒化物の生成により雰囲気
から損失する窒素を補償するに十分であり、且つ熔融金
属を酸化する場合のあ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、どの充填材を選択するかは、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、又は充填剤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
トウ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　Ｃｅｒａ
ｍｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄｓ
　ｏｆＭａｋｉｎｇ　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　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ａ
ｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆ　Ｍａｋ
ｉｎｇ　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・二エーカーク（Ｍａｒｋ　Ｓ．　Ｎｅｗｋｊｒｋ
）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、ウィスカー状、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、充填剤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。本発明による熱成形法
には、充填材の体積分率が４０〜５０％のオーダーであ
ることが好ましい。

このような体積分率で、浸透複合体は実質的にその形状
を維持し、それにより、二次処理が容易になる。しかし
ながら、熱成形後の所望の最終複合体充填率によっては
、より高いか又はもっと低い粒子充填率又は体積分率を
用いることができる。

更に、本発明の熱成形法に関連して、より低い粒子充填
率を得るために、粒子充填率を減少する方法を用いるこ
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
リックスの形成の場合、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濶は、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
好ましいが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
゜Ｃ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゜Ｃ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゜Ｃ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
は異なる組成を存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ャ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ャー手段は、
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。

適当なバリャー手段としては、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、セラミック充填材の
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
。バリャー手段は、自発浸透中、又は下記で詳述するよ
うな自発浸透金属マトリックス複合体の熟成形に関連し
て使用する金型又は他の固定具において使用できる。

適当なバリャ一手段としては、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．この種のバリャーは、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熔融マ
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。バリャーは、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、このバリャーは、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ャーの適当
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
によっては実質的に湿潤されない。特に好ましい黒鉛と
しては、グラフオイル（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。

グラフオイルは可撓性、適合性（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ
）、従型性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）　、弾性（ｒｅ
ｓｉｌｉｅｎｔ）である。

グラフオイル黒鉛テープは、バリャニの用途に適合する
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、黒鉛バリャー手段は、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。グラフオイルは、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金属マトリックス合金
に関する他の好ましいバリャーとして、このバリャー材
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（ＴｉＢｚ）　）で
ある。この種のバリャーの場合、プロセス温度は約８７
５゜Ｃを超えてはならず、この温度を超えると、バリャ
ー材の有効性が低下し、実際に、温度を上げるとバリャ
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。バリャー材は、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ャーとして、充填材又はプレ
フォームの外表面上にフイ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、バリャーとして
機能することができる。

したがって、バリャ一手段は、規定された表面境界をバ
リャ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。このようなバリャー手段の層は、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ャー手段に塗布することによ
り、又は揮発性バリャー手段のスパッタリングにより、
又は固形粒子バリャ一手段の層を単に付着させることに
より、又はバリャ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。所定の位置にバリャ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
リャー手段に接触すると、自発浸透が実質的に終了する
。

自発浸透が達成された後、上記の数個の代替できるＢ様
の一つに従って、得られた金属マトリックス複合体の第
二処理を本発明に従って行うことができる。このような
第二処理は複合体の液相線温度で又はそれ以上で行われ
る。特に、そして重要なことに、実質的にその液相線温
度で一体物（ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｂｏｄｙ）としてその
形状を維持するとき、金属マトリックス複合体は本質的
にレオロジー性物質として挙動することが見出された。

かくして、直感的に予期されることとは反対に、マトリ
ックス金属はこの状態にあるとき充填材から脱出又は流
出せず、第二処理することができる複合体が得られる。

かくして、金属又は金属間化合物を伴う＃／ＡＭの第二
処理は、若し加熱された複合体が流れるために十分高い
剪断力がそれに与えられるならば、自発浸透された金属
マｌ−　ＩＪックス複合体上で行うことができる。特に
、自発浸透された金属マトリックス複合体の熱成形は、
複合体の液相線温度で、又はその近傍で、又はそれ以上
（上記のように、複合体が実質的にその形状をもはや止
めることができない温度である上限の温度がある）で可
能である。マトリックス金属としてアルミニウム合金を
使用する系に於いて、得られる複合体は、少なくとも７
００゜Ｃ〜９００゜Ｃの範囲の温度でその形状を止める
ことが見出された。

自発的浸透金属マトリックス複合体での熱成形は、複合
体がその液相線温度に冷却しさえすれば浸透後に直ちに
行うこともできる。また、複合体は固体にまで冷却し、
次いで熱成形のために液相線温度に再加熱することがで
きる。従って、自発浸透複合体の大きなビレット／又は
インゴットが形成でき、後者は熱成形を経由して所望の
物体又は形状にする第二の処理のために使用できる。更
に、所望の形状又はサイズの中間物が自発浸透により（
例えば、後に熱成形工程を経て所望の形状及び特性を有
する物体に転換される適当なモールド、プレフォーム又
はバリャーを利用して）形成できる。どの例に於いても
、最終製品の性質は、実施される特定の自発浸透処理（
例えば、マトリックス金属及び合金の種類及び量、充填
材の種類及び量、処理温度、処理時間、浸透増進剤及び
／又は浸透増進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気の種類及
び量など）により支配される。

金属マトリックス複合体の熱成形は、金型又はプレフォ
ーム中への自発浸透によっては得ることができない著し
い利点を与える。先ず、自発浸透に必要な時間に比較し
て第二の処理時間は短いので、金型に有害な影響を与え
ることなく、永久金型が使用できる。更に、金型配置及
び類憤のものによる制限がないので形状及び配置に於け
る大きな柔軟性が得られる。例えば、複合体の大きく薄
いシートを熱ロール処理を経て製造でき、このシートは
次いで成形、曲げ、ダイカット（ｄｉｅｃｕｔ）、プレ
ス、ロール処理などに付すことができる。かくして、こ
れまで金属、金属間化合物、プラスチック又は類似物の
みでしか得られなかった形状及び配置が、熱成形処理を
経て本発明の金属マトリックス複合体で得ることができ
る。

更に、自発浸透された複合体を第二の処理に付すことに
より、欠陥又は物質流動が一般に増加せず、多くの例で
は逆にこれらを減少させることができる。特に、ある種
のアルミニウムマトリックス複合体７００゜Ｃ〜９００
゜Ｃの範囲の温度に０．５〜１時間で変化する時間加熱
することにより、加熱前に最初のサンプルに存在した孔
が減少したり、或いはなくなる現象が観察された。更に
、複合体が再加熱の間に適切に閉じ込められた場合には
クラックの「治癒又は修復（ｈｅａｌｉｎｇ）　Ｊが生
じる。しかしながら、複合体は、例えば、クラックを避
け、クラックの治癒を容易にするために容器、バリャー
又は金型内に緊密に閉じ込めることが重要である。

熱成形は酸素雰囲気下で行うことができるが、酸化の結
果複合体の一定の劣化が起きることが観察された。特に
、再形成された複合体内に傷及び弱さを誘導する酸化物
膜を捕捉する。従って、本発明の好ましい態様に於いて
、熱成形は不活性又は窒素雰囲気下、例えば窒素ブラン
ケット下で行われる。

本発明に従えば種々の充填材が使用できるが、より微細
な粒度、例えば１０００グリ｝　（ｇｒｉｔ）の充填材
がより大きい粗さ、例えば２２０グリトの充填材よりも
より流動性であり、より容易に熱成形される。更に、充
填材として炭化珪素は、熟成形処理に於いてアルミナよ
りも作業性又は加工性が大きいことが見出された。

熱成形された複合体の性質は、それに種々の加熱処理を
加えることにより変えることができる。

例えば、金属に対する場合と同様に、複合体性質は熱成
形が完結したとき複合体を急冷することにより変えるこ
とができる。このような急冷からの悪影響、例えば、固
化収縮又はクラックの発生を避けるために注意を払わな
《ではならない。

下記実施例でより詳細に述べるように、熱成形を経て優
れた表面仕上げが得られる。多くの例で金型又はバリャ
ー中への自発浸透を経て得られる仕上げに比べはるかに
優れた表面仕上げが得られる。

〔実施例］ 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。

実１』１し二土 下記実施例は、液相線温度近傍に再加熱して、成形され
た形状に複合体を再成形することにより、自発浸透され
た金属マトリックス複合体を熱成形する能力を示す。

４個の異なった自発浸透された金属マトリックス複合体
を、第１図に示したレイアップ（ｌａｙ−ｕｐ）に従っ
て種々の複合体を熱成形能を決定するために形成した。

各例に於いて、充填材（１）を、Ｔ．Ｔ．＾ｎ＋ｅｒｔ
ｃａ，　Ｉｎｃ．製のＰｅｒｍａｆｏｉｌ”でライニン
グした、非反応性容器として機能する、３１６ステンレ
ススチール容器（２）内に置いた。次いでマトリックス
金属合金（３）を充填材の頂上に置いた。

次いでレイアップ（１０）を銅箔でシールしたより大き
い３１６ステンレス容器内に１き抵抗加熱炉内に置いた
。

実施例１〜４のそれぞれで使用した合金及び充填材を第
Ｉ表に要約する。特に、実施例１及び２では、アルミナ
（Ａｌｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ製
のＡｌｕｍｉｎａ　Ｃ−７５−ＲＧ）と５％マグネシウ
ムとがらなる充填材混合物を使用し、実施例１では２２
０グリトのアルミナを使用し、実施例２では１０００グ
リトのアルミナを使用した。両実施例１及び２に於いて
、マトリックス金属として標準５２０アルミニウム合金
を使用した。

