JP2003128482A - セラミックス基複合部材及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス基複合部材及びその製造方法Info
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- JP2003128482A JP2003128482A JP2001320685A JP2001320685A JP2003128482A JP 2003128482 A JP2003128482 A JP 2003128482A JP 2001320685 A JP2001320685 A JP 2001320685A JP 2001320685 A JP2001320685 A JP 2001320685A JP 2003128482 A JP2003128482 A JP 2003128482A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 繰り返し熱衝撃を受けても強度低下が少な
く、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れたセラミックス基複合
部材及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 成形した繊維織物１１の表面にインター
フェース層１２を形成するインターフェース工程３を行
った後に、ＰＩＰ工程４とＣＶＩ工程５を交互に複数回
行い、繊維表面のインターフェース層１２の隙間にＰＩ
Ｐマトリックス層１３とＣＶＩマトリックス層１４が交
互に積層した積層マトリックス１５を形成する。
く、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れたセラミックス基複合
部材及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 成形した繊維織物１１の表面にインター
フェース層１２を形成するインターフェース工程３を行
った後に、ＰＩＰ工程４とＣＶＩ工程５を交互に複数回
行い、繊維表面のインターフェース層１２の隙間にＰＩ
Ｐマトリックス層１３とＣＶＩマトリックス層１４が交
互に積層した積層マトリックス１５を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱衝撃性と耐酸
化性に優れたセラミックス基複合部材及びその製造方法
に関する。
化性に優れたセラミックス基複合部材及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスは耐熱性が高いが脆いた
め、これをセラミックス繊維で強化したセラミックス基
複合部材（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｅ：以下、ＣＭＣと略称する）が開発されてい
る。すなわち、セラミックス基複合部材（ＣＭＣ）はセ
ラミックス繊維とセラミックスマトリックスとからな
る。なお、一般にＣＭＣはその素材により、セラミック
ス繊維／セラミックスマトリックス（例えば、両方がＳ
ｉＣからなる場合、ＳｉＣ／ＳｉＣ）と表示される。
め、これをセラミックス繊維で強化したセラミックス基
複合部材（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｅ：以下、ＣＭＣと略称する）が開発されてい
る。すなわち、セラミックス基複合部材（ＣＭＣ）はセ
ラミックス繊維とセラミックスマトリックスとからな
る。なお、一般にＣＭＣはその素材により、セラミック
ス繊維／セラミックスマトリックス（例えば、両方がＳ
ｉＣからなる場合、ＳｉＣ／ＳｉＣ）と表示される。
【０００３】ＣＭＣは、軽量かつ高温強度が高いため、
ロケットエンジンの燃焼器（スラストチャンバ）の他、
高温部の燃料配管、ジェットエンジンのタービン翼、燃
焼器、アフターバーナ部品等に極めて有望な材料であ
る。
ロケットエンジンの燃焼器（スラストチャンバ）の他、
高温部の燃料配管、ジェットエンジンのタービン翼、燃
焼器、アフターバーナ部品等に極めて有望な材料であ
る。
【０００４】しかし、従来のＣＭＣは、気密性を保持す
ることができず、かつ耐熱衝撃性が低い問題点があっ
た。すなわち、従来のＣＭＣは、所定の形状をセラミッ
クス繊維で構成したのち、いわゆるＣＶＩ処理（Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ：
気相含浸法）で繊維の隙間にマトリックスを形成する
