JP2018030753A - Long fiber-reinforced silicon carbide member and method for producing the same - Google Patents

Long fiber-reinforced silicon carbide member and method for producing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a long fiber-reinforced silicon carbide member that can improve reliability such as mechanical properties, and the like.SOLUTION: A long fiber-reinforced silicon carbide member 1 according to an embodiment has a cylindrical shape and includes a composite material layer 11 and a graphite surface layer 21. In the composite material layer, a matrix of silicon carbide forms a composite with a long fiber of silicon carbide. The graphite surface layer is formed on a face of the composite material layer.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、長繊維強化炭化ケイ素部材、および、その製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a long fiber reinforced silicon carbide member and a method for manufacturing the same.

セラミックス材である炭化ケイ素部材は、一般に、高温環境において強度の低下が少ない。また、炭化ケイ素部材は、従来の金属部材よりも、硬度が高いと共に、耐摩耗性、耐熱性、耐腐食性、および、軽量性などの特性が優れている。このため、炭化ケイ素部材は、広い分野において使用されている。たとえば、重電設備部品、航空機部品、自動車部品、電子機器、精密機械部品、半導体装置の材料として、炭化ケイ素部材が使用されている。   In general, a silicon carbide member, which is a ceramic material, has a small decrease in strength in a high-temperature environment. In addition, the silicon carbide member has higher hardness than conventional metal members, and is excellent in characteristics such as wear resistance, heat resistance, corrosion resistance, and light weight. For this reason, silicon carbide members are used in a wide range of fields. For example, silicon carbide members are used as materials for heavy electrical equipment parts, aircraft parts, automobile parts, electronic equipment, precision machine parts, and semiconductor devices.

しかし、炭化ケイ素部材である炭化ケイ素モノリシック部材は、圧縮応力よりも引張り応力に弱く、引張り応力が加わったときに脆性破壊が生じる場合がある。このため、炭化ケイ素モノリシック部材よりも靭性を高めて破壊エネルギーを増やすために、炭化ケイ素のマトリックス中に炭化ケイ素の長繊維(連続繊維)を複合化させた長繊維強化炭化ケイ素部材が炭化ケイ素部材として開発されている。   However, a silicon carbide monolithic member that is a silicon carbide member is weaker in tensile stress than compressive stress, and brittle fracture may occur when tensile stress is applied. For this reason, in order to increase toughness and increase fracture energy than silicon carbide monolithic members, long fiber reinforced silicon carbide members in which silicon carbide long fibers (continuous fibers) are combined in a silicon carbide matrix are silicon carbide members. Has been developed as.

長繊維強化炭化ケイ素部材を製造する際には、最初に、たとえば、直径が約10μmである炭化ケイ素の長繊維を500〜3000本束ねることによって繊維束(ヤーン)を形成した後に、その繊維束を用いて所定形状の予備成形体(繊維プリフォーム)を形成する。予備成形体は、繊維束を二次元方向または三次元方向に配列することで形成される他に、繊維束を織ることによって形成される。   When producing a long fiber reinforced silicon carbide member, first, for example, after forming a fiber bundle (yarn) by bundling 500 to 3000 long silicon carbide fibers having a diameter of about 10 μm, the fiber bundle Is used to form a preform (fiber preform) having a predetermined shape. In addition to being formed by arranging the fiber bundles in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction, the preform is formed by weaving the fiber bundles.

つぎに、予備成形体の内部にマトリックスを形成することによって、長繊維強化炭化ケイ素部材を完成させる。マトリックスの形成は、たとえば、化学的気相浸透(CVI;Chemical Vapor Infiltration)法で行われる。この他に、マトリックスの形成は、鋳込み成形法によって予備成形体の内部に粉末を充填した後に反応焼結を行うことで実行される。   Next, a long fiber reinforced silicon carbide member is completed by forming a matrix inside the preform. Formation of a matrix is performed by the chemical vapor infiltration (CVI; Chemical Vapor Infiltration) method, for example. In addition, the formation of the matrix is performed by performing reactive sintering after filling the powder into the preform by a casting method.

米国特許第6226342号明細書U.S. Pat. 米国特許出願公開第2011/0268243号明細書US Patent Application Publication No. 2011/0268243 特開2016-24062号公報JP2016-24062A 特許第4106086号公報Japanese Patent No. 4106086

上記したように、炭化ケイ素部材において、長繊維強化炭化ケイ素部材は、炭化ケイ素モノリシック部材よりも靭性が高く、破壊エネルギーが増大しており、見かけ上は、脆性破壊が生じにくい。しかしながら、従来において、長繊維強化炭化ケイ素部材は、引張試験における初期破壊強度が炭化ケイ素モノリシック部材よりも低い。また、長繊維強化炭化ケイ素部材は、最高強度および破壊抵抗が十分な値でない場合がある。   As described above, in the silicon carbide member, the long fiber reinforced silicon carbide member has higher toughness and increased fracture energy than the silicon carbide monolithic member, and apparently does not easily cause brittle fracture. However, conventionally, the long fiber reinforced silicon carbide member has an initial fracture strength in a tensile test lower than that of the silicon carbide monolithic member. Further, the long fiber reinforced silicon carbide member may not have sufficient values for maximum strength and fracture resistance.

この他に、炭化ケイ素部材においては、高圧な水中において酸化による腐食が生じる場合がある。その結果、炭化ケイ素部材に減肉が発生し、炭化ケイ素部材の機械的特性が低下する場合がある。   In addition, the silicon carbide member may be corroded by oxidation in high-pressure water. As a result, thinning of the silicon carbide member may occur, and the mechanical properties of the silicon carbide member may deteriorate.

したがって、本発明が解決しようとする課題は、機械的特性などの信頼性を向上することが可能な、長繊維強化炭化ケイ素部材、および、その製造方法を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a long fiber reinforced silicon carbide member capable of improving reliability such as mechanical properties and a method for producing the same.

実施形態の長繊維強化炭化ケイ素部材は、筒形状であって、複合材料層とグラファイト表面層とを有する。複合材料層は、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化している。グラファイト表面層は、複合材料層の面に形成されている。   The long fiber reinforced silicon carbide member of the embodiment has a cylindrical shape and has a composite material layer and a graphite surface layer. In the composite material layer, silicon carbide long fibers are combined with a silicon carbide matrix. The graphite surface layer is formed on the surface of the composite material layer.

本発明によれば、機械的特性などの信頼性を向上することが可能な、長繊維強化炭化ケイ素部材、および、その製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the long fiber reinforced silicon carbide member which can improve reliability, such as a mechanical characteristic, and its manufacturing method can be provided.

図1は、第1実施形態に係る長繊維強化炭化ケイ素部材を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a long fiber reinforced silicon carbide member according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る長繊維強化炭化ケイ素部材の一部を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part of the long fiber reinforced silicon carbide member according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態の変形例に係る長繊維強化炭化ケイ素部材を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a long fiber reinforced silicon carbide member according to a modification of the first embodiment. 図4は、第1実施形態の変形例に係る長繊維強化炭化ケイ素部材を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a long fiber reinforced silicon carbide member according to a modification of the first embodiment. 図5は、第2実施形態に係る長繊維強化炭化ケイ素部材の一部を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of the long fiber reinforced silicon carbide member according to the second embodiment. 図6は、第2実施形態の変形例に係る長繊維強化炭化ケイ素部材を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a long fiber reinforced silicon carbide member according to a modification of the second embodiment. 図7は、第3実施形態に係る長繊維強化炭化ケイ素部材の一部を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a part of the long fiber reinforced silicon carbide member according to the third embodiment. 図8は、第3実施形態の変形例に係る長繊維強化炭化ケイ素部材の一部を模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a part of a long fiber reinforced silicon carbide member according to a modification of the third embodiment.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る長繊維強化炭化ケイ素部材を模式的に示す斜視図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a long fiber reinforced silicon carbide member according to the first embodiment.

本実施形態の長繊維強化炭化ケイ素部材1は、図1に示すように、たとえば、円筒形状の管状体であって、長繊維を切断せずに連続的に配置した構造である。   As shown in FIG. 1, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 of the present embodiment is, for example, a cylindrical tubular body having a structure in which long fibers are continuously arranged without being cut.

図2は、第1実施形態に係る長繊維強化炭化ケイ素部材の一部を拡大して示す断面図である。図2においては、長繊維強化炭化ケイ素部材1に関して、軸方向が直交する断面について示している。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part of the long fiber reinforced silicon carbide member according to the first embodiment. In FIG. 2, regarding the long fiber reinforced silicon carbide member 1, a cross section in which the axial direction is orthogonal is shown.

図2に示すように、長繊維強化炭化ケイ素部材1は、複合材料層11とグラファイト表面層21とを有する。   As shown in FIG. 2, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 has a composite material layer 11 and a graphite surface layer 21.

複合材料層11は、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化している。   The composite material layer 11 is composed of silicon carbide long fibers in a silicon carbide matrix.

グラファイト表面層21は、グラファイト外面層211およびグラファイト内面層212である。グラファイト外面層211は、複合材料層11の外周面に形成されている。グラファイト内面層212は、複合材料層11の内周面に形成されている。   The graphite surface layer 21 is a graphite outer surface layer 211 and a graphite inner surface layer 212. The graphite outer surface layer 211 is formed on the outer peripheral surface of the composite material layer 11. The graphite inner surface layer 212 is formed on the inner peripheral surface of the composite material layer 11.

グラファイト表面層21は、厚みが100μm以上であって200μm未満であることが好ましい。グラファイト表面層21の厚みが上記範囲よりも薄い場合には、複合材料層11の表面を十分に被覆することができない場合がある。また、グラファイト表面層21の厚みが上記範囲よりも厚い場合には、グラファイト表面層21の熱膨張係数と複合材料層11の熱膨張係数とが異なるために、温度が加わったときに、グラファイト表面層21が複合材料層11の面から剥離しやすくなる。   The graphite surface layer 21 preferably has a thickness of 100 μm or more and less than 200 μm. When the thickness of the graphite surface layer 21 is thinner than the above range, the surface of the composite material layer 11 may not be sufficiently covered. Further, when the thickness of the graphite surface layer 21 is larger than the above range, the thermal expansion coefficient of the graphite surface layer 21 and the thermal expansion coefficient of the composite material layer 11 are different. The layer 21 is easily peeled from the surface of the composite material layer 11.

本実施形態において、上記の長繊維強化炭化ケイ素部材1を製造する各工程に関して説明する。   In this embodiment, each process for manufacturing the long fiber reinforced silicon carbide member 1 will be described.

上記の長繊維強化炭化ケイ素部材1を製造する際には、最初に、複合材料層11を準備する。本工程では、たとえば、炭化ケイ素の長繊維を複数束ねることによって繊維束(ヤーン)を形成した後に、その繊維束を用いて予備成形体(繊維プリフォーム)を円筒形状に形成する。そして、その予備成形体にマトリックスを形成する。マトリックスの形成は、たとえば、化学気相浸透法で行われる。このようにして、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層11を完成させる。   When manufacturing the long fiber reinforced silicon carbide member 1, the composite material layer 11 is first prepared. In this step, for example, after forming a fiber bundle (yarn) by bundling a plurality of long fibers of silicon carbide, a preform (fiber preform) is formed into a cylindrical shape using the fiber bundle. Then, a matrix is formed on the preform. The matrix is formed by, for example, chemical vapor infiltration. In this manner, a composite material layer 11 in which silicon carbide long fibers are combined with a silicon carbide matrix is completed.

つぎに、その準備した複合材料層11の面にグラファイト表面層21を形成する。本工程では、たとえば、複合材料層11の表面を加熱により分解することによって、グラファイト表面層21を形成する。ここでは、たとえば、減圧雰囲気下において、複合材料層11の表面に存在する炭化ケイ素を熱で分解させてグラファイトを生成することで、グラファイト表面層21の形成を行う。具体的には、温度が1300〜1500℃であって、圧力が0.1Pa以下である真空雰囲気において、複合材料層11の表面分解を行う。本方法によって、グラファイト表面層21を緻密に形成することができる。   Next, a graphite surface layer 21 is formed on the surface of the prepared composite material layer 11. In this step, for example, the graphite surface layer 21 is formed by decomposing the surface of the composite material layer 11 by heating. Here, for example, the graphite surface layer 21 is formed by thermally decomposing silicon carbide existing on the surface of the composite material layer 11 to generate graphite in a reduced pressure atmosphere. Specifically, the surface decomposition of the composite material layer 11 is performed in a vacuum atmosphere in which the temperature is 1300 to 1500 ° C. and the pressure is 0.1 Pa or less. By this method, the graphite surface layer 21 can be densely formed.

複合材料層11の表面分解については、温度が1300〜1500℃であって、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガスを含む雰囲気下において行ってもよい。本方法によって、上記方法と同様に、グラファイト表面層21を緻密に形成することができる。   The surface decomposition of the composite material layer 11 may be performed in an atmosphere having a temperature of 1300 to 1500 ° C. and containing a mixed gas of carbon monoxide and carbon dioxide. By this method, the graphite surface layer 21 can be densely formed as in the above method.

また、熱化学気相蒸着法(熱CVD法)によって複合材料層11の表面にグラファイトを蒸着することによって、グラファイト表面層21の形成を行ってもよい。本方法によっても、上記方法と同様に、グラファイト表面層21を緻密に形成することができる。ここでは、炭化ケイ素のマトリックスを形成した後に、原料ガスおよびプロセス条件を変えることで、同じ反応炉の内部においてグラファイト表面層21の形成を連続して行うことができる。   Further, the graphite surface layer 21 may be formed by vapor-depositing graphite on the surface of the composite material layer 11 by a thermal chemical vapor deposition method (thermal CVD method). Also by this method, the graphite surface layer 21 can be densely formed as in the above method. Here, after the silicon carbide matrix is formed, the graphite surface layer 21 can be continuously formed in the same reactor by changing the raw material gas and the process conditions.

その他、上記の各方法を組み合わせて、グラファイト表面層21の形成を行ってもよい。具体的には、複合材料層11の表面分解でグラファイト層(図示省略)を形成した後に、熱化学気相蒸着法で他のグラファイト層(図思料略)を更に積層することによって、グラファイト表面層21を形成してもよい。これにより、グラファイト表面層21を更に緻密に形成することが可能であって、複合材料層11とグラファイト表面層21との間の密着性を向上させることができる。   In addition, the graphite surface layer 21 may be formed by combining the above methods. Specifically, after forming a graphite layer (not shown) by surface decomposition of the composite material layer 11, another graphite layer (not shown) is further laminated by a thermal chemical vapor deposition method, thereby obtaining a graphite surface layer. 21 may be formed. Thereby, the graphite surface layer 21 can be formed more densely, and the adhesion between the composite material layer 11 and the graphite surface layer 21 can be improved.

以上のように、本実施形態の長繊維強化炭化ケイ素部材1は、複合材料層11の面に緻密なグラファイト表面層21が形成されている。このため、本実施形態では、長繊維強化炭化ケイ素部材1について、機械的特性などの信頼性を向上させることできる。特に、本実施形態は、高圧な水中において酸化による腐食が生じることを抑制することが可能である。その結果、長繊維強化炭化ケイ素部材1において減肉が発生することを抑制し、機械的特性を向上させることができる。   As described above, in the long fiber reinforced silicon carbide member 1 of this embodiment, the dense graphite surface layer 21 is formed on the surface of the composite material layer 11. For this reason, in this embodiment, reliability, such as a mechanical characteristic, can be improved about the long fiber reinforced silicon carbide member 1. In particular, this embodiment can suppress the occurrence of corrosion due to oxidation in high-pressure water. As a result, it is possible to suppress the occurrence of thinning in the long fiber reinforced silicon carbide member 1 and improve the mechanical characteristics.

したがって、本実施形態の長繊維強化炭化ケイ素部材1は、原子炉構造材料(チャンネルボックス、燃料棒、制御棒の構造材料など)、シール材料(水中ポンプなど)、宇宙船用部材、人工衛星用部材などの材料として、好適に利用することができる。   Therefore, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 of the present embodiment includes a reactor structural material (channel box, fuel rod, control rod structural material, etc.), seal material (submersible pump, etc.), spacecraft member, artificial satellite member. As such materials, it can be suitably used.

図3および図4は、第1実施形態の変形例に係る長繊維強化炭化ケイ素部材を模式的に示す図である。図3は、図1と同様に斜視図であって、図4は、図2と同様に断面図である。なお、図3および図4において、図1および図2と重複する部分に関しては、適宜、同一符号を付してその記載を省略する。   3 and 4 are views schematically showing a long fiber reinforced silicon carbide member according to a modification of the first embodiment. 3 is a perspective view similar to FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view similar to FIG. In FIGS. 3 and 4, portions overlapping those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals as appropriate, and description thereof is omitted.

図3と図4とに示すように、長繊維強化炭化ケイ素部材1は、角筒形状の管状体であってもよい。   As shown in FIGS. 3 and 4, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 may be a rectangular tube-shaped tubular body.

<第2実施形態>
図5は、第2実施形態に係る長繊維強化炭化ケイ素部材の一部を模式的に示す断面図である。図5においては、図2と同様に、長繊維強化炭化ケイ素部材1に関して、軸方向が直交する断面について示している。
Second Embodiment
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of the long fiber reinforced silicon carbide member according to the second embodiment. In FIG. 5, as in FIG. 2, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 is shown with respect to a cross section in which the axial direction is orthogonal.

図5に示すように、本実施形態において、長繊維強化炭化ケイ素部材1は、第1実施形態の場合と異なり、グラファイト中間層31と炭化ケイ素モノリシック層41とを更に有する。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第1実施形態の場合と同様である。このため、重複する部分に関しては、適宜、同一符号を付してその記載を省略する。   As shown in FIG. 5, in this embodiment, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 further includes a graphite intermediate layer 31 and a silicon carbide monolithic layer 41, unlike the case of the first embodiment. Except for this point and points related thereto, the present embodiment is the same as the case of the first embodiment. For this reason, about the overlapping part, the same code | symbol is attached | subjected suitably and the description is abbreviate | omitted.

グラファイト中間層31は、複合材料層11の外周面上に形成されている。
グラファイト中間層31は、厚みが10μm以上であって100μm未満であることが好ましい。
グラファイト中間層31の厚みが上記範囲よりも薄い場合には、破壊抵抗が減少する場合がある。また、グラファイト中間層31の厚みが上記範囲よりも厚い場合には、破壊強度が低下する場合がある。
The graphite intermediate layer 31 is formed on the outer peripheral surface of the composite material layer 11.
The graphite intermediate layer 31 preferably has a thickness of 10 μm or more and less than 100 μm.
When the thickness of the graphite intermediate layer 31 is thinner than the above range, the fracture resistance may decrease. Moreover, when the thickness of the graphite intermediate layer 31 is thicker than the above range, the fracture strength may decrease.

炭化ケイ素モノリシック層41は、グラファイト中間層31の外周面上に形成されている。つまり、炭化ケイ素モノリシック層41は、グラファイト中間層31を介して、複合材料層11の外周面に形成されている。そして、炭化ケイ素モノリシック層41の外周面に、グラファイト外面層211が形成されている。この炭化ケイ素モノリシック層41の厚みについては、モノリシック層からの「き裂進展」を抑制可能な厚みに選定することから、複合材料層11と同等かそれ以下の厚みが好ましい。   Silicon carbide monolithic layer 41 is formed on the outer peripheral surface of graphite intermediate layer 31. That is, the silicon carbide monolithic layer 41 is formed on the outer peripheral surface of the composite material layer 11 via the graphite intermediate layer 31. A graphite outer surface layer 211 is formed on the outer peripheral surface of the silicon carbide monolithic layer 41. The thickness of the silicon carbide monolithic layer 41 is selected to be a thickness that can suppress “crack propagation” from the monolithic layer, and is preferably equal to or less than that of the composite material layer 11.

本実施形態において、上記の長繊維強化炭化ケイ素部材1を製造する各工程に関して説明する。   In this embodiment, each process for manufacturing the long fiber reinforced silicon carbide member 1 will be described.

上記の長繊維強化炭化ケイ素部材1を製造する際には、最初に、複合材料層11の準備を第1実施形態の場合と同様に行う。   When the long fiber reinforced silicon carbide member 1 is manufactured, the composite material layer 11 is first prepared in the same manner as in the first embodiment.

つぎに、その準備した複合材料層11の面にグラファイト中間層31を形成する。本工程では、たとえば、第1実施形態においてグラファイト表面層21の形成した方法と同様な方法でグラファイト中間層31の形成を行うことができる。つまり、たとえば、複合材料層11の表面を加熱により分解することによって、グラファイト中間層31を形成することができる。その他、熱化学気相蒸着法によってグラファイト中間層31を形成してもよい。   Next, the graphite intermediate layer 31 is formed on the surface of the prepared composite material layer 11. In this step, for example, the graphite intermediate layer 31 can be formed by a method similar to the method of forming the graphite surface layer 21 in the first embodiment. That is, for example, the graphite intermediate layer 31 can be formed by decomposing the surface of the composite material layer 11 by heating. In addition, the graphite intermediate layer 31 may be formed by thermal chemical vapor deposition.

つぎに、グラファイト中間層31の面に炭化ケイ素モノリシック層41を形成する。本工程では、たとえば、熱化学気相蒸着法によって炭化ケイ素単体を蒸着することで炭化ケイ素モノリシック層41の形成を行う。   Next, a silicon carbide monolithic layer 41 is formed on the surface of the graphite intermediate layer 31. In this step, for example, the silicon carbide monolithic layer 41 is formed by vapor-depositing silicon carbide alone by a thermal chemical vapor deposition method.

つぎに、炭化ケイ素モノリシック層41の面にグラファイト表面層21を形成する。本工程では、第1実施形態の場合と同様な方法で、グラファイト表面層21の形成を行うことができる。つまり、たとえば、炭化ケイ素モノリシック層41の表面を加熱により分解することによって、グラファイト表面層21を形成することができる。その他、熱化学気相蒸着法によってグラファイト表面層21を形成してもよい。   Next, the graphite surface layer 21 is formed on the surface of the silicon carbide monolithic layer 41. In this step, the graphite surface layer 21 can be formed by the same method as in the first embodiment. That is, for example, the graphite surface layer 21 can be formed by decomposing the surface of the silicon carbide monolithic layer 41 by heating. In addition, the graphite surface layer 21 may be formed by a thermal chemical vapor deposition method.

以上のように、本実施形態の長繊維強化炭化ケイ素部材1は、複合材料層11とグラファイト表面層21との間に、複合材料層11の側から、グラファイト中間層31と炭化ケイ素モノリシック層41とが順次設けられている。このため、本実施形態では、長繊維強化炭化ケイ素部材1について、機械的特性などの信頼性を更に向上することできる。具体的には、長繊維強化炭化ケイ素部材1の表面においてクラックが発生した場合には、そのクラックが炭化ケイ素モノリシック層41で進行するが、グラファイト中間層31によりクラックの進行を止めることができる。その結果、本実施形態では、第1実施形態の作用および効果に加えて、長繊維強化炭化ケイ素部材1の初期破壊強度を高めることができる。   As described above, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 of the present embodiment includes the graphite intermediate layer 31 and the silicon carbide monolithic layer 41 between the composite material layer 11 and the graphite surface layer 21 from the composite material layer 11 side. Are sequentially provided. For this reason, in this embodiment, reliability, such as a mechanical characteristic, can be further improved about the long fiber reinforced silicon carbide member 1. Specifically, when a crack is generated on the surface of the long fiber reinforced silicon carbide member 1, the crack proceeds in the silicon carbide monolithic layer 41, but the progress of the crack can be stopped by the graphite intermediate layer 31. As a result, in this embodiment, in addition to the operation and effect of the first embodiment, the initial fracture strength of the long fiber reinforced silicon carbide member 1 can be increased.

図6は、第2実施形態の変形例に係る長繊維強化炭化ケイ素部材を模式的に示す図である。図6は、図5と同様に断面図である。なお、図6において、図5と重複する部分に関しては、適宜、同一符号を付してその記載を省略する。   FIG. 6 is a diagram schematically showing a long fiber reinforced silicon carbide member according to a modification of the second embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view similar to FIG. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図6に示すように、長繊維強化炭化ケイ素部材1は、角筒形状の管状体であってもよい。   As shown in FIG. 6, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 may be a rectangular tube-shaped tubular body.

<第3実施形態>
図7は、第3実施形態に係る長繊維強化炭化ケイ素部材の一部を模式的に示す断面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a part of the long fiber reinforced silicon carbide member according to the third embodiment.

図7に示すように、本実施形態の長繊維強化炭化ケイ素部材1は、第1実施形態のグラファイト表面層21に代わって、炭化物表面層51が設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第1実施形態の場合と同様である。このため、重複する部分に関しては、適宜、同一符号を付してその記載を省略する。   As shown in FIG. 7, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 of this embodiment is provided with a carbide surface layer 51 instead of the graphite surface layer 21 of the first embodiment. Except for this point and points related thereto, the present embodiment is the same as the case of the first embodiment. For this reason, about the overlapping part, the same code | symbol is attached | subjected suitably and the description is abbreviate | omitted.

炭化物表面層51は、炭化物外面層511および炭化物内面層512である。炭化物外面層511は、複合材料層11の外周面に形成されている。炭化物内面層512は、複合材料層11の内周面に形成されている。   The carbide surface layer 51 is a carbide outer surface layer 511 and a carbide inner surface layer 512. The carbide outer surface layer 511 is formed on the outer peripheral surface of the composite material layer 11. The carbide inner surface layer 512 is formed on the inner peripheral surface of the composite material layer 11.

炭化物表面層51は、複合材料層11の面から離れるに伴って、組成が炭化ケイ素から炭化ケイ素以外の炭化物へ傾斜して変化するように形成されている。ここでは、炭化物表面層51は、複合材料層11の面側の組成の全てが炭化ケイ素であって、複合材料層11の面から最も離れた側の組成の全てが、炭化ケイ素以外の炭化物になるように形成されている。炭化物表面層51において、炭化ケイ素以外の炭化物は、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化ニオブ、および、炭化タンタルから選択される少なくとも1つである。   Carbide surface layer 51 is formed such that the composition changes in an inclined manner from silicon carbide to carbides other than silicon carbide as it leaves the surface of composite material layer 11. Here, in the carbide surface layer 51, the composition on the surface side of the composite material layer 11 is all silicon carbide, and the composition on the side farthest from the surface of the composite material layer 11 is composed of carbides other than silicon carbide. It is formed to become. In the carbide surface layer 51, the carbide other than silicon carbide is at least one selected from titanium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, niobium carbide, and tantalum carbide.

炭化物表面層51は、厚みが200nm以上であって200μm未満であることが好ましい。炭化物表面層51の厚みが上記範囲よりも薄い場合には、複合材料層11の表面を十分に被覆することができない場合がある。また、炭化物表面層51の厚みが上記範囲よりも厚い場合には、炭化物表面層51の熱膨張係数と複合材料層11の熱膨張係数とが異なるために、温度が加わったときに、炭化物表面層51が複合材料層11の面から剥離しやすくなる。   Carbide surface layer 51 preferably has a thickness of 200 nm or more and less than 200 μm. When the thickness of the carbide surface layer 51 is thinner than the above range, the surface of the composite material layer 11 may not be sufficiently covered. Further, when the thickness of the carbide surface layer 51 is thicker than the above range, the thermal expansion coefficient of the carbide surface layer 51 and the thermal expansion coefficient of the composite material layer 11 are different. The layer 51 is easily peeled from the surface of the composite material layer 11.

本実施形態において、上記の長繊維強化炭化ケイ素部材1を製造する各工程に関して説明する。   In this embodiment, each process for manufacturing the long fiber reinforced silicon carbide member 1 will be described.

上記の長繊維強化炭化ケイ素部材1を製造する際には、最初に、複合材料層11の準備を第1実施形態の場合と同様に行う。   When the long fiber reinforced silicon carbide member 1 is manufactured, the composite material layer 11 is first prepared in the same manner as in the first embodiment.

つぎに、その準備した複合材料層11の面に炭化物表面層51を形成する。本工程では、たとえば、熱化学気相蒸着法(熱CVD法)によって複合材料層11の表面に炭化物を蒸着することによって、炭化物表面層51の形成を行う。ここでは、炭化物表面層51の組成が炭化ケイ素から炭化ケイ素以外の炭化物へ傾斜して変化するように、原料ガスの割合を調整することによって、炭化物表面層51の形成を行う。   Next, a carbide surface layer 51 is formed on the surface of the prepared composite material layer 11. In this step, the carbide surface layer 51 is formed, for example, by depositing carbide on the surface of the composite material layer 11 by thermal chemical vapor deposition (thermal CVD method). Here, the carbide surface layer 51 is formed by adjusting the ratio of the raw material gas so that the composition of the carbide surface layer 51 changes in inclination from silicon carbide to a carbide other than silicon carbide.

以上のように、本実施形態の長繊維強化炭化ケイ素部材1は、複合材料層11の面に緻密な炭化物表面層51が形成されている。炭化物表面層51は、いわゆる傾斜機能膜であって、複合材料層11の面から離れるに伴って、組成が炭化ケイ素から炭化ケイ素以外の炭化物へ傾斜して変化している。炭化物表面層51が、傾斜機能膜でなく、炭化ケイ素以外の炭化物(炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化ニオブ、および、炭化タンタル)で形成した場合には、熱膨張係数の差に起因して、炭化物表面層51の剥離が生じやすい。しかし、本実施形態の炭化物表面層51は、上記のように、複合材料層11の面側の組成が炭化ケイ素である傾斜機能膜であるので、炭化物表面層51の剥離が生じにくい。その結果、本実施形態では、長繊維強化炭化ケイ素部材1の機械的特性を向上することができる。   As described above, in the long fiber reinforced silicon carbide member 1 of the present embodiment, the dense carbide surface layer 51 is formed on the surface of the composite material layer 11. The carbide surface layer 51 is a so-called functionally graded film, and the composition changes in an inclined manner from silicon carbide to a carbide other than silicon carbide as it leaves the surface of the composite material layer 11. When the carbide surface layer 51 is not a functionally graded film but formed of a carbide other than silicon carbide (titanium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, niobium carbide, and tantalum carbide), it is caused by a difference in thermal expansion coefficient. Therefore, the carbide surface layer 51 is easily peeled off. However, since the carbide surface layer 51 of this embodiment is a functionally graded film whose composition on the surface side of the composite material layer 11 is silicon carbide as described above, the carbide surface layer 51 is unlikely to peel off. As a result, in this embodiment, the mechanical characteristics of the long fiber reinforced silicon carbide member 1 can be improved.

図8は、第3実施形態の変形例に係る長繊維強化炭化ケイ素部材を模式的に示す図である。図8は、図7と同様に断面図である。なお、図8において、図5および図7と重複する部分に関しては、適宜、同一符号を付してその記載を省略する。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a long fiber reinforced silicon carbide member according to a modification of the third embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 8 that are the same as those in FIG. 5 and FIG.

図8に示すように、本変形例において、長繊維強化炭化ケイ素部材1は、第2実施形態のグラファイト表面層21に代わって、上記の第3実施形態の場合と同様に、炭化物表面層51が設けられている。   As shown in FIG. 8, in this modification, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 is replaced with the graphite surface layer 21 of the second embodiment, as in the case of the third embodiment, and the carbide surface layer 51. Is provided.

このため、本変形例では、第2実施形態の作用および効果と共に、上記した第3実施形態の作用および効果を奏することができる。   For this reason, in this modification, the effect | action and effect of above-described 3rd Embodiment can be show | played with the effect | action and effect of 2nd Embodiment.

上記の長繊維強化炭化ケイ素部材1の実施例に関して説明する。   An example of the long fiber reinforced silicon carbide member 1 will be described.

[実施例1]
最初に、予備成形体(プリフォーム)の作製を行った。本工程では、まず、直径が12μmである炭化ケイ素の長繊維(商品名:ハイニカロンS,日本カーボン製)の表面に、厚さが約1μmのカーボンをCVD法で形成した。そして、その長繊維を500本束ねた繊維束(ヤーン)を用いて、フィラメントワインディング法によって、円筒形状の予備成形体を作製した。
[Example 1]
First, a preformed body (preform) was prepared. In this step, first, carbon having a thickness of about 1 μm was formed by CVD on the surface of a silicon carbide long fiber (trade name: Hynicalon S, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.) having a diameter of 12 μm. And the cylindrical preform was produced by the filament winding method using the fiber bundle (yarn) which bundled 500 the long fibers.

つぎに、予備成形体にマトリックスを形成した。本工程では、化学気相浸透法でマトリックスの形成を行った。具体的には、上記の予備成形体を化学気相反応炉内のカーボンモールド内部にセットした後に、温度が1300〜1400℃であって圧力が4〜100kPaである条件の下で、原料ガス(四塩化ケイ素ガス、プロパンガス、水素ガス)を反応炉の内部に導入した。これによって、炭化ケイ素を主成分とするマトリックスを予備成形体に形成し、複合材料層11を準備した。   Next, a matrix was formed on the preform. In this step, the matrix was formed by chemical vapor infiltration. Specifically, after the preform is set inside the carbon mold in the chemical vapor reactor, the raw material gas (under the conditions that the temperature is 1300 to 1400 ° C. and the pressure is 4 to 100 kPa) (Silicon tetrachloride gas, propane gas, hydrogen gas) were introduced into the reactor. As a result, a matrix mainly composed of silicon carbide was formed on the preform, and the composite material layer 11 was prepared.

つぎに、その準備した複合材料層11の面にグラファイト表面層21を形成した。本工程では、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガスを含む雰囲気下において、複合材料層11の表面を加熱により分解することによって、グラファイト表面層21の形成を行った。具体的には、温度が1400〜1500℃である条件の下で、厚みが200nmのグラファイト表面層21を形成した。   Next, a graphite surface layer 21 was formed on the surface of the prepared composite material layer 11. In this step, the graphite surface layer 21 was formed by decomposing the surface of the composite material layer 11 by heating in an atmosphere containing a mixed gas of carbon monoxide and carbon dioxide. Specifically, the graphite surface layer 21 having a thickness of 200 nm was formed under the conditions where the temperature was 1400 to 1500 ° C.

以上のようにして、[実施例1](第1実施形態に相当)の長繊維強化炭化ケイ素部材1を作製した。   As described above, the long fiber reinforced silicon carbide member 1 of [Example 1] (corresponding to the first embodiment) was produced.

[実施例2]
最初に、予備成形体(図示省略)の作製を行った。本工程では、まず、直径が10μmである炭化ケイ素の長繊維(商品名:チラノSA、宇部興産製)の表面に、厚さが約0.5μmのカーボンをCVD法で形成した。そして、その長繊維を800本束ねた繊維束(ヤーン)を用いて、フィラメントワインディング法によって、角筒形状の予備成形体を作製した。
[Example 2]
First, a preform (not shown) was prepared. In this step, first, carbon having a thickness of about 0.5 μm was formed by CVD on the surface of long silicon carbide fibers (trade name: Tyranno SA, manufactured by Ube Industries) having a diameter of 10 μm. And the square tube-shaped preform was produced by the filament winding method using the fiber bundle (yarn) which bundled 800 the long fibers.

つぎに、予備成形体にマトリックスを形成した。本工程では、実施例1の場合と同じ方法で、マトリックスを予備成形体に形成し、複合材料層11を準備した。   Next, a matrix was formed on the preform. In this step, the matrix was formed into a preform by the same method as in Example 1, and the composite material layer 11 was prepared.

つぎに、その準備した複合材料層11の面にグラファイト中間層31を形成した。本工程では、熱化学気相蒸着法によってグラファイト中間層31の形成を行った。具体的には、温度が1000〜1100℃であって、圧力が4〜100kPaである条件の下で、原料ガス(メタンガス、水素ガス)を反応炉の内部に導入することによって、厚みが約100μmのグラファイト中間層31を形成した。   Next, a graphite intermediate layer 31 was formed on the surface of the prepared composite material layer 11. In this step, the graphite intermediate layer 31 was formed by thermal chemical vapor deposition. Specifically, by introducing a raw material gas (methane gas, hydrogen gas) into the reactor under a condition where the temperature is 1000 to 1100 ° C. and the pressure is 4 to 100 kPa, the thickness is about 100 μm. The graphite intermediate layer 31 was formed.

つぎに、グラファイト中間層31の面に炭化ケイ素モノリシック層41を形成した。本工程では、熱化学気相蒸着法によって炭化ケイ素単体を蒸着することで炭化ケイ素モノリシック層41の形成を行った。具体的には、温度が1300〜1400℃であって、圧力が4〜100kPaである条件の下で、原料ガス(四塩化ケイ素ガス、プロパンガス、水素ガス)を反応炉の内部に導入することによって、炭化ケイ素モノリシック層41を形成した。   Next, a silicon carbide monolithic layer 41 was formed on the surface of the graphite intermediate layer 31. In this step, the silicon carbide monolithic layer 41 was formed by depositing silicon carbide alone by a thermal chemical vapor deposition method. Specifically, the raw material gas (silicon tetrachloride gas, propane gas, hydrogen gas) is introduced into the reactor under the conditions that the temperature is 1300 to 1400 ° C. and the pressure is 4 to 100 kPa. Thus, the silicon carbide monolithic layer 41 was formed.

つぎに、炭化ケイ素モノリシック層41の面に炭化物表面層51を形成した。本工程では、熱化学気相蒸着法によって炭化ケイ素モノリシック層41の表面に炭化物を蒸着することによって、炭化物表面層51の形成を行った。具体的には、温度が1300〜1400℃であって、圧力が4〜100kPaである条件の下で、原料ガス(四塩化ケイ素ガス、四塩化チタンガス、プロパンガス、水素ガス)を反応炉の内部に導入することによって、厚みが約100μmである炭化物表面層51を形成した。ここでは、炭化物表面層51の組成が炭化ケイ素から炭化チタンへ傾斜して変化するように、上記の原料ガスの割合を調整することによって、炭化物表面層51の形成を行った。   Next, a carbide surface layer 51 was formed on the surface of the silicon carbide monolithic layer 41. In this step, the carbide surface layer 51 was formed by depositing carbide on the surface of the silicon carbide monolithic layer 41 by thermal chemical vapor deposition. Specifically, the raw material gas (silicon tetrachloride gas, titanium tetrachloride gas, propane gas, hydrogen gas) is supplied to the reactor under the conditions that the temperature is 1300 to 1400 ° C. and the pressure is 4 to 100 kPa. By introducing into the inside, a carbide surface layer 51 having a thickness of about 100 μm was formed. Here, the carbide surface layer 51 was formed by adjusting the ratio of the raw material gas so that the composition of the carbide surface layer 51 changed from silicon carbide to titanium carbide.

以上のようにして、[実施例2](第3実施形態の変形例に相当)の長繊維強化炭化ケイ素部材1を作製した。   As described above, long fiber reinforced silicon carbide member 1 of [Example 2] (corresponding to a modification of the third embodiment) was produced.

[比較例1]
[実施例1]の長繊維強化炭化ケイ素部材においてグラファイト表面層21を形成する前の状態のものを、[比較例1]の長繊維強化炭化ケイ素部材として準備した。
[Comparative Example 1]
The long fiber reinforced silicon carbide member of [Example 1] before being formed with the graphite surface layer 21 was prepared as the long fiber reinforced silicon carbide member of [Comparative Example 1].

[比較例2]
[実施例2]の長繊維強化炭化ケイ素部材において炭化ケイ素モノリシック層41を形成する前の状態のものを、[比較例2]の長繊維強化炭化ケイ素部材として準備した。
[Comparative Example 2]
The long fiber reinforced silicon carbide member of [Example 2] before the silicon carbide monolithic layer 41 was formed was prepared as the long fiber reinforced silicon carbide member of [Comparative Example 2].

[試験結果]
上記の各実施例および各比較例のサンプルに関して、浸漬溶出試験(ファインセラミックスの浸せき溶出試験方法;JIS R 1647))と熱衝撃試験(ファインセラミックスの熱衝撃試験方法;JIS R 1648)とを行った。浸漬溶出試験においては、試験水(イオン交換水,温度…300℃,圧力…飽和蒸気圧)にサンプルを、所定の暴露時間(200時間または500時間)、浸漬してサンプルの一部を溶出させた。そして、浸漬溶出試験の前後におけるサンプルの質量の変化を腐食減量として測定した。熱衝撃試験は、試験片落下形の水中急冷法で行った。具体的には、高温状態(1000℃または1300℃)のサンプルを水に落下させて低温状態(室温…20±3℃)にした後に、サンプルに破断が生じたか否かを観察した(破断有り…×,破断無し…○)。各試験結果を、表1に示す。
[Test results]
With respect to the samples of each of the above examples and comparative examples, an immersion dissolution test (fine ceramic immersion immersion test method; JIS R 1647) and a thermal shock test (fine ceramic thermal shock test method: JIS R 1648) are performed. It was. In the immersion dissolution test, the sample is immersed in test water (ion exchange water, temperature ... 300 ° C, pressure ... saturated vapor pressure) for a predetermined exposure time (200 hours or 500 hours), and a part of the sample is eluted. It was. And the change in the mass of the sample before and after the immersion dissolution test was measured as corrosion weight loss. The thermal shock test was carried out by a submerged quenching method of a test piece drop type. Specifically, after dropping a sample in a high temperature state (1000 ° C. or 1300 ° C.) into water to make it into a low temperature state (room temperature ... 20 ± 3 ° C.), it was observed whether or not the sample was broken (with breakage) … ×, no break… ○). The test results are shown in Table 1.

Figure 2018030753
Figure 2018030753

表1から判るように、実施例の長繊維強化炭化ケイ素部材は、腐食減量が0であって優れた耐水環境性を示すとともに、1000℃または1300℃から水中に投下した熱衝撃試験において破断することなく、高い破壊強度と高い破壊抵抗を有している。   As can be seen from Table 1, the long fiber reinforced silicon carbide members of the examples have zero corrosion weight loss and excellent water resistance, and break in a thermal shock test dropped from 1000 ° C. or 1300 ° C. into water. Without having high fracture strength and high fracture resistance.

<その他>
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
<Others>
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…長繊維強化炭化ケイ素部材、11…複合材料層、21…グラファイト表面層、31…グラファイト中間層、41…炭化ケイ素モノリシック層、51…炭化物表面層、211…グラファイト外面層、212…グラファイト内面層、511…炭化物外面層、512…炭化物内面層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Long fiber reinforced silicon carbide member, 11 ... Composite material layer, 21 ... Graphite surface layer, 31 ... Graphite intermediate layer, 41 ... Silicon carbide monolithic layer, 51 ... Carbide surface layer, 211 ... Graphite outer surface layer, 212 ... Graphite inner surface Layers, 511... Carbide outer layer, 512. Carbide inner layer.

Claims (15)

筒形状の長繊維強化炭化ケイ素部材であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層と、
前記複合材料層の面に形成されたグラファイト表面層と
を有する、
長繊維強化炭化ケイ素部材。
A cylindrical long fiber reinforced silicon carbide member,
A composite material layer in which silicon carbide long fibers are combined in a silicon carbide matrix;
A graphite surface layer formed on the surface of the composite material layer,
Long fiber reinforced silicon carbide member.
筒形状の長繊維強化炭化ケイ素部材であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層と、
前記複合材料層の面に形成されたグラファイト中間層と、
前記グラファイト中間層の面に形成された炭化ケイ素モノリシック層と、
前記炭化ケイ素モノリシック層の面に形成されたグラファイト表面層と
を有する、
長繊維強化炭化ケイ素部材。
A cylindrical long fiber reinforced silicon carbide member,
A composite material layer in which silicon carbide long fibers are combined in a silicon carbide matrix;
A graphite intermediate layer formed on the surface of the composite material layer;
A silicon carbide monolithic layer formed on the surface of the graphite interlayer;
A graphite surface layer formed on the surface of the silicon carbide monolithic layer,
Long fiber reinforced silicon carbide member.
筒形状の長繊維強化炭化ケイ素部材であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層と、
前記複合材料層の面に形成された炭化物表面層と
を有し、
前記炭化物表面層は、前記複合材料層の面から離れるに伴って、組成が炭化ケイ素から炭化ケイ素以外の炭化物へ傾斜して変化するように形成されている、
長繊維強化炭化ケイ素部材。
A cylindrical long fiber reinforced silicon carbide member,
A composite material layer in which silicon carbide long fibers are combined in a silicon carbide matrix;
A carbide surface layer formed on the surface of the composite material layer,
The carbide surface layer is formed such that the composition changes in an inclined manner from silicon carbide to a carbide other than silicon carbide as it leaves the surface of the composite material layer.
Long fiber reinforced silicon carbide member.
筒形状の長繊維強化炭化ケイ素部材であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層と、
前記複合材料層の面に形成されたグラファイト中間層と、
前記グラファイト中間層の面に形成された炭化ケイ素モノリシック層と、
前記炭化ケイ素モノリシック層の面に形成された炭化物表面層と
を有し、
前記炭化物表面層は、前記複合材料層の面から離れるに伴って、組成が炭化ケイ素から炭化ケイ素以外の炭化物へ傾斜して変化するように形成されている、
長繊維強化炭化ケイ素部材。
A cylindrical long fiber reinforced silicon carbide member,
A composite material layer in which silicon carbide long fibers are combined in a silicon carbide matrix;
A graphite intermediate layer formed on the surface of the composite material layer;
A silicon carbide monolithic layer formed on the surface of the graphite interlayer;
A carbide surface layer formed on the surface of the silicon carbide monolithic layer,
The carbide surface layer is formed such that the composition changes in an inclined manner from silicon carbide to a carbide other than silicon carbide as it leaves the surface of the composite material layer.
Long fiber reinforced silicon carbide member.
前記炭化物表面層において、前記炭化ケイ素以外の炭化物は、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化ニオブ、および、炭化タンタルから選択される少なくとも1つである、
請求項4に記載の長繊維強化炭化ケイ素部材。
In the carbide surface layer, the carbide other than silicon carbide is at least one selected from titanium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, niobium carbide, and tantalum carbide.
The long fiber reinforced silicon carbide member according to claim 4.
筒形状の長繊維強化炭化ケイ素部材を製造する製造方法であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層を準備する工程と、
前記複合材料層の面にグラファイト表面層を形成する工程と
を有する、
長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a cylindrical long fiber reinforced silicon carbide member,
Preparing a composite material layer in which silicon carbide long fibers are combined in a silicon carbide matrix;
Forming a graphite surface layer on the surface of the composite material layer,
A method for producing a long fiber reinforced silicon carbide member.
前記グラファイト表面層の形成工程においては、前記複合材料層の表面を加熱により分解することによって、前記グラファイト表面層を形成する、
請求項6に記載の長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
In the step of forming the graphite surface layer, the surface of the composite material layer is decomposed by heating to form the graphite surface layer.
The manufacturing method of the long fiber reinforced silicon carbide member of Claim 6.
前記グラファイト表面層の形成工程は、減圧雰囲気下において行われる、
請求項7に記載の長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
The step of forming the graphite surface layer is performed under a reduced pressure atmosphere.
The manufacturing method of the long fiber reinforced silicon carbide member of Claim 7.
前記グラファイト表面層の形成工程は、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガスを含む雰囲気下において行われる、
請求項7または8に記載の長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
The step of forming the graphite surface layer is performed in an atmosphere containing a mixed gas of carbon monoxide and carbon dioxide.
The manufacturing method of the long fiber reinforced silicon carbide member of Claim 7 or 8.
前記グラファイト表面層の形成工程においては、熱化学気相蒸着法によって前記グラファイト表面層を形成する、
請求項6に記載の長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
In the step of forming the graphite surface layer, the graphite surface layer is formed by thermal chemical vapor deposition.
The manufacturing method of the long fiber reinforced silicon carbide member of Claim 6.
前記グラファイト表面層の形成工程においては、前記複合材料層の表面を加熱により分解することによってグラファイト層を形成した後に、熱化学気相蒸着法で更にグラファイト層を積層することによって、前記グラファイト表面層を形成する、
請求項6に記載の長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
In the step of forming the graphite surface layer, after forming the graphite layer by decomposing the surface of the composite material layer by heating, the graphite surface layer is further laminated by thermal chemical vapor deposition. Forming,
The manufacturing method of the long fiber reinforced silicon carbide member of Claim 6.
筒形状の長繊維強化炭化ケイ素部材を製造する製造方法であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層を準備する工程と、
前記複合材料層の面にグラファイト中間層を形成する工程と、
前記グラファイト中間層の面に炭化ケイ素モノリシック層を形成する工程と、
前記炭化ケイ素モノリシック層の面にグラファイト表面層を形成する工程と
を有する、
長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a cylindrical long fiber reinforced silicon carbide member,
Preparing a composite material layer in which silicon carbide long fibers are combined in a silicon carbide matrix;
Forming a graphite interlayer on the surface of the composite material layer;
Forming a silicon carbide monolithic layer on the surface of the graphite intermediate layer;
Forming a graphite surface layer on the surface of the silicon carbide monolithic layer,
A method for producing a long fiber reinforced silicon carbide member.
筒形状の長繊維強化炭化ケイ素部材を製造する製造方法であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層を準備する工程と、
前記複合材料層の面に炭化物表面層を形成する工程と
を有し、
前記炭化物表面層の形成工程においては、前記複合材料層の面から離れるに伴って、組成が炭化ケイ素から炭化ケイ素以外の炭化物へ傾斜して変化するように、前記炭化物表面層を形成する、
長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a cylindrical long fiber reinforced silicon carbide member,
Preparing a composite material layer in which silicon carbide long fibers are combined in a silicon carbide matrix;
Forming a carbide surface layer on the surface of the composite material layer,
In the step of forming the carbide surface layer, the carbide surface layer is formed such that the composition changes in an inclined manner from silicon carbide to a carbide other than silicon carbide as the distance from the surface of the composite material layer increases.
A method for producing a long fiber reinforced silicon carbide member.
筒形状の長繊維強化炭化ケイ素部材を製造する製造方法であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した複合材料層を準備する工程と、
前記複合材料層の面にグラファイト中間層を形成する工程と、
前記グラファイト中間層の面に炭化ケイ素モノリシック層を形成する工程と、
前記炭化ケイ素モノリシック層の面に炭化物表面層を形成する工程と
を有し、
前記炭化物表面層の形成工程においては、前記複合材料層の面から離れるに伴って、組成が炭化ケイ素から炭化ケイ素以外の炭化物へ傾斜して変化するように前記炭化物表面層を形成する、
長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a cylindrical long fiber reinforced silicon carbide member,
Preparing a composite material layer in which silicon carbide long fibers are combined in a silicon carbide matrix;
Forming a graphite interlayer on the surface of the composite material layer;
Forming a silicon carbide monolithic layer on the surface of the graphite intermediate layer;
Forming a carbide surface layer on the surface of the silicon carbide monolithic layer,
In the step of forming the carbide surface layer, the carbide surface layer is formed such that the composition changes in an inclined manner from silicon carbide to a carbide other than silicon carbide as the distance from the surface of the composite material layer increases.
A method for producing a long fiber reinforced silicon carbide member.
前記炭化物表面層の形成工程においては、熱化学気相蒸着法で前記炭化物表面層を形成する、
請求項13または14に記載の長繊維強化炭化ケイ素部材の製造方法。
In the step of forming the carbide surface layer, the carbide surface layer is formed by thermal chemical vapor deposition.
The manufacturing method of the long fiber reinforced silicon carbide member of Claim 13 or 14.
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