(57)【要約】  複合材料を製造する方法が提供され、当該方法は：製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に供給すること；還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する複合材料を成形すること；ならびに、反応器から複合材料を回収することを有し、ここで、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、それが還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように反応器に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料を製造する方法であって、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に供給すること；
前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、前記の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した前記製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある前記金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）前記還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する複合材料を成形すること；ならびに、
前記反応器から前記複合材料を回収することを有し、
ここで、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）は、それが前記還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように前記反応器に供給される、
前記方法。
【請求項２】
前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回り、かつ、さらに任意には前記還元剤（Ｒ）の融点を上回る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の、前記反応器に供給される還元剤（Ｒ）に対するモル比が、３０：１、１５：１、１０：１、５：１、３：１、２：１、１．１：１または１．０５：１である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記製品金属（ＭＰ）の未反応金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器から出る際に前記反応器に再循環される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器内で揮発性であり、かつ、前記還元剤金属（ＭＲ）が、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）の滞留時間の１００−１０，０００倍の前記反応器内における滞留時間を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記還元剤（Ｒ）が、固体、固体粒子または溶融液として前記反応器に供給される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記還元剤（Ｒ）が、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ａｌ、および、それらの任意の組み合わせ、ならびに、それらの任意の１つ以上と別の還元剤（Ｒ’）との組み合わせからなる群より選択される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器に供給される時に蒸気または液体である、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器に供給される時に液体であり、かつ、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を揮発性にして蒸気にする際に前記反応器から可感熱が交換される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類のハライドからなる群より選択される金属ハライドまたはそれらの２つ以上の任意の組み合わせである、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）がＴｉＣｌ４を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＴｉＣｌ４が、前記反応器に供給される時に液体である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記還元剤（Ｒ）がマグネシウムを有し、かつ、前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは約７１４℃を下回り、例えば６５０から７１４℃である、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも最初は、前記反応器が、前記製品金属（ＭＰ）、前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）もしくは他の基質材料の種粒子もしくはサーフェスまたはそれらの組み合わせを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応器が流動床を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が自然播種であり、前記方法が、前記流動床への新しい種粒子もしくはサーフェスの供給の必要性なしに継続的に実行され得るようになっているか、または、前記種粒子もしくはサーフェスが、前記流動床に継続的もしくは定期的に導入されるようになっている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記流動床の前記種粒子の最初の粒子径が、１０μｍから２ｍｍ、好ましくは５０μｍから５００μｍである、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記製品金属（ＭＰ）が２つ以上の金属元素を有する合金であり、かつ、前記方法が、前記の２つ以上の金属元素のそれぞれの金属化合物（ＭＰＣ）および前記還元剤（Ｒ）を前記反応器に供給すること、ならびに前記の２つ以上の金属元素のそれぞれの前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元すること、ならびに前記の２つ以上の金属元素の前記合金を有する前記複合材料を回収することを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属化合物（ＭＰＣ）の総量が、前記還元剤（Ｒ）に対して過剰である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記の２つ以上の金属元素が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される２つ以上の金属ハライド（ＭＰＸ）を、マグネシウムを有する還元剤（Ｒ）と反応させること、ならびにチタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される２つ以上の金属元素の合金およびマグネシウムのハライド塩を有する複合材料を回収することを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記合金がＴｉ６４合金に近似している、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記方法が、（ｉ）少なくとも１つの金属元素の少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）ならびに（ｉｉ）少なくとも１つの他の金属成分または非金属成分および前記還元剤（Ｒ）を前記反応器に供給すること、ならびに前記の少なくとも１つの金属元素の前記の少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）を還元すること、ならびに前記の還元された少なくとも１つの前記の少なくとも１つの金属元素および前記の少なくとも１つの他の金属成分または非金属成分を有する前記複合材料を回収することを有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記の他の金属成分または非金属成分が、ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素、アルミニウム、ケイ素、亜リン酸、硫黄、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、テルル、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、鉛、ビスマス、希土類、それらの化合物およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記複合材料が未反応還元剤（Ｒ）を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記未反応還元剤（Ｒ）が２０重量％までの量で存在する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
複合材料であって、当該複合材料は：
酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス；
前記酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）；ならびに
（ｉ）１以上の酸化状態にある前記製品金属（ＭＰ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する、
前記複合材料。
【請求項２８】
前記複合材料が、前記還元剤（Ｒ）を２０重量％まで有する、請求項２７に記載の複合材料。
【請求項２９】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類からなる群より選択されるか、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせである、請求項２７または２８に記載の複合材料。
【請求項３０】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムのうちの少なくとも２つを有する、請求項２９に記載の複合材料。
【請求項３１】
前記の酸化された還元剤（ＲＯ）が、金属ハライド（ＭＲＸ）を有する、請求項２７から３０のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３２】
前記金属ハライド（ＭＲＸ）が、ＭｇＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＢａＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢａＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢｅＣｌ２、ＡｌＣｌ３およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項３１に記載の複合材料。
【請求項３３】
前記還元剤（Ｒ）が、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ａｌ、および、それらの任意の組み合わせ、ならびに、それらのうちの任意の１つ以上と別の還元剤（Ｒ’）との組み合わせからなる群より選択される、請求項２７から３２のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３４】
１以上の酸化状態にある前記製品金属（ＭＰ）の前記の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）が、前記金属成分（ＭＰ）の１つ以上の金属ハライド（ＭＰＸ）を有する、請求項２７から３３のいずれか一項に記載の複合材料。 
【請求項３５】
前記複合材料が粒子の形態である、請求項２７から３４のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３６】
前記粒子が球形である、請求項３５に記載の複合材料。
【請求項３７】
前記粒子が、形状において規則的または不規則である、請求項３５に記載の複合材料。
【請求項３８】
前記粒子が、５００μｍまで、好ましくは２０−３００μｍの平均粒子径を有する、請求項３５から３７のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３９】
製品金属（ＭＰ）を製造する方法であって、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に供給することを有し、ここで、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）は、それが前記還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように前記反応器に供給され；
前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、前記の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した前記製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある前記金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）前記還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する複合材料を成形することを有し；
前記反応器から前記複合材料を回収することを有し；かつ、
前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）、および存在すれば、前記金属化合物（ＭＰＣ）の前記の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）および前記還元剤（Ｒ）を前記複合材料から除去して、前記製品金属（ＭＰ）を回収することを有する、
前記方法。
【請求項４０】
