JP2849606B2 - Gas phase impregnation method and its apparatus - Google Patents

Gas phase impregnation method and its apparatus

Info

Publication number
JP2849606B2
JP2849606B2 JP2229009A JP22900990A JP2849606B2 JP 2849606 B2 JP2849606 B2 JP 2849606B2 JP 2229009 A JP2229009 A JP 2229009A JP 22900990 A JP22900990 A JP 22900990A JP 2849606 B2 JP2849606 B2 JP 2849606B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molded body
matrix
gas
matrix component
region
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2229009A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04108680A (en
Inventor
誠 渡邉
雅英 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2229009A priority Critical patent/JP2849606B2/en
Publication of JPH04108680A publication Critical patent/JPH04108680A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2849606B2 publication Critical patent/JP2849606B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、多孔質成形体の空隙に気相法によりマトリ
ックス成分を析出させることにより機械的特性に優れた
緻密体を作成するための気相含浸法およびその製造装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention is directed to producing a dense body having excellent mechanical properties by depositing a matrix component in a void of a porous molded body by a gas phase method. The present invention relates to a phase impregnation method and an apparatus for producing the same.

(従来技術) 近年、高強度材料や高温材料として、これまでの金属
材料に代わり、窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等の非
酸化物セラミックス、あるいは酸化アルミニウム、酸化
ジルコニウム等の酸化物セラミックス等のセラミックス
が注目され、各種の研究開発が行われており、例えば、
窒化珪素、炭化珪素等はその優れた機械的特性、高温特
性からガスタービン用部品やディーゼルエンジン等の高
温用機械部品等への応用が進められている。
(Prior art) In recent years, as high-strength materials or high-temperature materials, ceramics such as non-oxide ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, and sialon or oxide ceramics such as aluminum oxide and zirconium oxide have been used instead of conventional metal materials. Has attracted attention, and various types of research and development have been conducted.
Silicon nitride, silicon carbide and the like are being applied to high temperature mechanical parts such as gas turbine parts and diesel engines due to their excellent mechanical properties and high temperature properties.

しかしながら、上述したようなセラミックスは、いず
れも脆性を有する材料として知られており、わずかな欠
陥で破壊するために信頼性に欠けることから高強度を必
要とする構造材料への応用が阻害されているのが現状で
ある。
However, the above-mentioned ceramics are all known as brittle materials, and are not reliable because they are destroyed by small defects, which hinders their application to structural materials that require high strength. That is the current situation.

そこで、このような問題を解決するために、セラミッ
クスにウィスカー、カーボン繊維等の無機質繊維状物質
を混入することによりセラミックス自体に靭性を付与し
た、いわゆる繊維強化セラミックスの研究開発が盛んに
行われている。
To solve such problems, research and development of so-called fiber-reinforced ceramics, which add toughness to the ceramics itself by mixing whiskers, carbon fibers, and other inorganic fibrous substances into the ceramics, have been actively conducted. I have.

この繊維強化セラミックスとしては、具体的には、セ
ラミックス粉末に無機繊維状物質を添加し焼成したも
の、強化繊維の表面に特定のセラミックスを化学気相成
長法(CVD法)により析出したもの、あるいは強化繊維
により構成された成形体の空隙部に気相法(CVD法)に
より特定のセラミックスをマトリックス成分として析出
させた、いわゆる気相含浸法(Chemical Vapor Infiltr
ation)によるもの等が知られている。
Specific examples of the fiber-reinforced ceramic include a ceramic powder obtained by adding an inorganic fibrous substance to a ceramic powder and firing the same, a ceramic obtained by depositing a specific ceramic on the surface of a reinforcing fiber by a chemical vapor deposition method (CVD method), or A so-called chemical vapor impregnation method (Chemical Vapor Infiltr) in which a specific ceramic is deposited as a matrix component in a void portion of a molded body composed of reinforcing fibers by a vapor phase method (CVD method).
ation) are known.

これらのうち、気相含浸法によるものは他に比較して
非常に優れた靭性を有する材料を得ることができるとし
て特に注目されており、例えば、Am.Ceram.Soc.Bull.,6
5[2]345−50,1986にてDavad P.Stenton等によって提
案されている。
Among them, those obtained by the gas phase impregnation method are particularly noted as being capable of obtaining a material having extremely excellent toughness as compared with others, for example, Am. Ceram.Soc.Bull., 6
5 [2] 345-50, 1986, proposed by Davad P. Stenton et al.

