JP2020132470A - セラミック繊維強化セラミック複合材料及びその製造方法 - Google Patents
セラミック繊維強化セラミック複合材料及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020132470A JP2020132470A JP2019027794A JP2019027794A JP2020132470A JP 2020132470 A JP2020132470 A JP 2020132470A JP 2019027794 A JP2019027794 A JP 2019027794A JP 2019027794 A JP2019027794 A JP 2019027794A JP 2020132470 A JP2020132470 A JP 2020132470A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- particles
- composite material
- fiber
- sic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 249
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 155
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 131
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 16
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 13
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 claims description 12
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical group C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract description 11
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 64
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 61
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000012700 ceramic precursor Substances 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910021431 alpha silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920003257 polycarbosilane Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 silane compound Chemical class 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
(1)炭素繊維を丸編みして炭素繊維構造物を製造する工程、
(2)該炭素繊維構造物に炭化ケイ素系粉末を含むスラリーを含浸してプリプレグシートを製造する工程、又は該炭素繊維構造物と炭化ケイ素系粉末を含むグリーンシートを積層してプリプレグシートを製造する工程、
(3)該プリプレグシートを基材に被覆してプリフォームを製造する工程、及び
(4)該プリフォームを加熱処理する工程、を含む製造方法であり、このような方法で、セラミック繊維の骨材の隙間にセラミックスのマトリックスを形成することができることが開示されている。
前記スラリー含浸体を凍結乾燥し乾燥体を得る乾燥工程と、
前記乾燥工程の後に前記セラミック粒子間にマトリックス原料を導入しマトリックスを形成するマトリックス形成工程と、を含む、
セラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法。
前記セラミック繊維の隙間を充填しセラミック粒子を含有するマトリックスと、を有し、
前記マトリックスは、セラミック粒子を含有する領域と、セラミック粒子を含有しない領域とで構成され、
前記セラミック粒子を含有しない領域は、亀裂状に形成されている、
セラミック繊維強化セラミック複合材料。
上記の通り、本発明のセラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法は、セラミック繊維が1方向又は2方向に配向した骨材に、セラミック粒子と水とを含有するスラリーを含浸し、スラリー含浸体を得るスラリー含浸工程と、前記スラリー含浸体を凍結乾燥し乾燥体を得る乾燥工程と、前記乾燥工程の後に前記セラミック粒子間にマトリックス原料を導入しマトリックスを形成するマトリックス形成工程と、を含む。
本発明において、略直交とは、厳密な直交(90°)に加えて、例えば75〜105°の範囲である。
本発明のセラミック繊維強化セラミック複合材料の特徴が明確になるよう、従来技術のセラミック繊維強化セラミック複合材料と対比しながら記載する。
図1は、本発明のセラミック繊維強化セラミック複合材料7A(実施例1)と、従来技術のセラミック繊維強化セラミック複合材料7B(比較例1)を対比して示した表である。左側に本発明(A)のセラミック繊維強化セラミック複合材料7Aを示し、右側に従来技術(B)のセラミック繊維強化セラミック複合材料7Bを示している。
A(1)は、骨材2を示している。
A(2)は、上記骨材2の間にマトリックス形成の際の充填材となるセラミック粒子3を水とともに含浸したスラリー含浸体4を示している。
A(3)は、乾燥体5Aを示している。
スラリー含浸体4から乾燥体5Aに至るにあたって、大きな気孔が成長せず、細かな亀裂状の気孔6が数多く形成される。また、セラミック繊維1の配向方向には収縮が起きにくいので、セラミック繊維1の配向方向と略直交する方向(図1中の上下方向)に細かな亀裂状の気孔が形成される。
なお、凍結乾燥の条件としては、上記スラリー含浸体4中の水分を凍結乾燥により除去でいるものであれば特に制限されないが、例えば、温度:−70〜0℃、圧力:0〜100Pa、時間:2〜72hrとすることができる。
A(4)は、マトリックスを形成したセラミック繊維強化セラミック複合材料7Aを示している。
B(3)は、従来技術のセラミック繊維強化セラミック複合材料7Bを得るための乾燥工程により得られる乾燥体5Bを示している。
B(4)は、従来技術のマトリックスを形成したセラミック繊維強化セラミック複合材料7Bを示している。
図4は、セラミック粒子として実施例1の黒鉛粒子に代えてSiC粒子を含浸した実施例2の乾燥体の断面写真である。乾燥は、実施例1と同様、得られたスラリー含浸体を一旦凍結させ、形状を固定したまま凍結乾燥するものであり、具体的な凍結乾燥の条件は、温度:−50℃、圧力:8.9Pa、時間:24hrとした。図4より、乾燥工程では、セラミック繊維の配向方向と略直交する方向にセラミック粒子の存在しない領域(気孔)が亀裂状に形成されているのが確認できる。なお、断面写真は、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて撮影した。
図5は、セラミック粒子として比較例1の黒鉛粒子に代えてSiC粒子を含浸した比較例2の乾燥体の断面写真である。乾燥は、比較例1と同様、得られたスラリー含浸体を、凍結乾燥を用いることなく水分を除去するものである。具体的な乾燥の条件は、温度:80℃、圧力:常圧、時間:24hrとした。図5より、乾燥工程では、セラミック繊維の配向方向と同じ方向にセラミック粒子の存在しない領域(気孔)が形成されているのが確認できる。なお、断面写真は、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて撮影した。
2 骨材
3 セラミック粒子
4 スラリー含浸体
5A,5B 乾燥体
6 気孔
7A,7B セラミック繊維強化セラミック複合材料
8 マトリックス原料
Claims (12)
- セラミック繊維が1方向又は2方向に配向した骨材に、セラミック粒子と水とを含有するスラリーを含浸し、スラリー含浸体を得るスラリー含浸工程と、
前記スラリー含浸体を凍結乾燥し乾燥体を得る乾燥工程と、
前記乾燥工程の後に前記セラミック粒子間にマトリックス原料を導入しマトリックスを形成するマトリックス形成工程と、を含む、
セラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法。 - 前記セラミック繊維は、炭素繊維又はSiC繊維である、請求項1に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法。
- 前記セラミック粒子は、炭素系粒子又はSiC粒子である、請求項1又は2に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法。
- 前記マトリックス原料は、炭素前駆体又はSiC前駆体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法。
- 前記マトリックス形成工程の後に、CVI法でセラミックスを沈積するCVI工程をさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法。
- 前記セラミック繊維はSiC繊維であり、前記セラミック粒子は炭素系粒子又はSiC粒子であり、前記マトリックス原料は溶融シリコンである、請求項1に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法。
- 前記セラミック粒子の粒子径は0.1〜10μmである、請求項1〜6のいずれか1項に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料の製造方法。
- セラミック繊維が1方向又は2方向に配向した骨材と、
前記セラミック繊維の隙間を充填しセラミック粒子を含有するマトリックスと、を有し、
前記マトリックスは、セラミック粒子を含有する領域と、セラミック粒子を含有しない領域とで構成され、
前記セラミック粒子を含有しない領域は、亀裂状に形成されている、
セラミック繊維強化セラミック複合材料。 - 前記セラミック粒子を含有しない領域は、前記セラミック繊維の配向方向と略直交するように配向して形成されている、請求項8に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料。
- 前記セラミック繊維は、炭素繊維又はSiC繊維である、請求項8又は9に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料。
- 前記セラミック粒子は、炭素系粒子又はSiC粒子である、請求項8〜10のいずれか1項に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料。
- 前記セラミック粒子の粒子径は0.1〜10μmである、請求項8〜11のいずれか1項に記載のセラミック繊維強化セラミック複合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019027794A JP7452949B2 (ja) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | セラミック繊維強化セラミック複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019027794A JP7452949B2 (ja) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | セラミック繊維強化セラミック複合材料及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020132470A true JP2020132470A (ja) | 2020-08-31 |
JP7452949B2 JP7452949B2 (ja) | 2024-03-19 |
Family
ID=72262213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019027794A Active JP7452949B2 (ja) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | セラミック繊維強化セラミック複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7452949B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6476970A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Toshiba Corp | Production of fiber reinforced silicon nitride-based ceramic |
JP2017145181A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | イビデン株式会社 | SiC/SiC複合材料の製造方法 |
CN109020588A (zh) * | 2018-07-30 | 2018-12-18 | 西北工业大学 | 一种耐高温结构吸波型陶瓷基复合材料的快速制备方法 |
JP2018199587A (ja) * | 2017-05-25 | 2018-12-20 | イビデン株式会社 | SiC/SiC複合材の製造方法 |
-
2019
- 2019-02-19 JP JP2019027794A patent/JP7452949B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6476970A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Toshiba Corp | Production of fiber reinforced silicon nitride-based ceramic |
JP2017145181A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | イビデン株式会社 | SiC/SiC複合材料の製造方法 |
JP2018199587A (ja) * | 2017-05-25 | 2018-12-20 | イビデン株式会社 | SiC/SiC複合材の製造方法 |
CN109020588A (zh) * | 2018-07-30 | 2018-12-18 | 西北工业大学 | 一种耐高温结构吸波型陶瓷基复合材料的快速制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7452949B2 (ja) | 2024-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190330119A1 (en) | Method of preparing carbon fiber reinforced carbon-silicon carbide composite part | |
KR101241775B1 (ko) | 고밀도 섬유강화 세라믹 복합체의 제조방법 | |
JP5410288B2 (ja) | 熱構造複合材料部品の製造方法 | |
CN110330351B (zh) | 一种SiC纤维增强SiC陶瓷基零件的制备方法及产品 | |
JP5405578B2 (ja) | 耐熱構造複合材料でつくられる部品の製造方法 | |
CN110981517B (zh) | 碳陶复合材料的制备方法和应用及制备用针刺机构 | |
KR20140102204A (ko) | Cmc 재료 부품의 제조방법 | |
RU2696955C2 (ru) | Способ изготовления детали из композитного материала посредством самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
JP2007535461A (ja) | 炭素繊維強化のセラミックの複合体の製造方法 | |
CN107226706A (zh) | 具有单峰孔径分布和低纤维体积分数的陶瓷基质复合物 | |
CN112341235A (zh) | 超高温自愈合陶瓷基复合材料的多相耦合快速致密化方法 | |
EP0335736B1 (en) | Process for producing carbon/carbon composites | |
JP4507138B2 (ja) | セラミック系マトリックス複合材料の誘電特性の変更方法 | |
US20180072631A1 (en) | Fast-densified ceramic matrix composite | |
KR101122696B1 (ko) | 섬유강화 탄화규소 복합체의 제조방법 | |
US20170015592A1 (en) | Process of producing ceramic matrix composites and ceramic matrix composites formed thereby | |
JP6559473B2 (ja) | 炭化珪素系複合体の製造方法 | |
CN114702328A (zh) | 一种SiC纳米线网络增强层状多孔SiC陶瓷及其制备方法 | |
KR100689636B1 (ko) | 금속실리콘 용융침투 공정에 의한 탄소섬유 강화 탄화규소복합체 제조방법 | |
JP6726037B2 (ja) | SiC/SiC複合材の製造方法 | |
JP7452949B2 (ja) | セラミック繊維強化セラミック複合材料及びその製造方法 | |
RU2573495C1 (ru) | Способ изготовления изделий из керамоматричного композиционного материала | |
JP2019172503A (ja) | SiC繊維強化SiC複合材料の製造方法 | |
JP2009274889A (ja) | 炭素繊維強化炭化ケイ素複合材料およびその製造方法 | |
CN114230347A (zh) | 连续纤维增强ZrC/SiC复合零件的制备方法及产品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221104 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221115 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230113 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230328 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230526 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231031 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231110 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240307 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7452949 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |