JP2002356754A - 複合材料の製造方法及び同製造方法により製造された複合材料 - Google Patents

複合材料の製造方法及び同製造方法により製造された複合材料

Info

Publication number
JP2002356754A
JP2002356754A JP2002076785A JP2002076785A JP2002356754A JP 2002356754 A JP2002356754 A JP 2002356754A JP 2002076785 A JP2002076785 A JP 2002076785A JP 2002076785 A JP2002076785 A JP 2002076785A JP 2002356754 A JP2002356754 A JP 2002356754A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
composite material
coating layer
less
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2002076785A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Kida
雅裕 來田
Masayuki Shinkai
正幸 新海
Takahiro Ishikawa
貴浩 石川
Toshimasa Ochiai
敏正 落合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2002076785A priority Critical patent/JP2002356754A/ja
Priority to US10/105,724 priority patent/US6746507B2/en
Priority to EP02252196A priority patent/EP1245314A3/en
Publication of JP2002356754A publication Critical patent/JP2002356754A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1005—Pretreatment of the non-metallic additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B22F3/1112—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics comprising hollow spheres or hollow fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1057—Reactive infiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
    • C22C47/04—Pretreatment of the fibres or filaments by coating, e.g. with a protective or activated covering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程を削減及び簡略化するとともに、大
型・複雑形状を有する最終製品に関しても適用可能な、
金属基、金属間化合物基、及び金属と金属間化合物が混
合された状態をマトリックスとした複合材料の製造方
法、並びに当該製造方法により製造された複合材料を提
供する。 【解決手段】 分散材とマトリックスからなる複合材料
の製造方法である。分散材の表面に金属被覆層を形成し
て金属被覆分散材を調製し、金属被覆分散材を所定形状
に調整された治具に充填した後、充填された金属被覆分
散材にＡｌ溶湯を含浸することにより、金属被覆層とＡ
ｌ溶湯との反応を生起させてマトリックスを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は分散材とマトリッ
クスにより構成される複合材料の製造方法、及び同製造
方法により製造される複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】 複合材料とは、複数素材を巨視的に混
合した組成集合体であり、各素材の持つ機械特性を相補
的に利用して、単独素材では実現できなかった特性発現
を可能にしたものである。基本的には、材料と材料を組
み合わせる技術手法であり、マトリックスと分散材、使
用目的、又はコスト等により、種々の組み合わせが存在
する。
【０００３】 その中でも金属基複合材料、及び金属間
化合物基複合材料とは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ等の金
属、若しくはＴｉＡｌ、Ｔｉ3Ａｌ、Ａｌ3Ｔｉ、ＮｉＡ
ｌ、Ｎｉ3Ａｌ、Ｎｉ2Ａｌ3、Ａｌ3Ｎｉ、Ｎｂ3Ａｌ、
Ｎｂ2Ａｌ、Ａｌ3Ｎｂ等の金属間化合物をマトリックス
とし、セラミックス等の無機材料を分散材として複合材
料化されたものである。従って、金属基複合材料、及び
金属間化合物基複合材料は、軽量且つ高強度を有すると
いった特性を生かし、宇宙・航空分野や自動車産業へ、
また特に金属基複合材料においては近年、低熱膨張及び
高熱伝導を有する特性を生かし、電子デバイスに代表さ
れるようなエレクトロニクス分野等の多方面への利用が
図られている材料である。
【０００４】 金属間化合物基複合材料の製造方法とし
ては、予め金属間化合物粉末をメカニカルアロイング
（ＭＡ）等にて製造し、分散材となる繊維及び／又は粒
子等とともに、高温・高圧条件下においてホットプレス
（ＨＰ）若しくは熱間等方圧成形（ＨＩＰ）する方法が
挙げられる。また、金属基複合材料の製造方法としても
固相法となる高温・高圧条件下においてホットプレス
（ＨＰ）若しくは熱間等方圧成形（ＨＩＰ）する方法
や、液相法となる溶融金属を含浸させる加圧含浸法や溶
湯鍛造法等のように高圧を必要とする方法を挙げること
ができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 金属基複合材料、及
び金属間化合物基複合材料を製造する従来の製造方法に
おける問題点として、緻密な複合材料の製造を行うため
には、ＨＰ及びＨＩＰ等の製造方法によって高温・高圧
を負荷し、緻密なマトリックスを形成する必要性がある
ことの他、製造装置の性能や規模に制約があり、大型、
或いは複雑形状の複合材料の製造が極めて困難であると
ともに、最終製品の形状を考慮したニアネットシェイプ
化を行うことができず、その後の工程において機械加工
処理が必要となるといった問題点をも有している。
【０００６】 また、金属間化合物基複合材料の製造に
おける前処理工程として、予めＭＡ等により金属間化合
物粉末を合成する工程が必要であり、製造工程の多段階
・煩雑化といった問題点を有している。従って、上述の
ように、従来の金属基複合材料、及び金属間化合物基複
合材料の製造においては多段階に渡る工程が必要である
とともに、高温・高圧条件下において行う製造方法であ
るために極めて高コストな製造方法である。
【０００７】 これらの問題を解消すべく、特許第２６
０９３７６号公報、特開平９−２２７９６９号公報にお
いては、Ａｌ等により還元可能な金属酸化物等からなる
予備成形体を用い、その表面層中において液状のＡｌ等
と反応させ、その場合成にてアルミナイド金属間化合
物、及び酸化物（特にＡｌ2Ｏ3）を合成させる複合材料
の製造方法が開示されている。しかしながら、特許第２
６０９３７６号公報、及び、特開平９−２２７９６９号
公報に示される製造方法によれば、得られる複合材料中
に分散される分散材の種類が限定されるために、目的と
なる材料設計が特定の組み合わせに限定され、複合材料
特性を変化させることが困難となる。また、用いる材料
の比率を厳密に制御しなければ、金属酸化物等、又はＡ
ｌ等が残存してしまうといった問題点をも有している。
更には、瞬時に大量の反応熱を生ずるため、反応制御が
困難な場合がある。
【０００８】 一方、複合材料の中でも、多数の気孔を
有する多孔質な複合材料（以下、「多孔質複合材料」と
記す。）は緻密な微構造を有する複合材料（以下、「緻
密質複合材料」と記す。）に比して軽量であるととも
に、各種の複合化効果が発揮されている。また、一般的
に、マトリックスに気孔を導入した場合、気孔率の増加
とともにその材料は軽量化されるが、強度、ヤング率等
の機械的特性は低下していく。
【０００９】 また従来、中空粒子をＡｌ等の金属と複
合化することにより、上記のように軽量化を図る試みが
なされていたが、その製造プロセスは、Ａｌ等の金属を
中空粒子どうしの間隙に含浸する際に加圧操作を要する
加圧含浸法が主なものであった。しかしながら、加圧含
浸法によると、Ａｌ等の金属を含浸する際に中空粒子に
つぶれや破断等の不具合が生じ易いという問題点があっ
た。すなわち、溶湯の含浸圧力が高い場合には、中空粒
子が溶湯の静水圧によって破壊されてしまい、中空粒子
内部に溶湯が含浸されることにより、得られる製品を軽
量化することができなかったり、また、中空粒子の破壊
を抑制するために溶湯の含浸圧力を低下させた場合に
は、溶湯が中空粒子の間隙に上手く充填されず、巣が入
る等の内部欠陥等が生ずる場合があった。このため、加
圧含浸法によって得られた複合材料には、軽量である等
の期待された特性が付与されていない場合や、比強度・
比弾性率の向上等がなされていない場合もあった。
【００１０】 本発明は、このような従来技術の有する
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、製造工程を削減及び簡略化するとともに、大型
・複雑形状を有する最終製品に関しても適用可能な、金
属基、金属間化合物基、及び金属と金属間化合物が混合
された状態をマトリックスとした複合材料の製造方法、
並びに当該製造方法により製造された複合材料を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、分散材とマトリックスからなる複合材料の製造方
法であって、該分散材の表面に金属被覆層を形成して金
属被覆分散材を調製し、該金属被覆分散材を所定形状に
調整された治具に充填した後、充填された該金属被覆分
散材にＡｌ溶湯を含浸することにより、該金属被覆層と
該Ａｌ溶湯との反応を生起させて該マトリックスを形成
することを特徴とする複合材料の製造方法が提供され
る。
【００１２】 本発明においては、Ｎｉを、Ａｌ溶湯と
Ｎｉとの合計量に比して４質量％未満使用して、分散材
の平均粒径に比して１％未満の厚みを有するＮｉからな
る金属被覆層を形成し、マトリックスの全体をＡｌとす
ることが好ましく、またＮｉを、Ａｌ溶湯とＮｉとの合
計量に比して４質量％以上、４２質量％未満使用して、
分散材の平均粒径に比して１％以上、８％未満の厚みを
有するＮｉからなる金属被覆層を形成し、マトリックス
の全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物との混合物と
することも好ましく、同様にＮｉを、Ａｌ溶湯とＮｉと
の合計量に比して４２質量％以上、８７．８質量％以下
使用して、分散材の平均粒径に比して８％以上、２６％
以下の厚みを有するＮｉからなる金属被覆層を形成し、
マトリックスの全体をアルミナイド金属間化合物とする
ことも好ましい。
【００１３】 一方、本発明においては、Ｔｉを、Ａｌ
溶湯とＴｉとの合計量に比して２質量％未満使用して、
分散材の平均粒径に比して１％未満の厚みを有するＴｉ
からなる金属被覆層を形成し、マトリックスの全体をＡ
ｌとすることが好ましく、またＴｉを、Ａｌ溶湯とＴｉ
との合計量に比して２質量％以上、３６．５質量％未満
使用して、分散材の平均粒径に比して１％以上、１２％
未満の厚みを有するＴｉからなる金属被覆層を形成し、
マトリックスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物
との混合物とすることも好ましく、同様にＴｉを、Ａｌ
溶湯とＴｉとの合計量に比して３６．５質量％以上、８
６質量％以下使用して、分散材の平均粒径に比して１２
％以上、２５％以下の厚みを有するＴｉからなる金属被
覆層を形成し、マトリックスの全体をアルミナイド金属
間化合物とすることも好ましい。
【００１４】 更に、本発明においては、Ｎｂを、Ａｌ
溶湯とＮｂとの合計量に比して４質量％未満使用して、
分散材の平均粒径に比して１％未満の厚み有するＮｂか
らなる金属被覆層を形成し、マトリックスの全体をＡｌ
とすることが好ましく、またＮｂを、Ａｌ溶湯とＮｂと
の合計量に比して４質量％以上、５３質量％未満使用し
て、分散材の平均粒径に比して１％以上、１２％未満の
厚みを有するＮｂからなる金属被覆層を形成し、マトリ
ックスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物との混
合物とすることも好ましく、同様にＮｂを、Ａｌ溶湯と
Ｎｂとの合計量に比して５３質量％以上、９２．４質量
％以下使用して、分散材の平均粒径に比して１２％以
上、２５％以下の厚みを有するＮｂからなる金属被覆層
を形成し、マトリックスの全体をアルミナイド金属間化
合物とすることも好ましい。
【００１５】 本発明においては、無電解メッキ、ＣＶ
Ｄ、ＰＶＤとなるイオンプレーティング、スパッタリン
グ、又は真空蒸着のいずれかの方法により金属被覆膜を
形成することが好ましい。
【００１６】 一方、本発明によれば、分散材とマトリ
ックスからなる複合材料の製造方法であって、該分散材
の表面に金属酸化物被覆層を形成して金属酸化物被覆分
散材を調製し、該金属酸化物被覆分散材を所定形状に調
整された治具に充填した後、充填された該金属被覆分散
材にＡｌ溶湯を含浸することにより、該金属酸化物被覆
層と該Ａｌ溶湯との反応を生起させて該マトリックスを
形成することを特徴とする複合材料の製造方法が提供さ
れる。
【００１７】 本発明においては、分散材として繊維、
粒子、ウィスカー、中空粒子、気孔が開気孔である多孔
質体、又は気孔が閉気孔である多孔質体のうちいずれか
の無機材料を用いることが好ましく、更に、殻厚が０．
１〜３０μｍである中空粒子を用いることが好ましい。
なお、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＳｉ3Ｎ4のいず
れかの無機材料を用いることが好ましい。
【００１８】 本発明においては、複合材料に占める分
散材の体積率を２０〜８０％とすることが好ましい。一
方、金属被覆分散材を調製した後、金属被覆分散材を治
具に充填する前に、金属被覆分散材に金属粉末を混合す
ることが好ましく、また、分散材の平均粒径に対して
０．０５〜８０％である金属粉末を用いることが好まし
い。
【００１９】 一方、本発明によれば、分散材とマトリ
ックスからなる複合材料であって、該分散材の表面に金
属被覆層が形成されてなる金属被覆分散材が調製され、
該金属被覆分散材が所定形状に調整された治具に充填さ
れ、充填された該金属被覆分散材にＡｌ溶湯が含浸され
ることにより、該金属被覆層と該Ａｌ溶湯との反応が生
起され、該マトリックスが形成されてなることを特徴と
する複合材料が提供される。
【００２０】 本発明においては、金属被覆層がＮｉで
あり、Ｎｉの使用量がＡｌ溶湯とＮｉとの合計量に比し
て４質量％未満、金属被覆層の厚さが分散材の平均粒径
の１％未満であるとともに、マトリックスの全体がＡｌ
であることが好ましく、また、Ｎｉの使用量がＡｌ溶湯
とＮｉとの合計量に比して４質量％以上、４２質量％未
満、金属被覆層の厚さが分散材の平均粒径の１％以上、
８％未満であるとともに、マトリックスの全体がＡｌと
アルミナイド金属間化合物との混合物であることも好ま
しく、同様に、Ｎｉの使用量がＡｌ溶湯とＮｉとの合計
量に比して４２質量％以上、８７．８質量％以下、金属
被覆層の厚さが分散材の平均粒径の８％以上、２６％以
下であるとともに、マトリックスの全体がアルミナイド
金属間化合物であることも好ましい。
【００２１】 一方、本発明においては、金属被覆層が
Ｔｉであり、Ｔｉの使用量がＡｌ溶湯とＴｉとの合計量
に比して２質量％未満、金属被覆層の厚さが分散材の平
均粒径の１％未満であるとともに、マトリックスの全体
がＡｌであることが好ましく、また、Ｔｉの使用量がＡ
ｌ溶湯とＴｉとの合計量に比して２質量％以上、３６．
５質量％未満、金属被覆層の厚さが分散材の平均粒径の
１％以上、１２％未満であるとともに、マトリックスの
全体がＡｌとアルミナイド金属間化合物との混合物であ
ることも好ましく、同様に、Ｔｉの使用量がＡｌ溶湯と
Ｔｉとの合計量に比して３６．５質量％以上、８６質量
％以下、金属被覆層の厚さが分散材の平均粒径の１２％
以上、２５％以下であるとともに、マトリックスの全体
がアルミナイド金属間化合物であることも好ましい。
【００２２】 更に、本発明においては、金属被覆層が
Ｎｂであり、Ｎｂの使用量がＡｌ溶湯とＮｂとの合計量
に比して４質量％未満、金属被覆層の厚さが分散材の平
均粒径の１％未満であるとともに、マトリックスの全体
がＡｌであることが好ましく、また、Ｎｂの使用量がＡ
ｌ溶湯とＮｂとの合計量に比して４質量％以上、５３質
量％未満、金属被覆層の厚さが分散材の平均粒径の１％
以上、１２％未満であるとともに、マトリックスの全体
がＡｌとアルミナイド金属間化合物との混合物であるこ
とも好ましく、同様に、Ｎｂの使用量がＡｌ溶湯とＮｂ
との合計量に比して５３質量％以上、９２．４質量％以
下、金属被覆層の厚さが分散材の平均粒径の１２％以
上、２５％以下であるとともに、マトリックスの全体が
アルミナイド金属間化合物であることも好ましい。
【００２３】 一方、本発明によれば、分散材とマトリ
ックスからなる複合材料であって、該分散材の表面に金
属酸化物被覆層が形成されてなる金属酸化物被覆分散材
が調製され、該金属酸化物被覆分散材が所定形状に調整
された治具に充填され、充填された該金属被覆分散材に
Ａｌ溶湯が含浸されることにより、該金属酸化物被覆層
と該Ａｌ溶湯との反応が生起され、該マトリックスが形
成されてなることを特徴とする複合材料が提供される。
【００２４】 本発明においては、分散材が繊維、粒
子、ウィスカー、中空粒子、気孔が開気孔である多孔質
体、又は気孔が閉気孔である多孔質体のうちいずれかの
無機材料であることが好ましく、更に、中空粒子の殻厚
が０．１〜３０μｍであることが好ましい。なお、前記
無機材料がＡｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＳｉ3Ｎ4の
いずれかであることが好ましい。
【００２５】 本発明においては、複合材料に占める分
散材の体積率が２０〜８０％であることが好ましい。一
方、金属被覆分散材が調製された後、該金属被覆分散材
が治具に充填される前に、該金属被覆分散材に金属粉末
が混合されることが好ましく、また、前記金属粉末の平
均粒径が分散材の平均粒径の０．０５〜８０％であるこ
とが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】 以下、本発明を実施態様に基づ
き詳しく説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定
されるものではない。
【００２７】 本発明の第１の側面は、分散材とマトリ
ックスからなる複合材料の製造方法であって、分散材の
表面に予め金属被覆層を形成し、得られた金属被覆分散
材を所定形状に調整された治具に充填し、次いで、充填
された金属被覆分散材にＡｌ溶湯を含浸することによ
り、金属被覆層とＡｌ溶湯との反応を生起させて、ｉｎ
−ｓｉｔｕ（その場）合成でマトリックスを形成するこ
とを特徴とする複合材料の製造方法に関するものであ
る。すなわち、自己燃焼反応等の反応によりマトリック
スの形成が進行するため、従来の製造方法であるＨＰ若
しくはＨＩＰのような複合材料の製造に際して課してい
た条件によらず、無加圧浸透による複合材料の製造が可
能である。以下、更にその詳細について説明する。
【００２８】 本発明においては、Ａｌ溶湯と金属被覆
層との反応により、反応系内が瞬間的に高温に保持され
る。このため、Ａｌ溶湯が反応を生起しながら分散材間
隙中に無加圧浸透され、高圧を負荷せずに緻密な複合材
料を製造することが可能である。従って、製造装置の性
能上困難であった大型、及び／又は複雑な形状を有する
複合材料の製造が可能となる。
【００２９】 例えば、分散材の表面にＮｉ、Ｔｉ、Ｎ
ｂのいずれかにより金属被覆層を形成して作製、及び成
形後にＡｌ溶湯を含浸すると、Ａｌ溶湯と金属被覆層が
反応し、Ａｌ溶湯の分散材に対する濡れ性が向上する。
このときの反応の代表例を下記式（数１〜数３）に示
す。
【００３０】
【数１】３Ａｌ＋Ｎｉ→Ａｌ3Ｎｉ：ΔＨ298＝−１５０
ｋＪ／ｍｏｌ ΔＨ：生成反応熱（ΔＨ＜０にて発熱反応）
【００３１】
【数２】３Ａｌ＋Ｔｉ→Ａｌ3Ｔｉ：ΔＨ298＝−１４６
ｋＪ／ｍｏｌ ΔＨ：生成反応熱（ΔＨ＜０にて発熱反応）
【００３２】
【数３】３Ａｌ＋Ｎｂ→Ａｌ3Ｎｂ：ΔＨ298＝−１６０
ｋＪ／ｍｏｌ ΔＨ：生成反応熱（ΔＨ＜０にて発熱反応）
【００３３】 上記式において示す通り、このときの反
応は化合物生成熱を伴った発熱反応であり、本発明の製
造方法においてはこの反応熱を利用することによって、
複合材料の形成が推進されることになる。従って、ＨＰ
等においてより緻密な複合材料を製造するために必要で
あった高温・高圧力条件は不必要となるため、製造装置
の性能上困難であった大型及び／又は複雑な形状を有す
る複合材料の製造が可能となる。
【００３４】 なお、分散材に被包形成する金属被覆層
の厚さ、及び用いる金属の量を厳密に規定した場合、分
散材の周囲に形成されるマトリックスの組成を制御する
ことが可能である。すなわち、マトリックスをＡｌを主
成分とすること、又はＡｌと金属間化合物との混合物と
すること、或いはマトリックス全体をアルミナイド金属
間化合物にすることが可能であり、製造され得る複合材
料の使用目的等に応じて適宜マトリックスを選択すれば
よい。
【００３５】 また、特許第２６０９３７６号公報、及
び、特開平９−２２７９６９号公報に示される製造方法
とは異なり、ｉｎ−ｓｉｔｕで合成するのはマトリック
スのみである。従って、分散材の種類については自由に
選択可能であり、所望の特性を有する複合材料を任意に
選択し、且つ、所望の物理的特性を有する複合材料を製
造することができる。更に、分散材の種類、及び使用量
を任意に選択・設定することにより、反応熱を制御する
ことも容易であるために、工業的な製造工程にも適用可
能である。
【００３６】 本発明においては、ＮｉをＡｌ溶湯とＮ
ｉとの合計量に比して４質量％未満使用して、分散材の
平均粒径に比して１％未満の厚みを有するＮｉからなる
金属被覆層を形成し、反応により形成されるマトリック
スの全体をＡｌとすることが好ましい。なお、Ｎｉの使
用量はＡｌ溶湯とＮｉとの合計量に比して３．５質量％
未満であることが更に好ましく、３質量％未満であるこ
とが特に好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材の
平均粒径に比して０．８％未満であることが更に好まし
く、０．７％未満であることが特に好ましい。
【００３７】 Ｎｉの使用量をＡｌ溶湯とＮｉとの合計
量に比して４質量％以上使用して、分散材の平均粒径に
比して１％以上の厚みを有するＮｉからなる金属被覆層
を形成した場合には、マトリックス中にＮｉとＡｌから
生成される金属間化合物の残存量が、体積率で概ね１．
０％以上となり、マトリックスの全体を均質なＡｌとす
ることが困難となるために好ましくない。なお、本発明
の特徴である反応熱を利用するためには、Ｎｉの使用量
をＡｌ溶湯とＮｉとの合計量に比して１質量％以上、及
び、金属被覆層の厚みを分散材の平均粒径に比して０．
２８％以上とすればよい。
【００３８】 なお、本発明でいう「マトリックスの全
体をＡｌとする」とは、分散材の表面の金属被覆層の厚
みと量を制御することにより、マトリックスの全体を積
極的にＡｌとすることを意味する。ただし、この場合マ
トリックスを構成するＡｌには、不可避的に生成される
金属間化合物相が若干混在しているが、マトリックスに
占める割合が、体積率で概ね３％以下であれば、マトリ
ックスの全体がＡｌにより構成されているものとした。
【００３９】 Ｎｉを、Ａｌ溶湯とＮｉとの合計量に比
して４質量％以上、４２質量％未満使用して、分散材の
平均粒径に比して１％以上、８％未満の厚みを有するＮ
ｉからなる金属被覆層を形成し、反応により形成される
マトリックスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物
との混合物とすることが好ましい。なお、Ｎｉの使用量
はＡｌ溶湯とＮｉとの合計量に比して６〜４０質量％で
あることが更に好ましく、８〜３８質量％であることが
特に好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材の平均
粒径に比して２〜７％であることが更に好ましく、３〜
６％であることが特に好ましい。
【００４０】 Ｎｉの使用量をＡｌ溶湯とＮｉとの合計
量に比して４質量％未満使用して、分散材の平均粒径に
比して１％未満の厚みを有するＮｉからなる金属被覆層
を形成した場合には、マトリックスの全体をＡｌとアル
ミナイド金属間化合物との混合物とすることが困難とな
るために好ましくない。一方、Ｎｉの使用量をＡｌ溶湯
とＮｉとの合計量に比して４２質量％以上使用して、分
散材の平均粒径に比して８％以上の厚みを有するＮｉか
らなる金属被覆層を形成した場合にも同様に、マトリッ
クスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物との混合
物とすることが困難となるために好ましくない。
【００４１】 なお、本発明でいう「マトリックスの全
体をＡｌとアルミナイド金属間化合物との混合物とす
る」とは、分散材の表面の金属被覆層の厚みと量を制御
することにより、マトリックスの全体を積極的にＡｌと
アルミナイド金属間化合物相が混在した状態とすること
を意味する。
【００４２】 Ｎｉを、Ａｌ溶湯とＮｉとの合計量に比
して４２質量％以上、８７．８質量％以下使用して、分
散材の平均粒径に比して８％以上、２６％以下の厚みを
有するＮｉからなる金属被覆層を形成し、反応により形
成されるマトリックスの全体をアルミナイド金属間化合
物とすることが好ましい。なお、Ｎｉの使用量はＡｌ溶
湯とＮｉとの合計量に比して４５〜８５質量％であるこ
とが更に好ましく、４８〜８３質量％であることが特に
好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材の平均粒径
に比して１０〜２４％であることが更に好ましく、１２
〜２２％であることが特に好ましい。
【００４３】 Ｎｉの使用量をＡｌ溶湯とＮｉとの合計
量に比して４２質量％未満使用して、分散材の平均粒径
に比して８％未満の厚みを有するＮｉからなる金属被覆
層を形成した場合には、マトリックスの全体をアルミナ
イド金属間化合物とすることが困難となるために好まし
くない。一方、Ｎｉの使用量をＡｌ溶湯とＮｉとの合計
量に比して８７．８質量％超使用して、分散材の平均粒
径に比して２６％超の厚みを有するＮｉからなる金属被
覆層を形成した場合には、マトリックスの全体をアルミ
ナイド金属間化合物とすることが困難となり、マトリッ
クス中に金属被覆層たる金属が多量に、具体的には体積
率で５％超残存してしまうために好ましくない。
【００４４】 ここで、金属間化合物の特徴の一つであ
る脆性的な挙動を、延性を有する若干の金属被覆層を残
存させることにより改善するという効果を狙い、マトリ
ックス中に残存する金属の量が体積率で５％以下であれ
ば問題なく適用することができる。
【００４５】 なお、本発明でいう「マトリックスの全
体をアルミナイド金属間化合物とする」とは、分散材の
表面の金属被覆層の厚みと量を制御することにより、マ
トリックスの全体を積極的にアルミナイド金属間化合物
とすることを意味する。ただし、この場合マトリックス
を構成するアルミナイド金属間化合物には、不可避的に
残留する金属被覆層たる金属が若干混在している場合も
想定されるが、マトリックスに占める割合が、体積率で
概ね３％以下であれば、マトリックスの全体がアルミナ
イド金属間化合物により構成されているものとした。
【００４６】 本発明においては、ＴｉをＡｌ溶湯とＴ
ｉとの合計量に比して２質量％未満使用して、分散材の
平均粒径に比して１％未満の厚みを有するＴｉからなる
金属被覆層を形成し、反応により形成されるマトリック
スの全体をＡｌとすることが好ましい。なお、Ｔｉの使
用量はＡｌ溶湯とＴｉとの合計量に比して１．５質量％
未満であることが更に好ましく、１質量％未満であるこ
とが特に好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材の
平均粒径に比して０．９％未満であることが更に好まし
く、０．８％未満であることが特に好ましい。
【００４７】 Ｔｉの使用量をＡｌ溶湯とＴｉとの合計
量に比して２質量％以上使用して、分散材の平均粒径に
比して１％以上の厚みを有するＴｉからなる金属被覆層
を形成した場合には、マトリックス中にＴｉとＡｌから
生成される金属間化合物の残存量が、体積率で概ね３％
以上となり、マトリックスの全体を均質なＡｌとするこ
とが困難となるために好ましくない。なお、本発明の特
徴である反応熱を利用するためには、Ｔｉの使用量をＡ
ｌ溶湯とＴｉとの合計量に比して０．５質量％以上、及
び、金属被覆層の厚みを分散材の平均粒径に比して０．
２７％以上とすればよい。
【００４８】 Ｔｉを、Ａｌ溶湯とＴｉとの合計量に比
して２質量％以上、３６．５質量％未満使用して、分散
材の平均粒径に比して１％以上、１２％未満の厚みを有
するＴｉからなる金属被覆層を形成し、反応により形成
されるマトリックスの全体をＡｌとアルミナイド金属間
化合物との混合物とすることが好ましい。なお、Ｔｉの
使用量はＡｌ溶湯とＴｉとの合計量に比して４〜３４質
量％であることが更に好ましく、６〜３２質量％である
ことが特に好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材
の平均粒径に比して２〜１０％であることが更に好まし
く、３〜８％であることが特に好ましい。
【００４９】 Ｔｉの使用量をＡｌ溶湯とＴｉとの合計
量に比して２質量％未満使用して、分散材の平均粒径に
比して１％未満の厚みを有するＴｉからなる金属被覆層
を形成した場合には、マトリックスの全体をＡｌとアル
ミナイド金属間化合物との混合物とすることが困難とな
るために好ましくない。一方、Ｔｉの使用量をＡｌ溶湯
とＴｉとの合計量に比して３６．５質量％以上使用し
て、分散材の平均粒径に比して１２％以上の厚みを有す
るＴｉからなる金属被覆層を形成した場合にも同様に、
マトリックスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物
との混合物とすることが困難となるために好ましくな
い。
【００５０】 Ｔｉを、Ａｌ溶湯とＴｉとの合計量に比
して３６．５質量％以上、８６質量％以下使用して、分
散材の平均粒径に比して１２％以上、２５％以下の厚み
を有するＴｉからなる金属被覆層を形成し、反応により
形成されるマトリックスの全体をアルミナイド金属間化
合物とすることが好ましい。なお、Ｔｉの使用量はＡｌ
溶湯とＴｉとの合計量に比して３８〜８４質量％である
ことが更に好ましく、４０〜８２質量％であることが特
に好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材の平均粒
径に比して１４〜２３％であることが更に好ましく、１
６〜２０％であることが特に好ましい。
【００５１】 Ｔｉの使用量をＡｌ溶湯とＴｉとの合計
量に比して３６．５質量％未満使用して、分散材の平均
粒径に比して１２％未満の厚みを有するＴｉからなる金
属被覆層を形成した場合には、マトリックスの全体をア
ルミナイド金属間化合物とすることが困難となるために
好ましくない。一方、Ｔｉの使用量をＡｌ溶湯とＴｉと
の合計量に比して８６質量％超使用して、分散材の平均
粒径に比して２５％超の厚みを有するＴｉからなる金属
被覆層を形成した場合には、マトリックスの全体をアル
ミナイド金属間化合物とすることが困難となり、マトリ
ックス中に金属被覆層たる金属が多量に、具体的には体
積率で５％超残存してしまうために好ましくない。
【００５２】 ここで、金属間化合物の特徴の一つであ
る脆性的な挙動を、延性を有する若干の金属被覆層を残
存させることにより改善するという効果を狙い、マトリ
ックス中に残存する金属の量が体積率で５％以下であれ
ば問題なく適用することができる。
【００５３】 本発明においては、ＮｂをＡｌ溶湯とＮ
ｂとの合計量に比して４質量％未満使用して、分散材の
平均粒径に比して１％未満の厚みを有するＮｂからなる
金属被覆層を形成し、反応により形成されるマトリック
スの全体をＡｌとすることが好ましい。なお、Ｎｂの使
用量はＡｌ溶湯とＮｂとの合計量に比して３．５質量％
未満であることが更に好ましく、３質量％未満であるこ
とが特に好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材の
平均粒径に比して０．８％未満であることが更に好まし
く、０．７％未満であることが特に好ましい。
【００５４】 Ｎｂの使用量をＡｌ溶湯とＮｂとの合計
量に比して４質量％以上使用して、分散材の平均粒径に
比して１％以上の厚みを有するＮｂからなる金属被覆層
を形成した場合には、マトリックス中にＮｂとＡｌから
生成される金属間化合物の残存量が、体積率で概ね３％
以上となり、マトリックスの全体を均質なＡｌとするこ
とが困難となるために好ましくない。なお、本発明の特
徴である反応熱を利用するためには、Ｎｂの使用量をＡ
ｌ溶湯とＮｂとの合計量に比して０．９質量％以上、及
び、金属被覆層の厚みを分散材の平均粒径に比して０．
２６％以上とすればよい。
【００５５】 Ｎｂを、Ａｌ溶湯とＮｂとの合計量に比
して４質量％以上、５３質量％未満使用して、分散材の
平均粒径に比して１％以上、１２％未満の厚みを有する
Ｎｂからなる金属被覆層を形成し、反応により形成され
るマトリックスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合
物との混合物とすることが好ましい。なお、Ｎｂの使用
量はＡｌ溶湯とＮｂとの合計量に比して６〜５０質量％
であることが更に好ましく、８〜４８質量％であること
が特に好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材の平
均粒径に比して２〜１１％であることが更に好ましく、
３〜１０％であることが特に好ましい。
【００５６】 Ｎｂの使用量をＡｌ溶湯とＮｂとの合計
量に比して４質量％未満使用して、分散材の平均粒径に
比して１％未満の厚みを有するＮｂからなる金属被覆層
を形成した場合には、マトリックスの全体をＡｌとアル
ミナイド金属間化合物との混合物とすることが困難とな
るために好ましくない。一方、Ｎｂの使用量をＡｌ溶湯
とＮｂとの合計量に比して５３質量％以上使用して、分
散材の平均粒径に比して１２％以上の厚みを有するＮｂ
からなる金属被覆層を形成した場合にも同様に、マトリ
ックスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物との混
合物とすることが困難となるために好ましくない。
【００５７】 Ｎｂを、Ａｌ溶湯とＮｂとの合計量に比
して５３質量％以上、９２．４質量％以下使用して、分
散材の平均粒径に比して１２％以上、２５％以下の厚み
を有するＮｂからなる金属被覆層を形成し、反応により
形成されるマトリックスの全体をアルミナイド金属間化
合物とすることが好ましい。なお、Ｎｂの使用量はＡｌ
溶湯とＮｂとの合計量に比して５５〜９０質量％である
ことが更に好ましく、５８〜８７質量％であることが特
に好ましい。また、金属被覆層の厚みは分散材の平均粒
径に比して１４〜２３％であることが更に好ましく、１
５〜２０％であることが特に好ましい。
【００５８】 Ｎｂの使用量をＡｌ溶湯とＮｂとの合計
量に比して５３質量％未満使用して、分散材の平均粒径
に比して１２％未満の厚みを有するＮｂからなる金属被
覆層を形成した場合には、マトリックスの全体をアルミ
ナイド金属間化合物とすることが困難となるために好ま
しくない。一方、Ｎｂの使用量をＡｌ溶湯とＮｂとの合
計量に比して９２．４質量％超使用して、分散材の平均
粒径に比して２５％超の厚みを有するＮｂからなる金属
被覆層を形成した場合には、マトリックスの全体をアル
ミナイド金属間化合物とすることが困難となり、マトリ
ックス中に金属被覆層たる金属が多量に、具体的には体
積率で５％超残存してしまうために好ましくない。
【００５９】 ここで、金属間化合物の特徴の一つであ
る脆性的な挙動を、延性を有する若干の金属層を残存さ
せることにより改善するという効果を狙い、マトリック
ス中に残存する金属の量が体積率で５％以下であれば問
題なく適用することができる。
【００６０】 ここで、製造された複合材料の物理的特
性に着目すると、一例を挙げると、分散材の種類及び粒
子体積率が同一であれば、マトリックス中のＡｌ含有量
が多いほど、熱伝導率・熱膨張係数・破壊靭性値は高く
なる。また、分散材の種類を変化した場合、熱伝導率は
Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＳｉＣの順、熱膨張係数はＳｉ
3Ｎ4、ＳｉＣ、ＡｌＮの順に高くなる。従って、本発明
の複合材料の製造方法によれば、使用する分散材や金属
等の種類や量を適宜選択することによって、所望の物理
的特性を有する複合材料を簡便に製造することが可能で
ある。
【００６１】 次に、製造方法の一例を挙げて本発明の
詳細を説明する。まず、所定の形状を有する分散材を用
意し、所定の手段によって当該分散材の表面に金属被覆
層を形成する。このとき、本発明においては無電解メッ
キ、ＣＶＤ、ＰＶＤとなるイオンプレーティング、スパ
ッタリング、又は真空蒸着のいずれかの方法により金属
被覆膜を形成することが好ましい。これらの方法を用い
ることにより、金属被覆層を適当な厚さに設定すること
が可能であり、前述の如く、マトリックスの種類をＡｌ
を主成分とするものからアルミナイド金属間化合物であ
るものへと、適宜制御することが可能となる。
【００６２】 また、本発明によれば、同じく分散材と
マトリックスからなる複合材料の製造方法であって、分
散材の表面に金属酸化物被覆層を形成して金属被覆分散
材を調製し、当該金属被覆分散材を所定形状に調整され
た治具に充填した後、充填された金属被覆分散材にＡｌ
溶湯を含浸することにより、金属酸化物被覆層とＡｌ溶
湯に反応を生起させてマトリックスを形成することを特
徴とする複合材料の製造方法が提供される。すなわち、
前述の金属被覆層に代えて、金属酸化物被覆層を形成す
ることによっても、マトリックスがｉｎ−ｓｉｔｕ合成
されてなる複合材料を製造することができる。なお、こ
こで用いる金属酸化物被覆層は、含浸するＡｌと反応性
を示す化合物、すなわち、Ａｌにより還元可能な化合物
からなるものであればよい。
【００６３】 更に、本発明においては分散材として繊
維、粉末、ウィスカー、中空粒子、気孔が開気孔である
多孔質体、又は気孔が閉気孔である多孔質体のうちいず
れかの無機材料を用いることが好ましい。このような無
機材料を用いることにより、最終製品としての使用用途
に沿った強度や特徴を有する複合材料を製造することが
できる。
【００６４】 なお、本発明において、分散材として中
空粒子を用いた場合、得られる複合材料を低密度にして
軽量化することができ、且つ、優れた断熱性・衝撃吸収
性等の特性を付与することができる。また、用いる中空
粒子の殻厚を適度に調整することによって、得られる複
合材料の比強度・比弾性率を向上させ、熱膨張率の低減
をも図ることができる。すなわち、通常、気孔を導入す
ることにより作製された多孔質複合材料は、強度及びヤ
ング率が低下し易くなる。しかし、本発明においては分
散材として中空粒子を使用し、当該中空粒子の殻厚が適
当であるものを用いて多孔質複合材料とすることによ
り、多孔質複合材料の軽量性を重視しつつ、強度・ヤン
グ率等の物性値の低下を抑制することができ、比強度・
比弾性率が向上した多孔質複合材料を提供することが可
能である。
【００６５】 また、本発明においては、治具に充填さ
れた金属被覆分散材に、Ａｌ溶湯を無加圧浸透させるこ
とから、中空粒子につぶれや破断等の不具合が生じ難
く、得られた多孔質複合材料には期待された特性（軽
量、高断熱性、高衝撃吸収性等）が付与される。更に、
最終製品の形状を考慮したニアネットシェイプ化が可能
であることから、製造工程の削減が可能であり、製造コ
ストの削減が同時に達成される。
【００６６】 なお、本発明においては前述の中空粒子
として、殻厚が０．１〜３０μｍである中空粒子を用い
ることが好ましく、０．５〜１０μｍである中空粒子を
用いることが更に好ましい。殻厚が０．１μｍ未満であ
る中空粒子を用いた場合には、得られる複合材料の強度
やヤング率が低くなり、殻厚が３０μｍ超である中空粒
子を用いた場合には、軽量化が阻害される場合があるた
めに好ましくない。なお、本発明において使用される中
空粒子としてはシラスバルーン、パーライト、ガラスバ
ルーン、フライアッシュ、ジルコニアバルーン、アルミ
ナバルーン、カーボンバルーン等を挙げることができ
る。
【００６７】 また、本発明においては、Ａｌ2Ｏ3、Ａ
ｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4のいずれかを無機材料として使
用することが好ましい。複合材料は、それを構成するマ
トリックスと分散材との組み合わせにより、種々の特性
を示すことになる。表１に、各種の無機材料からなる分
散材を使用して製造した複合材料の代表的な特徴を示
す。このように、種々の無機材料を分散材として選択す
ることによって、用途に応じた複合材料を適宜製造する
ことができる。
【００６８】
【表１】
【００６９】 次いで、前記金属被覆分散材を所定の治
具中に充填し、その上にＡｌ（市販の純Ａｌ）を設置す
る。このとき用いるＡｌは純Ａｌに限らず、約９０％以
上の純度であれば差し支えなく使用することができ、ま
た、各種Ａｌ合金を使用してもよい。続いて真空下でＡ
ｌが溶解する温度（約６６０℃）より数十℃上となる約
７００℃まで加熱し、金属被覆分散材の間隙にＡｌ溶湯
を含浸する。この際に、金属被覆層とＡｌ溶湯との反応
に誘起された毛細管浸透が生じて、目的とする複合材料
のマトリックスが瞬時に合成される。マトリックスの合
成自体は非常に短時間にて完了するため、具体的には数
分程度の時間にて十分なものである。
【００７０】 更に、反応が終了した後に、得られた複
合材料のマトリックスの均質化及び安定化を図るため
に、必要に応じて等温保持や加熱保持を行ってもよい。
このときの保持温度及び保持時間は材料系によって若干
左右されるが、反応が生じた温度と同一な温度から約４
００〜５００℃程度高い温度が好ましく、また保持時間
としては３０分程度から場合によって数時間施してもよ
い。
【００７１】 製造する複合材料のマトリックスの全て
をアルミナイド金属間化合物とする場合、前記含浸する
Ａｌ溶湯と金属被覆層を形成する金属は、表２に基づく
組成からなるアルミナイド金属間化合物となるように調
合を行えばよい。目的とするアルミナイド金属間化合物
に関しては、例えばＴｉ−Ａｌ系についてみてみると、
代表的にはＡｌ−ｒｉｃｈ側からＡｌ3Ｔｉ、ＴｉＡ
ｌ、Ｔｉ3Ａｌの３相が存在し、これらの単相材及び２
相材等が得られることから、必要となる材料特性に応じ
てマトリックスとなる金属間化合物を選択することがで
きる。表２に示す割合に従ってＡｌと各種金属粉末を反
応させることにより、マトリックスを低融点のＡｌか
ら、高融点のアルミナイド金属間化合物へと置換するこ
とができる。
【００７２】
【表２】
【００７３】 すなわち、アルミナイド金属間化合物を
予め調製する工程が不要になるとともに、Ａｌの融点域
において強度低下等の現象を起こさない複合材料を製造
することができる。なお、反応にともなうＡｌのアルミ
ナイド金属間化合物への置換に関しては、微視的な残存
Ａｌによる強度低下等の特性面での劣化が生じないもの
であれば問題はない。具体的には、Ｘ線回折若しくは後
述するＤＴＡ等の熱分析にて残存Ａｌのピークが確認さ
れないものであれば差し支えないものである。
【００７４】 本発明においては、最終製品である複合
材料に占める分散材の体積率を２０〜８０％とすること
が好ましく、２５〜７５％とすることが更に好ましく、
３０〜７０％とすることが特に好ましい。分散材の体積
率が２０％未満の場合には複合材料として十分な強度を
発現することができず、また、８０％を超える場合には
Ａｌ溶湯の含浸に不具合が生じ、アルミナイド金属間化
合物への合成が困難となるからである。従って、本発明
は一般的な複合材料を構成する分散材の含有率において
好適に採用することができる製造方法である。
【００７５】 一方、本発明においては、金属被覆分散
材を調製した後、当該金属被覆分散材を治具に充填する
前に、当該金属被覆分散材に金属粉末を混合することが
好ましい。このことにより、マトリックスがアルミナイ
ド金属間化合物であるとともに、分散材の体積率がより
高い複合材料を容易に製造することが可能である。
【００７６】 なお、このとき使用する金属粉末の平均
粒径が分散材の平均粒径の０．０５〜８０％であること
が好ましく、１０〜７０％であることが更に好ましく、
２０〜６０％であることが特に好ましい。金属粉末の平
均粒径が分散材の平均粒径の０．０５％未満である場合
には、金属粉末自体の入手が困難及び粉塵爆発の危険性
が伴ってくる点から取り扱いが不便となり、８０％超で
ある場合には、反応の活性度が十分に高められず、生成
する金属間化合物基複合材料の緻密化をなし得ることが
できないためである。
【００７７】 なお、本発明において「平均粒径１０〜
１５０μｍの分散材」というときは、分散材が粒子状の
場合にあっては、「平均粒径１０〜１５０μｍの粒子」
のことをいい、また分散材が粒子状ではなく、繊維、ウ
ィスカー等の場合にあっては、「繊維長さ／繊維径の比
が１５０未満の場合で、繊維径が０．１〜３０μｍの繊
維、ウィスカー等」、若しくは「繊維長さ／繊維径の比
が１５０以上の場合で、繊維径が０．５〜５００μｍの
繊維及びウィスカー等」のことをいう。
【００７８】 一方、本発明の第２の側面は、分散材と
マトリックスからなる複合材料であって、分散材の表面
に金属被覆層が形成されてなる金属被覆分散材が調製さ
れ、当該金属被覆分散材が所定形状に調整された治具に
充填され、充填された金属被覆分散材にＡｌ溶湯が含浸
されることにより、金属被覆層とＡｌ溶湯との反応が生
起され、マトリックスが形成されてなることを特徴とす
る複合材料に関するものであり、上述してきた、本発明
の複合材料の製造方法により製造可能である。
【００７９】 また、前述の金属被覆層に代えて、金属
酸化物被覆層が形成されることによっても、Ａｌ溶湯と
の反応が生起され、マトリックスが形成されてなること
を特徴とする複合材料が提供される。
【００８０】
【実施例】 以下、実施例を挙げて本発明を説明する
が、本発明はこれらの例により何等制限されるものでな
いことはいうまでもない。
【００８１】（実施例１）分散材として、平均粒径が４
７μｍであるＡｌ2Ｏ3粒子（粉砕粒）、金属被覆層とな
るＮｉを用意し、粒子体積率が３０〜８０体積％、金属
被覆層の量が＜４〜４２質量％となるように、無電解メ
ッキ処理により分散材表面に金属被覆層を形成して金属
被覆分散材（金属被覆粒子）を作製した。次に、前記金
属被覆粒子を所定の治具中に充填し、その上にＡｌ（市
販の純Ａｌ（Ａ１０５０、純度＞９９．５％））を設置
した。０．００１３３Ｐａの真空下でしばらく保持した
後、同圧力下７００℃まで加熱してＡｌを含浸し、３分
〜１時間保持後に徐冷して表３に示す複合材料を製造し
た。
【００８２】 なお、図１は分散材であるＡｌ2Ｏ3粒子
（粉砕粒）のミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真で
ある。また、図２は金属被覆層（厚さ＜１μｍ、使用
量：４質量％）を形成した分散材であるＡｌ2Ｏ3粒子
（粉砕粒）、図３は金属被覆層（厚さ＜１μｍ、使用
量：４質量％）を形成した分散材であるＡｌ2Ｏ3粒子
（粉砕粒）のミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真で
ある。また、図４〜図７は、実施例１において製造した
粒子体積率４０体積％の複合材料のミクロ組織を示す走
査型電子顕微鏡写真であって、図４は金属：金属間化合
物（体積比）＝１０：０、図５は金属：金属間化合物
（体積比）＝５：５、図６は金属：金属間化合物（体積
比）＝２：８、図７は金属：金属間化合物（体積比）＝
０：１０である。
【００８３】 ここで、以降の表における記載中「金
属：金属間化合物（体積比）」とは、ＸＲＤ分析にて予
め所定の体積比に調整した金属及び金属間化合物の混合
粉末を用いて検量線を作成しておき、これを元にして、
マトリックス組成を変化させた試料をＸＲＤ分析するこ
とにより得られた測定結果のＸ線強度より算出した値を
示す。ただし、本発明においてはマトリックス組成を自
由変化させることが可能であるため、不可避的に存在す
る金属相又は金属間化合物相が残留する場合がある。従
って、数値が「０」とは、ＸＲＤにてほとんどピークが
確認されないものを示し、具体的には体積率で１．０％
以下であることをいう。
【００８４】
【表３】
【００８５】 表３、及び図４〜７において明らかなよ
うに、Ａｌ2Ｏ3粒子へのＮｉ被覆量を変化させることに
より、マトリックスを所望の組成とする複合材料を製造
することができるとともに、高温曲げ強度の測定値の高
い、すなわち、マトリックス全体が金属間化合物となっ
た複合材料（金属：金属間化合物（体積比）＝０：１
０）についても製造可能であることを確認した。
【００８６】（実施例２）分散材として、平均粒径が４
７μｍであるＡｌ2Ｏ3粒子（粉砕粒）、金属被覆層とな
るＮｉを用意し、粒子体積率が３０〜８０体積％、金属
被覆層の量が＜４〜４２質量％となるように、無電解メ
ッキ処理により分散材表面に金属被覆層を形成した。次
いで、これに平均粒径１０μｍのＮｉ粉末を混合させる
ことによって金属被覆粒子と金属粉末との混合物を作製
し、実施例１と同様の操作によりＡｌを含浸して複合材
料を製造した。結果を「ハイブリッド型」として、実施
例１と同じく表３に示す。
【００８７】 表３に示す通り、実施例１における製造
方法においては製造し得なかった、粒子体積率６０及び
７０体積％である複合材料（金属：金属間化合物（体積
比）＝０：１０）についても製造可能であることを確認
することができた。
【００８８】（実施例３）分散材として、平均粒径が５
４μｍであるＳｉＣ、５０μｍのＡｌＮ、４７μｍのＳ
ｉ3Ｎ4粒子（粉砕粒）、金属被覆層となるＮｉを用意
し、粒子体積率が５０体積％、金属被覆層の量が＜４〜
４２質量％となるように無電解メッキ処理により分散材
表面に金属被覆層を形成して金属被覆粒子を作製した。
次いで、実施例１と同様の操作によりＡｌを含浸して複
合材料を製造した。結果を表４に示す。
【００８９】
【表４】
【００９０】 表４に示す通り、各種の無機材料を分散
材とした場合においても、マトリックスの組成を任意に
変化させた複合材料を製造し得ることを確認することが
できた。
【００９１】（実施例４）分散材として、平均粒径が４
７μｍであるＡｌ2Ｏ3、５４μｍであるＳｉＣ、５０μ
ｍのＡｌＮ、４７μｍのＳｉ3Ｎ4粒子（粉砕粒）、金属
被覆層となるＴｉ、Ｎｂを用意し、粒子体積率が５０体
積％、金属被覆層の量がＴｉに関しては＜２〜３６．５
質量％、Ｎｂに関しては＜４〜５３質量％となるように
スパッタリングにより分散材表面に金属被覆層を形成し
て金属被覆粒子を作製した。次いで、実施例１と同様の
操作によりＡｌを含浸して複合材料を製造した。結果を
表５に示す。
【００９２】
【表５】
【００９３】 表５に示す通り、金属被覆層を形成する
金属に関して、Ｎｉ以外の金属であるＴｉ、Ｎｂを用い
た場合においても、マトリックスの組成を任意に変化さ
せた複合材料を製造し得ることを確認することができ
た。
【００９４】（実施例５）分散材として、平均粒径が４
７μｍであるＡｌ2Ｏ3粒子（粉砕粒）、金属被覆層とな
るＮｉを用意し、粒子体積率が４０〜７０体積％、金属
被覆層の量が＜４〜８６質量％となるように無電解メッ
キ処理により分散材表面に金属被覆層を形成して金属被
覆粒子を作製した。次いで、実施例１と同様の操作によ
りＡｌを含浸して複合材料を製造した（試料Ｎｏ．１〜
１６）。結果を表６に示す。
【００９５】 なお、得られた複合材料（試料Ｎｏ．１
〜１６）、及び市販材であるＡ２０００、Ａ６０００、
Ａ７０００番系のＡｌ合金（比較例１）に関して、所定
の形状の試験片を切り出し、４００℃における４点曲げ
試験強度（ＪＩＳＲ １６０１）の測定を行った。結果
を表６に示す。ここで、試験温度として４００℃を選択
した理由は、含浸に用いるＡｌ又はＡｌ合金が比較的容
易に変形してしまい、強度が発現しにくい温度域である
ためであり、得られた複合材料を構成するマトリックス
の置換状況を定量的に判断することが可能となるからで
ある。
【００９６】 また、各複合材料から試験片を切り出
し、不活性ガス雰囲気にて差動型示差熱天秤装置ＴＧ−
ＤＴＡ（ＲＩＧＡＫＵ製、ＴＧ８１２０型）を用いて熱
分析を行ったところ、試料Ｎｏ．１〜８についてはマト
リックス中に存在するＡｌの溶解反応にともなう吸熱反
応のピークが確認されたのに対して、試料Ｎｏ．９〜１
６についてはＡｌの溶解反応にともなう吸熱反応は測定
されず、合成後の生成相となるアルミナイド金属間化合
物からのピークのみが測定された。すなわち、試料Ｎ
ｏ．１〜８についてはマトリックス中にＡｌが存在する
金属基複合材料、また試料Ｎｏ．９〜１６についてはマ
トリックス全体が反応によりＡｌからアルミナイド金属
間化合物へと完全に置換された金属間化合物基複合材料
であることを確認した。
【００９７】
【表６】
【００９８】 表６に示す通り、金属被覆層の量を制御
することにより、生成するマトリックスの組成をＡｌ−
ｒｉｃｈ〜アルミナイド金属間化合物へと任意に変化し
得ることを確認することができた。また、製造した複合
材料は、いずれも十分な高温曲げ強度を有していること
を確認することができた。
【００９９】（製造した複合材料に関する各種物性値の
測定及び試験） １．物性値の測定（Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ−Ｎｉ系複合材料） 分散材として、平均粒径が４７μｍであるＡｌ2Ｏ3粒子
（粉砕粒）、金属被覆層としてＮｉを使用し、粒子体積
率が４０〜７０体積％、金属：金属間化合物（体積比）
＝１０：０、２：８、０：１０である複合材料を実施例
１の方法に従って製造した。次いで、各複合材料つい
て、熱伝導率、熱膨張率、破壊靭性値を測定した。結果
を表７、８、９に示す。なお、前記各物性値の測定方法
は、以下に示す通りである。また、各表の記載中、
「−」は製造未実施、「×」は複合材料化不可（製造不
可）を意味する。
【０１００】［熱伝導率の測定］：得られた複合材料よ
り所定の形状の試料を切り出した後、熱定数測定装置
（真空理工製：ＴＣ−７０００）を用いて、レーザーフ
ラッシュ法に従って熱伝導率を測定した。なお、測定は
室温にて行った。
【０１０１】［熱膨張率の測定］：得られた複合材料よ
り所定の形状の試料を切り出した後、熱膨張計（マック
サイエンス製：ＴＤ−５０００Ｓ）を用いて、Ａｒガス
雰囲気中にて室温から８００℃までの測定を行った。
【０１０２】［破壊靭性値の測定］：得られた複合材料
より切り込み（ノッチ）が導入された所定の形状の試料
を用い、４点曲げ試験強度を測定し、シェブロンノッチ
法に従い破壊靭性値の算出を行った。
【０１０３】
【表７】
【０１０４】
【表８】
【０１０５】
【表９】
【０１０６】 表７〜９に示す通り、本発明の実施によ
り製造した複合材料は、マトリックスの金属：金属間化
合物の比率（体積比）や粒子体積率を変化させることに
よって、その複合材料特性が可変であることを確認する
ことができた。
【０１０７】２．物性値の測定（ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ
3Ｎ4／Ａｌ−Ｎｉ複合材料） 分散材として、平均粒径が５４μｍであるＳｉＣ、５０
μｍのＡｌＮ、４７μｍのＳｉ3Ｎ4粒子（粉砕粒）、金
属被覆層としてＮｉを使用し、粒子体積率が５０体積
％、金属：金属間化合物（体積比）＝１０：０、２：
８、０：１０である複合材料を実施例３の方法に従って
製造した。次いで、各複合材料ついて、高温強度、熱伝
導率、熱膨張率を測定した。結果を表１０に示す。な
お、前記各物性値の測定方法は、既述の通りである。ま
た、表の記載中、「−」は製造未実施を意味する。
【０１０８】
【表１０】
【０１０９】 表１０に示す通り、本発明の実施により
製造した複合材料はマトリックスの金属：金属間化合物
の比率（体積比）を変化させるだけでなく、分散材の種
類を選択することによっても、任意の複合材料特性を得
ることが可能であることが確認された。
【０１１０】３．耐酸化性・耐磨耗試験（Ａｌ2Ｏ3／Ａ
ｌ−Ｎｉ系複合材料） 分散材として、平均粒径が４７μｍであるＡｌ2Ｏ3粒子
（粉砕粒）、金属被覆層としてＮｉを使用し、粒子体積
率が５０体積％、金属：金属間化合物（体積比）＝１
０：０、２：８、０：１０である複合材料を実施例１の
方法に従って製造した。次いで、各複合材料ついて、耐
酸化試験、耐磨耗試験を実施した。結果を表１１、１２
に示す。なお、前記各物性値の測定方法は、以下に示す
通りである。また、耐磨耗試験に関しては、Ａｌ合金の
中でも共晶のＳｉ相が存在することによって耐摩耗性に
優れている市販のＡｌ合金（ＡＣ８Ａ）についても複合
材料と同様の試験を実施し、比較例２とした。
【０１１１】［耐酸化試験］：得られた複合材料を大気
中にて、９００℃×１００時間保持を行い、試験前後で
の試料の重量変化について測定を行った。
【０１１２】［耐磨耗試験］：得られた複合材料より所
定の形状のサンプルを切り出し、室温にて摩擦磨耗試験
機（神鋼造機株式会社製）により耐磨耗試験を行った。
【０１１３】
【表１１】
【０１１４】
【表１２】
【０１１５】 表１１、１２に示す通り、本発明の実施
により製造した複合材料は、耐酸化試験においてはマト
リックスの金属：金属間化合物の比率（体積比）を０：
１０にすることにより、マトリックスが、低融点のＡｌ
からアルミナイド金属間化合物に変化するため、部分溶
解を起こさず、重量変化も少ないものであった。また、
耐磨耗試験においては、市販のＡｌ合金よりも磨耗損失
が低下し、更にマトリックスの金属間化合物化により、
耐磨耗性が一層向上することが確認された。
【０１１６】（実施例６〜８）平均粒径４７μｍのＡｌ
2Ｏ3粒子（粉砕粒）を中実粒子として、及び、平均粒径
約１００μｍ、平均殻厚約１μｍ以下のシラスバルーン
（宇部マテリアルズ製）と平均粒径約１００μｍ、平均
殻厚約５〜１０μｍのフライアッシュバルーン（太平洋
セメント製）からなる中空粒子の計３種類の分散材、並
びに、金属被覆層となるＮｉを用意し、粒子体積率が５
０体積％、金属被覆層の量が４質量％以下となるように
無電解メッキ処理により分散材表面に金属被覆層を形成
して金属被覆粒子を作製した。次いで、実施例１と同様
の操作によりＡｌを含浸して複合材料を製造した（実施
例６〜８）。
【０１１７】 得られた複合材料（試料Ｎｏ．１〜１
６）、及び市販のＡｌ合金（Ａ５０５２、比較例１）の
各々について所定形状の試験片を切り出し、密度、比弾
性率、及び熱膨張率の測定を行った。なお、密度の測定
はアルキメデス法によって行い、比弾性率の測定は以下
に示す方法により行った。また、図８、９は、実施例
７、８の複合材料のミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡
写真である。
【０１１８】［比弾性率の計算］：前述した４点曲げ試
験によりヤング率を測定し、得られた値を密度で割るこ
とによって算出した。
【０１１９】
【表１３】
【０１２０】 表１３に示す通り、分散材として中空粒
子を用いた本発明に係る多孔質複合材料（実施例７、
８）は、その密度がＡｌ合金（比較例３）の約半分であ
ることを確認することができた。また、平均殻厚が約５
〜１０μｍである中空粒子を用いた多孔質複合材料（実
施例８）は、平均殻厚が＜約１μｍである中空粒子を用
いた多孔質複合材料（実施例７）に比して比弾性率が顕
著に増加し、また、その熱膨張係数の値が、中実粒子を
用いた場合（実施例６）と同レベルにまで低下している
ことが判明した。
【０１２１】（実施例９、１０）比弾性率が顕著に増加
した、実施例８で用いた平均粒径約１００μｍ、平均殻
厚約５〜１０μｍのフライアッシュバルーン（太平洋セ
メント製）からなる中空粒子を分散材として、及び金属
被覆層となるＮｉを用意し、粒子体積率が５０体積％、
金属被覆層の量が２４質量％、及び４２質量％となるよ
うに無電解メッキ処理により分散材表面に金属被覆層を
形成して二種類の金属被覆粒子を作製した。次いで、実
施例１と同様の操作によりＡｌを含浸して複合材料を製
造した（実施例９、１０）。
【０１２２】 その結果、中空粒子を用いた場合におい
ても、マトリックスがＡｌ＋Ａｌ3Ｎｉの混相（実施例
９）からＡｌ3Ｎｉ単相（実施例１０）にまで変化した
多孔質複合材料の合成が可能であることが判明した。
【０１２３】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の複合材
料の製造方法によれば、各種分散材の表面に金属被覆層
を形成しているために、金属被覆層とＡｌ溶湯との反応
が生起される。このため、従来の製造方法に比して低
温、且つ、無加圧条件下で複合材料を製造することがで
きる。また、ｉｎ−ｓｉｔｕ（その場）でアルミナイド
金属間化合物を合成し、また、金属被覆層の厚さと使用
量を制御することにより、マトリックスをＡｌ、Ａｌと
アルミナイド金属間化合物との混合物、若しくはアルミ
ナイド金属間化合物のいずれかに適宜設定することが可
能である。更に、最終製品の形状を考慮したニアネット
シェイプ化が可能であることから、製造工程の削減が可
能であるとともに、製造コストの削減が同時に達成され
る。一方、上述した製造方法に従って製造した本発明の
複合材料は、所望の物理的特性を具備した複合材料であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 分散材であるＡｌ2Ｏ3粒子（粉砕粒）のミク
ロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】 金属被覆層（厚さ＜１μｍ、使用量＜４質量
％）を形成した分散材であるＡｌ2Ｏ3粒子（粉砕粒）の
ミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】 金属被覆層（厚さ＜１μｍ、使用量＜４質量
％）を形成した分散材であるＡｌ2Ｏ3粒子（粉砕粒）の
ミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】 実施例１において製造した粒子体積率４０体
積％、金属：金属間化合物（体積比）＝１０：０の複合
材料のミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】 実施例１において製造した粒子体積率４０体
積％、金属：金属間化合物（体積比）＝５：５の複合材
料のミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】 実施例１において製造した粒子体積率４０体
積％、金属：金属間化合物（体積比）＝２：８の複合材
料のミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】 実施例１において製造した粒子体積率４０体
積％、金属：金属間化合物（体積比）＝０：１０の複合
材料のミクロ組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】 実施例７の複合材料のミクロ組織を示す走査
型電子顕微鏡写真である。
【図９】 実施例８の複合材料のミクロ組織を示す走査
型電子顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 29/12 Ｃ２２Ｃ 29/12 Ｚ 29/16 29/16 Ｈ 47/10 47/10 49/06 49/06 // Ｃ２２Ｃ 101:04 101:04 101:14 101:14 101:16 101:16 101:18 101:18 121:02 121:02 (72)発明者 石川 貴浩 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 落合 敏正 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4K020 AA01 AA21 AC01 BA01 BB02

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分散材とマトリックスからなる複合材料
    の製造方法であって、該分散材の表面に金属被覆層を形
    成して金属被覆分散材を調製し、該金属被覆分散材を所
    定形状に調整された治具に充填した後、充填された該金
    属被覆分散材にＡｌ溶湯を含浸することにより、該金属
    被覆層と該Ａｌ溶湯との反応を生起させて該マトリック
    スを形成することを特徴とする複合材料の製造方法。
  2. 【請求項２】 Ｎｉを、該Ａｌ溶湯と該Ｎｉとの合計量
    に比して４質量％未満使用して、該分散材の平均粒径に
    比して１％未満の厚みを有するＮｉからなる該金属被覆
    層を形成し、該マトリックスの全体をＡｌとする請求項
    １に記載の複合材料の製造方法。
  3. 【請求項３】 Ｎｉを、該Ａｌ溶湯と該Ｎｉとの合計量
    に比して４質量％以上、４２質量％未満使用して、該分
    散材の平均粒径に比して１％以上、８％未満の厚みを有
    するＮｉからなる該金属被覆層を形成し、該マトリック
    スの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物との混合物
    とする請求項１に記載の複合材料の製造方法。
  4. 【請求項４】 Ｎｉを、該Ａｌ溶湯と該Ｎｉとの合計量
    に比して４２質量％以上、８７．８質量％以下使用し
    て、該分散材の平均粒径に比して８％以上、２６％以下
    の厚みを有するＮｉからなる該金属被覆層を形成し、該
    マトリックスの全体をアルミナイド金属間化合物とする
    請求項１に記載の複合材料の製造方法。
  5. 【請求項５】 Ｔｉを、該Ａｌ溶湯と該Ｔｉとの合計量
    に比して２質量％未満使用して、該分散材の平均粒径に
    比して１％未満の厚みを有するＴｉからなる該金属被覆
    層を形成し、該マトリックスの全体をＡｌとする請求項
    １に記載の複合材料の製造方法。
  6. 【請求項６】 Ｔｉを、該Ａｌ溶湯と該Ｔｉとの合計量
    に比して２質量％以上、３６．５質量％未満使用して、
    該分散材の平均粒径に比して１％以上、１２％未満の厚
    みを有するＴｉからなる該金属被覆層を形成し、該マト
    リックスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物との
    混合物とする請求項１に記載の複合材料の製造方法。
  7. 【請求項７】 Ｔｉを、該Ａｌ溶湯と該Ｔｉとの合計量
    に比して３６．５質量％以上、８６質量％以下使用し
    て、該分散材の平均粒径に比して１２％以上、２５％以
    下の厚みを有するＴｉからなる該金属被覆層を形成し、
    該マトリックスの全体をアルミナイド金属間化合物とす
    る請求項１に記載の複合材料の製造方法。
  8. 【請求項８】 Ｎｂを、該Ａｌ溶湯と該Ｎｂとの合計量
    に比して４質量％未満使用して、該分散材の平均粒径に
    比して１％未満の厚み有するＮｂからなる該金属被覆層
    を形成し、該マトリックスの全体をＡｌとする請求項１
    に記載の複合材料の製造方法。
  9. 【請求項９】 Ｎｂを、該Ａｌ溶湯と該Ｎｂとの合計量
    に比して４質量％以上、５３質量％未満使用して、該分
    散材の平均粒径に比して１％以上、１２％未満の厚みを
    有するＮｂからなる該金属被覆層を形成し、該マトリッ
    クスの全体をＡｌとアルミナイド金属間化合物との混合
    物とする請求項１に記載の複合材料の製造方法。
  10. 【請求項１０】 Ｎｂを、該Ａｌ溶湯と該Ｎｂとの合計
    量に比して５３質量％以上、９２．４質量％以下使用し
    て、該分散材の平均粒径に比して１２％以上、２５％以
    下の厚みを有するＮｂからなる該金属被覆層を形成し、
    該マトリックスの全体をアルミナイド金属間化合物とす
    る請求項１に記載の複合材料の製造方法。
  11. 【請求項１１】 無電解メッキ、ＣＶＤ、ＰＶＤとなる
    イオンプレーティング、スパッタリング、又は真空蒸着
    のいずれかの方法により該金属被覆膜を形成する請求項
    １〜１０のいずれか一項に記載の複合材料の製造方法。
  12. 【請求項１２】 分散材とマトリックスからなる複合材
    料の製造方法であって、 該分散材の表面に金属酸化物被覆層を形成して金属酸化
    物被覆分散材を調製し、該金属酸化物被覆分散材を所定
    形状に調整された治具に充填した後、充填された該金属
    被覆分散材にＡｌ溶湯を含浸することにより、該金属酸
    化物被覆層と該Ａｌ溶湯との反応を生起させて該マトリ
    ックスを形成することを特徴とする複合材料の製造方
    法。
  13. 【請求項１３】 該分散材として繊維、粒子、ウィスカ
    ー、中空粒子、気孔が開気孔である多孔質体、又は気孔
    が閉気孔である多孔質体のうちいずれかの無機材料を用
    いる請求項１〜１２のいずれか一項に記載の複合材料の
    製造方法。
  14. 【請求項１４】 殻厚が０．１〜３０μｍである該中空
    粒子を用いる請求項１３に記載の複合材料の製造方法。
  15. 【請求項１５】 Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＳｉ
    3Ｎ4のいずれかの該無機材料を用いる請求項１３又は１
    ４に記載の複合材料の製造方法。
  16. 【請求項１６】 該複合材料に占める該分散材の体積率
    を２０〜８０％とする請求項１〜１５のいずれか一項に
    記載の複合材料の製造方法。
  17. 【請求項１７】 該金属被覆分散材を調製した後、該金
    属被覆分散材を治具に充填する前に、該金属被覆分散材
    に金属粉末を混合する請求項１〜１６のいずれか一項に
    記載の複合材料の製造方法。
  18. 【請求項１８】 該分散材の平均粒径に対して０．０５
    〜８０％である該金属粉末を用いる請求項１７に記載の
    複合材料の製造方法。
  19. 【請求項１９】 分散材とマトリックスからなる複合材
    料であって、 該分散材の表面に金属被覆層が形成されてなる金属被覆
    分散材が調製され、該金属被覆分散材が所定形状に調整
    された治具に充填され、充填された該金属被覆分散材に
    Ａｌ溶湯が含浸されることにより、該金属被覆層と該Ａ
    ｌ溶湯との反応が生起され、該マトリックスが形成され
    てなることを特徴とする複合材料。
  20. 【請求項２０】 該金属被覆層がＮｉであり、該Ｎｉの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｎｉとの合計量に比して４質
    量％未満、該金属被覆層の厚さが該分散材の平均粒径の
    １％未満であるとともに、該マトリックスの全体がＡｌ
    である請求項１９に記載の複合材料。
  21. 【請求項２１】 該金属被覆層がＮｉであり、該Ｎｉの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｎｉとの合計量に比して４質
    量％以上、４２質量％未満、該金属被覆層の厚さが該分
    散材の平均粒径の１％以上、８％未満であるとともに、
    該マトリックスの全体がＡｌとアルミナイド金属間化合
    物との混合物である請求項１９に記載の複合材料。
  22. 【請求項２２】 該金属被覆層がＮｉであり、該Ｎｉの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｎｉとの合計量に比して４２
    質量％以上、８７．８質量％以下、該金属被覆層の厚さ
    が該分散材の平均粒径の８％以上、２６％以下であると
    ともに、該マトリックスの全体がアルミナイド金属間化
    合物である請求項１９に記載の複合材料。
  23. 【請求項２３】 該金属被覆層がＴｉであり、該Ｔｉの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｔｉとの合計量に比して２質
    量％未満、該金属被覆層の厚さが該分散材の平均粒径の
    １％未満であるとともに、該マトリックスの全体がＡｌ
    である請求項１９に記載の複合材料。
  24. 【請求項２４】 該金属被覆層がＴｉであり、該Ｔｉの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｔｉとの合計量に比して２質
    量％以上、３６．５質量％未満、該金属被覆層の厚さが
    該分散材の平均粒径の１％以上、１２％未満であるとと
    もに、該マトリックスの全体がＡｌとアルミナイド金属
    間化合物との混合物である請求項１９に記載の複合材
    料。
  25. 【請求項２５】 該金属被覆層がＴｉであり、該Ｔｉの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｔｉとの合計量に比して３
    ６．５質量％以上、８６質量％以下、該金属被覆層の厚
    さが該分散材の平均粒径の１２％以上、２５％以下であ
    るとともに、該マトリックスの全体がアルミナイド金属
    間化合物である請求項１９に記載の複合材料。
  26. 【請求項２６】 該金属被覆層がＮｂであり、該Ｎｂの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｎｂとの合計量に比して４質
    量％未満、該金属被覆層の厚さが該分散材の平均粒径の
    １％未満であるとともに、該マトリックスの全体がＡｌ
    である請求項１９に記載の複合材料。
  27. 【請求項２７】 該金属被覆層がＮｂであり、該Ｎｂの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｎｂとの合計量に比して４質
    量％以上、５３質量％未満、該金属被覆層の厚さが該分
    散材の平均粒径の１％以上、１２％未満であるととも
    に、該マトリックスの全体がＡｌとアルミナイド金属間
    化合物との混合物である請求項１９に記載の複合材料。
  28. 【請求項２８】 該金属被覆層がＮｂであり、該Ｎｂの
    使用量が、該Ａｌ溶湯と該Ｎｂとの合計量に比して５３
    質量％以上、９２．４質量％以下、該金属被覆層の厚さ
    が分散材の平均粒径の１２％以上、２５％以下であると
    ともに、マトリックスの全体がアルミナイド金属間化合
    物である請求項１９に記載の複合材料。
  29. 【請求項２９】 分散材とマトリックスからなる複合材
    料であって、 該分散材の表面に金属酸化物被覆層が形成されてなる金
    属酸化物被覆分散材が調製され、該金属酸化物被覆分散
    材が所定形状に調整された治具に充填され、 充填された該金属被覆分散材にＡｌ溶湯が含浸されるこ
    とにより、該金属酸化物被覆層と該Ａｌ溶湯との反応が
    生起され、該マトリックスが形成されてなることを特徴
    とする複合材料。
  30. 【請求項３０】 該分散材が繊維、粒子、ウィスカー、
    中空粒子、気孔が開気孔である多孔質体、又は気孔が閉
    気孔である多孔質体のうちいずれかの無機材料である請
    求項１９〜２９のいずれか一項に記載の複合材料。
  31. 【請求項３１】 該中空粒子の殻厚が０．１〜３０μｍ
    である請求項３０に記載の複合材料。
  32. 【請求項３２】 該無機材料がＡｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ
    Ｃ、又はＳｉ3Ｎ4のいずれかである請求項３０又は３１
    に記載の複合材料。
  33. 【請求項３３】 該複合材料に占める該分散材の体積率
    が２０〜８０％である請求項１９〜３２のいずれか一項
    に記載の複合材料。
  34. 【請求項３４】 該金属被覆分散材が調製された後、該
    金属被覆分散材が治具に充填される前に、該金属被覆分
    散材に金属粉末が混合される請求項１９〜３３のいずれ
    か一項に記載の複合材料。
  35. 【請求項３５】 該金属粉末の平均粒径が該分散材の平
    均粒径の０．０５〜８０％である請求項３４に記載の複
    合材料。
JP2002076785A 2001-03-29 2002-03-19 複合材料の製造方法及び同製造方法により製造された複合材料 Ceased JP2002356754A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002076785A JP2002356754A (ja) 2001-03-29 2002-03-19 複合材料の製造方法及び同製造方法により製造された複合材料
US10/105,724 US6746507B2 (en) 2001-03-29 2002-03-25 Production method of composite material and composite material produced by the production method
EP02252196A EP1245314A3 (en) 2001-03-29 2002-03-27 Production method of composite material and composite material produced by the production method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-96250 2001-03-29
JP2001096250 2001-03-29
JP2002076785A JP2002356754A (ja) 2001-03-29 2002-03-19 複合材料の製造方法及び同製造方法により製造された複合材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002356754A true JP2002356754A (ja) 2002-12-13

Family

ID=26612572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002076785A Ceased JP2002356754A (ja) 2001-03-29 2002-03-19 複合材料の製造方法及び同製造方法により製造された複合材料

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6746507B2 (ja)
EP (1) EP1245314A3 (ja)
JP (1) JP2002356754A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612198A4 (en) * 2003-03-20 2011-05-04 Yazaki Corp HOLLOW CERAMIC PARTICLES, COMPOSITE MATERIAL CONSISTING OF THESE PARTICLES, AND SLIDING ELEMENT
JP2012132034A (ja) * 2010-12-18 2012-07-12 Hisanori Makuta 中空構造を有する金属材料、金属粒子およびその製造方法
CN114645796A (zh) * 2022-01-13 2022-06-21 爱柯迪股份有限公司 氮化硅纤维增强铝合金发动机缸套及制备方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003271497A1 (en) * 2002-11-11 2004-06-03 Empa Eidgenossische Materialprufungs- Und Forschungsanstalt Ceramic-metal or metal-ceramic composite
DE602004014753D1 (de) * 2003-04-09 2008-08-14 Dow Global Technologies Inc Zusammensetzung für die herstellung von metal verbundwerkstoffe
US7641983B2 (en) * 2005-04-04 2010-01-05 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical devices including composites
CN101063187B (zh) * 2007-05-23 2010-10-13 济南钢铁股份有限公司 一种陶瓷-金属复合材料的制备方法
RU2725893C2 (ru) * 2014-07-21 2020-07-07 Нуово Пиньоне СРЛ Способ изготовления машинных компонентов с помощью аддитивного производства
CN108699662A (zh) * 2015-12-08 2018-10-23 3M创新有限公司 包含无机粒子和不连续纤维的金属基质复合材料及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3407061A (en) * 1967-05-04 1968-10-22 Whittaker Corp Metal coating process
US4327156A (en) * 1980-05-12 1982-04-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Infiltrated powdered metal composite article
US4565744A (en) * 1983-11-30 1986-01-21 Rockwell International Corporation Wettable coating for reinforcement particles of metal matrix composite
US4889686A (en) * 1989-02-17 1989-12-26 General Electric Company Composite containing coated fibrous material
DE69105761T2 (de) * 1990-01-26 1995-08-03 Isuzu Motors Ltd Gusswerkstück mit keramischer Verstärkungseinlage und Verfahren zu dessen Herstellung.
US5166105A (en) * 1990-12-10 1992-11-24 Lanxide Technology Company, Lp Process for preparing self-supporting ceramic composite bodies and bodies produced thereby
US5366686A (en) * 1993-03-19 1994-11-22 Massachusetts Institute Of Technology, A Massachusetts Corporation Method for producing articles by reactive infiltration
DE19605858A1 (de) 1996-02-16 1997-08-21 Claussen Nils Verfahren zur Herstellung von Al¶2¶O¶3¶-Aluminid-Composites, deren Ausführung und Verwendung
US6033622A (en) * 1998-09-21 2000-03-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method for making metal matrix composites
US6723279B1 (en) * 1999-03-15 2004-04-20 Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation Golf club and other structures, and novel methods for making such structures
US6599466B1 (en) * 2002-01-16 2003-07-29 Adma Products, Inc. Manufacture of lightweight metal matrix composites with controlled structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612198A4 (en) * 2003-03-20 2011-05-04 Yazaki Corp HOLLOW CERAMIC PARTICLES, COMPOSITE MATERIAL CONSISTING OF THESE PARTICLES, AND SLIDING ELEMENT
JP2012132034A (ja) * 2010-12-18 2012-07-12 Hisanori Makuta 中空構造を有する金属材料、金属粒子およびその製造方法
CN114645796A (zh) * 2022-01-13 2022-06-21 爱柯迪股份有限公司 氮化硅纤维增强铝合金发动机缸套及制备方法
CN114645796B (zh) * 2022-01-13 2023-03-03 爱柯迪股份有限公司 氮化硅纤维增强铝合金发动机缸套及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1245314A3 (en) 2005-01-05
US20030059331A1 (en) 2003-03-27
US6746507B2 (en) 2004-06-08
EP1245314A2 (en) 2002-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5188678A (en) Manufacture of net shaped metal ceramic composite engineering components by self-propagating synthesis
KR20170047016A (ko) 알루미늄 및 알루미늄 합금의 분말성형방법
US20070235701A1 (en) Nanostructured titanium monoboride monolithic material and associated methods
Venkatesh et al. Mechanical properties of metal matrix composites (Al/SiCp) particles produced by powder metallurgy
JPH0369579A (ja) セラミツクス―金属複合材料の製造方法
Manfredi et al. Microstructure and mechanical properties of co-continuous metal/ceramic composites obtained from reactive metal penetration of commercial aluminium alloys into cordierite
US6454992B1 (en) Oxidation resistant and low coefficient of thermal expansion NiA1-CoCrAly alloy
JP2002356754A (ja) 複合材料の製造方法及び同製造方法により製造された複合材料
EP1314498B1 (en) Method for producing a composite material
JP4115682B2 (ja) 金属間化合物基複合材料の製造方法
JP2004346368A (ja) 複合材料の製造方法、及び複合材料
Deshpande et al. Processing of Carbon fiber reinforced Aluminium (7075) metal matrix composite
Karandikar et al. Microwave assisted (MASS) processing of metal‐ceramic and reaction‐bonded composites
WO2001012431A1 (en) Multimodal structured hardcoatings made from micro-nanocomposite materials
Waku et al. Future trends and recent developments of fabrication technology for advanced metal matrix composites
Ge et al. Effect of CuO particle size on synthesis temperature and microstructure of Al2O3p–Al composites from Al–CuO system
Gieskes et al. Metal matrix composites: a study of patents, patent applications and other literature
Kevorkijan et al. Fabrication and characterisation of mg-B4C composites
KR102444652B1 (ko) 고체적율 알루미늄 복합재 및 그 제조방법
Nilforoushan et al. An investigation into the microstructural and mechanical properties of the ZrB2/SiC composites prepared by silicon infiltration
RU2283726C1 (ru) Способ получения изделия из металлического композиционного материала
Shamekh Processing and Characterization of Mg Matrix Composites Reinforced with TiC and TiB2 Phases using an In-situ Reactive Infiltration Technique
KR101659188B1 (ko) 자발 치환 반응을 통해 형성된 질화물로 강화된 금속기지 복합재료의 제조방법 및 그에 따라 제조된 복합재료
Chen et al. Nano-Al2O3 Reinforced Fe-Cr-Ni Composites Fabricated by Reactive Hot Pressing
Naplocha et al. Synthesis of Ti-Al porous preform

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080805

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081001

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091124

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20100323