JPH02197368A - 金属マトリックス複合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 発皿支分！ 本発明は、プレフォームのなかに置かれた充填材の透過
性塊を溶融アルミニウム又はマグネシウム又はそれらの
合金が自発的に浸透することにより金属マトリックス複
合物をセラミックスプレフォームのなかでモールドする
方法に係る。また本発明は、アルミニウム又はマグネシ
ウム金属マトリックス金属自体及び構造物に係る。

０゛　′の セラミックス粒子、ウィスカー、ファイバなどのような
充填材を含んでいる強化又は補強相を埋め込んでいる金
属マトリックスを含んでいるいくつかの複合物製品は、
強化相の強度及び硬度を金属マトリックスの延性及び靭
性と組み合わせるので、種々の応用に有望である。−船
釣に、金属マトリックス複合物体はマトリックス金属自
体にくらべて強度、剛性、接触摩耗耐性及び高温に於け
る強度保持のような性質が改善されている。いくつかの
場合には、複合物体はマトリックス金属自体の同一寸法
の物体よりも軽量であり得る。しかし、特定の性質が改
善され得る度合は使用される特定の成分、複合物物体の
なかの各成分の体積又は重量比及び複合物体の形成の際
の処理の仕方に大きく依存する。例えば、粒子又はウィ
スカーの形態の炭化ケイ素のようなセラミック充填材で
補強されたアルミニウムマトリックス複合物は、充填さ
れていないアルミニウムにくらべて剛性が高く、また摩
耗耐性及び温度耐性が大きいので、重要である。

粉末冶金技術に基づく方法及び例えば圧力鋳造による強
化材の溶融金属浸透に基づく方法を含めて、アルミニウ
ムマトリックス複合物を製造するための種々の冶金プロ
セスが説明されてきた。

粉末冶金技術によれば、粉末の形態の金属と粉末、ウィ
スカー又はチョップされたファイバなどの形態のセラミ
ック補強材とが混合され、また次いで冷間圧縮及び焼結
もしくは熱間圧縮される。

通常のプロセスを利用する粉末冶金による金属マトリッ
クス複合物の製造は、得られる製品の特性に関していく
つかの制限を課する。複合物のなかのセラミック相の体
積比が典型的に約４０％に制限されており、圧縮操作が
得られる実際的な寸法に制限を課し、また比較的簡単な
製品形状のみが爾後の処理（例えば成形又は機械加工）
をせずに又は複合プレスに頼らずに可能である。また焼
結の間に不均等な収縮が生じ得るし、圧縮物のなかの偏
析及び粒成長に起因するミクロ組織の不均等性が生じ得
る。

溶融アルミニウムが例えばアルミナを充填されたアルミ
ニウムマトリックス複合物の製造に使用される時、溶融
アルミニウムはアルミナ補強材を容易に湿潤せず、それ
によりコヒーレントな製品の形成を困難にする。従来の
技術は、湿潤剤によりアルミナ（又は他の充填材）を被
覆すること、溶融アルミニウムを補強材又は充填材なか
へ強制するべく圧力を与えること、充填材なかへ溶融ア
ルミニウムを引くべく真空を与えること、アルミニウム
の融点よりも十分に上の非常に高い温度で処理すること
及びこれらの技術の組み合わせを含めで、この問題の種
々の解決策を示唆している。

これらの技術は処理を複雑化する傾向があり、プレス、
真空装置、制御装置などのような高価な装置を必要とし
、また形成され得る製品の寸法及び形状を制限し、また
時には湿潤剤などの形態で製品中に望ましくない成分を
導入する。

溶融金属の浸透を容易にするべくモールドのなかにエン
トラップされた反応性雰囲気の使用は米国特許箱３，３
６４，９７６号明細書に開示されている。

この特許には、アルミニウム及びマグネシウム合金のよ
うな金属を鋳造する方法が開示されており、この場合、
オプションとして適当な充填材を含んでいるモールドキ
ャビティが、鋳造されるべき溶融金属と反応性であり、
また小さい体積の固体の反応生成物を形成する雰囲気を
含んでいる。そ−ルドは、溶融金属との反応がエントラ
ソ・プされた雰囲気を消費し、またモールドキャビティ
のなかに真空を発生し、それにより溶融金属のなかを弓
くように、有効に封じられている。例えば、第３欄、第
５５行以下には、マグネシウム酸化物及びマグネシウム
窒化物を形成するべ（空気中のの酸素及び窒素と溶融マ
グネシウムが反応し、それにより溶融マグネシウムによ
りモールドを実質的に完全に満たすのに十分な真空を発
生することが記載されている。図面には、溶融金属１６
と適当に反応性である雰囲気を含んでいるキャビティ１
４に通ずる単一の開口１２を有するボックス状のモール
ド１０が示されている。第３図に示されているように、
溶融金属の物体のなかへのモールドの浸漬は、モールド
が完全に気密又は液密である必要をなりシ（第２欄、第
５７〜６１行）、またモールドのなかにエントラップさ
れた雰囲気の反応は溶融金属をしてモールドを満たさせ
ると述べられている。例５及び１０にはそれぞれ、１３
００’Ｆ（７０４°Ｃ）に於ける溶融マグネシウム合金
によるアルミナ粒の浸透と、１４００°Ｆ（７６０°Ｃ
）に於ける５％のマグネシウムを含有する溶融アルミニ
ウム合金による炭化ケイ素の浸透とが示されている。

本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された“金属マトリ
ックス複合物”という名称の１９８７年５月１３日付け
の米国特許出願第０４９．１７１号明細書には、アルミ
ニウムマトリックス複合物の製造方法が開示されている
。この方法によれば、少なくとも約１％（重量比）のマ
グネシウム、好ましくは少なくとも約１％（重量比）の
マグネシウムを含有する溶融アルミニウムが、約１０な
いし１００％（体積比）の窒素、残余の非酸化性気体、
例えばアルゴン又は水素を含んでいる気体の存在下にセ
ラミック充填材の透過性の塊と接触させられる。約７０
０°Ｃないし１２００°Ｃの温度であってよい溶融アル
ミニウム合金は透過性の充填材を自発的に、すなわち浸
透を助けるべく機械的圧力又は真空を与える必要なしに
、浸透する。溶融物体は、セラミック充填材を埋め込ん
でいる金属マトリックス物体、すなわち金属マトリック
ス複合物体を形成するべく、凝固することを許される。

セラミック充填材は例えば酸化物、炭化物、ホウ化物及
び窒化物、例えばアルミナを含んでい１す る。

発ｍ斐 一般的に、本発明は、実質的に気密な環境に保たれてい
るモールド中に置かれた（以下に“第二の充填材”と呼
ばれる）充填材の塊又は床のなかへの溶融アルミニウム
又はマグネシウムの自発的浸透により金属マトリンクス
複合物を形成する方法を提供するものである。モールド
はく以下に“第一の充填材”と呼ばれる）適当な充填材
の少なくとも一部分を埋め込む多結晶性の酸化反応生成
物を成長させるべく酸化体による溶融前駆物質金属又は
親金属の方向性酸化により形成される。気密に封じられ
た床はエントラップされた空気を含んでいてよいが、エ
ントラップされた空気及びモールド内容物は、外部又は
周囲空気を排除又は遮断するように、絶縁又は密封され
ている。モールドは第二の充填材で補充され、また溶融
金属と接触させられ、またモールド内容物は最も典型的
にはモールドの入口又は開口を封ずることにより気密に
封じられている。気密な環境を作ることによす、適度な
溶融金属温度に於ける第二の充填材の有効な自発的浸透
が達成され、従って湿潤剤、溶融アルミニウム金属又は
マグネシウム金属のなかの特殊な合金化成分、機械的圧
力、真空、特殊な気体雰囲気又は他の浸透のための方策
の必要がなくなる。

従って、先ず実質的に不透過性のモールドが下記の本願
の譲受人と同一の譲受人に譲渡された特許出願に記載さ
れている方向付けされた酸化方法により形成される。こ
の反応は不透過性の酸化反応生成物を形成し、また親金
属の融点の上の温度から酸化反応生成物の融点の下の温
度までの温度範囲内で行われる。反応の間に、酸化反応
生成物の少なくとも一部分は、酸化反応生成物が前記酸
化体と先に形成された酸化反応生成物との間の界面に於
いて前記プレフォームのなかで形成し続けるように、酸
化反応生成物を通じて酸化体へ向けてまた前記プレフォ
ームのなかへ溶融親金属を漸進的に引（べ（、前記酸化
反応生成物の少なくとも一部分を前記溶融親金属及び前
記酸化体と接触しかつこれらの間に延びている状態に保
たれる。

酸化反応は、酸化反応生成物の成長により酸化反応生成
物のなかにプレフォームの少なくとも一部分を埋め込み
、それにより内部に埋め込まれている第一の充填材を有
するセラミック物体として不透過性のモールドを形成す
るべく、前記温度範囲内で継続される。例えば、少なく
ともキャビティを郭定するプレフォームの一部分は酸化
反応生成物のなかに埋め込まれていてよい。いずれの場
合にも、不透過性モールドの形成されたキャビティは少
なくとも部分的に第二の充填材の透過性の塊で満たされ
、また次いでこのセットアツプを気密な環境に保ちなが
ら第二の充填材の塊を自発的に浸透するのに十分な時間
にわたり溶融アルミニウムと接触させられる。自発的浸
透の完了時に、溶融金属は金属マトリックス複合物体を
形成するべく凝固させられる。

本発明の一つの局面では、モールドキャビティを越えて
延びている溶融アルミニウム又はマグネシウムの滞留物
体又はリザーバがモールド内容物に対する気密環境を達
成するのに使用される。典型的には、キャビティ開口又
は入口は溶融アルミニウムの滞留物体又はヘッドにより
封じられている。

本発明の他の実施例によれば、金属マトリックス複合物
体は溶融金属の凝固の後にモールドに接合される。プロ
セス条件のもとに、凝固する溶融金属は、結果として得
られる金属マトリックス複合物をモールドの少なくとも
一部分に接合するため、不透過性のモールド又はその一
部分と接触している状態に保たれる。こうして、金属マ
トリックス複合物が金属マトリックス複合物−セラミッ
ク積層物又は構造物を形成するべくモールド又はその一
部分と一体に形成される。

さらに他の実施例では、モールドのキャビティが、予め
定められたジオメトリを有するように予成形され、また
結果として得られる金属マトリックス複合物はこのジオ
メトリと一致する。モールドが金属マトリックス複合物
から離される時、金属マトリックス複合物の表面はキャ
ビティのジ第メトリを逆複製する。こうして本発明によ
り、成形された金属マトリックス複合物体を製造するこ
とが可能である。

定１ 本明細書で使用されている下記の用語は下記の意味を有
する。

用語“アルミニウム”及び“マグネシウム”は本質的に
純粋な金属、例えば比較的純粋な商業的に入手可能な非
合金のアルミニウム又はマグネシウムと、鉄、ケイ素、
銅、マグネシウム、マンガン、クロム、亜鉛などのよう
な不純物及び（又は）合金成分を含有する商業的に入手
可能な金属のような他の等級の金属及び合金とを意味し
、また含んでいる。この定義によるアルミニウム合金又
はマグネシウム合金はそれぞれアルミニウム又はマグネ
シウムを主要な成分とする合金である。

用語°親金属”は多結晶性の酸化反応生成物の前駆物質
である金属、例えばアルミニウム、ケイ素、チタン、ス
ズ又はジルコニウムを意味し、また本質的に純粋な金属
、又は不純物及び（又は）合金成分を含有する商業的に
入手可能な金属のような金属を含んでいる。この定義に
よる合金は前駆物質を主要な成分とする合金である。

用語“セラミック”は、完全に非金属及び無機材料から
成る材料であるというその用語の古典的な定義を意味し
、また含んでいるが、それに限定されず、その意味のな
かに、たとえ物体が親金属から導き出された一つ又はそ
れ以上の金属を実質的な量で、最も典型的には約１〜４
０％（体積比）の範囲内で含んでいるとしても、さらに
−層多くの金属を含んでいるとしても、組成もしくは支
配的な性質に関して支配的にセラミックである材料を含
んでいる。

用語“充填材”は、ファイバ、チョップされたファイバ
、粒子、ウィスカー、バブル、球、ファイバマットなど
としてのアルミナ又は炭化ケイ素のようなセラミック充
填材自体と、溶融アルミニウム金属によるアタックから
炭素を保護するべくアルミナ又は炭化ケイ素で被覆され
た炭素ファイバのようなセラミック被覆された充填材と
を含めて本発明の実施にあたり使用するのに適した任意
の充填材を意味し、また含んでいる。

用語“第一の充填材”は、後で一層詳細に説明されるよ
うに、親金属の方向性酸化により得られた多結晶性の酸
化反応生成物のなかの埋め込みのために適している少な
くとも一つの充填材を意味する。

用語“第二の充填材”は、凝固された金属のマトリック
ス中の埋め込みのための溶融アルミニウム又はマグネシ
ウム金属による浸透のために適している少なくとも一つ
の充填材を意味する。

モールド又は他の材料、構造物又は環境を説明するのに
使用される用語“不透過性”は、空気に対して実質的に
不透過性であること、すなわち実質的に気密性であるこ
とを意味する。

しい　　　の　　な 本発明の一つの実施例によれば、溶融アルミニウム又は
マグネシウムは第二の充填材の透過性の塊、例えばセラ
ミック粒子、ウィスカー又はファイバの塊の表面と接触
させられ又はそれに供給される。第二の充填材は、空気
がエントラップされていてよいハーメチックな環境で溶
融金属と接触させられるが、モールドが実質的に不透過
性であるので、エントラップされた空気は、溶融アルミ
ニウム又はマグネシウムと反応し又は他の仕方でそれに
より消費されるにつれて、補充されない（本明細書を通
じて空気という言葉が使われるが、溶融金属のなかの少
な（とも一つの成分と反応性である任意の気体がエント
ラップされた気体状媒体として利用され得ることは理解
されるべきである）。これらの条件のもとに、溶融アル
ミニウム又はマグネシウムはモールドのなかの透過性の
第二の充填材の塊を自発的かつ漸進的に浸透し、その結
果として金属マトリックスが第二の充填材を埋め込んで
いる金属マトリックス複合物製品を形成する。金属マト
リックス複合物はモールドの形状をとり、また約１０％
（体積比）から約４５％（体積比）までの第二の充填材
、好ましくは約４５％（体積比）から約６５％（体積比
）までの第二の充填材を含んでいてよい。

本発明の方法に用いられる条件のもとで、典型的に第二
の充填材がモールドに加えられる時に、空気がエントラ
ップされ、また塊又は床にしみ込む。また、充填材のこ
の塊は、プロセス条件のもとに溶融アルミニウム又はマ
グネシウムの浸透を許すのに十分に透過性である。しか
し、もしモールドのなかの空気が補充されなければ、第
二の充填材は、たとい空気の存在中に溶融アルミニウム
により通常は湿潤可能でないとしても、適度な溶融金属
温度に於いてアルミニウム金属マトリックス複合物又は
マグネシウム金属マトリックス複合物を形成するべく、
溶融アルミニウム又はマグネシウムにより自発的に浸透
される。浸透は、浸透を助ける高温、真空、機械的圧力
、特殊な気体雰囲気、湿潤剤などの方策を必要とせずに
生ずる。

一般的に、プロセスは、モールド内容物を不透過性のモ
ールドのなかにハーメチックに封じ且つモールドへのす
べての開口を封ずることにより、又は周囲空気から第二
の充填材を保護又は遮蔽するべく溶融アルミニウム又は
マグネシウムの物体のなかに第二の充填材の塊を入れた
モールドを浸漬することにより、外部空気に対して不透
過性である。

金属マトリックスの自発的浸透及び生成の度合はアルミ
ニウム又はマグネシウムの合金組成及び含有量、オプシ
ョンとして使用可能な湿潤剤の存在、使用される第二の
充填材の寸法、表面条件及び形式、浸透接触処理の時間
及び使用される金属温度のようなプロセス条件の所与の
セットにより変化する。接触する溶融アルミニウム又は
マグネシウムが保たれる温度は種々の金属合金により、
また種々の第二の充填材により変化し得る。一般的に、
溶融アルミニウムの場合には、自発的かつ漸進的浸透は
、条件に関係して、少なくとも約７００°Ｃで、好まし
くは少なくとも約８００°Ｃ又はそれ以上で生ずる。１
０００°Ｃを越える温度は一般的に必要でなく、また特
に有用な温度範囲は約８００°Ｃから約１０００°Ｃま
で、好ましくは約８５０°Ｃから約９５０°Ｃまでであ
ることが見い出されている。

本発明の方法は、セラミック材料の塊のなかへ溶融金属
を強制する外部から与えられる機械的圧力の使用に関係
せずに、第二の充填材の高い体積比を有しまた気孔率の
低い実質的に均等なアルミニウム金属マトリックス複合
物又はマグネシウム金属マトリックス複合物の製造を可
能にする。条件のセットに対する第二の充填材の体積比
は低い気孔率、すなわち小さい格子間体積を有する第二
の充填材の塊を使用することにより変更又は増大され得
る。第二の充填材の一層高い体積比も、もし第二の充填
材の塊が溶融金属との接触以前に通常の技術によりコン
パクト化されるならば、第二の充填材の塊が閉じられた
細胞ざく巣を有するコンパクトな塊もしくは溶融アルミ
ニウム又はマグネシウムによる浸透を阻止するほど密な
構造に転換されないことを条件として、達成され得る。

アルミニウム又はマグネシウム浸透及びマトリックス生
成に対して所与の金属−第二充填材系に対して、溶融金
属による第二の充填材の湿潤、又は閉じられた環境から
の酸素又は窒素との溶融金属の反応による閉じられた環
境のなかの真空の生成、又はこれらの二つのメカニズム
の成る組み合わせは支配的な浸透メカニズムである。も
し空気が系に補充されるならば、またもしプロセスが比
較的低い温度で、すなわち約１０００°Ｃを越えない温
度で進められるならば、第二の充填材の無視可能な又は
最小の湿潤及び浸透が生ずる。しかし、溶融アルミニウ
ム金属の場合には、空気が補充されないようにモールド
のなかに第二の充填材を封ずることにより、すなわち浸
透プロセスをハーメチックに封ずることにより、自発的
浸透が約１０００″Ｃを越えない温度、好ましくは約９
５０°Ｃを越えない温度で得られる。例えば、約９００
°Ｃの温度が、第二の充填材の過度の劣化又は耐熱性容
器、構造的構成要素などのアタツクなしに受容可能な時
間内で自発的浸透を実行するのに十分に高い温度を与え
るものとして多くの場合に満足であることが見い出され
ている。

さて第１図を参照すると、不透過性の囲い又はモールド
１２の組立体が全体として参照符号１０を付して示され
ている。モールド１２はほぼ円筒状のスリーブの形態で
あり、中央の円筒状の貫通孔Ｂを有し、その内部には孔
Ｂの直径よりも大きい直径の一対の長手方向に間隔をお
かれた円板状のチャンバａ”及び“ｂ”が形成されてい
る。

（第１図で見て）孔Ｂの底部分は、第１図中の孔Ｂの破
線の輪郭線により示されているように、モールド１２の
床１４により閉じられている。不透過性のモールド１２
の（参照符号を付されていない）壁は、下記の本願の譲
受人と同一の譲受人に譲渡されたいくつかの特許出願に
よる技術の一つ又はそれ以上を利用して製造されたセラ
ミック材料から成っている。従って、不透過性のモール
ド１２はアルミナ、炭化ケイ素又は任意の他の適当なセ
ラミック充填材又はそれらの組み合わせのようなここで
第一の充填材と呼ばれる適当な充填材を埋め込んでいる
セラミック多結晶性酸化反応生成物を含んでいる。第一
の充填材は粒子、球、ウィスカー、チエツブされたファ
イバ、バブル、ペレット、ファイバマットなど、又はそ
れらの任意の組み合わせのような任意の所望の形態であ
ってよい。

孔Ｂ及び拡大された直径のチャンバ′ａ″及び“ｂ”は
適当な第二の充填材２２で満たされている。第二の充填
材は、第一の充填材と同じく、任意の所望の充填材を含
んでいてよく、また粒子、球、ウィスカー、チョップさ
れたファイバ、バブル、ベレット、ファイバマットなど
、又はそれらの任意の組み合わせの物理的形態であって
よい。

モールド１２の孔Ｂのなかに第二の充填材を置くことは
、特殊な気体雰囲気を用意することなしに行われ得る。

すなわち、このような充填は、空気が第二の充填材のな
かにエントラップされ、また不透過性のモールド１２の
孔Ｂのなかに入れられるように、空気中で行われ得る。

ベース又は床に形成された円形の開口１８を有する耐熱
性リザーバー１６は第１図中に示されている仕方でモー
ルド１２の頂に置かれる。シールリング２４がリザーバ
ー１６とモールド１２との間を実質的に気密に（少なく
とも金属に対して密に）封じている。モールド１２を囲
むリザーバー１６は次いで溶融アルミニウムで満たされ
、又は、もし所望であれば、固体アルミニウムの物体が
リザーバーコンテナ１６のなかに置かれ、また組立体が
コンテナ１６のなかアルミニウム金属を溶融させるべく
加熱される。本発明は特にアルミニウムを例として説明
されているが、マグネシウムも同じく応用可能であるこ
とは理解されるべきである。いずれの場合にも、溶融ア
ルミニウム金属２０の物体は、第二の充填材２２が周囲
空気から有効にハーメチックに封じられ、また溶融金属
が孔Ｂのなかで第二の充填材２２とその頂において接触
するように、周囲空気に対して不透過性モールド１２へ
の単一の開口又は入口を封ずる。これらの条件のもとに
、本発明によれば、溶融アルミニウムが第二の充填材２
２を自発的に浸透し、それを通って下方に進む。組立体
１０は処理中に、自発的浸透への不利な作用なしに、通
常の空気雰囲気に保たれ得る。

第１図には、自発的浸透の中間段階が示されている。溶
融アルミニウム２０がチャンバ″ａ”と“ｂ”との間の
近似的に中央の点まで第二の充填材２２の床の約半分を
浸透し終わっている。成る時間の後に、溶融条件にアル
ミニウム２０を保つのに十分に高く保たれた温度、例え
ば約９００゜Ｃで、アルミニウムがモールド１２の床１
４まで第二の充填材２２の床全体を自発的に浸透する。

この自発的浸透は、充填材に湿潤剤を供給する必要なし
に（湿潤剤はオプションとして使用され得るが）、金属
２０に機械的圧力を又は第二の充填材２２に真空を与え
る必要なしに、実質的に１０００°Ｃを越える温度のよ
うな高温にする必要なしに、不活性又は他の特殊な気体
雰囲気で第二の充填材２２の床をパージする必要なしに
、又は浸透のための他の方策を用いる必要なしに行われ
る。

本発明の方法は、（下記のように）モールド１２の準備
と、第二の充填材２２によるモールド１２の充填と、浸
透を実行するための加熱とを含めて、処理全体が、コス
ト及び煩わしさの点で不利な特殊な気体雰囲気の利用に
頼ることなく、空気中で行われる得る点で非常に有利で
ある。

溶融アルミニウムによる第二の充填材２２の自発的浸透
は、第二の充填材２２の床の隙間にエントラップされた
空気が溶融アルミニウムと反応しまたそれにより消費さ
れ、またエントレイン又はエントラップされた空気の補
充が封じられた不透過性のモールド１２により排除され
ているために達成されると信ぜられる。しかし、もし固
有のざく巣もしくは封じられていない開口又は内部の割
れ又は裂は目に起因してモールド１２が空気に対して透
過性である場合のように、もし消費された空気が補充さ
れたならば、補充された空気がこのような自発的浸透を
阻止するであろう。この説明により束縛されることは望
まないが、この説明は後記の比較例により支持されると
思われる。

第二の充填材２２の浸透が完全に終わった後に、炉から
組立体を取り出すことにより、又は炉を止めることによ
り、温度が下げられ、また溶融金属が不透過性のモール
ド１２のなかで冷却し凝固することを許される。第２図
に示されているモールド及び金属マトリックス複合物コ
アを含んでいるものとして得られる複合物構造物２６は
次いで第１図の組立体から隔てられる。図示されている
ように、構造物２６は（第２図中の構造的部材又はモー
ルド又はシェル構成要素１２′として示されている）モ
ールド１２の実質的に全部を、又は所望であればその一
部分のみを含んでいてよく、またさらに金属マトリック
ス複合物コア２８を含んでいる。

溶融金属の浸透及び凝固はモールドとコアとの間の接合
を行うのに適当な条件のもとに行われ得る。接合は、例
えば、溶融金属とモールド１２との間を多少湿潤させる
こと、溶融材料をモールド１２の内壁と直接接触状態に
保つこと、冷却の速度を制御すること（すなわち焼なま
しに起因する応力緩和）、モールド１２及び金属マトリ
ックス複合物の相対的熱膨張係数を調節すること、及び
（又は）モールド壁からの凝固する溶融材料の隔離を実
質的に消去又は減少するべく金属リザーバーの実質的ヘ
ッドを維持することにより達成され得る。金属マトリッ
クス複合物の熱膨張係数はセラミックモールドの熱膨張
係数よりも大きく、また、もしこの差が過大でありかつ
湿潤が最小であれば、接合強度は熱収縮のミスマツチに
もかかわらず接合を維持するのに十分でない。すなわち
、金属マトリックス複合物は冷却の際の収縮によりモー
ルドの内壁から離れる。金属マトリックス複合物を形成
するのに使用される第二の充填材は金属マトリックス複
合物の熱膨張係数を減少し、従ってまたコアとモールド
との間の熱膨張のミスマツチを減少する。充填材が熱膨
張係数を減少する効果は充填材の形式、ジオメトリ及び
アスペクトレシオに大きく関係し得る。良好な接合は、
熱膨張係数が互いにあまりに異なっていない時に成就さ
れ得る。シェルに圧縮応力を生じさせるべく、金属マト
リックスコアがシェルよりも若干高い膨張係数を有する
ことは好ましい。実質的に等軸の炭化ケイ素粒子（２４
メツシユ）を約４７％の体積比でアルミニウム中にロー
ディングすることにより熱膨張係数が純アルミニウムの
熱膨張係数（約２５　Ｘ　１０−　’　ｔｎｃｈ／１ｎ
ｃｈ／　’Ｃ）から約１２〜１６　Ｘ　１０　””　１
ｎｃｈ／１ｎｃｈ／　”　Ｃヘ減少することが見い出さ
れている。炭化ケイ素ウィスカーははるかに低いローデ
ィングで同一の効果を有する。こうして、一つ又はそれ
以上の条件を制御することにより、凝固した溶融金属、
すなわち金属マトリックス複合物が構造物２６（第２図
）の構造部材１２′に接合される。構造物２６のなかで
、金属マトリックス複合物２８から成るコアはモールド
又はシェル構成要素１２′により囲まれ、またそれに接
合されている。

代替的に、溶融材料の冷却及び凝固の後に、モールド１
２′は、モールド１２′により囲まれていない分離した
物体として金属マトリックス複合物コア２８を形成する
べく、金属マトリックス複合物コア２８から破砕又は他
の仕方で除去され得る。この場合、モールド１２′は典
型的に、処理の間に不透過性でありかつ構造的完全性を
保ち得るかぎり、できるだけ薄く製造されている。また
この場合、プロセスは、コアの取り出しを容易にするべ
く、モールド１２′と金属マトリックス複合物コア２８
との間の接合を最小にする条件のもとに実行される。モ
ールド１２′を機械的に補強しかつ支持するため、充填
及び処理の間、適当な囲い（第１図には示されていない
）がモールド１２′の周りに置かれ得る。

再び第１図を参照すると、シールリング２４のような適
当なシール手段を用意する代わりに、本願の譲受人と同
一の譲受人に譲渡された特許出願に記載されている技術
の一つ又はそれ以上を利用してリザーバーチャンバ１６
が不透過性のモールド１２と一体に形成され得る。溶融
材料の冷却及び凝固の後に、所望の製品が一体のモール
ド／リザーバーから切断され得る。例えば、一体のモー
ルド／リザーバーは、本発明に従って利用可能な組立体
の他の実施例を示す第３図中に示されている。全体とし
て参照符号３０を付されている任意の所望の形態の中空
の物体は後記の本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡され
た特許出願に記載されている技術により製造された複合
物セラミック材料のような不透過性のセラミック材料の
シェルを含んでいる。さらに、本願の譲受人と同一の譲
受人に譲渡された“密な表面を有する多孔性セラミック
複合物”という名称の１９８６年９月１６日付は米国特
許出願箱９０８，１１９号明細書に開示されている方法
により不透過性のセラミック材料のシェルを形成するこ
とが可能であり、上記明細書の内容を参照によりここに
組み入れたものとする。

多少杭状の断面を有する中空物体３０はその主物体部分
の周りの円形の周囲リム３０ａと、同軸上に整合した円
筒状の軸３０ｂと、その両側から延びているハブ３０ｃ
とを有する。軸３０ｂは漏斗状に外方に広がっている口
３０ｄを有し、そのなかに溶融アルミニウム２０′が第
二の充填材の床２２′と接触して頂まで入れられ得る。

口３０ｄは中空物体３０の単一の開口であり、また溶融
アルミニウム２０′の滞留ヘッドにより周囲雰囲気又は
空気から封じられており、それにより周囲雰囲気又は空
気から第二の充填材２２′を有効にハーメチックに封じ
ている。

第二の充填材２２′の自発的浸透は第１図の実施例で説
明したように行われ、また第１図の実施例と同様に溶融
金属２０′のりザーバーは、浸透を完了するのに十分な
アルミニウム金属を供給するのに、また口３０ｄ（中空
物体３０の単一の入口又は開口）を自発的浸透の完了ま
で周囲空気に対して封じられた状態に保つべく溶融アル
ミニウムの滞留物体２０’を維持するのに必要であれば
補充され得る。第二の充填材２２′の浸透により得られ
た溶融材料が接合条件下で凝固する時に、金属マトリッ
クス複合物を囲む構造的構成要素として中空物体３０を
含んでいる構造物が形成される。代替的に、中空物体３
０は、その内面の形状又はジオメトリを逆複製する外面
を有する金属マトリック複合物体を形成するべく、破砕
により除去され得る。凝固後に、結果として得られた構
造物は、軸３０ｂで終端する構造物を形成するべく、線
Ｃ−Ｃに沿って切断され得る。再凝固したアルミニウム
は軸３０ｂのなかに残されてよく、又は代替的に軸３０
ｂのなかの再凝固したアルミニウムは部分的に又は完全
に除去され、また他の材料（例えば、溶融状態で導入さ
れて、そのなかで凝固を許される他の材料）で置換され
てよい。他の代替例として、結果として得られる金属マ
トリックス複合物物体が軸３０ｂを通って延びているよ
うに、軸３０ｂは第二の充填材２２′で部分的に又は完
全に最初に満たされていてよい。後者の場合には、軸３
０ｂの延長部又は分離したりザーバー容器（第１図の実
施例のりザーバ−１６と類似）が溶融アルミニウム金属
を保持するのに使用される。

第４図には、第二の充填材の自発的浸透を行うための代
替的な技術が示されている。この場合には、耐熱性容器
３２が溶融アルミニウム２０“の物体を含んでおり、そ
のなかに耐熱性の孔明きコンテナ３４が浸漬されている
。コンテナ３４は、孔明きコンテナ３４及びその内容物
が周囲雰囲気から溶融アルミニウム金属２０“により完
全に遮蔽又は密封されているように、耐熱性容器３２の
（参照符号を付されていない）内壁から間隔をおかれて
いる。孔明きコンテナ３４はその内部に形成された複数
個の孔３６を有し、また適当なコネクタ４０によりそれ
に取付けられたケーブル又はロッド３８により支持され
ている。内部に一つ又はそれ以上の開口を有する適当な
モールドのなかに入れられた第二の充填材の塊がコンテ
ナ３４のなかに入れられている。（モールド及び第二の
充填材は第４図には示されていない。）　孔３６は第二
の充填材の塊との接触及びそれに続く自発的浸透のため
にコンテナ３４に入れられる溶融アルミニウム３３の入
口をなしている。孔明きコンテナ３４、ケーブル又はロ
ッド３８及びコネクタ４０は溶融アルミニウム３３との
長時間の接触に耐えることができる適当な耐熱性材料か
ら製造されていてよい。所望であれば、コンテナ３４は
省略されてよ（、また頂に開口を有しかつ第二の充填材
を入れられたモールドが溶融金属のなかに浸漬されてい
る。浸透が次いで進行し、また前記のように金属マトリ
ックス複合物体が取り出される。

第５図ないし第９図には、本発明による不透過性セラミ
ックモールドの準備が示されているが、モールドの準備
のための方法が本発明の他の実施例にも応用可能である
ことは理解されるべきである。モールドは前記のように
用意され、凝固した金属マトリックス複合物をモールド
から取り出すために破砕されてもよいし、金属マトリッ
クス複合物に接合された製品の構造的構成要素としてそ
のまま保持されてもよい。

の　　　　に　　　　　　た 前記のようなセラミック材料を製造するための技術は、
セラミックが適当な第一の充填材を埋め込んでいる自己
支持セラミック複合物材料を含めて、新規な自己支持セ
ラミック材料を開示している、本願の譲受人と同一の譲
受人に譲渡された多数の特許出願に開示されている。

セラミック酸化反応生成物を成長させる方法は総括的に
“新規なセラミック材料及びその製造方法”という名称
の、本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された米国特許
第４．７１３，３６０号明細書（１９８５年９月２５日
に発行されたヨーロッパ特許出願第０１５５８３１号明
細書に相当する）に開示されている。親金属のなかに合
金化されたドーパントの使用により強められ得る酸化現
象のこの発見によって、前駆物質親金属の酸化反応生成
物として成長させられた自己支持セラミック物体が得ら
れる。

その後の発展として、１９８５年２月４日付けの米国特
許出願第６９７，８７８号明細書（現在放棄されている
）の一部継続発明としての、いずれも“複合物セラミッ
ク物品及びその製造方法”という名称の、本願の譲受人
と同一の譲受人に譲渡された１９８６年１月１７日付け
の米国特許出願第８１９．３９７号明細書（１９８６年
９月３日に発行されたヨーロッパ特許出願第０１９３２
９２号明細書に相当する）に記載されているように、充
填材の透過性の床のなかへ親金属から酸化反応生成物を
成長させることにより自己支持セラミック複合物を製造
するための新規な方法が提案されている。

上記の方法は、“自己支持セラミック材料の製造方法”
という名称の、本願の譲受人と同一の譲受入に譲渡され
た１９８６年１月２７日付けの米国特許出願第８２２．
９９９号明細書（１９８６年１月２２日に発行されたヨ
ーロッパ特許出願第０１６９０６７号明細書に相当する
）に記載されているように、前駆物質親金属の表面に与
えられる外部ドーパントの使用により改良された。

前記米国特許出願第８１９，３９７号明細書に開示され
ているような充填材を埋め込んでいる自己支持セラミッ
ク複合物材料を製造する技術は有用であるが、結果とし
て得られるセラミック複合物体に予め選定された形状又
はジオメトリを与えるものではなかった。しかし、この
ニーズは、前駆物質親金属の正パターンを逆複製するセ
ラミック複合物構造の生成を可能にする、上記の方法の
その後の発展により満足された。これらの方法は“セラ
ミック複合物物品を製造する逆形状複製方法及びそれに
より得られる物品”という名称の、本願の譲受人と同一
の譲受人に譲渡された１９８６年１月２７日付けの米国
特許出願第８２３，５４２号明細書（１９８７年９月２
日に発行されたヨーロッパ特許出願第０２３４７０４号
明細書に相当する）と、“形状複製された表面を有する
セラミック複合物物品の製造方法及びそれにより得られ
る物品”という名称の、本願の譲受人と同一の譲受人に
譲渡された１９８６年８月１３日付けの米国特許出願第
８９６．１５７号明細書とに記載されている。また、消
失可能なパターン物体の使用による逆形状複製は“消失
可能なパターンの逆形状複製によるセラミック複合物物
品の製造方法”という名称の、本願の譲受人と同一の譲
受人に譲渡された１９８６年９月１６日付けの米国特許
出願第９０７，９１９号明細書とに記載されている。

予め選定された形状又はジオメトリを有するセラミック
複合物物体又は構造物を製造する他の方法が開発された
。これらの方法は、“成形されたセラミック複合物及び
その製造方法”という名称の、本願の譲受人と同一の譲
受人に譲渡された１９８６年５月８日米国特許出願第８
６１　、０２５号明細書（１９８７年１１月１１日に発
行されたヨーロッパ特許出願第０２４５１９２号明細書
に相当する）に記載されているように、セラミックマト
リックスが親金属前駆物質の酸化により成長させられる
透過性充填材の成形されたプレフォームの利用を含んで
いる。このような成形されたセラミック複合物を製造す
る他の方法は、セラミック複合物構造物の形状又はジオ
メトリを郭定するべく選定された境界に於いて酸化反応
生成物の成長を阻止又は禁止するバリヤー手段の利用を
含んでいる。この技術は、“バリヤーの使用による成形
されたセラミック複合物の製造方法”という名称の、本
願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された１９８６年１月
１７日付けの米国特許出願第８６１．０２４号明細書（
１９８７年１１月１１日に発行されたヨーロッパ特許出
願第０２４５１９３号明細書に相当する）に記載されて
いる。

セラミック複合物物体又は構造物、詳細には成形された
物体又は構造物の製造を容易にするべく親金属のりザー
バーを利用する方法は、酸化反応のための前駆物質とし
て親金属の物体と連通している親金属のりザーバーを設
けることにより、さらに−層進歩した。親金属の供給を
補充することにより、この技術は制限された量の親金属
のみを保持し得るサイトからの酸化反応生成物の大きい
体積の成長を可能にする。リザーバー供給技術は“セラ
ミック複合物構造物を製造するりザーバー供給方法及び
それにより製造される構造物”という名称の、本願の譲
受人と同一の譲受人に譲渡された１９８６年９月１６日
付けの米国特許出願第９０８．０６７号明細書に開示さ
れている。

本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された前記米国特許
出願の全てに於ける全ての開示を参照によりここに組み
入れたものとする。

本発明では、空気に対して不透過性のセラミック複合物
モールドを得るべく、本願の譲受人と同一の譲受人に譲
渡された前記の特許出願の一つ又はそれ以上の技術に従
って、酸化反応生成物が成長させられる充填材は、金属
マトリックス複合物を得るべく溶融アルミニウム又はマ
グネシウムが自発的に浸透させられる第二の充填材と区
別するため、第一の充填材と呼ばれている。多くの材料
が第一の充填材及び第二の充填材の双方として使用する
ために適しており、従って多くの場合に第−及び第二の
充填材は同一であっても相違していてよく、また典型的
に充填材はプロセス条件のもとに溶融親金属及び溶融ア
ルミニウム又はマグネシウムと実質的に不反応性である
。

さて第５図及び第５Ａ図を参照すると、金属マトリック
ス複合物が取り出される破砕可能なモールドとして、も
しくは金属マトリックス複合物に接合されたモールド／
構造的部材として使用するのに適したセラミック複合物
物体を製造するための組立体４２が示されている。組立
体４２は、実質的に円筒状であり、また（第５Ａ図中に
最も良く見られるように）スクリーン４６により郭定さ
れた内面を有するバリヤー手段］ンテナ４４を含んでい
る。スクリーン４６はそれを補強する外側の剛固な部材
としての役割をする孔明きシリンダ４８のなかに入れら
れ、またそれにより補強されている。孔明きステンレス
鋼のような孔明き金属シートがスクリーン４６と置換さ
れてよい。孔明きシリンダ４８はその表面を通じて孔５
ｏのパターンを有し、また処理中に第一の充填材５２の
塊又は物体の形状を保つのに十分に剛固である。第一の
充填材５２はモールド可能な充填材であってよく、すな
わち第一の充填材５２の床のなかに埋め込まれている親
金属の物体６６の形状に順応する塊のなかに粒子、ウィ
スカー、ファイバなどを含んでいてよい。すなわちモー
ルド可能な第一の充填材５２は円筒状スクリーン４６の
内面の形状に順応する。こうしてモールド可能な第一の
充填材５２の床は、親金属物体６６により内部に形成さ
れた所望の形状のキャビティを有する透過性のプレフォ
ームを含んでおり、キャビティは最初に親金属物体によ
り満たされている。代替的な実施例では、第一の充填材
５２は例えばスリップ鋳造などのような通常の方法によ
り、又は生型強度を得るべく適当な結合材の追加を含ん
でいてよい粒子、ファイバ、粉末などの利用によりコヒ
ーレントな塊として予成形されていてよい。このような
場合、親金属は溶融状態でプレフォームのキャビティの
なかへ導入されてよい。

スクリーン４６の（参照符号を付されていない）開口は
、バリヤー手段］ンテナ４４が周囲雰囲気の流入のため
に開いているように、シリンダ４８の孔５０の多くと整
合している。複数個のステンレス鋼アングルプレース５
４がシリンダ４８の周縁の周りの間隔をおいた位置に置
かれており、また組立体４２を構造的に補強する役割を
するクランプリング５６により所定の位置を保つ。クラ
ンプリング５６の最下端は第５図中に切欠いて示されて
おり、また第５図中の残りのクランプリング５６及び第
５Ａ図中に示されているクランプリング５６は断面図で
示されている。ベース５８はバリヤー手段］ンテナ４４
の底を閉じている。親金属のりザーバー物体６０は、バ
リヤー手段］ンテナ４４の上側部分のなかに置かれてお
り板６４により第一の充填材５２の床から隔てられてい
る不活性材料の床６２のなかに置かれている。不活性材
料の床６２は、プロセス条件のもとに内部の多結晶性酸
化反応生成物の成長を支持しない（アルミニラムが親金
属である時、＃９０グリッドＥ１アランダム（ツートン
・カンパニー）のような）不活性粒子状材料の床を含ん
でいてよい。

板６４は、第一の充填材５２の床のなかに埋め込まれて
いる親金属物体６６の上側部分の通過を許すべく　（参
照符号を付されていない）中央孔を有する。図示されて
いる実施例では、親金属物体６６は細長い円筒状の形状
を有し、またその上の長手方向に間隔をおかれた位置に
一対の円板伏の突出部６６ａ、６６ｂを有する。こうし
て親金属物体６６は親金属のコアとして第一の充填材５
２の床のなかを、またそれと接触して延びている。

親金属の酸化反応を容易にする一つ又はそれ以上のドー
パントが親金属物体６６及び親金属のリザーバー物体６
０のなかに合金化されてよく、且つ（又は）親金属物体
６６に外部から与えられてよく、且つ（又は）少なくと
も親金属物体６６の付近で第一の充填材５２に与えられ
又はそのなかに置かれてよい。

親金属の融点の上から親金属から構成される装置 き酸化反応生成物の融点の下までの温度範囲内へ酸化体
の存在下に組立体４２を加熱し、また組立体４２を空気
のような酸化環境に露出させて温度をその範囲内に保つ
時に、酸化反応生成物が溶融親金属物体６６と第一の充
填材５２０床との間の界面に形成する。本願の譲受人と
同一の譲受人に譲渡された特許出願の一つ又はそれ以上
に記載されているように、酸化体は固体、液体又は気体
又はそれらの組み合わせであってよい。例えば空気が、
第一の充填材（例えばアミルナ充填材と混合されたシリ
カ）のなかへ組み入れられた固体の酸化体と組み合わせ
て使用されてよく、また親金属は再酸化体との接触時に
酸化を受ける。親金属のりザーバー物体６０から必要に
応じて補充される親金属物体６６からの溶融親金属は、
成長する酸化反応生成物との接触状態に保たれており、
酸化反応生成物はその成長するフロントと接触するよう
にスクリーン４６と第一の充填材５２の床とを通って流
れる酸素又は他の酸化体気体により接触されている。周
囲の酸化雰囲気は、組立体４２が置かれている炉のなか
の空気を循環させることにより、例えば簡単に空気の流
入のための適当な換気装置を炉に設けることにより補充
又は置換さている。酸化反応が続くにつれて、酸化反応
生成物が酸化体と先に形成された酸化反応生成物との間
の界面に於いて第一の充填材５２の床のなかに形成し続
け、また反応が酸化反応生成物のなかに第一の充填材５
２の床の少なくとも一部分を埋め込むべく続けられる。

所望であれば、反応は、成長する酸化反応生成物が第５
図中に破線６８で示されている寸法まで近似的に成長し
終わった時に終了され得る。破線６８は第５図中に大体
の幾何学的精度で引かれているが、多結晶性酸化反応生
成物の適当な厚みの層が親金属物体６６から成長し終わ
った後に酸化反応が停止されるならば、セラミック部材
の外側形状は多少不規則的であるが、このことは結果と
して得られる、金属マトリックス複合物を形成するため
の不透過性モールドとしてのセラミック部材の使用に不
利に影響しないことは理解されよう。

本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された関連する特許
出願に説明されているように、成長するセラミックの内
面は親金属物体６６の形状を逆複製する。代替的に、バ
リーのプラスター及び炭酸カルシウムを含んでいるバリ
ヤー材料又はスクリーン４６の材料のような材料から作
られたバリヤー材料は、バリヤ一部材の内面の形状に対
して逆の形状を有するセラミック材料のシェルを形成す
るべく酸化反応生成物の成長を停止又は制限するため、
実質的に破線６８の形状の中空のキャビティを生ずるよ
うな形状にされ得る。こうして、結果として得られるセ
ラミック複合物シェルの幾何学的形状は、金属マトリッ
クス複合物に接合された永久的な構造的構成要素として
有用なセラミック複合物シェルを作るように、厳密に制
御され得る。

第５図の実施例では、成長させられるセラミックの外面
の幾何学的形状はスクリーン４６の内面の形状により制
御されている。

もしセラミック複合物シェルが簡単に、金属マトリック
ス複合物物体が取り出されるモールドとして使用される
ならば、シェルは通常単に、十分な構造的強度を有し且
つプロセス中での使用のために不透過性であるために必
要とされる厚みで製造される。金属マトリックス複合物
物体の凝固及び冷却の後に、モールドは破砕され、また
金属マトリックス複合物物体から分離される。例えば、
溶融材料と凝固し終わうているが、組立体はまだアルミ
ニウム金属の融点よりも下の高められた温度、例えば約
３００〜５００°Ｃの温度にある時に、モールドで囲ま
れた金属マトリックス複合物物体は水のような冷却液体
のなかへ浸漬することにより急冷され、その結果として
の熱的衝撃により金属マトリックス複合物物体を囲む薄
いシェルモールドが破砕され得る。代替的に、モールド
は機械的手段により破砕され得る。結果として得られる
金属マトリックス複合物の表面はモールドの内面ジオメ
トリを実質的に逆複製する。さらに、複合物物体からの
シェルの除去を容易にするために、金属マトリックス複
合物物体とシェルとの間の接合を避けることは有利であ
り得る。

セラミック複合物シェル又は物体又はその一部分が最終
製品の構造的構成要素としての役割をする時、シェルは
金属マトリックス複合物に接合されている。セラミック
構造的構成要素は所望の最終用途に対して必要とされる
形状に予成形されていてよい。例えば、第５図及び第５
Ａ図に示されている実施例では、酸化反応は、バリヤー
手段４４が酸化反応生成物の成長を停止又は禁止する役
割をし、それにより円形シリンダとしての最終製品の外
側ジオメトリを郭定するように、成長する多結晶性酸化
反応生成物のなかに第一の充填材５２の床全体を埋め込
むべく続けられてよい。もしバリヤー手段がスクリーン
又は孔明き材料を含んでいるならば、結果として得られ
るセラミックシリンダの外面は粗く又はパターン化され
ている。

シリンダの外面は機械加工、研削、研磨などをされてよ
い。代替的に、バリヤー手段４４比較的滑らかな表面を
有し、それにより複合物怖体に滑らかな外面を与えてよ
い。例えば、（好ましくは炭酸カルシウム又はケイ酸カ
ルシウムと混合された）バリーのプラスターのスラリー
が床５２の境界に与えられ、またセットすることを許さ
れ得る。バリーのプラスターの層は多結晶性酸化反応生
成物の過成長を阻止し、またプロセスの完了後にバリヤ
ーは例えばグリッドブラスト、スクラップなどにより容
易に除去され、それにより比較的滑らかな表面を有する
複合物を形成する。いずれの場合にも、セラミックシェ
ルは構造的有用性を生ずるように、また一体構造を形成
するべく金属マトリックス複合物と良好な接合を生ずる
ように設計されている。

もし親金属物体６６が酸化反応プロセスの間にリザーバ
ー物体６０から適切に補充されるならば、結果として得
られるスリーブ状のセラミック物体の内部は親金属のコ
アで満たされる。この親金属は、まだ溶融している間に
、結果として得られるセラミックスリーブから親金属を
簡単に排出することにより除去されてよい。もし溶融親
金属のコアが再凝固を許されるならば、又はもし任意の
金属残留物が残留し且つ凝固するならば、少なくとも所
望の量の残留金属が機械加工及び（又は）アルミニウム
親金属の場合には例えば塩化水素酸の溶液による酸エツ
チングにより除去されてよく、親金属物体６６の形状を
逆複製する中空コアを有するセラミックスリーブを後に
残す。中空コアは次いで、金属マトリックス複合物を形
成するべく第二の充填材が入れられて溶融アルミニウム
又はマグネシウムと接触させられるモールドキャビティ
として使用されてよい。

第６図ないし第８図には、消失可能なパターン物体の利
用を含んでいる方法により準備される不透過性セラミッ
ク複合物モールドの準備が示されている。第６図には、
アルミナ容器のような耐熱性容器７０が示されており、
この容器は順応可能な第一の充填材７２０床を含んでお
り、この床のなかに消失可能なパターン物体７４が、第
一の充填材と消失可能なパターン物体７４との間の界面
に於いて、床７２の成形されたキャビテイ壁を床７２の
なかに郭定するべく埋め込まれている。キャビテイ壁の
ジオメトリは消失可能なパターン物体７４の外面のジオ
メトリと一致しており、その逆複製である。任意の気化
可能又は燃焼可能な材料、例えばポリスチレンフオーム
又はワックス材料から製造されていてよい消失可能なパ
ターン物体７４はほぼ円筒状の中央部分７６と、中央部
分７６よりも軸線方向に短いが直径は大きい端部分７８
とを有する。ステンレス鋼スクリーン又は孔明き鋼シリ
ンダを含んでいてよい適当なバリヤー手段８０（必ずし
も正しい尺度で示されていない）は準備されるべきセラ
ミック複合物物体の境界を確立する。代替的に、バリヤ
ー手段８０はバリーのプラスター及びケイ酸カルシウム
を含んでいてよく、このバリヤー手段は典型的に、カー
ドボードのようなサブストレート又はウェブに材料のス
ラ□リーを与え且つスラリーがセットするのを許すこと
により得られてよい。いずれの場合にも、バリヤー手段
８０の構造は、酸化反応生成物の成長を禁止し、それに
より製品の境界を郭定するような構造である。

第７図に示されているように、溶融親金属８２は適当な
容器８４から埋め込まれている消失可能なパターン物体
７４の上に直接に注がれてよい。

溶融親金属は消失可能なパターン物体７４のぜリスチレ
ンフォーム又は他の蒸発可能な材料を蒸発させ、また蒸
発させられた材料は、第一の充填材７２の床を通って、
もしくは溶融親金属が加えられている領域と同一の領域
を上方に通って、もしくは別に設けられていてよい排出
ポート（図示せず）を通って、組立体を出る。溶融親金
属が消失可能なパターン物体７４の全てを置換した後に
、組立体は親金属の融点よりも高いが酸化反応生成物の
融点よりも低い温度範囲内の成長温度に加熱され、又は
その温度に保たれる。気相の酸化体は充填材７２の透過
性の床を透過し、溶融金属と接触して、それを酸化させ
て、上記のようにプレフォームを通ってバリヤー材料８
０と接触するに至るまで成長する多結晶性酸化反応生成
物を形成する。所望であれば、固体の酸化体又は液体の
酸化体が床７２又はバリヤー８０により境されている床
の部分のなかへ組み入れられてよい。溶融金属は床のな
かで酸化体と反応し、それにより酸化反応生成物を生成
する。また、二つ又はそれ以上の酸化体が、例えば床の
なかに反応性ケイ酸を使用し且つ空気中でプロセスを進
めることにより組み合わせて使用されてよい。必要であ
れば、溶融親金属８２は、そのレベルを充填材床７２の
頂に保つべく補充されてよい。本願の譲受人と同一の譲
受人に譲渡された前記の米国特許出願箱８２３，５４２
号及び第９０７，９１９号明細書に開示されているよう
に、キャビテイ壁が崩壊又は変形するのを防止するべく
、充填材７２の床、又は少なくとも消失可能なパターン
物体７４を包囲するその支持領域８６は、好ましくは酸
化反応温度に近く但しそれよりも低い自己接合温度又は
それよりも高い温度に於いて本質的に自己接合性である
。こうして、その自己接合温度に加熱された時、第一の
充填材７２又はその支持領域８６は、酸化反応生成物の
成長の初期段階の間に溶融親金属を包囲している第一の
充填材に適当な機械的強度を与えるのに十分に、焼結又
は他の仕方でそれ自体に接合し、また成長する酸化反応
生成物に付着する。自己接合する充填材の機械的強度は
圧力差に抵抗し、また十分な厚みのセラミック複合物材
料が生成されるまでキャビティの構造的インテグリテイ
を保つ。

酸化反応生成物がバリヤー手段８０により郭定されてい
る境界まで成長し終わった後に、残留又は未反応溶融金
属８２は、プロセスにより形成されたセラミック複合物
モールド８８　（第８図）から除去されてよい。セラミ
ック複合物モールド８８はネック部分９０と、ネック部
分９ｏよりも直径の大きいベース部分９２とを有する。

モールドキャビティ９４はモールド８８のなかに郭定さ
れており、またそれへの近接を可能にする開口９４ａを
有する。モールドキャビティ９４は消失可能なパターン
物体７４のジオメトリを逆複製するものとして示されて
いる。

いま第９図を参照すると、耐熱性容器９６の組立体が不
活性材料９８の透過性の床を有し、そのなかに固体の親
金属物体１００と、第一の充填材から作られたプレフォ
ーム１０２とが埋め込まれている他の実施例が示されて
いる。プレフォーム１０２は、不活性材料９８の床のな
かでハンドリング及び埋め込みに耐えることを可能にす
るのに十分な生型強度を有するコヒーレントな成形され
た物品として形成されている。こうして、第一の充填材
の粒子が、適当な接合剤を第一の充填材の粒子と混合し
、またそれからプレフォーム１０２をモールドし又は他
の仕方で形成することによりプレフォーム１０２のなか
へ形成されてよい。プレフォーム１０２は一つ又は複数
個の部分を含んでいてよい。例えば、プレフォーム１０
２のベース部分１０２ａは、その成形されたキャビテイ
壁１０４が所望のジオメトリのキャビティ１０６を郭定
するように、はぼカップ状であってよい。プレフォーム
のカバ一部分１０２ｂはそのなかに形成された開口１０
６ａを有し、またベース部分１０２ａの頂に置かれてい
る。プレフォーム１０２はそれへの酸化反応生成物の成
長に対して透過性である。

第８図に示されている組立体は成長温度に加熱される。

親金属８８の融点よりも高く、それから得られる酸化反
応生成物の融点よりも低い範囲内の成長温度に加熱され
る。上記のように、また本願の譲受人と同一の譲受人に
譲渡された特許出願のいくつかに詳細に記載されている
ように、不活性材料の床９８は酸化反応生成物の成長を
支えず、酸化反応生成物は第一の充填材のプレフォーム
１０２を通って、そのなかへ成長する。操作は、モール
ドキャビティ１０６及びそれに近接するための開口１０
６ａを有するセラミック複合物モールドを形成するべく
酸化反応生成物のなかにプレフォーム１０２の全体を埋
め込むのに十分な時間にわたって行われる。酸化反応生
成物の成長を阻止するべく、（上記のような）バリヤー
手段１５０を設けることも必要であり得る。

特にアルミニウム金属に関する下記の例に示されている
ように、溶融アルミニウム金属は、不透過性のモールド
のなかに入れられている第二の充填材の透過性の塊が周
囲雰囲気から絶縁されている時、その塊を自発的に浸透
する。−船釣に、本発明に使用されるアルミニウムは、
金属マトリックス複合物物体に所望の機械的及び物理的
性質を与えるべく、種々の合金要素を含んでいてよい。

例えば、銅添加物が、硬度及び強度を増すべく熱処理さ
れてよいマトリックスを形成するべくアルミニウム金属
のなかに含まれていてよい。

皿上 空気に対して不透過性の円筒状の成形されたセラミック
複合物物体が、本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡され
た上記の特許出願の技術により準備された。特に、それ
ぞれ６インチ（１５，２ｃｍ）の高さ及び２インチ（５
，ＩＣｍ）の直径の三つの空気に対して透過性の円筒状
のプレフォームが先ず、４９．５％（重量比）の１００
０グリツドグリーン炭化ケイ素（カーボロンＦ１００Ｏ
という登録商標でニューヨーク州、トナワンダのエクソ
ロンＥＸＫカンパニーにより供給される）と、１９．８
％（重量比）の“１００ＧＬ”グリーン炭化ケイ素（イ
リノイ州シカゴのスーペリアー・グラファイト・カンパ
ニーにより供給される）と、３０．７％（重量比）の蒸
留水との混合物を含んでいるスリップを使用してスリッ
プ鋳造された。カーボロンＦ１００Ｏの平均粒子寸法は
約４μｍ、また１　００ＧＬのそれは約０．８μｍであ
ったスリップは先ず１００ＧＬ、水、少量の“ダーヴア
ン７″　（コネクチカット州ノーウオークのＲ，Ｔ。

ヴアンダービルト・アンド・カンパニーにより供給され
る）及び少量のアルギン酸アンモニアを１時間にわたり
ボールミルすることにより準備さ杵た。加えられたダー
ヴアン−７の量は使用された水の１２２８ｇあたり近似
的に１．６ｇであった。

また使用されたアルギン酸アンモニアの量は使用された
水の１２２８ｇあたり近似的に４ｇであった。この混合
物が１時間にわたりボールミルされた後に、カーボロン
Ｆ１００Ｏ全体の近似的に１／２が混合物に加えられ、
またこの新しい混合物が次いで１／２時間にわたりボー
ルミルされた。

この時点で、残りのカーボロンＦ１００Ｏが加えられ、
また混合物全体が２４時間にわたりボールミルされた。

２４時間の後に、ｐＨ及び粘性がチニックされ、また粘
性が近似的に２００〜５００ＣＰＳに、またｐＨが近似
的に６〜７になるまで少量のダーヴアン−７を徐々に加
えることにより調節された。このことが達成された時、
最終混合物が、スリップとして使用される以前に、４８
時間にわたりボールミルされた。

スリップから準備されたスリップ鋳造シリンダはオープ
ンのなかで９０“Ｃで乾燥され、また続いて１０時間に
わたり１１００°Ｃで空気中で加熱され、また次いで周
囲温度に冷却された。加熱速度は２００°Ｑ　／　ｈ　
ｒ　、また冷却速度は約１００°Ｃ／　ｈ　ｒであった
。加熱及び冷却の後に、各シリンダの内側がにュージャ
ーシー州ベルゲンフィールドのアトランティック・エク
イップメント・エンジニアーズにより供給される）５０
０グリツドのケイ素粉末の界面被覆で被覆された。円筒
状のプレフォームの外側は、重量比で３５％のバリーの
プラスター（オハイオ州プルンスウィックのインターナ
ショナル・インコーホレイテッドにより供給される“ボ
ンデックス″）のスラリーと、１５％の５００グリソト
“ミヌシル″　（ウェストバージニア州ハークレイスプ
リングのＵ、　　Ｓ、シリカ・カンパニー）と、５０％
の水とを含んでいるバリヤー層で被覆された。準備され
たプレフォームは次いで抵抗加熱炉のなかで９００”Ｃ
に加熱され、また続いて４５０ｇの９００°Ｃの溶融ア
ルミニウム合金が各プレフォームのなかへ注入された。

アルミニウム合金は公称値として重量比で約２．５〜３
．５％Ｚｎ、３〜４％Ｃｕ、７．５〜９．５％Ｓｉ、０
．８〜１．５％Ｆｅ、０．２〜０．３％Ｍｇ、及び最大
で約０．５％Ｍｎ、０．５％Ｎｉ、０゜００１％Ｂｅ、
０．０１％Ｃａ及び０．３５％Ｓｎ。

残余アルミニウムを含んでいた。透過性のバリヤー及び
プレフォームを通って拡散する空気が、多結晶性酸化反
応生成物を形成するべく溶融アルミニウム合金を酸化し
た。この酸化反応は１００時間にわたり継続され、その
間に溶融合金の酸化反応生成物が各円筒状プレフォーム
のなかへ成長し、またそれを実質的に完全に浸透した。

１００時間の反応時間の終了時に、残留する溶融合金は
、周囲の雰囲気に対して不透過性の中空のセラミック複
合物シリンダを形成するべく排出された。これらのシリ
ンダは一端を閉じられ、また他端は開いていた。まだ９
００°Ｃにとどまついる間に、各セラミック複合物シリ
ンダは次いで、充填材の床の上に各シリンダのなかに１
００ｍ４の″フリーボード”体積を残すように部分的に
その頂の下の深さまで第二の充填材で満たされた。三つ
のシリンダに使用された三つのそれぞれ第二の充填材は
（１）ツートン・カンパニーにより供給された２４グリ
ツド・グリーン炭化ケイ素粒子（タライストロン３９）
の１５０ｇの床、（２）ツートン・カンパニーにより供
給された２４グリソト・３８アランダム粒子の２００ｇ
の床、（３）ペンシルバニア州フィラデルフィアのペン
シルバニア・ファウンドリ・サプライ・アンド・カンパ
ニーにより供給された１００グリツドサイズの二酸化ケ
イ素を含んでいる砂の１００ｇの床を含んでいた。

約１００ｍｊ！（又は近似的に２２０　ｇ）の公称的に
純粋な溶融状態の１１００アルミニウム合金がシリンダ
のなかの第二の充填材の各床の頂の上に注がれた。結果
として得られた溶融アルミニウムの自立物体が充填材の
床の上のシリンダのなかのフリーボード空間を満たし、
また浸透プロセスを通じてシリンダの唯一の開口を封じ
、それにより周囲の空気から第二の充填材の床を封じ又
は絶縁した。組立体は９００°Ｃの温度に保たれ、また
第二の充填材の床のなかへの溶融アルミニウム金属の自
発的浸透がほとんど即時に開始し、また通常２０分以内
に完了した。９００°Ｃに５時間保たれた後に、加熱が
中止され、また組立体が周囲温度に冷却することを許さ
れた。金属マトリックス複合物物体が、種々の充填材を
埋め込んでいるアルミニウム合金を含んでいるものとし
て得られた。しかし、第二の充填材として砂を使用する
系では、砂のなかの二酸化ケイ素の全てが、アルミナ及
びケイ素金属を形成するべく、浸透されたアルミニウム
と反応した。この反応を通じて解放されたケイ素金属は
、アルミニウムーケイ素合金を形成するべく溶融アルミ
ニウムのなかへ溶解した。

すなわち、この反応を通じて得られた最終の金属マトリ
ックス複合物物体は、アルミナ充填材を埋め込んでいる
アルミニウムーケイ素合金を含んでいた。上記の浸透プ
ロセスは周囲空気雰囲気中で、外部から真空、機械的圧
力、湿潤剤を与えることなく、又は浸透を容易にする他
の方策を講することなく行われた。

こうして例Ｉは、同伴された空気を含んでいる充填材床
のなかへの自発的な溶融金属の浸透による金属マトリッ
クス複合物の生成を示している。

浸透は第二の充填材を入れた不透過性のモールド又はコ
ンテナのなかで行われ、前記の不透過性のモールド又は
コンテナは溶融金属により周囲に対してハーメチックに
封じられた。

［Ｌ １５０ｍβの多孔性粘土るつぼにュージャーシー州すウ
スプレインフィールドのジェイ、エイチ、ベルゲ・カン
パニーにより製造されたＤＦＣるつぼ＃２８〜１０００
）が親金属としての３００ｇの溶融金属で満たされた。

アルミニウム合金は例１で述べられた第一のアルミニウ
ム合金と同一の組成を有した。るつぼ及び溶融アルミニ
ウム合金から成る組立体が、プレフォームのなかへ溶融
アルミニウム親金属からの多結晶性酸化反応生成物を成
長させるため、上記の本願の譲受人と同一の譲受人に譲
渡された特許出願の技術に従って、空気雰囲気中で９０
０°Ｃに於いて３時間にわたり抵抗加熱炉のなかで加熱
された。残留する溶融アルミニウム親金属は次いでるつ
ぼから排出され、またるつぼの内面が約１ないし２ｍｍ
の深さまで多結晶性酸化反応生成物により浸透されてお
り、それにより空気に対して不透過性のセラミック被覆
されたるつぼを形成することが観察された。溶融アルミ
ニウム親金属がこの浸透の間に空気及びるつぼ自体の双
方と反応したことは特記されるべきである。まだ９００
°Ｃにとどまついる間に、１３０ｇの２４グリッド寸法
のグリーン炭化ケイ素粒子（タライストロン３９）が、
床の上にるつぼのなかに約６０ｍ７！のフリーボード体
積を有する炭化ケイ素充填材の床を形成するべく、るつ
ぼの頂の下の深さまで１５０ｍ６のるつぼのなかへ置か
れた。約１３０ｇの溶融した１１００アルミニウム（公
称的に純粋）が、るつぼの開いた頂を封じ且つ周囲空気
から炭化ケイ素充填材の床を絶縁する溶融アルミニウム
の自立物体を形成するべく、炭化ケイ素充填材の床の頂
に注がれた。満たされたるつぼは例１で述べた炉と同一
の炉のなかで９００°Ｃに加熱され、また１０時間にわ
たり９００°Ｃに保たれた。この時間中に溶融アルミニ
ウム金属が炭化ケイ素充填材の床全体を浸透した。組立
体は次いで、アルミニウムが凝固するのに十分に冷却す
ることを許された。まだ近似的に５００°Ｃにとどまつ
いる間に、組立体全体が水のなかへ突っ込まれ、それに
より、るつぼの内面に薄いセラバック被覆を含んでいる
粘土るつぼを破砕した。炭化ケイ素粒子を埋め込んでい
る１１００アルミニウム合金を含んでいる金属マトリッ
クス複合物が取り出され、また複合物は元の粘土るつぼ
の内部の形状又はジオメトリを実質的に逆複製する外面
を有した。

例２は、粘土るつぼのような多孔性材料が、粘土るつぼ
のなかへの酸化反応生成物の薄い層の成長により空気に
対して不透過性にされる時、モールドとして利用され得
ることを示しており、酸化反応生成物は前記の本願の譲
受人と同一の譲受人に譲渡された特許出願に従って空気
による親金属の方向付けられた酸化により形成されてい
る。結果として得られた空気に対して不透過性のセラミ
ック複合物材料の薄い層は、さもなければ透過性の粘土
るつぼを空気に対して不透過性にし、それによりるつぼ
が不透過性の囲い及び金属マトリックス複合物材料に対
するモールドとしての役割をすることを可能にした。

［１ 例２のプロセスが、二つの異なるアルミニウム合金及び
同一の形式の第二の充填材を使用して２回繰り返された
。第一のランでは、公称値として重量比で約２．５〜３
．５％Ｚｎ、３〜４％Ｃｕ、７゜５〜９．５％Ｓｔ、０
．８〜１．５％Ｆｅ、０．２〜０．３％Ｍｇ、及び最大
で約０．５％Ｍｎ、０．５％Ｎｉ。

０、００１％Ｂｅ、０．０１％Ｃａ及び０．３５％Ｓｎ
。

残余アルミニウムを含んでいるアルミニウム合金が、ツ
ートン・カンパニーにより供給された９０グリフト３８
アランダム・アルミナ粒子を含んでいる第二の充填材と
共に使用された。アルミナ粒子を埋め込んでいるアルミ
ニウム合金を含んでいる金属マトリックス複合物が形成
された。第一〇ランでは、公称的に純粋な１１００アル
ミニウム合金が９０グリツド３８アランダムの第二の充
填材と共に使用された。ここでも、アルミナ粒子を埋め
込んでいるアルミニウム合金を含んでいる金属マトリッ
クス複合物が形成された。この例は、例２で使用された
グリッド寸法よりも細かいグリッド寸法のアルミナ充填
材材料を使用して、本発明の金属マトリックス複合物を
得ることが可能であることを示している。さらに、この
例は、このより細かいアルミナ充填材材料を１１００ア
ルミニウム合金と共に使用して、本発明の金属マトリッ
クス複合物を得ることが可能であることを示している。

例」工 例１で説明されたプロセスが、１００グリソト・グリラ
ン炭化ケイ素粒子から成る第二の充填材を使用して繰り
返された。使用された浸透するアルミニウム合金は、重
量比で約１％のリチウムを加えられた１１００アルミニ
ウム合金であった。

炭化ケイ素粒子を埋め込んでいるアルミニウム合金を含
んでいる金属マトリックス複合物が、溶融アルミニウム
合金が床の頂に注がれた時点から約５分のうちに形成さ
れた。

この例のプロセスは、２２０グリツド・グリラン炭化ケ
イ素粒子から成る第二の充填材を使用して繰り返された
。ここでも、炭化ケイ素粒子を埋め込んでいるアルミニ
ウム合金を含んでいる金属マトリックス複合物が、溶融
アルミニウム合金が床の頂に注がれた時点から約５分の
うちに形成された。

この例は、重量比で約１％のリチウムを加えられた１１
００アルミニウム合金が浸透金属として利用される時、
種々のグリソト寸法の第二の充填材材料により本発明の
金属マトリックス複合物を形成することが可能であるこ
とを示している。

」工 以下に説明される実験の目的は、ナトリウム含有化合物
で充填材粒子を被覆することが金属マトリックス複合物
生成を容易にするか否かを判定することであった。充填
材粒子がＮａ２Ｏ被覆を有する２２０グリツド・グリー
ン炭化ケイ素粒子を含んでいたことを別として、例１で
説明されたプロセスが使用された。この被覆は、３〜４
時間にわたり水酸化ナトリウム溶液のなかで炭化ケイ素
粒子を先ずソーキングすることにより形成された。

このようなソーキングは粒子上に水酸化ナトリウム被覆
を形成し、この被覆は、溶液からの取り出し及びその後
の炉のなかでの乾燥時に、実質的にＮａ２Ｏ被覆になっ
た。これらの被覆された粒子は、乾燥時に形成した群生
物を除去するべく乳ばち及び乳棒により粉砕された。被
覆された炭化ケイ素粒子が再び粒子形態であった時、そ
れらは次いで例１で説明されたプロセスのなかの充填材
材料として使用された。使用された浸透するアルミニウ
ム合金は公称値として重量比で約２．５〜３．５％Ｚｎ
、３〜４％Ｃｕ、７．５〜９．５％Ｓ４，０．８〜１．
５％Ｆｅ、０．２〜０．３％Ｍｇ、及び最大で約０．５
％Ｍｎ、０．５％Ｎ＋、０．００１％Ｂｅ、０．０１％
Ｃａ及び０．３５％Ｓｎ、残余アルミニウムを含んでい
た。被覆された炭化ケイ素粒子を埋め込んでいるアルミ
ニウム合金を含んでいる金属マトリックス複合物が形成
された。

上記の実験は被覆されていない２２０グリツド・グリー
ン炭化ケイ素粒子を使用して繰り返された。アルミニウ
ム合金は炭化ケイ素粒子の床を浸透せず、従ってまた金
属マトリックス複合物は形成されなかった。この例は、
本発明のプロセスの使用により一層細かい粒子のなかへ
のアルミニウム合金の浸透を助けるべく、充填材粒子上
にＮａ２Ｏ被覆を使用することが可能であることを示し
ている。

皿１ 例１で説明されたプロセスが、５４グリッド・炭化ケイ
素と、約５％のマグネシウムを加えられた１１００アル
ミニウム合金とを含んでいる第二の充填材を使用して行
われた。溶融アルミニウム合金が床の頂に注がれた時点
から５分のうちに、炭化ケイ素粒子を埋め込んでいるア
ルミニウム合金を含んでいる金属マトリックス複合物が
形成された。上記の過程が、充填材材料として９０グリ
ツド・炭化ケイ素を使用して繰り返された。再び、溶融
アルミニウム合金が床の頂に注がれた時点から５分のう
ちに、炭化ケイ素粒子を埋め込んでいるアルミニウム合
金を含んでいる金属マトリックス複合物が形成された。

皿上 例１で説明されたプロセスが、浸透時間への温度の影響
を知るべく、三つのより低い浸透温度で繰り返された。

浸透ランは８００°Ｃ１７５０゜Ｃ及び７００°Ｃで行
われ、また対応する浸透時間はそれぞれ１０分、４０分
及び９０分であった。

この例は、充填材床のなかへの溶融金属の完全な浸透の
ために必要な時間がプロセス温度の低下と共に増大する
ことを示している。

ｍ工 例１で説明されたプロセスが、９０グリツド・炭化ケイ
素充填材材料を使用して行われた。この充填材材料は例
２で使用された２４グリツド・炭化ケイ素充填材材料よ
りもはるかに細かかった。

溶融アルミニウム合金が充填材床の頂に注がれた時点か
ら５分のうちに、炭化ケイ素粒子を埋め込んでいる１１
００アルミニウム合金を含んでいる金属マトリックス複
合物が形成された。複合物は元の粘土るつぼの内部の形
状又はジオメトリを実質的に逆複製する内面を有した。

この例は、より細かい等級の充填材材料を公称的に純粋
な１１００アルミニウム合金と共に使用しても、本発明
の金属マトリックス複合物を得られることを示している
。

例Ｊ− 比較の目的で、この例の条件は、プレフォームのなかに
置かれた充填材床のハーメチックな絶縁が行われなかっ
たことを別として、本発明の方法の条件と同じである。

Ａ０例２で使用された近似的に１００ｇの２４グリツド
・グリーン炭化ケイ素粒子（タライストロン３９、ツー
トン・カンパニー）が空気に対シて透過性の粘土−黒鉛
るつぼにューヨーク州バッフアロのフェロ・カンパニー
により“＃６″粘土−黒鉛るつぼと呼ばれている）のな
かに、床の上のるつぼのなかに約９０ｍｊ２のフリーボ
ード体積を有する充填材の床を内部に形成するべくるつ
ぼの頂の下の深さまで置かれた。例１で説明された約１
５０ｇの第一のアルミニウム合金が炭化ケイ素充填材の
床の頂に置かれ、また組立体が抵抗加熱炉のなかに置か
れ、アルミニウムを溶融させるべく１５時間にわたり９
００°Ｃに空気中で加熱された。十分なアルミニウム合
金が、充填材の床の頂に溶融アルミニウム金属の自立物
体を保ち、こうして、充填材がるつぼの頂に於いてのみ
溶融アルミニウム合金により周囲空気から封じられるよ
うに、るつぼの頂を封ずるのに使用された。９００°Ｃ
で１５時間の後に組立体は、アルミニラム金属合金を凝
固させるべく冷却することを許された。るつぼから内容
物を取り出した時、炭化ケイ素充填材の床のなかへの溶
融金属の浸透が実質的に生起していないことが観察され
た。

Ｂ、パラグラフＡの実験が、シリンダの底にクランクを
作ることにより空気に対して透過性にされた再結晶アル
ミナ（ペンシルバニア州ビーバーのマクダネル・レフラ
フトリ・カンパニーにより供給される）の１００ｍＡの
シリンダのなかに置かれた５０ｇの５００グリツドの予
熱された炭化ケイ素粒子（クライストロン３９、ツート
ン・カンパニー）を充填材として使用することを別とし
て、繰り返された。組立体は抵抗加熱炉のなかで９００
°Ｃに加熱され、また次いで約１５０ｇの溶融１１００
アルミニウム（公称的に純粋）が、充填材の床を溶融ア
ルミニウムの自立物体で覆って、るつぼの開いた頂を封
ずるべく、充填材の床の上に注がれた。るつぼは、溶融
アルミニウム金属が開口を封じている状態で、９００°
Ｃで５時間にわたり炉のなかに保たれ、次いで炭化ケイ
素粒子及び溶融アルミニウムが鋼棒で攪拌された。

炭化ケイ素は攪拌にもかかわらず溶融アルミニウム金属
により浸透又は湿潤されなかった。

Ｃ，パラグラフＢの実験が、パラグラフＡで説明された
形式の空気に対して透過性の粘土−黒鉛るつぼのなかで
繰り返され、その内面は、例２で説明されたように、溶
融アルミニウムの酸化反応生成物がるつぼ壁のなかへの
成長するのを阻止するため、空気に対して透過性の硫酸
カルシウム（バリーのプラスター、オハイオ州ブルンス
ウイツクのインターナショナル・インコーホレイテッド
により供給される“ボンデックス”）で被覆された。パ
ラグラフＢと同一の結果が得られた。すなわち、炭化ケ
イ素充填材マトリックスは溶融アルミニウム金属により
浸透又は湿潤されなかった。

Ｄ、パラグラフＢの実験が、５時間の接触時間の後に重
量比で１．５％のマグネシウムが溶融アルミニウムに合
金化されたことを別として、繰り返された。結果として
得られた溶融アルミニウムーマグネシウム合金は９００
″Ｃで追加的な３時間にわたり充填材と接触することを
許された。観察により、溶融金属による炭化ケイ素充填
材の浸透又は湿潤が実質的に生起しないことが示された
。

Ｅ、パラグラフＢの実験が、５０ｇの２４グリツド・グ
リーン炭化ケイ素粒子（タライストロン３９、ツートン
・カンパニー）を充填材として使用することを別として
、繰り返された。マグネシウムの代わりに、重量比で２
〜３％のケイ素が最初の５時間の接触時間の後に溶融ア
ルミニウムに合金化された。結果として得られた溶融ア
ルミニウムーマグネシウム合金は９００°Ｃで追加的な
３時間にわたり充填材と接触することを許された。

観察により、溶融金属による炭化ケイ素充填材の湿潤又
は浸透が実質的に生起しないことが示された。

例」」− この例は、金属マトリックス複合物コアを有するセラミ
ックマトリックス複合物シェルを有するカム軸の製造方
法を開示するものである。カム軸プレフォームは先ず、
バリーのプラスターのカム軸のなかへスリップを注入す
ることにより準備された。バリーのプラスターのカム軸
モールドはニューシャーシー州トレントンのホーランド
・モールド・カンパニーにより製造された。この例で使
用されたスリップは例１で説明された組成と同一の組成
であり、また同一の方法により準備された。

１００ＧＬの平均粒子寸法は約０．８μｍであり、また
カーボロンＦ１００Ｏのそれは４μｍであった。スリッ
プ鋳造されたカム軸シェルプレフォームは最小４時間に
わたり９０″Ｃで乾燥された。

より一般的な乾燥時間は２０時間であった。このプロセ
スにより製造されたプレフォームは近似的に５ｍｍの厚
みであり、またそれらの重量はそれらの厚みに関係して
３８０〜４８０ｇの間であった。これらのプレフォーム
は一端で閉じられ、また他端で開いており、開いた端は
漏斗状の形状を有していた。

乾燥過程の完了後に、カム軸プレフォームはそれらの閉
じられた側を上に向けて炉のなかに置かれ、また１０２
５〜１１００°Ｃで５〜２０時間にわたり加熱された。

最もしばしば使用された加熱温度は２０時間にわたる１
０２５°Ｃであった。

プレフォームを入れた炉は５時間にわたり周囲温度から
加熱温度へ高められ、またランの終了時に５時間にわた
り加熱温度から周囲温度へ冷却された。この加熱プロセ
スの間に、各カム軸は重量を近似的に１１％増した。予
加熱の間の各プレフォームの線膨張及び直径膨張は約３
％、また厚みの膨張は約８％であった。

加熱の後に、各プレフォームの内面全体がケイ素金属を
含有するスラリー（５００グリツド、ニューシャーシー
州ベルゲンフィールドの７トランテイツク・エクイソブ
メント・エンジニアーズ）により被覆された。被覆厚み
は個々のカム軸の間で完全に無被覆から近似的に０．１
インチ（０，２５ｃｍ）の最大被覆まで変化した。被覆
厚みは、均等な成長及び成長速度の点で最適な被覆厚み
を知るために変更された。この最適な被覆厚みは近似的
に０．００５インチ（０，０１３ｃｍ）と０．０１イン
チ（０，０２５ｃｍ）との間であることが知られ８ま た。プレフォームが内側をケイ素金属スラリーで被覆さ
れた後に、プレフォームは乾燥され、また続いて外側を
、重量比で３５％のバリーのプラスクー（オハイオ州ブ
ルンスウィックのインターナショナル・インコーホレイ
テッドにより供給される６ボンデツクス″）のスラリー
と、１５％の５００グリツド“ミヌシル”　（ウェスト
バージニア州バークレイスプリングのＵ、　　Ｓ、　シ
リカ・カンパニー）と、５０％の蒸留水とを含んでいる
スラリーで被覆された。この第二の被覆は９０°Ｃで約
２時間にわたり炉のなかで乾燥され、また次いでプレフ
ォームが炉のなかに置かれて５時間にわたり周囲温度か
ら９００°Ｃへ加熱された。いったん炉温度が９００″
Ｃに達すると、プレフォームは、溶融アルミニウム合金
が各プレフォームのなかへ注入されるまで、その温度に
保たれた。炉が９００°Ｃに達してから溶融アルミニウ
ム合金が追加されるまでの時間はプレフォームの間で慎
重に変更された。プレフォームのいくつかは、炉温度が
９００°Ｃに達した時点のほとんど直後に加えられた溶
融アルミニウム合金を有した。炉が９００°Ｃに達して
から溶融アルミニウム合金が追加されるまでの最大時間
は４時間であった。

各プレフォームに加えられた溶融アルミニウム合金の量
は３３０ｇであった。このアルミニウム合金は例１で説
明された第一のアルミニウム合金と同一の組成を有した
。溶融アルミニウム合金は、プレフォームが９００°Ｃ
で炉のなかにある間に、プレフォームの漏斗状の開いた
端のなかへ溶融アルミニウム合金を注入することにより
プレフォームのなかへ導入された。開いた端の漏斗状の
形状はプレフォームのなかへの溶融金属の注入を容易に
し、また溶融金属に対するリザーバーを作った。

空気がプレフォームの透過性の壁を透過するので、溶融
アルミニウム合金は酸化された。溶融アルミニウム合金
のこの酸化により生じた酸化反応生成物の成長は上記の
本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された特許出願の技
術に従って各プレフォームの壁を浸透した。成長が進行
するにつれて、消費されたアルミニウム合金は９００°
Ｃの溶融１１００アルミニウム合金で補充された。成長
プロセスは１００〜１５０時間にわたり行われた。成長
のほとんどは最初の３０時間で生起したが、余分の反応
時間により成長相に関して一層均等な製品が製造された
。

酸化反応生成物がセラミック複合物カム軸を作る各プレ
フォームの壁を完全に浸透した後に、溶融アルミニウム
合金は、シェルがまだ９００°Ｃにとどまっている間に
シェルから注ぎ出された。

セラミック複合物カム軸（まだ９００°Ｃにとどまって
いる）は次いで第二の充填材としての２４グリツド・グ
リーン５ｉＣ（タライストロン３９、ツートン・カンパ
ニー）で満たされ、また９００°Ｃの金属マトリックス
合金で覆われた。多数の金属マトリックス合金が使用さ
れてきた。これらはアルミニウム合金１１００；例１で
説明された第一のアルミニウム合金；約０．２５〜３％
のＬｉを加えられた１１００アルミニウム合金を含んで
いるアルミニウム合金；約０，５〜５％のＭｇを加えら
れた１１００アルミニウム合金を含んでいるアルミニウ
ム合金；約０．２５〜３％のＬｉを加えられた例１で説
明された第一のアルミニウム合金を含んでいるアルミニ
ウム合金；約０．５〜５％のＭｇを加えられた１１００
アルミニウム合金を含んでいるアルミニウム合金；約０
．２５〜３％のＬｉを加えられた例１で説明された第一
のアルミニウム合金を含んでいる。いったん各プレフォ
ームのなかのＳｉＣ床がマトリックス合金で覆われると
、床のなかへのマトリックス合金の浸透がほとんど即時
に生起し、また約２０分のうちに完了された。この約２
０分の間に、追加的な７トリツクス合金が、各床が常に
マトリックス合金で覆われるように必要に応じて各プレ
フォームに加えられた。浸透時間が完了した後に、カム
軸は１２〜１５時間にわたり周囲温度に冷却され、製品
仕様を満足するように清浄化、切断且つ研削された。成
長したカム軸はサンドブラストにより清浄化され、また
ダイアモンド研磨性切断率を使用して適当な長さに切断
された。円筒状表面の研削はレジノイド接合された１０
０グリツドのダイアモンド車を使用して行われた。送り
速度は切断に対しては約０．００２〜０．００３インチ
（０，００５〜ｏ、　ｏ　ｏ　ａｃｍ）、また研削に対
しては約０．０００５〜０．０００８インチ（０，００
１３〜Ｏ，’００２　ｃｍ）であった。このプロセスに
より製造されたカム軸は第１０図に示されている。

例１０は、複雑で入り組んだジオメトリを有する装置が
、セラミックマトリックス複合物シェル及び金属マトリ
ックス複合物コアを有するように、準備され得ることを
示している。セラミックマトリックス複合物シェルが先
ず、空気によるアルミニウム合金の酸化反応生成物によ
り、第一の充填材材料から成る成形されたプレフォーム
を浸透することによって準備された。次いで、金属マト
リックス複合物コアが、エントレインされた空気を含ん
でいる第二の充填材のハーメチックに封じられた床のな
かへの溶融アルミニウムの自発的ｉｆｌ：透によって準
備された。第二の充填材はセラミックマトリックス複合
物シェルの中空の内部に置かれた。この過程により、セ
ラミックマトリックス複合物及び金属マトリックス複合
物の組み合わされた性質を有する最終製品が得られる。

本発明の方法は広範囲の第二の充填材、特にセラミック
充填材に応用可能であり、また第二の充填材の選択は、
使用される粒子状のアルミニウム又はマグネシウム金属
、使用されるプロセス、第二の充填材の形式及び寸法及
び最終的金属マトリックス複合物製品に対して意図され
る性質のような因子に関係する。好ましくは、第二の充
填材、すなわち金属マトリックス複合物に対する補強又
は強化剤はプロセス条件のもとに溶融アルミニウム金属
又はマグネシウム金属と非反応性である。

適当な第二の充填材材料は例えば（ａ）酸化物、例えば
アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア及びハフ
ニア、（ｂ）炭化物、例えば炭化ケイ素及び炭化チタン
、（ｃ）ホウ化物、例えばニホウ化チタン、アルミニウ
ムドデカ−バイト、及び（ｄ）窒化物、例えば窒化アル
ミニウム、窒化ケイ素及び窒化ジルコンを含んでいる。

もし第二の充填材材料が溶融アルミニウム又はマグネシ
ラムと反応する傾向があるならば、この傾向は浸透時間
及び温度の最小化により、又は充填材の上に非反応性の
被覆を設けることにより順応され得る。

第二の充填材材料は、アタック又は劣化からサブストレ
ートを保護するべくセラミック被覆を有する炭素又は他
の非セラミック材料のような材料を含んでいてよい。本
発明の方法に特に良く適しているセラミックスは粒子、
プレートレット、ウィスカー及びファイバの形態のアル
ミナ及び炭化ケイ素を含んでいる。ファイバはマルチフ
ィラメントトウのような不連続的なフィラメントであっ
てよい。さらに、第二の充填材はプレフォームの均等も
しくは不均等な塊を含んでいてよい。

炭化ケイ素は炭化アルミニウムを形成するべく純粋な溶
融アルミニウムと反応する傾向があり、また、もし炭化
ケイ素が第二の充填材として使用されるならば、この反
応を阻止又は最小化することが望ましい。なぜならば、
炭化アルミニウムは金属マトリックス複合物物体を弱く
する可能性のある湿気によるアタックを受けやすいから
である。

従って、この反応を最小化又は阻止するため、炭化ケイ
素が、それを被覆する反応性シリカを形成するべく空気
中で予熱され得るし、またアルミニウムがケイ素と合金
化され得るし、又はこれらの対策の双方が講じられ得る
。いずれの場合にも、効果は、炭化アルミニウムを生成
しないように合金のなかのケイ素含有量を増すことであ
る。類似の方法が他の第二の充填材との望ましくない反
応を阻止するのに使用され得る。

第二の充填材の寸法及び形状は、金属マトリックス複合
物製品又は物体に望まれる性質を達成するのに必要とさ
れ得る任意の寸法及び形状であってよい。こうして、第
二の充填材は粒子、プレートレット、ウィスカー及びフ
ァイバの形態であってよい。なぜならば、溶融アルミニ
ウム金属による第二の充填材の浸透は第二の充填材の塊
の形状にり制約されないからである。球、チューブレッ
ト、ベレット、耐熱性ファイバクロスなどのような他の
形状が利用され得る。加えて１、より大きい粒子に対す
る温度よりも高い温度及び長い時間がより小さい粒子の
塊の完全な浸透のために必要とされるけれども、第二の
充填材の寸法は浸透を制限しない。第二の充填材はその
流動密度であってよく、もしくは適度の密度に圧縮され
ていてよい。

従来の金属マトリックス複合物テクノロジーと比較して
、本発明は、特殊な気体雰囲気、高い圧力、高い温度、
外部から与えられる真空、又は溶融アルミニウム又はマ
グネシウムを第二の充填材のなかへ強制する機械的圧力
の必要をな（す。本発明は周囲空気雰囲気のなかでの操
作を許し、また広範囲の第二の充填材、第二の充填材の
ローディングの範囲及び低い多孔性によるアルミニウム
金属マトリックス複合物又はマグネシウムマトリンクス
複合物の製造を可能にする。

孤土土 この例は、成形された金属マトリックス部品を製造する
プロセスの変形例を示している。この場合、約４“×２
“Ｘ　１　”　（１０，２ｃｍｘ５．０８　ｃｍｘ２．
５４ｃｍ）のフオームパターンがリーコーテ（ＬＸ−６
０、オハイオ州マジランのアクメ・レジン・コーポレイ
ション）スラリーで、パターンをリーコーテを入れたビ
ーカーのなかに浸漬することにより被覆された。パター
ンは続いて、その外面に付着するリーコーテの薄い被覆
を有するものとして引き上げられた。パターンは、まだ
粘着性である間に、リーコーテ被覆に付着する＃９０グ
リッド３８アランダムをふりまかれた。リーコーテ被覆
を有するパターンは乾燥され、また、フオームパターン
上に適当に１／８インチ（０，３２ｃｍ）の厚みのリー
コーテ／＃９０グリッド３８アランダム被覆を得るべく
、リーコーテによる浸漬被覆及び＃９０アランダムふり
まきの過程が何回か繰り返された。被覆されたパターン
は次いで乾燥され、また４時間にわたり約９００°Ｃに
加熱された。フオームパターンは加熱プロセスの間に揮
発し、こうしてフオームパターンの外側形状を逆複製す
るキャビティを後に残す。

フオームの実質的に完全な揮発の後に、公称値として重
量比で約２．５〜３．５％Ｚｎ、３〜４％Ｃｕ、７．５
〜９．５％Ｓｉ、０．８〜１．５％Ｆｅ、０．２〜０．
３％Ｍｇ、及び最大で約０．５％Ｍｎ、０．５％Ｎｉ、
０．０１％Ｂｅ、０．０１％Ｃａ及び０．３５％Ｓｎ、
残余アルミニウムを含んでいる溶融親金属合金が、金属
マトリックス複合物物体の生成のための不透過性のモー
ルドを得るべく、キャビティのなかに注入され、また２
４時間にわたり酸化を受けた。こうして、モールドが上
記の本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された米国特許
出願の技術により形成された。残留する親金属合金、す
なわち酸化反応生成物に転換されなかった親金属合金は
続いて、形成されたモールドから排出され、またモール
ドは近似的に１６６ｇの２４グリツド炭化ケイ素（クラ
イストロン３９、ツートン・カンパニー）で満たされ、
また公称値として重量比で約２．５〜３．５％Ｚｎ、３
〜４％Ｃｕ、７．５〜９゜５％Ｓｔ、０．８〜１．５％
Ｆｅ、０．２〜Ｏ１３％Ｍｇ。

及び最大で約０．５％Ｍｎ、０．５％Ｎ１．０．０１％
Ｂｅ、０．０１％Ｃａ及び０．３５％Ｓｎ、残余アルミ
ニウムを含んでいる１００ｇのアルミニウム合金で覆わ
れた。このアルミニウム合金は約５分の後に床を浸透し
、不透過性モールドのなかに入れられている金属マトリ
ックス複合物が得られた。

モールド及びその内容物は５５０″Ｃ以下に冷却され、
また次いで、熱的衝撃により誘発される熱応力によりモ
ールドを破砕するべく、水のなかで急冷された。結果と
して得られた成形された金属マトリックス複合物は出発
フオームパターンと実質的に同一の形状を有した。こう
して、この例は複雑な形状の金属マトリックス複合物を
製造する方法を示している。フオームパターン又はワッ
クスパターンの代わりに、他のパターンも実質的に同一
の結果を得るのに使用され得るであろうと期待される。

例」」ユ 例１２は、使用された充填材材料が＃５００アランダム
３８であったこと、コンテナが溶接されたステンレス鋼
シリンダ（２”Ｘ２“Ｘ４”（５゜Ｑ　１３　ｃｍＸ５
．ｏ　１３　ｃｍＸ　１０．２　ｃｍ）　）であったこ
と、またマトリックス金属が公称値として１２゜５％Ｓ
ｉ、６％Ｍｇ、５％Ｚｎ及び残余Ａ１を含んでいたこと
を別として繰り返された。この場合、浸透は約２時間の
うちに生起し、また金属は続いて冷却された。アランダ
ムの床がアルミニウム合金により浸透されたことが観察
された。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融アルミニウム物体と不透過性モールドとの
組立体の概要断面図であり、第二の充填材の塊が本発明
の一つの実施例に従って溶融アルミニウム金属により自
発的に浸透されている中間段階で示されている。 第２図は第１図に相当する図であり、セラミックスリー
ブ又はサブストレートにより包まれまたそれにより接合
されている金属マトリックス複合物を含んでいる本発明
の一つの実施例による構造物を示している。 第３図は、溶融アルミニウム金属物体と内部に第二の充
填材を有する不透過性のモールド又はシェルとの組立体
の他の実施例を示す断面図である。 第４図は、周囲空気から充填材を絶縁するべ（溶融アル
ミニウムのなかに第二の充填材を浸漬することにより本
発明の他の実施例を実施するための組立体の概要立断面
図である。 第５図は、本発明のいくつかの実施例に従って金属マト
リックス複合物を鋳造するのに使用可能なモールドを製
造するための親金属及びプレフォームの組立体の楯要立
断面図である。 第５Ａ図は第５図の一部分の拡大図である。 第６図は、本発明の他の実施例に従ってセラミック複合
物モールドを製造するのに使用可能な第一の充填材のな
かに埋め込まれている消失可能なパターン物体の組立体
の概要立断面図である。 第７図は第６図に相当する図であり、セラミック複合物
モールドを製造するために第６図の組立体を使用するプ
ロセスのその後の過程を示している。 第８図は、第６図及び第７図の組立体の利用により得ら
れるセラミック複合物モールドの概要断面図である。 第９図は、本発明の他の実施例に従って金属７トリソク
ス複合物を鋳造するのに使用可能な親金属と第一の充填
材のプレフォームとの組立体の概要立断面図である。 第１０図は、例１０に従って製造されたカム軸の写真で
ある。 １０・・・組立体、１２・・・モールド、１４・・・床
、１６・・・レザーバー、１８・・・開口、２０〜２０
＃・・・溶融アルミニウム金属の物体、２２．２２′・
・・第二の充填材、２４・・・シールリング、２６・・
・構造物、２８・・・金属マトリックス複合物コア、３
０・・・中空物体、３０ａ・・・周囲リム、３０ｂ・・
・軸、３０Ｃ・・・ハブ、３０ｄ・・・口、３２・・・
耐熱性容器、３３・・・溶融アルミニウム、３４・・・
孔明きコンテナ、３６・・・孔、３８・・・ケーブル又
はロッド、４０・・・コネクタ、４２・・・組立体、４
４・・・バリヤー手段］ンテナ、４６・・・スクリーン
、４８・・・孔明きシリンダ、５０・・・孔、５２・・
・第一の充填材、５４・・・アングルプレース、５６・
・・クランプリング、５８・・・ベース、６０・・・リ
ザーバー物体、６２・・・床、６４・・・板、６６・・
・親金属物体、６６ａ、６６ｂ・・・突出部、７０・・
・耐熱性容器、７２・・・第一の充填材、７４・・・消
失可能なパターン物体、７６・・・中央部、８０・・・
バリヤー材料、８２・・・残留溶融金属、８６・・・支
持領域、８８・・・セラミック複合物モールド、９０・
・・ネック部分、９２・・・ベース部分、９４・・・モ
ールドキャビティ、９６・・・耐熱性容器、９８・・・
不活性材料の床、１００・・・固体親金属物体、１０２
・・・プレフォーム、１０２ａ・・・ヘース片、１０２
ｂ・・・カバー片、１０４・・・キャビテイ壁、１０６
・・・モールドキャビティ、１０６ａ・・・開口 特許出願人　　ランキサイド・テクノロジー・カンパニ
ー・エル・ビー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属マトリックス複合物の製造方法に於いて、 （ａ）（ｉ）キャビティを有し、また第一の充填材から
   成る透過性のプレフォームを用意する過程と、 （ｉｉ）前記親金属の融点の上の温度から酸化反応生成
   物の融点の下の温度までの温度範囲内で溶融親金属を前
   記酸化体と反応させて酸化反応生成物を形成するべく、
   溶融親金属を前記プレフォーム及び酸化体と接触させる
   過程と、 （ｉｉｉ）酸化反応生成物が前記酸化体と先に形成され
   た酸化反応生成物との間の界面に於いて前記プレフォー
   ムのなかで形成し続けるように、酸化反応生成物を通じ
   て酸化体へ向けてまた前記プレフォームのなかへ溶融親
   金属を漸進的に引くべく、前記酸化反応生成物の少なく
   とも一部分を前記溶融親金属及び前記酸化体と接触しか
   つこれらの間に延びている状態に保つ過程と、 （ｉｖ）酸化反応生成物の成長により前記酸化反応生成
   物のなかに前記キャビティを包囲する前記プレフォーム
   の少なくとも一部分を埋め込み、それにより前記キャビ
   ティを有する前記不透過性のモールドを形成するべく、
   前記温度範囲内で前記酸化反応を継続する過程と、 （ｖ）酸化反応生成物を形成するべく前記酸化体と反応
   し終わっていない超過金属の少なくとも一部分を前記キ
   ャビティから除去する過程と を含んでいる過程により実質的に不透過性のモールドを
   形成する過程と、 （ｂ）前記不透過性モールドの前記キャビティのなかに
   第二の充填材の透過性の塊を置き、また第二の充填材の
   前記塊をアルミニウム及びマグネシウムから成る群から
   選択された少なくとも一つの溶融金属と接触させる過程
   と、 （ｃ）前記少なくとも一つの溶融金属が第二の充填材の
   前記塊を自発的に浸透するのに十分な時間にわたり、モ
   ールド内容物をハーメチックに封ずる過程と、 （ｄ）過程（ｃ）の完了時に、前記金属マトリックス複
   合物を形成するべく前記少なくとも一つの溶融金属を凝
   固させる過程と を含んでいることを特徴とする製造方法。
2. （２）金属マトリックス複合物の製造方法に於いて、 （ａ）（ｉ）第一の充填材から成り、また内部にキャビ
   ティとその外面に於ける少なくとも一つの開口とを有す
   る透過性のプレフォームを用意する過程と、 （ｉｉ）前記親金属の融点の上の温度から酸化反応生成
   物の融点の下の温度までの温度範囲内で溶融親金属を前
   記酸化体と反応させるべく、溶融親金属を前記プレフォ
   ーム及び酸化体と接触させる過程と、 （ｉｉｉ）酸化反応生成物が前記酸化体と先に形成され
   た酸化反応生成物との間の界面に於いて前記プレフォー
   ムのなかで形成し続けるように、酸化反応生成物を通じ
   て酸化体へ向けてまた前記プレフォームのなかへ溶融親
   金属を漸進的に引くべく、前記酸化反応生成物の少なく
   とも一部分を前記溶融親金属及び前記酸化体と接触しか
   つこれらの間に廷びている状態に保つ過程と、 （ｉｖ）酸化反応生成物の成長により前記酸化反応生成
   物のなかに前記キャビティを包囲する前記プレフォーム
   の少なくとも一部分を埋め込み、それにより前記キャビ
   ティ及び前記少なくとも一つの開口を有する前記不透過
   性のモールドを形成するべく、前記温度範囲内で前記酸
   化反応を継続する過程と、 （ｖ）酸化反応生成物を形成するべく前記酸化体と反応
   し終わっていない超過金属の少なくとも一部分を前記キ
   ャビティから除去する過程と を含んでいる過程により実質的に不透過性のモールドを
   形成する過程と、 （ｂ）前記不透過性モールドの前記キャビティのなかに
   第二の充填材の透過性の塊を置く過程と、 （ｃ）前記キャビティのなかの第二の充填材の前記塊を
   ハーメチックに封じ、またそのなかで、前記少なくとも
   一つの溶融金属が第二の充填材の前記塊を自発的に浸透
   し、またそれにより内部に分散された前記第二の充填材
   を含んでいる溶融金属を用意するのに十分な時間にわた
   り、前記第二の充填材を前記少なくとも一つの溶融金属
   と接触させるべく、アルミニウム及びマグネシウムから
   成る群から選択された少なくとも一つの溶融金属を前記
   少なくとも一つの開口のなかへ導入する過程と、 （ｄ）過程（ｃ）の完了時に、前記金属マトリックス複
   合物を形成するべく前記少なくとも一つの溶融金属を凝
   固させる過程と を含んでいることを特徴とする製造方法。