JPH01206037A - Composite strength member - Google Patents

Composite strength member

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JPH01206037A
JPH01206037A JP63323332A JP32333288A JPH01206037A JP H01206037 A JPH01206037 A JP H01206037A JP 63323332 A JP63323332 A JP 63323332A JP 32333288 A JP32333288 A JP 32333288A JP H01206037 A JPH01206037 A JP H01206037A
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Japan
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strength member
composite
metal
ceramic tile
member according
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JP63323332A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisanobu Okamura
久宣 岡村
Kunio Miyazaki
邦夫 宮崎
Hiroshi Akiyama
浩 秋山
Shinichi Ito
伊東 新一
Tomiro Yasuda
安田 冨郎
Kosuke Nakamura
浩介 中村
Yukio Ogoshi
大越 幸夫
Takao Kamoshita
鴨志田 隆男
Akio Chiba
秋雄 千葉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Abstract

PURPOSE:To obtain the composite strength member with the best use of ceramic property, while its cooling property is excellent and its thermal stress is small, by sticking metallurgically the laminate composed of a ceramic tile and the composite body in which carbon fiber having no compatibility with metal, is buried in the metal containing copper as its main component to each other. CONSTITUTION:The laminate in which the composite body 5 made of carbon fiber buried in metal and a ceramic tile 4 are brazed, is formed. The ceramic tile is the sintered material containing beryllium and its compound in the amount of 0.1-5wt.% in terms of beryllium, and wherein 80wt.% or more is silicon carbide. Said tile has the high thermal conductivity of 0.2cal/cm.sec. deg.C or more in room temperature and the electric resistance of 10<8>OMEGA.cm or more in room temperature. A metallic substrate 5 is made of nonmagnetic stainless steel and has a corrugated structure the inside of which is forcedly cooled by a coolant. The ceramic tile 4 is jointed to the metallic substrate by way of the intermediate body composed of the metallic member having smaller thermal expansion coefficient than that of the metallic substrate 5 in room temperature. The intermediate body is a composite body in which 30-60vol.% of carbon fiber is buried, with the copper as its main component.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な複合強度部材に係り、特に核融合装置等
の耐熱性が要求される容器の炉壁に好適な複合強度部材
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a novel composite strength member, and particularly to a composite strength member suitable for the reactor wall of a container such as a nuclear fusion device that requires heat resistance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

核融合装置として、例えばトーラス型核融合装置は、内
部にプラズマを閉じ込めるほぼ円環状の真空容器が設け
られる。真空容器には、プラズマを所定の空間に保持す
るための磁場を発生させるトロイダル磁場コイルが真空
容器を取り囲み、円環体の長さ方向に所定間隔で複数個
配置されている。更に、プラズマのジュール加熱を行う
とともに、プラズマの位置制御をするための磁場を発生
させるボロイダル磁場コイルが真空容器に沿って複数個
配置されている。
As a nuclear fusion device, for example, a torus type nuclear fusion device is provided with a substantially annular vacuum vessel that confines plasma therein. A plurality of toroidal magnetic field coils that generate a magnetic field for holding plasma in a predetermined space surround the vacuum container and are arranged at predetermined intervals in the length direction of the torus. Further, a plurality of voloidal magnetic field coils are arranged along the vacuum vessel to perform Joule heating of the plasma and to generate a magnetic field for controlling the position of the plasma.

この真空容器材としては、非磁性のニッケル基合金鋼等
が検討されている。しかし、核融合装置における真空容
器は核融合反応によって生じる放射線、例えばl 4 
M e Vの高速中性子による照射を受けるので、特開
昭55−94181号に記載されているように、融点の
高いMo又はW等が冷却構造を有する金属体にボルトに
よって固定されている。
Non-magnetic nickel-based alloy steel and the like are being considered as the material for this vacuum container. However, the vacuum vessel in a nuclear fusion device is exposed to radiation generated by the fusion reaction, such as l4
Since it is irradiated by M e V fast neutrons, Mo or W, which has a high melting point, is fixed with bolts to a metal body having a cooling structure, as described in JP-A No. 55-94181.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

Mo又はW等は比較的原子番号が大きいためプラズマ粒
子によってスパッタリングされた原子がプラズマ粒子の
中に入ってプラズマの温度を低下させるといういわゆる
不純物特性が悪い欠点がある。また、上述のようにボル
トで固定されているので、冷却能力が小さく高熱にさら
される核融合装置では前述の不純物特性が更に低下する
Since Mo, W, etc. have a relatively large atomic number, they have a disadvantage of poor impurity characteristics, such as atoms sputtered by plasma particles entering the plasma particles and lowering the plasma temperature. Further, since the fusion device is fixed with bolts as described above, the above-mentioned impurity characteristics are further deteriorated in a nuclear fusion device that has a small cooling capacity and is exposed to high heat.

本発明の目的は、冷却特性が優れ、熱応力が小さく、セ
ラミックの特性を活かした複合体からなる複合強度部材
を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a composite strength member that has excellent cooling properties, low thermal stress, and is made of a composite that takes advantage of the characteristics of ceramic.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、金属と相容性を有しない繊維が前記金属中に
埋込まれた複合体と、セラミックタイルとの積層体であ
って、前記複合体とセラミックタイルとが冶金的に接合
されていることを特徴とする複合強度部材にある。
The present invention is a laminate of a ceramic tile and a composite in which fibers incompatible with the metal are embedded in the metal, the composite and the ceramic tile being metallurgically bonded. A composite strength member characterized by:

前記複合体は銅を主成分とし、炭素繊維が埋込まれてお
り、前記セラミックタイルは少量のベリリウム酸化物が
炭化珪素の粒界に含む焼結体であり、前記複合体とセラ
ミックタイルとがろう接されているものが好ましい。
The composite has copper as a main component and carbon fibers are embedded therein, the ceramic tile is a sintered body containing a small amount of beryllium oxide in the grain boundaries of silicon carbide, and the composite and the ceramic tile are Preferably, it is soldered.

本発明は、金属と相容性を有しない繊維が前記金属中に
埋込まれた複合体と、セラミックタイルとが冶金的に接
合された積層体であって、該積層体が金属基体に前記複
合体を介して冶金的に接合されていることを特徴とする
複合強度部材にある。
The present invention provides a laminate in which a composite body in which fibers incompatible with the metal are embedded in the metal and a ceramic tile are metallurgically bonded, the laminate being attached to the metal substrate. A composite strength member characterized by being metallurgically joined via a composite.

接合は後述(3)に示するうによって行うこと、複合強
度部材は、各セラミックタイル間に前述の如く所定の間
隙を設けて接合させること、中間体も同様に所定の間隙
を設けること、これらの間隙に対向させて金属基体に溝
を設けることが好ましい。複合強度部材は、後述(1)
〜(4)が適用される。
The joining should be done by the method described in (3) below, the composite strength member should be joined with a predetermined gap between each ceramic tile as described above, and the intermediate body should also have a predetermined gap. Preferably, a groove is provided in the metal substrate opposite the gap. Composite strength members are described below (1)
~(4) applies.

(1)セラミックタイル セラミックタイルは、核融合装置炉壁ではプラズマ粒子
の照射に対して耐スパツタリング性に優れたものとし、
耐熱性で、低原子番号の元素の化合物からなるセラミッ
ク材がよい。
(1) Ceramic tiles Ceramic tiles should have excellent sputtering resistance against irradiation with plasma particles on the reactor wall of a nuclear fusion device.
A heat-resistant ceramic material made of a compound of elements with a low atomic number is preferred.

セラミックタイルは、室温で熱伝導率が0.o5caQ
/am・sec・℃以上、電気抵抗率が10″″3Ω・
国以上が好ましい。高い熱伝導率を有するものを使用す
ると冷却効果が大で、スパッタリングされにくい。より
好ましくはo、2caQ/an−3ec・℃以上であり
、プラズマ粒子によるスパッタリングに対してセラミッ
クタイルの温度を十分に低く保つことができる。炉壁に
は強力な磁場が作用するので、導電性の高い材料ではう
ず電流による磁場の強力な力を受けるので、室温で10
−3Ω・on以上の電気抵抗率を有し、特に、108Ω
・印以上の電気絶縁材が良い。
Ceramic tiles have a thermal conductivity of 0.0 at room temperature. o5caQ
/am・sec・℃ or more, electrical resistivity is 10″″3Ω・
Country or higher is preferred. If a material with high thermal conductivity is used, the cooling effect will be large and sputtering will not occur easily. More preferably, the temperature is 0.2 caQ/an-3 ec.degree. C. or higher, and the temperature of the ceramic tile can be kept sufficiently low against sputtering by plasma particles. A strong magnetic field acts on the furnace wall, and highly conductive materials are subject to the strong force of the magnetic field due to eddy currents.
- Has an electrical resistivity of 3Ω・on or more, especially 108Ω
・Electrical insulation material with a grade or higher is recommended.

セラミックタイルは、焼結体がらなり、融点及び分解温
度が1900’C以上である化合物の焼結体が好ましい
。前述の耐スパツタリング性の観点からも、セラミック
材の融点及び分解温度は1900℃以上がよい。
The ceramic tile is preferably a sintered body of a compound having a melting point and a decomposition temperature of 1900'C or higher. Also from the viewpoint of the above-mentioned sputtering resistance, the melting point and decomposition temperature of the ceramic material are preferably 1900° C. or higher.

セラミックタイルには、金属の酸化物、炭化物。Ceramic tiles contain metal oxides and carbides.

