JPS63259046A - 研摩性材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、特にガスタービンエンジン内に使用されるタ
ービンブレードの先端への接看に適したセラミックー金
属研摩性材料の組成及び製造に係る。

背景技術 非常に密な許容差がガスタービンエンジンのり−ビン部
分の回転するブレードとエンジンケースの周囲構造との
間に求められ°ζいる。これを達成するため、エンジン
ケース構造の一部分は摩損性材料で表面被覆されている
９このよ・うな祠料は一般に健全な状態にとどまるが、
回転するブレードにより接触される時に崩壊しやすい。

摩損性材料は通常、金属の小さいセグメントに着装され
、また以前のエンジンでは、セグメントの摩ｍ性表面が
ハニカム又はファイバ金属のような比較的繊細な材料か
ら製造された。タービンブレードの超合金が耐摩耗性の
点で不十分である時には、種々の表面硬化処理金属が着
装された。

しかし、最近では、−・眉高い温度で作動する必要性か
ら静止シール上にセラミック摩ｔＱ性材料を使用するよ
うになってきた。不幸なことに、このような材料は、そ
れらが代替する金属のようには摩ｍ性でない。またセラ
ミックシールの使用と組み合わされる一眉高い温度では
、以前の金属タービンブレード先端の性質が減退する。

タービンブレード先端に於ける高い温度が摩耗の問題を
生ずるだけでなく、回転するブレードの高い速度と組み
合わされる求心力がｍ（ｆＡを惹起し得るひずみを生ず
る。さらに、使用中の循環的な温度変化は、異なる熱膨
張と組み合わされるひずみ及び損傷を惹起し得る。こう
して、頼りは本願の譲受人と同。

−〇譲受人に譲渡された米国特許第４，２４９，９１３
号明細書・に説明されている炭化ケイ素−ニソヶル超合
金のような複合金属−セラミック＋７（料の使用であっ
た。

上記特許明細書に説明されているように、タービンブレ
ード用の研摩性先端は金属及びセラミック粉末の混合物
の圧縮及び固体状態焼結により製造されζきた。いった
ん製造されると、ろうｆ−Ｊり形式のプロセスによりブ
レード先端にインサートが取付けられる。研摩性先端÷
７１料の製造及び先端への取付は困難であり且つ高い費
用を要した。

上記特許明細書に説明されている形式の先端は良好に機
能し、またこれは金属７トリフクスのなかのセラミック
の均等な分ｔｉ＆に帰し得る。この分散は固体状態プロ
セスにより得られる。

しかし、一層安価で一層高性能の代替プロセスが求めら
れてきた。これらはプラズマ吹付は及びろう付は形式の
プロセスを含んでいる。もぢろん、セラミック及び金属
の混合物の従来のプラズマ吹付けは古くから知られてい
るが、このような簡単なプロセスは必要な耐摩耗性及び
高温強度を生じない。特殊化されたプラズマ吹付りプロ
セス、例えば先にデポジットされたグリッドの上に超合
金マトリックスが吹付けられ、それに続いて高温等圧圧
縮が行われるプロセスが開発されてきた。

しかし、この技術は、粒子のｆｌ！　　）Ｆｒのみで十
分であるところに最良に使用されている。　　−また上
記特許明細店によるプロセス及びプラズマ吹イリげプロ
セスの双方では、微細な結晶粒わ）末の反映としてマト
リックスの結晶粒寸法が微細である。微細な結晶粒寸法
は高温に於けるクリープ強度を制限する（ｌｑ向がある
。

セラミック及び金属複合物の溶融′／８接は超合金ター
ビンブレードでは実現可能でない。なぜならば、サブス
トレート金屈力９容融の高温により乱されている特殊化
された冶金学的構造を有するからである。金属及びセラ
ミック粉末の均等なデポジットはプラズマ吹付は又はろ
う付は粉末を置くのに使用されるものような他の粉末金
属技術によりサブストレートの上に置かれ得る。デポジ
ットは次いで、鋳造された塊のなかへ粉末を合同するべ
くその溶融温度に加熱され得る。しかし、このようなプ
ロセスによってはマトリックスのなかにセラミックを均
等に分散させることは、できないことが見出されている
。セラミックは浮力により？ｇ　Ｆｌ！材料の表面に行
く傾向がある。タービンブレードのような臨界的な応用
では、研摩性祠料の性ｒ′１を最適化するべく、またタ
ービンブレードが支えなければならないｆｆｆｆｆｌを
最小化するべく、均等性が達成されなければならない。

