JPH01257167A - 複合材料およびその製造方法 - Google Patents
複合材料およびその製造方法Info
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- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭化ケイ素繊維を組み入れた窒化ケイ素マトリ
ックスを有する複合材料の製造に関する。
ックスを有する複合材料の製造に関する。
弾性強度および弾性率と比重との好適な比のため、高強
度のセラミック複合材料は工業機械工学において重要で
ある。特に、窒化ケイ素に基づく材料は、該材料の化学
的および熱的安定性のため非常に重要である。
度のセラミック複合材料は工業機械工学において重要で
ある。特に、窒化ケイ素に基づく材料は、該材料の化学
的および熱的安定性のため非常に重要である。
ケイ素粉末と結合剤を混合し、炭化ケイ素の繊維または
フィラメン１−または布から物体を巻き、ケイ素粉末お
よび結合剤の混合物を当該巻き体（ｗｏｕｎｄ ｂｏｄ
ｙ）の空洞に導入し、結合剤を硬化させ、結合剤を酸素
不存在下に熱分解し生じる物体を窒素雰囲気下に１，４
００〜１，５００℃の温度で処理しそして同一温度でケ
イ素を窒化ケイ素に変換することを特徴とする、窒化ケ
イ素マトリックスを有するセラミ’７り複合材料の製造
方法が見出された。
フィラメン１−または布から物体を巻き、ケイ素粉末お
よび結合剤の混合物を当該巻き体（ｗｏｕｎｄ ｂｏｄ
ｙ）の空洞に導入し、結合剤を硬化させ、結合剤を酸素
不存在下に熱分解し生じる物体を窒素雰囲気下に１，４
００〜１，５００℃の温度で処理しそして同一温度でケ
イ素を窒化ケイ素に変換することを特徴とする、窒化ケ
イ素マトリックスを有するセラミ’７り複合材料の製造
方法が見出された。
ＳｉＣ繊維の直径は臨界的でない。０．１〜０．０１ｍ
ｍの直径が好ましい。ケイ素粉末の粒度は、ケイ素粉末
が巻き体の空洞に浸透することができるようにできる限
り小さくすべきである。ＳｉＣ繊維の容量による比率は
、巻き体の１０〜５０、好ましくは２０〜４０％である
。ケイ素粉末と結合剤の混合物は、場合により、加圧下
に巻き体の空洞に導入され得る。
ｍの直径が好ましい。ケイ素粉末の粒度は、ケイ素粉末
が巻き体の空洞に浸透することができるようにできる限
り小さくすべきである。ＳｉＣ繊維の容量による比率は
、巻き体の１０〜５０、好ましくは２０〜４０％である
。ケイ素粉末と結合剤の混合物は、場合により、加圧下
に巻き体の空洞に導入され得る。
結合剤の性質は臨界的でない。ポリビニルアルコールま
たはフェノールホルムアルデヒド樹脂のような水溶性ポ
リマーが使用され得る。好ましくは、使用する結合剤は
、熱分解の際に炭素を少量しか生じない。熱分解の際に
生じる炭素は、結合剤に添加されるケイ素粉末と窒化処
理温度で反応し新たな炭化ケイ素を形成し得る。しかし
ながら、ケイ素が窒化ケイ素に可能な限り完全に変換さ
れることが、この変換が容量を増加しながら進行するの
で、即ち生じる物体が細孔を低率でしか含まないので、
予見される。
たはフェノールホルムアルデヒド樹脂のような水溶性ポ
リマーが使用され得る。好ましくは、使用する結合剤は
、熱分解の際に炭素を少量しか生じない。熱分解の際に
生じる炭素は、結合剤に添加されるケイ素粉末と窒化処
理温度で反応し新たな炭化ケイ素を形成し得る。しかし
ながら、ケイ素が窒化ケイ素に可能な限り完全に変換さ
れることが、この変換が容量を増加しながら進行するの
で、即ち生じる物体が細孔を低率でしか含まないので、
予見される。
結合剤の熱分解は、一般に６００ ’Ｃを越えない温度
で起こる。芳香族結合剤はｉ、ｏｏｏｏＣまでの温度を
必要し、特に多量の元素炭素を生じる。
で起こる。芳香族結合剤はｉ、ｏｏｏｏＣまでの温度を
必要し、特に多量の元素炭素を生じる。
巻き体に、ケイ素粉末および結合剤の混合物を良好に含
浸するために、常に、巻き層を作った後に該混合物を巻
き体に適用するのが有利である。
浸するために、常に、巻き層を作った後に該混合物を巻
き体に適用するのが有利である。
結合剤を硬化する方法は臨界的でない。乾燥によるまた
は化学反応による硬化（例えば、反応出発生成物の重合
）が可能である。それ故、該混合物は結合剤用硬化剤を
も含み得る。
は化学反応による硬化（例えば、反応出発生成物の重合
）が可能である。それ故、該混合物は結合剤用硬化剤を
も含み得る。
結合剤およびケイ素粉末の混合物はケイ素粉末１０〜４
０容量％、好ましくは１５〜２５容量％を含む。
０容量％、好ましくは１５〜２５容量％を含む。
水溶性ポリビニルアルコールを結合剤として使用しそし
て、同時に、ホウ酸または三酸化ホウ素を添加すると、
特に好ましい。当該添加によって、屈曲性が増加するの
で、ＳｉＣ繊維をより良好に加工することが可能になる
。さらに、物体の機械特性に非常に重要な、最終複合体
における繊維と窒化ケイ素マトリックスの間の接着が改
善される。
て、同時に、ホウ酸または三酸化ホウ素を添加すると、
特に好ましい。当該添加によって、屈曲性が増加するの
で、ＳｉＣ繊維をより良好に加工することが可能になる
。さらに、物体の機械特性に非常に重要な、最終複合体
における繊維と窒化ケイ素マトリックスの間の接着が改
善される。
充分に多数の層序が製造された後（特に、３より多いＳ
ｉＣ繊維層）、未加工の物体Ｃｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ）
の結合剤が硬化される（例えば、乾燥オーブン中での硬
化により）。次に保護ガス中または真空中で樹脂を注意
深く熱分解するとケイ素金属およびＳｉＣ繊維は酸化さ
れない。次いでケイ素部分を窒化処理することによって
窒化ケイ素を形成する。
ｉＣ繊維層）、未加工の物体Ｃｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ）
の結合剤が硬化される（例えば、乾燥オーブン中での硬
化により）。次に保護ガス中または真空中で樹脂を注意
深く熱分解するとケイ素金属およびＳｉＣ繊維は酸化さ
れない。次いでケイ素部分を窒化処理することによって
窒化ケイ素を形成する。
窒化処理が終わった時、一定のＳｉＣ構造を有するＲＢ
ＳＮ体が製造される。さらに、このＲＢＳＮ体を熱等方
加圧によって圧縮してもよい。結合剤がすてに半融助剤
（例えば、酸化イツトリウム）を含む場合、ＲＢＳＮ体
をさらに、後半融することによって圧縮することもでき
る。
ＳＮ体が製造される。さらに、このＲＢＳＮ体を熱等方
加圧によって圧縮してもよい。結合剤がすてに半融助剤
（例えば、酸化イツトリウム）を含む場合、ＲＢＳＮ体
をさらに、後半融することによって圧縮することもでき
る。
本発明により得られる複合材料は、窒化ケイ素マトリッ
クス中に炭化ケイ素のフィラメント、繊維または布を含
む。複合材料中の炭化ケイ素の重量による比率は約１０
〜５０、好ましくは２０〜４０％である。残りは実質的
に窒化ケイ素（ＳｉＪ４）である。
クス中に炭化ケイ素のフィラメント、繊維または布を含
む。複合材料中の炭化ケイ素の重量による比率は約１０
〜５０、好ましくは２０〜４０％である。残りは実質的
に窒化ケイ素（ＳｉＪ４）である。
巻き体の機械安定性は、フィラメントまたは繊維が巻き
体を製造する際に互いに平行に配列された場合に特に高
い。
体を製造する際に互いに平行に配列された場合に特に高
い。
ここに示した方法は、高温で高い内圧に抵抗する複合構
造を有する管（ｔｕｂｅ）を製造することを可能にする
。
造を有する管（ｔｕｂｅ）を製造することを可能にする
。
Claims (10)
- （１）ケイ素粉末と結合剤を混合し、炭化ケイ素の繊維
またはフィラメントまたは布から物体を巻き、ケイ素粉
末および結合剤の混合物を当該巻き体の空洞に導入し、
結合剤を硬化させ、結合剤を酸素不存在下に熱分解し生
じる物体を窒素雰囲気下に１，４００〜１，５００℃の
温度で処理しそして同一温度でケイ素を窒化ケイ素に変
換することを特徴とする、窒化ケイ素マトリックスを有
するセラミック複合材料の製造方法。 - （２）結合剤およびケイ素粉末の混合物が、常に、巻き
体の巻き層を作った後に巻き体に適用される請求項１記
載の方法。 - （３）混合物が結合剤用硬化剤をも含む請求項２記載の
方法。 - （４）結合剤およびケイ素粉末の混合物がケイ素粉末１
５〜２５容量％を含む請求項１記載の方法。 - （５）結合剤が乾燥により硬化される請求項１記載の方
法。 - （６）ポリビニルアルコールが結合剤として使用される
請求項５記載の方法。 - （７）結合剤が三酸化ホウ素またはホウ酸を含む請求項
５記載の方法。 - （８）炭化ケイ素のフィラメント、繊維または布を含む
、窒化ケイ素マトリックスを有するセラミック複合材料
。 - （９）炭化ケイ素の重量による比率が１０〜５０重量％
である請求項８記載の方法。 - （１０）炭化ケイ素のフィラメントまたは繊維が平行の
巻き層に配列される請求項８記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3805641A DE3805641A1 (de) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | Verbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung |
| DE3805641.0 | 1988-02-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257167A true JPH01257167A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=6347980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1040420A Pending JPH01257167A (ja) | 1988-02-24 | 1989-02-22 | 複合材料およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257167A (ja) |
| DE (1) | DE3805641A1 (ja) |
| GB (1) | GB2216143B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0668883A1 (en) * | 1992-11-12 | 1995-08-30 | The Dow Chemical Company | Curable composition containing anhydride resins |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1198906A (en) * | 1968-05-22 | 1970-07-15 | Nat Res Dev | Method of Production of Reaction Bonded Silicon Nitride Ceramic Matrix Composite Materials |
| JPS5833196B2 (ja) * | 1975-10-27 | 1983-07-18 | トウホクダイガクキンゾクザイリヨウケンキユウシヨチヨウ | タイネツセイセラミツクスフクゴウザイリヨウノセイゾウホウホウ |
| JPS6212671A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | 株式会社日立製作所 | 繊維強化セラミツクス |
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