実施例３及び４では、炭化珪素（Ｎｏｒｔｏｎ　Ｃｏｍ
ｐａｎｙ製のＳｉＣ−３９　Ｃｒｙｓｔｏｌｏｎ）　と
２％マグネシウム（３２５メッシュ）とからなる充填材
混合物を使用し、実施例３では２２０グリトの炭化珪素
を使用し、実施例４では１０００グリトの炭化珪素を使
用した。

次いでレイアップを炉内に置き、窒素ガスでパージし、
窒素ガスを約２リットル／分の流速で供給した。炉を２
時間かけて約７５０″Ｃの温度に傾斜様式で上げ、７５
０゜Ｃで約１０時間緋持し、そして約２時間かけて室温
に傾斜様式で下げ、そして取り除いた。

次いで、上記手順に従って形成した複合体を、約７５０
゜Ｃで予熱したムライトるつぼ中で空気中で液相線温度
に到達するまで再加熱した。次いで複合体を取り出し、
金型容器（即ち、ボリスチレン飲料カップのネガ形状に
作られたインベストメント金型）内にスバチュラで置き
、次いで複合体の頂部をグラファイト捧で叩いて金型の
形状に成形した。その後試料を水中で室温まで急冷した
。

それぞれの複合体はグラファイト棒の力で作業又は加工
ができた。充填材中でのより高い粒状度を有する複合体
（即ち、実施例２及び４の１０００グリト複合体）は、
より低い粒状度（即ち、２２０グリト）の複合体に比較
してより作業性が大きいことが見出された。更に、炭化
珪素充填材系はアルミナ充填材系よりもより作業性が大
であった。

第２図及び第３図は、熱成形された複合体の一つから得
られた表面仕上げの写真である。写真に示されるように
、インベストメント金型を作ったボリスチレンカップの
特徴を複写した優れた表面仕上げが得られた。第２図は
オリジナルのカップの文字がきれいで読み易く複写され
た成型複合体の底部を示す。第３図は、複合体に複写さ
れたハニカムポリスレンパターンを示す。

複合体及び断面の目視観察の結果、一般に、熱成形され
た複合体の欠陥又は傷の範囲は第二の処理前のオリジナ
ルの複合体よりも悪《なかったことを実証した。

多分急冷の不足の結果と思われるが、複合体のいくらか
の固化収縮が見られた。更に、再成形された複合体に捕
捉される傾向にある酸化物膜が形成された。しかしなが
ら、これらの酸化物膜は複合体の再加熱及び酸化雰囲気
内での第二の処理の実施の結果であった。

前記したように、実施例１〜４は、自発浸透された金属
マトリックス複合体が液相線温度での第二の処理として
熱成形できることを示している．

【図面の簡単な説明】

第１図は、自発浸透金属マトリックス複合体を製造する
ためのレイアップの概略断面図であり；第２図及び第３
図は、ボリスチレンカップのインベストメント金型（ｉ
ｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ｍｏｌｄ）で自発浸透された金属
マトリックス複合体を熱成形することにより得られた表
面仕上げの写真である。 ｌ　・・・充填材、２　・・・ステンレススチール容器
、３・・・マトリックス金属合金、１０・・・レイアッ
プ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、充填材及びプレフォームからなる群から選ばれた少
   なくとも一種の材料からなる通気性素材を形成し、 溶融マトリックス金属を通気性素材の少なくとも一部に
   自発的に浸透させて金属マトリックス複合体を形成せし
   め、そして、 金属マトリックス複合体を熱成形することを特徴とする
   金属マトリックス複合体の形成方法。 ２、充填材及びプレフォームからなる群から選ばれた少
   なくとも一種の材料からなる通気性素材を形成し、 マトリックス金属の溶融原料を形成し、マトリックス金
   属、通気性素材及び浸透雰囲気の少なくとも一種に少な
   くとも一種の浸透増進剤を与えて通気性素材へのマトリ
   ックス金属の自発浸透を生じさせ、 溶融マトリックス金属を通気性素材に所望の範囲まで浸
   透させて金属マトリックス複合体を形成し、そして、 金属マトリックス複合体を熱成形することを特徴とする
   金属マトリックス複合体の形成方法。 ３、マトリックス金属を通気性素材に自発的に浸透させ
   て金属マトリックス複合体を形成し、そして、 自発浸透金属マトリックス複合体を熱成形することを特
   徴とする金属マトリックス複合体の形成方法。