JP3141512B2 - 炭化ケイ素系無機繊維強化セラミックス複合材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高強度、高靱性、及び
高耐熱性を有する炭化ケイ素系無機繊維強化セラミック
ス複合材料に関する。本発明のセラミックス複合材料
は、ローター、ステーター、燃焼器のようなタービンエ
ンジンの部材、ノーズコーン、ノズルのようなロケット
エンジンの部材、ピストンヘッド、副燃焼室、バルブの
ような内燃機関の部材として、好適に使用することがで
きる。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】窒化ケイ素のような窒化
物セラミックスあるは炭化ケイ素のような炭化物セラミ
ックスは、耐熱性に優れたセラミックスとしてよく知ら
れているが、靱性が低いために、エンジニアリングセラ
ミックスとしての用途が限定されていた。最近になり、
上記の窒化物セラミックスあるは炭化物セラミックスを
各種の強化材と複合化させることにより、強度及び靱性
を向上させる試みが積極的に行われている。

【０００３】例えば、「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ
Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ」第７３巻６７８〜６８３ページ（１９９０年）に
は、窒化ケイ素は２０体積％の炭化ケイ素ウイスカで強
化することにより、破壊靱性の目安となる臨界応力拡大
係数（Ｋ_１Ｃ）が５ＭＰａ・ｍ^１／２から約７．５ＭＰ
ａ・ｍ^１／２に向上することが開示されている。しか
し、複合材料は曲げ強度が約７００ＭＰａから約５５０
ＭＰａに低下することが上記文献に記載されている。
「Ｃｅｒａｍｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ」第６巻６３２
〜６４５ページ（１９８５年）に、窒化ケイ素は米国テ
キストロン社製の炭化ケイ素繊維３０体積％を複合化す
ることにより、Ｋ_１Ｃが７ＭＰａ・ｍ^１／２から約８．
５ＭＰａ・ｍ^１／２に向上するが、曲げ強度が約９００
ＭＰａから約４００ＭＰａに低下することが開示されて
いる。

【０００４】「日本セラミックス協会学術論文誌」第９
９巻１８０〜１８２ページ（１９９１年）には、炭化ケ
イ素繊維のプリフォーム中に化学気相蒸着法により炭化
ケイ素マトリックスを蒸着させて製造した複合材料は、
１３ＭＰａ・ｍ^１／２のＫ_１Ｃ及び約３００ＭＰａの曲
げ強度を有することが記載されている。この複合の曲げ
強度は、例えば、Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ」
第６５巻３２６〜３３５ページ（１９８６年）に開示さ
れているモノリシックな炭化ケイ素の曲げ強度約７００
ＭＰａに比較して非常に低いことが理解される。

【０００５】特公平２−３９４６８号公報には、ポリメ
タロカルシランから得られる、ケイ素、炭素、チタン又
はジルコニウム、及び酸素からなる無機繊維で強化され
たセラミックス複合材料が開示されている。上記公報の
第２表によると、無機繊維強化窒化ケイ素複合焼結体の
曲げ強度は室温で約１．１５ＧＰａであるが、１３００
℃では常温強度の約５５％である約０．６５ＧＰａにま
で低下する。また、上記公報の第１表によれば、無機繊
維強化炭化ケイ素複合焼結体は、１４００℃における曲
げ強度は常温の強度の約８０％を保持しているが、常温
での曲げ強度が約０．５５ＧＰａときわめて低いことが
理解される。

【０００６】

【問題点を解決するための技術的手段】本発明の目的
は、自動車エンジンを始めとする各種熱機関に好適に使
用することのできる、常温から高温まで優れた強度及び
高い破壊靭性値を示すセラミックス複合材料を提供する
ことにある。本発明の上記目的は、炭化ケイ素系無機繊
維を強化材とし、炭化物粒子及び／又は窒化物粒子でナ
ノ複合化した炭化物系ナノ複合材あるいは窒化物系ナノ
複合材をマトリックスとする、炭化ケイ素系無機繊維強
化セラミックス複合材料であって、該炭化ケイ素系無機
繊維が、非晶質物質及び／又は非晶質物質と結晶質微粒
子との集合体からなることを特徴とする炭化ケイ素系無
機繊維強化セラミックス複合材料によって達成される。

【０００７】本発明における炭化ケイ素系無機繊維の一
具体例としては、（１）ケイ素及び炭素、あるいはケイ
素、炭素及び酸素からなる非晶質物質、又は（２）β−
ＳｉＣ及びＣの結晶質微粒子、場合によりこの結晶質微
粒子と非晶質ＳｉＯ_２との集合体、（３）上記（１）の
非晶質物質と上記（２）の集合体との混合物で構成され
ている無機繊維を挙げることができる。この無機繊維に
おける構成元素の割合は、一般に、Ｓｉ：３０〜７５重
量％、Ｃ：２５〜６５重量％、Ｏ：０〜３０重量％であ
る。上記無機繊維は、例えば、特開平２−２５９１１４
号公報、同２−２４６７１０号公報に記載の方法に従っ
て調製することができる。

【０００８】炭化ケイ素系無機繊維の他の例としては、
（１）ケイ素、炭素、チタン又はジルコニウム、及び酸
素からなる非晶質物質、又は（２）β−ＳｉＣ、ＭＣ、
Ｃ、β−ＳｉＣとＭＣとの固溶体、及びＭＣ_１−Ｘから
なる群から選択される少なくとも１種の結晶質超微粒子
と、非晶質のＳｉＯ_２及びＭＯ_２からなる集合体（Ｍは
Ｔｉ又はＺｒを示し、ｘは０より大きく１未満の数であ
る。）、又は（３）上記（１）の非晶質物質と上記
（２）の集合体との混合物で構成されている無機繊維を
挙げることができる。この無機繊維における構成元素の
割合は、通常、Ｓｉ：２６〜６０重量％、Ｃ：２３〜６
２重量％、Ｍ：０．５〜３０重量％、Ｏ：０〜３１重量
％である。上記無機繊維は、例えば、特公昭５８−５２
８６号公報、同６０−２０４８５号公報、本出願人が先
に提案した特願平３−１７９０７０号明細書に記載の方
法に従って調製することができる。

【０００９】炭化ケイ素系無機繊維のさらに他の例とし
ては、（１）ケイ素、炭素及び窒素、あるいはケイ素、
炭素、窒素及び酸素からなる非晶物質、又は（２）β−
ＳｉＣ、α−Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｃ、Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ、及びサイ
アロンからなる群から選択される少なくとも１種の結晶
質微粒子、場合によりこの結晶質微粒子と非晶質ＳｉＯ
_２との集合体、（３）上記（１）の非晶質物質と上記
（２）の集合体との混合物で構成される無機繊維を挙げ
ることができる。この無機繊維における構成元素の割合
は、一般的には、Ｓｉ：２５〜６５重量％、Ｃ：０．１
〜６０重量％、Ｎ：０．１〜６０重量％、Ｏ：０〜３０
重量％である。上記無機繊維は、例えば、特開平２−３
０７９１６号公報に記載の方法に従って調製することが
できる。

【００１０】炭化ケイ素系無機繊維のさらに他の例とし
ては、炭素繊維又はタングステン繊維を芯線とし、その
表面に化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）によって炭化ケイ素
が蒸着されている無機繊維を挙げることができる。この
無機繊維は、例えば、米国テキストロン社から商品名Ｓ
ＣＳとして市販されている。

【００１１】炭化ケイ素系無機繊維の形態については特
別の制限はなく、チョップ状繊維、連続繊維から編織さ
れた平織、朱子織、多軸織、三次元織あるいは不織布で
あってもよく、さらに連続繊維を一方向に引き揃えたシ
ート状物であってもよい。

【００１２】本発明における炭化物系ナノ複合材あるい
は窒化物系ナノ複合材は、分散粒子である炭化物粒子及
び窒化物粒子の少なくとも１種が、母相である炭化物セ
ラミックスあるいは窒化物セラミックスと粒内ナノ複合
化、粒界ナノ複合化あるいは粒内及び粒界の両ナノ複合
化した組織によって構成されるセラミックスである。粒
内ナノ複合化した組織とは、例えば図１に示すモデルの
ように、炭化物系セラミックスあるいは窒化物系セラミ
ックスの母相粒内にナノオーダの分散粒子を分散させて
母相粒子そのものを複合化した組織である。他方、粒界
ナノ複合化した組織とは、例えば図２に示すモデルのよ
うに、炭化物系セラミックスあるいは窒化物系セラミッ
クスの母相粒界にナノオーダの分散粒子を分散させて複
合化した組織である。このような炭化物系ナノ複合材あ
るいは窒化物系ナノ複合材は、例えば、「日本セラミッ
クス協会学術論文誌」第９９巻９４７〜９８２ページ
（１９９１年）に記載された方法に従って調製すること
ができる。

【００１３】本発明におけるナノ複合材において母相及
び分散粒子となる窒化物系セラミックスの具体例として
は、ケイ素、ホウ素、アルミニウム、マグネシウム、チ
タン、モリブデンのような元素の窒化物、これら元素の
複合窒化物及びサイアロンを挙げることができる。本発
明におけるナノ複合材において母相及び分散粒子となる
炭化物系セラミックスの具体例としては、ケイ素、チタ
ン、ジルコニウム、アルミニウム、ウラン、タングステ
ン、タンタル、ハフニウム、ホウ素、鉄、マンガンのよ
うな元素の炭化物及びこれら元素の複合酸化物を挙げる
ことができる。

【００１４】母相となるセラミックス粒子の系は通常
０．０５〜１０００μｍである。分散粒子の形状につい
ては特別の制限はなく、球状、多面状、板状、針状のい
ずれであってもよい。分散粒子の大きさは、一般に、球
状又は多面状の場合には、相当直径１〜１００００ｎｍ
であり、板状又は針状の場合には、最大長さあるいは厚
さが１００００ｎｍである。ナノ複合材中における分散
粒子の割合は、一般に、複合材に対して１〜５０体積％
である。

【００１５】本発明の炭化ケイ素系無機繊維強化セラミ
ックス複合材料は、炭化ケイ素系無機繊維及び炭化物系
ナノ複合材あるいは窒化物系ナノ複合材を、それ自体公
知の方法に従って配合し、焼結することによって調製す
ることができる。炭化ケイ素系無機繊維がチョップ状物
である場合は、チョップ状の繊維及びナノ複合材の粉末
を混合した混合物を調製する。炭化ケイ素系無機繊維が
長繊維、織物、不織布又はシート状物である場合は、こ
れらから構成される層及びナノ複合材の粉末から構成さ
れる層を交互に積層した積層物を調製する。ついで、上
記の混合物又は積層物を、所望の形状に成形した後、あ
るいは成形と同時に加熱焼結することによって、本発明
の炭化ケイ素系無機繊維強化セラミックス複合材料を得
ることができる。複合材料における炭化ケイ素系無機繊
維の割合は、通常、１〜７０体積％である。

【００１６】上記の混合物又は積層物の成形方法として
は、それ自体公知の方法、例えば、金型プレス法、ラバ
ープレス法、押出し法、シート法を採用することができ
る。成形時のバインダーとして、ポリビニルアルコー
ル、ポリエチレンオキサイド、アルミニウムアルコキシ
ドのような公知の有機重合体、さらにポリカルボシラ
ン、ポリメタロカルボシランを使用することができる。
焼結方法についても特別の制限はなく、成形物を常圧下
又は減圧下で焼結する方法、成形及び焼結を同時に行う
ホットプレス法又は熱間静水圧プレス法のようなそれ自
体公知の方法を採用することができる。加熱焼結温度
は、通常、４００〜２５００℃である。加熱焼結温度が
過度に低いとマトリックスであるナノ複合材が充分には
焼結せず、その温度が過度に高いと炭化ケイ素系無機繊
維の分解が起こるようになる。

【００１７】本発明の炭化ケイ素系無機繊維強化セラミ
ックス複合材料の別の調製方法として、マトリックスの
原料粉末として炭化物系ナノ複合材あるいは窒化物系ナ
ノ複合材の粉末自体を使用する代わりに、ナノ複合材の
原料となる炭化物系セラミックスの粉末と窒化物系セラ
ミックスの粉末とを公知の方法によって混合した混合粉
末を使用する以外は、上記と同様の方法を採用すること
もできる。この場合、成形及び焼結過程中に、マトリッ
クスのナノ複合化及びマトリックスと炭化ケイ素系無機
繊維との複合化が同時に、あるいは逐次的に起こり、本
発明の炭化ケイ素系無機繊維強化セラミックス複合材料
が調製される。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。参考例におけ
る無機繊維の引張強度及び引張弾性率は特に断りのない
限りストランド法で測定した値である。 参考例１ ジメチルジクロロシランを金属ナトリウムで脱塩素縮合
して合成されたポリジメチルシラン１００重量部に対し
てポリボロシロキサン３重量部を加え、窒素ガス中３５
０℃で熱縮合して、式（Ｓｉ−ＣＨ_２）で示されるカル
ボシラン単位から主としてなる主鎖骨格を有し、カルボ
シラン単位のケイ素原子に水素原子及びメチル基を有す
るポリカルボシランを得た。このポリカルボシランにチ
タンテトラブトキシドを加え、窒素ガス中３４０℃で橋
かけ反応することにより、カルボシラン単位１００部と
式（Ｔｉ−Ｏ）のチタノキサン単位１０部とからなるポ
リチタノカルボシランを得た。

【００１９】上記ポリチタノカルボシランを溶融紡糸
し、空気中１９０℃で不融化処理して得た不融化糸を、
３００〜５００℃の第１ゾーン、５００〜８００℃の第
２ゾーン、８００〜１３００℃の第３ゾーン、及び１３
００〜１６００℃の第４ゾーンからなる温度勾配を設け
た連続焼成炉を用い、窒素ガス中で連続的に焼成した。
得られた無機繊維は図３に示すよう、繊維表面に向かっ
て炭素含有量が連続的に増大した表面傾斜組成を持つ炭
化ケイ素系無機繊維であった。以下これを無機繊維Ａと
いう。無機繊維Ａは、繊維径１１μｍ、引張強度３．３
０ＧＰａ、引張弾性率１８０ＧＰａであった。

【００２０】参考例２ 参考例１で得られたポリチタノカルボシランを溶融紡糸
し、空気中１９０℃で不融化処理した後、窒素ガス中１
５００℃で焼成して、炭化ケイ素系無機繊維を得た。以
下この無機繊維を無機繊維Ｂという。無機繊維Ｂは繊維
系１１μｍ、引張強度３．０ＧＰａ、引張弾性率１６０
ＧＰａであった。無機繊維Ｂの比抵抗は１．５Ω・ｃｍ
であり、１０ＧＨｚにおける誘電率は１１であり、４〜
５０ＧＨｚのマイクロ波を良好に吸収した。

【００２１】参考例３ 参考例１で得られたポリチタノカルボシランを溶融紡糸
し、空気中１９０℃で不融化処理した後、窒素ガス中１
１００℃で焼成して、炭化ケイ素系無機繊維を得た。以
下この無機繊維を無機繊維Ｃという。無機繊維Ｃは繊維
系１１μｍ、引張強度２．５ＧＰａ、引張弾性率１４０
ＧＰａであった。無機繊維Ｃの比抵抗は４．５×１０^６
Ω・ｃｍであり、３〜５０ＧＨｚのマイクロ波を良好に
透過した。

【００２２】参考例４ ジメチルジクロロシランを金属ナトリウムで脱塩素縮合
して合成されたポリジメチルシランを還流冷却器を備え
た反応容器に入れ、窒素流通下で攪拌しながら容器内が
４５０℃になるように徐々に加熱し、４５０℃で１５時
間保持した。冷却した後、反応生成物をキシレン溶液と
して取り出し、キシレンを蒸発させて、数平均分子量２
０００の固体状ポリカルボシランを得た。このポリカル
ボシランを溶融紡糸し、紡糸繊維をヘリウムガス気流中
５ＭＧｙの電子線を照射した後、ヘリウムガス気流中２
００℃に加熱し、ついでアルゴンガス気流中で１２００
℃で焼成して、炭化ケイ素系無機繊維を得た。以下この
無機繊維を無機繊維Ｄという。無機繊維Ｄは酸素含有量
１重量％以下、繊維系１３μｍ、引張強度３．５ＧＰ
ａ、引張弾性率２２０ＧＰａであった。

【００２３】参考例５ ヘキサメチルシクロトリシラザン１００ｇに水酸化カリ
ウム１ｇを加え、窒素ガス中３１０℃で５時間加熱して
ポリシラザンを合成した。このポリシラザンを窒素ガス
中２８０℃で溶融紡糸し、直径２０μｍのポリシラザン
繊維を得た。この繊維に窒素ガス中２０ＭＧｙの電子線
を照射した後、２０体積％のアンモニアを含むアンモニ
アとアルゴンとの混合ガス中で、１３００℃で焼成し
て、炭化ケイ素系無機繊維を得た。以下この無機繊維を
無機繊維Ｅという。無機繊維Ｅは、ケイ素、炭素、窒素
及び酸素からなり、単繊維試験法で測定した引張強度及
び引張弾性率は、それぞれ、２．２ＧＰａ及び１７０Ｇ
Ｐａであった。

【００２４】参考例６ ヘキサメチルジシラザン及びアンモニアを１０００℃で
化学気相反応させた後に、窒素ガス中、１３５０℃で４
時間熱処理して、ケイ素、炭素及び窒素からなる複合粉
末を製造した。この複合粉末は非晶質構造であり、不純
物としての酸素の含有量は２重量％以下であった。

【００２５】実施例１ 参考例６で得られた複合粉末を窒化ケイ素製ボール及び
窒化ケイ素製ポットを使用して、ボールミルによりエタ
ノールと蒸留水との体積比が４：１の混合溶媒中で３０
時間粉砕して複合粉末のスラリーを得た。このスラリー
に焼結助剤として酸化イットリウム粉末及び酸化アルミ
ニウム粉末をそれぞれ５重量％添加し、さらに成形バイ
ンダーとしてポリエチレンオキサイドを複合粉末に対し
て１０重量％添加した後、窒化ケイ素製ボールを使用し
て１２時間湿式混合し、マトリックス原料のスラリーを
得た。参考例１で得られた無機繊維Ａの束を空気吹きつ
けによって開繊した後に、上記のマトリックス原料のス
ラリーに浸漬し、各無機繊維Ａの周りにマトリックスの
粉末を付着させた。マトリックスの粉末を付着させた無
機繊維Ａの束を角形ドラムに巻き取った後、充分に乾燥
してプリプレグシートを作製した。

【００２６】このプリプレグシートを所定の形に切断し
た後、離型剤として窒化ホウ素を塗布した黒鉛ダイス中
に積層させ、アルゴンガス雰囲気中、１８００℃の温
度、５０ＭＰａの圧力でホットプレスして、炭化ケイ素
粒子がナノ複合化した窒化ケイ素系ナノ複合材をマトリ
ックスとする無機繊維強化セラミックス複合材料を得
た。複合材料中の無機繊維Ａの割合は４０体積％であ
り、マトリックス中の炭化ケイ素粒子の含有量は３０体
積％であった。この複合材料の曲げ強度は常温で１．４
３ＧＰａ、１３００℃で１．３０ＧＰａであった。シェ
ブロンノッチ法により測定した複合材料の破壊靱性値
（Ｋ_１Ｃ）は１９ＭＰａ・ｍ^１／２であった。上記複合
材料中の繊維とマトリックスとの界面付近を透過型電子
顕微鏡によって観察したところ、図４に示すように、マ
トリックスと繊維との間に界面層が求められ、エネルギ
ー分散型Ｘ線分光分析により調べたところ、この界面層
が炭素層であることが明らかになった。

【００２７】実施例２ 参考例６で得られた複合粉末を、窒化ケイ素ボール及び
窒化ケイ素ポットを使用して、ボールミルによりエタノ
ールと蒸留水との体積比が４：１の混合溶媒中で３０時
間粉砕して複合粉末のスラリーを得た。このスラリー
に、焼結助剤としのて酸化イットリウム及び成形バイン
ダーとしてのポリエチレンオキサイドを複合粉末に対し
てそれぞれ８重量％及び１０重量％を添加した後、窒化
ケイ素ボールを使用して１２時間湿式混合した後に充分
乾燥させて、マトリックス原料の混合粉末を得た。参考
例２で得られた無機繊維Ｂの束を空気を吹きつけること
により開繊して得られた無機繊維Ｂのシートと上記のマ
トリックス原料の粉末とを、離型剤としてのホウ素を塗
布した黒鉛ダイス中に交互に積層させ、窒素ガス雰囲気
中、１８２０℃、５０ＭＰａの圧力でホットプレスし
て、炭化ケイ素粒子がナノ複合化した窒化ケイ素系ナノ
複合材をマトリックスとする繊維強化セラミックス複合
材料を得た。複合材料中の無機繊維Ｂの割合は５０体積
％であり、マトリックス中の炭化ケイ素粒子の含有量は
３０体積％であった。この複合材料の曲げ強度は常温で
１．３５ＧＰａ、１３００℃で１．３３ＧＰａであっ
た。シェブロンノッチ法により測定した複合材料の破壊
靱性値（Ｋ_１Ｃ）は２１ＭＰａ・ｍ^１／２であった。ま
た、この複合材料は良好なマイクロ波吸収性能を示し
た。

【００２８】実施例３ 無機繊維Ａに代えて参考例３で得られた無機繊維Ｃを使
用した以外は、実施例１におけると同様にして、プリプ
レグシートを作製した。このプリプレグシートを所定の
形に切断した後、離型剤として窒化ホウ素を塗布した黒
鉛ダイス中に積層させ、アルゴンガス雰囲気中、１７７
０℃の温度、７０ＭＰａの圧力でホットプレスして、炭
化ケイ素粒子がナノ複合化した窒化ケイ素系ナノ複合材
をマトリックスとする繊維強化セラミックス複合材料を
得た。複合材料中の無機繊維Ｃの割合は６０体積％であ
り、マトリックス中の炭化ケイ素粒子の含有量は３０体
積％であった。この複合材料の曲げ強度は常温で１．３
ＧＰａ、１３００℃で１．１ＧＰａであった。シェブロ
ンノッチ法により測定した複合材料の破壊靱性値（Ｋ
_１Ｃ）は２２ＭＰａ・ｍ^１／２であった。

【００２９】実施例４ 無機繊維Ａに代えて無機繊維Ｄを使用し、かつホットプ
レス圧力を７０ＭＰａに変えた以外は、実施例１におけ
ると同様にして、炭化ケイ素粒子がナノ複合化した窒化
ケイ素系ナノ複合材をマトリックスとする繊維強化セラ
ミックス複合材料を得た。複合材料中の無機繊維Ｄの割
合は４０体積％であり、マトリックス中の炭化ケイ素粒
子の含有量は３０体積％であった。この複合材料の曲げ
強度は常温で１．４２ＧＰａ、１３００℃で１．４１Ｇ
Ｐａであった。シェブロンノッチ法により測定した複合
材料の破壊靱性値（Ｋ_１Ｃ）は１７ＭＰａ・ｍ^１／２で
あった。

【００３０】実施例５ 参考例６で得られたケイ素、炭素及び窒素からなる複合
粉末に、焼結助剤としての酸化イットリウム粉末及び酸
化アルミニウム粉末をそれぞれ６重量％及び２重量％添
加し、窒化ケイ素ボール及び窒化ケイ素ポットを使用し
て、ボールミルによりエタノール中で２５時間粉砕して
複合粉末のスラリーを得た。このスラリーからエタノー
ルを蒸発させてマトリックス原料粉末を得た。参考例５
で得られた無機繊維Ｅの束を空気と吹きつけることによ
って開繊して得られた無機繊維Ｅのシートと上記マトリ
ックスの原料粉末とを、離型剤として窒化ホウ素を塗布
した黒鉛ダイス中に交互に積層させ、窒素ガス雰囲気
中、１４５０℃の温度、７５ＭＰａの圧力でホッ卜プレ
スして、仮焼結体を得た。この仮焼結体をガラスカプセ
ルに真空封入し、アルゴンガス中、１７５０℃の温度１
５０ＭＰａの圧力で熱間静水圧プレスを行い、炭化ケイ
素粒子がナノ複合化した窒化ケイ素系ナノ複合材をマト
リックスとする繊維強化セラミックス複合材料を得た。
複合材料中の無機繊維Ｅの割合は４５体積％であった。
この複合材料の曲げ強度は常温で１．２５ＧＰａ、１３
００℃で１．１５ＧＰａであった。シェブロンノッチ法
により測定した複合材料の破壊靱性値（Ｋ_１Ｃ）は１
５．５ＭＰａ・ｍ^１／２であった。

【００３１】実施例６ 離型剤として窒化ホウ素を塗布した黒鉛ダイス中に、米
国テキストロン社製の炭化ケイ素繊維（ＳＣＳ−６）及
び実施例５で得られたマトリックスの原料粉末を交互に
積層した後に、１８００℃及び４５ＭＰａの圧力でホッ
トプレスし、炭化ケイ素粒子がナノ複合化した窒化ケイ
素系ナノ複合材をマトリックスとする繊維強化セラミッ
クス複合材料を得た。複合材料中の炭化ケイ素繊維の割
合は４５体積％であった。この複合材料の曲げ強度は常
温で１．５ＧＰａ、１３００℃で１．４５ＧＰａであっ
た。シェブロンノッチ法により測定した複合材料の破壊
靱性値（Ｋ_１Ｃ）は１９．５ＭＰａ・ｍ^１／２であっ
た。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】粒内ナノ複合材料のモデルである。

【図２】粒界ナノ複合材料のモデルである。

【図３】参考例１で得られた無機繊維Ａの組成分布であ
る。

【図４】実施例１で得られた複合材料における繊維とマ
トリックスとの界面付近の透過型電子顕微鏡写真及び写
真中の各領域の定性分析結果である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 三崎 仁 (56)参考文献 特開 平３−232771（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−232768（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−232776（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−5374（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−223181（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−77364（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−92860（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/52 - 35/80

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化ケイ素系無機繊維を強化材とし、炭
   化物粒子及び／又は窒化物粒子でナノ複合化した炭化物
   系ナノ複合材あるいは窒化物系ナノ複合材をマトリック
   スとする、炭化ケイ素系無機繊維強化セラミックス複合
   材料であって、該炭化ケイ素系無機繊維が、非晶質物質
   及び／又は非晶質物質と結晶質微粒子との集合体からな
   ることを特徴とする炭化ケイ素系無機繊維強化セラミッ
   クス複合材料。