(57)【要約】第１の金属と第１の金属を補強するインサートとを含み、第１の金属がアルミニウム、その合金およびそれらの組み合わせからなる群より選択され、インサートが実質的に連続したセラミック酸化物繊維と、アルミニウム、その合金およびそれらの組み合わせからなる群より選択される第２の金属とを含み、第２の金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維を適所に固定しており、第２の金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在しており、第１の金属とインサートの間に界面層があり、第１の金属とインサートの間の界面層ピーク結合強度値が少なくとも１００ＭＰａである金属マトリックス複合体物品。金属マトリックス複合体物品を補強するためのインサートを含む金属とその製造方法。他の態様において、本発明はインサートで補強された金属マトリックス複合体物品およびその製造方法を提供する。有用な金属マトリックス複合体物品は、航空宇宙用の構造材料を含む。
2005536355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属と前記第１の金属を補強するインサートとを含み、前記第１の金属がアルミニウム、その合金およびそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記インサートが実質的に連続したセラミック酸化物繊維と、アルミニウム、その合金およびそれらの組み合わせからなる群より選択される第２の金属とを含み、前記第２の金属が前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維を適所に固定しており、前記第２の金属が前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在しており、前記第１の金属と前記インサートの間に界面層があり、前記第１の金属と前記インサートの間の界面層ピーク結合強度値が少なくとも１００ＭＰａである金属マトリックス複合体物品。
【請求項２】
前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維が長手方向に揃っている請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項３】
前記第１の金属と前記インサートの間の前記界面層ピーク結合強度値が少なくとも１５０ＭＰａである請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項４】
比較例Ａで求められる前記第１の金属と前記インサートの間の前記界面層ピーク結合強度値が少なくとも１５０ＭＰａである請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項５】
実施例４で求められる前記第１の金属と前記インサートの間の前記界面層ピーク結合強度値が少なくとも１５０ＭＰａである請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項６】
前記第１の金属と前記インサートの間の前記界面層ピーク結合強度値が少なくとも２００ＭＰａである請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項７】
比較例Ａで求められる前記第１の金属と前記インサートの間の前記界面層ピーク結合強度値が少なくとも２００ＭＰａである請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項８】
実施例４で求められる前記第１の金属と前記インサートの間の前記界面層ピーク結合強度値が少なくとも２００ＭＰａである請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項９】
前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維が多結晶アルファアルミナ繊維である請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１０】
前記多結晶アルファアルミナ繊維の平均引張強さが少なくとも２．８ＧＰａであり、前記多結晶アルファアルミナ繊維が、理論酸化物基準で、前記アルミナ繊維の総質量を基準として約９９質量パーセントを超えるＡｌ2Ｏ3と、約０．２〜０．５質量パーセントのＳｉＯ2とを含み、前記多結晶アルファアルミナ繊維中に存在するアルファアルミナの平均結晶粒度が１マイクロメートル未満である請求項９に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１１】
前記アルファアルミナ繊維が前記金属マトリックス複合体物品の総体積の少なくとも５０体積パーセントである請求項９に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１２】
前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維が前記金属マトリックス複合体物品の総体積の少なくとも５０体積パーセントである請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１３】
前記第１の金属が前記アルミニウム合金の総質量を基準として少なくとも１．５質量パーセントのＣｕを含むアルミニウム合金である請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１４】
前記第１の金属が前記アルミニウム合金の総質量を基準として１．５〜２．５質量パーセントの範囲内のＣｕを含むアルミニウム合金である請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１５】
前記第１の金属が前記アルミニウム合金の総質量を基準として１．８〜２．２質量パーセントの範囲内のＣｕを含むアルミニウム合金である請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１６】
前記第１の金属が６０６１アルミニウム合金である請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１７】
前記第２の金属が２００、３００、４００または７００系アルミニウム合金のいずれかである請求項１６に記載の金属マトリックス複合体物品。
【請求項１８】
実質的に連続したセラミック酸化物繊維と、アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される第１の金属とを含むインサートを鋳型に配置する工程であって、前記第１の金属が前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維を適所に固定しており、前記第１の金属が前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在しており、前記第１の金属が外側表面を有し、前記第１の金属の前記外側表面にＣｕがあり、前記第２の金属の厚さが少なくとも５マイクロメートルである工程と、
アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される溶融した第３の金属を前記鋳型に提供する工程と、
前記溶融した第３の金属を冷却して物品を与える工程と、
前記物品を熱間静水圧圧縮成形して請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品を与える工程と
を含む金属マトリックス複合体物品の製造方法。
【請求項１９】
前記第２の金属の厚さが少なくとも１５マイクロメートルである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の金属の厚さが少なくとも２０マイクロメートルである請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
実質的に連続したセラミック酸化物繊維と、アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される第１の金属とを含むインサートを鋳型に配置する工程であって、前記第１の金属が前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維を適所に固定しており、前記第１の金属が前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在している工程と、
アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される溶融した第３の金属を前記鋳型に提供する工程であって、少なくとも９０体積％のＡｒと１０体積％以下のＯ2とを雰囲気の総体積に基づいて含む雰囲気を与えて前記溶融した第３の金属の前記鋳型への提供を前記雰囲気下で実施する工程と、
前記溶融した第３の金属を冷却して請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品を与える工程と
を含む金属マトリックス複合体物品の製造方法。
【請求項２２】
前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維が多結晶アルファアルミナ繊維である請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記多結晶アルファアルミナ繊維の平均引張強さが少なくとも２．８ＧＰａであり、前記多結晶アルファアルミナ繊維が、理論酸化物基準で、前記アルミナ繊維の総質量を基準として約９９質量パーセントを超えるＡｌ2Ｏ3と、約０．２〜０．５質量パーセントのＳｉＯ2とを含み、前記多結晶アルファアルミナ繊維中に存在するアルファアルミナの平均結晶粒度が１マイクロメートル未満である請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記アルファアルミナ繊維が前記金属マトリックス複合体物品の総体積の少なくとも５０体積パーセントである請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第３の金属が前記アルミニウム合金の総質量を基準として１．５〜２．５質量パーセントの範囲内のＣｕを含むアルミニウム合金である請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記第３の金属が６０６１アルミニウム合金である請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
