JPH03109269A - Sialon-based ceramics composite material reinforced with carbon fiber - Google Patents

Sialon-based ceramics composite material reinforced with carbon fiber

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JPH03109269A
JPH03109269A JP1244986A JP24498689A JPH03109269A JP H03109269 A JPH03109269 A JP H03109269A JP 1244986 A JP1244986 A JP 1244986A JP 24498689 A JP24498689 A JP 24498689A JP H03109269 A JPH03109269 A JP H03109269A
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JP
Japan
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sialon
carbon fiber
composite material
powder
formula
Prior art date
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Application number
JP1244986A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Nakayasu
中安 哲夫
Yasuhiko Kamitoku
神徳 泰彦
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain carbon fiber-reinforced ceramic composite material having high strength at high temp. and high toughness by using carbon fiber as the reinforcement and Sialon ceramics as the matrix which comprises Yalpha-Sialon crystal of specified composition, beta-Sialon crystal and Y-contg. glass phase. CONSTITUTION:The carbon fiber-reinforced Sialon ceramic composite material consists of carbon fiber (preferable with 4-20mum diameter) as the reinforcement and Sialon ceramics as the matrix comprising Yalpha-SIALON crystal (A) expressed by formula I (0<x<=2) (preferably with 0.01-10mum major axis), beta-Sialon crystal (B) expressed by formula II (0<z<=4.2) preferably with 1-50mum major axis), and Y-contg. glass phase (C). The amt. of carbon fibers contained is 1-70vol.%, and proportion of each phase in the matrix is 0<A<50wt.%, 10<B<95wt.% and 1<C<20wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高温高強度及び高靭性を要求される各種エン
ジニアリングセラミックスを製造するために有用な炭素
繊維強化サイアロン基セラミックス複合材料に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a carbon fiber-reinforced sialon-based ceramic composite material useful for manufacturing various engineering ceramics that require high-temperature high strength and high toughness.

(従来技術及びその問題点) Yα−サイアロンは、α型窒化珪素のSi位置にAlが
、N位置に0が置換固溶すると同時に、Yが侵入型固溶
した物質であり、 式Y−(S i、 /Mり 、□(0,N)16 N)
(式中、Xは0<x≦2を満足する数である。)で表さ
れる。このYα−サイアロンは、高硬度、低熱膨張率、
優れた耐蝕性等のエンジニアリングセラミックスとして
の特性を有している。
(Prior art and its problems) Yα-Sialon is a substance in which Al is substituted in the Si position of α-type silicon nitride, 0 is substituted in the N position, and Y is interstitial solid solution, and has the formula Y-( S i, /Mri, □(0,N)16 N)
(In the formula, X is a number satisfying 0<x≦2.) This Yα-sialon has high hardness, low coefficient of thermal expansion,
It has properties as an engineering ceramic, such as excellent corrosion resistance.

しかし、Yα−サイアロン相単体の焼結体は、結晶形が
粒状であるため、エンジニアリングセラミックスとして
の強度、破壊靭性等の特性が充分ではない。そこで、こ
の欠点を改良するために、特開昭58−185484号
公報には、Yα−サイアロン結晶と、β型窒化珪素のS
i位置にA2が、N位置に0が置換固溶した 式5lb−zAlヨO,N、−,(n)(式中、2はO
<z≦4.2を満足する数である。)で表される針状の
β−サイアロン結晶とを複合化させたサイアロン基焼結
体が提案されている。
However, since the sintered body of the single Yα-sialon phase has a granular crystal shape, it does not have sufficient properties such as strength and fracture toughness as an engineering ceramic. Therefore, in order to improve this drawback, Japanese Patent Application Laid-open No. 185484/1984 discloses a Yα-sialon crystal and a β-type silicon nitride S
Formula 5lb-zAlyoO,N,-,(n) (in the formula, 2 is O
The number satisfies <z≦4.2. ) A sialon-based sintered body has been proposed, which is a composite of acicular β-sialon crystals.

しかしながら、このサイアロン基焼結体の機械的特性も
実用上十分なものではない。
However, the mechanical properties of this sialon-based sintered body are not sufficient for practical use.

