JPH05507318A - 金属マトリックス複合物の内部形状形成法 - 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】 金属マトリックス複合物の内部形状形成性技術分野 本発明は、金属マトリックス複合体内に内部形状を形成する新規な方法に間する 。特に浸透促進剤及び／又は浸透促進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気を、プロセ スの間のいずれかの点でフィラー材料又はプリフォームと連通させ、これによっ て溶融マトリックス金属をフィラー材料又はプリフォームに自発浸透させる。加 えてこのフィラー材料又はプリフォームは浸透過程から生き残る形状画定手段を 含んでいてよく、この形状画定手段は浸透が起こった後は除かれる。そのような 自発浸透はどんな圧力又は真空もかける必要がなく、生起する。

背景技術 金属のマトリックスとセラミックの粒子、ウィスカ、繊維等の強化相とから成る 複合材製品は、強化相の剛性、耐磨耗性とマトリックス金属の延性、靭性のいく つかを合わせ持つため、いろいろの応用が可能である。一般に、金属マトリック ス複合材は金属マトリックス単体と比べて、強度、剛性、接触摩擦抵抗、熱膨張 係数、密度、熱伝導性、高温強度などの特性が改良されるが、所与の特性の改良 の程度は、特定の成分とその体積分率又は重量分率及び複合材の形成方法に大き く依存する。複合材はマトリックス金属自体よりも軽量であることもできる０例 えば粒子、ペレット、ウィスカ状の炭化ケイ素のような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材は、アルミニウムと比べて、高い比剛性（例、 密度に対する弾性率）、耐磨耗性、熱伝導性、低い熱膨張係数、または高温強度 及び／又は比強度（例、密度に対する強度）を持つので有用である。

アルミニウムマトリックス複合材を製造する多くの金属学的方法が報告されてお り、粉末冶金法や、加圧鋳造、真空鋳造、攪拌及び浸潤剤を用いる液体金属浸透 法などがある。粉末冶金法では、粉末状の金属と粉末、ウィスカ、短繊維等の形 状の強化材を混合した後、常温プレス及び焼結するか、またはホットプレスする 。この方法で製造した炭化ケイ素強化アルミニウムマトリックス複合材中の最高 のセラミックス体積分率としては、ウィスカの場合で約２５体積％、粒子の場合 で約４０体積％が報告されている。

従来の粉末冶金的手法による金属マトリックス複合材の製造では、得られる製品 の特性に関して制約がある。複合材中のセラミック相の体積分率が制約され、粒 子状で約４０体積％である。また、加圧成形できる寸法には限りがある。後加工 （成形や機械加工）や複雑なプロセスによらなければ、製品形状が比較的簡単な ものに限られる。

さらに、焼結時の収縮が不均一であり、また圧縮成形及び粒成長時の偏析による 微細組織の不均一化が起こる。

米国特許第３９７０１３６号（１，９７６年７月２０日Ｊ、　Ｃ，Ｃａｎｎｅｌ ｌらに発行）は所定の繊維配向を有する炭化ケイ素又はアルミナウィスカ等の繊 ｉ強化材を含む金属マトリックス複合材の製造方法を記載している。

この複合材は、型の中に面内配向繊維の平行なマット又はフェルトと共に、少な くとも一部のマットの間に溶融マトリックス金属（例、アルミニウム）の溜（ｒ ｅｓｅｒｖｏｉｒ）を置き、加圧して溶融金属をマットに浸透させ配向繊維を包 囲させることにより作成される。溶融金属はマットに上から注いで圧力でマット 積層体間に流入するようにしてもよい、複合材巾約５０体積％までの強化繊維を 複合化できたことが報告されている。

上記の浸透法は、溶融マトリックス金属を繊維マット積層体中に強制的に浸透さ せる外部圧力に依存しているので、加圧流体プロセスの不規則性が避けられない 、即ち、マトリックス形成、多孔度、等が不均一になる可能性がある。この性質 の不均一性は繊維列に多くの位置から溶融金属を導入しても起きる。したがって 、複雑なマット／溜配列と流路には繊維マット積層体への適切かつ均一な浸透を 実現する方法を提供することが必要になる。また、上記の加圧浸透法は、本質的 にマットの体積率が大きいものに浸透させることが困難であり、比較的小さい強 化材／マトリックス体積比だけが実現可能である。さらに、溶融金属を型の中に 加圧下に保持する必要があり、このためこの方法が高価になる。最後に、上記の 方法は、配列した粒子や繊維に浸透することに限定されており、不規則に配向さ れた粒子、ウィスカ、繊維の形の材料で強化されたアルミニウム金属マトリック ス複合材の製造には向けられていない。

アルミニウムマトリックス／アルミナフィラーの複合材の製造では、アルミナは アルミニウムで濡れにくいため緻密な製品を形成することは困難である。この問 題を解決するいろいろな方法が提案されている。１つの手法はアルミナを金属（ 例、ニッケル、タングステン）で被覆してからアルミニウムと共にホットプレス することである。別の手法では、アルミニウムをリチウムと合金化し、またアル ミナをシリカで被覆する。しかし、これらの複合材は特性が変化したり、被覆物 がフィラーを劣化させたり、またマトリックスがリチウムを含むためマトリック スの特性が悪影響を受けたりする。

米国特許第４２３２０９１号（Ｌ　ｆｉ、　Ｇｒｉ■ｓｈａ御らに発行ンはアル ミニウムマトリックスアルミナ複合材の製造に伴う従来技術の困難のうちいくつ かを解決している。この特許では、７００℃〜１０５０℃に予熱したアルミナ製 の繊維又はウィスカのマットに溶融アルミニウム（又は溶融アルミニウム合金） を浸透させるために７５〜３７５　ｋｇ／ｄの圧力を適用する。得られた固体鋳 造物のアルミナ／金属の最高体積比は０．２５／　１であった。浸透が外部圧力 に依存しているためにこの方法は（：ａｎｎｅｌｌらの特許の方法と同様の多く の困難を伴う。

欧州特許出願公開第１１１７４２号は、予備成形したアルミナマトリックスの空 隙を溶融アルミニウムで満たして、特に電解槽部材として有用なアルミニウム／ アルミナ複合材の製造を記載している。この出願はアルミナがアルミニウムで濡 れないことを強調して、アルミナのプリフォーム全体を濡らすためにいろいろな 手法を用いている。

アルミナをチタン、ジルコニウム、ハフニウム又はニオブのニホウ化物の湿潤剤 あるいは金属器ちリチウム、マグネシウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、 コバルト、ジルコニウム又はハフニウムで被覆している。アルゴンなどの不活性 雰囲気を用いて湿潤を促進している。この文献も溶融アルミニウムが未被覆マト リックスに浸透するように圧力を適用している。すなわち、不活性雰囲気（例、 アルゴン）中で、空隙部を真空排気した後、溶融アルミニウムを加圧している。

あるいは、プリフォームにアルミニウムを気相析出させてその表面を濡らしてか ら溶融アルミニウムを浸透させ空隙部を満たすこともできる。プリフォーム空隙 部中のアルミニウムの保持を確実にするために、真空又はアルゴン中で熱処理Ｃ 例、１４００〜１８００°Ｃ）が必要である。そうでないと、加圧浸透される材 料を気体に暴露したりあるいは浸透圧力を除去すると、複合体中のアルミニウム が減少するであろう。

電解槽中のアルミナ部材に溶融金属の浸透を行うために湿潤剤を用いることは欧 州特許出願公開第９４３５３号にも記載されている。この刊行物は陰極電流供給 体を電解槽の内張又は基材として有する電解槽で電気メッキしてアルミニウムを 製造する方法を記載している。

この基材を溶融氷晶石から保護するために、浸潤剤と溶解抑制剤の混合物の薄膜 を、電解の開始前に、又は電解により生成する溶融アルミニウムに浸漬しながら 、アルミナ基材に適用する。記載されている湿潤剤はチタン、ジルコニウム、ハ フニウム、ケイ素、マグネシウム、バナジウム、クロム、ニオブ、カルシウムで あり、チタンが好ましいと記載されている。ホウ素、炭素、窒素の化合物は湿潤 剤の溶融アルミニウムへの溶解を抑制するのに有用であると記載されている。し かしながら、この文献は金属マトリックス複合材の製造を示唆していないし、ま たそのような複合材のたとえば窒素中での製造も示唆していない。

圧力と湿潤剤の通用の他に、真空の適用も多孔質セラミック成形体中への溶融ア ルミニウムの侵入を助けることが報告されている。

例えば、米国特許第３７１８４４１号（１９７３年２月２７日にＲ，Ｌ、　Ｌａ ｎｄｔｒ＋ｇｈａｍに付与）は１０−’ｔｏｒｒ以下の真空中でセラミック成形 体（例、炭化ホウ素、アルミナ、ベリリア）に溶融したアルミニウム、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方法を 報告している。　１０−”〜１０−’ｔｏｒｒの真空では金属がセラミック空孔 中に自由流動しないのでセラミックの溶融金属にょる濡れが乏しかったが、真空 を１０−”ｔｏｒｒ以下にしたら濡れが改良されたと記載されている。

米国特許第３８６４１５４号（１９７５年２月４日にＧ、　Ｅ、　Ｇａｚｚｅら に付与）も真空を用いた浸透を記載している。この特許は、常温プレスしたアル ミニウム粉末床上に常温プレスしたＡＩＢ＋ｚ粉末成形体を配置することを記載 している。そのＡＩＢ＋ｚ粉末成形体の上にさらにアルミニウムを配置した。こ うしてアルミニウム粉末の層の間にＡＩＢ＋ｚ粉末成形体を挟持したものを入れ た坩堝を真空炉中に置いた。炉を約１０−’ｔｏｒｒに真空排気して脱気を行っ た。それから温度を１１００’Ｃに昇温して３時間保持した。これらの条件下で 溶融アルミニウムは多孔質ＡＩＢ＋２成形体中に侵入した。

米国特許第３３６４９７６号（１９６８年１月２３日にＪｏｈｎ　Ｎ、　Ｒｅｄ ｉｎｇらに付与）は、溶融金属の成形体中への侵入を促進するために成形体中に 真空を自発的（内部的）に発生させる考えを開示している。具体的にいうと、グ ラファイトの型、スチールの型あるいは多孔質耐火材料などを、溶融金属中に完 全に浸漬することが開示されている。

型の場合、型のキャビティ（空隙部）に金属と反応する気体を満たし、このキャ ビティは型に設けた少なくとも１つのオリフィスを介して外部の溶融金属と連通 可能にする。この型を溶融金属中に浸漬すると、キャビティ中の気体と溶融金属 との反応によって内部が真空になるので、キャビティへの溶融金属の充満が起き る。具体的にいうと、真空は固体状の金属酸化物が形成される結果として発生す る。このように、この特許ではキャビティ中の気体と溶融金属との間に反応を起 こすことが不可欠である。しかし、真空を発生させるために型を用いることは、 型を用いるが故の制約があるので望ましくない、最初の型を特別の形状に機械加 工し、次いで型の表面を鋳造に適した表面に仕上げ及び加工をし、さらに使用前 に組立を行い、使用後に鋳造品を取り出すために型を分解し、それから再び型を 再生するが、殆どの場合型の表面の再仕上げが必要になる。しかしもはや使用に 堪えなくなると廃棄が必要になる。複雑な形状の型への機械加工は非常に高価で ありかつ時間を労する。しかも、複雑な形状の型からの鋳造製品の脱型も困難で ある（複雑な形状の鋳造品は成型時に破損し易い）、さらに、型を用いなくても 多孔質耐火材料を溶融金属中に直接に浸漬できるとの示唆があるが、容器となる 型なしでは結合の弱い又はばらばらの多孔質材料には浸透しようがないので、耐 火材料は一体物でなければならない（すなわち、粒状物は溶融金属中に置くと、 通常、分Ｍ（分散）しあるいは浮いてしまうと考えられる）。さらに、粒状物又 は弱い結合のプリフォームに浸透させる場合には、浸透する金属が粒状物又はプ リフォームの少なくとも一部を移動させて不均一な微細組織にならないように注 意が必要である。

したがって、長い間、加圧や真空（外部的又は内部的発生のいずれにかかわらず ）の適用に依存せず、またセラミック材料などの別の材料に金属マトリックスを 複合化するのに不所望な湿潤剤を必要としない、簡単で信鯨性のある方法の必要 性が感じられていた。また、造形された内側部分及び外側部分を有する金属マト リックス複合体を製造するのに最終機械加工の量を最小限にする必要も感じられ ていた。本発明はこれらの必要性を、プロセスの少なくともどこかの点で浸透促 進剤前駆体及び／又は浸透促進剤が存在する限り、普通の大気圧下で、浸透雰囲 気（例、窒素）の存在において、ある材料（例、セラミック材料；予定された内 、外部形状を持つプリフォームでもよい）に溶融マトリックス金属（例、アルミ ニウム）を浸透させる自発浸透法を提供することにより、満たすものである。

本出願人が有する米国特許及び特許出願の説明この出願の対象は、本出願人のそ の他のいくつかの特許及び特許出願と関連している。具体的には、これらの本出 願人の他の特許出願及び特許は、金属マトリックス複合材料の製造方法（以下、 「本出願人の金属マトリックス特許及び特許出願」とも称する）を記載　、して 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、本出願人の米国特許第４８ ２８００８号（１９８９年５月９日発行、１９８７年５月１３日出願の米国特許 出願第０７１０４９１７１号対応、発明者Ｗｈｉｔｅら、発明の名称’Ｍｅｔａ ｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”、　ＥＰＯより対応出願が１９８８ 年１１月１７日に公開第０２９１４４１号として出潮公開）に開示されている。

この１１ｈｉｔｅらの方法によると、金属マトリックス複合材はフィラー（例、 セラミックス又はセラミックスで被覆された材料）の透過性材料に、少なくとも 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 む溶融アルミニウムを浸透させて製造され、る。浸透は外部圧力又は真空の適用 なしで自発的に起きる。供給される溶融金属合金は、約１０〜１００体積％、好 ましくは少なくとも５０体積％の窒素を含み残りの気体は存在する場合には不酸 化性気体（ｇ４、アルゴン）である気体の存在において、少なくとも約６７５　 ”Ｃの温度でフィラー材料と接触される。この条件において、溶融アルミニウム 合金は普通の大気圧下でセラミックス材料中に浸透してアルミニウム（又はアル ミニウム合金）マトリックス複合材を形成する。溶融アルミニウム合金がフィラ ー材料の所望量に浸透したら、温度を下げて合金を固化させると、強化フィラー 材料を埋め込んだ固体金属マトリックス構造体が形成される０通常また好ましく は、送られる溶融金属の供給は実質的にフィラー材料の境界まで浸透が進行すれ ば充分であろう。−ｈｉｔｅらにより製造されたアルミニウムマトリックス複合 材のフィラーの量は極めて高い。すなわち、１対１より大きいフィラ一対合金の 体積比が実現できよう。

上記のりｂｉｔｅらのプロセス条件では、アルミニウムマトリックス中に分散し た不連続相として窒化アルミニウムが形成される。アルミニウムマトリックス中 の窒化アルミニウムの量は温度、合金組成、気体組成、フィラー材料などの要因 により大きく変化する。系においてこのような要因のいくつかを制御することに よって複合材の所望の特定の性質を得ることが可能である。しかしながら、最終 用途によっては、窒化アルミニウムを殆ど又は実質的に含まない複合材が望まし いこともある。

温度を高くすると浸透には都合がよいが、窒化物が形成され易くなることが見出 された。　Ｗｈｉｔｅらの発明は透過速度と窒化物形成の間のバランスの選択が 可能である。

金属マトリックス複合材の形成に用いるのに適当なバリヤ手段の例が、本出願人 の米国特許第４９３５０５５　（１９９０年６月１９日発行１．１９８８年１月 ７日出願の米国特許出願第１４１６４２号、発明者阿１ｃｈａｅｌ　Ｋ、　Ａｇ ｈａｊａｎｔａｎら、発明の名称“Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ　Ｍｅｔ ａｌ　Ｍａｔｒｆｚ　Ｃｏ５ｐｏ、５ｉｔｅ　５ｒｆｔｈ　ｔｈｅ　Ｕｓｅ　ｏ ｆ　ａ　Ｂａｒｒｉｅｒ”、　ＥＰＯより１９８９年７月１２日に公開第０３２ ３９４５号として出願公開された）に開示されている。このＡｇｈａｊａｎｉａ ｎらの発明の方法によると、フィラー材料の所定の表面境界に、バリヤ手段（例 、粒状ニホウ化チタン、又はユニオンカーバイド社から商標ＧＲＡＦＯＩＬとし て販売されている柔軟グラファイト箔製品などのグラファイト材料）を配置し、 マトリックス金属をバリヤ手段で限定された境界まで浸透させる。バリヤ手段は 溶融金属の浸透を禁止し、防止し、又は終了させることにより、得られる金属マ トリックス複合材に正味又はほぼ正味の形状を提供する。したがって、形成され た金属マトリックス複合体はバリヤ手段の内側形状に実質的に対応する外部形状 を有する。

米国特許第４８２８００８号の方法は、本出願人の米国特許出願第５１７５４１ 号（１９９０年４月２４日出願の米国出願第５１４５４１号、発明者Ｍｉｃｂａ ｅｌ　Ｋ。

Ａｇｈａｊａｎｉａｏ及びＭａｒｋ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｆｒｋ　、発明の名称″Ｍ ｅｔａｌ　Ｍａｔｒｆｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆａ ｒ　Ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｓａｍｅ”　、　ＥＰＯより対応出願が１９８９年 ９月２０日に公開第０３３３６２９号として出願公開されている、１９８８年３ 月１５日出願の米国特許出願第１６８２８４号（放棄法）の継続出願）により改 良された。これらの米国特許出願に開示された方法によると、マトリックス金属 合金が、第１の金属源として、及び溶融した第１の金属源と例えば重力流により 連通ずるマトリックス金属合金の溜として存在する。具体的には、この特許出願 に記載された条件下で、溶融した第１のマトリックス金属源は普通の大気圧下で フィラー材料に浸透を開始し、そして金属マトリックス複合材の形成を開始する 。第１の溶融マトリックス金属合金源はフィラー材料への浸透により消費される が、所望に応じて、自発浸透が継続する間、溶融マトリックス金属の溜から好ま しくは連続手段で補給することができる。所望量の透過性フィラーに溶融金属マ トリックスが自発的に浸透したとき、温度を下げて合金を固化させると、フィラ ー材料を埋め込んだ固体金属マトリックス構造物を得る。金属の溜を使用するこ とはこの特許出願に記載された発明の単なるＩＬｑ様に過ぎないこと、またそれ に開示されている別の態様のそれぞれではこの溜のａｍを用いる必要はないこと が理解されるべきであり、またこれらのＢｉ様のいくつかは本発明でも採用する と有用であろう。

溜の金属は、透過性フィラー材料に所定の程度まで浸透するのに充分な量の金属 を提供するような量である。これに代えて、任意のバリヤ手段を、透過性フィラ ー材料の少なくとも１つの側面に接触させて表面境界を限ることができる。

さらに、溶融マトリックス金属の送られる供給量の自発的浸透が実質的に透過性 フィラー材料の境界（即ちバリヤ）まで進行するのに充分でなければならないが 、溜に存在する合金の量はそのような量を超過して、浸透を完了するのに充分な 量の合金が存在するのみならず、過剰の溶融金属合金が残って金属マトリックス 複合体に付着してもよい。したがって、過剰の溶融合金が存在する場合に得られ るものは複合した複合体（即ちマクロ複合体）であり、金属マトリックスが浸透 したセラミックスは溜に残る余分な金属と直接に連結しているであろう。

金属マトリックス技術の更なる改良は、本出願人の米国特許出願第５２１０４３ 号（１９９０年５月９日出願、これは１９９０年２月２３日出願の米国特許出願 第４８４７５３号の一部継続出願であり、これはさらに１９８９年１１月７日出 願の米国特許出願第４３２６６１号（放棄法）の一部継続出願であり、これはさ らに１９８９年１０月６日出願の米国特許出願第４１６３２７号（放棄法）の一 部継続出願であり、これはさらに１９８９年５月９日出願の米国特許出願第３４ ９５９０号（放棄法）の一部継続出願であり、これはさらに１９８８年１１月１ ０日出願の米国特許出願第２６９３１１号一部継続出願（放棄法）であり、これ らはいずれも発明者がＭｉｃｈａｅｌ　Ｋ。

Ａｇｈａｊａｎｉａｎらで、発明の名称は−Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｆｏｒｍ ｉｎｌ−一１ｅｔａＩ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓ　Ｂ ｙ　Ａ　５ｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ 、　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｐｒｏｄｕｃｅｄ　Ｔｈｅ　ｒｅｆｒｏ−″で あり、米国特許出願第４１６３２７号の対応出願がＥＰＯより１９９０年７月２ ７日に公開第０３７５５８８号として出願公開されている）に見出される。これ らのＡｇｂａｊａｎｉａｎらの出願によると、プロセスの少なくともある点で、 フィラー材料又はプリフォームと連通ずると、溶融金属マトリックスのフィラー 材料又はプリフォームへの自発浸透を可能にする、浸透促進剤及び／又は浸透促 進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気を使用して、マトリックス金属のフィラー材料 又はプリフォームへの浸透を実施している。

Ａｇｈａｊａｎｉａｏらは自発浸透を発現する多くのマトリックス金属／浸透促 進剤前駆体／浸透雰囲気の系を開示している。具体的には、Ａｇｈａｊａｎｉａ ｎらはアルミニウム／マグネシウム／窒素系、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、アルミニウム／カルシウム／窒素系で観 察される自発浸透現象を開示している。しかしながら、Ａｇｈａｊａｎｉａｎら の出願に含まれる開示から、自発浸透現象はその他のマトリックス金属／浸透促 進剤前駆体／浸透雰囲気の系でも起きることは明白である。

上記の本出願人の金属マトリックスに関する特許及び特許出願のそれぞれは金属 マトリックス複合体の製造方法及びその製造方法から製造される新規な金属マト リックス複合体を記載している。これらの本出願人の金属マトリックスに間する 特許及び特許出願の開示事項はこの明細書でも特に参照して含まれるものである 。

発明の要約 フィラー材料又はプリフォームの透過性材料中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製造するに際して、前記フィラ ー材料又はプリフォームの少なくとも一部がその中に形状画定手段（例えば、マ ンドレル、非浸透性材料等）を含む、特にプロセスの間の少なくともいずれかの 点において浸透促進剤及び／又は浸透促進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気をフィ ラー材料又はプリフォームと連通させて、溶融マトリックス金属を前記形状画定 手段まで、フィラー材料又はプリフォームを自発浸透させる。

形状画定手段は、溶融マトリックス金属により自発浸透されない。

従って、これを取除くと、形成された金属マトリックス複合体中に、形状画定手 段の形が実質的に完全に逆に模写される。形状画定手段は、形成された金属マト リックス複合体の少な（とも一部にチャンネルを形成するのに用いてもよい、こ れに代えて形状画定手段は金属マトリックス複合体中に内部キャビティを画定す るのに用いてもよい。従って、簡単であろうが複雑であろうが（例、通路のネッ トワーク又は複雑な内部形状）、どんな形状、寸法、位置のどんなチャンネル及 びキャビティも、本発明の教示を実施することにより、金属マトリックス複合体 内に形成しうる。

本発明の第１に好ましい態様においては、自発浸透過程に伴なわれるプロセス条 件から生き残りうるマンドレルを含む形状画定手段を適当な容器中に置く、その 後、フィラー材料をマンドレルの周りに置き、フィラーのゆるいベッドを形成す るか、又は加工してフィラー材料の自己支持体（即ち、プリフォーム）となりう るフィラー材料を形成する。次いで溶融マトリックス金属をフィラー材料又はプ リフォームに自発浸透させて一定の形状を有するマンドレルに到らせる０次いで 、加工温度において、又はマンドレルの組成及び形状並びに金属マトリックス複 合体の組成及び形状に依存して、加工温度より高い又は低い温度において、マン ドレルを除きうる。

本発明で用いるに適したマンドレルは、自発浸透過程から生残れないが、自発浸 透過程を生き残りうる材料で被覆しうる材料を含みうる。そのような材料は、例 えばバリヤ材料としても機能する材料を含む、従って、マンドレル材料は、それ 自体自発浸透過程から生き残れないかも知れないが、適当な手段で被覆されると 、望ましいマンドレルとして機能しうる。更に、もしそのようなマンドレルが被 覆されると、皮膜、又はマンドレルそれ自体は、何らかのステップ又はステップ の組み合わせにより容易に取除きうる。

例えば、もし、グラファイトがマンドレルとして用いられ内部形状を形成すると 、−坦自発浸透が起これば、このグラファイトマンドレルは酸化され（例えば、 酸素雰囲気中で高温に加熱されることにより）、それにより、形成された金属マ トリックス複合体から除かれる。マンドレルは、きしらせて又はエアブラストで 取り去らせうる材料で造られていてもよい、更に、マンドレルの組成は、マンド レルが適切な浸出溶液（例、酸、塩基等）にさらして取除かれるように選んでも よい。更に、もしマンドレルが簡単な形状で、自発浸透過程において用いられる どんな材料とも化学的に反応しない材料で作られているときは、マンドレルは、 これに圧力をかけることにより（例えば、形成された金属マトリックス複合体か らグラファイトのピンを押し出す）金属マトリックス複合体から物理的に取り除 きうる。

金属マトリックス複合体中に殆どどんな形状でも形成しろるように、マンドレル はどんな望みの形状でもよい。しかしながら、マンドレルとして用いるために材 料を選ぶときは、マンドレルの組成、マンドレルの形状及び望みの取り除き方法 の組合わせの全てを考慮しなければならない、更にマンドレルは自発浸透プロセ スに悪影響を及ぼすべきでない、加えて、マンドレルの取り除きは、形成された 金属マトリックス複合体に悪影響を及ぼすべきでない。

他の好ましい態様においては、形状画定手段は、与えられたプロセス条件の組合 わせにおいて、マトリックス金属によって自発浸透されえない粒状物のベッド又 は材料である。浸透促進剤及び／又は浸透促進剤前駆体を取り入れない粒状物（ 例、粒状アルミナ）のベッド又は材料を、マトリックス金属で自発浸透さるべき キャビティ含有プリフォーム中に置いてもよい、プリフォームを溶融マトリック ス金属に接触し、これにより自発浸透されるとき、形状画定手段（又は粒状物） は、溶融マトリックス金属がこの粒状物中に浸透することを妨げることにより、 金属マトリックス複合物の内部キャビティの形状寸法を画定する。非浸透材料は 、エアープラスチング、グリッドプラスチング、浸出、振とう等を含む物理的、 機械的又は化学的手段により除きうる。

上記各ａ様において、浸透促進剤の前駆体は、フィラー材料もしくはプリフォー ム及び／又はマトリックス金属及び／又は浸透雰囲気の内の少なくとも１つに供 給しうる。供給された浸透促進剤前駆体は、その後に、フィラー材料もしくはプ リフォーム及び／又はマトリックス金属及び／又は浸透雰囲気の内の少なくとも １つと反応して、フィラー材料もしくはプリフォームの少なくとも中に又はその 上に、浸透促進剤を生成する。結局、少なくとも自発浸透の間、浸透促進剤はフ ィラー材料もしくはプリフォームの少なくとも一部と接触すべきである。

本発明の他の好ましい態様においては、浸透促進剤前駆体を供給するよりもむし ろ浸透促進剤を直接プリフォーム及び／又はマトリックス金属及び／又は浸透雰 囲気の内の少なくとも１つに供給する。

結局、少なくとも自発的浸透の間、浸透促進剤は、フィラー材料又はプリフォー ムの内なくとも１つに接触しているべきである。

本願は、金属マトリックス複合材の形成の間のいずれかの点で、浸透雰囲気の存 在下に、浸透促進剤前駆体と接触させられるマトリックス金属の種々の例を述べ る。即ち、自発浸透を示す個々のマトリックス金属／浸透促進剤前駆体／浸透雰 囲気系について種々言及するであろう、しかしながら、本願で述べるもの以外に 多数のマトリックス金属／浸透促進剤前駆体／浸透雰囲気系が、ここで述べる系 と同様に作用すると想像される。具体的には、自発浸透作用は、アルミニウム／ マグネシウム／窒素系；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／窒素系について観察された。

従って、本願は上に述べた系についてのみ論するが（特に、アルミニウム／マグ ネシウム／窒素系を強調する。）、他のマトリックス金属／浸透促進前駆体／浸 透雰囲気系も同様に挙動しうろことが理解さるべきである。

マンドレルを含むフィラー材料又はプリフォームの透過性材料の中への自発的浸 透を達する好ましい具体例においては、溶融マトリックス金属をプリフォーム又 はフィラー材料と接触させる。プリフォームもしくはフィラー材料は、それと混 合してもよく、及び／又はプロセスのいずれかの点で浸透促進前駆体に晒しても よい、更に、好ましい具体例において、溶融マトリックス金属及び／又はプリフ ォームもしくはフィラー材料は浸透雰囲気と、プロセスの少なくとも１点で、連 通ずる。他の好ましい具体例において、マトリックス金属及び／又はプリフォー ムもしくはフィラー材料は、浸透雰囲気と、実質的に全プロセスにおいて、連通 ずる。プリフォーム又はフィラー材料にはマンドレルの表面まで溶融マトリック ス金属が自発的に浸透し、自発浸透の程度即ち割合及び金属マトリックス複合物 の形成は、与えられた加工条件の組合わせによって変化するであろう、この条件 としては、例えば系に供給される浸透促進剤前駆体の濃度（例えば、溶融マトリ ックス合金中の及び／又はフィラー材料もしくはプリフォーム中の及び／又は浸 透雰囲気中の濃度）、フィラー材料のサイズ及び／又は組成、プリフォーム中の 粒状物のサイズ及び／又は組成、プリフォームもしくはフィラー材料中への浸透 に役立つ多孔度、浸透が生ずるのに許される時間、並びに／又は浸透が生ずると きの温度、がある、自発浸透は、一般にプリフォーム又はフィラー材料が実質的 に完全に埋め込まれるに充分な程度に行なわれる。

更に、マトリックス金属の組成及び／又は加工条件を変えることにより、形成さ れる金属マトリックス複合体の物理的、機械的性質は、どんな特別な用途又は需 要にも合うように製作しうる。更に、形成された金属マトリックス複合体を後処 理プロセス（例えば、方向性凝固、熱処理、等）にかけることにより、機械的及 び／又は物理的性質を更にどんな特別な用途又は需要にも合うように製作しうる 。その上更に、金属マトリックス複合体の形成の間の加工条件を調節することに より、形成される金属マトリックス複合体の窒素含量を広範な工業用途に適する ように製作しうる。

更に、フィラー材料もしくはプリフォームを含む材料の組成及び／又はサイズ（ 例、粒径）及び／又は形状を調節することにより、形成される金属マトリックス 複合体の物理的及び／又は機械的性質を、どんな数の工業的需要にも合うように 調節し又は製作しうる。

例えば、フィラー材料の耐磨耗性が金属マトリックスのそれよりも大きければ、 フィラー材料のサイズを増す（例えば、フィラー材料粒子の平均直径を増す）こ とにより、金属マトリックス複合体の耐磨耗性を向上させうることが発見された 。しかしながら、強度及び／又は靭性はフィラーのサイズを小さくすると共に向 上する傾向がある。更に、フィラーの熱膨張率がマトリックスメタルの熱膨張率 よりも低いときは、フィラー配合量を増すに従って、金属マトリックス複合体の 熱膨張率は低下する。更に又、形成された金属マトリックス複合体の機械的及び ／又は物理的性質（例えば、密度、弾性率及び／又は比弾性率、強度及び／又は 比強度等）は、ゆるい材料における又はプリフォーム中におけるフィラー材料の 配合量に依存して製作しうる０例えば、フィラーの密度がマトリックス金属のそ れよりも大きいときに、種々のサイズ及び／又は形状のフィラー粒子の混合物を 含むゆるい材料又はプリフォームにおいて、フィラー材料の充填量を高めること によりフィラー配合量を高くすることができ、これにより密度の高い金属マトリ ックス複合体が得られる。

本発明の教示を利用して、浸透させうるフィラー材料又はプリフォームの体積％ は広い範囲で変化させうる。浸透させうるフィラーの体積％の低さは、多孔性フ ィラー材料又はプリフォームを形成する能力により第１に限定される（例えば、 約１０体積％）、一方、浸透しうるフィラー又はプリフォームの体積％の高さは 、少なくともいくらかの相互につながった孔を持つ高密度のフィラー材料又はプ リフォームを形成する能力により第１に制限される（例えば約９５体積％）。従 って、上記教示のいずれかを、単独で又は組合わせて実行することにより、望み の性質の組合わせを含む金属マトリックス複合体を製作しうる。

定義 「アルミニウム」 本明細書中の用語「アルミニウム」は、実質的に純粋な金属（例えば、比較的純 粋で、市販の合金化されていないアルミニウム）、或いは鉄、ケイ素、鋼、マグ ネシウム、マンガン、クロム、亜鉛、等の不純物金属及び／又は合金成分を含む 市販の金属の如き、その他の等級の金属及び金属合金を含む意味である。この定 義の目的ではアルミニウム合金はアルミニウムを主成分とする合金又は金属間化 合物である。

「　ロ　ヒ　””　Ｂａ１ａｎｃｅＮｏｎ−Ｏｘｉｄｉｚｉｎ　Ｇａ５）」本明 細書中の用語「残部非酸化性気体」は、浸透雰囲気を構成する主たる気体に加え て存在する全ての気体を意味し、プロセス条件下でマトリックス金属と実質的に 反応性でない不活性ガス又は還元性気体である。用いる気体中に不純物として存 在するかもしれない酸化性気体は、プロセス条件下で実質的な量でマトリックス 金属を酸化するのに不十分な量でなければならない。

「バリヤ」又は「、ヘユ」２部反」 本明細書中の用語「バリヤ」又は「バリヤ手段」は、透過性フィラー材料又はプ リフォームの当該バリヤ手段によって画定された表面境界を越えて溶融マトリッ クス金属が移行、移動等をすることを妨げ、禁止し、防止し又は終了させる適当 な手段の全てを意味する。

適当なバリヤ手段は、プロセス条件下で、一定の一体性を保持し実質的に揮発性 でない（即ち、バリヤ材料はバリヤとしての機能を失う程度までには揮発性では ない）すべての適当な材料、化合物、元素、組成物、その他であることができる 。　・さらに、適当な「バリヤ手段」は、採用するプロセス条件下で、移行して いる溶融マトリックス金属によって実質的に湿潤されない材料を含む。この種の バリヤは、明らかに、溶融マトリックス金属と実質的に殆ど又は全く親和性を示 さず、フィラー材料又はプリフォームの画定された表面境界を越えての移動がバ リヤ手段によって防止又は禁止される。バリヤは必要な最終機械加工又は研削を 減少させ、得られる金属マトリックス複合材製品の表面の少なくとも１部を画定 する。バリヤは、特定の場合には透過性あるいは多孔質であってもよく、またバ リヤを例えばドリルで穿孔し又はパンチで穴あけして透過性にして、気体を溶融 マトリックス金属等と接触するようにしてもよい。

本明細書中の用語「残骸」又は「マトリックス金属残骸」は、マトリックス金属 複合材の形成の際に消費されずに残った環マトリックス金属のすべてを指称し、 典型的には、冷却すると、形成された金属マトリックス複合材と少なくとも部分 的に接触して残るものである。この残骸も二次金属又は異金属を含有してもよい ことが理解されるべきである。

「チャンネル」 本明細書中の用語「チャンネル」は、金属マトリックス複合物内の必ずしも寸法 の一様でない、満たされていない空間、キャビティ、通路等をいい、管状の形状 に限られない。

「ヱ土立二」 本明細書中の用語「フィラー」は、マトリックス金属と実質的に非反応性であり 、及び／又はマトリックス金属に対して限られた溶解性を持つ、単一の成分又は そのような成分の混合物を含むことを意図しており、前記成分は単−相又は多相 であることができる。フィラーは、粉末、フレーク、板、微小球（マイクロスフ ェア）、ウィスカ、泡、繊維、粒子、繊維７７）、短繊維、球、ペレット、チュ ーブ、耐火布帛、などのいろいろな形状及び寸法であることができ、また緻密質 又は多孔質のいずれでもよい、また、「フィラー」は、繊維、短繊維、粒子、ウ ィスカ、泡、球、繊維マット等の形状のアルミナ又は炭化ケイ素のようなセラミ ックフィラー、及び例えば溶融アルミニウム母金属による攻撃から炭素を保護す るためにアルミナ又は炭化ケイ素で被覆した炭素繊維のようなセラミックス被覆 フィラーを含む、また、フィラーは金属を含んでいてもよい。

「トッピング　ｈｏｔ−ｔｏ　ｉｎ　）３本明細書中の用語「熱トッピング」は 、少なくとも部分的に形成された金属マトリックス複合材の一端（ｒトンピング 」端）にマトリックス金属及び／又はフィラー材料及び／又はトッピング端に供 給された他の材料の少なくとも１つと発熱的に反応する物質を置くことを指称す る。この発熱反応は、トッピング端のマトリックス金属を溶融状態に維持するの に充分な熱を提供すべきであるが、複合材の残りのマトリックス金属は固化温度 に冷える。

「侵ゝ４″　ｋ′（ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｎ　ａｔｍｏｓ　ｈｅｒｅ）」本明細 書中の用語「浸透雰囲気」は、存在して、マトリックス金属及び／又はプリフォ ーム（又はフィラー材料）及び／又は浸透促進剤前駆体及び／又は浸透促進剤と 相互作用し、マトリックス金属の自発浸透を許容又は促進する雰囲気を意味する 。

ｒ”　４１　１ｎｆｉｌｔｒａｔｉｎ　ｅｎｈａｎｃｅｒ）３本明細書中の用語 「浸透促進剤」は、マトリックス金属のフィラー材料又はプリフォーム中への自 発浸透を促進又は補助する物質を意味する。浸透促進剤は、例えば、（１）気体 種を生成する浸透促進剤前駆体と浸透雰囲気の反応、及び／又は（２）浸透促進 剤前駆体と浸透雰囲気の反応生成物、及び／又は（３）浸透促進剤前駆体とフィ ラー材料又はプリフォームの反応生成物から形成することができる。また、浸透 促進剤は、プリフォーム及び／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１つに直接供給してもよく、浸透促進剤前駆体と他の種との反応により 形成される浸透促進剤と同様に機能する。最終的に、少な（とも自発浸透の間に は、自発浸透を達成するため浸透促進剤はフィラー材料又はプリフォームの少な くとも一部に位置すべきであり、また浸透促進剤は少なくとも一部がマトリック ス金属により還元可能でもよい。

本明細書中の用語「浸透促進剤前駆体」又は「浸透促進剤の前駆体」は、（１） マトリックス金属、（２）プリフォーム若しくはフィラー材料、及び／又は（３ ）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フィラー材料又は プリフォームへの自発浸透を誘起し又は助ける浸透促進剤を形成する物質を意味 する。いかなる特定の理論にも限定される意図はないが、浸透促進剤の前駆体は 、浸透促進剤の浸透雰囲気及び／又はプリフォーム若しくはフィラー材料及び／ 又はマトリックス金属との相互作用を可能にする位置へ配置されるか、存在する か、輸送されることが可能であることが必要であるように思われる０例えば、あ るマトリックス金属／浸透促進剤前駆体／浸透雰囲気の系では、浸透促進剤前駆 体が、マトリックス金属が溶融する温度、その付近又は場合によりさらにいくら か高い温度で気化されることが望ましい、このような気化によって、（１）浸透 促進剤前駆体と浸透雰囲気が反応して、フィラー材料又はプリフォームのマトリ ックス金属による濡れを促進する気体種を生成したり、及び／又は（２）浸透促 進剤前駆体と浸透雰囲気が反応して、フィラー材料又はプリフォームの少なくと も一部の中に濡れを促進する固体、液体又は気体の浸透促進剤を生成したり、及 び／又は（３）フィラー材料又はプリフォーム中で浸透促進剤前駆体が反応して 、フィラー材料又はプリフォームの少なくとも一部の中に濡れを促進する固体、 液体又は気体の浸透促進剤を生成したりするであろう。

「マトリ・εＬと１員Ｊ又は「マトリックん炙匡企金」本明細書中の用語「マト リックス金属」又は「マトリ・ンクス金属合金」は、マトリックス金属複合材を 形成するために用いられる金属（例えば、浸透前）及び／又はフィラー材料とま ぜ合わされてマトリックス金属複合材を形成する金属（例えば、浸透後）を意味 する。特定の金属がマトリックス金属として記載されている場合には、そのよう なマトリックス金属は、実質的に純粋なその金属、不純物及び／又は合金成分を 含む市販の金属、その金属が主成分（＋ｗａｊｏｒｏｒ　ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎ ｔ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）である金属間化合物又は合金を含むことが理解さ れるべきである。

「マトリックス　゛”ｆＩ　’　−の、」又は「且又糸」 本明細書中の用語「マトリックス金属／浸透促進剤前駆体／浸透雰囲気の系Ｊ又 は「自発系」は、プリフォーム又はフィラー材料中への自発浸透を示す上記物質 の組合せを指称する０例示のマトリ・ンクス金属と浸透促進剤前駆体と浸透雰囲 気の間に「／」がある場合には、いつでも、「／」は、特定の仕方で組み合わせ るとプリフォーム又はフィラー材料中への自発浸透を示す物質の系又は組合せを 指称していることが理解されるべきである。

「　マトリ・クス　Ａ　」又は「閏Ｌ」本明細書中の用語「金属マトリックス複 合材」又はｒＭＭｃ　Ｊは、２次元又は３次元的に連結した合金又はマトリック ス金属でプリフォームはフィラー材料を埋め込んだ材料を意味する。マトリック ス金属は得られる複合材に特定の所望の機械的及び物理的特性を付与するために 各種の合金成分を含むことができる。

マトリックス　と「　なる　金 本明細書中のマトリックス金属と「異なる」金属というときは、マトリックス金 属と同じ金属を主成分として含まない金属を意味する。（例えば、マトリックス 金属の主成分がアルミニウムであると、「異なる」金属は例えばニッケルを主成 分とすることができよう）「マトリックス　を　六　るノ　・　六　」本明細書 中の用語「マトリックス金属を収容する非反応性容器」は、プロセス条件下でフ ィラー材料（又はプリフォーム）及び／又は溶融マトリックス金属を収容し又は 含有することができ、かつ自発浸透機構を有意に損なわせるような仕方でマトリ ックス及び／又は浸透雰囲気及び／又は浸透促進剤前駆体及び／又はフィラー材 料若しくはプリフォームと反応しない、すべての容器を意味する。非反応性容器 は溶融マトリックス金属の自発浸透の終了後、使い捨て可能であり取り除くこと ができる。

ｒ７＋　７ｔ　二Ｊ−」又はｒ　’　ｅｒｓｅａｂｌｅ）プリフォーム」本明細 書中の用語「ブリフォームノ又は「透過性ブリフｔ−ム」は、少なくとも１つの 表面境界が浸透するマトリックス金属のための境界を実質的に画定するようにフ ィラー又はフィラー材料で作成した多孔質材料で、マトリックス金属が浸透する に先立って寸法安定性であるのに充分な形状一体性及び生強度を有する多孔質材 料を意味する。この材料はその中へマトリックス金属の自発的浸透を行うのに充 分に多孔質であるべきである。プリフォームは典型的には均一な或いは異質（ヘ テロ）のフィラーの結合体（ｂｏｎｄｅｄ　ａｒｒａｙｏｒ　ａｒｒａｎｇｅｙ ａｅｎｔ）からなり、いかなる適当な材料（例えば、セラミックス及び／又は金 属の粒子、粉末、繊維、ウィスカ等及びこれらの混合物）からなってもよい。プ リフォームは単一体としても或いは集合体としても存在することができる。

ｒｊｌ上朋ｅｒｖｏｉｒ）　Ｊ 本明細書中の用語「溜」は、フィラー又はプリフォームに関して離れて置かれた マトリックス金属の存在（物体）であり、これが溶融され流れて、フィラー又は プリフォームと接触しているマトリックス金属の一部、セグメント又はソース（ 源）を補給したり、或いは場合によっては最初に供給した後補給したりするもの を意味する。

「星秋亘足王段」 本明細書中の用語「形状画定手段」は、金属マトリックス複合体内の１つのチャ ンネルもしくはキャビティ又は複数のチャンネルもしくはキャビティを画定する のに用いられる固体、粒状物、繊維等を含む材料を意味する。この形状画定手段 は、自発浸透過程から生き残りかつ自発浸透過程に悪影響を与えないことの可能 な、又は可能にされた耐火材料からなる。この形状画定手段はどんな望みの形状 や寸法を有していてもよいが、プロセス条件下で自発浸透を受けない材料ででき ているか又は被覆されているべきである。

”　’　ｌ　’　（ｓ　ｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）　Ｊ本明 細書中の用語「自発浸透（非加圧浸透）」は、圧力（加圧）又は真空（外部から 通用するものも内部的に発生するものも）の適用の必要なしで起きるフィラー又 はプリフォームの透過性材料中へのマトリックス金属の浸透を意味する。

図面の簡単な説明 本発明の理解を助けるために、以下に図面を示すが、これは本発明の範囲を限定 することを意図するものではない。各図面において、類似の構成要素を示すため に、可能な場合には類似の引用番号を用いた。

図１ａ及び１ｂは、例１に従って金属マトリックスを形成させるために用いられ る組立て物の概略断面図を示す。

図２は例２に従って金属マトリックス複合物を形成するために用いられる組立て 物の概略断面図を示す。

図３は、例３に従って金属マトリックス複合体を形成するために用いられる組立 て物の概略断面図を示す。

発明の詳細な説明及び好ましい態様 フィラー材料又はプリフォームの透過性材料中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製造するに際して、前記フィラ ー材料又はプリフォームの少なくとも一部がその中に形状画定手段（例えば、マ ンドレル、非浸透性材料等）を含む、特にプロセスの間の少なくともいずれかの 点において浸透促進剤及び／又は浸透促進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気をフィ ラー材料又はプリフォームと連通させて、溶融マトリックス金属を前記形状画定 手段まで、フィラー材料又はプリフォームを自発浸透させる。

形状画定手段は、溶融マトリックス金属により自発浸透されない。

従って、これを取除くと、形成された金属マトリックス複合体中に、形状画定手 段の形が実質的に完全に逆に模写される。形状画定手段は、形成された金属マト リックス複合体の少なくとも一部にチャンフルを形成するのに用いてもよい。こ れに代えて形状画定手段は金属マトリックス複合体中に内部キャビティを画定す るのに用いてもよい。従って、簡単であろうが複雑であろうが（例、通路のネッ トワーク又は複雑な内部形状）、どんな形状、寸法、位置のどんなチャンネル及 びキャビティも、本発明の教示を実施することにより、金属マトリックス複合体 内に形成しうる。

本発明の第１に好ましい態様においては、自発浸透過程に伴なわれるプロセス条 件から生き残りうるマンドレルを含む形状画定手段を適当な容器中に置く、その 後、フィラー材料をマンドレルの周りに置き、フィラーのゆるいベンドを形成す るか、又は加工してフィラー材料の自己支持体（即ち、プリフォーム）となりう るフィラー材料を形成する。次いで溶融マトリックス金属をフィラー材料又はプ リフォームに自発浸透させて一定の形状を有するマンドレルに到らせる。次いで 、加工温度において、又はマンドレルの組成及び形状並びに金属マトリックス複 合体の組成及び形状に依存して、加工温度より高い又は低い温度において、マン ドレルを除きうる。

本発明で用いるに適したマンドレルは、自発浸透過程から生残れないが、自発浸 透過程を生き残りうる材料で被覆しうる材料を含みうる。そのような材料は、例 えばバリヤ材料としても機能する材料を含む。従って、マンドレル材料は、それ 自体自発浸透過程から生き残れないかも知れないが、適当な手段で被覆されると 、望ましいマンドレルとして機能しうる。更に、もしそのようなマンドレルが被 覆されると、皮膜、又はマンドレルそれ自体は、何らかのステップ又はステップ の組み合わせにより容易に取除きうる。

例えば、もし、グラファイトがマンドレルとして用いられ内部形状を形成すると 、−坦自発浸透が起これば、このグラファイトマンドレルは酸化され（例えば、 酸素雰囲気中で高温に加熱されることにより）、それにより、形成された金属マ トリックス複合体から除かれる。マンドレルは、きしらせて又はエアブラストで 取り去らせうる材料で遣られていてもよい、更に、マンドレルの組成は、マンド レルが適切な浸出溶液（例、酸、塩基等）にさらして取除かれるように選んでも よい。更に、もしマンドレルが簡単な形状で、自発浸透過程において用いられる どんな材料とも化学的に反応しない材料で作られているときは、マンドレルは、 これに圧力をかけることにより（例えば、形成された金属マトリックス複合体か らグラファイトのビンを押し出す）金属マトリックス複合体から物理的に取り除 きうる。

金属マトリックス複合体中に殆どどんな形状でも形成しうるように、マンドレル はどんな望みの形状でもよい、しかしながら、マンドレルとして用いるために材 料を選ぶときは、マンドレルの組成、マンドレルの形状及び望みの取り除き方法 の組合わせの全てを考慮しなければならない。更にマンドレルは自発浸透プロセ スに悪影響を及ぼすべきでない、加えて、マンドレルの取り除きは、形成された 金属マトリックス複合体に悪影響を及ぼすべきでない。

他の好ましい態様においては、形状画定手段は、与えられたプロセス条件の組合 わせにおいて、マトリックス金属によって自発浸透されえない粒状物のベッド又 は材料である。浸透促進剤及び／又は浸透促進剤前駆体を取り入れない粒状物（ 例、粒状アルミナ）のベッド又は材料を、マトリックス金属で自発浸透さるべき キャビティ含有プリフォーム中に置いてもよい、プリフォームを溶融マトリック ス金属に接触し、これにより自発浸透されるとき、形状画定手段（又は粒状物） は、溶融マトリックス金属がこの粒状物中に浸透することを妨げることにより、 金属マトリックス複合物の内部キャビティの形状寸法を画定する。非浸透材料は 、エアープラスチング、グリッドプラスチング、浸出、振とう等を含む物理的、 機械的又は化学的手段により除きうる。

−、゛− ａ＋１ｔ Ａ＃瞥マ〜１−１ 葎肯り 上述の好ましい１！！様のそれぞれに関して、特に自発浸透法による金属マトリ ックスの形成に関連して、どんな特定の理論にも拘束されたくないが、浸透促進 前駆体を、マトリックス金属、及び／又はフィラー材料もしくはプリフォーム及 び／又は浸透雰囲気の内の少なくとも１つと組合わせて利用するとき、この浸透 促進前駆体は反応して浸透促進剤を形成し、これは溶融マトリックス金属がフィ ラー材料又はプリフォームに自発的に浸透させ又は浸透を助ける。更に、浸透促 進剤の前駆体は、浸透雰囲気及び／又はプリフォーム若しくはフィラー材料及び ／又は溶融マトリックス金属の内の少なくとも１つとの相互作用を可能にする位 置へ配置されるか、存在するか、輸送されることが可能であることが必要である ように思われる。

例えば、あるマトリックス金属／浸透促進剤前駆体／浸透雰囲気の系では、浸透 促進剤前駆体が、マトリックス金属が溶融する温度、その付近又は場合によりさ らにいくらか高い温度で気化されることが望ましい、このような気化によって、 （１）浸透促進剤前駆体と浸透雰囲気が反応して、フィラー材料又はプリフォー ムのマトリックス金属による慣れを促進する気体種を生成したり、及び／又は（ ２）浸透促進剤前駆体と浸透雰囲気が反応して、フィラー材料又はプリフォーム の少なくとも一部の中に濡れを促進する固体、液体又は気体の浸透促進剤を生成 したり、及び／又は（３）フィラー材料又はプリフォーム中で浸透促進剤前駆体 が反応して、フィラー材料又はプリフォームの少なくとも一部の中に濡れを促進 する固体、液体又は気体の浸透促進剤を生成したりするであろう。

従って、例えば、もしプロセスの間の少なくともいずれかの点で浸透促進剤前駆 体が溶融マトリックス金属に含められ又は組合わされるのであれば、浸透促進剤 前駆体を、溶融マトリックス金属から気化し、フィラー材料もしくはプリフォー ム及び／又は浸透雰囲気の内生なくとも１つと反応させうる。そのような反応は 、もしそれによって形成される浸透促進剤が浸透温度で固体種で安定ならば、固 体浸透促進剤を形成しうる。この固体種はフィラー材料又はプリフォームの少な くとも一部に例えば皮膜として析出しうる。更に、そのような固体種はプリフォ ーム又はフィラー材料の少なくとも一部に識別できる固体として存在しうる固体 種であることが想像できる。もし、そのような固体種が形成されるなら、溶融マ トリックス金属はそのような固体種と反応しく例えば、溶融マトリックス金属は 形成された固体種を還元する）、浸透促進剤前駆体は、溶融マトリックス金属と 結び合わさって（例えば、溶解して又は合金化して）よい、従って、この場合、 追加の浸透促進剤が利用できて、これを気化し他の糧（例えば、フィラー材料も しくはプリフォーム及び／又は浸透雰囲気）と反応させ、再び同様な固体種を形 成しうる。浸透促進前駆体が浸透促進剤に変化し、その後浸透促進剤が溶融マト リックス金属と還元反応し、再び浸透促進剤が形成され・・・等々の連続プロセ スが起こって柊には自発浸透金属マトリックス複合物が得られるということは想 像しうる。

マトリックス金属のフィラー材料又はプリフォームへの自発浸透をさせるには、 浸透促進剤が自発系に供給さるべきである。浸透促進剤は、浸透促進剤前駆体か ら形成されうる。この浸透促進剤は、（１）マトリックス金属中に；及び／又は （２）フィラー材料又はプリフォーム中に；及び／又は浸透雰囲気から：及び／ 又は（４）外部源から自発系中へ供給されうる。更に、浸透促進剤前駆体を供給 するよりも、浸透促進剤を直接、フィラー材料もしくはプリフォーム、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１つに供給してもよい 、結局、少な（とも自発浸透の間に浸透促進剤がフィラー材料又はプリフォーム の少なくとも一部に配置さるべきである。

本発明の他の好ましい態様において、浸透促進剤前駆体と少なくとも部分的に浸 透雰囲気と反応させて、フィラー材料又はプリフォームをマトリックス金属と接 触させる前に又はその接触にすぐ続いて、浸透促進剤を、少なくともフィラー材 料又はプリフォームの少なくとも一部中に形成しうる（例えば、マグネシウムが 浸透促進剤前駆体で窒素が浸透雰囲気である場合、浸透促進剤は窒化マグネシウ ムであり、これはプリフォーム又はフィラー材料の少なくとも一部中に存在する ことになる）。

マ）　ＩＪックス金属／漫透促進前駆体／浸透雰囲気系の１つの例は、アルミニ ウム／マグネシウム／窒素系である。具体的には、アルミニウムマトリックス金 属は適当な耐火物容器内に収容される。但しこの容器は、プロセス条件下では、 アルミニウムを溶解したときアルミニウムマトリックス金属及び／又はフィラー 材料と有害な反応を起こさない、その後フィラー材料又はプリフォームは溶融ア ルミニウムマトリックス金属と接触させ自発浸透させうる。

更に、浸透促進前駆体を供給するよりは、浸透促進剤を直接に、プリフォームも しくはフィラー材料、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１つに接触させうる。結局、少なくとも自発浸透の間、浸透促進剤はフ ィラー材料又はプリフォームの少なくとも一部中に存在させるべきである。

本発明方法において用いられる条件下にて、アルミニウム／マグネシウム／窒素 自発浸透系の場合、プリフォーム又はフィラー材料は、プロセスの間のいずれか の点でこのフィラー材料又はプリフォームを窒素含有ガスが侵入又は浸透する程 に充分浸透性であり、及び／又は溶融マトリックス金属と接触すべきである。更 に、この透過性フィラー材料又はプリフォームは、溶融マトリックス金属を浸透 させることができ、これにより窒素の浸透したプリフォームに溶形成させ及び／ 又は窒素を浸透促進剤前駆体と反応させてフィラー材料又はプリフォーム中に浸 透促進剤を形成しこれにより自発浸透を生じさせうる。自発浸透及び金属マトリ ックス複合物の形成の程度は、プロセス条件の与えられた一組によって変わる。

この条件としては、アルミニウム合金のマグネシウム含量、プリフォーム又はフ ィラー材料のマグネシウム含量、プリフォーム又はフィラー材料中の窒化マグネ シウムの量、追加の合金元素（例、シリコン、鉄、銅、マンガン、クロム、亜鉛 、等）の存在、プリフォーム又はフィラー材料を構成するフィラー材料の平均サ イズ（例、粒径）、フィラー材料又はプリフォームの表面状態又は種類、浸透雰 囲気の窒素濃度、浸透に許される時間及び浸透が起こる温度がある０例えば、溶 融アルミニウムマトリックス金属の浸透が自発的に起こるためには、アルミニウ ムは、合金重量を基準にして少なくとも約１ｗｔ％、好ましくは少なくとも約３ ｗｔ％のマグネシウム（これは浸透促進前駆体として機能する）を含みうる。上 述のように、マトリックス金属に、それに特別の性質を与えるために補助的な合 金元素を含量せしめうる。加えて、補助的元素は、フィラー材料又はプリフォー ムの自発浸透を起こさせるに必要なマトリックスアルミニウム金属中のマグネシ ウム量を最小化しうる０例えば気化により自発系からのマグネシウムの喪失は、 浸透促進剤を形成すべきマグネシウムが無くなる程に起こるべきではない、従っ て、自発浸透が気化によって悪影響を受けないことを確保するために充分な量の 初期合金元素を使用するのが望ましい、更に、プリフォーム（もしくはフィラー 材料）及びマトリックス金属の両方に、又はプリフォーム（もしくはフィラー材 料）のみにマグネシウムが存在することは、自発浸透を達成するために必要なマ グネシウムの量を少なくする（後に詳しく論する）。

浸透雰囲気中の窒素の体積％も、金属マトリックス複合体の形成速度に影響する 。具体的には、もし雰囲気中に約１０容量％未滴の窒素が存在するときは、非常 にゆっくりした又は少ない自発浸透が起こるであろう。雰囲気中には少なくとも 約５０容量％の窒素が存在することが好ましく、これによって、例えば、浸透速 度が速くなり、浸透時間が短かくなることが発見された。浸透雰囲気（例、窒素 含有ガス）は、直接、フィラー材料もしくはプリフォーム及び／又はマトリック ス金属に供給するか、あるいは、ある物質の分解により生じてもよい。

フィラー材料又はプリフォームに、溶融マトリックス金属が浸透するに必要な最 小マグネシウム含量は１又はそれ以上の変数、例えば、加工温度、時間、ケイ素 、又は亜鉛のような補助合金元素の存在、フィラー材料の性質、自発系の１又は それ以上の成分中のマグネシウムの存在場所、雰囲気中の窒素含量、及び窒素雰 囲気が流れる速度に依存する。合金及び／又はプリフォームのマグネシウム含量 が増すにつれて、完全な浸透得るために、より低い温度又はより短い加熱時間を 用いうる。又、与えられたマグネシウム含量に対して、亜鉛のようなある種の補 助合金元素を添加すれば、より低い温度を用いうる。例えば、マトリックス金属 のマグネシウム含量を操作範囲の下限、例えば約１〜．３ｖｔ％は、次のものの 少なくとも１つと組合わせて用いうる：最低限以上の加工温度、高窒素濃度、又 は１もしくはそれ以上の補助合金元素。プリフォームにマグネシウムを加えない ときは、約３〜５ｗｔ％のマグネシウムを含む合金が、広い加工条件範囲にわた ってのその一般的利用を基準にして、好ましい。より低い温度及びより短い時間 を用いるときは、少なくとも約５％が好ましい、浸透に必要な温度条件を緩和す るために、アルミニウム合金の約１０ｉｅｔ％を越えるマグネシウム含量を用い うる。補助合金元素と共に用いるときは、マグネシウム含量は減らしうる。しか しこれらの元素は補助作用をするだけであるから、少なくとも上記最少量のマグ ネシウムと共に用いる。例えば、１０％のＳｉのみを合金成分とする名目上純粋 なアルミニウムは、１０００℃で５００メツシユの３９　ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ　 （商標）（ツートン社から得た純粋９９％炭化ケイ素）の基床に、実質的に全く 浸透しなかった。しかし、マグネシウムが存在すると、ケイ素は浸透過程を促進 することが見出された。更に実験してみると、マグネシウムの量は、それを単独 でプリフォーム又はフィラー材料に供すると、変化する。供給される含量のマグ ネシウムの少なくともい（らかをプリフォーム又はフィラー材料中に１いたとき は、自発系に供給されるマグネシウムのより低い％で自発浸透が起こることが発 見された。金属マトリックス複合体中に望ましくない金属間化合物が形成される のを防ぐために、供給するマグネシウムの量は少ない方が望ましい、炭化ケイ素 プリフォームの場合に、プリフォームをアルミニウムマトリックス金属と接触さ せ、この際プリフォームが少なくとも約１ｗｔ％のマグネシウムを含み、実質的 に純粋な窒素雰囲気下にあるとき、前記マトリックス金属はプリフォームに自発 的に浸透することが発見された。アルミナのプリフォームの場合は、許容しうる 自発浸透を達成するに必要なマグネシウム量はやや高い、具体的には、アルミナ プリフォームの場合に、同様なアルミニウムマトリックス金属を、炭化ケイ素プ リフォームに浸透させたアルミニウムとほぼ同じ温度で、そして同じ窒素雰囲気 の存在下に、接触させるとき、上に述べた炭化ケイ素プリフォームにおいて達成 したのに較べて、同様な自発浸透を達成するのに、少なくとも約３ｗｔ％のマグ ネシウムが必要であることが見出された。

マトリックス金属をフィラー材料又はプリフォーム中に浸透させる前に、浸透促 進前駆体及び／又は浸透促進剤を、自発系の合金表面に及び／又はプリフォーム もしくはフィラー材料の表面に及び／又はプリフォームもしくはフィラー材料内 に供給することも可能である（即ち、供給される浸透促進剤又は浸透促進剤前駆 体はマトリックス金属と合金化される必要はなく、むしろ単純に自発系に供給さ れてよいのである）。例えば、アルミニウム／マグネシウム／窒素系において、 マグネシウムがマトリックス金属の表面に通用されるならば、その表面はフィラ ー材料の透過性材料に最も近いか、又は好ましくはそれと接触しているかその逆 であることが好ましい。

あるいはマグネシウムはプリフォーム又はフィラー材料の少なくとも一部に混合 されていてもよい、更に、表面への適用、合金化及びマグネシウムをプリフォー ムの少なくとも一部の中に置くこと、の何らかの組合わせも可能である。浸透促 進剤及び／又は浸透促進前駆体の適用をそのように組合わせれば、浸透が起こる 温度を低くしうるだけでなく、マトリックスアルミニウム金属のプリフォームへ の浸透を促進するに必要なマグネシウムの総ｗｔ％を減らしえよう。

更に、マグネシウムの存在による望ましくない金属間化合物の生成量を最小にで きよう。

工又はそれ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、与えられた 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、合金中に含有せしめられ、又は合金の表面に置かれる亜鉛又は鉄のよう な補助合金元素は、浸透温度を低下させるのに用いられ、これによって窒化物の 形成を減らしうる。一方、窒化物の形成を促進するために、ガス中の窒素濃度を 上げてもよい。

合金中に存在し、及び／又は合金の表面に置かれ、及び／又はフィルター材料も しくはプリフォーム中に結合されたマグネシウムの濃度も、与えられた温度での 浸透の程度に影響する傾向がある。結局、殆ど又は全くマグネシウムが直接にプ リフォーム又はフィラー材料と直接に接触しない場合には、少なくとも約３ｗｔ ％のマグネシウムが合金中に含まれることが望ましい、この量より少ない合金含 量例えばマグネシウム１％の場合は、浸透のためにより高いプロセス温度又は補 助合金元素が必要となろう０本発明の自発浸透プロセスを行なうに必要な温度は 次の場合に低下できよう：　（１）合金のみのマグネシウム含量を増したとき、 例えば少なくとも約５ｉｍｔ％に増したとき；及び／又は（２）合金成分を、フ ィラー材料もしくはプリフォームの透過性材料に混合したとき；及び／又は（３ ）亜鉛又は鉄のような他の元素をアルミニウム合金中に存在させたとき。

温度も種々のフィラー材料について変化する。一般に、アルミニウム／マグネシ ウム／窒素系において、自発的及び漸進的浸透は、少なくとも約６７５℃のプロ セス温度、好ましくは約７５０　”Ｃ〜８００℃のプロセス温度で生ずるであろ う、一般に１２００℃を越える温度はプロセスに利益をもたらさない、特に有用 な温度範囲は、約り７５℃〜約１０００℃であることがわかった。しかしながら 、一般則として、自発浸透温度は、マトリックス金属の融点よりも高く、マトリ ックス金属の気化温度よりも低い、更に、自発浸透温度は、フィラー材料の融点 未満であるべきである。更に温度が上がるにつれて、マトリックス金属と浸透雰 囲気の間の反応生成物を形成する傾向が増す（即ち、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形成される）、そのような反 応生成物は、金属マトリックス複合体の意図された用途に従って望ましかったり 望ましくなかったりする。加えて、浸透温度を達するのに、電気抵抗加熱が一般 に用いられる。しかしながら、マトリックス金属を溶融させ、自発浸透に悪影響 を与えないどんな加熱手段も本発明に使用しうる。

例えば、本発明において、透過性のフィラー材料又はプリフォームは、プロセス の間の少なくとも１点において、窒素含有ガスの存在下に、溶融アルミニウムと 接触する。窒素含有ガスは、ガスの連続流を、フィラー材料もしくはプリフォー ム及び／又は溶融アルミニウムマトリックス金属の内の少なくとも１つと接触さ せ続けながら供給しうる。窒素含有ガスの流速は重要ではないが、その流速は、 窒化物の形成による雰囲気からの窒素の損失を補償し、又、溶融金属に酸化作用 を及ぼしうる空気の侵入を防ぐに充分なもの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、広範な種類のフィラー材料に適用し うる。フィラー材料の選択は、マトリックス金属合金、プロセス条件、溶融マト リックス金属合金とフィラー材料の反応性、及び最終複合製品にめられる性質の ような要因に依存しよう９例えば、アルミニウムがマトリックス金属のときは、 適当なフィラー材料としては、（ａ）酸化物、例えばアルミナ、マグネシウム、 ジルコニア；　（ｂ）炭化物、例えば炭化ケイ素；　（Ｃ）ホウ化物、例えばド デカホウ化アルミニウム、ニホウ化チタン、及び（ｄ）窒化物、例えば窒化アル ミニウム、並びに（ｅ）これらの混合物、がある、もしフィラー材料が溶融アル ミニウムマトリックス金属と反応する傾向があるならば、これは、浸透時間及び 温度を最小にし、又はフィラー上に非反応性被覆をすることにより適応させうる 。

フィラー材料は、基体を攻撃又は分解から基体を保護するためのセラミック被覆 を有するカーボン又は他の非セラミック材料のような基体を含みうる。適当なセ ラミック被覆としては、酸化物、炭化物、ホウ化物及び窒化物を含む。本発明方 法にて用いるに好ましいセラミックとしては、粒子、板、ウィスカ及び繊維の形 状をしたアルミナ及び炭化ケイ素がある。この繊維は不連続的（ｉｆ断した形） 又は連続フィラメント、例えばマルチフィラメントのトウの形をしていてもよい 。

ある種のフィラー材料は、同様な化学組成のフィラー材料に比べて高い浸透性を 示すことが発見された０例えば、米国特許第４７１３３６０号（発明の名称″Ｎ ｏｖｅｌ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ 　Ｍａｋｉｎｇｓａｒａｅ”、　Ｍａｒｋ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｔｒｋらに１９８７ 年１２月５日発行）に開示された方法で作った圧潰アルミナ体は、商業的に入手 可能なアルミナ製品に比べて望ましい浸透性を示す、更に、共通に所有された米 国特許出願第８１９．３９７号（発明の名称”Ｃｏｗｉｐｏｓｉｔｅ　Ｃｅｒａ ｍｉｃ　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄＭｅｔｈｏｔｌ　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ　ｔｈ ｅ　ｓａｗｓｅ”　、発明者Ｍａｒｋ　Ｓ、Ｎｅｗｋｉｒｋらに開示された方法 によって作られた圧潰アルミナ体も商業的に入手しうるアルミナ製品に比べて、 望ましい浸透性を示す、これら発行された各特許の主題は、ここに特に強調して 引用して、記載に含める。即ち、上述の米国特許及び米国特許出願の方法で作っ た圧潰した又は細分化したものを用いることによりより低い浸透温度及び／又は 浸透時間でセラミック材料の浸透性材料の完全な浸透が起こることが発見された 。

フィラー材料（又はプリフォーム）のサイズ、形状、化学的性質及び容量％は、 複合体に望まれる性質を得るごために必要とされるどんなものであってもよい、 浸透性は、フィラー材料の形状によって制限されないので、フィラー材料は粒子 、ウィスカ、板又は繊維の形でありうる０球、細管、ベレット、耐火物繊維布等 のような他の形状も用いうる。加えて、大きな粒子よりも、小さな粒子の材料の 完全な浸透にはより高い温度又はより長い時間が必要であり、特定の反応条件に よってはその逆の場合もあるが、フィラー材料のサイズは浸透を制限しない０本 発明において、１μｍ又はそれ以下ないし約１１００μｍ又はそれ以上の平均粒 径を用いてうまく行く。約２μｍ〜約１０００μｍが広範な主たる商業的応用に は好ましい。更に、浸透さるべきフィラー材料Ｃ又はプリフォーム）の材料は透 過性であるべきである（即ち、溶融マトリックス金属に対して及び／又は浸透す る雰囲気に対してそれを透過性にするためにいくらかの連通した孔を含むべきで ある）、更に、フィラー材料又はプリフォームを含む材料のサイズ（即ち粒径） 及び／又は形状及び／又は組成を調節することにより、形成されるマトリックス 複合物の物理的機械的性質を、どんな数の工業的需要にも合うように調節しうる ３例えば、フィラー材料がマトリックス金属より耐磨耗性が高いときは金属マト リックス複合物の耐磨耗性は、フィラー材料のサイズを増す（例えば、フィラー 材料粒子の平均直径を増す）ことにより、向上させうる。しかしながら、フィラ ーのサイズを小さくすることにより、強度及び／又は靭性は向上する傾向がある 。更に、フィラーの熱膨張率が、マトリックス金属の熱膨張率よりも低いときは 、金属マトリックス複合物の熱膨張率は、フィラーの配合量を増すことにより小 さくなる。更に、形成された金属マトリックス複合体の機械的及び／又は物理的 性質（例えば、密度、熱膨張率、弾性率及び／又は比弾性率、強度及び／又は比 強度、等）は、ゆるい材料（ｌｏｏｓｅ　ｍａｓｓ）又はプリフォーム中のフィ ラー材料の配合量に従って調節しうる０例えば、フィラーの密度がマトリックス 金属のそれよりも大きいとき、種りのサイズ及び／又は形状の混合物を含むゆる い材料又はプリフォームに、フィラー材料の高い充填による高いフィラー配合量 を与えることにより、高密度の金属マトリックス複合体を得ることができる。本 発明の教示を利用することにより、浸透させうるフィラー材料又はプリフォーム の容量％を広い範囲で変えうる。

浸透させうるフィラーの低い容量％は、多孔性フィラー材料又はプリフォームを 形成する能力によって主に制限される（例えば、約１０容量％）。一方、浸透さ せうるフィラー又はプリフォームの高い容量％は少なくともい（らかの相互につ ながった孔を持つ密度の高いフィラー材料又はプリフォームを形成する能力によ り主に制限されうる（例えば、約９５容量％）従って、上記教示のいずれかを単 独で又は組合わせて実施することにより、金属マトリックス複合物を望みの性質 の組合わせを含むように製作しうる。

本発明による金属マトリックス複合体を形成する方法によれば、溶融マトリック ス金属を硬化プリフォーム又はフィラー材料の硬化材料中に押し込む圧力を使用 せずに、高体積分率及び低多孔度を有する実質的に均一な金属マトリックス複合 物を製造しうる。高体積分率のフィラー材料はフィラー材料の低い多孔度の当初 の材料を用いて得ることができる。材料が閉じた泡を有する圧縮体又は、溶融合 金による浸透を妨げるような充分に密度の高い構造体に変えられるのでなければ 、充填材の素材を硬化に先立って圧縮し又は高密度化すれば、高い体積率も得ら れる。具体的には、約６０〜８０容量％のオーダーの体積分率は、振動バッキン グ、粒度分布のａｉｒ等のような方法により得ることができる。しかしながら、 これらに代わる方法を用いてフィラーのより高い体積分率を得ることができる０ 本発明による熱成形金属マトリックス複合体には、４０〜５０％のオーダーのフ ィラーの体積分率が好ましい、そのような体積分率では浸透複合材はその形状を 維持し又は実質的に維持し、これによって２次加工を容易にする。しかしながら 、熱成形後の望みの最終複合材配合量に依存して、より高い、又はより低い粒子 配合量又は体積分率を用いうる。更に、比較的低い粒子配合量を得るために、本 発明の熱成形プロセスに関連して粒子の配合量を減らす方法を用いうる。

アルミニウムの浸透及びセラミックフィラーの周囲でのマトリック不の形成にと って、アルミニウムマトリックス金属によるセラミックフィラーの濡れは、浸透 機構の重要な部分を占めることが観察された。更に、フィラーの溶融金属による 濡れは、形成される金属マトリックス複合体の全体にわたってフィラーを均一に 分散させ、フィラーのマトリックス金属への結合を改善する。更に、加工温度が 低いと、無視しうる又は最小量の金属の窒化が起こり、金属マトリックス中に分 散された窒化アルミニウムの不連続相が最小となる。

しかしながら、温度範囲の上限に近付くと、金属の窒化がより起こり易くなる。

従って１．金属マトリックス中の窒化物権の量は浸透が起こるプロセス温度を変 えることによりｍ節しうる。窒化物の形成が著しくなる特定のプロセス温度は、 用いられるマトリックスアルミニウム合金とフィラー又はプリフォームの体積に 対するその量、浸透させるべきフィラー材料、及び浸透雰囲気の窒素濃度のよう な要因によっても変わる０例えば、与えられたプロセス温度での窒化アルミニウ ムの生成の程度は、合金がフィラーに濡れる能力が減るにつれて、又、雰囲気の 窒素濃度が増すにつれて、増加すると信じられる。

従って、複合物の形成の間に金属マトリックスの組織（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｃ ｙ　）をＵｊ４ｍして、得られる製品にある特性を与えうる。与えられた系につ いて、プロセス条件を、窒化物の形成を調節するように選定しうる。窒化アルミ ニウム相を含む複合製品は、製品にとって好ましい、又は製品の性能を改善する ある種の性質を示すであろう。

更に、アルミニウム合金による自発浸透の温度範囲は、用いられるセラミック材 料によって変わる。フィラー材料がアルミナの場合、窒化物の大巾な生成によっ てマトリックスの延性が低下するのが望ましくなければ、浸透温度は、好ましく は約１０００°Ｃを越えるべきでない、しかしながら、延性が低く、硬いマトリ ックスの複合物を作りたいときは、１０００℃を越える温度を用いうる。炭化ケ イ素をフィラー材料として用いるときは、アルミナをフィラーとして使うときに 比べてアルミニウムが窒化物を合金として含有する度合が低いので、炭化ケイ素 を浸透するために約１２００″Ｃという高い温度を用いうる。

更に、金属マトリックス複合物内のマトリックス金属の組織（ＣＯｎｓｔｉｔｕ ｅｎｃｙ）及び欠陥、例えば、気孔を、金属マトリックス複合体の冷却速度を調 節することにより改変しろる６例えば、金属マトリックス複合物を、多数の方法 で方向性凝固させうる。この方法としては、金属マトリックス複合物を収容する 容器を冷却板上に置くこと；及び／又は容器の周囲に断熱材を選択的に置くこと 、がある。

更に金属マトリックスの組織（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｃｙ）は、金属マトリック スの形成の後に改変しうる０例えば、形成された金属マトリックス複合物を熱処 理すれば、金属マトリックス複合物の引張り強度を改善しうる。〔引張強度の標 準試験はＡＳＴＭ−Ｄ３５５２−７７　（１９８２年に再承認）である、） 例えば、マトリックス金属として５２０．０アルミニウム合金を含む金属マトリ ・ンクス複合体について望ましい熱処理は、この複合物を高い温度、例えば約４ ３０℃に加熱し、長い期間（例えば、１８〜２０時間）この温度に保つことから なる。この金属マトリックスは、次いで、約１００℃の沸騰水中で約２０秒間急 冷する（即ち、Ｔ−４熱処理）。

これにより焼戻す、即ち前記複合物が引張り応力に耐える能力を改善することが できる。

更に、フィラー材料又はプリフォームの浸透を完全にするため及び／又は最初の マトリックス金属源とは組成の異なる第２の金属を供給するためにマトリックス 金属の溜を用いることができる。具体的には、ある場合には、組成が最初のマト リックス金属源と異なる溜中のマトリックス金属を用いるのが望ましい０例えば 、もし最初のマトリックス金属源としてアルミニウム合金が用いられたとすれば 、そのプロセス温度で溶融する殆ど全ての他の金属又は金属合金を溜の金属とし て眉いえよう。溶融金属は、しばしば非常に相溶性であるので、混合が起こるに 充分な時間が与えられるかぎり、溜の金属は最初のマトリックス金属源と混合す るであろう、従って、組成が最初のマトリックス金属源と異なる溜の金属を用い ることにより、マトリックス金属の性質を種々の操作上の要請に合うように調節 し、こうして金属マトリックス複合体の性質を調節しうる。

本発明と組み合わせてバリヤ手段も利用しうる。具体的には、本発明と供に用い うるバリヤ手段は、フィラー材料の画定された表面境界を越えて溶融マトリック ス金属（例えばアルミニウム合金）が移行、移動等するのを妨げ、禁止し、防止 し又は終了させる適当な全ての手段でありうる。適当なバリヤ手段は、本発明の プロセス条件下で、一定の一体性を保持し、揮発性でなく、好ましくはこのプロ セスで用いられるガスを透過するものであり、かつセラミックフィルターの画定 された表面境界を越える連続的浸透又は他の全ての種類の移動を局部的に禁止し 、停止させ、妨げ、防止する等をしうる全ての材料、化合物、元素、組成物等を 意味する。バリヤ手段は、以下に詳しく述べるように、自発浸透の間に、又は自 発浸透金属マトリックス複合物の熱成形に関連して利用される全ての型又は他の ジグに、用いうる。

適当なバリヤ手段は、用いられるプロセス条件下に、移行する溶融マトリックス 合金により、実質的に濡れない材料を含む、このタイプのバリヤは、溶融マトリ ックス合金に対して殆ど又は全く親和性を示さないようであり、フィラー材料又 はプリフォームの画定された表面境界を越える移動は、このバリヤ手段により妨 げられ又は禁止される。このバリヤは金属マトリックス複合物製品に必要とされ る最終的機械加工又は研削を減少させる。上述のように、バリヤは好ましくは透 過性又は多孔性であり、又は穿孔により透過性にして気体が溶融マトリックス合 金と接触するようにされるべきである。

アルミニウムマトリックス合金に特に有用な適当なバリヤは、カーボン、特にグ ラファイトとして知られている結晶性同素体型カーボンを含むものである。グラ ファイトは、上述のプロセス条件下では溶融アルミニウム合金に本質的に濡れな い、特に好ましいグラファイトはユニオンカーバイト社の登録商標ＧＲＡＦＯＩ Ｌの下に販売されているグラファイトフォイル製品である。このグラファイトフ ォイルは、フィラー材料の画定された表面境界を越えて溶融アルミニウム合金の 移行を防ぐシーリング特性を示す、このグラファイトフォイルは、又、耐熱性で あり、化学的に不活性である。　ＧＲＡＦＯＩＬ（商標）グラファイトフォイル は、可撓性、適合性及び弾性を持つ、それは種々の形にしてどんなバリヤ用途に も適応させうる。しかし、グラファイトバリヤ手段は、フィラー材料又はプリフ ォームの境界の周囲又は上にスラリー又はペースト又はペイントのフィルムとし て用いうる。　ＧＲＡＦＯＩＬ（商！１１）は特に好ましい。それは、それが可 撓性グラファイトシートの形をしているからである。用いるにあたっては、この 紙様グラファイトは、単にフィラー材料又はプリフォームの周囲を包めばよい。

窒素中アルミニウム金属マトリックス合金用の他の好ましいバリヤは遷移金属ホ ウ化物（例、ニホウ化チタン（ＴｆＢｇ）　）で、これはアルミニウム金属合金 を使うとき用いられるプロセス条件のあるものの下で溶融アルミニウム金属合金 により一般に濡れない、このタイプのバリヤではプロセス温度は８７５℃を越え るべきでない、さもないとバリヤ材料は有効性が小さくなり、実際、温度が高く なるとバリヤ中への浸透が起こるだろう、更にバリヤ材料の粒子サイズは、自発 浸透を妨げる能力に影響を与える。遷移金属ホウ化物は、一般に粒状（１〜３０ μｍ）である、このバリヤ材料は、スラリー又はペーストとして、好ましくはプ リフォームとして予備成形されたセラミックフィラー材料の透過性材料の境界に 適用されうる。

窒素中のアルミニウム金属マトリックス合金用の他の有用なバリヤとしては、フ ィラー材料又はプリフォームの外表面にフィルム又は層として適用される低揮発 性有機化合物がある。窒素中、特に本発明のプロセス条件で焼成すると、この有 機化合物は分解して炭素のすすフィルムを残す、この有機化合物は、従来手段、 例えば塗装、噴霧、浸漬等により適用しうる。

更に、微細に粉砕された粒状材料は、フィラー材料の浸透速度よりも遅い速度で この粒状材料の浸透が起こる限り、バリヤとして機能する。

かくして、バリヤ手段は、どんな適当な手段ででも、例えば画定された表面境界 をバリヤ手段の層で覆うことにより、適用しうる。

そのようなバリヤ手段の層は、画定された表面境界上に、液体、スラリーもしく はペースト状のバリヤ手段を塗装、浸漬、スクリーン印刷、蒸発もしくは他の適 用法で、又は蒸発性バリヤ手段をスパッタリングで、又は固体粒状バリヤ手段の 相を単に析出させて、又はバリヤ手段の固体薄シートもしくはフィルムを貼って 、画定された表面境界上に適用しうる。バリヤ手段を所定の所に配置して、浸透 マトリックス金属が画定された境界に到達しバリヤ手段に接触したとき、自発浸 透は実質的に終了する。

以下の例に本発明の種々の実例を示す、しかし、これらの例は、実例であって請 求の範囲に定義された発明の範囲を限定するものと解すべきでない。

■土 この例は、非浸透材料からなるマンドレルを用いて、中空金属マトリックス複合 体を作る方法を例証する。具体的には、この例は、中空シェルの形をした金属マ トリックス複合体を、フィラー材料混合物をスリップキャストしてプリフォーム を作り、次いで生じたスリップキャストされたプリフォームの内部に非浸透性粒 状材料を詰めることにより、作りうろことを説明する０図１ａ及びＩｂは、金属 マトリックス複合体を作るために用いた組立て物を形成するだめの概略断面図で ある。直径約３インチ（７６ｍ）の球で、１２個の規則正しく間隔をおいて並べ た各直径１１／１６インチ（１７■）の切頭を有するものをグレードＭＳ−１２ ２フルオロカーボン剥離剤乾燥離型剤（Ｍｉｌｌｅｒ　５ｔｅｖｅｎｓｏｎ　Ｃ ｏｍｐａｎｙ、　Ｉｎｃ、　Ｄａｎｂｕｒｙ、　ＣＴ）でスプレーコートした。

グレードＧ１−１０００ゴム成形化合物（Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｔｏｏｌｉｎｇ　５ ｕｐｐＩｙ　Ｃｏ５ｐａｎｙ＋　Ｅｘｔｏａ、　ＰＡ）をスプレーコートした球 の周りにキャストして、この球の形を逆に模写したゴムの型を形成した。空気中 で約１２時間、このゴム成型化合物を硬化した後、スプレーコートした球を型か ら分離した０次いで、中を除いた後に残ったゴム型のキャビティ中に約１１０℃ のグレード５５５０−に、　ＧＲＮ、　ＦＬＫ、溶融ロウ（ＹａｔｅｓＭａｎｕ ｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏ５ｐａｎｙ＋　Ｃｈｉｃａｇｅ、　ＩＬ）をキャスト することにより、当初の球のロウ模型を作った０次いで、このロウをほぼ室温に 冷却させた。このロウが実質的に室温に冷却した後、ロウ模型をゴム型から分離 した。その後のインベストメント鋳造法のマトリックス金属溜部分用のロウ模型 を製作するために、同様な方法を用いた。この溜は、直径が約４インチ（１０２ ｍ）で高さが約３インチ（７６ｍ）であった、しかしながら、溶融ロウ溜模型が 固化する前に、スチールマンドレルをロウ内に挿入した。その後のロウの固化に より、このマンドレルは適所に固定された。２つのロウ模型、球それ自身用のも の及びマトリックス金属溜用のもの、を珠玉の、平たい円形切頭部で接合してイ ンベストメントパターン（ｉｎｖｅｓｔ＋ｗｅｎｔ　ｐａｔｔｅｒｎ）を作った 。２つのロウ模型を接合する手段は、追加の溶融ロウでそれらを溶接することで あった。

次いで、図１３に関してＣａＣ０、からなるインベストメントシェル（ｉｎｖｅ ｓｔｍｅｎｔ　５ｈｅｌｌ）１０２をロウインベストメントパターンの表面上に 造った。具体的には、重量基準で約３０．０％のＮＹＡＣＯＬ　（商標）　１４ ３０ＡＴコロイド状シリカ（Ｎｙａｃｏｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ＋　Ｉｎｃ、；　 ＰＱ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。

Ａｓｈｌａｎｄ、　ＭＡの系列会社）、約６６．１％のＨＵＢＥＲＣＡＲＢ　（ 商標）　Ｑ３２５炭化カルシウム（３２５メツシユ以下、Ｊ、　Ｍ　Ｈｕｂｅｒ 　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、炭化カルシウム部内、Ｑｕｉｎｃｙ、　ＩＬ）　、 約３．０％の５００グリツドのＴＥＴＩＩＩＡＢＯＲ（商標）炭化ホウ素（Ｅｘ ｏｌｏｎ−ＥＳＫ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、　ＴｏｎａＨａｎｄａ、　ＮＹ） 、約０．６％のりＩＣＴＯＮＥＴ（商標）１２湿潤剤（Ｒａｎｓｏｓ　ａｎｄ　 Ｒａｎｄｏｌｐｈ、　Ｉｎｃ、＋Ｍａｅｍｅｅ、　ＯＨ）及び約０．３％のＤＣ ＨＡｎｔｉｆｏｒ曽脱泡剤（Ｒａｎｓｏｍ　ａｎｄ　Ｒａｎｄｏｒｐｈ、　Ｉｎ ｃ、）からなるスリップ又はスラリー中に、前記ロウインベストメントパターン を浸漬した０次いでこのスリップ被覆模型を乾燥ＲＡＮＣＯ（商標）　ＳＩＬ　 Ｎｏ、　Ａシリカサンド（Ｒａｎｓｏｍ　ａｎｄ　Ｒａｎｄｏｌｐｂ＋Ｉｎｃ− ）で散布し又は化粧しっくい塗りした０次いで、このロウ模型及びその上に発達 したインベストメントシェル１０２を約６５℃で約１／２時間乾燥した。次いで 、このインベストメントシェル１０２で約２秒間、ＮＹＡＣＯＬ　（商標）　１ ４３０　ＡＴココロイドシリカの浴に浸漬した０次いですぐにこの浸漬−散布一 乾燥一湿潤過程をくり返した。

次に、この被覆したロウインベストメントパターンを、重量基準にして約１部の ＲＥＤＩＰ　（商標）指示薬（Ｒａｎｓｏｍ　ａｎｄ　Ｒａｎｄｏｌｐｈ、　Ｉ ｎｃ、）、約２部のＶＩＣＴＯＷＥＴ　（商標）　１２ｉｆｆｉ潤剤、約５６部 の蒸留水、約２７４部のＮＹＡＣＯＬ　（商標）８３０コロイド状シリカ及び約 ７００部のＲＡＮＣＯ（商標）ＳＩＬ　Ｎｏ、２シリカ粉末（Ｒａｎｓｏｍ　ａ ｎｄ　Ｒａｎｄｏｌｐｈ、　Ｉｎｃ、）からなり、ザーンナンバー（Ｚａｈｎ　 Ｎｕｍｂｅｒ）　４力ツプ中約１５秒に対応するスラリー結成いで、このスラリ ー被覆インベストメントシェルを、約３０グリフトのＲＡＮＣＯ（商標＞　ＳＩ Ｌ　Ｂシリカサンド（Ｒａｎｓｏｍ　ａｎｄ　Ｒａｎｄｏｌｐｈ、　Ｉｎｃ、） の流動床中に化粧しっ（い塗りし又は浸漬した。この化粧しっくい塗りしたイン ベストメントシェルを、約６５℃で約１／２時間又はシェル中でＲＥＤＩＰ　（ 商標）指示薬の色が黄緑から濃橙に変わるまで再び乾燥した０次いでこの浸漬− しっ（い塗り一乾燥過程を追加の４〜５回くり返した。第２のインベストメント シェルスラリー中への浸漬の間にインベストメントシェルをコロイド状シリカで 事前湿潤は必要でなかった０次いで、被覆したロウインベストメン上パターンを スチームオートクレーブ中に置き、ロウパターンを周囲のインベストメントシェ ルから除いた。水蒸気圧約１００ｐｓｉ　（６９０ｋＰａ）の水蒸気圧に対応す る温度で約５分間オートクレーブ処理した後、実質的に全てのロウを周囲のイン ベストメントシェルｉ０２から除かれていた。次いでインベストメントシェル１ ０２をスチームオートクレーブから取り出し抵抗加熱式空気雰囲気炉中に、はぼ 室温で置いた。

次いで炉の温度を約８００℃／ｂｒの速度で約８５０℃に上げた。８５０°Ｃの 温度を約４＋１／２時間保って、インベストメントシェル１０２　＠硬化させた 後、このシェルを約６００℃に炉中冷却した。このインベストメントシェルモー ルド１０２を、自発浸透過程に用いるに適するようになる迄、約６００℃の炉の 中に置いた。生じた型は、管状ネツり領域を経由して端の開いたシリンダーに連 結した球状端部からなっていた。

重量基準にして、約５３．３％の５００グリツドの３９　ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ　 （商標）生炭化ケイ素（Ｎｏｒｔｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ、　ｋｏｒｃｅｓｔｅｒ 、　ＭＡ）、約１３．３％の１０００グリツドの３９　ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ　（ 商標）生炭化ケイ素、約３１．１％のアセトン、約２．０％のマグネシウム粒状 物（３２５メツシユ以下、Ｒｅａｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａ ｎｙ、　Ｌａｋｅｈｕｒｓｔ、　ＮＪ）及び約０．３％のＱ−ＰＡＣ（商標）ポ リプロピレンカーボネートバインダー（Ａｉｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｎｄ　Ｃ ｈｅｍｉｃａｌｓ＋　Ｉｒ１ｃ、、　Ｅａ＋階ａｕｓ＋　ＰＡ）からなる約１． １２６　ｇのスリップを調製した。具体的には、生炭化ケイ素及びマグネシウム 粒状物を、約４０００ｇの直径１５／１６インチ（２４ｍ）微粉砕手段（Ｓｔａ ｎｄａｒｄ　Ｃｅｒａｓｉｃ　５ｕｐｐｌｙ　Ｃｏ、、　ａ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ 　ｏｆ　Ｃｈｅｗ−Ｃ１ａｙ　Ｃｏｒｐ、、　Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ、　ＰＡ）を 含む乾燥８．９　Ｌｍ製ボールミル（ＩＪ、Ｓ、　Ｓｔｏｎｅｗａｒｅ　Ｃｏｒ ｐ、、　Ｍａｈｗａｈ、　ＮＪ）中に入れた０粒状物を約１時間ボールミルにか けた後、約７７２ｇの＋　−（Ｎａｌｇｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ、　Ｒｏｃｈｅｓｔ ｅｒ、　ＮＹ）中でかたくシールして後の使用のために貯蔵した。アセトン及び Ｑ−ＰＡＣ（商標）バインダーを前記磁性ボールミルに加え、スリップを形成し た。このスリップを約１時間ボールミルにかけた。

このスリップを、上述の型の球状部分に実質的に満杯になる迄注入した。型の球 状部分及び型の取り付けられたシリンダー状部分の間のネック領域１．０４中に ゴム柱を挿入した。こうして型の２つの部分を分離して、この型を回転し、スリ ップを、型功球状部分の表面に一様に被覆させた。ゴム柱を周期的に取り除きス リップキャスト程を点検したところ、約５分後に、３／８インチ（１０ｍｍ）〜 １／２インチ（１３ｍｍ）の厚さの皮膜が型の球状部分の内壁に形成されている ことがわかった。残ったスリップを型から排出した。得られたスリップキャスト 皮膜は、その内部表面がほぼ球形であり、その外表面が寸法及び形において当初 のロウインベストメントパターンの切頭球状部分の外表面とぴったり合った。

次いでゆるい５００グリツドのＥ３８　ＡＬＵＮＤＵＭ　（商標）アルミナ粉末 １０８　（Ｎｏｒｔｏｎ　Ｃｏｓ＋ｐａｎｙ、　Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ、　ＭＡ） を、型内のスリップキャストしたプリフォームの内部にネック領域１０４の底と 実質的に同高の水準まで注入した。このＥ３８　ＡＬＵＮＤＵＭ　（商標）アル ミナ粉末１０８はマンドレルとして使用した。何故なら、主に、このアルミナ材 料はマグネシウム粉末を含んでいなかったのでプロセス条件下では溶融金属によ り透過されえなかったからである。次いで、キャストの厚さが約３／８インチ（ Ｌｏｗ）〜約１／２インチ（１３ｍ）となり、プリフォーム１０６に不運部分が 全くなくなる迄、追加のスリップ１１０をネック領域１０４に注入し、Ｅ３８　 ＡＬＵＮＤ［ＩＭ　（商標＞　１０８　ニ対しテスリップキャストさせた。

次いで、スリップを用るのに用いた混合物と同じ組成を有する乾燥フィラー混合 物１１２を約１７４インチ（６閣）の深さとなるまでインベストメントシェル１ ０２の土粉の底に注入した０次いで、マグネシウム粒状物１１４　（５０メツシ ユ以下、Ｒｅａｄｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｊｎｇ　Ｃｏａ＋ｐａｎｙ）を、１ 平方１あたり６■の濃度が得られるまで乾燥フィラー材料混合物１１２の頂部に 実質的に均一にまいた。

重量基準で約１２％のケイ素及び残り商業的に純粋なアルミニウムからなり、総 重量約１２００　ｇのマトリックス金属１１６のいくつかのインゴットを銅フォ イル吊り帯１１８の上に置いた。［フォイル吊り帯の端をインベストメントシェ ル１０２の頂部端に曲げてかけ、このインゴットがマグネシウム粒状物層１１４ 及びインベストメントシェル１０２の上半分の底のフィラー材料混合物１１２に 宙吊りになるようにした。インベストメントシェル１０２の円筒状部分の開口端 を覆うに充分な大きさのＰＥＲＭＡ　ＦＯＩＬグラファイトフォイルカバシート １２０（ＴＴＡ＋ｗｅｒｉｃａ、　Ｐｏｒｔｌａｎｄ、　ＯＲ）をマトリックス 金属１１６の上に１いた。

図１ｂに示すように、インベストメントシェルモールド１０２及びその内容物を ステンレススチールホルダー１２２の上に置き、銅フオイル帯金１２４で固定し た。次いで、このステンレススチールホルダー１２２及びその内容物を、長さ約 １０インチ（２５４ｍ）　、巾約１０インチ（２５４■）、高さ約１０インチ（ ２５４ｍ）のステンレススチール缶中に入れた。この缶１２６の底を、缶１２６ の長さ及び巾と実質的に同じ寸法のグラファイトフォイルシート１２８で覆った 。各約１０ｇのグレードＲＭＣ−３マグネシウム削り屑１３０　（Ｒｅａｄｅ　 Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ）及びＴＩ−ＬＯＹ　９７チタン スポンジ１３４　（Ｃｈｅｗａｌｔｏｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ＋　ＢｒｙｎＭａｗｒ 、　ＰＡ）を缶１２６中、ステンレススチールホルダー１２２の外側に置いた。

このチタンスポンジ１３４及びマグネシウム削り屑１３０は、共に缶１２６中の どんな酸素含有種からも酸素を吸収する「ゲッター」として機能した。２つの銅 フォイルシートエ３２は、各々長さ約１６インチ（４０６閣）、巾１４インチ（ ３５６ｍ）　、厚さ約６ミリ（０，１／５ｍ）で、ステンレススチール缶１２６ の開口の上に置いた。銅シート１３２の、缶１２６の側を越えて伸びている部分 を缶１２６の側面に沿って折り曲げ、隔離室を形成した０缶１２６の１つの側を 通して窒素ガスパーン管１３６を設けた。

ステンレススチール缶１２６及びその内容物を電気抵抗式雰囲気炉中に置いた。

パージ管１３６を通してステンレススチール缶１２６に窒素ガスを約１５Ｌ／分 の流速で導入した。この炉を、はぼ室温から約２００℃に、約４００℃／ｈｒの 速度で加熱した。約２００″Ｃの温度を約１時間保った後、温度を約５２０℃に 、約４００℃／ｈｒの速度で上げた。

温度を約５２０℃に約１時間保った後、約４００℃／ｈｒの速度で約７８０°Ｃ に上げた。温度を約７８０°Ｃに約３時間保った後、窒素ガスパーン管１３６を 止めた。ステンレススチール缶１２６及びその内容物を炉から取り出した。

銅フォイルシートエ３２並びにステンレススチールホルダー１２２　及びその内 容物をステンレススチール缶１２６からとり除いた。ステンレススチールホルダ ー１２２及びその内容物を水冷銅冷却プレート上に置き、方向性凝固を起こさせ た。マトリックス金属の方向性凝固を助けるために、水冷銅冷却プレートに近い ステンレススチールホルダー１２２の底の周りに空気を吹き付けた。加えてＦＥ ＥＤＯＬ　（商標）９熱トッピング粒状混合物ＣＦｏｓｅｃｏ、　Ｉｎｃ、、　 Ｃ１ｅｖｅｌａｎｄ、　ＯＦりを溶融マトリックス金属１１６の上部に注いだ。

ステンレススチールホルダー１２２及びその内容物が実質的に室温に冷却した後 、インベストメントシェルモールド１０２及びその内容物をホルダー１２２から 除いた。

インベストメントシェルモールド１０２を軽くハンマーで打って除くと、マトリ ックス金属１１６の少なくともいくらかが、インベストメントシェル１０２に近 いスリップキャストプリフォーム１０６に浸透して、当初の球に近いロウインベ ストメントパターンと実質的に同じ金属マトリックス複合体を形成していること がわかった。残ったマトリックス金属１１６は、ダイアモンドのこで金属マトリ ックス複合体から除いた０次いで当初ネック領域１０４　、１１０であったとこ ろに直径約３／８インチ（１０ｍ）の孔を穿孔し、金属マトリックス複合シェル の内側の非浸透アルミナ粉末１０Ｂを圧縮空気で吹き出した。

最後にこの金属マトリックス複合体をダイアモンドのこで半分に切ったところ、 金属マトリックス複合体シェルの内側の粗い表面が現われた。スリップキャスト プリフォームのキャビティ内に含まれていた５００グリツド（７）　２３８　Ａ ＬＵＮＤＵＭ　（商標）アルミナ粉末１０８は、１インチの１／８　（０，８閣 ）未満の量浸透されていた。

肛 この例は、ボルトの形をした除去可能なスチールマンドレルをフィラー材料の浸 透可能な材料中に組み込むことにより、金属マトリックス複合体中に内部のポル トネジ山を設けうることを例証する。

厚さ約０．０１５インチ（０，３８ｍ）の一枚のＧＲＡＦＯＩＬ　（商標）シー トから、これに要所に切り目と折り目をつけ、折り目を互にＲＩＧＩＤＬＯＣＫ 　（商標）グラファイトセメント（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ ｏｎ、νａｌｅｎｃｉａ、　ＣＡ）で接着して、寸法が、約２＋１／２インチ（ ６４ｍ）平方で高さ約３インチ（７６ｍｍ）のＧＲＡＦＯＩＬ　（商標）グラフ ァイトフォイル（ユニオンカーバイト社、Ｄａｒ＋ｂｕｒｙ、　ＣＴ）のボック ス１０を作った。

上記接着した折り目は要所に置かれたステーブルで補強した。

約３００　ｇの５００グリツドの３８　ＡＬＵＮＤＵＭ（商標）溶融アルミナ粉 末を、寸法が約５インチ（１２７ｍ）平方×約３インチ（７６■）（高さ）のス テンレススチールトレー中に入れた。このトレーとその内容物を真空乾燥炉中に 入れ、水銀柱約３０インチ（７６２膳）の真空下に約１５０℃の温度で約１２時 間真空乾燥した０次いで、前記トレー及びその内容物を真空乾燥炉から取り出し 、アルミナ粉末を乾燥１．１　Ｌ磁性ボールミル（ＩＪ、　Ｓ、　５ｔｏｎｅ＋ ５ａｒｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｆｏｏ、　Ｍａｈｗａｈ、　ＮＪ）中に入れた。約 ６０ｇのマグネシウム粒状物（３２５メツシユ以下、Ａｔ１ａｎｔｉｃＥｑｕｉ ｐ＠ｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、　Ｉｎｃ、、　Ｂｅｒｇｅｎｆｉｅｌｄ、　 ＮＪ）をこのボールに加えた。このボールミルの蓋を固定しボールミル中のフィ ラー材料混合物を約１５時間ロールで混合した０次いで、ロール混合したフィラ ー材料を、約１５０°Ｃの真空乾燥炉内の上述のステンレススチールトレー内に 置いた。フィラー材料混合物２０を、水銀柱約３０インチ（７６２ｍｍ）の下、 約１５０°Ｃで約１時間真空乾燥した。トレーとその内容物を真空ドライヤーか ら除いた。

図３に関して、ねじ付き領域の長さ約１＋１／８インチ（２９ｍ）、直径約３／ ８インチ（１０ｍ）のステンレススチールボルト１２をＤＡＧ１５４コロイド状 グラファイト１４　（Ａｃｈｅｓｏｎ　Ｃｏ１１ｏｉｄｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ、　 ＰｏｒｔＦｌｕｒｏｎ、　ＭＩ）の均一な塗料で塗り、空気中、はぼ室温で約１ ／２時間乾燥した。２つの追加のコロイド状のグラファイト塗料を実質的に同様 な方法で塗った６次いでこのグラファイトを塗ッたステンレススチールボルト１ ２　、１４を、グラファイトフォイルボックス１０の中央に実質的に鉛直に、ボ ルトの頭がボックス１０の底に接するように、置いた。５００グリツド（平均粒 度約１７μｍ）を存するＥ３８　ＡＬＵＮＩＩＵＩＩ　（商標）溶融アルミナ１ ６を、グラファイトフォイルボックス１０中に、被覆ステンレススチールボルト １２　、１４の周りに深さ約１７４インチ（６ｍ　）まで注入し、ならした０寸 法が約２＋１／２インチ（６４ｍｗ）平方で直径が約３／８インチ（１０閣）の 穴を中心に持つＧＲＡＦＯＩＬ　（商標）シート１８をグラファイトフォイルボ ックス１０中に、被覆ステンレススチールボルト１２　、１４を越えて入れ、３ ８　ＡＬＵＮＩ）ＵＭ（商標）溶融アルミナ粒状材料１６を接せしめた０次いで 真空乾燥フィラー材料混合物２０を、グラファイトフォイルポック２１０中、被 覆ステンレススチールボルト１２　、１４の周りに、実質的にボルトと同高の水 準に注入した。フィラー材料混合物２０をならした後、寸法が約２インチ（５１ ■）平方×約１インチ（２５■）（厚さ）、重さ約１７７ｇで商業的に純粋なア ルミニウム（Ａ１ｔ＋ｓ＋ｉｎｕｍ　Ａｓ５ｏｃｆａｔｆｏｎア凸イナンバー１ ７０．１）からなるマトリックス金属２２を、グラファイトフォイルボックスＩ Ｏの中心に置き、組立て物を形成した。

このグラファイトフォイルボックスｌＯを、直径約４インチ（１０２■）、高さ 約４インチ（１０２ｍ）のステンレススチール実験缶２４中に置いた。約５ｇの ＴＩ−ＬＯＹ　９７チタンスポンジ２６　（Ｃｈｅｍａｌｌｏｙ　Ｃｏｒｐｏｒ ａｔｉｏｎ、　Ｂｒｙｎ　Ｍａｗｒ、　ＰＡ）をステンレススチール実験缶２４ 中グラファイトフォイルボート１０の周りに入れた。寸法が、約６インチ（１５ ２ａ＋）で厚さが約６ミル（０，１５ｍ）の銅シート２８をこのステンレススチ ール実験缶２４の開口端上に覆った０缶の側部からＣよみ出した銅シート２８の 部分は、実験缶２４の側部に面く曲げ付けて隔離室を形成した。窒素ガスパーン 管３０を缶２４の１つの側部を通して設しナた。

ステンレススチール缶２４及びその内容物を抵抗加熱式空気雰囲気炉中に入れた 。窒素ガス流速を約５Ｌ／分とした０次いで、炉室を実質的に室温から約６００ °Ｃに、約５００°Ｃ／ｈｒの速度で加熱した。約６００°Ｃの温度で窒素ガス 流速を約ＬＬ／分に減らした。次し）で、温度を約５００°Ｃ／ｈｒの速度で約 ８００℃に上げた。約８００℃の温度を約１時間保った後、窒素ガスパーン管３ ０を止め、ステンレススチール実験缶２４及びその内容物を炉から取り出し、耐 火物プレートに乗せて冷却した。実質的に室温に冷却した後ステンレススチール 実験缶２４の頂部上の銅シート２８を除き、グラファイトフオイＪレポート１０ 及びその内容物を実験缶２４から取り出した。組立て物の側からグラファイトフ ォイル１０をはぎ取ったところ、被覆ステンレススチールボルト１２　、１４の ネジ部の周りのフィラー材料にマトリックス金属２３が浸透し、金属マトリック ス複合体を生していることが分かった。

グラファイトフォイル分割シート１８の下の３８　ＡＬＩＩＮＤＵ１１溶融アル ミナ粒状材料１６は、浸透促進側前駆体を全く含んでいなかったので浸透されて いなかった。ステンレススチールボルト１２上のコロイド状グラファイト皮膜１ ４は、複合物中のマトリックス金属とボルト中のスチールの間の反応を妨げ、従 って両者間の結合が発達するのを妨げた。従って、被覆したステンレススチール ボルトを逆に回して複合体から抜き出すことにより、形成された複合体力・ら険 くことができた．金属マトリックス複合体中にねじ付き内腔力（生じたことは、 取りはずせるねじ付きマンドレルをフィラー材料中に組み込むことによって、ね じ付き通路を含む金属マドＩＪツクス複合体を形成することが可能なことを示し ている。

■１ この例は、少なくとも工つの平滑な円形の孔を含む金属マトリ・ノクス複合体が 、除去可能な円形マンドレルをフィラー材料混合物又はプリフォームの中に組み 込むことによって製作できることを例証さ約６インチ（１５２閣）で、両端開口 のグラファイトジグ４０を、内側寸法が約９インチ（２２９■）平方で高さ約４ インチ（１０２■）のグラファイトボート４２中に置き、実質的に中心を合わせ た。

グラファイトジグ４０の内側と実質的に同じ寸法のＧ［ｌＡＦＯｒＬ　（商標） グラファイトフォイル（ユニオンカーバイト社、Ｄａｎｂｕｒｙ，　ＣＴ）ボッ クス４４を、厚さ約０．０１５インチ（０．３８鵬）の一枚のＧＲＡＦＯＩＬ　 （商標）シートから、これの要所に切り目と折り目を入れて折り目を互にＲＩＧ ＩＤＬＯＣに　（商標）グラファイトセメント（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎ　Ｃｏｒ ｐｏｒａｔｔｏｎ，　Ｖａｔｅｎｃｉａ．　ＣＡ）で接着することにより製作し た．接着した折り目は、要所に置いたステーブルにより補強した。

寸法が約６インチ（１５２■）平方で厚さ約１／２インチ（１３腫）のグラファ イトプレート４６であって、その各コーナーから約１インチ（２５■）の所に中 心のある直径１／２インチ（１３ｍ１１）の４つの孔を含むものを、グラファイ トボート４２の台上のグラファイトフォイルボックス４４の中に置いた．直径約 １／２インチ（２５ｍ）で長さ約２インチ（５１腫）の４つのステンレススチー ル管４８をＩ？ＩＧＩＤＬＯＣＫコロイド状グラファイトセメント（０．１３■ ）で塗り、厚さ約ｏ．ｏｏｓインチ（０．１３ｍ）の１層のＧＲＡＦＯＩＬ　（ 商標）５０で包んだ．次いで、このＧＩ？ＡＦＯＩＬ被覆ステンレススチール管 ４８　、　５０をグラファイトプレート４６中の孔に挿入した。

約７００ｇの５４グリツドの３９　ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ　（商Ｎ）生炭化ケイ素 （Ｎｏｒｔｏｎ　Ｃｏ＋５ｐａｎ）＋、　Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ＋　ＭＡ）及び約 ３００ｇの９０グリツドの３９Ｃ１ｉＹＳＴＯＬＯＮ　（商標）生炭化ケイ素を 、それぞれ直径約１５／１６インチ（２４ｍ）の、約２０００　ｇのアルミナ微 粉砕手段（Ｓｔａｎｄａｒｄ　ＣｅｒａｍｉｃＳｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ、 　ａ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｅｗ−Ｃ１ａｙ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｔｏｎ 、　Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ、　ＰＡ）を含む乾燥８．９Ｌ磁性ボールミル（υ、　 ５．５ｊＨ６ｗａｒｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｆｏｎ、　Ｍａｈｗａｈ、　ＮＪ）中 に入れた。ボールミルの蓋を固定し、３９ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ　（商標）炭化ケ イ素を約２４時間乾燥ボールミル粉砕した。

ボールミル粉砕の後、微粉砕手段を除き、約２０ｇのマグネシウム粒子（３２５ メツシユ以下、Ｈａｒｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、　Ｔａ５ａｑｕａ、　ＰＡ ）をこのミル中に加えた０Ｍを固定し、フィラー材料混合物５２を約２時間ロー ル混合した。約９６７ｇのロール混合フィラー材料混合物５２をグラファイトフ ォイルボックス４４中、ＧＲＡＦＯＩＬ　（商４１１）被覆ステンレススチール 管４８　、５０の周囲に、グラファイトプレート４６の上に注入し、平らにした 。約５ｇのマグネシウム粒状物５４　（１００メツシユ以下、Ｈａｒｔ　Ｃｏｒ ｐｏｒａｔｆｏｒ＋）をフィラー材料混合物５２の上表面上に実質的に均一にま いた０寸法が約５＋７／８インチ（１４９閣）平方×約２インチ（５１ｍ）（高 さ）で、一端開口で、その底部は直径約１／２インチ（１７ｍ）の４つの穴を持 ち、これらの穴は、ＧＲＡＦＯＩＬ　（商標）被覆ステンレススチール管４８　 、５０と実質的に一致し、そして直径約２＋１／２インチ（６４ｍ）の供給孔を その底の中心に持つＧＲＡＦＯル（商標）グラファイトフォイルフィーダーボッ クス５６を、フィラー材料混合物５２の上部のマグネシウム粒状物層５４と接触 させた。内径約２＋１／２インチ（６４閣）、高さ約１／２イ・ンチ（１３閣） のグラファイト立ち上がりリング５８からなるゲート形成手段をＧＩＧＩＤＬＯ ＣＫ　（商標）グラファイトセメントでグラファイトフォイルフィーダーボック ス５６に接着した。このグラファイト立ち上がりリング５８の内側は、約半分ま で前記フィラー材料混合物５２で満たし、残りの半分をマグネシウム粒状物５４ 　（１００メツシユ以下、Ｈａｒｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）で満たした０重 量基準にして約１５％のグレードＦ−６９ガラスフリット（Ｆｕｓｉｏｎ　Ｃｅ ｒａｍｉｃｓ　Ｉｎｃ、、　Ｃａｒｏｌｌｔｏｎ、　ＯＲ）及び残り実質的に等 重量分率の、９０グリツドの、２２０グリツドの、及び５００グリツドのＥＩＡ ＬＵＮＤＵＭ　（商標）溶融アルミナ（Ｎｏｒｔｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ）からなる 粒状バリヤ材料６０をグラファイトフォイルフィーダーボックス５６に注入し、 グラファイト立ち上がりリング５８の頂部と実質的に同高の高さとし、但しボッ クスの壁に近い所ではやや高くした０重さ約１４５７　ｇ、寸法約３インチ（７ ６腫）平方Ｘ３＋５／８インチ（９２閣）（高さ）で、重量基準にして約１２％ のケイ素と残りアルミニウムからなるものを前記ＧＲＡＦＯＩＬ　（商標）フィ ーダーボックス５６に入れ、グラファイト立ち上がりリング５８上に中心を置く ようにして組立て物を形成した。

グラファイトボート４２及びその内容物を電気抵抗調節雰囲気炉（レトルト）中 に実質的に室温で入れた。レトルトをシールし、水銀柱約３０インチ（７６２腫 ）の真空にまで排気し、窒素ガスでほぼ大気圧まで詰め戻した。炉中の窒素ガス 流速を約５Ｌ／分とした０次いでレトルト中温度を２００″Ｃ／ｈｒの速度で約 ２００℃に上げた。約２００°Ｃの温度を約１５時間保った後、２００℃／ｈｒ の速度で温度を約８００℃に上げた。温度を約８００℃で約６時間保つた後約２ ００℃／ｈｒの速度で約７００℃に下げた。約７００℃の温度でグラファイトボ ート４２及びその内容物をレトルトから取り出し、水冷アルミニウム冷却板上に 置いた。加えて、ＦＥＥＤＯＬ　（商標）　Ｎｏ、９ホットトッピング粒状混合 物６０を残留溶融マトリックス金属６２の上に注いだ、マトリックス金属の方向 性凝固を助けるためグラファイトボート４２の頂部と側部を厚さ約２インチ（５ １ｍｍ）のＣＥＲＡＢＬＡＮＫＥＴ　（商標）セラミック繊維ブランケット（Ｍ ａｎｖｉｌｌｅ　Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、　Ｄｅｎｖｅｒ　 ＣＯ）で覆った。実質的に室温に冷却後、この組立て物をグラファイトボート４ ２から除き、ガラスフリット及びアルミナのベッド粒状混合物６０を軽くハンマ ーで打って除いたところ、マトリックス金属６２はＧＲＡＦＯｆＬ（商標）で包 んだ管４８　、５０の周りのフィラー材料混合物５２に浸透し、金属マトリック ス複合体を形成していることが明らかとなった。ステンレススチール管４８上の ＧＲＡＦＯＩＬ　（商標）包装５０はマトリックス金属６２及びスチール管４８ の間のどんな反応も防ぎ、従ってこれらの間にどんな結合が起こるのも防いだ。

ステンレススチール管４８はそれらの周りに形成された金属マトリックス複合体 から容易に押し出され、形成された金属マトリックス複合体中に４つの、平滑な 、円形の通し穴を残した。従って、この例は、簡単な形状寸法の通し穴を含む金 属マトリックス複合体が、除去可能なマンドレルをプリフォーム又はフィラー材 料混合物中に組合わせることにより、製作できることを例証する。

口１＝］［ 二目二二「 要約書 本発明は、金属マトリックス複合体内に内部形状を形成する新規な方法に関する 。特に浸透促進剤及び／又は浸透促進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気を、プロセ スの間のいずれかの点でフィラー材料又はプリフォームと連通させ、これによっ て溶融マトリックス金属をフィラー材料又はプリフォームに自発浸透させる。加 えてこのフィラー材料又はプリフォームは浸透過程から生き残るマンドレルを含 んでいてよく、このマンドレルは浸透が起こった後は除かれる。

そのような自発浸透はどんな圧力又は真空もかける必要がなく、生１＄ｉ’ｌ！ 慣審１７１４＋ｙｖ）ｕｃａ＋ｌｎｔ＋ｏｃ国際調査報告

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．次のことを含む；少なくとも１つのキャビティ又はチャンネルをその中に含 む金属マトリックス複合体を作る方法：フィラー又はプリフォームの透過性材料 を形成すること；形状画定手段を前記透過性材料中に設けること；前記透過性材 料に溶融マトリックス金属を自発浸透させること；自発浸透された透過性材料か ら形状画定手段を除くこと。
2. ２．前記キャビティ又はチャンネルの形が、前記形状画定手段に一致する請求項 １の方法。
3. ３．前記形状画定手段が、自発浸透条件下で浸透しない材料からできている請求 項１又は２の方法。
4. ４．前記形状画定手段が、自発浸透条件から生き残りうるマンドレルからなる請 求項１〜３のいずれか１項の方法。
5. ５．前記形状画定手段が前記基体上の皮膜からなり、該皮膜は、該基体材料が自 発浸透条件から生き残るのを可能にすることとなるものである請求項１〜３のい ずれか１項の方法。
6. ６．前記皮膜がバリヤである請求項５の方法。
7. ７．前記形状画定手段の除去が、該形状画定手段の少なくとも一部を酸化するこ と、該形状画定手段の少なくとも一部を浸出すること及び該形状画定手段の少な くとも一部を物理的又は機械的に除くことからなる群の少なくとも１つの過程か らなる請求項１〜６のいずれか１項の方法。
8. ８．前記形状画定手段が粒状材料である請求項１〜３のいずれか１項の方法。
9. ９．前記粒状材料が、エアープラスチング、グリットプラスチング、浸出及び物 理的撹拌からなる群から選ばれる少なくとも１つの方法により、前記マトリック ス複合体から除きうる請求項８の方法。
10. １０．浸透雰囲気が、浸透の期間の少なくとも一部の間、前記透過材料及び前記 マトリックス金属の内少なくとも１つと連通する請求項１〜９のいずれか１項の 方法。
11. １１．浸透促進剤が、前記透過性材料の少なくとも一部内に配置される請求項１ 〜１０のいずれか１項の方法。
12. １２．前記浸透促進剤が、浸透促進剤前駆体と浸透雰囲気の間の反応により形成 される、請求項１０に従属する請求項１１の方法。
13. １３．前記浸透促進剤がマグネシウムであり、前記浸透雰囲気が窒素であり、前 記浸透促進剤がマグネシウムの窒化物であり、前記マトリックス金属がアルミニ ウムである請求項１２の方法。
14. １４．次のことを含む、その中に少なくとも１つのキャビティ又はチャンネルを 含む金属マトリックス複合体の製造方法：フィラー又はプリフォームの透過性材 料を形成し、該透過性材料は、プロセス条件下でマトリックス金属と実質的に非 反応性であること； 前記透過性材料中に形状画定手段を設けること；マトリックス金属を用意するこ と； 浸透促進剤前駆体及び浸透促進剤の内の少なくとも１つを含む材料を、前記透過 性材料及び前記マトリックス金属の内の少なくとも１つに供給すること； 浸透雰囲気を供給すること； 前記マトリックス金属を溶融すること；前記透過性材料を自発浸透させること； 及び前記形状画定手段を、自発浸透された透過性材料から除去すること。
15. １５．前記形状画定手段が自発浸透条件下で浸透しない材料からなる請求項１４ の方法。
16. １６．前記形状画定手段の除去が、該形状画定手段の少なくとも一部を酸化する こと、該形状画定手段の少なくとも一部を浸出すること及び該形状画定手段の少 なくとも一部を物理的に又は機械的に除去することからなる群の少なくとも１つ の過程からなる請求項１４の方法。
17. １７．前記マトリックス金属がアルミニウムである請求項１４〜１６の内のいず れか１項の方法。
18. １８．前記形状画定手段が粒状材料である請求項１４〜１７の内のいずれか１項 の方法。
19. １９．浸透促進剤前駆体が、前記マトリックス金属及び透過性材料の内少なくと も１つの中に供給され、該マトリックス金属がアルミニウムを含み、前記浸透雰 囲気が窒素を含む請求項１４〜１６及び１８の内のいずれか１項の方法。
20. ２０．前記浸透促進剤前駆体がマグネシウムである請求項１９の方法。
21. ２１．前記形状画定手段がバリヤ手段で被覆されたマンドレルである請求項１〜 ２０のいずれか１項の方法。
22. ２２．前記マンドレルがステンレススチールでできており、前記バリヤ手段がグ ラファイト材料でできている請求項２１の方法。２３．先行する請求項のいずれ かに従って製造された金属マトリックス複合体。