JP2941589B2 - ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料 - Google Patents
ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料Info
- Publication number
- JP2941589B2 JP2941589B2 JP4357839A JP35783992A JP2941589B2 JP 2941589 B2 JP2941589 B2 JP 2941589B2 JP 4357839 A JP4357839 A JP 4357839A JP 35783992 A JP35783992 A JP 35783992A JP 2941589 B2 JP2941589 B2 JP 2941589B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic fiber
- composite material
- fiber reinforced
- tial
- composite
- 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
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ
複合材料に関する。
複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料
は市販ＳｉＣ繊維とＴｉＡｌ金属間化合物を界面にバリ
ア層を形成させることなく複合化成形して製造されてい
た。例えば、ＳｉＣ繊維の上にＴｉＡｌを溶射した溶射
プリフォームを積層し、真空ホットプレスにて複合化成
形か、前記積層体をＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing：
熱間静水圧加圧）カプセルに真空封止し、ＨＩＰにて複
合化成形するかしていた。プリフォームとしては前記溶
射プリフォーム以外に、繊維とＴｉＡｌシート材を交互
に積層してグリーンプリフォームを用いることもあっ
た。
は市販ＳｉＣ繊維とＴｉＡｌ金属間化合物を界面にバリ
ア層を形成させることなく複合化成形して製造されてい
た。例えば、ＳｉＣ繊維の上にＴｉＡｌを溶射した溶射
プリフォームを積層し、真空ホットプレスにて複合化成
形か、前記積層体をＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing：
熱間静水圧加圧）カプセルに真空封止し、ＨＩＰにて複
合化成形するかしていた。プリフォームとしては前記溶
射プリフォーム以外に、繊維とＴｉＡｌシート材を交互
に積層してグリーンプリフォームを用いることもあっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】市販のＳｉＣ繊維（例
えばＳＣＳ−６：商標）には、その表層部にカーボンリ
ッチ層があるため、これらを使用したＳｉＣ繊維強化Ｔ
ｉＡｌ金属間化合物複合材料においては、図７に示すＥ
ＰＭＡ分析線図に示すように、その複合化成形時または
高温での使用時にＳｉＣ繊維とマトリックスであるＴｉ
Ａｌが界面にて反応し、かつその反応が促進され、マト
リックスよりも界面反応層のＴｉ濃度が高くなり、その
結果、ＳｉＣ繊維が劣化したり、界面で脆化相等が生成
し、複合材料の力学的特性が劣化する。例えば、複合材
の断面ミクロ組織を示すマトリックスは図８にみられる
ようにクラックが生じる。
えばＳＣＳ−６：商標）には、その表層部にカーボンリ
ッチ層があるため、これらを使用したＳｉＣ繊維強化Ｔ
ｉＡｌ金属間化合物複合材料においては、図７に示すＥ
ＰＭＡ分析線図に示すように、その複合化成形時または
高温での使用時にＳｉＣ繊維とマトリックスであるＴｉ
Ａｌが界面にて反応し、かつその反応が促進され、マト
リックスよりも界面反応層のＴｉ濃度が高くなり、その
結果、ＳｉＣ繊維が劣化したり、界面で脆化相等が生成
し、複合材料の力学的特性が劣化する。例えば、複合材
の断面ミクロ組織を示すマトリックスは図８にみられる
ようにクラックが生じる。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、ＳｉＣ繊維
とＴｉＡｌ金属間化合物との界面反応を生じないＳｉＣ
繊維強化複合材料を提供しようとするものである。
とＴｉＡｌ金属間化合物との界面反応を生じないＳｉＣ
繊維強化複合材料を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者はＳｉＣ繊維と
マトリックスであるＴｉＡｌ金属間化合物（γ相結晶形
態を有する）との界面反応を抑止または低減するために
は反応バリア層を両者の界面に形成することが有望であ
るとの知見に基づいて、モノフィラメントタイプのＳｉ
Ｃ繊維（ＳＣＳ−６：商標）に、下記材料をＥＢ−ＰＶ
Ｄ（Electron Beam-Physical Vapor Deposition)法によ
り約２μｍ厚に蒸着させ、これらバリア候補材を表面に
蒸着させた各ＳｉＣ繊維とＴｉＡｌのプラズマ回転電極
法（ＰＲＥＰ法）で得た粉末とを１１００℃，１０００
atm.２時間のＨＩＰ条件で複合化し、さらにこれら複合
材料を真空雰囲気中で１０００℃，１０時間保持して、
バリア効果を判定した。高温安定な物質として考えられ
る酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，ＣａＯ，Ｙ