発明の開示 本発明の目的は、均等に分配された粒子ををするザウン
ド金屈７トリツクスを有する超合金材料を含んでいるセ
ラミック粒子を提供することである。本発明の他の目的
は、固体状態焼結金ＦＴ！ＪｒＩ）Ｆ　ｌ’４材よりも
良好な高温特性を有する７トリソクス材料のなかに冶金
学的構造を形成することである。

本発明によれば、セラミック粒子を含んでいる研摩性材
料が、金属粉末を−レラミソク粒子と混合し、次いで混
合物を、混合物に溶融及び稠密化を生じさせるべ（、金
泥の実質的な部分を融解するのに十分である温度、ただ
し全部を融解しない温度に加熱することにより形成され
る。冷却時に、溶融混合物は実質的に均等に分配された
セラミ’７りを有し、また冶金学的構造が金属粉末の元
の構造を部分的に反映する。

本発明の好ましい使用では、炭化ケイ素又は窒化ケイ素
形式のセラミックが、テープ状材料を形成するべ（ニッ
ケル主体の超合金粉末及び熱可塑性樹脂と均等に混合さ
れる。テープは所望の形状に切断され、またニッケル超
合金から成るガスタービンエンジンの先端に接着される
。組立体は熱可塑性樹脂を駆逐するべく真空中で加熱さ
れ、次いで約２３４０°Ｆ（１２８２°Ｃ）の温度に加
熱され、その結果として金属の約８０％が液化される。

約０．３時間の後に部品は冷却され、また顕微鏡検査に
より、粒子が実質的に多孔性のない金属のなかに全く均
等に分配されていることが示された。これと比較して、
レーザー加熱では金属のなかに多孔性を生じ、またセラ
ミックを浮動させて不均等な分散状態とする。本発明に
より′Ｍ造される良好な７トリツクスの冶金学的構造は
その内部にいくつかの等軸結晶粒及びいくつかの微細な
樹枝状構造を有する。このような構造は前記の多孔性構
造及びより高い温度への加熱と組み合わされるより粗い
完全な樹枝状構造と比較し°ζ、良好な高温特性を有す
る。

本発明の好ましい金属マトリックスは液相と固相との間
にかなりの温度差を有し、それらはニッケル、コバルト
、鉄及びそれらの混合物を含んでおり、またそれらは、
セラミックへの金属マトリックスの接着を助長するため
、イツトリウム、ハフニウム、モリブデン、チタン及び
マンガンのような反応性金属元素を含んでいる。

本発明は研摩性の先端を有するガスタービンプレードを
経済的に製造することができ、また結果として得られる
ブレードは良好な性能を有する。

本発明の前記及び他の目的、特徴及び利点は以下にその
好ましい実施例を図面により詳細に説明するなかで一層
明らかになろう。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された米
国特許出願第　　　　　　号明細書に−ｒ′ｆｉ詳細に
説明されているように、超合金マトリックスのなかに含
まれている炭化ケイ素粒子から成り、タービンブレード
の先端のようなサブストレートの上に形成される高温研
摩性材料を製造するものとして説明される。しかし、特
別な環境では、研摩性材料はサブストレートが存在しな
い場合にも形成且つ使用され得る。この最良の形態の説
明では、サブストレートは米国特許第４，２０９．３４
８号明細書に一般的に説明されているＩ）ＷＡ１４８０
として知られているノミナル合金のような小結晶ニッケ
ル超合金である。

好ましくは、本発明の材料は、金属及びセラミック粒子
をポリマー結合剤と混合し、また混合物を材料の平らな
ストリップとして形成することにより形成される。形成
されたストリップは、表面硬化処理が望まれるサブスト
レート れる好都合なピースに切断され、またそれに接着され得
る。加熱時に、ポリマーは揮発又は分解させられ、所望
の金属及びセラミック組成物を後に残す。このようなテ
クオロジーは古くから知られており、また米国特許第４
，５９Ｇ，７４６号及び第４，５６３、３２９号明細書
に記載されている。それらの開示内容を参照によりここ
に組み入れたものとする。

