CN1142119C - 复合材料、其制法及由其构成的热敏电阻材料及制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料及其制造方法。该复合材料的特征在于它是一种将由母材物质组成的第1相和，将该第1相呈不连续包围状形成的第2相组成的复合材料单元作为构成单位，许多个该复合材料单元集合而成的复合材料，该复合材料是由母材物质和在该母材物质中分散的分散材料组成，该分散材料在复合材料中呈三维网状不连续地分散从而形成复合材料的骨架部，由于这种骨架部，不会使母材的强度降低却能发挥分散材料的特性，而且可抵抗外部的应力并提高强度。

Description

复合材料、其制法及由其构成的热敏电阻材料及制法

本发明涉及将分散材料分散在陶瓷、金属、高分子等组成的母材中而形成的复合材料及其制造方法。

通过将材质不同的2种以上的材料组合起来即可补充单一材料所不足的特性，例如耐磨损性、耐氧化性、耐腐蚀性、耐热性、电和热的传导性、机械强度等特性。而且，还可赋予仅仅是各单一材料所不能发现的特性，例如，磁性，本身润滑性，光学特性，压电性、热电特性、绝缘性、传热性、绝热性、感应性、膨胀性、易切削性、导电性等新的功能。因此，为了实现希望的特性，人们正在对各种材料组合而成的复合材料进行研究。

特别是，在母材(マトリツクス)中分散由不同种材料组成的粒子或晶须、纤维等的复合材料，其分散材料起着显现机械和功能性质的作用，因此就可以设计出兼有如上所述由单一材料(モノシリツク材)不可能得到的特性的广泛的材料。

作为使分散材料分散的以前的复合材料，通常是将分散材料均匀地分散到母材中。这种复合材料，通过添加分散材料即可赋予高性能化及功能性，但由于分散材料是无规则地分离而进行分散，因而具有不能充分发挥分散材料特性的问题。

为了解决这些问题，有人建议将分散材料以连续的三维网目状分散(特开昭60-243245号公报、特开昭62-4750号公报，特开平1-119688号公报、特开平3-122066号公报，特开平3-174358号公报，特开平4-37667号公报)。这种复合材料，由于分散材料是连续地分布，因而可充分发挥分散材料的特性。

也就是，特开昭60-243245号公报中，公开了将陶瓷和由陶瓷组成的晶须的混合物经烧结而形成的多孔性陶瓷骨架和，浸渍在该陶瓷骨架的空隙中的金属组成的“陶瓷粒子强化金属复合材料””。该复合材料是由陶瓷和陶瓷晶须的混合物组成的分散材料以连续的骨架结构状态分散在金属母材中，因而可制成不产生裂纹、具有高品质，耐热冲击性强的复合材料。

在特开昭62-4750号公报中，公开了由结晶性聚合物和平均长度为0.05～1mm，直径为3～20μm的碳质短纤维组成的“正温度系数组合物及制造方法”。该组合物，由于在聚合物母材中形成碳质短纤维的三维网状结构的连锁体，因此可以减少碳质短纤维的使用量，可制成廉价而且PTC特性优良的聚合物组合物。

在特开平1-119688号公报中，公开了在由热塑性树脂组成的基体中，使铅等导电性金属粒子以网状连续地分散的“树脂成型电极及其制造方法”。该电极在耐蚀性及机械强度方面都很优良，而且价廉。

特开平3-122066号公报中，公开了由低密度碳化硅多孔质体形成骨架，在该骨架的气孔中保持铝的“铝浸渍型碳化硅复合材料及其制造方法”。该复合材料，由于是在碳化硅连续多孔质体的连续气孔中浸渍了铝而形成的，因此可制成轻量，强度、耐热性和耐磨损性均优良的复合材料。

在特开平3-174358号公报中，公开了具有由90～30摩尔％碳和10～70摩尔％碳化硅组成，并且两者形成连续相这种组织结构的“由碳和碳化硅的连续相组成的复合材料”。这种复合材料，由于两成分共同形成连续相，因此即使由于氧化等而使碳成分消失，也会具有大的弯曲强度，因此可以保持其形状。

在特开平4-37667号公报中，公开了在反应烧结的母材中，形成三维连续网状结构体的“轻量高刚性陶瓷及其用途”。该轻量高刚性陶瓷，是轻量高刚性，也就是比弹性率高的复合陶瓷结构体。

然而，上述特开昭60-243245号公报，特开昭62-4750号公报，特开平1-119688号公报，特开平3-122066号公报，特开平3-174358号公报，特开平4-37667号公报中公开的复合材料，任何一种的强度都由母材或分散材料中的低强度材料的强度或致密化度来决定，因此仅靠将分散材料进行连续的三维网状分散，很难达到高强度化。而且，母材和分散材料之间的热膨胀差异导致连续地产生内部应力，因而机械的、热的耐冲击性能都很差。进而，在制备复合材料时，形成母材或分散材料的网状结构的多孔质体后，还需要用特殊的工序来浸透其它的材料。因此，制造时耗费时间，不适于大量生产，而且还有致密化困难的问题。

另外特开平4-37667号公报中所述的轻量高刚性陶瓷，使用的是在喷射雾化粉或粉碎过的金属粉上粘附陶瓷粉的粉末，虽然公开了将分散材料做成网状的方法，但由于使分散材料连续地分散，因而烧结性差，其结果具有强度低的问题。

本发明的目的在于提供一种不降低其机械特性，并能充分发挥分散材料及母材特性的复合材料及其制造方法。

本发明的复合材料的特征是将由母材物质组成的第1相和，将该第1相按不连续包围那样形成的分散材料组成的第2相所构成的复合材料单元作为构成单位而形成的，是许多该复合材料单元集合而成的复合材料；

该复合材料是由母材物质组成的母材和分散在该母材中的分散材料组成，该分散材料在复合材料中呈三维网状不连续地分散；

上述复合材料单元的分散材料多个集合而形成复合材料骨架部分，由于该复合材料的骨架部分而不会使上述母材的强度降低，而且在发挥分散材料特性的同时，由于上述骨架部分对外部应力起抵抗作用而提高强度特性。

本发明的复合材料，关于发挥优良效果的机理，还未搞得很清楚，但可考虑如下。

本发明的复合材料，是将由母材物质组成的第1相和，将该第1相按不连续包围那样形成的分散材料组成的第2相所构成的复合材料单元作为构成单位而形成的。认为由于将该复合材料单元作为构成单位，上述第2相在上述第1相的周围形成牢固的骨架或通道，因此而强化了母材，可以抑制高温时的软化，以及位错和元素扩散的移动等。而且，作为分散材料，当选择用于提高热或电传导性的物质作为分散材料时，通过这种第2相形成的通道，热和电的传导也就成为可能了。

本发明的复合材料，由于是将上述复合材料单元作为构成单位，上述分散材料在复合材料中呈三维网状不连续地分散，因而推论可获得粒子和晶须、纤维等分散材料(分散相)其自身的补强效果，以及分散材料的骨架结构导致的补强效果这两种的相乘效果。

室温下，在强度比分散材料高的母材中承受高应力的同时，在复合材料中以三维网状分散的分散材料阻止了位移的移动，并且可抑制裂纹进展。而且，在高温下，通过分散材料的三维网状分散构造的骨架部分而抑制复合材料的软化变形，同时由于分散材料而抑制结晶之间的晶界滑动和位移运动，从而可提高即时断裂强度和蠕变特性。尤其是，由于分散材料是不连续地分散，因此与三维网状连续分散的相比，即使在分散材料中或沿分散材料和母材的界面产生裂纹，该裂纹也难以传播。而且，容易缓和热的、机械的冲击。进而，由于高致密化，使得难以在复合材料中产生成为破坏源的气孔，因而很难因形成这种气孔而导致强度降低。于是，室温及高温下的有效强化是可能的。

也就是，使用以强化作为目的的分散材料时，该分散材料在母材中，通过粒子、晶须等分散材料而强化的同时，在复合材料中形成不连续地以三维网状分散的骨架结构，由于该结构的形成，就不会产生成为强度降低主要原因的气孔等。这样的骨架结构，在承受高应力的同时，通过分散材料其本身还可阻止在相邻网孔间的位错的移动和裂纹进展。因此，可提高强度和韧性。而且，在使用高耐热性分散材料时，可形成耐热性高的骨架结构，该骨架部分可以抑制母材的软化变形。进而，因晶粒边界软化而导致的晶界滑动和位错的移动，也可通过分散材料自身而得以阻止，因而可提高即时断裂强度和耐蠕变性能。特别是，由于分散材料不连续地分散，即使在分散材料中或沿分散材料和母材的界面裂纹扩展，也不会产生像连续相那样裂纹全部大幅扩展的通道，故裂纹难以传播。

另外使用能赋予功能性的分散材料作为分散材料时，与连续网状相比能谋求高致密化，难以产生成为破坏源的气孔。因此不会使强度降低，并赋予功能性。

而且，由于使分散材料以网状排列，与均匀分散系相比，可呈现出强的分散材料特性。而且，与连续网状结构的相比，可减少分散材料的添加量。

此外，还可利用由母材和分散材料的热膨胀差异而产生的分散材料的间隔变化而将其用于测温。

综上所述，可认为本发明的复合材料是一种不会降低母材的机械特性，可充分发挥分散材料特性的复合材料

以下说明附图。

图1所示光学显微镜照片图(倍率：100倍)表示本发明第1实施例中制得的复合材料的剖面的金属组织。

图2所示说明图概略说明本发明的第1方面及第3方面的复合材料的复合材料单元的结构的一个具体例。

图3所示说明图概略说明本发明的第1方面及第3方面的复合材料的复合材料单元的结构的另一个具体例。

图4所示说明图概略说明本发明的第1方面及第3方面的复合材料的复合材料单元的结构的另一个具体例。

图5所示说明图概略说明本发明的第1方面及第3方面的复合材料的复合材料单元的结构的另一个具体例。

图6所示说明图说明本发明的第1方面及第3方面的复合材料具体一例的剖面的金属组织。

图7所示说明图概略说明构成本发明的第1方面复合材料的网孔的具体一例。

图8所示说明图概略说明具有本发明的第1方面的结合强化层的复合材料的剖面的具体一例。

图9所示说明图概略说明本发明的第1方面的复合材料的优选具体一例的结构。

图10所示说明图概略说明本发明的第1方面的复合材料的优选具体一例的结构，曲线图表示分散材料的选择顺序和距离之间的关系。

图11所示说明图概略说明本发明的第1方面的复合材料的优选具体一例的结构，曲线图表示分散材料的选择顺序和距离之间的关系。

图12所示说明图概略说明本发明的第1方面的复合材料的优选具体一例的结构，曲线图表示分散材料的选择顺序和距离之间的关系。

图13所示说明图概略说明在本发明的第1方面的复合材料中分散材料的适宜分散结构的一例。

图14所示说明图概略说明在本发明的第1方面的复合材料中分散材料的另一种适宜分散结构的一例。

图15所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的强化层存在形态的具体一例。

图16所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的强化层存在形态的另一个具体例。

图17所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的强化层存在形态的另一个具体例。

图18所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的分散材料分散形态的具体一例。

图19所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的分散材料分散形态的另一个具体例。

图20所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的分散材料分散形态的另一个具体例。

图21所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的分散材料分散形态的另一个具体例。

图22所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的分散材料分散形态的另一个具体例。

图23所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的分散材料分散形态的另一个具体例。

图24所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的分散材料具体一例的分散形态，概略示出“三维网状不连续地分散”的形态。

图25所示说明图概略示出本发明的第2方面及第3方面的复合材料的网孔的具体一例。

图26所示说明图说明本发明的第2方面的复合材料的制造方面的具体一例。

图27所示说明图说明本发明的第2方面的复合材料的制造方面的另一具体例。

图28所示光学显微镜照片图(倍率：100倍)表示在比较例1中获得的比较用复合材料的剖面的金属组织。

图29所示光学显微镜照片图(倍率：100倍)表示在本发明的实施例5中获得的复合材料的剖面中的粒子结构。

图30所示曲线图表示在本发明的实施例6及实施例7中获得的复合材料、以及比较例10、比较例13、比较例14的烧结体的温度—电阻值特性。

图31所示曲线图表示比较例11中获得的比较用烧结体的温度—电阻值特性。

以下说明实施本发明的最佳实施方案。

第1方面

本发明的第1方面的复合材料，其特征在于，它是将由母材物质组成的第1相和，将该第1相按不连续包围那样形成的分散材料组成的第2相所构成的复合材料单元作为构成单位，是许多该复合材料单元集合而成的复合材料；

该复合材料是由母材物质组成的母材和分散在该母材中的分散材料组成，该分散材料在复合材料中呈三维网状不连续地分散而成；

许多个上述复合材料单元的分散材料集合而形成复合材料骨架部分，由于该复合材料的骨架部分而不会使上述母材的强度降低，而且在发挥分散材料特性的同时，由于上述骨架部分对外部应力起抵抗作用而提高强度特性。

(母材)

母材(基质マトリツクス)，是复合材料的基材，由第1相形成。作为母材，可使用陶瓷、金属、树脂、金属互化物等材料，结晶质的或非晶质的都可以用。

(第1相)

第1相，由上述母材物质组成。该第1相构成作为复合材料构成单位的复合材料单元(セル)。该第1相的形状，可以是球形，也可以是柱形，或其组合形状，也可以是它们的变形形状。在横断面(第1相是柱形时，指垂直于长轴方向的断面)中的形状，可以是多角形，圆形、椭圆形、或任何不定形状。此时，第1相的大小，在上述横断面中，优选平均直径为1μm～10μm。第1相的大小不足1μm时，在母材内形成的网孔的密度大，因而降低烧结性，其结果是有可能得不到足够的强度。而一旦超过10μm，则难以发挥由于分散材料而产生的机械特性和/或功能特性的提高效果。而且，第1相的大小在1μm～500μm范围内时，很难因复合材料单元外周部位的剥离而导致强度降低，可以充分显现出第2相的特性，因而更为优选。

该第1相的形状，可以是球形或其变形形状、柱形或其变形形状等，任何形状都行。该第1相的形状是球形或其变形形状时，可以成为能各向同性地显现机械·功能特性的结构，因而是适宜的。另外当该第1相的形状是柱形或其变形形状时，可以成为能具有方向性地显现功能、机械特性的结构，而且由于在长轴方向上都是柱形，因而可形成作为薄板功能的结构，因而是适宜的。

(分散材料)

分散材料是为了提高母材的机械特性和功能性而分散在母材中的材料，是形成第2相的材料。该分散材料，可以采用具有耐热性和耐蚀性、耐药品性、高硬度、高弹性、易切削性、耐氧化性等机械特性和，具有热传导性、绝热性、导电性、绝缘性、磁性、压电性、光学特性等功能性的材料。分散材料的材质，适宜采用陶瓷、金属、树脂、金属互化物等材料，可以是结晶质的或非晶质的。形状可以是粒子、晶须、纤维等任何形状都行。

分散材料的大小，最好是，在粒子的情况下，粒径的平均值为0.01μm～1mm，而且是上述第1相大小(在上述横断面中的大小)的1//4以下。该粒径不足0.01μm时，复合材料单元外周部位的第2相的不连续部分的比例变少，有可能降低第1相的机械特性。如果超过1mm，由于复合材料单元外周部位的第2相的分散密度变粗，则有可能难以显现第2相的特性。当上述粒径大于上述第1相大小(在上述横断面中的大小)的1/4时，难以形成第2相导致的骨架结构和通道，因而有可以不能充分显现出第二相的特性。此种情况下，分散材料的大小在0.05μm～100μm范围内时，由于容易适度调整分散材料的不连续部分的间隔，因而能充分显现第2相的特性，同时不会使第1相的强度和耐冲击性等机械特性降低，因此更为优选。

分散材料的大小，在晶须和纤维的情况下，优选其短径的平均值为300μm以下。在此场合，由于将分散材料颗粒的大小规定在200μm以下，因而容易形成不连续的网状结构。如果超出该范围，由于分散材料的分散密度变低，有可能难以发挥网状的效果。

(第2相)

第2相，是由将上述第1相按不连续包围状形成的分散材料组成。构成这种第2相的分散材料，可以是一个一个地由独立的分散材料(粒子)组成，也可以是每一个是许多分散材料的集合体，各自的集合体不连续地形成，也可以是它们的组合。一个分散材料和/或许多个分散材料的集合体，各自不连续地，在上述第1相的周围呈包围状态形成。此时，上述分散材料，既可以是一种材料，也可以是赋予功能和/或强化特性等不同的多种材料。

(复合材料)

本发明的第1方面的复合材料，是将上述第1相和将该第1相按连续包围那样形成的第2相组成的复合材料单元作为构成单位而形成的，上述分散材料在母材中以三维网状不连续地分散。也就是说，在复合材料中以三维网状不连续地分散。

此处，图2～图5所示说明图概念地示出上述复合材料单元的结构的一个具体例。

图2和图3概略说明复合材料单元具体例的上述横断面。图2所示结构是第1相3为多晶质材料的例子，是一种复合材料单元2将许多个晶粒31作为一个区段构成第1相3，分散材料41在其周围不连续地包围从而形成第2相4的结构。图3是第1相3由树脂那种非晶质或单晶质物质组成的材料的例子，是一种将规定尺寸的圆盘状或其变形形状的块作为一个区段，分散材料41在其周围不连续地包围从而形成第2相4的结构。

图4和图5所示说明图概念地示出复合材料单元的具体例，图4示出的结构，是在球状或椭圆形状的第1相3区段整个周围，分散材料41呈不连续包围状形成第2相4的结构。图5示出的是一种在柱状或长椭圆形的第1相3的整个周围，分散材料41呈不连续分散状形成第2相4的结构。

所谓“呈三维网状不连续地分散”状态，如图1及图6中所示其一例，是指分散材料以单体和/或该单体的集合体(包括一部分连接起来的形态和接触的形态)的状态，在母材中、即在复合材料中呈三维网状排列的状态。而且，母材由晶粒组成的情况下，一个网孔是指将数个以上的母材晶粒作为1个单元，在其周围形成的孔。最好的形态是，如图7所示，连续地连结起来的粒子少，而且由分散材料组成的不连续相以微小的间隔分散的那种形态。更优选的形态是，通过数μm以下的粒界相将各分散粒子连结起来的那种形态。

上述分散材料的分散形态，如上所述，只要是基本上以不连续状态形成网状结构的形态就行；1个网孔的形状，是多面体、球状等；断面形状，可以是多角形、圆形、椭圆形或不定形。而且，分散材料，在不损害本发明的作用与效果的范围内，粒子的一部分连续地分散，或者也可以形成连续体。

分散材料在母材中的存在比例，最好在0.01～70体积％的范围内。该比例不足0.01体积％时，分散材料的间隔变宽，有可能难以显现骨架结构的效果及功能性。如果超过70体积％，由于网状的分散相内其分散材料的密度高，因而降低烧结性，有可能使强度降低。而且，该比例在1％～30％范围的情况下，可以更好地发挥本发明的效果，因此更优选。

作为母材和分散材料的组合，可以将陶瓷材料、金属材料、高分子材料等各种材料进行组合。

例如，母材—分散材料的组合，将母材定为陶瓷材料时，可列举：氮化硅—碳化硅、氮化硅—二氧化硅、氮化硅—氮化硼、氮化硅—氮化钛、氮化硅—碳化钛、氮化硅—铁淦氧磁铁、碳化硅—氧化铝、碳化硅—氮化铝、碳化硅—氮化钛、碳化钛—碳化硅、氧化铝—碳化钛、氧化铝—氧化锆、氧化铝—锆石、氧化铝—氮化硅、氧化铝—金刚石、氧化铝—氮化铝、莫来石—氧化铝、莫来石—氧化锆、サイアロン—碳化硅、氧化锆—氧化铝、玻璃—碳化硅、玻璃—氧化铝、钛酸锆酸铅—碳化硅、钛酸锆酸铅—钛酸钡、钛酸铅—钛酸锶、堇青石—莫来石、氧化锆—镍·铬合金等、当分散材料由陶瓷组成时，也可将母材和分散材料的上述组合更换。

将母材定为陶瓷材料时，例如，将碳化硅或碳化钛、氧化钛等这类电阻值低的材料和镍铬合金等作为分散材料添加到陶瓷中时，由于将这些分散材料的间隔以近乎不损害烧结性的程度分散，因此可以对作为母材的陶瓷提供导电性和传热性、因而，陶瓷的放电加工成为可能。特别是，碳化硅、碳化物、硼化物、氮化物和金属类的传热性高的材料中，通过调整分散材料的间隔，就可以在提供电绝缘性的同时还赋予高的传热性，基板材料等的适用性高。此外，通过将易切削性材料作为添加剂，不会降低强度，却可提高加工性。

将母材定为金属材料时，可列举镍—氧化钍、镍·铬合金—氧化钍、镍·铬合金—氧化钇、铁·铬合金—氧化钇、铁·铬合金—氧化锆、铁·铬合金—氧化铝、铝—钨、铝—不锈钢、铝—碳、铝—硼、铝—氧化铝、铝—碳化硅、铝—氧化钇、镁(或镁合金)—氧化铝、铝合金—氧化铝、镍(或镍合金)—氧化铝、钼(或钼合金)—氧化铝、镁—碳化硅、铜—氧化铝、铜—钨、铜—氧化钇、镍·铬合金—氧化钇、镍铬合金—氧化锆、镍·铬合金—氧化钙、镍·铬合金—二氧化硅、银—钨等。分散材料是由金属材料组成时，母材料和分散材料的上述组合也可更换。

母材是金属材料时，例如，由于添加低导热性的氧化锆以调整陶瓷或金属分散材料的间隔，则可以得到不会使机械特性降低，并具有绝热性的金属材料。

将母材定为高分子材料时，例如，可列举聚氯乙烯—铅(或铅合金)、聚氯乙烯—二氧化锰、聚丙烯—滑石、聚丙烯—碳酸钙、聚丙烯—碳酸镁、环氧树脂—碳化硅、环氧树脂—二氧化硅、环氧树脂—玻璃、硅树脂—碳化硅、聚乙烯—碳、热固性树脂—二氧化硅、热固性树脂—二氧化硅、橡胶—碳黑，树脂—石墨、树脂—镍、碳—碳化硅等。

本发明的第1方面的复合材料，可以不使母材的机械特性降低，并能充分发挥强化特性和提高功能等分散材料的特性。

而且，由于能将导电性，传热性、磁性等功能性优良的分散材料以非常短的间隔进行网状分散，因此可通过将分散材料之间调成最适间隔，就能显现出该分散材料形成连续相时近似的特性，和更高机械特性这两方面的特性。

而且，当母材是由晶粒组成的情况下，由于不像从前那样只是一个晶粒，而是将许多晶粒的周围包围起来形成尺寸大的一个网孔，因此以少的添加量就能充分显现特性。

分散材料是高刚性的情况下，由于使分散材料不连续地分散，因此不会导致由于分散材料引起的强度、韧性、耐冲击性等特性降低，从而可达到通过复合化而使母材料高刚性化。

而且，如果将晶须状的分散材料，在与取向方向垂直的方向上形成三维网状结构，则不仅由于填塞效果提高取向方向的强度，而且还可三维地强化。

在此，本发明第1方面复合材料的优选复合材料的特征是，在上述第1相中，均匀地分散用于强化特性和提高功能的添加剂。因此，可以抑制在第1相内部的晶粒的滑动和位错的移动，可以高硬度化、高弹性化等；并能提高耐热性和耐氧化性，耐磨损性、强度、高刚性等机械特性和，传热性等功能特性。这种添加剂，可以采用具有耐热性和耐蚀性，耐药品性，高刚性、高硬度、易切削性、耐冲击性等机械特性和，光学特性、低膨胀性、低电感应率、高电阻性、高膨胀性、传热性、绝热性、导电性、绝缘性、磁性、压电性等功能性的物质。此时，分散材料的材质，能使用陶瓷、金属、树脂、金属互化物等材料，它们可以是晶质的，也可以是非晶质的。其形状，可以是粒子、晶须、纤维等形状。作为添加材料，可以采用具有机械特性的，使用具有功能性的材料作为形成第2相的分散材料时，则可以获得兼有耐热性和耐蚀性、耐药品性、高硬度、易切削性等机械特性的功能性复合材料。

另外，当母材是由非晶质组成时，最好是使上述添加材料(强化粒子)均匀分散在第1相内部。

当母材是由晶质组成时，最好是使上述强化粒子均匀分散在第1相中所包含的晶粒的粒内和/或晶界处。这种情况下，在提高机械特性时，分散材料在晶粒内和在晶界处都可以。

〔本发明的第1方面的优选复合材料〕

本发明第1方面的优选复合材料，其特征在于，它是将由母材物质组成的第1相和，将该第1相按不连续包围那样形成的分散材料组成的第2相所构成的复合材料单元作为构成单位，上述分散材料在复合材料中呈三维网状不连续地分散而形成的复合材料；

上述复合材料单元的第2相，至少有4处不连续部位，该不连续部位至少具有将上述第1相和与该相邻接的另外的第1相结合起来的结合强化相，将上述第1相和上述第2相结合起的结合强化相、将上述第2相和与该相邻接的另外的第2相结合起来的结合强化相中的任何一种，通过该结合强化相使第1相之间更强固的同时，使第2相在复合材料中牢固地被固定·保持。

这种第1方面的优选复合材料，除了具有上述本发明复合材料的作用外，还具有以下作用。

这种复合材料，上述复合材料单元的第2相至少有4处不连续部位。因此，在强化第1相之间的结合的同时，还可使第1相和第2相的结合或固定·保持更牢固。

另外，该复合材料，上述不连续部位，至少具有将上述第1相和与该相邻接的另外的第1相结合起的结合强化相、将上述第1相和上述第2相结合起来的结合强化相、将上述第2相和与该相邻接的另外的第2相结合起来的结合强化相中的任何一种结合强化相。因此，可降低邻接的第1相之间的拉伸和扭曲、以及因剪切力而引起的界面剥离的同时，还可以通过第1相和第2相，和/或第2相之间的结合强化，使第1相之间更牢固。而且，第1相和第2相，及/或第2相之间通过强化相而牢固地结合，因此它们可以抑制界面上的剥离，从而可以使上述第2相在复合材料中牢固地被固定·保持。

由以上叙述，可以认为本发明的第1方面的优选复合材料，与上述复合材料相比，不会降低母材的机械特性，却能更充分地发挥分散材料的特性。而且还可以实现兼有，例如，耐热性、耐磨损性、耐冲击性、耐疲劳性等优良机械特性和功能特性的优秀复合材料。

该复合材料，不会降低母材的机械特性，还能更充分地发挥分散材料的特性。

(结合强化相)

图8所示说明图概念地说明该结合强化相的具体一例。图8示出，在分散材料41按照形成三维网状骨架那样分布的第2相4中，该第2相4部分地形成不连续的部位，通过不连续地形成的结合强化相45，将相邻接的第1相3之间牢固地结合的结构。

结合强化相的优选结构，以结合强化相的厚度薄、而且结合强化相的间隔小而致密度高的结构，能更好地发挥强化结合相的效果。另外，结合强化相和第2相的界面形状，以复杂一些的形状为好，因为可增加上述相间的接触面积，增大保持力，从而可期待具有锚定的效果。因此，邻接的第1相之间可以牢固地结合，同时还具有将第2相牢固地固定·保持在第1相内的效果。

另外，结合强化相的另一优选结构，是将第1相及第2相一起形成三维网状结构，通过第2相的不连续相将第1相和第2相牢固结合起来的结构。因而，可充分地显现第1相的特性，并且不会使强度和耐冲击性等机械特性降低，却具有能显现第2相特性的效果。

结合强化相是一种具有缓和或防止功能的相，它可缓和及防止将分散材料以三维网状分散时容易产生的强度降低。粒子分散强化时，一般是将强化材料尽可能均匀地分散在母材中的措施容易高强度化。另一方面，添加具有导电及导热性和磁性等特性的分散材料而有效地显现功能特性时，通过分散材料尽可能地形成三维网状那样的通道使之高密度分散的措施是有效的。然而，一旦在复合材料中形成分散材料的连续通道，由于在其通道部分局部产生烧结性劣化，因此有可能形成低强度的相，沿着该通道，裂纹容易进展等，有可能使即时破坏强度和疲劳强度等机械特性降低。因此，能解决上述问题的本发明优选复合材料的特征是，它是由作为母材物质的许多个母材晶粒组成的第1相和，包围在许多个晶粒周围作为1个单元形成以三维网状分散的结合强化相，并在其中使分散材料分散的第2相组成的复合材料单元作为构成单位而形成的复合材料；上述第2相的分散材料在复合材料中以三维网状不连续分散，而且，上述第2相的结合强化相在复合材料中以三维网状连续或/和不连续地分散。因此，可以充分发挥上述本发明效果的同时，还可充分抑制高密度的三维网状分散相的强度降低。

作为该结合强化相，适用的有：SiO₂、Si、Al₂O₃、ZrO₂、MgO₂、AlN、La₂O₃、CeO₂、Yb₂O₃、Ta₂O₅、TiO₂、BaO、TiN、Sc₂O₃、BeO、Al₂O₃-BeSiO₄、YN、Y₂O₃、ZrSi₂、CrB₂、ZnO、PbO、Bi₂O₃、CuO、Fe₂O₃等容易烧结的氧化物、氮化物、硼化物类的无机材料和/或微小粒子的无机材料。还可以是能实现上述特性的金属和高分子材料。这些结合强化相、与母材的润湿性好，而且只要含有至少一种以上烧结性比母材好的材料就行，也可以由母材，及烧结性比母材差的材料等2种以上的材料构成。可以是非晶质，晶质、单晶、非晶质和晶质的混合相中的任何一种都行。作为高温用材料使用时，仅仅为晶质的材料，或晶质比例多的材料为佳。

这种结合强化相的结构，例如，在构成结合强化相的物质是柱状晶的情况下，以纵横尺寸比大，细长的针状或板状，而且粗大晶粒少的均匀组织为宜。构成结合强化，相的物质是等状晶的情况下，最好是粒径小，而且粗大粒子少的均匀组织。而且，最好是不存在一定尺寸以上的气孔和异物的。还可以在不损害烧结性的范围内，用晶须和维纤等进一步强化强化相。

另外，构成结合强化相的物质的特性，最好是其热膨胀系数及弹性率与母材相同或近似的物质，或者是，热膨胀系数及弹性率是在母材和分散材料之间、接近母材料的物质。因此，由于可以减少母材与分散材料之间产生的内部应力(热应力)，因而可充分抑制随着分散材料通道的形成而引起的强度降低。而且，由于对母材的润湿性好，即由于容易溶合，因此是有利的。

〔本发明的第1方面的另一优选复合材料〕

本发明的第1方面的另一优选复合材料，其特征是，它是将由母材组成的第1相和，将该第1相按不连续地包围那样形成的分散材料组成的第2相所构成的复合材料单元作为构成单位，上述分散材料在复合材料中呈三维网状不连续地分散而形成的复合材料。

在上述母材中分散的分散材料所具有的分散结构是，以任意的一个分散材料P₀作为起始点，其次将最接近该P₀的分散材料(第1次选择的不连续部位)作为P₁，然后将尚未被选择的分散材料而且是最接近上述P₁的分散材料(第2次选择的不连续部位)作为P₂，顺次选择直至Pn(第n次选择的不连续部位)，将上述作为起始点的分散材料P₀和各个分散材料P_i(i＝1，2，……n)的直线距离规定为LS_i时，该距离LS_i在所定范围内周期性地变动。

该复合材料，除了上述本发明复合材料的作用外，还具有以下作用。

该复合材料，在上述母材中分散的分散材料所具有的分散结构是，以任意的一个分散材料P₀作为起始点，其次将最接近该P₀的分散材料作为P₁，然后将尚未被选择的分散材料而且是最接近P₁的分散材料作为P₂，顺次选择直到P_n，将上述作起始点的分散材料P₀和各个分散材料Pi(i＝1，2，……n)的直线距离规定为LSi时，该距离LSi在所定的范围内周期性地变动。在上述母材料，也就是在复合材料中分散的分散材料具有这样的结构，因此构成第2相的分散材料在母材中，成为形成共有规定大小的相互接点的许多个闭环的构成，因此它起一种骨架结构的作用，所以在强化母材的同时，还可抑制高温时的软化以及位错和元素扩散的移动等。此外，在以提高导热和导电性作为目的选择分散材料时，认为由于形成这种闭环构成的通道，因而也可能导热和导电以上叙述，则可认为这各这种复合材料，与上述复合材料相比较，不会降低第1相和母材的强度和耐冲击性等机械特性，还可以显现更高的功能特性。

因此，这种复合材料，不降低母材的机械特性，却可更充分地发挥分散材料及母材的特性。

(周期性变动的分散结构)

关于本发明的第1方面的另一优选复合材料，用图9和图10进行说明。

也就是，如图9所示，在上述母材中分散的分散材料中，首先选择任意的一个分散材料，将它规定为P₀。

然后，将该P₀作为起始点，第1次选择最接近该P₀的分散材料(不与P₀连续的分散材料)，规定为P₁。

随后，第2次选择是最接近P₁的分散材料，但是尚未被选择的分散材料(不与P₀及P₁连续的分散材料)，规定为P₂。

然后，按同样顺次选择直至Pn(第n次选择的不连续部位)。

然后，将上述作为起始点的分散材料P₀和各个分散材料Pi(i＝1，2，……，n)的直接距离规定LSi。

随后，如图10所示，规定横轴表示粒子数，纵轴表示距离LSi。

此时，本发明的优选复合材料，如图10所示，是具有在所定范围内周期性变动的分散结构的复合材料。

此处，所谓这种周期性变动的分散结构，是一种分散材料遍及整个母材形成许多闭环的结构，其周期根据闭环的形状而异，在圆形或近似圆形的情况下是其直径，在椭圆或柱状样的情况下是长轴径以下范围内变动的分散结构。

图11和图12示出本发明复合材料的周期性地变动的分散结构的另一优选例子。

优选分散结构，如图13所示，是分散材料的间隔W按照(1/2)d以下这样的形态将分散材料分散的结构。

另一种优选分散结构，如图14所示，是分散材料形成许多层闭环的结构。

而且，周期即使一定，也可变动，但每1个周期的粒子数必须是4个以上，优选8个以上。而距离LSi最好在0.01μm≤LSi≤20mm的范围内，优选在0.1μm≤LSi≤1mm的范围内

这种分散结构也可以是分散材料在所定的范围内周期性地增减变动，而且作为整体是增加的那种分散结构。

〔本发明的第1方面复合材料的制造方法〕

简单说明本发明第1方面复合材料的制造方法的一例。

首先，在原料粉末制备工序中制备原料粉末，在作为母材主材料的规定形状的造粒粉表面上，使规定形状的分散材料呈现不连续存在的状态。也就是，按照将母材的粉末以超过规定的大小造粒而形成的造粒粉上，存在分散材料的状态那样制备原料粉末。也就是，在造粒粉末表面上，以使分散材料不连续地散布状态撒布，或在造粒粉的表面，利用CVD法、PVD法，及醇盐法、溶胶法、表面修饰法等化学方法，形成部分的分散材料的覆膜。

然后，在成形工序中，将上述原料粉末制备工序中获得的原料粉末按规定形状成形为成形体。因此，烧结前的成形体，可以在作为母材主材料的造粒粉的间隙或相邻的造粒粉的至少一方的表面上，分散材料不连续地存在着，在整个成形体中，使分散材料不连续地存在。而且，还可根据需要进行CIP(冷静水压加压)。

然后，在复合材料形成工序中，一旦将上述形成工序中获得的成形体进行加热，相邻的造粒粉之间通过不存在分散材料的造粒粉表面而烧结或熔融，从而导致烧结体整体致密化。而且，烧结后，通过进行HIP(热静水压加压)处理，可获得致密性更高的烧结体。

因此，这是一种将由母材物质组成的第1相和，将该第1相按不连续地包围那样形成的分散材料组成的第2相所构成的复合材料单元作为构成单位而形成的复合材料；上述分散材料，在母材中，也就是在复合材料中呈三维网状不连续分散而形成的复合材料。

此时，使用以强化作为目的的分散材料的情况下，通过第2相全体，在母材中，由粒子、晶须等分散材料以粒子强化的三维网状结构形成不连续的骨架结构，按照本方法，在该形成过程中不会产生成为强度降低主要原因的气孔。这种骨架结构，能承受高应力的同时，通过分散材料本身还可阻止与第2相邻接的第1相相互间的位错的移动和裂纹延展。因此，可提高强度和韧性。进而，由于三维网状结构的形式而能抑制机械的和热冲击性的降低。

使用高耐热性的分散材料时，通过第2相整体，可形成耐热性高的骨架结构，由该骨架部位可抑制复合材料的软化变形。进而，通过构成第2相的分散材料本身，也可抑制因晶界的软化而引起的晶界的滑动和位错的移动，因而可提高高温下的即时断裂强度和耐蠕变性。特别是，由于构成第2相的分散材料不连续地分散，即使在分散材料中或沿分散材料和母材的界面上裂纹进展，也不会像连续相那样有裂纹容易进展的通道，因而裂纹难以扩展。

使用能赋予功能性的材料作为分散材料时，与连续网状相比，可提高致密化程度，难以产生作为破坏源的气孔，可以不使强度降低地赋予功能性。

由以上叙述可认为，按照上述复合材料的制造方法，可以很容易地制造出不会使母材的机械特性降低，却能充分发挥构成第2相的分散材料特性的复合材料。

此时，作为原料使用的母材粉末经造粒后获得的造粒粉的粒径(dm)宜于在5.0mm以下，粒子或晶须等分散材料的原始粒子的平均粒径或平均直径(dp)宜于在500μm以下，dp/dm宜于在0.50～1×10^-8的范围内。按照该范围，就能很容易地形成可充分发挥分散材料特性的分散材料三维网状结构。而且，由于将dp/dm规定为0.1～1×10^-5，易于形成不连续的网状结构，因而是有利的。此时，通过使分散材料的大小整粒在180μm以下，则易于形成不连续的网状结构。

此外，构成母材造粒粉的母材粉末，宜于造粒成粒径为2μm～2mm范围的造粒粉，优选5μm～2mm的范围。

以下将母材按材料类别来说明本发明复合材料的制造方法。

母材规定为陶瓷材料的情况下，将母材和烧结助剂按湿式或干式混合，在通过粉碎或喷雾干燥法调整成一定粒径的造粒粉的表面，将分散材料以不连续分散状态撒布。将该粉末经金属模型成形及CIP处理后，常压烧结，利用热压或热静水压烧结(HIP)等方法进行焙烧，则可制得本发明的复合材料。

将母材规定为金属材料的情况下，在通过粉碎造粒或喷射雾化法调整成一定粒径的母材粉末的表面上将分散材料以不连续分散状态撒布，或者形成部分的膜。然后，将该粉末成形后进行烧结，则可制得本发明的复合材料。

母材规定为高分子材料的情况下，将母材和充填材料和表面处理材料等添加剂混合后做成球状或柱状的颗粒，将分散材料撒布在该颗粒上，将这些颗粒填充到金属模型里后加热，通过加压即可制得本发明的复合材料。

如上所述，在制造本发明第1方面复合材料时，由于在一个工序中进分散材料的添加，因而生产性也很良好。

(优选的制造方法)

本发明的第1方面复合材料的优选制造方法是，制备原料粉末，在将作为母材主材料的主原料粉，和用于母材强化或赋予功能的添加剂混合而获得的规定形状的造粒粉的表面上，使规定形状的分散材料呈不连续存在的状态；然后，将该原料粉末成形为规定的形状，将其加热，从而形成复合材料。通过这样的制造方法，则可以获得分散材料以网状不连续分散的同时，在第1相内部添加剂也能均匀分散的复合材料。

(另一优选的制造方法)

本发明的第1方面复合材料的另一优选制造方法是，制备原料粉末，在作为母材主材料的规定形状的造粒粉表面上，规定形状的分散材料和，与母材是同一材料而且其大小与分散材料相同或更小的烧结性提高剂呈不连续存在的状态；然后，将原料粉末成形为规定的形状，将其加热，从而形成复合材料。通过这样的制造方法，则很容易使分散材料以三维网状不连续地分散，而且，还可提高烧结性。

作为烧结性提高剂，可以采用与母材相同的材料，或者作为分散材料的烧结材料通常使用的材料。氮化硅—碳化硅类中，作为烧结性提高剂，可使用氮化硅，或作为该氮化硅的烧结材料使用的氧化钇、氧化铝、イツトリビユウム、尖晶石、氧化镁、作为碳化硅的烧结材料使用的碳和硼、氧化铝、氮化铝等。作为其它的烧结性提高剂，还有氧化镧、钕、氧化锆、镍、铜、铬、铁、氧化铋、氧化铁、铝、氧化钕、氮化钛、硼化钛、氧化钙、氧化钪、氧化铪等氧化物、硼化物、硅化物、氮化物等。而且，使用比分散材料和母材更细的粒子作为烧结性提高剂，能进一步提高烧结性。

本发明的第1方面复合材料，由于充分发挥了分散材料的功能，因此可用于结构用材料、功能性材料等。

例如，在室温强度高的氮化硅中添加高温下稳定的碳化硅，一旦在氮化硅内形成碳化硅的三维网状结构，就可以同时改良室温强度和高温强度以及耐蠕变性、耐氧化性。而且与以前的复合材料相比，可更大地改善赋予导电性和高弹性化等的机械·电特性。

此外，采用IC密封用树脂时，一旦在该树脂中形成高导热性的碳化硅或氮化铝、氮化硼的不连续三维网状结构，则可以不降低电绝缘性却能进一步提高导热性。

采用金属时，由于在不锈钢中使高刚性·高硬度的氧化锆或氧化铪、氧化钇呈不连续的三维网状分散，因此不会引起强度降低，还可提高耐摩擦性·磨损性和刚性、耐氧化性。而且，由于添加了氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化铪这类导热性低的材料，则可获得绝热性高的复合材料。

第2方面

(本发明的第2方面的构成)

本发明的第2方面的复合材料的特征是，这是一种由母材和，在该母材中以三维网状连续分散的、与上述母材近似的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料所组成的复合材料；

上述强化层使上述母材之间牢固地结合的同时使分散材料牢固地保持；

上述分散材料在上述母材中呈三维网状不连续地分散。

(本发明的第2方面的效果)

本发明的第2方面的复合材料，不会降低母材的机械特性，却能充分发挥分散材料的作用。

(本发明的第2方面的作用)

关于本发明的第2方面的复合材料能发挥优良作用的机理，尚未搞得太清楚，但可考虑如下。

也就是，首先本发明第2方面的复合材料具有强化层，该强化层由在母材中以三维网状连续分散的近似于上述母材的物质，也就是与母材相同的物质或是具有与母材性质相近性质的物质组成。该强化层，由与母材相同的物质或具有与母材性质相近性质的物质组成，而且是在母材中连续地分散，因此通过强化层可将隔着强化层而邻接的母材之间牢固地结合起来，因而不会损害母材自身的机械和/或功能特性，而显现所希望的特性。进而，在母材和强化层的界面处可获得牢固的结合，而且，烧结时，在母材和强化层的界面及强化层内难以生成气孔(微小气孔)，因而不会由于存在强化层而导致复合材料的强度降低。

其次，本发明的第2方面的复合材料，在上述强化层中使分散材料不连续分散的同时，该分散材料在上述母材中以三维网状不连续地分散。

这种分散材料，在强化层中不连续地分散，因此即使是难烧结性的分散材料，由于强化层中有近似母材的物质存在，因此在强化层和分散材料的界面处细小的气孔(成为破坏起点)少，不仅能抑制由此引起的强度降低，而且可在强化层内牢固地保持分散材料。

另外，分散材料的热膨胀系数与母材差别很大时，由于分散材料处于连续的分散形态，因分散材料的热膨胀系数不同而产生内部应力并降低机械特性，但在本发明中，由分散材料形成的不连续部位可以缓和这种内部应力。因而，可抑制即时断裂强度和耐冲击性、耐疲劳性等机械特性降低。

其次，由于使分散材料在母材中以三维网状不连续地分散，因此高密度的分散相在整个母材中呈三维网状形成，因而能形成可强烈显现分散材料的机械特性和/或功能特性的通道，并可显现通过该通道后的各种特性。

而且，在母材和强化层的界面处，即使产生裂纹，也会由于所谓复合而引起的裂纹的迂回或/和吸收效果使得裂纹难以进展，因此不会由于上述强化层的存在而使复合材料的强度降低。

也就是，由于在母材中分散材料呈三维网状不连续地分散，因此可以推定，如下所述，可以获得粒子或晶须、纤维等分散材料(分散相)其自身所起的补强效果，以及由分散材料的骨架结构所引起的补强效果这2种相乘的效果。

室温下，在强度比分散材料高的母材上承受高应力的同时，通过呈三维网状分散的分散材料阻止位错在网孔内移动，可以抑制裂纹进展。另外高温下，通过分散材料三维网状结构的骨架结构阻止晶粒之间的晶界滑动和位错移动(由于分散材料的锚接、夹钳作用)，从而抑制复合材料的软化变形，因而能提高即时断裂强度及反复操作疲劳、蠕变特性。特别是，由于分散材料不连续地分散，与呈三维网状连续地分散相比较，即使在分散材料中或沿分散材料和母材的界面处发生裂纹也很难传播，而且容易缓和热的·机械的冲击。进而，由于高致密化，难以形成在复合材料中成为破坏源的气孔，因此很难引起因为形成这种气孔而产生的强度降低。于是，有可能强化室温及高温下的效率。

也就是，使用以强化作为目的分散材料的情况下，该分散材料在母材中，通过粒子、晶须等分散材料进行粒子强化的同时，形成不连续地三维网状分散的骨架结构。由于这种结构的形成，就不会形成作为强度降低主要原因的气孔。这种骨架结构，在承受高应力的同时，靠分散材料其自身，可以阻止在相邻网孔间的位错移动和裂纹进展。因此，可提高强度和韧性。使用高耐热性的分散材料的情况下，可以形成耐热性高的骨架结构，该骨架部位可以抑制母材的软化变形。而且，可以依靠分散材料自身，阻止因晶界软化而导致的晶界滑动和位错的移动，因此可提高高温下的即时断裂强度和耐蠕变性及反复疲劳特性。特别是，由于分散材料不连续地分散，即使在分散材料中或沿分散材料和母材的界面处裂纹进展，也不会像连续相那样具有裂纹容易遍及整体大幅进展的通道，而是裂纹难以传播。

另外，在使用能赋予功能性的材料作为分散材料的情况下，谋求比连续网状结构更高的致密化，难以产生成为破坏源的气孔，可以不降低强度而赋予功能性。而且，由于分散材料是不连续的，因而也容易显现母材本身所具有的功能。

由于分散材料呈网状排列，因此，与均匀分散体系相比较，可以强烈地显现分散材料的特性。而且，与连续网状结构相比较，其添加量少。

由以上叙述，可认为本发明的复合材料是一种可以不降低母材的机械特性，而能充分发挥分散材料特性的复合材料。

(母材)

母材(マトリツクス)，是成为复合材料基质的材料，适合采用陶瓷、金属、树脂、金属互化物等材料，结晶质的、非结晶质的都行。

(强化层)

强化层由近似于上述母材的物质(包括同一物质)组成，它在母材中呈三维网状连续分散。另外，在该强化层中，分散材料呈不连续状态分散。该分散材料的分散状态，只要是不连续的即可，不规则状，均匀状，网络状，层状都行。

也就是，强化层由近似于上述母材的物质组成，但最好是起粘结相作用的物质，将隔有该强化层的相邻接的母材相粘结起来。

此外，所谓“近似于”母材，具体可列举：①母材自己、②结晶性母材的非晶质材料、③熔点与母材相同或更低、对母材或/和分散材料的润湿性良好的材料、④比母材更高密度化的材料(相)、⑤与母材同质的非晶质材料(相)或单晶材料(相)、⑥弹性率比母材小的相、⑦与母材及分散材料相比，热膨胀系数小的相、⑧与分散材料同种的元素组成的相、⑨母材与其烧结助剂的混合相、⑩母材和/或分散材料的烧结助剂、增塑剂等。

作为具体的物质，母材是Si₃N₄的情况下，可列举Si₃N₄，CeO₂，BeO，Al₂O₃，Y₂O₃，MgSiO₃，La₂O₃，ZrO₂，AlN，SiO₂，MgO，Nd₂O₃，Sm₂O₃，Dy₂O₃，Yb\-2O₃，BeSiO₄，Mg₃N₂-Be₃N₂，MgSiN₂，YN，Sc₂O₃，TiN等。

母材是Al₂O₃的情况下，可列举AlN，Al₂O₃，SiO₂，MgO，ZrO₂等。

母材是SiC的情况下，可列举SiC，B，C、Al₂O₃等。

母材是不锈钢的情况下，可列举Al，ThO₂，Mn，Cr，Fe，Ti，Mo，Cu，Y₂O₃，B等。

母材是Fe的情况下，可列举Cr，Ni，B等。

母材是热塑性树脂的情况下，可列举热塑性树脂、热固性树脂等。

本发明的第2方面的复合材料的强化层，是由与母材同质的物质组成，最好是粒径比母材细的和/或纵横尺寸比大的晶粒。因而，可以高强度地形成高韧性的强化相，可大大提高分散材料的保持性能。

强化层最好是由结晶性母材的非晶质材料组成，因此可以形成容易与母材料溶合的强化相。

强化层的熔点，在母材的熔点温度以下。最好是由与母材和/或分散材料润湿性好的材料组成。因此可以形成致密度比母材更高，与母材及分散材料的任何界面上气孔极少、结合性强的强化层。因此，可以牢固地结合母材/母材，以及，母材/分散材料。

强化层，最好是由比母材更高密度化的材料组成。因此不会在强化层中产生破坏，可牢固地保持分散材料。

强化层最好由与母材同质的非晶质材料或单晶材料组成。因此，强化层和母材的溶合好，通过强化层在母材/母绪间可显现出强的结合力。

强化层最好由弹性率比母材小的材料组成。因此，通过强化层可以缓和热的及机械的耐冲击力，能显现高的耐冲击性。

强化层最好由热膨胀率比母材及分散材料的热膨胀率小的材料组成。因此，可以缓和因母材和分散材料之间的热膨胀差异而产生的内部应力。

强化层最好由与分散材料同种的元素组成。因此，强化层和分散材料容易溶合，可以将分散材料牢固地保持在强化层中。而且，分散材料还可以利用强化层内的构成元素的一部分在原地生成分散材料，因而，可获得牢固的保持力。

强化层最好由母材和其烧结助剂的混合相组成。因此，可以将分散材料牢固地保持在复合材料中。

强化层最好由母材和/或分散材料的烧结材料组成。因此，可以将分散材料牢固地保持在强化层内。

强化层最好由增塑剂组成。因此，可以提高分散材料和强化层的润湿性，提高分散材料在强化层内的保持力。

强化层最好具有与母材的相溶性。因此，可以提高分散材料在复合材料中的保持力。

此处，强化层在母材中的存在形态，是在母材中呈三维网状连续地分散。

具体说，如图15中所示其一例，母材3是将由强化层5分离的细胞状单元2作为一个单位，只有强化层5是以三维网状连续分散的形态。这种形态具有的优点是，通过三维网状分散的强化层将母材之间牢固地结合起来。

另一具体存在形态，如图16所示，母材3和强化层5同时是以连续三维网状形成的形态。这种形态具有的优点是，通过三维网状分散的强化层将母材之间牢固地结合起来。

另一具体存在形态，如图16所示，母材3和强化层5同时是以连续三维网状形成的形态。这种形态具有的优点是，不仅显现强化层5的特性，还进一步显现母材3自身的特性。

另一具体存在形态，如图17所示，是二维网状分散的强化层5层叠的形态。这种形态可具有各向异性，相对二维方向(面方向)显现特性。尤其在薄板的情况下是有效的。

优选的强化层结构是，由在母材中呈三维网状连续分散，近似于上述母材的物质组成，而且由该强化层和分散材料形成的部分的一个网孔的大小(例如图15的D)在1μm≤D≤1000μm的范围内，而且，该部分呈三维网状形成通道。这种结构的情况下，通过晶界相牢固地将混在强化层内与母材近似的物质、及分散材料牢固地结合在一起，可以充分发挥由此构成的三维网状结构的强化层效果，能起到特有的效果。

(分散材料)

分散材料，是一种以提高母材机械特性和提高功能性为目的，分散在强化层中(进而在母材中)的材料，可使用具有耐热性和耐蚀性、耐氧化性、耐药品性、高硬度、高弹性、易切削性、放电加工性等机械特性，以及，传热性、绝热性、导电性、磁性、压电性、光学特性等功能性的材料。分散材料的材质，可采用陶瓷、金属、树脂、金属互化物等材料，可以是晶质的材料也可以是非晶质的材料。其形状可以是粒子、晶须、纤维等形状。

这种分散材料，可以是一种材料，也可以是根据目的而具有不同性质(功能特性和/或机械特性等)的多种材料。

分散材料在强化层中的分散形态，有：①在强化层中分散材料均匀或不规则分散的形态；②在强化层中分散材料不均匀分散的形态；③在强化层中分散材料以网状，层状等特定形态规则地分散的形态等。

此时，在强化层中分散的分散材料的单位，可以是：(a)一个粒子或晶须等个体；(b)个体的部分(由最小构成单位组成的部分)和该个体连结或集合而成的集合部分混合存在而形成的不连续部分；(c)将上述个体连结或集合而成的集合区段作为单位而形成的不连续部分，其中的任何一种都行，也可以是它们的组合。此时，形成集团的分散材料，可以是一种材料，也可以是根据目的而具有不同性质(功能特性和/或机械特性等)的多种材料。

分散材料在强化层中的分散形态，具体地说，如图18所示，是在整个强化层5中分散材料41是不规则地分散的状态。在这种形态时，由于在近似于母材的物质组成的强化层5中，可将分散材料41个别(最小单位)地保持(残余应力分布均匀)，因此能显现高的即时断裂强度，而且可获得高的耐冲击性和耐反复疲劳性。

另一具体的分散材料的分散形态，如图19所示，是在强化层5中分散材料41是呈不连续的网状结构(包括部分地不连续)的分散形态。

这种形态下，分散材料41的强度比不规则分散时低一些，但其优点是可充分显现分散材料41的电特性和热特性等功能性质。

另一具体的分散材料的分散形态，如图20所示，是分散材料41在不损害母材3及强化层5的烧结性的范围内接近而分散的状态。

这种形态下，分散材料的强度比不规则分散时低一些，但其优点是可充分显现分散材料41的电特性和热特性等机械性质。

另一具体的分散材料的分散形态，如图21所示，是在周方向上部分连续的分散材料41呈层状分散的形态。

该形态下，分散材料的强度比不规则分散时低一些，但其优点是可充分显现分散材料41的电特性和热特性等机械性质(比上述图20的具体例更强)。

其它具体的分散材料的分散形态，还有在母材粒子的周方向使特性不同的分散材料呈2层以上分散的形态，例如，如图22所示，第1分散材料42和第2分散材料43呈二层构成的形态。

这种形态具有能赋予多种分散材料特性的优点。

其它具体的分散材料的分散形态，如图23中所示，是在强化层5及母材这两者中分散的形态。

这种形态时，分散在母材3中的分散材料6(作为添加剂)，与强化层5中的分散材料41的特性可以相同，也可不相同，还可以是使具有各种特性的多种添加剂分散。

在本发明中，分散材料，在上述强化层中不连续分散的同时，在上述母材中以三维网状不连续地分散。此处，所谓“三维网状不连续地分散”，如图29及图24中示出的一例，是指分散材料41以在母材3中呈分离或部分地连接(接触)状态排列成三维网状的状态。

母材是由结晶粒组成的情况下，一个网孔，如图25所示，是指将由数个以上的母材晶粒31组成的单元，或该母材的晶粒和在该晶粒周围形成的强化层的一部分组成的单元作为一个单位，在其周围分散材料形成网络骨架的状态。最好是，连续连接的粒子少，而且不连续相以微小间隔分散那样的形态。更优选的形态是，通过超微(0.数μm)～数μm的晶界相将各分散粒连结起来的形态。

形成网状结构的分散材料的分散形态，如上所述，只要是基本上以不连续的状态形成网状结构的形态就行，一个网孔的形状，是球状，多面体，而断面形状是三角形，圆形、椭圆形、多边形、星型、不定形的任何形状都行。而且，分散材料，只要在不损害本发明的作用，效果的范围内，粒子有一部分连结地分散，或形成连续体也是可行的。

分散材料的大小，在粒子的情况下，粒径的平均值最好是0.001μm～1mm。该粒径不足0.001μm的情况下，强化层内的分散材料的密度变高，不连续部位变小，其结果是容易发生破坏，容易降低机械特性。而且，该粒径一旦超过1mm，则在强化层内的分散材料的分散变粗，因而有可能难以发挥网状的效果及/或分散材料的效果。此场合，分散材料的大小为0.01μm～100μm时，分散材料的不连续部位的间隔成为适度状态，因此不会降低母材的强度和耐冲击性等而能充分发挥强化层和/或分散材料的特性，因而更为优选。

是晶须和纤维的情况下，分散材料的大小最好是其短径的平均值为300μm以下。此场合，通过将分散材料的短径大小分级成180μm以下，则容易形成不连续的网状结构。如果超过该范围，则由于分散材料的分散密度变低，有可能难以发挥分散材料的网状骨架的效果。

分散材料在强化层中的存在比例，最好在0.01～80体积％的范围内。该比例不足0.01体积％时，分散材料的间隔宽，有可能难以显现骨架结构的效果及功能性。另外，如果超过80体积％，则由于网状的分散相，强化层内的分散材料的密度变高，因而有可能降低烧结性，降低强度。该比例是1％～30％范围内时，可以更充分地发挥本发明的效果，因此更为优选。

强化层的存在比例，按体积比，相对于母材100，最好是2％～80％。该比例不足2％时，强化层的宽度太窄，作为强化层的作用变小，有可能减弱其效果。一旦超过80％，分散在强化层内的分散材料数量增加，因而有可能因致密不足而引起低强度和低韧性。而且，也难以显现母材其自身的特性。该比例，按体积比，相对于母材100，更优选5％～60％。

一个网孔的最大大小最好是1μm～5mm的范围。一个网孔的最大大小不足1μm时，在母材内形成的网络的体积密度变大，因此烧结性降低，有可能得不到足够的强度。如果超过5mm，则难以发挥分散材料骨架结构的效果。该大小最好处于分散材料的大小为一个网孔大小的1/4以下的关系。因此，容易形成分散材料(或分散材料和强化层)的骨架结构和通道，可充分发挥分散材料和/或强化层的特性。

作为强化层和分散材料的组合，可以将陶瓷材料、金属材料、高分子材料等各种材料进行组合。

例如，作为强化层—分散材料的组合，当强化层是陶瓷材料时，可列举氮化硅—碳化硅、氮化硅—二氧化硅、氮化硅—氧化锆、氮化硅—氮化硼、氮化硅—氮化钛、氮化硅—硼化钛、氮化硅—硼化锆、氮化硅—二硅化钼、氮化硅—氧化钇、氮化硅—氧化イツトリビュム、氮化硅—碳化钛、氮化硅—铁淦氧磁铁、碳化硅——氧化铝、碳化硅—氮化铝、碳化硅—氮化钛、碳化钛——碳化硅、氧化铝——碳化钛、氧化铝——氧化锆、氧化铝——锆石、氧化铝——氮化硅、氧化铝—二硅化钼、氧化铝——金刚石、氧化铝——氮化铝、莫来石——氧化铝、氧化锆—氧化钙、氧化锆—氧化钇、氧化锆—氧化镁、莫来石——氧化锆、サイアロン——碳化硅、氧化锆——氧化铝、玻璃——碳化硅、玻璃——氧化铝、硼硅酸玻璃—氧化铝、钛酸锆酸铅——碳化硅、钛酸锆酸铅——钛酸钡、钛酸铅——钛酸锶、堇青石——莫来石、堇青石—石英、堇青石—铁氧体磁铁、氧化锆——镍·铬合金等。分散材料是由陶瓷组成时，强化层和分散材料的上述组合也可替换。

强化层是陶瓷材料时，例如，将碳化硅或碳化钛、氧化钛等这类电阻值低的材料或镍·铬金属等作为分散材料添加到陶瓷中的情况下，按不损害烧结性的程度并确保不连续性地将这些分散材料的间隔分散，或者，通过增加一部分连结的部分的密度，就可以向作为强化层的陶瓷提供导电性和导热性。因此，可进行陶瓷的放电加工。尤其是，碳化硅或碳化物、硼化物，氮化物，金属类的导热性高的材料，通过调整分散材料的间隔，就可以在具有电绝缘性的同时赋予高的导热性，适合于作基板材料和热电材料。通过添加易切削性的材料作为分散材料，或分散材料的一种，不会使强度降低，还可提高加工性。