そこで、この従来の方法について第4図に示した。こ
こで用いられる装置は、基本的に多孔質成形体21と、こ
の多孔質成形体21を保持するためのホルダー22と、マト
リックス形成用ガスを導入するためのガス導入口23、ヒ
ータ24ならびに前記支持手段の片側を冷却するための水
冷ジャケット25から構成されている。この装置によれ
ば、加熱手段24により高温領域が形成され、この高温領
域内に多孔質成形体21がホルダー22とともに配置され
る。そこへ、ガス導入口23よりマトリックス形成ガスを
多孔質成形体21内に導入すると、成形体内部の空隙にマ
トリックス成分が析出する。しかしながら成形体が完全
な均熱領域に存在する場合、成形体の内部より先に成形
体21表面に析出してしまい、成形体21内部にマトリック
スを析出することができない。そこで、この方法では、
成形体21に対してガス導入口側を水冷ジャケット25によ
り冷却して低温とすることにより成形体21内部に温度勾
配を形成し、成形体21の下部から徐々にマトリックスを
析出することにより成形体21全体にマトリックスを析出
させたものである。
Thus, this conventional method is shown in FIG. The apparatus used here is basically a porous molded body 21, a holder 22 for holding the porous molded body 21, a gas inlet 23 for introducing a matrix forming gas, a heater 24 and the above. It comprises a water cooling jacket 25 for cooling one side of the support means. According to this device, a high-temperature region is formed by the heating means 24, and the porous molded body 21 is arranged together with the holder 22 in this high-temperature region. When a matrix-forming gas is introduced into the porous molded body 21 through the gas inlet 23, matrix components are precipitated in voids inside the molded body. However, when the compact exists in the complete heat equalizing region, the compact precipitates on the surface of the compact 21 before the inside of the compact, and the matrix cannot be deposited inside the compact 21. So, with this method,
The gas inlet side of the molded body 21 is cooled by a water cooling jacket 25 to a low temperature to form a temperature gradient inside the molded body 21, and a matrix is gradually deposited from a lower portion of the molded body 21 to form a molded body. The matrix is deposited on the entire 21.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、成形体21内部に温度勾配を形成するた
めに成形体21の片側を冷却するための水冷ジャケット25
等の冷却手段を用いる方法では、その装置の構成自体に
限界があり、しかも均一に片側を冷却することを考慮し
ても成形体として小型で且つ円板や平板等の単純な形状
品にしか適応できず、複雑形状品や大型形状品の作製は
殆ど困難であった。また、炉内が均熱である場合に大型
の成形体に対してマトリックスを析出させた場合、表面
部への析出が優先して生じるために成形体内部への析出
が出来ない等の問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, a water cooling jacket 25 for cooling one side of the molded body 21 to form a temperature gradient inside the molded body 21
In the method using cooling means such as the above, there is a limit in the configuration of the apparatus itself, and even when considering cooling one side uniformly, it is only possible to obtain a compact molded article having a simple shape such as a disk or a flat plate. It could not be applied, and it was almost difficult to produce a product having a complicated shape or a large shape. In addition, when the matrix is deposited on a large molded body when the temperature in the furnace is soaked, there is a problem that the precipitation on the surface portion occurs preferentially, so that it cannot be deposited inside the molded body. there were.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記の問題点に対して検討を重ねた結果、
加熱手段の制御により温度勾配を炉内および成形体内に
形成することにより炉内にマトリックス成分が析出でき
る領域とマトリックスが析出しない領域を形成するとと
もに、多孔質成形体をこの非析出領域から析出領域の間
で任意の位置に移動できるように成形体を支持し、成形
体を析出領域に移動させながら成形体の空隙にマトリッ
クス成分を析出させることができ、これにより冷却手段
を何ら必要とせずに大型品の成形体や複雑形状品の成形
体に対しても内部および表面部に均一にマトリックス成
分を析出できることを知見した。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made by repeatedly studying the above problems,
By forming a temperature gradient in the furnace and the molded body by controlling the heating means, a region where matrix components can be precipitated and a region where matrix is not precipitated are formed in the furnace, and the porous molded body is moved from the non-precipitated region to the precipitation region. The molded body is supported so as to be able to move to an arbitrary position in between, and the matrix component can be precipitated in the voids of the molded body while moving the molded body to the precipitation area, thereby eliminating the need for any cooling means. We have found that matrix components can be uniformly deposited on the inside and on the surface of large-sized and complex-shaped molded products.

即ち、本発明の気相含浸法は、反応炉内に、多孔質成
形体を配置し、該成形体中にマトリックス形成用ガスを
通過させると同時に該成形体を加熱することにより前記
成形体内の空隙にマトリックス成分を析出させる気相含
浸法において、前記炉内にマトリックス成分析出領域と
マトリックス成分非析出領域を形成し、前記成形体を前
記非析出領域から前記析出領域に移動させながら前記成
形体の空隙内にマトリックス成分を析出させることを特
徴とするものである。
That is, in the gas phase impregnation method of the present invention, a porous molded body is placed in a reaction furnace, and a matrix forming gas is passed through the molded body, and at the same time, the molded body is heated by heating the molded body. In a gas phase impregnation method of depositing a matrix component in a void, a matrix component deposition region and a matrix component non-precipitation region are formed in the furnace, and the molding is performed while moving the compact from the non-precipitation region to the deposition region. The present invention is characterized in that a matrix component is precipitated in a void of a body.

また、本発明の気相含浸装置は、反応炉内に、多孔質
成形体と、該成形体を保持する保持する手段と、前記成
形体の空隙にマトリックス形成用ガスを導入するための
ガス導入手段と、加熱手段を具備し、前記成形体中にガ
スを導入すると同時に前記加熱手段により前記成形体を
所定の温度に加熱することにより前記成形体の空隙にマ
トリックス成分を析出させる気相含浸装置において、前
記反応炉内の特定領域にマトリックス成分析出領域とマ
トリックス成分非析出領域が形成されるように前記加熱
手段を制御するとともに、前記成形体を前記マトリック
ス非析出領域と前記マトリックス析出領域と間で移動で
きるように、前記保持手段を移動自在にしたことを特徴
とするものである。
Further, the gas phase impregnation apparatus of the present invention comprises a porous molded body, a means for holding the molded body, and a gas introduction for introducing a matrix forming gas into a void of the molded body. Means for introducing a gas into the molded article, and simultaneously heating the molded article to a predetermined temperature by the heating means to precipitate a matrix component in the voids of the molded article. In, while controlling the heating means so that a matrix component precipitation region and a matrix component non-precipitation region are formed in a specific region in the reaction furnace, the molded body is the matrix non-precipitation region and the matrix precipitation region The holding means is movable so that it can be moved between the holding means.

(実施例) 以下、本発明の製造方法および製造装置の一例を示す
第1図乃至第4図をもとに説明する。
(Example) Hereinafter, an example of a manufacturing method and a manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は、本発明における気相含浸装置の概略図であ
る。第1図のよれば、反応炉A内には、多孔質成形体1
がホルダー2により支持される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a gas-phase impregnation apparatus according to the present invention. According to FIG. 1, a porous molded body 1 is placed in a reaction furnace A.
Are supported by the holder 2.

ホルダー2は、それ自体グラファイト等の耐熱性物質
からなる筒体から構成され、成形体1はその筒体の上部
にて支持されている。ホルダー2の内部には反応炉の外
部からマトリックス形成用ガスを導入するためのガス導
入管3が導設されており、ホルダー2内はシール4によ
ってその外部から実質的に密閉されている。さらにホル
ダー2は、反応炉1の外部に設置されモータ(図示せ
ず)により上下駆動するテーブル5に連結されており、
テーブル5の上下動によりホルダー2並びに成形体1も
反応炉内を上下動できるように構成されている。
The holder 2 itself is formed of a cylindrical body made of a heat-resistant substance such as graphite, and the molded body 1 is supported at an upper portion of the cylindrical body. A gas introduction pipe 3 for introducing a matrix forming gas from outside the reaction furnace is introduced inside the holder 2, and the inside of the holder 2 is substantially sealed from the outside by a seal 4. Further, the holder 2 is connected to a table 5 installed outside the reactor 1 and driven up and down by a motor (not shown).
The holder 2 and the molded body 1 are also configured to be able to move up and down in the reaction furnace by moving the table 5 up and down.

一方、反応炉内Aの外周部には、炉の各部の温度をそ
れぞれ独立に制御できるヒータ6a、6b、6cが設置されて
いる。
On the other hand, heaters 6a, 6b, and 6c that can independently control the temperature of each part of the furnace are installed on the outer peripheral portion of the inside of the reaction furnace A.