実質的に連続したセラミック酸化物繊維と、アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される第１の金属とを含むインサートを鋳型に配置する工程であって、前記第１の金属が前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維を適所に固定しており、前記第１の金属が前記実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在している工程と、
アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される溶融した第３の金属を前記鋳型に提供する工程であって、少なくとも９０体積％のＡｒと１０体積％以下のＯ2とを雰囲気の総体積に基づいて含む雰囲気を与えて前記溶融した第３の金属の前記鋳型への提供を前記雰囲気下で実施する工程と、
前記溶融した第３の金属を冷却して物品を与える工程と、
前記物品を熱間静水圧圧縮成形して請求項１に記載の金属マトリックス複合体物品を与える工程と
を含む金属マトリックス複合体物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属マトリックス複合体物品を補強するためのインサートを含む金属、およびインサートで補強した金属マトリックス複合体物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属複合材料のセラミックスによる補強は業界において公知である（例えば、米国特許第４，７０５，０９３号明細書（オギノ（Ｏｇｉｎｏ））、同第４，８５２，６３０号明細書（ハマジマら（Ｈａｍａｊｉｍａ  ｅｔ  ａｌ．））、同第４，９３２，０９９号明細書（コーウィンら（Ｃｏｒｗｉｎ  ｅｔ  ａｌ．））、同第５，１９９，４８１号明細書（コーウィンら（Ｃｏｒｗｉｎ  ｅｔ  ａｌ．））、同第５，２３４，０８０号明細書（パンタール（Ｐａｎｔａｌｅ））および同第５，３９４，９３０号明細書（ケンナーネヒト（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ））、それぞれ１９８７年５月２８日および１９８８年９月１４日発行の英国特許第２，１８２，９７０ＡおよびＢ号明細書、２００２年４月４日公開のＰＣＴ出願国際公開第０２／２６６５８号パンフレット、国際公開第０２／２７０４８号パンフレットおよび国際公開第０２／２７０４９号パンフレット参照）。補強に用いるセラミック材料としては、粒子、不連続繊維（ウィスカを含む）および連続繊維およびセラミックプリフォームが例示される。
【０００３】
一般的に、セラミック材料は金属に組み込まれて、セラミック材料なしの金属製物品に比べて改善された機械特性を有する金属複合材料（ＭＭＣ）が与えられる。例えば、自動車（例えば、乗用車やトラック）の従来のブレーキキャリパは一般的に鋳鉄製である。自動車の全体の重量、特に、ブレーキキャリパのようなアンスプラング重量を減少させるために、より軽量の部品および／または材料を用いることが要求されている。セラミック酸化物材料の配置をはじめとするＭＭＣの設計に役立つ特定の用途に必要とされるセラミック酸化物材料の量を最小にする一つの技術は、有限要素分析である。
【０００４】
鋳造アルミニウムでできたブレーキキャリパは、鋳鉄製の同じキャリパ（すなわち、同じサイズおよび構造）よりも約５０％軽量となる。鋳造アルミニウムおよび鋳鉄の機械特性は同じではない（すなわち、鋳鉄のヤング率は約１００〜１７０ＧＰａ、鋳造アルミニウムは約７０〜７５ＧＰａ、鋳鉄の降伏強さは３００〜７００ＭＰａ、鋳造アルミニウムは２００〜３００ＭＰａである）。従って、あるサイズおよび形状について、鋳造アルミニウム製のブレーキキャリパは、曲げ剛性や降伏強さのような機械的特性は鋳鉄キャリパより大幅に低い。一般的に、かかるアルミニウムブレーキキャリパの機械特性は、鋳鉄ブレーキキャリパに比べて許容されないほど低い。鋳鉄ブレーキ特性と同じ構造および曲げ剛性や降伏強さのような機械特性が少なくとも同じ（または良い）アルミニウム金属複合材料（例えば、セラミック繊維で補強されたアルミニウム）製のブレーキキャリパが望まれている。
【０００５】
いくつかのＭＭＣ物品の一つの問題点は、後形成機械加工（穴またはスレッドを追加したり、材料を切断して所望の形状にする）またはその他の処理（２つのＭＭＣ物品を一緒に溶接して複雑な形状の部品を作成）が必要であることである。従来の多くのＭＭＣは、一般的に、十分なセラミック補強材料を含有しており、機械加工や溶接が難しく、不可能とさせることすらある。しかしながら、後成形機械加工や処理を必要としない、あるいはあまり必要としない「網形」物品を製造することが望まれている。「網形」物品の製造技術は業界において公知である（例えば、米国特許第５，２３４，０４５号明細書（チスコ（Ｃｉｓｋｏ））および同第５，８８７，６８４号明細書（デールら（Ｄｏｅｌｌ  ｅｔ  ａｌ．）参照）。実行可能な範囲に加えて、あるいは、この代わりに、セラミック補強を減じたり、機械加工または溶接のようなその他の処理を妨げるような領域には配置しないようにしてもよい。
【０００６】
ＭＭＣの設計や製造における他の問題点は、セラミック強化材料のコストである。ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）６１０」という商品名で市販されている連続多結晶アルファアルミナ繊維の機械特性は、アルミニウムのような低密度金属に比べて高い。さらに、多結晶アルファアルミナ繊維のようなセラミック酸化物材料のコストは、アルミニウムのような金属より実質的に高い。従って、セラミック酸化物材料により付与される特性を最大とするためには、用いるセラミック酸化物材料の量を最小にし、セラミック酸化物材料の配置を最適にすることが望ましい。
【０００７】
さらに、パッケージまたは金属複合材料を製造するのに比較的容易に用いることのできる形態でセラミック補強材料を提供することが望まれている。
【０００８】
２００２年４月４日公開のＰＣＴ出願国際公開第０２／２６６５８号パンフレット、国際公開第０２／２７０４８号パンフレットおよび国際公開第０２／２７０４９号パンフレット公開のＰＣＴ出願には、パッケージまたは金属マトリックス複合体物品を製造するのに比較的容易に用いることのできる形態のセラミック補強材料の必要性に取り組んだ実施形態の記載があるが、好ましくは従来の金属複合材料よりも優れた特性を有する金属マトリックス複合体物品を与える更なる溶液および／またはそれに代わるその他の新規な提供方法が望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様において、本発明は、第１の金属と第１の金属を補強する１つのインサート（ある実施形態においては少なくとも２つ、３つ以上のインサート）とを含み、第１の金属がアルミニウム、その合金およびそれらの組み合わせからなる群より選択され、インサートが実質的に連続したセラミック酸化物繊維と、アルミニウム、その合金およびそれらの組み合わせからなる群より選択される第２の金属とを含み、第２の金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維を適所に固定しており、第２の金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在しており、第１の金属とインサートの間に界面層があり、第１の金属と前記インサートの間の界面層ピーク結合強度値が少なくとも１００ＭＰａ（ある実施形態においては、少なくとも１２５ＭＰａ、１５０ＭＰａ、１７５ＭＰａ、さらには少なくとも２００ＭＰａ）である金属マトリックス複合体物品を提供する。ある実施形態において、界面層は酸素を含まないのが好ましい。
【００１０】
他の態様において、本発明は、一実施形態において、
実質的に連続したセラミック酸化物繊維と、アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される第１の金属とを含むインサートを鋳型に配置する工程であって、第１の金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維を適所に固定しており、第１の金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在しており、第１の金属が外側表面を有し、第１の金属の外側表面に第２の金属（例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせ）があり、第２の金属の厚さが少なくとも５マイクロメートル（ある実施形態においては、好ましくは少なくとも１０マイクロメートル、少なくとも１５マイクロメートル、さらには少なくとも２０マイクロメートル、より好ましくは、５〜２０マイクロメートル）である工程と、
アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される溶融した第３の金属を鋳型に提供する工程と、
溶融した第３の金属を冷却して物品を与える工程と、
物品を熱静水圧圧縮成形（ＨＩＰ）して本発明による金属マトリックス複合体物品を与える工程と
を含む金属マトリックス複合体物品の製造方法を提供する。ある実施形態においては、鋳造は空気中で実施することができるが、アルゴン雰囲気中で（例えば、雰囲気の総体積に基づいて少なくとも９０体積％（少なくとも９５体積％、９９体積％さらには１００体積％）のＡｒ、雰囲気の総体積に基づいて一般的には１０体積％、５体積％、１体積％以下、さらには０体積％のＯ2）実施するのが好ましい。
【００１１】
他の態様において、本発明は、
実質的に連続したセラミック酸化物繊維と、アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される第１の金属とを含むインサートを鋳型に配置する工程であって、第１の金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維を適所に固定しており、第１の金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在している工程と、
アルミニウム、その合金およびその組み合わせからなる群より選択される溶融した第３の金属を鋳型に提供する工程であって、少なくとも９０体積％（少なくとも９５体積％、９９体積％、さらには１００体積％）のＡｒと１０体積％以下、５体積％以下、１体積％以下、さらには０体積％のＯ2とを雰囲気の総体積に基づいて含む雰囲気を与えて溶融した第３の金属の鋳型への提供を雰囲気下で実施する工程と、