2 Ｏ3 ）、ホウ化物（ＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 ，Ｈｆ
Ｂ2 ）、硫化物（ＣａＳ，Ｃｅ2 Ｓ3 ）、窒化物（Ｂ
Ｎ）及びＳｉＣ繊維表面の炭素と反応して安定な炭化物
を形成すると考えられる材料（Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ）。
マトリックスであるＴｉＡｌ金属間化合物（γ相結晶形
態を有する）との界面反応を抑止または低減するために
は反応バリア層を両者の界面に形成することが有望であ
るとの知見に基づいて、モノフィラメントタイプのＳｉ
Ｃ繊維（ＳＣＳ−６：商標）に、下記材料をＥＢ−ＰＶ
Ｄ（Electron Beam-Physical Vapor Deposition)法によ
り約２μｍ厚に蒸着させ、これらバリア候補材を表面に
蒸着させた各ＳｉＣ繊維とＴｉＡｌのプラズマ回転電極
法（ＰＲＥＰ法）で得た粉末とを１１００℃，１０００
atm.２時間のＨＩＰ条件で複合化し、さらにこれら複合
材料を真空雰囲気中で１０００℃，１０時間保持して、
バリア効果を判定した。高温安定な物質として考えられ
る酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，ＣａＯ，Ｙ
2 Ｏ3 ）、ホウ化物（ＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 ，Ｈｆ
Ｂ2 ）、硫化物（ＣａＳ，Ｃｅ2 Ｓ3 ）、窒化物（Ｂ
Ｎ）及びＳｉＣ繊維表面の炭素と反応して安定な炭化物
を形成すると考えられる材料（Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ）。
【０００６】以上の１３種類のバリア候補材からバリア
効果に特に優れているものを選択した結果、Ｈｆ，Ｚ
ｒ，Ｔａが摘出され、この知見に基いて本発明を完成す
るに至った。すなわち、本発明はＨｆ，Ｚｒ及びＴａか
らなる群のうちの１種以上の金属をコーティングした強
化用ＳｉＣ繊維とマトリックスであるＴｉＡｌ金属間化
合物を複合化成形してなることを特徴とするＳｉＣ繊維
強化ＴｉＡｌ複合材料である。
効果に特に優れているものを選択した結果、Ｈｆ，Ｚ
ｒ，Ｔａが摘出され、この知見に基いて本発明を完成す
るに至った。すなわち、本発明はＨｆ，Ｚｒ及びＴａか
らなる群のうちの１種以上の金属をコーティングした強
化用ＳｉＣ繊維とマトリックスであるＴｉＡｌ金属間化
合物を複合化成形してなることを特徴とするＳｉＣ繊維
強化ＴｉＡｌ複合材料である。
【０００７】
【作用】ＳｉＣ繊維の表面にコーティングされたＨｆ，
ＺｒまたはＴａがマトリックスであるＴｉＡｌ金属間化
合物とＳｉＣ繊維表面のカーボンとの過度の界面反応を
抑止するので、これらバリア材を用いない複合材料にお
けるようなクラックの発生を防止することができる。
ＺｒまたはＴａがマトリックスであるＴｉＡｌ金属間化
合物とＳｉＣ繊維表面のカーボンとの過度の界面反応を
抑止するので、これらバリア材を用いない複合材料にお
けるようなクラックの発生を防止することができる。
【０００８】
（実施例１）ＣＶＤ法により製造された太径ＳｉＣ繊維
（商標：ＳＣＳ−６）表面上にＥＢ−ＰＶＤ法によりＨ
ｆをほぼ均一に約２μｍ蒸着させ、このＨｆをコーティ
ングしたＳｉＣ繊維を円柱上にドラム表面にほぼ等間隔
に配列（一層）し、これにＴｉ−４８Ａｌ−２Ｃｒ−２
Ｎｂ（at％）のＰＲＥＰ粉末を低圧プラズマ溶射にて溶
射し、溶射プリフォームを製造した。この溶射プリフォ
ームを４層積層し、その積層体の両表面をＴｉ−２６Ａ
ｌ−１１Ｎｂ（at％）（商標：ＡＬＰＨＡ−２）シート
（約１００μｍ厚さ）でサンドイッチし、成形条件１１
００℃，１５００atm ，１２０分のＨＩＰにて複合化成
形した。
（商標：ＳＣＳ−６）表面上にＥＢ−ＰＶＤ法によりＨ
ｆをほぼ均一に約２μｍ蒸着させ、このＨｆをコーティ
ングしたＳｉＣ繊維を円柱上にドラム表面にほぼ等間隔
に配列（一層）し、これにＴｉ−４８Ａｌ−２Ｃｒ−２
Ｎｂ（at％）のＰＲＥＰ粉末を低圧プラズマ溶射にて溶
射し、溶射プリフォームを製造した。この溶射プリフォ
ームを４層積層し、その積層体の両表面をＴｉ−２６Ａ
ｌ−１１Ｎｂ（at％）（商標：ＡＬＰＨＡ−２）シート
（約１００μｍ厚さ）でサンドイッチし、成形条件１１
００℃，１５００atm ，１２０分のＨＩＰにて複合化成
形した。
【０００９】図１に、その成形体の界面のＥＰＭＡ分析
線図を、また図２にその成形体の断面ミクロ組織の顕微
鏡写真を示す。図２から、マトリックスにクラックのな
い健全な複合材料が得られたことが明らかである。
線図を、また図２にその成形体の断面ミクロ組織の顕微
鏡写真を示す。図２から、マトリックスにクラックのな
い健全な複合材料が得られたことが明らかである。
【００１０】（実施例２）実施例１におけるＨｆの代り
にＺｒを用い実施例１と同様な方法により複合成形体を
得た。図３に、その成形体の界面のＥＰＭＡ分析線図
を、また図４にその成形体の断面ミクロ組織の顕微鏡写
真を示す。
にＺｒを用い実施例１と同様な方法により複合成形体を
得た。図３に、その成形体の界面のＥＰＭＡ分析線図
を、また図４にその成形体の断面ミクロ組織の顕微鏡写
真を示す。
【００１１】（実施例３）実施例１におけるＨｆの代り
にＴａを用い実施例１と同様な方法により複合成形体を