前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）および前記金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）が、真空蒸留により前記複合材料から除去される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記還元剤（Ｒ）を回収することをさらに有する、請求項３９または４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回り、かつ、さらに任意には前記還元剤（Ｒ）の融点を上回る、請求項３９から４１のいずれか一項に記載の方法。 
【請求項４３】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類からなる群より選択されるか、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせ、請求項３９から４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタニウム、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される少なくとも２つの金属元素を有する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記製品金属（ＭＰ）がＴｉ６４合金に近似している、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
請求項３９から４５のいずれか一項の方法により製造された、製品金属（ＭＰ）。
【請求項４７】
前記製品金属（ＭＰ）が、５００μｍより小さい、好ましくは２０−３００μｍである粒子径を有する粒状金属を有する、請求項４６に記載の製品金属（ＭＰ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、過剰な酸化剤を用いた、酸化還元反応を介する複合材料の製造のための方法に関する。特に、本発明は、少なくとも１つの金属化合物酸化剤が反応器に過剰に供給され、かつ、少なくとも１つの還元剤と反応し、少なくとも１つの金属化合物から所望の複合材料を製造する、複合材料製造のための方法に関する。本発明はさらに、複合材料からの金属回収のための方法を提供する。本発明はさらにまた、当該方法により成形された複合材料とそれに続いて回収された金属とを提供する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００６／０４２３６０号は、四塩化チタンとマグネシウムとを、流動床を有していてもよい反応器内で反応させることによりチタンを製造するための方法を提供する。反応器内の温度は、マグネシウムの融点を上回るが、塩化マグネシウムの融点を下回る。該方法は、反応器から除去され、かつ、通常５００μｍより大きい粒子径を有するチタン粒子を回収するために処理される、チタンを含む粒子を製造する。従来の考えに従えば、国際公開第２００６／０４２３６０号の方法は、過剰なマグネシウムの下で運用され、未反応のマグネシウムは任意に収集され、かつ、反応器へ再循環される。このことは、亜塩化物であるＴｉＣｌ２およびＴｉＣｌ３の成形を妨げつつ、ＴｉＣｌ４のチタン金属への完全な変換を達成することが理解される。
【０００３】
本発明は、少なくとも１つの金属化合物から複合材料を製造するための方法を提供し、ここでは、処理中、過剰な酸化剤が反応器に供給される。複合材料は通常微細形態であるだろうし、かつ、当該方法は、通常複合材料における副産物の排除に重きを置かない。複合材料から回収される金属も、同様に微細形態であってもよい。
【０００４】
本明細書において請求される主題は、任意のデメリットを解消する実施形態、または、上記のもののような環境でのみ運用される実施形態に限定されない。むしろ、この背景は、本明細書に記載のいくつかの実施形態が実施されてもよい、１つの例示的な技術分野を説明するためにのみ提供される。
【発明の概要】
【０００５】
上述のように、本発明は、処理中、過剰な酸化剤が反応器に供給される、複合材料製造のための方法に関する。より詳細には、少なくとも１つの金属化合物酸化剤が、それが過剰であり、かつ、少なくとも１つの還元剤と反応して少なくとも１つの金属材料から所望の複合材料を製造するように反応器に供給される方法が提供される。
【０００６】
便宜上、用語「複合材料」は、金属−塩複合材、合金−塩複合材または金属間化合物−塩複合材である、複合材料を説明するために用いられるであろう。すなわち、本明細書において用いられる用語「複合材料」は、塩と（ｉ）１つの金属元素、（ｉｉ）２つ以上の金属元素、または（ｉｉｉ）１つ以上の非金属元素と一緒になった１つ以上の金属元素とを有する複合材をその範囲に含むことが意図される。
【０００７】
本明細書において用いられるように、「酸化剤」への言及は、還元剤（Ｒ）によって還元され得る金属化合物（ＭＰＣ）をその範囲に含む。「還元剤」への言及は、金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）をその範囲に含む。「還元剤（Ｒ）に対して過剰である」への言及は、一般的な条件下で還元されるのに利用可能であることが期待される還元剤に対する金属化合物（ＭＰＣ）の過剰をその範囲に含む。例えば、還元剤の大きな粒子は、一般的な条件下で還元されるのにまったく利用可能ではないかも知れない。
【０００８】
本発明の一態様によれば、複合材料を製造する方法が提供され、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）と、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）とを、反応器に供給すること；
還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）、ならびに、（ｉ）１以上の酸化状態にある、金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する複合材料を成形すること；ならびに、
反応器から複合材料を回収することを有し、
ここで、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、それが還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように反応器に供給される。
【０００９】
本発明の方法は、したがって、還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）と、（ｉ）金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の例えば還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つとを有する、複合材料の回収を提供する。金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）が複合材中に存在するとき、これは、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）のサブハライドのような、多様な酸化状態にある製品金属（ＭＰ）の化合物を含む。
【００１０】
好ましい実施形態では、反応器内の温度は、複合材料が微細粒子形態を維持するようになっており、該温度は、好ましくは還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回り、かつ、さらに、還元剤（Ｒ）の融点を上回ってもよい。この実施形態は、以下でより詳細に説明されるであろう。
【００１１】
本明細書で用いられるように、用語「反応器内の温度」は、反応器の平均温度またはバルク温度を意味することが意図される。反応器内の発熱反応の局在化により、反応器内に局在化した「ホットスポット」があるかも知れない。しかしながら、そのような「ホットスポット」において観察される温度は、反応器温度の典型的なものとして採用されるべきではない。
【００１２】
疑義が生じるのを避けるため、本明細書で用いられるように、用語「それが還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように反応器に供給される」は、反応器に供給される製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の量が、反応器内の反応に利用可能な還元剤（Ｒ）の量に対して化学量論的等量の過剰である状況を含むことが意図される。製品金属（ＭＰ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣ）が反応器に供給されるとき、該用語は、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の総量が、反応器内の反応に利用可能な還元剤（Ｒ）の量に対して化学量論的等量の過剰である状況を含むことが意図される。１つ以上の還元剤（Ｒ）が反応器に供給されるとき、該用語は、反応器に供給される製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の量が、反応器内の反応に利用可能な還元剤（Ｒ）のうち最も陽性なものの量に対して化学量論的等量の過剰である状況を含むことが意図される。製品金属（ＭＰ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣ）が反応器に供給され、かつ、１つ以上の還元剤（Ｒ）が反応器に供給されるとき、該用語は、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の総量が、反応器内の反応に利用可能な還元剤（Ｒ）のうち最も電気化学的に陽性なものの量に対して化学量論的等量の過剰である状況を含むことが意図される。
【００１３】
本明細書を通して、文脈が逆のことを要求しなければ、用語「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のような変形は、言及された工程、要素もしくは整数または工程、要素もしくは整数の群の包含を暗示するが、いかなる他の工程、要素もしくは整数または工程、要素もしくは整数の群の排除を暗示しないことが理解されるであろう。したがって、本明細書の文脈では、用語「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、包含的な意味で用いられ、したがって、「主に含むが、必ずしも単独ではない」ことを意味するものとして理解されるべきである。
【００１４】
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）（すなわち、酸化剤）は、それが還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように反応器に供給される。このことは、通常過剰な還元剤の追加を必要とする当技術分野における先の教示に反する。上記のように、過剰な還元剤は、従来、製品金属（ＭＰ）への金属化合物（ＭＰＣ）の完全な還元を確実にし、また、製品中の金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）の包含を除去するために有利であると考えられてきた。本発明によれば、しかしながら、過剰な製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）（すなわち、酸化剤）が反応器に供給されることを確実にすることにより、メリットが提供されることが見出された。これらのメリットは、以下でより詳細に説明されるであろう。
【００１５】
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、反応器内の反応に利用可能な還元剤（Ｒ）に対して化学量論的等量の過剰である任意な量で反応器に供給されてもよい。好ましい実施形態では、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の、反応器内の反応に利用可能な還元剤（Ｒ）に対するモル比は、３０：１、１５：１、１０：１、５：１、３：１、２：１、１．１：１、または１．０５：１である。
【００１６】
特定の実施形態では、過剰な製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）を再循環させて反応器に戻すことが有利であるかも知れない。その場合、反応器に供給された金属化合物（ＭＰＣ）の化学量論的過剰を考える時に、再循環した金属化合物（ＭＰＣ）が考慮されてもよいことは理解されるであろう。特に、金属化合物（ＭＰＣ）を再循環させて反応器に戻す際、反応器への導入に必要とされる新たな金属化合物（ＭＰＣ）の量は、反応器に供給されている還元剤（Ｒ）の量に近づくか、これと化学量論的等量であってもよいことが理解される。
【００１７】
通常、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）が反応器内で揮発性であるとき、反応器内の還元剤（Ｒ）の滞留時間は、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）のものと比較して実質的に長いであろう。この実施形態では、還元剤（Ｒ）は、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の滞留時間の１００−１０，０００倍の反応器内の滞留時間を有していてもよい。製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）が固体または液体である実施形態では、反応器内の還元剤（Ｒ）の滞留時間は、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）のものと実質的に同一であってもよい。
【００１８】
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、固体、液体または蒸気の形態で反応器に導入されてもよい。例えば、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）が塩化クロムなどのようなクロム化合物を有するときのような、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）が反応器内の一般的な条件下では固体である状況では、固体を供給することが適しているかも知れない。しかしながら、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、反応器に供給される時は、好ましくは蒸気または液体の形態である。好ましい実施形態では、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、反応器と製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）との熱交換を可能にする周囲条件において、反応器に供給される。
【００１９】
