JPS60243245A - セラミツクス粒子強化金属複合材料 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミックス粒子強化金属複合材料の改良に
関する。

［従来の技術］ セラミックスを用いて強化した金属複合材料の１つにセ
ラミックス粒子強化金属複合材料が知られている。該セ
ラミックス粒子強化金属複合材料は、炭化チタン（Ｔｉ
　Ｃ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等のセラミック
ス成分を２０〜８０％と広範囲に含むことができ、耐熱
、耐摩−耗材料として特に優れている。そしてこの従来
のセラミックス粒子強化金属複合材料は、いわゆるサー
メットにおいて知られるように、主として粉末冶金法で
製造される。即らこの方法は、セラミックスと金属との
原料粉末を混合し、圧縮成形して予備焼結さらには液相
焼結を主として真空下に行なう方法である。そしてこれ
らのセラミックス−予張化金属複合材料として炭化チタ
ン等の炭化物とニッケル、コバルト等から成る金属複合
材料が知られている。しかしこれらのセラミックス粒子
強化金属複合材料は、均一な粒子分散性、金属の浸透性
および耐熱衝撃性等が悪く、高品質なものではなかった
。従って実用化されているこれらの金属複合材料は少な
い。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記欠点を解決するために、セラミックス粒子強化金属
複合材料を、主としてＡｌ２Ｏ３等のセラミックス粒子
から成る予備成形体を形成し、その中の微細な気孔内に
溶湯金属を圧入して製造すること（溶湯鍛造法）も考え
られる。しかしこの方法では、（１）プレス成形の際又
は溶湯金属を圧入する際予備成形体がこわれやすいこと
、（２）機械的強度を上げるため予備成形体を焼結する
と気孔が小さくなるため溶湯金属が入りにくいこと、（
３）上記（’１）（２）のために製造されるセラミック
ス粒子強化金属複合材料に亀裂が生じ易いこと等の問題
がある。即、ちこの方法に−よるセラミックス粒子強化
金属複合材料は、たとえ製造されても、（１）該セラミ
ックス粒子強化金属複合材料に亀、裂が生じることが多
く、高品質のものではないこと、および（２）熱衝撃に
弱いこと等の問題がある。

そこで本発明は、上記の従来の欠点および上述の溶湯鍛
造法による問題点を同時に解決しようとするものであり
、亀裂のない高品質で、熱衝撃に強く、かつ摺動材料等
として適するセラミックス粒子強化金属複合材料を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のセラミックス粒子強化金属複合材料は、セラミ
ックスとウィスカとの混合物を焼結して形成された多孔
質セラミックス骨格と、該セラミックス骨格の気孔中に
含浸された金属とから構成されることを特徴とする。

上記「セラミックス」は、本発明における焼結温度に安
定なものであればよい。即ちそれは、酸化ジルコニウム
（ＺｒＯｚ）、酸化アルミニウム（、Ａ、Ｉｚ０３）、
酸化イツトリウム（ＹｚＯ３）、酸化カルシウム（Ｃａ
ｂ）、酸化マグネシウム（ＭｑＯ）、二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）ｚ）等の酸化物でもよいし、炭化ケイ素（ＳｉＣ
）、窒化ケイ素（３ｉ　３Ｎ４）等の非酸化物でもよい
し、又はそれらの２以上の混合物でもよい。通常、該セ
ラミックスには、酸化物が用いられ、しかもＺｒＯ２お
よび△１２０３のうちの少なくとも１つ（第１成分）に
、Ｙ２Ｏ３、Ｃａ　Ｏ，Ｍ（Ｉ　Ｏおよび５１０ｔのう
ちの少なくとも１つく第２成分）を含むものが用いられ
る。これらの酸化物は、空気中で安定のため高温酸化雰
囲気中で安定な金属複合材料とすることができ、また該
金属複合材料を製造するのに空気下で焼結でき便宜であ
る。特に第１成分としてはＺｒＯ２が好ましく、第２成
分としてはＹ２Ｏ３、ＣａＯ又はＭｇＯが好ましく、さ
らに両者の組合せがより好ましい。これらの組合せが好
ましいのは、安定化ジルコニアを形成でき゛、高融点、
高硬度、耐化学的宥定性、高靭性等に優れ、耐摩耗材料
、構造用セラミックス等として優れるからである。

尚用いられるセラミックスは用いられる金属とぬれ性の
良いものが好ましい。それは溶湯金属の含浸が容易であ
り、気孔率の小さい均一なかつ高品質なセラミックス粒
子強化金属複合材料とす°ることができるからである。

上記「ウィスカ」は、セラミックスから成るウィスカで
あれば特に限定されず、通常、Ｓ＋　Ｃ。

Ｓ　ｌ　３Ｎ４、Ｚｒ　０２およびＡｌ２Ｏ３等ノウチ
の少なくとも１つが用いられ、そのうらＳｉＣウィスカ
が好ましい。該ＳｉＣウィスカは、通常用いられる金属
のアルミニウムおよびその合金とぬれ性が良いためであ
る。これらのウィスカは、通常、上記の使用されるセラ
ミックスに対し５〜５０容積％添加される。５容積％よ
り以下では、焼結後のセラミックス骨格の気孔が小さく
なりすぎ溶湯金属の含浸を害するし、５０容積％より以
上では崩壊しやすく、また鍛造すると収縮し寸法管理が
むずかしい。尚上記ウィスカの径及び長さは、ウィスカ
の範ちゅうに入るものであればよく、特に限定されない
。そして該径又は長さは、ウィスカの種類及びその製造
方法等により異なるが、おおむね該径は０，１〜１．Ｏ
μ、該長さは５０〜２００μ程度である。

上記［セラミックスとウィスカとの混合物］は、該セラ
ミックスと該ウィスカとの造粒粉末の有無は問わない。

即ち例えば所定のレラミックスとウィスカの各粉末を所
定のバインダーを用いて混合し、加圧成形し、その後脱
脂して予備成形体を形成したものでもよい。また所定の
セラミックスとウィスカの各粉末を所定のバインダーを
用いて混合し、乾燥し、造粒し、目的に応じてふるい分
けをしだ造粒粉末であってもよい。後者は、焼結後の多
孔質セラミックスの密度を高めることができるし、密度
むらがなく、かつ焼結体の変形も少ないので高品質、高
精密の金属複合材料とすることができるので、好ましい
。尚該混合物に用いられるセラミックスの粒径は特に限
定されず、目的及び用途により種々のものが選択される
。造粒粉末を用いる場合、それに用いられる原料である
セラミック辰粒子の粒径はなるべく小さいものが好まし
く、通常、約０．６μ程、度である。尚該造粒粉末の粒
、径には、通常約１００〜３００μ程度のものが用いら
れる。

本発明における「多孔質セラミックス骨格」は、上記混
合物を焼結して形成されるものである。即ち該多孔質セ
ラミックス骨格は、（１）溶湯金属が含浸するのに適す
る適度な気孔率及び気孔径を有すること、（２）造粒粉
末同志の強固な疑集状態により比較的大きな機械的強度
を有すること等の特徴を有する。そのために、該多孔質
セラミックス骨格は、上記混合物を上記（１）（２）の
特性を有する程度に適度に焼結させて製造されるもので
ある。該「焼結」条件は、使用するセラミックスの種類
、その粒径又は造粒粉末の粒径、加圧の有無等により異
なるが、通常、常圧下で１０００〜１３００°ＣＩ、：
おいて焼結される条件である。

該焼結温度が１０００’Ｃ未満では焼結後の多孔゛質セ
ラミックス骨格の機械的強度が小さく、亀裂を有するセ
ラミックス粒子強化金属複合材料となり易い。また該焼
結温度が１３００°Ｃより以上では、気孔率及び気孔径
が小さくなりすぎて、溶湯金属が含浸されにクク、本発
明のセラミックス粒子強化金属複合材料を製造できない
。また該気孔率は、溶湯金属が該気孔中に含浸し、かつ
セラミックス粒子強化金属複合材料に亀裂を生ぜしめな
い程度であればよく、これは焼結後の多孔質セラミック
ス骨格の強度に関係する。従って該気孔率は該多孔質セ
ラミックス骨格の強度により異なるが、Ｚｒ０ｚとＹ２
Ｏ３の混合造粒粉末（粒径１００〜３００μ）を用いる
場合には、おおむね６０〜７５％程度が好ましい。

上記多孔質セラミックス骨格の気孔中に溶湯金属を注入
する温度は、金属を溶融せしめ、かつ本金属複合材料中
に亀裂が生じない程度の湿度であればよ（、通常、第９
図に示すように該多孔質セラミックスの予熱温度との温
度差が約７００℃程度の温度である。例えば該予熱温度
を５００℃とすれば、該注湯温度は１２００℃以下であ
り、アルミニウム又はマグネシウムの場合には通常７０
０〜８００℃である。他の高融点金属では、該予熱温度
をさらに高くする。なお該温度差は小さいもの程好まし
く、また高融点金属を用い場合にはできるだけ短時間で
注湯するのが好ましい。

なおＳｉＣ等の非酸化物セラミックスを用いる場合には
、不活性ガス雰囲気下で焼結するのが好ましい。

本発明に用いられる母材金属には、アルミニウム、アル
ミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、
銅合金、ニッケル、ニッケル合金、クロム、クロム合金
、モリブデン及びモリブデン合金等のうちの１つを用い
ることができる。該アルミニウム合金“には、アルミニ
ウムーケイ素系、アルミニウムーケイ素−マグネシウム
系、アルミニウムーケイ素−銅系、アルミニウムー銅−
ケイ素−マグネシウム−ニッケル系、アルミニウムー銅
−ケイ素−マグネシウム系、アルミニウムー銅系等の合
金が用いられる。該マグネシウム合金にはマグネシウム
−アルミニウム系、マグネシウム−亜鉛系等の合金が、
該銅合金には銅−亜鉛−アルミニウム系、銅−亜鉛−マ
ンガン系等の合金が用いられる。特に該母材金属には、
アルミニウム、アルミニウム合金が好ましい。このアル
ミニウム等は低融点のため高品質のセラミックス粒子強
化金属複合材料とすることが容易でありかつ軽量性に優
れるためである。

本発明のセラミックス粒子強化金属複合材料の製造方法
は、（１）セラミックスとウィスカとの混合物から成る
予備成形体を成形する第一工程、（２）該予備成形体を
焼結して多孔質セラミックス骨格を形成する第二工程、
（３）該多孔質セラミックス骨格の気孔中に溶湯金属を
含浸せしめ、冷却する第三工程とから成る。

本第一工程においては、例えば微細なセラミックス（約
０．６μ）に所定量のウィスカと必要に応じて所定量の
バインダーを添加し、混練りし、該スラリーを乾燥させ
て、ふるい分けをし、所定の粒径（例えば約１００〜３
００μ程度）を有する造粒粉末をつくり、該造粒粉末を
金型に入れ、プレス成形し、加熱゛下バインダーを飛散
（脱脂）させて、所定形状の予備成形体を成形させる。

この場合適度な気孔率を有する焼結体を得るために所定
量、のバインダーを用いるのが好ましい。また本工程に
おいて、上記造粒粉末とせずに、所定形状のセラミック
スに所定量のウィスカとバインダーを添加し、混練りし
、該混練り物を金型に入れて、プレス成形し、脱脂させ
て所定形状の予備成形体を成形させることもできる。

本第二工程において、通常、空気中常圧下１０００〜１
３００’Ｃの条件で焼結゛する。本第二工程で得られた
焼結後の成形体を溶鍛用金型にヒツトし、金属の溶湯を
流し込み、加圧下溶湯金属をセラミックス骨格の気孔中
に含浸させ、該成形体を冷却後取り出し、セラミックス
粒子強化金属複合材料を製造する。なおセラミックス粒
子強化金属複合材料は、機械加工をし、所望の形状の製
品とすることができる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を説明する。

実施例１〜３ 以下の方法により本実施例のセラミックス粒子強化金属
複合材料（以下金属複合材料という）を製造した。

（１）５重量％のＹｔ　０３を含む平均粒径０．６μの
Ｚｒ０ｔ（商品名ＴＺ−３Ｙ、東洋ソーダ株片会計１１
７）Ｌ−Ｆｉ重俗％の３ｉＣウイズｈ（幽品名トーカマ
ックスＴＭＬ、東゛海カーボン株式会社製）と２重量％
のバインダ（ポリビニルアルコール）を添加し、ボール
ミルで約１時間混練りする。

該スラリー状の混練物を、１０５〜１１０６Ｃ１２時間
熱風乾燥させて、該乾燥粉末を５０メツシユのふるいに
かけ、そのふるい下の約１００〜３００μの造粒粉末を
えた。該造粒粉末の所定量を金型内に入れ約２５　ｋｇ
／ａｓ’でプレス成形し、所望の成形体（直径５０ｍ５
＋、厚さ５〜１０１１）をつくり、該成形体を空気中５
５０°Ｇ、１時間加熱し脱脂させた。

該予備成形体を焼成炉内に入れ、空気中で１２００°Ｃ
（実施例１）、１１５０°Ｃ（実施例２）、１１００６
Ｃ（実施例３）において１時間焼成した。

（２）上記により製造された各焼結体の見掛気孔率、嵩
密度、体積収縮率および熱衝撃温度を各々第１表、第７
図、第８図および第９図に示した。

なお該焼結体の細孔は約５〜５０μ程度であった。

上記見掛気孔率、嵩密度および体積収雪率はそれぞれ体
積法により測定した。上記熱衝撃温度は水中急冷式によ
り測定した。

（３）上記焼結後の各成形体を溶湯鍛造用金型にセット
し、該成形体の予熱温度５００°Ｃとし、溶湯アルミニ
ウムＡＣ−４０をその中に流し込み、鍛造圧力フ　５０
　ｋａ／ａ１、溶湯温度７８０℃、加圧時間６０秒、金
型温度２９０二３４０℃の条件下で、該成形体の多孔質
セラミックス骨格の気孔中にアルミニウムを含浸させた
。このアルミニウム含浸体を冷却し、取り出し、本実施
例１〜３の金属複合材料を製造した。

（４）上記により製造された各金属複合材料の断面組織
の写真図を第１図（実施例１）、第２図（実施例２）お
よび第３図（実施例３）に示し、その亀裂の有無の判定
結果をまとめて第１表に示した。なおこれらの図におい
て写真中の下部の黒色部が金ｍ１１！合材料断面を示し
、他は母材金属の断面を示している。以下の比較例にお
ける写真についても同様である。第１表において金属複
合材料の「亀裂の有無」欄の表示の意味は以下の通り第
１表 である。

◎は亀裂が全くないこと、Ｏはわずかにあること、△は
多くあること、−は溶湯金属の含浸状態が悪いため判定
不能であること。

また同様に「含浸状態」欄の表示において、Ｏは良好で
あること、×は途中までしか含浸し゛ないことを意味す
る。同様に「総合判定」欄の表示の意味は、亀裂の有無
および含浸状態を考慮して以下の通りである。

◎は良好、０はほぼ良好、△は不良、×は全く不良であ
る。

また実施例１における金属複合材料の嵩密度、見掛気孔
率、熱衝撃温度、耐熱ｗＡｒ！１．、硬度、曲げ強度お
よび曲げ弾性率を第２表に、熱１１Ｅ率を第１０図に、
注湯温度（温度差）および見掛気孔率と亀裂の有無等の
総合判定との関係を第１１図に示した。

上記嵩密度、見掛気孔率および熱衝撃温度は前記（２）
で述べた方法と同様にして測定した。耐熱温度は、母材
金属が溶融しはじめる温度とした。。

第２表 硬度はいわゆるビッカース硬度として測定した。

曲げ強度はオートグラフにより測定した。曲げ弾性率は
Ａ−トゲラフにより測定Ｉノだ。熱膨張率はガラス管押
棒式により測定した。

実施例４〜９ 第１表に示したような焼結温度および注湯温度を用いる
こと以外は、上記実施例１〜３と同様にして、金属複合
材料を製造した。なお本実施例における焼結体の種々の
見掛気孔率および各金属複合材料の亀裂の有無ならびに
含浸状態等の結果を第１表に、注湯温度等と亀裂の有無
等の総合判定との関係を第１１図に示した。

比較例１〜１１ ＳＩＣウィスカを用いないこと以外は、実施例１〜３と
同様にして、金属複合材料を比較例として製造した。こ
の場合の焼結温度、焼結体気孔率、溶湯温度および金属
複合材料の亀裂の有無等の結果を第１表に示した。比較
例２〜４の金属複合材料断面の写真図を第４〜６図に示
した。さらに比較例１〜１１の金属複合材料の亀裂の有
無等の総合判定の結果を第１１図に示した。なお比較例
１〜４において製造された各焼結体の嵩密度、体積収縮
率および熱衝撃温度を各々第１表、第７図、第８図およ
び第９図に示した。

上記の各物性値は、実施例１〜３で述べた方法と同様に
して測定した。

実施例および比較例の試験結果 （Ａ）金属複合材料の亀裂の有無および溶湯の含浸状態 本実施例１および２においては、第１図、第２図および
第１表に示すように金属複合材料中に亀裂は全くないし
、溶湯の含浸状態も良好である。

なお本実施例３においては、第３図に示すように亀裂が
わずかにあるが、溶湯の含浸状態は良好である。また本
実施例４〜９においては、第１表に示すように亀裂は全
くないし、かつ溶湯の含浸状態も良い。また実施例４〜
７即ち溶湯温度を７４０〜７５０℃とやや低くした場合
においては、第１表に示すように、いずれも亀裂は全く
な（溶湯の含浸状態もよい。なお上述すべてにおいて焼
結体の予熱温度は５００℃である。

一方比較例１においては、第１表に示すように亀裂は全
くなく溶湯の含浸状態も良い。しかし比較例２〜４は第
４図〜第６図の写真が示すように、溶湯の含浸状態は良
いが、亀裂が多く発生している。また比較例６〜８にお
いては、第１表に示すように、いずれも亀裂がなく含浸
状態も良いが、他の比較例５．１０，１１は途中までし
か含浸せず、比較例９は含浸状態はよいが、亀裂が多く
生じた。

以上に示すように本実施例１〜っで製造された金属複合
材料は、亀裂が全くないかあってもわずかであり、かつ
金属溶湯の含浸状態も極めて良く、高品質かつ高精密で
ある。これは、（１）同一焼結温度で製造された比較測
量と比べて（例えば実施例２と比較例２、実施例３と比
較例３）、また（２）はぼ同一気孔率である比較測量と
比べて（実施例２と比較例３および４）、本実施測量が
高品質であることを示している。この原因としては、第
７図に示すように、本実施例における多孔質セラミック
ス骨格において、同一焼結温度では気孔率が大きく、ま
たほぼ同一の気孔率の場合には焼結温度が高いので、本
実施例は比較例と比べて溶湯の含浸が容易となり、かつ
焼結体の機械的強度に優れるからである。また第９図に
示すように本実施例の焼結体は、同一気孔率においては
、比較例と比べて耐熱衝撃性にも優れ、さらに第８図に
示すように体積収縮率も小さいからでもある。

また実施例１〜９および比較例１〜１１の上記性能の総
合判定を第１表の末尾に示すとともに、それらの結果を
第１１図にまとめて示した。該図によれば、本実施例に
おいては、比較例と比べて気孔率の適用範囲が広い（６
１〜７３％、比較例５１〜５７％）。

（Ｂ）耐熱衝撃性 実施例１〜９および比較例１〜１１において、注湯温度
が約７８０、約７５０および約７４０℃即ち焼結体の予
熱温度と該往側温度との差（以下温度差という）が各々
２８０．２５０，２４０℃の場合における結果を第１１
図にまとめて示した。

実施例１〜３の場合には該温度差が約２８０℃と大きく
ても亀裂は生ぜず、比較例２．３と比へて高品質な金属
複合材料である。

また本実施例１と比較例１の金属複合材料および母材金
属の熱膨張率を第１０図に示し１ｃ０該図によれば本実
施例１品の熱膨張率は、該比較例１品と比べて母材金属
の熱膨張、率に近い。従って本実施例の金属複合材料は
、比較例１品と比べて、第２表に示すＪ：うに熱衝撃温
度が７００℃と高く、耐熱衝撃性に優れる。

（Ｃ）耐熱性 本実施例１品および比較例１品の耐熱温度はいずれも約
６１５℃であり、母材金属の融点で決まり、６１５℃で
溶融しはじめ、６６５℃でアルミニウムが抜は出し、セ
ラミックスの粒界面に空洞ができるが、骨格は原型の状
態を保つ。

（Ｄ）機械的性質 本実施例１品および比較例１品の硬度、曲げ強度および
曲げ弾性率の結果を第２表に示した。該表によれば本実
施例１品は、比較例１品と比べて、硬度、曲げ強度およ
び曲げ弾性率ども小さな値を示した。なお本実施例１品
の硬度は、母材金属の硬度（５０ＨＶ　＞と比べると大
きい。

以上より本実施例１品は、母材金属より高強度、高硬度
であるが比較例１品と比べて硬度が小さく他の機械的性
質はやや劣る。従って本実施例１品は、特に摺動材料と
しての用途に適する。

（Ｅ）嵩密度および見掛気孔率 本実施例１品および比較例１品の高密度および見掛気孔
率の値を第２表に示した。本実施例１品は、比較例１品
と比べて、嵩密度が小さいので軽量性に優れ、見掛気孔
率が比較例１品と同様に極めて小さいので溶湯金属の含
浸状態は良いことを示している。

（Ｆ）まとめ 本実施例の金属複合材料は、５重量％のＹ２Ｏ３を含む
Ｚｒ０ｚセラミツクスにウィスカを５重量％含む混合造
粒粉末を約１０００〜１２００”Ｃにおいて焼結して形
成された多孔質セラミックス骨格を一構成要素とするも
のである。該セラミックス骨格の気孔率は、大ぎくかつ
機械的弾痕が大きいので、溶湯金属の含浸が容易であり
、金属複合材料の亀裂も生じにくい。即ち本実施測量は
、亀裂が全くないか、わずかに生じるのみで、極めて高
品質である。また本実施測量は、耐熱衝撃性にも優れ、
熱膨張率が金属のものに近くなり界面での剥離抵抗が増
大し、熱時の機械的性質の改善が可能であり、低硬度か
つ軽量である。故に本実施例の金属複合材料は特に摺動
部材、断熱部材等に応用できる。

なお本実施例で述べた製一方法を用いて金属複合材料を
製造すれば、上記性能を有する高品質な金属複合材料を
容易にかつ広い範囲一で製造づることができる。

［発明の効果］ 本発明のセラミックス粒子強化金属複合材料は、セラミ
ックスとウィスカとの混合物を焼結して形成された多孔
質セラミックス骨格と、該セラミックス骨格の気孔中に
倉−された、金属とから構成されることを特徴とする。

従って本セラミックス粒子強化金属複合材料の一構成要
素である多孔質セラミックス骨格は、気孔率が太き（、
機械的強度が大きく、かつ耐熱衝撃性に優れる。故に本
セラミックス粒子強化金属複合材料は、その中に亀裂が
全くないか、あっても少なくＴ極めて高品質なものであ
る。従って従来の公知のセラミックス粒子強化金属複合
材料およびウィスカを含まない亀裂を内部に有するセラ
ミックス粒子強化金属複合材料と比べ、本セラミックス
粒子強化金属複合材料は機械的および熱的性質が安定し
、品質管理も容易である。

本セラミックス粒子強化金属複合材料の多孔質セラミッ
クス骨格中にはＳｉＣ等のウィスカを含む、ので、本セ
ラミックス粒子強化金属複合材料の熱膨張率が母材金属
のそれと近似するので、耐熱衝撃性に優れかつ母材金属
界面での剥離抵抗が増大し、熱時の機械的性質にも優れ
る。また該多孔質セラミックス骨格の体積収縮率が小さ
いので、本セラミックス粒子強化金属複合材料は精密性
にも優れる。

本セラミックス粒子強化金属複合材料の多孔質セラミッ
クス骨格中には、３ｉＣ等のウィスカを含むので、本セ
ラミックス粒子強化金属複合材料の高密度は小ざく、か
つ低硬度である。故に本セラミックス粒子強化金属複合
材料は軽量性に優れ、特に摺動部材および断熱材等の用
途に優れる。

本セラミックス粒子強化金属複合材料の多孔質セラミッ
クス骨格中には、ＳｉＣ等のウィスカを含むので、本セ
ラミックス粒子強化金属複合材料を製造する際の焼結温
度が通常のものよりも高くても、焼結体の気孔率を低下
させることなく比較的大ぎな気孔率を維持し、かつ耐熱
衝撃性に優れる多孔質セラミックス骨格とすることがで
きる。

故に本セラミックス粒子強化金属複合材料は、溶湯金属
が該多孔質セラミックス骨格の気孔中に含浸プることが
阻害されることなくかつ亀裂のほとんどない高品質なセ
ラミックス粒子強化金属複合材料の製造方法を容易に提
供（ることができる。

即ち上記製造方法は、〈１）焼結体の気孔率の制御が容
易であること、く２）該気孔率の制御により自由に師々
の高品質な金属複合材料をＷ！Ａ造できること、（３）
注湯温度および注湯温度ど予熱温度どの温度差が大きく
ても高品質な金属複合材料を製造できること、（４）」
−記（３）のために高融点金属にも応用できること、（
５）以上よりきわめて広い範囲の条件下においで高品質
、高精密の金属複合材料を製造できること等の特長があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は実施例１．２および３に
おけるセラミックス粒子強化金属複合材料の断面の金属
組織を示す写真図である。第４図、第５図および第６図
は比較例にお（）るセラミックス粒子強化金属複合材料
断面の金属組織を示す写真図である。 第７図は実、１Ｍ４１の焼結体においＣ１焼結温度と高
密度との関係を示す線図である。第８図は実施例１の焼
結体においで焼結温度と体積収縮率との関係を示す線図
である。第９図は実施例１の焼結体において見掛気孔率
と熱衝撃温度との関係を示す線図である。 第１０図は実施例１および比較例１のセラミックス粒子
強化金属複合材料において温度と熱膨張率との関係を示
づ線図である。第１１図は実施例および比較例のセラミ
ックス粒子強化金属複合材料の製造条件と該セラミック
ス粒子強化金属複合材料の品質との関係を示す線図であ
る。 特許出願人　株式会社豊田自動織機製作所代理人　弁理
士　大川　広 間　弁理士　原書　修 同　弁理士　丸山明夫 第１図 第２図 第３図 第８しｊ す尭　糸告　’、Ｌ　１Ｋ　（’Ｃｘｌ　Ｈｒ）第９図 焼結体の児損気且早（’／、） 第１０図 第１１図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックスとセラミックスから成るウィスカと
   の混合物を焼結して形成された多孔質セラミックス骨格
   と、該セラミックス骨格の気孔中に含浸された金属とか
   ら構成されることを特徴とするセラミックス粒子強化金
   属複合材料。
2. （２）セラミックスは、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）
   および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ２）のうちの少なく
   とも１つに、酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）、酸化カル
   シウム（Ｃａｂ）、酸化マグネシウム（ｆｖｌｏｏ）及
   び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のうちの少なくとも１つを
   含むものである特許請求の範囲第１項記載のセラミック
   ス粒子強化金属複合材料。
3. （３）ウィスカは、炭化ケイ素（Ｓｉｃｋ、窒化ケイ素
   （Ｓ　ｉ　ｓ　Ｎ　ａ　）；酸化ジルコニウム（ＺｒＯ
   ２）および酸化アルミニウム（ＡＩｔｏ３）のうちの少
   なくとも１つから成る特許請求の範囲第１項記載のセラ
   ミックス粒子強化金属複合材料。
4. （４）セラミックスとウィスカとの混合物は、該セラミ
   ックスと該ウィスカとの混合造粒粉末であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のセラミ
   ックス粒子強化金属複合材料。
5. （５）多孔質セラミックス骨格は、１０００〜１３００
   ℃において焼結して形成されたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第４項記載のセラミックス粒子強
   化金属複合材料。
6. （６）上記母材金属は、アルミニウム、アルミニウム合
   金、７９グネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、
   ニッケル、ニッケル合金、クロム、クロム合金、モリブ
   デン及びモリブデン合金のうちの１つである特許請求の
   範囲第１項記載のセラミックス粒子強化金属複合材料。