(57)【要約】実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含むセラミック酸化物予備成形体およびその製造方法。セラミック酸化物予備成形体は、例えば、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を作る場合などに有用である。
2004515647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体であって、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、前記実質的に連続的な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、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している、多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項２】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項３】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項４】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項３に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項５】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維がトウの形態である、請求項３に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項６】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が第１のヤング率を有し、前記セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、前記第１のヤング率が前記第２のヤング率よりも大きい、請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項７】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項６に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項８】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項６に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項９】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間が前記多孔質焼結セラミック酸化物材料によって間隔が空けられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含む、請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１０】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項９に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１１】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項９に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１２】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間が前記多孔質焼結セラミック酸化物材料によって間隔が空けられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含み、群の少なくとも２つが長方形断面を有する、請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１３】
前記セラミック酸化物予備成形体が細長く、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さに対し垂直方向で長方形の断面を有する請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１４】
前記セラミック酸化物予備成形体が細長く、実質的に一定の断面積を有する、請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１５】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料内に封入されている請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１６】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１７】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維少なくとも一部がトウの形態である、請求項１に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項１８】
多孔質セラミック酸化物の製造方法であって、
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、前記繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含み、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程と、
細長い前記繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるように前記キャビティ内にスラリーを導入する工程であって、前記スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程と、
少なくとも前記不連続繊維を圧密させ前記繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して前記細長い繊維インサートおよび前記不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、前記不連続繊維の圧密が前記繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；
前記圧密した物品を乾燥させて、前記細長い繊維インサートおよび前記不連続繊維を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を提供する工程であって、前記不連続繊維の少なくとも１回の圧密が前記繊維インサートを所定の場所に固定し、前記不連続繊維の圧密が前記繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程と、
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度まで前記グリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が前記実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程と、
を含む方法。
【請求項１９】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記不連続繊維の少なくとも一部が、αアルミナ不連続繊維を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が前記グリーンセラミック酸化物材料内に封入されている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記繊維インサートがさらに、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の少なくとも一部を合わせて結合する不堅牢結合剤材料を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記不堅牢結合剤材料が、ろう、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、およびそれらの組合せから成る群の中から選択されている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
多前記孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品と、
前記アパーチャ内に位置づけされ、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む第２のセラミック物品であって、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が前記実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している物品と、
を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項２８】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項２７に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項２９】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項２７に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項３０】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項２９に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項３１】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項２９に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項３２】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項２９に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項３３】
前記実質的に長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が第１のヤング率を有し、前記第２のセラミック物品の前記セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、前記第１のヤング率が前記第２のヤング率よりも大きく、前記第１の多孔質焼結セラミック物品が第３のヤング率を有するセラミック酸化物材料を含み、前記第２のヤング率が前記第３のヤング率よりも大きい、請求項２７に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項３４】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項３３に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項３５】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項３３に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項３６】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項３３に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項３７】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項２７に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項３８】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項２７に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項３９】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項２７に記載の多孔質セラミック酸化物予備成形体。
【請求項４０】
金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法であって、
少なくとも部分的に、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程であって、セラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物予備成形体を構成するための前記金属基複合材料が、前記実質的に連続的な長手方向に配列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、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が第１のヤング率を有し、前記セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、前記第１のヤング率が前記第２のヤング率よりも大きい工程と、
得られた設計に基づいて、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する前記セラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を調製する工程であって、前記セラミック酸化物材料が前記実質的に連続的な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、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程と、
を含む方法。
【請求項４１】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記金属基がアルミニウムまたはその合金のうちの１つである、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４７】
前記金属基がアルミニウムまたはその合金のうちの１つである、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記金属基がアルミニウムまたはその合金のうちの１つである、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項４０に記載の方法。
【請求項５２】
前記金属基がアルミニウムまたはその合金のうちの１つである、請求項４０に記載の方法。
【請求項５３】
金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法であって、
少なくとも部分的に、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程と、
得られた設計に基づいて、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維および繊維を合わせて結合する結合剤材料を含む細長い予備成形体を調製する工程と、
前記細長い予備成形体の長さの少なくとも一部に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程と、
前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を提供するために前記グリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、前記セラミック酸化物材料が前記実質的に連続的な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、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法。
【請求項５４】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記金属基がアルミニウムまたはその合金のうちの少なくとも１つである、請求項５３に記載の方法。
【請求項６１】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項５３に記載の方法。