强化层是金属材料的情况下，强化层和分散材料的组合，可列举：镍—氧化钍、镍—铝、镍—钛、镍·铬合金—氧化钍、镍·铬合金—氧化钇、铁·铬合金金—氧化钇、铁·铬合金—氧化锆、铁·铬合金—氧化铝、铁·铬合金—铜、铁·铬合金—氧化钍、铁·铬合金—钛、铬—氧化镁、铝—钨、铝—不锈钢、铝—碳、铝—硼、铝—氧化铝、铝—碳化硅、铝—氧化钇、镁—矾石铁、铝—氮化铝、镁(或镁合金)—氧化铝、铝合金—氧化铝、镍(或镍合金)—氧化铝、钼(或钼合金)—氧化铝、镁—碳化硅、铜—氧化铝、铜—二氧化硅、铜—氧化铍、铜—钨、铜—氧化钇、铁—铜、镍·铬合金—氧化钇、镍·铬合金—氧化锆、镍·铬合金—氧化钙、镍·铬合金—二氧化硅、钛—硼化钛、不锈钢—氧化铝、铅—铅氧化物、银—银氧化物，银—钨、钴—氧化钍等。分散材料是由金属材料组成时，强化层和分散材料的上述组合也可替换。

强化层是金属材料时，例如，通过添加传热性低的氧化锆等调节陶瓷或金属分散材料的间隔，即可获得不会降低机械特性，而绝热性和电绝缘性优良的金属材料。

强化层是高分子材料时，强化层和分散材料的组合，可列举：聚氯乙烯—铅(或铅合金)、聚氯乙烯—二氧化锰、聚丙烯—滑石、聚丙烯—碳酸钙、聚丙烯—碳酸镁、聚苯乙烯—氧化铝、聚苯乙烯—聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂—碳化硅、环氧树脂—二氧化硅、环氧树脂—玻璃、硅树脂—碳化硅、聚乙烯—碳、热固性树脂—二氧化硅、热固性树脂—二氧化硅、橡胶—碳黑，树脂—石墨、树脂—镍、碳—碳化硅、ABS-SiC、丙烯—二氧化硅、尼龙—聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙—氮化钛、碳墨—共聚物乳胶、尼龙—二氧化钛，聚苯乙烯—二氧化钛、细纤维—二氧化钛、尼龙-SiC、尼龙—氧化硅等。

本发明第2方面的复合材料，不会降低母材的机械特性和/或功能特性，还可充分发挥强化特性和提高功能等分散材料的特性。

由于能以非常短的间隔网状地分散导电性、传热性、磁性等功能性优良的分散材料，通过使分散材料之间的间隔为最佳状态，就可以同时显现出与该分散材料形成连续相时相近似的特性，和更高的机械特性。

分散材料是高刚性的情况下，由于分散材料是不连续地分散，因而不会引起分散材料带来的强度、韧性、耐冲击性、耐久性等特性下降，可以达到因为复合化而使母材高刚性化。

而且，一旦将晶须状的分散材料在与晶须的取向方向相垂直的面内形成二维网状结构，不仅可以提高销钉(锚)的效果及由于桥接作用而使取向方向的强度提高，还可进行三维的强化。

本发明的第2方面的复合材料，是由母材和、在该母材中呈三维网状连续分散的近似于上述母材的物质组成的强化层和、在该强化层中不连续分散的分散材料组成，该分散材料在上述母材中呈三维网状不连续分散的复合材料；在强化层中和/或由该强化层(或分散材料)划定的三维网状的母材内部，最好使用于强化特性和提高功能的添加剂均匀地(或，网状，层状等)分散、因此，可以抑制网络内部的晶粒滑动和位错的移动，可高硬度化，高弹性化等，提高耐热性和耐氧化性、耐磨损性、强度、高刚性等机械特性，和传热性等功能特性。

作为该添加剂，可以使用具有耐热性和耐蚀性、耐药品性、高刚性、高硬度、易切削性、耐冲击性等机械特性和、低膨胀性、高热膨胀、光学特性、低电容率、高电容率、高电阻性、热电特性、传热性、绝热性、导电性、磁性(导磁性)，压电性等功能性的材料。分散材料的材质，适合使用陶瓷、金属、树脂、金属互化物等材料，可以是结晶质的，也可以是非晶质的。其形状，可以是粒子、晶须、纤维等形状。使用具有机械特性的材料作为该添加剂，并使用具有功能性的材料作为形成网络的分散材料时，则可获得兼有耐热性和耐蚀性，耐药品性、高硬度、易切削性、放电加工性等机械特性的功能性复合材料。

此时，母材由非晶质材料组成的情况下，在强化层中和/或由该强化层(或分散材料)划定的三维网络的内部，最好使上述添加剂均匀分散。

母材由晶质材料组成的情况下，在强化层中和/或由该强化层(或分散材料)划定的三维网络的内部，或者是由晶粒组成时在该晶粒的粒内或/和晶界上，最好使上述强化粒子均匀地分散。这种情况下，提高机械特性时，分散材料在晶粒内或在晶界上都行，在赋予功能性时，最好分散在晶界中。

〔本发明第2方面的复合材料的优选制造方法〕

本发明的第2方面的复合材料的优选制造方法，其特征在于它是由以下工序组成：母材造粒粉准备工序，在此工序中准备成为复合材料母材的造粒粉；和复合粉准备工序，在此工序中将含有近似于上述母材的物质和分散材料的粉末混合后，准备成为强化层原料的复合粉；和原料粉末制备工序，在此工序中制备原料粉末，使之成为将上述复合粉撒布在上述母材造粒粉周围的状态；和成形工序，在此工序中将原料粉末成形为规定形状后使其成为成形体；和复合材料形成工序，在此工序中加热该成形体，从而形成母材和、在该母材中呈三维网状连续分散的近似于上述母材的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料组成的复合材料。

按照这种复合材料的制造方法，就能很容易地制得不会降低母材的机械特性却能充分发挥分散材料特性的复合材料。

关于本制造方法能发挥优良效果的机理，尚未搞得太清楚，但可考虑如下。

本制造方法，首先在母材造粒粉准备工序中，准备成为复合材料的母材的造粒粉。造粒粉，在不损害本发明效果的范围内，还可适宜混合其它添加剂。

其次，在复合粉准备工序中，将含有近似于上述母材的物质和分散材料混合后，准备成为强化层原料的复合粉。而且，复合粉，在不损害本发明效果的范围内，可以适宜混合其它添加剂。也可以代替造粒粉，改用母材的原始粒子。

其次，在原料粉末制备工序中，按照将上述复合粉撒布在上述母材造粒粉周围的状态制备原料粉末。

然后，在成形工序中，将上述原料粉末制备工序中获得的原料粉末按规定形状成形后成为成形体。因此，烧结前的成形体，在作为母材主材料的造粒粉的间隙和相邻接的造粒粉的表面等上存在复合粉，遍及成形体全体，分散材料以不连续的分散状态存在。

然后，在复合材料形成工序中，一旦将上述成形工序中获得的成形体加热，则由于邻接的造粒粉之间或复合粉之间，以及/或造粒粉和复合粉烧结和/或熔融，使得烧结体全体致密化。因此，形成母材和、在该母材中呈三维状连续分散的近似于上述母材的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料组成的复合材料。

此时，处于复合粉内的近似于母材的物质呈液相或其近似状态，因而引起原子的扩散，嵌埋在近似于母材的物质粒子间的间隙中，导致强化层的致密化，而且在强化层和母材粒子的界面上也进行致密化。由此可认为，按照本发明，则可提高整个成形体的烧结性，获得高致密性的烧结体。

在复合材料形成工序中，使用以强化作为目的的分散材料时，不会形成作为强度降低主要原因的气孔，分散材料在母材中形成通过粒子、晶须等分散材料而粒子强化的不连续三维网状结构骨架结构。该骨架结构，在承受高应力的同时，还可通过分散材料其自身阻止在相邻接的网孔间的位错的移动和裂纹进展。因此，可提高强度和韧性。

使用高耐热性分散材料的情况下，可以形成耐热性高的骨架结构，由于这种骨架部位而抑制母材的软化变形。进而，还可依靠分散材料其自身阻止因晶界软化而带来的晶界滑动和位错的移动，因而可提高即时断裂强度和耐蠕变性。特别是，由于分散材料不连续地分散，在分散材料中或沿分散材料和母材的界面即使裂纹扩展，但也不会像连续相那样具有裂纹容易扩展的通道，因此，裂纹难以传播。

使用能赋予功能性的材料作为分散材料情况下，致密化程度比连续网状时高，难以产生成为破坏源的气孔，强度不降低却能赋予功能性。

由以上叙述可认为，按照本发明方法，能容易地制得不会使母材的机械特性降低却能充分发挥分散材料特性的复合材料。

((母材造粒粉的准备工序))

在母材造粒粉的准备工序中，准备成为复合材料的母材的造粒粉。此处，构成母材造粒粉的母材粉，总的来说适宜使用上述复合材料中所述的适于用作母材的物质。

母材造粒粉的粒径(dm)，最好为5.0mm以下，粒子或晶须(短径)等分散材料的原始粒子的平均粒径(dp)最好在500μm以下，dp/dm在0.50～1×10^-8的范围内。如果在该范围内，就可使分散材料形成三维网状从而能充分发挥分散材料的特性。由于将dp/dm规定在0.5～6×10^-6，容易形成不连续的网状结构，因而是有利的。这种情况下，通过将分散材料的大小整粒在300μm以下，因而容易形成不连续的网状结构。

构成母材造粒粉的母材粉末，由于是在粒径为2μm～5mm左右的范围内进行造粒，因而容易形成不连续的网状结构。优选粒径在20μm～5mm的范围内

((复合粉准备工序))

其次，在复合粉准备工序中，将含有近似于上述母材的物质和分散材料的粉末混合，由此准备成为强化层原料的复合粉(也包括只混合含有近似于母材的物质和分散材料的粉末)。

此处，近似于母材的物质及分散材料，总的来说适宜使用上述复合材料中所述的材料。

近似于母材的物质的形状，可以是粒状，角状、柱状、纤维状(包括晶须状)，不定形等任何一种形状。优选为粒状、柱状、不定形状。

近似于母材的物质的粒径，为了容易烧结，以细为宜，最好是整粒成大小为0.001μm～300μm，更好是0.01～100μm左右。最优选0.01～80μm，则可形成最佳状态的不连续网络。

分散材料的形状，可以是粒状、角状、柱状、纤维状(包括晶须状)、不定形等任何一种形状。优选粒状、不定形。其粒径大小，为母材粉的1/2以下，以0.001μm～500μm为宜，较好是0.005～100μm，最好是0.01～80μm左右。

近似于母材的物质和分散材料的混合，可以采用混合本发明中所用的这些物质的种类·大小时所用有普通混合设备，例如球磨机，ァトライタ，，ヘンシェル混合机、球混机、搅拌混合机等进行。优选用湿式或干式球磨机、球混机或アトライタ进行。

所得之复合粉的形态，可以是粒状，角状、柱状、纤维状(包括晶须状)、不定形等任何一种形状。优选对致密化(成形性、压粉性等)有利的粒状、角状、不定形的形状。

其大小为母材造粒粉的1/2以下，以1mm以下为宜。更好是，为母材造粒粉的1/3以下，粒径为500μm以下；最好是，为母材造粒粉的1/5以下，粒径为80μm以下。

在母材造粒粉准备工序及复合粉准备工序中，进行造粒时，可以采用搅拌造粒、转动造粒、流动造粒、喷雾造粒、挤出造粒、粉碎造粒等通常用的造粒法。

考虑母材的烧结性和熔融性，可在母材造粒粉或复合粉中混合适宜的烧结助剂、增塑剂。而且，该烧结助剂，不是混合在母材造粒粉或复合粉中，而是在后述的原料粉末制备工序中也可适宜添加。

作为上述烧结助剂，可以采用与母材相同的材料，或者作为母材和/或分散材料的烧结助剂通常使用的材料。在氮化硅—碳化硅系中，作为烧结助剂，可以使用氮化硅，或作为该氮化硅的烧结助剂使用的氧化钇和，作为碳化硅的烧结剂使用的碳和硼、氧化铝、AlN等。作为烧结助剂，其它还有Yb₂O₃、氧化铝、氧化镁、氧化硼、BN、铝、碳化铝、硼化铝、硼化铬、硼化锆、B₄C、碳化硼、氧化钡、尖晶石、二氧化硅、氧化镧、氧化锆、氧化铪、Nd₂O₃、Er₂O₃、Sm₂O₃、镍、铜等。作为烧结助剂，使用比分散材料和母材更细的粒子，因此可进一步地提高烧结性。

((原料粉末制备工序))

然后，在原料粉末制备工序中，按照在上述母材造粒粉的周围撒布上述复合粉的状态制备原料粉末。此处，所谓“撒布状态”，具体表示，在母材造粒粉周围包覆有复合粉的状态(包覆母材造粒粉表面的全部或—部分的状态)。最好是，复合粉以连续地最密填充状态包覆母材造粒粉表面。更优选的是，为母材造粒粉粒径的1/6以下没有粗大粒子的复合粉连续地包覆，包覆层的厚度为母材粒子直径的1/3以下。

作为原料粉末的制备方法，具体说，可采用：(1)将母材造粒粉和粒径比它小的复合粉装入容器后转动的方法；(2)将母材造粒粉和复合粉在回旋的空气流中处理的方法；(3)溶胶法、(4)振动法；(5)PVC及CVD法；(6)乳胶法、(7)界面重合法；(8)气中悬浮被覆法；(9)喷雾干燥法、(10)表面沉积法、(11)浸渍法、(12)无机·有机·金属质壁胶囊化法、(13)从有机溶液的相分离法等。

((成形工序))

其次，在成形工序，将上述原料粉末制备工序中获得的原料粉末按规定形状成形为成形体。作为成形方法，总的来说适于采用通常这种材料成形时适用的成形法。具体地说，是将原料粉末制备工序中获得的原料粉末，放入需要形状的金属模型后单轴成形，或者通过CIP处理(冷静水压加压)进行成形。或者，也可以将上述粉末与树脂等混合后注射成形。而且，还可以通过浇铸成形。

作为成形方法，适合使用单轴压缩、静水压压缩、热压、热静水压加压这类加压成形法、灌浆法。固态浇铸法、失蜡铸型等浇铸成形法，挤压成形、注射成形，转移成形、压缩成形等可塑成形法等，任何一种都行。

因此，烧结前的成形体，在作为母材主材料的造粒粉的间隙和相邻接的造粒粉的表面上存在复合粉，在整个成形体中分散材料能以不连续分散状态存在。

((复合材料形成工序))

然后，在复合材料形成工序中，将上述成形工序中获得的成形体加热。当母材是树脂时，也可以仅通过注射成形将本工序和上述成形工序同时进行。当母材是树脂以外的物质时，也可以将本工序与上述的成形工程同时进行。

作为复合材料形成法，可采用通常的烧结法。具体说，将成形体在大气中或真空中，N₂、Ar、H₂等气体气氛中，常压或气体气压下进行烧结。是难烧结的材料时，也可进行热压烧结或HIP烧结。母材是树脂时，只须热成形，不需要烧结。

因此，形成由母材和，在该母材中以三维网状连续分散的近似于上述母材的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料组成的复合材料。

图26中示出本发明的第2方面复合材料的优选制造方法具体一例，首先，准备将母材粉末按规定大小以上进行造粒的母材造粒粉和，将近似于该母材的物质的粉末和将分散材料按规定大小以下进行混合·造粒的混合粉(复合粉)，然后，按照在母材造粒粉的周围撒布复合粉的状态制备原料粉末。也就是，在该母材造粒粉上，以连续地和/或不连续地分散状态撒布复合粉，或者，在母材造粒粉的表面通过CVD法，PVD法、溶胶法、界面反应法、表面沉积法、浸渍法、悬浮法(W/O乳胶法)、复合乳胶法、喷雾凝固造粒法、粉床法、气中悬浮被覆法、利用摩擦带电法、胶体法，沉淀反应法、喷雾造粒法、静电合体法、界面析出法、液滴法、凝胶法、喷雾干燥法、溶胶·凝胶法等部分地、或整体形成复合粉的覆膜。其后，将该原料粉末成形为规定形状。还可根据需要进行CIP(冷静水压加压)。其后，通过进行烧结或反应固化，可将强化层以三维网状连续地分散在该母材中的同时，使分散材料以三维网状不连续地分散在母材中。

以下，按母材的材料类别，进一步说明本发明制造方法、

母材是陶瓷材料的情况下，首先，将由陶瓷组成的母材主原料和烧结助剂，按湿为式或干式混合后，通过粉碎或雾化干燥方法调整成一定粒径，准备造粒粉。然后，将近似于母材的材料粉和分散材料用球磨机或アトライタ、ヘンシエル等经湿式或干式混合，或在气流中混合，从而准备复合粉。然后，在准备的母材造粒粉的表面，以连续的和/或不连续地分散的状态或连续的状态撒布复合粉。此时，也可以与树脂同时将复合粉撒布在母材造粒粉的表面上。将该粉末经金属模型成形、CIP、浇铸、注射成形等方法成形后，通过常压烧结、热压或热静水压烧结(HIP)等进行焙烧，可制得本发明第2方面的复合材料。

母材是金属材料的情况下，首先，在经过造粒、粉碎或喷射雾化成一定粒径的母材原料的粉末的表面上，以连续和/或不连续分散的状态撒布含有近似于该母材原料的物质粉末和分散材料的复合粉，或者形成部分的膜。其后，将该粉末成形后进行烧结就可制得本发明的复合材料。烧结，是在低温下焙烧后经过再压缩，然后进行本发明的烧结，就可提高烧结体密度。而且，只进行本发明烧结，即使进行旋转煅造或HIP也能高致密化。

母材是高分子材料的情况下，首先，将母材材料和可塑性材料或表面处理材料等添加剂混合从而准备粒状或柱状颗粒。其次，将近似于母材材料的材料粉和分散材料用非线性电阻搅拌器、断续混合器、捏和机等进行混合，从而准备复合粉。然后，在准备好的颗粒上撒满复合粉，将它填充到金属模型中并加然，由此可制得本发明第2方面的复合材料。

如上所述，制造本发明第2方面复合材料时，由于分散材料的添加是在一个工序中进行，因此生产性也良好。

〔本发明第2方面复合材料的另一优选制造方法〕

本发明第2方面复合材料的另一优选制造方法，其特征在于包括以下工序：母材造粒粉准备工序，此工序中准备成为复合材料的母材的造粒粉；和原料粉末制备工序，在此工序中将上述母材造粒粉和，含有平均粒径为该母材造粒粉平均粒径的1/4以下，近似于上述母材的物质和分散材料的强化层原料粉末混合从而制备原料粉末；和成形工序，在此工序中将该原料粉末成形为规定形状的成形体；和复合材料形成工序，在此工序中将该成形体加热后，形成由母材和，在该母材中以三维网状连续分散的近似于上述母材的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续地分散的分散材料所组成的复合材料。

用这种制造方法，就能很容易地制得不会使母材的机械特性降低而能充分发挥分散材料特性的复合材料。

关于该制造方法能发挥优良效果的机理，尚未搞得太清楚，但可考虑如下。

该制造方法，首先，在母材造粒粉准备工序中，准备成为复合材料母材的造粒粉。该造粒粉，在不损害本发明效果的范围内，还可适宜混合其它添加剂。

其次，在原料粉末制备工序中，将上述母材造粒粉和，含有近似于上述母材的物质和分散材料(1种或2种以上)的强化层原料粉末混合，从而制备原料粉末。强化层原料粉末，在不损害本发明效果的范围内，还可适宜混合其它添加剂。原料粉末的制备，最好是母材造粒粉不用粉碎而且按照强化层原料粉末撒满母材造粒粉周围那样制备。

此时，含有近似于母材的物质和分散材料的强化层原料粉末的粒径，其平均粒径为母材造粒粉平均粒径的1/4以下。如果该平均粒径超过母材造粒粉平均粒径的1/4时，则存在难以形成连续强化层的问题。

其次，在成形成工序中，将上述原料粉末成形为规定形状的成形体。因此，成形体，在作为母材主材料的造粒粉的间隙和相邻接的造粒粉表面上，存在着含有近似于母材的物质和分散材料的强化层原料粉末，在整个成形体中分散材料以不连续的分散状态存在。

然后，在复合材料形成工序中，一旦将上述成形工序中获得的成形体加热，则由于造粒粉中的原料粉末之间和强化层原料粉末(含有近似于母材的物质和分散材料)之间，及/或造粒粉和强化层原料粉末烧结或/和熔融，使整个烧结体致密化。因此，形成由母材和，在该母材中以三维网状连续分散的近似于上述母材的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料所组成的复合材料。

此时，包含在强化层原料粉末中的近似于母材的物质扩散或进行液相烧结，因此嵌埋在近似于母材的物质粒子之间的间隙中，从而在进行强化层致密化的同时，在强化层和母材粒子的界面上也进行致密化。因此可认为，按照本发明即可提高成形体整体的烧结性，获得高致密性的烧结体。

在复合材料形成工序中，使用以强化复合材料作为目的的分散材料时，不会形成成为强度降低主要原因的气孔等，分散材料在母材中形成由粒子、晶须、纤维、片粒等分散材料而粒子强化的不连续三维网状结构的骨架结构。该骨架结构在承受高应力的同时，依靠分散材料其自身可阻止在邻接的网孔间的位移的移动和裂纹进展、因此，可提高强度和韧性。

在使用高耐热性的分散材料时，可形成耐热性高的骨架结构，由该骨架部位则可抑制母材的软化变形。而且，可依靠分散材料自身阻止因晶界软化而引起的晶界滑动和位错的移动，因而可提高即时断裂强度和耐蠕变性。特别是，由于分散材料是不连续地分散，因此，在分散材料中或沿分散材料和母材的界面处裂纹进展，也不会像连续相那样有裂纹容易进展的通道，从而使裂纹难以传播。

使用赋予功能性的材料作为分散材料时，可以获得比连续网状更高的致密化，难以产生成为破坏源的气孔，不会使强度降低却能赋予功能性。而且还容易显现母材自身的功能特性。

如上所述，可认为，按照本发明方法，就可容易地制得不会降低母材的机械特性却能充分发挥分散材料特性的复合材料。

((母材造粒粉准备工序))

本发明制造方法的母材造粒粉准备工序，与((本发明第2方面的复合材料的优选制造方法))中所述的母材造粒粉准备工序相同。

((原料粉末制备工序))

然后，在原料粉末制备工序中，将上述母材造粒粉和，具有的平均粒径为该母材造粒粉平均粒径的1/4以下、并含有近似于上述母材的物质和分散材料的强化层原料粉末混合以制备原料粉末。

此处，近似于母材的物质及分散材料，总的来说，适宜使用上述本发明第2方面的复合材料和((本发明第2方面复合材料的优选制造方法))中叙述的材料。

作为原料粉末的制备方法，具体说可采用：①将上述母材造粒粉和近似于母材的物质和分散材料装入容器中经数分钟以上旋转的方法、②在搅拌器或回旋气流中混合处理粉末的方法、③将乙醇、二甲装、甲装等有机溶剂和水或水玻璃等的PH值进行调整使得母材和近似于母材的物质以及分散材料成为(+)(-)相反电位的溶剂中，加入上述三种粉末后进行沉淀(表面附着)处理的方法，④在成为所希望的分散质那样的气氛中对近似于母材的物质的表面进行高温处理，以使近似于母材的物质表面部分改性的方法等。

((成形工序))

本发明成形工序，与上述((本发明第2方面的复合材料的优选制造方法))中叙述的成形工序相同。

((复合材料形成工序))

本发明的复合材料形成工序与上述((本发明第2方面的复合材料的优选制造方法))中叙述的复合材料形成工序相同。

〔本发明第2方面的复合材料的另一优选制造方法〕

本发明第2方面的复合材料的另一优选制造方法，是将作为母材主材料的主原料粉末和，能使母材强化或赋予功能的添加剂和，根据需要添加的烧结助剂等混合而得的规定形状的造粒粉表面上，将近似于上述主原料粉末的物质粉末和分散材料组成的规定形状的混合粉以连续地，或不连续地存在状态那样制备原料粉末，然后，将该原料粉末成形为规定形状，并加热的方法。因此，是一种将母材和在该母材中以三维网状连续分散的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料组成，而且在由强化层划定的三维形成的网络的母材内部使添加剂均匀分散的复合材料形成方法。由此就可以获得强化层在母材中以三维网状连续地分散，而且分散材料以网状不连续分散的同时，在网孔的内侧添加剂也均匀分散的复合材料。

这种制造方法，如图27所示，首先是将作为母材主材料的主原料粉末和，烧结助剂和，使母材强化或赋予功能的添加剂经湿式或干式混合以准备混合造粒粉A。其次，将预先得到的近似于母材的物质粉末和根据需要添加的烧结助剂和分散剂经湿式或干式混合后获得的粒径为上述混合造粒粉粒径的1/4以下的混合粉末B，将该混合粉末B与上述混合造粒粉A进行干式混合，从而获得原料混合粉。然后，将该原料混合粉成形为规定形状，加热后即获得复合材料的方法。因此，可以形成母材和在母材中以三维网状连续分散的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料组成，而且在由强化层划定的三维形成的网络的母材内部也均匀分散添加剂的复合材料。

本发明的第3方面

(本发明的第3方面的目的)

本发明的第3方面的目的是提供一种将上述本发明第1方面的复合材料及其制造方法，上述本发明第2方面的复合材料制造方法用于热敏电阻材料，以扩宽测温域，并在温度一电阻变化方面具有优良线性的热敏电阻材料及其制造方法。

(本发明的第3方面的构成)

本发明的第3方面的热敏电阻材料，其特征在于，它是由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中不连续分散的、并且由热膨胀率不同的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；

上述分散材料由半导体物质或具有导电性的物质组成，在上述母材中不连续分散的分散材料，在热敏电阻材料中形成网络状的电通道结构。

(本发明的第3方面的效果)

本发明的第3方面的热敏电阻材料，测温域宽，温度—电阻值变化的线性优良

(本发明的第3方面的作用)

关于为什么能由本发明的第3方面的热敏电阻材料，可以获得测温域宽、温度—电阻值变化线性优良的热敏电阻材料的机理，尚未搞得太清楚，但可考虑如下。

本发明的第3方面的热敏电阻材料，其特征在于，在具有绝缘性物质组成的母材中，使热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料不连续地分散。而且，上述分散材料是由半导体物质或具有导电性的物质组成，在上述母材中不连续分散的分散材料，在热敏电阻材料中形成网络状通道结构。

这种热敏电阻材料，其热膨胀率与母材不同的分散材料以三维网络状不连续地分散，因此如果将本发明热敏电阻材料加热，随着母材和分散材料的热膨胀不同。使得相邻接的分散材料的间隔同样地减少或增加。

此时，加热时的热膨胀与温度范围无关而与温度成比例地增大/或减少，因此可认为由于热膨胀不同而引起的分散材料的间隔变化，不依赖于温度范围而成为直线性的变化。认为由于电阻值与相邻接的分散材料的间隔成比例地减少或增加，因而不会像先有技术那样过于依赖分散材料的温度-电阻特性，可以获得在宽温度范围内的直线性的温度-电阻值特性。

鉴于以上叙述，可认为本发明第3方面的热敏电阻材料的测温域宽，并在温度-电阻变化方面具有优良的直线性。

(母材)

母材是由具有绝缘性的物质组成。具体可列举：莫来石、二氧化硅、サイアロン、氮化硅、氧化铝、锆英石、堇青石、氮化硼、氧化铬、氧化钛、氧化硼、氧化钼、氧化铪、三氧化二钇、氧化イツトリビウム、氧化铌、氧化钨、氧化镧、氧化镁、块滑石、フエルステライト、硅线石、尖晶石、钛酸铝、锆酸铝、NiO、V₂O₅、MoO₃、WO₃ZnO、氧化锆、SiO₂、MgO、Sm₂O₃等。

(分散材料)

分散材料是由热膨胀率与上述母材不同的半导体物质或具有导电性的物质组成。具体可列举：TiB₂、TiB、Ti₂B₅、ZrB₂、ZrB₁₂、V₃B₂、VB、V₅B₆、V₂B₃、VB₂、Nb₃B₂、NbB、Nb₃B₄、Nb₆B₂、Ta₂B、Ta₃B₂、TaB、Ta₃B₄、TaB₂、Cr₂B、Cr₅B₃、CrB、Cr₃B₄、CrB₂、MoB、Mo₂B、MoB₂、Mo₂B₅、MoB₁₂、W₂B、WB、W₂B₅、WB₂、HfB、LaB₆、TiC、ZrC、VC、NbC、TaC、Cr₃C₂、Mo₂C、W₂C、WC、TiN、ZrN、VN、NbN、TaN、Cr₂N、SiC、TiSi₂、ZrSi₂、TaSi₂、CrSi₂、Mo₅Si₃、MoSi₂、Mo₅Si₃C、WSi₂、Cr₂O₃、ZrO₂、ReOX、RaO₂、LaTiO₃、CaMnO₃、LaMnO₃、CaCrO₃、NiFeO₃、SrCrO₃、Ca₂O、ZnO、CaO、MnO等。

此处，在本发明第3方面的热敏电阻材料中，母材最好是选自氧化物、氮化物及硅化物中的一种以上的陶瓷。因此，通过分散材料间隔的调整不仅可以显现直线的温度-电阻特性，还可控制由温度变化所引起的电阻变化率。

在本发明第3方面的热敏电阻材料中，分散材料最好是选自碳化物、硅化物、氮化物、硼化物及氧化物中的1种以上的陶瓷。因此，由于可形成耐热性高的导电通道，因而可制成在室温(或室温以下)至1000℃以上的高温域的宽范围内具有高可靠性的热敏电阻材料。而且，还可以将各种材料进行组合，因此可以制得耐热性、耐蚀性、耐氧化性等耐环境性优良的材料。

(分散材料的分散形态)

分散材料，在上述母材中不连续地分散的同时，在母材中形成网络状的电通道结构。

此处，在本发明第3方面的热敏电阻材料中，上述分散材料最好是形成网络结构使其将构成母材物质的多个晶粒包围起来。因而，以少的添加量就可充分显现出分散材料的特性。

在本发明第3方面的热敏电阻材料中，上述分散材料最好是在热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散。因此可以靠分散材料其自身的电阻特性和随粒子间隔成比例的电阻这两个方面进行电阻调整，可以显现出将其组合而成的复合体所固有的电阻。

〔本发明第3方面的优选热敏电阻材料〕

本发明第3方面的优选热敏电阻材料是一种具有以下特征的热敏电阻材料，即它是将具有绝缘性的物质组成的构成母材的第1相和，将该第1相以不连续包围状态而形成，并由热膨胀率与上述第1相不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的作为分散材料的第2相组成的热敏电阻材料单元作为构成单位；该分散材料在热敏电阻材料中以三维网状不连续地分散，而且该分散材料在热敏电阻材料中形成网络状的电通道结构。

此处，图2～图5所示说明图概念地示出上述热敏电阻材料结构的具体一例。

图2及图3示出热敏电阻材料单元具体例的横断面概略图；图2是第1相3为多晶质材料的例子，热敏电阻材料单元2的结构是由多个晶粒31作为一个区段构成第1相3，分散材料41不连续地包围在其周围形成第2相4。

图3是第1相3是由树脂之类的非晶质或单晶质的物质组成的材料的例子，其结构是将规定尺寸的圆盘状或其变形形状的块作为一个区段，分散材料41不连续地包围在其周围而形成第2相4。

图4和图5所示说明图概念地示出热敏电阻材料的具体例，图4所示结构是在球状或椭圆形状的第1相3的区段的全周，分散材料41以不连续包围状态形成第2相。

图5所示结构是在柱状或长椭圆形的第1相3的全周，分散材料41以不连续分散状态形成第2相4。

所谓“三维网状不连续地分散”状态，如图6中示出其一例，是分散材料的单体和/或该单体的集合体(包括一部分连结的形态和接触的形态)的状态，是指在热敏电阻材料中呈三维网状排列的状态。而且，当母材由晶粒组成的情况下，一个网孔是指数个以上母材晶粒作为一个单元在其周围形成的部分。最好是，连续连结起来的粒子少，而且由分散材料组成的不连续相是以微小的间隔分散的形态。更优选的是，各分散粒子按0.005～数μm程度的间隔排列的形态。

上述分散材料的分散形态，如上所述，只要是基本上以不连续状态形成网状结构就行；一个网孔的形状是球状、多面体等，而断面形状也可以是多角形、圆形，椭圆形或不定形。而且，分散材料在不损害本发明第3方面的热敏电阻材料的作用·效果的范围内，粒子可以是一部分连续地分散，还可以形成连续体。

在本发明第3方面的热敏电阻材料中，上述分散材料的间隔最好在10μm以下。因此，分散材料即使不连续，也可具有规定的电阻值而显现出导电性。上述分散材料的间隔更优选0.001μm～0.5μm。

在本发明第3方面的热敏电阻材料中，上述分散材料的大小最好为0.01μm～100μm。因此，不会增大母材粉末的粒径，容易在热敏电阻材料复合体中形成分散材料的三维网状结构(导电通道)。而且由于能减小母材粉末的粒径，因而可确保高的烧结性。而且，即使粒径过小，分散材料也不会形成完全连续的网络。上述分散材料的大小最好是0.01μm～1μm。

在本发明第3方面的热敏电阻材料中，上述分散材料不连续地分散而形成的网络结构中一个网孔的大小(例如，上述单元的大小)最好是0.1μm～500μm，因此，不容易因为在热敏电阻材料单元外周部位的剥离而导致强度降低，而且用少量的分散材料就可充分显现第2相的特性。上述网络结构中一个网孔的大小更优选为0.5μm～50μm。通过变化这种单元的宽度和大小，就可以增大电阻变化使之可变，因而是有利的。

在本发明第3方面的热敏电阻材料中，上述分散材料不连续地分散形成的网络结构一个网孔的大小，最好是上述分散材料的5倍～5×10⁴倍。因此，可在许多个母材晶粒的周围按规定的间隔将规定量的分散材料分散，可以显现出导电性。上述网络结构的一个网孔的大小，为上述分散材料的10～1000倍为更佳。

本发明第3方面的热敏电阻材料中，分散材料具有的大小为构成母材的物质的晶粒大小的1/3以下，而且，最好是以三维网状不连续地分散。因此，可通过分散材料来强化母材的粒子或纤维。分散材料的大小最好是构成母材的物质的晶粒大小的1/1000～1/4。

在本发明第3方面的热敏电阻材料中，分散材料的存在比例最好为2～50重量％范围内。该比例不足2重量％时，分散材料的间隔较宽，有可能难以显现骨架结构的效果及功能性。如果超过50重量％，由于网状的分散相、强化层内分散材料的密度高，则有可能降低烧结性、降低强度。该比例在10～40重量％范围内时，可以更好地发挥本发明的效果，因而更为有利。

〔本发明第3方面的优选热敏电阻材料〕

本发明第3方面的热敏电阻材料，可以缓和由于热膨胀而产生的内部应力的第三相，最好是与上述分散材料一起在上述母材中不连续地而且是呈网状地分散。因此，可以抑制由于测温时产生的内部应力导致的反复疲劳破坏和微小裂纹的发生。

作为构成该第三相的物质，最好是可以缓和因热膨胀的差异而产生内部应力的那些低杨氏模数、或易变形，或是高强度以致于不会因内部应力而产生微小裂纹的材料。具体说，可使用：①弹性率小的物质；②晶相变态容易的物质；③存在微小气孔的物质；④热膨胀率是母材≤第三相＜分散材料的物质等。最好是，与母材的溶合性好、而且绝缘性高，但电阻至少比分散材料低的材料。

〔本发明第3方面的另一种优选热敏电阻材料〕

本发明第3方面的另一种优选热敏电阻材料，是具有以下特征的热敏电阻材料，即它是一种由具有绝缘性物质组成的母材和，在该母材中以三维网状连续分散的、由与上述母材相同或近似的物质组成的具有绝缘性的作为强化层，(即抑制由于在热敏电阻材料中添加分散材料而导致强度降低的抑制层或强化层)的第三相和，由在强化层中不连续地分散的、热膨胀率与上述母材不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；上述分散材料，在上述热敏电阻材料中以三维网状不连续地分散，而且该分散材料在热敏电阻材料中形成网状电通道的结构。

在这种优选热敏电阻材料中，第三相(强化层)在母材中的存在形态，是在母材中以三维网状连续地分散(也就是，第三相在热敏电阻材料中以三维网状连续地分散)。具体如图15中示出其一例，其形态是将母材3被第三相5分离的热敏电阻材料单元(细胞状单元)2作为一个单位，第三相5在母材中呈三维网状连续地分散，在该第三相中分散材料不连续地分散。是这种形态时，通过三维网状分散的第三相可加强母材之间的结合。进而可调整分散材料之间的电阻。

在该优选热敏电阻材料中，另一具体的存在形态，如图16所示，母材3和第三相5一起连续三维网状地形成。这种形态的优点是，不仅显现第3相5的特性，还可进一步更强地显现母材3自身的特性。

在这种优选热敏电阻材料中，其它的具体存在形态，如图17中所，是一种二维网状分散的第三相5层叠起来的形态。这种形态时，可具有各向导性，使得相对于2维方向(面方向)更强地显现特性。其优点是在薄板的情况下尤其有效。

这种优选热敏电阻材料中，更优选的第三相结构是，在热敏电阻材料中以三维网状连续地分散，由与上述母材相同或近似的物质组成的同时，该第三相和分散材料所形成的部分中一个网孔的大小D在1μm≤D≤1000μm范围内，而且，该部分形成三维网状通道。这种结构的情况下，混在第三相内的与母材相同或近似的物质，以及分散材料一起通过晶界相而能牢固地结合在一起，并可更强地发挥由此构成的三维网状结构中的第三相的效果，因而具有特有的效果。

在这种优选热敏电阻材料中，分散材料在第三相(强化层)中的分散形态，有：①在强化层中分散材料均匀或不规则分散的形态；②在强化层中分散材料不均匀分散的形态；③在强化层中分散材料以网状、层状等特定形态规则地分散的形态；④在强化层中分散材料以三维网状不连续地分散的形态等。其中，②、③、④的情况下，分散材料可成为易于形成电通道的分散结构，因而是优选的。特别是，在上述④的情况下，分散材料的分散结构本身就是一种易于形成电通道的结构，因此更为优选。

此时，分散在第三相中的分散材料的单位，可以是：(a)一个粒子或晶须等个体；(b)个体的部分(由最小构成单位组成的部分)和该个体连结或集合而成的部分混在一起而形成的不连续部分，(c)将上述个体连结或集合而成的集合区段作为单位而形成的不连续部分，任何一种都行，也可以是它们的组合。此时，形成集团的分散材料，可以是一种，也可以是按照目的提供的电阻特性不同的数种材料。

在这种优选热敏电阻材料中，分散材料在第三相中的分散形态，具体如图18所示，是一种在整个第三相5中分散材料41是不规则分散的状态。这种形态的情况下，由与母材3相同的物质或近似于母材的物质组成的第三相5中由于能将分散材料41保持成个别(最小单位)(残余应力分布均匀)，其优点是可以显现高的即时断裂强度，而且可获得高的耐冲击性和耐反复疲劳性。

在这种优选热敏电阻材料中，另一具体的分散材料的分散形态，如图19所示，是一种在第三相5中分散材料41呈不连续网状结构(包括部分不连续的)的分散形态。这种形态的情况下，其强度比分散材料41不规则分散时多少低一些，但优点是可以强烈显现分散材料41的电特性和热特性等功能性质。

在这种优选热敏电阻材料中，其他具体的分散材料的分散形态，如图20所示，是一种分散材料41在不损害母材3和第三相5的烧结性的范围内接近而分散的状态。这种形态情况下，其强度比分散材料不规则分散时多少低一些，但优点是可以显现高的导电性(低电阻)。而且，热膨胀低的分散材料时，还可能显现随着温度上升，电阻成直线增加的PTC效果。

在这种优选热敏电阻材料中，另一具体的分散材料的分散形态，如图21所示，是一种在周方向上部分连续的分散材料41呈层状分散的形态。在这种形态情况下，其强度比分散材料41不规则分散时多少低一些，但优点是分散材料41可以更少的添加量显现出高的导电性(比上述图20具体例更强)。

在这种优选热敏电阻材料中，另一具体的分散材料的分散形态，是一种使在母材粒子的周方向上特性不同的分散材料按2层以上分散的形态，例如，如图22所示，是一种第2分散材料42和第2分散材料43按二层构成的形态。这种形态的优点是可以提供多种分散材料的特性。

在这种优选热敏电阻材料中，另一具体的分散材料的分散形态，如图23所示，是一种在第三相5和在母材这两者中分散的形态。这种形态的情况下，分散在母材3中的分散材料41(作为添加剂)，其特性可与第三相5中的分散材料41相同，也可不相同，而且，还可将具有各种特性的多种添加剂分散。

在这种优选热敏电阻材料中，分散材料在上述第三相中不连续地分散，而且在上述热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散。此处，所谓“三维网状不连续地分散”，如图24中示出其一例，是指分散材料41在热敏电阻材料中以分离或部分连结的(接触)状态三维网状地排列。

在这种优选热敏电阻材料中，母材是由晶粒组成的情况下，如图25所示，一个网孔，是指以数个以上的母材晶粒31组成的单元，或该母材晶粒和在该晶粒周围形成的第三相的一部分组成的单元作为一个单位，分散材料在其周围形成网状骨架的状态。最好是，连续连结起来的粒子少，而且不连续相以微小间隔分散的形态。更优选通过0.001μm～数μm左右的晶界相使各分散粒子连结起来的形态。

在这种优选热敏电阻材料中，将第三相变成“由与母材相同或近似的物质组成并具有绝缘性的作为强化相的第三相”，作为“具有的热膨胀率比分散材料的热膨胀率更接近母材的热膨胀率，而且在因热膨胀不同而产生内部应力时可使其缓和的物质组成的作为缓和层的第三相”的情况下，也可以采用与上述同样的分散形态、存在形态和结构。此时，作为该缓和层的第三相，是由①弹性率小的物质、②晶相变态容易的物质、③存在微小气孔的物质等构成。这种优选热敏电阻材料中，将第三相变成“由与母材相同或近似的物质组成并具有绝缘性的强化相作为第三相”时，作为其它的最佳第三相的情况下，也可以采用与上述同样的分散形态、存在形态和结构。

〔本发明第3方面的优选热敏电阻材料〕

本发明第3方面的优选热敏电阻材料，其特征在于，它是由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同而且因热膨胀不同而产生内部应力时能使其缓和的物质组成的第三相和、在该第三相中呈三维网状不连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料组成的热敏电阻材料；

上述分散材料由半导体物质或具有导电性的物质组成，在上述第三相中呈三维网状不连续分散的分散材料，在热敏电阻材料中以三维网状不连续地分散从而形成网络状的电通道结构。

这种热敏电阻材料，测温域宽，而且温度-电阻值变化的直线性优良。这种热敏电阻材料的机械特性也很优良。

也就是，这种热敏电阻材料的特征在于，它是一种由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同而且因热膨胀不同而产生内部应力时能使其缓和的物质组成的第三相和，在该第三相中呈三维网状不连续分散的、由热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；上述分散材料由半导体物质或具有导电性的物质组成，在上述第三相中呈三维网状不连续分散的分散材料，在敏热电阻材料中呈三维网状不连续分散从而形成网络状的电通道结构。

这种热敏电阻材料，其热膨胀率与母材不同的分散材料在热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散，因此，一旦将本发明的热敏电阻材料加热，根据母材和分散材料的热膨胀不同，相邻接的分散材料的间隔同样地减少或增加。

此时，加热时的热膨胀与温度范围无关而与温度成比例地增大/或减少，因此可认为，热膨胀不同而导致的分散材料的间隔变化，与温度范围无关而成直线变化。电阻值与相邻接的分散材料的间隔成比例地减少或增加，因此认为，不会像先有技术那样过份依赖于分散材料其自身的温度-电阻特性，因而可在宽的温度范围内获得直线性的温度-电阻值特性。

本发明的热敏电阻材料，在由具有绝缘性物质组成的母材中，其热膨胀率与上述母材不同而且因热膨胀不同产生内部应力时可使其缓和的物质组成的第三相是呈三维网状连续地分散。因此，可缓和因热膨胀不同而产生的内部应力(热应力)，可抑制裂纹产生，扩展和破坏。

鉴于以上叙述，可认为本发明的热敏电阻材料，测温域宽，并在温度-电阻变化方面具有优良的直线性，并且机械特性也很优良。

〔本发明第3方面的另一优选热敏电阻材料〕

本发明第3方面的另一优选热敏电阻材料，其特征在于，它是一种由具有绝缘性物质组成的母材和、在该母材中呈三维网状连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同而且弹性率小的物质组成的第三相和，在该第三相中不连续地分散的、其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；上述分散材料，由半导体物质或具有导电性的物质组成，具有相近的热膨胀率、并在上述第三相中不连续分散的分散材料，在热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散从而形成网络状的电通道结构。

〔本发明第3方面的热敏电阻材料的优选制造方法〕

本发明第3方面的热敏电阻材料的优选制造方法，其特征在于它包括以下工序：原料粉末制备工序，在此工序中将具有绝缘性的材料组成的母材原料粉末和，热膨胀率比该母材原料粉末大且其大小为母材原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末进行混合；成形工序，在此工序中将该原料粉末成形为规定形状而成为成形体；复合材料形成工序，在此工序中将该成形体加热，从而形成由具有绝缘性的材料组成的母体和，在该母材中以三维网状不连续分散的、其热膨胀率比上述母材大的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

在这种优选的制造方法中，首先在原料粉末制备工序中，将具有绝缘性的材料组成的母材原料粉末和，热膨胀率比该母材原料粉末大的而且其大小为母材原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末进行混合。此时，当原料粉末是造粒粉的情况下，也按上述大小的比例。其次，在成形工序中，将上述原料粉末制备工序中获得的原料粉末成形为规定的形状从而成为成形体。

然后，在复合材料形成工序中，一旦将上述成形工序中获得的成形体加热，在规定温度以上时母材的结晶析出并成长，随之，分散材料移动(或排出)，呈网状再排列。因此，可以形成由具有绝缘性的材料组成的母材和在该母材中以三维网状不连续分散的其热膨胀率比上述母材大的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

因此，可以形成三维网状不连续分散的分散材料的间隔随着温度上升成比例地变狭(或变宽)那样的结构。

因此认为可以获得测温域宽、在温度-电阻变化方面具有优良直线性的热敏电阻材料。

此外，在该热敏电阻材料制造方法的原料粉末制备工序中，优选的是，按照在作为母材主材料的具有规定形状的造粒粉表面上，不连续地存在着其热膨胀率比母材大的分散材料那样制备原料粉末。因此，可在烧结体中，在许多个母材晶粒的周围形成不连续的三维网状组织。这种情况下，分散材料的大小，最好规定在不会大大降低其强度的范围内。

〔本发明第3方面的热敏电阻材料的另一优选制造方法〕

本发明第3方面的热敏电阻材料的另一优选制造方法，其特征在于它包括以下工序：

原料粉末制备工序，在此工序中具有绝缘性的材料组成的母材原料粉末的表面上，撒布由热膨胀率与该母材原料粉末不同的半导体物质或具有导电性的物质组成并且其大小为原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末和，具有的热膨胀率比上述分散材料原料粉末更接近上述母材原料粉末的热膨胀率而且在测温时因上述分散材料原料粉末所形成的分散材料的热膨胀不同而产生内部应力时可使其缓和的物质所组成、其大小为上述母材原料粉末的1/4以下的第三相原料物质使它们混合；和，

成形工序，在此工序中将该原料粉末成形为规定形状而成为成形体；和

复合材料形成工序，在此工序中将该成形体加热，从而形成由具有绝缘性物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、热膨胀率与上述母材不同而且因热膨胀不同而产生内部应力时可使其缓和的物质组成的第三相和，在该第三相中不连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

按照该热敏电阻材料的制造方法，就能容易地制得不会使母材的机械特性下降、测温域宽、温度-电阻值变化的直线性优良的热敏电阻材料。

按照这种方法，为什么就能获得测温域宽、温度-电阻值变化的直线性优良的热敏电阻材料的机理，尚未搞得太清楚，但可考虑如下。

也就是，这种制造方法，首先在原料粉末制备工序中，在具有绝缘性的物质组成的母材原料粉末(包括造粒粉)的表面上，撒布热膨胀率与该母材原料粉末不同的半导体物质或具有导电性的物质组成并且其大小为母材原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末和，具有的热膨率比上述分散材料原料粉末更接近上述母材原料粉末的热膨胀率而且在测温时由于上述分散材料原粉末所形成的分散材料的热膨胀不同而产生内部应力时可使其缓和的物质组成、而且其大小为上述母材原料粉末的1/4以下的第三相原料物质使它们混合。第三相原料物质的添加量比分散材料原料粉末多。其次，在成形工序中，将上述原粉末制备工序中所得到的原料粉末成形为规定的形状从而成为成形体。

此处，在原料粉末制备工序中所用的分散材料原料粉末及第三相原料物质的大小(也包括各自的造粒粉及混合粉的大小)，为母材原料粉末大小的1/4以下。由于所用粉末的大小在该范围内，因而第三相原料物质呈现出在母材原料粉末周围包围的混合状态，烧结后，就可能在复合材料内形成包围多个母材晶粒的连续三维网状结构。

分散材料原料粉末，在母材原料粉末的周围呈现三维网状不连续包围的混合状态，烧结后，就可以在连续三维网状分散的第三相内以三维网状不连续地分散在复合材料内。

这种大小，大于母材原料粉末的1/4时，第三相原料物质通过分散材料包围在其周围的同时，与母材原料粉末呈不规则的混合状态，烧结后形成，第三相在母材中不规则地分散，分散材料在它们周围呈三维网状地分散的微结构。另一方面，分散材料原料粉末呈现出第三相原料物质撒布在其周围的状态，与母材原料粉末以不规则状态混合，烧结后，形成母材和分散材料不规则分散的微结构，因此，可以形成任何目的热敏电阻材料。

然后，在复合材料形成工序中，一旦将上述成形工序中获得的成形体加热，在规定温度以上时第三相成为液相后晶粒析出并成长，随之，分散材料移动(或排出)，该分散材料在第三相内呈网状再排列。因此，可以形成由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、具有的热膨胀率比上述分散材料更接近母材的热膨胀率而且在因热膨胀不同而产生内部应力时可使其缓和的物质组成的第三相和，在该第三相中不连续分散的、热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

上述分散材料原材料粉末的大小，优选为上述第三相原料粉末大小的1/4以下，更优选1/7以下。因此，很容易获得本发明的热敏电阻材料。

因而认为可以获得不会使母材的机械强度特性降低、测温域宽、在温度一电阻变化方面具有优良直线性的热敏电阻材料。

而且可以容易地制得，是由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中以三维网状连续分散的、具有的热膨胀率比分散材料的热膨率更接近母材的热膨胀率而且由于热膨胀不同而产生内部应力时能使其缓和的物质组成的第三相和，在该第三相中不连续分散的、热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；上述分散材料是由半导体或具有导电性的物质组成，在上述第三相中不连续分散的分散材料，在热敏电阻材料中以三维网状不连续地分散而形成网络状电通道的结构。

此时，在原料粉末制备工序中，分散材料原料粉末和第三相原料物质，更好是在预先混合或造粒而成为添加原料粉末后，将该添加原料粉末撒布在母材原料粉末表面上使它们混合。第三相原料物质是由①弹性率小的物质、②晶相变态容易的物质，③有微小气孔存在的物质等构成。

〔本发明第3方面的热敏电阻材料的另一优选制造方法〕

本发明第3方面的热敏电阻材料的另一优选制造方法，其特征在于它包括以下工序：

原料粉末制备工序，在此工序中，在具有绝缘性的物质组成的母材原料粉末的表面上，撒布其热膨胀率与该母材原料粉末不同的半导体物质或具有导电性的物质组成、而且其大小为母材原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末和，与上述母材原料粉末相同或近似于该母材原料粉末的物质组成并且其大小为母材原料粉末的1/4以下的第三相原料物质使它们混合；和，

成形工序，在此工序中，将该原料粉末成形为规定形状从而成为成形体；和

复合材料形成工序，在此工序中，将成形体加热，从而形成由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中以三维网状连续分散的、与上述母材相同或近似的物质组成的并具有绝缘性的作为强化层的第三相和，在该第三相中不连续分散的、热膨胀率与上述母材不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

因而可以很容易地制得，是由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中以三维网状连续分散的、与上述母材相同或近似的物质组成并具有绝缘性的作为强化层的第三相和，在该强化层中不连续分散的、热膨胀率与上述母材不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；上述分散材料在上述热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散，而且该分散材料在热敏电阻材料中形成网络状的电通道结构的热敏电阻材料。

此时，在原料粉末制备工序中，分散材料原料粉末和第三相原料物质，最好是在预先混合或造粒而成为添加原料粉末后，将该添加原料粉末撒布在母材原料粉末表面上使之混合。因此，能容易地进行所希望的混合。第三相原料物质是由①弹性率小的物质，②晶相变态容易的物质，③有微小气孔存在的物质等构成。

在上述优选的热敏电阻材造制造方法，以及上述另外二个优选的热敏电阻材料制造方法中，最好将上述分散材料原料粉末的大小规定为上述第三相原料粉末大小的1/4以下(更优选1/7以下)。因此，容易获得本发明的热敏电阻材料。

〔本发明第3方面的热敏电阻材料的另一优选制造方法〕

本发明第3方面的热敏电阻材料另一优选制造方法，其特征在于它包括以下工序：原料粉末制造工序，在此工序中，将具有绝缘性的物质组成的母材原料粉末和，热膨胀率与该母材原料粉末不同的半导体物质或具有导电性的物质组成而且其大小为母材原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末混合；和成形工序，在此工序中将该原料粉末成形为规定形状从而成为成形体；以及复合材料形成工序，在此工序中，将该成形体加热后，形成由具有绝缘性的物质组成的母体和，在该母体中以三维网状不连续分散的其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

利用这种热敏电阻材料的制造方法，就可容易地获得测温域宽、温度-电阻值变化的直线性优良的热敏电阻材料。

也就是，这种热敏电阻材料的制造方法，首先在原料粉末制备工序中，将具有绝缘性的物质组成的母材原料粉末和，其热膨胀率与该母材原料粉末不同的半导体物质或具有导电性的物质组成而且其大小(造粒粉场合为造粒粉的大小)为母材原料粉末(造粒场合为造粒大小)的1/4以下的分散材料原料粉末进行混合。其次，在成形工序中，将上述原料粉末制备工序中获得的原料粉末成形为规定的形状从而成为成形体。

此处，原料粉末制备工制中所用的分散材料原料粉末的大小，为母材原料粉末大小的1/4以下。此时，使用造粒粉的情况下，为造粒粉大小的1/4以下。由于所用的分散材料原料粉末大小在该范围内，因而具有分散材料容易形成包围多个母材晶粒周围的三维网状结构的优点。分散材料原料粉末的大小超过母材原料粉末大小的1/4时，分散材料在母材中呈不规则分散的形态。

其次，在复合材料形成工序中，一旦将上述成形工序中获得的成形体进行加热，在规定温度以上时母材成为液相从而晶粒析出并成长，随之，分散材料移动(或排出)，再排对成网状。因此，可以形成由具有绝缘性物质组成的母材和在该母材中以三维网状不连续分散的其热膨胀率与上述母材不同(大或小)的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

由此可认为，容易获得测温域宽，在温度-电阻变化方面具有优良直线性的热敏电阻材料。

本发明的第4方面

本发明第4方面的复合材料，是将本发明之复合材料发展成具有复合组织的复合材料的用途发明。

本发明第4方面的复合材料，其特征在于，它是一种由同质材料组成的纵横尺寸比小的第一种晶粒和纵横尺寸比大的第二种晶粒构成，上述第一种晶粒及上述第二种晶粒的任何一方构成母材，而另一方作为相互聚集的岛状或网状的分散体在上述母材中分散而形成的复合体；

上述母材或分散体，在上述复合材料中呈三维网状不连续地分散。

因此，本发明第4方面的复合材料，可以成为兼备两种特性，即超塑性、高强度等特性和，优良韧性、高温强度、耐蠕变性、耐疲劳强度等特性的复合材料。

也就是，本发明第4方面的复合材料，是一种纵横尺寸比小的第一种晶粒或纵横尺寸比大的第二种晶粒中任何一方构成母材，另一方作为相互聚集的岛状或网状的分散体在上述母材中分散而形成的分散材料。因此，本发明第4方面的复合材料兼备两种特性，即作为纵横尺寸比小的第一种晶粒特性的超塑性、高强度等特性和，作为纵横尺寸比大的第二种晶粒特性优良的韧性、高温强度、耐蠕变性、耐疲劳强度等特性。

而且，由于上述母材或分散体，在上述复合材料中以三维网状不连续地分散，因此可成为机械强度特性优良的复合材料。

(本发明第4方面的优选复合材料)

本发明第4方面的优选复合材料，最好是上述第二种晶粒的平均纵横尺寸比为上述第一种晶粒的平均纵横比的2～50倍。因而，可以更好地显现上述两种不同的特性。

上述第二种晶粒最好是棒状或薄片状。因此，可以更好地发挥第二种晶粒的特性。

上述分散体的平均厚度为1～100μm，相邻的分散体之间的平均间隔为5～500μm是优选的。因此，可以获得兼备上述两种特性的复合材料。

上述第一种晶粒最好是能显现高强度或/和超塑性的物质，上述第二种晶粒最好是能显现高韧性或/和高耐蠕变性的物质。

最好是在可以获得高韧性的高纵横尺寸比的晶粒周围，可显现超塑性的纵横尺寸比小而且粒径小的晶粒以三维网状不连续地包围状态形成。因此，可以提供在单一组织中难以获得的、可同时显现高的超塑性和高韧性的复合材料。而且，粒径小的晶粒，由于还可显现高的即时断裂强度，因此可以成为还兼备优良即时断裂强度的复合材料。

而且，最好是粒径及纵横尺寸比都小的许多晶粒和，粒径及纵横尺寸比都大的晶粒两者都形成三维网状，其中任何一方是不连续地分散。因此，可成为兼备优良即时断裂强度和高温强度、耐蠕变性及疲劳强度的复合材料。

本发明的第5方面

本发明第5方面的复合材料，是将本发明之复合材料发展成具有气孔的复合材料的用途发明。

本发明第5方面的复合材料是一种具有气孔的材料，其特征在于，它是由母材和，在该母材中形成的三维网状不连续分散的气孔所组成。

该复合材料不会显著降低母材的机械特性，却能充分发挥气孔的特性。

也就是，本发明第5方面的复合材料，气孔呈三维网状不连续地在母材中形成。因而，存在有母材多的部分和气孔多的部分，气孔多的部分以三维网状不连续地分散。因此，气孔多的部分中，气孔特性更充分地发挥，更强地显现。而且，由于呈三维网状，因此从材料的一端至另一端的路程中重复存在母材多的部分和气孔多的部分。在气孔多的部分中显现出更强的气孔特性，因此，作为材料整体，能更强地发挥气孔存在比例以上的气孔特性。

(发明第5方面的优选复合材料)

本发明第5方面的优选复合材料，最好是，上述母材是由粒径大的大径粒子和，嵌埋在相邻接的大径粒子间隙中的粒径小的小径粒子群所组成，而且在该小径粒子群的间隙中形成上述气孔。

上述母材最好是，粒径大的大径粒子相互熔合而成的，上述气孔最好是在相互邻接的上述大径粒子之间形成。

上述母材最好是，粒径大的大径粒子和嵌埋在相邻接的上述大径粒子间隙中的粒径小的小径粒子群所组成，在上述小径粒子群所形成的母材中形成不连续分散的气孔。

上述气孔的大小最好是0.01μm～50μm。因此，可以充分发挥气孔的特性，而且不会使复合材料的强度降低，却具有优良的机械特性。

上述气孔的间隔最好为0.01μm～100μm。因此，可以成为有效地显现出气孔的特性，并同时具有优良机械特性的复合材料。

以下说明实施例。

实施例1

作为母材原材料，准备原始粒子平均粒径为4μm的喷射雾化SUS 304粉末，用乙醇作成颗粒状在900℃下焙烧后，用筛子按平均粒径为500μm造粒。

其次，作为分散材料原料，准备原始粒子平均粒径约0.1μmZrO₂粉末(YZP：添加3mol Y₂O₅)，用球磨机及乳钵进行粉碎使平均粒径为60μm。

随后，在SUS钵中，在上述母材造粒粉表面，将上述ZrO₂造粒粉按10体积％撒布使之不连续地分散，制备原料粉末。

然后，将所得原料粉末放入金属模型中，模压成形(5t/cm²)，按1280℃×4小时(真空中)烧结后，即获得本实施例的复合材料(试样号：1)。

对所得复合材料的断面，用显微镜进行组织观察。图1中示出表示复合材料断面的金属组织的光学显微镜照片图(倍率：100倍)。从图1可清楚地看出，将由母材物质组成的第1相和，将该第1相以不连续包围状态形成的分散材料组成的第2相所构成的复合材料单元作为构成单位，许多个该构成单位的复合单元结地合起来而构成；构成第2相的分散材料，具有在母材中呈三维网状不连续分散的结构。

比较例1

为了进行比较，在原始粒子平均粒径为4μm的喷射雾化SUS304粉末中，按10体积％添加平均粒径约0.1μm的ZrO₂粉末(YZP：添加3molY₂O₃)后均匀混合，将该混合粉放入金属模型中模压成形(5t/cm²)，按1280℃×4小时(真空)烧结后，即获得比较用烧结体(试样号：C1)。用显微镜对所得复合材料的断面进行组织观察。将表示复合材料的断面金属组织的光学显微镜相片图(倍率：100倍)示于图28中。从图28可清楚地看出，在母材物质的第1相中，第2相具有均匀分散的结构。

比较例2

为了进行比较，在原始粒子平均粒径为10μm的喷射雾化SUS 304粉末的周围按10体积％连续包覆平均粒径约0.1μm的ZrO₂粉末(YZP：添加3mol Y₂O₃)，将所得混合粉放入金属中模压成形(5t/cm²)，按1280℃×4小时(真空中)烧结后，即制得比较用烧结体(试样号：C2)。用显微镜对所得复合材料的断面进行组织观察，在大小接近于10μm左右原始粒子的第1相的周围，第二相具有连续包围状的结构。

性能评价试验

对由实施例1制得的复合材料、以及比较例1、比较例2获得的比较用烧结体，进行绝热评价试验。也就是，首先将所得烧结体加工成Φ20×3mm，将其表面用#500～#1500的研磨纸加工后、评价传热(绝热)特性。传热特性的评价，是在室温下对试样的表里面提供200℃的温度差时，通过测定低温侧面的温度随时间的变化进行评价。表1示出其结果。为了进行参考。该表中还同时示出SUS单体的数据。

               表1

低温面从RT到达100℃时所需要的时间

试样                  RT→100℃

实施例1               4.5秒

比较例1               3.8秒

比较例2               4.1秒

仅SUS                 3.2秒

从表1可清楚地看出，本实施例的烧结体，与SUS单体相比较，其绝热性有大的提高，而且其绝热特性也比比较例1及2优良。

实施例2

将原始粒子的平均粒径为0.1μm的Si₃N₄粉末92重量％和，原始粒子的平均粒径为0.5μm的Y₂O₃粉末5重量％，以及原始粒子的平均粒径为0.1μm的A₂O₃粉末3重量％，用球磨机进行湿式混合，制作平均粒径为500μm以下的母材原料造粒粉。

其次，在该母材原料造粒粉的表面上，按相对于总重量为10体积％撒布原始粒子的平均粒径为0.4μm的SiC粒子使其不连续地分散，以获得原料粉末。

其次，将该原料粉末放入金属模型中模压成形，其后在1850℃、4小时、N₂压为10kg/cm²的条件下加压烧结，即获得本发明的本实施例的复合材料(试验号：2)。

将所得复合材料进行等离子蚀刻，用SEM(扫描型电子显微镜)观察该断面的粒子结构。其结果可以确认，母材的Si₃N₄，由作为第2相的SiC粒子划分的母材物质组成的第1相和第2相一起作为复合材料单元成为构成单位，许多个该复合材料单元结合起来构成复合材料，分散材料在母材中，呈三维网状不连续地分散。而且，在第1相中，存在着许多个Si₃N₄晶粒。

比较例3

为了进行比较，将82重量％的Si₃N₄粉末(原始粒子平均粒径为0.1μm)和5重量％的Y₂O₃粉末(原始粒子平均粒径为0.5μm)以及原子粒子平均粒径为0.1μm的Al₂O₃粉末3重量％用球磨机进行湿式混合后制作造粒粉，在该造粒粉(平均粒径500μm以下)的整个表面上，以连续状态撒布原始粒子的粒径为0.4μm的SiC粉末。其后在与上述同样的条件下对该造粒粉进行成形及加压烧结(试样号：C3)。按与上述实施例2同样方法观察该比较用烧结体的断面，在母材的Si₃N₄中SiC粒子呈三维网状连续地分散。

比较例4

为了进行比较，将82重量％的Si₃N₄粉末(原始粒子的平均粒径为0.3μm)和5重量％的Y₂O₅粉末(原始粒子的平均粒径为1μm)以及原始粒子的平均粒径为0.1μm的Al₂O₃粉末3重量％和10重量％的平均原始粒径为0.4μm的SiC粉末同时用球磨机进行湿式混合，制得SiC粒子在母材中均匀分散的造粒粉(平均粒径为500μm以下)，除此之外，按照与上述实施例2同样的条件进行成形和加压烧结(试样号：C4)。观察该比较用烧结体的断面，在母材Si₃N₄中SiC粒子是均匀地分散。

性能评价试验

对实施例2获得的复合材料，及比较例3、比较例4获得的比较用烧结体，测定弯曲强度(按JIS4点弯曲强度试验法，在室温及1400℃下进行测定)、电阻值(4接点法)、弹性率(共振法)。其结果可确认，本实施例的烧结体，其室温和高温下的强度比比较例试样号C3、C4任何一种都大，而且，电阻值及弹性率比碳化硅均匀分散的比较例(试样号：C4)更优良。

实施例3

作为母材原材料，准备原始粒子平均粒径为4μm的喷射雾化SUS 304粉末，用乙醇做成颗粒状在900℃进行焙烧后，用筛子按平均粒径为500μm进行造粒。

其次，作为分散材料，准备原始粒子的平均粒径约为0.1μm的ZrO₂粉末(YZP：添加12molCeO₂)，用球磨机及研钵粉碎成平均粒径为60μm。

其次，在SUS钵中，在上述母材造粒粉的表面上，按15体积％撒布上述ZrO₂使之不连续地分散，以制备原料粉末。

然后，将所得原料粉末放入金属模型中，模压成形(5t/cm²)，按1280℃×4小时(真空中)烧结，即获得本实施例的复合材料(试样号：3)。

用与实施例1相同的显微镜对所得复合材料的断面进行组织观察。其结果可以确认其构成是，由母材物质组成的第1相和，将该第1相以不连续包围状态形成的分散材料所构成的第2相组成的复合材料单元作为构成单位，许多个该构成单位的复合单元结合起来而构成；构成第2相的分散材料，在母材中具有三维网状不连续分散的结构。

比较例5

为了进行比较，在原始粒子的平均直径为4μm的喷射雾化SUS 304粉末中，按15体积％添加平均粒径约0.1μm的ZrO₂粉末(YZP：添加12mol CeO₂)均匀混合，将该混合粉放入金属模型中模压成形(5t/cm²)，按1280℃×4小时(真空中)进行烧结，制得比较用烧结体(试样号：C5)。按与实施例1同样方法用显微镜对所得复合材料的断面进行组织观察。其结果可以确认是一种在母材物质的第1相中第2相均匀分散的结构。

性能评价试组

对实施例3制得的复合材料，及比较例5获得的比较用烧结体，用激光闪射法进行绝热评价试验。其结果示于表2中。为了进行参考，同一表中一并示出SUS单体的。

      表2

             热扩散率(室温)

试样                热扩散率

实施例3             0.029cm²/S

比较例5             0.035cm²/S

仅SUS               0.040cm²/S

从表2可清楚地看出，本实施例的烧结体，其绝热性比SUS单体有大的提高，而且优于比较例5。

实施例4

首先，将92重量％的Si₃N₄粉末(原始粒子的平均粒径为0.1μm)和，5重量％的Y₂O₃粉末(原始粒子的平均粒径为0.5μm)和，3重量％的Al₂O₃粉末(原始粒子的平均粒径为0.1μm)用球磨机进行湿式混合，干燥，整粒成粒径为数μm～500μm，获得母材造粒粉。

其次，将46重量％的Si₃N₄粉末(原始粒子的平均粒径为0.1μm)和，8重量％的Y₂O₃粉末(原始粒子的平均粒径为0.5μm)和，46重量％的SiC粉末(原始粒子的平均粒径为0.4μm)用球磨机进行湿式混合，获得制粒成平均粒径为70μm以下的复合粉。

其次，使用由上述工序制得的母材造粒粉及复合粉，按照SiC添加量占全部粉末量的10重量％，在上述母材造粒粉的整个周围撒布上述复合粉，制备原料粉末。

将所得原料粉末放入金属模型中模压成形(压力：20MPa)，进一步经CIP处理(3t/cm²)后，在1850℃×4小时(氮气中)条件下进行常压烧结后，即获得本实施例的复合材料(试样号：4)。

对所得复合材料的断面进行等离子蚀刻，用金属显微镜观察其表面。其结果观察到，本实施例的复合材料，在多个Si₃N₄(母材)晶粒的周围，有微小的Si₃N₄晶粒和SiC粒子构成的混合相连续地包围的那种三维网状组织的强化层。而且可确认，复合材料中，作为分散材料的SiC粒子在母材中呈三维网状不连续地分散。

比较例6

为了进行比较，制作将分散材料均匀分散在母材中的比较用复合材料。也就是，将82重量％的Si₃N₄粉末(原始粒子的平均粒径为0.1μm)和5重量％的Y₂O₅粉末(原始粒子的平均粒径为0.5μm)及3重量％的Al₂O₃粉末和10重量％的SiC粉末(原始粒的平均粒径为0.4μm)用球磨机进行湿式混合，制成粒径为数μm～500μm的混合粉末，将该粉末模压成形(压力：20MPa)，经CIP处理(3t/cm²)后，在1850℃×4小时(氮气中)条件下常压烧结，即获得本比较例6的比较用复合材料(试样号：C6)。

按与上述实施例4同样方法经过ECR等离子蚀刻后用SEM观察，观察到SiC粒子在母材Si₃N₄晶粒中均匀地分散。

比较例7

为了进行比较，制作在母材中呈网络状形成SiC粒子的比较用复合材料，也就是，将92重量％的Si₃N₄粉末(原始粒子的平均粒径为0.1μm)和5重量％的Y₂O₃粉末(原始粒子的平均粒径为0.1μm)用球磨机进行湿式混合，获得造粒成粒径为500μm以下的混合粉末。其次，在该混合粉末整个周围，仅涂覆SiC粉末(原始粒子的粒径为0.4μm)。制得混合粉末。将该粉末加压成形(压力：20MPa)，经CIP处理(3t/cm²)后，在1850℃×4小时(氮气中)的条件下常压烧结，获得本比较例7的比较用复合材料(试样号：C7)。

按与上述实施例4同样方法经过ECR等离子蚀刻后用SEM观察该比较用复合材料的断面，观察到在许多个母材的Si₃N₄晶粒的周围，SiC粒子按连续包围状形成的三维网状连续组织以及在SiC粒子近傍的许多气孔。

性能评价试验

对由实施例4获得的复合材料，以及比较例6～比较例7获得的比较用复合材料，通过烧结密度(g/cm²)测定、室温强度(按照JIS R1601强度试验法)测定，蠕变应变速度测定(JIS R1612弯曲蠕变试验方法)各种试验进行机械特性的评价。表3示出其结果。从各自的复合材料中切出3×4×40mm的试验片，评价室温强度和1200℃×150MPa×20小时后的蠕变特性。

表3

         Si₃N₄/SiC复合体的机械特性比较

试样号         烧结密度         室温强度       20小时后的蠕变

               (g/cm²)          (Mpa)         应变速度(1/S)

实施例4          3.27             750            0.0056

比较例6          3.26             786            0.016

比较例7          3.19             410            0.0092

单体材料         3.25             950            0.02

从表3可清楚地看出，本实施例4的复合材料，在1200℃×150MPa下20小时后的蠕变应变速度，比比较例1和比较例2都小，各自为约65％和约40％，而且比单体材料约降低72％。

与此不同，比较例6的比较用复合材料，20小时后的蠕变应变速度为0.016，只比单体材料低约20％。比较例7的比较用复合材料，20小时后的蠕变应变速度为0.0092，比单体材料降低约54％。比较例6和比较例7相对于单体材料的蠕变应变速度的降低率，都比上述实施例4要少。

实施例5

首先准备按粒径为500μm以下造粒的喷射雾化SUS 304粉末(母材造粒粉：原始粒子的粒径约4μm)。

其次，将SUS 304粉末(原始粒子的粒径约4μm)和ZrO₂粉末(原始粒子的粒径约0.1μm)按7∶3的体积比均匀混合以准备复合粉。

然后，用上述工序中获得的母材造粒粉及复合粉，按照ZrO₂的添加量为全部粉末的10体积％，将上述复合粉撒布在上述母材造粒粉的周围，以制备原料粉末。

将所得原料粉末，放入金属模型中模压成形(压力：5t/cm²)，在1300℃×4小时(真空中)的条件下烧结，获得本实施例的复合材料(试样号：5)。

用金属显微镜观察所得复合材料的断面。将其结果示于图29表示复合材料断面中粒子结构的SEM照片图(倍率：100倍)中。从该图可以观察到，本实施例的复合材料，在粒径为500μm以下的母材晶粒周围有，由母材和ZrO₂和混合相以连续包围的那种三维网状组织的强化层。而且，作为分散材料的ZrO₂，于复合材料中，在母材中呈三维网状不连续地分散。

比较例8

为了进行比较，制作使强化粒子在母材中均匀分散的比较用复合材料。也就是，将平均粒径3μm左右的雾化SUS304粉末和ZrO₂粉末均匀混合，在加压成形(4t/cm²)后，于1300℃×4小时(真空中)的条件下烧结，获得比较例8中比较用复合材料(试样号：C8)。

按与上述实施例6相同的方法用金属显微镜观察这种比较用复合材料的断面，观察到在母材基质中ZrO₂粒子均匀地分散。

比较例9

为了进行比较，制作在母材中呈网络状形成强化层的比较用复合材料。也就是制作，在按粒径为500μm以下造粒的雾化SUS304粉末(母材粒子：原始粒子径约4μm)的周围，按10体积％仅包覆ZrO₂粉末(原始粒子径为约0.1μm)的复合粉末。其次，将该复合粉末，在1300℃×4小时(真空中)的条件下烧结，获得本比较例9中的比较用复合材料(试样号：C9)。

按与上述实施例5同样方法用金属显微镜观察该比较用复合材料的断面，观察到在粒径为500μm以下的母材晶粒周围，ZrO₂呈连续包围状形成的三维网状连续组织。

性能评价试验

通过耐氧化性试验和绝热特性试验，对实实施例5获得的复合材料，及比较例8～比较例9获得的比较用复合材料进行性能评价试验。也就是，将所得试样(Φ20×3mm)用#500～1500的研磨纸进行表面加工后，进行耐氧化性和传热(绝热)特性的评价。耐氧化性试验，在1200℃×100小时的条件下进行。导热率按将试样的复合材料里面从室温加热至200℃时表面温度达到规定温度(150℃)时所需要的时间进行评价。其结果示于表4中。

表4SUS 304/ZrO₂复合体中耐氧化特性和传热特征的比较

试样号    1200℃×100h时的       RT→150℃

        氧化增量(mg/cm²)    到达时间(秒)

实施例5        0.3                8.9

比较例8        1.2                6.9

比较例9        -                  7.2

SUS304单体材料 1.4                6.0

从表4可清楚地看出，本发明实施例5的复合材料，从RT(室温)到达150℃的时间约9秒，比单体材料慢40～50％，由于在SUS 304中使导热率低的ZrO₂呈网络状分散，因而可显现出大的绝热效果。

与此不同，比较例8的比较用复合材料，从RT到达150℃的时间约6.9秒，比单体材料慢约13％～18％，绝热性约为实施例2的1/3左右。而且，比较例9的比较用复合材料，从RT到达150℃的时间为7.2秒，比单体材料慢20～28％左右，其绝热性约为本

实施例5的1/2左右。

本实施例5的氧化增量为0.3mg/cm²，比单体材料少约为1/4，由于呈三维网状分散，因而耐氧化性大幅提高。与此不同，比较例8的比较用材料，其氧化增量与单体材料大致相同，约为本实施例5的4倍。

实施例6

首先，相对于79重量％及74重量％的Si₃N₄粉末(原始粒子的平均粒径为0.2μm)和6重量％的Y₂O₃粉末(原始粒子的平均粒径为0.5μm)，添加粒径比(Si₃N₄/SiC)为6～7的SiC15重量％及20重量％，用球磨机进行湿式混合，干燥，经喷雾干燥而制得造粒粉。

将所得造粒粉放入金属模型中经单轴模压成形(压力：20Mpa)后，在1850℃×1小时(N₂中)的条件下热压烧结后，获得本实施例的复合材料(试样号：6〔SiC添加量20重量％〕，试样号7〔SiC添加量15重量％〕)。

对所得复合材料的断面进行ECP等离子体蚀刻，用金属显微镜观察其表面。其结果可以确认，本实施例的复合材料，按照在多个Si₃N₄(母材)晶粒的周围SiC粒子以包围状态，而且SiC粒子在母材中呈三维网状不连续地分散。

实施例7

将原始粒子平均粒径为0.1μm的Si₃N₄粉末82重量％和，原始粒子平均粒径为0.5μm的Y₂O₃粉末5重量％，以及原始粒子平均粒径为0.1μm的Al₂O₃粉末3重量％，用球磨机进行湿式混合后，即制得径粒为数10μm～300μm的母材原料造粒粉。

然后，在该母材原料造粒粉的表面上，按10重量％撒布原始粒子平均粒径为0.4μm的SiC粒子使之不连续地分散，从而获得原料粉末。

其次，将该原料粉末放入金属模型中模压成形，进而经CIP处理(3t/cm²)后，于1850℃，4小时，N₂压为10kg/cm²的条件下加压烧结，即获得本实施例中的本发明复合材料(试样号：8)。

对所得复合材料的断面进行等离子体蚀刻后，用SEM(扫描型电子显微镜)观察该断面的粒子结构。其结果可以确认，分散材料在母材中，呈三维网状不连续地分散。

比较例10

为了进行比较，将82重量％的Si₃N₄粉末(原始粒子的平均粒径为0.3μm)和5重量％的Y₂O₃粉末(原始粒子的平均粒径为1μm)及原始粒子的平均粒径为0.1μm的Al₂O₃粉末3重量％和10重量％的原始粒子平均粒径为0.4μm的SiC粒子同时在球磨机中经过湿式混合，即制得SiC粒子在母材中均匀分散的造粒粉(平均粒径为500μm以下)，除此而外，按与上述实施例7同样的条件进行成形及加压烧结(试样号：C10)。观察这种比较用烧结体的断面，可看到在母材的Si₃N₄中SiC粒子均匀分散。

比较例11

为了进行比较，将70体积％的SiO₂粉末(原始粒子的平均粒径为1.2μm)和SiO₂/SiC粒径比为1/1.5左右的30体积％的SiC粒子，用球磨机进行湿式混合而制得的造粒粉放入金属模型中经模压成形，其后，在1800℃×1小时、20Mpa的条件下进行热压烧结，获得比较用烧结体(试样号：C11)。观察所得比较用烧结体的断面，看到在母材的SiO₂中SiC粒子不规则地分散。

比较例12

为了进行比较，准备没有SiC分散的仅由Si₃N₄构成的烧结体(试样号：C12)。

比较例13

为了进行比较，准备仅由SiC组成的烧结体(试样号：C13)。

比较例14

为了进行比较，准备由市售的MgO-Al₂O₃-Cr₂O₃系的热敏电阻材料组成的烧结体(试样号：C14)。

性能评价试验

对由实施例6及实施例7制得的复合材料，以及由比较例10～比较例14制得的比较用烧结体，测定室温～1000℃温度域中的电阻值(4接点法)。将其结果示于图30、图31及表5中。

从图30、图31及表5可清楚地看出，实施例6及实施例7的烧结体，在室温至1000℃的宽范围内其温度-电阻值特性都显现出直线关系。而且，通过调整母材的原始粒子或造粒粉的平均粒径和分散材料的粒径比，还可控制相对于温度上升的电阻值变化率。

                                            表5

试样号		母材	分散材料	导电率(Ω·cm)
						室温	1000℃
				本实施例	6			Si3N4	SiC	120	30
7	Si3N4	SiC	149			43
					8		Si3N4	SiC	75	18
比较例	C10	Si3N4	SiC			＞107					2.8×106
				C11	SiO2		SiC	240	30
	C12	Si3N4	——			＞107				＞107
				C13	SiC		——	40	20
	C14	Al2O3	Cr2O3			8×105				12

与此不同，将SiC均匀分散的比较用烧结体(试样号：C10)、Si₃N₄烧结体(试样号：C12)、以及市售的MgO-Al₂O₃-Cr₂O₃系烧结体，随着温度上升，电阻值呈对数地减少；使SiC不规则分散的比较用烧结体(试样号：C11)获得曲线状的温度-电阻值特性；SiC烧结体(试样号：C13)中电阻值从400℃附近开始恒定化。于是可得知，比较用烧结体，任何一种都难以获得直线性的温度-电阻特性。

实施例8

用普通方法将粒径约4μm喷射雾化的不锈钢粉末(SUS304)造粒，成为粒径110～500μm的大径粒子。作为小径粒子，使用粒径约1μm的、含3重量％三氧化二钇的氧化锆粉末(可在1350℃烧结)。大径粒子为80重量％，将其余的20重量％作为小径粒子，撒布在大径子表面上，由此制备原料粉末。

将所得之原料粉末放入金属模型中，以5t/cm²的压力模压成形，获得生压制坯。然后，将该生压制坯在真空中，1200℃下加热4小时进行烧结。由此，获得与本发明第5方面有关的具有气孔的复合材料(试样号：9)。

将该材料切断，用SEM观察其断面。其结果观察到，本实施例具有气孔的复合材料，在具有500μm以下粒径的母材晶粒周围氧化锆呈现出连续地包围那样的三维网状组织并在其组织中气孔不连续地分散。也就是，可以确认气孔在复合材料中呈三维网状不连续地分散。

进而，用激光闪射(レ-ザフラツシュ)法评价控制气孔呈三维网状分散的SUS/ZrO₂复合材料(试样号：9)的热扩散率，与ZrO₂粒子均匀分散的SUS/ZrO₂比较用复合材料(试样号：C15)的热扩散率进行比较。将其结果示于表6中。

                  表6

试样号          分散形态             传热率(室温)

 9              三维网状分散         0.0322cm²/S

 C15            均匀分散             0.0393cm²/S

从表6可清楚地看出，试样号9将气孔以三维网状不连续分散的SUS/ZrO₂复合材料的热扩散率，比作为比较例C15的使ZrO₂粒子均匀分散的比较用复合材料约小18％。

本发明之复合材料，由于能充分发挥分散材料的功能性，因而可在结构用材料，功能性材料等方面得到利用。

例如，作为陶瓷复合材料，可适用于发热材料、气体传感器、非线性电阻、电容器、湿度传感器，固体电解质、热敏电阻、热电元件、燃料电池·电极材料、压电材料、热电变换材料、热电材料、高传热材料、绝热材料、高电阻材料、存储元件、磁性材料(导磁材料)、高低电介质材料、放电加工材料、低膨胀材料、高膨胀材料、高耐热材料、高强度材料、高韧性材料、耐磨损材料、耐腐蚀性材料、抗氧化材料、光学材料、减振材料等。

作为树脂复合材料，可适用于磁性材料、耐热材料、高导热率材料、绝热材料、导电性树脂和橡胶，透明传导性材料、光导电性树脂、压电树脂材料、非线形光学材料等。

作为金属复合材料，可适用于电磁材料、耐腐蚀性材料、抗氧化性材料、包覆材料、耐磨损材料、导磁材料、磁绝缘材料、低·高传热性材料、高弹性率材料、高刚性材料、高切削性材料、减振材料、高拉伸力材料等。

Claims (77)

1.一种复合材料，其特征在于，它是一种将由陶瓷、金属、树脂、金属互化物的母材物质组成的第1相和、将该第1相按照不连续包围那样形成的分散材料组成的第2相所构成的复合材料单元作为构成单位，许多个这种复合材料单元集合而成的复合材料；

该复合材料是由母材物质组成的母材和分散在该母材中的陶瓷、金属、树脂、金属互化物的分散材料组成，该分散材料在复合材料中呈三维网状不连续地分散；

许多个上述复合材料单元的分散材料集合而形成复合材料骨架部，由于该复合材料的骨架部而不会使上述母材的强度降低并发挥分散材料的同时，由上述骨架部形成对外部应力的抵抗而提高强度特性。

2.权利要求1所述的复合材料，其特征在于，上述复合材料单元的第2相，具有至少4处不连续的部位；

该不连续的部位至少具有：将上述第1相和与该相邻接的其它第1相结合而成的结合强化相，将上述第1相和上述第2相结合而成的结合强化相，将上述第2相和与该相邻接的其它第2相结合而成的结合强化相中的任何一种，通过该结合强化相而使第1相之间更牢固地结合，并将第2相牢固地固定·保持在复合材料中。

3.权利要求2所述的复合材料，其特征在于，上述第2相的结合强化相，在复合材料中呈三维网状连续或/和不连续地分散。

4.权利要求1所述的复合材料，其特征在于，它是一种将由作为母材物质的多个母材晶粒组成的多面体形状的第1相和，在该多个母材晶粒的周围呈包围状态作为一个单元而形成三维网状分散的结合强化相、并在其中分散有分散相的第2相所组成的复合材料单元作为构成单位，许多个这种复合材料单元集合而成的复合材料；上述第2相的分散材料在复合材料中呈三维网状不连续地分散；而且，上述第2相的结合强化相在复合材料中呈三维网状连续或/和不连续地分散。

5.权利要求1所述的复合材料，其特征在于，在上述母材中分散的分散材料，具有以任意的一个分散材料P₀作为起始点，其次将最接近该P₀的分散材料(第1次选择的不连续部位)作为P₁，然后将是尚未被选择的分散材料而且最接近上述P₁的分散材料(第2次选择的不连续部位)作为P₂，顺次选择直至P_n(第n次选择的不连续部位)，将作为上述起始点的分散材料P₀和各自分散材料P_i(i＝1，2，……n)之间的直线距离规定为Ls_i时，该距离Ls_i在0.01μm≤Ls_i≤20mm的范围内周期性变动的分散结构。

6.权利要求1所述的复合材料，其特征在于，上述复合材料单元的第1相的大小为1μm～10mm，构成上述第2相的分散材料大小按长径为0.01μm～1mm而且为第1相大小的1/4以下。

7.权利要求1～6中任一项所述的复合材料，其特征在于，上述复合材料单元的第1相的大小为1μm～500μm。

8.权利要求1～6中任一项所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料的含量，为复合材料的1～30体积％。

9.权利要求1～6中任一项所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料的大小，其平均粒径为0.05μm～100μm，而且为上述第1相大小的1/4以下。

10.一种复合材料，其特征在于，它是一种由母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、近似于上述母材的陶瓷、金属、树脂、金属互化物的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续地分散的分散材料组成的复合材料；

上述强化层使上述母材之间牢固地结合，并使分散材料牢固地保持；

上述分散材料，在上述复合材料中呈三维网状不连续地分散。

11.权利要求10所述的复合材料，其特征在于，它是一种由晶质物质组成的陶瓷母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、近似于上述母材的晶质物质组成、并通过与上述母材牢固地结合而使上述母材之间牢固结合的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料组成的复合材料；

上述分散材料通过上述强化材料而被牢固地保持的同时，上述分散材料在上述复合材料中呈三维网状不连续地分散。

12.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由与母材同质的物质组成，是粒径比母材细的或/和纵横尺寸比大的晶粒。

13.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由结晶性母材的非晶质材料组成。

14.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由熔点在与母材同程度的温度以下，而且与母材或/和分散材料的润湿性优良的材料组成。

15.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由比母材更高密度化的相组成。

16.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由与母材同质的非晶质材料或单晶材料组成。

17.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由弹性率比母材小的材料组成。

18.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由热膨胀率比母材和分散材料小的材料组成。

19.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由与分散材料同种的元素组成。

20.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由母材和其烧结助剂的混合相组成。

21.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由母材和/或分散材料的烧结助剂组成。

22.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，强化层是由增塑剂组成。

23.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述母材和上述强化层一起呈连续三维网状形成。

24.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述强化层是将二维网状分散的强化层单元层叠而形成。

25.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述强化层和由上述分散材料形成的部分中，一个网孔的大小为1μm～1000μm。

26.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料在上述强化层中是不连续地呈网状分散。

27.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料是部分连续的层状分散材料，在构成上述母材的许多个母材晶粒周围，沿周方向分散。

28.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料是部分连续的层状的特性不相同的二种以上的分散材料，在构成上述母材的许多个母材晶粒周围，沿周方向分散。

29.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述母材，在其内部分散有用于该母材强化或附加功能的添加粒子。

30.权利要求29中所述的复合材料，其特征在于，上述添加材料是为母材提供功能的功能提高材料。

31.权利要求30中所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料是用于提高机械特性的机械特性提高材料。

32.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料的大小为0.01～100μm。

33.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料在强化层中的含量，为1～30体积％。

34.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述分散材料的大小，为一个网孔大小的1/4以下。

35.权利要求10或11中所述的复合材料，其特征在于，上述强化层在复合材料中的含量，为5～60体积％。

36.复合材料的制造方法，其特征在于它包括以下工序：

母材造粒粉准备工序，在此工序中，准备作为复合材料母材的造粒粉；和，

复合粉准备工序，在此工序中，将含有近似于上述母材的物质和分散材料的粉末进行混合，从而准备作为强化层原料的复合粉；

原料粉末制备工序，在此工序中，按照在上述母材造粒粉的周围撒布上述复合粉的状态制备原料粉末；和，

成形工序，在此工序中，将该原料粉末成形为规定形状从而成为成形体；和，

复合材料形成工序，在此工序中，将该成形体加热后，即形成由母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的近似于上述母材的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料组成的复合材料。

37.权利要求36中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述母材造粒粉准备工序及上述复合粉准备工序中准备的母材造粒粉的粒径(dm)以及分散材料的原始粒子平均粒径(dp)的大小，将dp/dm规定为0.5～6×10^-6。

38.权利要求36中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述复合粉准备工序中准备的近似于母材的物质的粒径，为0.01～100μm。

39.权利要求36中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述复合粉准备工序中准备的分散材料的粒径，是母材粉的1/2以下而且为0.005～100μm。

40.权利要求36所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述复合粉准备工序中准备的复合粉的大小，是母材造粒粉的1/3以下而且粒径为500μm以下。

41.权利要求36中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述复合粉准备工序中准备的复合粉的大小，是母材造粒粉的1/5以下而且粒径为80μm以下。

42.权利要求36所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述原料粉末制备工序中，将为母材造粒粉的1/6以下而且没有粗大粒子的复合粉，按照连续地最致密填充那样包覆在母材造粒粉的表面，将该包覆层的厚度规定为母材粒子粒径的1/3以下。

43.权利要求36所述的复合材料的制造方法，其特征在于它包括以下工序：

母材造粒粉准备工序，在此工序中，准备作为复合材料母材的造粒粉；和

原料粉制备工序，在此工序中，将上述母材造粒粉和，具有的平均粒径为该母材造粒粉平均粒径的1/4以下，且含有近似于上述母材的物质和分散材料的强化层原料粉末进行混合，从而制备原料粉末；和

成形工序，在此工序中，将该原料粉末成形为规定形状从而成为成形体；和

复合材料形成工序，在此工序中，将该成形体加热后，即形成由母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的近似于上述母材的物质组成的强化层和，在该强化层中不连续分散的分散材料组成的复合材料。

44.权利要求43中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述母材造粒粉准备工序及上述原料粉末制备工序中所用的母材造粒粉的粒径(dm)及分散材料的原始粒子平均粒径(dp)的大小，将dp/dm规定为0.5～6×10^-6。

45.权利要求43中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述原料粉末制备工序中所用的近似于母材的物质的粒径，为0.01～100μm。

46.权利要求43中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述原料粉末制备工序中所用的近似于母材的物质的大小，是母材造粒粉的1/3以下而且粒径为100μm以下。

47.权利要求43中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述原料粉末制备工序中所用的分散材料的大小，是母材粉的1/2以下而且为0.005～100μm。

48.权利要求43中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述原料粉末制备工序中所用的分散材料的大小，是母材造粒粉的1/5以下而且粒径为80μm以下。

49.权利要求43中所述的复合材料的制造方法，其特征在于，在上述原料粉末制备工序中，将为母材造粒粉的1/6以下而且没有粗大粒子的分散材料和/或分散材料，按照连续地最致密填充那样包覆在母材造粒粉的表面，将该包覆层的厚度规定为母材粒子粒径的1/3以下。

50.一种热敏电阻材料，其特征在于，它是一种由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中不连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；

上述分散材料是由半导体物质或具有导电性的物质组成；

在上述母材中不连续分散的分散材料，在热敏电阻材料中形成网络状的电通道结构。

51.权利要求50中所述的热敏电阻材料，其特征在于，上述分散材料是由热膨胀率比母材大的材料组成，按照在构成母材的物质的多个晶粒周围呈包围状态那样形成网络结构。

52.权利要求50中所述的热敏电阻材料，其特征在于，上述分散材料在热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散。

53.权利要求50中所述的热敏电阻材料，其特征在于，上述分散材料的间隔在10μm以下。

54.权利要求50中所述的热敏电阻材料，其特征在于，上述分散材料的大小为0.01μm～100μm。

55.权利要求51中所述的热敏电阻材料，其特征在于，上述分散材料不连续地分散而形成的网络结构其一个网格的大小，为0.1μm～500μm。

56.权利要求55中所述的热敏电阻材料，其特征在于，上述分散材料不连续地分散而形成的网络结构其一个网格的大小，为上述分散材料的5倍～5×10⁴倍。

57.权利要求50中所述的热敏电阻材料，其特征在于，母材是选自氧化物、氮化物、及硅化物中的一种以上的陶瓷。

58.权利要求50中所述的热敏电阻材料，其特征在于，分散材料是选自碳化物、硅化物、氮化物、硼化物、及氧化物中的一种以上的陶瓷。

59.权利要求50中所述的热敏电阻材料，其特征在于，分散材料的大小为构成母材的物质的晶粒大小的1/3以下，而且，在热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散。

60.权利要求50中所述的热敏电阻材料，其特征在于，它是一种由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同而且因热膨胀产生内部应力时可使其缓和的物质组成的第三相和，在该第三相中不连续分散的，其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；

上述分散材料是由半导体物质或具有导电性的物质组成；

在上述第三相中不连续分散的分散材料，在热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散，从而形成网络状的电通道结构。

61.权利要求60中所述的热敏电阻材料，其特征在于，它是一种由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同而且弹性率小的物质组成的第三相和，在该第三相中不连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；

上述分散材料由半导体物质或具有导电性的物质组成；

上述第三相所具有的热膨胀率，比上述分散材料的热膨胀率更接近于上述母材的热膨胀率；

在上述第三相中不连续分散的分散材料，在热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散，从而形成网络状的电通道结构。

62.权利要求60中所述的热敏电阻材料，其特征在于，它是一种由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、由与上述母材相同或近似的物质组成的具有绝缘性的作为强化层的第三相和，在该强化层中不连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的分散材料所构成的热敏电阻材料；

上述分散材料，在上述热敏电阻材料中呈三维网状不连续地分散，而且该分散材料在热敏电阻材料中形成网络状的电通道结构。

63.权利要求60～62中所述的热敏电阻材料、其特征在于，上述分散材料在上述第三相中呈三维网状不连续地分散。

64.热敏电阻材料的制造方法，其特征在于它包括以下工序：

原料粉末配制备工序，在此工序中，将具有绝缘性的物质组成的母材原料粉末和，其热膨胀率与该母材原料粉末不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的、而且其大小为母材原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末进行混合；和

成形工序，在此工序中，将该原料粉末成形为规定的形状从而成为成形体；和

复合材料形成工序，在此工序中，将该成形体加热后，即形成由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状不连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

65.权利要求64中所述的热敏电阻材料的制造方法，其特征在于，在原料粉末制备工序中，按照在作为母材主材料的具有规定形状的造粒粉表面，使热膨胀率与母材不同的分散材料呈不连续地存在状态那样制备原料粉末。

66.权利要求64中所述的热敏电阻材料的制造方法，其特征在于它包括以下工序：

原料粉末制备工序，在此工序中，在具有绝缘性的物质组成的母材原料粉末的表面上，撒布由其热膨胀率与母材原料粉末不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的而且其大小为母材原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末和，具有的热膨胀率比上述分散材料原料粉末的热膨胀率更接近上述母材原料粉末的热膨胀率而且测温时由上述分散材料原料粉末形成的分散材料因热膨胀不同而产生内部应力时可使其缓和的物质组成、其大小为上述母材原料粉末的1/4以下的第三相原料物质使它们混合；和

成形工序，在此工序中，将该原料粉末成形为规定的形状从而成为成形体；和

复合材料形成工序，在此工序中，将成形体加热后，即形成由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同而且因热膨胀不同而产生内部应力时可使其缓和的物质组成的第三相和，在该第三相中不连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

67.权利要求64中所述的热敏电阻材料的制造方法，其特征在于它包括以下工序：

原料粉末制备工序，在此工序中，在具有绝缘性的物质组成的母材原料粉末的表面上，撒布由其热膨胀率与该母材原料粉末不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的而且其大小为母材原料粉末的1/4以下的分散材料原料粉末和，由与上述母材原料粉末相同或近似于该母材原料粉末的物质组成，其大小为母材原料粉末的1/4以下的第三相原料物质使它们混合；和

成形工序，在此工序中，将该原料粉末成形为规定的形状从而成形为成形体；和

复合材料形成工序，在此工序工，将成形体加热后，即形成由具有绝缘性的物质组成的母材和，在该母材中呈三维网状连续分散的、由与上述母材相同或近似的物质组成的具有绝缘性的作为强化相的第三相和，在该第三相中不连续分散的、其热膨胀率与上述母材不同的半导体物质或具有导电性的物质组成的分散材料所构成的复合材料。

68.权利要求66或67中所述的热敏电阻材料的制造方法，其特征在于，分散材料原料粉末的大小，为第三相原料物质大小的1/4以下。

69.权利要求66或67中所述的热敏电阻材料的制造方法，其特征在于，分散材料原料粉末的大小，为第三相原料物质大小的1/7以下。

70.权利要求1所述的复合材料，其特征在于，它是一种由同质的材料组成的纵横尺寸比小的第一种晶粒和纵横尺寸比大的第二种晶粒构成，上述第一种晶粒及上述第二种晶粒的任何一方构成母材，而另一方则相互聚集而成为岛状或网状的分散体在上述母材中分散而形成的复合材料；

上述母材或分散体，在上述复合材料中呈三维网状不连续地分散。

71.权利要求70中所述的复合材料，其特征在于，上述第二种晶粒的平均纵横尺寸比为上述第一种晶粒的平均纵横尺寸的2～50倍。

72.权利要求70中所述的复合材料，其特征在于，上述第二种晶粒是棒状或薄片状。

73.权利要求70中所述的复合材料，其特征在于，上述分散体的平均厚度为1～100μm，相邻分散体之间的平均间隔为5～500μm。

74.权利要求70中所述的复合材料，其特征在于，上述第二种晶粒是显现高强度或/和超塑性的物质。

75.权利要求70中所述的复合材料，其特征在于，上述第二种晶粒是显现高韧性或/和高耐蠕变性的物质。

76.权利要求70中所述的复合材料，其特征在于，在能够获得高韧性的纵横尺寸比大的晶粒周围，显现超塑性的纵横尺寸比小的而且粒径小的晶粒呈三维网状不连续包围状态形成。

77.权利要求70中所述的复合材料，其特征在于，粒径及纵横尺寸比都小的许多个晶粒和，粒径及纵横尺寸比都大的晶粒两者，形成三维网状，任何一方都是不连续地分散。

Images