米国特許第４．２４９，９１３号明細書に説明されてい
るもののようなアルミナ被覆された炭化ケイ素セラミッ
ク粒子が使用される。この発明の開示内容を参照により
ここに組み入れたものとする。アルミナ被覆は製造及び
使用の間にセラミックと金属との間の相互作用を阻止す
る役割をする。セラミック粒子寸法は一３５〜＋４５メ
ソシュ（４２０〜５００μｍ）である。体積百分率で１
５〜２５％、−ｌｉｔ好ましくは２５％のセラミック粒
子が金屈と組み合わせて存在する。セラミックの寸法及
び含有量はタービンブレード先端への最終応用の際に良
好な性能が得られるように選定されている。

以下でＴｉｐａｌｏｙ１０５と呼ばれる粉末金属は虫■
百分率で２４〜２６％のＣｒ、７．５〜８゜５％のＷ、
３．５〜／１．５％の’Ｉ”　ａ　−５，５〜６．５　
％６のＡＩ、０．５〜１．５％のＨ［，０，０５〜０．
１５％のＹ、１．１〜１．３％の５ｉ、残余は本質的に
Ｎｉの組成を有する。Ｏ，１％以上のＰ、Ｓ及びＮ、Ｏ
，０６％以上の０．０．００５％以上のＨ及び０．５９
（１以上の他の元素は存在しない。公称組成はＮｉ、２
５％Ｃｒ　％　８％Ｗ、４％Ｔａ、６％ＡＩ、１．２％
Ｓｉ、１％Ｈｆ、０．１％Ｙである。金属粒子寸法は一
８０メソシュＵＳシープサイズ（公称、−１７７μｍ寸
法）である。金属粉末の寸法は本発明の好ましい局面を
実施するのに特に臨界的ではない。また分布は典型的に
３２５メツシユ（４４μｍ）以下の有意なフラクション
を有する微粒化された粉末金兄である。

金属及びセラミック成分は、一般的に先に参照された特
許に従ってテープを形成するべくポリマー材料と一緒に
混合される。−例として、市販されているポリマーＭｅ
Ｌｈｏｃｅｌ　　（ダウ・ケミカル・カンパニー、ミツ
ドランド、ミシガン州、ＵＳＡ）が湿潤剤及びトリエチ
レングリコールのような可塑剤、泡消し剤及び水と混合
される。＋Ｊ料はスクリーンボード技術を使用して公称
０．０６０インチ（０，１５２４ｃｍ）の厚みのシー１
−又はテープとして成型される。次いでテープは所望の
形状に切断される。ザブストレー１・にフィツトするよ
うに又はそれよりも少し大きいように切断される。テー
プピースはＮ１ｃｒｏｂｒａｚ３００セメント（ウオー
ル・コルモノイ・コーポレイション、デトロイト、ミシ
ガン州、ＵＳＡ）のような市販されている接着剤を使用
してサブストレートに接着される。テープピースは初期
加熱の間の収縮の際にテープの大きい物理的運動を制限
するべくセグメント化され得る。ろう付けに使用される
もののような市販されているセラミック停止材料が、後
続の焼結／溶融過程の間の望ましくない液体金兄の流れ
を阻止するべく隣接サブストレート領域に施される。

組立体は真空炉のなかで、最初にポリマー結合剤を揮発
又は分解させるべく、また□次いで金泥自体及びセラミ
ック粒子への金属の融解及び溶融を生じさせるべく約０
．３時間にわたり約２３４０゜Ｆ（１２８２°Ｃ）の温
度に加熱される。この過程は代替的に液相焼結又は溶融
と呼ばれ得る。ここで、焼結という用語はこのような過
程を記述するのに使用されている。加熱は、好都合であ
れば、サブストレートの溶液化又は他の冶金学的処理と
組み合わされ得る。本発明の目的を達成するのに十分な
時間にわたる加熱の後に、組立体はｒｔｌＦ摩性材料マ
トリックスを凝固させるべく冷却される。典型的には、
結果として得られる研摩性材料は仕上げ加工前に約０．
０３５インチ（０，０８９ｃｍ）の厚みである。公称２
〜３層のセラミック粒子がその厚みを通じて存在する。