通常、還元剤（Ｒ）は、固体、固体粒子または溶融液として反応器に供給される。反応器への還元剤（Ｒ）の供給量は、作業規模にいくぶん依存するであろう。製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の供給量もまた、作業規模に依存するかも知れない。
【００２０】
上述のように、本発明の方法は、単一の金属元素と、２つ以上の金属元素と、１つ以上の非金属元素と一緒になった１つ以上の金属元素とを有する、複合材の製造に適していると考えられる。例えば、複合材は、上述のような合金または金属間化合物を有していてもよい。その点、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、第１５族元素化合物または第１６族元素化合物を有していてもよい。好ましい実施形態では、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、金属ハライドである。好ましくは、金属ハライドは、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類のハライドからなる群より選択されるか、またはそれらの２つ以上の任意の組み合わせである。
【００２１】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、ＴｉＣｌ４を有する。この実施形態では、ＴｉＣｌ４は、反応器に供給される時、蒸気の形態であってもよいが、好ましくは液体の形態である。
【００２２】
還元剤（Ｒ）の選択は、特に限定されない。好ましい実施形態では、還元剤（Ｒ）は、他の選択肢もまた適しているかも知れないと理解されるが、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ａｌ、および、それらの組み合わせ、ならびに、それらのうちの任意の１つ以上と別の還元剤（Ｒ’）との組み合わせとからなる群より選択される金属還元剤（ＭＲ）を有する。１つ以上の金属還元剤（ＭＲ）を含んでいてもよい２つ以上の還元剤（Ｒ）が反応器に供給される実施形態では、反応器に供給される製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の量は、反応器内の反応に利用可能な還元剤（Ｒ）のうち最も電気化学的に陽性であるものの量に対して化学量論的等量の過剰である。他の実施形態では、還元剤（Ｒ）は、合金（例えば、Ｍｇ−ＡｌもしくはＭｇ−Ｐｄ金属間化合物または合金）のような多成分の還元剤を適切に有していてもよく、ここでは、成分のいくつかまたはすべてが、工程内の酸化還元反応に関与すると考えられる。
【００２３】
反応器内の温度は、好ましくは、複合材料が微細粒子形態を維持するようになっている。例えば、該温度は、好ましくは、還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回る。本発明の方法はより低温で作用するかも知れないが、それはさらに、還元剤（Ｒ）の融点を上回ってもよい。有利なことに、酸化された還元剤（ＲＯ）は固体の形態である一方、還元剤（Ｒ）は反応器内で液体である。本発明の好ましい実施形態では、還元剤（Ｒ）はマグネシウムを有し、かつ、反応器内の温度は約７１４℃を下回り、例えば６５０−７１４℃である。反応器内の温度は、特別なシステムでは、酸化された還元剤（ＲＯ）の融点と還元剤（Ｒ）の融点（影響はより小さい）に基づいて、金属還元剤のような他の還元剤（Ｒ）について容易に特定され得ることが理解されるであろう。
【００２４】
反応器は、当該方法がその中で実行され得る、任意の適切に構成された装置であってもよい。例えば、反応器は、任意のタイプの気体−固体接触装置であってもよい。好ましい実施形態では、反応器は流動床を有する。
【００２５】
少なくとも最初は、反応器は、製品金属（ＭＰ）、還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）もしくは他の基質材料の種粒子もしくはサーフェスまたはそれらの組み合わせを有していてもよい。反応器は、代替的または追加的に、他の種粒子またはサーフェスを有していてもよい。例えば、いくつかの場合、種粒子またはサーフェスは、本明細書に記載の複合材料を有していてもよい。反応器が流動床を有する好ましい実施形態では、当該方法は、自然播種であってもよく、当該方法が、流動床への新しい種粒子またはサーフェスの供給の必要性なしに継続的に実行され得るようになっている。流動床の種粒子の最初の粒子径は、好ましくは１０μｍから２ｍｍであり、より好ましくは５０μｍから５００μｍである。別の実施形態では、流動床は、継続的もしくは定期的に導入される種粒子またはサーフェスを有していてもよい。
【００２６】
上記のように、本発明の方法は、単一の金属元素と、単一の還元剤の塩とを有する、複合材料の製造に用いられてもよい。この実施形態は、本発明の方法の最も単純化した形態を示すことが理解される。
【００２７】
他の実施形態では、しかしながら、本発明の方法は、例えば合金−塩複合材もしくは金属間化合物−塩複合材、または、１つ以上の非金属成分を含む複合材の製造における、より複雑なシステムに関係するであろう。そのようなシステムでは、１つ以上の成分が還元剤として作用してもよく、かつ、２つ以上の製品金属（ＭＰ）の２つ以上の金属化合物（ＭＰＣ）が反応器に供給されてもよく、かつ／または、非金属成分が反応器に追加的に供給されてもよい。
【００２８】
本発明の特定の実施形態によれば、製品金属（ＭＰ）は、２つ以上の金属元素を有する合金であり、当該方法は、反応器内で２つ以上の金属元素のそれぞれの金属化合物（ＭＰＣ）と還元剤（Ｒ）とを反応させ、２つ以上の金属元素のそれぞれの金属化合物（ＭＰＣ）を還元すること、および、２つ以上の金属元素の合金を有する複合材料を回収することを有する。
【００２９】
この実施形態では、反応器内の反応は、より複雑であろうし、かつ、関与する元素の電気化学ポテンシャルに依存するであろうことが理解されるであろう。これらの実施形態では、金属化合物（ＭＰＣ）の総量は、還元剤（Ｒ）に対して過剰である。
【００３０】
これらのより複雑なシステムでは、反応器内の温度もまた、考慮されなければならない。通常、反応器内の温度は、相対的に、還元剤または還元剤（Ｒ）の任意の個別成分の融点に近いか、これを上回り、かつ、還元剤（Ｒ）の最も揮発性の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回る。
【００３１】
製品金属（ＭＰ）が２つ以上の金属元素を有する合金である特に好ましい実施形態では、２つ以上の金属元素は、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される。この実施形態によれば、当該方法は、チタン、アルミニウムおよびバナジウムのハライドからなる群より選択される２つ以上の金属ハライド（ＭＰＸ）と、マグネシウムを有する還元剤（Ｒ）とを反応させること、ならびに、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される２つ以上の金属元素の合金を有する金属−塩複合材と、マグネシウムのハライド塩とを回収することを有していてもよい。例えば、合金はＴｉ６４合金と近似していてもよい。
【００３２】
その点、Ｔｉ６４合金は、通常、６％がアルミニウムであり、バナジウムが４％がバナジウムであり、０．２５％（最大）が鉄であり、０．２％（最大）が酸素であり、かつ、残りがチタンである化学組成を有する合金を表すことが理解されるであろう。Ｔｉ６４はまた、一般にグレード５チタンとも呼ばれる。
【００３３】
他の実施形態では、当該方法は、（ｉ）少なくとも１つの金属元素の少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）と、（ｉｉ）少なくとも１つの他の金属成分または非金属成分と、還元剤（Ｒ）とを反応器に供給することと、少なくとも１つの金属元素の少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）を還元することと、少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）の少なくとも１つの金属元素と、少なくとも１つの他の金属成分または非金属成分とを有する複合材料を回収することとを有する。例えば、追加成分は、ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素、アルミニウム、ケイ素、亜リン酸、硫黄、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、テルル、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、鉛、ビスマス、希土類およびそれらの化合物からなる群のうちの任意の１つ以上を有していてもよい。
【００３４】
特定の実施形態では、追加の元素または化合物を有していてもよい他の成分は、そのような成分を反応器内に導入することにより、複合材料中に含まれてもよい。当該方法は、したがって、追加的に、反応器内の反応に関与することが期待されない、複合材料中への包含用の金属または他の所望の成分を供給することを有していてもよい。追加成分は、任意の製品金属（ＭＰ）よりも電気化学的に陰性である任意の元素から選択されてもよい。製品金属（ＭＰ）がチタンであるとき、これは、例として、バナジウム、クロムおよびニッケルからなる群より選択される元素を含んでいてもよい。
【００３５】
１つの実施形態では、パラジウムが複合材料に組み込まれる。その点、グレード７チタンは、パラジウムを０．１２から０．２５％含む。少量のパラジウムが、低温かつ高ｐＨにおいて、増大した耐隙間腐食性を提供する。パラジウムは、例えば、パラジウムを直接または還元剤（Ｒ）の成分として反応器に導入することにより、複合材料に追加されてもよい。この場合、パラジウムは、仮に金属として追加されると、実際には製品金属（ＭＰ）と結合して合金となるのではなく、むしろ、それは含有物であり、かつ通過する。
【００３６】
特定の実施形態では、複合材料は、未反応の還元剤（Ｒ）、例えば還元剤（Ｒ）を２０重量％まで有する。複合材は、より一般的には、還元剤（Ｒ）を３重量％まで有していてもよく、また、ごく少量の還元剤（Ｒ）、または、より複雑なシステムでは還元剤（Ｒ）の最も陽性でない成分を有していてもよい。このことは、反応器内で還元剤（Ｒ）のすべてではなくとも大部分と有効に反応する、反応器内の過剰な酸化剤の使用を通して達成される。そうであるので、還元剤（Ｒ）は、反応器内で製造される金属複合材製品中に存在しないかも知れない。このことはまた、反応器内に過剰な還元剤が見られる従来の工程と比較して、さらなるメリットを提供する。すなわち、過剰な還元剤が、反応器内に例えば水たまりもしくは液滴として、または反応器の内壁に蓄積しない。還元剤が複合材料中に現れた場合もまた、過剰な還元剤が反応器内に蓄積しなかったことが見出された。
【００３７】
これより先、本発明の別の態様により、複合材料が提供され、当該複合材料は：
酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス；
酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）；ならびに
（ｉ）１以上の酸化状態にある製品金属（ＭＰ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する。
【００３８】
上記のように、複合材料は、還元剤（Ｒ）を２０重量％、より一般的には３重量％まで有していてもよい。
【００３９】
本発明の先に説明した態様と同様、製品金属（ＭＰ）は、好ましくは、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類からなる群より選択されるか、またはそれらの２つ以上の任意の組み合わせである。そのようであるので、上記に提供された定義に従い、金属成分は、２つ以上の金属の合金であってもよい。特定の実施形態では、製品金属（ＭＰ）は、チタン、アルミニウムおよびバナジウムのうちの少なくとも２つを有する。
【００４０】
酸化された還元剤（ＲＯ）は、好ましくは、金属ハライド（ＭＲＸ）、例えばＭｇＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＢａＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢｅＣｌ２、ＡｌＣｌ３またはそれらの任意の組み合わせを有する。その点、還元剤（Ｒ）は、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ａｌ、および、それらの組み合わせ、ならびに、それらのうちの１つ以上と別の還元剤（Ｒ’）との組み合わせからなる群より選択されてもよい。
【００４１】
上記の説明を参照すると、本発明の方法は、酸化剤の過剰な供給の下で行われる。そうであるので、１以上の酸化状態にある製品金属（ＭＰ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）は、金属成分（ＭＰ）の１つ以上の金属ハライド（ＭＰＸ）を有していてもよい。
【００４２】
複合材料は、粒子の形態であってもよい。粒子は、球形であっても任意の形状であってもよい。それらは、形状において規則的であっても不規則であってもよい。粒子は、５００μｍまで、好ましくは２０−３００μｍの平均粒子径を有していてもよい。粒子の所望の形状および粒子径は、上述の本発明の方法を操作することにより、有利に生成されてもよいことが理解される。その点、我々は、以下に続く本発明のより詳細な説明を参照する。
【００４３】
複合材料内の金属成分（ＭＰ）は、通常、約１ミクロンまでの粒子径を有する。保護マトリックス内の金属成分（ＭＰ）の容積に対する表面積の比は、好ましくは６ｍ２／ｍＬより大きい。
【００４４】
その点、複合材料が、流動床反応器内でＭｇを過剰なＴｉＣｌ４と接触させることにより成形され、ＭｇＣｌ２マトリックス中に分散したＴｉ金属を成形する例を採用すると、粒子のサイズの下限において、ＴｉＣｌ４の１つの分子がＭｇの１つの原子と反応し、ＭｇＣｌ２とＴｉＣｌ２を製造してもよいと考えられる。その後、Ｍｇのもう１つの原子がＴｉＣｌ２と反応し、第２のＭｇＣｌ２と単一のＴｉ原子とを成形する。したがって、その限界において、微細金属成分（ＭＰ）は、原子スケールでＭｇＣｌ２の保護マトリックス中に存在してもよいことが理解される。そのような例は、金属成分（ＭＰ）の本当の「１次粒子」を示すであろう。実際、金属成分（ＭＰ）の一部について、特に発生期の場所において、かつ、いくぶんの局所加熱、混合、部分的に溶融した塩を通した考え得る電子移動などの存在下、核になる、または塊になる（かつ、場合によっては焼結する）という固有の要求がある。そのようであるので、一緒に癒合して、分析下で観察されるより現実的に実行可能な「１次粒子」を成形する多くの原子があってもよいと考えられる。これらの粒子は極めて小さく、例えばナノスケールであってもよい。いくつかの点においては、しかしながら、少なくともこの実施形態によれば、ＭｇＣｌ２と均一に分散したチタン粒子との氷海をもたらす、Ｔｉをその現在の凝集状態においてカプセルに包むためのＭｇＣｌ２の「凍結」により、さらなる凝集は不可能である。したがって、この特定の実施形態では、酸素バリア層のない超高表面積金属は、ＭｇＣｌ２が除去されなければ、より大きな粒子を成形すること、または、そうでなければ反応することから完全に保護される。しかしながら、保護マトリックス、この場合ＭｇＣｌ２が（例えば溶融により）除去される時、チタン粒子は、自由に動き回り、かつ、さらに凝集し、かつ、Ｔｉの殻のようなより大きい構造を成形する。これらは、「２次粒子」と考えられてもよい。これらのコメントは、保護マトリックス中の金属成分（ＭＰ）の容積に対する表面積の比の上限に同等に関連することが理解されるであろう。
【００４５】
本発明のこれらの好ましい実施形態の金属成分（ＭＰ）の別の有利な特徴は、保護酸素層の欠如である。これらの実施形態の金属成分（ＭＰ）粒子は、金属成分（ＭＰ）のより低い活性エネルギー（反応性の増大）と相関する活性化バリアを有さない。上記のメリットに加え、通常小さい粒子は、高度に自然発火性である。本発明の好ましい実施形態の複合材料は、比較的、そうではない。ほぼ＜１０ｕｍである従来の金属粉体について、自然発火性は大きな問題であったが、いくつかの条件下では、かなり大きいサイズ（＞１００ｕｍ）においてさえ重大になり得る。本発明の複合材料の保護マトリックスは、この問題を有利に解消する。
【００４６】
本発明のさらなる態様によれば、製品金属（ＭＰ）を製造する方法が提供され、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）と、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）とを、反応器に供給することを有し、ここで、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）は、それが還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように反応器に供給され；
還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックスと、酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）と、（ｉ）１以上の酸化状態にある金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つとを有する、複合材料を成形することを有し；
反応器から複合材料を回収することを有し；ならびに、
複合材料から、還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）と、存在する場合は金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）と還元剤（Ｒ）とを除去し、製品金属（ＭＰ）を回収することを有する。
【００４７】
還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）と金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）と還元剤（Ｒ）とは、存在する場合、任意の適切な方法で複合材料から除去されてもよい。例えば、還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）と金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）とは、溶媒浸出により複合材料から除去されてもよい。好ましくは、還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）と金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）とは、真空蒸留により複合材料から除去される。
【００４８】
好ましい実施形態では、当該方法は、還元剤（Ｒ）を回収することをさらに有する。これは、任意の適切な方法で達成されてもよい。
【００４９】
上述のように、反応器内の温度は、好ましくは、還元剤（Ｒ）の融点を上回り、かつ、還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回る。
【００５０】
金属化合物（ＭＰＣ）が金属ハライドである上述のような特定の実施形態では、金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）は、金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上のサブハライドを有していてもよい。
【００５１】
本発明のこの態様の様々な特徴および実施形態は、その全体が本明細書に組み込まれる上記の説明から拾い集められてもよい。その点、製品金属（ＭＰ）は、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類またはそれらの２つ以上の任意の組み合わせを含んでいてもよい。対象の特有の合金は、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される少なくとも２つの金属元素を有するものである。例えば、合金は、Ｔｉ６４合金に近似していてもよい。
【００５２】
本発明のさらに別の態様によれば、上述の本発明による製品金属（ＭＰ）を製造する方法により製造された製品金属（ＭＰ）が提供される。
【００５３】
製品金属（ＭＰ）は、５００μｍより小さい粒子径を有する粒状金属を有していてもよい。好ましくは、製品金属（ＭＰ）は、２５０μｍまでの粒子径を有する粒状金属を有する。粒状金属は、多くの粉末冶金工程での利用に適していてもよいと考えられる。その点、上述のように、粒子の所望の形状および粒子径は、本発明の方法を操作することにより有利に生成されてもよいことが理解される。すなわち、粒子のサイズおよび形状は、特有の粉末冶金工程に適した粒子を達成するために操作されてもよい。
【００５４】
本発明は、以下で完全に説明され、かつ、添付の図面に示された特徴および部分の組み合わせからなるが、本発明の範囲から逸脱することなく、または、本発明のいかなるメリットも犠牲にすることなく、詳細における様々な変更がなされてもよいことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
添付の図面の簡単な説明
本発明のいくつかの実施形態の様々な態様をさらに明確にするために、本発明のより特有の説明が、添付の図面に示されたそれらの特定の実施形態を参照してなされるであろう。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態を描いているのみであり、したがって、その範囲を限定するものとは考えられるべきではないことが理解されるべきである。本発明は、添付の図面を通して、さらなる特殊性および詳細とともに記載され、かつ、説明されるであろう。
【００５６】
【図１】図１は、回収された複合材料の処理のための選択肢の追加的な説明を含む、複合材料の製造のための方法のフローチャートを示す。
【図２】図２は、マグネシウムの固体から液体への変化についての、関連する温度範囲にわたる実施例１のサンプルのサーモグラムを示す。
【図３】図３は、マグネシウムの固体から液体への変化についての、関連する温度範囲にわたる実施例２のサンプルのサーモグラムを示す。
【図４】図４は、実施例８による揮発性ハライドの除去後の金属粒子の断面を示す。
【図５】図５は、金属マグネシウムの存在を示す吸熱が見られない、６５０℃の温度周辺の実施例９の複合粒子のＤＴＡサーモグラムを示す。
【図６】図６は、アルミニウムの融点の温度である６６０℃周辺の実施例１０の複合材製品のサーモグラムを示す。
【図７】図７は、揮発性ハライドの除去後の実施例１０の金属粒子の断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
好ましい実施形態の詳細な説明
以下、本明細書は、好ましい実施形態による本発明を説明するであろう。説明を本発明の好ましい実施形態に限定することは、単に本発明の説明を容易にするためのものであり、それは、添付の請求の範囲から逸脱しないと予想されることが理解されるべきである。
【００５８】
図１を参照すると、複合材料の回収のための方法１００のフローチャートが示されている。フローチャートはまた、回収された複合材料の処理の選択肢２００も含む。
【００５９】
複合材料の回収のための方法１００によれば、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）１１０と、製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）１１０を還元することが可能な還元剤（Ｒ）１２０とが、反応器１３０に供給される。あらゆる再循環した金属化合物（ＭＰＣ）１４０を含んだ反応器１３０に供給される金属化合物（ＭＰＣ）１１０の量は、反応器１３０内の反応に利用可能な還元剤１２０の量に対して過剰である。複合材料１５０は、反応器１３０から回収される。複合材料は、還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックスと、マトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）と、（ｉ）金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つとを有する。
【００６０】
図１を参照して流動床反応器に関して説明されるであろう反応器１３０は、複合材料の微細形態を維持する温度で動かされる。該温度は、複合材料１５０の一部を構成する、還元剤（Ｒ）１２０の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回る。通常、該温度はまた、還元剤（Ｒ）１２０の融点と近似するか、これを上回ってもよい。反応器１３０内の温度が還元剤（Ｒ）１２０の融点と酸化された還元剤（ＲＯ）（例えば、その酸化塩）の融点との間であるとき、還元剤（Ｒ）１２０の酸化剤との反応は、大部分または全体が固体の特徴を有する複合材料１５０の成形をもたらす。この「凍結」反応は、有利なことに、微細かつ高度に純粋な反応産物を作成するという影響を有する。理論により拘束されることを求めることなく、複合材料１５０の粒子径は、中に含まれる微細元素が、それらがそれらの大量の対応物よりは可視光と別々に相互作用する程十分に小さくなるようになっていると考えられる。例えば、それらは、黒または濃い色に見えるかも知れない。複合材料１５０製品の微細構造は、同一の微細構造を有さない類似の名目的な組成の複合材と比較して、メリットを有する。これらのメリットは、以下で詳細に説明されるであろう。
【００６１】
還元剤（Ｒ）１２０が固体または固体粒子として反応器１３０内に供給されるとき、反応器１３０内の一般的な条件は、十分な時間での還元剤１２０の溶融を確実にする。固形還元剤１２０の溶融に必要な時間は、供給機構、還元剤１２０が他の材料とともに供給されるか否か、反応器１３０の温度、単位容積あたりの反応器１３０の反応強度、任意の単一の位置における還元剤１２０供給の粒子密度および、他の還元剤もしくは試薬もしくは不活性流が反応器内にあるか、またはそこに入っていっている場合には、還元剤１２０の粒子に衝突する時のこれらの成分およびそれらの各温度への近接を含む、多くの要因に基づく。
【００６２】
反応器１３０内で他の表面と接触する際の還元剤（Ｒ）１２０の相互作用は、その時におけるその相に基づくであろう。還元剤１２０粒子が固体であれば、還元剤１２０粒子が衝突し、かつ、はね返るであろうことが可能である。それは、その後、反応器１３０内で他の表面および環境と相互作用し続けるであろう。
【００６３】
還元剤１２０粒子が溶融した外表面と固体である内表面とを有せば、粒子が、それが衝突する任意の表面に付着し、２つの物体の複合材を作成するであろうことが可能である。粒子は、その後、反応器１３０内で他の表面および環境と相互作用し続けるであろう。
【００６４】
還元剤１２０粒子が、それが他の表面と相互作用する時に溶融していれば、それは表面を湿らすかも知れない。固体−液体相互作用の性質に基づいて、成形される層の厚さは変動してもよい。これは、相互作用の強度、還元剤１２０供給の密度、温度と時間などを変動させることを通して操作されてもよいと考えられる。
【００６５】
反応器１３０内の溶融した還元剤の端部位置が、独立の塊として表面上で湿っているにせよ、他の表面と組み合されているにせよ、いつかそれは、通常酸化剤と相互作用して反応するであろう。この時点で、溶融した塊もしくは粒子の厚さまたは湿潤層またはサイズは、還元剤（Ｒ）１２０の反応の程度と最終複合材料１５０の形態とを判定するのにいくぶん重要であると考えられる。
【００６６】
粒子または湿潤層がこの時点で十分に大きいか、完全に溶融していなければ、先に説明した反応の凍結性質は、還元剤（Ｒ）の一部が複合材１５０によりカプセルに包まれるようになることをもたらし得る。酸化剤に曝された表面が反応して固体を成形するとき、それは、残りの還元剤のさらなる還元への関与を制限または除外し得るバリア（すなわち、殻）を成形してもよい。粒子が十分に小さいか、湿潤層が十分に薄ければ（例えば、反応層の厚さが粒子の半径または湿潤層の厚さと同等であれば）、工程は、すべてではなくとも大部分の還元剤（Ｒ）を消費し得る。
【００６７】
還元剤（Ｒ）に対する反応器内の酸化剤の量は、上述の相互作用の確率を判定するのに重要な要因であろう。相互作用の１つの形態に他のものよりも重きを置くことは、運転条件、供給形態などを変更することにより操作され得る。相互作用に利用可能な反応器内の表面の性質、還元剤と酸化剤が接触する順番および形態の潜在性は、複合材が多様な特徴を有して成形されることをもたらし得る。これらは、限定されないが、過剰または完全に消費された還元剤、複合材の層、マグネシウム介在層を有する複合材の層を含んでいてもよい。新規な構造化された材料は、規定の組成の非類似の層の連続的な成層により成形されてもよいと考えられる。
【００６８】
複合材料が一旦回収されると１５０、それは、後で利用するために適切な条件下で貯蔵されてもよく、種々の方法で処理されてもよい２００。該処理は、限定されないが、製品金属（ＭＰ）の回収２１０、複合材と他の製品金属（ＭＰ’）の複合材との組み合わせ２２０、および／または、他の配合材（ＣＭ）との組み合わせ２３０を含んでいてもよい。そのようであるので、限定はされないが、製品金属（ＭＰ）、製品金属の合金または混合物（ＭＰ／ＭＰ’）２４０、および混合物または複合材製品（ＭＰ／ＣＭ）２５０を含む種々の製品が回収されてもよいことが理解される。これらの回収工程のいずれかにおいて、還元剤（Ｒ）を回収し、かつ、任意にはこれを還元剤供給１２０に戻すことが所望されてもよい。
【００６９】
本発明の複合材料からの製品の回収は、本願と同日付で出願された、「複合材料からの金属含有材料の回収のための方法」と題する、ともに係属している国際特許出願において詳細に説明される。ともに係属している出願の内容は、その全体が本明細書に組み込まれる。
【実施例】
【００７０】
以下の実施例は、例示のためのみに提供されるのであって、本発明をいかなる方法で限定するものとしても解釈されるべきではない。
【００７１】
実施例１−複合材中に存在する未反応の還元剤を用いた、過剰な酸化剤の存在下でのチタン金属複合材の製造
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、６８０℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての２０キログラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が６５５℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が導入された。
【００７２】
四塩化チタンが、１時間に８キログラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬される微細粉体として１時間に２キログラムの割合で供給された。これらの割合では、四塩化チタンは、反応器内で酸化され得た、最も電気化学的に陽性である成分としてのマグネシウムに対して、ほぼ２．５重量％過剰である。
【００７３】
反応器への反応体の追加が、反応の発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温６８０℃に達した。
【００７４】
反応器からの製品流は、流動性の黒い球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。四塩化チタンが、反応器の排ガス流内で観察された。
【００７５】
床の最初の化学組成が、下記の表１の第１列に示される。製品流からのサンプルは、表１のそれに続く列に示されるこれらの組成をもって１時間ごとに取られた。
【００７６】
製品の組成が一貫しており、かつ、一定の期間のＸＲＦにより判定されるように、チタンとマグネシウムの相対的に一定である組成を含むことが示される。これらの粒子の組成は、それらが、過剰な酸化剤の存在にも関わらず、追加のマグネシウムと、四塩化チタンとマグネシウムとの化学量論的反応（Ｍｇが２０．４％であり、かつ、Ｔｉが２０．１％である）について予想されるより少ないチタンとを含むことを示す。このことは、複合粒子が酸化されなかったマグネシウム金属を少なくともいくぶん含むことを示している。
【００７７】
図２は、マグネシウムの固体から液体への変化についての、関連する温度範囲にわたるサンプルのサーモグラムを示す。６５０℃に集まった吸熱は、多量の未反応のマグネシウム金属の存在を確認するものである。
【００７８】
過剰なマグネシウムおよび塩化マグネシウム塩を除去するための一般的な条件下でのこのランからの複合粒子の加熱が、チタン金属粒子を残した。
【００７９】
【表１】
2018529840.tif 000003
【００８０】
注:ＸＲＦのような技術を用いて測定された、ＴｉとＭｇの重量％がすべての形態、金属または酸化されているときの過剰なＭｇ＝（重量％  Ｍｇ／重量％  Ｔｉ）／（２＊ＭＷ（Ｍｇ）／ＭＷ（Ｔｉ））＊１００−１００
【００８１】
実施例２−複合材中に存在する未反応還元剤の最小化を示す、過剰な酸化剤の存在下でのチタン複合材の製造
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、６８０℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての２０キログラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が６５５℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が導入された。
【００８２】
四塩化チタンが、１時間に６．３キログラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬される微細粉体として１時間に１．５キログラムの割合で供給された。これらの割合では、四塩化チタンは、反応器内で酸化され得たマグネシウムに対して、７．５重量％過剰である。
【００８３】
反応器への反応体の追加が、反応の発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温６８０℃に達した。
【００８４】
反応器からの製品流は、流動性の黒い球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。四塩化チタンが、反応器の排ガス流内で観察された。
【００８５】
床の最初の化学組成が、下記の表２の第１列に示される。製品流からのサンプルは、表２のそれに続く列に示されるこれらの組成をもって１時間ごとに取られた。
【００８６】
実施例１における場合と比べて、反応器内に供給されたより顕著に過剰な四塩化チタンの影響が、ある期間にわたって複合粒子サンプル中に存在する未反応マグネシウムの還元において観察される。これらの粒子の最終組成は、それらが、過剰な酸化剤の存在にも関わらず、四塩化チタンとマグネシウムとの化学量論的反応について予想されるより非常に少量の追加のマグネシウムを含むか、追加のマグネシウムを含まないことを示している。
【００８７】
図３は、マグネシウムの固体から液体への変化についての、関連する温度範囲にわたるサンプルのサーモグラムを示す。６５０℃に集まった吸熱の不存在は、未反応のマグネシウム金属がサンプル中に実質的に存在しないことを確認している。
【００８８】
塩化マグネシウムと、もしあれば少量の過剰なマグネシウムとを除去するための一般的な条件下でのこのランからの複合粒子の加熱が、チタン金属粒子を残した。
【００８９】
【表２】
2018529840.tif 000004
【００９０】
実施例３−より大量のサブハライドの成形を示す、過剰な酸化剤の存在下でのチタン複合材の製造
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、６８０℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての２０キログラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が６５５℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が導入された。
【００９１】
四塩化チタンが、１時間に７．３キログラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬される微細粉体として１時間に１．５キログラムの割合で供給された。これらの割合では、四塩化チタンは、反応器内に供給されるマグネシウムに対して、ほぼ２５重量％過剰である。
【００９２】
反応器への反応体の追加が、反応の発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温６８０℃に達した。
【００９３】
反応器からの製品流は、流動性の黒い球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。四塩化チタンが、反応器の排ガス流内で観察された。
【００９４】
床の最初の化学組成が、下記の表３の第１列に示される。製品流からのサンプルは、表３のそれに続く列に示されるこれらの組成をもって１時間ごとに取られた。
【００９５】
実施例２における場合と比べて、反応器内に供給されたより顕著に過剰な四塩化チタンの影響が、ある期間にわたって複合粒子サンプル中に存在するマグネシウムの還元において観察される。これらの粒子の最終組成は、それらが、四塩化チタンとマグネシウムとの化学量論的反応について予想されるより、より少ないマグネシウムとより多いチタンとを含むことを示している。マグネシウムとチタンの総量もまた、四塩化チタンとマグネシウムとの化学量論的反応について予想されるより大きく、複合材の総塩素含量の減少を暗示する。これらの要因はすべて、金属マグネシウムを少量有するか、または有さない、増大したレベルの部分的に還元された塩化チタンを含む複合材を指し示す。
【００９６】
過剰な塩化マグネシウムと部分的に還元された塩化チタンとを除去するための一般的な条件下でのこのランからの複合粒子の加熱が、チタン金属粒子を後に残す。
【００９７】
【表３】
2018529840.tif 000005
【００９８】
実施例４−チタン−アルミニウム−バナジウム複合材
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、６８０℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての２００グラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が６５５℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が導入された。
【００９９】
四塩化チタンが１時間に４２４グラムの割合で供給され、四塩化バナジウムが１時間に１８グラムの割合で供給され、塩化アルミニウムが１時間に３６グラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬される微細粉体として１時間に１１３グラムの割合で供給された。これらの割合では、ＴｉＣｌ４、ＶＣｌ４およびＡｌＣｌ３は、反応器内で酸化され得たマグネシウムの量に対して、総計で４７％過剰である。
【０１００】
反応器への反応体の追加が、反応の発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温６８０℃に達した。
【０１０１】
反応器からの製品流は、流動性の黒い球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。金属ハライドが、反応器の排ガス流内で観察された。
【０１０２】
製品流からのサンプルが取られ、かつ、金属ハライドとあらゆる過剰なマグネシウムを除去し、チタン−アルミニウム−バナジウム含有粒子を後に残すための一般的な条件下での加熱の対象となった。このことは、表４に示される。
【０１０３】
【表４】
2018529840.tif 000006
【０１０４】
反応器内に供給された金属化合物の割合は、金属質量基準でほぼＴｉが９０％、Ａｌが６％かつＶが４％であった。これにも関わらず、Ｔｉが９１％、Ａｌが２．２４％かつＶが４．９３％である最終金属組成は、それぞれの異なるハライドが反応器内で異なる変換を有することを示している。そのようであるので、特定の所望の組成を達成するためには、所望の程度で酸化還元反応を駆動させるために少なくとも１つの過剰な酸化剤を供給することが必須である。
【０１０５】
実施例５−バナジウム複合材の製造
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、６８０℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての２００グラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が６５５℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が導入された。
【０１０６】
四塩化バナジウムが、１時間に４５４グラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬される微細粉体として１時間に９５グラムの割合で供給された。これらの割合では、四塩化バナジウムは、反応器内で酸化し得たマグネシウム還元剤に対して過剰である。
【０１０７】
反応器への反応体の追加が、反応の発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温６８０℃に達した。
【０１０８】
反応器からの製品流は、流動性の黒い球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。
【０１０９】
製品流からのサンプルが取られ、かつ、金属ハライドとあらゆる過剰なマグネシウムを除去するための一般的な条件下での加熱の対象となり、主としてバナジウムを含有する粒子を残した。当業者は、より長い作業で、複合粒子および分離された金属粒子のチタン含量が検知レベルを下回るまで減ることを理解するであろう。
【０１１０】
実施例６−ジルコニウム
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、６８０℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての２００グラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が６５５℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が加えられた。
【０１１１】
四塩化ジルコニウムが、あたり２１１グラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬される微細粉体として１時間に４０グラムの割合で供給された。これらの割合では、四塩化ジルコニウムは、反応器内に供給されるマグネシウム還元剤に対して過剰である。
【０１１２】
反応器への反応体の追加が、反応の発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温６８０℃に達した。
【０１１３】
反応器からの製品流は、流動性の黒い球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。四塩化ジルコニウムが、反応器の排ガス流内で観察された。
【０１１４】
製品流からのサンプルが取られ、かつ、金属ハライドとあらゆる過剰なマグネシウムを除去するための一般的な条件下での加熱の対象となり、主としてジルコニウムを含有する粒子を残した。当業者は、より長い作業で、複合粒子および分離された金属粒子のチタン含量が検知レベルを下回るまで減ることを理解するであろう。
【０１１５】
実施例７−還元剤としてＭｇを有するＴｉ−Ａｌ複合材
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、６８０℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての２００グラムのチタン複合粒子で充填された。システムが、内部温度が６５５℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が加えられた。
【０１１６】
四塩化チタンがあたり４２４グラムの割合で供給され、かつ、塩化アルミニウムが１時間に１４８グラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬される微細粉体として１時間に１０２グラムの割合で供給された。これらの割合では、酸化剤ハライドは、反応器内に供給されるマグネシウム還元剤に対して過剰である。
【０１１７】
反応器への反応体の追加が、反応の発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温６８０℃に達した。
【０１１８】
反応器からの製品流は、流動性の黒い球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。酸化剤ハライドが、反応器の排ガス流内で観察された。
【０１１９】
製品流からのサンプルが取られ、かつ、金属ハライドとあらゆる過剰なマグネシウムを除去し、チタン−アルミニウム含有粒子を後に残すための一般的な条件下での加熱の対象となった。サンプルの組成は、表５に示される。
【０１２０】
【表５】
2018529840.tif 000007
【０１２１】
実施例８−還元剤の融点を下回る複合材中に存在する未反応還元剤を用いた、過剰な酸化剤の存在下でのチタン金属複合材の製造
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、５２５℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての２キログラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が５２０℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が導入された。
【０１２２】
四塩化チタンが、１時間に１．２キログラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、５０−６３μｍの粒子径を有する微細粉体として１時間に３００グラムの割合で供給され、かつ、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬された。これらの割合では、四塩化チタンは、反応器内で酸化し得た、最も電気化学的に陽性である成分としてのマグネシウムに対して、ほぼ３．５重量％過剰である。
【０１２３】
反応器への反応体の追加が、反応の発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温５５０℃に達した。
【０１２４】
反応器からの製品流は、流動性の黒い球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。四塩化チタンが、反応器の排ガス流内で観察された。
【０１２５】
これらの条件下では、還元剤は固体であり、かつ、酸化剤は蒸気である。このことは、還元剤粒子の外殻が反応器内での各粒子の滞留時間に基づいて反応する（〜１０−２０μｍ）とき、還元剤の反応性を限定する。そのようであるので、反応殻より大きな還元剤粒子の核は、金属の形態のままである。
【０１２６】
過剰なマグネシウムと塩化マグネシウム塩とを除去するための一般的な状況下でのこのランからの複合粒子の加熱が、チタン金属粒子を残した。この工程中の製品金属の複合材に対する質量含有率は、１６％である。
【０１２７】
図４は、揮発性ハライドの除去後の金属粒子の断面を示す。粒子は、１０−２０μｍの壁厚および２０−４０μｍの中空の核を有することが見られ得る。中空の核は、揮発性物質の除去前には金属マグネシウムを含んでいたと考えられる。明るい相の組成は、本質的に１００％チタンである。
【０１２８】
本実施例は、限られた核の厚さのマグネシウムのみが反応したことを示し、かつ、還元剤の定義が一般的な条件下で還元されることが可能な材料のみを含むことを例証する。
【０１２９】
実施例９−非常に高く過剰なＴｉＣｌ４
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、５２５℃まで外側から熱せられた。システムが、実施例８からの一般的条件から派生して、種材料としての２キログラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が５２０℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が導入された。
【０１３０】
四塩化チタンが、１時間に１．２キログラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はマグネシウム金属であり、５０−６３μｍの粒子径を有する微細粉体として１時間に１０グラムの割合で供給され、かつ、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬された。これらの割合では、四塩化チタンは、反応器内で酸化され得た、最も電気化学的に陽性である成分としてのマグネシウムに対して、ほぼ３０００重量％過剰である。
【０１３１】
反応器への反応体の追加が、穏やかな発熱反応と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温５３０℃に達した。一定の時間をかけて、床温は、供給が導入される前の始発温度に向かって下がった。
【０１３２】
反応器からの製品流は、流動性の黒色／緑色の球体（直径が＜３ｍｍ）を含んでいた。相当な量の四塩化チタンが、反応器の排ガス流内で観察された。一定の反応器質量を維持するために反応器から排出された材料の質量は、複合材料に変換されるのであれば、反応器内に供給されるマグネシウムの変換について予想されるよりも大きかった。このことは、四塩化チタンが、供給されたマグネシウム以外の化合物と反応することにより複合粒子内に組み込まれていたことを暗示する。
【０１３３】
これらの条件下では、還元剤は固体であり、かつ、酸化剤は蒸気である。床サイズに対する反応器への還元剤の供給量は、滞留時間を相当増大させ、反応が起きるためのより長い時間と増大する反応の程度（種床中のマグネシウムが変換されることを含む）を提供する。
【０１３４】
図５は、金属マグネシウムの存在を示す吸熱を示さない温度６５０℃付近の複合粒子のＤＴＡサーモグラムを示す。
【０１３５】
過剰なマグネシウムと塩化マグネシウム塩とを除去するための一般的な条件下でのこのランからの複合粒子の加熱が、チタン金属粒子を残した。この工程中の製品金属の複合材に対する質量含有率は、１２％である。
【０１３６】
複合材中に金属マグネシウムがないことと、揮発性物質の除去後に保持された還元された金属の塊との組み合わせは、酸化剤が相当過剰な条件下で、より長い滞留時間を有する表面が１０−２０μｍを上回る固体相マグネシウムの高められたレベルの反応を示す。複合粒子中に存在する大部分のサブハライドの成形もまた、同様に確認され得る。
【０１３７】
実施例１０−還元剤としてのアルミニウム
ステンレス鋼製の反応容器が、高純度のアルゴンでパージされ、かつ、２００℃まで外側から熱せられた。システムが、種材料としての先の条件と同様に成形された２キログラムのチタン複合粒子で充填された。システムを、内部温度が１９０℃に到達するまで放置した。この時点で、反応体供給が導入された。
【０１３８】
四塩化チタンが、１時間に１．２キログラムの割合で供給された。本実施例では、還元剤相はアルミニウム金属であり、約２５μｍの粒子径ｄ５０を有する微細粉体として１時間に１５０グラムの割合で供給され、かつ、反応器内に入る小容量のアルゴンガス搬送流内を運搬された。これらの割合では、四塩化チタンは、反応器内で酸化され得た、最も電気化学的に陽性である成分としてのアルミニウムに対して、ほぼ５０重量％過剰である。
【０１３９】
反応器への反応体の追加が、反応のより小さい発熱性質と調和して反応器内の温度を上げ、長時間かけて安定的な床温２１５℃に達した。
【０１４０】
反応器からの製品流は、細かい黒色／灰色の球体（直径が＜１ｍｍ）を含んでいた。四塩化チタンが、反応器の排ガス流内で観察された。
【０１４１】
これらの条件下では、還元剤は固体であり、かつ、酸化剤は蒸気である。また、酸化された還元剤（ＡｌＣｌ３）は、この温度においても観念的には蒸気であり、かつ、還元された金属のための保護マトリックスの一部を成形するのに利用可能ではない。本実施例では、チタンサブハライドが、複合粒子保護マトリックスの一部を成形する。
【０１４２】
図６は、アルミニウムの融点である６６０℃周辺の複合材製品のサーモグラムを示す。明確な吸熱が観察され、実施例９における類似の結果と調和して金属アルミニウムの存在を示す。発熱は、アルミニウムの融点より上または下で観察され、これは、チタンアルミナイドの成形と調和する。
【０１４３】
図７は、揮発性ハライドの除去後の金属粒子の断面を示す。明るい相の組成は、ＴｉＡｌ３と調和して、６３％がアルミニウムであり、かつ、チタンが２７％である。
【０１４４】
上述の実施例は、還元剤として主にマグネシウム金属を採用したが、当業者は、ナトリウム、カリウム、リチウムおよびバリウムを含むがこれらに限定されない他の金属が、それらの同様の特性を考慮すれば同様の結果を達成することが予想されることを理解するであろう。
【０１４５】
文脈が逆であることを要するか、特に逆であることが言及されるのでなければ、本明細書に単数の整数、工程または要素として記載された本発明の整数、工程または要素は、記載された整数、工程または要素の単数形と複数形の両方を明確に包含する。
【０１４６】
以上の説明は、本発明の説明的な実施例として与えられたものであり、かつ、当業者に明らかな修正および変形はすべて本明細書で規定された本発明の範囲および領域に属するものと見なされることが理解されるであろう。
【図１】
2018529840.tif 000008
【図２】
2018529840.tif 000009
【図３】
2018529840.tif 000010
【図４】
2018529840.tif 000011
【図５】
2018529840.tif 000012
【図６】
2018529840.tif 000013
【図７】
2018529840.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月14日(2017.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料を製造する方法であって、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に供給すること；
前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、前記の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した前記製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある前記金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）前記還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する複合材料を成形すること；ならびに、
前記反応器から前記複合材料を回収することを有し、
ここで、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）は、それが前記還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように前記反応器に供給される、
前記方法。
【請求項２】
前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回り、かつ、さらに任意には前記還元剤（Ｒ）の融点を上回る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の、前記反応器に供給される還元剤（Ｒ）に対するモル比が、３０：１、１５：１、１０：１、５：１、３：１、２：１、１．１：１または１．０５：１である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記製品金属（ＭＰ）の未反応金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器から出る際に前記反応器に再循環される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器内で揮発性であり、かつ、前記還元剤金属（ＭＲ）が、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）の滞留時間の１００−１０，０００倍の前記反応器内における滞留時間を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記還元剤（Ｒ）が、固体、固体粒子または溶融液として前記反応器に供給される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記還元剤（Ｒ）が、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ａｌ、および、それらの任意の組み合わせ、ならびに、それらの任意の１つ以上と別の還元剤（Ｒ’）との組み合わせからなる群より選択される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器に供給される時に蒸気または液体である、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器に供給される時に液体であり、かつ、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を揮発性にして蒸気にする際に前記反応器から可感熱が交換される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類のハライドからなる群より選択される金属ハライドまたはそれらの２つ以上の任意の組み合わせである、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）がＴｉＣｌ４を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＴｉＣｌ４が、前記反応器に供給される時に液体である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記還元剤（Ｒ）がマグネシウムを有し、かつ、前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは約７１４℃を下回り、例えば６５０から７１４℃である、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも最初は、前記反応器が、前記製品金属（ＭＰ）、前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）もしくは他の基質材料の種粒子もしくはサーフェスまたはそれらの組み合わせを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応器が流動床を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が自然播種であり、前記方法が、前記流動床への新しい種粒子もしくはサーフェスの供給の必要性なしに継続的に実行され得るようになっているか、または、前記種粒子もしくはサーフェスが、前記流動床に継続的もしくは定期的に導入されるようになっている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記流動床の前記種粒子の最初の粒子径が、１０μｍから２ｍｍ、好ましくは５０μｍから５００μｍである、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記製品金属（ＭＰ）が２つ以上の金属元素を有する合金であり、かつ、前記方法が、前記の２つ以上の金属元素のそれぞれの金属化合物（ＭＰＣ）および前記還元剤（Ｒ）を前記反応器に供給すること、ならびに前記の２つ以上の金属元素のそれぞれの前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元すること、ならびに前記の２つ以上の金属元素の前記合金を有する前記複合材料を回収することを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属化合物（ＭＰＣ）の総量が、前記還元剤（Ｒ）に対して過剰である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記の２つ以上の金属元素が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される２つ以上の金属ハライド（ＭＰＸ）を、マグネシウムを有する還元剤（Ｒ）と反応させること、ならびにチタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される２つ以上の金属元素の合金およびマグネシウムのハライド塩を有する複合材料を回収することを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記合金がＴｉ６４合金に近似している、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記方法が、（ｉ）少なくとも１つの金属元素の少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）ならびに（ｉｉ）少なくとも１つの他の金属成分または非金属成分および前記還元剤（Ｒ）を前記反応器に供給すること、ならびに前記の少なくとも１つの金属元素の前記の少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）を還元すること、ならびに前記の還元された少なくとも１つの前記の少なくとも１つの金属元素および前記の少なくとも１つの他の金属成分または非金属成分を有する前記複合材料を回収することを有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記の他の金属成分または非金属成分が、ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素、アルミニウム、ケイ素、亜リン酸、硫黄、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、テルル、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、鉛、ビスマス、希土類、それらの化合物およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記複合材料が未反応還元剤（Ｒ）を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記未反応還元剤（Ｒ）が２０重量％までの量で存在する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
複合材料であって、当該複合材料は：
酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス；
前記酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）；ならびに
（ｉ）１以上の酸化状態にある前記製品金属（ＭＰ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する、
前記複合材料。
【請求項２８】
前記複合材料が、前記還元剤（Ｒ）を２０重量％まで有する、請求項２７に記載の複合材料。
【請求項２９】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類からなる群より選択されるか、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせである、請求項２７または２８に記載の複合材料。
【請求項３０】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムのうちの少なくとも２つを有する、請求項２９に記載の複合材料。
【請求項３１】
前記の酸化された還元剤（ＲＯ）が、金属ハライド（ＭＲＸ）を有する、請求項２７から３０のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３２】
前記金属ハライド（ＭＲＸ）が、ＭｇＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＢａＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢａＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢｅＣｌ２、ＡｌＣｌ３およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項３１に記載の複合材料。
【請求項３３】
前記還元剤（Ｒ）が、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ａｌ、および、それらの任意の組み合わせ、ならびに、それらのうちの任意の１つ以上と別の還元剤（Ｒ’）との組み合わせからなる群より選択される、請求項２７から３２のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３４】
１以上の酸化状態にある前記製品金属（ＭＰ）の前記の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）が、前記金属成分（ＭＰ）の１つ以上の金属ハライド（ＭＰＸ）を有する、請求項２７から３３のいずれか一項に記載の複合材料。 
【請求項３５】
前記複合材料が粒子の形態である、請求項２７から３４のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３６】
前記粒子が球形である、請求項３５に記載の複合材料。
【請求項３７】
前記粒子が、形状において規則的または不規則である、請求項３５に記載の複合材料。
【請求項３８】
前記粒子が、５００μｍまで、好ましくは２０−３００μｍの平均粒子径を有する、請求項３５から３７のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３９】
製品金属（ＭＰ）を製造する方法であって、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に供給することを有し、ここで、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）は、それが前記還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように前記反応器に供給され；
前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、前記の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した前記製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある前記金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）前記還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する複合材料を成形することを有し；
前記反応器から前記複合材料を回収することを有し；かつ、
前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）、および存在すれば、前記金属化合物（ＭＰＣ）の前記の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）および前記還元剤（Ｒ）を前記複合材料から除去して、前記製品金属（ＭＰ）を回収することを有する、
前記方法。
【請求項４０】
前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）および前記金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）が、真空蒸留により前記複合材料から除去される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記還元剤（Ｒ）を回収することをさらに有する、請求項３９または４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回り、かつ、さらに任意には前記還元剤（Ｒ）の融点を上回る、請求項３９から４１のいずれか一項に記載の方法。 
【請求項４３】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類からなる群より選択されるか、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせ、請求項３９から４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタニウム、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される少なくとも２つの金属元素を有する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記製品金属（ＭＰ）がＴｉ６４合金に近似している、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
請求項３９から４５のいずれか一項の方法により製造された、製品金属（ＭＰ）。
【請求項４７】
前記製品金属（ＭＰ）が、５００μｍより小さい、好ましくは２０−３００μｍである粒子径を有する粒状金属を有する、請求項４６に記載の製品金属（ＭＰ）。
【請求項４８】
固体複合材料を製造する方法であって、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に継続的に供給すること；前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、前記の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した前記製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある前記金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）前記還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する固体複合材料を前記反応器内に成形すること；ならびに、前記反応器から前記固体複合材料を回収することを有し、ここで、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）は、それが前記還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように前記反応器に供給される、前記方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月4日(2017.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料を製造する方法であって、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に供給すること；
前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、前記の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した前記製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある前記金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）前記還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する複合材料を成形すること；ならびに、
前記反応器から前記複合材料を回収することを有し、
ここで、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）は、それが前記還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように前記反応器に供給される、
前記方法。
【請求項２】
前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回り、かつ、さらに任意には前記還元剤（Ｒ）の融点を上回る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）の、前記反応器に供給される還元剤（Ｒ）に対するモル比が、３０：１、１５：１、１０：１、５：１、３：１、２：１、１．１：１または１．０５：１である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記製品金属（ＭＰ）の未反応金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器から出る際に前記反応器に再循環される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器内で揮発性であり、かつ、前記還元剤金属（ＭＲ）が、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）の滞留時間の１００−１０，０００倍の前記反応器内における滞留時間を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記還元剤（Ｒ）が、固体、固体粒子または溶融液として前記反応器に供給される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記還元剤（Ｒ）が、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ａｌ、および、それらの任意の組み合わせ、ならびに、それらの任意の１つ以上と別の還元剤（Ｒ’）との組み合わせからなる群より選択される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器に供給される時に蒸気または液体である、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、前記反応器に供給される時に液体であり、かつ、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を揮発性にして蒸気にする際に前記反応器から可感熱が交換される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類のハライドからなる群より選択される金属ハライドまたはそれらの２つ以上の任意の組み合わせである、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）がＴｉＣｌ４を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＴｉＣｌ４が、前記反応器に供給される時に液体である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記還元剤（Ｒ）がマグネシウムを有し、かつ、前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは約７１４℃を下回り、例えば６５０から７１４℃である、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも最初は、前記反応器が、前記製品金属（ＭＰ）、前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）もしくは他の基質材料の種粒子もしくはサーフェスまたはそれらの組み合わせを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応器が流動床を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が自然播種であり、前記方法が、前記流動床への新しい種粒子もしくはサーフェスの供給の必要性なしに継続的に実行され得るようになっているか、または、前記種粒子もしくはサーフェスが、前記流動床に継続的もしくは定期的に導入されるようになっている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記流動床の前記種粒子の最初の粒子径が、１０μｍから２ｍｍ、好ましくは５０μｍから５００μｍである、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記製品金属（ＭＰ）が２つ以上の金属元素を有する合金であり、かつ、前記方法が、前記の２つ以上の金属元素のそれぞれの金属化合物（ＭＰＣ）および前記還元剤（Ｒ）を前記反応器に供給すること、ならびに前記の２つ以上の金属元素のそれぞれの前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元すること、ならびに前記の２つ以上の金属元素の前記合金を有する前記複合材料を回収することを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属化合物（ＭＰＣ）の総量が、前記還元剤（Ｒ）に対して過剰である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記の２つ以上の金属元素が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される２つ以上の金属ハライド（ＭＰＸ）を、マグネシウムを有する還元剤（Ｒ）と反応させること、ならびにチタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される２つ以上の金属元素の合金およびマグネシウムのハライド塩を有する複合材料を回収することを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記合金がＴｉ６４合金に近似している、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記方法が、（ｉ）少なくとも１つの金属元素の少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）ならびに（ｉｉ）少なくとも１つの他の金属成分または非金属成分および前記還元剤（Ｒ）を前記反応器に供給すること、ならびに前記の少なくとも１つの金属元素の前記の少なくとも１つの金属化合物（ＭＰＣ）を還元すること、ならびに前記の還元された少なくとも１つの前記の少なくとも１つの金属元素および前記の少なくとも１つの他の金属成分または非金属成分を有する前記複合材料を回収することを有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記の他の金属成分または非金属成分が、ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素、アルミニウム、ケイ素、亜リン酸、硫黄、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、テルル、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、鉛、ビスマス、希土類、それらの化合物およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記複合材料が未反応還元剤（Ｒ）を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記未反応還元剤（Ｒ）が２０重量％までの量で存在する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
固体複合材料であって、当該複合材料は：
酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス；
前記酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した製品金属（ＭＰ）；ならびに
（ｉ）１以上の酸化状態にある前記製品金属（ＭＰ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する、
前記複合材料。
【請求項２８】
前記複合材料が、前記還元剤（Ｒ）を２０重量％まで有する、請求項２７に記載の複合材料。
【請求項２９】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類からなる群より選択されるか、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせである、請求項２７または２８に記載の複合材料。
【請求項３０】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウムおよびバナジウムのうちの少なくとも２つを有する、請求項２９に記載の複合材料。
【請求項３１】
前記の酸化された還元剤（ＲＯ）が、金属ハライド（ＭＲＸ）を有する、請求項２７から３０のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３２】
前記金属ハライド（ＭＲＸ）が、ＭｇＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＢａＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢａＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢｅＣｌ２、ＡｌＣｌ３およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項３１に記載の複合材料。
【請求項３３】
前記還元剤（Ｒ）が、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ａｌ、および、それらの任意の組み合わせ、ならびに、それらのうちの任意の１つ以上と別の還元剤（Ｒ’）との組み合わせからなる群より選択される、請求項２７から３２のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３４】
１以上の酸化状態にある前記製品金属（ＭＰ）の前記の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）が、前記金属成分（ＭＰ）の１つ以上の金属ハライド（ＭＰＸ）を有する、請求項２７から３３のいずれか一項に記載の複合材料。 
【請求項３５】
前記複合材料が粒子の形態である、請求項２７から３４のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３６】
前記粒子が球形である、請求項３５に記載の複合材料。
【請求項３７】
前記粒子が、形状において規則的または不規則である、請求項３５に記載の複合材料。
【請求項３８】
前記粒子が、５００μｍまで、好ましくは２０−３００μｍの平均粒子径を有する、請求項３５から３７のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３９】
製品金属（ＭＰ）を製造する方法であって、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に供給することを有し、ここで、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）は、それが前記還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように前記反応器に供給され；
前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、前記の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した前記製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある前記金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）前記還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する複合材料を成形することを有し；
前記反応器から前記複合材料を回収することを有し；かつ、
前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）、および存在すれば、前記金属化合物（ＭＰＣ）の前記の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）および前記還元剤（Ｒ）を前記複合材料から除去して、前記製品金属（ＭＰ）を回収することを有する、
前記方法。
【請求項４０】
前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）および前記金属化合物（ＭＰＣ）の還元された金属化合物（ＭＰＣＲ）が、真空蒸留により前記複合材料から除去される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記還元剤（Ｒ）を回収することをさらに有する、請求項３９または４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記反応器内の温度が、前記複合材料が微細粒子形態を維持するようなものになっており、前記温度は、好ましくは前記還元剤（Ｒ）の前記の酸化された還元剤（ＲＯ）の融点を下回り、かつ、さらに任意には前記還元剤（Ｒ）の融点を上回る、請求項３９から４１のいずれか一項に記載の方法。 
【請求項４３】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、錫、ハフニウム、イットリウム、鉄、銅、ニッケル、ビスマス、マンガン、パラジウム、タングステン、カドミウム、亜鉛、銀、コバルト、タンタル、スカンジウム、ルテニウムおよび希土類からなる群より選択されるか、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせ、請求項３９から４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記製品金属（ＭＰ）が、チタニウム、アルミニウムおよびバナジウムからなる群より選択される少なくとも２つの金属元素を有する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記製品金属（ＭＰ）がＴｉ６４合金に近似している、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
請求項３９から４５のいずれか一項の方法により製造された、製品金属（ＭＰ）。
【請求項４７】
前記製品金属（ＭＰ）が、５００μｍより小さい、好ましくは２０−３００μｍである粒子径を有する粒状金属を有する、請求項４６に記載の製品金属（ＭＰ）。
【請求項４８】
固体複合材料を製造する方法であって、当該方法は：
製品金属（ＭＰ）の金属化合物（ＭＰＣ）および前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）を還元することが可能な還元剤（Ｒ）を反応器に継続的に供給すること；前記還元剤（Ｒ）の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス、前記の酸化された還元剤（ＲＯ）のマトリックス中に分散した前記製品金属（ＭＰ）、ならびに（ｉ）１以上の酸化状態にある前記金属化合物（ＭＰＣ）の１つ以上の金属化合物（ＭＰＣＲ）および（ｉｉ）前記還元剤（Ｒ）のうちの少なくとも１つを有する固体複合材料を前記反応器内に成形すること；ならびに、前記反応器から前記固体複合材料を回収することを有し、ここで、前記製品金属（ＭＰ）の前記金属化合物（ＭＰＣ）は、それが前記還元剤（Ｒ）に対して過剰であるように前記反応器に供給される、前記方法。
【国際調査報告】
2018529840.tif 000015
2018529840.tif 000016
2018529840.tif 000017