JPH06503523A - 成形のための成形用具の材料 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 成形のための成形用具の材料 技術分野 本発明は一般に、種々の適用において成形用具（ｔｏｏｌ）として使用するため の材料の成形加工に関係する。特に重点を、成形用具として使用するための特定 のセラミックマトリックス複合材料及び金属マトリックス複合材料、及び同様に 成形用具として使用するための基材材料の上の特定のセラミックマトリックス複 合材料及び／又は金属マトリックス複合材料層に置いている。この発明は、プラ スチックまたはポリマーの熱可塑成形を特に強調しながら、熱可塑性材料（例、 ポリマー、プラスチック、セラミックス、ガラス、金属）の成形において成形用 具として使用するための多数の各種材料について特定の参照例を提供する。

背景技術 従来技術において、種々の材料からいろいろな成形用具を得るための多くの試み が繰り返されている。金属、セラミックス、ガラス、プラスチック、ポリマー等 の加工に使用する成形用具は、主として上記の材料を所定の方法で成形するため に使用される。従って、簡単に言うと、成形用具は形のあるセラミック、金属、 ガラス及び／又はポリマー、プラスチック製品を製造するために使用することが できる。

現在、ポリマーまたはプラスチック材料を可塑的に付形するための成形用具には 多（の様々なタイプがある。例えば、ブロー成形によって成形するための成形用 具、真空成形によって成形するための成形用具、圧縮成形用成形用具、射出成形 用成形用具、材料を接合またはレイアップする成形用具、真空レイアップのため の成形用具等は全て成形したプラスチックまたはポリマーを得るために有用な成 形用具の例である。

従来技術には多くの模範的な成形用具があるが、成形用具の設計及び成形用具に 使用される特定の材料には多数の問題が存在する。

例えば、プラスチックまたはポリマー成形業界においては、成形用具に使用され る材料は、短い使用可能寿命（例、成形用具は局部的領域または成形用具全体に わたる多い磨耗、熱衝撃等が問題である）、乏しい熱伝導性、成形用具と成形さ れる製品の熱膨張率の相対的非適合性、成形用具の調製または製作に要求される 許容し難く長いリードタイム、成形用具の製作に伴う高い機械加工費用（例、特 に成形用具が入り組んだあるいは複雑な形状を有する場合）、成形用具の局所的 な加熱及び／又は冷却特性を正確に制御できないこと及び費用有効性、大きくま た時には極めて重く取り扱いにくい成形用具、種梨仕上を複製するにおけるかな りの困難性、乏しい表面仕上等を含むいろいろな欠点が問題である。上記の問題 は製造業者が現在直面する問題のほんのいくつかであり、これらのいずれか１つ が高い製造費用及び／又は長い生産時間につながる可能性がある。

本発明は、上記に例示した各々の困難性を、成形用具に使用するための新規な材 料、及び新規で改良された成形用具の設計を提供することによって解決するもの である。従って本発明は、費用有効性においてこれまで達成できなかった品質特 性を潜在的に有する複雑形状の成形品を大量に繰り返して信頼性よく製造するこ とを可能にする、望ましい機械的特性を有する成形用具に帰結する。

本出願人が有する米国特許及び米国特許出願の説明本出願の主題はいくつかの本 出願人の特許及び特許出願の主題と関係する。特に、これらの特許及び特許出願 は、セラミックマトリックス複合材料（以降で時々「本出願人のセラミックマト リックス特許出願」とも称する）と金属マトリックス複合材料（以降で時々「本 出願人の金属マトリックス特許と特許出願」とも称す）を製造するための新規な 方法を記載している。

セラミック材料を形成する新規な取り組みは、本出願人の米国特許第４７１３３ ６０号（１９８７年１２月１５日発行、発明者Ｍａｒｃ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋ ら、発明の名称”Ｎｏｖｅｌ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　 Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ＭａｋｉｎｇＳａｍｅ”）に包括的に開示されている 。この特許は、酸化反応生成物を形成する蒸気相オキシダントと反応する溶融母 前駆体金属の酸化反応生成物として生成する自己支持セラミック物体の製造方法 を開示している。溶融金属は形成した酸化反応生成物を通って移動してオキシダ ントと反応し、よって所望により内部接続した金属成分を含むことができるセラ ミック多結晶質体を連続的に出現させる。このプロセスは母金属と合金化する１ 種または２種以上のドーパントを使用することにより改良することができる。例 えば、空気中でアルミニウムを酸化する場合、αアルミナ構造を得るためにアル ミニウムにマグネシウムとシリコンを合金化することが望ましい。この方法は本 出願人の米国特許第４８５３３５２号（１９８９年８月１日発行、発明者−ｒｅ 　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋら、発明の名称’Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ 　Ｓｅｌｆ−Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　Ｃｅｒａａ＋ｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ” 　、米国特許出願第０６／７４７７８８（現在放棄）の対応欧州出願がＥＰＯよ り１９８６年１月２２日に公開第０１６９０６７号として出願公開）に記載のよ うに、母金属の表面にドーパント材料を適用することにより改良された。

母金属からフィラーの通気性材料の中に酸化反応生成物を成長させることによる 自己支持セラミック複合材料の新規な製造方法は本出願人の米国特許出願第０７ ／４３３７３３号（１９８９年１１月３０日出願、発明の名称”Ｍｅｔｈｏｄｓ 　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　）ｌａｖｉｎ ｇ　ＥｍｂｅｄｄｅｄＦｉｌｌｅｒ″）に開示されており、これは本出願人の米 国特許出願第０７７４１５１８０号（１９８９年９月２９日出願）の一部継続出 願であり、これは米国特許第４９１６１１３号（１９９０年４月ＩＯ日発行、発 明の名称’Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ａｒｔｉ ｃｌｅｓ　Ｈａｖｉｎｇ　Ｅａ＋ｂｅｄｄｅｄ　Ｆｉｌｌｅｒ”）の分割出願で あり、これは米国特許第４８５１３７５号（１９８９年７月２５日発行、発明の 名称”Ｃｏｌｌ１ｐｏｓｉｔｅ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　 Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇｔｈｅ　Ｓａｍｅ）の継続出願であり、発 明者はいずれもＭａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋらである。

所定の構造または形状を有するセラミック複合体の製造方法は本出願人の米国特 許出願第０７／３３８４７１号（１９８９年４月１４日出願、現在特許査定）に 開示されており、これは米国特許出願第０６／８６１０２５号（１９８６年５月 ８日出願、現在放棄）の継続出願であり、発明者は両方共Ｍａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅ ｗｋｉｒｋらである（対応欧州出願がＥＰＯより１９８７年１１月１１日に公開 第０２４５１９２号として出願公開）。この米国特許出願の方法によると、発達 する酸化反応生成物はフィラー材料の通気性プリフォームに画定された表面境界 の方向に向かって浸透する。本出願人の米国特許出願第０７／２９５４８８号（ １９８９年１月ｌＯ日出願、米国特許第４９２３８３２号（１９９０年５月８日 発行）の継続出願であり、発明者は両方共Ｍａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋら、 米国特許第４９２３８３２号の対応欧州出願がＥＰＯより１９８７年１１月１１ 日に公開第０２４５１９２号として出願公開）に開示されているように、プリフ ォームにバリヤ手段を提供することによって高い忠実度が容易に達成されること が見出されている。

この方法は、境界または表面を確立するために金属から離して間隔を設けたバリ ヤ手段まで母金属の酸化反応生成物が成長することにより、成形されたセラミッ ク複合体を含む成形された自己支持セラミック物体を形成する。

雄型または雄パターンの形状を逆に複製する内部形状寸法のキャビティを有する セラミック複合体が（ｉ）本出願人の米国特許出願第０７／３２９７９４号（１ ９８９年３月２８日出願、現在特許査定、米国特許第４８２８７８５号（１９８ ９年５月９日発行）の分割出願、発明者は両方共Ｍａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒ ｋら、対応欧州出願がＥＰＯより１９８７年９月２日に公開第０２３４７０４号 として出願公開）　、（ｉｉ）米国特許第４８５９６４０号（１９８９年８月２ ２日発行、対応欧州出願がＥＰＯより１９８８年３月９日に公開第０２５９２３ ９号として出願公開）に開示されている。

溜からの付加的な溶融母金属の供給が厚めのセラミックマトリックス複合体構造 の形成にうま（利用されている。特に本出願人の米国特許第４９１８０３４号（ １９９０年４月１７日発行、米国特許第４９００６９９号（１９９０年２月１３ 日発行）の一部継続出願、発明者は両方共Ｍａｒｅ　Ｓ。

Ｎｅｗｋｉｒｋら、発明の名称”Ｒｅ５ｅｒｖｏｉｒ　Ｆｅｅｄ　Ｍｅｔｈｏｄ 　ｏｆ　ＭａｋｉｎｇＣｅｒａｍｉｃ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　５ｔｒｕｃｔｕｒ ｅｓ　ａｎｄ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　Ｍａｄｅ　Ｔｈｅｒｅｂｙ”　。

米国特許第４９００６９９号の対応欧州出願がＥＰＯより１９８８年３月３０日 に公開第０２６２０７５号として出願公開）に開示されているように、溜供給法 はセラミックマトリックス複合体構造を形成するためにうまく適用されている。

このＮｅｗｋｉｒｋらの発明の方法によると、形成するセラミックまたはセラミ ック複合体は母金属とオキシダントとが多結晶材料を形成する酸化反応によって 得られたセラミックマトリックスを含む自己支持セラミック複合体構造を含んで なる。このプロセスを導くにおいて、酸化反応生成物がフィラーの方向にフィラ ーの中に生じるように、母金属の物体と通気性フィラーを互いに位置を合わせる 。母金属は一次源として及び溜として存在し、金属の溜は例えば重力流動によっ て一次源と連通ずるように記載されている。

溶融母金属の一次源はオキシダントと反応し、酸化反応生成物の形成を始める。

溶融母金属の一次源が消費されると、酸化反応生成物が形成を継続し、フィラー に浸透しながら、好ましくは連続的な手段によって母金属の溜から補給される。

このように溜は充分な母金属が利用できることを保証し、酸化反応生成物が望ま しい範囲に成長を完了するまでプロセスを継続させる。

セラミックマトリックス複合体構造の金属成分のコンシスチンシーを調整するた めの方法は、本出願人の米国特許出願第０７／３８９５０６号（１９８９年８月 ２日出願）に開示されており、これは順に米国特許出願第０６／９０８４５４号 （１９８６年９月１７日出願、発明者は両方共ＭａｒｅＳ、　Ｎｅｗｋｉｒｋら 、発明の名称”Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｉｎ　５ｉｔｕ　Ｔａｉｌｏｒｉｎｇ　 ｔｈｅＭｅｔａｌｌｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ａｒｔ ｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ＭａｄｅＴｈｅｒｅｂｙ“、米国特許 出願第０６９０８４５４号の対応欧州出願がＥＰＯより１９８８年４１６日に公 開第０２６３０５１号として出願公開）の継続出願である。

また、米国特許出願第０７／２６９１５２号（１９８８年１１月９日出願）は米 国特許出願第０７／１５２５１８号（１９８９年４月４日に米国特許第４８１８ ７３４号として発行、発明者はＲｏｂｅｒｔ　Ｃ，Ｋａｎｔｎｅｒら）の継続出 願であり、これは上記米国特許出願０６／９０８４５４号（発明の名称と出願人 は同じ）の一部継続出願である。この特許と上記の特許出願第０６／９０８４５ ４号は、得られる物体に１種または２種以上の望ましい特性を付与するために、 その形成の間にセラミックとセラミックマトリックス複合体の金属成分（両者は 分離し内部接続）のコンシスチンシーを調整するための方法を開示している。こ のように、セラミックまたはセラミック複合体の望ましい性能特性は、外部源あ るいは後形成方法よりも、望ましい金属成分をその場所取り込むことによって有 益に達成される。

これらの本出願人のセラミックマトリックスに関する特許出願と特許で議論して いるように、新規な多結晶質セラミック材料または多結晶質セラミック複合材料 は、母金属とオキシダント（例、固体、液体及び／又は気体）の間の酸化反応に よって得られる。これらの本出願人のセラミックマトリックスに関する特許出願 と特許に開示された包括的な方法によると、母金属（例、アルミナ）をその融点 より高い温度であるがその酸化反応生成物の融点より低い高温に加熱し、オキシ ダントと接触して反応する溶融母金属の物体を形成し、酸化反応生成物を形成す る。この温度において、酸化反応生成物または少なくともその一部は、溶融母金 属とオキシダントに接触してその間に広がり、溶融金属は形成した酸化反応生成 物を通ってオキシダントの方に吸引または輸送される。輸送された溶融金属はオ キシダントと接触して追加の新しい酸化反応生成物をそれ以前に形成した酸化反 応生成物の表面に形成する。プロセスが継続しながら追加の金属はこの多結晶質 酸化反応生成物の構造を通って輸送され、このようにして内部で接続した結晶質 のセラミック構造が継続的に成長する。得られたセラミック物体は例えば母金属 の非酸化成分のような特定の金属成分、及び／又は気孔を含むことがある。用語 「酸化Ｊは本出願人のセラミックマトリックスに関する特許出願と特許、及び本 明細書の全てにおいて広い意味に用いるものとし、電子を失うことまたは金属の 電子のオキシダント（１種または２種以上の元素及び／又は化合物のことがある ）との共有を言う。従って、酸素以外の元素がオキシダントとして役立つことが ある。

成る場合において、酸化反応生成物の成長に好ましく影響するか促進するために 、母金属が１種または２種以上のドーパントを必要とすることがある。このよう なドーパントは、酸化反応生成物の成長の間またはそれ以前の成る時点において 、母金属と少なくとも部公的に合金化させることができる。例えば、アルミニウ ムが母金属で空気がオキシダントの場合、マグネシウムとシリコン（例示である がドーパント物質の２つの大きな種類）はアルミニウムと合金化することができ 、生成した成長合金は母金属として利用される。このような成長合金の得られた 酸化反応生成物は、酸素をドーパントとして使用した場合、アルミナ、典型的に αアルミナを含む。

また、新規なセラミック複合材料構造物とその製造法は、上記の本出願人の成る セラミックマトリックスの特許出願と特許に開示され、フレイムされており、多 結晶質セラミックマトリックスで浸透された実質的に不活性なフィラー（注、い くつかの場合には反応性フィラー、例えば成長する酸化反応生成物及び／又は母 金属と少なくとも部分的に反応性であるフィラーの使用が望ましいことがある） を含むセラミック複合材料構造物を得るために酸化反応を利用する。

母金属は自己支持であるように成形され処理されることができる通気性フィラー 材料（またはプリフォーム）に隣接して位置し、次いで加熱されて溶融母金属の 物体を形成し、上記のようにオキシダントと反応して酸化反応生成物を形成する 。酸化反応生成物が成長して隣接したフィラー材料に浸透するにつれて、溶融母 金属はフィラー材料の中の以前に形成していた酸化反応生成物を通って吸引され 、上記のようにオキシダントと反応して以前に形成していた酸化反応生成物の表 面に追加の新しい酸化反応生成物を形成する。酸化反応生成物の最終的な成長は フィラーを浸透または埋封し、フィラーを埋封する多結晶質セラミックマトリッ クスのセラミック複合材料構造物の形成となる。また上記のように、フィラー（ またはプリフォーム）はセラミック複合材料構造物の境界または表面を確定する ためにバリヤ手段を利用することができる。

このように、上記の本出願人のセラミックマトリックスの特許出願と特許は、こ れまで不可能でないにせよ通常のセラミック加工技術では達成が難しいと考えら れてきた所望の寸法と厚さに容易に成長する酸化反応生成物の製造を記載する。

ホウ化物含有物質の製造が本出願人の米国特許第４８８５１３０号（（以降「特 許’１３０Ｊと称す）、１９８９年１２月５日発行、発明者はＴ、　Ｄｅｎｎｉ ｓＣｌａａｒ、　５ｔｅｖｅｎ　Ｍ、　Ｍａｓｏｎ、　Ｋｅｖｉｎ　Ｐ、　Ｐｏ ｃｈｏｐｉｅｎ、　Ｄａｎｎｙ　Ｒ，Ｗｈｉｔｅ。

Ｗｉｌｌｉａｍ　Ｂ、　Ｊｏｈｎｓｏｎ、発明の名称”Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ 　Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　Ｓｅｌｆ−３ｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　Ｂｏｄｉｅｓ　ａｎ ｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｍａｄｅ　Ｔｈｅｒｅｂｙ”　（米国特許第４８８５１ ３９号の対応欧州出願がＥＰＯより１９９０年７月１８日に公開第０３７８４９ ９号として出願公開））に記述されている。

特許゛１３０の開示を簡単にまとめると、炭化ホウ素を含む材料の存在下で母金 属の浸透と反応プロセス（即ち、反応浸透）を利用して自己支持セラミック物体 を得る。詳しくは、炭化ホウ素、及び所望によりホウ素供与体物質と炭素供与体 物質の１種または２種以上を含む床または材料が溶融母金属によって浸透され、 床は全体が炭化ホウ素か一部のみ炭化ホウ素を含んでなることができ、このよう にして少なくとも部分的に１種または２種以上の母金属ホウ素含有化合物を含む 自己支持物体が得られ、この化合物は母金属ボウ化物または母金属ホウ炭化物あ るいはこの両者を含み、典型的に母金属炭化物も含むことがある。また、浸透さ れる炭化ホウ素を含む材料は、炭化ホウ素と混合された１種または２種以上の不 活性フィラーを含むことができると開示している。従って、不活性フィラーを混 合することによって結果は母金属の反応浸透によって形成されたマトリックスを 有する複合体と推定され、そのマトリックスは少なくとも１種のホウ素含有化合 物を含み、またそのマトリックスは母金属炭化物を含むこともあり、マトリック スは不活性フィラーを埋封する。

更に、上記態様のいずれか（即ち、フィラーありまたはフィラーなし）の最終的 な複合体生成物は、少なくとも１種の金属成分として最初の母金属の残余金属を 含むことがあることに注意すべきである。

概して、特許°１３０に開示された方法において、炭化ホウ素、及び所望により １種または２種以上のホウ素供与体物質と炭素供与体物質を含む材料が、溶融金 属または溶融金属合金のまとまりに隣接または接触して配置され、金属または金 属合金は特定の温度範囲の実質的に不活性な環境で溶融される。溶融金属は炭化 ホウ素を含む材料に浸透し、少なくとも炭化ホウ素と反応して少なくとも１種の 反応生成物を形成する。炭化ホウ素及び／又はホウ素供与体物質及び／又は炭素 供与体物質は溶融母金属によって少なくとも部分的に還元されることができ、そ れにより母金属ホウ素含有化合物が形成する（例、プロセスの温度条件によって 母金属ホウ化物及び／又はホウ素化合物）。典型的に母金属炭化物もまた生成し 、特定の場合には母金属ホウ炭化物が生成する。少なくとも一部の反応生成物が 金属との接触を保持し、溶融金属が炭化ホウ素を含む未反応材料の方に吸上また は毛管作用により吸引または輸送される。この輸送された金属は追加の母金属、 ホウ化物、炭化物、及び／又はホウ炭化物を形成し、セラミックス物体の形成ま たは発達は、母金属または炭化ホウ素を含む材料のいずれかが消費されるか、あ るいは反応温度が反応温度範囲の外に変化するまで継続する。得られた構造物は １種または２種以上の母金属ホウ化物、母金属ホウ素化合物、母金属炭化物、金 ＠（特許゛１３０で議論したように合金と金属間化合物を含むものとする）、気 孔、またはこれらの任意の組み合わせを含む。

また、これらのいくつかの相は物体の至る所においてｌまたは２以Ｅの次元で内 部接続することがありしないこともある。ホウ素含有化合物（即ち、ホウ素とホ ウ素化合物）、炭素含有化合物、金属相の最終的な体積分率、内部接続の程度は 、炭化ホウ素を含む材料の初期密度、炭化ホウ素と母金属の相対量、母金属の合 金、炭化ホウ素のフィラーによる希釈度、炭化ホウ素を含む材料と混合されるホ ウ素供与体物質及び／又は炭素供与体物質の量、温度、時間のような条件の１ま たは２以上を変えることによって制御することができる。好ましくは、炭化ホウ 素の母金属ホウ化物、母金属ホウ素化合物、母金属炭化物への転化率は少なくと も約５０％、最も好ましくは少なくとも約９０％である。

特許°１３０に使用される典型的な環境または雰囲気は、プロセス条件下で比較 的不活性または非反応性の環境または雰囲気である。詳しくは、例えばアルゴン ガスまたは真空が適切なプロセス雰囲気であろうと開示されている。更にまた、 ジルコニウムを母金属として使用した場合、得られる複合材料はニホウ化ジルコ ニウム、炭化ジルコニウム、及び残余金属ジルコニウムを含んだと開示されてい る。

また、アルミニウム母金属をプロセスに使用した場合、結果はＡＩＪａ＊Ｃｔ、 ＡＩＢ＋　ｔｃｔ及び／又はＡＩＢｔａＣ＊のようなアルミニウムホウ炭化物、 アルミニウム母金属、この他の残りの母金属の未反応未酸化成分であったと開示 されている。プロセス条件に使用するに適切であると開示されたこの他の母金属 はシリコン、チタン、ハフニウム、ランタン、鉄、カルシウム、バナジウム、ニ オブ、マグネシウム、ベリリウムを含む。

更にまた、炭素供与体物質（例、グラファイト粉末またはカーボンブラック）及 び／又はホウ素供与体物質（例、ホウ素粉末、ホウ化ケイ素、ホウ化ニッケル、 ホウ化鉄）を炭化ホウ素の材料に添加することによって、母金属ホウ化物／母金 属炭化物の比を調節できることが開示されている。例えば、ジルコニウムを母金 属として使用した場合、ＺｒＢｔ／ＺｒＣの比は炭素供与体物質を使用するなら ば下げることができ（即ち、炭化ホウ素の材料に炭素供与体物質を添加すること でより多くのＺｒＣが生成する）、一方ホウ素供与体物質を使用するならばＺｒ Ｂ＊／ＺｒＣの比は上げることができる（即ち、炭化ホウ素の材料にホウ素供与 体物質を添加することでより多くのＺｒＢ、が生成する）。更にまた、物体の中 に形成される板状ＺｒＢ、の相対的なサイズは、ホウ素供与体物質を使用しない 類似のプロセスで形成した板状ＺｒＢｔよりも大きいことがある。このように、 炭素供与体物質及び／又はホウ素供与体物質の添加もまた得られた材料の形態に 影響することがある。

もう１つの関係特許、具体的には米国特許第４９１５７３６号（（以降は「特許 ’７３６Ｊ　と称す）、発明者はＴｅｒｒｙ　Ｄｅｎｎｉｓ　Ｃ１ａａｒとＧｅ ｒｈａｒｄＨａｎｓ　５ｃｈｉｒｏｋｙ　５１９９０年４月ｌＯ日発行、発明の 名称”Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆＭｏｄｉｆｙｉｎｇ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｃｏｍｐ ｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓ　Ｂｙ　ａ　Ｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃ ｅｓｓａｒｉｄ　Ａｒｔｉｅｌｅｓ　Ｍａｄｅ　Ｔｈｅｒｅｂｙ”　（米国特許 第４９１５７３６号の対応欧州出願がＥＰＯより１９８９年６月２８日に公開第 ０３２２３４６号として出願公開））において、付加的な改良技術が開示されて いる。詳しくは特許゛７３６は、例えば特許゛１３０の教示の教示によって得ら れたセラミックス複合体を気体の浸炭層に接触させることによって、その複合体 を改良できることを開示している。このような気体の浸炭層は、例えば複合体を グラファイトの床に埋め、制御された雰囲気炉の中でグラファイトの床の少なく とも一部を水分または酸素と反応させることによって生成することができる。し かし、炉の雰囲気は典型的に主として非反応性ガス、例えばアルゴンを含むべき である。アルゴンガス中に存在する不純物が浸炭層の形成に必要な０．を供給す るかどうか、またアルゴンガスがグラファイトの床または複合体の中の成分の成 るタイプの揮発によって発生した不純物を含むビヒクルとして川に役立つかどう かは不明である。また、気体の浸炭層は複合体の加熱の際に制御された雰囲気炉 の中に直接導入することができるであろう。

気体の浸炭層を制御された雰囲気炉の中に導入した後、浸炭層がゆるく詰め込ま れたグラファイト粉末の中に埋められた複合体の表面の少なくとも一部と接触で きることを許容にするように、セットアツプをデザインすべきである。浸炭層の 中の炭素またはグラファイトの床からの炭素は内部接続した炭化ジルコニウム相 に溶は込むであろうと考えられ、炭化ジルコニウム相は所望により空孔拡散プロ セスによって、実質的に複合体の全体の至る所に溶解した炭素を輸送できると考 えられる。また特許゛７３６は、複合体が浸炭層に接触する時間及び／又は浸炭 プロセスが生じる温度を制御することによって、浸炭ゾーンまたは浸炭層を複合 体の表面上に形成することができると開示している。このようなプロセスは高い 金属含有率と高い破壊靭性を有する複合材料のコアを囲む硬くて耐磨耗性の表面 を形成するであろう。

従って、約５〜３０体積％の量の残余金属相を有する複合体が形成された場合、 その複合体は後の浸炭処理によって複合体中の残りの母金属が約Ｏ〜２体積％、 典型的には約１７２〜２体積％となるように改質できる。

更にまた、米国特許出願第０７／２９６２３９号（１９８９年１月１２日出願、 特許゛７３６の一部継続出願）は、浸炭層の他に窒化種及び／又はホウ化種もま た形成した複合体に同様な改質を与えるために利用できると開示している。

もう１つの若干関係のある特許出願、即ち米国特許出願第０７１５４３３１６号 （１９９０年６月２５日出願、発明者Ｔｅｒｒｙ　Ｄｅｎｎｉｓ　Ｃ１ａａｒら 、発明の名称”Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｍａｋｉｎｇ　Ｓｅｌｆ−３ｕｐｐｏ ｒｔｉｎｇ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓａｎｄ　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　Ｐ ｒｏｄｕｃｅｄ　Ｔｈｅｒｅｂｙ”）において、蒸気相母金属を固体オキシダン トと反応させ、固体反応生成物を形成する方法を開示している。詳しくは、その 発明の好ましい態様において、少なくとも一部に固体オギシダントを含む物質を 反応室に装入する。反応室は本発明のプロセスに利用される物質のいずれとも不 都合に反応しない材料で製作されるか少なくとも覆われるべきである。蒸気相母 金属源は、母金属蒸気と固体オキシダント含有物質との間で相互作用を可能にす るように反応室の中に収める。このように、母金属蒸気は、母金属蒸気と反応す べき固体オキシダント含有物質の部分と接触できるべきである。従って、選択さ れた位置に反応生成物を形成するために、固体オキシダント含有物質の一部のみ が母金属蒸気に接触される必要があることがあり、あるいは実質的に全ての固体 オキシダント含有物質が母金属蒸気に接触されることができる。従って、少なく とも一部に固体オキシダント含有物質を含む基材材料は反応生成物に被覆される ことができるであろう。その層は基材材料の特定の用途への利用性を高める望ま しい機械的特性を有することがある。

別の米国特許出願第０７１５４３２７７号（１９９０年６月２５日出願、発明者 Ｔｅｒｒｙ　Ｄｅｎｎｉｓ　Ｃ１ａａｒ、発明の名称”Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　 Ｆｏｒｍｉｎｇ　ａ　ＳｕｒｆａｃｅＣＯａｔｉｎｇ”）は、固体オキシダント 源と母金属源（例、固体源及び／又は蒸気源）が基材材料の表面上で反応を生じ 、セラミックまたはセラミック複合材料層を形成することを開示している。詳し くは、その発明の第１の好ましい態様において、基材材料（粉末母金属は反応す ることがありしないこともある）は粉末母金属と固体オキシダント粉末の混合物 で被覆される。粉末母金属と固体オキシダント粉末は反応室の中で反応温度まで 昇温することによって互いに反応を生じる。その発明の第２の好ましい態様にお いて、粉末母金属と固体オキシダント粉末が互いに反応を生じて反応生成物を形 成する前に、実質的に不活性なフィラー材料を粉末母金属と固体オキシダント粉 末の混合物に混合する。従って、この発明によって生成した生成物は基材材料の 上の層であることができ、その層は種々の環境における基材材料の向上した性能 に結びつく。

金属マトリックス複合材料の新規な製造方法が本出願人の米国特許第４８２８０ ０８号（１９８９年５月９日発行、発明者Ｗｈｉｔｅら、発明の名称”Ｍｅｔａ ｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”）に開示されている。Ｗｈｉｔｅら の発明の方法によると、フィラー材料の通気性材料（例、セラミックスまたはセ ラミックス被覆材料）に少なくとも約１重量％のマグネシウム、好ましくは少な （とも約３重量％のマグネシウムを含む溶融アルミニウムを浸透させることによ って金属マトリックス複合材料が製造される。浸透は外部からの圧力や真空の適 用なしで自発的に生じる。溶融金属合金の供給は少なくとも約６７５°Ｃの温度 において、１０〜ｌＯＯ体積％の窒素、好ましくは少なくとも約５０体積％の窒 素（その他のガスが存在するならば非酸化性ガス、例えばアルゴン）の存在下で フィラー材料のまとまり（ｍａｓｓ）と接触する。これらの条件下で溶融アルミ ニウム合金は標準大気圧下でセラミックス材料に浸透し、アルミニウム（または アルミニウム合金）マトリックス複合材料を形成する。所望の量のフィラー材料 が溶融アルミニウム合金で浸透された時に合金を凝固させるために温度を下げ、 それにより強化用フィラー材料を埋封した固体金属マトリックス構造物が形成す る。一般に、また好ましくは、加えられた溶融合金の供給は基本的に浸透をフィ ラー材料のまとまりの境界まで進めることを可能にすることで充分であろう。Ｗ ｈｉｔｅらの発明によって製造されたアルミニウムマトリックス複合材料中のフ ィラー材料の量は極めて多いことが可能である。この点について、ｌ：１より大 きいフィラー：合金の体積比を得ることができる。

上記のＷｈｉｔｅらの発明のプロセス条件下では、窒化アルミニウムをアルミニ ウムマトリックスの全体に分散した非連続相として形成することができる。アル ミニウムマトリックス中の窒化物の量は温度、合金組成、ガス組成、フィラー材 料のような因子によって変化させることができる。このように系の１または２以 上の因子を制御することによって複合材料の特定の性質を調節することができる 。

ここでいくつかの末端の用途については、複合材料が窒化アルミニウムを殆ど含 まないか実質的に含まないことが望ましいことがある。

高い温度は浸透に適するが、プロセスを窒化物が形成し易くすることか観察され ている。Ｗｈｉｔｅらの発明は浸透速度論と窒化物の形成とのバランスの選択を 可能にする。

金属マトリックス複合材料の形成に使用するための適切なバリヤ手段の例か本出 願人の米国特許第４９３５０５５号（１９９０年６月１９日発行、発明者Ｍｉｃ ｈａｅｌ　Ｋ、　Ａｇｈａｊａｎｉａｎら、発明の名称”Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　 ＭａｋｉｎｇＭｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈ ｅ　Ｕｓｅ　ｏｆ　ａ　Ｂａｒｒｉｅｒ”　、米国特許第４９３５０５５号の対 応欧州特許出願がＥＰＯより１９８９年６月１２日に公開第０３２３９４５号と して出願）に記載されている。このＡｇｈａｊａｎｉａｎらの発明によると、バ リヤ手段（例、粒状のニホウ化チタン、または１Ｊｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ社 が商品名ＧＲＡＦＯＩＬ■として販売の柔軟なグラファイトテープのようなグラ ファイト材料）をフィラー材料の画定された表面境界に配置し、マトリックス合 金をバリヤ手段によって画定された境界まで浸透させる。バリヤ手段は溶融金属 の浸透を抑制し、防止し、終了させるために使用し、それにより得られた金属マ トリックス複合材料に最終形状またはほぼ最終形状を提供する。従って、形成し た金属マトリックス複合体は、バリヤ手段の内側形状に実質的に一致した外側形 状を有する。

米国特許第４８２８００８号の方法は本出願人の米国特許出願第０７１５１７５ ４１号（１９９０年４月２４日出願、米国特許出願第０７／１６８２８４号（１ ９８８年３月１５日出願、現在放棄）の継続出願、発明者は両方共Ｍｉｃｈａｅ ｌＫ、　ＡｇｈａｊａｎｉａｎとＭａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋ　、発明の名 称”Ｍｅｔａｌ　ＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑ ｕｅｓ　ｆｏｒ　Ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｓａｍｅ’、米国特許第４８２８００ ８号の対応欧州特許出願がＥＰＯより１９８８年１１月１７日に公開第０２９１ ４４１号として出願）によって改良された。この米国特許出願に開示された方法 によると、マトリックス金属合金は金属の第１の源として、及び例えば重力流動 によって溶融金属の第１の源と連絡するマトリックス金属合金の溜として存在す る。詳しくは、この特許出願に記載された条件の下で、溶融マトリックス合金の 第１の源は標準大気圧下でフィラー材料のまとまりに浸透を開始し、従って金属 マトリックス複合材料の形成を開始する。溶融マトリックス金属合金の第１の源 はフィラー材料のまとまりの中に浸透する間に消費され、所望により好ましくは 連続的な手段によって、自発的な浸透が継続するように溶融マトリックス金属の 溜から補給されることができる。通気性フィラーの所望の量が溶融マトリックス 合金によって自発的に浸透された時に合金を凝固させるために温度を下げ、それ により強化用フィラー材料を埋封する固体金属マトリックス構造物が形成する。

金属の溜の使用はこの特許出願に記載された発明の単に１つの態様であり、そこ に開示された発明の別の態様の各々に溜の態様を結びつけることは必要でなく、 またその態様のいくつかも本発明と組み合わせて使用することが有益なことがあ ると理解すべきである。

金属の溜は、金属の充分な量が所定の範囲までフィラー材料の通気性材料に浸透 するような量で存在することができる。あるいは表面境界を画定するために、任 意のバリヤ手段をフィラーの通気性材料の少なくともｌ側面に接触させることが できる。

また、加えられる溶融マトリックス合金の供給はフィラー材料の通気性材料の境 界（例、バリヤ）まで基本的に自発的浸透が進行することを可能にするに少なく とも充分であるべきであるが、溜に存在する合金の量はその充分な量を超えるこ とができ、このため浸透を完了するに充分な量の合金が存在するであろうことに 加えて、過剰の溶融金属合金が残存して金属マトリックス複合体に付着すること ができるであろう。従って、過剰の溶融合金が存在した場合、得られる物体は複 雑な複合体であり（例、マクロ複合体）、その中に金属マトリックスを有する浸 透されたセラミック物体は溜の中に残存した過剰の金属に直接結合されるであろ う。

金属マトリックス技術の更なる改良は本出願人の米国特許出願第０７１５２１０ ４３号（１９９０年５月９日出願、これは米国特許出願第０７７４８４７５３号 （１９９０年２月２３日出願）の一部継続出願、これは更に米国特許出願第０７ ／４３２６６１号（１９８９年１１月７日出願、現在放棄）の一部継続出願、こ れは更に米国特許出願第０７／４１６３２７号（１９８９年１０月６日出願、現 在放棄）の一部継続出願であり、発明者はＡｇｈａｊａｎｉａｎら、発明の名称 ＋Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｆｏｒｍｉｎｇ　Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏ ｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓｂｙ　ａ　５ｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　Ｉｎｆｉｌ ｔｒａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ、　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｐｒｏｄｕｃ ｅｄＴｈｅｒｅｆ　ｒｏｍ”　）に見ることができる。このＡｇｈａｊａｎｉａ ｎらの発明によると、フィラー材料の通気性材料またはプリフォームへのマトリ ックス金属の自発的浸透は、少なくともプロセスの成る段階で、溶融マトリック ス金属がフィラー材料またはプリフォームに自発的に浸透することを可能にする 。Ａｇｈａｊａｎｉａｎらは自発的浸透を示す多数のマトリックス金属／浸透促 進剤前駆体／浸透雰囲気系を開示している。

詳しくは、Ａｇｈａｊａｎｉａｎらはアルミニウム／マグネシウム／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、アルミニ ウム／カルシウム／窒素系で自発的浸透が観察されていると開示している。しか し、Ａｇｈａｊａｎｉａｎらの発明に示された開示より自発的浸透挙動はこの他 のマトリックス金属／浸透促進剤前駆体／浸透雰囲気系でも生じるであろうこと は明らかである。

本出願人の米国特許第４８７１００８号（１９８９年ｌθ月３日発行、米国特許 出願第０７／１４２３８５号（１９８８年１月１１日出願）より発行、発明者は Ｄｗｉｖｅｄｉ　ら、発明の名称は両方共”Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ 　Ｍｅｔａｌ　ＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”　、米国特許第４８７１０ ０８号の対応欧州特許出願かＥＰＯより１９８９年７月１９日に公開第０３２４ ７０６号として出願）は、セラミックマトリックス複合材料の型に収められたフ ィラーの通気性材料への浸透によって金属マトリックス複合材料を形成する新規 な方法を開示している。Ｄｗｉｖｅｄｉ　らの発明の方法によると、適切なフィ ラー（「−次フィラー」と称す）を含んでなるプリフォームの少なくとも一部を 埋封する多結晶質の酸化反応生成物を発達または成長させるために、溶融金属前 駆体または母金属とオキシダントとの方向性酸化によって型を形成する。次いで 形成したセラミックマトリックス複合材料の型に二次フィラーを提供し、最も典 壓的には型を封止する少なくとも１つの溶融金属を入口または開口部に導入する ことによって型の内容物を密閉する。密閉した床は特定の閉じ込められた空気を 含むことがあるが、閉じ込められた空気と型の内容物は、外部または周囲の空気 を締め出すかまたは遮断するように、孤立または封止される。密閉した環境を提 供することにより、適切な溶融金属温度において二次フィラーの有効な浸透が達 成され、このため湿潤剤、溶融マトリックス金属中の特定の合金成分、機械的圧 力の適用、真空の適用、特定のガス雰囲気、その他の浸透手段に対する全ての必 要性が防止または除去される。

上記の本出願人の特許は、セラミックマトリックス複合体に接合することができ る金属マトリックス複合体の製造方法とそれによって得られた新規な物体を記載 している。

本出願人の米国特許出願第０７／４８４５７５号（１９９０年２月２３日出願、 発明者Ｍａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋら、発明の名称”Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏ ｒ　ＦｏｒｍｉｎｇＭａｃｒｏｅｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓ　ａｎｄ　Ｍ ａｃｒｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓ　ＰｒｏｄｕｃｅｄＴｈｅｒｅｂｙ ″）に、若干関係したプロセスによるマクロ複合体の形成方法が開示されている 。この出願は出願第０７／４０５７４７号（１９８９年９月１１日出願、発明者 Ｍａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋら、発明の名称”Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒＦｏ ｒｍｉｎｇ　Ｍａｅｒｏｃｏａ＋ｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓ　ａｎｄ　Ｍａｃ ｒｏｅｏｍｐｏｓｉｔｅ　ＢｏｄｉｅｓＰｒｏｄｕｃｅｄ　Ｔｈｅｒｅｂｙ’） の一部継続出願であり、これは順に出願第０７７３７６４１６号（１９８９年７ 月７日出願）の一部継続出願であり、これは米国特許出願第０７／３６８５６４ 号（１９８９年６月２０日出願）の一部継続出願であり、これは順に米国特許出 願第０７／２６９４６４号（１９８８年１１月ｌＯ日出願）の一部継続出願であ り、発明者はいずれもＭａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋらで、発明の名称は”Ｍ ｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｆｏｒｍｉｎｇ　Ｍａｃｒｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏ ｄｉｅｓａｒｉｄ　Ｍａｃｒｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓ　Ｐｒｏｄｕ ｃｅｄ　Ｔｈｅｒｅｂｙ”である（米国特許出願第０７／２６９４６４号の対応 欧州特許出願がＥＰＯより１９９０年５月２３日に公開第０３６９９３１号とし て出願）。これらの出願はフィラー材料の通気性材料またはプリフォームに溶融 マトリックス金属を自発的に浸透させ、自発的に浸透された材料をセラミックス 及び／又は金属のような少なくとも１つの二次材料に結合させることによるマク ロ複合体の形成に関係する種々の方法を開示している。詳しくは、浸透促進剤及 び／又は浸透促進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気が少なくともプロセスの成る段 階でフィラー材料またはプリフォームと連通し、溶融マトリックス金属がフィラ ー材料またはプリフォームに自発的に浸透することを可能にする。更に浸透の前 に、フィラー材料またはプリフォームの浸透の後に浸透された材料が二次材料に 結合するように、フィラー材料またはプリフォームを二次材料の少なくとも一部 と接触させて配置することにより、マクロ複合体が形成する。

本出願人の米国特許出願第０７／３８１５２３号（１９８９年７月１８日出願、 発明者Ｒｏｂｅｒｔ　Ｃ，Ｋａｎｔｎｅｒら、発明の名称”Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　 ｏｆ　ＦｏｒｍｉｎｇＭｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄ ｉｅｓ　ｂｙ　ａ　５ｅｌｆ−Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ＶａｃｕｕｍＰｒｏｃｅｓ ｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｐｒｏｄｕｃｅｄ　Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ″）に 、本発明のプロセスに類似の自己発生した真空プロセスによる金属マトリックス 複合体の形成方法が開示されている。この特許出願は、溶融マトリックス金属を 反応性雰囲気の存在下でフィラー材料またはプリフォームと接触させ、少なくと もプロセスの成る段階で溶融マトリックス金属を反応性雰囲気と部分的または実 質的に完全に反応させ、それにより少なくとも一部において自己発生した真空の 形成に由来した溶融マトリックス金属のフィラー材料またはプリフォームへの浸 透を生じさせることによる方法を開示している。このような自己発生真空浸透は 外部の圧力または真空を全く適用せずに生じる。

本出願人の米国特許出願第０７１５６０７４６号（１９９０年７月３１日出願、 １９８９年７月２１日出願の米国特許出願第０７／３８３９５３号の一部継続出 願、発明者Ｒｏｂｅｒｔ　Ｃ，Ｋａｎｔｎｅｒら、発明の名称”Ａ　１６ｉ１１ ｇｄ　ｏｆ　ＦｏｒｍｉｎｇＭａｃｒｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｂｏｄｉｅｓ　ｂ ｙ　５ｅｌｆ−Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　Ｖａｃｕ＋ｕ＋＋　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ 　ａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ　Ｐｒｏｄｕｃｅｄ　Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ’）に、本 発明のプロセスに類似の自己発生真空プロセスによるマクロ複合体の形成方法が 開示されている。この特許出願は溶融マトリックス金属を反応性雰囲気の存在下 でフィラー材料またはプリフォームまたは二次物体と接触させ、少なくともプロ セスの成る段階で溶融マトリックス金属を反応性雰囲気と部分的または実質的に 完全に反応させ、それにより少なくとも一部において自己発生した真空の形成に 由来した溶融マトリックス金属の二次物体に接触するフィラー材料またはプリフ ォームへの浸透を生じさせることによる方法を開示している。このような自己発 生真空浸透は外部の圧力または真空を全く適用せずに生じる。

本出願人の上記の特許及び特許出願に開示した全ての事項は、ここで特に参照し て含まれる。

発明の開示 本発明は多くのいろいろな材料の熱可塑成形（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｆｏ ｒｍａｔｉｏｎ）のための成形用具（ｔｏｏｌ）材料として利用できる多くの新 規な材料の予期しない発見に関係する。詳しくは、金属、セラミックス、ガラス 、プラスチック、ポリマーは適切なプロセス条件下で熱可塑的に付形することが できる。ここでこのような熱可塑的付形技術は、熱可塑的付形に利用する成形用 具に厳重な要求を置いている。

本発明は種々プラスチックの形成プロセスの成形用具として使用するための多く の新規な材料を提供する。詳しくは、成形用具工業の種々の要求に合致する本発 明の材料の物理的特性を設計できることが、その業界で従来より知られている成 形用具についてかなりの有利な点を提供する。耐磨耗性、熱伝導率、熱膨張率等 を含む物理的特性は、成形用具として利用されるべき本発明の材料についての潜 在力を最大限にするように、全て設計することができる。

更にまた、本発明の材料を最終形状またはほぼ最終形状に成形することができる ため、成形用具の実際の製作に付随した従来技術の多くの欠点が克服される。

本発明は、成形用具業界で長く感じられてきた、多数の付形または成形された製 品を信頼性よく生産できる成形用具を提供することへの要求を満足させる。

また本発明は、成形用具によって生産された成形品の生産及び／又は成形品の機 械的特性を最大限にするために、成形用具の中の選択された位置に加熱及び／又 は冷却用チャンネルを設置することの可能性を用意する。

セラミックマトリックス形成のための核形成箇所を提供する及び／又は触媒とし て作用するフィラーを意味する。

［合金側（ａｌｌｏｙ　５ｉｄｅ）Ｊ セラミックマトリックス複合材料に関連して用いた場合、溶融金属とオキシダン トの酸化反応生成物がプリフォームまたはフィラー材料のまとまりに浸透する前 に、初めに溶融金属と接触していたセラミックマトリックス複合材料の側面を言 う。

金属マトリックス複合材料に関連して用いた場合、溶融金属がフィラー材料の通 気性材料またはプリフォームに浸透する前に、初めに溶融マトリックス金属と接 触していた金属マトリックス複合材料の側面を言う。

［アルミニウム」 本質的に純粋な金属（例、比較的純粋で商業的に入手できる非合金アルミニウム ）、あるいは不純物及び／又は合金成分例えば鉄、シリコン、銅、マグネシウム 、マンガン、クロム、亜鉛等をその中に有する商業的に入手できる金属のような 他のグレードの金属及び金属合金を含めて意味する。この定義の意図するアルミ ニウム合金はアルミニウムが主な成分である合金または金属間化合物である。

「周囲の雰囲気」 フィラー材料またはプリフォーム、及び非通気性容器の外側の雰囲気を言う。反 応性雰囲気とほぼ同じ成分を有することがあり、別な成分を有することもある。

［残余の非酸化性ガス１ 蒸気相オキシダント、またはプロセス条件下で母金属またはマトリックス金属ど 実質的に非反応性の不活性ガスまたは還元性ガスのどちらかである浸透性雰囲気 、を含む最初のガスまたは酸化性ガス（利用するならば）の他に存在する全ての ガスを意味する。使用されるガスの中に不純物として存在することがある全ての 酸化性ガスは、プロセス条件下で母金属または金属マトリックスを何ら実質的な 程度に酸化しないように少なくあるべきである。

「バリヤＪまたは［バリヤ手段」 セラミックマトリックス複合体に関連して用いた場合、プロセス条件下で成る結 合性を保持し、実質的に揮発性ではなく（即ち、バリヤ材料として機能を失う程 にはバリヤ材材は揮発しない）、好ましくは蒸気相オキシダント（利用するなら ば）に対して通気性であり、一方で酸化反応生成物の継続した成長を局所的に抑 制し、妨害し、停止させ、妨げ、防止等することができる全ての材料、化合物、 元素、組成物等を意味する。

「バリヤ」または「バリヤ手段」 金属マトリックス複合体に関連して用いた場合、フィラー材料の通気性材料また はプリフォームの当該バリヤ手段によって画定された表面境界を越えて溶融マト リックス金属が移行、移動等することを妨害し、抑制し、防止しまたは終了させ る適切な手段の全てを意味する。適切なバリヤ手段はプロセス条件下で成る結合 性を保持し、実質的に揮発性ではない（即ち、バリヤ材料として機能を失う程に はバリヤ材料は揮発しない）全ての材料、化合物、元素、組成物等を意味する。

更に、適切な１バリヤ手段」は用いるプロセス条件下で、バリヤ手段の湿潤性が バリヤ材料の表面を越えて（即ち、表面湿潤）実質的に進行しない限り、移行し ている溶融マトリックス金属による湿潤性または非湿潤性のどちらかの材料を含 む。このタイプのバリヤは溶融マトリックス金属に対して親和性を殆どあるいは 実質的に全く示さないように観られ、フィラー材料のまとまりまたはブリフィ・ −ムの画定された表面境界を越える移動はバリヤ手段によって防止または抑制さ れる。バリヤは必要なことがある最終機械加工または研削を全て低減させ、得ら れる金属マトリックス複合材料製品の表面の少なくとも一部を画定する。

「結合」 ２つの物体を接続する全ての方法を意味する。その接続は物理的及び／又は化学 的及び／又は機械的であってよい。物理的接続は２つの物体の少なくとも１つが 通常は液体状態であって、もう１つの物体の微細構造の少なくとも一部に浸透す ることを必要とする。この現象は一般に「湿潤」として知られる。化学的接続は ２つの物体の少なくとも１つがもう１つの物体と化学的に反応し、２つの物体の 間に少なくとも１つの化学的結合を形成することを必要とする。

２つの物体の間に機械的接続を形成するための１つの方法は、２つの物体の少な くとも１つがもう１つの物体の中に巨視的に浸透することを含む。この１例は２ つの物体の少なくとも１つがもう１つの物体の表面の溝またはスロットに浸透す ることであろう。このような機械的接続は微視的浸透または「湿潤」を含まない が、このような物理的接続技術と組み合わせて使用することができる。

機械的接続の追加の方法は「収縮嵌合」のような技術を含み、圧力嵌め合いによ って１つの物体を他の物体に取り付ける。この機械的接続法においては、１つの 物体は他の物体による圧縮の下に置かれるであろう。

［ｉ！４ 銅の多い合金を含んで意味し、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、シリコン、ベリリ ウム、マンガン及び／又は鉛を含むことかある。特定の青銅合金として、銅の比 率が約９０重量％、シリコンの比率力曵約６重量９６、鉄の比率が約３重量％の 合金を含む。

「カーカス」または「母金属カーカス」セラミックスマトリックス複合体に関連 して用いた場合、セラミックス物体の形成の際に消費されていない母金属の初め の物体の残りの全てを言い、典型的に、形成した物体と少なくとも部分的（＝接 触してその中に残存する。カーカスはまた、母金属及び／又（よその中の二次ま たは異種金属のいくつかの酸化された成分も典型的（こ含むことがあると理解す べきである。

［カーカス」または［マトリックス金属のカーカスＪ金属マトリックス複合材に 関連して用いた場合、金属マド１）・ソクス複合体の形成の際に消費されなかっ たマトリ・ノクス金属の初めの物体の残りの全てを言い、典型的には放冷された 場合、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て残存す る。

カーカスはまた、その中に二次または異種金属を含むこともあると理解すべきで ある。

「憇」 炭素の比率が少なくとも約２重量％の鋳鉄合金の系を言う。

「セラミック」 旧来の意味におけるセラミックス物体、即ち全てが非金属と非有機材料で構成さ れるといった意味に限定されるように不当（こ解釈すべきてなく、むしろ組成ま たは支配的な性質のとちらか（こつ０て主としてセラミックである物体を言う。

ここでその物体は、母金属に由来するか、またはオキシダントあるいはドーノく ントが還元された１種または２種以上の金属成分（孤立及び／又は内部接続、物 体を形成するために用いた加工条件による）の少量またはかなりの量を含むこと があり、最も典型的には約１〜４０体積％の金属を含み、更に多くの金属を含む ことがある。

プリフォームまたはフィラー材料を埋封し、恐らく２次元または３次元で内部接 続した網状組織の母金属相を更にその中に含むことがある２次元または３次元で 内部接続したセラミックを含む材料を意味する。セラミックは特に望ましい微細 構造、または特に望ましい機械的、物理的、化学的特性を得られる複合材料に提 供するために種々のドーパント元素を含むことがある。

「糎」 商業的グレードの実質的に純粋な金属を言い、例えば種々の量の不純物を中に含 む９９重量％の鋼である。また、青銅の定義には収まらなくて銅を主な成分とし て中に含む合金または金属間化合物である金属も言及する。

「ドーパント」 母金属と組み合わせて使用した場合、酸化反応プロセスを都合よく影響または促 進し及び／又は生成物の微細構造及び／又は性質を変えるための成長プロセスを 改良する物質（母金属成分、またはフィラーの中または上に混合及び／又は含ま れる成分、またはオキシダントと混合された成分）を意味する。ドーパントの機 能に関するいかなる特定の理論や説明にも束縛される意図はないが、母金属とそ の酸化反応生成物の間の適切な表面エネルギー関係がその酸化反応生成物の形成 を促進するように本質的に存在しない場合、いくつかのドーパントがその酸化反 応生成物の形成を促進するのに存用と思われる。ドーパントはフィラー材料に添 加することができ、プロセス条件下で気体、固体、または液体の形態であること ができ、母金属の成分どして含まれることができ、酸化反応生成物の形成に関与 するいずれかの成分に添加することができる。ドーパントは（１）溶融母金属に よる酸化反応生成物の湿潤を増進または誘発する好ましい表面エネルギー関係を 作り出すことがある、（２）合金、オキシダント、及び／又はフィラーとの反応 による成長表面において「前駆体層」を形成することがあり、これが（ａ）保護 的な及び凝集性の酸化反応生成物層の形成を最小限にし、（ｂ）溶融金属中のオ キシダント溶解性（従って浸透性）を高めることがあり、及び／又は（Ｃ）酸化 雰囲気から全ての前駆体酸化物層を通るオキシダントの輸送が続いて溶融金属と 混合して別な酸化反応生成物を形成することを許容し、及び／又は（３）酸化反 応生成物が形成されたときまたは続いてその微細構造の改良を引き起こし及び／ 又はその酸化反応生成物の金属成分組成と性質を変化させることがあり、及び／ 又は（４）核形成の成長と酸化反応生成物の成長の均一性を向上させることがあ る。

［過剰マトリックス金属」または［残余マトリックス金属ｊ金属マトリックス複 合材料と関連して用いた場合、フィラー材料またはプリフォームへの望ましい量 の自発的浸透が達成され、形成された金属マトリックスフィラーへ親密に結合し た後に残存するマトリックス金属の量を意味する。過剰または残余のマトリック ス金属は、フィラー材料またはプリフォームに自発的に浸透したマトリックス金 属と同じかまたは異なる組成を有することがある。

［フィラーＪ セラミックマトリックス複合材料と関連して用いた場合、母金属及び／又は酸化 反応生成物と実質的に非反応性である及び／又は限られた溶解性である単一成分 または混合成分のいずれかを意味し、単−相または多相であってよい。フィラー は粉末、フレーク、板、微小球（マイクロスフェア）、ウィスカー、気泡等のよ うな様々な形態で提供されることができ、ち密または多孔質のいずれでもよい。

また、「フィラー」は繊維、チョツプド繊維、粒子、ウィスカー、気泡、球、繊 維マット等のような例えばアルミナや炭化ケイ素のセラミックフィラー、及び炭 素を例えば溶融アルミニウム母金属の攻撃から保護するためにアルミナまたは炭 化ケイ素で被覆した炭素繊維のような被覆フィラーを含む。またフィラーは金属 を含む。例えばタングステン、タンタル、モリブデンのような耐熱金属もフィラ ーとして使用できるであろう。

［フィラー」 金属マトリックス複合材料と関連して用いた場合、母金属と実質的に非反応性で ある及び／又は限られた溶解性である単一成分または混合成分を含むものとし、 単−相または多相であってよい。フィラーは粉末、フレーク、板、微小球（マイ クロスフェア）、ウィスカー、気泡等のような様々な形態で提供されることがで き、ち密または多孔質のいずれでもよい。また、［フィラー」は繊維、チョツプ ド繊維、粒子、ウィスカー、気泡、球、繊維マット等のような例えばアルミナや 炭化ケイ素のセラミックフィラー、及び炭素を例えば溶融アルミニウム母金属の 攻撃から保護するためにアルミナまたは炭化ケイ素で被覆した炭素繊維のような 被覆フィラーを含む。またフィラーは金属を含む。

「生の（ｇｒｅｅｎ）　Ｊ フィラー材料及びプリフォームと関連して用いた場合、フィラー材料またはプリ フォームの中に酸化反応生成物の何らかの成長が生じる前のフィラー材料または プリフォームを言う。従って、高温で暁成されたフィラー材料またはプリフォー ム（例、バインダーを飛散させるため）は、フィラー材料またはプリフォームが 母金属または酸化反応生成物のいずれからも浸透されていない限り、「生の」と 考えるべきである。

［成長合金］ セラミックマトリックス複合材料と関連して用いた場合、酸化反応生成物かそれ より成長するために必要な成分の充分な量を、最初に含んでいるか加工の間の成 る時点で得る全ての合金を意味する。

成長合金は母金属には存在しないが成長の際に溶融合金に取り込まれた成分を含 むことがあるため、成長合金は母金属と異なることかある。

［非通気性容器（ｉｍｐｅｒｍｅａｂｌｅ　ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）　Ｊ反応雰囲 気と複合材料材料（またはプリフォーム）及び／又は溶融マトリックス金属及び ／又はシール手段及び／又は少なくとも１つの二次材料の少なくとも一部を、プ ロセス条件下において収容するか包含できる容器を意味し、容器を通る気体種ま たは蒸気種の輸送に対して充分に非浸透性であり、周囲雰囲気と反応性雰囲気と の間で圧力差を得ることができるような容器を意味する。

［浸透雰囲気（ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｎｇ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）　Ｊ存在し て、マトリックス金属及び／又はプリフォーム（またはフィラー材料）及び／又 は浸透促進付前駆体及び／又は浸透促進材と相互作用し、マトリックス金属の自 発的浸透の発生を可能または促進する雰囲気を意味する。

［浸透促進剤（ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｅｎｈａｎｃｅｒ）　ｊマトリック ス金属のフィラー材料またはプリフォーム中への自発的浸透を促進または補助す る物質を意味する。浸透促進剤は、例えば、（１）気体種を生成する浸透促進剤 前駆体と浸透雰囲気との反応、及び／又は（２）浸透促進剤前駆体と浸透雰囲気 との反応生成物、及び／又は（３）浸透促進剤前駆体とフィラー材料またはプリ フォームの反応生成物から形成することができる。また、浸透促進剤は、プリフ 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１つに直 接供給されて、浸透促進剤前駆体と他の種との反応により形成される浸透促進剤 と実質的に同様に機能してもよし１゜最終的に、少なくとも自発的浸透の間には 、浸透促進剤は自発的浸透を達成するためにフィラー材料またはプリフォームの 少なくとも一部に位置すべきである。

マトリックス金属、プリフォーム及び／又は浸透雰囲気と組み合わせて使用した ときに、マトリックス金属がフィラー材料またはプリフォームに自発的に浸透す ることを誘引または補助するための浸透促進剤を形成する物質を意味する。いか なる特定の理論や説明にも束縛される意図はないが、浸透促進剤の前駆体は、浸 透促進剤前駆体が浸透雰囲気及び／又はプリフォームまたはフィラー材料及び／ 又は金属と相互に作用することを可能にする位置に配置されるか、位置している か、輸送されることができることが必要なように思われる。例えば、成るマトリ ックス金属／浸透促進剤前駆体／浸透雰囲気の系では、浸透促進剤前駆体が、マ トリ・ノクス金属が溶融する温度付近または場合により更にいくらか高い温度で 気化されることが望ましい。このような気化によって、（１）浸透促進剤前駆体 と浸透雰囲気が反応して、フィラー材料またはプリフォームのマトリ・ソクス金 属による濡れを促進する気体種を生成したり、（２）浸透促進剤前駆体と浸透雰 囲気が反応して、フィラー材料またはブリフオームの少なくとも一部の中に濡れ を促進する固体、液体または気体の浸透促進剤を生成したり、及び／又は（３） フィラー材料またはブリフォルムの少なくとも一部の中に濡れを促進する固体、 液体または気体の浸透促進剤を生成したりするであろう。

［液相オキシダントＪまたは「液体オキシダント」確認された液体がプロセス条 件下で、母金属または前駆体金属の単独の、支配的な、または少なくとも顕著な 酸化剤であるオキシダントを意味する。

液体オキシダントと言うことは、酸化反応条件下で液体であることを意味する。

従って、液体オキシダントは塩のような酸化反応条件で溶融する固体前駆体を含 んでよい。あるいは液体オキシダントは、フィラーの一部または全体を充満する ために使用し、酸化反応条件において溶融または分解して適切なオキシダントの 成分を提供する液体前駆体（例、物質の溶液）を含んでよい。ここで定義した液 体オキシダントの例は低融点ガラスを含む。

液体オキシダントを母金属及びフィラーと共に使用した場合、典型的に、フィラ ーの床の全体または所望のセラミック物体を含む部分はオキシダントで充満され る（例、オキシダントの被覆または浸漬）。

［マクロ複合材料」または［マクロ複合体Ｊセラミック物体、セラミックマトリ ックス複合体、金属物体、金属マトリックス複合体からなる群より選択された２ 種以上の材料の任意の組み合わせを意味し、これらは任意の構成で互いに密着し 、材料の少なくとも１種は、自己発生真空技術または自発的浸透技術によって形 成された金属マトリックス複合体、または方向性酸化技術によって形成されたセ ラミックマトリックス複合体を含む。金属マトリックス複合体またはセラミック マトリックス複合体は、外側表面及び／又は内側表面として存在することができ る。更に、金属マトリックス複合体またはセラミックマトリックス複合体は、上 記の群の２以上の材料の間の中間層として存在することができる。金属マトリッ クス複合体またはセラミックマトリックス複合体の順序、４数、及び／又は位置 、残余のマトリックス金属または母金属に関連した物体及び／又は上記の群の全 ての材料は、限定されない仕方で操作または制御できると理解すべきである。

「マトリックス金属」または「マトリックス金属合金Ｊ金属マトリックス複合材 料を形成するために用いられる金属（例、浸透前）及び／又は金属マトリックス 複合体を形成するためにフィラー材料と混ぜ合わされる金属（例、浸透後）を意 味する。特定の金属がマトリックス金属として記載されている場合には、そのよ うなマトリックス金属は、実質的に純粋なその金属、不純物及び／又は合金成分 を含む商業的に入手可能な金属、その金属が主成分（ｍａｊｏｒ　ｏｒ　ｐｒｅ ｄｏｍｉｎａｎｔ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）である金属間化合物または合金を 含むと理解されるべきである。

プリフォームまたはフィラー材料中への自発的浸透を示す材料の組み合わせを言 う。例示のマトリックス金属と浸透促進剤前駆体と浸透雰囲気の間に「／」があ る場合には、いつでも、「／」は特定の仕方で組み合わされるとプリフォームま たはフィラー材料中への自発的浸透を示す材料の系または組み合わせを指称する と理解されるべきである。

「金属マトリックス複合材料ＪまたはｒＭＭｃ」プリフォームまたはフィラー材 料を埋封し、２次元または３次元で内部接続した合金またはマトリックス金属を 含む材料を意味する。

マトリックス金属は、得られる複合材料に特定の所望の機械的及び物理的特性を 提供するために種々の合金元素を含むことができる。

［窒素含有気体オキシダント」 用いる酸化性環境に存在する条件下で、窒素が母金属または前駆体金属の単独で 、支配的な、または少なくとも顕著な酸化剤である特定の気体または蒸気を意味 する。窒素は分子の窒素（例、Ｎ、）であることができ、またはＮＨ，のように 化合物に含まれることができる。

「マトリックス金属を収容する非反応性容器」プロセス条件下で溶融マトリック ス金属を収容または含有することができ、自発的浸透機構を有意に損なわせるよ うな仕方でマトリックス及び／又は浸透雰囲気及び／又は浸透促進剤前駆体及び ／又はフィラー材料またはプリフォームと反応しない、全ての容器を意１種また は２種以上の適切な電子受容体または電子共有体（ｓｈａｒｅｒ）を意味し、酸 化反応条件において固体、液体、気体、あるいはこれらの成る組み合わせ（例、 固体と気体）であることができる。典型的なオキシダントとしては、限定される ものではないが、酸素、窒素、全てのハロゲンまたはその組み合わせ、硫黄、リ ン、ヒ素、炭素、ホウ素、セレン、テルル、及び例えばシリカまたはケイ酸塩（ 酸素源として）、メタン、エタン、プロパン、アセチレン、エチレン、プロピレ ン（炭素源としての炭化水素）のような化合物とその組み合わせ、及び空気、Ｈ ！／ｎｔｏ、ＣＯ／ＣＯｔのような混合物を含む。

後の２種（即ち、Ｈ！／ＨｔＯとＣＯ／ＣＯりは環境の酸素の活性を低下させる に有用である。

［酸化Ｊ オキシダントが母金属と反応し、母金属がオキシダントに電子を与えるか電子を 共有される化学反応を意味する。

「酸化反応生成物」 金属が他の元素、化合物、またはその組み合わせに電子を与えたか電子を共有さ れた全ての酸化状態の１種または２種以上の金属を意味する。従って、この定義 の「酸化反応生成物」は１種または２種以上の金属と１種または２種以上のオキ シダントとの反応による生成物を含む。

「酸素含有気体オキシダント」 用いる酸化性環境に存在する条件下で、酸素が母金属または前駆体金属の単独で 、支配的な、または少なくとも顕著な酸化剤である特定の気体または蒸気を意味 する。

「母金属」 多結晶質酸化反応生成物（例、酸化物、母金属ホウ化物、または他の母金属ホウ 素化合物等）の前駆体である金属（例、アルミニウム、シリコン、チタン、錫及 び／又はジルコニウム）を意味し、本質的に純粋な金属、不純物及び／又は合金 成分を含む市販の金属、その金属前駆体が主成分である合金、のような金属を含 む。特定の金属が母金属または前駆体金属（例、アルミニウム、ジルコニウム等 ）と指称された場合、文中に別な表現が明記してない限り、区別された金属はこ の定義を念頭に置いて読むべきである。

マトリックス金属と「異なる」金属 マトリックス金属と同じ金属を主成分として含まない金属を意味する（例、マト リックス金属の主成分がアルミニウムであると、「異なるＪ金属は例えばニッケ ルを主成分とすることができよう）。

「母金属ホウ化物」及び「母金属ホウ素化合物」炭化ホウ素と母金属との反応に よって形成したホウ素を含む反応生成物を意味し、ホウ素と母金属との二元化合 物、及び三元以上の化合物を含む。

「母金属粉末Ｊ 粉末母金属と固体オキシダント（例、母金属炭化物等）の反応生成物の前駆体で ある金属（例、ジルコニウム、チタン、ハフニウム等）を意味し、純粋または比 較的純粋な金属、不純物及び／又は合金成分を含む市販の金属、その金属前駆体 が主成分である合金、のような金属を含む。特定の金属が粉末母金属と指称され た場合、区別された金属は文中に別な表現が明記してない限り、この定義を念頭 に置いて読むべきである。

［母金属蒸気」または「蒸気層母金属」母金属と固体オキシダントとの反応生成 物（例、母金属炭化物等）の蒸気相の前駆体である金属（例、ジルコニウム、チ タン、ハフニウム等）を意味し、純粋または比較的純粋な金属、不純物及び／又 は合金成分を含む市販の金属、その金属前駆体が主成分である合金、のような金 属を含む。特定の金属が粉末母金属と指称された場合、区別された金属は文中に 別な表現が明記してない限り、この定義を念頭に置いて読むべきである。

「プリフォーム」または［通気性プリフォーム」浸透用マトリックス金属または 酸化反応生成物のために境界を基本的に画定する少なくとも１つの表面境界を備 えて製造されたフィラーまたはフィラー材料の多孔質材料を意味し、その材料は マトリックス金属または酸化反応生成物によって浸透される前に、何ら外部の支 持手段なしに寸法忠実度を付与するための充分な形状保形性と生の強度を保有す る。その材料はマトリックス金属または酸化反応生成物の浸透を可能にするに充 分な多孔質であるべきである。プリフォームは、典型的にフィラーの結合した配 列または配置を含み、均質または異質であり、任意の適切な材料を含んでよい（ 例、セラミック及び／又は金属粒子、粉末、繊維、ウィスカー等、及びこれらの 任意の組み合わせ）。プリフォームは単一物または組み立て物のいずれであって もよい。

［生成物開放材（ｐｒｏｄｕｃｔ　ｒｅｌｅａｓｅｒｓ）　Ｊ成長が実質的に完 了した後、セラミックマトリックス複合材料の母金属カーカスからの開放を容易 にする材料を意味する。

「反応系」 溶融マトリックスのフィラー材料またはプリフォーム中への自己発生真空浸透を 示す材料の組み合わせを言う。反応系はその中にフィラー材料またはプリフォー ムの通気性材料、反応雰囲気、及びマトリックス金属を保有する容器を少なくと も含む。

「反応性雰囲気」 マトリックス金属及び／又はフィラー材料（またはプリフォーム）及び／又は非 浸透性容器と反応して自己発生真空を形成することができ、それにより自己発生 真空の形成の後に溶融マトリックス金属のフィラー材料（またはプリフォーム） 中への浸透を引き起こす雰囲気を意味する。

「反応性フィラー」 溶融母金属または溶融マトリックス金属と相互作用するフィラーを意味する（例 えば、母金属及び／又は酸化反応生成物によって還元され、従って母金属の組成 を改良する及び／又は酸化反応生成物の形成のためのオキシダントを提供する） 。

［溜（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）　Ｊ セラミックマトリックス複合材料に関連して用いた場合、フィラーまたはプリフ ォームのまとまりに対して離れて位置する母金属の物体を意味し、金属が溶融し たときに溜は流動して、フィラーまたはプリフォームと接触して浸透及び／又は 反応して酸化反応生成物を形成している母金属の一部、セグメント、源を補給す るか場合により最初に供給し、その後補給することができる。また、溜は母金属 と異なる金属を供給するために使用することができる。

「溜（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）　Ｊ 金属マトリックス複合材料に関連して用いた場合、フィラーまたはプリフォーム のまとまりに対して離れて位置するマトリックス金属の物体を意味し、金属が溶 融したときに溜は流動して、フィラーまたはプリフォームのまとまりと接触して いるマトリックス金属の一部、セグメント、源を補給するか場合により最初に供 給し、その後補給することができる。

「シール」または「シール手段ｊ プロセス条件下で気体非浸透性のシールを言い、反応系と独立して形成されるか （外部シール）反応系から形成されるか（内部シール）のどちらかであり、反応 雰囲気から周囲雰囲気を隔離する。シールまたはシール手段はマトリックス金属 の組成と異なる組成を存することができる。

「シール助長剤（ｓｅａｌ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｏｒ）Ｊマトリックス金属と、 周囲雰囲気及び／又は非浸透性容器及び／又はフィラー材料またはプリフォーム との反応の後にシールの形成を容易にする材料である。その材料はマトリックス 金属に添加することかでき、マトリックス金属中のシール助長剤の存在は得られ る複合体の性質を向上させるこ゛とがある。

［二次または異質金属（ｓｅｃｏｎｄ　ｏｒ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｍｅｔａｌ）　 Ｊ母金属の未酸化成分の代わりに、それに加えて、または組み合わせて形成され たセラミック複合体の金属成分中に取り込まれているか、取り込まれるべき全て の適切な金属、金属の組み合わせ、合金、金属間化合物、またはいずれかの源を 意味する。この定義は金属間化合物、合金、固溶体、または母金属と二次金属間 で生成したこれら金属間化合物等を含む。

「二次物体（ｓｅｃｏｎｄ　ｂｏｄｙ）　Ｊまたは［付加物体（ａｄｄｉｔｉｏ ｎａｌ　ｂｏｄｙＪ金属マトリックス複合体に、化学反応及び／又は機械的嵌合 または焼嵌めの少なくとも１つによって接合させることができる別の物体を意味 する。このような物体は従来のセラミック、例えば焼結セラミック、ホットプレ スセラミック、押出セラミック等を含み、また、例えば本出願人の米国特許第４ ７１３３６０号（１９８７年１２月１５日発行、発明者Ｍａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗ ｋｉｒｋら）、本出願人の米国特許出願第８１９３９７号（１９８６年１月１７ 日出願、発明者Ｍａｒｅ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋら、発明の名称”Ｃｏｍｐｏｓ ｉｔｅ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　 Ｍａｋｉｎｇ　Ｓａｍｅ”　、現在放棄）、本出願人の米国特許出願第８６１０ ２５号（１９８６年５月８日出願、発明者Ｍａｒｃ　Ｓ、　Ｎｅｗｋｉｒｋら、 発明の名称’５ｈａｐｅｄ　ＣｅｒａｍｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅ　ａｎｄ　Ｍｅ ｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ　Ｓａｍｅ”）、本出願人の米国特許出願第１ ５２５１８号（１９８８年２月５日出願、発明者Ｒｏｂｅｒｔ　Ｃ，Ｋａｎｔｎ ｅｒら、発明の名称”Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｆｏｒ　Ｉｎ　５ｉｔｕ　Ｔａｉｌｏｒ ｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｍｅｔａｌｌｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆ　Ｃｅｒａｍｉｃ 　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　Ａｒｔｉｃｌｅｓ　Ｍａｄｅ　Ｔｈｅｒｅｂｙ” 、現在放棄）、本出願人の米国特許出願第１３７０４４号（１９８７年１２月２ ３日出願、発明者Ｔ、　Ｄｅｎｎｉｓ　Ｃ１ａａｒら、発明の名称”Ｐｒｏｃｅ ｓｓ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　Ｓｅｌｆ−３ｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　Ｂｏｄ ｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｍａｄｅ　Ｔｈｅｒｅｂｙ″）　、及び本 出願人のこの他の特許及び特許出願に含まれるこれらプロセスの変化及び改良に 記載された方法によって得られた、従来にないセラミックまたはセラミック複合 体を含む。これらの本出願人の米国特許出願に記載されフレイムされたセラミッ ク及びセラミック複合体の製造方法及び特性を教示するために、上記特許出願の 開示の全てが参照して含まれる。また、本発明の二次物体または付加物体は金属 マトリックス複合材料、及び耐熱金属、耐蝕金属、耐浸蝕金属、溶接可能な金属 、はんだ付は可能な金属等のような金属の構造的物体をも含む。従って、二次物 体または付加物体は事実上無限の数の物体を含む。

「二次材料」 セラミックマトリックス物体、セラミックマトリックス複合体、金属物体、金属 マトリックス複合体よりなる群から選択された材料基材の上の層の形成に関連し て用い、特定された固体が、例えばプロセス条件下の母金属蒸気の単独の、支配 的な、または少なくとも顕著な酸化剤であるオキシダントを意味する。

［固体オキシダント含有材料」 基材の上の層の形成に関連して用い、固体オキシダントを含む材料を意味する。

固体オキシダントは実質的に材料の全てを構成してもよく、材料の一部のみを構 成してもよい。固体オキシダントは材料の中で実質的に均一にまたは不均一に位 置することができる。

［固体オキシダント粉末Ｊ 基材の上の層の形成に関連して用い、特定された固体が、母金属粉末及び／又は 母金属蒸気の単独の、支配的な、または少なくとも顕著な酸化剤であるオキシダ ントを意味し、別な材料（固体オキシダント含有材料）の表面の少なくとも一部 に位置する。

「固相オキシダント」または「固体オキシダント」特定された固体が、プロセス 条件下で母金属または前駆体金属の単独の、支配的な、または少なくとも顕著な 酸化剤であるオキシダントを意味する。固体オキシダントが母金属及びフィラー と関連して使用されたときは、一般にフィラーの床の全体の至る所、または酸化 反応生成物が中に入って成長するであろう床の部分に分散し、固体オキシダント は例えばフィラーと混合された粒子またはフィラー粒子の上の層である。このよ うに、ホウ素または炭素のような元素、二酸化ケイ素、または母金属のホウ化物 反応生成物よりも低い熱力学安定性の特定のホウ化物のような還元できる化合物 を含む、任意の適切な固体オキシダントを採用することができる。例えば、ホウ 素または還元できるホウ化物をアルミニウム母金属の固体オキシダントとして使 用した場合、得られる酸化反応生成物はアルミニウムホウ化物を含む。

いくつかの例では、母金属の固体オキシダントとの酸化反応が極めて速く進み、 プロセスの発熱性のために酸化反応生成物が融解しがちなことがある。この事象 はセラミック物体の微細構造の均一性を低下させることがある。この速い発熱反 応は、過剰の熱を吸収する比較的不活性なフィラーを組成物に混入することによ って改善することができる。このような適切な不活性フィラーの例は、意図する 酸化反応生成物と同じか実質的に同じフィラーである。

「自発的浸透（ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　１ｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）Ｊ加圧ま たは真空（外部から適用するか内部で発生するか）の適用を必要としない、フィ ラーまたはプリフォームの通気性材料中へのマトリックス金属の浸透を意味する 。

「蒸気相オキシダントＪ 特定の気体または蒸気から構成されるかそれらを含むオキシダントを意味し、更 に、用いられる酸化性環境の与えられた条件下で、特定の気体または蒸気が母金 属または前駆体金属の単独の、支配的な、または少なくとも顕著な酸化剤である オキシダントを意味する。

例えば、空気の主成分は窒素であるが、酸素は窒素よりも顕著に強いオキシダン トであるため、空気の酸素分が母金属の単独の酸化剤である。従って、明細書及 び請求の範囲で使用する用語として、空気は「酸素含有気体オキシダント」の定 義の範嗜に収まるが、「窒素含有気体オキシダントＪの定義の範噴には収まらな い（「窒素合作気体」オキシダントの例は約９６体積％の窒素と約４体積９６の 水素を典型的に含む合成ガスである）。

「重量増」 酸化反応の開始前のインゴットだけの重量に関する、インゴット／フィラーの組 み合わせの重量増の百分率を意味する。従って、重量増は成長後のインゴット／ フィラーの重量を測定し、成長前のインゴット／フィラーの重量を引き、成長前 のインゴット重量で割って１００をかけることにより計算できる。

「湿潤促進剤（ｗｅｔｔｉｎｇ　ｅｎｈａｎｃｅｒ）」マトリックス金属及び／ 又はフィラー材料またはプリフォームに添加された場合、溶融マトリックス金属 によるフィラー材料またはプリフォームの湿潤（例、溶融マトリックス金属の表 面張力を低下）を促進する全ての材料を言う。湿潤促進剤の存在は、例えばマト リックス金属とフィラー材料との結合を促進することにより得られる金属マトリ ックス複合体の特性を向上させることもできる。

図面の簡単な説明 図１は本発明によって製作できるブロー成形用具の横断面の略図である。

図２は本発明によって得ることができる真空成形用具の横断面の略図である。

図３は本発明によって得ることができる圧縮成形用具の横断面の略図である。

図４は本発明によって得ることができるトランスファー成形用具または射出成形 用具の横断面の略図である。

図５は本発明によって得ることができるレイアップ成形型の横断面の略図である 。

図６は本発明によって得ることができる真空レイアップ成形型の横断面の略図で ある。

図７Ａと７Ｂは例１による金属マトリックス複合材料成形用具の形成のための型 の製作における最初の工程の横断面の略図である。

図８Ａと８Ｂは例１による成形用具を製作するための型を得るために使用される べきゴム型を製作するための方法の横断面の略図である。

図９Ａと９Ｂは例１によって形成される金属マトリックス複合材料の成形用具に 対応するプリフォームを得るために使用されるゴム型の横断面の略図である。

図１０は例２によって得られた射出成形用具のインサートの横断面の略図である 。

図１１ＡとＩＩＢは例２の射出成形用具のインサートより得られた部品について 軸の偏りを測定する方法を示し、その部品は上面図と側面図の両方の横断面をそ れぞれ示しである。

発明を実施するための最良の態様 本発明によると、新規な成形用具の材料から新規な成形用具を形成するための多 数の新規な方法が提供される。これらの方法の各々において、方法を形成する特 定の望ましい面及び得られる成形用具の材料に付帯する長所が容易に明らかにな るはずである。

この明細書は主として熱可塑成形プロセスに使用するための成形用具に集中して いるが、類似の形状及び／又は組成及び／又は性質の成形用具がほぼ類似の技術 より得ることができ、その成形用具は金属、セラミックス、ガラス等の可塑成形 を含む他の可塑成形プロセスに使用できることに注意すべきである。従って、明 確な集中が熱可塑成形技術に向（３られているが、本明細書の請求の範囲は加熱 されｔニブラスチック麦たはポリマーの成形技術のみに限定されると解釈すべき ではない。

本発明の最初の好ましい態様において、可塑成形プロセスのための成形用具が金 属マトリックス複合体より製作される。成形用具を得るための形成プロセスは、 前に議論し、本明細書で参考にして含めた本出願人の特許及び特許出願に記載の 自発的浸透及び自己発生真空金属マトリックス組成物形成技術を、本発明の特定 の好ましい態様において含む、適切な金属マトリックス複合材料形成プロセスの 全てであることができる。

成形用具か上記の金属マトリックス複合材料形成技術によって製作れた場合、形 成された成形用具は従来技術で知られる成形用具にまさる顕著な長所を有するで あろう。例えば、上記の本出願人の金属マトリックスに関する特許と特許出願の 方法を使用することにより、成形用具でまたは成形用具によって製作されるべき 製品に合致する熱膨張率を示す成形用具を設計することができる。成形用具の熱 膨張率と形成される製品の熱膨張率の合致は、複雑な形状を有する成形品が金属 マトリックス複合材料の成形用具から信頼性よく製造されることを可能にするた め、本発明の重要な側面である。更に、マトリックス金属をフィラー材料の予備 成形されたまとまりの中に、またはフィラー材料のプリフォームに浸透させるこ とができるため、これらの形成された成形用具は最終形状または最終形状に近い 形状で得ることができる。最終形状または最終形状に近い形状を製作できること は、例えば金属成形品の複雑な機械加工が不要なため重要である。更に、原型成 形品から簡単な型か製作できるため［成形用具を製作するに必要な設置のリード タイムが短縮され、そのｆｆ１ｌｔその後フィラー材料で充填され、マトリック ス金属で浸透されることができる。あるいは型をバリヤ材料でその後被覆される フィラー材料のブリフ十−ムを形成するために使用することができ、被覆さ４′ またフィラー材料のプリフォームは溶融マトリ・ソクス金属によってと透される 。

更にまた、フィラー材料の特定の組成及び／又は粒子径分布等本！選択できるこ とは、本発明によって得られる成形用具力（、例え１ｆｔｔｉｌＪ御された熱伝 導率、制御された耐磨耗性、高い剛性特性等を有す、乙ことを可能にする。従っ て、フィラー材料の特定の組成、粒子径分布、グレード等を、マトリ・ツクス金 属の適切な選択と組み合わせて選択することにより、金属マトリックス複合材料 の成形用具（ｉ熱可塑成形プロセスに用いるに極めて望ましい特性を育して製作 することができる。例えば、成形用具が極めて高い熱伝導率を有するようにする ことによって、熱可塑成形された物体の熱管理を向上できる。

詳しくは、比較的高い熱伝導率を有して製作された成形用具より、成形用具から 成形品の製作のための短いサイクル時間を？娶ること力曵できる。

更にまた、フィラー材料とマトリ・ソクス金属の組み合わせの適切な選択により 、金属マトリックス複合材料の成形用具を比較的高ｐｚ湿温度操作することがで き、更に望ましい特性の成形品を形成できることになる。更にまた、例えば成形 用具鋼と対比してみると、剛性を成形用具鋼のそれと少なくとも同等に大きく保 ちな力（ら、金属マトリックス複合材の成形用具の材料を典型的な成形用具鋼よ りも６０％軽く製作することができ、また場合により成形用具鋼の剛性よりもか なり大きい剛性を示す。

本発明のもう一つの好ましい態様において、特定の冷却用または加熱用チャンネ ルを成形用具の材料の特定の望ましい領域の中に設計できる。この点で、熱可塑 性材料を射出成形、圧縮成形等にって可塑的に付形する際に、場合により、例え ば形成される成形品の表面仕上、機械的特性等を向上させるために、成形用具材 料の特定領域を局部的に加熱または冷却することが望ましいことがある。場合に より、冷却用及び／又は加熱用チャンネルを金属マトリックス複合体とは異なる 組成の材料で形成することが望ましいことがある。

この場合、マクロ複合体を形成することができる。マクロ複合体は上記の本出願 人の金属マトリックス複合材料に関する特許と特許出願の教示によって形成でき る。

本発明のもう一つの好ましい態様において、成形用具の材料をセラミックマトリ ックス複合体より得ることができる。詳しくは、上記の本出願人のセラミックマ トリックス複合材料に関する特許と特許出願を成形用具材料を製造するために使 用できる。また、金属マトリックス複合体に付帯する上記の多くの長所はセラミ ックマトリックス複合体から得られる成形用具材料に適用できる。詳しくは、フ ィラー材料と母金属（及び従って、得られる酸化反応生成物）を、例えば望まし い熱膨張率、耐磨耗性、剛性、強度、高温強度、熱伝導率を達成するために適切 な仕方で選択することができる。更に、最終形状または最終形状に近いセラミッ クマトリックス複合材料成形用具を製造できることもこれらの成形方法の長所で ある。

更にまた、セラミックマトリックス複合体においても同様にマクロ複合体を形成 することができる。この態様において、冷却用及び／又は加熱用のチャンネルも また形成された成形用具に組み込まれ、それによりマクロ複合体を形成する。

本発明の更に好ましい態様において、成形用具として機能する基材材料の性能を 向上させるために、基材材料の表面の少なくとも一部が各種成形用具の用途に旧 来より使用されている。ここで、グラ損傷を受け易い。また、成る種のグラファ イト材料は成形用具材料として機能するには多孔質であり過ぎる（例、真空成形 プロセスで材料で被覆できるなら、その成形用具を成形用具として使用するに適 切にすることができ、または向上した性能の成形用具を提供することができる。

本発明の好ましい態様において、グラファイト成形用具基材を、蒸気相母金属と 固体オキシダントとの反応であって、その固体オキシダントは基材の表面上に別 々に被覆されることができるか基材の少なくとも一部の中に含まれる固体オキシ ダントとの反応より形成することができる反応生成物層で被覆することができる 。そのような反応生成物層を形成する仕方は上記の本出願人のセラミックマトリ ックスに関する特許と特許出願に議論している。

また、別な好ましい態様において、セラミックマトリックス複合材料を基材材料 の少なくとも一部の上の表面層として形成することができる。この態様において 、層を直ぐ前に議論した仕方と同様な仕方で得ることができるが、また、フィラ ー材料を基材材料の少なくとも一部の上に置くことができる。更に、粉末母金属 及び／又は蒸気相母金属及び／又は固体オキシダントをプロセス条件下で連合い て、得られる層をそれが下地の基材材料の磨耗特性及び気密性を向上させるよう に形成することができる。ここで、これらの層は上記のセラミックマトリックス 複合材料の成形用具と同様に、上記の金属マトリックス複合材料の成形用具の性 能もまた向上させることができると理解すべきである。

また、基材材料の表面を被覆するための特定の方法は、上記の本出願人のセラミ ックマトリックスに関する特許と特許出願に限定される必要はない。詳しくは、 基材材料上の望ましい層を、例えば化学蒸着、ホットスプレー、物理蒸着等によ るオーバーレイ層の堆積を含む種々の方法によって得ることが可能である。また 、基材材料上のオーバーレイ層の配置のための多数のホットスプレー技術も存在 する。一般に使用される３つのホットスプレー技術はフレームスプレー、プラズ マスプレー、デトネーシ９ンコートを含む。更にまた、コンバージョンコート技 術も成形用具として使用されるべき基材材料の表面上の望ましい層を形成するた めに使用できる。バックセメンチージョンとスラリーセメンチージョンが基材材 料上の層を配置するための一般に知られている例である。これらの層の組成、厚 さ、熱膨張率、熱的特性等の正確な組み合わせは、成形用具の特定の意図する用 途に基づいて選択される必要がある。

上記の各々の好ましい態様において、成形品の望ましい表面組織か得られるよう に成形用具の表面を設計することが望ましいことがある。例えば、プラスチック 成形品の成形操作のような特定の適用において、成形品が層状の組織を有するこ とが望ましいことがある。

この場合、金属マトリックス複合材料の成形用具からマトリックス金属を、また はセラミックマトリックス複合材料の成形用具から母金属を、成形用具の表面の 少なくとも一部より選択的に除去することかでき、結果としてフィラー材料（例 、粗い粒子）は表面の少なくとも一部から突き出すことができ、従って得られた 成形品にそのものの独特な表面組織を創出することができる。この技術は所望の 表面組織を得るために、成形用具の選ばれた領域または成形用具の全体に使用す ることができる。

また、上記の好ましい態様の各々において、型または成形用具中に注入されたプ ラスチック材料の層流の制御は、層流の妨害を有さない型または成形用具のキャ ビティに比較して、型または成形用具のキャビティの迅速な充填を可能にするこ とがある。例えば、本発明の特に好ましい態様において、スプルーまたはゲート （熱可塑性材料が型のキャビティへの途中に通過する成形用具中の通常の細い道 であるスプルーまたはゲート）の表面の***（例、高さ数ミクロン）は、そこで 注入されたプラスチック材料がそのゲートの壁またはスプルーと接触する乱流の 導入につながることがある。乱流の導入は注入されたプラスチック材料の前進力 を低下する効果を有するであろう。従って、層状の接着を低下させ、成形品の生 産性を高めるであろう。

図１〜６の適用は成形用具への各種の模範的な用途を示す。各々の図において、 各々の図の類似部分に参照を行うときはできるだけ同じ参照番号を使用している 。各々の図において、番号２１は付形されるべき材料（例、プラスチックまたは ポリマー）を参照し、番号２２は成形用具を参照し、番号２３は熱可塑性材料を 中で付形すべきキャビティを参照する。

具体的に図１を参照すると、ブロー成形用具の横断面が開示されている。この態 様において、成形用具の半分２２ずつが付形されるべき材料２１の周囲を締めつ け、正の圧力を材料２１の内側部分に適用し、キャビティ２３にそれを適合させ 、それによりキャビティ２３の形状に一致させる。型はその後開放し、付形され た成形品を取り出す。

図２は真空成形用具の横断面の略図を示す。この図において、適切な手段によっ てキャビティ２３の中に真空を発生させる。次いで熱可塑的に付形てきる材料２ １が成形用具２２の中のキャビティ２３の形となる。

図３に圧縮成形用具を横断面の略図で示す。この成形用具２２において、成形用 具の部材２２と２２Ａを一緒に加圧したときに熱可塑的に付形できる材料２１が 流入を生じるようにキャビティ２３を形成する。

図４はトランスファー成形用具または射出成形用具の横断面の略図を示す。この 態様において、熱可塑的に付形できる材料２１は適切な力“Ａ“によって加圧さ れ、成形用具部材２２と２２Ａとで得られるキャビティ部分２３への流入を生じ る。従って、得られた物体はキャビティ２３の形状と一致する。

典型的なレイアップ成形用具を図５に横断面で示す。この態様において、材料２ １（熱可塑的に付形できるかできないか）が図の成形用具２２に接触して配置さ れる。材料２１として使用するための特定の材料は、各種フィルムまたはプリプ レグのようなフィルム積層物（例、各種フィラー材料と有機樹脂バインダーの組 み合わせ）を含む。材料の層２１を含む成形用具２２はその後、例えばオートク レーブに入れ、例えばプリプレグ材料を固化し、成形用具の形状を得ることがで きる。

図６は本発明の材料を使用することができる真空レイアップ成形用具の横断面の 略図を示す。この態様において、ここに番号２４と２５で参照した直ぐ前で論じ たような材料（即ち、プレプレグ）は成形用具２２の表面に接して装入すること ができ、真空バッグ２７で覆い、それにより材料２４．２５、真空バッグ２７、 成形用具２２の間にキャビティ２６を形成する。次いで真空バッグ２７にキャビ ティ２６を実質的に除去させるように真空バッグ２７の内側に真空を適用する（ 即ち、真空バッグ２７が材料２４と２５の表面のかなりの部分と接触を生じる） 。また、温度を真空と同時に適用することができ、材料２４と２５が固化して成 形用具２２に一致する成形品を形成する。

図１〜６に含まれる模範的な態様の各々において、成形用具２２の材料は本発明 による材料である。従って、成形用具材料（′！良好な耐磨耗性、良好な熱伝導 率、速い生産時間等といった領域で高１１性能を示す。

冷却用チャンネル及び／又は突起の使用は図１〜６の全て（こ（ま明確に開示さ れてないことが認められる。ここで例えば図２を参照して、冷却用チャンネルを キャビティ部分２３と隣接して成形用具２２の中に位置させることができよう。

このような冷却用チャンネル（ま、冷却用チャンネルを含むことができない類似 の成形用具（こ比較して、熱可塑的に付形された材料の速い固化を得ることがで きるであろう。

また、図４を参照して、熱可塑的に付形できる材料２１の層流を妨害する手段を 、熱可塑的に付形できる材料２１が通過するチャンネル内のどこかに配置するこ とができよう（例、成形用具のスロートまたは成形用具内の内部供給キャビティ のどちらか）。これらの層流制御手段の設置及びその形状（例、横断面）は、成 形品を形成するために使用する熱可塑性材料のタイプ及び付形が生じる速度（こ 依存する。

次に本発明の例を記すが、この例及び上記の好ましし）態様力（請求の範囲に限 定した発明の範囲を制限すると解釈すべきで（よな０゜廼」工 この例は、金属マトリックス複合材料のレンズ成形用具の製造方法を示す。詳し くは、約６０重量％のＬＩＳＧ−１工業用石膏（Ｓａｍｕｅｌ　Ｈ。

Ｆｒｅｎｃｈ、フィラデルフィア、ペンシルノくニア州）と４０重量％の室温の 水道ノド（ｔａｐ　ｗａｔｅｒ）を含む石膏成形用混合物を調製した。図７Ａに 示すように、レンズ模型２を容器１の底に置いた。ワックス層３をレンズ模型２ の上部とほぼ同じ高さまでレンズ模型の周囲に形成した。次いで石膏混合物４を 、容器１の中のワックス層３で囲まれたトンズ模型２の上に注ぎ入れた。石膏混 合物４は容器１の中で少なくとも２時間硬化させた。石膏／ワックス／レンズ模 型のアセンブリーを容器から取り出し、反転し、石膏層４が容器ｌの底に接触す るように再配置した。図７Ｂに示すように、それぞれ直径約０．７５インチの４ つの穴５を、ワックス層３とわずかに石膏層４を通して穿孔し、コーナーにくぼ みをつけた。次いでくぼみを離型剤とし、て作用するＣ０ＬＬＯＩＤ　５８１Ｂ 脱泡剤（Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社、　Ｎｅｗａｒｋ、　：、−ジャージ化）の薄い隔 で被覆した。次いで上記の組成を有する新しい石膏成形用混合物６を、容器１の 中の反転した石膏／ワックス／レンズ模型のアセンブリーの上に注ぎ入れた。石 膏混合物６は容器ｌの中で少なくとも２時間硬化させた。次いで石膏成形品４と ６を容器ｌから取り出し、ワックス層３とレンズ模型２から離し、約３２°Ｃの 空気循環オーブンに入れ、約２４時間乾燥した。

図８Ａに示すように、のこぎり状の横断面８と位置合わせピン７を有する雄型の 石膏のレンズ成形用具型６を、石膏のレンズ成形用具型６の平らな側面を容器２ の底の表面に接触させ、のこぎり状の横断面８と位置合わせピン７を上に向けて 、容器２の中に置いた。ゴム成形用配合物（Ｇｌ−１０００，Ｐｌａｓｔｉｃ　 Ｔｏｏｔｉｎｇ　Ｓｕｌ＋！ｌＩＹ社、　Ｅａｓｔｏｎ、ペンシルバニア州、約 １重量部の活性剤と約１０重量部のゴムベース）を容器２の中の雄型の石膏のレ ンズ成形用具型６の上に注ぎ入れた。

ゴム型１１は室温で約１６時間硬化させた。次いでゴム型１１を雄型の石膏のレ ンズ成形用具型６の周りから慎重に取り出し、お湯と液体洗剤て洗浄した。

図８Ｂに示すように、のこぎり状の横断面９と位置合わせ穴１ｏを有する雌型の 石膏のレンズ成形用具型４を、石膏のレンズ成形用具型４の平らな側面を容器２ の底の表面に接触させ、のこぎり状の横断面９と位置合わせ穴ｌＯを上に向けて 、容器２の中に置いた。上記の組成を有するゴム成形用配合物を容器２の中の雄 型の石膏のレンズ成形用具型４の上に注ぎ入れた。ゴム型１２は室温で約１６時 間硬化させた。次いでゴム型１２を雄型の石膏のレンズ成形用具型４の周りから 慎重に取り出し、お湯と液体洗剤で洗浄した。

重さ約２３５グラムのＢＬＵＯＮＩＣ■Ａコロイド状アルミナ（Ｗｅｓｔ　Ｂｏ ｎｄ社、Ｗｉ　１ｍｉｎｇｔｏｎ、プラウエア州）の水溶液を約４６２グラムの イオン交換水で希釈し、１ガロンのプラスチック容器（ＶＷＲ５ｃｉｅｎｔｉｆ ｉｃ。

Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ、　＋＋＋Ｌ−ジャージ州）に入れた。約２０００グラム の５００グリツド３９ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ■グリ一ン炭化ケイ素粒子（Ｎｏｒｔ ｏｎ社、　Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ。

マサチューセッツ州）と約２ミリリツトルのＣ０ＬＬＯＩＤ　５８１Ｂ脱泡剤（ Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社、　Ｎｅｗａｒｋ、−ニージャージ州）を容器に添加し、沈 澱注型用スラリーを調製した。次いでスラリーをジャーミルの上で約２０時間ロ ール混合した。内部キャビティが約９インチ×約フインチ×深さ約１．２５イン チのゴムｆｆ１ｌｌを平らで硬直なアルミニウム板の上に置いた。次いで型／板 のアセンブリーを水平な振動台の上に置いた。振動台を動かし、スラリーをジャ ーミルから取り出し、約９７％のスラリーを静かに連続した仕方で型に注ぎ入れ た。次いで型とその内容物を、過剰の表面の液をスポンジで除きながら、スラリ ーをプリフォームに濃縮させるために約１時間の振動に供した。振動台を停め、 型／板／プリフォームのアセンブリーを冷凍庫に入れた。

プリフォーム中の残余の水がほぼ完全に凍結した後、次いで冷凍庫から型／板／ プリフォームのアセンブリーを取り出し、寸法が約９インチ×約フインチ×厚さ 約０．７５インチの沈澱注型プリフォーム１６を型から取り出した。

５００グリツド３８　ＡＬＵＮＤＵＭ■アルミナ（Ｎｏｒｔｏｎ社）の約１イン チの層をグラファイトボートに注ぎ入れた。次いでプリフォーム１６を、そのの こぎり状の横断面８と位置合わせピン７を５００グリッド３８ＡＬｔＪＮＤｔＪ Ｍ＠アルミナに接触させて、５００グリツド３８　ＡＬＵＮＤＵＭ■アルミナの １インチの層の上に置いた。２４グリツド３８　ＡＬＵＮＤ［ＪＭ■アルミナ（ Ｎｏｒｔｏｎ社）がのこぎり状の横断面８と位置合わせピン７に接触しないよう に注意しながらブリフォームラ２４グリツド３８　ＡＬ（ＩＮＤＵＭ■アルミナ で囲むことによって、プリフォームの追加の支持を提供した。グラファイトボー トとその内容物を約室温の雰囲気制御炉に入れた。流量約１５リツトル／分の窒 素ガスを炉に供給した。次いで炉の温度を約１７２時間で約８５℃に上げた。約 ８５°Ｃの温度に約１２時間保持した後、炉の温度を１００℃／時の速度で約１ ０５０′Ｃまで上げた。約１０５０°Ｃの温度に約２時間保持した後、炉の温度 を約２００″Ｃ／時の速度で約室温まで下げた。次いでグラファイトボートとそ の内容物を炉から取り出した。プリフォーム１６をグラファイトボートから取り 出し、バラバラの３８　ＡＬＬＩＮＤＵＭ■アルミナをプリフォームから除去し た。

約６０体積％のＤＡＧ　＠１５４コロイド状グラファイト（Ａｃｈｅｓｏｎ　Ｃ ｏ１１ｏｉｄｓ社、Ｐｏｒｔ　Ｈｕｒｏｎ、ミシガン州）に約４０体積％の変性 エタノールを混合してプリフォームバリヤ塗料を調製した。次いてバリヤ塗料を プリフォームの５つの面にタッチアップガンを使用してスプレーした。

ブリフす−ム１９の底の平らな面は塗布しなかった。バリヤは再度スプレー塗装 する前に室温で空気乾燥した。この手順を１１回繰り返し、その結果プリフォー ムは１２層のバリヤを存した。塗装したプリフォーム１６を雰囲気制御炉に入れ 、流量約１５リツトル／分の窒素ガスを供給した。炉の温度を約室温から約８０ ０°Ｃまで約り００℃／時の速度て上げた。約８００°Ｃの温度に約１時間保持 した後、炉の温度を約２００”Ｃ／時の速度で約室温まで下げた。プリフォーム １６を炉から取り出し、グラファイト層１７がプリフォーム１６の上に固定して いることが認められた。

図９に示すように、寸法が約１Ｏ９５インチ×約９．５インチ×高さ約１．５イ ンチのグラファイト箔の箱１３を厚さ約０．０１５インチの１枚のＧＲＡＦＯＩ Ｌ■グラファイト箔（Ｌｌｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ社、Ｄａｎｂｕｒｙ、コネ クテイカット州）より製作した。要所に配置したステーブルかグラファイト箔の 箱１３の折り目を強化する助けをした。グラファイト箔の箱１３を、内側寸法が ほぼグラファイト箔の箱１３の外側寸法と同じグラファイトボート１８の中に入 れた。重さ約２９１５グラムで、重量で約１５％のシリコン、約５％のマグネシ ウム、及び残余アルミニウムを含むマトリックス金属インゴットを２つのストリ ップに切断した。次いてマトリックス金属インゴットストリップ１５をグラファ イト箔の箱１３の底の両端に置いた。次いでプリフォーム１６を、ストリップが プリフォーム１６の外側エツジに接触し、のこぎり状の横断面８と位置合わせピ ン７がレイアップの上面にあるような仕方でマトリックス金属インゴットストリ ップ１５の上に置いた。グラファイトボート１８の外側寸法とほぼ同じ内側寸法 のグラファイト箔の箱カバー１４を上記とほぼ同じ仕方で調製した。グラファイ ト箔の箱カバー１４を反転してグラファイトボート１８の上に置き、ボート／レ イアップのアセンブリーをカバーした。

通電加熱雰囲気制御炉の温度を１２５°Ｃに調整し、次いでグラファイトボート Ｉ８とその内容物を炉に入れた。炉をシールし、水銀柱約３０インチの真空に排 気し、次いで約大気圧の窒素ガスで満たした。

炉内への窒素ガスの流量を約１５リツトル／分とした。炉の温度を約２００″Ｃ ／時の速度で約７８５°Ｃまで上げた。約７８５°Ｃの温度に約２０時間保持し た後、炉を開けてグラファイトボート１８とその内容物を取り出し、セラミック 板の上に置いた。グラファイト箔の箱カバー１４を除去し、金属マトリックス複 合体１６を囲む溶融マトリックス金属のたまりをＦＩＢＥＲＦＲＡＸｅセラミッ ク断熱材（Ｃａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ社、ＮｉａｇａｒａＦａｌｌｓ、ニューヨー ク州）厚さ約２インチの層で覆った。グラファイトボート１８の側面もＦＩＢＥ ＲＦＲＡＸ＠セラミック断熱材で包んだが、浸透されたプリフォームを含む金属 マトリックス複合体は覆わなかった。アセンブリーか室温に達したとき、浸透さ れたプリフォームを含む金属マトリックス複合体１６をグラファイトボート１８ から取り出し、万力に取り付け、軽くハンマーで打って残余のマトリックス金属 を金属マトリックス複合体の雄型成形用具から除去した。このようにして、金属 ７トリックス複合材料のレンズ成形用具の雄型部分が形成された。

レンズ成形用具の雌型部分を、図８Ｂに示すゴムｕ１２を使用したことを除いて 上記と実質的に同じ仕方で製造した。また、プリフ１−ムバリャ塗料を、約５０ 体積％のＤＡＧ　＠１５４コロイド状グラファイト（Ａｅｈｅｓｏｎ　Ｃｏ１１ ｏｉｄｓ社、Ｐｏｒｔ　Ｈｕｒｏｎ、ミシガン州）に約５０体積％の変性エタノ ールを混合して調製した。次いでバリヤ塗料をプリフォームの５つの面にエアブ ラシを用いて適用した。レンズ成形用具の雄型部分と同様に、レンズ成形用具の 雌型部分用のプリフォームの底の平らな表面には塗装しなかった。バリヤを空気 乾燥し、この手順を約２０回繰り返した。最後に雌型プリフォーム５つの面に泡 ブラシでプリフォームバリヤの塗装を１回だけ適用した。

レンズ成形用具の雌型部分を形成するためのレイアップと方法は、レンズ成形用 具の雄型部分を形成するためのレイアップと方法と実質的に同じであった。

例２ 次の例は金属マトリックス複合材料から射出成形の成形用具インサートを製作す る方法を示す。詳しくは、次の例はプラスチック用射出成形用具インサートの、 金属マトリックス複合材料からの形成を示し、Ｐ−２００成形用具鋼のインサー トとほぼ同じ形状である。２つの材料から製作した射出成形用具インサートの特 定の操作上の特性、及びそれらから得られたプラスチック成形体の間で直接の比 較を行った。

図１Ｏはキャビティ部分２１とコア部分２２を含む射出成形用具インサート２０ の横断面図である。キャビティ部分２１は注入ゲート２９、冷却液人口２４を冷 却液出口２７に接続する冷却液チャンネル２６を含んだ。

コア部分２２は更に冷却液人口２４を冷却液出口２８に接続する冷却液チャンネ ル２５を含んだ。射出成形用具の操作の際に、射出成形用具インサート２０のコ ア部分２２とキャビティ部分２１は図１０に描写したように接触し、溶融プラス チックを注入するプラスチック成形品のキャビティ３０を形成した。同時に、冷 却液を冷却用チャンネル２５と２６に通した。

金属マトリックス複合材料を含む射出成形用具インサート２ｏを、例１に記した と同様な方法で、まずコア部分ブランクとキャビティ部分ブランクを作成するこ とによって形成し、それぞれのコア部分とキャビティ部分に冷却液チャンネル２ ５と冷却液チャンネル２６をあるべき位置に設けた。詳しくは、５００グリツド （平均粒子径約１７ミクロン）　３９ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ＠グリ一ン炭化ケイ素 粒子（Ｎｏｒｔｏｎ社。

Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ、マサチューセッツ州）を、７０％の２２０グリツド（平均 粒子径約６６ミクロン）３９ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ＠グリ一ン炭化ケイ素粒子と３ ０％の５００グリツド（平均粒子径約１７ミクロン）３９ＣＲＹＳＴＯＬＯＮ＠ グリ一ン炭化ケイ素粒子（両方共ＮｏｒｔＯｎ社より、　ＷＯｒＣｅＳｔｅｒ、 マサチューセッツ州）の炭化ケイ素の混合物で置き換えた他は例１の方法に実質 的にしたがい、沈澱注型用混合物を作成した。また、炭化ケイ素プリフォームの 沈澱注型は、一般にＰｌｅｘｉｇｌａｓｓ＠として知られるポリメチルメタクリ レ−１・の型で、寸法が約３．５インチ平方（８８，９ｍｍ）　ｘ深さ４インチ （１０２ｍｍ）で周りに冷却液チャンネルを形成するためのワ・ノクスマント゛ レルのある型で行った。直径０．３７５インチ（９，５ｍｍ）のＲｅｄ−Ｃワッ クス（Ｙａｔｅ　Ｗａｘ）を含んでなる埋め込まれたワックスマンドレルを含む 沈澱注型プリフォームを冷凍庫から取り出した後、寸法か約３インチ平方（７６ ｍｍ）　ｘ厚さ３インチ（７６ｍｍ）の凍結した沈澱注型プリフォームをポリメ チルメタクリレートの型から取り出した。

次いて、炉とその内容物を約室温から約８５゛Ｃまで約１時間で昇温し、８５° Ｃで約１２時間保持し、約８５°Ｃから約５００°Ｃまで約ｉｏｏ°Ｃ／時で昇 温し、約５００℃に約４時間保持し、約５００°Ｃから約１２００°Ｃまで約１ ５０”Ｃ／時で昇温したことを除き、例１の方法に実質的にしたがってプリフォ ームを処理し、内部チャンネルを画定するワックスマンドレルを除去した。約１ ２００°Ｃて約２時間保持した後、炉の電源を切り、炉とその内容物を約室温ま で自然放冷した。約室温にて炉からブリフす−ムを取り出し、プリフォームに埋 め込まれたワックスマンドレルが溶融し、プリフォームの中にチャンネルを形成 したことが認められた。

次いでプリフォームの巾のチャンネルをＤＹＬＯＮ＠Ｇｒａｄｅ　ＣＷココロイ ドグラファイト（Ｄｙｌｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社、　Ｂｅｒｅａ、オフ１ イオ州）とＫＳ４４グラファイト（Ｌｏｎｚａ、　Ｆａｉｒｌａｗｎ、　ニュー ジャージ州）を含む混合物で満たした。次いでプリフォームをＧｒａｄｅ　ＡＴ Ｊグラファイト（ＩＪｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ社、Ｃａｒｂｏｎ　Ｐｒｏｄｕ ｃｔｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ、　Ｃ１ｅｖｅｌａｎｄ、オフ１イオ州）で作製した グラファイトボートの底に置いた。グラファイトボートと内側寸法が約７インチ （１７８ｍｍ）平方×深さ約５インチ（１２７ｍｍ）であった。プリフォームを グラファイトボートの中央に位置させた後、粗いグレードのウオラストナイトＮ ＹＡＤＯＦＰ（ＮＹＣＯＭｉｎｅｒａｌｓ社、　Ｗｉｌｌｓｂｏｒｏ、ニュージ ャージ州）をグラファイトボートの内壁とプリフォームの外側周囲の隙間に、約 ２．５インチ（６４ｍｍ）の深さまで注ぎ入れた。次いで約２重量％のＦ−６９ ガラスフリツト（ＦｕｓｉｏｎＣｅｒａｍｉｃｓ社、　Ｃａｒｒｏｌｌｔｏｎ、 オハイオ州）と約９８重量％の９０グリツド（平均粒子径約２１６ミクロン）の 電子工業グレードの３８　ＡＬｔｌＮＤｔＪＭ＠アルミナ（Ｎｏｒｔｏｎ社、　 Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ、マサチューセッツ州）との混合物をプリフォームの高さま で注ぎ入れ、プリフォームの表面と同じ高さにした。“Ｘ”の形状でプリフォー ムの表面のサイズに対応するスリットのある１枚のグラファイト箔をグラファイ トボートに配置し、プリフォームとそのプリフォームを囲む材料を覆った。次い で約−５０メツシユ（平均粒子径約３００ミクロン未満）のマグネシウム粉末の 充分な量を、グラファイト箔の中に”Ｘ”を形成するスリットに沿って配置した 。重さ約１５９８グラムで、約１２．５重量％のシリコン、３重量％のマグネシ ウム、残余アルミニウムを含む組成を有するマトリックス金属インゴットを、次 いでグラファイト箔と一５０メツシュマグネシウム粉末の上に置いた。Ｆ−６９ フリツトと９０グリツド（平均粒子径的２１６　ミクロン）の電子工業グレード の３８　ＡＬＵＮＤＵＭ＠アルミナを含む付加的な材料を、マトリックス金属イ ンゴットを完全に覆うようにマトリックス金属インゴットとグラファイトボート 壁の隙間に置き、それによりレイアップを形成した。

次いでレイアップを雰囲気制御炉に入れ、炉のドアを閉めた。次いで炉とその内 容物を水銀柱約３０インチ（７６２ｍｍ）の真空まで排気し、約大気圧に窒素ガ スで満たし、再度水銀柱約３０インチ（７６２ｍｍ）の真空まで排気し、最終的 に大気圧の窒素ガスを約４リツトル／分の流量で供給した。次いで炉とその内容 物を約室温から約２２５℃まで約１００°Ｃ／時で昇温し、約２２５°Ｃで約２ 時間保持し、約２２５℃から約５２５°Ｃまで約り０℃／時で昇温し、約５２５ °Ｃで約４時間保持し、次いで約５２５°Ｃから約８２５°Ｃまで約１５０°Ｃ ／時で昇温した。約８２５℃で約２０時間保持した後、炉とその内容物を約室温 まで冷却した。約室温でレイアップを分解し、プリフォームがマトリックス金属 によって浸透されており、金属マトリックス複合材料のコアまたはキャビティの ブランクが形成していることが認められた。上記の手順を繰り返し、追加のコア ブランクとキャビティブランクを形成した。

次いてコアとキャビティのブランクを通常のダイヤモンド加工にＲＡＭ　ＥＤＭ 加工を組み合わせて機械加工し、図１Ｏに描いたようなコア部分とキャビティ部 分を形成した。詳しくは、コア部分２２は寸法が約３．５インチ（８１＋ｎｍ） 平方×厚さ約１．２５インチ（３２＋ｎｍ）であり、射出成形用具インサート２ ０のセンターラインを越えて約０．２フインチ（６，９ｍｍ）拡張した部分を有 した。また、冷却液チャンネル２５と２６は直径約０、３７５インチ（９，５ｍ ｍ）であった。キャビティ部分２１０寸法はコア部分２２のそれとほぼ同じであ ったが、表面を越えて拡張する部分の代わりに深さ約０．３７フインチ（９，６ ｍｍ）のくぼみのキャビティを有した。

射出成形の比較 金属マトリックス複合材料の射出成形用具インサートを含むコアとキャビティの 部分を上記のようにして調製した後、更にＰ−２０工具鋼より同様なコアとキャ ビティの部分を製作した。詳しくは、コアとキャビティの部分をＰ−２０工具鋼 より標準的な仕方で機械加工し、金属マトリックス複合材料の射出成形用具イン サートのサイズと形状を殆とそのまま複写するコアとキャビティの部分を形成し た。

金属マトリックス複合材料とＰ−２０工具鋼から製作した各々のコアとキャビテ ィの部分を標準的な成形用具の金型ベースに配置し、そのインサートの一部とし ての役割を与えた。詳しくは、プラスチックが成形機（図示していない）よりゲ ート２９に注入されると、そのプラスチックは各々の金属マトリックス複合材料 成形用具インサートとＰ−２０工具鋼インサートに囲まれた各々のキャビティ３ ０を同時に満たす。成形用具インサートに連結した成形機は東芝の２５０Ｔｏｎ 成形機であった。加工バラメーターの種々の組合わせの下で、４種のプラスチッ クを各々の成形用具インサートに射出成形した。成形用具インサートは、プラス チックが各々の成形用具インサートに同時に注入されることができ、各々の成形 用具インサートが実質的に同じ加工条件に供されるように金型ベースに配置した 。種々の冷却液温度を種々のサイクル時間と共に用いた。形成した試験片と各々 の型インサートの表面の温度測定は、プラスチック試験片が型インサートから取 り出されたときに行った。詳しくは、表１〜４に、射出成形した材料（表中「材 料」）、射出成形したときの材料の温度（表中「溶融温度Ｊ）、材料の型への注 入が生じるように材料に加える圧力（表中「射出圧力」）、各々の成形用具イン サートのキャビティを満たすに必要な時間（表中「充填時間Ｊ）を示す。また、 表の縦の欄に、各々の型の冷却用チャンネルに注入した冷却液の温度（表中［冷 却液温度」）、型への材料の注入から形成した成形品を突き出すために型を開け るまでの時間の長さく表中「サイクル時間」）、型から取り出したときの形成し た成形品の温度（表中［成形品温度Ｊ）、型から成形品を取り出したときの型の 表面温度（表中［型の表面温度」）を示す。

表１〜４の各々に記した「成形品温度Ｊと「型の表面温度」の欄より、金属マト リックス複合材料の成形用具インサートは、熱特性においてＰ−２０工具鋼イン サートよりも優れることが分かる。詳しくは、形成した成形品の温度と成形用具 インサートの表面温度の両者は、金属マトリックス複合材料の成形用具インサー トの方が一貫してＰ−２０工具鋼インサートよりも低い。この温度差は、型と射 出成形品を速く冷却できればそれだけ成形品を形成する間のサイクル時間か短く なるため重要である。従って、金属マトリ・ソクス複合材料を含む型インサート はサイクル時間を短くすることができ、このため生産効率が向上する。

図１１ＡとＩＩＢの２点鎖線と実線の間隔に関して、表１〜４より、金属マトリ ックス複合材料の成形用具インサートから形成された成形品のそりは、Ｐ−２０ 工具鋼インサートから形成された成形品のそり、よりも少ないことが明らかであ る。

また、多数のサイクルの後において、金属マトリ・ソクス複合材料の成形用具イ ンサート材料の表面の磨耗ははっきりとは表れな力八っだ。このことは射出圧力 が約４０００〜８０００ｐｓｉ（２８〜５５ＭＰａ）の範囲でも同様であった。

蕃：１ρｇ♂　８零　８称　８８ Ｆｉｇ、Ｉ Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、　４ Ｆｉｇ、　５ Ｆｉｇ、６ Ｆｉｇ、７Ａ Ｆｉｇ、７８ Ｆｉｇ、８Ａ Ｆｉｇ、８Ｂ Ｆｉｇ、９ Ｆｉｇ、ＩＯ 側面　１ 側面　３ Ｆｉｇ、１１Ａ 上部 Ｆｉｇ、　ＩＩＳ 国際調査報告　、Ｃ□／ＩＩｓ　９１１０９１１８１□、１１〜＋　ＰＣＴ／Ｕ Ｓ　９１１０９１１８フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，５識別記号　庁内整理番号Ｂ２９Ｃ４５／２６　７ １７９−４Ｆ （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＦＩ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ。

ＫＲ，ＬＫ、　ＭＧ、　ＭＷ、　Ｎｏ、　ＰＬ、　ＲＯ，ＳＤ、　ＳＵ、　ＵＳ ＦＩ （７２）発明者　シンプソン、ロバート　エル。

カナダ国、エル４ジー　５ジー５　オンタリオ、オーロラ、ギルバンク　ドライ ブ（７２）発明者　ニスカネン、ボール　ウォルターアメリカ合衆国、プラウエ ア　１９７１１．ニューアーク、シルバーウッド　ブールバード　３１ （７２）発明者　クリア、エリツク　マイケルアメリカ合衆国、メリーランド　 ２１２２８゜カトンズビル、チャーンウッド　ロード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．セラミックマトリックス複合材料、金属マトリックス複合材料、及び被覆し たグラファイト基材材料からなる群より選択された少なくとも１種の材料を含む 成形用具材料。
2. ２．セラミックマトリックス複合材料、金属マトリックス複合材料、及び被覆し たグラファイト基材材料からなる群より選択された少なくとも１種の材料を、熱 可塑性により付形できる材料を成形するための成形用具として使用する方法。
3. ３．熱可塑成形法に使用する成形用具を形成する方法であって、成形したフィラ ー材料への自発的浸透による金属マトリックス複合材料の形成、成形したフィラ ー材料中への母金属の方向性酸化によるセラミックマトリックス複合材料の形成 、及び成形した基材材料の少なくとも一部の表面上での反応生成物の形成、から なる群より選択された少なくとも１つの方法を含んでなる成形用具を形成する方 法。