(発明の目的) 本発明の目的は、前記問題点を解決し、高温強度及び靭
性の高い新規な炭素繊維強化サイアロン基セラミックス
複合材料を提供することである。
(Objective of the Invention) An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a novel carbon fiber-reinforced sialon-based ceramic composite material with high high temperature strength and toughness.

(発明の要旨) 本発明によれば、炭素繊維を強化材とし、前記式(Il
で表されるYα−サイアロンの結晶、前記式(II)で
表されるβ−サイアロンの結晶及びYを含むガラス相か
らなるサイアロン基セラミックスをマトリックスとする
炭素繊維強化サイアロン基セラミックス複合材料が提供
される。
(Summary of the Invention) According to the present invention, carbon fiber is used as a reinforcing material, and the formula (Il
A carbon fiber-reinforced sialon-based ceramic composite material is provided, which has a sialon-based ceramic matrix consisting of a Yα-sialon crystal represented by the formula (II), a β-sialon crystal represented by the formula (II), and a glass phase containing Y. Ru.

(発明の詳細な説明) 本発明において、強化材である炭素繊維としては、PA
N系、ピッチ系のいずれのものも使用できる。炭素繊維
の直径は4〜20μmの範囲が好ましい。また、本発明
の複合材料における炭素繊維の割合は1〜70体積%が
好ましい。炭素繊維の割合が1体積%よりも少ない場合
には、得られる複合材料の補強効果があまりなく、また
70体積%よりも多い場合には、焼結が十分に進行せず
、強度が低下するので好ましくない。
(Detailed Description of the Invention) In the present invention, as the carbon fiber which is a reinforcing material, PA
Both N-based and pitch-based materials can be used. The diameter of the carbon fibers is preferably in the range of 4 to 20 μm. Further, the proportion of carbon fiber in the composite material of the present invention is preferably 1 to 70% by volume. If the proportion of carbon fiber is less than 1% by volume, the reinforcing effect of the obtained composite material will not be so great, and if it is more than 70% by volume, sintering will not proceed sufficiently and the strength will decrease. So I don't like it.

本発明において、マトリックスであるサイアロン基セラ
ミックスにおける各相の含有割合は、通常以下に示す範
囲である。
In the present invention, the content ratio of each phase in the sialon-based ceramic that is the matrix is usually within the range shown below.

5<Yα−サイアロンの結晶相〈50重量%10くβ−
サイアロンの結晶相 〈95重量%1<Yを含むガラス
相    〈20重量%また、サイアロン基セラミック
スにおいて、Yα−サイアロンの結晶の長径が0.01
〜10μm。
5<Yα-Crystalline phase of Sialon〈50% by weight10
Crystalline phase of sialon <95% by weight 1<20% by weight Glass phase containing Y
~10μm.

β−サイアロンの結晶の長径が1〜50μmであること
が好ましい。
It is preferable that the major axis of the β-sialon crystal is 1 to 50 μm.

また、本発明においては、炭素繊維とサイアロン基マト
リックスの界面に、主としてSiC及び/又は5iiN
4相からなる界面結合相が形成されることが望ましい。
In addition, in the present invention, SiC and/or 5iiN are mainly used at the interface between the carbon fiber and the sialon group matrix.
Preferably, an interfacial bonded phase consisting of four phases is formed.

この界面結合相により炭素繊維とサイアロン基マトリッ
クスの密着性が高められる。サイアロン基マトリックス
中の界面結合相の含有割合は、0.1〈界面結合相く1
0重量%が好ましい。
This interfacial bonding phase enhances the adhesion between the carbon fiber and the sialon group matrix. The content ratio of the interfacial bonding phase in the sialon group matrix is 0.1 <interfacial bonding phase 1
0% by weight is preferred.

本発明の炭素繊維強化サイアロン基セラミックス複合材
料を製造する方法としては、前記構造の複合材料が得ら
れれば、どのような方法を用いてもよい。
Any method may be used to produce the carbon fiber-reinforced sialon-based ceramic composite material of the present invention as long as a composite material having the above structure can be obtained.

以下に、本発明の複合材料を製造する方法の一例を示す
An example of a method for manufacturing the composite material of the present invention is shown below.

本発明の複合材料は、前記式CI]で表されるYα−サ
イアロンを主たる相とし、かつ式(1)で規定される理
論酸素量に対して8重量%以下の過剰酸素を含有するY
α−サイアロン粉末50重量%以下と、残部がα−窒化
珪素粉末からなる原料粉末と、炭素繊維を複合化し、最
高温度1600〜2200°Cの範囲に加熱焼結するこ
とにより得られる。
The composite material of the present invention has Yα-sialon represented by the above formula CI] as a main phase, and contains 8% by weight or less of excess oxygen with respect to the theoretical oxygen amount defined by formula (1).
It is obtained by compositing raw material powder consisting of 50% by weight or less of α-sialon powder and the balance consisting of α-silicon nitride powder and carbon fibers, and heating and sintering the composite at a maximum temperature in the range of 1600 to 2200°C.

この様な加熱焼結操作によって、原料のYαサイアロン
とα−窒化珪素とが反応し、β−サイアロンの結晶及び
Yを含むガラス相と共に原料のYα−サイアロンの組成
より式〔【〕のXが若干低いYα−サイアロンの結晶が
生成し、マトリックスを形成することにより、炭素繊維
で強化された複合材料が得られる。
Through such heating and sintering operation, the raw material Yαsialon and α-silicon nitride react, and the composition of the raw material Yα-sialon together with the β-sialon crystals and Y-containing glass phase transforms X in the formula A composite material reinforced with carbon fibers is obtained by generating slightly lower Yα-sialon crystals and forming a matrix.

また、原料のYα−サイアロン、α−窒化珪素あるいは
それらの反応生成物と、炭素繊維とが一部反応した場合
には、炭素繊維とサイアロン基マトリックスの界面に、
主としてSiC及び/又はSi、N、相からなる界面結
合相が形成される。
In addition, when the raw materials Yα-sialon, α-silicon nitride, or their reaction products partially react with the carbon fibers, at the interface between the carbon fibers and the sialon group matrix,
An interfacial bonded phase is formed consisting primarily of SiC and/or Si, N, phase.

Yα−サ・イアロン粉末としては、式(I)で表される
Yα−サイアロンを主たる相とする粉末であればいかな
る粉末でも良いが、本出願人が先に提案した特開昭62
−223009号の発明に従って調製した粉末が好適で
ある。この提案の方法は、 (a)非晶質窒化珪素粉末、 (b)金属アルミニウム又は窒化アルミニウム、(c)
Yα−サイアロンの格子間に侵入型固溶するYの酸化物
を生成する金属塩類、及び必要に応じて、 (d)アルミニウム又は珪素の酸素含有化合物を所望の
Yα−サイアロン組成になるように混合し、混合物を窒
素含有雰囲気下で1300〜1900℃の範囲の温度に
加熱することにより、Yα−サイアロン粉末を製造する
方法である。この方法で得られるYα−サイアロン粉末
は、−成粒子の大きさが0.2〜2μmの微細かつ均一
粒度の粉末であって、遊離炭素及び金属不純物を殆ど含
有しないので、気孔及び異常粒成長のない焼結体を与え
ることができる。
The Yα-sialon powder may be any powder containing Yα-sialon as a main phase represented by the formula (I), but it is possible to use any powder having the main phase of Yα-sialon represented by the formula (I).
Powders prepared according to the invention of No. 223009 are preferred. This proposed method consists of (a) amorphous silicon nitride powder, (b) metallic aluminum or aluminum nitride, (c)
A metal salt that produces an oxide of Y that forms an interstitial solid solution between the lattices of Yα-sialon, and, if necessary, (d) an oxygen-containing compound of aluminum or silicon, is mixed to obtain a desired Yα-sialon composition. This is a method for producing Yα-sialon powder by heating the mixture to a temperature in the range of 1300 to 1900° C. in a nitrogen-containing atmosphere. The Yα-sialon powder obtained by this method is a fine and uniform powder with a particle size of 0.2 to 2 μm, and contains almost no free carbon and metal impurities, so it does not have pores or abnormal grain growth. It is possible to provide a sintered body without

Yα−サイアロン粉末の焼結性を高めると同時に高強度
の焼結体を得るためには、焼結原料のYα−サイアロン
粉末が式(1)で規定される理論酸素量に対して8重量
%以下の過剰酸素を含有していることが必要である。
In order to improve the sinterability of the Yα-sialon powder and at the same time obtain a high-strength sintered body, the Yα-sialon powder as a sintering raw material must contain 8% by weight of the theoretical oxygen amount defined by formula (1). It is necessary to contain the following excess oxygen.

Yα−サイアロン粉末に過剰の酸素を含有させる方法と
しては、例えば、Yα−サイアロン粉末の調製段階で非
晶質窒化珪素に珪素、又はアルミニウムの酸素含有化合
物を過剰量添加する方法、Yα−サイアロン粉末を酸素
含有雰囲気中で加熱する方法が採用される。後者の一例
としては、Yα−サイアロン粉末を酸素含有雰囲気中で
800〜1200℃の範囲の温度に加熱して、理論量よ
り過剰の酸素をYα−サイアロン粉末に含有させる方法
が挙げられる。加熱時間は通常0.5〜5時間である。
Examples of methods for containing excess oxygen in the Yα-sialon powder include a method of adding an excessive amount of an oxygen-containing compound of silicon or aluminum to amorphous silicon nitride in the preparation stage of the Yα-sialon powder; A method is adopted in which the material is heated in an oxygen-containing atmosphere. An example of the latter is a method in which Yα-sialon powder is heated to a temperature in the range of 800 to 1200° C. in an oxygen-containing atmosphere to cause the Yα-sialon powder to contain oxygen in excess of the theoretical amount. Heating time is usually 0.5 to 5 hours.

この処理は、例えばYα−サイアロン粉末を保持板上に
薄く乗せて酸素含有雰囲気中に放置する方法、α−サイ
アロン粉末を酸素含有雰囲気中で流動化させる方法によ
って行うことができる。
This treatment can be carried out, for example, by placing Yα-sialon powder thinly on a holding plate and leaving it in an oxygen-containing atmosphere, or by fluidizing α-sialon powder in an oxygen-containing atmosphere.

過剰酸素量は8重量%以下、好ましくは1〜6.5重量
%、特に好ましくは2〜4重景重量ある。
The amount of excess oxygen is 8% by weight or less, preferably 1 to 6.5% by weight, particularly preferably 2 to 4% by weight.

過剰酸素量が過度に多いと焼結体中に融点の低い相が多
く残留し、高温での機械特性が損なわれるようになる。
If the amount of excess oxygen is too large, many phases with low melting points remain in the sintered body, and mechanical properties at high temperatures are impaired.

α−窒化珪素粉末としては、焼結性の面で1μm以下の
粒径を有していることが好ましく、さらに得られる焼結
体の高温での強度、耐蝕性、耐酸化性を損なう不純物の
含有量が1重量%以下であることが好ましい。
The α-silicon nitride powder preferably has a particle size of 1 μm or less in terms of sinterability, and further contains impurities that impair the strength, corrosion resistance, and oxidation resistance of the resulting sintered body at high temperatures. It is preferable that the content is 1% by weight or less.

Yα−サイアロン粉末とα−窒化珪素粉末との混合物中
のα−窒化珪素粉末の配合割合は30重量%以上、好ま
しくは50〜95重量%、さらに好ましくは60〜90
重量%である。上記範囲内において窒化珪素粉末の配合
割合を高めるに従って生成サイアロン基マトリックス中
のβ−サイアロン相の割合が増大する。α〜窒化珪素粉
末の配合割合が95重重量を超えると、混合物の焼結性
が低下し焼結体の緻密化が進行しなくなる。
The blending ratio of α-silicon nitride powder in the mixture of Yα-sialon powder and α-silicon nitride powder is 30% by weight or more, preferably 50 to 95% by weight, more preferably 60 to 90% by weight.
Weight%. Within the above range, as the blending ratio of silicon nitride powder increases, the ratio of the β-sialon phase in the produced sialon group matrix increases. When the blending ratio of α~silicon nitride powder exceeds 95% by weight, the sinterability of the mixture decreases and densification of the sintered body does not proceed.

Yα−サイアロン粉末とα−窒化珪素粉末との混合方法
については特に制限はなく、それ自体公知の方法、例え
ば、両者を乾式混合する方法、不活性液体中で両者を湿
式混合した後不活性液体を除去する方法等を適宜採用す
ることができる。混合装置としては■型混合機、ボール
ミル等が便利に使用される。
There are no particular restrictions on the method of mixing the Yα-sialon powder and the α-silicon nitride powder, and methods known per se may be used, such as a method of dry mixing the two, a method of wet mixing the two in an inert liquid, and then mixing the two with an inert liquid. A method for removing the above can be adopted as appropriate. As a mixing device, a type mixer, a ball mill, etc. are conveniently used.

本発明においては、サイアロン基マトリックスと炭素繊
維との密着性をさらに高めるために、前記原料粉末に結
合剤を添加してもよい。
In the present invention, a binder may be added to the raw material powder in order to further improve the adhesion between the sialon group matrix and the carbon fibers.

結合剤としては、ジフェニルシロキサン、ポリボロジフ
ェニルシロキサン、ポリボロジメチルシロキサン、ポリ
カルボシラン、ポリジメチルシラザン、ポリチタノカル
ボシラン、ポリジルコノカルボシランなどの有機珪素ポ
リマーや、ジフェニルシランジオール、ヘキサメチルジ
シラザンなどの有機珪素化合物が挙げられる。
As a binder, organic silicon polymers such as diphenylsiloxane, polyborodiphenylsiloxane, polyborodimethylsiloxane, polycarbosilane, polydimethylsilazane, polytitanocarbosilane, polyzirconocarbosilane, diphenylsilanediol, hexamethyl Examples include organic silicon compounds such as disilazane.

この結合剤は、加熱により主としてSiCまたはSi、
N4に転換するが、これらは、サイアロン基マトリック
スの表面で反応を起こし、新たな炭化物、窒化物又は酸
化物を形成するため、サイアロン基マトリックスと炭素
繊維の密着性が極めて優れたものとなる。
This binder is mainly made of SiC or Si by heating.
Although converted to N4, these react on the surface of the sialon-based matrix to form new carbides, nitrides, or oxides, resulting in extremely excellent adhesion between the sialon-based matrix and carbon fibers.

結合剤の添加量は、その添加効果が得られる範囲でよい
が、通常、原料粉末に対して0.1〜10重量%である
The amount of the binder added may be within a range that provides the effect of the addition, but is usually 0.1 to 10% by weight based on the raw material powder.

前記原料粉末と炭素繊維を複合化する方法としては、原
料粉末に炭素繊維を埋設する方法、炭素繊維と原料粉末
を交互に配設する方法、予め炭素繊維を設置しておき、
その間隙に原料粉末を充填する方法等が挙げられる。
Methods of compositing the raw material powder and carbon fibers include a method of embedding carbon fibers in the raw material powder, a method of alternately arranging carbon fibers and raw material powder, a method of placing carbon fibers in advance,
Examples include a method of filling the gap with raw material powder.

この場合、炭素繊維は、繊維そのものを単軸方向、多軸
方向に配向させたり、または平織、朱子織、模紗織、綾
織、らせん織物、三次元織物などの各種織物にして使用
したり、あるいは、チョツプドファイバーとして使用す
ることができる。
In this case, the carbon fibers may be oriented in a uniaxial or multiaxial direction, or may be used in various fabrics such as plain weave, satin weave, mock-satin weave, twill weave, spiral fabric, or three-dimensional fabric, or , can be used as chopped fiber.

前記原料粉末と炭素繊維を複合化して得られた集合体を
焼結する方法としては、ラバープレス、金型プレスなど
を用いて集合体を50〜5000kg / ciの圧力
で加圧成形した後、加熱炉で常圧又は加圧下に窒素含有
ガス雰囲気下で焼結する方法、50〜5000 kg/
ciの圧力で加圧したままでホットプレス焼結する方法
等を採用することができる。
The method for sintering the aggregate obtained by compositing the raw material powder and carbon fiber is to press-form the aggregate using a rubber press, mold press, etc. at a pressure of 50 to 5000 kg/ci, and then A method of sintering in a heating furnace under normal pressure or pressurized nitrogen-containing gas atmosphere, 50-5000 kg/
A method such as hot press sintering while pressurized at a pressure of ci can be adopted.

焼結温度は通常1600〜2200°Cであり、焼結時
間は通常0.5〜10時間である。焼結温度が過度に低
いと焼結が進行せず、また焼結温度が過度に高いと焼結
体に熱分解による組成変化が生じるようになるので好ま
しくない。
The sintering temperature is usually 1600 to 2200°C, and the sintering time is usually 0.5 to 10 hours. If the sintering temperature is too low, sintering will not proceed, and if the sintering temperature is too high, the composition will change due to thermal decomposition in the sintered body, which is not preferable.