この装置によれば、マトリックス成形用ガスはガス導
入管3からホルダー2内に導入された後に多孔質成形体
1内部を通過しつつヒータにより加熱により適宜反応し
てマトリックス成分を析出させた後にホルダー2の外部
に排出され、最終的に炉の底部に設けられた排気口7よ
り排気される。
According to this apparatus, the matrix forming gas is introduced into the holder 2 from the gas introduction pipe 3 and then appropriately reacted by heating with a heater while passing through the inside of the porous formed body 1 to precipitate a matrix component. 2 and finally exhausted from an exhaust port 7 provided at the bottom of the furnace.

次に、上記の装置を用いて本発明における多孔質成形
体に所定のマトリックス成分を気相含浸させる方法につ
いて説明する。
Next, a method of impregnating a porous matrix with a predetermined matrix component in the gas phase using the above-described apparatus will be described.

まず、上記装置において各ヒータ6を次のように温度
制御する。本発明のよれば、ヒータ6a、6b、6cのそれぞ
れの設定温度をta、tb、tcとした時、ta>tb≧tcの関係
になるように制御することが重要であり、これにより炉
内の温度は第2図に示す温度分布からなる。第2図にお
いて縦軸は炉の長さ方向の距離、横軸は各位置での炉中
心部の温度を示す。このとき温度taは、マトリックス形
成用ガスから気相反応によりマトリックス成分が析出す
る最低温度Tに対してta≧Tになるように設定される。
これにより、第2図において温度分布曲線と温度Tとの
交点から高温側付近にマトリックス成分析出領域Bが形
成され、交点から低温側にマトリックス成分非析出領域
が形成される。
First, the temperature of each heater 6 in the above-described apparatus is controlled as follows. According to the present invention, when the respective set temperatures of the heaters 6a, 6b, and 6c are ta, tb, and tc, it is important to control the relationship such that ta> tb ≧ tc. Has the temperature distribution shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates the distance in the length direction of the furnace, and the horizontal axis indicates the temperature at the center of the furnace at each position. At this time, the temperature ta is set so that ta ≧ T with respect to the minimum temperature T at which a matrix component is precipitated from the matrix forming gas by a gas phase reaction.
Thereby, a matrix component precipitation region B is formed near the high temperature side from the intersection of the temperature distribution curve and the temperature T in FIG. 2, and a matrix component non-precipitation region is formed on the low temperature side from the intersection.

次に、第3a図、第3b図、第3c図に多孔質成形体中の空
隙にマトリックス成分を析出させるためのプロセスを図
示した。
Next, FIGS. 3a, 3b, and 3c illustrate a process for precipitating a matrix component in voids in the porous molded body.

まず、初期の工程において、第3a図に示すようにマト
リックス成分析出領域Bに対して、テーブル5を上昇さ
せホルダー2に支持された多孔質成形体1をマトリック
ス成分非析出領域からマトリックス成分析出領域Bに移
動させ、多孔質成形体1の上部がマトリックス成分析出
領域Bに達するように位置させる。このとき、炉内の温
度勾配に基づき、多孔質成形体1の内部にはガス導入側
よりもガス側排出側が高温となる温度勾配が形成され
る。そこへマトリックス生成用ガスをガス導入管より供
給すると、マトリックス生成用ガスは温度勾配を有する
多孔質成形体内を通過する際、低温のガス導入側では反
応せず、マトリックス成分析出領域Bに達し、マトリッ
クス析出条件を満たす成形体上部の成形体内部の空隙部
にマトリックスが析出する。具体的には、成形体が繊維
状物質から構成される場合には、マトリックス成分はま
ずその繊維体の表面に析出しその析出量が増すことによ
り成形体の空隙全部に充填される。さらに、析出したマ
トリックスはそれ自体が熱伝達媒体となり、マトリック
ス析出領域は、ガス排出側からガス導入側へ移動する。
この時、成形体が小型形状である場合には、この連鎖的
マトリックスの析出により、成形体全体にまでマトリッ
クスを析出させることができるが、大型形状の成形体に
対しては熱の伝達に限界があるために到底成形体全体に
までマトリックスを析出させることができない。
First, in the initial step, as shown in FIG. 3a, the table 5 is raised with respect to the matrix component precipitation region B, and the porous molded body 1 supported by the holder 2 is subjected to matrix component analysis from the matrix component non-precipitation region. The porous body 1 is moved to the discharge region B, and is positioned so that the upper portion of the porous molded body 1 reaches the matrix component precipitation region B. At this time, based on the temperature gradient in the furnace, a temperature gradient is formed in the porous molded body 1 in which the gas-side discharge side is higher in temperature than the gas introduction side. When the gas for matrix generation is supplied from the gas introduction pipe, the gas for matrix generation does not react on the low-temperature gas introduction side when passing through the porous molded body having a temperature gradient, and reaches the matrix component precipitation region B. The matrix precipitates in the voids inside the compact above the compact that satisfies the matrix precipitation conditions. Specifically, when the molded body is composed of a fibrous substance, the matrix component is first deposited on the surface of the fibrous body, and the amount of the deposited matrix component is increased to fill all voids of the molded body. Further, the deposited matrix itself becomes a heat transfer medium, and the matrix deposition region moves from the gas discharge side to the gas introduction side.
At this time, if the compact has a small shape, the matrix can be deposited over the entire compact by precipitation of the chain matrix, but heat transfer is limited to a large compact. Therefore, the matrix cannot be deposited to the entire formed body.