【請求項６２】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品であって、セラミック酸化物予備成形体が、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維およびこの実質的に連続的な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する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含み、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列しており、前記多孔質セラミック酸化物材料には、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料内に延在する金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料物品。
【請求項６４】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項６５】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項６６】
前記金属基がアルミニウムまたはその合金である、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項６７】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間が前記多孔質焼結セラミック酸化物材料によって間隔が空けられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含む、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項６８】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間が前記多孔質焼結セラミック酸化物材料によって間隔が空けられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含み、群の少なくとも２つが長方形断面を有する、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項６９】
前記セラミック酸化物予備成形体が細長く、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さに対し垂直方向で長方形の断面を有する請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７０】
前記セラミック酸化物予備成形体が細長く、実質的に一定の断面積を有する、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７１】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料内に封入されている請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７２】
前記金属基材料がアルミニウムまたはその合金のうちの１つである、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７３】
前記物品がブレーキキャリパである、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７４】
ローターと、ローターの両側に配置され、これと制動係合状態になるよう可動である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに対して前記内側ブレーキパッドを押付けるためのピストンと、前記ローターの片側に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材と前記ローターのもう１方の側に位置づけされ前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの平面を横断して前記本体部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを含む請求項７３に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
【請求項７５】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７６】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項７５に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７７】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間が前記多孔質焼結セラミック酸化物材料によって間隔が空けられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含む、請求項７５に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７８】
前記金属基材料がアルミニウムまたはその合金のうちの１つである、請求項７５に記載の金属基複合材料物品。
【請求項７９】
前記物品がブレーキキャリパである、請求項７５に記載の金属基複合材料物品。
【請求項８０】
ローターと、ローターの両側に配置され、これと制動係合状態になるよう可動である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに対して前記内側ブレーキパッドを押付けるためのピストンと、前記ローターの片側に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材と前記ローターのもう１方の側に位置づけされ前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの平面を横断して前記本体部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを含む請求項７９に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
【請求項８１】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項６３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項８２】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項８１に記載の金属基複合材料物品。
【請求項８３】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間が前記多孔質焼結セラミック酸化物材料によって間隔が空けられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含む、請求項８１に記載の金属基複合材料物品。
【請求項８４】
前記金属基材料がアルミニウムまたはその合金のうちの１つである、請求項８１に記載の金属基複合材料物品。
【請求項８５】
前記物品がブレーキキャリパである、請求項８１に記載の金属基複合材料物品。
【請求項８６】
ローターと、ローターの両側に配置され、これと制動係合状態になるよう可動である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに対して前記内側ブレーキパッドを押付けるためのピストンと、前記ローターの片側に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材と前記ローターのもう１方の側に位置づけされ前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの平面を横断して前記本体部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを含む請求項８５に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
【請求項８７】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項６３に記載のセラミック酸化物予備成形体。
【請求項８８】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項８７に記載の金属基複合材料物品。
【請求項８９】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の群の間が前記多孔質焼結セラミック酸化物材料によって間隔が空けられた前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも２つの群を含む、請求項８７に記載の金属基複合材料物品。
【請求項９０】
前記金属基材料がアルミニウムまたはその合金のうちの１つである、請求項８７に記載の金属基複合材料物品。
【請求項９１】
前記物品がブレーキキャリパである、請求項８８に記載の金属基複合材料物品。
【請求項９２】
ローターと、ローターの両側に配置され、これと制動係合状態になるよう可動である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに対して前記内側ブレーキパッドを押付けるためのピストンと、前記ローターの片側に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材と前記ローターのもう１方の側に位置づけされ前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの平面を横断して前記本体部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを含む請求項９１に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
【請求項９３】
多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品であって、セラミック酸化物予備成形体が、
多孔質セラミック酸化物を受け入れるためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品と、
前記アパーチャ内に位置づけされ、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維とを含み、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料は前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記多孔質焼結セラミック酸化物材料は、前記実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、かつ前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列しており、
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料には、前記金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料物品。
【請求項９４】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が少なくとも１０ｃｍの長さを有する、請求項９３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項９５】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項９３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項９６】
前記物品がブレーキキャリパである、請求項９３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項９７】
ローターと、ローターの両側に配置され、これと制動係合状態になるよう可動である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに対して前記内側ブレーキパッドを押付けるためのピストンと、前記ローターの片側に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材と前記ローターのもう１方の側に位置づけされ前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの平面を横断して前記本体部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを含む請求項９６に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
【請求項９８】
前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である、請求項９３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項９９】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項９３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項１００】
前記物品がブレーキキャリパである、請求項９３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項１０１】
ローターと、ローターの両側に配置され、これと制動係合状態になるよう可動である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに対して前記内側ブレーキパッドを押付けるためのピストンと、前記ローターの片側に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材と前記ローターのもう１方の側に位置づけされ前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの平面を横断して前記本体部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを含む請求項１００に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
【請求項１０２】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定している、請求項９３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項１０３】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１０２に記載の金属基複合材料物品。
【請求項１０４】
前記物品がブレーキキャリパである、請求項１０２に記載の金属基複合材料物品。
【請求項１０５】
ローターと、ローターの両側に配置され、これと制動係合状態になるよう可動である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに対して前記内側ブレーキパッドを押付けるためのピストンと、前記ローターの片側に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材と前記ローターのもう１方の側に位置づけされ前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの平面を横断して前記本体部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを含む請求項１０４に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
【請求項１０６】
前記多孔質焼結セラミック酸化物材料が、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、前記実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、前記実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の少なくとも一部がトウの形態である請求項９３に記載の金属基複合材料物品。
【請求項１０７】
前記第２のセラミック物品の前記多孔質焼結セラミック酸化物材料がαアルミナからなる、請求項１０６に記載の金属基複合材料物品。
【請求項１０８】
前記物品がブレーキキャリパである、請求項１０６に記載の金属基複合材料物品。
【請求項１０９】
ローターと、ローターの両側に配置され、これと制動係合状態になるよう可動である内側および外側ブレーキパッドと、前記ローターに対して前記内側ブレーキパッドを押付けるためのピストンと、前記ローターの片側に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材と前記ローターのもう１方の側に位置づけされ前記外側ブレーキパッドを支持するアーム部材と前記ローターの平面を横断して前記本体部材および前記アーム部材の間に延在するブリッジとを含む請求項１０８に記載のブレーキキャリパと、を含む自動車両用ディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含むセラミック酸化物予備成形体およびセラミック酸化物予備成形体で補強された金属基複合に関する。
【０００２】
発明の背景
セラミクスでの金属基の補強は、当該技術分野において既知のことである（例えばＵ．Ｐ．  Ｐａｔ．  Ｎｏｓ．  ４，７０５，０９３（Ｏｇｉｎｏ）、４，８５２，６３０（Ｈａｍａｊｉｍａ  ｅｔ  ａｌ．）４，９３２，０９９（Ｃｏｒｗｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、５，１９９，４８１（Ｃｏｒｗｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、５，２３４，０８０（Ｐａｎｔａｌｅ）および５，３９４，９３０（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）ならびにそれぞれ１９８７年５月２８日および１９８８年９月１４日に公示されたＧｒｅａｔ  Ｂｒｉｔａｉｎ  Ｐａｔ．  Ｄｏｃ．  Ｎｏｓ．２，１８２，９７０ＡおよびＢを参照のこと）。補強用に用いられるセラミック材料の例としては、粒子、（ウィスカを含む）不連続繊維および連続繊維ならびにセラミック予備成形体がある。
【０００３】
標準的には、セラミック材料は、金属内に取込まれ、かくして、金属から作られた物品の機械的特性を改善するための金属基複合材料（ＭＭＣ）を作り上げる。例えば、原動機付き車両（例えば乗用車およびトラック）向けの従来のブレーキキャリパは、標準的に鋳鉄で作られている。車両の全体重量ならびに特にブレーキキャリパといったようなバネ下重量を削減するために、より軽量の部品および／または材料を使用したいという願望がある。セラミック酸化物材料の配置を含めたＭＭＣの設計を補助するためおよび特定の利用分野に必要とされるセラミック酸化物材料の量を最小限におさえるための１つの技術は、有限要素分析である。
【０００４】
鋳造アルミニウムで作られたブレーキキャリパは、鋳鉄で作られた同じ（すなわち同一サイズおよび形態の）キャリパに比べ約５０質量パーセント軽くなる。鋳造アルミニウムおよび鋳鉄の機械的特性は、同じではない（例えば、鋳鉄のヤング率は約１００〜１７０ＧＰａであり、一方鋳造アルミニウムについては、７０〜７５ＧＰａである；又鋳鉄の降伏強度は２００〜５００ＭＰａである一方、鋳造アルミニウムのそれは１５０〜１７０ＭＰａである）。従って、鋳造アルミニウムから作られたブレーキキャリパは、鋳鉄キャリパに比べて著しく低い曲げ剛性および降伏強度といったような機械的特性を有する。標準的には、かかるアルミニウム製ブレーキキャリパの機械的特性は、同じサイズおよび形状を有する鋳鉄製ブレーキキャリパに比べ、許容できないほど低いものである。鋳鉄製ブレーキキャリパと同じ形態および少なくとも同じ（またはより優れた）曲げ剛性および降伏強度といった機械的特性を有するアルミニウム金属基複合材料（例えばセラミック繊維で補強されたアルミニウム）で作られたブレーキキャリパが望まれる。
【０００５】
一部のＭＭＣ物品のための１つの考慮事項は、成形後の機械加工（例えば穴またはネジ山の付加または所望の形態を得るためのそれ以外の材料の切取り）またはその他の加工（例えば複雑な形状を提供するための２つのＭＭＣ物品の溶接）に対するニーズにある。従来のＭＭＣは標準的に機械加工または溶接を非実用的又さらに不可能にするほどのセラミック補強材料を含有している。従って、たとえあったとしてもわずかしか成形後の機械加工または加工を必要としない「ネットシェープ」物品を製造することが望ましい。「ネットシェープ」物品を製造するための技術は、当該技術分野において既知である（例えばＵ．Ｓ．  Ｐａｔ．  Ｎｏｓ．  ５，２３４，０４５（Ｃｉｓｋｏ）および５，８８７，６８４（Ｄｏｌｌ  ｅｔ  ａｌ．）を参照のこと）。さらに、または代替的には、実施できる範囲で、機械加工または溶接などのその他の加工と干渉する部域ではセラミック補強を削減したり或いは配置しないことも可能である。
【０００６】
ＭＭＣを設計し製造する上でのもう１つの考慮事項は、セラミック補強材料のコストである。３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ，  ＭＮにより「ＮＥＸＴＥＬ６１０」の商品名で市販されているもののような連続する多結晶αアルミナ繊維の機械的特性は、アルミニウムといったような低密度金属と比べて高い。さらに、多結晶αアルミナ繊維といったようなセラミック酸化物材料のコストは、アルミニウムといった金属よりも実質的に高い。従って、使用されるセラミック酸化物材料の量も最小限におさえ、セラミック酸化物材料の配置を最適化して、セラミック酸化物材料が付与する特性を最大にすることが望ましい。
【０００７】
さらに、金属基複合材料物品を作るのに比較的容易に使用できるパッケージまたは多孔質セラミック予備成形体といった成形品の形でセラミック補強材料を提供することが望ましい。
【０００８】
発明の要約
１つの態様においては、本発明は、実質的に連続的なセラミック酸化物（例えばガラス、結晶質セラミックおよびそれらの組合せ）繊維を含む多孔質セラミック酸化物（例えばカ焼または焼結）予備成形体を提供する。もう１つの態様においては、本発明は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む（本発明に従った多孔質セラミック酸化物予備成形体を含めた）少なくとも１つの多孔質セラミック酸化物予備成形体を含んで成る金属基複合材料物品を提供する。
【０００９】
標準的には、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は少なくとも５ｃｍ（往々にして少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍまたはそれ以上）の長さを有する。本発明のいくつかの実施形態においては、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は、トウの形態である（すなわち、トウは、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維で構成される）。標準的には、トウを構成する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は少なくとも５ｃｍ（往々にして少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ以上）の長さを有するが、それらの長さは５ｃｍ未満であってもよい。
【００１０】
好ましくは、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質セラミック酸化物予備成形体は、セラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む。もう１つの態様においては、セラミック酸化物繊維、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を内含するかまたはさらには本質的にこれで構成されていてよく、ここで「長手方向に配列した」という語は、繊維の長さとの関係における繊維の全体として平行な配列を意味する。任意には、繊維は、多孔質セラミック酸化物材料内に封入されている。
【００１１】
本発明に従ったいくつかの実施形態においては、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は第１のヤング率を有し、セラミック予備成形体を含むセラミック酸化物材料は第２のヤング率を有し、ここで第１のヤング率は第２のヤング率より大きい。
【００１２】
本発明に従ったいくつかの実施形態においては、多孔質セラミック酸化物予備成形体は、
多孔質セラミック酸化物を受入れるためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む第２のセラミック物品であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しているセラミック物品を含んで成り、ここで、該多孔質焼結セラミック酸化物材料は実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は本質的に長手方向に配列しており、実質的に連続的な長手方向に配列したαアルミナ繊維は第１のヤング率を有し、第２のセラミック物品のセラミック酸化物材料は第２のヤング率を有し、第１のヤング率は第２のヤング率よりも大きく、第１の多孔質セラミック物品は、第３のヤング率を有するセラミック酸化物材料を含み、第２のヤング率は第３のヤング率よりも大きい。
【００１３】
１つの態様においては、本発明は、セラミック酸化物繊維を所定の場所に固定するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を提供しており、ここで、該グリーンセラミック酸化物材料は、繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、セラミック酸化物繊維は本質的に実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成る。任意には、繊維は、グリーンセラミック酸化物材料内に封入されている。
【００１４】
もう１つの態様においては、本発明は、セラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供しており、ここで、該多孔質セラミック酸化物材料は、繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、セラミック酸化物繊維は本質的に実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成る。任意には、繊維は、多孔質セラミック酸化物材料内に封入されている。
【００１５】
もう１つの態様においては、本発明の実施形態には、例えば、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する、逓増的優先順位で少なくとも２０体積％（標準的には２０％〜９５％の範囲内）、より標準的には２５％〜９５％の範囲内、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは５０％〜９０％の範囲内、さらに一層好ましくは少なくとも８５％、そして最も好ましくは８５％〜９５％の範囲内）の開放孔隙率（以下の例で測定された通りの）を有する多孔質セラミック酸化物材料を含む、セラミック多孔質＜原文抜け＞が内含されており、ここで多孔質セラミック酸化物材料は、繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在する。任意には、繊維は、多孔質セラミック酸化物材料内に封入されている。
【００１６】
もう１つの態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ホイスカを含む）を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維（ホイスカを含む）の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；
圧密した物品を乾燥させて、細長い繊維インサートおよび不連続セラミック酸化物繊維を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１回の圧密が繊維インサートを所定の場所に固定し、不連続繊維の該圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質セラミック酸化物材料が繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００１７】
もう１つの態様のおいては、本発明は、多孔質セラミック酸化物予備成形品の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ホイスカを含む）を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質セラミック酸化物材料が繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００１８】
もう１つの態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ホイスカを含む）を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
圧密した物品を乾燥させて、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１回の圧密が繊維インサートを所定の場所に固定し、不連続繊維の該圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００１９】
もう１つの態様では、本発明は、多孔質セラミック酸化物予備成形品の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維（ホイスカを含む）を含んでいる工程；および
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００２０】
１実施形態では、本発明は、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体において、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定し、該多孔質焼結セラミック酸化物材料は実質的に連続的な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、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している、多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供する。
【００２１】
もう１つの実施形態では、本発明は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維から成るトウを所定の場所に固定する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体において、多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な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、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維のトウが本質的に長手方向に配列している多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供する。
【００２２】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体において、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有し、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定し、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する、多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供している。
【００２３】
もう１つの実施形態では、本発明は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウを所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体において、多孔質焼結セラミック酸化物材料が、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のトウの長さの少なくとも一部に沿って延在する多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供している。
【００２４】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含み、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程；
少なくとも不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；
圧密した物品を乾燥させて、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１回の圧密が繊維インサートを所定の場所に固定し、不連続繊維の該圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００２５】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが実質的に連続的なセラミック酸化物繊維から成るトウを含み、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程；
少なくとも不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；
圧密した物品を乾燥させて、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１回の圧密が繊維インサートを所定の場所に固定し、不連続繊維の該圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維のトウが本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００２６】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含み、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質をスラリーから除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００２７】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが実質的に連続的なセラミック酸化物繊維から成るトウを含み、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質をスラリーから除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維のトウが本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００２８】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程；
少なくとも不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；
圧密した物品を乾燥させて、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１回の圧密が繊維インサートを所定の場所に固定し、不連続繊維の該圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００２９】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウを含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程；
少なくとも不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質を除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；
圧密した物品を乾燥させて、細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を提供する工程であって、不連続繊維の少なくとも１回の圧密が繊維インサートを所定の場所に固定し、不連続繊維の該圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
グリーンセラミック酸化物予備成形体を、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度まで加熱する工程であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００３０】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質をスラリーから除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維が圧密して繊維インサートを所定の場所に固定し不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００３１】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物の製造方法において：
キャビティ内に少なくとも１つの細長い繊維インサートを位置づけする工程であって、該繊維インサートが少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウを含む工程；
細長い繊維インサートの予め定められた部分がスラリーでコーティングされるようにキャビティ内にスラリーを導入する工程であって、該スラリーが、液体媒質およびその中に分散した不連続セラミック酸化物繊維を含んでいる工程；
不連続繊維を圧密させ繊維インサートを固定するのに充分な量の液体媒質をスラリーから除去して細長い繊維インサートおよび不連続繊維を含む物品を提供する工程であって、不連続繊維の圧密が繊維インサートの長さの少なくとも一部に沿って延在する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供するのに充分な少なくとも１つの温度までグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００３２】
もう１つの実施形態では、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む第２のセラミック物品であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部分に沿って拡がっており、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している物品、
を含んで成る多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供する。
【００３３】
もう１つの実施形態では、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む第２のセラミック物品であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的なセラミック酸化物繊維から成るトウを所定の場所に固定しており、多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部分に沿って拡がっており、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維のトウが本質的に長手方向に配列している物品、
を含んで成る多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供する。
【００３４】
もう１つの実施形態では、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む第２のセラミック物品であって、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する物品、
を含んで成る多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供する。
【００３５】
もう１つの実施形態では、本発明は、
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のトウを所定の場所に固定している少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む第２のセラミック物品であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する物品、
を含んで成る多孔質セラミック酸化物予備成形体を提供する。
【００３６】
もう１つの実施形態では、本発明は、金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
少なくとも部分的に、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程であって、セラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物予備成形体を構成するための金属基複合材料が実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程；および
結果として得られた設計に基づいて、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を調製する工程であって、セラミック酸化物材料が実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００３７】
もう１つの実施形態では、本発明は、金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
少なくとも部分的に、少なくとも約５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程であって、セラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物予備成形体を構成するための金属基複合材料が実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程；および
結果として得られた設計に基づいて、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維から成るトウを所定の場所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を調製する工程であって、セラミック酸化物材料が実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法を提供する。
【００３８】
もう１つの実施形態では、本発明は、金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
少なくとも部分的に、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程であって、セラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物予備成形体を構成するための金属基複合材料が実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程；および
結果として得られた設計に基づいて、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を調製する工程であって、セラミック酸化物材料が実質的に連続的な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する工程、
を含んで成る方法を提供する。
【００３９】
もう１つの実施形態では、本発明は、金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
少なくとも部分的に、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程であって、セラミック酸化物材料を含む少なくとも１つのセラミック酸化物予備成形体を構成するための金属基複合材料が実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が第１のヤング率を有し、セラミック酸化物材料が第２のヤング率を有し、第１のヤング率が第２のヤング率よりも大きい工程；および
結果として得られた設計に基づいて、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維のトウを所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を調製する工程であって、セラミック酸化物材料が実質的に連続的な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する工程、
を含んで成る方法を提供する。
【００４０】
もう１つの実施形態では、本発明は、金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
少なくとも部分的に、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程；
結果として得られた設計に基づいて、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維および繊維を合わせて結合する結合剤材料を含む細長い予備成形体を調製する工程；
細長い予備成形体の長さの少なくとも一部分に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を提供するべくグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該セラミック酸化物材料が実質的に連続的な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、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法を提供する。
【００４１】
もう１つの実施形態では、本発明は、金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
少なくとも部分的に、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程；
結果として得られた設計に基づいて、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウおよび実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウを合わせて結合する結合剤材料を含む細長い予備成形体を調製する工程；
細長い予備成形体の長さの少なくとも一部分に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のトウを所定の場所に固定するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を提供するべくグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部に沿って延在し、該実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している工程、
を含んで成る方法を提供する。
【００４２】
もう１つの実施形態では、本発明は、金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
少なくとも部分的に、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程；
結果として得られた設計に基づいて、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維および繊維を合わせて結合する結合剤材料を含む細長い予備成形体を調製する工程；
細長い予備成形体の長さの少なくとも一部分に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を提供するべくグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該セラミック酸化物材料が実質的に連続的な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する工程、
を含んで成る方法を提供する。
【００４３】
もう１つの実施形態では、本発明は、金属基材料を含む物品のための多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体の製造方法において：
少なくとも部分的に、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維で補強された金属基複合材料を含むように１つの物品を設計する工程；
結果として得られた設計に基づいて、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウおよび実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウを合わせて結合する結合剤材料を含む細長い予備成形体を調製する工程；
細長い予備成形体の長さの少なくとも一部分に沿って延在するグリーンセラミック酸化物材料を含むグリーンセラミック酸化物予備成形体を調製する工程；および
実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有するセラミック酸化物材料を含む多孔質焼結セラミック酸化物予備成形体を提供するべくグリーンセラミック酸化物予備成形体を加熱する工程であって、該セラミック酸化物材料が実質的に連続的な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する工程、
を含んで成る方法を提供している。
【００４４】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品において、セラミック酸化物予備成形体が、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維およびこの実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含み、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列しており、多孔質セラミック酸化物材料には、多孔質焼結セラミック酸化物材料内に拡がる金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料物品を提供する。
【００４５】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品において、セラミック酸化物予備成形体が、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維のトウおよびこのトウの長さの少なくとも一部分に沿って延在する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含み、トウが本質的に長手方向に配列しており、多孔質セラミック酸化物材料には、多孔質焼結セラミック酸化物材料内に拡がる金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料物品を提供する。
【００４６】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品において、セラミック酸化物予備成形体が、少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維およびこの実質的に連続的なセラミック酸化物繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含み、多孔質焼結セラミック酸化物材料には、多孔質焼結セラミック酸化物材料内に拡がる金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料物品を提供する。
【００４７】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物および金属基材料を含む金属基複合材料物品において、セラミック酸化物予備成形体が、セラミック酸化物繊維のトウおよびこのトウの長さの少なくとも一部分に沿って延在する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含み、多孔質焼結セラミック酸化物材料には、金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料物品を提供する。
【００４８】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物予備成形体および金属基材料を含む金属基複合材料物品において、セラミック酸化物予備成形体が、
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含む第２のセラミック物品であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維が本質的に長手方向に配列している、物品、
を含んで成り、
多孔質焼結セラミック酸化物材料には金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料を提供する。
【００４９】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物予備成形体および金属基材料を含む金属基複合材料物品において、セラミック酸化物予備成形体が、
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維のトウを所定の場所に固定する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む第２のセラミック物品であって、多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な繊維の長さの少なくとも一部分に沿って延在し、トウが本質的に長手方向に配列している、物品、
を含んで成り、
多孔質焼結セラミック酸化物材料には金属基材料の少なくとも一部分が浸透している金属基複合材料を提供する。
【００５０】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物予備成形体および金属基を含む金属基複合材料物品において、セラミック酸化物予備成形体が、
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料および少なくとも５ｃｍの長さを有する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を含む第２のセラミック物品であって、該多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維を所定の場所に固定しており、多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する物品、
を含んで成り、
多孔質セラミック酸化物材料には金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料を提供する。
【００５１】
もう１つの実施形態では、本発明は、多孔質セラミック酸化物予備成形体および金属基を含む金属基複合材料物品において、セラミック酸化物予備成形体が、
多孔質セラミック酸化物を受容するためのアパーチャを内含する第１の多孔質焼結セラミック物品；および
アパーチャ内に位置づけされ、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウを所定の場所に固定する少なくとも８５体積％の開放孔隙率を有する多孔質焼結セラミック酸化物材料を含む第２のセラミック物品であって、多孔質焼結セラミック酸化物材料が実質的に連続的な長手方向に配列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する物品、
を含んで成り、
多孔質セラミック酸化物材料には金属基材料の少なくとも一部分が浸透している、金属基複合材料を提供する。
【００５２】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体は、例えば、金属基複合材料物品内に補強材料を提供するのに有用である。本発明の一態様の１つの利点は、それが、１つの金属（例えば鋳鉄）で作られた既存の物品を実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を内含するセラミック酸化物材料で補強されたもう１つの金属（例：アルミニウム）から作られるべく設計し直し、かくして後者（すなわちその物品の金属基複合材料バージョン）が第１の金属で作られたもとの物品の使用に必要とされるものに少なくとも等しい或る種の望ましい物性（例えばヤング率、降伏強度、および延性）を有するようにすることができる、という点にある。任意には、物品を、もとの物品と同じ物理的寸法を有するように設計し直すことができる。
【００５３】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を含むセラミック酸化物予備成形体および（本発明に従った開放孔隙率を含む）少なくとも１つのセラミック酸化物予備成形体を含んで成る金属基複合材料物品を提供する。好ましくは、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体ならびに金属基複合材料物品は、望ましい特性、低コストおよび製造の容易さの最適なまたは少なくとも受容可能なバランスを達成するべく、特定の利用分野のために設計されている。
【００５４】
標準的には、本発明に従った多孔質セラミック酸化物（単複）の予備成形体は、特定の利用分野のためにおよび／または或る種の特性および／または特長を有するように設計されている。例えば、１つの金属（例えば鋳鉄）で作られた既存の物品を選択し、実質的に連続的なセラミック酸化物繊維を内含するセラミック酸化物材料で補強されたもう１つの金属（例：アルミニウム）から作られるべく設計し直し、かくして後者（すなわちその物品の金属基複合材料バージョン）が第１の金属で作られたもとの物品の使用に必要とされるものに少なくとも等しい或る種の望ましい物性（例えばヤング率、降伏強度、および延性）を有するようにする。任意には、物品を、もとの物品と同じ物理的寸法を有するように設計し直すことができる。
【００５５】
所望の金属基複合材料物品形態、所望の特性、可能な金属およびその原料となることが望まれ得るセラミック酸化物材料ならびにこれらの材料の関連する特性が収集され、考えられる適切な構造を提供するために使用される。可能な構造を生成するための好ましい方法は、（中央処理ユニット（ＣＰＵ）および入出力装置の使用を内含する）従来のコンピュータシステムを援用するＦＥＡソフトウェアランの使用を含めた、有限要素分析（ＦＥＡ）の使用である。適切なＦＥＡソフトウェアは、「ＡＮＳＹＳ」という商品名でＡｎｓｙｓ，  Ｉｎｃ．，  Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，  ＰＡにより市販されているものを含め、市販されている。ＦＥＡは、物品を数学的にモデリングし、連続的セラミック酸化物繊維そして場合によってはその他のセラミック酸化物材料の配置が所望の特性レベルを提供することになる領域を識別する上で助けとなる。非線形幾何については、より好ましい設計を得るために、ＦＥＡの複数の反復を実行することが標準的に必要である。
【００５６】
図１を参照すると、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体１０は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１２および多孔質セラミック酸化物材料１４を含んで成る。多孔質焼結セラミック酸化物材料を含めたいくつかの好ましい多孔質セラミック酸化物材料には、αアルミナが含まれる。
【００５７】
本発明の連続的補強用繊維は、実質的に長手方向に配列しており、かくして一般に互いに平行となっている。これらの繊維は個別の繊維としてセラミック酸化物予備成形体内に取込まれ得るものの、より標準的には、束またはトウの形態で繊維の群として予備成形体の中に取込まれる。束またはトウ内の繊維は、互いに長手方向に配列した（すなわち一般に平行な）関係に維持される。多数の束またはトウが予備成形体の中で利用される場合、繊維の束またはトウは同じく互いに長手方向に配列した（すなわち一般に平行な）関係に維持される。標準的には、個々の繊維配列がその平均長手方向軸の±１０°，より好ましくは±５°，最も好ましくは±３°以内に維持される本質的に長手方向に配列した形態に連続した補強用繊維の全てが維持されることが好ましい。織り、ニットなどの繊維構造の形をした連続補強用繊維は、標準的に長手方向に配列した繊維で実現されるさらに高い繊維パッキング密度を達成することができない。かくして、織り、ニットなどの繊維構造を利用する予備成形体に基づく金属浸透物品は、標準的に、長手方向に配列した連続補強用繊維を有する金属浸透物品に比べて低い強度特性を示し、従って、さほど好まれない。
【００５８】
いくつかの予備成形体構造については、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維が直線（すなわち平面的に拡張しない）ではなく湾曲させられることが望ましいまたは必要である可能性がある。従って、例えば、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、繊維全体にわたり平面であっても、繊維長全体にわたり非平面（すなわち湾曲）であってもよく、又、いくつかの部分では平面でありその他の部分では非平面（すなわち湾曲）であることもでき、この場合、連続する補強用繊維は、予備成形体の湾曲した部分全体を通して実質的に交差しない曲線を成した（すなわち長手方向に配列した）配置に維持される。好ましい実施形態においては、繊維は、予備成形体の湾曲部分全体を通して互いに実質的に等間隔関係に維持される。例えば、図６Ａおよび６Ｄの実質的に連続的なαアルミナ繊維インサート２０８の概略斜視図である図６Ｃは、長手方向に配列したαアルミナ繊維６７を例示している。長手方向に配列したαアルミナ繊維６７は、切断線ＢＢとＣＣの間および切断線ＤＤとＥＥの間で平面であり、切断線ＣＣとＤＤの間で湾曲している。代替的には、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維は、その長さ全体にわたり非平面であってもよい。例えば図１０を参照すると、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体は、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１０２および多孔質セラミック酸化物材料１０４を含み、ここで長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１０２はその長さ全体にわたり湾曲している。後者のタイプの予備成形体から作ることのできる金属基複合材料物品の一例は、図１１に示されているようなアルミニウム金属基複合材料リングである。リング１１０は、金属１１２およびセラミック酸化物予備成形体１００で構成されている（図１０参照）。かかるリングは、例えば、大きい遠心力に付される高速回転機械類において有用である。
【００５９】
もう１つの態様については、いくつかの予備成形体構造について、２、３、４またはそれ以上の層の長手方向に配列したセラミック酸化物繊維プライを有することが望ましい、または必要とされる可能性がある（すなわち、１つのプライは、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の少なくとも一層（好ましくは実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維から成るトウの少なくとも一層）である）。これらのプライは、さまざまな方向のうちの任意の方向で互いとの関係において方向づけされていてよい。プライ相互間の関係の例は、図１２および１３に示されている。図１２を参照すると、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体１２０は、多孔質セラミック酸化物材料１２４内に固定された長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１２１および１２２の第１および第２のプライを含み、ここで、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１２１の第１のプライは、長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１２２の第２のプライとの関係において４５°に位置づけされているが、特定の利用分野に応じて、１つのプライのその他のプライ（単複）との関係における位置の差は、ゼロ度以上９０°の間のいずれかにありうる。いくつかの利用分野についての１つのプライのその他のプライとの関係における好ましい位置づけは、約３０°〜約６０°の範囲内、さらには例えば約４０°〜約５０℃の範囲内であり得る。任意には、多孔質セラミック酸化物材料は、２つ以上のプライの間にあり得る。
【００６０】
セラミック酸化物繊維１３１が長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１３２のまわりにらせん状に巻きつけられている図１３に示されているような繊維の巻きつけを受けることによっても、繊維群が恩恵を受ける可能性がある。長手方向に配列したセラミック酸化物繊維のプライが提供する特性の恩恵を受け得る金属基複合材料物品の例としては、使用中に２本の垂直軸のまわりの曲げ力を受ける物品がある。
【００６１】
本発明に従った多孔質セラミック酸化物予備成形体を製造するのに用いられる実質的に連続的な補強用繊維は、好ましくは、少なくとも約５マイクロメートルの平均直径を有する。好ましくは、平均繊維直径は、約２５０マイクロメートル以下であり、より好ましくは約１００マイクロメートル以下である。繊維トウについては、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。
【００６２】
好ましくは、繊維は、約７０ＧＰａ以上、より好ましくは少なくとも１００ＧＰａ，少なくとも１５０ＧＰａ，少なくとも２００ＧＰａ，少なくとも２５０ＧＰａ，少なくとも３００ＧＰａ，さらには少なくとも３５０ＧＰａのヤング率を有する。
【００６３】
好ましくは、セラミック酸化物繊維は少なくとも１．４ＧＰａ，より好ましくは少なくとも１．７ＧＰａ，さらに一層好ましくは少なくとも約２．１ＧＰａ，そして最も好ましくは少なくとも約２．８ＧＰａの平均引張り強度を有する。
【００６４】
本発明に従った金属基複合材料を作るために有用でありうる実質的に連続した繊維の例としては、αアルミナ繊維ルミノケイ酸塩繊維といったようなαアルミナ繊維およびアルミノホウケイ酸塩繊維が含まれる。セラミック酸化物繊維は、単一フィラメントとしてかまたはまとまった形（例えば糸またはトウとして）市販されている。糸またはトウは、好ましくは、１トウあたり少なくとも７５０の個別繊維、より好ましくは１トウあたり少なくとも２５５０の個別繊維を含んで成る。トウは、繊維技術において周知のものであり、ロープ状に集められた複数の（個別）繊維（標準的には少なくとも１００繊維、より標準的には少なくとも４００繊維）を意味する。セラミック酸化物繊維のトウを内含するセラミック酸化物繊維は、さまざまな長さで入手可能である。繊維は、円形または楕円形である横断面形状を有する可能性がある。
【００６５】
アルミナ繊維を製造する方法は、当該技術分野において周知であり、Ｕ．Ｓ．  Ｐａｔ．  Ｎｏ．４，９５４，４６２（Ｗｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．）の中に開示された方法が含まれる。好ましくは、アルミナ繊維は、多結晶αアルミナベースの繊維であり、理論的酸化物ベースで、アルミナ繊維の合計重量に基づき約９９重量パーセントのＡｌ２Ｏ３、および約０．２〜０．５重量パーセントのＳｉＯ２を含む。もう１つの態様では、好ましい多結晶αアルミナベース繊維は、１マイクロメートル（より好ましくは０．５マイクロメートル未満）の平均粒度を有するαアルミナを含む。もう１つの態様においては、好ましい多結晶αアルミナベース繊維は、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）の平均引張り強度を有する。好ましいαアルミナ繊維は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ．  ＭＮから「ＮＥＸＴＥＬ６１０」という商品名で市販されている。＜原文抜け＞から市販され、繊維の合計重量に基づいて約８９重量パーセントのＡｌ２Ｏ３、約１０重量パーセントのＺｒＯ２、そして約１重量パーセントのＹ２Ｏ３を含むもう１つのαアルミナ繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ６５０」という商品名で販売されているものである。
【００６６】
好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、Ｕ．Ｓ．  Ｐａｔ．  Ｎｏ．４，０４７，９６５（Ｋａｒｓｔ  ｅｔ  ａｌ．）に記述されている。好ましくは、アルミノケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノケイ酸塩繊維の合計質量に基づき、約６７〜約８５質量パーセントの範囲内のＡｌ２Ｏ３および約３３〜約１５質量パーセントの範囲内のＳｉＯ２を含む。一部の好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノケイ酸塩繊維の合計質量に基づき、約６７〜約７７質量パーセントの範囲内のＡｌ２Ｏ３および約３３〜約２３質量パーセントの範囲内のＳｉＯ２を含む。１つの好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノケイ酸塩繊維の合計質量に基づき、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。もう１つの好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノケイ酸塩繊維の合計質量に基づき、約７３質量パーセントのＡｌ２Ｏ３および２７質量パーセントのＳｉＯ２を含む。好ましいアルミノケイ酸塩繊維は、「ＮＥＸＴＥＬ７２０」および「ＮＥＸＴＥＬ５５０」という商品名で３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。
【００６７】
好ましいアルミノホウケイ酸塩繊維は、Ｕ．Ｓ．  Ｐａｔ．  Ｎｏ．３，７９５，５２４（Ｓｏｗｍａｎ）に記述されている。好ましくは、アルミノホウケイ酸塩繊維は、理論的酸化物ベースで、アルミノホウケイ酸塩繊維の合計質量に基づいて、約３５質量パーセント〜約７５質量パーセント（より好ましくは約５５質量パーセント〜約７５質量パーセント）のＡｌ２Ｏ３；０質量パーセント以上（より好ましくは少なくとも約１５質量パーセント）および約５０質量パーセント未満（より好ましくは、約４５パーセント未満、最も好ましくは約４４パーセント未満）のＳｉＯ２；そして約５質量パーセント以上（より好ましくは約２５質量パーセント未満、さらに一層好ましくは約１質量パーセント〜約５質量パーセント，そして最も好ましくは約２質量パーセント〜約２０質量パーセント）のＢ２Ｏ３を含む。好ましいアルミノホウケイ酸塩繊維は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから「ＮＥＸＴＥＬ３１２」および「ＮＥＸＴＥＬ４４０」という商品名で市販されている。
【００６８】
市販の実質的に連続的なセラミック酸化物繊維は標準的に、潤滑性を提供し取扱い中の繊維ストランドを保護する目的で添加される有機サイズ剤を内含する。サイジングは、繊維の破損率を低減させ、静電気を削減し、例えば布への転換中の塵埃量を低減させる傾向を有すると考えられている。サイジングは、例えば溶解または焼却により除去できる。
【００６９】
セラミック酸化物繊維上にコーティングを施すことも本発明の範囲内に入る。コーティングは、例えば、繊維の湿潤性を増強するため、繊維と溶融金属基材料の間の反応を削減または防止するために使用できる。かかるコーティングおよびかかるコーティングを施すための技術は、繊維および金属基複合材料の技術において周知である。
【００７０】
多孔質セラミック酸化物予備成形体は、例えば、連続繊維のまわりに（ホイスカを含む）不連続セラミック酸化物繊維のスラリーを注入成形することによって作ることができる。標準的には、連続繊維はキャビティ（例えば金型）の中に位置づけされ、スラリーが金型に付加される。連続繊維は、結果として得られたセラミック酸化物材料の中に適切に位置づけされるような形でキャビティ内に位置づけされる。キャビティは、所望の形状を提供するように構成されているが、セラミック酸化物予備成形体の所望の形態を提供するべく、例えば機械加工により結果として得られたセラミック酸化物材料を再造形することも又、本発明の範囲内に入る。
【００７１】
（ホイスカを含む）適切な不連続セラミック酸化物繊維は、（デルタアルミナといったような）遷移アルミナおよびαアルミナを含めたアルミナ、アルミノケイ酸塩繊維およびアルミノホウケイ酸塩繊維を内含し、かかる材料の製造方法および／または供給源は、当該技術分野において既知である。不連続繊維は、例えば、（以上で論述されている連続繊維を含めた）連続繊維を切断または細断することにより作ることができる。市販の不連続セラミック酸化物繊維の例としては、Ｊ＆Ｊ  Ｄｙｓｏｎ，  Ｗｉｄｎｅｓｓ，  ＵＫ社製の「ＳＡＦＦＩＬ」，  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｉｎｃ．，  Ａｕｇｕｓｔａ  ＧＡ社製の「ＫＡＯＷＯＯＬ」およびＵｎｉｆｒａｘ，  Ｎｉａｇａｒａ  Ｆａｌｌｓ，  ＮＹ社製の「ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ」という商品名で販売されているものが含まれる。
【００７２】
標準的には、不連続繊維は、約１マイクロメートル〜約２０マイクロメートル，好ましくは約３マイクロメートルから約１２マイクロメートルの範囲内の直径を有し、最高約２．５ｃｍの長さ、好ましくは１．２ｃｍ未満の長さであるが、ホイスカは標準的に、約６マイクロメートル〜約１２マイクロメートルの長さを有する。
【００７３】
任意には、スラリーはさらに、アルミナ（αアルミナを内含する）粒子、アルミノケイ酸塩粒子およびアルミノホウケイ酸塩粒子といったセラミック酸化物粒子を含む可能性がある。標準的には、粒子の好ましい平均粒度は、約０．０５マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲内にある。スラリーはさらに、コロイドシリカ、コロイドアルミナなどといった（例えばその他の位相を作るべく多孔質セラミック酸化物予備成形体の製造に用いられるその他の成分との反応により（例えばシリカはアルミナと反応してムライトを形成する）無欠性を増強させる上で一助となり得るセラミック酸化物結合材料を含む可能性がある。
【００７４】
適切なスラリーは、当該技術分野において既知の技術を用いて形成できる。標準的にはスラリーは、水といったような液体媒質中に不連続繊維を分散させることによって形成される。連続繊維の取扱いおよび位置づけを助けるため、繊維インサート（例えばリボン）を使用できる。繊維インサートは、結合剤材料と共に保持された複数の連続繊維を含む。図２を参照すると、繊維インサート２０は実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維２２および繊維２２（トウ２３の形で示されているような）を繊維インサート２０内に固定するのに役立つ不堅牢結合剤材料２４を含んで成る。結合剤材料２４は、繊維インサート２０を成形するのに必要な範囲内でのみ繊維と接触し、必ずしも全ての繊維と接触していなくてもよい。例えば、内部繊維は、結合剤材料と接触していなくてよい。
【００７５】
繊維インサートを製造するための結合剤材料を選択するにあたっては、該当する場合には、セラミック酸化物予備成形体の特性に対して結合剤材料が及ぼしうる不利な効果、ならびに、該当する場合には、セラミック酸化物予備成形体の使用に対し結合剤材料が及ぼしうる影響が考慮される（例えば、該当する場合には、セラミック酸化物予備成形体から作られた金属基複合材料物品の特性に対して結合剤材料が及ぼし得る不利な効果が考慮される）。
【００７６】
結合剤材料は、連続繊維を合わせて一時的に結合するためならびに繊維を取扱い究極的にセラミック酸化物予備成形体内に配置するのを補助するために用いられる。結合剤材料は好ましくは、予備成形体製造プロセスのカ焼段の間に好ましくは比較的低温で完全燃焼して残渣または灰を全く残さない不堅牢材料であり得る。１つの好ましい不堅牢結合剤材料は、その融点より高い温度で加熱され繊維に適用されその後望まれる通りに繊維を保持するべく凝固し得るろう（例えばパラフィン）である。その他の好ましい不堅牢結合剤材料には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）およびその組合せといったような水溶性重合体が含まれる。その他の適切な不堅牢結合剤材料としては、Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｗｅｓｔ  Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，  ＮＪにより販売されているもの（以前３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙにより「ＳＰ３８１  ＳＣＯＴＣＨＰＬＹ  ＡＤＨＥＳＩＶＥ」の商品名で販売されていたもの）のようなエポキシが挙げられる。
【００７７】
上述のように、セラミック酸化物予備成形体は標準的には、一定の目的のために設計され、その結果、一定の特性を有し、一定の形態を有しかつ一定の材料で作られることが望まれる。標準的には、金型は、ほぼネットシェープを形成するべく注入成形すべき物品の所望の形状を提供するように選択され作られる。ネットシェープまたはほぼネットシェープの物品を成形することによって、例えば、注入成形された物品のその後の機械加工またはその他の後注入成形加工の必要性およびコストを最低限にするかまたは無くすることができる。キャビティは、結果として得られるセラミック酸化物材料のための所望の形状を得るように選択または製造される。標準的には、キャビティは、結果として得られるセラミック酸化物予備成形体内で連続繊維が適切に位置づけされるような形で、所望の場所に連続繊維を保持するように作られるかまたは適合される。適切なキャビティを作るための技術は、当業者にとって既知のものである。かかるキャビティは、木、プラスチック、黒鉛、および鋼（例えばステンレス鋼）といった剛性材料で作られていてよい。スラリーからの液体の除去を容易にするために、金型内に単数または複数のアパーチャを設けることができる。
【００７８】
本発明に従ったグリーンセラミック酸化物予備成形体は、例えばキャビティ内に連続繊維を位置づけし、不連続セラミック酸化物繊維を含むスラリーをキャビティ内に導入し、スラリーから液体を除去することによって作ることかできる。標準的には、液体は、キャビティ内のアパーチャを介して除去される。アパーチャを通しての液体の除去は、真空を援用することで増強できる。好ましくは真空は１０００ｍｂａｒｓ未満、より好ましくは８５０ｍｂａｒｓ未満である。代替的には、または真空に加えて、キャビティからの液体の除去は、圧力を加えることで増強できる。
【００７９】
グリーン予備成形体は、キャビティ内で乾燥されるのでないかぎり、標準的にキャビティからの除去後、カ焼または焼結の前に乾燥させられる。好ましくは、予備成形体は、約７０℃〜約１００℃、より好ましくは約８５℃〜約１００℃の範囲内の少なくとも１つの温度まで、標準的に最も好ましくは約１００℃で乾燥させられる。
【００８０】
グリーン予備成形体は標準的に、焼結に先立ちカ焼される。液相の形成のために必要とされる温度よりも低い温度での固体状態反応により結合温度まで材料が加熱される焼結とは異なり、カ焼とは、融合無しに自由水そして好ましくはあらゆる結合した揮発性成分の少なくとも約９０ｗｔ％を削除するための温度（単複）までの材料の加熱のことである。
【００８１】
標準的なカ焼温度は、４００℃〜約８００℃、好ましくは約６００℃〜約８００℃の範囲内にある。標準的な焼結温度は９００℃〜約１１５０℃、好ましくは約９５０℃〜約１１００℃、より好ましくは約９５０℃〜約１１００℃の範囲内にある。
【００８２】
乾燥、カ焼および焼結時間は、例えば関与する材料ならびに予備成形体の（サイズを含めた）形態によって左右され得る。
【００８３】
連続繊維の長さとの関係における連続繊維の方向性は、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体を作るのに使用される製造プロセスによって調整可能である。例えば、（側面ではなく）キャビティの底面（または上面）から液体を優先的に除去するべくスラリーを保持するために使用されるキャビティの底面内にアパーチャを位置づけることの結果として、不連続繊維の最大の寸法は、キャビティの側面の長さに対して平行に位置づけされた連続繊維の長さに対し、直交であるよりもむしろ優先的に平行になる可能性がある。例えば、図３を参照すると、結合剤材料３３で一緒に保持された複数の連続繊維３２を含んで成る繊維インサートまたはリボン３１が、キャビティ３４の中に位置づけされる。連続繊維３２の長さは、キャビティ３４の底面３６に対して直交する。スラリー３７からの液体は、アパーチャから除去され、かくして不連続繊維の最大寸法は、優先的に連続繊維３２の長さに対して平行であるよりもむしろ直交するようになっている。
【００８４】
好ましくは、液体の除去は、真空により補助される。例えば、繊維インサートの各端部でクリップにより所望の場所に保持されるように、金型内に繊維インサートを付着させることができる。１つの真空成形技術においては、真空下での水除去のため金型の１つの側面上にスクリーンが配置される。スクリーンの配置は、不連続繊維の所望の方向性によって決定される。例えば、不連続繊維を長手方向に配列した連続的な繊維の長さに対して優先的に直交させて配列させることが望ましい場合には、スクリーンを、繊維の長さ方向に直交させ、繊維の長さの片端に位置づけすることができる。スラリーは例えば、スラリー内に金型を沈め、その後金型からスラリーを除去またはポンプ送りすることにより付加できる。液体を引き出すため金型のスクリーン側に真空を適用することができる。液体が除去された時点で、不連続繊維は、優先的に連続繊維の長さとの関係において配列される。さらに多くの水を強制的に出すため繊維に対しその後圧力を加えることができ、これも又不連続繊維を高密度化する一助となりうる。
【００８５】
同様にして、例えば（上面および底面ではなく）キャビティの側面から液体を優先的に除去するべくスラリーを保持するために使用されるキャビティの側面内にアパーチャまたは穴を位置づけることの結果として、不連続繊維の最大の寸法は、キャビティの側面の長さに対して平行に位置づけされた連続繊維の長さに対し、平行であるよりもむしろ優先的に直交することになる可能性がある。
【００８６】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の複数の群（例えば２群、３群など）を含むことができ、ここで実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維の群は、間に多孔質セラミック酸化物材料を伴って、その他の群（単複）から離隔されている。例えば、再び図１を参照すると、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体は、実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維１２および多孔質セラミック酸化物材料１４の群１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃを含む。
【００８７】
セラミック酸化物予備成形体は、ロッド（円形、矩形または方形断面を有するロッドを含む）Ｉ形梁または管を含めたさまざまな形状のうちの１つをとり得る。セラミック酸化物予備成形体は、細長くかつ実質的に一定の横断面積を有していてよい。
【００８８】
一部の利用分野においては、金属基複合材料物品を補強するための予備成形体としてかまたはインサートとして、図１内のセラミック酸化物予備成形体といったような実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維および多孔質セラミック酸化物材料を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体を使用することができる。セラミック酸化物予備成形体の一部の用途のためには、本発明に従った単数または複数のセラミック酸化物予備成形体を受入れるべく少なくとも１つのアパーチャを有する第２のセラミック酸化物予備成形体を調製することが望ましいかもしれない。例えば、図４を参照すると、セラミック酸化物予備成形体４０は、多孔質セラミック酸化物材料４２で構成され、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体を受入れるためのアパーチャ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄを有する。図示されているように、アパーチャ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄおよび４４Ｅは、各々多孔質セラミック酸化物予備成形体１０を受入れるように設計されている（図１参照）。第２のセラミック酸化物予備成形体は、上述のように、ならびに当該技術分野において既知の技術により作ることができる。本発明に従った１つの好ましい実施形態においては、第１の多孔質材料のヤング率は、第２の多孔質材料のヤング率よりも大きく、連続繊維のヤング率は、第１の多孔質材料のヤング率よりも大きい。
【００８９】
連続繊維のために中にアパーチャ（単複）を提供し、その後繊維をアパーチャ（単複）の中に挿入することを含め、連続繊維を固定するセラミック酸化物材料を成形することも同様に本発明の範囲内に入る。
【００９０】
セラミック酸化物予備成形体の成形に関する付加的な詳細については、例えば、それぞれ１９８７年５月２８日および１９８８年９月１４日付けのＵ．Ｓ．  Ｐａｔ．  Ｎｏ．５，３９４，９３０（Ｋｅｎｎｅｒ  ｋｎｅｃｈｔ）およびＧｒｅａｔ  Ｂｒｉｔａｉｎ  Ｐａｔ．  Ｄｏｃ．  Ｎｏｓ  ２１８２，９７０ＡおよびＢを参照のこと。その他の技術およびその他の好ましい条件も、本書の開示を再考することによって明らかとなる可能性がある。
【００９１】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体のための好ましい用途は、金属基複合材料における補強材としてである。本発明に従った多孔質セラミック酸化物予備成形体から作られた本発明に従った金属基複合材料物品の一例が、図６Ａ、６Ｂ、６Ｃおよび６Ｄに示されている。自動車両（例えば、乗用車、スポーツ車、バンまたはトラック）のためのブレーキキャリパは、金属（例えばアルミニウム）６２および本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体２００で構成されている。図６Ｄおよび６Ｅは、それぞれラインＦＦおよびＧＧに沿った図６Ｂの横断面図である。図６Ｄおよび６Ｅにおいては、セラミック酸化物予備成形体２００は、多孔質セラミック酸化物材料２０２および２０４および、それぞれ実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維６８および６７を内含する実質的に連続的な長手方向に配列したセラミック酸化物繊維インサート２０６および２０８を含む。
【００９２】
本発明に従った多孔質セラミック酸化物予備成形体を内蔵するブレーキキャリパならびにこのブレーキキャリパを利用する自動車（例えば乗用車、スポーツタイプの車、バンまたはトラック）のもう１つの構造例が図５に示されている。自動車用のディスクブレーキの一例ではローター：ローターの両側面上に配置されそれと制動係合状態に入るべく可動な内側および外側ブレーキパッド；ローターに対して内側ブレーキパッドを押付けるピストン；ローターの側面上に位置づけされピストンを収納するシリンダを有する本体部材を含むブレーキキャリパ、ローターのもう１方の側面上に位置づけされ外側ブレーキパッドを支持するアーム部材およびローターの平面を横断して、本体部材とアーム部材の間に拡がるブリッジを含む。再び図５を参照すると、ディスクブレーキアセンブリ５０は、本体部材５２で形成されたブレーキキャリパハウジング５１、アーム部材５４および一方の端部では本体部材５２でそして他方の端部ではアーム部材５４に連結されたブリッジ５６を含んで成る。本体部材５２は、内側ブレーキパッド５７がプレスされるピストン５５を滑動可能な形で受入れる全体として円筒形のリセス５３を中に有している。アーム部材５４の内部面が、内側ブレーキパッド５７に面する外側ブレーキパッド５９を支持する。車両のホイール（図示せず）に連結されたブレーキローター４７が、それぞれ内側ブレーキパッド５７と外側ブレーキパッド５９の間にある。連続するαアルミナ酸化物繊維１２ａ′および多孔質セラミック酸化物材料１４ａ′を含むセラミック酸化物予備成形体１０ａ′がブリッジ５６の中に位置設定されている。
【００９３】
油圧式またはその他の形でのピストン５５の起動により、内側ブレーキパッド５７は、ローター４７の片側に対して駆動されることになり、当該技術分野において周知の通り反力によって、キャリパハウジング５１を浮動させ、かくして、外側ブレーキパッド５９をローター４７のもう１方の側面と係合させることになる。
【００９４】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体を内含する金属基複合材料ブレーキキャリパを使用するためのディスクブレーキの例としては、固定型、浮動型および滑動型がある。さらにブレーキキャリパおよびブレーキシステムに関する詳細は、例えばＵ．Ｓ．  Ｐａｔ．  Ｎｏｓ．  ４，７０５，０９３（Ｏｇｉｎｏ）および５，２３４，０８０（Ｐａｎｔａｌｅ）内に見い出すことができる。
【００９５】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体から作ることのできる金属基複合材料物品のその他の例としては、自動車部品（例えば自動車コントロールアームおよび自動車リストピン）および銃部品（例えば旋条溝付き鋼ライナ用のバレルサポート）が含まれる。
【００９６】
標準的には、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体から作られた金属基複合材料物品は、連続セラミック繊維を含む領域内に、この領域の合計体積に基づいて約３０〜約４５体積パーセント（好ましくは約３５〜約４５パーセント、より好ましくは約３５〜約４０パーセント）の範囲内の金属および約７０〜約５５体積パーセント（好ましくは約６５〜約５５バーセント、より好ましくは約６０〜約６５パーセント）の範囲内の連続セラミック繊維を含む。さらに、連続セラミック繊維を固定する多孔質セラミック酸化物材料を含む領域は、標準的にその領域の合計体積に基づいて約２０〜約９５体積パーセント（好ましくは約６０〜約９０パーセント、より好ましくは約８０〜約８５パーセント）の範囲内の金属および約８０〜約５体積パーセント（好ましくは約６０〜約１０パーセント、より好ましくは約１５〜約５パーセント）の範囲内の多孔質セラミック酸化物材料を含んでいる。
【００９７】
連続繊維領域内の金属基複合材料の繊維および金属の体積含有量は、一般に、金属浸透中に連続繊維の著しい運動無く均質な複合材料を生成するのに望ましいものにより決定される。繊維含有量が過度に低い場合、金属浸透中にＭＩ内の連続繊維の動きを防ぐかまたは最小限におさえることがさらにむずかしくなる。不連続繊維領域では、複合材料の繊維および金属の体積含有量は、一般に、強度および剛度の増大と延性および機械加工性の間の均衡により支配される。金属基複合材料を構成する金属は、好ましくは、基材料がセラミック酸化物材料特に連続繊維と化学的に著しく反応しない（すなわち金属耐火材料に対し比較的化学不活性を有する）ような形で選択され、かくして、繊維外部に保護コーティングをほどこす必要性を無くする。好ましい金属基材料としては、アルミニウム、亜鉛、錫およびそれらの合金（例えばアルミニウムおよび銅の合金）が含まれる。より好ましくは、基材料には、アルミニウムおよびその合金が内含される。アルミニウム基材料については、基は好ましくは少なくとも９８質量パーセントのアルミニウム、より好ましくは少なくとも９９質量パーセントのアルミニウム、さらに一層好ましくは９９．９質量パーセント以上のアルミニウム、そして最も好ましくは９９．９５質量パーセント以上のアルミニウムを含む。好ましいアルミニウム合金は、少なくとも約９８質量パーセントのＡｌおよび最高約２質量パーセントのＣｕを含む合金のようにアルミニウムおよび銅を内含する。より高い引張り強度の材料を作るためにはより純度の高い金属が好まれる傾向にあるが、より純度の低い形態の金属も同様に有用である。
【００９８】
適切な金属が市販されている。例えば、アルミニウムは、Ａｌｃｏａ  ｏｆ  Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，  ＰＡから「ＳＵＰＥＲ  ＰＵＲＥ  ＡＬＵＮＩＮＵＭ；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（例えばＡｌ−２質量パーセントのＣｕ（０．０３質量パーセントの不純物）は、Ｂｅｌｍｏｎｔ  Ｍｅｔａｌｓ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  ＮＹから得ることができる。その他の有用なアルミニウム合金は、一般に「２９５」、「３１９」、「３５４」、「３５５」、「３５６」、「３５７」、「３８０」、「２９５」、「７１３」および「６０６１」と呼ばれるものを内含する。亜鉛および錫は、例えばＭｅｔａｌ  Ｓｅｒｕｉｃｅｓ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ，  ＭＮ（「純亜鉛」；９９．９９９％純度および「純錫」；９９．９５％純度）。錫合金の例には、９２ｗｔ％のＳｎ−８ｗｔ％のＡｌが含まれる（これは、例えば、５５０℃で溶融錫の浴にアルミニウムを添加し、混合物を使用前に１２時間放置することによって作ることができる）。錫合金の例には、９０．４ｗｔ％のＺｎと９．６ｗｔ％のＡｌが含まれる（これは、５５０℃で溶融亜鉛浴にアルミニウムを添加し、混合物を使用前に１２時間放置することによって作ることができる）。
【００９９】
金属基複合材料物品を作るための特定の繊維、金属基およびプロセス工程は、望ましい特性を有する金属基複合材料物品を提供するように選択される。例えば、繊維および金属基材料は、所望の物品を作るため互いにおよび物品製造プロセスと充分相容性あるように選択される。アルミニウムおよびアルミニウム合金基複合材料を作るためのいくつかの好ましい技術に関する付加的な詳細は、例えば、１９９５年６月２１日付けのＵ．Ｓ．  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏｓ．  ０８／４９２，９６０および２０００年７月１４日付けの０９／６１６，５８９，０９／６１６，５９３および０９／６１６，５９４を有する同時係属出願および１９９７年１月９日公示の公報Ｎｏ．ＷＯ９７／００９７６を有するＰＣＴ出願の中で開示されている。
【０１００】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体を用いた金属基複合材料の製造は、当該技術分野において既知の技術を用いて行なうことができる。かかる製造には、溶融金属を多孔質予備成形体に浸透させる工程が含まれる。標準的には、それはセラミック酸化物予備成形体（単複）については、溶融金属がそれと接触させられているとき、高い温度（例えば７５０〜８００℃）にある。かかる技術は、当該技術分野において既知であり、金属を成形するキャビティまたは金型内に位置づけされる前に予備成形体を加熱することまたはセラミック酸化物予備成形体が中に位置づけされた後キャビティまたは金型を熱することを内含する。
【０１０１】
セラミック酸化物予備成形体から金属基複合材料を作ることに関する付加的な詳細は、Ｕ．Ｓ．  Ｐａｔ．  Ｎｏｓ  ４，７０５，０９３（Ｏｇｉｎｏ）および５，２３４，０８０（Ｐａｎｔａｌｅ）、および５，３９４，０９３（Ｋｅｎｎｅｒｋｎｅｃｈｔ）内に見い出すことができる。
【０１０２】
さらに、セラミック酸化物予備成形体の成形およびセラミック酸化物予備成形体から作られた金属基複合材料物品に関する付加的な詳細については、例えば、２０００年９月２８日付けのＵ．Ｓ．  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏｓ．  ６０／２３６，０９１および６０／２３６，１１０を有する暫定出願および当該出願と同じ日付で提出されたＵ．Ｓ．  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏｓ． および を有する出願（弁理士事件整理番号５５９５４ＵＳ００２および５６０４６ＵＳ００７）を参照のこと。
【０１０３】
金属基複合材料内の補強材として使用されることに加えて、本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体は同様に、フィルタ、断熱材および触媒基板としても有用であり得る。
【０１０４】
実施例
本発明は、以下の例によってさらに例示されているが、これらの例中で記述されている特定の材料およびその量ならびにその他の例および詳細は、本発明を不当に制限するものとみなされるべきものではない。本発明のさまざまな修正および変更が、当業者には明白となることだろう。全ての部分および百分率は、相反する指示のないかぎり重量に基づくものである。
【０１０５】
例
鋳鉄ブレーキキャリパが、連続αアルミナ繊維で補強されたアルミニウム（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ，  ＭＮから「ＮＥＸＴＥＬ６１０」という商品名で入手可能なもの；１００００デニール；ヤング率約３７０ＧＰａ；平均引張り強度約３ＧＰａ）から製造するべく選択された。アルミニウムブレーキキャリパは、鋳鉄ブレーキキャリパと同じ寸法を有するように、ならびにキャリパブリッジの部域（すなわちブレーキローターをまたぐキャリパの部分から拡がっているキャリパの部分）の中と最低限同じ曲げ剛性を少なくとも有するように設計された。比較的高いヤング率を有するαアルミナ繊維および比較的低いヤング率を有するアルミニウム基を利用する複合構造から最適な性能を得るために、キャリパの設計には、連続αアルミナ繊維と補強なしのアルミニウムの間の中間ヤング率を有する遷移ゾーンを提供するべく不連続アルミナ繊維（Ｊ＆Ｊ  Ｄｙｓｏｎ，  Ｗｉｎｄｎｅｓｓ，  ＵＫから「ＳＡＦ  ＦＩＬ」という商品名で得られる）不連続アルミナ繊維を含む多孔質セラミック酸化物予備成形体が取り入れられた。すなわち、このセラミック領域は、アルミニウムを浸透させた時点で、連続繊維補強ゾーンにより生み出されるものよりも低いヤング率、低い繊維密度、および短かい繊維長の結果として、中間ヤング率ゾーンを提供した。不連続繊維から形成されたセラミック領域は、連続繊維を合わせて固定するのにも役立ち、又アルミニウムブレーキキャリパを形成する間繊維を機械的に支持する上で一助となった。
【０１０６】
キャリパを数学的にモデリングし、連続αアルミナ繊維がキャリパの曲げ剛度に対し最大の影響を及ぼすと思われる領域を識別するために、Ａｎｓｙｓ，  Ｉｎｃ．，  Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，  ＰＡ社製で「ＡＮＳＹＳ」という商品名で得られるコンピュータコードを用いた有限要素分析（ＦＥＡ）が使用された。キャリパ設計は、幾何形状および曲げ剛度についての必要条件を設定するために鋳鉄モデルで開始された。このとき、連続繊維補強材のための好ましい配置を決定しかつ、必要とされる連続繊維の量を最小限におさえるべく１９回の反復を実行するためにソフトウェアを使用した。図６Ａおよび６Ｂは、ブレーキキャリパ予備成形体の上部および下部側面を例示し、連続繊維補強材の配置のための好ましい場所を示す。ＦＥＡモデリングは、αアルミナ繊維（「ＮＥＸＴＥＬ６１０」）、不連続アルミナ繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）およびアルミニウム基の物理特性に基づいてアルミニウム浸透複合構造内で所望のヤング率および強度を生み出すのに必要とされるブリッジ部域内の不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」領域および連続補強繊維の体積含有率ならびに、遷移ヤング率ゾーン内の不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」の体積含有率を決定した。計算に用いられたヤング率は、アルミニウムを浸透させた不連続アルミナ繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）については１８５ＧＰａであり、アルミニウムのみについては７０ＧＰａであった。最終的設計は、優れた浸透を達成するのに充分な多孔率を有する一方で破断無く取扱いを容易にするのに充分な頑強性を有する多孔性予備成形体を提供した。
【０１０７】
設計し直されたアルミニウム基複合ブレーキキャリパのうちの６個を以下の通りに調製した。１２マイクロメートルのフィラメント直径を有する１０，０００デニールのαアルミナ繊維（「ＮＥＸＴＥＬ６１０」）のトウを水で飽和させ、厚み約３ｍｍ、幅約１２．５ｃｍまで方形巻取機ドラム上に巻き取った。ブレーキキャリパの上部領域のためには５７０本のトウを用い（図６Ｂ）、ブレーキキャリパの下部領域では６９１本のトウを使用した（図６Ａ）。アルミニウムドラムの４つの面の各々は、長さ３３ｃｍ、幅２０ｃｍであった。ドラムを巻取り機から取外し、冷凍室に入れて、水飽和したトウを凍結させた。凍結した繊維トウをダイカットして、ＦＥＡにより決定されたさまざまな連続補強繊維形態（すなわちリボン）を得た（図６Ｄおよび６Ｅ参照）。凍結した繊維リボンは、約６５体積パーセントの連続繊維であった。キャリパ設計では、金属浸透キャリパ内で、ブリッジの上面に沿って位置づけされた第１対の１０６とブリッジの底面に沿って位置づけされた第２対の１０８という２対の繊維が利用された。
【０１０８】
不連続繊維の多孔質ブロックがＴｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｉｎｃにより出願人のために作製された。以下のもかＴｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓから要請された。すなわち、１５体積パーセントの不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／８５体積パーセントの孔隙率で作られた予備成形体。ブロックは、不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）から作られた市販の予備成形体を作製するためのＴｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ社の標準的プロセスを用いて作製されなくてはならない。
【０１０９】
以下のように、１９９８年８月に公示されたＡＳＴＭＣ２０−９７に基づいて、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｉｎｃ．から得られた多孔質ブロックの開放孔隙率を決定した。すなわち、１．６ｃｍ×１．６ｃｍ×５．５ｃｍの５個の標本（ただし、開放孔隙率を決定するためには、その他のサイズおよび形状を使用することができる）を予備成形体からカットした。空気ホースで標本を清浄することによって塵埃を除去した。標本を一晩（約１８時間）１１０℃（２３０°Ｆ）のオーブン内で乾燥させ秤量した。その後、標本を脱イオン水の中で３時間煮沸し、水中で室温まで冷却し（約２５℃）、その後一晩（約１８時間）水中に保った。標本を水中に懸濁させた状態で秤量した。標本を水から取出し、ペーパータオルで余剰の水を吸い取り、水飽和標本の質量を測定した。標本を再度１１０℃（２３０°Ｆ）で一晩（約１８時間）乾燥させ秤量した。孔隙体積である開放孔隙率を、水飽和した標本の質量から標本の乾燥質量を差引きその結果飽和用液体の密度で除することによって決定した。飽和用液体つまり水の密度は１グラム／ｃｍ３であった。
【０１１０】
約８．３ｃｍ×約１９．１ｃｍ×約１５．２ｃｍの多孔質ブロック（「ＳＡＦＦＩＬ」）の１片を、機械加工して、図Ｄに示された形態を得た。多孔質予備成形体２００は、互いに滑動する形で係合された図６Ｄおよび６Ｅに概略的に表わされた２つのインタロック区分から成っていた。凍結させてダイカットした実質的に連続的なαアルミナ繊維を、第１の予備成形体区分２０２およびそれと滑動可能な形で係合した第２の予備成形体区分２０４の引込んだ部域の中に設置し、かくして実質的に連続的なαアルミナ繊維を所定の場所にロックした。キャリパ設計では、金属浸透させられたキャリパ内でブリッジの上面に沿って位置づけされた第１の対２０６およびブリッジの底面に沿って位置づけされた第２の対２０８という２対の繊維が利用された。
【０１１１】
ブレーキキャリパのためのネットシェープ金型を提供するため、２部品金型（鋳造中ピンにより合わせて保持されたもの）内に黒鉛ブロック（Ｕｎｏｃａｌ  Ｐｏｃｏ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ，  Ｄａｃａｔｕｒ，  ＴＸから入手）を機械加工した。セラミック酸化物予備成形体を、専用に設計されたコントゥアードシェープの黒鉛金型の第１の部品内に配置した。金型の第２の部品は、予備成形体上に置き、金型の第１の部品とはめ合せ、金型ピンを金型部品内に挿入してそれらを合わせて固定した。金型部品は、溶融アルミニウムが金型内に流れ込むことができるようにするゲートを金型の上面に形成させるような形で設計された。その後グラファイト金型をオーブン内に入れ、約２４時間約１００℃に維持して、水を焼き出した。
【０１１２】
ブレーキキャリパを鋳造するためには圧力鋳造機（Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｐｌａｉｓｔｏｗ，  ＮＨから入手）を使用した。圧力鋳造容器のサイズは、約１６．９ｃｍ（内径）×８８．９ｃｍ（長さ）であった。金型を直径１７ｃｍ，長さ７６ｃｍのステンレス鋼製缶の中に装入した。直径約１５．２ｃｍで長さ２２．９ｃｍのアルミニウムブロック（Ａｌｃｏａ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｃｏ．，  Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，  ＰＡから「ＡＬＣＯＡ６０６１−Ｔ６」の商品名で入手）を、缶内に装入した。アルミニウム金属の圧力鋳造中、金型を保持するために、押さえつけロッドを使用した。鋳造プロセス中の温度を監視するために、２つのＳ字形熱電対を圧力容器の外部に、１つは容器の上面に、もう１つはアルミニウムブロックの中心で黒鉛金型より約１１．４ｃｍ上で取り付けた。熱電対を、窒化ホウ素でコーティングされたステンレス鋼管の中に収納した。
【０１１３】
鋳造用チャンバを密封し、約１５トール未満まで排気し、約０．３ＭＰａ（４０ｐｓｉ）までアルゴンで再加圧し、加熱要素を始動させた。５５０℃に達した時点で、鋳造用チャンバを換気し、次に１５トール以下まで排気し、チャンバ温度を７１０℃まで上昇させた（金型温度はこの時点で６７０℃を超えていた）。その後、加熱器をオフに切換え、チャンバを約８．９ＭＰａ（１３００ｐｓｉ）まで再加圧し、溶融アルミニウム（すなわち加熱によりアルミニウムブロックの溶融がひき起こされた）を、黒鉛金型内の多孔質予備成形体に浸透させた。チャンバ温度および圧力をそれぞれ約５００℃および７．５ＭＰａ（１１００ｐｓｉ）まで降下させ、その時点でチャンバを換気させ、約２００℃まで冷却させた。圧力鋳造機から冷却した容器をとり出した後、黒鉛金型を圧力容器から回収した。結果として得たアルミニウム基複合ブレーキキャリパを黒鉛金型から回収した。ブレーキキャリパに付着した金型からの黒鉛残留物を、キャリパ上に高圧空気流担体内のガラスビーズを衝突させる従来のビーズブラストプロセスを用いて除去した。ガラスビーズ噴射装置は、Ｅｃｏｎｏｌｉｎｅ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏ．，  Ｇｒａｎｄ  Ｈａｖｅｎ  ＭＩから入手し、ビーズは、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｃｏ．，  Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，  ＩＬから入手した。清浄したキャリパを次に１６０℃で２時間熱処理し、直ちに冷たい（約１８〜２０℃）バケツ一杯の水道水の中で約５分間急冷した。冷却したキャリパを次に、５４０℃で６時間熱処理し、一晩室温（約２５℃）まで冷却した。結果として得られたアルミニウムブレーキキャリパは、各々鋳鉄ブレーキキャリパよりも約５２％軽量であった。
【０１１４】
上述の通りに調製したブレーキキャリパを、破壊的破裂試験に付し、ここでアーム部材６９および本体部材７０をキャリパが破損するまで油圧に付した。
【０１１５】
破損は、ブリッジ部材７０内で、図６Ａの切断線Ａ−Ａ（切断線ＡＡは示されていない）に沿って、実質的にブリッジ部材７０とアーム部材６９の間の遷移部域内で発生した。破壊したアーム部材６９の部分は、その後、切断用のこぎり（Ｓｔｒｕｅｒｓ，  Ｉｎｃ．，  ＷｅｓｔＬａｋｅ，  ＯＨから「ＤＩＳＣＯＴＯＭ−２」の商品名で入手可能）を用いて、破壊面との関係において破壊されたアーム部材６９の部分を横方向に多数の区分に切断した。１つの切断面の表面を、標準的走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）研磨技術を用いて、０．０５マイクロメートルのコロイドシリカ仕上げ程度まで研磨し、その後、セラミック酸化物予備成形体が完全にアルミニウムの浸透を受けたことを示す図７に示されたデジタル化されたＳＥＭ画像を得た。「ウインドウズ向けＳＩＣＯＮ  ＩＭＡＧＥ」ソフトウェア（国立保健研究所の研究業務部門によって開発されたパブリックドメイン画像処理プログラムのＰＣバージョン）（Ｓｉｃｏｎ  Ｃｏｒｐ．，  Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ；ＭＤより入手可能）を用いた、このＳＥＭ画像内の不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／アルミニウム領域の画像分析。アルミニウム基から「ＳＡＦＦＩＬ」繊維を区別するためデジタル化されたＳＥＭ画像からの画素強度に基づく密度プロファイリング機能を用いるこの画像分析ソフトウェアは、（「ＳＡＦＦＩＬ」）繊維およびアルミニウム含有率に基づいて）１７．６％としてブレーキキャリパ内の平均「ＳＡＦＦＩＬ」繊維体積分画を計算した。ＳＥＭの連続的な酸化アルミニウム補強領域に対し同じ画像プロトコルを適用して、連続するαアルミナ繊維が存在する領域内でのかかる繊維の平均体積分画を、（連続する酸化アルミニウム繊維およびアルミニウムに基づいて）約６２％であると決定した。
【０１１６】
もう１つの切断面の実質的に連続的なαアルミナ繊維の破壊表面を、ＳＥＭ画像化に先立ち、標準的ＳＥＭ標本調製技術を用いて、金でコーティングした。同じ領域のさらに高い倍率での拡大である図８および図９に示されたデジタル化されたＳＥＭ画像は、この破壊表面を示し、連続するαアルミナ繊維／アルミニウム領域７３での破壊が「脆性破壊」であったのに対し、不連続繊維（「ＳＡＦＦＩＬ」）／アルミニウム領域７３では図７に示されているようにそれが「延性破壊」であったことを例示している。
【０１１７】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）計器（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ，  Ｎｏｒｗａｌｋ，  ＣＴから「ＤＥＲＫＩＮ  ＥＬＭＥＲ  ＯＰＴＩＭＡ３３００ＤＶ」の商品名で入手されたもの）を用いて、ブレーキキャリパの一部分を化学的に分析した。質量に基づく以下の要素と量が見出された：９６％Ａｌ，０．３３％Ｃｒ，０．３３％Ｃｕ，１．２％Ｆｅ，０．８５％Ｍｇ，０．１１％Ｍｎ，０．１３％Ｎｉ，０．４３％Ｓｉ，０．０２２％Ｔｉ，０．０５２％Ｚｎ，および０．００３１％Ｚｒ。６０６１アルミニウムのためのＡＳＴＭ規準が非Ａｌ元素について重量に基づきＧ６１１Ａであることに留意されたい：すなわち、０．０４−０．３５％Ｃｒ，０．１４−０．４０％Ｃｕ，０．７０％未満のＦｅ，０．８−１．２％Ｍｇ，０．１５％Ｍｎ，０．４−０．８％Ｓｉ，０．１５％Ｔｉ，および０．２５％Ｚｒ。
【０１１８】
当業者にとっては、本発明の範囲および精神から逸脱することなくさまざまな修正および変更が明らかとなると思われ、本発明は本書に記した例示的に実施形態に過度に制限されるものではないということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従った多孔質セラミック酸化物の斜視図である。
【図２】
本発明に従った多孔質セラミック酸化物を作るために使用されるセラミック繊維リボンの斜視図である。
【図３】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体を作るための器具の斜視図である。
【図４】
本発明に従ったもう１つのセラミック酸化物予備成形体の斜視図である。
【図５】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体を包含するブレーキキャリパの斜視図である。
【図６】
本発明に従ったセラミック酸化物予備成形体を包含するもう１つのブレーキキャリパの斜視図である。
【図７】
本発明に従ったブレーキキャリパの一部分の破壊表面の研磨された横断面のデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図８】
本発明に従ったブレーキキャリパの一部分の破壊表面のデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図９】
本発明に従ったブレーキキャリパの一部分の破壊表面のデジタルＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１０】
本発明に従った多孔質セラミック酸化物予備成形体の斜視図である。
【図１１】
図１０に示された多孔質セラミック酸化物予備成形体から作られた金属基複合材料物品の斜視図である。
【図１２】
プライの長手方向軸が互いとの関係においてゼロより大きい角度で位置づけされる、長手方向に配列したαアルミナ繊維の多重プライを利用する本発明に従った代替的予備成形体の斜視図である。
【図１３】
実質的に連続的なαアルミナ繊維のもう１つの群でらせん状に巻きつけられた実質的に連続的なαアルミナ繊維の群の斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515647.tif 000077
2004515647.tif 000078
【国際調査報告】
2004515647.tif 000079
2004515647.tif 000080
2004515647.tif 000081