が、このＣＶＩで繊維間の隙間を完全に埋めるには実用
不可能な長期間（例えば１年以上）を要する問題点があ
った。また、このように形成した従来のＣＭＣを高温で
試験等すると、激しい熱衝撃（例えば温度差が９００℃
以上）が繰返し作用した場合に、強度低下が激しく、再
使用がほとんどできない問題点があった。
ることができず、かつ耐熱衝撃性が低い問題点があっ
た。すなわち、従来のＣＭＣは、所定の形状をセラミッ
クス繊維で構成したのち、いわゆるＣＶＩ処理（Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ：
気相含浸法）で繊維の隙間にマトリックスを形成する
が、このＣＶＩで繊維間の隙間を完全に埋めるには実用
不可能な長期間（例えば１年以上）を要する問題点があ
った。また、このように形成した従来のＣＭＣを高温で
試験等すると、激しい熱衝撃（例えば温度差が９００℃
以上）が繰返し作用した場合に、強度低下が激しく、再
使用がほとんどできない問題点があった。
【０００５】本発明の出願人は上述した問題点を解決す
るために、気密性と耐熱衝撃性を大幅に高めることがで
き、これによりスラストチャンバ等にも実用可能なセラ
ミックス基複合部材及びその製造方法を創案し出願した
（特開２０００−２１９５７６号）。この発明は、成形
した繊維織物の表面にＳｉＣマトリックス層を形成する
ＣＶＩ処理を行った後に、そのマトリックス層の隙間に
有機珪素ポリマーを基材として含浸し焼成するＰＩＰ処
理を行うものである。
るために、気密性と耐熱衝撃性を大幅に高めることがで
き、これによりスラストチャンバ等にも実用可能なセラ
ミックス基複合部材及びその製造方法を創案し出願した
（特開２０００−２１９５７６号）。この発明は、成形
した繊維織物の表面にＳｉＣマトリックス層を形成する
ＣＶＩ処理を行った後に、そのマトリックス層の隙間に
有機珪素ポリマーを基材として含浸し焼成するＰＩＰ処
理を行うものである。
【０００６】すなわちこの方法は、ＣＶＩ処理とＰＩＰ
処理とを組み合わせたプロセスであり、ＣＶＩ処理によ
り亀裂のない緻密なマトリックスがセラミックス繊維の
まわりに形成され、その隙間にＰＩＰ処理によりマトリ
ックスが含浸・充填される。ＰＩＰ処理は、ＣＶＩ処理
に比べてマトリックスの形成速度が早く、かつ短時間に
繰り返して実施することができる。従って、これを繰り
返すことにより、ＣＶＩ処理後の隙間を完全に充填し、
気密性を高めることができる。また、ＰＩＰ処理による
マトリックスには、微細な亀裂が存在するため、セラミ
ックス繊維の拘束力が弱い。そのため、ＣＶＩ処理に加
えＰＩＰ処理を施すことにより、ＣＶＩ処理のみによる
従来のＣＭＣに比較して、ヤング率を低減することがで
き、その結果、熱応力が軽減され耐熱衝撃性が向上する
ことが確認された。
処理とを組み合わせたプロセスであり、ＣＶＩ処理によ
り亀裂のない緻密なマトリックスがセラミックス繊維の
まわりに形成され、その隙間にＰＩＰ処理によりマトリ
ックスが含浸・充填される。ＰＩＰ処理は、ＣＶＩ処理
に比べてマトリックスの形成速度が早く、かつ短時間に
繰り返して実施することができる。従って、これを繰り
返すことにより、ＣＶＩ処理後の隙間を完全に充填し、
気密性を高めることができる。また、ＰＩＰ処理による
マトリックスには、微細な亀裂が存在するため、セラミ
ックス繊維の拘束力が弱い。そのため、ＣＶＩ処理に加
えＰＩＰ処理を施すことにより、ＣＶＩ処理のみによる
従来のＣＭＣに比較して、ヤング率を低減することがで
き、その結果、熱応力が軽減され耐熱衝撃性が向上する
ことが確認された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した先行出願のＣ
ＭＣでは、セラミックス繊維に滑り面（界面層）を付
け、その後ＣＶＩ処理で繊維周辺を固めた後、ＰＩＰ処
理で充填率を上げ、最後に表面をＣＶＩ処理でコーティ
ングしている。しかし、上述の方法で製作されたＣＭＣ
は、ＣＶＩ処理で充填されたマトリックス部分が熱衝撃
に弱く、多少の負荷や熱衝撃を受けただけでも、表面の
ＣＶＩに亀裂が入り、ＰＩＰ層が酸化雰囲気に曝され、
繰り返し１０回程度の熱衝撃を受けただけでも、強度が
半分以下になってしまうという問題点があった。また、
ＰＩＰ処理にＰＣＳ（ポリカルボキシラン）のような熱
可塑性のものを使用していると、微細な亀裂を多く含む
ため、酸化されやすく、かつ、繊維の酸化防壁としての
働きは期待できない。
ＭＣでは、セラミックス繊維に滑り面（界面層）を付
け、その後ＣＶＩ処理で繊維周辺を固めた後、ＰＩＰ処
理で充填率を上げ、最後に表面をＣＶＩ処理でコーティ
ングしている。しかし、上述の方法で製作されたＣＭＣ
は、ＣＶＩ処理で充填されたマトリックス部分が熱衝撃
に弱く、多少の負荷や熱衝撃を受けただけでも、表面の
ＣＶＩに亀裂が入り、ＰＩＰ層が酸化雰囲気に曝され、
繰り返し１０回程度の熱衝撃を受けただけでも、強度が
半分以下になってしまうという問題点があった。また、
ＰＩＰ処理にＰＣＳ（ポリカルボキシラン）のような熱
可塑性のものを使用していると、微細な亀裂を多く含む
ため、酸化されやすく、かつ、繊維の酸化防壁としての
働きは期待できない。
【０００８】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、繰
り返し熱衝撃を受けても強度低下が少なく、耐熱衝撃
性、耐酸化性に優れたセラミックス基複合部材及びその
製造方法を提供することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、繰
り返し熱衝撃を受けても強度低下が少なく、耐熱衝撃
性、耐酸化性に優れたセラミックス基複合部材及びその
製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、成形し
た繊維織物（１１）の表面に形成されたインターフェー
ス層（１２）と、そのインターフェース層の隙間に形成
され、ＰＩＰマトリックス層（１３）とＣＶＩマトリッ
クス層（１４）が交互に積層した積層マトリックス（１
５）と、を備えたことを特徴とするセラミックス基複合
部材が提供される。
た繊維織物（１１）の表面に形成されたインターフェー
ス層（１２）と、そのインターフェース層の隙間に形成
され、ＰＩＰマトリックス層（１３）とＣＶＩマトリッ
クス層（１４）が交互に積層した積層マトリックス（１
５）と、を備えたことを特徴とするセラミックス基複合
部材が提供される。
【００１０】また、本発明によれば、成形した繊維織物
（１１）の表面にインターフェース層を形成するインタ
ーフェース工程（３）を行った後に、有機珪素ポリマー
を基材として含浸し焼成するＰＩＰ工程（４）とＣＶＩ
工程（５）を交互に複数回行い、繊維表面のインターフ
ェース層（１２）の隙間にＰＩＰマトリックス層（１
３）とＣＶＩマトリックス層（１４）が交互に積層した
積層マトリックス（１５）を形成する、ことを特徴とす
るセラミックス基複合部材の製造方法が提供される。
（１１）の表面にインターフェース層を形成するインタ
ーフェース工程（３）を行った後に、有機珪素ポリマー
を基材として含浸し焼成するＰＩＰ工程（４）とＣＶＩ
工程（５）を交互に複数回行い、繊維表面のインターフ
ェース層（１２）の隙間にＰＩＰマトリックス層（１
３）とＣＶＩマトリックス層（１４）が交互に積層した
積層マトリックス（１５）を形成する、ことを特徴とす
るセラミックス基複合部材の製造方法が提供される。
【００１１】上記本発明の複合部材及びその製造方法に
よれば、従来使用していた熱可塑性のポリマーを用いた
液相含浸の途中にＣＶＩを何回か行い、ＰＩＰマトリッ
クスとＣＶＩマトリックスの層状組織を発生させる。こ
れにより酸化に弱いＰＩＰマトリックスを保護して、耐
熱衝撃性、耐酸化性に優れた複合材となる。
よれば、従来使用していた熱可塑性のポリマーを用いた
液相含浸の途中にＣＶＩを何回か行い、ＰＩＰマトリッ
クスとＣＶＩマトリックスの層状組織を発生させる。こ
れにより酸化に弱いＰＩＰマトリックスを保護して、耐
熱衝撃性、耐酸化性に優れた複合材となる。
【００１２】すなわち、ＰＩＰ含浸中、特に初期段階に
て、ＣＶＩ処理を組み込んでＰＩＰマトリックスとＣＶ
Ｉマトリックスの層状組織を形成する。
て、ＣＶＩ処理を組み込んでＰＩＰマトリックスとＣＶ
Ｉマトリックスの層状組織を形成する。
【００１３】ＣＶＩマトリックスはＰＩＰマトリックス
に比べ耐酸化性には優れるが、熱衝撃に弱く割れやす
い。逆にＰＩＰマトリックスは熱衝撃に強く割れにくい
が、耐酸化性は低く酸化し易い。そこで、本発明では、
従来のＰＩＰマトリックスの部分に、ＰＩＰマトリック
ス層とＣＶＩマトリックス層が積層された層状組織を形
成する。これにより、外表面のＣＶＩマトリックス層が
ある熱衝撃で割れても、その下のＰＩＰマトリックスで
熱衝撃による亀裂の進展を防ぎ、かつ次のＣＶＩマトリ
ックス層で酸化を防ぐことができる。また、この層が別
の熱衝撃で割れても、その下のＰＩＰマトリックスで熱
衝撃による亀裂の進展を防ぎ、かつ次のＣＶＩマトリッ
クス層で酸化を防ぐことができる。従ってこの繰り返し
により、ＰＩＰマトリックス層とＣＶＩマトリックス層
が交互に積層した積層マトリックスにより、マトリック
ス繊維及びその表面のインターフェイスへの酸化雰囲気
の到達を遅らせることができ、繰り返し熱衝撃を受けて
も強度低下が少なく、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れたセ
ラミックス基複合部材とすることができる。
に比べ耐酸化性には優れるが、熱衝撃に弱く割れやす
い。逆にＰＩＰマトリックスは熱衝撃に強く割れにくい
が、耐酸化性は低く酸化し易い。そこで、本発明では、
従来のＰＩＰマトリックスの部分に、ＰＩＰマトリック
ス層とＣＶＩマトリックス層が積層された層状組織を形
成する。これにより、外表面のＣＶＩマトリックス層が
ある熱衝撃で割れても、その下のＰＩＰマトリックスで
熱衝撃による亀裂の進展を防ぎ、かつ次のＣＶＩマトリ
ックス層で酸化を防ぐことができる。また、この層が別
の熱衝撃で割れても、その下のＰＩＰマトリックスで熱
衝撃による亀裂の進展を防ぎ、かつ次のＣＶＩマトリッ
クス層で酸化を防ぐことができる。従ってこの繰り返し
により、ＰＩＰマトリックス層とＣＶＩマトリックス層
が交互に積層した積層マトリックスにより、マトリック
ス繊維及びその表面のインターフェイスへの酸化雰囲気
の到達を遅らせることができ、繰り返し熱衝撃を受けて
も強度低下が少なく、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れたセ
ラミックス基複合部材とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。図１は、本発明のセラミッ
クス基複合部材の製造方法を示すフロー図である。この
図に示すように、本発明の方法は、織物成形工程１、イ
ンターフェース工程２及び３、ＰＩＰ工程４、ＳｉＣ−
ＣＶＩ工程５及び６からなる。
を図面を参照して説明する。図１は、本発明のセラミッ
クス基複合部材の製造方法を示すフロー図である。この
図に示すように、本発明の方法は、織物成形工程１、イ
ンターフェース工程２及び３、ＰＩＰ工程４、ＳｉＣ−
ＣＶＩ工程５及び６からなる。
【００１５】織物成形工程１では、ＳｉＣ繊維を用いて
所定の形状の繊維織物を成形する。成形する形状は、適
用するロケットエンジンの燃焼器（スラストチャンバ）
の他、高温部の燃料配管、タービン翼、燃焼器、アフタ
ーバーナ部品等に適した立体形状であるのがよい。ま
た、織物成形工程１の後に、繊維上に被覆された余分な
ポリマーを除去する。
所定の形状の繊維織物を成形する。成形する形状は、適
用するロケットエンジンの燃焼器（スラストチャンバ）
の他、高温部の燃料配管、タービン翼、燃焼器、アフタ
ーバーナ部品等に適した立体形状であるのがよい。ま
た、織物成形工程１の後に、繊維上に被覆された余分な
ポリマーを除去する。
【００１６】インターフェース工程３は、Ｃ−ＣＶＩ工
程２とＳｉＣ−ＣＶＩ工程３からなる。Ｃ−ＣＶＩ工程
２では、成形された繊維織物にカーボン（好ましくはグ
ラファイトカーボン）又はＢＮ等をコーティングする工
程である。コーティングの厚さは、０．１〜１．０μｍ
程度であるのがよい。かかるインターフェース層は、特
開昭６３−１２６７１号公報に開示されるように、マト
リックスとセラミックス繊維とを分離し繊維のじん性を
強化する役割を果たす。
程２とＳｉＣ−ＣＶＩ工程３からなる。Ｃ−ＣＶＩ工程
２では、成形された繊維織物にカーボン（好ましくはグ
ラファイトカーボン）又はＢＮ等をコーティングする工
程である。コーティングの厚さは、０．１〜１．０μｍ
程度であるのがよい。かかるインターフェース層は、特
開昭６３−１２６７１号公報に開示されるように、マト
リックスとセラミックス繊維とを分離し繊維のじん性を
強化する役割を果たす。
【００１７】ＳｉＣ−ＣＶＩ工程３では、いわゆるＣＶ
Ｉ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｉｎｆｉｌｔｒ
ａｔｉｏｎ：気相含浸法）で処理する工程であり、炉内
に専用治具で固定された織物を加熱し、減圧雰囲気にて
例えばメチルトリクロロシランを流入させてＳｉＣを合
成させる。なお、この最初のＳｉＣ−ＣＶＩ工程３は、
Ｃ−ＣＶＩ工程２で出来たカーボン又はＢＮ等のインタ
ーフェース層を保護するためにＣＶＩマトリックス層を
形成するために行う。以下、Ｃ−ＣＶＩ工程２とＳｉＣ
−ＣＶＩ工程３で形成した層をインターフェース層と呼
ぶ。なお、Ｃ−ＣＶＩ工程２とＳｉＣ−ＣＶＩ工程３の
いずれか一方を必要により省略してもよい。
Ｉ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｉｎｆｉｌｔｒ
ａｔｉｏｎ：気相含浸法）で処理する工程であり、炉内
に専用治具で固定された織物を加熱し、減圧雰囲気にて
例えばメチルトリクロロシランを流入させてＳｉＣを合
成させる。なお、この最初のＳｉＣ−ＣＶＩ工程３は、
Ｃ−ＣＶＩ工程２で出来たカーボン又はＢＮ等のインタ
ーフェース層を保護するためにＣＶＩマトリックス層を
形成するために行う。以下、Ｃ−ＣＶＩ工程２とＳｉＣ
−ＣＶＩ工程３で形成した層をインターフェース層と呼
ぶ。なお、Ｃ−ＣＶＩ工程２とＳｉＣ−ＣＶＩ工程３の
いずれか一方を必要により省略してもよい。
【００１８】本発明の主要な工程は、最初のＳｉＣ−Ｃ
ＶＩ工程３の後に行うＰＩＰ工程４、ＳｉＣ−ＣＶＩ工
程５の繰り返しである。すなわち、本発明の製造方法で
は、成形した繊維織物の表面にＳｉＣマトリックス層を
形成するＣＶＩ処理３を行った後に、有機珪素ポリマー
を基材として含浸し焼成するＰＩＰ工程４とＣＶＩ工程
５（ＳｉＣ−ＣＶＩ工程）を交互に複数回行い、繊維表
面のインターフェース層の隙間にＰＩＰマトリックス層
とＣＶＩマトリックス層が交互に積層した積層マトリッ
クスを形成する。
ＶＩ工程３の後に行うＰＩＰ工程４、ＳｉＣ−ＣＶＩ工
程５の繰り返しである。すなわち、本発明の製造方法で
は、成形した繊維織物の表面にＳｉＣマトリックス層を
形成するＣＶＩ処理３を行った後に、有機珪素ポリマー
を基材として含浸し焼成するＰＩＰ工程４とＣＶＩ工程
５（ＳｉＣ−ＣＶＩ工程）を交互に複数回行い、繊維表
面のインターフェース層の隙間にＰＩＰマトリックス層
とＣＶＩマトリックス層が交互に積層した積層マトリッ
クスを形成する。
【００１９】ＰＩＰ工程４とＣＶＩ工程５の繰り返し回
数は、任意であるが、できるだけ緻密な積層ができるよ
うに、ＰＩＰ処理の初めは充填率が上がり易いので、ポ
リマーの溶液を薄めにしたりし、ＰＩＰの層厚が大きく
ならないように注意し、細かい層状組織を作ると良い。
数は、任意であるが、できるだけ緻密な積層ができるよ
うに、ＰＩＰ処理の初めは充填率が上がり易いので、ポ
リマーの溶液を薄めにしたりし、ＰＩＰの層厚が大きく
ならないように注意し、細かい層状組織を作ると良い。
【００２０】最後のＳｉＣ−ＣＶＩ工程６は、ＰＩＰマ
トリックス層とＣＶＩマトリックス層が交互に積層した
積層マトリックスの全体の表面に、緻密なマトリックス
を形成する工程である。
トリックス層とＣＶＩマトリックス層が交互に積層した
積層マトリックスの全体の表面に、緻密なマトリックス
を形成する工程である。
【００２１】ＰＩＰ工程４は、ＣＶＩ処理で形成したマ
トリックス層の隙間に有機珪素ポリマーを基材として含
浸する含浸工程とその後の焼成工程とからなる。含浸工
程と焼成工程は、必要に応じて繰り返して行う。含浸工
程に使用する有機珪素ポリマーは、ポリカルボシラン溶
液、ポリビニルシラン、ポリメタロカルボシラン等、或
いはこれらとＳｉＣ粉末との混合物であるのがよい。こ
れらの有機珪素ポリマーを用いて含浸し焼成するＰＩＰ
処理により、耐熱衝撃性の強いマトリックス層を短時間
に形成することができる。
トリックス層の隙間に有機珪素ポリマーを基材として含
浸する含浸工程とその後の焼成工程とからなる。含浸工
程と焼成工程は、必要に応じて繰り返して行う。含浸工
程に使用する有機珪素ポリマーは、ポリカルボシラン溶
液、ポリビニルシラン、ポリメタロカルボシラン等、或
いはこれらとＳｉＣ粉末との混合物であるのがよい。こ
れらの有機珪素ポリマーを用いて含浸し焼成するＰＩＰ
処理により、耐熱衝撃性の強いマトリックス層を短時間
に形成することができる。
【００２２】また、このＰＩＰ処理における含浸は、浸
漬、減圧含浸、加圧含浸のいずれか、或いはこれらの組
み合わせによるのがよい。浸漬では、大量の有機珪素ポ
リマーを短時間に含浸させることができる。また減圧含
浸では微細な隙間に有機珪素ポリマーを含浸させること
ができる。更に加圧含浸では、使用時の圧力方向に加圧
して含浸することにより、気密性を高めることができ
る。
漬、減圧含浸、加圧含浸のいずれか、或いはこれらの組
み合わせによるのがよい。浸漬では、大量の有機珪素ポ
リマーを短時間に含浸させることができる。また減圧含
浸では微細な隙間に有機珪素ポリマーを含浸させること
ができる。更に加圧含浸では、使用時の圧力方向に加圧
して含浸することにより、気密性を高めることができ
る。
【００２３】図２は、従来のセラミックス基複合部材の
構造図であり、（Ａ）は本発明、（Ｂ）は従来例を示し
ている。織物成形工程１で成形された繊維織物は、例え
ば縦横に延びるＳｉＣ繊維１１からなる。なお、更に上
下方向に延びるＳｉＣ繊維１１を有していてもよい。Ｃ
−ＣＶＩ工程２とＳｉＣ−ＣＶＩ工程３により、ＳｉＣ
繊維１１のまわりにインターフェース層１２（斜線部）
が形成される。このインターフェース層１２は、詳しく
はカーボン層とＳｉＣ層の２層からなる。なおこの図で
は、７本の繊維１１のまわりにインターフェース層１２
があり、そのまわりにＰＩＰマトリックス層１３がある
状態を示しているが、繊維束は実際には数百〜数千本の
繊維の集まりであり、インターフェース層１２とＰＩＰ
マトリックス層１３は個々の一本一本の繊維に付いてい
る。更に、ＰＩＰ工程４とＣＶＩ工程５の繰り返しによ
り、図２（Ａ）に示すように、繊維表面のインターフェ
ース層１２の隙間にＰＩＰマトリックス層１３とＣＶＩ
マトリックス層１４が交互に積層した積層マトリックス
１５が形成される。
構造図であり、（Ａ）は本発明、（Ｂ）は従来例を示し
ている。織物成形工程１で成形された繊維織物は、例え
ば縦横に延びるＳｉＣ繊維１１からなる。なお、更に上
下方向に延びるＳｉＣ繊維１１を有していてもよい。Ｃ
−ＣＶＩ工程２とＳｉＣ−ＣＶＩ工程３により、ＳｉＣ
繊維１１のまわりにインターフェース層１２（斜線部）
が形成される。このインターフェース層１２は、詳しく
はカーボン層とＳｉＣ層の２層からなる。なおこの図で
は、７本の繊維１１のまわりにインターフェース層１２
があり、そのまわりにＰＩＰマトリックス層１３がある
状態を示しているが、繊維束は実際には数百〜数千本の
繊維の集まりであり、インターフェース層１２とＰＩＰ
マトリックス層１３は個々の一本一本の繊維に付いてい
る。更に、ＰＩＰ工程４とＣＶＩ工程５の繰り返しによ
り、図２（Ａ）に示すように、繊維表面のインターフェ
ース層１２の隙間にＰＩＰマトリックス層１３とＣＶＩ
マトリックス層１４が交互に積層した積層マトリックス
１５が形成される。
【００２４】すなわち、本発明のセラミックス基複合部
材１０は、成形した繊維織物１１の表面に形成されたイ
ンターフェース層１２と、そのインターフェース層１２
の隙間に形成された積層マトリックス１５とを備える。
積層マトリックス１５は、ＰＩＰマトリックス層１３と
ＣＶＩマトリックス層１４が交互に積層したものであ
る。これに対して、従来のセラミックス基複合部材では
図２（Ｂ）に示すように、インターフェース層１２の隙
間にはＰＩＰマトリックス層１３のみが存在する。
材１０は、成形した繊維織物１１の表面に形成されたイ
ンターフェース層１２と、そのインターフェース層１２
の隙間に形成された積層マトリックス１５とを備える。
積層マトリックス１５は、ＰＩＰマトリックス層１３と
ＣＶＩマトリックス層１４が交互に積層したものであ
る。これに対して、従来のセラミックス基複合部材では
図２（Ｂ）に示すように、インターフェース層１２の隙
間にはＰＩＰマトリックス層１３のみが存在する。
【００２５】なお、最後のＳｉＣ−ＣＶＩ工程６によ
り、積層マトリックスの全体の表面に、緻密なマトリッ
クスが形成されるが、この層は図２では省略している。
り、積層マトリックスの全体の表面に、緻密なマトリッ
クスが形成されるが、この層は図２では省略している。
【００２６】ＣＶＩマトリックス１４はＰＩＰマトリッ
クス１３に比べ耐酸化性には優れるが、熱衝撃に弱く割
れやすい。逆にＰＩＰマトリックス１３は熱衝撃に強い
く割りにくいが、耐酸化性は低く酸化し易い。本発明で
は、従来のＰＩＰマトリックス１３だけの部分に、ＰＩ
Ｐマトリックス層１３とＣＶＩマトリックス層１４が積
層された層状組織（積層マトリックス１５）を形成す
る。
クス１３に比べ耐酸化性には優れるが、熱衝撃に弱く割
れやすい。逆にＰＩＰマトリックス１３は熱衝撃に強い
く割りにくいが、耐酸化性は低く酸化し易い。本発明で
は、従来のＰＩＰマトリックス１３だけの部分に、ＰＩ
Ｐマトリックス層１３とＣＶＩマトリックス層１４が積
層された層状組織（積層マトリックス１５）を形成す
る。
【００２７】これにより、外表面のＣＶＩマトリックス
層１４がある熱衝撃で割れても、その下のＰＩＰマトリ
ックス１３で熱衝撃による亀裂の進展を防ぎ、かつ次の
ＣＶＩマトリックス層１４で酸化を防ぐことができる。
また、この層が別の熱衝撃で割れても、その下のＰＩＰ
マトリックス１３で熱衝撃による亀裂の進展を防ぎ、か
つ次のＣＶＩマトリックス層１４で酸化を防ぐことがで
きる。
層１４がある熱衝撃で割れても、その下のＰＩＰマトリ
ックス１３で熱衝撃による亀裂の進展を防ぎ、かつ次の
ＣＶＩマトリックス層１４で酸化を防ぐことができる。
また、この層が別の熱衝撃で割れても、その下のＰＩＰ
マトリックス１３で熱衝撃による亀裂の進展を防ぎ、か
つ次のＣＶＩマトリックス層１４で酸化を防ぐことがで
きる。
【００２８】従ってこの繰り返しにより、ＰＩＰマトリ
ックス層とＣＶＩマトリックス層が交互に積層した積層
マトリックス１５により、マトリックス繊維１１及びそ
の表面のインターフェース層１２への酸化雰囲気の到達
を遅らせることができ、繰り返し熱衝撃を受けても強度
低下が少なく、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れたセラミッ
クス基複合部材とすることができる。
ックス層とＣＶＩマトリックス層が交互に積層した積層
マトリックス１５により、マトリックス繊維１１及びそ
の表面のインターフェース層１２への酸化雰囲気の到達
を遅らせることができ、繰り返し熱衝撃を受けても強度
低下が少なく、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れたセラミッ
クス基複合部材とすることができる。
【００２９】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】上述したように本発明の複合部材及びそ
の製造方法によれば、従来使用していた熱可塑性のポリ
マーを用いた液相含浸の途中にＣＶＩを何回か行い、Ｐ
ＩＰマトリックスとＣＶＩマトリックスの層状組織を発
生させことにより、酸化に弱いＰＩＰマトリックスを保
護して、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れた複合材とするこ
とができる。
の製造方法によれば、従来使用していた熱可塑性のポリ
マーを用いた液相含浸の途中にＣＶＩを何回か行い、Ｐ
ＩＰマトリックスとＣＶＩマトリックスの層状組織を発
生させことにより、酸化に弱いＰＩＰマトリックスを保
護して、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れた複合材とするこ
とができる。
【００３１】従って、本発明は、繰り返し熱衝撃を受け
ても強度低下が少なく、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れた
ＣＭＣであり、かつこれを製造することができる、等の
優れた効果を有する。
ても強度低下が少なく、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れた
ＣＭＣであり、かつこれを製造することができる、等の
優れた効果を有する。
【図１】本発明のセラミックス基複合部材の製造方法を
示すフロー図である。
示すフロー図である。
【図２】本発明と従来のセラミックス基複合部材の構造
図である。
図である。
１ 織物成形工程、２ Ｃ−ＣＶＩ工程、３ ＳｉＣ−
ＣＶＩ工程、４ ＰＩＰ工程、５，６ ＳｉＣ−ＣＶＩ
工程、１０ セラミックス基複合部材（ＣＭＣ）、１１
繊維織物、１２ インターフェース層、１３ ＰＩＰ
マトリックス層、１４ ＣＶＩマトリックス層、１５
積層マトリックス
ＣＶＩ工程、４ ＰＩＰ工程、５，６ ＳｉＣ−ＣＶＩ
工程、１０ セラミックス基複合部材（ＣＭＣ）、１１
繊維織物、１２ インターフェース層、１３ ＰＩＰ
マトリックス層、１４ ＣＶＩマトリックス層、１５
積層マトリックス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4F100 AA16 AD00A AD00B AD00C
AD00D AD00E BA05 BA06
BA10A BA10E DG12C EH66A
EH66E EJ48B EJ48D EJ82B
EJ82D GB31 JB03 JJ03
4K030 AA03 AA06 AA09 BA27 BA37
BA39 BB12 CA08 FA10
Claims (2)
- 【請求項１】 成形した繊維織物（１１）の表面に形成
されたインターフェース層（１２）と、そのインターフ
ェース層の隙間に形成され、ＰＩＰマトリックス層（１
３）とＣＶＩマトリックス層（１４）が交互に積層した
積層マトリックス（１５）と、を備えたことを特徴とす
るセラミックス基複合部材。 - 【請求項２】 成形した繊維織物（１１）の表面にイン
ターフェース層を形成するインターフェース工程（３）
を行った後に、有機珪素ポリマーを基材として含浸し焼
成するＰＩＰ工程（４）とＣＶＩ工程（５）を交互に複
数回行い、繊維表面のインターフェース層（１２）の隙
間にＰＩＰマトリックス層（１３）とＣＶＩマトリック
ス層（１４）が交互に積層した積層マトリックス（１
５）を形成する、ことを特徴とするセラミックス基複合
部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001320685A JP2003128482A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | セラミックス基複合部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001320685A JP2003128482A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | セラミックス基複合部材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003128482A true JP2003128482A (ja) | 2003-05-08 |
Family
ID=19138033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001320685A Pending JP2003128482A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | セラミックス基複合部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003128482A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007015901A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Japan Atomic Energy Agency | カーボンナノチューブ又はナノファイバーを用いたＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料の高熱伝導化 |
| JP2018002493A (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | イビデン株式会社 | ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材およびその製造方法 |
| CN110282993A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-09-27 | 山东道普安制动材料有限公司 | 一种含界面相的陶瓷基复合材料的制备方法 |
-
2001
- 2001-10-18 JP JP2001320685A patent/JP2003128482A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007015901A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Japan Atomic Energy Agency | カーボンナノチューブ又はナノファイバーを用いたＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料の高熱伝導化 |
| JP4538607B2 (ja) * | 2005-07-11 | 2010-09-08 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | カーボンナノチューブ又はナノファイバーを用いたＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料の高熱伝導化 |
| JP2018002493A (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | イビデン株式会社 | ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材およびその製造方法 |
| CN110282993A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-09-27 | 山东道普安制动材料有限公司 | 一种含界面相的陶瓷基复合材料的制备方法 |
| CN110282993B (zh) * | 2019-08-06 | 2021-05-28 | 山东道普安制动材料有限公司 | 一种含界面相的陶瓷基复合材料的制备方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070621 |
|
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