窒化物、珪化物等の材料がいずれも使用可能である。酸
化物として、B e O、M g O、A Q 203
゜S ioz、 Cab、 T ioz、 Cr20s
、 F e20a+Y2O3,ZrO2等、炭化物とし
て、CraC2+NbC,ZrC,BezC,SiC,
’ric、vc等、窒化物としてA Q N、 S i
3N4. T i N。
Any material such as nitride or silicide can be used. As oxides, B e O, M g O, A Q 203
゜S ioz, Cab, Tioz, Cr20s
, Fe20a+Y2O3, ZrO2, etc., as carbides, CraC2+NbC, ZrC, BezC, SiC,
'ric, vc, etc., as nitride A Q N, S i
3N4. T i N.

VN、ZrN、NbN、TaN等、珪化物としてTi珪
化物、Zr珪化物、■珪化物、Nb珪化物。
VN, ZrN, NbN, TaN, etc., and examples of silicides include Ti silicide, Zr silicide, ① silicide, and Nb silicide.

Ta珪化物、Cr珪化物等が使用可1mである。Ta silicide, Cr silicide, etc. can be used in a length of 1 m.

セラミックタイルには、以上のようしこ、種々の材料が
使用できるが、特に原子番−号力114以下である低原
子番号の金属の化合物力1らなるもの力1☆子ましい。
Although various materials such as those described above can be used for ceramic tiles, compounds of low atomic number metals having an atomic number of 114 or less are particularly preferred.

例えば、Si、Al、Mg、Beの化合物力1好ましい
。これらの化合物として、SiC,AlN。
For example, compound strength 1 of Si, Al, Mg, and Be is preferred. These compounds include SiC and AlN.

S 1aN4+ t B eo、AlzO3,MgO,
S iO2、又はこれらの混合物又は化合物、又1まこ
れらの1種以上を主成分とした焼結体が好ましし1゜上
貫己化合物を焼結体の原料として用tする力1、又番ま
上記イし合物を生じる他の化合物を用し)、結果として
上シ己化合物が最終焼結体を構成するようしこしてもよ
−。
S 1aN4+ t B eo, AlzO3, MgO,
SiO2, or a mixture or compound thereof, or a sintered body containing one or more of these as a main component is preferable, and the power of using a penetrating compound as a raw material for the sintered body is 1°, or It is also possible to use other compounds which produce the above-mentioned compound, so that the resulting upper shear compound constitutes the final sintered body.

特に、前述のセラミックタイル材のうち、ベリリウム及
びベリリウム化合物の1種以上をベリリウム量で0.1
〜5重量%含み、80重量%以上が炭化珪素からなる焼
結体は、室温で0.2caQ/aIl−8ec・℃以上
の高熱伝導率及び室温で108Ω・1以上の電気抵抗率
を有し好ましい材料である。更に、酸化ベリリウムを少
量例えば0.05〜10重量%を炭化けい素の結晶粒界
に含み、実質的に炭化珪素とからなる焼結体は室温で0
.4caQ/■・Sec・℃以上の熱伝導率及び室温で
108Ω・1以上の電気抵抗率を有するので、特に冷却
構造との関係において好ましいものである。
In particular, among the ceramic tile materials mentioned above, at least one of beryllium and beryllium compounds is used in an amount of 0.1
The sintered body containing ~5% by weight and 80% by weight or more of silicon carbide has a high thermal conductivity of 0.2caQ/aIl-8ec・℃ or more at room temperature and an electrical resistivity of 108Ω・1 or more at room temperature. A preferred material. Furthermore, a small amount of beryllium oxide, for example, 0.05 to 10% by weight, is contained in the grain boundaries of silicon carbide, so that the sintered body consisting essentially of silicon carbide becomes 0% at room temperature.
.. Since it has a thermal conductivity of 4 caQ/■·Sec·° C. or more and an electrical resistivity of 10 8 Ω·1 or more at room temperature, it is particularly preferable in relation to the cooling structure.

セラミックタイルは、分割されたセラミックス体を冷却
構造を有する金属体に接合層によって接合面の全面を接
合するのが好ましい。このセグメントはできるだけ大き
い方が製造手数を少なくできるのでよい。しかし、大き
過ぎると接合後の熱応力が大きくなり、割り易くなるの
で、最大でも1ocln角及び20IIl′11の厚さ
が好ましい。特に厚さは、5〜10止nが好ましい。セ
ラミックタイル1ま、無加圧焼結、加圧焼結、又は他の
方法のいずれによって製造してもよい。
In the ceramic tile, it is preferable that the entire joint surface of the divided ceramic body is joined to the metal body having a cooling structure by a joining layer. It is better to make this segment as large as possible since this can reduce the number of manufacturing steps. However, if it is too large, the thermal stress after bonding becomes large and it becomes easy to break, so a maximum thickness of 1 ocln square and 20 II l'11 is preferable. In particular, the thickness is preferably 5 to 10 n. Ceramic tiles 1 may be manufactured by pressureless sintering, pressure sintering, or other methods.

セラミックタイルは、金属基体及びろう材がプラズマ粒
子による照射を直接受けないように、プラズマからの投
影面からみて端部が重なるように配置するか、埋込むよ
うにするのが好ましい。重ね合せて配置するには、セラ
ミックス体の端部を厚さ方向に段違いに構成するか、傾
斜させるか等の手段がある。又は、セラミックタイルを
その端部で重ね合せなくても、セラミックタイルを所定
の間隙を設けて配列させ、前述のように金属体の溝部に
セラミックス体の棒を挿入させるのもよい。
Preferably, the ceramic tiles are arranged so that their ends overlap when viewed from the projection plane from the plasma, or are embedded so that the metal base and the brazing material are not directly irradiated by plasma particles. In order to arrange them one on top of the other, there are methods such as configuring the end portions of the ceramic bodies at different levels in the thickness direction, or slanting them. Alternatively, instead of overlapping the ceramic tiles at their ends, it is also possible to arrange the ceramic tiles with a predetermined gap and insert the rod of the ceramic body into the groove of the metal body as described above.

(2)冷却構造を有する金属基体 金R基体の材料は、使用温度で非磁性でなければならな
い。金属体として、オーステナイト鋼。
(2) Metal substrate with cooling structure The material of the gold R substrate must be non-magnetic at the operating temperature. As a metal body, austenitic steel.

銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、゛チタ
ン、チタン合金及びニッケル基合金などが使用可能であ
る。冷却構造は部分的にシーム溶接された重ね合せ構造
体の非溶接部を高圧空気によって型に入れて膨らませる
ことによって冷媒を流す空間を作るコルゲート構造のも
のが使用可能である。部分的な接合にはその他拡散接合
、圧接、ろう付等によっても可能である。
Copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys, titanium, titanium alloys, nickel-based alloys, etc. can be used. As the cooling structure, a corrugated structure can be used in which the unwelded parts of the partially seam-welded overlapping structure are placed in a mold with high-pressure air and inflated to create a space for the coolant to flow. Other methods such as diffusion bonding, pressure welding, and brazing can also be used for partial bonding.

金属基体には溝が形成される。溝としては、前述のよう
に高圧空気で空間を作るコルゲート構造における凹んだ
部分を利用できる。金属板を切削して所望の溝を形成す
ることもできる。溝は、セラミックタイルの接合におい
て熱応力を軽減できる。また溝の幅はセラミックタイル
をろうによって接合する際に隣接するセラミックタイル
間で余分なろう材がはみ出してセラミックス体同志が繋
がらない程度に広がっていればよい。余分なろう材は溝
部に流れ落ち、互いのセラミックタイル間の間隙に存在
しないので、接合後の互いのセラミックタイルを拘束す
ることがない。従って、接合後の金属基体の冷却による
熱応力を小さくすることができる。溝の幅は11111
以上が好ましい。しかしその幅はセラミックタイルの接
合強度が十分に得られる程度に止めるのがよい。溝は、
1つの金属基体表面に同じ方向に複数本設けるか、縦及
び横方向に複数本設けることができる。製造面では前者
が有利であり応力緩和の点からは後者が好ましい。
Grooves are formed in the metal substrate. As the groove, the recessed part of the corrugated structure, which creates a space using high-pressure air, can be used as described above. Desired grooves can also be formed by cutting a metal plate. Grooves can reduce thermal stress in bonding ceramic tiles. Further, the width of the groove should be wide enough to prevent excess brazing material from protruding between adjacent ceramic tiles and causing the ceramic bodies to connect to each other when the ceramic tiles are joined by soldering. Since the excess brazing material flows down into the groove and is not present in the gap between the ceramic tiles, the ceramic tiles are not restrained after being bonded. Therefore, thermal stress due to cooling of the metal substrate after bonding can be reduced. The width of the groove is 11111
The above is preferable. However, the width should be limited to a level that provides sufficient bonding strength for the ceramic tiles. The groove is
A plurality of them can be provided on the surface of one metal substrate in the same direction, or a plurality of them can be provided in the vertical and horizontal directions. The former is advantageous in terms of manufacturing, and the latter is preferred in terms of stress relaxation.

金属基体は、複数個のセラミックタイルを接合できるも
のとし、それ自体も分割されたものが好ましい。分割さ
れた金属基体はセラミックタイルを接合後に他の構造体
に機械的に接合するか、又は溶接によって互いに接合し
て核融合装置の炉壁として所定の形状に組立てられる。
The metal base is capable of bonding a plurality of ceramic tiles, and is preferably divided into pieces. The divided metal substrates are assembled into a predetermined shape as a reactor wall of a fusion device by mechanically joining them to another structure after joining the ceramic tiles, or by joining them together by welding.

組立てに際して冷媒の流通に余分な抵抗が生じないよう
に充分を寸法精度で製作し、それらを慎重に位置合せし
て組立てる必要がある。更に、金属体の各ブロックの組
立てに際しても金属体が直接プラズマ粒子にさらされな
いように前述のように表面がセラミックタイルで被われ
るようにする。
When assembling, it is necessary to manufacture the parts with sufficient dimensional accuracy so as not to cause unnecessary resistance to the flow of the refrigerant, and to carefully align and assemble them. Furthermore, when assembling each block of metal bodies, the surfaces are covered with ceramic tiles as described above so that the metal bodies are not directly exposed to plasma particles.

(3)セラミックタイルの接合 セラミックタイルは、金属基体に冶金的に接合される。(3) Joining ceramic tiles Ceramic tiles are metallurgically bonded to metal substrates.

冶金的な接合とは、ろう付、拡散接合。Metallurgical joining includes brazing and diffusion joining.

アノ−デックボンデング等による原子的な接合を意味し
、機械的な接合を意味しない。各セラミックタイルは互
いに間隙を設けることにより、加熱を受けたときに熱応
力の発生が小さいこと、及び接合後の金属基体の収縮に
よる接合層の熱応力を緩和し、もってセラミックタイル
の接合による割れ、剥離を防止するとともに、強固な接
合が得られる点にある。間隙がないと接合後の金属体の
収縮による高い残留応力、或いは割れ及び剥離を防止す
ることができない。
It means atomic bonding by anode bonding, etc., and does not mean mechanical bonding. By providing a gap between each ceramic tile, the generation of thermal stress is small when heated, and the thermal stress in the bonding layer due to contraction of the metal base after bonding is alleviated, which reduces the possibility of cracks caused by bonding of the ceramic tiles. , it is possible to prevent peeling and to obtain a strong bond. If there is no gap, it is impossible to prevent high residual stress due to shrinkage of the metal body after joining, or cracking and peeling.

間隙の大きさは使用中の膨張及び収縮量を考慮して定め
られる。接合層としてろう付による場合。
The size of the gap is determined by taking into account the amount of expansion and contraction during use. When using brazing as a bonding layer.

それに用いるろう材は金属基体の融点より低いものでな
ければならない。金属基体としてステンレス鋼及びニッ
ケル基合金を使用する場合はマンガンを含有する銅合金
ろう材、銀ろう材が好ましく、約900℃付近でろう付
できるので、接合時の間隙はこの温度からの冷却に伴う
金属基体の収縮量からセラミックスの収縮量を差引いた
量と同じ長さの間隙使用中における間隙とを加えた量と
すればよい。前述の銅合金ろう材として、マンガン25
〜55重量%を含有する銅合金が好ましい。
The brazing material used must have a melting point lower than that of the metal substrate. When stainless steel and nickel-based alloys are used as the metal base, copper alloy brazing filler metals and silver brazing fillers containing manganese are preferred, and since brazing can be performed at around 900°C, the gap during joining should be made to allow cooling from this temperature. The amount may be the sum of the amount obtained by subtracting the amount of shrinkage of the ceramic from the amount of shrinkage of the metal base and the amount of the gap during use of the same length. As the copper alloy brazing filler metal mentioned above, manganese 25
Copper alloys containing ~55% by weight are preferred.

この合金の融点は870℃〜1,000℃であり、比較
的低い温度で接合できる。特に、35〜45重量%のマ
ンガンを含む銅合金が好ましい。このろう材は非酸化物
系のセラミックタイルの接合に有効であり、更に炭化物
の接合に好ましい。更に、炭化物として炭化珪素を主成
分とする焼結体のうち、前述のベリリウム及びベリリウ
ム化合物の1種以上を0.1〜5重量%含み、80重量
%以上の炭化珪素を有する室温で電気絶縁性を有するも
のの接合に有効であり、特にニッケル基合金への接合に
好ましい。
This alloy has a melting point of 870°C to 1,000°C, and can be joined at relatively low temperatures. In particular, a copper alloy containing 35 to 45% by weight of manganese is preferred. This brazing material is effective for bonding non-oxide ceramic tiles, and is further preferred for bonding carbide materials. Further, among the sintered bodies mainly composed of silicon carbide as a carbide, the sintered body contains 0.1 to 5% by weight of one or more of the above-mentioned beryllium and beryllium compounds, and has electrical insulation at room temperature containing 80% by weight or more of silicon carbide. It is effective for joining materials having properties, and is particularly preferred for joining to nickel-based alloys.

高温のろう材として、JIS現格の銀ろうが使用可能で
ある。銀ろうは、特に酸化物系のセラミックス体として
、例えばアルミナを使用する場合。
JIS current silver solder can be used as a high-temperature brazing material. Silver solder is used especially when using alumina as an oxide-based ceramic body.

その接合面にM o −M n等のメタライズ層を設け
てステンレス鋼又はニッケル基合金に接合するのがよい
It is preferable to provide a metallized layer such as Mo-Mn on the joint surface and join it to stainless steel or a nickel-based alloy.

金属基体としてアルミニウム又はアルミニウム合金を用
いる場合には、ろう材は8〜15重量%珪素を有するア
ルミニウム合金ろうが好ましい。
When aluminum or an aluminum alloy is used as the metal substrate, the brazing material is preferably an aluminum alloy brazing material containing 8 to 15% by weight silicon.

このろう合金は550〜620℃付近の温度でろう付さ
れるので、接合時における各セラミックタイル間の間隙
はそのろう付温度に合せて調節される。このろう材は前
述と同様に炭化珪素を主成分とする焼結体をアルミニウ
ム又はアルミニウム合金に接合するのに有効である。
Since this brazing alloy is brazed at a temperature around 550 to 620°C, the gap between each ceramic tile at the time of joining is adjusted according to the brazing temperature. As described above, this brazing material is effective for joining a sintered body mainly composed of silicon carbide to aluminum or an aluminum alloy.

金属基体へのセラミックタイルの接合は、1つの金属体
の全面にろう材を介在させてセラミックス体を載置させ
、加熱することによってその自重でも接合できるが、1
〜20kg/cJの加圧下で加熱することが好ましい。
Ceramic tiles can be joined to a metal base by placing the ceramic body on the entire surface of the metal body with a brazing filler metal interposed therebetween, and by heating it.
It is preferable to heat under pressure of ~20 kg/cJ.

加熱雰囲気は大気中でもできるが、非酸化性雰囲気中が
好ましい。
Heating can be done in the air, but preferably in a non-oxidizing atmosphere.

接着層の厚さは10〜100μmが好ましい。The thickness of the adhesive layer is preferably 10 to 100 μm.

(4)中間体 セラミックタイルは、金属体の室温の熱膨脹係数より小
さく、セラミックタイルの熱膨脹係数より大きいそれを
有する金属部材からなる中間体を介して金属体に接合さ
せるのが好ましい。具体的には、タングステン、モリブ
デン、インバー合金。
(4) Intermediate The ceramic tile is preferably joined to the metal body via an intermediate made of a metal member having a coefficient of thermal expansion at room temperature that is smaller than the coefficient of thermal expansion of the metal body and larger than the coefficient of thermal expansion of the ceramic tile. Specifically, tungsten, molybdenum, and invar alloys.

金属の複合材料及びモリブデン、タングステン。Composite materials of metals and molybdenum, tungsten.

炭素繊維を埋め込んだ熱伝導率の高い金属の複合材料が
好ましい。特に、炭素繊維を埋め込んだ銅複合材が好ま
しい。
A metal composite material with high thermal conductivity embedded with carbon fibers is preferred. In particular, a copper composite material with embedded carbon fibers is preferred.

銅−炭素繊維複合材は、銅被覆された炭素繊維を複数本
束ね、これを二次元に織り、高温で焼成することによっ
て二次元的に等方的な熱膨張率を示すようにするのが好
ましい。このものは、銅の熱伝導率を損わずに、室温で
5〜l0XIO−’/℃の熱膨脹係数及び室温で0.3
〜1.0caQ/cm・Sec・℃の熱伝導率を得るこ
とができる。炭素繊維は30〜60体積%含むことが好
ましい。銅基地には炭化物を形成する元素が5重量%以
下含むものが好ましい。
Copper-carbon fiber composites are made by bundling multiple copper-coated carbon fibers, weaving them two-dimensionally, and firing them at high temperatures so that they exhibit a two-dimensional isotropic coefficient of thermal expansion. preferable. It has a coefficient of thermal expansion of 5 to 10XIO-'/°C at room temperature and 0.3 at room temperature without impairing the thermal conductivity of copper.
A thermal conductivity of ~1.0 caQ/cm·Sec·°C can be obtained. It is preferable that carbon fiber is contained in an amount of 30 to 60% by volume. The copper base preferably contains 5% by weight or less of elements that form carbides.

この銅−炭素繊維複合材を中間体とするものは。What uses this copper-carbon fiber composite material as an intermediate?

金属体に前述の炭化珪素を主成分とする焼結体を接合す
るのに有効である。この中間体は室温で5〜13 X 
103kg/ nl112の弾性係数及び室温で3〜1
2 X 10−6/’Cの熱膨脹係数を有し、特に、室
温の熱膨脹係数が10 x 10−B/℃以上を有する
金属体へのセラミックス体の接合に有効である。
This method is effective for joining the above-mentioned sintered body mainly composed of silicon carbide to a metal body. This intermediate is 5-13X at room temperature
Elastic modulus of 103kg/nl112 and 3-1 at room temperature
It has a coefficient of thermal expansion of 2 x 10-6/'C, and is particularly effective for joining a ceramic body to a metal body whose coefficient of thermal expansion at room temperature is 10 x 10-B/'C or more.

また、前述の弾性係数と熱膨脹係数を有するものであれ
ば、銅−炭素繊維複合体以外でも炭化珪素焼結体を金属
体に割れを生ぜずに容易に接合することができる。
Furthermore, as long as the material has the above-mentioned elastic modulus and thermal expansion coefficient, a silicon carbide sintered body other than a copper-carbon fiber composite can be easily joined to a metal body without causing cracks.

中間体は、セラミックタイルと同様に金属基体に形成さ
れた溝の対応部分に互いに間隙を設けて接合するのが好
ましい。そして、その上に互いに間隙を設けてセラミッ
クタイルを接合するのが好ましい。しかし、中間体は金
属によって構成されるので、冷却構造を有する金属体は
溝を有する必要がなく、金属体の全面に中間体を設け、
その上に間隙を形成させてセラミックタイルを接合させ
ることができる。
Preferably, the intermediate bodies are joined to each other with a gap between them at corresponding portions of the grooves formed in the metal base, similar to ceramic tiles. Then, it is preferable to join the ceramic tiles thereon with a gap between them. However, since the intermediate body is made of metal, the metal body with a cooling structure does not need to have grooves, and the intermediate body is provided on the entire surface of the metal body,
Ceramic tiles can be bonded thereon with gaps formed thereon.

セラミックタイルとして炭化珪素を主成分とする焼結体
を使用し、この表面に前述の銅−炭素繊維複合体を接合
するには、前述の銅−マンガン合金ろうを使用するのが
好ましい。更にこの銅−炭素繊維複合体を、アルミニウ
ムからなる金属基体に接合するには予め前記セラミック
タイルと前記複合体とを前述の銅−マンガン合金ろう材
にょって接合後、前記複合体にアルミニウムを重ね約5
48℃まで加熱し、所定の圧力を加えて接合できる。こ
の場合は前記複合体は銅が主成分であるため、アルミニ
ウムとの間で共晶反応が発生するので、ろう材を使用し
なくても接合できる。
In order to use a sintered body mainly composed of silicon carbide as a ceramic tile and join the above-mentioned copper-carbon fiber composite to the surface thereof, it is preferable to use the above-mentioned copper-manganese alloy solder. Furthermore, in order to bond this copper-carbon fiber composite to a metal base made of aluminum, the ceramic tile and the composite are bonded in advance using the copper-manganese alloy brazing material, and then aluminum is bonded to the composite. Approximately 5 layers
Bonding can be performed by heating up to 48°C and applying a predetermined pressure. In this case, since the main component of the composite is copper, a eutectic reaction occurs with aluminum, so that bonding can be achieved without using a brazing material.

中間材の厚さはセラミックス体に対して熱膨張率差を緩
和し、クツションの役目をするのに0.5〜211I1
1が好ましい。中間体は接合部の熱応力を小さくできる
ので、大きなセラミックス体を接合できる。
The thickness of the intermediate material is 0.5 to 211I1 to alleviate the difference in thermal expansion coefficient with respect to the ceramic body and to act as a cushion.
1 is preferred. Since the intermediate body can reduce thermal stress at the joint, large ceramic bodies can be joined.

〔実施例〕〔Example〕

(実施例1) 第1図は本発明の複合強度部材を用いて炉壁を構成した
トーラス型核融合装置の断面図である。
(Example 1) FIG. 1 is a sectional view of a torus-type nuclear fusion device in which a reactor wall is constructed using the composite strength member of the present invention.

真空容器1は図示していないが中心線10を基準にして
円環状(トーラス)で、その周囲にプラズマ2を真空容
器1の空間に閉じ込め、ドーナツ状の磁場を作るための
トロイダル磁場コイル8が真空容器1に添って所定間隙
で配置されている。磁場コイル8は液体Heによって冷
却される超電導コイルによって構成される。トロイダル
磁場コイル8の周囲にはプラズマ2の位置制御を行うた
めのポロイダルコイル9が複数個配置される。
Although not shown, the vacuum vessel 1 has an annular shape (torus) with a center line 10 as a reference, and around it is a toroidal magnetic field coil 8 for confining the plasma 2 in the space of the vacuum vessel 1 and creating a donut-shaped magnetic field. They are arranged along the vacuum container 1 at predetermined intervals. The magnetic field coil 8 is constituted by a superconducting coil cooled by liquid He. A plurality of poloidal coils 9 are arranged around the toroidal magnetic field coil 8 to control the position of the plasma 2.

真空容器1内に真空排気するために図示していないが、
排気装置が接続される。更に真空容器1内にはプラズマ
2側に本発明の炉壁附が設けられ、炉壁3の外側に増殖
ブラケット6及び遮へい体7が設けられている。炉壁主
は増殖ブラケット6に沿って設けられている。炉壁yは
冷媒によって強制的に冷却する構造の金属基体5にタイ
ル状のセラミックス体4が接合されている。
Although not shown in order to evacuate the inside of the vacuum container 1,
An exhaust system is connected. Further, inside the vacuum vessel 1, a furnace wall attachment of the present invention is provided on the plasma 2 side, and a breeding bracket 6 and a shielding body 7 are provided on the outside of the furnace wall 3. The main furnace wall is provided along the breeding bracket 6. The furnace wall y has a tile-shaped ceramic body 4 joined to a metal base 5 which is forcibly cooled by a refrigerant.

第2図は本発明の炉壁すの一部分の一資実例を示す斜視
図である。第3図は第2図A−A’で切断した断面図で
ある。炉壁Jは内部に冷媒が通る流路12が設けられた
冷却構造を有する金属基体5にタイル状のセラミックス
体4が接合層11によって接合された構造を有する。セ
ラミックタイル4は互いに間隙14が設けられる。この
炉壁立は、ブロック状に形成され、このものを組合せて
第1図に示す構造で円環状の真空容器に沿って−体のも
のになる。第2図の各ブロックは溶接、ボルト等の手段
によって接合され、第1図の全体構造にされる。第2図
のブロックには25ケのタイル状のセラミックス体4が
接合されているが、この数は種々変えられる。間隙14
を設けることによって加熱冷却による熱応力を低くでき
る。第3図の点線は溶接等の接合によって冷却構造の金
属基体5を製造した場合の接合面15である。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a part of the furnace wall according to the present invention. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA' in FIG. The furnace wall J has a structure in which a tile-shaped ceramic body 4 is bonded by a bonding layer 11 to a metal base 5 having a cooling structure in which a flow path 12 through which a refrigerant passes is provided. The ceramic tiles 4 are provided with a gap 14 from each other. This furnace wall stand is formed in the shape of a block, and these blocks are combined to form a structure shown in FIG. 1, which extends along the annular vacuum vessel. The blocks shown in FIG. 2 are joined together by means such as welding, bolts, etc. to form the overall structure shown in FIG. Although 25 tile-shaped ceramic bodies 4 are bonded to the block shown in FIG. 2, this number can be varied. Gap 14
By providing this, thermal stress caused by heating and cooling can be reduced. The dotted line in FIG. 3 is the joint surface 15 when the metal base 5 of the cooling structure is manufactured by joining such as welding.

金属体5には、溝13が縦に一方向に所定の間隙で設け
られている。この溝13は縦及び横の二方向に設けても
よい。この溝13は、ろう材によって金属基体5にタイ
ル状のセラミック体4を接合する場合、金属体5の平面
形状と同じ大きさの1枚のろう材を用いた場合、或はセ
ラミックタイルの大きさに合せたろう材を用いた場合で
も、余分なろうを溝13に流れ込むようにしたものであ
る。その結果、間隙14にろうが流れ込むのを防ぐこと
ができる。更に、使用中の加熱によるタイル状のセラミ
ックス体の膨張を妨げることがないので、熱応力を低く
できる。また、タイル状のセラミックス体同志が流れ出
たろう材によって接合されることがない。
In the metal body 5, grooves 13 are vertically provided in one direction at predetermined intervals. This groove 13 may be provided in two directions, vertically and horizontally. This groove 13 is formed when the tile-shaped ceramic body 4 is bonded to the metal base 5 using a brazing material, when a single piece of brazing material having the same size as the planar shape of the metal body 5 is used, or when the size of the ceramic tile is Even when using a brazing filler metal that matches the size of the soldering material, the excess soldering material is made to flow into the groove 13. As a result, wax can be prevented from flowing into the gap 14. Furthermore, since the expansion of the tile-shaped ceramic body due to heating during use is not hindered, thermal stress can be reduced. Further, the tile-shaped ceramic bodies are not bonded together by flowing brazing filler metal.

第4図は本発明の他の例の炉壁Jの一部分の斜視図であ
る。第5図は第4図B−B’切断の断面図である。炉壁
−β−は、冷却構造を有する金属体5が、プラズマ粒子
2による照射を直接受けないようにタイル状のセラミッ
クス体4を互いに交叉して配置されている。各タイル状
のセラミックス体4は凸部4′及び凹部4″′を有する
階段状に成形され、凸部4′と凹部41とが互いに交叉
して接合され、間隙14の部分で金属体5が露出しない
ようにする。凸部4′と凹部41は、縦方向及び横方向
のいずれも設けられている。金属体5が露出しないよう
にセラミックタイル4を重ね合せるには端部を傾斜させ
る構造、一方を他方に埋め込ませる構造などがある。
FIG. 4 is a perspective view of a portion of a furnace wall J according to another example of the present invention. FIG. 5 is a sectional view taken along line BB' in FIG. 4. On the furnace wall -β-, tile-shaped ceramic bodies 4 are arranged so as to cross each other so that the metal body 5 having a cooling structure is not directly irradiated by the plasma particles 2. Each tile-shaped ceramic body 4 is formed into a step shape having a convex portion 4′ and a concave portion 4″′, and the convex portion 4′ and the concave portion 41 are joined by crossing each other, and the metal body 5 is formed in the gap 14. The convex portions 4' and the concave portions 41 are provided in both the vertical and horizontal directions.In order to overlap the ceramic tiles 4 so that the metal body 5 is not exposed, a structure is adopted in which the ends are inclined. , a structure in which one is embedded in the other.

第6図は、第4図においてセラミックタイル4をいずれ
も同じ形状に製作し、それを隣接する部分で互いに上下
を交互にして用いた場合の炉壁の断面図である。この断
面は第4図のB−B’切断の断面図に相当する。このB
−B’断面に直角な方向のB’−B″切断断面は第6図
において金属体5に溝13が設けられていないものであ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the furnace wall in the case where the ceramic tiles 4 in FIG. 4 are all manufactured in the same shape and are used alternately above and below in adjacent portions. This cross section corresponds to the sectional view taken along line BB' in FIG. This B
The B'-B'' cross-section in the direction perpendicular to the -B' cross-section is the one in which the groove 13 is not provided in the metal body 5 in FIG.

更に、このようなタイル状のセラミックス体の構造の他
の例として、第4図のB’ −B”切断の断面図を第6
図において溝13を設けないものとして、B−B’の切
断の断面図を第6図のセラミックタイルを階段状にせず
にストレートとし、溝13にセラミックス体を挿入する
やり方もできる。
Furthermore, as another example of the structure of such a tile-shaped ceramic body, the cross-sectional view taken along the line B'-B'' in FIG.
As an alternative to not providing the grooves 13 in the figure, it is also possible to make the ceramic tile of FIG. 6 straight instead of having a stepped shape in the sectional view taken along line BB', and insert the ceramic body into the grooves 13.

次に、セラミックタイルと金属基体との具体的な接合に
ついて説明する。
Next, specific bonding between the ceramic tile and the metal base will be described.

金属基体5として、板厚5IIIlのアルミニウム板及
び板厚2mn+のJIS規格の5US304ステンレス
鋼板を用いた。
As the metal substrate 5, an aluminum plate with a plate thickness of 5IIIl and a JIS standard 5US304 stainless steel plate with a plate thickness of 2 mm+ were used.

セラミックタイルとして、理論密度に対して98%以上
の密度を有するSi3N+焼結体、AlzOa焼結体及
び2重量%Be○入りSiC焼結体を使用した。SiC
焼結体には、酸化ベリリウムがSiC焼結体の粒界に存
在していた。焼結体は厚さ10mm、20mm角である
。これらの焼結体の特性を第1表に示す。これらの焼結
体の接合表面を10μm以下の表面あらさに研摩した。
As the ceramic tiles, a Si3N+ sintered body, an AlzOa sintered body, and a SiC sintered body containing 2% by weight of Be◯ were used, each having a density of 98% or more of the theoretical density. SiC
In the sintered body, beryllium oxide was present at the grain boundaries of the SiC sintered body. The sintered body is 10 mm thick and 20 mm square. The properties of these sintered bodies are shown in Table 1. The joint surfaces of these sintered bodies were polished to a surface roughness of 10 μm or less.

ろう材として5US304に対しては、40重量%Mn
と残部Cuからなる厚さ25μmの箔を用いた。アルミ
ニウムに対しては、セラミックタイルの接合面を金属化
した後、12重量%Siと残部Alからなる厚さ50μ
mの箔を用いた。セラミックタイルと金属基体とに5〜
10kg/aJの圧力を加え、高周波加熱コイルによっ
てAr雰囲気中で加熱した。加熱温度は5US304に
対しては860℃、及びアルミニウムに対しては580
℃である。加熱後、自然放冷した。融液は大部分接合面
に残留し、接合の為に使われたが接合面よりわずかに排
出されていた。SiC焼結体は、各粉末の混合物をl 
、 OOOkg / cntで加圧成形した後、10−
5〜10−31−’ルで300kg/antで加圧しな
がら2,000℃で1時間加熱保持し、焼結したもので
ある。AlzOa及び5iaN+焼結体は市販品である
For 5US304 as a brazing filler metal, 40% by weight Mn
A foil with a thickness of 25 μm consisting of Cu and Cu was used. For aluminum, after metallizing the bonding surface of the ceramic tile, a 50μ thick layer consisting of 12 wt% Si and the balance Al
m foil was used. 5~ for ceramic tiles and metal substrates
A pressure of 10 kg/aJ was applied and heating was performed in an Ar atmosphere using a high frequency heating coil. The heating temperature is 860°C for 5US304 and 580°C for aluminum.
It is ℃. After heating, it was allowed to cool naturally. Most of the melt remained on the joint surface and was used for joining, but a small amount of the melt was drained from the joint surface. The SiC sintered body is prepared by adding a mixture of each powder to l
, after pressure molding at OOOkg/cnt, 10-
It was sintered by heating and holding at 2,000° C. for 1 hour while pressurizing at 300 kg/ant at 5 to 10 −31 −’. AlzOa and 5iaN+ sintered bodies are commercially available.

以上のセラミックタイルと金属基体との接合は、セラミ
ックタイルの割れ又は剥難のないきわめて良好なもので
あることが確認された。
It was confirmed that the above-described bonding between the ceramic tile and the metal substrate was extremely good, with no cracking or peeling of the ceramic tile.

第1表 (実施例2) 第7図は、中間体16を介在させてタイル状のセラミッ
クス体4と冷却構造を有する金属基体5とを接合した1
つのブロックを示す斜視図である。
Table 1 (Example 2) FIG. 7 shows a structure in which a tile-shaped ceramic body 4 and a metal base 5 having a cooling structure are joined with an intermediate body 16 interposed therebetween.
FIG. 2 is a perspective view showing two blocks.

第8図は、第7図のc−c’切断の断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line c-c' in FIG. 7.

この例では、セラミックタイル4は第4図と同様に間隙
14を設けられ、更に金属基体5がプラズマ粒子2によ
る照射を受けないようにセラミックタイル4の端部は階
段状に形成され、互いに重り合って接合されている。
In this example, the ceramic tiles 4 are provided with a gap 14 in the same manner as in FIG. matched and joined.

金属基体5には間隙14に対向して溝13が設けられる
。間隙14は使用中の熱膨張による熱応力の発生を極力
押えることのできるものであればよいので、溝13より
その間隔が小さくて済む。
A groove 13 is provided in the metal base 5 facing the gap 14 . The gap 14 may be made smaller as long as it can suppress the generation of thermal stress due to thermal expansion during use as much as possible.

中間体16は金属基体5とセラミックタイル4の両者の
中間の熱膨脹係数を有するものである。
The intermediate body 16 has a coefficient of thermal expansion intermediate between both the metal substrate 5 and the ceramic tile 4.

中間体16は、ステンレス鋼、アルミニウムのように熱
膨脹係数の比較的大きい金属基体5とそれより室温の熱
膨脹係数が小さいセラミックタイル4との接合後の熱応
力を小さくできる。特に、中間体16の室温の熱膨脹係
数とその弾性係数とを適切に選定したものを用いること
により、より熱応力が小さく、大きなセラミックタイル
4が接合できる。
The intermediate body 16 can reduce the thermal stress after joining the metal base 5, which has a relatively large coefficient of thermal expansion, such as stainless steel or aluminum, and the ceramic tile 4, which has a coefficient of thermal expansion smaller than that at room temperature. In particular, by using an intermediate body 16 whose thermal expansion coefficient at room temperature and its elastic coefficient are appropriately selected, a large ceramic tile 4 can be bonded with smaller thermal stress.

以下、具体的な接合の例を示す。A specific example of joining will be shown below.

セラミックタイルとして、実施例1と同様に製造した厚
さLonn、40mm角のSiC焼結体を用い、更に中
間体として銅−炭素繊維複合体を用いた。先ず、セラミ
ックタイルと銅−炭素繊維複合体とを接合し、次いで板
厚2mmのJIS規格5US304ステンレス鋼と銅−
炭素繊m複合体とをろう付した。
As the ceramic tile, a 40 mm square SiC sintered body manufactured in the same manner as in Example 1 and having a thickness of 40 mm was used, and as an intermediate, a copper-carbon fiber composite was used. First, a ceramic tile and a copper-carbon fiber composite were bonded, and then a 2 mm thick JIS standard 5 US304 stainless steel and a copper-carbon fiber composite were bonded together.
The carbon fiber m composite was brazed.

銅−炭素繊維複合体は次の方法により製造した。A copper-carbon fiber composite was manufactured by the following method.

各炭素繊維に所定の厚さに無電解鋼めっきを行い。Electroless steel plating is applied to each carbon fiber to a specified thickness.

この銅めっき炭素繊維を複数本束ね、これを隣接する部
分が互いに交叉するように所定の大きさに織った。この
織物を加圧しながら窒素雰囲気中、800℃で加圧加熱
し、厚さ1mのシート状の複合体を製造した。所定の厚
さにするには、銅めっき炭素繊維束の太さを大きくすれ
ば1枚の織物で所望の厚さの複合体を形成できる。更に
1枚の織物を薄くし、多層にして所望の厚さとすること
ができ、後者の複合体の方が特性の点及び平滑なものが
できる点で有効である。また、織物に限らず、繊維をう
ず巻状にする方法、繊維同志が互いに重り合って配列す
る程度の長さを有する短繊維を分散させる方法等いずれ
の方法でも実施できる。
A plurality of these copper-plated carbon fibers were bundled and woven into a predetermined size so that adjacent portions crossed each other. This woven fabric was heated under pressure at 800° C. in a nitrogen atmosphere to produce a sheet-like composite with a thickness of 1 m. In order to obtain a predetermined thickness, by increasing the thickness of the copper-plated carbon fiber bundle, a composite of the desired thickness can be formed with a single woven fabric. Furthermore, a single woven fabric can be made thinner and multi-layered to achieve a desired thickness, and the latter composite is more effective in terms of properties and smoothness. In addition, the method is not limited to woven fabrics, and any method can be used such as a method of making the fibers into a spiral shape, a method of dispersing short fibers having a length such that the fibers overlap each other and are arranged.

以上のようにして製造したCu−C繊維複合体とSiC
焼結体とを、40重量%マンガン及び残部銅からなる厚
さ50μmのろう材を介在させ、860℃、 5〜10
kg/cIIYで加圧加熱し、接合した。Cu−C繊維
複合として体積で、35%。
Cu-C fiber composite produced as above and SiC
The sintered body was heated at 860° C. for 5 to 10 minutes with a 50 μm thick brazing filler metal made of 40% by weight manganese and the balance copper.
They were bonded by pressure and heating at kg/cIIY. 35% by volume as Cu-C fiber composite.

45%及び54%を含むものを3種製造し、更に、中間
体として、熱膨脹係数及び弾性係数の異なる各種金属及
び合金を用いた。これらの中間体は35%Ni及び42
%Niを含むアンバー合金。
Three types containing 45% and 54% were manufactured, and various metals and alloys with different coefficients of thermal expansion and elastic modulus were used as intermediates. These intermediates are 35% Ni and 42
Amber alloy containing %Ni.

コバール、5US430.ハステロイB、純Ni。Kovar, 5US430. Hastelloy B, pure Ni.

Mo、Wである。Mo, W.

以上の各種中間体を用い、SiC焼結体とこれらの中間
体との間に40重量%Mn及び残部Cuからなる厚さ5
0μmのろう材を介在させ、更に中間体と5US304
ステンレス鋼との間に30重量%Cu及び70重量%A
gからなる厚さ100μmの銀ろうの箔を介在させて、
860°C,5〜10kg/alの加圧下、Ar雰囲気
中で加熱し、それぞれ接合した。
Using the various intermediates described above, a thickness of 5% consisting of 40% by weight Mn and the balance Cu is formed between the SiC sintered body and these intermediates.
A 0 μm brazing filler metal is interposed, and further the intermediate and 5US304
30 wt% Cu and 70 wt% A between stainless steel
With a 100 μm thick silver solder foil made of g
They were heated in an Ar atmosphere at 860° C. under a pressure of 5 to 10 kg/al to join each other.

第9図は、前述の種々の中間体を使用した場合の中間材
の室温の熱膨脹係数と弾性係数との関係についての接合
の良否を示す図である。図に示す如く、タイル状のSi
C焼結体の大きさが大きくなると中間体の熱膨脹係数だ
けでなく弾性係数によってSiC焼結体に割れが発生し
たり剥離が生じることが判明した。Cu−C繊維複合体
は弾性係数がマトリックスの金属によって選択できるの
で、割れ及び剥離の生じない接合ができる。図中、x印
はSiC焼結体に割れが生じたもの、Δ印は接合強度が
5)cg/nn”以下のもの、0印は接合強度が30 
kg/ nu”以上のものを示す。その結果、中間材と
して、室温の熱膨脹係数が3〜12×10″″6/’C
及び弾性係数が5〜l 3 X 10”kg/lll1
12であるものが、高強度の接合が得られることが判明
した。
FIG. 9 is a diagram showing the quality of bonding regarding the relationship between the coefficient of thermal expansion at room temperature and the modulus of elasticity of the intermediate material when the various intermediate materials described above are used. As shown in the figure, tile-shaped Si
It has been found that as the size of the C sintered body increases, cracks or peeling occur in the SiC sintered body due to not only the thermal expansion coefficient but also the elastic modulus of the intermediate. Since the elastic modulus of the Cu-C fiber composite can be selected depending on the matrix metal, it is possible to bond the composite without cracking or peeling. In the figure, the x mark indicates a crack in the SiC sintered body, the Δ mark indicates a joint strength of 5) cg/nn" or less, and the 0 mark indicates a joint strength of 30 cg/nn" or less.
kg/nu" or more.As a result, as an intermediate material, the coefficient of thermal expansion at room temperature is 3 to 12 x 10""6/'C.
and an elastic modulus of 5 to l3 x 10"kg/lll1
It has been found that a bond with a bonding strength of 12 can provide a high strength bond.

(実施例3) 次に、金属基体として、板厚5購のアルミニウムを用い
た例を示す。前述の織物からなる厚さ1mの35体積%
の炭素繊維−銅複合体を中間材として用い、これを前述
と同様に40重量%Mn及び残部Cuからなるろう材に
よって予め前述のSiC焼結体に接合した。その後、銅
−炭素繊維複合体を接合面として100μmの銅箔を介
在させてアルミニウムからなる金属体上に載置し、Ar
雰囲気中、580℃で5〜10kg/Qlfの圧力を加
え、銅とアルミニウムとの共晶反応を利用してこれらを
接合した。
(Example 3) Next, an example will be shown in which aluminum with a plate thickness of 5 mm is used as the metal base. 35% by volume of the above-mentioned fabric with a thickness of 1m
The carbon fiber-copper composite was used as an intermediate material, and was previously joined to the SiC sintered body using a brazing material consisting of 40% by weight Mn and the balance Cu in the same manner as described above. Thereafter, the copper-carbon fiber composite was placed on a metal body made of aluminum with a 100 μm copper foil interposed as a bonding surface, and Ar
A pressure of 5 to 10 kg/Qlf was applied at 580° C. in an atmosphere to join them using the eutectic reaction between copper and aluminum.

第2表は前述の方法で得られたセラミックタイルの表面
にレーザビームを照射して熱負荷試験を行った結果を示
す。熱負荷試験方法はセラミックタイルの表面に300
W/cJのレーザビームを100秒の周期で照射した。
Table 2 shows the results of a heat load test conducted by irradiating the surface of the ceramic tile obtained by the above method with a laser beam. The heat load test method is to apply 300% to the surface of ceramic tiles.
A laser beam of W/cJ was irradiated with a cycle of 100 seconds.

尚この場合、金属基体側の冷媒として8Q/分の水を流
した。
In this case, water was flowed at a rate of 8Q/min as a refrigerant on the metal substrate side.

表に示すように、1,000 回の熱負荷試験を行った
場合でも、セラミックタイルの破壊又は接合部からのは
く離は全く認められなかった。また、セラミックタイル
側の表面温度及びセラミックタイルと金属基体との接合
部の温度は極めて低く、冷却特性が極めて良いことが立
証された。
As shown in the table, even when the heat load test was conducted 1,000 times, no destruction or peeling of the ceramic tiles from the joints was observed. Furthermore, the surface temperature on the ceramic tile side and the temperature at the joint between the ceramic tile and the metal base were extremely low, proving that the cooling properties were extremely good.

第2表 (実施例4) 本実施例では、セラミックタイルとして2重量%BeO
及び残部SiCからなる焼結体、金属体としてコルゲー
ト構造を有する板厚5nm、287m角のJIS304
ステンレス鋼及び中間材として、Cuと35体積%C繊
維と複合体を用いた場合の例を示す。
Table 2 (Example 4) In this example, 2% by weight BeO was used as the ceramic tile.
A sintered body consisting of SiC and the balance, a JIS 304 plate with a thickness of 5 nm and a square of 287 m, which has a corrugated structure as a metal body.
An example is shown in which stainless steel and a composite of Cu and 35% by volume C fiber are used as the intermediate material.

本実施例における全体的な構造は第8図及び第8図と同
様である。
The overall structure of this embodiment is the same as that shown in FIGS.

セラミックタイルとして、実施例1で製造したものと同
じく、室温の熱伝導率が0,6caQ/am・sec及
び電気絶縁抵抗が1012Ω=1の特性を有し、厚さ1
0圃、40m++角のSiC焼結体である。
The ceramic tile has the same characteristics as those manufactured in Example 1, such as a thermal conductivity at room temperature of 0.6 caQ/am·sec and an electrical insulation resistance of 1012Ω=1, and a thickness of 1.
It is a SiC sintered body of 0 field and 40m++ square.

この焼結体は第8図に示す如く、4′の部分の凸部の厚
さが5層m、奥行き5mm、4″′の部分の凹部の厚さ
が5 、2 tan 、奥行き5Iである。
As shown in Fig. 8, this sintered body has a convex portion at the 4' portion with a thickness of 5 layers m and a depth of 5 mm, and a concave portion at the 4'' portion with a thickness of 5.2 tan and a depth of 5 I. .

金属基板5の通路12に流す冷媒には水を採用し、その
通路12の大きさは幅35mm、高さ2mである。また
、金属体に設けられた溝13の大きさは幅2層m、高さ
2 nuである。Cu−C繊維複合体は実施例2と同様
に製造した厚さ1mm、40+nm角のものである。こ
の複合体は、C繊維35体積%を有し、C81!維を2
層に積層させたものである。
Water is used as the refrigerant flowing through the passage 12 of the metal substrate 5, and the passage 12 has a width of 35 mm and a height of 2 m. Further, the size of the groove 13 provided in the metal body is 2 layers m in width and 2 nu in height. The Cu-C fiber composite was manufactured in the same manner as in Example 2 and had a thickness of 1 mm and a square size of 40+ nm. This composite has 35% by volume of C fibers and has C81! 2
It is made by laminating layers.

セラミックタイル4と金属基体5との接合として、40
重量%Mnと残部がCuからなる厚さ50μmのろう材
Cu−call維とステンレス鋼との接合として厚さ5
0μmのJ I SBAg−8の銀ろう材をそれぞれ用
いた。先ず、前記構造を有する金属基体5の接合面に4
0m角のCu −M n合金ろうを載置し、その上に前
記特性を有するCu−C繊維複合体をお互いに1mm間
隙で載置し、更に前述の銀ろう材をCu−C繊維複合体
の表面に並べ1次いでその上に前述のSiC焼結体を互
いにllll11の間隙で49個載置した。
As a bond between the ceramic tile 4 and the metal base 5, 40
As a bond between stainless steel and a 50 μm thick brazing filler metal Cu-call fiber consisting of weight% Mn and the balance Cu, a thickness of 5
A 0 μm J I SBAg-8 silver brazing filler metal was used in each case. First, 4 is applied to the bonding surface of the metal base 5 having the above structure.
A 0m square Cu-Mn alloy brazing material is placed, a Cu-C fiber composite having the above properties is placed on top of it with a gap of 1mm between each other, and the above-mentioned silver brazing material is placed on the Cu-C fiber composite. Then, 49 of the aforementioned SiC sintered bodies were placed thereon with a gap of 11 mm between each other.

以上の順序でセットしたものを温度差が5℃以下で加圧
制御の可能な電気炉内に搬入する。次に10kg/af
?の圧力を加えた状態で全体的にAr雰囲気中、870
”Cで30秒間加熱保持することにより1回の加熱工程
でセラミックタイル−中間体−金属基体を同時に接合さ
れた。これを電気炉内から取出し、自然放冷させた。
The items set in the above order are carried into an electric furnace where the temperature difference is 5° C. or less and the pressure can be controlled. Next 10kg/af
? In an Ar atmosphere with a pressure of 870
The ceramic tile, intermediate body, and metal base were simultaneously bonded in one heating process by heating and holding at C for 30 seconds. This was taken out from the electric furnace and allowed to cool naturally.

この接合の結果、炉壁は冷却の際金属体側が大きく収縮
するので、曲りが生じたが、SiC焼結体には割れ及び
剥離は全く生ぜず、セラミックタイルの接合部の熱応力
も低いものであった。この曲りは室温でプレスで矯正し
た。この矯正は各セラミックタイル間の間隙及び金属体
に設けられた溝によってセうミンクタイルに対する大き
な影響を与えることなく平らな炉壁又はセラミックス側
にわずかに凹ませた炉壁を製作することができた。
As a result of this joining, the furnace wall contracted significantly on the metal side during cooling, causing bending, but no cracking or peeling occurred in the SiC sintered body, and the thermal stress at the ceramic tile joint was low. Met. This bend was straightened using a press at room temperature. This straightening allows the creation of a flat furnace wall or a furnace wall slightly recessed on the ceramic side without significantly affecting the mink tiles, which are formed by the gaps between each ceramic tile and the grooves in the metal body. Ta.

このような塑性加工によって接合部の熱応力を更に緩和
する結果となった。
Such plastic working resulted in further relaxation of the thermal stress in the joint.

(実施例5) 本実施例は、5US304の代りに板厚5閤のアルミニ
ウムからなるコルゲート構造を有する金属基体を用いた
、予めSiC焼結体とCu−(Jit維複合体とを実施
例4と同じろう材で同じ条件で接合し、このCu−C繊
維複合体を接合面として金属基体との接合に12重量%
Si残部Alからなる厚さ50μmのろう材を用い、5
80℃で、5〜10kg/cdの加圧下で加熱し、次い
で炉から取り出し、セラミックタイル表面をバーナで加
熱し金属基体側との温度差をつけながら冷却させた。
(Example 5) In this example, a metal base having a corrugated structure made of aluminum with a plate thickness of 5 mm was used instead of 5US304, and a SiC sintered body and a Cu-(Jit fiber composite) were prepared in advance. 12% by weight was used to bond the Cu-C fiber composite to the metal substrate using the same brazing material as the bonding material and under the same conditions.
Using a brazing filler metal with a thickness of 50 μm consisting of Si and remaining Al,
It was heated at 80° C. under a pressure of 5 to 10 kg/cd, then taken out from the furnace, and the ceramic tile surface was heated with a burner and cooled while creating a temperature difference with the metal substrate side.

その他は実施例4と同じである。The rest is the same as in Example 4.

本実施例では、実施例4に比較し金属基体側への曲りを
非常に小さくすることができた。また。
In this example, as compared to Example 4, the bending toward the metal base could be made much smaller. Also.

SiC焼結体には割れ及び剥離は全く生ぜず、SiC焼
結体の接合部の熱応力も低いものであった。この炉壁を
実施例4と同様にセラミックタイル側に凹に曲げて平ら
又はセラミックタイル側に凹の炉壁を製作することがで
きた。
No cracking or peeling occurred in the SiC sintered body, and the thermal stress at the joint of the SiC sintered body was low. As in Example 4, this furnace wall was bent concavely toward the ceramic tile side to produce a furnace wall that was flat or concave toward the ceramic tile side.

(実施例6) 本実施例では、セラミックタイルとして厚さ10mm、
40mm角の市販のアルミナ板、金属基体としてコルゲ
ート構造を有する板厚5uwn、287m角のJIS3
04ステンレス鋼を用いた例を示す。本実施例は第2図
及び第3図に示す構造のものである。金属基体の通路1
2及び溝13の大きさは実施例4と同じである。
(Example 6) In this example, the thickness of the ceramic tile was 10 mm,
40mm square commercially available alumina plate, 5uwn thick, 287m square JIS 3 with corrugated structure as metal base
An example using 04 stainless steel is shown below. This embodiment has the structure shown in FIGS. 2 and 3. Metal substrate passage 1
The sizes of the grooves 2 and 13 are the same as in the fourth embodiment.

金属基体5の接合面に40mm角で厚さ50μmの40
重量%Mn及び残部Cuからなるろうを載置し、その上
にIIIWlの間隙を設けて49ケのアルミナを載置し
た。これを電気炉に挿入し、10kg/dの加圧下、A
r雰囲気中、870℃で30秒間加熱保持した後、炉よ
り取り出し、自然放冷させた。
40 mm square and 50 μm thick on the joint surface of the metal base 5.
A wax consisting of %Mn by weight and the balance Cu was placed thereon, and 49 pieces of alumina were placed thereon with a gap of IIIWl. This was inserted into an electric furnace, and under a pressure of 10 kg/d,
After heating and holding at 870° C. for 30 seconds in an r atmosphere, it was taken out from the furnace and allowed to cool naturally.

この接合の結果、炉壁は金属体側に凹に曲りが生じたが
、アルミナ焼結体には割れ及び剥離は全く生ぜず、良好
なものであった。この曲りは、室温でプレスによって平
らに又はセラミックス体側に凹に矯正することができ、
その結果接合部の熱応力も顕著に緩和できることが判明
された。更に最終的に金属体の溝に別のセラミックス棒
を挿入すれば、金属体の露出を防止でき、構造が簡単な
セラミックタイルが使用できる。
As a result of this joining, the furnace wall was bent concavely toward the metal body, but the alumina sintered body was in good condition with no cracking or peeling at all. This bend can be corrected by pressing at room temperature to make it flat or concave to the ceramic body side.
As a result, it was found that thermal stress at the joint can be significantly alleviated. Furthermore, if another ceramic rod is finally inserted into the groove of the metal body, exposure of the metal body can be prevented, and a ceramic tile with a simple structure can be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、冷却特性が優れ、熱応力が小さく、セ
ラミックの特性を活かした複合強度部材が得られ、それ
を核融合装置の炉壁に用いることにより優れた特性が得
られる。
According to the present invention, a composite strength member with excellent cooling characteristics, low thermal stress, and utilizing the characteristics of ceramic can be obtained, and excellent characteristics can be obtained by using it for the reactor wall of a nuclear fusion device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の複合強度部材を炉壁に適用した一例を
示すトロイダル型核融合装置の真空容器とその周辺の断
面構成図、第2図、第4図及び第7図は本発明の複合強
度部材を使用した炉壁構造を示す斜視図、第3図は第2
図のA−A’切断部の断面面、第5図は第4図のB−B
’切断部の断面図、第6図は、第4図のB−B’切断部
の別の例の断面図、第8図は第7図のc−c’切断部の
断面図及び第9図は中間体の弾性係数と熱膨脹係数との
関係を示す線図である。 1・・・真空容器、2・・・プラズマ粒子、3・・・炉
壁、4・・・セラミックタイル、5・・・金属基体、8
・・・コイル、11・・・接合層、12・・・冷媒の通
路、13・・・溝、14・・・間隙。
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of the vacuum vessel and its surroundings of a toroidal fusion device showing an example of applying the composite strength member of the present invention to the reactor wall, and FIGS. A perspective view showing the furnace wall structure using composite strength members.
The cross section of the A-A' section in the figure, Figure 5 is B-B in Figure 4.
6 is a sectional view of another example of the BB' cut section in FIG. 4, and FIG. 8 is a sectional view of the c-c' cut section in FIG. The figure is a diagram showing the relationship between the elastic modulus and thermal expansion coefficient of the intermediate. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vacuum container, 2... Plasma particle, 3... Furnace wall, 4... Ceramic tile, 5... Metal base, 8
... Coil, 11 ... Joining layer, 12 ... Coolant passage, 13 ... Groove, 14 ... Gap.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、金属と相容性を有しない繊維が前記金属中に埋込ま
れた複合体と、セラミックタイルとの積層体であつて、
前記複合体とセラミックタイルとが冶金的に接合されて
いることを特徴とする複合強度部材。 2、前記複合体は銅を主成分とし、炭素繊維が埋込まれ
ており、前記セラミックタイルは少量のベリリウム酸化
物が炭化珪素の粒界に含む焼結体であり、前記複合体と
セラミックタイルとがろう接されている特許請求の範囲
第1項に記載の複合強度部材。 3、前記セラミックタイルは、前記金属基板の室温にお
ける熱膨脹係数より小さい熱膨脹係数を有する金属部材
からなる中間体を介して前記金属基体に接合されている
特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の複合強度部材
。 4、金属と相容性を有しない繊維が前記金属中に埋込ま
れた複合体と、セラミックタイルとが冶金的に接合され
た積層体であつて、該積層体が金属基体に前記複合体を
介して冶金的に接合されていることを特徴とする複合強
度部材。 5、前記接合はろうによつて行われている特許請求の範
囲第4項に記載の複合強度部材。 6、前記金属基体はその内部を冷媒によつて強制的に冷
却するコルゲート構造を有する特許請求の範囲第5項に
記載の複合強度部材。 7、多数の耐熱性セラミックタイルと金属基体とが冶金
的に接合された積層構造を有し、前記セラミックタイル
は少量のベリリウム酸化物を粒界に含む炭化珪素を主成
分とする焼結体からなる特許請求の範囲第1項記載の複
合強度部材。 8、前記ベリリウム酸化物は0.05〜10重量%であ
る特許請求の範囲第7項に記載の複合強度部材。 9、前記金属基体はその内部を冷媒によつて強制的に冷
却するコルゲート構造を有する特許請求の範囲第7項又
は第8項に記載の複合強度部材。 10、分割された多数の耐熱性セラミックタイルが金属
基体に冶金的に接合された積層構造を有し、且つ隣接す
る前記セラミックタイル間には所定の間隙が形成され、
該間隙に対応する位置に前記金属基体に溝が形成されて
いる特許請求の範囲第1項に記載の複合強度部材。 11、前記隣接するセラミックタイルの端部は互いに重
なり合つている特許請求の範囲第10項に記載の複合強
度部材。 12、前記金属基体はその内部を冷媒によつて強制的に
冷却するコルゲート構造を有する特許請求の範囲第10
項又は第11項に記載の強度部材。 13、前記セラミックタイルは、前記金属基体の室温に
おける熱膨脹係数より小さい熱膨脹係数を有する金属部
材からなる中間体を介して前記金属基体に接合されてい
る特許請求の範囲第10項〜第12項のいずれかに記載
の強度部材。 14、前記セラミックタイルは室温の熱伝導率が0.0
5cal/cm・sec・℃以上及び室温の電気抵抗率
が10^−^3Ω・cm以上である特許請求の範囲第1
0項〜第13項のいずれかに記載の複合強度部材。 15、前記セラミックタイルは、融点及び分解温度が1
900℃以上である化合物の焼結体である特許請求の範
囲第10項〜第14項のいずれかに記載の複合強度部材
。 16、前記セラミックタイルは、ベリリウム酸化物を含
む非酸化物系セラミック焼結体からなる特許請求の範囲
第10項〜第15項のいずれかに記載の複合強度部材。 17、前記セラミックタイルは、ベリリウム及びベリリ
ウム化合物の1種以上を含み、80重量%以上が炭化珪
素である焼結体からなる特許請求の範囲第10項〜第1
5項に記載の複合強度部材。 18、前記中間体は、前記金属基体の室温における熱膨
脹係数より小さい熱膨脹係数を有する繊維が金属に埋込
まれている特許請求の範囲第13項〜第17項のいずれ
かに記載の複合強度部材。 19、前記中間体は、室温の弾性係数が5〜13×10
^3kg/mm^2及び室温の熱膨張係数が3〜12×
10^−^6/℃である特許請求の範囲第18項に記載
の複合強度部材。 20、前記中間体は、銅を主成分とし、これに30〜6
0体積%の炭素繊維が埋込まれている複合体によつて構
成されている特許請求の範囲第19項に記載の強度部材
。 21、前記金属基体とセラミックタイル、前記中間体と
金属基体又は前記中間体とセラミックタイルとを結合す
る接合層はろうである特許請求の範囲第10項〜第20
項のいずれかに記載の強度部材。 22、前記セラミックタイルが前記炭化珪素を主成分と
する焼結体であり、前記金属基体が非磁性オーステナイ
ト系ステレンス鋼であり、これらを接合する接合層は、
25〜55重量%のマンガンと残部が銅からなる特許請
求の範囲第21項に記載の複合強度部材。 23、前記セラミックタイルが前記炭化珪素を主成分と
する焼結体であり、前記金属基体がアルミニウムであり
、これを接合する接合層は、Si8〜15重量%を含有
し、主成分がAlである合金からなる特許請求の範囲第
21項に記載の複合強度部材。 24、前記セラミックタイルは銅を主成分とし、これに
30〜60体積%の炭素繊維が埋め込まれた複合体を介
して、25〜55重量%のマンガンと残部が実質的に銅
からろうによつて接合されている特許請求の範囲第22
項又は第23項に記載の複合強度部材。 25、前記複合体は非磁性オーステナイト系ステンレス
鋼からなる金属基体に25〜55重量%マンガンを含む
銅合金ろう材によつて接合されている特許請求の範囲第
24項に記載の複合強度部材。 26、前記複合体はアルミニウムからなる金属基体にS
i8〜15重量%を含有するAl合金からなるろうによ
つて接合されている特許請求の範囲第24項に記載の複
合強度部材。
[Scope of Claims] 1. A laminate of a composite in which fibers incompatible with the metal are embedded in the metal and a ceramic tile,
A composite strength member characterized in that the composite body and ceramic tile are metallurgically joined. 2. The composite body is mainly composed of copper with embedded carbon fibers, and the ceramic tile is a sintered body containing a small amount of beryllium oxide in the grain boundaries of silicon carbide, and the composite body and the ceramic tile are A composite strength member according to claim 1, wherein the points are soldered together. 3. According to claim 1 or 2, the ceramic tile is bonded to the metal base via an intermediate made of a metal member having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the metal substrate at room temperature. Composite strength member as described. 4. A laminate in which a composite in which fibers incompatible with the metal are embedded in the metal and a ceramic tile are metallurgically bonded, the laminate being a metal substrate with the composite in the metal. A composite strength member characterized by being metallurgically joined via. 5. The composite strength member according to claim 4, wherein the joining is performed by brazing. 6. The composite strength member according to claim 5, wherein the metal base has a corrugated structure whose interior is forcibly cooled by a refrigerant. 7. It has a laminated structure in which a large number of heat-resistant ceramic tiles and a metal substrate are metallurgically bonded, and the ceramic tiles are made of a sintered body mainly composed of silicon carbide containing a small amount of beryllium oxide in the grain boundaries. A composite strength member according to claim 1. 8. The composite strength member according to claim 7, wherein the beryllium oxide is 0.05 to 10% by weight. 9. The composite strength member according to claim 7 or 8, wherein the metal base has a corrugated structure whose interior is forcibly cooled by a refrigerant. 10. It has a laminated structure in which a large number of divided heat-resistant ceramic tiles are metallurgically bonded to a metal base, and a predetermined gap is formed between adjacent ceramic tiles,
The composite strength member according to claim 1, wherein a groove is formed in the metal base at a position corresponding to the gap. 11. The composite strength member of claim 10, wherein the ends of the adjacent ceramic tiles overlap each other. 12. Claim 10, wherein the metal base has a corrugated structure whose interior is forcibly cooled by a refrigerant.
The strength member according to item 1 or item 11. 13. The ceramic tile is bonded to the metal substrate via an intermediate made of a metal member having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the metal substrate at room temperature. The strength member according to any one of the above. 14. The ceramic tile has a thermal conductivity of 0.0 at room temperature.
Claim 1: Electrical resistivity of 5 cal/cm・sec・℃ or more and at room temperature is 10^-^3Ω・cm or more
The composite strength member according to any one of items 0 to 13. 15. The ceramic tile has a melting point and a decomposition temperature of 1
The composite strength member according to any one of claims 10 to 14, which is a sintered body of a compound having a temperature of 900°C or higher. 16. The composite strength member according to any one of claims 10 to 15, wherein the ceramic tile is made of a non-oxide ceramic sintered body containing beryllium oxide. 17. The ceramic tile is comprised of a sintered body containing at least one type of beryllium and beryllium compounds, and 80% by weight or more of silicon carbide.
Composite strength member according to item 5. 18. The composite strength member according to any one of claims 13 to 17, wherein the intermediate has fibers embedded in the metal, the fibers having a coefficient of thermal expansion smaller than the coefficient of thermal expansion at room temperature of the metal base. . 19. The intermediate has an elastic modulus of 5 to 13×10 at room temperature.
^3kg/mm^2 and room temperature thermal expansion coefficient 3~12x
18. The composite strength member according to claim 18, which has a temperature of 10^-^6/°C. 20, the intermediate has copper as a main component, and 30 to 6
The strength member according to claim 19, which is constituted by a composite body in which 0% by volume of carbon fibers are embedded. 21. The bonding layer bonding the metal substrate and the ceramic tile, the intermediate body and the metal substrate, or the intermediate body and the ceramic tile is a wax.Claims 10 to 20
The strength member according to any of paragraphs. 22. The ceramic tile is a sintered body containing silicon carbide as a main component, the metal base is non-magnetic austenitic stainless steel, and the bonding layer for bonding these is:
22. A composite strength member according to claim 21, comprising 25 to 55% by weight manganese and the balance copper. 23. The ceramic tile is a sintered body containing silicon carbide as a main component, the metal substrate is aluminum, and the bonding layer for bonding them contains 8 to 15% by weight of Si and the main component is Al. 22. A composite strength member according to claim 21, comprising an alloy. 24. The ceramic tile is made of copper as a main component, through which carbon fibers of 30 to 60% by volume are embedded, manganese of 25 to 55% by weight, and the balance substantially made of copper and wax. Claim 22 joined together
Composite strength member according to item 1 or item 23. 25. The composite strength member according to claim 24, wherein the composite is joined to a metal base made of nonmagnetic austenitic stainless steel by a copper alloy brazing filler metal containing 25 to 55% by weight of manganese. 26. The composite is made of S on a metal substrate made of aluminum.
25. The composite strength member according to claim 24, wherein the composite strength member is joined by a solder made of an Al alloy containing 8 to 15% by weight of i.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000241576A (en) * 1999-02-23 2000-09-08 Japan Atom Energy Res Inst Method for forming armor tile slit of blanket first wall
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