溶融した第３の金属を冷却して金属マトリックス複合体物品を与える工程と
を含む金属マトリックス複合体物品の製造方法を提供する。ある実施形態において、第１の金属は外側表面を有し、第１の金属の外側表面に第２の金属（例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせ）があり、第２の金属の厚さは少なくとも５マイクロメートル（ある実施形態においては、好ましくは少なくとも１０マイクロメートル、少なくとも１５マイクロメートル、さらには少なくとも２０マイクロメートル、より好ましくは５〜２０マイクロメートル）である。ある実施形態において、本方法には、溶融した第３の金属を少なくとも部分的に冷却した後、熱静水圧圧縮成形（ＨＩＰ）が含まれており、これによって金属マトリックス複合体物品が得られる。
【００１２】
本明細書において、
「ピーク結合強度値」とは、下記の比較例Ａまたは実施例４の少なくともいずれかにより求められるピーク結合強度値のことを指す。
「酸素を含まない」とは、下記の「酸素層試験」に記載した通り、光学顕微鏡により２５０倍で見たときに界面に目視識別可能な連続酸化物層がないことを意味する。
「実質的に連続したセラミック酸化物繊維」とは、少なくとも５ｃｍの長さを有するセラミック酸化物繊維のことを指す。
【００１３】
本発明による金属複合材料としては、航空宇宙用途、ブレーキキャリパ、高速回転リングおよび工業機械の高速機械アーム用途の構造部品が例示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、少なくとも１種類の金属と実質的に連続したセラミック酸化物繊維とを含む金属マトリックス複合体物品を提供する。一般的に、本発明による金属マトリックス複合体物品は、所望の特性、低コストおよび製造のし易さの最良、または少なくとも許容されるバランスを達成するべく特定の用途について設計される。
【００１５】
一般的に、インサートのような本発明による金属マトリックス複合体物品は、特定の用途のために、かつ／または特定の特性および／または特徴を有するべく設計されている。例えば、ある金属（例えば、鋼）製の既存の物品は、実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含む材料で補強された他の金属（例えば、アルミニウム）から製造すべく再設計されるように選択され、後者（すなわち、物品の金属複合材料版）は、第１の金属から製造された元の物品を用いるのに必要なものと少なくとも等しい特定の所望の特性（例えば、ヤング率、降伏強さおよび延性）を有している。任意で、元の物品と同じ物理寸法を有するよう本物品を再設計してもよい。
【００１６】
所望の金属マトリックス複合体物品の構成、所望の特性、使用可能な金属および製造に好ましいセラミック酸化物材料、ならびにこれらの材料の関連特性を集めて用いて、可能な好適な構造が得られる。ある実施形態において、可能な構造を作成するのに好ましい方法は、従来のコンピュータシステム（中央処理装置（ＣＰＵ）および入出力装置を用いる）を用いて実行されるＦＥＡソフトウェアを用いた有限要素分析（ＦＥＡ）である。好適なＦＥＡソフトウェアは、ペンシルバニア州キャノンズバーグのアンシス（Ａｎｓｙｓ，Ｉｎｃ．，Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，ＰＡ）より「アンシス（ＡＮＳＹＳ）」という商品名で市販されているものをはじめとして商業的に入手可能である。ＦＥＡは、物品を数学的にモデル化し、連続セラミック酸化物繊維、金属および可能なその他の材料の配置によって所望の特性レベルを与える領域を識別するのを支援する。より好ましい設計を得るにはＦＥＡのいくつかのを反復実行させる必要が一般的にある。
【００１７】
図１を参照すると、本発明による金属マトリックス複合体物品を製造するための例証（金属複合材料）のインサート１０は、実質的に連続した（図示する通り、長手方向に揃っている）セラミック酸化物繊維１２とアルミニウムまたはその合金１４とを含んでいる。ある実施形態において、アルミニウムまたはその合金１４の外側表面１５は、第１の金属（例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ，Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせ）１６を有している。さらに、ある実施形態において、第２の任意の金属１８の外側表面１７には、第２の任意の金属（例えば、Ｎｉ）１８がある。第２の任意の金属は、第１の任意の金属がＣｕおよび／またはＡｇの場合に一般的に用いられる。Ｎｉを用いると、Ｃｕおよび／またはＡｇのような金属のインサート表面への接着に役立つ傾向がある。
【００１８】
図２を参照すると、本発明による金属マトリックス複合体物品を製造するための他の例証（金属複合材料）のインサート１０は、実質的に連続した（図示する通り、長手方向に揃っている）セラミック酸化物繊維２２とアルミニウムまたはその合金２４とを含んでいる。ある実施形態において、アルミニウムまたはその合金２４の外側表面２５は、第１の金属（例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ，Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせ）２６を有している。さらに、ある実施形態において、第２の任意の金属２８の外側表面２７には、第２の任意の金属（例えば、Ｎｉ）２８がある。
【００１９】
本発明のある例証の実施形態において、連続セラミック酸化物繊維は、実質的に長手方向に揃っていて、互いに略平行である。セラミック酸化物繊維は、個々の繊維としてインサートに組み込んでもよいが、より一般的には、束またはトウの形態で繊維の群としてインサートに組み込まれる。束またはトウ内の繊維は、互いに長手方向に揃った（すなわち、略平行な）関係で維持される。多数の束またはトウ内を用いるときも、繊維の束またはトウは互いに長手方向に揃った（すなわち、略平行な）関係で維持される。ある実施形態において、連続したセラミック酸化物繊維は全て、実質的に長手方向に揃った構成で維持されるのが好ましく、個々の繊維の配列は、それらの平均長軸の±１０°以内、より好ましくは±５°、最も好ましくは±３°である。
【００２０】
本発明によるある金属マトリックス複合体物品については、セラミック酸化物繊維を直線から曲げるのが好ましい、または曲げる必要がある（面状に伸びていない）。従って、例えば、セラミック酸化物繊維は繊維長さ全体にわたって面状であっても、繊維長さ全体にわたって面状でなくても（すなわち、曲がっている）、ある部分は面状で他の部分は面状でない（曲がっていても）よい。ある実施形態において、実質的に連続したセラミック酸化物繊維は、金属マトリックス複合体物品の湾曲部分全体にわたって実質的に交差しない曲線構成（すなわち、長手方向に揃っている）。ある実施形態において、実質的に連続したセラミック酸化物繊維は、金属マトリックス複合体物品の湾曲部分全体にわたって互いに実質的に等距離の関係に維持されている。
【００２１】
例えば、図３を参照すると、本発明による金属マトリックス複合体物品を製造するための例証のインサート５０は、実質的に連続した（図示する通り、長手方向に揃っている）セラミック酸化物繊維５２とアルミニウムまたはその合金５４とを含んでおり、実質的に連続したセラミック酸化物繊維５２は長さ方向に曲がっている。ある実施形態において、アルミニウムまたはその合金５４の外側表面５５は、第１の金属（例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ，Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせ）５６を有している。さらに、ある実施形態において、第２の任意の金属５８の外側表面５７には、第２の任意の金属（例えば、Ｎｉ）５８がある。後者の種類のインサートから製造可能な金属複合材料の一例として、図４に示すような金属複合材料リングがある。リング６０は、アルミニウムまたはその合金５４とセラミック酸化物繊維５２とを含んでいる（図３参照）。かかるリングは、例えば、大きな遠心力のかかる高速回転機械に有用である。
【００２２】
本発明によるある金属マトリックス複合体物品の他の態様において、２、３、４以上のプライの実質的に連続したセラミック酸化物繊維（すなわち、１つのプライは、実質的に連続したセラミック酸化物繊維の少なくとも１層である（ある実施形態においては、実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含むトウの少なくとも１層））を有するのが好ましい、または必要である。プライは、互いに様々なやり方で配向してよい。プライの互いの関係の例を図５および６に示す。図５を参照すると、インサート７０は、実質的に連続した（図示する通り、長手方向に揃った）セラミック酸化物繊維７１および７２と、アルミニウムまたはその合金７４との第１および第２のプライを含んでいる。ある実施形態において、アルミニウムまたはその合金７４の外側表面７５は、第１の金属（例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ，Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせ）７６を有している。さらに、ある実施形態において、第２の任意の金属７８の外側表面７７には、第２の任意の金属（例えば、Ｎｉ）７８がある。実質的に連続したセラミック繊維７１の第１のプライは、実質的に連続したセラミック酸化物繊維７２の第２のプライに対して４５°に配置される。ただし、特定の用途に応じて、他のプライに対するプライの配置の差はゼロ度超から９０°まであってもよい。プライのかかる構成は、金属複合物品に使用中、二軸または三軸荷重がかかった場合に有用である。任意で、本発明による金属マトリックス複合体物品は、２つ以上のプライを有することができる。
【００２３】
図６に示すように、実質的に連続したセラミック酸化物繊維で覆われた繊維のグループ化も有利である。インサート８０は、実質的に連続した（図示する通り、長手方向に揃った）セラミック酸化物繊維８１とアルミニウムまたはその合金８４の周囲を螺旋状に包む実質的に連続した（図示する通り、長手方向に揃った）セラミック酸化物繊維８２を含んでいる。ある実施形態において、アルミニウムまたはその合金７４の外側表面７５は、第１の金属（例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ，Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせ）７６を有している。さらに、ある実施形態において、第２の任意の金属７８の外側表面７７には、第２の任意の金属（例えば、Ｎｉ）７８がある。実質的にセラミック酸化物繊維のプライにより得られる特性からの利点のある金属マトリックス複合体物品の一例としては、使用中に、２つの垂直軸周囲から曲げ力を受ける物品が挙げられる。
【００２４】
一般的に、実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さは少なくとも１０ｃｍ（多くは少なくとも１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ以上）である。本発明のある実施形態において、実質的に連続したセラミック酸化物繊維はトウの形態にある（すなわち、トウが実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含む）。一般的に、トウを含む実質的に連続したセラミック酸化物繊維の長さは少なくとも１０ｃｍ（多くは少なくとも１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ以上）である。
【００２５】
セラミック酸化物繊維は、実質的に連続した、長手方向に揃ったセラミック酸化物繊維を含む、または、実質的にこれらからなる。「長手方向に揃った」とは、繊維の長さに対して繊維の略平行な配列のことを指す。
【００２６】
ある実施形態において、本発明による金属マトリックス複合体物品を製造するのに用いる実質的に連続した補強セラミック酸化物繊維の平均直径は少なくとも約１０マイクロメートルであるのが好ましい。ある実施形態において、平均繊維直径は約２００マイクロメートル以下、より好ましくは約１００マイクロメートル以下である。繊維のトウについて、ある実施形態において、平均繊維直径は好ましくは約５０マイクロメートル以下、より好ましくは約２５マイクロメートル以下である。
【００２７】
ある実施形態において、実質的に連続した連続酸化物繊維の平均引張強さが少なくとも約１．４ＧＰａ、より好ましくは少なくとも約１．７ＧＰａ、さらに好ましくは少なくとも約２．１ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも約２．８ＧＰａである。ただし、これより低い引張強さの繊維も特定の用途によっては有用である。
【００２８】
連続したセラミック酸化物繊維は、単一フィラメントまたはグループ化したもの（例えば、ヤーンやトウ）として市販されている。ヤーンまたはトウは、例えば、トウ当たり少なくとも４２０本の個々の繊維、トウ当たり少なくとも７６０本の個々の繊維、トウ当たり少なくとも２６００本の個々の繊維以上を含んでいてよい。トウは繊維業界において周知であり、揃った捻れていない形態で集まった複数の（個々の）繊維（一般的に少なくとも１００本の繊維、より一般的には少なくとも４００本の繊維）のことを指し、ヤーンとはある程度捻った、またはロープ状の構造のことを指す。セラミック酸化物繊維のトウをはじめとするセラミック酸化物繊維は様々な長さで入手可能である。繊維の断面形状は円形または楕円であってよい。
【００２９】
有用なセラミック酸化物繊維としては、アルファアルミナ繊維、アルミノシリケート繊維およびアルミノボロシリケート繊維が例示される。その他の有用なセラミック酸化物繊維は、本発明の開示内容を検討すると当業者には明白であろう。
【００３０】
アルミナ繊維の製造方法は業界において公知であり、米国特許第４，９５４，４６２号明細書（ウッドら（Ｗｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．））に開示された方法が挙げられる。ある実施形態において、アルミナ繊維は好ましくは多結晶アルファアルミナ系繊維であり、アルミナ繊維の総質量を基準として理論酸化物基準で、約９９質量％を超えるＡｌ2Ｏ3および約０．２〜０．５質量％のＳｉＯ2を含む。他の態様において、ある実施形態において、好ましい多結晶アルファアルミナ系繊維は、平均結晶粒度１マイクロメートル未満（より好ましくは０．５マイクロメートル未満）のアルファアルミナを含む。他の態様において、ある実施形態において、好ましい多結晶アルファアルミナ系繊維の平均引張強さは少なくとも１．６ＧＰａ（好ましくは、少なくとも２．１ＧＰａ、より好ましくは少なくとも２．８ＧＰａ）である。アルファアルミノ繊維は、例えば、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）６１０」という商品名で市販されている。繊維の総質量を基準として約８９質量パーセントのＡｌ2Ｏ3、量１０質量パーセントのＺｒＯ2および約１質量パーセントのＹ2Ｏ3を含むその他のアルファファルミナ繊維は、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）６５０」という商品名で市販されている。
【００３１】
アルミノシリケート繊維の製造方法は業界において公知であり、米国特許第４，０４７，９６５号明細書（カルストら（Ｋａｒｓｔ  ｅｔ  ａｌ．））に開示された方法が挙げられる。ある実施形態において、アルミノシリケート繊維は好ましくはアルミノシリケート繊維の総質量を基準として理論酸化物基準で、約６７〜約８５質量パーセントのＡｌ2Ｏ3および約３３〜約１５質量パーセントのＳｉＯ2を含む。ある実施形態において、好ましいアルミノシリケート繊維はアルミノシリケート繊維の総質量を基準として理論酸化物基準で、約６７〜約７７質量パーセントのＡｌ2Ｏ3および約３３〜約２３質量パーセントのＳｉＯ2を含む。ある実施形態において、好ましいアルミノシリケート繊維は、アルミノシリケート繊維の総質量を基準として理論酸化物基準で、約８５質量パーセントのＡｌ2Ｏ3および約１５質量パーセントのＳｉＯ2を含む。ある実施形態において、好ましいアルミノシリケート繊維は、アルミノシリケート繊維の総質量を基準として理論酸化物基準で、約７３質量パーセントのＡｌ2Ｏ3および約２７質量パーセントのＳｉＯ2を含む。アルミノシリケート繊維は、例えば、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）４４０」、「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）７２０」および「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）５５０」という商品名で市販されている。
【００３２】
アルミノシリケート繊維の製造方法は業界において公知であり、米国特許第３，７９５，５２４号明細書（ソウマン（Ｓｏｗｍａｎ））に開示された方法が挙げられる。ある実施形態において、好ましくはアルミノボロシリケート繊維は、理論酸化物基準で、アルミノボロシリケート繊維の総質量を基準として、約３５質量パーセント〜約７５質量パーセント（さらに、例えば、約５５質量パーセントから約７５質量パーセント）のＡｌ2Ｏ3、０質量パーセントを超え（さらには、例えば、少なくとも約１５質量パーセント）かつ、約５０質量パーセント未満（例えば、約４５質量パーセント未満、さらには約４４質量パーセント未満）のＳｉＯ2、および約５質量パーセントを超える（または、例えば、約２５質量パーセント未満、約１質量パーセント未満〜約５質量パーセント、さらには約２質量パーセント未満〜約２０質量パーセント）Ｂ2Ｏ3を含む。アルミノボロシリケート繊維は、例えば、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）３１２」という商品名で市販されている。
【００３３】
市販の実質的に連続したセラミック酸化物繊維は、製造中に潤滑性を与え、取扱い中に繊維ストランドを保護するために繊維に添加された有機サイジング材料を含んでいることが多い。サイジングは繊維の破断を減じ、静電気を減じ、例えば、繊維への変換中ダストの量を減じる傾向があると考えられる。サイジングは、例えば、溶解または燃焼により除去することができる。
【００３４】
セラミック酸化物繊維にコーティングを与えることもまた本発明の範囲に含まれる。コーティングは、例えば、繊維の濡れ性を向上し、繊維と溶融金属マトリックス材料間の反応を減じる、または防ぐのに用いてられる。かかるコーティングおよびかかるコーティングを与える技術は繊維および金属複合材料業界において公知である。
【００３５】
インサート周囲の金属鋳造は、連続したセラミック酸化物繊維を固定する金属と同じであっても異なっていてもよい。インサートおよび本発明による金属マトリックス複合体物品を製造するのに用い、これらを含むアルミニウムおよびアルミニウム合金は、不純物を含んでいてもよいが、ある実施形態においては、比較的純粋な金属（例えば、０．１質量パーセント、さらに０．０５質量パーセント未満の不純物を含む金属（例えば、Ｆｅ、Ｓｉおよび／またはＭｇ各０．２５質量パーセント未満、０．１質量パーセント未満、さらに０．０５質量パーセント未満））を用いるのが好ましい。高い引張強さの材料を作成するには純度の高い金属が好ましい傾向があるが、純度の低い形態の金属も有用である。
【００３６】
好適なアルミニウムおよびアルミニウム合金は市販されている。例えば、アルミニウムは、ペンシルバニア州ピッツバーグのアルコア（Ａｌｃｏａ  ｏｆ  Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）より「スーパーピュアアルミニウム（ＳＵＰＥＲ  ＰＵＲＥ  ＡＬＵＭＩＮＵＭ）、９９．９９％Ａｌ」という商品名で入手可能である。アルミニウム合金（Ａｌ−２質量％のＣｕ（０．０３質量％の不純物））は、ニューヨーク州ニューヨークのベルモントメタルズ（Ｂｅｌｍｏｎｔ  Ｍｅｔａｌｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ）より入手可能である。ある実施形態において、好ましいアルミニウム合金としては、少なくとも９８質量パーセントのＡｌを含む合金、少なくとも１．５質量パーセントのＣｕを含むアルミニウム合金（例えば、合金の総質量を基準として、１．５〜２．５、好ましくは１．８〜２．２質量パーセントの範囲内のＣｕを含むアルミニウム合金）が例示される。有用な系列のアルミニウム合金としては、２００（例えば、２０１アルミニウム合金、Ａ２０１．１アルミニウム合金、２０１．２アルミニウム合金、２０３アルミニウム合金、２０６アルミニウム合金、Ａ２０６．０アルミニウム合金、２２４アルミニウム合金および２２４．２アルミニウム合金）、３００（例えば、Ａ３１９．１アルミニウム合金、３５４．１アルミニウム合金、３５５．２アルミニウム合金、Ａ３５６アルミニウム合金、Ｄ３５６アルミニウム合金、Ａ３５６．１アルミニウム合金、Ａ３５７アルミニウム合金およびＤ３５７アルミニウム合金）、４００（例えば、４１３アルミニウム合金、４４３アルミニウム合金、４４３．２アルミニウム合金および４４４．２アルミニウム合金）、７００（例えば、７１３アルミニウム合金および７７１アルミニウム合金）、２０００（例えば、２０３６アルミニウム合金および２６１８アルミニウム合金）、６０００（例えば、６０６１アルミニウム合金、６０６３アルミニウム合金、６１０１アルミニウム合金、６１５１アルミニウム合金および６２０１アルミニウム合金）および／または７０００（例えば、７０７２アルミニウム合金）系アルミニウム合金が挙げられる。
【００３７】
ある実施形態において、インサートに好ましいアルミニウム合金としては、少なくとも９８質量パーセントのＡｌを含む合金、少なくとも１．５質量パーセントのＣｕを含むアルミニウム合金（例えば、合金の総質量を基準として、１．５〜２．５、好ましくは１．８〜２．２質量パーセントの範囲内のＣｕを含むアルミニウム合金）が例示される。ある実施形態において、インサートに好ましいアルミニウム合金としては、２０００（例えば、２０３６アルミニウム合金および２６１８アルミニウム合金）、６０００（例えば、６０６１アルミニウム合金、６０６３アルミニウム合金、６１０１アルミニウム合金、６１５１アルミニウム合金および６２０１アルミニウム合金）および／または７０００（例えば、７０７２アルミニウム合金）系アルミニウム合金が挙げられる。
【００３８】
ある実施形態において、インサート周囲に好ましいアルミニウム合金鋳造物としては、２００（例えば、２０１アルミニウム合金、２０３アルミニウム合金、２０６アルミニウム合金および２２４アルミニウム合金）、３００（例えば、Ａ３５６アルミニウム合金、Ｄ３５６アルミニウム合金、Ａ３５７アルミニウム合金およびＤ３５７アルミニウム合金）、４００（例えば、４１３アルミニウム合金および４４３アルミニウム合金）、７００（例えば、７７１アルミニウム合金）および／または６０００（例えば、６０６１アルミニウム合金）系アルミニウム合金が挙げられる。
【００３９】
Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせのような金属の指定値外の厚さもまた有用であるが、薄すぎると、インサートを予熱し、酸化から界面を保護したり、界面での酸化を減じるのを補助しない場合は、コーティングが拡散する傾向にあり、厚すぎるとインサートの金属と金属マトリックス複合体物品の金属の間に所望の結合強度を得る妨げとなる傾向がある。Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせのような金属を付着させる技術は業界において公知であり、電気めっきや蒸着技術が挙げられる。
【００４０】
一般的に、任意のＮｉの厚さは約１マイクロメートルより厚い、より一般的には２マイクロメートルより厚い。他の態様において、かかる金属の厚さは、一般的には約１０マイクロメートル未満、より一般的には約５マイクロメートル未満である。これらの値外の厚さも有用であるが、厚さが薄すぎると、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせのような金属のインサートへの接着力を補助するのに有用な傾向がなく、厚すぎると、インサートの金属と金属複合材料の金属の間に所望の結合強度を得る妨げとなる傾向がある。ある実施形態において、Ｎｉは無電解めっき付着により付着させる。
【００４１】
インサートは、例えば、複数のセラミック酸化物繊維（ある実施形態においては、好ましくはグループ化する（例えば、ヤーンやトウのような））を意図する金属インサート設計に所望の寸法および形状を有するマンドレルに巻き付けることにより作成することができる。ある実施形態において、巻き付ける繊維はサイジングするのが好ましい。サイジングとしては、水（ある実施形態においては、好ましくは脱イオン水）、ロウ（例えば、パラフィン）およびポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が例示される。サイジングが水の場合には、繊維は一般的にマンドレルに巻き付ける。巻き付け完了後、マンドレルをワインダーから取外し、巻き付けた繊維が凍るまで冷蔵冷却器に入れた。冷凍し巻き付けた繊維は適宜切断することができる。例えば、繊維を４枚の接在プレートでできたマンドレル周囲に巻き付ける場合には、矩形のプレートを取り外して冷凍繊維プリフォームを与えることができる。プリフォームをピースへと切断して小プリフォームを与えることができる。一般的に、インサートを形成するのに用いる前にサイジングは取り外す。サイジングは、例えば、形成済み繊維をダイ（ある実施形態において、好ましくはグラファイトまたは砂）において、ダイを加熱することにより取り外すことができる。ダイを用いてインサートを形成する。
【００４２】
インサートを形成するには、サイジングがある場合にはこれを取り外した後、ダイを缶、好ましくは一端のみが開いたステンレス鋼缶に入れる。缶の内部は、ある実施形態において、好ましくは窒化ホウ素または同様の材料でコートして、後の鋳造中にアルミニウム／アルミニウム合金と缶の間の反応を防いで最小にしたり、かつ／または金属マトリックス複合体物品の鋳型からの剥離を促す。ダイを入れた缶を圧力鋳造機の圧力容器内部に入れた。続いて、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金（例えば、インゴットから切断したアルミニウムおよび／またはアルミニウム合金のピース）を缶の上部に配置する。圧力容器を脱気して、アルミニウム／アルミニウム合金の融点（一般的に、液相線温度より高い約５０℃〜約１２０℃）より高い温度で加熱する。所望の温度に達したら、ヒータを止め、圧力容器に一般的にはアルゴン（または同様の不活性ガス）により約８．５〜約９．５ＭＰａの圧力まで加圧して、溶融アルミニウム／アルミニウム合金をプリフォームに浸透させる。圧力容器の圧力によって、温度が下がるにつれて徐々に減衰させる。物品が固化するとき（例えば、その温度が約５００℃未満まで下がるとき）、チャンバーを通気して、鋳造金属マトリックス複合体物品（例えば、インサート）をダイから取り外して、空気中でさらに冷やす。
【００４３】
インサートは、例えば、溶湯鋳造をはじめとする業界に公知のその他の技術により作成することもできる。溶湯鋳造については、例えば、形成済みセラミック酸化物繊維をダイ（例えば、鋼ダイ）に入れて、存在するサイジングを燃やし、溶融アルミニウム／アルミニウム合金をダイキャビティに入れ、鋳造物品の固化が完了するまで圧力を印加する。冷却後、得られたインサートをダイから取り外す。
【００４４】
得られたインサートは、さらに処理して（例えば、サンドブラストおよび／または表面研磨（例えば、立て軸ダイアモンドグラインダにより））、例えば、インサート表面の酸化を除去したりまたは減じることができる。インサートはまた適宜切断して、所望の形状としてもよい（ウォータジェットによる切断を含む）。次に、所望であれば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせのような第１の金属によりインサートをコートすることができる。任意で、Ｎｉのような第２の金属を、第１の金属のコーティングの前にインサートにコートする。理論に拘束されることは望むところではないが、Ｎｉを用いると、インサートへのＣｕやＡｇのような金属の接着力を補助するものと考えられる。
【００４５】
特定の実質的に連続したセラミック酸化物繊維、複合材料およびインサートおよび／または金属マトリックス複合体物品を製造するためのプロセス工程を選択して、所望の特性を備えた金属マトリックス複合体物品を与える。例えば、所望の物品を作成するために、実質的に連続したセラミック酸化物繊維および金属複合材料を、互いに、そして物品製造プロセスと十分馴染むものを選択する。ある実施形態において、本発明によるインサートおよび／または金属複合材料の領域を含む金属は、例えば、繊維外部に保護コーティングを与える必要性を排除するために、金属複合材料が実質的に連続したセラミック酸化物繊維と化学的に大幅に反応しないような（すなわち、溶融金属に対して化学的に不活性である）ものを選択するのが好ましい。
【００４６】
本発明による金属マトリックス複合体物品は、一般に業界に公知の技術（例えば、重力鋳造および溶湯鋳造）を用いてインサートと共に鋳造することができる。例えば、有限要素分析（ＦＥＡ）鋳造を用いて、所望の性能仕様に適合するセラミック酸化物繊維の最良の位置および量を識別することができる。かかる分析は、例えば、用いる鋳型の寸法、数および位置を選択する補助をするのに用いることもできる。インサートおよび／またはダイは鋳造の前に予熱してもよい。ある実施形態において、インサートは好ましくは約５００℃〜６００℃まで予熱する。ある実施形態において、ダイは好ましくは２００℃〜５００℃まで予熱する。
【００４７】
ＦＥＡを、本発明によるインサートおよび／または金属マトリックス複合体物品の鋳造のための鋳造技術、鋳造条件および／または鋳型設計を選択する補助としてもよい。好適なＦＥＡソフトウェアは、メリーランド州アナポリス（Ａｎｎａｐｏｌｉｓ，ＭＤ）のＵＥＳより「プロキャスト（ＰＲＯＣＡＳＴ）」という商品名で市販されているものをはじめとして商業的に入手可能である。
【００４８】
空気中で鋳造された本発明による金属マトリックス複合体物品については、インサートは、通常、任意のＣｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｚｎまたはこれらの組み合わせを含んでいる。例えば、アルゴンを含む雰囲気中で鋳造された本発明による金属マトリックス複合体物品については、通常、鋳造前に、鋳造雰囲気をアルゴンで１回以上パージするのがより好ましい。
【００４９】
インサートとインサート周囲の金属鋳造物の間の界面での所望の酸化量より高い金属マトリックス複合体物品については、物品は熱間静水圧圧縮成形（ＨＩＰ）を用いてさらに処理して、酸化物を界面から破壊および拡散し、より完全に湿潤および／または高密度化してもよい。ＨＩＰ技術については業界では周知である。本発明の実施形態に有用なＨＩＰ、温度、圧力および時間としては、それぞれ、５００℃〜６００℃、２５ＭＰａ〜５０ＭＰａ、４〜６時間が挙げられる。これらの範囲外の温度、圧力および時間もまた有用である。これより低い温度だと、例えば、高密度化が少なくなり、かつ／またはＨＩＰ時間が長くなる傾向があり、これより高い温度だと金属マトリックス複合体物品が変形する恐れがある。これより低い圧力だと、例えば、高密度化が少なくなり、かつ／またはＨＩＰ時間が長くなる傾向があり、これより高い圧力は必要ないが、例えば、場合によっては金属マトリックス複合体物品が損傷する恐れがある。これより短い時間だと、例えば、高密度化が少なくなり、また、これより長い時間は必要ない。
【００５０】
上述した通り、金属マトリックス複合体物品（インサートを含む）は、一般的に、特定の目的のために設計されており、その結果、特定の特性、特定の構成を有していて、特定の材料で作成されているのが望ましい。一般的に、鋳型は、網形または略網形とするため鋳造される金属マトリックス複合体物品の所望の形状を与えるようなものを選択する、または作成する。網形または略網形物品は、例えば、鋳造金属マトリックス複合体物品の後の機械加工またはその他後鋳造プロセスの必要性やコストを最小にしたり、または排除することができる。一般的に、鋳型は、所望の位置にインサートを保持するように作成または適合され、実質的に連続したセラミック酸化物繊維が得られる金属マトリックス複合体物品に適切に配置されるようにする。好適なキャビティを作成する技術および材料は当業者に知られている。特定の鋳型（グラファイト、鋼および砂）を作成する材料は、例えば、金属マトリックス複合体物品を作成するのに用いる金属に応じて異なる。
【００５１】
金属マトリックス複合体物品を作成するその他の技術は、本発明の開示内容を検討すると当業者には明白であろう。
【００５２】
本発明による金属マトリックス複合体物品は、２つ以上のグループ化された（例えば、２つのグループ、３つのグループ等）実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含み、実質的に連続したセラミック酸化物繊維のグループは、他のグループからは間隔が空いており、金属が実質的に連続したセラミック酸化物繊維をその間で適所に保持する。例えば、図７を参照すると、インサート９０は、グループ９３Ａ、９３Ｂおよび９３Ｃの実質的に連続した（図示する通り、長手方向に揃った）セラミック酸化物繊維９２と、アルミニウムまたはその合金９４とを含んでいる。ある実施形態において、アルミニウムまたはその合金９４の外側表面９５は、第１の金属（例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ，Ａｇ、Ｚｎおよびこれらの組み合わせ）９６を有している。さらに、ある実施形態において、第２の任意の金属９８の外側表面９７には、第２の任意の金属（例えば、Ｎｉ）９８がある。
【００５３】
本発明による金属マトリックス複合体物品は、ロッド（円形、矩形または正方形断面を有するロッドを含む）、Ｉ−ビーム、Ｌ−形または管をはじめとする様々な形状にしてよい。本発明による金属マトリックス複合体物品は細長くてもよく、実質的に一定の断面積を有している。
【００５４】
ある実施形態において、本発明によるインサートおよび金属マトリックス複合体物品は、実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含む領域において、領域の総体積に基づいて、約３０〜約７０体積パーセント（ある実施形態においては、好ましくは約３５〜約６０体積パーセント、さらには約３５〜約４５体積パーセント）の金属と、約７０〜約３０体積パーセント（ある実施形態においては、好ましくは約６５〜約４０体積パーセント、さらには約６５〜約５５体積パーセント）の実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含む。ある実施形態において、好ましくは、本発明によるインサートおよび金属マトリックス複合体物品は、実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含む領域において、領域の総体積に基づいて、少なくとも５０体積基準の実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含む。
【００５５】
ある実施形態において、インサートは、インサートの総体積に基づいて、約３０〜約７０体積パーセント（ある実施形態においては、好ましくは約３５〜約６０体積パーセント、さらには約３５〜約４５体積パーセント）の金属と、約７０〜約３０体積パーセント（ある実施形態においては、好ましくは約６５〜約４０体積パーセント、さらには約６５〜約５５体積パーセント）の実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含む。ある実施形態において、好ましくは、インサートは、インサートの総体積に基づいて、少なくとも５０体積基準の実質的に連続したセラミック酸化物繊維を含む。
【００５６】
本発明によるある金属マトリックス複合体物品の実施形態は、以下の「酸素層試験」により求めた際に、インサートまたはホルダーと、インサートまたはホルダー周囲のアルミニウムまたはアルミニウム合金の間の界面に酸素を含まない。金属マトリックス複合体物品の一部を切断すると、インサートまたはホルダーおよびインサートまたはホルダー周囲のアルミニウムまたはアルミニウム合金鋳造物の断面が得られる。次に、断面を半自動金属研削／研磨機（オハイオ州クリーブランドのストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ，Ｉｎｃ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）より「アブラミン（ＡＢＲＡＭＩＮ）」という商品名で入手したもの）で研磨する。研磨速度は１５０ｒｐｍである。研磨は次の連続した６段階で行う。研磨力は１５０Ｎである。ただし、段階６は２５０Ｎである。
【００５７】
−段階１
１２０グリットの炭化ケイ素紙（イリノイ州ノースブルックのペーステクノロジーズ（Ｐａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｎｏｒｔｈｂｒｏｏｋ，ＩＬ）より入手）を用いて、研磨中、連続的かつ自動的に水を研磨パッドに滴下しながら４５秒間試料を研磨する。研磨後、試料を水で完全に濯ぐ。
【００５８】
−段階２
２２０グリットの炭化ケイ素紙（ペーステクノロジーズ（Ｐａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）より入手）を用いて、研磨中、連続的かつ自動的に水を研磨パッドに滴下しながら４５秒間試料を研磨する。研磨後、試料を水で完全に濯ぐ。
【００５９】
−段階３
６００グリットの炭化ケイ素紙（ペーステクノロジーズ（Ｐａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）より入手）を用いて、研磨中、連続的かつ自動的に水を研磨パッドに滴下しながら４５秒間試料を研磨する。研磨後、試料を水で完全に濯ぐ。
【００６０】
−段階４
研磨パッド（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ，Ｉｎｃ）より「ＤＰ−ＭＯＬ」という商品名で入手）を用いて試料を４．５分間研磨し、潤滑剤（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「プロンＤＰ−潤滑剤（ＰＵＲＯＮ、ＤＰ−ＬＵＢＲＩＣＡＮＴ）」という商品名で入手）を周期的に滴下して軽く濡らし、１秒間６マイクロメートルのダイヤモンドグリット（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「ＤＰ−スプレー（ＤＰ−ＳＰＲＡＹ）、Ｐ−６μｍ」という商品名で入手）によりスプレーする。研磨後、試料を水で完全に濯ぐ。
【００６１】
−段階５
研磨パッド（「ＤＰ−ＭＯＬ」）を用いて試料を４．５分間研磨し、潤滑剤（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「プロンＤＰ−潤滑剤（ＰＵＲＯＮ、ＤＰ−ＬＵＢＲＩＣＡＮＴ）」という商品名で入手）を周期的に滴下して軽く濡らし、１秒間３マイクロメートルのダイヤモンドグリット（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「ＤＰ−スプレー（ＤＰ−ＳＰＲＡＹ）、Ｐ−３μｍ」という商品名で入手）によりスプレーする。研磨後、試料を水で完全に濯ぐ。
【００６２】
−段階６
多孔性合成研磨布（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「ＯＰ−ＣＨＥＭ」という商品名で入手）を用いて試料を４．５分間研磨し、先ず、布に手で注いだ水で、そしてコロイドシリカ懸濁液（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「ＯＰ−Ｓサスペンション（ＳＵＳＰＥＮＳＩＯＮ）」という商品名で入手）により濡らす。研磨の最後の５秒間試料を水で洗う。研磨後、試料を乾燥する。
【００６３】
得られた研磨試料を２５０倍の光学顕微鏡で観察して、目視で識別される連続した酸化物層がインサートまたはホルダーとインサートまたはホルダー周囲のアルミニウムまたはアルミニウム合金鋳造物の間に存在しているか確認する。参考のために、この試験により評価すると、２００２年８月２０日出願の同時係属米国特許出願第６０／４０４，６７２号明細書の実施例３（図１０参照）では、界面には目視で識別される連続した酸化物層はなかったが、同出願の比較例Ｈ（図１１参照）にはあった。図１０を参照すると、実施例３の研磨断面に、インサート複合材料１６６と鋳造合金１６３の間の界面１６２に急峻な境界はなかった。図１１を参照すると、比較例Ｈの研磨断面は、インサート複合材料１８６と鋳造合金１８３の間の界面１８２に酸化物層と考えられる急峻な境界を示した。
【００６４】
本発明による金属マトリックス複合体物品としては、ブレーキキャリパおよび航空宇宙用途（例えば、電気アクセスドア、補強構造部材（例えば、Ｉビーム、スチフナおよびパネル）および着陸装置）が例示される。
【００６５】
本発明を以下の実施例によりさらに説明するが、これらの実施例に挙げられた特定の材料および量、その他条件および詳細は本発明を不当に限定するものではない。本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および技術思想から逸脱することなく当業者に明白であろう。特に断らない限り、部およびパーセンテージはすべて質量基準である。
【実施例】
【００６６】
比較例Ａ
２つのアルミニウム複合材料物品（比較例Ａ１およびＡ２）を次のようにして作成した。連続アルファアルミナ繊維（ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）６１０」という商品名で入手可能、３０００デニール、ヤング率約３７０ＧＰａ、平均引張強さ約３ＧＰａ、平均直径１１マイクロメートル）のトウを、脱イオン水サイジングを用いて巻きつけた。繊維のトウは四面２０．３ｃｍ（８−インチ）平方のマンドレルに巻き付ける直前に水浴に浸した繊維であり、繊維を４９．５体積％充填した繊維プリフォームを作成した。繊維を張力（約７５グラム、張力計（コロラド州ボウルダーのテンシトロン（Ｔｅｎｓｉｔｒｏｎ，Ｂｏｕｌｄｅｒ，ＣＯ）より「セルテン（ＣＥＲＴＥＮ）」という商品名で入手）により測定）をかけて巻きつけ、８．２５ｃｍ（３．２５インチ）×２０．３ｃｍ（８インチ）×０．２５４ｃｍ（厚さ０．１インチ）の矩形プリフォームプレートを形成した。マンドレルを冷却器に入れて、水を凍らせ、得られるプリフォームを安定化させた。冷凍時、プリフォームの端部を削り、プレートを７．６ｃｍ×１５．２ｃｍ（３インチ×６インチ）のプリフォームに切断した。
【００６７】
得られた７．６ｃｍ×１５．２ｃｍ×０．２５４ｃｍの繊維プリフォームを窒化ホウ素でコートしておいたグラファイト鋳型の内側に置いた。プリフォームを含むグラファイト鋳型を一端が開いたステンレス鋼缶の内側に置いた。缶アセンブリを通常のガス圧力鋳造機の円柱容器内部に入れた。インゴットから切断したアルミニウム合金（ペンシルバニア州ピッツバーグのアルコア（Ａｌｃｏａ  ｏｆ  Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）より入手した６０６１アルミニウム合金）片を缶の上部に置いた。缶を、均一な溶融温度を確実にする加熱ゾーンのある圧力容器内に入れた。圧力容器を脱気して、アルミニウム合金の液相線点より高い温度（７１５℃）まで加熱した。所望の温度に達したら、ヒータを止め、圧力容器に一般的にはアルゴンにより約９ＭＰａ（１３００ｐｓｉ）の圧力まで加圧して、溶融アルミニウム合金をプリフォームに浸透させた。圧力容器の圧力によって、温度が下がるにつれて徐々に減衰させた。インサート温度が約５００Ｃ未満になったら、チャンバーを通気して、缶を圧力容器から取り出し、鋳造金属マトリックス複合体物品（インサートプレート）を缶から取り出し空気中で冷やした。
【００６８】
これらのインサートプレートを長手方向に切ってミリングして、０．９５２５ｃｍ（０．３７５インチ）×１５．２ｃｍ（６インチ）×０．２５４ｃｍ（０．１インチ）の寸法を有する仕上げインサートを形成した。
【００６９】
仕上げインサートの表面をサンドブラストして、表面を清浄にし、酸化物層を除去した。インサートを通常のスルファミン酸ニッケルめっき溶液に浸漬し、１．５Ａの電流を４．５分間にわたって流し、１マイクロメートルのＮｉ層をインサート表面に付着した。インサートを通常の硫酸銅めっき溶液に浸漬し、４．４Ａの電流を３分間にわたって流し、約５マイクロメートルのＣｕを付着した。
【００７０】
４つの銅コートインサートを砂鋳型に入れた。図８Ａおよび８Ｂに、鋳型１００を実線で示す。４つのインサート１０１は砂鋳型に配置されており、ファントム線で示されている。得られた金属マトリックス複合体物品を画定するプレート１０２は、１５．２ｃｍ×２０．３ｃｍ×２．５４ｃｍの寸法の直矩形プリズムであった。鋳型１００は、幅６３ｍｍのテーパ状ランナー１０８を供給する１２．５ｍｍ×１９ｍｍチョーク１０６のスプルーを有していた。ランナー１０８は、直径２５．４ｍｍの４つのライザ１００を供給し、これは、ランナー１０８の上に位置する直径２５．４ｍｍのライザーから出ている幅７．６ｍｍのブレードインゲート１１２を有していた。金属マトリックス複合体物品は、溶融アルミニウム合金Ｄ３５７を７４６℃（１３７５°Ｆ）でスプルーにある鋳型へ鋳込むことにより空気中で鋳造された。鋳込時間は７秒であった。インサートは予熱しなかった。金属の冷却を促進するために、チルを砂鋳型に埋め込んだ。溶融アルミニウム合金の固化後、得られた金属マトリックス複合体物品を砂鋳型から取外し、鋳型廃棄物を物品から切離した。
【００７１】
図１０に示すように、壊れて断面破面を与えるまで４つの得られた金属マトリックス複合体物品の１つを曲げた。
【００７２】
得られた金属マトリックス複合体物品の１つを断面出しし、約１０ｃｍのサイズに切断し、エポキシに装着し、半自動金属研削／研磨機（オハイオ州クリーブランドのストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ，Ｉｎｃ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）より「アブラミン（ＡＢＲＡＭＩＮ）」という商品名で入手したもの）を用いて研磨した。研磨速度は１５０ｒｐｍであった。研磨は次の連続した６段階で行った。研磨力は１５０Ｎであった。ただし、段階６は２５０Ｎであった。
【００７３】
−段階１
１２０グリットの炭化ケイ素紙（イリノイ州ノースブルックのペーステクノロジーズ（Ｐａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｎｏｒｔｈｂｒｏｏｋ，ＩＬ）より入手）を用いて、研磨中、連続的かつ自動的に水を研磨パッドに滴下しながら４５秒間試料を研磨した。研磨後、試料を水で完全に濯いだ。
【００７４】
−段階２
２２０グリットの炭化ケイ素紙（ペーステクノロジーズ（Ｐａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）より入手）を用いて、研磨中、連続的かつ自動的に水を研磨パッドに滴下しながら４５分間試料を研磨した。研磨後、試料を水で完全に濯いだ。
【００７５】
−段階３
６００グリットの炭化ケイ素紙（ペーステクノロジーズ（Ｐａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）より入手）を用いて、研磨中、連続的かつ自動的に水を研磨パッドに滴下しながら４５秒間試料を研磨した。研磨後、試料を水で完全に濯いだ。
【００７６】
−段階４
研磨パッド（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ，Ｉｎｃ）より「ＤＰ−ＭＯＬ」という商品名で入手）を用いて試料を４．５分間研磨し、潤滑剤（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「プロンＤＰ−潤滑剤（ＰＵＲＯＮ、ＤＰ−ＬＵＢＲＩＣＡＮＴ）」という商品名で入手）を周期的に滴下して軽く濡らし、１秒間６マイクロメートルのダイヤモンドグリット（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「ＤＰ−スプレー（ＤＰ−ＳＰＲＡＹ）、Ｐ−６μｍ」という商品名で入手）によりスプレーした。研磨後、試料を水で完全に濯いだ。
【００７７】
−段階５
研磨パッド（「ＤＰ−ＭＯＬ」）を用いて試料を４．５分間研磨し、潤滑剤（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「プロンＤＰ−潤滑剤（ＰＵＲＯＮ、ＤＰ−ＬＵＢＲＩＣＡＮＴ）」という商品名で入手）を周期的に滴下して軽く濡らし、１秒間３マイクロメートルのダイヤモンドグリット（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「ＤＰ−スプレー（ＤＰ−ＳＰＲＡＹ）、Ｐ−３μｍ」という商品名で入手）によりスプレーした。研磨後、試料を水で完全に濯いだ。
【００７８】
−段階６
多孔性合成研磨布（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「ＯＰ−ＣＨＥＭ」という商品名で入手）を用いて試料を４．５分間研磨し、先ず、布に手で注いだ水で、そしてコロイドシリカ懸濁液（ストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）より「ＯＰ−Ｓサスペンション（ＳＵＳＰＥＮＳＩＯＮ）」という商品名で入手）により濡らした。研磨の最後の５秒間試料を水で洗った。研磨後、試料を乾燥した。
【００７９】
研磨した断面に金をスパッタリングすることにより数オングストロームの金層をコートした。得られた試料を走査オージェ電子（ＳＡＭ）顕微鏡（ミネソタ州エデンプレーリー（Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ）のフィジカルエレクトロニクスカンパニー（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（以前のパーキンエルマー（Ｐｅｒｋｉｎｓ  Ｅｌｍｅｒ））よりＳＭ６００”という商品名で入手）で観察した。図１１を参照すると、ＳＡＭ顕微鏡写真はインサート１１１、界面１１２および鋳造アルミニウム合金１１３を示す。さらに、電子マイクロプローブ銅線スキャンをインサート、界面および鋳造アルミニウム合金を超えて列で実施した。結果を図１２に示す。１２１はインサート、１２２は界面、１２３は鋳造アルミニウム合金、銅線スキャンは１２４である。
【００８０】
４つの得られた金属複合材料のうち１つにダイヤモンドソーにより４つの部分にスリットを入れ、それぞれ１つのインサートを鋳れて試験片を作成した。図９Ａ、９Ｂおよび９Ｃに示すように、各部分をミリングして最終試験片１３０とした。インサートの参照番号は１３５である。寸法ｄ１は５．０８ｃｍ（２インチ）、寸法ｄ２は２．５４ｃｍ（１インチ）、寸法ｄ３は０．２５ｃｍ（０．１インチ）、ｄ４は１ｃｍ（０．４インチ）、ｄ５は０．９５２５ｃｍ（０．３７５インチ）およびｄ６は公称０．２５４ｃｍ（０．１インチ）であったが、実際に各試料で測定して荷重を支える界面領域の面積（「界面面積」）を求めた（図９Ａ、９Ｂおよび９Ｃに参照文字「Ｚ」で記してある。試験片を万能試験（マサチューセッツ州カントンのインストロンコーポレーション（Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｃａｎｔｏｎ，ＭＡ）より入手、型番８５００−１３３）に置いた。より具体的には、試験片を試験機の下部ジョーに留めた。約１０ＭＰａ（１．５Ｋｓｉ）油圧を印加して（フットペダル連結サーボを用いて）ジョーを移動して試験片を留めた。上部クロスヘッドを下げ、試験片を上部ジョーにより、再び約１０ＭＰａの圧力を用いて留めた。荷重軸が試験片結合面と良好に位置合せされるよう注意を払った。試験片を０．０１７ｍｍ／秒の速度で引張り、変位と荷重（「荷重」）の両方を界面が完全に分離される点まで記録した。ピーク結合強度を最大「荷重」を「界面面積」で除算することにより求めた。実施例１ａおよび１ｂの結果を以下の表１に示す。
【００８１】
【表１】
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【００８２】
比較例Ｂ
３つのその他の金属マトリックス複合体物品（比較例Ｂ１、Ｂ２およびＢ３）を、銅めっきを８分間実施し、得られたＣｕコーティングの厚さが約２０マイクロメートルであった以外は実施例１に記載したようにして作成した。各比較例Ｂ１、Ｂ２およびＢ３の結合強度をＣｕの厚さと共に上の表１に示してある。
【００８３】
比較例Ｃ
４つの比較例Ａ（すなわち、比較例Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４）金属マトリックス複合体物品を、インサートをサンドブラストせず、ＮｉまたはＣｕコーティングを与えなかった以外は比較例Ａに記載した通りにして作成した。各比較例Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４の結合強度を上の表１に示してある。
【００８４】
４つの得られた金属マトリックス複合体物品の１つを、比較例Ａに記載した通り、断面出しし、研磨し、ＳＡＭで観察した。図１３を参照すると、ＳＡＭ顕微鏡写真はインサート１３１、界面１３２および鋳造アルミニウム合金１３３を示している。さらに、図１４に示すように、電子マイクロプローブ酸素線スキャンをインサート１３１、界面１３２および鋳造アルミニウム合金１３３を超えて列で実施した。１４５は酸素線スキャンである。幅約３マイクロメートルの鋭い酸化物ピーク（酸化アルミニウムと考えられる）は、インサートと鋳造アルミニウム合金の間の結合を防ぐものと考えられた。
【００８５】
４つの得られた金属マトリックス複合体物品の１つを通常のｘ線放射線写真機に入れた。物品を機械チャンバー内側のターンテーブルに置き、ｘ線ビームの経路の中心に配置した。保護フレーム内側の未露光ｘ線フィルム（ニューヨーク州ロチェスターのイーストマンコダックカンパニー（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｋｏｄａｋ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ，ＮＹ）より入手した中速フィルム）を物品の後ろに置いた。ｘ線源をオンにし、物品を９０ＫＶ、３．５アンペアに約３〜５分間（ＡＳＴＭ規格Ｅ−９４−８８）露光したところ、約３のフィルム密度が得られた。露光したフィルムを従来の技術を用いて処理した。プリントを図１５に示す。１５１はインサート、１５３は鋳造アルミニウム合金である。インサート１５１と鋳造アルミニウム合金１５３間の剥離が明らかに見られる。
【００８６】
実施例１
８つの実施例１（実施例１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇおよび１ｈ）の金属マトリックス複合体物品を、ＮｉまたはＣｕコーティングを与えず、鋳型をアルゴンガス（すなわち、アルゴンを鋳型に約１５分間流した）でパージした以外は比較例Ａに記載した通りにして作成した。各実施例１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇおよび１ｈの結合強度を上の表１に示してある。
【００８７】
４つの得られた金属マトリックス複合体物品の１つを比較例Ｃに記載した通りにしてｘ線照射した。図１６に示すように、１６１はインサート、１６３は鋳造アルミニウム合金である。図１５に比べて、図１６には界面剥離はなかった。これは、インサート１６１と鋳造アルミニウム合金１６３の間が完全に結合していることを示している。
【００８８】
４つの得られた金属マトリックス複合体物品の１つを比較例Ａに記載した通りにして断面出しし、研磨した。研磨した断面に比較例Ａに記載した通りにして、数オングストロームの金でコートした。得られた試料を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ミネソタ州エデンプレーリーのフィジカルエレクトロニクス（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ）より入手、型番６００）で観察した。図１７を参照すると、光学顕微鏡写真はインサート１７１および鋳造アルミニウム合金１７３を示す。
【００８９】
４つの得られた金属マトリックス複合体物品の１つを、比較例Ａに記載した通り、断面出しし、研磨し、ＳＡＭで観察した。さらに、電子マイクロプローブ酸素線スキャンをインサート、界面および鋳造アルミニウム合金を超えて列で実施した。図１８を参照すると、ＳＡＭ顕微鏡写真はインサート１８１、界面１８２、鋳造アルミニウム合金１８３および酸素線スキャン１８５を示す。
【００９０】
実施例２
２つの金属マトリックス複合体物品（実施例２ａおよび２ｂ）物品をさらに熱間静水圧圧縮成形により処理した以外は比較例Ａに記載した通りにして作成した。物品をアルゴン中、約１０１０°Ｆ（５４３℃）および圧力約３４．５ＭＰａ（５．０Ｋｓｉ）で約４時間、熱間水圧圧縮成形した。各実施例２ａおよび２ｂの結合強度をＣｕの厚さと共に上の表１に示してある。
【００９１】
実施例３
２つの金属マトリックス複合体物品（実施例３ａおよび３ｂ）物品を実施例３に記載したように、熱間静水圧圧縮成形によりさらに処理した以外は実施例２に記載した通りにして作成した。各実施例３ａおよび３ｂの結合強度をＣｕの厚さと共に上の表に示してある。
【００９２】
図１９に示すように、壊れて断面破面を与えるまで４つの得られた金属マトリックス複合体物品の１つを曲げた。
【００９３】
実施例４
８つの金属マトリックス複合体物品（実施例４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈ）を実施例３に記載した通りにして作成し、これらの物品から機械加工された試験片の厚さｄ４寸法が５ｍｍ（０．２インチ）であった以外は、比較例Ａに記載したとおりにして試験した。各実施例４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの結合強度をＣｕの厚さと共に下の表２に示してある。
【００９４】
４つの得られた金属マトリックス複合体物品の１つを、比較例Ａに記載した通り、断面出しし、研磨し、ＳＡＭで観察した。さらに、電子マイクロプローブ酸素線スキャンをインサート、界面および鋳造アルミニウム合金を超えて列で実施した。図２０を参照すると、ＳＡＭ顕微鏡写真はインサート２０１、界面２０２、鋳造アルミニウム合金２０３および酸素線スキャン２０５を示す。
【００９５】
【表２】
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【００９６】
本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および目的から逸脱することなしに当業者には明白であり、本発明はここに規定した説明のための実施形態に不当に限定されないものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明による金属マトリックス複合体物品の実施形態を作成するための例証の（金属複合材料）インサートの斜視図である。
【図２】本発明による金属マトリックス複合体物品の実施形態を作成するための例証の（金属複合材料）インサートの斜視図である。
【図３】本発明による金属マトリックス複合体物品の実施形態を作成するための例証の（金属複合材料）インサートの斜視図である。
【図４】図３に示した（金属複合材料）インサートから作成された例証の金属マトリックス複合体物品の斜視図である。
【図５】本発明による金属マトリックス複合体物品の実施形態を作成するための例証の（金属複合材料）インサートの斜視図である。
【図６】本発明による金属マトリックス複合体物品の実施形態を作成するための例証の（金属複合材料）インサートの斜視図である。
【図７】本発明による金属マトリックス複合体物品の実施形態を作成するための例証の（金属複合材料）インサートの斜視図である。
【図８】実施例に用いる砂型鋳造鋳型組立品の概略側面および平面図である。
【図９】試験片の概略上面、側面および端面図である。
【図１０】比較例Ａの金属マトリックス複合体物品の破面の約４倍の光学顕微鏡写真である。
【図１１】比較例Ａの金属マトリックス複合体物品の断面の走査オージェ電子（ＳＡＭ）顕微鏡写真である。
【図１２】比較例Ａの金属マトリックス複合体物品の断面の走査オージェ電子（ＳＡＭ）顕微鏡写真および電子マイクロプローブ銅線スキャンである。
【図１３】比較例Ｃの金属マトリックス複合体物品の断面の走査オージェ電子（ＳＡＭ）顕微鏡写真である。
【図１４】比較例Ｃの金属マトリックス複合体物品の断面の走査オージェ電子マイクロプローブ酸素線スキャンである。
【図１５】比較例Ｃの金属マトリックス複合体物品のｘ線放射線写真の顕微鏡写真である。
【図１６】実施例１の金属マトリックス複合体物品のｘ線放射線写真の顕微鏡写真である。
【図１７】実施例１の金属マトリックス複合体物品の断面の２０倍の光学顕微鏡写真である。
【図１８】実施例１の金属マトリックス複合体物品の断面の走査オージェ電子（ＳＡＭ）顕微鏡写真および電子マイクロプローブ銅線スキャンである。
【図１９】実施例４の金属マトリックス複合体物品の破面の約４倍の光学顕微鏡写真である。
【図２０】実施例４の金属マトリックス複合体物品の断面の走査オージェ電子（ＳＡＭ）顕微鏡写真および電子マイクロプローブ銅線スキャンである。
【図１】
2005536355.tif 000005
【図２】
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【図３】
2005536355.tif 000007
【図４】
2005536355.tif 000008
【図５】
2005536355.tif 000009
2005536355.tif 000010
【図７】
2005536355.tif 000011
2005536355.tif 000012
2005536355.tif 000013
【図１０】
2005536355.tif 000014
【図１１】
2005536355.tif 000015
【図１２】
2005536355.tif 000016
【図１３】
2005536355.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2005536355.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2005536355.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
2005536355.tif 000023
【図２０】
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【国際調査報告】
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