得た。図５に、その成形体の界面のＥＰＭＡ分析線図
を、また、図６にその成形体の断面ミクロ組織の顕微鏡
写真を示す。
にＴａを用い実施例１と同様な方法により複合成形体を
得た。図５に、その成形体の界面のＥＰＭＡ分析線図
を、また、図６にその成形体の断面ミクロ組織の顕微鏡
写真を示す。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、ＳｉＣ繊維表面のＨ
ｆ，ＺｒまたはＴａがＳｉＣ繊維とマトリックスである
ＴｉＡｌ金属間化合物との過度の界面反応を抑止し、ク
ラックのない健全な複合材料を提供することができる。
ｆ，ＺｒまたはＴａがＳｉＣ繊維とマトリックスである
ＴｉＡｌ金属間化合物との過度の界面反応を抑止し、ク
ラックのない健全な複合材料を提供することができる。
【図１】本発明の実施例１のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複
合材料の界面のＥＰＭＡ分析線図。
合材料の界面のＥＰＭＡ分析線図。
【図２】本発明の実施例１の複合材料の断面ミクロ組織
の顕微鏡写真。
の顕微鏡写真。
【図３】本発明の実施例２のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複
合材料の界面のＥＰＭＡ分析線図。
合材料の界面のＥＰＭＡ分析線図。
【図４】本発明の実施例２の複合材料の断面ミクロ組織
の顕微鏡写真。
の顕微鏡写真。
【図５】本発明の実施例３のＳｉＣ繊維強化複合材料の
界面のＥＰＭＡの分析線図。
界面のＥＰＭＡの分析線図。
【図６】本発明の実施例３の複合材料の断面ミクロ組織
の顕微鏡写真。
の顕微鏡写真。
【図７】従来のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の界面
のＥＰＭＡ分析線図。
のＥＰＭＡ分析線図。
【図８】従来のＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の断面
ミクロ組織の顕微鏡写真。
ミクロ組織の顕微鏡写真。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｈｆ，Ｚｒ及びＴａからなる群のうちの
１種以上の金属をコーティングした強化用ＳｉＣ繊維と
マトリックスであるＴｉＡｌ金属間化合物を複合化成形
してなることを特徴とするＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357839A JP2941589B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357839A JP2941589B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06192818A JPH06192818A (ja) | 1994-07-12 |
| JP2941589B2 true JP2941589B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=18456193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4357839A Expired - Fee Related JP2941589B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2941589B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102864397A (zh) * | 2012-09-23 | 2013-01-09 | 西北有色金属研究院 | 一种纤维增强钛基复合材料前驱体的制备方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4975583B2 (ja) * | 2007-10-24 | 2012-07-11 | タマティーエルオー株式会社 | 繊維強化複合材料の製造方法 |
| CN102658368B (zh) * | 2012-06-07 | 2013-09-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种连接碳纤维增强铝基复合材料与金属的方法 |
| CN104178846B (zh) * | 2014-07-28 | 2016-06-08 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种Si-M-O-C超细纤维的制备方法 |
| CN105063562B (zh) * | 2015-07-29 | 2017-09-05 | 西北有色金属研究院 | 一种纤维增强钛铝基复合材料前驱体的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2219006A (en) * | 1988-05-26 | 1989-11-29 | Rolls Royce Plc | Coated fibre for use in a metal matrix |
| US5045407A (en) * | 1989-12-22 | 1991-09-03 | General Electric Company | Silicon carbide fiber-reinforced titanium base composites having improved interface properties |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4357839A patent/JP2941589B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102864397A (zh) * | 2012-09-23 | 2013-01-09 | 西北有色金属研究院 | 一种纤维增强钛基复合材料前驱体的制备方法 |
| CN102864397B (zh) * | 2012-09-23 | 2014-05-28 | 西北有色金属研究院 | 一种纤维增强钛基复合材料前驱体的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06192818A (ja) | 1994-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Partridge et al. | Processing of advanced continuous fibre composites: Current practice and potential developments | |
| US5955391A (en) | Ceramic matrix composite and method of manufacturing the same | |
| US5882777A (en) | Super hard composite material for tools | |
| KR101751562B1 (ko) | 코팅된 절삭 공구 | |
| US6979490B2 (en) | Fiber-reinforced ceramic composite material comprising a matrix with a nanolayered microstructure | |
| US4955135A (en) | Method of making matrix composites | |
| US9482105B1 (en) | Erosion and corrosion resistant protective coating for turbomachinery methods of making the same and applications thereof | |
| CN110029292B (zh) | 一种石墨烯层改性c涂层纤维增强钛基复合材料的制备方法 | |
| JP2000119843A (ja) | ダイヤモンドライクカーボン硬質多層膜成形体 | |
| JPH0284534A (ja) | 非多孔性金属酸化物被覆炭素質繊維及びセラミック及び金属マトリックスへの利用 | |
| JPH0510309B2 (ja) | ||
| JP6551059B2 (ja) | ＳｉＣ繊維を含むハイブリッド複合材料およびその製造方法 | |
| CN108728793A (zh) | 一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层及其制备方法 | |
| EP0538389A1 (en) | Abrasion resistant coated articles | |
| JP2941589B2 (ja) | ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料 | |
| US5426000A (en) | Coated reinforcing fibers, composites and methods | |
| US6506483B1 (en) | Ceramic fiber debond coatings | |
| US5156912A (en) | Multi-layer coatings for reinforcements in high temperature composites | |
| JP2019108271A (ja) | ＳｉＣ繊維を含むハイブリッド複合材料およびその製造方法 | |
| CN108130507A (zh) | 一种表面复合结构抗冲击涂层压铸模具及其制备方法 | |
| US5354615A (en) | Coated SiC reinforcements and composites containing same | |
| JPH10503553A (ja) | 磨耗保護膜 | |
| US5262235A (en) | Coated ceramic fiber system | |
| JP2022042983A (ja) | 防食層構造を有する鋳物部品 | |
| JPH07164592A (ja) | ハイブリッド複合材料及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19981215 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990518 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| 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 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |