JPH02500756A - 金属−第２相複合物の形成方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 金属−第２相複合物の形成方法およびその生成物発明の背景 本発明は金属−第２相複合物質の製造方法およびその方法による生成物から成る 。１つの実施態様においては、セラミック物質または金属間化合物のような第２ 相が比較的高い容積割合で金属または金属間化合物の母体内に直接形成され、そ してその後ある金属に加えられる。第２相は、母体金属と同じか異なる１または それ以上の金属のホウ化物、炭化物、酸化物、窒化物、ケイ化物、硫化物、酸硫 化物またはその他の化合物のようなセラミックを含むことができる。特に重要な ものはチタン、ジルコニウム、鉄、コバルトおよびニッケルのアルミナイドのよ うなアルミニウムの金属間化合物である。本発明において、比較的高い容積割合 の第２相が金属、金属合金または金属間化合物の中間的な母体中に造られて中間 物質を形成し一般的に「多孔性スポンジ」の形態となる。

これはその後ホスト金属（ｈｏｓｔ　ｍｅｔａｌ）の溶融浴に導入されるかまた は固体のホスト金属と混合されてホスト金属の融点より高い温度に加熱され、第 ２相および中間母体がホスト金属全体に分散される。最終生成物は勝れた性質を 持つ金属、金属合金または金属間化合物となる。それは、非常に微小粒子の第２ 相が最終的な金属母体全体に均一に分散するためと、その結果として母体の結晶 粒の大きさが微細になるためである。中間金属母体とホスト金属のいずれかまた は両方が２またはそれ以上の金属の合金であってもよく、そして中間母体はホス ト金属と同じでありでもよいし、異なっていてもよい。中間母体はホスト金属の 溶融浴内で可溶性であるかまたはそれと金属間化合物を形成できるものでなけれ ばならない。

過去数年来、ファイバー、ホイスカー、または炭素、ホウ素、炭化ケイ素、シリ カまたはアルミナの粒子で補強されたアルミニウムのような金属−節２相複合物 の開発に多くの研究が行なわれている。

粉末冶金の技術を用いて、非常に微細な（０，１ミクロン未満の）酸化物または 炭化物粒子を、形成され乞複合体の金属または合金母体全体に分散させることに よって、高温降伏強さとクリープ抵抗の良好な金属−第２相複合物が造られてい る。しかしこのような複合物は一般に以下に述べる理由により延性と破壊靭性に 乏しいという欠点を持っている。

金属第２相複合物の製造のための従来の技術を大別すると粉末冶金の方法、溶融 金属技術、および内部酸化方法になる。粉末冶金的な分散−強化複合物の製造は 理想的にはつぎのとおり行なわれる。すなわち直径約５ミクロンまたはそれ以下 の金属粉末を酸化物または炭化物粉末（好ましくは０．０１ミクロン乃至０．１ 　ミクロン）と機械的に混合する。高速混合技術またはボールミルのような従来 の方法が粉末を混合するのに用いられる。それから標準的な粉末冶金技術を用い て最終の複合物が造られる。

しかし従来から、セラミック成分は大きいすなわち１ミクロンより大である。そ れは非常に微細な大きさの物質の生産はエネルギー多消費、時間多消費、大設備 費型であるからその入手の困難さと高コストが原因である。さらに非常に微細な 粒子の生産は必然的に粒子表面における汚染をもたらすため複合物における粒子 と金属の境界面における汚染をもたらし、そして結局複合物の機械的性質を悪く する。また微粒子の物質が希望の大きさで入手できる場合、微粒状物質の自然発 火性の故にそれらが極めて危険である場合が多い。

一方、第２相物質の連続骨格への溶融金属の浸透が複合物の製造に用いられてい る。ある場合においては、溶融金属の滲透中にセラミック粒子を溶融金属から保 護するためと、金属、セラミック間の結合を改善するため精巧な粒子被覆技術が 開発されている。このような技術はＳｉＣ／Ａｔ！またはＳＩＣアルミニウムと 呼ばれることの多い炭化ケイ素−アルミニウム複合物を製造するために開発され ている。この方法は大きな粒子のセラミック（例えば１ミクロンより大）および ホイスカーに適している。炭化ケイ素のようなセラミック物質をプレスして成形 体を造り、液体の金属を充填床に圧入してその隙間を満たす。

このような技術はヤマツタ（Ｙａ■ａｔｓｕｔａ）ほかの米国特許第４．４４４ ．６０３号に開示されており、それは本明細書に参考として組み込まれている。

この方法は溶融金属の取扱いと高圧装置の使用を要するので、金属−第２相複合 物の製造、特にミクロン以下のセラミック粒子を組み込んだ複合物の製造には、 プレスの大きさおよび必要圧力が過大となり非現実的となるため、溶融金属の滲 透は実際的な方法となっていない。

従来の粉末冶金技術において用いられるボールミル粉砕粉末内のまたは溶融金属 浸透における酸素の存在は第２相と金属の境界面に酸化物のような有害な層、被 覆または汚染をもたらす。このような層の存在は第２相と金属母体間の境界面に おける結合を妨げ複合物の延性に悪い影響を与える。このような境界面における 弱い接触はまた強度の減少、伸びの損失および亀裂伝搬の促進をもたらす。

より一層反応性の強い成分を含有する金属の内部酸化も分散強化金属例えば内部 酸化されたアルミニウムを含有する銅の製造に用いられている。例えば、約３パ ーセントのアルミニウムを含有する銅合金を酸化雰囲気内に置くと、酸素が銅の 母体中を拡散してアルミニウムと反応し、アルミナが析出する。２つの金属の化 学反応性が大巾に相異していなければならないからこの技術は比較的少数の系に 限られるが分散強化に対し可能性のある方法を与えている。しかし、生成する分 散強化金属中に造られる分散質の期待し得る最高濃度でもモジュラス、硬度など の性質における十分な変化を与えるには不十分であるのが一般的である。

本書に参考として組込まれているジェンキンス（Ｊｅｎｋｉｎｓ）の米国特許第 ２，８５２．３８６号において、重量で１０パーセントまでの金属錯体を母材（ ｂａｓｅ　ｍｅｔａｌ）または合金中に組入れることができることが開示されて いる。

この特許は母材、母材と非金属の錯体形成元素との化合物および母材と錯体形成 金属との合金から成る混合物を混合し、加圧しそして焼結することを開示してい る。そこで例として述べると、この参考資料は、ニッケル、ニッケルーホウ素合 金、およびニッケルーチタン合金の粉末を混合すること、加圧すること、そして 混合粉末を焼結して、ニッケル母体中にチタンとホウ素の安定な未析出「錯体」 の分散した凝集物体を造ることを開示している。錯体相の析出は特に避けられて いる。

本明細書に参考として組込まれている米国特許番号節３．１９４，６５６号にお いて、ブオーダール（Ｖｏｒｄａｈｌ）は共晶または共晶に近い合金の混合物を 溶融することによってＴｉＢ２クリスタリットのようなセラミック相の形成を開 示している。ブオーダールの方法にとってっぎのことか必須である。すなわち少 なくとも１つの出発成分の融点が所望される最終の合金の母体金属の融点より実 質的に低いことである。母体金属の融点またはその付近における発熱性の第２相 −形成反応の開始に関する開示は行なわれていない。

本明細書に参考として組込まれている米国特許第３．４１５．６９７号：第　３ ．５４７，６７３号；第　３．８６８．４３８号　；　第３．８７２．８４９号 ；第３．６９０．８４９号；第３．８９０，８７５号：および第３，７０５．７ ９１号においてブレッズ（Ｂｒｅｄｚｓ）ほかはサーメット被覆、被覆された基 材および合金インゴットの製造を開示しており、それは発熱反応の作用が金属母 体中に分散した析出物をその場で（ｉｎ−ｓｉｔｕ）形成させることを特徴とす る。ブレッズほかは引き下げられた融点を持つ合金好ましくは共晶合金を使用す ることに依存する。

したがって、母体金属の融点またはその付近において第２相−形成発熱反応を開 始させない。

本明細書に参考として組込まれているアメリカ特許第４．５１４．２８８号にお いて、デアンジエリス（ＤｅＡｎｇｅｌ　ｉｓ）は非常に微細な結晶粒の反応焼 結サーメットを開示している。開示されている方法は混合された微粒子反応物の 間の反応およびそれら相互の焼結という２重の作用を必要とする。微粒子反応物 は成形され、そして発熱反応を引き起こし、そして実質的に完了させる温度に加 熱される。

反応集団を得られた高温に保持することによって反応生成物は互に焼結してセラ ミックーセラミック結合を生成する。したがって、この参考資料は溶融金属との 接触に用いるのに適した焼結セラミック結合を持つ生成物に関するものである。

本明細書に参考として組込まれているアメリカ特許第３．７８５．８０７号にお いて、バッケルード（Ｂａｅｋｅｒｕｄ）はニホウ化チタンを含有するアルミニ ウムの母合金（ｍａｓｔｅｒａｌｌｏｙ）を製造するという概念を開示している 。特許使用者は高温における溶融アルミニウム中においてチタンとホウ素を溶解 させて、反応させる。しかしアルミナイドチタンが、生成されたニホウ化チタン のまわりにより低い温度で析出することは避けられない。従ってこの特許は錯体 分散質を造ることを開示している。

近年、多くのセラミックが「自己伝搬高温合成Ｊ　（ＳＨＳ）と呼ばれる方法を 用いて造ら丘ている。これには圧縮された粉末混合物内を伝搬する発熱的な、自 己支持反応が関与する。５）ＩＳプロセスには成分元素粉末の混合と成形および 適切な熱源によって生の成形体の１部に着火させることが含まれる。熱源は電気 的衝撃、レーザー、テルミット、スパークなどでよい。着火すると、自己支持反 応を支持するのに十分な熱が放出される。そしてこのことから低温度における長 時間の大容量の加熱でなく高温度における急速な低出力開始の使用が可能になる 。これらの方法の代表例を選び出すと、メルツアノフ（Ｍｅｒｚｈａｎｏｖ）ほ かの米国特許第３．７２６．６４３号；第４．１６１．５１２号；および第４． ４３１，４４８号があり、これらは参考として本明細書に組込まれている。

米国特許第３，７２６，６４３号において、高融点の耐火性無機化合物の製造方 法が開示されており、それによると、周期系の■、■および■族から選ばれる１ 以上の金属を炭素、ホウ素、ケイ素、硫黄または液体窒素などの非金属と混合し 、混合物の表面を加熱して燃焼過程を開始させるのに適正な局部的高温を造り出 す。米国特許第４．１６１．５１２号において、炭化チタンの製造方法が開示さ れており、それによると、８０〜８８パーセントのチタンおよび２０−１２パー セント炭素から成る混合物に着火し、その結果層から層への虻、焼（ｌａｙｅｒ −ｂｙ−１ａｙｅｒ）の条件のもとて混合物の発熱反応が起こる。これらの参考 資料は結合剤の無いときのセラミック物質の製造を取扱っている。

ＳＨ３法が不活性金属相とともに用いられるとき、この方法は比較的高い容積割 合のセラミックと比較的低い容積割合の金属（一般にｌＯパーセント以下、そし て殆んど必らずと言ってよいぐらいに３０パーセント以下）を用いて行なわれる のが一般的である。生成物は高密度の焼結された物質であって、比較的延性のあ る金属相は結合剤または強化助剤として作用し、加えられる圧力によって空隙な どを満たし、それによって密度を増している。不活性金属相を用いるＳＨ９法は 本発明と併用される現場析出方法よりも高温において行なわれ、そして等温で行 なわれず、そのため大きさに大巾な変動のある焼結されたセラミック粒子を生成 する。

米国特許第４．４３１．４４８号は硬い合金の製造を開示しているがそれによる とチタン、ホウ素、炭素およびｌ−Ｂ族の結合剤金属または合金例えば銅または 銀の合金の粉末を互に混合し、その混合物を圧縮し、その１部に着火してチタン とホウ素および炭素との発熱反応を開始させ、そして着火を伝搬させてその結果 ニホウ化チタン、炭化チタンおよび約３０パーセントまでの結合剤金属から成る 合金を得る。しかしこの参考資料はＩ−Ｂ族の金属または銅および銀のような合 金を結合剤として用いるときに限られる。この方法によって造られる生成物は低 密度であって１パーセント以下の気孔率にするには引続き圧縮および成形される 。

本明細書に参考として組込まれているギーセン（Ｇｉｅｓｓｅｎ）ほかのアメリ カ特許第４．５４０，５４６号は多相合金の急速固化処理の方法を開示している 。この方法において、２つの出発合金が混合ノズル内で反応する。そしてこのと きに「溶融混合反応」が出発合金中の化学反応性のある成分間に行なわれ、最終 の合金内に生成化合物のミクロン以下の粒子が形成される。混合と化学反応は出 発合金の最も高い液相線温度かそれより高い温度において、しかしまた最終合金 の液相線温度より十分に低く、そして最終合金の固相線温度にできるだけ近い温 度において行なわれる。この方法によって分散−強化合金が造られるが本来の欠 点が多くあるようである。まず、処理が技術的に複雑であって多数の炉を必要と する。つぎに、微細な分散を一貫して造るのであれば効果的な混合が重要である 。最後に、分散質を多く含有するものを造るためには急速固化合金化元素を完全 に溶解させるために非常に高温の加熱が必要であり、このことが例えば１０〜２ ０％の分散質を含有する複合物において必然的に粒子の成長を顕著にする。

本発明は従来技術の上述の欠点を克服する。さらに詳細に述べると、本発明は従 来技術よりも方法および装置の簡単化を可能にする。例えば、本方法は多くの炉 および混合および装置制御に対する必要性をなくする。なぜなら、第２相の成分 はすべて単一の反応容器内に存在するからである。本発明はまた非常に高い溶融 温度において、成分の溶融物を多数造る必要をなくする。さらに保温調整炉にお いて高水準の過熱を行なう必要なしに高濃度の複合物が製造できる。出願者の発 明はまた従来の金属−セラミック複合物、例えば金属とセラミックの別々の粉末 を用いる方法によって造られたものと比較してより清浄な粒子／金属境界面をも たらす。なぜなら補強粒子が現場で形成されるからである。さらに生成した中間 物質を用いて実質的に凝集していない粒子の均一な分散体を母体中に造ることが できる。そして第２相物質の容積割合が制御できる。これらの事実を提起した上 で、公知の方法よりも勝れた効果を持つ本発明の詳細をつぎに説明する。

発明の概要 金属、金属合金または金属間化合物の母体中に微粒子のセラミック、金属間化合 物物質またはそれらの混合物のような微細に分散した第２相で構成される複合物 質を製造するための安価な方法を提供することが本発明の目的である。以後の説 明を簡単にするため請求められている最終の複合物中の金属、金属合金または金 属間化合物の母体を「最終金属母体」と呼ぶ。

本発明は「中間金属母体ｊ中に比較的濃縮された第２相の分散を含む中間物質を 生成する。中間金属母体は「溶媒金属」、金属、金属合金または金属間化合物を 含み、第２相形成成分は第２相よりその中に溶解しやすく、そして所望の最終金 属母体と同じか、異なってもよい。

この濃縮された中間物質は多孔性「スポンジ」の形になっていてもよいが、これ が改良された複合物の製造に用いられる。その方法は、中間金属母体を「ホスト 金属」（”ｈｏｓｔ　ｍｅｔａｌ”）に溶解させることである。ホスト金属は第 ２相を溶解しない金属、金属合金または金属間化合物であって中間金属母体と組 み合わせるとき所望の最終金属母体となる。これは、濃縮された中間物質をホス トの金属、金属合金または金属間化合物の溶融浴と混合させるか、または固体の ホストの金属、金属合金または金属間化合物と混合し、その後ホスト物質の融点 より高い温度まで加熱することによって行うことができる。

金属および合金の分散強化の方法を提供するのも本発明の目的である。本発明は また、あるホスト金属に加えるのに適切な中間物質の製造を含んでいる。当該中 間物質はアルミニウム中のニホウ化チタンまたは炭化チタンのように中間母体中 に第２相粒子を含むものである。そしてこのことが高価なミクロン以下の第２相 の出発物質を用いる必要なしに行なわれる。このような中間物質はその後適切な 容積のホスト金属と混合されるとミクロン以下の微粒子の所望の容積割合をもた らす。

本発明は中間金属母体における約９５容積パーセントまでの第２相物質の現場析 出方法に関する。そして、第２相は中間金属母体と同じかまたは異なる金属のホ ウ化物、炭化物、酸化物、窒化物、ケイ化物、酸硫化物または硫化物のようなセ ラミックから成ることができる。所望の第２相物質の成分または元素を溶媒金属 と混合すること、そして反応性のある元素の溶媒金属への拡散および／または溶 解が実質的に起こる温度、一般的には溶媒金属の融点かそれに近い温度まで加熱 することによって常に発熱的である溶媒支援反応が開始される。この溶媒支援反 応によって溶媒金属中に第２相物質が極めて急速に形成され、微細に分割された 粒子の分散が生じる。

本発明はまた大容積の最終母体金属中に第２相微粒子が比較的均一に分散してい る金属−第２相複合物の製造方法に関し、この方法は、溶媒金属中に１以上の第 ２相物質を析出させること、そしてこれは反応性のある第２相形成成分を、溶媒 金属の存在のもとで、成分の溶媒金属への拡散が十分に起こり成分の反応が開始 されて中間母体中に第２相物質が微細に分割された粒子となって比較的高濃度で 存在する複合物質が造られる温度において接触させることによって行なわれ、つ ぎに、このようにして造られた複合物質、またはスポンジをホスト金属、金属合 金または金属間化合物の溶融浴に導入して最終金属母体内に第２相を含む物質を 得ることを含む。

本発明はまた、ホストの金属、金属合金または金属間化合物の溶融物中に第２相 物質を分散させる方法に関し、その方法は周期表の第３乃至第６族の遷移金属の 酸化物、窒化物、ホウ化物、炭化物、ケイ化物、酸窒化物、硫化物、または酸硫 化物である第２相物質の現場析出物を中間金属母体中に含有する予め造られたス ポンジをホストの金属、金属合金または金属間化合物の溶融物に加えること、そ してその中に分散された第２相物質を含有する生成物を回収することを含む。

本発明はまたホストの金属、金属合金または金属間化合物の溶融物の中に、第２ 相物質を分散させるための方法に関し、その方法は周期表の第３乃至第６族の遷 移金属の酸化物、窒化物、ホウ化物、炭化物、ケイ化物、硫化物または酸硫化物 のような第２相物質を中間金属母体中に含有する予め造られた中間物質をホスト の金属、金属合金または金属間化合物の溶融物中に導入すること、そしてその中 に分散した第２相物質を含有する生成物を回収することを含む。

本発明はまた、ある中間金属母体内に予め現場析出した第２相物質の凝集してい ない既製粒子がその中に均一に分散されている金属を含む複合生成物に関する。

本発明はさらに、母体金属が非常に微小な結晶粒の大きさを示し、かつ第２相微 粒子の大きさが本質的に５ミクロン未満である金属母体複合物質に関する。

本発明はさらに、容積で１乃至約３０パーセントの第２相粒子が、約１ミクロン の結晶粒の大きさを持つ金属母体中において、比較的均一に分散されている金属 −節２相複合物に関する。

好ましい実施態様の説明 本発明は、多孔性のもろい母体−第２相親濃縮物が稠密な複合体生成物に変換さ れている高品質金属母体複合物を造るための新規な技術に関する。この技術は、 分離した分散質粒子から成る親濃縮物、スポンジまたは中間物質であって各粒子 が中間母体金属に包まれておりかつ濃縮物内の他の分散質と実質的に結合してい ないものを造ること、引続いてこの濃縮物を追加のホスト金属内に混合すること を含む。

中間物質またはスポンジの製造に関する反応の詳細な説明は１９８４年１０月１ ９日受理の、本出願人の親出願第８Ｂ、９２８号に記述されている。そしてその 開示は本書に参考として組み込まれている。

つぎの説明において、「ホスト金属」および「ホスト金属浴」の用語は本発明の 別の実施態様であって溶融ホスト金属の浴が用いられているもの、または後で加 熱されて溶融金属となる固体ホスト金属が用いられているものに対して等しく適 用されるものと理解されるべきである。

ある場合には、「ホスト金属」は従来の金属、金属合金または金属間化合物以外 の物質から成ってもよい。例えばホスト金属が微細に分散した酸化エルビウム、 ドリア、アルミナなどを含有する金属のような分散強化金属であってもよい。こ れらの場合重要なことは、予め存在する分散が溶融金属中において、中間物質を 導入するのに必要な時間／温度に対して安定であることである。同様に、本発明 に基づいて造られる金属−第２相複合物もホスト金属として用いられる。第２相 分散物を含有する物質をホストとして使用することの利点は第２相の種類。

形状、量などに関する２峰性の分布が造られることである。１つの例は本質的に 等軸のＴｌＢ２粒子の分散体を含有するアルミニウム母体の使用であってこれに 対してＴＩＮの針状粒子を含有する中間物質が加えられる。分散強化と高温クリ ープ抵抗の両方が得られる。これまでの説明に基づきつぎのことが理解されなけ ればならない、すなわち「ホスト金属」または「ホストの金属、金属合金または 金属間化合物」という用語は予め存在する第２相の分散を含有する上述の各種物 質を含んでいる。

本明細書において用いられている溶媒金属という用語はその中で第２相形成成分 が結合または反応する反応媒体を指すものとする。一方中間金属および中間金属 母体という用語は析出物含有母体を指すものとする。中間物質または多孔性スポ ンジは、したがって溶媒金属、溶媒金属の合金または溶媒金属を含む金属の混合 物などの母体中に第２相析出物を含有する。

本発明は材料科学における、そして特に金属−第２相複合物の分野において従来 の考え方とまりたく反対の２つの特徴を包含する。第１に、この方法は、強度お よび結合力が弱い、多孔性である、などの欠陥の多い予め造られた成形体を用い ることができる；そしてつぎにこの方法はこれらの予め造られたものを溶融金属 と組合わせて利用して高品質の、稠密な物質を回収し、そして回収物の性質は本 発明によって、特定の用途の要求に適合するように自由に変えられる。

最初につぎのことに注意すべきである、すなわち上述のとおり品質の劣る成形体 の回収をもたらす方法は従来技術においてはこれまで無益と考えられて来た生成 物を産出する。例えば、ＳＨＳによるセラミック物体の製造において、有益なセ ラミック形状物または部品を製造するための方法における問題は本来的に自己伝 搬合成によって機械的品質の劣る物体がしばしば造られることである。

したがって、拡散、焼結および高密度化を促進する温度における高圧化のような 方法によってこのような物体の品質を向上させる試みが行なわれている。これに 反し、もろさ、低強度および多孔性のような性質はここに開示する方法において は長所であることが見出されたことは驚くべきことである。このような劣質の成 形体の製造方法として特別な関心が現場析出技術に向けられる。しかし実質的に 不活性な金属の存在のもとにおける第２相形成発熱反応もまた本発明の範囲内と 考えられる。

本発明の第２の驚くべき特徴は、溶融金属は金属、セラミックおよび複合物の製 造および使用時に特に避けるべきであることは業界において、よく知られている が、これを使うと複合物の製造が有利になることである。例えば従来の多結晶質 金属に溶融金属を浸透させると、結晶粒境界剥離、亀裂伝搬の促進化、したがっ て脆化をもたらす。その結果、例えば溶融金属の金属容器（より高融点の）内収 容に関しては、強度と堅牢さが段々失われる（液体金属脆化の現象）ため従来か ら問題がある。同様に、セラミックを溶融金属と接触する用途に使うときに、最 も化学的に不活性で抵抗力のある物質の場合でも溶融金属腐蝕のため使用寿命が 常に問題になっている。

したがって、例えばＴｉＢ２による溶融アルミニウムの収容は、長期の、そして なお実用的に未解決の問題であり、それは溶融金属がセラミックの粒子境界にそ って滲透し、そこで汚染物との反応が行なわれるからである。進行する滲透と反 応が究極的に粒間の結合の喪失、機械的弱さおよび崩壊につながる。

溶融金属の存在は、その導入を避けることが極めて重要視されている金属−節２ 相複合物の製造および使用においても同じく不都合である。発生する問題の種類 を説明するいくつもの例が知られている。すでに指摘したとおりＭのＳＩＣ複合 物の製造において、溶融金属と微粒子（または溶融金属の浸透の場合のセラミッ クの骨格）との長時間の直接接触を避けるために適切なコーティング方法のよう な注意を払わなければならない。このような注意を怠ると、金属とセラミックが 互に反応し、そしてこれは明らかに微粒子強化の度合いを減少させるのみでなく 、複合物をその後極めて腐蝕されやすくする反応生成物を生成する方法である。

Ｓｉｎ／Ａｔ！を溶接しようとするときに同様な問題が起こる。何故なら、母体 金属の融点より高温になつたとき同じ有害な反応が起こるからである。トリア− 分散（ＴＤ）ニッケルの場合、複合物は液体金属（インゴット冶金）とは異なり 固体粉末冶金技術によって製造される。何故ならドリアセラミックは表面張力の 作用のため分離しやすく、そして溶融物の表面に浮き上がることすらあるからで ある。ＳＩＣ／Ａｔ！の場合、溶接が再び問題になる。それは溶融金属あ存在が 今度は上述の分離を起こさせるからである。

したがって、品質の悪い金属−第２相予備成形物を溶融金属と組み合わせても有 益な生成物の回収は困難であると予想されるであろう。しかし本発明の開示に基 くこれらの特徴を用いると予期されなかった、モしてまった（計り知れない利益 が生み出される。すなわち従来技術を用いて現在まで得られなかった生成物が造 られる。

上述の新規かつ有益な製造方法の特徴に加え、現場第２相沈澱方法から得られる 利点、例えば金属と第２相間の清浄な、密着した境界面について述べる。本発明 によって、その現析出方法本来の欠点を避けながらこの操作の利点を組込むこと ができる。微細な析出物の製造のため、現場の操作は必ず粒子の成長をもたらす 高温における長期加熱を避けなければならない。このため、短時間の発熱反応の 熱が現場操作を完了させるのに十分であるように、比較的高濃度の分散質先駆体 が好ましい。分散質濃度の低い場合、反応を完了させるために加えられるべき外 部熱の量と時間は粒子の成長が問題になる程度に達する。そのため生成物中に回 収される第２相の装入量の範囲はこれらの境界条件のために制約される。しかし 、本発明を適用すればこれらの制約は無くなる。何故なら、粒子形成操作が、希 望される形態、大きさ、種類およびその他の特性を持つ第２相を製造するのに最 も有効に役立つ環境のもとて装入量の水準を考えることなく行なわれるからであ る。この予備成形物はその後、本発明の開示に基いて、各種の量で溶融ホスト金 属と混合されて、回収生成物中の分散質濃度のあらゆる範囲のものに造られる。

本発明は微細粒子の第２相物質、例えば耐火性の硬質金属ホウ化物またはアルミ ナイドを代表とするセラミックまたは金属間化合物を現場析出させるための新規 な方法を金属、合金または金属間化合物系内に組み入れ、上述の親濃縮物、スポ ンジまたは中間物質として用いるのに適切な中間金属−第２相複合物を生成でき る。しかしこの方法はまた溶融ホスト金属中に、より大きな粒子の第２相物質で あって、その大きさが構成要素の脆化または延性の損失などをもたらさない程度 のものを導入するのに用いられる。新しい複合物の改良された性質は剛性に制限 のある用途における重量の節約、より高い運転温度、そして付随するエネルギー 効率の改善および摩耗を受けやすい部品における損耗の減少などをもたらす。こ のような物質の特定の用途はタービンエンジン部品例えば羽根の製作である。

この分野において、つぎのことにも注意されるべきである。すなわち本発明の金 属−節２相生成物はまた母体物質として、例えば長繊維で補強された複合物にお ける使用に適切である。したがって、例えば本発明の粒子補強のアルミニウム複 合物が特定の方向に関する性質を改善するため長いＳＩＣまたは炭素繊維と組合 わせて用いられてもよい。このような物質の代表的な製造方法には薄いレイドア ップ（ｌａｙｅｄ−ｕｐ）シートの拡散接合（ｄｉｆｆｕｓｌｏｎｂｏｎｄｉｎ ｇ）および溶融金属法が含まれる。溶融金属法の場合、第２相物質のない未改良 金属に比較して金属の濡れが複合体によって改善されるという利点がある。例え ば、本方法によって造られる分散ＴｉＢ２含有溶融アルミニウムはグラファイト を濡らすが、補強されていないアルミニウム金属は濡らさない。このように、グ ラファイト繊維−アルミニウム母体複合物は本発明の金属−節２相複合物を母体 物質として用いて有利に造られる。

第２相−形成要素が溶媒金属中で反応させられて中間金属母体中に第２相物質の 微細に分割された分散体を形成する方法が示される。第２相−形成成分は溶媒金 属の融点またはその付近で最も結合しやすく、そしてこの反応の発熱性が原因と なって非常に急激な温度の上昇または突起が生じ、これが他の金属部分を溶融さ せると同時にさらに第２相−形成成分の反応を促進する効果を持つ。

反応性のある元素が固体の溶媒金属中で実質的拡散性を持つ系においては溶媒金 属の融点よりもはるかに低い温度において反応を開始できる。したがって、固体 状態の開始が可能であって、そのとき液体状態は達成されるか、または達成され ない。

適切な第２相セラミツク析出物の代表例は反応してセラミックを生成できる元素 のホウ化物、炭化物、酸化物、窒化物、ケイ化物、硫化物および酸硫化物であっ て、この元素には周期表の第３乃至第６族の遷移元素が含まれるがそれに限定さ れない。特に有益なセラミックー形成または金属間化合物−形成成分にはアルミ ニウム、チタン、ケイ素、ホウ素、モリブデン、タングステン、ニオブ、バナジ ウム、ジルコニウム、クロム、ハフニウム、イツトリウム、コバルト、ニッケル 、鉄、マンガン、タンタル、トリウム、スカンジウム、ランタンおよび希土類元 素が含まれる。特に有益なその他の金属間化合物−形成元素には銅、銀、金、亜 鉛、スズ、白金、マグネシウム、リチウムおよびベリリウムが含まれる。好まし い第２相物質にはニホウ化チタン、炭化チタン、ニホウ化ジルコニウム、ニホウ 化ジルコニウムおよび窒化チタンが含まれる。

溶媒金属としては、第２相の成分を溶解または少し溶解することができて、かつ 第２相析出物を溶解する能力のより少ない金属を用いることができる。したがっ て溶剤金属成分は特定の反応物質に対しては溶媒として作用しなければならない が希望される第２相析出物の溶媒であってはならない。本発明の方法において溶 媒金属は初め溶媒として作用すること、および第２相析出物の成分の相互の親和 力が溶媒金属に対するいずれの成分の親和力より大であり、溶媒金属は発熱反応 の時間枠内において第２相分散質と反応しないということに注意されるべきであ る。さらに重要なことは、第２相−形成反応が反応を実質的完結にまで進めるの に十分なエネルギーを放出することである。母体と分散質との組み合わせは多数 考えられるがある与えられた母体中の現場析出相（セラミックまたは金属間化合 物）の選定はこれらの基準によって制限されるということは注意されなければな らない。

適切な溶媒金属にはアルミニウム、ニッケル、チタン、銅、バナジウム、クロム 、マンガン、コバルト、鉄、ケイ素、モリブデン、ベリリウム、銀、金、タング ステン、アンチモン、ビスマス、白金、マグネシウム、鉛、亜鉛、スズ、ニオブ 、タンタル、ハフニウム、ジルコニウム、およびこれらの金属の合金が含まれる 。

ホスト金属は、第２相析出物がその中に溶解せず、そして中間物質混合工程、そ の後の製造および／または再鋳造の時に関与する時間／温度状況の間に第２相が それと反応しない金属であればいずれでもよい。ホスト金属は溶媒および／また は中間金属を溶解するかそれと合金を造ることができなくてはならず、そして中 間物質を濡らさなければならないｂしたがって、ホスト金属は溶媒金属、溶媒金 属の合金または溶媒金属および中間金属が共にその中で溶解できる金属である。

重量で約５パーセントまで含有するアルミニウムーリチウム合金のような合金を ホスト金属として使用すると合金の有利な性質を実質的に保持しながら例えば弾 性係数、高温安定性および耐摩耗性を増すことができる。ただしある軟質合金に おいて延性の損失が生ずるかも分からない。例えば、重量で約５パーセント乃至 約４０パーセントのニホウ化チタンを含有する７０７５アルミニウム合金は経時 硬化に関し７０７５合金単独のものと同じ有利な効果を示すが、弾性係数、高温 能力における大幅な増加、より大きい高温安定性およびきわめて高い耐摩耗性を 示す。アルミニウムーリチウム合金は、その高いモジュラスと低密度特性の故に 特に重要である。リチウムをアルミニウムに対し１重量パーセント加えるごとに 、約６パーセントだけ密度が減少する。さらにリチウムは溶融アルミニウムの表 面エネルギーを大幅に減少させ、そしてこのことによって中間物質が溶融アルミ ニウムーリチウムホスト金属と接触させられたときに中間物質の濡れと浸透が助 けられると考えられる。さらに本方法の複合物は鋳造、鍛造、押出し、ロール掛 け、機械加工などによる実質的に従来からの方式によって加工できる。本方法に よる複合物はまた、再溶融および再鋳造できるがその間にあっても第２相粒子の 分布の均一性を実質的に保持し、そして微細な第２相粒子の大きさ、微細な結晶 粒の大きさ、などを保持し、それによって付随する物理的性質の改善が維持され る。

後処理および後加工における明白な利益を別にして、これらの物質を再溶融また は再鋳造できることは公知の従来技術による金属−セラミック複合物とは異なっ てそれらの再生利用および再使用を可能にする。

本発明によれば、現場析出は、第２相濃縮物を含有するある程度多孔性の、すな わちスポンジ−状の複合物の製造を可能にする。そしてこれは結局、制御された 方式で第２相を溶融ホスト金属中に導入するのに用いられる。

したがって、複合物は、例えばニホウ化チタンのような第２相を高い濃度でアル ミニウムのような中間母体金属中に含有する中間物質の形で造られる。この中間 物質はその後ホストの金属、金属合金、または金属間化合物の溶融浴に加えられ るか、固体のホストの金属、金属合金または金属間化合物と混合されてそれから ホスト金属の融点より高い温度に加熱されて、第２相の必要な装入量を有する複 合物に到達する。ホスト金属は中間物質の中間母体金属と同じか異なってよい。

本発明の方法に基き、最終用途および生成物に希望される性質に応じて、各種の 量のＮ２相物質が複合物質に組込まれる。例えば係数の高い分散強化合金を造る ため、容積で約０．１乃至約３０パーセント、そして好ましくは容積で約５パー セント乃至容積で約２５パーセント、そしてさらに好ましくは容積で約５乃至約 １５パーセントの範囲の第２相を用いる。しかし分散強化以外の目的には、必要 な性質の組合わせを持つ複合物を造るために第２相の容積割合は、容積で約１パ ーセントから延性が許容できない程犠牲にされる点までの範囲内で大きく変化で きる。

捏合物組成の第１の決定要因は生成物の用途である。したがって、バイトなどの 用途には、必要とされる特性は造られる複合物質の摩耗および切削（Ｃｈｉｐ） 抵抗である。

反応物と溶媒物質の割合を制御することによって希望される性質のある範囲を実 現するため組成を効果的に合わせることができる。

第２相の量を制御することのほか、母体と第２相の種類を操作することによって 物質を効果的に設計することができる。したがって例えば、分散強化金属または 金属−第２相複合体をホストとして用いることによって補強された母体が得られ る。中間金属母体中に、例えば高アスペクト比（ａｓｐｅｃｔ　ｒａｔｉｏ）の 針状物のような別の種類の分散質を加えることができる。生成物に対する最終的 なエンジニアリング要件に応じて、このような制御を広範囲に行なって母体およ び第２相の種類、量、形態などを造り出すことができる。

「スポンジ」という用語は前述のとおり現場析出第２相−中間金属母体複合物ま たは中間物質である。「スポンジ」の多孔性の度合いは、第２相形成反応開始の 前か、反応中か、または反応後に真空脱ガスまたは圧縮などの処理を行なって変 えられる。中間物質またはスポンジの気孔率はもし希望されるなら、反応開始前 の真空脱ガス操作によって最少にできる。脱ガス工程の適用真空度および温度は 吸収された水分またはその他のガスの蒸発および拡散速度から純粋に決定される 。高真空および高温が脱ガス操作を促進する。

脱ガス工程がないと、造られる複合物は比較的多孔性であり、理論的密度に比較 して比較的低密度である。大抵の場合、気孔率の大きいことが好ましい。何故な ら、中間母体のホスト金属へのより迅速な溶解が助長されるからである。ある場 合には気孔率促進剤、例えばマグネシウムまたは亜鉛のような低沸点金属を初期 の反応混合物中に組込むのが望ましいぐらいである。促進剤は現場反応の間に蒸 発し、そのため得られる中間物質の気孔率が増す。このような状態のとき、「ス ポンジ」と呼ばれそして一般的に高い第２相の挿入量を持つこの物質は測定され た容積のホスト金属（分散質が最初にその中で形成された中間金属母体と同じで あっても異なってもよい）に加えられて、特定の所望の第２相の容積割合を達成 する。

中間金属母体中に比較的大量の第２相が得られ、同時に中間母体金属内で離散し た第２相粒子の実質的に均一な分散が保持できる。金属母体内の第２相の均一な 分散は長期間求められていた。大抵の場合、最終母体物質となる溶融金属の存在 のもとに希望される第２相を直接析出させることは存利でないか不可能であった 。希望される母体物質中で直接第２相を現場で形成できるとしても、発熱性の第 ２相−形成反応による温度上昇を強いられる溶融金属の大量を取扱うので大容積 の複合物を直接生産するのに現場形式の方式を用いることは良い方法とは言えな い。

驚くべきことには、本発明はこのような問題を高濃度の第２相を含有する中間物 質を形成することによって解決した。複合物の第２相は形成されるとき従来技術 のセラミック粉末上に生成する酸化物または他の有害な被覆層に煩られされない 。本発明のセラミックのような現場形成の第２相であって中間金属母体中に均一 に分散しているものが溶融ホスト金属浴に導入されて、中間金属中の第２相粒子 は浴全体に再分散される。浴の溶融ホスト金属は希望される第２相の現場析出が 浴の中で起り得ないかまたは起り難い組成のものである。そのため、中間母体以 外の金属にミクロン以下およびそれ以上の大きさの第２相粒子の均一な分散が与 えられる。溶融ホスト金属はまた中間物質の中間母体金属と同じであってもよい 。

しかし中間物質に比して容積が大であるから現場第２相析出は起り難いか制御が 困難であり、あるいは均一な分散を達成することができない。

微細な第２相粒子を溶融金属浴に直接導入するという従来技術の提案は技術的に 困難であって、固化時にあまり望ましくない性質の金属生成物を造る。それは酸 化物のような有害な層によるものであってこれは溶融金属浴に導入する時かその 前に、各第２相粒子表面に生成する。

本発明の第２相粒子は現場で造られるからこのような有害な被覆または層を持た ない。したがって、本発明は予想外に勝れた性能の金属生成物を造る。

現場析出によるスポンジまたは中間物質を造るための３つの基本的な方式が本発 明に基づいて確認されている。

第１方式において、出発物質は各溶媒金属および形成される第２相の個々の成分 のそれぞれの粉末で構成される。

例えばアルミニウム、チタンおよびホウ素の混合物が反応してアルミニウム中間 母体中のニホウ化チタンの分散体を形成する。

発明の第２方式において、個々の合金が反応させられるが、その１つの合金は溶 媒金属と第２相の１成分との合金から成り、もう１つは同じ溶媒金属または溶媒 金属が容易に合金を造る別の金属と第２相の他の成分の合金から成る。共通金属 の２合金を用いる１例として、アルミニウムーチタン合金とアルミニウムーホウ 素合金との混合物を反応させて、アルミニウム中のニホウ化チタンの分散を生成 させる。この合金−合金の反応方法は元素の方法より比較的遅いことがあるが、 用いられる合金は元素粉末より安価であるから経済的な長所を持つ。

第３の反応方式は上述の２方式の組合わせまたは中間である。したがって、１つ の反応種と溶媒金属を含有するか溶媒金属である金属を含有する予め造られた合 金を第２の反応種である元素粉末を反応させることができる。

例えばアルミニウムーチタン合金を元素のホウ素粉末と反応させる。この反応方 式は合金−合金反応方式より比較的高伍であるかも分からないが、より迅速な反 応がもたらされ、つまり合金−合金の方法によって得られるよりも微細な粒子析 出物の形成を可能にする。しがし合金−元素粉末反応方式は、殆んどの場合、元 素粉末方式よりも遅いが比較的安価である。

なお、３つの反応方式は異なる物理状態において生じる可能性がある。溶媒援助 反応から成る始めの２つの基本方式のいずれも、３つの物理状態において行なわ れる。

反応種が液体の溶媒中を拡散することによって、元素粉末は反応して所望の第２ 相となることができる。または拡散が非常に迅速であるときは固体状態における 反応の開始が可能である。反応はまたプラズマ装置において行ってもよい。例え ば２つの出発成分からなる電極間にアークを打ち出させることによって、または 成形されそして粒状にされた出発混合物をプラズマ炎中に導入することによって 行なわれる。第３の反応方式もまた、３状態のすべてにおいて行なわれる。すな わち、合金と元素粉末の反応は液体状態、固体状態として、またはプラズマ装置 内で行なわれる。

つぎのことも注意されるべきである。すなわち錯化合物ならびに複数の第２相が これらの３つの反応方式によって析出しうる。したがって、ニホウ化ジルコニウ ムチタンのような錯体セラミックと中間金属母体の組合わせを造ることが可能で ある。

特につぎのことが注意されるべきである。すなわち従来技術の教えるところによ れば、元素金属合金または粉末、特に粗大な粒子大きさのものの組合わせは金属 間化合物を生成する。事実、金属間化合物を造る従来方法は例えばアルミナイド チタンを造るためにチタンとアルミニウムの混合物を反応させ、またニホウ化ア ルミニウムを造るのにホウ素とアルミニウムの混合物を反応させることが必要で あった。したがってチタン、アルミニウムおよびホウ素の粉末から成る混合物は アルミナイドチタン、ニホウ化アルミニウムおよびお・そらくニホウ化チタンを 統合する集塊を生産すると予想できる。これに反して、本発明は２つの反応性成 分からの殆んど１種類だけの析出物が第３成分の母体中に微細に分散したものを 形成させる。つぎのことは重要である。すなわち、第２相析出物質は溶媒金属に 溶解しないが、第２相の成分は個々に少なくとも少々は溶剤金属に溶解する。そ こで発熱的分散反応の機構は、各第２相形成成分のある量が溶媒金属に溶解して 拡散すること、そして一方溶液中において（液体または固体状態）発熱的に反応 して不溶性の第２相となり、これが微細な粒子として迅速に析出するということ に依存している。溶媒金属は反応性の元素がその中で拡散し結合する媒体となる 。開始反応が１度起こると、発熱反応によって放出される熱が原因となって別の 溶媒金属が溶融し、それによって反応成分の溶媒金属中への拡散を増進させ、そ して反応を完結させる。

反応の開始および反応性成分の消費に続く冷却期間は非常に微細な粒子大きさを 達成するためおよび粒子の成長を抑えるために重要である。高温においては、第 ２相粒子は成長または互に焼結を起しうろことが知られている。これはまた殆ん どの場合、避けるべきである。それは粒子が大きいと延性に悪影−するからであ る。反応の冷却または急冷はある意味では自動的である。何故なら第２相形成成 分が１度完全に反応してしまうと、もう熱が放出されないから達成されていた高 温を維持できなくなる。しかし反応物質の系（■ａＳＳ）の量および／または組 成の制御によっである程度クールダウン（ｃｏｏｌ　ｄｏνｎ）の速度を制御で きる。すなわち大きな熱の系はより大きなエネルギーを吸収し、そしてクールダ ウンはより遅い。

このようにしてより大きな耐摩耗性に望ましい、例えばバイト用に用いられるよ うな大きな粒子の成長を可能にする。

粒子の大きさに対する考慮は金属−第２相複合物生成物の結晶粒の大きさに直接 影響する。何故なら結晶粒の大きさは分散質の粒子間空間によって制御されるの が一般的であるからである。粒子間空間は分散質の容積割合と大きさによって変 化する。したがって、非常に微細な第２相粒子の比較的高い挿入量は最も微細な 結晶粒の生成物物質を造る。一般的に、本発明による生成物の結晶粒の大きさは ５乃至１５パーセントの容積割合の第２相に対して１ミクロン付近である。結晶 粒が微細であることは例えば、精密な鋳造または疲労抵抗が必要とされる用途に おいて極めて重要である。１例として述べると、ジェットエンジンのコンプレッ サーディスク（ｄｉｓｋｓ）の製造において、結晶粒の微細なことおよび気孔率 の低いことが達成されなければならないことが知られている。従来の物質の気孔 率を初めに減少させるために、鋳造生成物は熱間−均圧加圧される。しかし高温 における長時間の処理からもたらされる結晶粒の成長のために加えられる時間／ 温度処理の苛烈さが制限される。したがって十分に稠密にすることと結晶粒の成 長を最小限にすることの間を妥協させた結果の品質が得られる。本発明の複合物 製品はこのような用途に用いると有利である。何故なら安定な、微細に分解され た析出物の配列が結晶粒の境界面を束縛し、そのため結晶粒の成長を抑える。し たがって上述の例において、気孔率を減少させるための熱間−均圧−加圧におい て結晶粒の大きさのために妥協することなくより高温とより長時間が可能である 。

現場の第２相形成反応の場合、反応開始温度は一般的に液体状態の反応に用いら れる溶媒金属の融点に比較的近いことが判明した。例えば、アルミニウム中間母 体中のセラミックのニホウ化チタン第２相の生成において、反応は約６７０℃ま たはアルミニウム溶媒の融点に非常に近い温度で進行する。溶媒金属のない場合 、チタンとホウ素のニホウ化チタン形成反応が約９００℃以下の温度で行なわれ ることは観察されていないということに注意すべきである。反応を開始させるた めに融点に実際上達する必要はないが局部的に溶融が起る温度、または溶媒金属 への反応種の実質的な拡散の起こり得る温度が得られなければならない。ある場 合には温度が上昇するにつれて出発成分の溶媒金属への拡散が可能となって溶媒 金属より融点の低い合金を溶媒金属との間に生成する。このようにして反応開始 温度が低下する。

不純物に関して述べると、溶媒金属は従来の方法によって合金にできる。しかし 反応性のある成分において、多量の合金元素または不純物が問題を起こす場合が ある。

例えばホウ素中の多量のマグネシウムの存在はアルミニウム中間母体中のニホウ 化チタンの形成を阻害する。それはホウ素粒子の表面にマグネシウム−ホウ素錯 体を形成し、そのためホウ素の中間母体中への拡散を制約するからである。しか しアルミニウム中のマグネシウムの存在にはこの影響がない。すなわち、ホウ素 そのものの中のホウ化物形成物質が望ましいホウ素の溶解または拡散ならびに引 続くニホウ化チタン形成反応を阻害する。同様に、出発成分粉末のまわりの厚い 酸化物膜もまた拡散と反応に対する障壁として作用する。吸収された水蒸気のよ うな外部からの汚染もまた酸化物または水素化物のような望ましくない相を造る か、または反応が影響される程度まで粉末が酸化される。

つぎのことに注意されるべきである。すなわち本発明の中間物質生成方法におい て、１つの成分と溶媒金属の反応から生成される望ましくない化合物は、他の成 分を過剰に加えることによって本質的に除去される場合がある。例えば、ニホウ 化チタン−アルミニウム中間物質におけるアルミナイドチタンの生成は化学量論 的割合を超える追加のホウ素を第２相形成反応の開始前に混合物に加えることに よって実質的に防止され得る。ホウ素は元素ホウ素、ホウ素合金またはホウ素ハ ロゲン化物の形であってよい。このようなホウ素の添加はまた、鋳造操作時の溶 融物粘度に悪い影響を与える遊離のチタンをニホウ化チタンに変えるという利益 をもたらす。

つぎのことにも注意されるべきである。本発明の中間物質生成方法に基き、複数 の系から成る錯体の析出が生じ得る。すなわちアルミニウム中間母体中にＴｉ（ Ｂｏ、５Ｃ，５）のような錯体の相を析出させたり、ニホウ化チタンとニホウ化 ジルコニウムの混合物を析出させることができる。これはつぎの反応に基く：Ｔ ｉ　”　Ｚｒ　”　４Ｂ　＋　ＡＮ　Ｔｉ　Ｂ２　＋　ＺｒＢｚ　＋　Ａｊ！チ タンのジルコニウムによる置換またはその逆もまた可能であって一般的な種類（ ＴＩ、Ｚｒ）Ｂ２のホウ化物が生成される。

融点の高い金属と融点のより低い溶媒金属の合金を造るか、混合物を造ることに よって、融点の高い金属中に低温の溶媒援助反応を行なわせることもできる。例 えば、重量で２０パーセントまでのアルミニウムを含有させることによってコバ ルト、クロムおよびニッケル母体中に８２０℃のような非常に低い温度でニホウ 化チタンを析出させた。合金を造るアルミニウムが存在しないとき、反応は約９ ００℃またはそれ以上の温度を必要とする。

さらに、本発明は母体金属が取扱い上有毒な、または危険である金属−第２相複 合物を造るために用いられる。

例えば高温ベリリウムは非常に有毒であり、ベリリウム中に第２相を析出させる ために発熱性の高い反応を用いることはきわめて有害である。したがって銅の中 間金属母体が用いられて中間物質が造られ、これがベリリウム中に溶解して銅と 合金を形成ベリリウム母体となる、そして当該母体はその中に均等に分散したミ クロン以下の分散質を含有する。この方法によって造られるベリリウム第２相複 合物は微細な結晶粒の大きさを持ちすぐれた低温延性を示す。

本発明によれば、粉末は着火前に成形される必要はない、しかしそのようにする ことによって拡散、したがって低温における反応の開始が容易になる。例えば、 アルミニウム、チタンおよびホウ素のゆるい粉末混合物は約６７０℃までは反応 しないが、一方非常に圧縮された粉末は約６２０℃で反応する。これは局部的な 溶融および拡散の増大によるものであって、粉末が密に近接している時に可能で ある。

出発粉末は大気への露出による甚だしい酸化から保護されなければならない。酸 化が成分の溶媒金属への拡散を制約するからである。そして高温における酸化を 避けるため反応は不活性ガスの存在のもとに行なわれるのが好ましい。

第２相の粒子成長を制御するための方法もまた開示される。従来の技術において 知られているとおり、少量よりも大量の物質の場合の方が例えば発熱的突起によ って生じた高温は高く維持され、より遅く静まる。これらの高温状態が長時間続 くことはセラミックの粒子成長に好ましい。そこで、現場形成第２相の比較的寸 法の小さい濃縮物またはスポンジの製造はより速い冷却を容易にし、そして後述 するように第２相の粒子成長または焼結を抑える。

元素粉末方式に用いられる先駆体粉末の粒子大きさはあまり重要でない。しかし 、第２相反応生成物の粒子の大きさは温度上昇速度、反応温度、クールダウン速 度、結晶化度および出発物質の組成によって異なる。適切な出発粉末の大きさは 、５ミクロン未満乃至２００ミクロンより大きい範囲である。経済的理由から通 常大きい粒子の粉末が用いられる。中間金属母体中の析出第２相の粒子の大きさ は約０．０１ミクロン未満乃至約５ミクロンまたはそれ以上に変化できることが 判明しているが上述の要因によって異なる。

特定の反応物の性質が粉末粒子の大きさよりも大きな影響を、生成される第２相 粒子の大きさに与えることがある。例えば無定形のホウ素を使用すると、結晶性 のホウ素を用い、それ以外の点では同じ混合物の場合よりも微細な粒子のニホウ 化チタンが析出する。特定の大きさの粒子から成る第２相の析出は出発組成、反 応温度およびクールダウン速度を適切に制御して選択的に制御できる。

高挿入量の第２相を含有する比較的多孔性の複合物の製造は高純度のかつ所望の 大きさの粒子の第２相分散質の製造技術を提供する。これらの分散質は所要の濃 度になるように金属の別の容積中に導入される。これは中間母体金属を選択的に 溶解させ、そして溶解媒体中に第２相粒子の懸濁物゛を生成することによって達 成される。溶解媒体が別の金属であるとき、第２相がその中では直接析出しない 母体内における第２相の分散が実現されることもある。ホスト金属の融点が中間 母体金属の融点より高いこと、および２つの液体金属に十分な混和性があって合 金／結合が確保されることが好ましい。例えば、チタンはつぎのようにして補強 できるニアルミニウム中にニホウ化チタンを析出させ、その後、ニホウ化チタン ／アルミニウム複合物と溶融チタンに導入して中間母体を溶解させ、分散したニ ホウ化チタンを含有するチタン−アルミニウム母体を形成する。

融点のより高い中間母体金属を融点のより低いホスト金属中に、中間母体金属の 融点より高い温度において溶解させることは可能であるが、ただし２つの液体金 属の十分な混和性があって合金／結合が確保されるという条件付きである。また は中間母体金属の融点以下でも可能である。ただし例えばホスト金属に加える前 に、中間物質を粉砕して溶解のための金属の露出面積を増加することによって固 体の中間母体金属のホスト金属中への液体溶解度が十分であるという場合である 。

上述の析出方法によって複合物質を製造するために成分と溶媒金属を選択すると きに重要なことは、生成した第２相物質が大量の溶融物中において溶解度が低い ことである。例えば大量の溶融物の温度において５重量パーセント、そして好ま しくは１パーセント以下の最大溶解度である。そうでないと、第２相物質のかな りの粒子成長が長時間にわたり経験される。複合物質の殆んどの用途に対し、第 ２棺粒子の大きさはできるだけ微小でなければならず、したがって粒子の成長は 望ましくない。ホスト金属の溶融物中で、生成した第２相物質の溶解度が低いと き、分散された第２相粒子を含有する溶融物は溶融状態でかなりの時間第２相粒 子の成長を起さずに維持できる。例えばニホウ化チタンの分散粒子を含有するア ルミニウムの溶融物を３乃至４時間溶融状態に粒子の成長をほとんど起こさずに 維持できる。

上述のとうり、本発明は最初に目的とする複合物質の中間物質の濃縮物を造るこ とに関する。一般的に中間物質の混入方法は最初に１以上の金属、およびセラミ ックまたは他の第２相形成成分からなる反応物の混合物を造り、それから加熱し て本書に述べるとうり現場反応を行なわせて、中間金属母体中に分散されたセラ ミックまたは他の第２相物質の微細な粒子を形成させることを含む。

上記の方法によって造られる第２相物質の濃度または挿入量は一般的に高い方で ある。例えば約１０重量パーセント以上、好ましくは１５パ一セント以上乃至８ ０または９０重量パーセントあるいはそれ以上の第２相物質が生成複合物中に含 まれる。一般的に、約１０重量パーセント以下の濃度はさらに希釈するには不経 済であり、また約９０パーセントを超える濃度は推奨できない。それは凝集、粒 子の成長、および焼結が均一な粒子の分布を妨げるからであるがこれは特定金属 ／第２相の系によって異なる。固化の後、中間物質は都合のよい大きさに粉砕さ れる。代案として、反応溶融物を固化せずに直接溶融金属に導入できる。溶融物 はまた、噴霧微粒化（ｓｐｒａｙ　ａｔｏａｉｚａｔｉｏｎ）などの方法によっ て直接粉末にできる。

本発明の中間物質混入方法において用いられる第２相含存物質を造るのに別の方 法がある。特に代表的なものに、ブレッズ、メルツアノフ、ブオーダール、およ びギーセンによって開示されている方法の改良および変更が含まれ、そしてこれ らの方法はすでに説明済みであり、参考として本書に組み込まれている。本発明 におけるホスト金属に加えるのに適した別の中間物質製造方法は第２相形成成分 と溶媒金属粉末を混合し、成形すること、その後成形体に局部的に着火して成形 体全体に伝搬する第２相形成反応を開始させて、実質的に不活性な溶媒金属内に 第２相粒子の分散を形成させることから成る。第２相形成成分および溶媒金属は 個々の粉末として提供されるか、１種類以上の第２相形成成分が溶媒金属との合 金として提供される。

本発明の混入方法において有効に用いられるためには、このような金属−第２相 物質がある基準を守ることが重要でる。例えば母体金属はホスト金属母体との合 金／結合が容易でなければならず、一方において第２相の分散質は、混入方法に おいて必要とされる時間／温度の状況の間にホスト金属母体と反応してはならな いしそれに溶解してはならない。第２相含有物質を造る適切な方法は不活性な金 属相の存在における発熱的第２相生成反応であるのが一般的である。実質的に焼 結していない第２相校子を生産する方法のみが本発明において有益である。

さらに第２相含有物質は溶融ホスト金属によって濡らされて、溶融ホストの全体 にわたる第２相の分散を促進されるべきである。

中間物質混入方法のつぎの工程は中間物質をホスト金属に加えることであって、 この金属は中間物質形成の現場析出反応において用いられた溶媒金属と同じか異 なる金属でよい。一般的に、この添加は溶融ホスト金属の溶融物を造り、その溶 融物に中間物質を加えるか、または中間物質と別のホスト金属の両方を固体の形 で容器に入れ、それからホスト金属が溶けるような温度まで加熱することによっ て行なわれる。中間物質を溶融金属に導入するだめの別の代替方法は、微細に粉 砕された中間物質をアルゴンのような不活性な、または塩素のような反応性のガ ス流れより適切な鋼管（ｌａｎｃｅ）を使って、注入することによって行なわれ る。反応性ガスの使用はまた、溶融物から酸素および水素を除去するのに望まし い。溶融物中の第２相物質の分散は機械的撹拌、ガス吹き込み、誘導撹拌、超音 波エネルギーなどによって造られる溶融物の撹拌によって容易になる。例えばア ルミニウム中間母体中に約６０重量パーセントのニホウ化チタンを含有する中間 物質をホストアルミニウム：三加えるのに好ましい方法はホスト金属を７５０℃ に加熱し、中間物質を粉砕して、溶融物を機械的に撹拌しながらこれに徐々に加 え、溶融物の撹拌を５分間続けて、７５０℃において溶融物を１０分間放置し、 溶融物をさらに５分間撹拌し、そして７５０℃において溶融物を鋳込む。溶融状 態において、フラックス、清掃剤、の使用などの各種の清浄化方法を用いて溶融 物から酸化物などの不純物を除くことができる。

例えば、チタン系の物質においてエルビウムのような希土類元素の少量の添加は 隙間の酸素に対する清掃剤として有効である。第２相物質の分散が完了すると、 溶融物はチル鋳造のような従来の方法によって固化されて気孔率の非常に低い複 合物となる。固化の前の濾過ちまた望ましい場合がある。上述の方法において、 溶融金属および母体金属はまた金属合金および金属間化合物を含むものとする。

中間物質、特に多量の第２相物質を含有するものを使用することは有利である。

何故なら中間物質の単一のバッチを造っておくだけで、それを用いて異なる量の 第２相を含有する広い範囲の複合物を造れるからである。別の利点は溶融物を造 るのに用いられるホスト金属は粉末の形でなくてよく、これによって原料物質製 造コストをかなり低減できることである。さらに、中間物質混入方法によると、 希望の種類、大きさ、および形態の粒子の生成に都合のよい溶媒金属中で第２相 物質を形成させ、そしてその後その粒子を例えば融点の相対的な差のためにその ような粒子を現場析出によってはその中に造られない溶融ホスト金属中に組み込 むことができる。

中間物質混入概念を使用することの利点はさらにつぎの事実である。すなわち、 溶媒金属中における第２相物質の現場析出において、第２相物質の粒子の大きさ は第２相物質の配合濃度と関係するようである。例えばニホウ化チタン−アルミ ニウム複合物において、粒子の大きさは約４０−６０パーセントの第２相物質ま で濃度が高くなるにつれて減少し１それから濃度が１００パーセントに近づくに つれて粒子の大きさは増加する。また、粒子相互の焼結は第２相の容積割合が約 ７０パーセントを超えて増加するにつれてその発生率が増加する系がある。した がって、例えば第２相濃度の低い最終の複合物中のできるだけ微少な粒子の大き さが希望されるとき、２ホウ化チタンを４０−６０パーセントの濃度範囲で含有 する第２相含有中間物質を造ってできるだけ微細な粒子を生成し、その後その中 間物質を希望される第２相の濃度になるように混入する。

本発明の中間物質混入方法において、中間物質中の未反応成分は中間物質が溶融 ホスト金属に加えられたとき、大きな粒子の金属間化合物の形成のような望まし くない作用を起こすが、その１部分は溶解ホスト金属に他の成分をより多く加え ることによって本質的に除去される場合がある。例えばアルミニウムーニホウ化 チタン中間物質中の未反応チタンは溶融ホストアルミニウムの浴に加えられたと きアルミニウムと結合して溶融物の粘度に悪影響する。しかし溶融ホストアルミ ニウムにホウ素を加えることによって、実質的にすべての遊離チタンはホウ素と 結合しくしたがって、ニホウ化チタンを生成する）、そしてこれらの問題を解消 する。

実施例１と２は液体状態と固体状態における粉末−粉末方式の反応におけるアル ミニウム中のニホウ化チタンの微細粒子析出を説明する。特記しないかぎり、例 における百分率は重量によるものである。

実施例１ 重量で３４パーセントのチタン粉末、重量で１６ハーセントのホウ素、および重 量で５０パーセントのアルミニウムの混合物を６．４５ｅＪ（１平方インチ）あ たり１７，２３６ｋｇ（３８，０００ポンド）に均圧（ｉｓｏｓｔａｔｉｃａｌ ｌｙ）圧縮した。成形体を８００℃に設定された炉内で加熱した。約６７０℃に 達したとき、温度が急に上昇して約１２５０℃が記録された。

温度上昇速度は非常に大であった（毎分９００℃より大）。

その後毎分的４００℃の急速なり−ルダウン速度になった。

その後の試験において、サンプルはアルミニウムの母体中にニホウ化チタン粒子 の微細な分散体（０，１〜３ミクロン）を含有することが見出された。

実施例２ ２０．５パーセントのチタン、９．５パーセントのホウ素および重量で７０パー セントのコバルトの混合物を１平方インチあたり１８．１４４ｋｇ　（４０，０ ００ボンド）に均圧圧縮し、炉内で加熱した。８００℃において著しい発熱反応 が生じ温度は約１６００℃に上昇した。その後Ｘ−線解析によってコバルト母体 中のニホウ化チタンの存在が確認された。反応種の十分な拡散が起こり得るなら 開始温度は、この場合１４９５℃の溶媒金属の融点以下になり得、そして反応は 固体状態で開始できることがここで示された。

液体状態における合金−合金の反応は以下に述べる実施例３と４によって例示さ れる。

実施例３ ２つの別々のアルミニウム合金であって、１つは重量で１０パーセントのチタン 、そしてもう１つは４パーセントのホウ素を含有するものをアルミナのるつぼに 共に入れて、アルゴン雰囲気のもとに１時間１４００℃に加熱した。

溶融合金の混合は拡散と熱効果によって起った。チタンとホウ素のすべてを確実 に溶解させ、それによって個々の元素より溶解度のかなり低いニホウ化チタンを 完全に析出させるため実験を１４００℃で行なった。その後、造られた複合物の ＳＥＭ／ＥＤＳ解析によってアルミニウム母体中のミクロン以下のＴｌＢ２の分 散を確認した。この実験はすべてのチタンおよびホウ素がアルミニウムの溶液中 に保持されるように、アルミナイドチタンおよびニホウ化アルミニウムを完全に 溶解させることを意図したものであるが、溶媒金属の融点より高い温度において 、たとえ合金のすべてが溶解していなくてもニホウ化チタンはその溶解度が低い から析出するであろうということが認め合金中のチタンおよびホウ素は完全に溶 解させる必要がないという主張を検証するために、実施例３と同じ３つの実験を 行なった。ただし到達する最高温度をそれぞれ１２００℃、１０００℃および８ ００℃に制限した。実施例３のとうり、すべての場合において、アルミニウム母 体中に微細に分散されたＴｌＢ２粒子が観察された。

つぎの実施例５はプラズマアークにおける合金−合金反応によるアルミニウム／ ニホウ化チタン複合物の製造本例において、各々が溶媒金属と反応種の１つを含 有する２つの電極間に密閉容器内でアークを当てることによって反応を行なわせ た。アークが通じるように電極の相対位置を調節した。均等な溶融を起こさせる ため電極の回転も行なった。均質にされた溶融金属を細粒化して粉末にするのは 空気中で行なうことができるが、不活性ガスのような非反応性雰囲気または真空 中で行なうのが好ましい。代案として、加熱された容器をアークの下に置いて溶 融金属を集めインゴットにすることもできる。

アーク内のセラミック成分間の反応は中間母体金属と混合しているセラミック化 合物を生成する。この方法に由来する非常に迅速な加熱とクールダウン速さの故 に、中間金属母体内の非常に微細なセラミック粒子の分布が達成される。１つは アルミニウムとチタンそしてもう１つはアルミニウムとホウ素を含有する２つの 電極間に上述のとうりアークを当てると、溶融アルミニウム滴の中にニホウ化チ タンの微細な分散が生成し、そしてこれは不活性ガス中を落下するとき固化する 。このようにして造られた粉末はつぎに従来の粉末冶金の方法によって処理され て成形体にできる。この方法の変形として、溶融金属滴を加熱されたるつぼに集 め溶融ホスト金属との混合に適したインゴットを造る。

つぎの例はアルミニウム母体中に析出するニホウ化チタン粒子の大きさに対する 無定形ホウ素の影響を開示する。

実施例６ 実施例１に記述したものと同じ混合物（結晶性ホウ素の代わりに無定形のホウ素 を使用した点は異なる）を造り（すなわち重量で約３４パーセントのチタン、重 量で１６バーセントのホウ素および重量で５０パーセントのアルミニウム）、成 形して炉内で加熱した。約６２０℃の温度で迅速な発熱反応が記録された。その 後の試験はアルミニウム母体中の非常に微細な（ｏ、ｏｉ〜１．０　ミクロン） ニホウ化チタンの分布を示した。

実施例１または実施例６において造られた高濃度複合物は金属／合金系の分散強 化用の中間物質として用いるのに適切である。

つぎの例は１つの溶媒金属を使って融点のより高い別の溶媒金属中に析出物を誘 導することを開示する。

実施例７ 重量で１６バーセントのアルミニウム、重量で５６パーセントのクロム、重量で ２０．８パーセントのチタンおよび重量で９．４パーセントのホウ素の混合物を 成形体にした後、炉内で加熱した。約６２０℃の温度に達したとき、急激な反応 が起こりその結果、８００℃以上まで温度が上昇し、クロムが溶融した。温度一 時間曲線は２つのピークを示したがこれはアルミニウムにおける発熱反応（これ は一般的にｅｏｏ−ａｇｏ℃の間で起こる）およびクロムにおけるその後の反応 を示すものである。したがって、より低い融点の溶媒金属は反応の「低温開始剤 」として作用し、そしてこれは熱を放出し、より高い融点の化合物における反応 をさらに誘導する。造られた複合物はクロム−アルミニウム合金を母体とするニ ホウ化チタンであることが確認された。

実施例８ 重量で２０．６バーセントのチタン、重量で９．４パーセントのホウ素および重 ｆ、、で７０パーセントのクロムの混合物を６．４５ｃシ（平方インチ）あたり １８，１４４ｋｇ　（４０，０００ポンド）に圧縮し、その後炉内で加熱した。

約８８０℃において急激な発熱反応が記録された。この温度は、同じ割合のチタ ンとホウ素が混合物の２０パーセントがアルミニウムから成るときに反応する温 度より約２６０℃高い。実施例７の場合のように、Ｘ−線解析によりニホウ化チ タンが確認された。

つぎの例はすでに説明済みの、本発明の各種の特徴および部分を例証する。

実施例９ ニホウ化ジルコニウムを銅の母体中に析出させる実験を行なう。重量で約２４パ ーセントのジルコニウム、１１パーセントのホウ素、およびＢ５パーセントのア ルミニウムの粉末の混合物を圧縮し、それから炉で加熱した。８３０℃の温度に 達すると、急激な反応が起こり最高温度が約９７０℃になった。その後のＸ−線 およびＳＥＸ解析は銅の中間母体中のニホウ化ジルコニウムの存在を示した。

実施例１０ アルミニウム母体中にニケイ化モリブデンを析出させる実験を行なう。重量で約 ７．５パーセントのケイ素、１２．５パーセントのモリブデンおよび８０パーセ ントのアルミニウムの粉末の混合物を圧縮し、そして炉で加熱した。

約６４０℃の温度に達すると、急激な発熱が記録された。

その後のＸ−線およびＳＥＸ解析によりアルミニウムの中間母体中のニケイ化モ リブデンの存在を確認した。

実施例１１ 重量で２０．４パーセントのチタン、９．６パーセントのホウ素および７０パー セントの鉛の混合物を６．４５ｃｊ　（平方インチ）あたり１８．１４４ｋｇ　 （４０，０００ポンド）に圧縮し、炉で４５０℃に加熱した。発熱は見られず、 その後のＸ−線解析では未反応の元素粉末のみが認められた。この挙動はほかの 人が示しているとうりつぎのことを示している。

すなわちホウ素は鉛に対する溶解せず、したがってホウ素の船内の拡散がないか らチタンとの反応が起こり得ない。このような挙動に反して、ケイ素、チタンお よび鉛の混合物は船中のニホウ化チタンを造る。それはケイ素およびチタンはと もに鉛に僅か可溶性であり、そのため拡散および反応が起こり得るようになるか らである。

実施例１２ アルミナイドニッケル（Ｎｉ３Ａｉりおよびニホウ化チタン（Ｔｔ８２）の生成 のために、ニッケル、アルミニウム、チタンおよびホウ素の化学量論的な割合、 すなわち重量で１０パーセントのアルミニウム、重量で６２パーセントのニッケ ル、重量で１９パーセントのチタンおよび重量で９パーセントのホウ素の混合物 を６．４５ｃシ（１平方インチ）あたり１８．１４４ｋｇ　（４０，０００ポン ド）に圧縮して、それから炉で加熱した。６２０℃に達すると、急激な発熱が記 録された。

そしてこれはその後のＸ−線回折および走査電子顕微鏡によって、ニッケルーア ルミニウム中間母体中のニホウ化チタン粒子の生成の結果であるとして確認され た。この実験によって実証されることは、セラミック形成種の相互の親和性が、 それぞれの種が金属間化合物母体を形成する２つの原子に対して持っている親和 性より大であるかぎりセラミック相、例えばニホウ化チタンを金属間化合物相、 例えばアルミナイドニッケル中に析出させ得るということである。

つぎの例は中間物質の状態の第２相の製造およびその後それをホスト金属に加え ることを開示する。

実施例１３ チタン、無定形ホウ素、およびアルミニウムの金属粉末を適切な割合で混合して 二つのニホウ化チタン−アルミニウム複合体を造る。複合体はそれぞれ約２３重 量パーセントと６０重量パーセントのニホウ化チタン濃度を持つ。

溶媒援助析出反応を行なわせた後、生成複合物のＳＥＸ解析はニホウ化チタン粒 子の大きさの範囲が約０．０１乃至０．１　ミクロンであることを示した。最初 の粉末のガス抜きを析出反応前に行なわなかったので生成複合物の気孔率は比較 的に高い、すなわちｉｏ−ａｏパーセントの範囲内であった。２３パーセントの ニホウ化チタンを含有する中間物質を等重量の固体ホストアルミニウムと混合し て、ホストアルミニウムを溶融させるため約７５０℃に加熱した。中間物質とホ ストアルミニウムのこの混合によって、約２４パーセントのニホウ化チタンセラ ミック相を含有する複合物が造られた。

その後、ホストの７０７５アルミニウム合金の溶融物を調製し、そして６０重量 パーセントのニホウ化チタンを含有する中間物質を、中間物質の１部に対しホス ト合金３部の比で溶融物の中に入れた。複合物は溶融しているホストの金属合金 によって漏らされ、そして溶融された。生成する複合物は、最終的な７０７５ア ルミニウム合金母体中に約１５パーセントのニホウ化チタンを含有するが、これ をつぎに従来の方法によって鋳造した。その後のＳＥＭ解析によって、中間物質 において観察される大きさと殆んど同じ大きさのニホウ化チタン粒子が母体の全 体にわたって均一に分布していることが確認された。すなわち鋳造の間に粒子成 長の証拠は存在しなかった。さらに、ニホウ化チタン粒子の凝集を示すものはな く、そして鋳放しの複合物の残留気孔率は１パ一セント未満であった。

実施例１４ 本例は第２相をその中で形成されたものと異なる最終の母体内に導入することに 対する本発明の方法の能力を示すものである。中間アルミニウム母体中の６０容 積パーセントのニホウ化チタンを得るため、適切な比でチタン、ホウ素、および アルミニウムの元素粉末を混合し、４２ｋｓｉに均圧圧縮し、そして誘導炉で約 ６６０℃に加熱し、第２相形成発熱反応を開始させた。回収された中間物質はＸ −線および５ＴＥ）ｌ解析によって平均大きさが１．４ミクロンでありアルミニ ウム中間母体中に分散されたニホウ化チタン粒子を含むことが判明した。その後 この中間物を１００メツシニ通過ｆで粉砕し、単−相のアルミナイドチタン、Ｔ ｌＡ１、母体（５４原子パーセントのアルミニウムを含有する合金５４）、およ び２相のアルミナイドチタン母体Ｔｉ３Ａｔ！及びＴｉＡ１！　（合金４５であ って４５原子パーセントのアルミニウムを含有する）の各々の中にｌＯ容積パー セントの粒子を形成するのに適切な量のチタン及びアルミニウムと混合した。そ の後、この物質を圧縮し、そしてこの混合物を、流動するアルゴン雰囲気のもと にチタンの融点より高温に加熱した。Ｘ−線回折、ＳＴＥＭおよび５Ｅ）１解析 は回収生成物が１．５ミクロンの平均大きさを持つニホウ化チタン粒子の均一な 分散体を含有するアルミナイドチタンの最終母体から成ることを示した。

実施例１５ １４．７キログラムのアルミニウム、２２６グラムのケイ素親合金（Ａｌ中５０ パーセントのＳｉ）および７５６グラムのマグネシウム親合金（Ｍ中２５パーセ ントのＭｇ）を８００℃に加熱し、溶融ホスト金属浴を造った。チタン、ホウ素 、およびアルミニウムの元素粉末をボールミルにて３０分混合し、４０．０００ ｐｓｉに均圧圧縮し、そして誘導炉で約６６０℃に加熱して第２相形成発熱反応 を開始させてアルミニウム中間母体中に６０重量パーセントのニホウ化チタン第 ２相を含有する中間物質を造った。７．８７８グラムの中間物質を機械的に撹拌 しながら溶融ホスト金属に加えた。

溶融物を５分間撹拌し、１０分間放置しそしてさらに５分間撹拌した。その後生 成連合物を従来の方法で鋳造した。

その後の化学分析は６０６１アルミニウム合金最終金属母体中に２０重量パーセ ントのニホウ化チタンを含む最終の複合物であることを示した。

っぎの例は中間物質中に存在する未反応チタンと結合させ、それによってアルミ ナイドチタンの生成を実質的に防止し、粘度を改善するためホストアルミニウム にホウ素が加えられるとき、そのホウ素の性能を実証する。

実施例１Ｂ 実施例５のようにして造られ、アルミニウム中間母体中に６０重量パーセントの ニホウ化チタンを含有する中間物質の　１，３００グラムを粉砕し、それから５ ２グラムの粉末ホウ素と混合し、その後２．１９６グラムの溶融ホストアルミニ ウムに加えた。ホウ素粉末の混合を助けるため溶融物を撹拌した。ホウ素が混合 するにつれて、溶融物の粘度が低下した。生成する複合体を従来の方法により鋳 造した。最終複合物の光学顕微鏡検査は本質的に純粋なアルミニウムの最終母体 中の１５容積パーセントの２ホウ化チタン第２相を示し、かつアルミナイドチタ ンは実質的に存在しないことを示した。

つぎの例の目的は上述と同じ目的に対し元素ホウ素の代わりにホウ素親合金が用 いられることを実証すること１．０００グラムのホウ素親合金（Ａｅ中に３．７ バーセントのＢ）を７３０グラムの溶融アルミニウムに加えた。実施例１５のよ うに造られ、アルミニウム中間母体中に６０重量パーセントのニホウ化チタンを 含有する中間物質の６５０グラムを溶融浴に加えた。ホウ素親合金の追加の４１ ０グラムをこの溶融浴に加え、その後さらに６５０グラムの中間物質を加えた。

生成した複合物をその後従来の方法によって鋳造した。光学顕微鏡検査は最終複 合物がアルミニウム最終母体中の１５容積パーセントのニホウ化チタンを含み、 アルミナイドチタンは実質的に存在しないことを示した。

つぎの例の目的はホウ素親合金が銅含冑溶融物においてまったく同様に機能する ことを実証する。

実施例１８ １．２０３グラムの銅の親合金（Ａｅ中２０パーセントのＣｕ）および９６０グ ラムのホウ素親合金（Ａｌ中３．７バーセントのＢ）を１．０９６グラムの溶融 アルミニウムに加えた。溶融物の温度を７５０℃に上げ、そして実施例１５のよ うに造られ、アルミニウム中間母体中に６０重量パーセントのニホウ化チタン第 ２相を含有する中間物質の粉砕物の１．３２２グラムを撹拌しながら加えた。生 成される複合物を従来の方法によって鋳造した。最終複合物の光学顕微鏡検査は アルミニウムー銅合金の最終金属母体中のｌＯ容積パーセントのニホウ化チタン 第２相および非常に微量のアルミナイドチタンの存在を示した。

つぎの例は、結晶性ホウ素より大きな程度に無定形ホウ素が溶融物の粘度を下げ る性能を持つことを実証する。

実施例１９ １．０９８グラムのアルミニウムを溶融し、１，２００グラムの銅親合金（Ｍ中 ２０パーセントのＣｕ）および９６０グラムのホウ素親合金（Ａｉ！中３．７バ ーセントのＢ）を加え、７５０℃に加熱することによって、二つの同じホスト金 属浴を調製した。実施例１５のように造られ、アルミニウム中間母体中に６０重 量パーセントのニホウ化チタンを含有する中間物質の１，３２２グラムの無定形 ホウ素と混合し、そして１方のホスト金属浴に加えた。同じ組成の実施例１５の ように造られた中間物質の別の１．３２２グラムを２６グラムの結晶性のホウ素 と混合し、そして他方のホスト金属浴に加えた。無定形ホウ素を用いて造られた 溶融物の粘度は結晶性のホウ素を用いて造られた溶融物より著しく低かった。溶 融物をセラミック布を用いて濾過すると、無定形ホウ素を用いて造られた溶融物 の通過量は約２．８００グラムであり、結晶性のホウ素を用いて造られた溶融物 の通過量は１，８００グラムであった。

つぎの例は、過剰ホウ素の添加によって、ニホウ化チタン／アルミニウム中間物 質の製造の間に生成するアルミナイドチタンを実質的に防止できることを実証す る。

実施例２０ アルミニウムの中に６０重量パーセントのニホウ化チタンを含む中間物質を造る のに必要な適切な割合を超えてホウ素を２．７．１２．１５および２２重量パー セントの化学量論的過剰量で含有する５つの粉末混合物を造った。混合物を４５ ，０００ｐｓｉに均圧圧縮し、それから誘導コイルを用いて流動するアルゴンの もとに石英管内で加熱し、発熱反応を開始させた。生成中間物質中のアルミナイ ドチタンをＸ−線回折を用いて解析した。２重量パーセント過剰ホウ素混合物は ５．５容積パーセントのアルミナイドチタンを含有する中間物質を造ったニア重 量パーセント過剰ホウ素混合物は２容積パーセントのアルミナイドチタンのもの を造った；１２重量パーセント過剰のホウ素混合物は微量のアルミナイドチタン のものを造った；１５および２２重量パーセント過剰ホウ素の混合物はアルミナ イドチタンのこん跡を含有しない中間物質を造った。

つぎの例は、アルミニウム母体の全体にわたって炭化チタン第２相粒子を分散で きることおよびアルミナイドチタンの生成を実質的に防止するため過剰の炭素を 使用することを示す。

実施例２１ アルミニウム中間母体中の６０重量パーセント炭化チタンを得るため、適切な化 学量論的割合でチタン、炭素、およびアルミニウムの粉末を混合してサンプルを 造った。

別のサンプルを上記のように造るがアルミナイドチタンの生成を避けるため、１ 重量パーセントの過剰炭素を加えた。両サンプルを４５，０００ｐｓｉに均圧加 圧し、それから誘導コイルとサセプター（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）を用い、流動す るアルゴンのもとに石英管内で加熱し、発熱反応を開始させた。生成した複合物 の組成をＸ−線回折を用いて分析した。両方の中間物質は大量の炭化チタンとア ルミニウムを含有し、そして化学量論的な炭素のサンプルは微少量のアルミナイ ドチタンを含有し、そして１重量パーセント過剰の炭素のサンプルはアルミナイ ドチタンのこん跡も含有しないことが示された。それから各サンプルを、アルミ ニウムの最終母体中で約１０容積パーセントの炭化チタン第２相を得るのに適切 な割合で溶融アルミニウムに加えた。生成した複合物を従来の方法によって鋳造 した。光学顕微鏡検査は両方の最終複合物に対し、アルミニウム中の炭化チタン 粒子の良好な分散を示し、かつ化学量論的炭素を用いて造られた複合物は微少量 のアルミナイドチタンを含有するが、１重量パーセント過剰炭素を用いて造られ た複合物はアルミナイドチタンのこん跡を含有していないことを示した。

実施例２２ チタンと炭化ホウ素の第２相形成成分を適切な割合でアルミニウム溶媒金属の存 在のもとに反応させてアルミニウム中間母体中に８０重量パーセントの第２相を 含有する第１中間物質を造った。チタンとホウ素の第２相形成成分を適切な割合 でアルミニウム溶媒金属の存在のもとに反応させてアルミニウムの中間母体中に ８０重量パーセントの第２相を含有する第２中間物質を造った。各中間物質の２ １５グラムを８５０℃において、そして撹拌されている２、２６８グラムの溶融 ホストアルミニウムに加えた。

生成する複合物を従来の方法により鋳造した。最終複合物の分析はアルミニウム 中にニホウ化チタンと炭化チタンが合計１３容積パーセントで存在することを示 した。

つぎの例はベリリウム−銅合金中にホウ化ジルコニウム第２相を分散できること を示す。

実施例２３ 重量で約４０パーセントのジルコニウム、２０パーセントのホウ素および４０パ ーセントの銅の粉末の混合物を圧縮し、それから炉で急激な発熱反応が起こるま で加熱した。

生成した中間物質のＸ−線およびＳＥＷ解析は銅の中間母体中のニホウ化ジルコ ニウムの存在を示だ。この中間物質の約８０グラムをつぎにｉ、ｏｏｏグラムの 溶融ベリリウムに加えた。生成した複合物の分析は最終のベリリウム−銅合金母 体中に分散されているホウ化ジルコニウム第２相粒子を示した。

実施例２４ １５０グラムのチタン粉末７５グラムの窒化ホウ素粉末および１５０グラムの銅 粉末を混合し、圧縮し、それから銅の融点より高温で加熱して発熱反応を開始さ せ、そして中間物質を造った。中間物質の組成の分析は中間調母体中のニホウ化 チタンと窒化チタン第２相の存在を示した。

それから中間物質を１０部のベリリウムに対する１部の中間物質の比で溶融ホス トベリリウムに加えた。生成した複合物を従来の方法によ１て鋳造した。その後 の分析は最終的なベリリウム−銅合金母体中に分散された窒化チタン第２相を示 した。

つぎの例は純粋なアルミニウムホスト金属よりもアルミニウムーリチウムホスト 金属の方がニホウ化チタン／アルミニウム中間物質を濡らす性能において勝れて いることを実証する。

実施例２５ 実施例１５のようにして造られ、アルミニウム中間母体中に６０重量パーセント のニホウ化チタンを含有する中間物質の１．５００グラムに１５重量パーセント の過剰ホウ素を加えるつぼの底に入れた。それからアルミニウムの中に１０重量 パーセントのリチウムを含有するリチウム親合金の５００グラムをるつぼに加え 、その後４，０００グラムの純粋なアルミニウムを加えた。サンプルを誘導炉内 で水銀柱１２７ｍｍ（５インチ）減圧においてアルゴン雰囲気のもとに加熱した 。リチウム親合金がまず溶融しつぎにアルミニウムの溶融が観察された。るつぼ の底にアルミニウムが溶融すると中間物質をよく濡らすことが分った。溶融完了 後、装入物を撹拌し、そして中間物質をひしゃくを用いてできるだけ分散させた 。生成複合物を従来の方法で鋳造し、アルゴンのもとに冷却した。別の複合体を 上と全く同じに造った。ただし５００グラムのリチウム親合金を５００グラムの 純アルミニウムと取替える点が異なった。２つの鋳造物のＳＥＸ解析はリチウム を含有する最終金属母体中の第２相ニホウ化チタン粒子の方が純アルミニラム最 終母体中の第２相ニホウ化チタンより量が多い（ｈｉｇｈｅｒ　ｌｏａｄｉｎｇ ）ことを示した。

つぎの例は、アルミニウム最終金属母体の全体にわたる第２相ニホウ化チタンの 分散を容易にするための超音波撹拌の使用を示す。

実施例２６ 溶融アルミニウムの２つのホスト金属浴を小るつぼ（直径２インチ、高さ４イン チ）内に造った。実施例１５のようにして造られ、アルミニウム中間母体中に６ ０重量パーセントのニホウ化チタンを含有する中間物質を粉砕し、それから各る つぼに適切な割合で入れて撹拌し、アルミニウム最終母体中に１０重量パーセン トの２ホウ化チタン含有する最終的な複合物を造った。溶融物の１つはそのとき 超音波により撹拌されたがもう１つの溶融物は撹拌せずに置かれた。生成複合物 のＳＥＸ解析は、超音波撹拌されなかった物質に比較して超音波撹拌された物質 においてニホウ化チタン粒子がより均等に分散し、より少なく凝集していること を示した。

実施例２９ 市販のニホウ化チタン粉末（３２５タイラ一篩通過）をアルミニウム粉末と混合 し、ボールミル粉砕を行なって、アルミニウム中の６０重量パーセントのニホウ 化チタン混合物を造った。この混合物の７００グラムを管に充填し、均圧に圧縮 した。生成した圧縮棒片を３．０００グラムの溶融アルミニウムに加えた。この 溶融物を撹拌し、９００　”Ｃまで過熱しそして再び撹拌した。しかし棒片は分 散しなかった。溶融物を注ぐとき、アルミニウムが流れ出して棒片は残されて、 アルミニウム中にニホウ化チタンは分散されていなかった。

各種の中間物質を造るための追加の実験を行なってそれをつぎの１表に示した。

中間物質をホスト金属に加えることによって、広範囲の微粒子濃度を持つ非常に 広範囲の金属−第２相複合物が製造できる。一般的に、１表に記述される第２相 中間物質から、通常直径１ミクロン未満の第２相粒子の濃度の極めて低い（例え ば１パ一セント未満）金属−節２相複合物を製造するのに困難は伴なわない。

本発明は従来技術によって開示されている方法より多くの利点を持つ。例えば、 本発明はミクロン以下の凝集していない耐火性金属ホウ化物出発物質の使用を回 避する。なおこの物質は市販されていないし、自燃性であるときが多い。本発明 はまた溶融金属内に第２相を均一に分散することに関する技術的問題を解消し、 そして処理中の、第２相／金属境界面における酸化物または他の有害な層の形成 に関する問題を回避する。さらに本発明は、５ｉｃ７アルミニウムのような現在 用いられている複合物よりも勝れた硬さおよびモジュラスの品質を持つ金属−節 ２相複合物を生産する。本発明の金属−第２相複合物はまた勝れた高温安定性を 持つ。何故なら、第２相が最終の金属母体に反応しないからである。さらに、現 在入手できる複合物とは反対に、本発明の金属−節２相複合物は、微細な結晶粒 の大きさ、微細な粒子の大きさ、したがって結果として物質の勝れた物理的性質 を保持しながら、再溶融し、そして再鋳造できる。

なおまた、この金属−節２相複合物は物質の性質を劣化させることなく溶接でき て、かつ溶接後、現在入手できる金属母体複合物よりも勝れた耐蝕性を持つ。

本発明に関する上記の説明は本技術分野の熟練者によって容易にかなりな修正、 変更および適応される。そしてこのような修正、変更および適応は添付の請求の 範囲によって記述される本発明の範囲内にあると見做されるものであることは当 然である。

手　続　ネＦ８．ｉＥ　書　（自発） 平成１年　６月７７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属一第２相複合物質の製造方法であって、反応性のある各第２相形成成分 を、実質的に反応性のない溶媒金属であつてその中において各第２相形成成分が 第２相物質より溶解しやすいものの存在のもとに、反応性のある第２相形成成分 が十分に溶媒金属中に拡散し、当該成分の第２棺形成反応を引き起こす第１の温 度において、接触させ、それによつて溶媒金属中に第２相粒子を析出させること によつて中間金属母体中に１以上の第２相物質の析出物を造ること；中間金属母 体中に微細に分割された第２相粒子を含む中間物質を造ること；中間物質を、当 該第２相粒子がその中で実質的に溶解しない溶融ホスト金属の中に、当該中間金 属母体が当該ホスト金属に溶解する第２の温度において、導入することによつて 溶融された集塊（ｍａｓｓ）を造ること；当該ホスト金属が金属、金属合金また は金属間化合物から成ること；最終金属母体中に実質的に均一な第２相の分散を 達成すること；および生成物を回収することを含む方法。 ２．中間物質がさらに処理される前に固体になるまで冷却され、当該固体が溶融 ホスト金属によつて濡らされ得る請求の範囲第１項記載の方法。 ３．中間物質がさらに処理される前に粉砕される請求の範囲第２項記載の方法。 ４．第２相粒子が溶融ホスト金属によつて濡らされそして実質的にそれと反応し ない請求の範囲第１記載の方法。 ５．中間物質が当該第２の温度に加熱される前に、固体のホスト金属と混合され る請求の範囲第１項記載の方法。 ６．反応性のある第２相形成成分および実質的に反応性のない溶媒金属が個々の 元素として提供される請求の範囲第１項記載の方法。 ７．１以上の第２相形成成分が溶媒金属の合金として提供される請求の範囲第１ 項記載の方法。 ８．１以上の第２相形成成分が溶媒金属の合金として提供され、そして１以上の 他の第２相形成成分が個々の元素として提供される請求の範囲第１項記載の方法 。 ９．第２相がニホウ化チタン、炭化チタン、ニホウ化ジルコニウム、ニホウ化ジ ルコニウム、または窒化チタンである請求の範囲第１項記載の方法。 １０．第２相粒子の大きさが実質的に５ミクロン未満である請求の範囲第１項記 載の方法。 １１．．第２相がセラミックである請求の範囲第１項記載の方法。 １２．第２相が金属間化合物である請求の範囲第１項記載の方法。 １３．中間物質をホスト金属と混合する前に中間物質に追加の合金形成物質が加 えられる請求の範囲第１項記載の方法。 １４．溶融ホスト金属がアルミニウム、ニッケル、チタン、銅、バナジウム、ク ロム、マンガン、コバルト、鉄、ケイ素、モリブデン、ベリリウム、白金、ニオ ブ、タンタル、ハフニウム、ジルコニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、スズ、タ ングステン、アンチモン、ビスマス、またはそれらの合金またし金属間化合物で ある請求の範囲第１項記載の方法。 １５．当該溶融ホスト金属がその中に既存の第２相を含有している請求の範囲第 １４項記載の方法。 １６．金属の母体中に第２相粒子を分散させる方法であつて、その方法は、 （ａ）反応性のある各第２相形成成分および実質的に反応性のない溶媒金属であ つてその中で各第２相形成成分が第２相より溶解しやすいものとの混合物を造る こと；（ｂ）溶媒金属の融点に近い反応開始温度までその混合物を加熱して、発 熱反応を開始させること；（ｃ）発熱反応がさらに混合物を加熱し、第２相形成 成分を消費しながら中間金属母体中に第２相粒子の分散を形成し得るようにする こと； （ｄ）中間物質を回収すること； （ｅ）当該第２相粒子が実質的に溶解しないホスト金属中に中間物質を導入する ごと、そして当該ホスト金属が金属、金属合金および金属間化合物から成ること ；そして （ｆ）混合すること の各工程を含む方法。 １７．１以上の第２相形成成分が周期表の第ＩＩＩ乃至第ＶＩ族の遷移金属であ る請求の範囲第１６項記載の方法。 １８．１以上の第２相形成成分がアルミニウム、チタン、ケイ素、ホウ素、炭素 、硫黄、タンタル、トリウム、イットリウム、コバルト、ニッケル、モリブデン 、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム、マグネシウ ム、スカンジウム、ランタン、クロム、酸素、窒素、リチウム、ベリリウム、鉄 、マンガン、亜鉛、スズ、銅、銀、金、白金または希土類元素である請求の範囲 第１６項記載の方法。 １９．溶媒金属がアルミニウム、ニッケル、チタン、銅、バナジウム、クロム、 マンガン、コバルト、鉄、ケイ素、モリブデン、ベリリウム、銀、金、白金、ニ オブ、タンタル、ハフニウム、ジルコニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、スズ、 タングステン、アンチモン、ビスマス、またはそのような金属の合金である請求 の範囲第１８項記載の方法。 ２０．第２相形成成分および溶媒金属が個々の元素として提供される請求の範囲 第１６項記載の方法。 ２１．第２相形成成分が各々溶媒金属の合金として提供される請求の範囲第１６ 項記載の方法。 ２２．１以上の第２相形成成分が個々の元素として提供され、そして１以上の第 ２相形成成分が溶媒金属の合金として提供される請求の範囲第１６項記載の方法 。 ２３．第２相がニホウ化チタン、炭化チタン、ニホウ化ジルコニウム、ニホウ化 ジルコニウム、または窒化チタンである請求の範囲第１６項記載の方法。 ２．第２相の大きさが実質的にミクロン以下である請求の範囲第１６項記載の方 法。 ２５．第２相がセラミックである請求の範囲第１６項記載の方法。 ２６．第２相が金属間化合物である請求の範囲第１６項記載の方法。 ２７．中間物質をホスト金属に加える前に、合金形成物質をその中間物質に追加 して加える請求の範囲第１６項記載の方法。 ２８．第２相形成成分の追加量をホスト金属に加える請求の範囲第１６項記載の 方法。 ２９．金属一第２相複合物質の製造方法であつて、反応性のある各第２相形成成 分を、実質的に反応性のない溶媒金属であつてその中において各第２相形成成分 が第２相物質より溶解しやすいものの存在のもとに、反応性のある第２相形成成 分が十分に溶媒金属中に拡散し、反応性のある第２相形成成分の反応を引き起こ す温度において接触させること、それによってその温度を溶媒金属の融点を超え る温度まで上昇させること、および第２相を溶媒金属中に析出させることによつ て溶媒金属中に１以上の第２相物質を析出させること；中間物質を回収すること ；このようにして造られた中間物質を当該第２相がその中で実質的に不溶性であ る溶融金属の浴に混入すること；および生成物を回収することを含む方法。 ３０．１以上の金属間化合物物質を金属の母体中に分散させる方法であつて、 （ａ）反応性のある各金属間化合物形成成分と、金属間化合物形成成分がその中 で金属間化合物物質より溶解しやすく、実質的に反応性のない溶媒金属との混合 物を造ること； （ｂ）混合物を溶媒金属の融点に近い反応開始温度まで加熱すること； （ｃ）生成する発熱反応が混合物の温度を溶媒金属の融点を超える温度まで上昇 させ、そして金属間化合物形成成分を消費し得るようにすること； （ｄ）中間物質を回収すること； （ｅ）当該中間物質を、当該分散質がその中に実質的に溶解しない溶融ホスト金 属と混合すること、当該ホスト金属が金属、金属合金または金属間化合物から成 ること；そして （ｆ）生成物を回収すること の各工程を含む方法。 ３１．１以上のセラミック物質を金属の母体中に分散させる方法であつて、 （ａ）反応性のある各セラミック形成成分と、実質的に反応性のない溶媒金属で あつてその中でセラミック形成成分の方がセラミック物質より溶解しやすいもの との混合物を造ること； （ｂ）混合物を溶媒金属の融点に近い反応開始温度まで加熱すること； （ｃ）生成する発熱反応が混合物の温度を溶媒金属の融点より高い温度まで上昇 させそしてセラミック形成成分を消費できるようにすること； （ｄ）中間物質を回収すること； （ｅ）当該中間物質を、当該分散質が実質的にその中で溶解しない溶融ホスト金 属と混合すること、かつ当該ホスト金属が金属、金属合金または金属間化合物か ら成ること；そして （ｆ）生成物を回収すること の各工程を含む方法。 ３２．金属母体中に金属化合物物質とセラミック物質の分散質粒子を分散させる 方法であつて、 （ａ）反応性のある金属間化合物形成成分およびセラミック形成成分と、実質的 に反応性のない溶媒金属であつて、当該金属間化合物形成成分およびセラミック 形成成分がその中にそれぞれ金属間化合物物質またはセラミック物質より溶解し やすいもの、との混合物を造ること；（ｂ）混合物を溶媒金属の融点に近い反応 開始温度まで加熱すること； （ｃ）発熱反応を開始させ、混合物の温度を溶媒金属の融点より高い温度まで上 げ、そして金属間化合物形成成分およびセラミック形成成分を消費させること； （ｄ）中間物質を回収すること； （ｅ）当該中間物質を、当該分散質がその中に実質的に溶解しない溶融ホスト金 属と混合すること、かつ当該ホスト金属が金属、金属合金または金属間化合物か ら成ること；そして （ｆ）生成物を回収すること の各工程を含む方法。 ３３．周期表の第ＩＩＩ乃至第ＶＩ族の遷移金属の酸化物、窒化物、ホウ化物、 炭化物、ケイ化物、硫化物または酸硫化物から成る現場析出第２相物質を中間金 属母体中に含有する予め造られた中間物質を、当該分散質がその中で実質的に溶 解しない溶融されたホストの金属、金属合金または金属間化合物に加えること、 混合すること、およびその中に分散された第２相物質を含有する生成物を回収す ることを含む金属、金属合金または金属間化合物中に第２相物質を分散させる方 法。 ３４．第２相物質が溶媒金属内で第２相形成成分の発熱反応によつて造られる請 求の範囲第３３項記載の方法。 ３５．周期表の第ＩＩＩ乃至第ＶＩ族の遷移金属の酸化物、窒化物、ホウ化物、 炭化物、ケイ化物、硫化物または酸硫化物から成る現場析出第２相物質を中間金 属母体中に含有する予め造られた中間物質を当該分散質がその中で実質的に溶解 しない固体のホストの金属、金属合金または金属間化合物と混合すること、ホス ト金属を溶融させるため加熱すること、混合すること、そしてその中に分散され た第２相物質を含有する生成物を回収することを含む金属、金属合金、または金 属間化合物中に第２相物質を分散させる方法。 ３６．第２相物質が溶媒金属内で第２相形成成分の発熱反応によつて造られる請 求の範囲第３５項記載の方法。 ３７．実質的に反応性のない金属の存在において第２相形成成分を発熱的に反応 させることによつて不溶性の第２相分散質を含有する中間物質を予め造ること、 このようにして造られた中間物質を、当該分散質がその中に実質的に溶解しない 溶融ホスト金属、金属合金、または金属間化合物に加えること、混合すること、 およびその中に分散された第２相物質を含む生成物を回収することを含む金属、 金属合金または金属間化合物中に第２相物質を分散させる方法。 ３８．第２相形成成分および溶媒金属を加圧して成形体を造り、その後発熱反応 を成形体の１部分において開始させ、その後全体に伝搬させる請求の範囲第３７ 項記載の方法。 ３９．実質的に反応性のない金属の存在のもとに、第２相形成成分の発熱反応に よつて造られた不溶性第２相分散質を中間金属母体中に含有する予め造られた中 間物質を当該分散質がその中で実質的に溶解しない固体のホスト金属、金属合金 、または金属間化合物と混合すること、加熱してホスト金属を溶融させること、 混合すること、およびその中に分散された第２相物質を含有する生成物を回収す ることを含む金属、金属合金、または金属間化合物中に第２相物質を分散させる 方法。 ４０．第２相形成成分および溶媒金属を圧縮して成形体を造り、その後成形体の １部に発熱反応を開始させそして引き続き全体にわたり伝搬させる請求の範囲第 ３９項記載の方法。 ４１．金属一第２相複合物質の製造方法であつて、中間金属母体中の１以上の現 場析出第２相物質を、当該第２相がその中で実質的に溶解しない溶融ホスト金属 、金属合金または金属間化合物の浴に加えること、混合することおよび生成物を 回収することを含む方法。 ４２．金属一第２相複合物質の製造方法であつて、実質的に反応性のない金属の 存在のもとにおける反応性のある第２相形成成分の発熱反応によつて造られた第 ２相粒子を含有する中間物質を、当該第２相がその中で実質的に溶解しない溶融 ホスト金属、金属合金または金属間化合物の浴に加えること、混合することおよ び生成物を回収することを含む方法。 ４３．金属一第２相複合物質の製造方法であつて、実質的に反応性のない金属の 存在のもとで反応性のある第２相形成成分の発熱反応によつて造られた第２相物 質を中間金属母体中に含有する１以上の中間物質を固体のホスト金属、金属合金 または金属間化合物と混合すること、溶融するまで加熱すること、および混合す ること、そして当該第２相が当該ホスト金属に実質的に溶解しないことを含む方 法。 ４４．最終の金属、金属合金または金属間化合物の母体から成る複合生成物であ つて、その中に中間金属母体中に予め組込まれた現場析出の第２相物質に由来す る既製の殆んど凝集していない粒子が均一に分散されている複合生成物。 ４５．最終の金属、金属合金または金属間化合物の母体の粒度微細なものから成 る複合生成物であつて、その中で中間金属母体中に予め組込まれていた既製の殆 んど凝集していない第２相粒子が均一に分散されている複合生成物。 ４６．粒子の大きさが約１ミクロンである請求の範囲第４５項記載の複合生成物 。 ４７．複合生成物が金属の粒度に影響する程の粒子の変化を殆んど行なわずに再 溶融および再鋳造できる請求の範囲第４５項記載の複合生成物。