そこで、本発明によれば、第2b図に示すように、テー
ブル5を上昇させることによりマトリックス析出領域B
が成形体1のガス導入側に移動しこれによりさらにマト
リックスの析出が可能となる。
Therefore, according to the present invention, as shown in FIG.
Moves to the gas introduction side of the molded body 1, whereby the matrix can be further deposited.

このテーブル5の上昇を適宜行った後、最終的に第2c
図に示すように、マトリックス析出領域を成形体1の最
下部に位置させることにより成形体内部全体にマトリッ
クスを析出することができる。
After appropriately raising this table 5, finally the second c
As shown in the figure, the matrix can be deposited on the entire inside of the molded body by locating the matrix precipitation region at the lowermost part of the molded body 1.

このテーブル5の移動によるマトリックス生成領域の
移動は、マトリックス成分の析出速度、および成形体の
大きさに応じ、断続的あるいは連続的に行うことができ
る。
The movement of the matrix generation region by the movement of the table 5 can be performed intermittently or continuously according to the deposition rate of the matrix component and the size of the compact.

上述した装置並びに方法によれば、多孔質成形体とし
ては、カーボン、SiC等の炭素質繊維からなる二次元織
物、織物の積層品、三次元織物あるいはSiCウイスカ
ー、Si3N4ウイスカー、Al2O3ウイスカー等のセラミック
ウイスカーからなる成形体等が採用でき、またこの多孔
質成形体の空隙に充填されるマトリックス成分として
は、炭化珪素や熱分解炭素、窒化珪素、サイアロン、ア
ルミナ等が適用される。
According to the above-described apparatus and method, as the porous molded body, carbon, a two-dimensional woven fabric made of carbonaceous fibers such as SiC, a laminate of woven fabric, a three-dimensional woven fabric or SiC whisker, Si 3 N 4 whisker, Al 2 A molded body made of ceramic whiskers such as O 3 whiskers can be adopted, and as a matrix component to be filled in the voids of the porous molded body, silicon carbide, pyrolytic carbon, silicon nitride, sialon, alumina, or the like is applied. You.

これらの中でも特に、炭化珪素繊維からなる多孔質成
形体に対して炭化珪素を気相含浸することにより高温強
度を有し、高靭性の構造体を作製することができる。
Among them, in particular, a porous body made of silicon carbide fiber is impregnated with silicon carbide in a gas phase, whereby a structure having high-temperature strength and high toughness can be produced.

また、多孔質成形体を構成する繊維としてはその平均
径(短径)が1〜30μmのものが適当であり、これを平
織あるいは三次元織したものが適当である。またマトリ
ックスを析出させるための反応ガスとしてはトリクロル
メチルシランや四塩化珪素、メタン、三塩化アルミニウ
ムが用いられ、これらのガスは水素等のキャリアガスに
混合されて供給される。
Further, as the fibers constituting the porous molded body, those having an average diameter (short diameter) of 1 to 30 μm are suitable, and those obtained by plain weaving or three-dimensional weaving are suitable. Trichloromethylsilane, silicon tetrachloride, methane, and aluminum trichloride are used as a reaction gas for depositing the matrix, and these gases are supplied by being mixed with a carrier gas such as hydrogen.

なお、マトリックス生成時における析出温度は析出す
るマトリックスの種類により代わるが、炭素珪素を析出
させる場合には900℃〜950℃であることが望ましく、こ
の範囲ではβ−SiCが析出するとともに析出速度が遅く
制御が容易であるためで、これに対して温度が1000℃〜
1150℃ではβ−SiCとSiの2相が析出するために高純度
のSiCが生成されず、1200℃〜1300℃ではβ−SiCが析出
するが析出速度が速すぎるために成形体内部にマトリッ
クスを十分に形成できないからである。
The deposition temperature at the time of matrix formation varies depending on the type of matrix to be deposited, but when depositing carbon silicon, it is preferably from 900 ° C to 950 ° C. In this range, β-SiC is deposited and the deposition rate is This is because the control is slow and easy.
At 1150 ° C, high-purity SiC is not generated due to the precipitation of two phases of β-SiC and Si, and at 1200 ° C to 1300 ° C, β-SiC precipitates. Is not sufficiently formed.

また、反応炉内の圧力はマトリックスの析出速度に大
きく関係し、その濃度が高い程析出速度は早い。この気
相含浸法によれば、多孔質成形体にマトリックスを析出
させる場合には、その速度が速すぎると十分なマトリッ
クスの形成ができないためにむしろ遅い方がよい。好ま
しくは100Torr以下がよい。また、ガス濃度も析出速度
を決定する大きな要因であり、特にガス中に0.4〜10体
積%の割合で前述した所定のガスを混合することが望ま
しい。
Further, the pressure in the reaction furnace is greatly related to the deposition rate of the matrix, and the higher the concentration, the faster the deposition rate. According to this gas phase impregnation method, when the matrix is deposited on the porous molded body, if the speed is too high, a sufficient matrix cannot be formed. Preferably, the pressure is 100 Torr or less. The gas concentration is also a major factor in determining the deposition rate. In particular, it is desirable to mix the above-mentioned predetermined gas in the gas at a ratio of 0.4 to 10% by volume.

以下、本発明を具体的な実施例に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.

実施例 多孔質成形体としてその大きさが100×100×5mmで、
炭素質長繊維の平織からなるものを準備した。この成形
体を第1図の気相含浸装置内のホルダー2にセットし
た。
Example The size of the porous molded body was 100 × 100 × 5 mm,
A carbon fiber long fiber plain weave was prepared. This compact was set on the holder 2 in the vapor-phase impregnation apparatus shown in FIG.

そして、ヒータ6a、6b、6cの温度をそれぞれ1200℃、
950℃、750℃に設定した。炉内の温度が均熱状態になっ
たことを確認し、炉内の温度分布を測定したところ、最
高温度と最低温度との温度差が450℃であった。これに
よる成形体内における温度勾配は最大220℃になること
を確認した。
Then, the temperature of the heaters 6a, 6b, 6c is set to 1200 ° C., respectively.
950 ° C and 750 ° C were set. After confirming that the temperature in the furnace was in a uniform temperature state and measuring the temperature distribution in the furnace, the temperature difference between the highest temperature and the lowest temperature was 450 ° C. It was confirmed that the temperature gradient in the molded body was 220 ° C. at the maximum.

次に、炉内のマトリックス成分析出形成領域Bに対し
て成形体1を第3a図の位置に調整し、マトリックス形成
用ガスとしてCH3SiCl3ガスを1体積%の割合で含有する
H2ガスを炉内に導入した。この時、反応ガスの導入に際
してはその圧力を高めて成形体1を境に円筒状ホルダー
2内部を760Torr、ホルダー2の外部の雰囲気を25torr
に設定し、圧力勾配を形成した。
Next, the compact 1 is adjusted to the position shown in FIG. 3a with respect to the matrix component precipitation formation region B in the furnace, and contains CH 3 SiCl 3 gas at a rate of 1% by volume as a matrix forming gas.
Introducing H 2 gas into the furnace. At this time, when introducing the reaction gas, the pressure is increased and the inside of the cylindrical holder 2 is 760 Torr and the atmosphere outside the holder 2 is 25 Torr at the boundary of the molded body 1.
And a pressure gradient was formed.

この状態で、反応を開始し多孔質成形体の空隙部にβ
−SiCからなるマトリックスを析出した。これに引き続
きテーブル5を段階的にゆっくり上昇させ第3b図に示す
位置に、また最終的に成形体1が第3c図の位置になるよ
うに制御した。
In this state, the reaction is started, and β
A matrix consisting of -SiC was deposited. Following this, the table 5 was gradually and gradually raised to the position shown in FIG. 3b, and finally the compact 1 was controlled to the position shown in FIG. 3c.

これにより成形体全体に対してマトリックス成形を析
出することができた。
As a result, matrix molding was able to be deposited on the entire molded body.

得られた成形体は対理論密度比85%であり、SENB法に
より破壊靭性を測定した結果、21MPa・m1/2であった。
The obtained molded body had a theoretical density ratio of 85%, and as a result of measuring the fracture toughness by the SENB method, it was 21 MPa · m 1/2 .

なお、従来のSiCモノリシック材料の破壊靭性がおよ
そ5MPa・m1/2である。
Note that the fracture toughness of the conventional SiC monolithic material is about 5 MPa · m 1/2 .

(発明の効果) 以上詳述した通り、本発明によれば、炉内の特定の領
域にマトリックス生成領域を設定し、この領域に対して
多孔質成形体を上下動可能に支持したことにより、成形
体の形状の大きさに応じて多孔質成形体とマトリックス
生成領域とに位置を調整することにより、冷却手段を何
ら必要とせずに大型品の成形体や複雑形状品に成形体に
対しても内部および表面部に均一にマトリックス成分を
析出できる。これにより気相含浸による各種の構造材料
等の製造を実用化でき、その利用分野を大きく拡大する
ことができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, a matrix generation region is set in a specific region in a furnace, and a porous formed body is supported so as to be vertically movable with respect to this region. By adjusting the position between the porous compact and the matrix generation area according to the size of the compact, the cooling of large compacts and complex compacts can be performed without the need for any cooling means. Can uniformly deposit matrix components on the inside and on the surface. As a result, the production of various structural materials and the like by vapor phase impregnation can be put to practical use, and the field of use can be greatly expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の気相含浸装置の概略説明図、第2図
は炉内の温度分布を示す図、第3a乃至3c図は、本発明の
気相含浸法を説明するための工程図、第4図は、従来の
気相含浸装置を説明するための概略図である。 A……気相含浸装置 B……マトリックス成分析出領域 1……多孔質成形体 2……ホルダー 3……ガス導入口 5……可動テーブル 6a〜6c……ヒータ
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a gas phase impregnation apparatus of the present invention, FIG. 2 is a view showing a temperature distribution in a furnace, and FIGS. 3a to 3c are steps for explaining a gas phase impregnation method of the present invention. FIG. 4 is a schematic view for explaining a conventional gas phase impregnation apparatus. A: Gas phase impregnating device B: Matrix component deposition region 1: Porous molded body 2: Holder 3: Gas inlet 5: Movable table 6a to 6c: Heater

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】反応炉内に、多孔質成形体を配置し、該成
形体中にマトリックス形成用ガスを通過させると同時に
該成形体を加熱することにより前記成形体内の空隙にマ
トリックス成分を析出させる気相含浸法において、 前記炉内に、マトリックス成分析出領域とマトリックス
成分非析出領域を形成し、前記成形体を前記非析出領域
から前記析出領域に移動させながら前記成形体の空隙内
にマトリックス成分を析出させることを特徴とする気相
含浸法。
1. A porous molded body is placed in a reaction furnace, and a matrix forming gas is passed through the molded body. At the same time, the molded body is heated to precipitate matrix components in voids in the molded body. In the gas phase impregnation method, a matrix component precipitation region and a matrix component non-precipitation region are formed in the furnace, and the molded body is moved from the non-precipitation region to the precipitation region while moving into the void of the molded body. A gas phase impregnation method comprising precipitating a matrix component.
【請求項2】前記多孔質成形体が炭素質繊維から構成さ
れる請求項1記載の気相含浸法。
2. The gas-phase impregnation method according to claim 1, wherein the porous molded body is made of carbonaceous fiber.
【請求項3】前記マトリックス成分が炭化珪素からなる
請求項1記載の気相含浸法。
3. The gas phase impregnation method according to claim 1, wherein said matrix component comprises silicon carbide.
【請求項4】反応炉内に、多孔質成形体と、該成形体を
保持する保持する手段と、前記成形体の空隙にマトリッ
クス形成用ガスを導入するためのガス導入手段と、加熱
手段を具備し、前記成形体中にガスを導入すると同時に
前記加熱手段により前記成形体を所定の温度に加熱する
ことにより前記成形体内の空隙にマトリックス成分を析
出させる気相含浸装置において、 前記反応炉内の特定領域にマトリックス成分析出領域と
マトリックス成分非析出領域が形成されるように前記加
熱手段を制御するとともに、前記成形体を前記マトリッ
クス非析出領域と前記マトリックス析出領域と間で移動
できるように、前記保持手段を移動自在にしたことを特
徴とする気相含浸装置。
4. A method according to claim 1, further comprising the steps of: providing a porous molded body in the reaction furnace; holding means for holding the molded body; gas introducing means for introducing a matrix forming gas into a gap of the molded body; A gas-phase impregnating apparatus, which comprises introducing a gas into the molded body and simultaneously heating the molded body to a predetermined temperature by the heating means to precipitate a matrix component in voids in the molded body; Along with controlling the heating means so that a matrix component precipitation region and a matrix component non-precipitation region are formed in a specific region, the molded body can be moved between the matrix non-precipitation region and the matrix precipitation region. A gas phase impregnation apparatus wherein the holding means is movable.
【請求項5】前記多孔質成形体が炭素質繊維から構成さ
れる請求項4記載の気相含浸装置。
5. The gas-phase impregnating apparatus according to claim 4, wherein said porous formed body is made of carbonaceous fiber.
【請求項6】前記マトリックス成分が炭化珪素からなる
請求項4記載の気相含浸装置。
6. The gas-phase impregnating apparatus according to claim 4, wherein said matrix component is made of silicon carbide.
JP2229009A 1990-08-29 1990-08-29 Gas phase impregnation method and its apparatus Expired - Fee Related JP2849606B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2229009A JP2849606B2 (en) 1990-08-29 1990-08-29 Gas phase impregnation method and its apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2229009A JP2849606B2 (en) 1990-08-29 1990-08-29 Gas phase impregnation method and its apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04108680A JPH04108680A (en) 1992-04-09
JP2849606B2 true JP2849606B2 (en) 1999-01-20

Family

ID=16885329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2229009A Expired - Fee Related JP2849606B2 (en) 1990-08-29 1990-08-29 Gas phase impregnation method and its apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2849606B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69526259T2 (en) 1994-11-16 2002-11-07 Goodrich Co B F CVD / CVI pressure field device, method and product
US5480678A (en) * 1994-11-16 1996-01-02 The B. F. Goodrich Company Apparatus for use with CVI/CVD processes
US7476419B2 (en) 1998-10-23 2009-01-13 Goodrich Corporation Method for measurement of weight during a CVI/CVD process
US6669988B2 (en) 2001-08-20 2003-12-30 Goodrich Corporation Hardware assembly for CVI/CVD processes

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6021885A (en) * 1983-07-18 1985-02-04 三井造船株式会社 Manufacture of composite material

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04108680A (en) 1992-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5350545A (en) Method of fabrication of composites
Chawla et al. Ceramic matrix composites
JP3490087B2 (en) Vapor-phase chemical infiltration of substances into porous substrates at controlled surface temperatures
KR950014719B1 (en) Production of metal carbide articles
Naslain Materials design and processing of high temperature ceramic matrix composites: state of the art and future trends
EP0891956B2 (en) Silicon-silicon carbide material and silicon carbide fiber-reinforced silicon-silicon carbide composite material
US5720933A (en) Process for preparing ceramic fibers
US5300322A (en) Molybdenum enhanced low-temperature deposition of crystalline silicon nitride
US5472650A (en) Method of making chemical vapor infiltrated composites
Lackey Review, Status, and Future of the Chemical Vapor Infiltration Process for Fabrication of Fiber‐Reinforced Ceramic Composites
US5238710A (en) Microwave energy-assisted chemical vapor infiltration
JP2849606B2 (en) Gas phase impregnation method and its apparatus
Fitzer et al. Chemical Vapor Deposition of Silicon Carbide and Silicon Nitride—Chemistry's Contribution to Modern Silicon Ceramics
US20090130307A1 (en) Method for the rapid densification of a porous substrate, comprising the formation of a solid deposit within the porosity of the substrate
Starr Deposition kinetics in forced flow/thermal gradient CVI
Tang et al. Fabrication and microstructure of C/SiC composites using a novel heaterless chemical vapor infiltration technique
JP6833662B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide matrix composite material
CN1159261C (en) Zone-limited temp.-changing prossure differental chemical gas-phase permeation process
Besmann et al. Chemical vapor infiltration process modeling and optimization
CN116003164B (en) Method for improving binding force between C/C composite material matrix and SiC coating
CA1208162A (en) Plasma processed sinterable ceramics
Chawla et al. Processing of ceramic matrix composites
Xu et al. Chemical vapour infiltration
JPH05279151A (en) Method for vapor impregnation and its apparatus
JPH08169761A (en) Production of silicon carbide-based fiber composite material

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees