JPH02241660A - 金属マトリックス複合体を形成するための逆形状リプリケーション法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自発浸透法による金属マトリックス複合体の
形成方法及び該方法により製造した新規な金属マトリッ
クス複合体に関する。詳細には、マトリックス金属のイ
ンゴットを、金属マトリックス複合体に形成しようとす
るキャビティーの形状と実質的に相補であるパターンに
賦形する。マトリックス金属マトリックス複合体の賦形
インゴットを、プロセス条件下でマトリックス金属の賦
形インゴットの形状に一致させることのできる充填材の
通気性素材により囲む。又、前記方法の少なくともある
時点で、浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体及び／
又は浸透雰囲気が、充填材と連通状態にあり、マトリッ
クス金属の賦形インゴットは、溶融されると、周囲充填
材通気性素材に自発的に浸透する。このような自発浸透
後、マトリックス金属の最初の賦形インゴットの形状に
実質的に相当するキャビティーを中に有する金属マトリ
ックス複合体が製造される。

〔従来の技術及び発明が解決すべき課題〕金属マトリッ
クスと粒状セラミック、ウィスカー、繊維等の補強又は
強化相からなる複合体製品は、強化相が有する剛性及び
耐摩耗性の一部と金属マトリックスが有する延性及び靭
性を併せ持つので、種々の用途に使用される大きな見込
みがある。一般的に、金属マトリックス複合体では、単
一材料のマ）　ＩＪフックス属が持つ強度、剛性、耐接
触摩耗性、高温強度等の性質は向上するが、特定の性質
が向上する程度は、特定の成分、容積分率又は重量分率
及び複合体を形成する際の処理方法によって大きく異な
る。ある場合には、複合体が、マトリックス金属自体よ
りも重量が軽いこともある。例えば、粒状、ペレット状
又はウィスカー状の炭化珪素等の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体は、剛性、耐摩耗性
及び高温強度がアルミニウムよりも高いので有用である
。

アルミニウムマトリックス複合体の製造に関しては、種
々の金属プロセスが報告されており、例えば、粉末冶金
法並びに圧力鋳造、真空鋳造、撹拌及び湿潤剤を使用す
る液体金属浸透法に基づいた方法が挙げられる。粉末冶
金法の場合、粉末状の金属と粉末、ウィスカー、チョツ
プドファイバー等の形態の強化剤とを混合し、その後、
常温成形し焼結するか、又はホットプレスする。この方
法により製造された炭化珪素強化アルミニウムマトリッ
クス複合体における最大セラミック体積分率は、ウィス
カーの場合は約２５体積％であり、粒状の場合は約４０
体積％であると報告されている。

従来のプロセスを利用した粉末冶金法による金属マトリ
ックス複合体の製造には、得られる製品の特性に関しで
ある種の制限がある。即ち、複合体におけるセラミック
相の体積分率は、一般的に、粒状の場合には、約４０％
に制限される。又、圧縮操作の場合には、得られる実際
の大きさが制限される。更に、後で加工（例＆ば、成形
又は機械加工）をせず又複雑なプレスに頼らずに得られ
る製品は、比較的簡単な形状のものしかない。又、焼結
中に不均一な収縮を生じるほか、圧縮粉の凝離及び結晶
粒成長のためにミクロ構造が不均一となる。

１９７６年７月２０日に許可された、ジエイ・シー・キ
ャネルＵ、Ｃ，Ｃａｎｎｅｌｌ）等による米国特許第３
，９７０、１３６号には、所定の繊維整列パターンを有
する繊維強化材、例えば、炭化珪素又はアルミナウィス
カーを含有せめした金属マトリックス複合体を形成する
方法が記載されている。この複合体は、共面繊維の平行
マント又はフェルトを金型に入れてマットの少なくとも
一部分の間に溶融マトリックス金属、例えば、アルミニ
ウムの溜を配置し、圧力をかけて溶融金属をマットに浸
透させ配列している繊維を包囲させる。又、溶融金属を
、マットの積層体上に注ぎながら、加圧下してマット間
に流すことができる。これに関して、強化繊維を複合体
に最大的５０体積％充填されたことが報告されている。

繊維マットの積層体を通して溶融マトリックス金属を押
し入れるのは外力に依存しているので、上記した浸透法
は、圧力誘発流動プロセス特有の変動、即ち、マトリッ
クスの生成や、多孔率等が不均一となる可能性がある。

たとえ、溶融金属を繊維アレイ内の複数の部位に導入し
ても、性質は不均一になる可能性がある。その結果、複
雑なマット／溜装置及び流路を設けて、繊維マットの積
層体に十分且つ均一に浸透できるようにする必要がある
。又、上記した圧力浸透法では、体積の大きなマットに
強化材を浸透させることが元来困難であるので、マトリ
ックス体積に対する強化材の割合が比較的低いものしか
得られない。更に、加圧下で溶融金属を含有させるため
に型が必要であり、費用がかさむ。最後に、整列させた
粒子又は繊維への浸透に限定されている上記の方法は、
ランダムに配列した粒子、ウィスカー又は繊維の形態の
物質で強化したアルミニウム金属マトリックス複合体の
生成には用いられない。

アルミニウムマトリックス・アルミナ充填複合体の製造
では、アルミニウムは容易にはアルミナを湿潤せず、凝
集した製品を形成するのが困難となる、この問題に対し
ては種々の解決法が提案された。このような手法の一つ
として、アルミナを金属（例えば、ニッケル又はタング
ステン）で被覆後、アルミニウムとともにホットプレス
する。

別の手法では、アルミニウムをリチウムと合金し、アル
ミナをシリカで被覆してもよい。しかしながら、これら
の複合体は、性質にバラツキがみられたり、被膜が充填
材を劣化させる場合があるか、又はマトリックスがリチ
ウムを含有しマトリックスの性質に影響を及ぼすことが
ある。

アール・ダブリュ・グリムシャー（Ｒ，Ｗ、　Ｇｒｉｎ
ｓｈａｗ）等による米国特許第４，２３２，０９１号で
は、アルミニウムマトリックス・アルミナ複合体の製造
で遭遇する当該技術における困難はある程度克服される
。この特許では、７５〜３７５　ｋｇ／Ｃｍ”の圧力を
かけて、溶融アルミニウム（又は溶融アルミニウム合金
）を、７００〜１０５０°Ｃに予備加熱したアルミナの
繊維又はウィスカーマットに押し入れることが記載され
ている。この際、得られた一体鋳物における金属に対す
るアルミナの最大体積比は、０．２５／１であった。こ
の方法でも、浸透を行うのは外力に依存するので、キャ
ネル（Ｃａｎｒ＋ｅｌ）等と同様な欠陥がある。

ヨーロッパ特許出願公開公報筒１１５，７４２号では、
予備成形したアルミナのボイドを溶融アルミニラで充填
することにより、電解槽部材として特に有効であるアル
ミニウム・アルミナ複合体を作製することが記載されて
いる。この出願では、アルミニウムによるアルミナの非
湿潤性が強調されており、プレフォーム全体にわたって
アルミナを浸潤するための種々の手法が用いられている
。例えば、アルミナを、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム若しくはニオブの二硼化物からなる湿潤剤又は金属
、即ち、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、ニッケル、ジルコニウム若し
くはハフニウムで被覆する。この際、アルゴン等の不活
性雰囲気を用いて湿潤を容易にする。又、この出願も、
圧力をかけて、溶融アルミニウムを未被覆マトリックス
に浸透させることを記載されている。この態様では、孔
を排気後、不活性雰囲気（例えば、アルゴン）中で溶融
アルミニウムに圧力を加えることにより達成される。

又、溶融アルミニウムを浸透させてボイドを充填する前
に、プレフォームにアルミニウムを気相蒸着により浸透
させて表面を湿潤することもできる。

プレフォームの孔にアルミニウムを確実に保持するため
には、真空中又はアルゴン中で、熱処理（例えば、１４
００〜１８００°Ｃ）することが必要である。

このようにしないと、圧力浸透物質をガスに暴露したり
又は浸透圧を取り除くと、物体からのアルミニウムの損
失が生じる。

湿潤剤を用いて電解槽のアルミナ成分に溶融金属を浸透
させることは、ヨーロッパ特許出願公開第９４３５３号
にも記載されている。即ち、この公開公報には、セルラ
イナー又は支持体として陰極電流供給手段を有するセル
を用いて、電解採取によりアルミニウムを製造すること
が記載されている。

この支持体を溶融氷晶石から保護するために、湿潤剤と
溶解抑制剤との混合物の薄い被膜を、セルの始動前又は
電解法で製造した溶融アルミニウムに浸漬中に、アルミ
ナ支持体に塗布する。湿潤剤としては、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、珪素、マグネシウム、バナジウム
、クロム、ニオブ又はカルシウムがが開示されており、
チタンが好ましい湿潤剤として記載されている。又、硼
素、炭素及び窒素の化合物が、溶融アルミニウムの湿潤
剤への溶解度を抑制するのに有効であると記載されてい
る。しかしながら、この刊行物は、金属マトリックス複
合体の製造を示唆していないばかりか、このような複合
体を、例えば、窒素雰囲気中で形成することも示唆して
いない。

圧力の付加及び湿潤剤の塗布の他に、真空にすることに
より多孔性セラミック成形体への溶融アルミニウムの浸
透が促進されることも開示されている０例えば、１９７
３年２月２７日に許可されたアール・エル・ランディン
グハム（Ｒ，Ｌ、　Ｌａｎｄｉｎｇｈａｍ）による米国
特許第３．７１８，４４１号には、セラミック成形体（
例えば、炭化硼素、アルミナ及びベリリア）に、１０−
ｈトール未満の真空下で、溶融アルミニウム、ベリリウ
ム、マグネシウム１、チタン、バナジウム、ニッケル又
はクロムを浸透することが報告されている。１０４〜１
０４トールの真空では、溶融金属によるセラミックの湿
潤が不良で、金属がセラミックのボイド空間に自由に流
れ込まなかった。しかしながら、真空を１０−’トール
未満まで減少させると、湿潤が向上したと記載されてい
る。

１９７５年２月４日に許可されたジー・イー・ガザ（Ｇ
、Ｅ、　Ｇａｚｚａ）等による米国特許第３，８６４．
１５４号にも、真空を用いて浸透を行う旨の記載がある
。又、この特許には、ＡＩＢｌｚ粉末の常温圧縮成形体
を常温圧縮アルミニウム粉末のベツド上に添加すること
が記載されている。その後、更に、アルミニウムをＡＩ
Ｂ＋ｚ粉末成形体の上部に配置する。アルミニウム粉末
の層間に「挟んだＪ　ＡＩＢ＋ｚ成形体を装填したルツ
ボを真空炉に入れる。この炉を、約ｌ０−５トールまで
排気してガス抜きをする。続いて、温度を１１００°Ｃ
に上昇し、３時間維持する。これらの条件で、溶融アル
ミニウムを多孔性ＡＩＢ、□成形体に浸透させる。

１９６８年１月２３日に許可されたジョン・エヌ・レッ
ティング（Ｊｏｈｎ　Ｎ、　Ｒｅｄｉｎｇ）等による米
国特許第３．３６４．９７６号には、物体に自己発生真
空を作り出して、溶融金属の物体への浸透を促進するこ
とが開示されている。即ち、物体、例えば、黒鉛金型、
調合量又は多孔性耐火材を、溶融金属に完全に浸すこと
が開示されている。金型の場合、金属と反応性のあるガ
スで満たした金型キャビティが、外部に位置する溶融金
属と、金型内の少なくとも一つのオリフィスを介して連
通している。金型を溶融液に浸漬すると、キャビティ内
のガスと溶融金属との間の反応で自己発生真空が生じる
とともにキャビティが金属で満たされていく。この際の
真空は、金属が酸化物固体状態になる結果生じる。

従って、レッティング等には、キャビティ内のガスと溶
融金属との間の反応を引き起こすことが必須であること
が開示されている。しかしながら、金型を用いるには本
来制限があり、真空を生じさせるために金型を使用する
ことは望ましくない。

即ち、まず、金型を機械加工して特定の形状にし；その
後、仕上げ機械加工して、金型上に許容できる鋳造表面
を形成し；使用前に組立；使用後に分解して注型品を取
り出し；その後、最も一般的には、金型表面を最仕上げ
して金型を再生するか、又はもはや使用できない状態の
場合には金型を捨ててしまう必要がある。金型を複雑な
形状に機械加工するのは、非常にコストがかかるととも
に時間がかかる場合がある。更に、複雑な形状をした金
型から成形品を取り出すのも困難のことがある（即ち、
複雑な形状を有する注型品は、金型から取り外すとき壊
れることがある）。更に、多孔性耐火材の場合、金型を
使用せずに、直接溶融金属に浸漬できることも述べられ
ているが、容器金型を使用せずに弱く結着されるか又は
分離した多孔性材料に浸透させる手段がないので、耐火
材は一体品でなければならない（即ち、粒状物質は、溶
融金属に入れたときに、−船釣に解離するかは浮かんで
離れてしまう）。更に、粒状物質又は弱く成形したプレ
フォームに浸透させようとする場合、浸透金属が粒子又
はプレフォームの少なくとも一部分と置換してしまって
不均一なミクロ構造を生じることのないように注意しな
ければならない。

従って、圧力を加えたり真空にしたり（外部から印加す
るか、内部で生じさせるかとは無関係に）する必要のな
いか、又は湿潤材を損傷しないで、セラミック材料等の
別の材料を埋め込んだ金属マトリックスを生成する、賦
形金属マトリックス複合体を製造するための簡単で信頼
性のある方法が長年求められていた。更に、金属マトリ
ックス複合体を製造するのに要する最終的な機械加工操
作を最少限にすることも長年求められていた。本発明は
、処理の少なくともある時点で浸透増進剤が存在する限
り、標準大気圧下の浸透雰囲気（例えば、窒素）の存在
下において、プレフォームに成形できる材料（例えば、
セラミック材料）に溶融マトリックス金属（例えば、ア
ルミニウム）を、浸透させるための自発浸透機構を提供
することによりこれらの必要性を満たすものである。

本発明の主題は、他のいくつかの本出願人による米国特
許出願及び日本出願に関連している。具体的には、これ
らの他の特許出願（以下、しばしば、［同一出願人によ
る金属マトリックス特許出願」と称する）には、金属マ
トリックス複合材料を製造する新規な方法が記載されて
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、「
メタル　マトリックス　コンポジッッ（Ｍｅｔａｌ　Ｍ
ａｔｒｉｘ　Ｃｏｏ＋ｐｏｓｉｔｅｓ）　Ｊと題する１
９８７年５月１３日出願の本出願人による米国特許出願
第０４９．１７１号〔発明者：ホワイト（Ｗｈｉｔｅ）
等〕及び昭和６３年５月１５日に出願された特願昭６３
−１１８０３２号に開示されている。ホワイト等の発明
の方法によれば、金属マトリックス複合体は、充填材の
通気性素材（例えば、セラミック又はセラミック被覆材
料）に、少なくとも約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有する溶
融アルミニウムを浸透させることにより製造される。こ
の際、外部圧力又は真空を印加しなくても、自発的に浸
透が起きる。供給溶融金属と充填材の素材とを、約１０
〜１００体積％、好ましくは少なくとも約５０体積％の
窒素を含有するとともに残り（存在すれば）が非酸化性
ガス（例えば、アルゴン）であるガスの存在下において
、少なくとも約６７５°Ｃの温度で接触させる。これら
の条件下で、溶融アルミニウム合金が標準大気圧下でセ
ラミック素材に浸透して、アルミニウム（又はアルミニ
ウム合金）マトリックス複合体が形成される。所望量の
充填材に溶融アルミニウム合金を浸透させたら、温度を
低下させて合金を固化することにより、強化充填材を埋
め込んだ固形金属マトリックス構造を形成する。通常及
び好ましくは、送り出される溶融金属の供給量は、実質
的に充填材の素材の境界まで浸透するに十分な量である
。

ホワイト等により製造されるアルミニウムマトリックス
複合体中の充填材の量は、非常に高くすることができる
。即ち、合金に対する充填材の体積比が１　：１を超え
るものを得ることができる。

前記したホワイト等の発明におけるプロセス条件下では
、アルミニウムマトリックス全体に分散した形態で、窒
化アルミニウムの不連続相を形成することができる。ア
ルミニウムマトリックスにおける窒化物の量は、温度、
合金組成、ガス組成及び充填材等の因子によって異なっ
ていてもよい。

従って、系におけるこのような因子の一つ以上を制御す
ることにより、複合体の一定の性質を所望のものに合わ
せることができる。しかしながら、ある最終用途の場合
、複合体が窒化アルミニウムをほとんど含有しないこと
が望ましい場合がある。

温度が高いほど浸透には有利であるが、このプロセスに
より窒化物が生成しゃす（なる。ホワイト等の発明では
、浸透速度と窒化物生成との間のバランスをとることが
できる。

金属マトリックス複合体生成に使用するのに適当なバリ
ヤー手段の例が、「メソッド　オブ　メーキング　メタ
ル　マトリックス　コンポジットウィズ　ザ　ユース　
オブ　ア　バリヤー（Ｍｅ　ｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｍａｋｉ
ｎｇ　Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏａｉｐｏｓｉｔ
ｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ＬＪｓｅ　ｏｆ　ａ　Ｂａｒｒ
ｉｅｒ）　Ｊと題する１９８８年１月７日出順の本出願
人による米国特許出願第１４１，６４２号〔発明者：ミ
カエル・ケー・アグハジアニアン（ｈｉｃｈａｅｌ　Ｋ
、　Ａｇｈａｊａｎｉａｎ）等〕及び昭和６４年１月６
日に出願された特願昭６４−１１３０号に開示されてい
る。アグハジアニアン等の発明の方法によれば、バリヤ
ー手段〔例えば、粒状二硼化チタン又は商品名がグラフ
オイル（商標）であるユニオンカーバイド社製の軟質黒
鉛テープ製品等の黒鉛材料〕が、充填材とマトリックス
合金の規定された表面境界に配置され、バリヤー手段に
より形成される境界まで浸透する。このバリヤー手段は
、溶融合金の浸透を阻止、防止又は終了させるのに用い
られ、得られた金属マトリックス複合体中に網又は網に
近い形状を形成する。従って、形成した金属マトリック
ス複合体の外形は、バリヤー手段の内部形状と実質的に
一致する。

米国特許出願第０４９．１７１号及び特願昭６３−１１
８０３２号に記載の方法は、「メタル　マトリックスコ
ンボシッフ　アンド　テクニクス　フォー　メーキング
　ザ　セイム（Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｅｓａｒｉｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　
Ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　５ａｌｌｅ）　Ｊと題する１９
８８年３月１５日出願の本出願人による米国特許出願第
１６８．２８４号〔発明者：ミカエル・ケー・アグハジ
アニアン（Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｋ、　Ａｇｈａｊａｎｉａ
ｎ）及びマーク・ニス・ニューカーク（Ｍａｒｋ　Ｓ、
　Ｎｅｗｋｉｒｋ）　　）及び平成元年３月１５日に出
願された特願平１−６３４１１号によって改善された。

この米国特許出願に開示された方法によれば、マトリッ
クス金属合金は、第−金属源及び、例えば、重力流れに
より第一溶融金属源と連通ずるマトリックス金属合金の
溜として存在する。特に、これらの特許出願に記載され
ている条件下では、第一溶融マトリックス合金が、標準
大気圧下、充填材の素材に浸透し始め、従って、金属マ
トリックス複合体の生成が始まる。第一溶融マトリック
ス金属合金源は、充填材の素材への浸透中に消費され、
自発浸透の継続とともに、必要に応じて、好ましくは連
続的な手段により、溶融マトリックス金属の溜から補充
することができる。所望量の通気性充填材に溶融マトリ
ックス合金が自発浸透したら、温度を低下させて合金を
固化することにより、強化充填材を埋め込んだ固形金属
マトリックスを形成する。金属の溜を使用することは、
この特許出願に記載されている発明の一実施態様にすぎ
ず、溜の実施態様を、開示されている発明の別の各実施
態様と組み合わせる必要はないが、実施態様の中には、
本発明と組み合わせて使用するのが有益な場合もある。

金属の溜は、所定の程度まで充填材の通気性素材に浸透
するに十分な量の金属を提供する量で存在することがで
きる。又、任意のバリヤー手段を、充填材の通気性素材
の少なくとも一方の表面に接触させて、表面境界を形成
することができる。

更に、送り出す溶融マトリックス合金の供給量は、少な
くとも、充填材の通気性素材の境界（例えば、バリヤー
）まで実質的に自発浸透するに十分な量でなければなら
ないが、溜に存在する合金の量は、このような十分な量
を超えてもよく、合金量が完全浸透に十分な量であるば
かりでなく、過剰の溶融金属合金が残存して金属マｌ−
ＩＪフックス合体に固定してもよい。従って、過剰の溶
融合金が存在するとき、得られる物体は、金属マトリッ
クスを浸透させたセラミック物体が溜に残存している過
剰の金属に直接結合している複雑な複合体（例えば、マ
クロ複合体）である。

上記した本出願人による金属マトリックスに関する特許
出願には、金属マトリックス複合体の製造方法及び該方
法から製造される新規な金属マトリックス複合体が記載
されている。前記した本出願人による金属マトリックス
に関する特許出願の全ての開示事項は、特に本発明に利
用できる。

〔課題を解決するための手段〕

又、本発明の主題は、新規なセラミックマトリックス複
合材料に関する本出願人による別の出願（以下、「本出
願人によるセラミックマトリックス特許出願」と称する
ことがある）にも関連している。

詳細には、セラミック複合体品を製造するための逆形状
リプリケーシゴン法が、「インバースシェーブ　リブリ
ケーシゴン　メソッド　オブメーキング　セラミック　
コンポジット　アーティクルズ　アンド　アーティクル
ズ　オブテインド　ゼアラバイ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　５ｈ
ａｐｅ　Ｒｅｐｌｉｅａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ
　Ｍａｋｆｎｇ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄＡｒｔｉｃｌｅｓ　０ｂｔ
ａｉｎｅｄ　Ｔｈｅｒｅｂｙ）　Ｊと題する本出願人に
よる１９８６年１月２７日出願の米国特許出願第８２３
、５４２号〔発明者：マーク・ニス・ニューカーク（Ｍ
ａｒｋ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋ）等〕（米国では許可済
）（この出願の対応外国出願としては、１９８７年９月
２日に公開されたヨーロッパ特許公開第０２３４７０４
号が挙げられる。）、この米国特許出願に開示されてい
る方法によれば、賦形母材金属を適合充填材層に埋め込
み、賦形母材金属が、酸化反応生成物を形成して適合充
填材層に成長するようにすることにより、最初の賦形母
材金属の形状に実質的に相当する賦形キャビティーを中
に有するセラミック複合体を生じさせる。

この本出願人によるセラミックマトリックス特許出願の
主題は、本発明に利用できる。

本発明によれば、充填材の通気性素材に溶融マトリック
ス金属を浸透させることにより、金属マトリックス複合
体が製造される。詳細には、好ましい実施ｎ様において
、充填材は、適合材料からなり、これで、最初に、マト
リックス金属の賦形インゴットを囲む。処理中のある時
点で、充填材が自己支持形となることができる。即ち、
充填材の通気性素材を、例えば、高温及び／又は結合材
及び／又は反応物等に暴露することにより自己支持形と
することができる。更に、通気性充填材が特定の加熱範
囲にわたって充分な適合性を有することにより、充填材
自体と賦形マトリックス金属との間の熱膨張の差異及び
賦形マトリックス金属の融点体積の変化に適応できるこ
とが好ましい。

更に、好ましい実施態様において、少なくとも賦形マト
リックス金属を囲む支持体帯域において、充填材は、好
ましくは賦形子トリックス金属の融点より高いが、マト
リックス金属を溶融させる温度よりは低く且つ好ましく
はある程度それに近い温度で固有の自己結合性を示すも
のでよい。

更に、別の好ましい実施態様においては、充填材は、自
発的プロセス中の少なくともある時点で充填材に暴露す
る成分（例えば、浸透雰囲気）との反応により、自己支
持形となる。

又、浸透増進剤及び／又は浸透増進剤前駆体及び／又は
浸透雰囲気は、プロセス中の少なくともある時点で充填
材と連通状態にあることにより、賦形金属が、溶融され
ると、充填材に自発浸透できる。

溶融マｌ−ＩＪフックス所望量が充填材に自発浸透する
と、マトリックス金属の賦形インゴットの形状に少なく
とも部分的に対応するキャビティーが、自発浸透された
充填材に形成される（即ち、形成される金属マトリック
ス複合体は中にキャビティーを含有している）。

好ましい一実施態様においては、充填材が、浸透増進剤
前駆体を含んでいてもよい。その後、この充填材を浸透
雰囲気と接触させて、充填材の少なくとも一部分に浸透
増進剤を生成する。このような浸透増進剤は、溶融金属
と充填材との接触の前又はそれに続いて生成できる。更
に、浸透雰囲気は、自発浸透プロセスの実質的に全体を
通してて提供して、充填材と連通状態のま゛までよい。

又、自発浸透プロセスの一部分の間のみ、充填材及び／
又はマトリックス金属と連通させてもよい。基本的には
、少なくとも自発浸透中は、浸透増進剤は充填材の少な
くとも一部分に位置していることが望ましい。

更に、好ましい別の実施態様においては、浸透増進剤前
駆体を充填材に供給せずに、浸透増進剤を、充填材及び
／又はマトリックス金属及び／又は浸透雰囲気のうちの
少なくとも一つに供給してもよい。この場合でも、基本
的には、自発浸透中は、浸透増進剤は、充填材の少なく
とも一部分に位置しなければならない。

本出願では、主にアルミニウムマトリックス金属につい
て説明するが、これらは金属マトリックス複合体の形成
中のある時点で、浸透増進剤前駆体として作用するマグ
ネシウムと、浸透雰囲気として作用する窒素の存在下で
接触させられる。即ち、アルミニウム／マグネシウム／
窒素からなるマ）　ＩＪフックス属／浸透増進剤前駆体
／浸透雰囲気は、自発浸透を示す。しかじなが゛ら、他
のマトリックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系
も、アルミニウム／マグネシウム／窒素系と同様に挙動
することができる。例えば、同様の自発浸透の挙動が、
アルミニウム／ストロンチウム／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／窒素系において観
察された。従って、本明細書では、主にアルミニウム／
マグネシウム／窒素系について説明するが、他のマトリ
ックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系も、同様
に挙動することができ、本発明の範囲内である。

マトリックス金属がアルミニウム合金からなるとき、こ
のアルミニウム合金を、充填材（例えば、アルミナ又は
炭化珪素粒子）と接触させる。この際、充填材はマグネ
シウムと混合したものであっても及び／又はプロセスの
ある時点でマグネシウムに暴露してもよい。更に−好ま
しい実施態様において、アルミニウム合金及び／又はプ
レフォーム若しくは充填材は、プロセスの少なくとも一
部分の間、窒素雰囲気中に入れられる。このプレフオー
ムは、自発的に浸透される。自発的浸透及び金属マトリ
ックスの生成の程度又は速度は、系に供給されるマグネ
シウムの濃度（例えば、アルミニウム合金中及び／又は
充填材中及び／又は浸透雰囲気中）、充填材粒子のサイ
ズ及び／又は組成、浸透雰囲気中の窒素濃度、浸透のた
めに与えられる時間、及び／又は浸透が生じる温度をは
じめとする一定の処理条件に応じて異なる。浸透は、−
般的に、実質的に完全にプレフォーム又は充填材を埋め
込むのに十分な程度まで起きる。

主−豆 本明細書で使用する「アルミニウム」とは、実質的に純
粋な金属（例えば、比較的純粋で市販されている未合金
化アルミニウム）又は不純物及び／若しくは鉄、珪素、
銅、マグネシウム、マンガン、クロム、亜鉛等の合金成
分を有する市販の金属等の他のグレードの金属及び金属
合金を意味するとともにそれらを含む。この定義で用い
ているアルミニウム合金は、アルミニウムが主成分であ
る合金又は金属間化合物である。

本明細書で使用する「残部非酸化性ガス」とは、浸透雰
囲気を成す主要ガスの他に存在するガスで、プロセス条
件下でマトリックス金属と実質的に反応しない不活性ガ
ス又は還元性ガスであることを意味する。使用されるガ
ス中の不純物として存在してもよい酸化性ガスで、プロ
セス条件下でかなりの程度までマトリックス金属を酸化
するには不十分でなければならない。

本明細書で使用する「バリヤー」又は「バリヤー手段」
とは、充填材の通気性素材（ｐｅｒｍｅａｂｔｅ　ｍａ
ｓｓ）又はプレフォームの表面境界を超えて溶融マトリ
ックス金属が移動、動き等をするのを妨げ、妨害、防止
又は終了させるいずれかの適当な手段を意味する。この
場合、表面境界は、前記バリヤー手段により形成されて
いる。適当なバリヤー手段としては、プロセス条件下で
、ある程度の一体性を維持し且つ実質的に揮発しない（
即ち、バリヤー材はバリヤーとして機能しないほどには
揮発しない）材料、化合物、要素、組成物等を挙げるこ
とができる。

更に、適当な「バリヤー手段」としては、用いられるプ
ロセス条件下で、移動する溶融マトリックス金属で実質
的に湿潤しない材料が挙げられる。

この種のバリヤーは、溶融マトリックス金属に対しては
実質的に何ら親和性を示さないと思われ、充填材の素材
又はプレフォーム限定された表面境界を超えて溶融マト
リックス金属が移動するのがバリヤー手段によって妨げ
られる。このバリヤーは、必要とされるかもしれない最
終的な機械加工又は研磨を減らし、得られる金属マトリ
ックス複合体製品の表面の少なくとも一部分を形成する
。

このバリヤーは、ある場合には、通気性若しくは多孔性
又は、例えば、孔をあけるか若しくはバリヤーに穴をあ
けることにより通気性にして、ガスを溶融マトリックス
金属に接触させてもよい。

本明細書で使用する［カーカス（ｃａｒｃａｓｓ）　Ｊ
又は「マトリックス金属のカーカス」とは、金属マトリ
ックス複合体物体の形成中に消費されなかった残存して
いるマトリックス金属の最初の物体を意味し、一般的に
は、冷却すると、形成された金属マトリックス複合体と
少なくとも部分的に接触したままの状態を維持する。又
、カーカスは、第二又は外来金属も含んでいてもよい。

本発明で使用する「キャビティー（ｃａｖｉｔｙ）　Ｊ
とは、素材又は物体（例えば、金属マトリックス複合体
）内の未充填空間を意味し、どのような特定の空間形状
にも限定されず、密閉及び／又は開放空間の両方を含む
。即ち、キャビティーには、中空体の内部を形成してい
るキャビティーのように、キャビティーを含有する素材
又は物体の外部とは連通せず完全に独立している空間も
含まれる。

更に、キャビティーには、例えば、通路又は開口部を介
して、素材又は物体の外部表面に開放されている空間も
含まれる。

本明細書で使用する「充填材」とは、マトリックス金属
と実質的に反応せず及び／又はマトリックス金属への溶
解度が限られている単一成分又は成分の混合物が含まれ
、単相又は複相であってもよい。充填材は、粉末、フレ
ーク、板状、小球体、ウィスカー、バブル等の多種多様
の形態で使用でき、緻密でも多孔でもよい。又、「充填
材」は、繊維、チョツプドファイバー、粒体、ウィスカ
ーバブル、球体、繊維マット等の形態のアルミナ又はシ
リコンカーバイド等のセラミック充填材並びに炭素が、
例えば、溶融アルミニウムマトリックス金属によって侵
食されるのを防止するためにアルミナ若しくは炭化珪素
で被覆した炭素繊維等の被覆充填材でもよい。又、充填
材は、所望の形状をしている金属でもよい。

本明細書で使用される「浸透雰囲気（Ｉｎｆｉｌｔｒａ
ｔｉｎｇ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）　Ｊとは、マトリッ
クス金属及び／又はプレフォーム（又は充填材）及び／
又は浸透増進剤前駆体及び／又は浸透増進剤と相互作用
し、マトリックス金属の自発浸透を生じさせ又は促進さ
せる存在雰囲気を意味する。

本明細書で使用される「浸透増進剤（Ｉｎｆｉｌｔｒａ
ｔｉｏｎ　Ｅｎｈａｎｃｅｒ）　Ｊとは、マトリックス
金属が充填材若しくはプレフォームに自発浸透するのを
促進又は補助する物質を意味する。浸透増進剤は、例え
ば、浸透増進剤前駆体を浸透雰囲気と反応させて、（１
）ガス状物及び／又は（２）浸透増進剤前駆体と浸透雰
囲気との反応生成物及び／又は（３）浸透増進剤前駆体
と充填材若しくはプレフォームとの反応生成物を生成す
ることにより製造できる。更に、浸透増進剤は、プレフ
ォーム及び／又はマトリックス金属及び／又は浸透雰囲
気の少なくとも一つに直接供給して、浸透増進剤前駆体
と別の種との間の反応で生成させた浸透増進剤と実質的
に同様の方法で作用させてもよい。基本的には、少なく
とも自発浸透中は、浸透増進剤は自発浸透を達成するた
めに充填材又はプレフォームの少なくとも一部分に位置
していなければならない。

本明細書において使用される「浸透増進剤前駆体（Ｉｎ
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｅｎｈａｎｅｅｒ　Ｐｒｅｃｕ
ｒ、６ｏｒ）　」とは・マトリックス金属、プレフォー
ム及び／又は浸透雰囲気と組み合わせて使用すると、マ
トリックス金属の充填材又はプレフォームへの自発浸透
を誘発又は補助する物質を意味する。特別な原理又は説
明には限定されないが、浸透増進剤前駆体が浸透雰囲気
及び／又はプレフォーム若しくは充填材及び／又は金属
と相互作用できる位置に、浸透増進剤前駆体が配置若し
くは移動できることが必要である１例えば、あるマトリ
ックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系では、浸
透増進剤前駆体が、マトリックス金属の溶融温度、その
近くの温度又は場合によってはそれよりもいくらか高い
温度で揮発することが望ましい。このような揮発により
、（１）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲気との反応による
、マトリックス金属による充填材又はプレフォームの湿
潤を増進するガス状物の生成；はガス状浸透増進剤の生
成；及び／又は（３）充填材又はプレフォームの少なく
とも一部分内において湿潤を増進する固体状、液状又は
ガス状浸透増進剤を生成する充填材又はプレフォーム内
の浸透増進剤前駆体の反応が生じる。

本明細書において使用される「マトリックス金属」又は
「マトリックス金属合金」とは、金属マトリックス複合
体の形成に用いられる金属（例えば、浸透前）及び／又
は充填材と混じり合って金属マトリックス複合体を形成
している金属（例えば、浸透後）を意味する。上記金属
をマトリックス金属と称する場合には、マトリックス金
属には、実質的に純粋な金属、不純物及び／若しくは合
金成分を有する市販の金属、金属が主成分である金属間
化合物又は合金も含まれる。

本明細書において使用される「マトリックス金属／浸透
増進剤前駆体／浸透雰囲気系」又は「自発系」とは、プ
レフォーム又は充填材への自発浸透を示す物質の組み合
わせを意味する。「／」が、例示するマ）　ＩＪノック
ス属、浸透増進剤前駆体及び浸透雰囲気の間に用いられ
るときは、適当な方法でそれらを組み合わせると、プレ
フォーム若しくは充填材への自発浸透を示す系又は物質
の組み合わせを示すために使用される。

本明細書において使用される「金属マトリックス複合体
（Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）　
Ｊ又はｒＭＭｃ　Ｊは、プレフォーム又は充填材を埋め
込んだ、二次元若しくは三次元的に連続する合金又はマ
トリックス金属からなる材料を意味する。マトリックス
金属に種々の合金元素を含有せしめて、特に所望の機械
的及び物理的性質を有するようにしてもよい。

マトリックス金属と「異種」の金属とは、マトリックス
金属と同じ金属を、主要成分として含有しない金属を意
味する（例えば、マトリックス金属の主要成分がアルミ
ニウムの場合には、「異種」の金属は、例えば、ニッケ
ルを主要成分として有することができる。

「マトリックス金属を入れるための非反応性容器」とは
、プロセス条件下で、充填材及び／又は溶融マトリック
ス金属を入れるか又は収容することができ且つ自発浸透
機構に対して顕著な悪影響を及ぼすような方法では、マ
トリックス及び／又は浸透雰囲気及び／又は浸透増進剤
前駆体及び／又は充填材若しくはプレフォームとは反応
しない容器を意味する。

本明細書において使用される「プレフォーム（Ｐｒｅｆ
ｏｒｍ）　Ｊ又は［通気性プレフォーム（ｐｅｒｍｅａ
ｂｌｅｐｒｅｆｏｒｍ）　Ｊとは、浸透するマトリック
ス金属の境界を実質的に形成する少なくとも一つの表面
境界を用いて製造される充填材又は充填材の多孔性素材
（ｐｏｒｏｕｓ　ｍａｓｓ）を意味する。このような素
材は、マトリックス金属を浸透させる前に、寸法忠実性
を提供するに十分な形状保持性及び生強度を維持する。

又、この素材は、自発浸透でマトリックス金属を受は入
れるに十分な程度に多孔性でなければならない。プレフ
ォームは、−船釣には、充填材が、均−若しくは不均一
の形態で、結着して充填又は配置されてなり、適当な物
質（例えば、セラミック及び／又は金属の粒子、粉末、
繊維、ウィスカー等並びにそれらの組み合わせ）からな
ってよい。プレフォームは、単独でも集成体で存在して
もよい。

本明細書で使用される「溜（ｒｅｓｅｒｙｏｉｒ）　Ｊ
とは、金属が溶融したとき、流れて、充填材若しくはプ
レフォームと接触しているマトリックス金属の部分、セ
グメント若しくは源を補充又は、ある場合には、最初に
マトリックス金属を提供しかつ続いて補充するために、
充填材又はプレフォームの素材に対して分離して配置さ
れたマトリックス金属の別個の物体を意味する。溜は、
マトリックス金属とは異なる金属を提供するために使用
してもよい。

本明細書で使用される「賦形マトリックス金属（Ｓｈａ
ｐｅｄ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｍｅｔａｌ）　Ｊ又は「賦形マ
トリックス金属のインゴット（Ｉｎｇｏｔ　ｏｆ　５ｈ
ａｐｅｄ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｍｅｔａｌ）」とは、本発明
のプロセス条件下で、周囲充填材に自発浸透することに
より金属マトリックス複合体を形成する、所定のパター
ンに賦形したマトリックス金属を意味する。得られる金
属マトリックス複合体は、マトリックス金属の形状を少
なくとも部分的に逆に複写した形状を有する。

本明細書で使用される「自発浸透（Ｓｐｏｎ　ｔａｎｅ
ｏｕｓＩｎｆ　ｉ　ｌ　ｔｒａ　Ｌｉｏｎ）　Ｊとは、
圧力又は真空を印加（外部から印加するか若しくは内部
で発生させるがとは無関係に）しなくても、マトリック
ス金属が充填材又はプレフォームの通気性素材に浸透す
ることを意味する。

（本頁以下余白） 以下の図は、本発明の理解を深めるために示したもので
あるが、本発明の範囲はこれらによっては限定されない
。各図において、同様な構成要素は同様な参照番号を用
いである。

本発明は、マトリックス金属のインゴットの形状リプリ
ケーション法による、キャビティーを中に有する金属マ
トリックス複合体の形成に関する。

詳細には、マトリックス金属のインゴットを所定の形状
に賦形し、充填材で少なくとも一部分を囲むことができ
る。

充填材は、賦形マトリックス金属インゴットを完全又は
一部分のみを囲むことができる。又、賦形インゴットの
一部分は、充填材を超えて外に延びていてもよい。しか
しながら、このような外まで延びた賦形インゴットの部
分は複写されない。

更に、以下で詳述するバリヤー手段を用い、該バリヤー
手段を前記賦形マトリックス金属インゴットの表面の少
なくとも一部分に接触させることによって、複写されな
い表面部を形成することができる。従って、本発明によ
り、マトリックス金属の賦形インゴットの形状を所望の
程度に逆に複写した金属マトリックス複合体を形成でき
る。

自発浸透を達成するために、浸透増進剤及び／又は浸透
増進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気は、プロセス中の少
なくともある時点で、充填材と連通状態にあることによ
り、マトリックス金属は、溶融されると、充填材に自発
的に浸透できる。このような自発浸透が行われた後に、
賦形マトリックス金属インゴットの最初の形状に少なく
とも部分的に相補なキャビティーが、金属マトリックス
複合体に形成される。

充填材又はプレフォームへのマトリックス金属の自発浸
透を行うためには、浸透増進剤が自発系に提供されなけ
ればならない。浸透増進剤は浸透増進剤前駆体から生成
されることができ、浸透増進剤前駆体は（１）マトリッ
クス金属中に；及び／又は（２）充填材中；及び／又は
（３）浸透雰囲気から；及び／又は（４）外部源から自
発系に提供される。更に、浸透増進剤前駆体を供給する
のではなく、浸透増進剤を、充填材若しくはプレフォー
ム及び／又はマトリックス金属及び／又は浸透雰囲気に
直接供給できる。基本的には、少なくとも自発浸透中に
は、浸透増進剤は、充填材若しくはプレフォームの少な
くとも一部分に位置しなければならない。

好ましい実施態様においては、浸透増進剤が充填材の少
なくとも一部分に形成することができるように、充填材
とマトリックス金属との接触前に若しくは実質的に同時
に、浸透増進剤前駆体を、少なくとも部分的に、浸透雰
囲気と反応させることができる（例えば、マグネシウム
が浸透増進剤前駆体であり且つ窒素が浸透雰囲気である
場合には、浸透増進剤は、プレフォーム若しくは充填材
の一部分に位置させる窒化マグネシウムでよい）。

マトリックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系の
一例として、アルミニウム／マグネシウム／窒素系が挙
げられる。具体的には、アルミニウムマトリックス金属
の賦形インゴットを、プロセス条件下で、アルミニウム
を溶解させたときにアルミニウムマトリックス金属及び
／又は充填材と反応しない適当な耐火容器内に入れるこ
とができる充填材内に埋め込むことができる。マグネシ
ウムを含有するか、マグネシウムに暴露され且つ処理中
のある時点で窒素雰囲気に暴露される充填材は、溶融ア
ルミニウムマトリックス金属と接触させることができる
。そのとき、マトリックス金属は充填材に自発的に浸透
する。

本発明の方法に用いられる条件下では、アルミニウム／
マグネシウム／窒素自発浸透系の場合に、充填材は、窒
素含有ガスが、プロセス中のある時点で充填材に浸透若
しくは通過し及び／又は溶融マトリックス金属と接触す
るのに十分な程度通気性でなければならない。更に、通
気性充填材に溶融マトリックス金属を浸透させて、窒素
透過充填材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形成し、及び／又
は窒素を浸透増進剤前駆体と反応させて浸透増進剤を充
填材中に形成して自発浸透を生じさせることができる。

自発浸透及び金属マトリックス複合体生成の程度又は速
度は、アルミニウム合金のマグネシウム含量、充填材の
マグネシウム含量、充填材における窒化マグネシウムの
量、追加合金元素の有無（例えば、珪素、鉄、銅、マグ
ネシウム、クロム、亜鉛等）、充填材の平均サイズ（例
えば、粒径）、充填材の表面状態及び種類、浸透雰囲気
の窒素濃度、浸透に与えられる時間並びに浸透が生じる
温度を含む一定のプロセス条件により異なる。例えば、
溶融アルミニウムマトリックス金属の浸透を自発的に生
じさせるために、アルミニウムを、合金重量に対して少
なくとも約１重量％、好ましくは少なくとも約３重量％
のマグネシウム（浸透増進剤前駆体として機能する）と
合金化することができる。又、上記で説明した補助合金
元素をマトリックス金属に含有せしめて、特定の性質を
作り出してもよい。更に、補助合金元素は、充填材の自
発浸透を生じさせるためのマトリックスアルミニウム金
属に必要とされるマグネシウムの最少量に影響する場合
がある。例えば、揮発による自発系からのマグネシウム
の損失は、浸透増進剤を形成するのにマグネシウムが全
く存在しない程度までは生じてはならない。従って、十
分な濃度の初期合金元素を用いて、自発浸透が揮発によ
って悪影響されないようにすることが望ましい。更に、
充填材とマトリックス金属の両方又は充填材だけにマグ
ネシウムが存在すると、自発浸透を達成するのに必要な
マグネシウムの量が減少する場合がある。

窒素雰囲気における窒素体積％も、金属マｌ−ＩＪフッ
クス合体の生成速度に影響を及ぼす。即ち、約１０体積
％未溝の窒素が浸透雰囲気に存在する場合、自発浸透が
非常にゆっくり生じるか又はほとんど生じない。即ち、
少なくとも約５０体積％の窒素が雰囲気に存在して、そ
れにより、例えば、浸透速度をはるかに大きくして浸透
時間を短（することが好ましいことが見い出された。浸
透雰囲気（例えば、窒素含有ガス）を充填材若しくはプ
レフォーム及び／又はマトリックス金属に直接供給して
もよいし、又は物質の分解から生成若しくは生じさせて
もよい。

溶融マトリックス金属が充填材又はプレフォームに浸透
させるのに必要とする最少マグネシウム含量は、処理温
度、時間、珪素又は亜鉛等の補助合金元素の有無、充填
材の性質、自発系の一種以上の成分中におけるマグネシ
ウムの位置、雰囲気の窒素含量及び窒素雰囲気の流速等
の一種又はそれ以上の変数によって異なる。合金及び／
又は充填材のマグネシウム含量を増加すれば、より低温
又はより短い加熱時間で完全な浸透を達成することがで
きる。又、一定のマグネシウム含量の場合、亜鉛等のあ
る種の補助合金元素を添加すると、より低温を用いるこ
とが可能となる。例えば、使用範囲の下端、即ち、約１
〜３重量％でのマトリックス金属のマグネシウム含量を
、上記した最低処理温度、高窒素濃度又は一種以上の補
助合金元素の少なくとも一つとの組み合わせで用いても
よい。

充填材にマグネシウムを全く添加しない場合には、多種
多様なプロセス条件にわたる一般的な実用性に基づいて
、約３〜５重量％のマグネシウムを含有する合金が好ま
しく、より低い温度及びより短いを用いる場合には、少
なくとも約５％が好ましい。又、浸透に必要とする温度
条件を和らげるために、アルミニウムのマグネシウム含
量を約１０重量％を超えるものとしてもよい。補助合金
元素と組み合わせて用いるときには、マグネシウム含量
を減少させてもよいが、これらの合金元素は補助的機能
しか果たさないので、少なくとも上記で規定した最少量
のマグネシウムと一緒に用いる。例えば、１０％珪素だ
けと合金化した公称純粋アルミニウムは、１０００°Ｃ
では５００メツシユの３９クリストロン（Ｃｒｙｓｔｏ
ｌｏｎ）　　（ツートン社（Ｎｏｒｔｏｎ　Ｃｏ、）製
純度９９％炭化珪素〕のベツドに実質的に浸透しなかっ
た。しかしながら、マグネシウムが存在すると、珪素が
浸透工程を促進することができる。

更に、マグネシウムを専ら充填材に供給する場合には、
その量は異なる。供給されるマグネシウムの総量の少な
くとも一部分を充填材に入れる場合には、自発系に供給
されるマグネシウムの量（重量％）がもっと少なくても
自発浸透が生じることが分かった。金属マトリックス複
合体において、望ましくない金属間化合物が生成するの
を防止するだめには、マグネシウムの量は少ない方が望
ましい。炭化珪素プレフォームの場合には、マグネシウ
ムを少なくとも約１重量％含有するプレフォームを、実
質的に純粋な窒素雰囲気の存在下で、アルミニウムマト
リックス金属と接触させると、マトリックス金属がプレ
フォームに自発的に浸透することが分かった。アルミナ
プレフォームの場合、許容できる自発浸透を達成するの
に必要なマグネシウムの量は、これよりわずかに大きい
。即ち、アルミナプレフォームを同様なアルミニウムマ
トリックス金属と接触させると、炭化珪素プレフォーム
に浸透したアルミニウムとほぼ同じ温度で且つ同じ窒素
雰囲気下で、すぐ上で説明した炭化珪素プレフォームで
達成されたのと同様な自発浸透を達成するには、少なく
とも約３重量％のマグネシウムが必要であることが分か
った。

又、充填材をマトリックス金属に浸透させる前に、自発
系に対して、浸透増進剤前駆体及び浸透増進剤を、合金
の表面及び／又は充填材の表面及び／又は充填材内部に
供給することも可能である（即ち、供給浸透増進剤又は
浸透増進剤前駆体をマトリックス金属と合金化する必要
がなく、むしろ、単に自発系に供給すればよい）。マグ
ネシウムをマトリックス金属の表面に適用する場合には
、その表面は、充填材の通気性素材に近接若しくは好ま
しくは接触している表面であること、又は充填材の通気
性素材がマトリックス金属の表面に最も近接若しくは好
ましくは接触していることが好ましい。又、このような
マグネシウムは、充填材の少なくとも一部分に混入して
もよい。更に、表面への適用、合金化及び充填材の少な
くとも一部分へのマグネシウムの配置のいくつかを組み
合わせて使用することができる。浸透増進剤及び／又は
浸透増進剤前駆体の適用の組み合わせにより、充填材へ
のマトリックスアルミニウム金属の浸透を促進するため
に必要なマグネシウムの総重量％の減少できるとともに
、浸透が生じる温度を低下させることができる。更に、
マグネシウムが存在するために生成する望ましくない金
属間化合物の量も最少に抑えることもできる。

一種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、所定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、賦形した合金に含ませるか又は賦形し
た合金の表面に置く亜鉛若しくは鉄等の補助合金元素を
使用して、浸透温度を低下し、それにより、窒化物の生
成量を減少でき、一方、ガス中の窒素濃度を増加すると
窒化物の生成を促進できる。

合金に含まれ及び／又は合金の表面に置かれ及び／又は
充填材に結合させたマグネシウムの濃度も、所定温度で
の浸透の程度に影響する傾向がある。その結果、マグネ
シウムが充填材とほとんど直接接触しない場合には、少
なくとも約３重量％のマグネシウムを合金に含ませるこ
とが好ましい。

１重量％のように、この量未満の合金含量では、浸透に
は、より高温のプロセス温度又は補助合金元素が必要な
場合がある。（１）合金のマグネシウム含量のみを、例
えば、少なくとも約５重量％に増加する場合；及び／又
は（２）合金成分を充填材の通気性素材と混合するとき
；及び／又は（３）亜鉛又は鉄等の別の元素がアルミニ
ウム合金に存在する時は、本発明の自発浸透法を行うの
に必要とする温度はもっと低（でもよい。温度も、充填
材の種類により異なる。一般的に、自発的でかつ進行す
る浸透は、少なくとも約６７５°Ｃ１好ましくは少なく
とも約７５０〜８００°Ｃのプロセス温度で生じる。　
１２００″Ｃを超える温度では、一般的に、本方法には
利点がないと思われ、特に有効な温度範囲は、約６７５
°Ｃ１好１２００°Ｃであることが判明した。

しかしながら、原則として、自発浸透温度は、マトリッ
クス金属の融点を趙え且っマトリックス金属の蒸発温度
未満である。更に、自発浸透温度は、充填材の融点より
も低くなければならない。更に、温度が増加するととも
に、マトリックス金属と浸透雰囲気との間の反応生成物
が生成する傾向が増加する（例えば、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
ムが生成する場合がある）。このような反応生成物は、
金属マトリックス複合体の意図する用途により、望まし
いこともあれば、望ましくない場合もある。

更に、浸透温度を達成するために、電気加熱が一般的に
使用される。しかしながら、マトリックス金属が溶融状
態となり、自発浸透に悪影響を及ぼさない加熱手段であ
れば、本発明で使用することができる。

本発明の方法においては、例えば、通気性充填材が、プ
ロセス中の少なくともある時点で窒素含有ガスの存在下
で、溶融アルミニウムと接触状態となる。この窒素含有
ガスは、ガスの連続流を充填材及び／又は溶融アルミニ
ウムマトリックス金属の少なくとも一つと接触を維持す
ることにより供給できる。窒素含有ガスの流量は重要で
はないけれども、合金マトリックスにおける窒化物の生
成により雰囲気から損失する窒素を補償するに十分であ
り、且つ溶融金属を酸化する場合のある空気の進入を防
止又は阻止するに十分な流量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、多種多様の
充填材に適用でき、どの充填材を選択するかは、マトリ
ックス合金、プロセス条件、溶融マトリックス合金と充
填材との反応性、マトリックス金属の賦形インゴットの
形状に充填材の形状が一致する能力及び最終複合体製品
に求められる性質等の因子により異なる。例えば、アル
ミニウムがマトリックス金属の場合、適当な充填材とし
ては、（ａ）酸化物、例えば、アルミナ；（ｂ）炭化物
、例えば、炭化珪素；（Ｃ）硼化物、例えば、アルミニ
ウムドデカポライド；及び（ｄ）窒化物、例えば、窒化
アルミニウムが挙げられる。充填材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場合には、浸透
時間及び温度を最少限度とするか、又は充填側に非反応
性被覆を設けることにより適応できる。充填材は、カー
ボン又は他の非セラミック材料等の基材を包含し、この
基材は侵食又は分解から保護のために被膜を有している
。適当な被膜としては、酸化物、炭化物、硼化物及び窒
化物等のセラミックが挙げられる。本発明の方法に用い
るのに好ましいセラミックとしては、粒子状、板状、ウ
ィスカー状及び繊維状のアルミナ及び炭化珪素が挙げら
れる。繊維は、不連続（細断した形態）でも又はマルチ
フィラメントトウ等の連続フィラメントでもよい。更に
、充填材は、均一でも又は不均一でもよい。

又、特定の充填材は、同様な化学組成を有する充填材に
対して優れた浸透性を示すことが判明した。例えば、［
ノーベル　セラミック　マテリアルズ　アンド　メソッ
ズ　オブ　＋４　　メーキング　セーム（Ｎｏｖｅｌ　
Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔ
ｈ。

ｄｓ　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ　Ｓａｍｅ）と題する、マー
ク・ニス・ニューカーク（Ｍａｒｋ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉ
ｒｋ）等による１９８７年１２月１５日発行の米国特許
ｍ第４，７１３，３６０号に開示されている方法により
製造した破砕アルミナ物体は、市販のアルミナ製品より
も所望の浸透性を示す。更に、「コンポジット　セラミ
ック　アーティクルズ　アンド　メソッズ　オブ　メー
キングセーム（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｃｅｒａｍｉｃ　
Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈ。

り・ニス・ニューカーク（Ｍａｒｌ＜　５．　Ｎｅｗｋ
ｉｒｋ）等〕に開示されている方法により製造した破砕
アルミナ物体も、市販のアルミナ製品よりも所望の浸透
性を示す。上記特許及び特許出願の各々の内容は、本発
明に利用できる。従って、上記した米国特許及び特許出
願の方法により製造した破砕又は粉砕した物体を用いる
ことにより、より低い浸透温度及び／又はより短い浸透
時間で、セラミック材の通気性素材の完全浸透が生じる
ことが判明した。

充填材のサイズ及び形状は、複合体において望ましい性
質を得るのに必要され且つマトリックス金属の賦形イン
ゴットの形状に一致させることのできるいずれのもので
もよい。従って、浸透は充填材の形状によっては制限さ
れないので、充填材は、粒子状、ウィスカー状、板状又
は繊維状でよい。球体、小管、ベレット、耐火繊維布等
の他の形状を用いてもよい。更に、大きな粒子の場合よ
りは小さい粒子の素材を完全に浸透させるには温度を高
めるか又は時間を長くすることが必要な場合があるが、
浸透は、充填材のサイズによっては制限されない。浸透
されるべき充填材は、溶融マトリックス金属及び浸透雰
囲気を透過するものでなければならないつ 本発明による金属マトリックス複合体を形成する方法は
、溶融マトリックス金属を充填材の素材に押し込むか又
は押し入れるために圧力を使用するかしないかによって
は左右されない利点がある。

従って、本発明によれば、高い充填材体積％及び低い多
孔率を有する実質的に均一な金属マトリックス複合体を
製造することが可能である。充填材の多孔率がより小さ
い最初の素材を使用することにより、少なくとも約５０
％のオーダーの高い体積分率の充填材を得ることができ
る。又、素材が、溶融合金による浸透を禁止する閉孔を
存する成形体又は完全に密な構造に転換されないかぎり
、充填剤の素材を圧縮又は圧密化することにより、体積
分率を高めることができる。

セラミック充填材の周囲へのアルミニウムの浸透とマト
リックスの形成の場合、アルミニウムマトリックスによ
るセラミック充填材の湿潤は、浸透機構の重要な要素の
場合もあることが判明した。

更に、低い処理温度では、金属の窒化は無視できる程度
又は極少量であり、窒化アルミニウムの生成は金属マト
リックスに分散した形態で不連続相が極少量が生成する
だけである。温度範囲の土曜に接近するにつれて、金属
の窒化はもっと生じ易くなる。従って、金属マトリック
スにおける窒化物相の量は、浸透が生じるプロセス温度
を変えることにより制御できる。窒化物生成がより顕著
になる特定のプロセス温度も、使用されるマトリックス
アルミニウム合金、充填材の体積に対する該合金の量、
浸透されるべき充填材及び浸透雰囲気の窒素濃度等の因
子により異なる。例えば、一定のプロセス温度での窒化
アルミニウム生成の程度は、合金が充填材を湿潤する能
力の減少及び雰囲気の窒素濃度の増加とともに増加する
ものと思われる。

従って、複合体の形成中に金属マトリックスの構造を作
り出し、得られる生成物に特定の特性を付与することが
可能である。一定の系の場合、プロセス条件を、窒化物
生成を制御するように選択することができる。窒化アル
ミニウム相を含有する複合体生成物は、生成物に対して
好ましいか又はその性能を向上できるある種の性質を示
す。更に、アルミニウム合金を自発浸透させるための温
度範囲は、使用する充填材により異なってもよい。

充填材としてアルミナを用いる際、窒化物が著しく生成
することによりマトリックスの延性が減少しないことが
望ましい場合には、浸透温度は、好ましくは約１０００
°Ｃを超えてはならない。延性がもっと小さく且つ剛さ
の大きなマトリックスを有する複合体を製造することが
望ましい場合には、１０００°Ｃを超える温度を用いて
もよい、炭化珪素を充填材として用いるときには、アル
ミニウム合金は、充填剤としてアルミナを使用するとき
よりは窒化の程度が小さいので、炭化珪素に浸透させる
には、より高い温度である約１２００°Ｃを用いてもよ
い。

更に、マトリックス金属の溜を用いて、充填材を確実に
完全に浸透させたり及び／又はマトリックスの第−源と
は異なる組成を有する第二金属を供給することが可能で
ある。即ち、ある場合には、マトリックス金属の第−源
とは組成が異なるマトリックス金属を溜に用いることが
望ましい場合がある。例えば、アルミニウム合金をマト
リックス金属の第−源として用いる場合、実際に処理温
度で溶融するいずれの他の金属又は金属合金を溜金属と
して用いてもよい。溶融金属は互いに非常によく混和す
ることがあり、この際、混合が生じるに十分な時間があ
る限り、溜金属はマトリックス金属の第−源と混合する
。従って、マトリックスの第−源とは異なる組成の溜金
属を用いることにより、種々の操作要件を満たすように
金属マトリックスの性質を合わせ、それにより、金属マ
トリックス複合体の性質を作り出すことができる。

又、本発明と組み合わせてバリヤーを使用することもで
きる。具体的には、本発明で使用するバリヤー手段は、
充填材の規定された表面境界を超えて、溶融マトリック
ス合金（例えば、アルミニウム合金）が移動、動き等を
するのを妨害、阻止、防止又は終了させるいずれかの適
当な手段でよい。

適当なバリヤー手段としては、本発明のプロセス条件下
で、一体性を維持し、揮発せず且つ好まし（は本発明で
使用するガスを透過するとともに、セラミック充填材の
規定された表面を超えて連続して浸透又はその他の動き
をするのを局部的に阻止、停止、妨害、防止等をするこ
とが可能な材料、化合物、元素、組成物等が挙げられる
。

適当なバリヤー手段としては、用いられるプロセス条件
下で移動している溶融金属によって実質的に湿潤されな
い材料が挙げられる。この種のバリヤーは、溶融マトリ
ックス合金に対してほとんど親和性を示さず且つ溶融マ
トリックス金属を充填材の規定された表面境界を超えて
は実質的に移動させない。バリヤーは、金属マトリック
スセラミック複合体製品の最終機械加工又は研磨の必要
性を減少させる。上記したように、このバリヤーは、通
気性若しくは多孔性であるか又は穴あけにより通気性に
して、ガスを溶融マトリックス合金に接触させることが
できなければならない。

アルミニウムマトリックスに特に有効なバリヤーの適当
なものとしては、炭素、特に黒鉛として知られている結
晶性同素体状炭素を含有するものが挙げられる。黒鉛は
、説明したプロセス条件下では、溶融アルミニウム合金
によっては実質的に湿潤されない。特に好ましい黒鉛と
しては、グラフオイル（Ｇｒａｆｏｉｌ）　（ユニオン
カーバイド社の登録商標）として販売されている黒鉛テ
ープ製品が挙げられる。黒鉛テープは、充填材の規定さ
れた表面境界を超えて溶融アルミニウム合金が移動する
のを防止するシーリング性を示す。又、黒鉛テープは、
耐熱性であり且つ化学的に不活性である。

グラフオイルは可撓性、適合性（ｃｏｎｐａｔｉｂｌｅ
）、軸型性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）　、弾性（ｒ６
３　ｉ　１　ｉｅｎ　ｔ）である。

グラフオイル黒鉛テープは、バリヤーの用途に適合する
ように種々の形状に作製することができる。

しかしながら、黒鉛バリヤー手段は、充填材の周囲及び
境界に、スラリー、ペースト又は塗膜としてでも用いる
ことができる。グラフオイルは、可撓性黒鉛シートの形
態であるので特に好ましい。

使用に際して、この紙様黒鉛は、充填材の周囲に簡単に
成形される。

窒素環境における浸透アルミニウム金属マトリックス合
金に関する他の好ましいバリヤーとして、このバリヤー
材を用いたときに使用する一定のプロセス条件下で、溶
融アルミニウム金属合金により一般的に湿潤されない遷
移金属硼化物（例えば、二硼化チタン（ＴｉＢｚ））で
ある。この種のバリヤーの場合、プロセス温度は約８７
５°Ｃを超えてはならず、この温度を超えると、バリヤ
ー材の有効性が低下し、実際に、温度を上げるとバリヤ
ーへの浸透が生じる。遷移金属硼化物は、−船釣には粒
状（１〜３０ミクロン）である。バリヤー材は、スラリ
ー又はペーストの形態で、好ましくはプレフォームとし
て賦形したセラミック充填材の通気性素材の境界に適用
してもよい。

窒素雰囲気におけるアルミニウム金属マトリックス合金
に関する他の好ましいバリヤーとして、充填材の外表面
上にフィルム又は層として適用される低揮発性有機化合
物が挙げられる。窒素中、特に本発明のプロセス条件で
焼成すると、有機化合物が分解してカーポンス−）　（
ｓｏｏｔ）フィルムが残る。有機化合物は、塗装、噴霧
、浸漬等の従来の手段により通用できる。

更に、微粉砕した粒状物質は、粒状物質への浸透が充填
材への浸透より遅い速度で生じる限り、バリヤーとして
機能することができる。

したがって、バリヤー手段は、規定された表面境界をバ
リヤー手段の層で被覆する等の何れかの適当な手段によ
り適用できる。このようなバリヤー手段の層は、塗装、
浸漬、スクリーン印刷、蒸着、又は液体、スラリー若し
くはペーストの形態でバリヤー手段に塗布することによ
り、又は揮発性バリヤー手段のスパッタリングにより、
又は固形粒子バリヤー手段の層を単に付着させることに
より、又はバリヤー手段の固形薄シート若しくはフィル
ムを、規定された表面境界上に適用することにより適用
できる。所定の位置にバリヤー手段を用いた場合、浸透
マトリックス金属が規定された表面境界に到達し且つバ
リヤー手段に接触すると、自発浸透が実質的に終了する
。

（木頁以下余白） 〔実施例〕 以下、実施例により種々の態様を説明する。しかしなが
ら、実施例は、本発明を説明するものであって、特許請
求の範囲に記載した本発明の範囲を限定するものではな
い。

災施拠土 第１図は、金属マトリックス複合体中に賦形キャビティ
ーを形成するために使用することのできるアセンブリー
の断面図である。具体的には、ツートン社（Ｎｏｒｔｏ
ｎ　Ｃｏ、）製で３９クリストロン（３９Ｃｒｙｓｔｏ
ｌｏｎ）の商品名で販売されている２２０グリツド炭化
珪素からな充填材（３）を、高純度アルミナボートから
なる耐火容器内に配置した。アルミナ耐火ボートは、ボ
ルト・テクニカル・セラミクス社（Ｂｏｌｔ　Ｔｅｃｈ
ｉｃａｌ　Ｃｅｒａａ＋１ｃｓ）製で、純度は９９．７
％であった。珪素約１５重量％及びマグネシウム約１５
重量％で残部がアルミニウムからなり、約９／２インチ
Ｘ２インチｘ１／２インチの寸法を有する２本の賦形ア
ルミニウム合金バー（２ａ）及び（２ｂ）を互いに積層
し、バー（２ａ）の表面が充填材（３）の表面と実質的
に同一表面となるように、２２０グリツド炭化珪素に埋
め込んだ。充填材（３）及びインゴット（２ａ）及び（
２ｂ）が入っているアルミナボート（１）を、制御雰囲
気電気抵抗炉内に配置した。この炉には、マツフル管が
備わっていて、それを抵抗コイルにより外部から加熱し
、更に、外部雰囲気からシールした。窒素約９６体積％
及び水素約４体積％からなる浸透雰囲気（即ち、生成ガ
ス）をマツフル管の内部に供給した。生成ガスを、約３
５０ｃｃ／分の速度で炉内に流した。マツフル炉を、約
１０時間かけて、約９００〜９３０℃の温度に上昇させ
た。この温度で約１２時間維持後、マツフル炉を、５時
間かけてほぼ室温まで冷却した。　ボート（１）を炉か
ら取り出し、内容物を検査した。形成した金属マトリッ
クス複合体（７）を頭上から見た第３Ａ図に示すように
、賦形インゴット（２ａ）及び（２ｂ）の形状に実質的
に対応する形状を有するキャビティー（６）が形成され
た。更に、形成した金属マトリックス複合体（７）にお
けるキャビティー（６）内を頭上から角度をつけて見た
第３Ｂ図に示したように、バー（２ａ）及び（２ｂ）の
複写が非常に正確であり、バー（２ａ）及び（２ｂ）上
に存在するソーマーク（ｓａｗ　＋＊ａｒｋ）　（８）
が、金属マトリックス複合体に逆に複写されていた。

スＭＬ２− この実施例において、より複雑な形状を逆複写した。第
２図は、金属マトリックス複合体に複雑なキャビティー
を形成するのに使用したアセンブリーの断面図である。

詳細には、ツートン社製で３８７ランダムの商品名で販
売されている２２０グリツド酸化アルミニウム粉末から
なる充填材（５）を、高純度アルミナボートからなる耐
火容器（１）の底の部分に注いだ。このアルミナボート
は、ボルト・テクニカル・セラミクス社製で、純度は９
９．７％であった。次に、重量が約１５８ｇで外表面に
複数の突起（９）を有する機械加工アルミニウム合金イ
ンゴット（４）を、充填材の上部に配置した。この機械
加工インゴット（４）の成分は、珪素約５重量％、亜鉛
約５重量％及びマグネシウム約７重量％で残部がアルミ
ニウムであった。更に、充填材（５）を、インゴットが
充填材（５）で実質的に完全に覆われるまで、インゴッ
ト（４）の周囲に注いだ。次に、充填材（５）及びイン
ゴット（４）の入ったボート（１）を、実施例１で説明
したマツフル管炉内に配置した。炉内を真空にして大気
をパージし、パージの後に、生成ガス（即ち、窒素９６
体積％及び水素４体積％）からなる浸透雰囲気を炉内に
流した。生成ガスを、５００ｃｃ／分の速度で、マツフ
ル管炉に連続的に供給した。マツフル管を、１時間当た
り約ｉｓｏ　’ｃの昇温速度で、約８７５°Ｃまで加熱
した。この温度を約１５時間維持した。次に、マツフル
管炉を、１時間当たり約２００°Ｃの速度で、はぼ室温
まで冷却した。冷却後、ボート（１）を取り出して検査
した。

形成した金属マトリックス複合体の断面を示した第４Ａ
図から明らかなように、金属マトリックス複合体（１１
）に、形状がインゴット（４）に実質的に相補的である
キャビティー（１０）が形成された。即ち、マトリック
ス金属は、溶融したときに、充填材（５）に実質的に完
全に浸透して、インゴット（４）の突起（９）と相補的
な溝（９ａ）が形成された。更に、第４Ｂ図は、形成さ
れた金属マトリックス複合体（１１）の断面切断前の端
面図である。このように、リブリケーシゴン法では、賦
形インゴット（４）の形状を実質的に逆に複写した形状
のキャビティー（ｌＯ）を有する複合体が提供されたこ
とが分かる。キャビティー（１０）の底の部分に位置す
る物質（２０）片は、賦形インゴット（４）の上に直接
位置させた充填材の一部分に対応する。

上記で実施例を具体的に説明したが、これらの実施例に
ついては、当業者において種々の変更が可能であり、こ
のような全てのの変更は、本出願の特許請求の範囲内で
あると理解されるべきである。

〔発明の効果〕

上記で説明したように、本発明による金属マトリックス
複合体の形成方法によれば、マトリックス金属の賦形し
たインゴットは、溶融されると、周囲の通気性充填材素
材に自発的に浸透し、マトリックス金属の最初のインゴ
ットの形状に実質的に対応する形状のキャビティーを有
する金属マトリックス複合体が製造される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１において使用された材料のアセンブ
リーの断面概略図であり；第２回は、実施例２において
使用された材料のアセンブリーの断面概略図であり；第
３Ａ図及び第３Ｂ図は、実施例１において製造された金
属マトリックス複合体の形状及び組織を示す写真であり
；第４Ａ図及び第４Ｂ図は、実施例２において製造され
た金属マトリックス複合体の形状及び組織を示す写真で
ある。 １　・・・耐火容器、２ａ、　２ｂ・・・アルミニウム
合金インゴット、３．５　・・・充填材、４　・・・機
械加工インゴット、６　・・・キャビティー、７・・金
属マトリックス複合体、°９　・・・突起、９ａ・・・
溝、１１・・・金属マトリックス複合体Ｆｉｇ、　１ Ｆｉｇ、　３Ａ Ｆｉｇ、　２ Ｆ′業９−３Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マトリックス金属の賦形インゴットを用意し； 前記マトリックス金属の賦形インゴットの少なくとも一
   部分を、充填材で囲み； 少なくとも前記賦形インゴットを加熱して、前記インゴ
   ットを溶融することにより、溶融マトリックス金属体を
   形成し； 充填材の少なくとも一部分に溶融マトリックス金属を自
   発的に浸透させ； 前記充填材内の前記溶融マトリックス金属を冷却するこ
   とにより、マトリックス金属マトリックス複合体の賦形
   インゴットの形状を少なくとも部分的に複写したキャビ
   ティーを中に有する金属マトリックス複合体を形成する
   ことを特徴とする金属マトリックス複合体の形成方法。