研摩性材料の外観は融解及び凝固した物質の外観である
。その自由面に於いて、物質は湾曲エツジ、融解金兄内
の表面張力効果の特性を有する（頃向がある。

加熱の温度は本発明にとって全く臨界的である。もし金
属が過少に加熱されれば、粉末金兄の稠密化が不十分で
あり、また多孔性が見出される。

これは、ｒｌｌｒ−電性材料のなかに低い強度が見出さ
れる結果を招く。タービンブレードへの応用では強度が
非常に重要である。もし金兄が過大に加熱されれば、セ
ラミック粒子は液体の塊の頂へ浮動し、不均等な粒子分
布を与える。マトリックス金兄内の実質的に均等な分布
は材料の摩耗及び’ｔｙ性を均等にするために必要であ
る。

図面には前記の材料組合わせに対する前記の９）Ｊ果が
示されている。第１図にはセラミック浮動及び冶金学的
構造への焼結温度の影響が示されている。セラミック粒
子の浮動の度合は、第２図中に概要を示されているよう
に、冶金学的マウント上で測って、サブストレートから
の最低粒子の平均間隔に従って肥られている。第２図に
はサブストレート２０へ溶融されたｇＦ摩性材料２２が
示されている。材料２２は均等に分配されたセラミック
粒子２４を含有する７トリフクス２６を有する。

各最低粒子は間隔Ｘを有し、その平均はマである。平均
マが浮動の度合の尺度として使用されている。粒子は不
規則に分配されているので、又は零ではあり得ない。典
型的に、上記のようにして製造され、第２図に示されて
いるように実質的に均等に分配された粒子を有する最良
のｒｔＪｒ摩性材料は０、０　Ｏ５インヂ（０，０１２
７ｃｍ）の１値をＨする。

第２図には、浮動が制限されている時に得られる実質的
に均等なセラミック間隔が示されている。対照的に第７
図には、浮動が生起する時に、どのようにグリッドがザ
ブストレートから離れるかが示されている。第３図〜第
５図には、６９％の乳酸、２９％の硝酸、２％のフッ化
水素酸を使用してエツチングされた典型的な材料のミク
ロ構造が示されている。構造は液相−固相領域内で第１
図中の線Ａの左の温度での焼結と組み合わされている。

線Ａは液相温度と名目上は一致するが、それよりも少し
低い。しかし、単に固相を越えることは十分でない。第
１図に示されているように、線Ｂの温度よりも低い温度
では、固相温度を約７０°Ｆ（３９°Ｃ）越えているた
めに実質的な融解が存在するとしても、結果として得ら
れる構造は不十分な融解のために多孔性である。多孔性
を避けるべく正確に液相−固相領域内のどこまで温度が
高められなければならないかは特定の合金系に関係する
。ここに説明されるＴｉｐａｌｏｙ１０５では、２３４
０°Ｆ（１２８２”ｃ）の公称温度は上記領域内へ約８
５シロ人つ“ζいる。第６図には、粉末粒子の溶融を生
じさせ且つ優勢に等軸の結晶粒３８を生ずるのにちょう
ど十分に加熱された材料の微細構造が示されている。第
６図にも他の図にもわずかな多孔性が示されているが、
このようなわずかな多孔性はエンジニアリングセンスで
完全に稠密又は無孔性とみなされる材料の特性であるこ
とは注目に値する。

第３図には、ＰＷＡ１４８０合金サブストレート４２の
すぐ上に浮動する炭化ケイ素グリッ１−４０が示されて
いる。第４図には、マトリックスからさらに離れた位置
での研摩性材料内の微細構造が示されている。第５図は
第４図に示されている構造のより大きい倍率での写真で
あり、結晶粒境界のいくつかはかろうじて識別可能にな
る。

冶金学的構造は超合金マトリックスの高温強度に工要で
あり、本発明はそのために望ましい冶金学的構造を得る
ことを意図するものである。本発明で得られる良好な冶
金学的構造は第１図中の線Ａに等しい温度又はそれより
も低い温度で焼結することにより得られるものである。

それは、第３図〜第５図中に示されているような比較的
微細な樹枝状構造を有する、元の粉末構造の等軸結晶粒
のような少なくともいくつかの残存物により特徴付けら
れるものである。微細な樹枝状構造とは、液相温度のか
なり上に高められたマトリックスのなかの樹枝状構造を
特徴付ける間隔及び寸法に比較して小さい間隔及び寸法
を有する樹枝状構造を意味する。第４図を第７図と比較
されたい。元の４５）末金属の残存物である構造は、第
６図により示されるように、温度が第１図中の線Ｂに近
い時に非常に明らかである。第６図には、部分的融解を
受けている粉末粒子のいくつかが存在すること、続いて
等軸凝固が生じ、その結果としてより粗い構造が存在す
ることが明らかに見られる。典型的に、元の粉末粒子は
微粒化の間に生起する急速な冷却の非常に微細な樹枝状
構造特性を有する。加熱の度合及び時間に関係して、こ
のような構造は均質化され、分解されにくくなり、いま
の場合のような構造となる傾向がある。しかし、第７図
により示されるように、粉末が完全に融解されている時
、構造に実質的な差が存在することは明らかである。第
７図に示されているように、線Ａの上での焼結は先ず比
較的粗く且つ完全に樹枝状の構造を生ずる。もし温度が
線Ａを著しく超過していると、さらに望ましくない柱状
結晶粒構造が生ずる。超過温度で焼結された両構造は比
較的劣った高温特性を有する。

所望のモーホロギーを有しまた実質的に多孔性のない構
造を得ることは、液相線に非常に近く但しそれよりも低
い温度に加熱することにより得られる。最も望ましい明
白な等軸構造は、粉末金属の少なくともいくつかを完全
にではなく融解させることにより得られる。理想的には
、線Ｂに近い温度での加熱により、液体材料が非融解材
料から等軸に再凝固して現れるにつれて、はとんど完全
に等軸の構造が得られる。−眉通常には、体積百分率で
１０〜７０％の等軸構造が存在する。完全に等軸の結晶
粒が存在する時を例外として、微細な（五１枝状構造が
存在する。前記のエピタキシー及び高められた温度の影
響のために、研摩性材料の結晶粒寸法は元の粉末全屈粒
子中の結晶粒寸法よりも実質的に大きい。本発明の構造
は、非溶融粉末金属材料と比較して、実質的に改善され
た高温クリープ強度と組み合わされている。

Ｔｉｐａｌｏｙ１０５及び本発明の応用に有用な性質を
有する他の合金は線Ａと線Ｂとの間の温度範囲の大きさ
に照らして適切である。Ｔｉｐａ１ｏｙ１０５に対する
３０°Ｆ（１７°Ｃ）の範囲は、超合金サブストレート
による製造応用に実際的である点で良好であるとみなさ
れる。

上記のＴ　ｉ　ｐ　ａ　ｌ　ｏ　ｙ　１０５祠料は典型
的なマトリックス材料である。それは良好な高温強度及
び耐酸化性を有するベータ相超合金である。超合金とは
、１４００°Ｆ（７６０°Ｃ）以上で有用な強度及び耐
酸化性を有する材料を、巨味し、また特徴的にニッケル
、コバルト、鉄及びそれらの混合物の合金である。セラ
ミック粒子研摩材料を製造するために最も有用な超合金
は、マトリックスへのセラミックの密着を助ける元素、
例えばＨｆ、Ｙ％　ＭＯ％　Ｔｉ及びＭｎを含有し°ζ
いる。このような元素はセラミックの湿潤を助けると信
ぜられている。Ｔ　ｉ　ｐ　ａ　ｌ　ｏ　ｙ　ｌ　０５
中のように、ザブストレートとコンパチブルなマトリッ
クスの融点を得るため、シリコンが融点降下剤として使
用され得る。下記の例により示されるように、他の融点
降下剤元素が別々に又は組み合ね−Ｕて使用され得る。

これらはＢ、Ｐ及びＣを含んでいる。こうして、好まし
い実施例では、少なくとも一つの元素がＢ、Ｓｉｓ　Ｐ
％　Ｃ及びそれらの混合物から成る群から選択されてい
る。典型的に、このような元素の重量百分率はＯ〜４％
Ｓｔ、０〜４％Ｂ、Ｏ〜１％Ｃ及び０〜４％Ｐであり、
組み合わせ及び全量は最終製品マトリックス中の脆さを
避けるべく制限されている。

良好な金属−セラミック間の密着が達成されるかぎり、
種々のセラミックスが使用され得る。本発明の主な目的
である研摩性材料に対しては、セラミックが金属マトリ
ックスと相互作用しないことが必要である。なぜならば
、この相互作用はセラミックの耐摩耗性、従ってまた材
料の完全性を悪化するからである。炭化ケイ素のように
本来的に化学的に抵抗性でないセラミックは被覆されな
ければならない、他のセラミックで被覆されてもされな
（てもよく、また高温用として意図される他の重要な材
料は窒化ケイ素及び種々の合金、例えば特にしばしば５
ｉＡ１ＯＮと呼ばれるオキシ窒化ケイ素−アルミニウム
を含んでいる。窒化ホウ素は一つの好ましい材料である
。もちろん、このような材料を混合することも可能であ
る。より低い温度では、セラミックー金属複合物の意図
される用途に関係して、はとんど任意のセラミックが使
用され得る。

種々の応用のために、前記のものとは異なる合金系が、
本発明の原理を利用して、使用され得る。例えば、ニッ
ケルー銅が使用され得る。一般的に、全屈合金は、処理
されている材料を加熱する可能性に比較して、有意義な
液相−固相温度範囲と、混合物の熱伝導度とを有してい
なければならない。

好ましい方法は前記のテープを製造することであるが、
本発明の原理はポリマー材料を使用せずに実行され得る
。例えば、金属及びセラミック粒子は混合され、またサ
ブストレートのなかのキャビティのなかに置かれ、そこ
に加熱過程の間封じ込められる。高められた温度で、そ
の最初の使用にかかわりなくポリマーが存在しない時に
は、研摩性材料は（セラミックス停止材料以外の）封じ
込めなしに平らな表面上の所定の位置にとどまる傾向が
ある。

本発明の材料の広い用途は、保護を必要とするサブスト
レートの上にそれを形成し使用することであるが、研摩
性材料は、それが自立物体として形成且つ使用されてい
る金属又はセラミックサブストレートから除去され得る
。

以下の例は、逸脱が述べられているところを例外として
、上記の最良の実施形態の例である。

例に つの粉末全屈の混合物が使用される。第一の粉末金属は
重量百分率で２４〜２６％のＣｒ、７゜５〜８．５％の
Ｗ、３．５〜４．５％のＴａ、５．５〜６゜５％のＡＩ
、０．５〜１．５％のＨｆ、９．０５〜０．１５％のＹ
、１．１〜１．３％のＳｉ、残余は本質的にＮ１の組成
を有する。Ｏ，１％以上のＰ、Ｓ及びＮ、０．０６％以
上の０．０．００５％以上のＨ及び０゜５％以上の他の
元素は存在してはならない。好ましくは、組成はＮｔ、
２５％Ｃｒ、８％Ｗ、４％Ｔａｓ　６％ＡＩ、１．２％
Ｓｔ、１％Ｈｒ、０．１％Ｙである。この合金はＴｉｐ
ａｌｏｙｌと呼ばれる。第二の金属は重量百分率でＮｉ
、１５％のＣｒ、３．５％のＢの組成を有する。それは
Ｔｉｐａｌｏｙｌよりもかなり低い融点を有し、またＮ
１ｃｒｏｂｒａｚ１５０粉末（ウオール・コルモノイ・
コーポレイション、デトロイト、ミシガン州、ＵＳＡ）
という登録商標で販売されている。金属粒子は重量百分
率で６０〜９０％、一層好ましくは７０％のＴｉｐａｌ
ｏｙ及び１０〜４０％、一層好ましくは３０％のＮ１ｃ
ｒｏｂｒａｚ１５０を含んでいる。

本発明のこの実施例ではわ〕未寸法がｍ要である、−３
２５メツシユは、同一の温度で焼結された一８０メソシ
ェ粉末に比鮫して、セラミック力＜？享動する傾向が明
白に大きいので、あまり好ましくないことが見出されて
いる。

例■ Ｔｉｐａｌｏｙｌ粉末が仕様ＡＭＳ４７８２　（宇宙航
空材料仕様、米国自動車技術者協会）の組成を有する重
量百分率で５％の粉末と共に使用される。この材料はｆ
ｆ１ｆｆｉ百分率でＮｉ−１９％Ｃｒ−１０％Ｓｉの組
成であり、二つの粉末の組合わせから得られる合金のな
かに０．５〜０．７５％のケイ素を与える。材料は０．
３時間にわたり２３６０”Ｆ　（１２９３°Ｃ）で焼結
される。

例■ Ｔｉｐａｌｏｙｌが存在する唯一の金属であり、また組
立体は０．２〜２時間にわたり２３６５゜Ｆ（１２９６
°Ｃ）に加熱される。

例■ サブストレートはより低い融点の合金、ＭΔＲＭ２００
＋１−１ｆである。三つの粉末金属組成物が使用される
。重量百分率で５０％のＴｉｐａｌ。

ｙ＋、５％のＮｊｃｒｏｂｒａｚｔ＋１５０．４５％の
八ＭＳ４７８３　　（Ｃｏ−１９Ｃｒ−１７Ｎｉ−４Ｗ
−０，８Ｂ）。加熱は２２５０°Ｆ　（１２３２°Ｃ）
で行われる。

例Ｉ、■及びＩＶでは、より低い融点の組成物は最初に
融解する傾向があるが、それらは合金化し、また必要な
稠密度を生ずるのに十分な融解を得る過程の間に存在す
る優勢金兄を融解させる。

以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例について説
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼結温度が粒子の浮動及び金属の冶金学的構造
にいかに影響するかを示すグラフである。 第２図は焼結が本発明に従って行われた時にアルミナ被
覆された炭化ケイ素粒子が溶融金属マトリックスのなか
にいかに均等に含まれているかを示す光学顕微鏡写真で
ある。 第３図ないし第５図は本発明と組み合わされる所望の冶
金学的構造を示す光学顕微鏡写真である。 第６図は実質的な等軸結晶粒構造が元の粉末の反映であ
る、有用な範囲の低いほうの端で焼結された材料の構造
を示す光学顕微鏡写真である。 第７図は温度が本発明で使用される温度よりも高い時に
生ずる望ましくない冶金学的な粗い樹枝状構造及びグリ
ッド浮動を示す光学顕微鏡写真である。 ２０・・・サブストレート、２２・・・研摩性材料、２
４・・・セラミック粒子、２６・・・マトリックス、４
０・・・炭化ケイ素グリッド、４２・・・サブストレー
ト、４４・・・微細樹枝状構造 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーホ
レイシラン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック材料の密度よりも大きい密度を有する
   金属のマトリックスのなかのセラミック材料粒子から成
   る研摩性材料に於いて、セラミック粒子がその冶金学的
   構造のなかに少なくともいくつかの等軸結晶粒を有する
   密な溶融マトリックスのなかに均等に分配されているこ
   とを特徴とする研摩性材料。
2. （２）セラミック材料の密度よりも大きい密度を有する
   金属の溶融マトリックスにより包囲されている均等に分
   散されているセラミック材料から成る研摩性材料に於い
   て、金属粒子を部分的にのみ融解させるのに十分であり
   、しかし金属マトリックスのなかのセラミック粒子の浮
   動を生じさせるのには不十分である温度に金属粒子及び
   セラミック粒子の混合物を加熱することにより製造され
   ていることを特徴とする研摩性材料。
3. （３）セラミック材料の密度よりも大きい密度を有する
   金属の溶融マトリックスにより包囲されている均等に分
   散されているセラミック材料から成る研摩性材料を製造
   する方法に於いて、金属粒子をセラミック粒子と混合し
   、金属が冷却時に密なマトリックスのなかへ溶融するよ
   うに金属粒子を部分的に融解させるのに十分であり、し
   かしセラミック粒子を金属マトリックスのなかで実質的
   に浮動させるのには不十分である温度に混合物を加熱す
   ることを特徴とする研摩性材料の製造方法。