本発明においては、前述のようにして得られた複合材料
に、以下に述べる一連の処理を少なくとも一回施すこと
により、さらにより高密度な複合材料を得ることができ
る。すなわち、複合材料を減圧下で前述の有機珪素化合
物又は有機珪素ポリマーの溶融液、または必要により該
化合物又はポリマーを有機溶媒に溶解させた溶液に浸し
て、該溶融液又は該溶液を複合材料の粒界及び気孔に含
浸させ、前記含浸後の複合材料を加熱する一連の処理に
より、より高密度な複合材料を得ることができる。この
場合、含浸した有機珪素化合物又は有機珪素ポリマーは
、加熱により主としてSiCまたはSi3N4に転換す
る。これらは複合材料の粒界及び気孔に存在し、気孔を
減少させると同時にセラミックス母材中に強固な結合を
形成するため、機械的強度を向上させる。
In the present invention, a composite material with even higher density can be obtained by subjecting the composite material obtained as described above to at least one of the series of treatments described below. That is, the composite material is immersed under reduced pressure in a melt of the above-mentioned organosilicon compound or organosilicon polymer, or if necessary, a solution in which the compound or polymer is dissolved in an organic solvent, and the melt or solution is applied to the composite material. A higher density composite material can be obtained by a series of treatments in which grain boundaries and pores are impregnated and the impregnated composite material is heated. In this case, the impregnated organosilicon compound or organosilicon polymer is converted primarily into SiC or Si3N4 by heating. These are present in the grain boundaries and pores of the composite material, and at the same time reduce the pores and form strong bonds in the ceramic matrix, improving mechanical strength.

また、上記の有機珪素化合物又は有機珪素ポリマーをそ
のまま、または必要により有機溶媒に希釈させた溶液を
複合材料に塗布して、開気孔をなくしたり、表面コーテ
ィングをし、上記と同じように熱処理をすることによっ
ても機械的強度を向上させることができる。
Alternatively, the above-mentioned organosilicon compound or organosilicon polymer may be applied as is or a solution diluted with an organic solvent if necessary to the composite material to eliminate open pores, or the surface may be coated and heat treated in the same manner as above. Mechanical strength can also be improved by doing so.

有機溶媒としては、上記の化合物を溶解する溶媒、例え
ばベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、エーテル
、テトラヒドロフラン、ジオキサンクロロホルム、メチ
レンクロリド、リグロイン、石油エーテル、石油ベンジ
ン、DMSOlDMFなどが挙げられる。上記の化合物
は、これらの有機溶媒に溶解され、より粘性の少ない溶
液として使用することができる。
Examples of the organic solvent include solvents that dissolve the above-mentioned compounds, such as benzene, toluene, xylene, hexane, ether, tetrahydrofuran, dioxane chloroform, methylene chloride, ligroin, petroleum ether, petroleum benzine, DMSOlDMF, and the like. The above compounds can be dissolved in these organic solvents and used as less viscous solutions.

加熱処理は800〜2400°Cの範囲の温度で、真空
中又は窒素、アルゴン、−酸化炭素、水素等の不活性ガ
ス雰囲気中で行われる。
The heat treatment is performed at a temperature in the range of 800 to 2400°C in vacuum or in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, carbon oxide, hydrogen, etc.

また、上記一連の含浸あるいは塗布は、この操作が可能
な限り何回でも繰り返し行うことができる。
Further, the above series of impregnation or coating can be repeated as many times as possible.

(発明の効果) 本発明で得られる炭素繊維強化サイアロン基セラミック
ス複合材料は、従来のサイアロン基焼結体に比較して、
高温強度、破壊靭性等の機械的特性が向上しているので
、信頼性の高い構造材料、耐熱材料として好適に使用す
ることができる。
(Effects of the Invention) The carbon fiber-reinforced sialon-based ceramic composite material obtained by the present invention has
Since mechanical properties such as high-temperature strength and fracture toughness are improved, it can be suitably used as a highly reliable structural material and heat-resistant material.

(実施例) 以下に実施例及び比較例を示す。(Example) Examples and comparative examples are shown below.

実施例1〜5及び比較例1 非晶質窒化珪素粉末479.2 g、Yz03粉末59
、4 g及び金属A2粉末63gを窒素ガス雰囲気下に
振動ミルで1時間混合した。混合粉末をカーボン製ルツ
ボに充填して抵抗加熱式高温炉にセットし、窒素ガス雰
囲気下、室温から1200°C迄を1時間、1200°
Cから1400 ’C迄を4時間、さらに1400°C
から1600°C迄を2時間の昇温スケジュールで加熱
することにより結晶化させ、Yα−サイアロン粉末を得
た。得られたYα−サイアロン粉末の特性を以下に示す
Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 Amorphous silicon nitride powder 479.2 g, Yz03 powder 59
, 4 g and 63 g of metal A2 powder were mixed in a vibrating mill under a nitrogen gas atmosphere for 1 hour. The mixed powder was filled into a carbon crucible, set in a resistance heating high temperature furnace, and heated at 1200°C from room temperature to 1200°C for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere.
C to 1400'C for 4 hours, then 1400°C
The mixture was crystallized by heating from 1,600°C to 1,600°C on a 2-hour heating schedule to obtain Yα-sialon powder. The properties of the obtained Yα-sialon powder are shown below.

理論組成 Yo、 5siq、5Alz、 zso。、
 ?5NI5.25比表面積 2.5ボ/g 粒  形 等軸結晶 生成相  α相290% 生成物組成(wtχ) Yニア、2   Si:44.2   八l:9.8 
 0:4.9   N:33.9過剰酸素量 2.9重
量% 上記Yα−サイアロン粉末及びα−窒化珪素粉末(平均
径:0.5μm、比表面積;11ボ/ g )を第1表
に示す割合で、媒体としてエタノールを用い48時時間
式ミリングした後、80°Cで真空乾燥した。
Theoretical composition Yo, 5siq, 5Alz, zso. ,
? 5NI5.25 Specific surface area 2.5bo/g Grain shape Equiaxed crystal formation phase α phase 290% Product composition (wtχ) Ynia, 2Si: 44.2 8l: 9.8
0:4.9 N:33.9 Excess oxygen amount 2.9% by weight The above Yα-sialon powder and α-silicon nitride powder (average diameter: 0.5 μm, specific surface area: 11 bo/g) are shown in Table 1. After milling for 48 hours using ethanol as a medium at the ratio shown, vacuum drying was performed at 80°C.

得られた原料粉末と、一方向に均一配列させた炭素繊維
(東し製 T−300、直径7μm)とを繊維含有率が
第1表に示す割合となるように交互に積層させた。この
時炭素繊維をO度/90度の2軸方向に積層させてホッ
トプレス装置により、1’?50°C1250kg/e
1Mで1時間保持した。
The obtained raw material powder and carbon fibers (T-300 manufactured by Toshi Co., Ltd., diameter 7 μm) uniformly arranged in one direction were alternately laminated so that the fiber content was as shown in Table 1. At this time, the carbon fibers were laminated in two axial directions of 0 degrees and 90 degrees, and then 1'? 50°C1250kg/e
It was held at 1M for 1 hour.

得られた炭素繊維強化サイアロン基セラミックス複合材
料の特性を第1表に示す。
Table 1 shows the properties of the obtained carbon fiber-reinforced sialon-based ceramic composite material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 炭素繊維を強化材とし、 式Y_x(Si,Al)_1_2(O,N)_1_6(
式中、xは0<x≦2を満足する数である。)で表され
るYα−サイアロンの結晶、 式Si_6_−_zAl_zO_zN_8_−_z(式
中、zは0<z≦4.2を満足する数である。)で表さ
れるβ−サイアロンの結晶及びYを含むガラス相からな
るサイアロン基セラミックスをマトリックスとする炭素
繊維強化サイアロン基セラミックス複合材料。
[Claims] Carbon fiber is used as a reinforcing material, and the formula Y_x(Si,Al)_1_2(O,N)_1_6(
In the formula, x is a number satisfying 0<x≦2. ), a β-sialon crystal represented by the formula Si_6_-_zAl_zO_zN_8_-_z (where z is a number satisfying 0<z≦4.2), and Y A carbon fiber-reinforced sialon-based ceramic composite material with a matrix of sialon-based ceramics containing a glass phase.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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