JPS63201069A - セラミック複合材料の製造方法とそのための組立体 - 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複合材料構造体の製造に使用される
組立体及び該組立体を使用してセラミック複合材料構造
体を製造する方法に係る。本発明の組立体はセグメント
に分割されたコンテナ内に配置された浸透可能な充填材
の塊に対し所定の方向に配向された親金属の塊を含み、
加熱されることにより親金属が溶融され、酸化剤の存在
下に於て溶融親金属が酸化され、これにより充填材を埋
め込むセラミックマトリックスが形成される。

従来の技術 本願の主題は１９８５年２月４日付にて出願された米国
特許出願第６９７，８７６号の一部継続出願である１９
８６年１月１７日付にて出願され本願出願人と同一の譲
受人に譲渡された米国特許出願第８１９，３９７号の主
題に関連している。

この米国特許出願には、親金属より充填材の浸透可能な
塊中へ酸化反応生成物を成長させることにより自己支持
複合材料を製造する新規な方法が記載されている。

親金属前駆体を酸化させることにより自己支持セラミッ
ク塊を製造する方法が、１９８４年３月１６日付にて出
願された米国特許出願第５９１゜３９２号の一部継続出
願である１９８５年２月２６日付にて出願された米国特
許出願第７０５，７８７号の一部継続出願である１９８
５年９月１７日付にて出願された米国特許出願第７７６
．９６４号の一部継続出願である１９８６年１月１５日
付にて出願され本願出願人と同一の譲受人に譲渡された
米国特許出願第８１８，９４３号に包括的に記載されて
いる。この発明は、親金属中に合金化された一種又はそ
れ以上のドーパントを使用することにより酸化現象を利
用して、親金属前駆体の酸化反応生成物として成長せし
められた所望の寸法の自己支持セラミック塊を製造する
ものである。

１９８４年７月２０付にて出願された米国特許出願第６
３２，６３６号の一部継続出願である１９８５年６月２
５日付にて出願された米国特許出願第７４７，７８８号
の一部継続出願である１９８５年９月１７日付にて出願
された米国特許出願第７７６．９６５号の一部継続出願
である１９８６年１月２７日付にて出願され本願出願人
と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第８２２，９
９９号に記載されている如く、上述の方法は親金属前駆
体の表面に適用された一種又はそれ以上の外的ドーパン
トを使用することにより改善された。

１９８６年１月２７日付にて出願され本願出願人と同一
の譲受人に譲渡された米国特許出願第８２３．５４２号
に記載されている如く、上述の方法を更に発展させるこ
とにより、特定の条件下に於て自己接合性を有する変形
可能な充填材の床内に埋め込まれた所定形状の親金属前
駆体の凸の鋳型のジオメトリ−を逆に複製する一つ又は
それ以上のキャビティを含む自己支持セラミック構造体
を製造することが可能になる。

また１９８６年８月１３日付にて出願され本願出願人と
同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第８９６，１５
７号に記載されている如く、上述の方法を更に発展させ
ることにより、充填材の塊に当接して配置された親金属
前駆体の凸のパターンを逆に複製する凹のパターンを有
する自己支持セラミック塊を形成することが可能になる
。

上述の方法を更に発展させることには、セラミック複合
材料の塊よりも大きい熱膨張率を有するインコネルの如
き材料よりなるコンテナ又は収容部材内に於てセラミッ
ク複合材料塊を形成する方法であって、多結晶のセラミ
ック塊及び収容部材が冷却されると、収容部材がセラミ
ック複合材料塊の周りにて収縮によって締り、これによ
り複合材料塊に対し圧縮応力が与えられる方法が含まれ
る。この方法は１９８６年９月１６日付にて出願された
米国特許出願第９０８，０７３号に記載されている。

上述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許
出願及び後述の米国特許出願の全ての記載内容が参照に
より本願に組込まれたものとする。

従来の技術 近年沿革的には金属により行われていた構造材としての
用途にセラミックを使用する関心が高まってきている。

かかる関心は、耐食性、硬度、弾性係数、耐火能力の如
き幾つかの特性の点でセラミックが金属に比して優れて
いることに起因する。

高強度で信頼性が高く強靭なセラミック物品を製造する
ことに対する現在の努力は、大まかに見て（１）モノリ
スセラミックを製造する改善された方法の開発、（２）
新たな材料組成、特にセラミックマトリックス複合材の
開発に焦点が置かれている。複合材料構造体は複合的な
材料、即ち複合材の所望の特性を得るために互いに密に
組合された二種又はそれ以上の互いに異なる材料にて形
成された材料や物品を含んでいる。例えば一方を他方の
マトリックス中に埋め込むことにより二種類の互いに異
なる材料が密に組合されてよい。セラミックマトリック
ス複合材料構造体は典型的には粒子、繊維、棒体などの
如き一種又はそれ以上の種々の充填材を取囲むセラミッ
クマトリックスを含んでいる。

本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願に
は、圧縮や焼結の如き方法により複合材料を製造する従
来のセラミック製造方法の問題や制限の幾つかを解決す
る新規な方法が記載されている。

上述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許
出願に記載された発明の幾つかの点に於て使用されてよ
い一つの典型的な組立体は、適当な容器又はコンテナ内
に配置された浸透可能な充填材の塊と接触した状態に親
金属の塊を配置することを含んでいる。容器やコンテナ
は反応条件に耐え得るものでなければならず、またその
構造的一体性を維持するものでなければならず、従って
インコネル、ステンレス鋼等の如き耐熱材料にて形成さ
れる。しかしコンテナの熱膨張率が充填材の床の熱膨張
率よりもかなり大きい場合には、組立体が先ず加熱され
て親金属が溶融されると、コンテナが充填材に床よりも
迅速に膨張する。その結果膨張するコンテナが充填材の
床より離れる方向へ変位することにより、充填材の床内
に好ましからざる割れ、空隙、又は不連続部が発生する
ことがある。

本発明は上述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された
米国特許出願の方法を追加の新規な概念と組合わせ、こ
れにより酸化反応現象によってセラミック複合材料構造
体を製造するものである。

発明の概要 本発明によれば、親金属前駆体と酸化剤との酸化反応生
成物と随意の一種又はそれ以上の金属成分とを含む多結
晶セラミックマトリックスにより埋め込まれた充填材を
含む自己支持セラミック複合材料構造体を製造する際に
使用される組立体が得られる。本発明の組立体はセグメ
ントに分割されたコンテナを含み、コンテナは金属スク
リーン、例えばステンレス鋼製のスクリーンの如き有孔
ライナ一手段にて随意にライニングされ、また多数の小
孔が設けられる。セグメントに分割されたコンテナは円
筒体の長手方向に延在するセグメントを含んでいてよく
、該コンテナ内に充填材の浸透可能な塊及びこれに接触
した状態で親金属の塊が配置される。例えば親金属の塊
が充填材の塊内に埋め込まれてよい。セグメントに分割
されたコンテナは充填材の塊の熱膨張率よりも大きい熱
膨張率を有する一つ又はそれ以上のセグメントにて形成
され、セグメントはそれらの間に一つ又はそれ以上の膨
張ジヨイントを形成する寸法及び形状にて形成される。

膨張ジヨイントは周方向の膨張によってセグメントの熱
膨張を受は入れ、これによりコンテナの容積が増大する
ことを低減するようセグメントの半径方向の膨張を防止
するよう機能する。セグメントに分割されたコンテナは
任意の好適な支持手段により支持されてよい。

本発明の他の一つの局面によれば、各セグメントは、両
端に長手方向エツジを有する本体部と、（ｉ）半径方向
に延在する肩部により本体部に接続され、（１１）本体
部より半径方向にオフセットされ且本体部より肩部を越
えて周方向に延在し且本体部より半径方向にオフセット
された長手方向エツジにて終わり、これによりオフセッ
トされた長手方向エツジを含む少な（とも一つの長手方
向に延在する縁部リップとを含んでいる。かかる構成に
よれば、肩部とオフセットされた長手方向エツジとの間
に周方向のクリアランス空間が与えられる。コンテナの
一つのセグメントのオフセットされた長手方向エツジは
、周方向のクリアランス空間に於てセグメントの熱膨張
の少なくとも一部が受は入れられるよう、隣接するセグ
メントの長手方向エツジに隣接して配置される。

セグメントに分割されたコンテナは任意の好適な材料に
て形成されていてよいが、本発明の特定の実施例に於て
は、セグメントに分割されたコンテナはニッケル基耐熱
合金及び鉄基耐熱合金よりなる群、例えばステンレス鋼
、インコネル、フエクラル合金、ハステロイ合金、イン
コロイ合金（インコネル、フェクラル、ハステロイ、イ
ンコロイはニッケル又は鉄をベースとする耐熱合金の種
々の製造業者の商標である）よりなる群より選択された
金属を含んでいることが好ましい。

また本発明によれば、前述の本願出願人と同一の譲受人
に譲渡された米国特許出願との関連で既に説明した如き
セラミック複合材料塊を製造する方法が堤供される。本
質的には本発明の方法は、酸化剤の存在下にて成る反応
温度範囲に親金属を加熱して広い範囲に亙り充填材の塊
と面接触した状態にて溶融親金属の塊を形成し、その反
応温度範囲に於て溶融親金属を酸化剤と反応させて酸化
反応生成物を形成することを含んでいる。反応温度範囲
は親金属の融点よりも高く且酸化反応生成物の融点より
も低い温度範囲である。形成される酸化反応生成物は溶
融親金属の塊及び酸化剤に接触し且これらの間に延在し
、温度は親金属を溶融状態に維持し、溶融親金属を酸化
反応生成物を経て酸化剤へ向けて充填材の塊内へ徐々に
吸引し得るよう維持され、これにより充填材の塊内に於
て酸化反応生成物と先に形成された酸化反応生成物との
間の界面に酸化反応生成物が連続的に形成される。反応
は充填材の塊を充填し、これにより酸化反応生成物を含
むセラミック複合材料構造体を製造するに十分な時間に
亙り継続される。本発明の方法は、上述の先の提案にか
かる方法に対する改良として、上述の如く充填材の塊を
セグメントに分割されたコンテナ内に配置することを含
んでいる。

本明細書に於ける以下の用語は下記の意味を有している
。

「セラミック」とは、古典的な意味、即ち非金属及び無
機質材のみよりなっているという意味でのセラミック塊
に限定されるものとして狭義に解釈されるべきものでは
なく、親金属から誘導され又は酸化剤やドーパントより
生成された一種又はそれ以上の金属成分を少量又は実質
的な量（最も典型的には約１〜４０ｖｏ１％の範囲内で
あるが、更に大きい含有量であってもよい）含んでいる
としても、組成又は主たる特性に関し優勢的にセラミッ
ク的である塊を指している。

「酸化反応生成物」とは、金属が電子を他の元素、化合
物又はそれらの組合せに与え又はそれらと共有した任意
の酸化された状態での一種又はそれ以上の金属を意味す
る。従ってこの定義に於ける「酸化反応生成物」は本明
細書に記載された酸化剤の如き酸化剤と一種又はそれ以
上の金属との反応生成物を含むものである。

「酸化剤」とは、一種又はそれ以上の好適な電子受容体
又は電子分担体を意味し、プロセス条件に於て固体、液
体、又はガス（蒸気）、又はこれらの組合せ（例えば固
体とガス）であってよい。

「親金属」とは、多結晶の酸化反応生成物のための前駆
体である例えばアルミニウムの如き金属を意味し、比較
的純粋の金属、不純物若しくは合金成分を含有する商業
的に入手可能な金属、又はその金属前駆体が主成分であ
る合金を含んでいる。

またアルミニウムの如き成る特定の金属が親金属と呼ば
れる場合には、その金属は特に断わらない限りこの定義
にて解釈されなければならない。

以下に添付の図を参照しつつ本発明を実施例について詳
細に説明する。

実施例 添付の図に於て、第１図はセグメントに分割されたコン
テナ１２を含む組立体１０を示しており、コンテナ１２
は実質的に円筒形をなし、第１Ｂ図に最も良く示されて
いる如く三つのセグメント１２ａ、１２ｂ、１２ｃより
なっている。各セグメント１２　ａｌｌ　２　ｂ　ｓ　
１２　ｃはそれぞれ一対の両端の長手方向エツジ１６ａ
、１６ａ’　、１６ｂ。

１６　ｂ　’　、１６　ｃ　ｓ　１６　ｃ　’　にて終
っている。セグメントに分割されたコンテナ１２は小孔
を備えた構造をなしており、各セグメント１２ａ、１２
ｂ、１２ｃは成る規則的なパターンの小孔１４を有して
いる。各セグメント１２　ａ、　１２　ｂ、　１２Ｃは
セグメントに分割されたコンテナ１２の実質的に円筒状
の内部空間を郭定するよう互いに他に対し配列されてお
り、内部空間内に浸透可能な充填材の床、即ち塊１８が
配置されている。

第１Ｂ図及び第２図に最も良く示されている如く、セグ
メントに分割されたコンテナ１２のセグメント１２ａｓ
　１２ｂ、１２ｃは第１Ｂ図に図示の如く互い違いに、
即ち「ビンホイール」の配列にて配置されており、エツ
ジ１６ｃ及び１６ａの如く互いに隣接する長手方向エツ
ジの間に膨張ジヨイントが形成されるよう、長手方向エ
ツジ１６ａ　−、１６ａ　’　、１６　ｂ　ｓ　１６　
ｂ　’　、１６　ｃ　ｓ　１６Ｃ′はそれぞれ互いに隣
接するエツジに対し半径方向内外の位置にオフセットさ
れた状態にて配列されている。即ち互いに隣接する長手
方向エツジは互いに他に対し半径方向にオフセットされ
ている。本明細書に於て方向や寸法等に関する「半径方
向」及び「半径方向に」という言葉は、セグメントに分
割されたコンテナの周面を横切る方向に延在する方向を
意−味し、例えば第１Ｂ図に於ては、セグメント１２ａ
、１２ｂ、１２ｃによりほぼ郭定される円の半径に沿う
方向又は寸法を意味する。

これに対し「周方向」又は「周方向に」という言葉はセ
グメントに分割されたコンテナの周面に沿う方向又は寸
法を意味する。例えば第１Ｂ図に於て、周方向又は周方
向の寸法とはセグメント１２ａ　ｓ　１２　ｂ　ｓ　１
２　Ｃの上端縁によりほぼ郭定される円に沿う方向又は
寸法を意味する。

図示の実施例に於ては、セグメントに分割されたコンテ
ナは実質的に円筒形をなしており、それぞれ約１２０６
の円弧に亙り延在する三つのセグメントが設けられてい
る。この場合三つ以上又は三つ以下のセグメントが使用
されてよいことは明らかである。第１Ｃ図は、周方向の
上端縁１９ｂと周方向の下端縁２１ｂとの間にそれぞれ
延在する長手方向エツジ１６ｂ及び１６ｂ′を示すセグ
メント１２ｂのみの斜視図である。

それぞれ図示のセグメントを郭定する長手方向エツジは
、セグメントに分割されたコンテナの長手方向軸線に平
行に延在する直線状のエツジである。しかしコンテナの
周方向の上端縁と下端縁との間に延在する螺旋状や他の
湾曲した長手方向エツジの如く、他の形状の長手方向エ
ツジが採用されてもよい。更にセグメントに分割された
コンテナは全体に亙り一定の断面寸法のものである必要
はなく、実質的に一円錐形、球、半球、又は他の所望の
形状を郭定するものであってよい。更にセグメントに分
割されたコンテナは円筒形である必要はなく、楕円形又
は多角形の断面形状の筒体であってもよい。例えば断面
正方形又は長方形の筒体の側面が平坦なセグメントより
なり、各セグメントが互いに隣接するセグメントの間に
膨張ジヨイントを郭定していてよい。またコンテナのセ
グメントを所定の位置に保持するための固定手段（図示
せず）が使用されてもよい。例えば加熱されると燃焼又
は蒸発する有機重合材料よりなる帯材が、セグメントに
分割されたコンテナ内が充填され、円筒形の容器３２及
び破砕片３６を含む支持手段３０がコンテナの周りに配
置される間セグメントを所定の位置に一時的に保持する
ために使用されてよい。シム、スペーサ、装着クリップ
の如き他の適当な手段が、それらがセグメントに分割さ
れたコンテナの各セグメントの所望の横方向の膨張に干
渉しない限り、セグメントを適正な整合状態に保持する
ために使用されてよい。セグメントのエツジ、即ち図示
の実施例の膨張ジヨイントを郭定する周方向両端のエツ
ジは、セグメントの上端より下端まで実質的にセグメン
トに分割されたコンテナの長手方向に延在している。

親金属の供給体２０（以下単に親金属体という）が実質
的に断面円形の円柱形をなしており、一対のディスク形
の突起２２及び２４を有している。

同一の親金属よりなるリザーバ体２６（以下単にリザー
バという）が親金属体２０上に配置され且これと一体を
なしている。リザーバ２６は特定の障壁材料の床２８内
に収容されており、床２８は例えばアルミニウム合金（
１０％Ｓ１．３％Ｍｇ）の親金属が１２５０”Ｃにて空
気中に於て酸化される場合に於けるＥ　Ｉ　　Ａ　ｌｕ
ｎｄｕｍ粒子（Ｎ　ｏｒｔｏｎＣｏｌＩｌｐａｎｙ）よ
り販売されているアルミナ粒子）の床の如く、プロセス
条件下に於て多結晶の酸化反応生成物が該床を貫通して
成長することを実質的に阻止する。アルミナ粒子は９０
グリツドの如く任意の好適なグリッド寸法のものであっ
てよい。

かくして、セグメントに分割されたコンテナ１２内に於
ては、浸透可能な充填材の床１８がコンテナ１２の下端
の周方向エツジ２１より第１図に於て平面Ｘ−Ｘにより
示されたレベルまで延在しており、障壁材料の床２８が
平面Ｘ−Ｘよりコンテナ１２の上端の周方向エツジ１９
まで延在している。ステンレス鋼板の如き物理的な障壁
が充填材の床１８を障壁材料の床２８より分離すべく平
面Ｘ−Ｘに随意に配置されてよい。もしかかる物理的障
壁が使用される場合には、リザーバ２６より溶融親金属
が親金属体２０へ通過し得るよう、その障壁には孔が設
けられる。

支持手段が符号３０にて全体的に示されており（第１図
、第１Ｂ図、第２図）、下端を閉ざす底壁３２ａ（第１
図）と一連の小孔３４が形成された垂直壁とを有する円
筒形の容器３２を含んでいる。容器３２はもし必要なら
ば充填材の床１８の熱膨張率と同−又はそれに近い熱膨
張率を有するセラミック材料の如き材料にて形成されて
いてよい。容器３２はセグメントに分割されたコンテナ
１２よりも大きい直径を有し、従って容器１２の外周縁
と容器３２の内周縁との間には環状空間が形成され、該
空間はセラミック材料の大きい破砕片３６にて充填され
ている。破砕片３６は容器３２及び充填材の床１８の熱
膨張率と同−又はこれに近い熱膨張率を有する材料を含
んでいることが理想的である。セラミック材料の破砕片
３６は個々の破砕片の間に十分な介在空間が形成される
に十分な程大きく且不規則な形状を有している。かくし
て、空気の如き気相酸化剤が容易に小孔３４、破砕片３
６の間の介在空間、コンテナ１２の小孔１４、浸透可能
な充填材の床１８を経て容易に流れ得るようになってい
る。

図示の実施例に於ては、ステンレス鋼のメツシュスクリ
ーン３８（第１Ａ図及び第１Ｂ図に最も良く示されてい
る）を含むライナ一手段がコンテナ１２の内面をライニ
ングしており、充填材の床１８の小さい粒子がコンテナ
１２に形成された小孔１４を経て落下することを防止し
ている。

一つの典型的な実施例に於ては、親金属体２０及びリザ
ーバ２６はそれぞれ親金属としてのアルミニウムを含み
、浸透可能な充填材の床１８は本明細書の他の部分に於
て記載されている如き任意の好適な充填材を含んでいる
。セグメントに分割されたコンテナ１２は例えばインコ
ネル、ハステロイ、インコロイの如きニッケル又は鉄を
ベースとする耐熱合金、ステンレス鋼又は任意の他の好
適な金属や合金を含んでいる。典型的にはかかる合金は
充填材の床１８及び溶融親金属の酸化により形成される
多結晶セラミック材料の熱膨張率よりも高い熱膨張率を
有している。第１図に示されている如き組立体は、空気
が炉内に循環し気相酸化剤として作用するよう大気に開
放された炉内に配置される。組立体は例えば親金属アル
ミニウムの融点よりも高く且親金属と空気中の酸素との
酸化反応生成物の融点よりも低い所望の温度範囲内の温
度に加熱される。コンテナ１２のセグメント１２ａ、１
２ｂ、１２ｃは、上述の如き温度に加熱されると床１８
よりもかなり大きく膨張する。

組立体が加熱される場合には、セグメント１２ａ、１：
２ｂ、１２ｃの熱膨張の大部分は、第４図に示されてい
る如く、各セグメント１２ａ、１２ｂ、１２ｃの周方向
の膨張（第４図に於て破線により示されている）によっ
て吸収される。従って第４図（第５図及び第７図）に於
て、セグメントに分割されたコンテナの各セグメントは
それらが周囲温度状態にある場合については実線にて示
されており、組立体がプロセスの反応温度範囲に加熱さ
れた後に於ける熱膨張した状態については破線にて示さ
れている。第４図、第５図、第７図に於て破線にて示さ
れた熱膨張の量は任意の特定のスケールにて描かれてい
るわけではなく、説明を明瞭にする目的で幾分か誇張さ
れている。第４図に於て、図示の配列によれば破線によ
り示された形態になるまで周方向の膨張によって各セグ
メントの熱膨張が受入れられ、これによりセグメントの
半径方向の膨張が防止されてコンテナ１２の容積が増大
することが低減される。

かくして各セグメントの間に膨張ジヨイントを有するセ
グメントに分割されたコンテナの形態をなすコンテナを
使用することにより、個々のセグメントが熱膨張する際
のコンテナの容積の増大が低減される。これに対しセグ
メントに分割されたコンテナ１２がセグメントに分割さ
れていない単純な円筒形のスリーブの形態にて用意され
ると、プロセスに採用される高温度に加熱された場合に
コンテナが受ける熱膨張により、コンテナは半径方向外
方へ膨張によって拡径し、これによりコンテナの容積が
増大する。コンテナを複数個のセグメントに分割し、例
えば第１Ｂ図及び第４図に示されている如く各セグメン
トの間に膨張ジヨイントを設けることにより、コンテナ
１２の容積の増大が低減され、従って加熱された場合に
床１８内に発生する空隙、割れ、又は他の不連続部が低
減され又は実質的に排除される。

第５図は本発明に於て使用されてよい膨張ジヨイントの
他の一つの実施例を示しており、この実施例に於ては、
セグメント２３ｃ及び２３ｂはそれぞれ互いに隣接して
配置された長手方向エツジ２５０′及び２５ｂを有して
いるが、これらのエツジは第４図の実施例の対応する長
手方向エツジ１６ｃ′及び１６ｂよりも更に大きく隔置
されている。セグメント２３ｃ及び２３ｂと同一の範囲
に亙り長手方向に延在する延在片１７が溶接又は他の方
法によりセグメント２３ｃに接合されており、その長手
方向エツジ２５０′を越えて横方向に延在し、長手方向
エツジ２５ｂとほぼ周方向に整合した位置にて終ってい
る。延在片１７は長手方向エツジ２５０′と２５ｂとの
間に形成された比較的大きい周方向のジヨイントを覆う
作用をなし、これにより随意に採用されるスクリーン又
は他のライニング手段を支持することを補助し、またセ
グメントに分割されたコンテナ２゛３内に充填材粒子を
保持することを補助するようになっている。セグメント
に分割されたコンテナ２３の各セグメントが熱膨張する
と、それらのセグメント及び延在片１７は実線にて示さ
れた周囲温度の状態より第５図に於て破線にて示された
熱膨張した状態まで膨張する。

第１図の組立体は、溶融親金属を酸化させて多結晶の酸
化反応生成物を形成し、該酸化反応生成物が充填材１８
に浸透しこれを埋め込んで所望のセラミック複合材料を
形成するに十分な時間に亙り適当な反応温度に維持され
る。親金属体２０が消費されると、親金属はリザーバ２
６より供給される親金属によって補充され、反応は所望
の時間に亙り、一般には成長する多結晶のセラミック材
料がセグメントに分割されたコンテナ１２をライニング
するスクリーン３８よりなるライナ一手段により与えら
れた障壁に係合するまで継続される。

この時点に於て温度が低下され、組立体は冷却される。

セグメントに分割されたコンテナ１２は支持手段３０よ
り取出され、セラミック複合材料の塊４０（第３図）が
コンテナより分離される。セラミック複合材料の塊４０
は形成された複合材料を平面Ｘ−Ｘ　（第１図）に沿っ
て又は平面Ｘ−Ｘよりも僅かに下方の平面に沿って切断
し、親金属２０の形状を逆に複製する内面を有する実質
的に円筒形のセラミック複合材料の塊４０を形成するこ
とにより得られる。かくしてセラミック複合材料の塊４
０は大きい室２２′及び２４′を含む中央キャビィティ
２０′を有し、このキャビィティは反応が完了するまで
これらの空間が溶融親金属にて充填された状態に維持さ
れるに十分な程親金属が補充される場合には再度凝固し
た親金属にて充填されている。もし必要ならば凝固した
親金属、即ち凝固したアルミニウムを穿孔及び化学的エ
ツチングによりセラミック複合材料の塊４０より除去し
、これにより中央に延在するキャビィティ２０′に対応
し大きい中空の室２２′及び２４′を含む中空ボアを有
するセラミック複合材料の塊４０が形成されてよい。

第６図及び第７図には、本発明の他の一つの実施例が図
示されており、この実施例に於ては、セグメントに分割
されたコンテナ４２は三つのセグメント４２ａｓ　４２
ｂｓ　４２ｃよりなっており、各セグメントはそれぞれ
両端に長手方向エツジ４４ａ、４４ａ’　、４４ｂｓ　
４４ｂ’　、４４ｃｓ　４４Ｃ′を有している。各上端
縁４５　ａ、　４５　ｂ。

４５ｃ及び各下端縁４７ａ、４７ｃ、が第６図に示され
ている（セグメント４２ｂの下端縁は第６図に於ては隠
れている）。第６図に於ては、セグメント４２ａはその
セグメントの全面に亙り複数個の小孔４９が互いに隔置
された状態にて設けられているものとして図示されてい
る。但し作図上の関係から小孔は一部省略されている。

セグメント４２ｂ及び４２ｃは説明の目的で小孔を有し
ない構造のものとして図示されている。一般に十分に小
孔が設けられたコンテナ又は小孔が設けられていないコ
ンテナを与えるべ（、コンテナの全てのセグメントが小
孔を有していても良く、また小孔を有していなくてもよ
い。

ライナ一手段４６がステンレス鋼製のメツシュスクリー
ンを含んでおり、セグメントに分割されたコンテナ４２
の内面のためのライナーを構成している（ライナ一手段
４６は明瞭化の目的で第６図に於ては省略されている）
。この実施例に於ては、各セグメント４２　ａ　ｚ　４
２　ｂ　１４２　ｃはそれぞれ対応する本体部５０ａ、
５０ｂ、５０ｃの半径方向外方に配置された縁部リップ
４８ａ、４８ｂ　ｓ　４８　ｃを有しており、これらの
リップは円筒面内に存在し、図示の実施例に於ては円弧
形をなしている。８部リップ４８ａｓ　４８ｂ、４８ｃ
と対応する本体部５０ａ、５０ｂ、５０ｃとの接続部に
はそれぞれ肩部５２　ａ、　５２　ｂｓ　５２　ｃが形
成されており、対応するリップと本体部との間に半径方
向に延在している。縁部リップはそれぞれ対応する長手
方向エツジ４４ａ、４４ｂ、４４ｃにて終っており、そ
れぞれ隣接して配置された長手方向エツジ４４ｇ’　、
４４ｂ’　、４４ｃ’が対応する長手方向エツジ４４　
ａ　％　４４　ｂ　ｓ　４４　ｃの半径方向内方に配置
されている。第６図及び第７図に示された実施例に於て
は、延在片１７が各膨張ジヨイントを横切って溶接され
るのではなく、縁部リップ４８が例えばスタンピング等
により各セグメントの本体部と一体的に形成されている
点を除き、形成されるジヨイント構造は第５図の構造と
同様である。

図示の構造によれば、互いに隣接するセグメントの間に
周方向のクリアランス空間が与えられる。

例えば肩部５２ｃと長手方向エツジ４４ｂ′との間に周
方向のクリアランス空間が形成され、かかる周方向のク
リアランス空間は第７図に於て破線にて示されている如
くセグメント４２ａ、４２ｂ。

４２ｃの周方向の熱膨張を受入れ、これによりセグメン
トに分割されたコンテナ４２の容積が増大することを防
止し、又はこれを実質的に排除する。

以下の例は本発明の一つの実施例を説明するものである
。

例 組立体 第１図に示された組立体と実質的に同様の組立体であっ
て、２２ゲージの小孔が形成され円筒体の長手方向中心
軸線に平行に三つの同一寸法のセグメントに分割された
３０４合金ステンレス鋼製の円筒体よりなり、各セグメ
ントは１２０°の円弧に亙り延在する円弧体である組立
体が形成された。ステンレス鋼製のセグメントは中心間
距離が３／３２インチ（２，４ａ＋ＬＩｌ）にて配列さ
れ直径が０．０６２５インチ（１，５９ｍｍ）である規
則的なパターンの小孔を有していた。また３０４合金ス
テンレス鋼にて形成されたアングル強化プレースがセグ
メントの外面に溶接され、セグメントの長手方向に延在
していた。セグメントは三つのセグメントの間に膨張ジ
ヨイントを形成するよう、第１Ｂ図及び第２図に示され
ている如く「ビンホイール」の形態にて配列された。ア
ングルプレースはセグメントの周方向の熱膨張に干渉す
ることがないよう膨張ジヨイントを郭定する長手方向エ
ツジより離れた位置に配置された。セグメントに分割さ
れたコンテナは約７．５インチ（１９ｃｍ）の内径を有
していた。

親金属の円柱体がその長手方向中心軸線がセグメントに
分割されたコンテナと同軸をなすよう、後述の如くケイ
素ドーパントが与えられた３８＾Ｉｕｎｄｕｍ（Ｎｏｒ
ｔｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙｓ　９０グリツド）よりなる充
填材の床（第１図の床１８に対応する）内に配置され該
床内に埋設された。また第１図のリザーバ２６に対応す
る親金属リザーバが親金属体上にこれに当接して配置さ
れ、ドーピングされていない３８　Ａｌｕｎｄｕｍ（９
０グリツド）の床（第１図の床２８に対応する）内に埋
設された。即ちリザーバ体を埋込むＡｌｕｎｄｕｍ粒子
の床はドーパントにて処理されていなかった。これらの
親金属体は１０ｖｔ％のケイ素と３ｗｔ％のマグネシウ
ム（内部ドーパントとして作用する）とを含有するアル
ミニウム合金であった。セグメントに分割されたコンテ
ナ組立体及びその内容物は第１図に示された型式の支持
構造体内に支持され、この場合支持構造体は無作為なパ
ターンにて形成された直径０．７５インチ（１，９ｃＩ
１１）の空気孔（第１図の孔３４に対応する）を有する
円筒形の容器（第１図の容器３２に対応する）を含んで
いた。容器はＡＰ　Ｇｒｅｅｎ　Ｃｏｒｐ、より販売さ
れているＡＰ　Ｇｒｅｅｎｃａｓｔ　９４の如き鋳造可
能な耐火アルミナよりなり１２．５インチ（３１，８ｃ
ｍ）の内径を有するセラミック体であった。セグメント
に分割された円筒形のコンテナと円筒形の支持容器との
間の環状空間は、支持容器を構成するセラミック材料と
同一の不規則な形状の鋳造されたままのセラミック材料
よりなる大きい破砕片（第１図の破砕片３６に対応する
）にて充填された。

第１図及び第１Ｂ図のライナ一手段３８に対応するライ
ナ一手段が、セグメントに分割されたコンテナの内面を
２６ゲージの３０４ステンレス鋼メツシユにてライニン
グすることにより形成された。

充填材のドーピング ９７重量部の３８　Ａｌｕｎｄｕｍ粒子（９０グリツド
）が３重量部の市販のＮｅｗｐｏｒｔ　＃　１．乾燥砂
（その８８ｗｔ％は１００メツシユ又はそれ以下の粒子
よりなっていた）と混合された。この混合粒子は２４時
間に亙すボールミル内に於て混合され、次いで２４時間
に亙り１２５０〜１４２５℃の温度に大気中に於て加熱
された。砂（シリカ）は非晶質になりアルミナ粒子に結
合した。次いで得られた集合状態の材料が粉砕され、こ
れにより微細な粒子材料が形成され、浸透可能な充填材
の塊として使用された。

セラミック複合材料の形成 上述の如く組立られた組立体が大気を循環させるべく換
気される炉内に配置され、１０時間かけて周囲温度より
１２５０℃の温度に加熱され、次いで２２５時間に亙り
１２５０℃に維持され、３０時間かけて周囲温度に冷却
された。

溶融親金属と空気中の酸素との多結晶酸化反応生成物を
含むセラミック複合材料塊が形成され、ドープされた充
填材を埋込んでいた。形成されたセラミック複合材料塊
が組立体より回収され、セラミック複合材料塊の内部は
消費されずに再度凝固し元の親金属供給体の形状をなす
親金属アルミニウムの残りの部分にて充填されていた。

セグメントに分割されたコンテナは、それがプロセス中
に実質的に酸化され強度が低下することにより、複合材
料塊の表面より破壊によって容易に除去される。

本発明の方法は本明細書に記載された一つ又はそれ以上
の特徴を有する組立体を用いて実施されてよい。親金属
、酸化剤、及び親金属との関連で使用される随意の一種
又はそれ以上の適当なドーパント材の任意の好適な組合
せを用いて組立体が形成され、本発明の方法が実施され
てよい。例えば親金属はアルミニウム、ケイ素、チタニ
ウム、スズ、ジルコニウム、ハフニウムよりなる群より
選択されてよい。親金属はアルミニウムであり、酸素を
含有するガスを含む気相酸化剤が使用されることが好ま
しい。例えば本発明の一つの実施例に於ては、酸化剤は
空気を含み、酸化反応生成物はアルミナを含み、温度範
囲は約８５０〜１４５０℃である。融点が比較的高い親
金属が使用される場合には、コンテナに選定される金属
も融点が比較的高いものでなければならない。

本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願に
記載されている如く、多結晶の酸化反応生成物は三次元
的に互いに接続されたクリスタライトを有している。更
に金属成分若しくは小孔がセラミック塊全体に亙り分散
されており、これらの金属成分や小孔はプロセス条件、
親金属、ドーパント等に応じて互いに接続されていても
いなくてもよい。

本発明の実施に於ては、プロセスは親金属の酸化により
形成される多結晶酸化反応生成物が所望の程度まで充填
材を充填しこれを埋込むまで酸化反応プロセスが継続さ
れ、その程度は多結晶の酸化反応生成物をセグメントに
分割されたコンテナの内面又はそれをライニングするラ
イナ一手段に接触する位置まで成長させることにより制
御される。セグメントに分割されたコンテナ又はライナ
一手段はそれ以上多結晶酸化反応生成物が成長すること
を阻止する障壁として作用し、従ってセラミック複合材
料の外面のジオメトリ−を確定する障壁又は停止手段と
して使用されてよい。

親金属は、１９８６年９月１６日付にて出願され本願出
願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第９０８
，０６７号に記載された方法に従って、充填材の塊と接
触した親金属供給源を補充する親金属のリザーバを与え
るよう配列されてもよい。親金属のリザーバは重力流動
によって流れ、これにより酸化反応プロセス中に消費さ
れる親金属を補充し、これにより所望量の多結晶材料が
酸化反応によって形成されるまで反応プロセスが継続す
るよう充分な親金属が供給されることを確保する。

本発明の幾つかの実施例に於ては、形成されるセラミッ
ク複合材料構造体に親金属体の形状やジオメトリ−を逆
に複製する逆のパターン、即ち一つ又はそれ以上のキャ
ビティが形成されるよう、浸透可能な充填材の塊は該充
填材に係合して配置される所定形状の親金属に従って変
形せしめられる。例えば本願出願人と同一の譲受人に譲
渡された米国特許出願第８２３，５４２号に記載されて
いる如く所定形状の親金属供給源が浸透可能な充填材の
塊中に埋設されてよく、その場合には溶融親金属が酸化
され、形成される酸化反応生成物が浸透可能な充填材の
床を充填すると、溶融親金属が移行することによってセ
ラミック複合材料塊中にキャビティが形成される。形成
されるキャビティは元々充填材中に埋設されていた所定
形状の親金属体のジオメトリ−を逆に複製している。か
かる場合には、充填材中に形成される酸化反応生成物の
シェルを横切る差圧が形成されるので、浸透可能な充填
材の粒子又は少なくとも埋設された所定形状の親金属に
間近に隣接する充填材の支持ゾーンの粒子が適当な温度
範囲に於て焼結し又は他の態様にて自己結合しなければ
ならない。かかる自己結合により、形成される酸化反応
生成物のシェルを横切る差圧に起因してシェルが崩壊す
ることを防止するに充分な機械的強度が初期の成長段階
に於て与えられる。酸化反応生成物が十分な厚さにまで
成長すると、該酸化反応生成物は差圧に対抗するに十分
なほど強力になる。

本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第
８９６，１５７号に記載されている如く、親金属体の一
部が所望の形状に成形され、親金属体の成形された部分
が浸透可能な充填材の塊中に埋設され、親金属体の残り
の部分が充填材中に埋込まれない状態に維持される。か
かる場合には、成長する酸化反応生成物が充填材に浸透
しこれを埋込むので、溶融親金属が移行することによっ
ては大気より隔離され完全に密閉されたキャビティは形
成されない。従って差圧の問題は発生せず、自己結合性
を有する充填材は不要であるが、もちろん必要ならば自
己結合性の充填材が使用されてよい。

尚、本発明の実施に際しては、親金属体が所定形状の形
態をなし、その全て又は一部が浸透可能な充填材に逆に
複製される必要はないことに留意されたい。例えば溶融
親金属より形成された酸化反応生成物が充填材に浸透し
これを埋込むよう、形状が重要ではない親金属がただ単
に浸透可能な充填材の床上に配置され溶融されてよく、
或いは成る量の溶融親金属が充填材の床に接触せしめら
てよい。

親金属は一つ又はそれ以上の部分を含んでいてよく、ま
た親金属は単純な円柱体、棒、インゴット、ビレット等
であってよ（、或いは例えば親金属を機械加工し、鋳造
し、成型し、又は他の方法により成形することにより任
意の適当な手段によって適宜に成形されてよい。かくし
てセラミック複合材料塊に形成される負のパターン、即
ちキャビティは、処理後に構造体が冷却される際に再度
凝固する親金属を含み又は親金属にて充填される。

再度凝固した親金属は後に説明する如く負のパターンや
キャビティより随意に除去されてよい。形成される所定
形状のセラミック複合材料製品は多結晶のセラミックマ
トリックスにより埋込まれ一つ又はそれ以上の収容部材
に嵌込まれた充填材を含んでいる。セラミックマトリッ
クスそれ自身は親金属の酸化されていない一種又はそれ
以上の成分又は空孔又はその両方を含んでいてよく、充
填材の床が配置されるコンテナの形状により確定される
所定形状の表面ジオメトリ−を有している（セラミック
マトリックス中に随意に分散される親金属の酸化されて
いない成分は、充填材を埋込む親金属体により充填材の
塊に形成される負のパターン、即ちキャビティ内に残存
する再凝固した親金属の塊と混同されてはならない）。

本明細書に於ては、好ましい親金属としてアルミニウム
について本発明を説明するが、本発明の基準に適合する
他の好適な親金属としてケイ素、チタニウム、スズ、ジ
ルコニウム、ハフニウムがある（これらに限定されるも
のではない）。例えば本発明の特定の実施例に於ては、
親金属がアルミニウムである場合には酸化反応生成物は
α−アルミナや窒化アルミニウムであり、親金属がチタ
ニウムである場合には酸化反応生成物は窒化チタニウム
やホウ化チタニウムであり、親金属がケイ素である場合
には酸化反応生成物は炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、又は
窒化ケイ素である。

固体酸化剤、液体酸化剤、又は気相酸化剤又はこれらの
酸化剤の組合せが使用されてよい。例えば典型的な気相
酸化剤として、酸素、窒素、ハロゲン、イオウ、リン、
ヒ素、炭素、ボロン、セレン、テルル、及びこれらの化
合物や組合せ、例えば酸素供給源としてのシリカ、炭素
供給源とじてのメタン、エタン、プロパン、アセチレン
、エチレン、プロピレン、空気、Ｈ２／Ｈ２０，Ｃｏ／
ＣＯ２の如き混合物があり（これらに限定されるもので
はない）、後者の二つ（即ちＨ２／Ｈ２０及びＣｏ／Ｃ
０２）が雰囲気の酸素活量を低減する点で有用である。

従って本発明のセラミック構造体は一種又はそれ以上の
酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、オキシ硝酸塩を含
む酸化反応生成物を含んでいてよい。より詳細には、酸
化反応生成物は例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニ
ウム、炭化ケイ素、ホウ化アルミニウム、窒化チタニウ
ム、窒化ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、窒化ケイ
素、ホウ化ハフニウム、酸化スズの一種又はそれ以上で
あってよい。

任意の適当な酸化剤が使用されてよいが、後に本発明の
実施例を気相酸化剤を使用する場合について説明する。

ガス状又は蒸気の酸化剤、即ち気相酸化剤が使用される
場合には、充填材は気相酸化剤に対し浸透生を有するも
のであり、従って充填材の床が酸化剤に曝されると、気
相酸化剤は充填材の床に浸透し、これにより内部の溶融
親金属と接触する。例えば酸素又は酸素を含有するガス
状混合物（例えば空気）は、親金属がアルミニウムであ
るような場合には好ましい気相酸化剤であり、一般に空
気が経済性の理由から好ましい。成る気相酸化剤が特定
のガスや蒸気を含有するものと認定される場合には、こ
のことは認定されたガス又は蒸気が使用される酸化環境
中に於て得られる条件下に於て親金属に対する唯一の主
要な又は少なくとも重要な酸化手段である酸化剤を意味
する。例えば空気の主要な成分は窒素であるが、空気の
酸素成分は酸素が窒素よりもかなり強力な酸化剤である
ので、親金属に対する唯一の酸化手段である。従って空
気は「酸素含有ガス」の酸化剤の範喘に属するが、「窒
素含有ガス」の酸化剤の範鴫には属さない。「窒素含有
ガス」の酸化剤の一例は、約９６ｖｏ１％の窒素と約４
　ｖｏ１％の水素とを含有するフォーミングガスである
。

固体酸化剤が使用される場合には、固体酸化剤は一般に
充填材と混合された粒子の形態にて充填材の床全体に又
は充填材の床のうち親金属に隣接する部分に分散され、
或いは充填材の粒子に被覆として適用される。ボロンの
如き元素、二酸化ケイ素の如き還元可能な化合物、又は
親金属のホウ化反応生成物よりも熱力学的安定性の低い
幾つかのホウ化物を含む任意の好適な固体酸化剤が使用
されてよい。例えば親金属がアルミニウムである場合に
於て固体酸化剤としてボロン又は還元可能なホウ化物が
使用される場合には、得られる酸化反応生成物はホウ化
アルミニウムである。

場合によっては、固体酸化剤を用いる場合にも酸化反応
が迅速に進行し、酸化反応プロセスの発熱性に起因して
酸化反応生成物が溶融することがある。かかる現象が生
じると、セラミック塊の微細組織の均一性が損われるこ
とがある。反応性の低い比較的不活性の充填材を組成物
中に混合することにより、かかる急激な発熱反応を回避
することができる。かかる反応性は反応熱を吸収して熱
が拡散することによる影響を低減する。かかる好ましい
不活性の充填材の一例は、形成されるべき酸化反応生成
物と同一の充填材である。

液体酸化剤が使用される場合には、充填材の床全体又は
その溶融金属に隣接する部分がそれを酸化剤にて含浸さ
せるべく、酸化剤にて被覆され又は酸化剤中に浸漬され
てよい。液体酸化剤とは酸化反応条件下に於て液体であ
る酸化剤を意味し、従って液体酸化剤は酸化反応条件に
於て溶融状態になる塩の如き固体前駆体を有していてよ
い。或いは液体酸化剤は充填材の一部又は全てを含浸す
るために使用され、適当な酸化剤を供給すべく酸化反応
条件に於て溶融又は分解する材料の溶液の如き液体前駆
体であってよい。かかる液体酸化剤の例として低融点ガ
ラスがある。気相酸化剤ではなく液体酸化剤若しくは固
体酸化剤が使用される場合には、その酸化剤との関連で
使用されるセグメントに分割されたコンテナ及び支持構
造体は気相酸化剤がそれを通過し得るようを孔構造のも
のである必要はない。　　　゛ プロセス条件に於て液体又は固体である酸化剤が気相酸
化剤との組合せにて使用されてよい。かかる追加の酸化
剤は充填材の床の境界面を越えて親金属の酸化が進行す
るのではなく、充填材の床内にて優先的に親金属が酸化
することを向上させる点に於て特に有用である。即ちか
かる追加の酸化剤を使用することにより、充填材の外部
の環境よりも充填材内に親金属の酸化反応により一層好
ましい環境が創成される。かかる向上された環境は充填
材内にその境界までマトリックスが形成されることを促
進し、その過剰成長を低減する点に於て有益である。

本発明の実施に於て使用される充填材は上述の目的に適
した広範囲の種々の材料の一種又はそれ以上であってよ
い。充填材は変形可能な充填材であり、本明細書に於て
「変形可能な」とは、充填材がコンテナ内に配置され得
るものであり、コンテナの内部形状に従って変形するも
のであることを意味する。また変形可能な充填材は、上
述の如く、充填材内に埋込まれる金属供給体に一致して
変形し、或いは充填材に形状が一致するよう係合した状
態に配置される。例えば充填材がアルミナの如く高融点
金属の酸化物の微細な粉粒体の如き粒状物質を含んでい
る場合には、充填材はそれが配置されるコンテナや収容
部材の内部形状に従って変形する。但し充填材は変形可
能な充填材であるよう微細な粉粒体である必要はない。

例えば充填材はチョッピングされた短繊維の如き繊維の
形態や、例えばスチールウールに似たものの如く繊維の
ウール状の材料の形態をなしていてもよい。

また充填材は上述の如き形態の二つ又はそれ以上の組合
せ、即ち小さい粒状体と繊維との組合せであってもよい
。充填材が本明細書に於ける如き変形可能な充填材を含
むためには、充填材の物理的形態がその充填材がそれが
配置される障壁手段としてのコンテナ内を充填しその内
面の形状に従って変形し得るような形態でありさえすれ
ばよい。

またかかる変形可能な充填材はその充填材の塊内に埋込
まれ又はその塊に一致して変形するよう係合された親金
属体の表面又はその一部にほぼ形状が正確に一致する。

中空体、粒子、粉末、繊維、ホイスカ、球、中空球、ス
チールウール、板、集合体、ワイヤ、ロッド、棒、小板
、ペレット、管、耐火繊維クロス、小管、それらの混合
物の一つ又はそれ以上の如（任意の有用な形状又は形状
の組合せの充填材が使用されてよい。好適なセラミック
充填材の組成物として、アルミナ、炭化ケイ素、チタニ
ア、ハフニア、ジルコニア、ニホウ化チタニウム、窒化
アルミニウムの如き金属酸化物、金属炭化物、金属窒化
物、金属ホウ化物がある。

本願出願人と同一の娘受入に譲渡された前述の米国特許
出願第８１８，９４３号及び同第８２２゜９９９号に記
載されている如く、溶融親金属より酸化反応生成物が成
長することを促進させるために一種又はそれ以上の好適
なドーパントが使用されてよい。一種又はそれ以上のド
ーパント金属が親金属に合金化されてよく　（米国特許
出願第８１８．９４３号参照）、或いは一種又はそれ以
上のドーパント又はその供給源（例えば金属ドーパント
の酸化物）が所定形状の親金属の表面に又はそれに間近
に近接した位置に外的に適用されてよい（米国特許第８
２２，９９９号参照）。或いは成長する酸化反応生成物
が第１図及び第２図に示された実施例の場合の如く充填
材中に浸透せしめられる場合には、一種又はそれ以上の
ドーパントが充填材それ自身に適用されてもよく、或い
は充填材がドーパントを含んでいてもよい。上述の方法
の二つ又は三つの全てが組合せにて使用されてもよい。

本明細書に於て、「親金属との関連で使用される」ドー
パントとは上述の方法の何れか又はそれらの任意の組合
せを含むものである。好適なドーパントとして、マグネ
シウム、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、ボロ
ン、ナトリウム、リチウム、カルシウム、リン、イツト
リウム、希土類金属の一種又はそれ以上の供給源がある
。土類金属はランタン、セリウム、プラセオジム、ネオ
ジム、サマリウムよりなる群より選択されることが好ま
しい。例えばマグネシウムとケイ素のドーパントの組合
せは、それが酸化剤が空気である場合に於ける親金属ア
ルミニウムとの関連で使用される場合に特に有効なもの
であることがわかっている。

本発明の実施により得られるセラミック複合材料構造体
は一般に稠密で均質な塊であり、複合材料構造体の全体
積の約５〜９８ｖｏ１％は多結晶マトリックス材料中に
埋込まれた充填材の一種又はそれ以上の成分よりなって
いる。親金属がアルミニウムであり、空気又は酸素が酸
化剤である場合には、多結晶のマトリックス材料は一般
に約６０〜９８ｖｔ％（多結晶マトリックス材料に対す
る重量比率）の互いに接続されたα−アルミナと、約１
〜４０ｗｔ％の酸化されていない親金属成分とよりなっ
ている。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの実施例による組立体であって、
セグメントに分割されたコンテナを含む組立体の縦断面
図である。 第１Ａ図は第１図の破線にて囲まれた領域を拡大して示
す部分断面図である。 第１Ｂ図は第１図の線、Ｂ　−Ｂに沿う拡大平断面図で
ある。 第１Ｃ図は第１図及び第１Ｂ図に示されたセグメントに
分割されたコンテナの一つのセグメントを示す斜視図で
ある。 第２図は第１図の組立体を示す平面図である。 第３図は第１図の組立体を使用して形成された自己支持
セラミック複合材料構造体を一部破断して示す解図であ
る。 第４図は第１図及び第２図の組立体のセグメントに分割
されたコンテナの一つの膨張ジヨイントを示す部分平断
面図であり、熱膨張した状態を破線にて示している。 第５図は膨張ジヨイントの他の一つの実施例を示す第５
図に対応する部分平断面図である。 第６図は本発明によるセグメントに分割されたコンテナ
の他の一つの実施例を示す斜視図である。 第７図はセグメントに分割されたコンテナをライニング
する有孔ライナ一手段を与えるステンレス鋼製のスクリ
ーンが装着された第５図のセグメントに分割されたコン
テナの平面図であり、セグメントに分割されたコンテナ
の熱膨張した状態を破線にて示している。 １０・・・組立体、１２・・・コンテナ、１２ｃ％　１
２ｂ、１２ｃ・・・セグメント、１４・・・小孔、１６
ａ。 １６ａ’　、１６ｂ、１６ｂ’　、１６ｃ、１６ｃ’・
・・長手方向エツジ、１８・・・浸透可能な充填材の塊
。 １９・・・周方向上端縁、２０・・・親金属の供給体（
親金属体）、２１・・・周方向下端縁、２２．２４・・
・突起、２６・・・リザーバ体（リザーバ）、２８・・
・障壁材料の床、３０・・・支持手段、３２・・・容器
、３４・・・小孔、３６・・・破砕片、３８・・・スク
リーン、４０・・・セラミック複合材料塊、４２・・・
コンテナ、４２ａ。 ４２ｂ、４２ｃ・・・セグメント、４６・・・ライナ一
手段、４８・・・縁部リップ、４９・・・小孔特許出願
人　　ランキサイド・テクノロジー・カンパニー・エル
・ピー Ｆｉｇ、　ＩＡ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）親金属の酸化により形成される自己支持セラミッ
   ク複合材料構造体の製造方法にして、酸化剤の存在下に
   て前記親金属を加熱して充填材の塊と面接触した状態に
   て溶融親金属の塊を形成し、前記加熱温度に於て前記溶
   融親金属を前記酸化剤と反応させて前記溶融親金属の塊
   及び前記酸化剤に接触し且それらの間に延在する酸化反
   応生成物を形成する工程と、酸化反応生成物が前記充填
   材の塊内に於て前記酸化剤と先に形成された酸化反応生
   成物との間の界面に連続的に形成されるよう、前記温度
   を維持して前記親金属を溶融状態に維持し、溶融親金属
   を前記酸化反応生成物を経て前記酸化剤へ向けて前記充
   填材の塊内へ吸引する工程と、前記酸化反応生成物にて
   前記充填材の塊を充填して前記酸化反応生成物を含む前
   記セラミック複合材料構造体を形成するに十分な時間に
   亙り前記反応を継続させる工程とを含み、前記充填材の
   塊の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する一つ又はそ
   れ以上のセグメントよりなるセグメントに分割されたコ
   ンテナ内に前記充填材の塊を配置することを含み、前記
   セグメントは周方向の膨張によって前記セグメントの熱
   膨張を受入れるに有効な一つ又はそれ以上の膨張ジョイ
   ントを前記セグメントの間に郭定し、これにより前記コ
   ンテナの容積の増大を低減するよう前記セグメントの半
   径方向の膨張を防止し得る寸法及び形状に設定される製
   造方法。
2. （２）充填材と該充填材を埋め込む多結晶セラミックマ
   トリックスとを含み、前記セラミックマトリックスは親
   金属と酸化剤との酸化反応生成物と随意の一種又はそれ
   以上の金属成分とを含む自己支持セラミック複合材料構
   造体を製造する際に使用される組立体にして、 セグメントに分割されたコンテナと、 前記コンテナ内に配置された前記充填材の浸透可能な塊
   と、 前記充填材の塊と接触して配置された前記親金属の塊と
   、 を含み、前記セグメントに分割されたコンテナは前記充
   填材の塊の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する一つ
   又はそれ以上のセグメントよりなっており、前記セグメ
   ントは周方向の膨張によって前記熱膨張を受入れるに有
   効な一つ又はそれ以上の膨張ジョイントを前記セグメン
   トの間に郭定し、これにより前記コンテナの容積の増大
   を低減するよう前記セグメントの半径方向の膨張を防止
   し得る寸法及び形状に設定されている組立体。