JPH0317787B2 - - Google Patents
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- JPH0317787B2 JPH0317787B2 JP60086033A JP8603385A JPH0317787B2 JP H0317787 B2 JPH0317787 B2 JP H0317787B2 JP 60086033 A JP60086033 A JP 60086033A JP 8603385 A JP8603385 A JP 8603385A JP H0317787 B2 JPH0317787 B2 JP H0317787B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
- C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、セラミツクガスタービンエンジン用
タービンブレード、宇宙ロケツトノズル等に好適
に使用されるSiCセラミツク体の製造方法に関
し、特に高靭性であり、2000℃の高温まで強度を
保つことができる炭素連続繊維強化SiC複合体の
製造方法に関するものである。
タービンブレード、宇宙ロケツトノズル等に好適
に使用されるSiCセラミツク体の製造方法に関
し、特に高靭性であり、2000℃の高温まで強度を
保つことができる炭素連続繊維強化SiC複合体の
製造方法に関するものである。
従来の技術
SiCは高温強度が大きいため、高温構造材料と
して有望なものである。この材料は通常焼結体と
して使用される場合が多い。従来SiC繊維によつ
て材料を強化することは種々行われており、繊維
で強化する場合、ウイスカー又は短繊維を用いる
場合（例えばSiC短繊維強化／ガラスセラミツク
ス）と、連続繊維を用いる場合は、今までにも一
方向強化型炭化ケイ素セラミツク体（例えば特公
昭58−95648号公報）、SiCウイスカー繊維で強化
したSiC焼結体（例えば窯業基礎討論会予稿集、
昭和60年１月）に関して試みられ、また、SiC連
続繊維強化SiC複合体の製造方法も知られている
（例えば特願昭60−38295号）。
して有望なものである。この材料は通常焼結体と
して使用される場合が多い。従来SiC繊維によつ
て材料を強化することは種々行われており、繊維
で強化する場合、ウイスカー又は短繊維を用いる
場合（例えばSiC短繊維強化／ガラスセラミツク
ス）と、連続繊維を用いる場合は、今までにも一
方向強化型炭化ケイ素セラミツク体（例えば特公
昭58−95648号公報）、SiCウイスカー繊維で強化
したSiC焼結体（例えば窯業基礎討論会予稿集、
昭和60年１月）に関して試みられ、また、SiC連
続繊維強化SiC複合体の製造方法も知られている
（例えば特願昭60−38295号）。
発明が解決しようとする課題
ところで、SiCセラミツクスを高靭性化するた
めに、SiC連続繊維強化SiCセラミツクス製造が
行われている。ここで用いられるSiC連続繊維に
ついては、高温（＞1400℃）強度を保つものが開
発されていないのが実状である。それに比べると
炭素繊維はより高温（2000℃）まで強度を保つこ
とができる。この炭素繊維をSiCマトリツクスと
合体した場合、マトリツクスと繊維との反応によ
つて炭素繊維の強度が劣化するので、炭素連続繊
維を用いる場合、まわりのマトリツクスとの反応
を抑制することが課題となる。
めに、SiC連続繊維強化SiCセラミツクス製造が
行われている。ここで用いられるSiC連続繊維に
ついては、高温（＞1400℃）強度を保つものが開
発されていないのが実状である。それに比べると
炭素繊維はより高温（2000℃）まで強度を保つこ
とができる。この炭素繊維をSiCマトリツクスと
合体した場合、マトリツクスと繊維との反応によ
つて炭素繊維の強度が劣化するので、炭素連続繊
維を用いる場合、まわりのマトリツクスとの反応
を抑制することが課題となる。
課題を解決するための手段
本発明においては、炭素連続繊維とSiCマトリ
ツクスを合体する場合、マトリツクスと繊維との
反応を抑制するために、用いる炭素連続繊維を
SiC，TiC，TiB2又はTiNでコートすることを特
徴とし、コートされた炭素連続繊維はまわりのマ
トリツクスとの反応が抑制され、高温でも炭素繊
維の強度を保つことが可能となる。
ツクスを合体する場合、マトリツクスと繊維との
反応を抑制するために、用いる炭素連続繊維を
SiC，TiC，TiB2又はTiNでコートすることを特
徴とし、コートされた炭素連続繊維はまわりのマ
トリツクスとの反応が抑制され、高温でも炭素繊
維の強度を保つことが可能となる。
すなわち、本発明は、SiC，TiC，TiB2又は
TiNでコーテイングした炭素連続繊維の成形体
に、SiC粉、Si3N4，SiO2粉又はSi粉の中から選
ばれた粉末を含む熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化
処理したのち、不活性ガス中で炭化処理し、次い
でこの炭化物に液状Siを含浸させ、不活性ガス中
で1450℃以上に加熱することを特徴とする炭素連
続繊維強化SiC複合体の製造方法を提供するもの
である。
TiNでコーテイングした炭素連続繊維の成形体
に、SiC粉、Si3N4，SiO2粉又はSi粉の中から選
ばれた粉末を含む熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化
処理したのち、不活性ガス中で炭化処理し、次い
でこの炭化物に液状Siを含浸させ、不活性ガス中
で1450℃以上に加熱することを特徴とする炭素連
続繊維強化SiC複合体の製造方法を提供するもの
である。
本発明においては、まずSiC，TiC，TiB2又は
TiNでコートした炭素連続繊維を所要の形に成
形し、あるいは布に織りあげ、これに、SiC粉、
Si3N4粉、SiO2粉又はSi粉の中から選ばれた粉末
を含む、フエノール樹脂又はフラン樹脂のような
熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化処理（通常は常温
〜200℃）したのち、不活性ガス（例えばアルゴ
ンガス）中で加熱（例えば1000℃）して炭化し、
繊維の間隙を炭素と上記粉末で埋めた炭素繊維炭
素複合体を作製する。次に、この複合体に液状Si
を含浸させ、不活性ガス（例えばアルゴンガス）
中で1450℃以上の温度で加熱処理して、炭素マト
リツクス部分をSiC化する。このようにして2000
℃という高温まで強度を保持しうる炭素連続繊維
強化SiC複合体を製造することができる。
TiNでコートした炭素連続繊維を所要の形に成
形し、あるいは布に織りあげ、これに、SiC粉、
Si3N4粉、SiO2粉又はSi粉の中から選ばれた粉末
を含む、フエノール樹脂又はフラン樹脂のような
熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化処理（通常は常温
〜200℃）したのち、不活性ガス（例えばアルゴ
ンガス）中で加熱（例えば1000℃）して炭化し、
繊維の間隙を炭素と上記粉末で埋めた炭素繊維炭
素複合体を作製する。次に、この複合体に液状Si
を含浸させ、不活性ガス（例えばアルゴンガス）
中で1450℃以上の温度で加熱処理して、炭素マト
リツクス部分をSiC化する。このようにして2000
℃という高温まで強度を保持しうる炭素連続繊維
強化SiC複合体を製造することができる。
ここで、樹脂にSiC，Si3N4，SiO2…等の粉末
を含有させるのは、これら粉末が充てん材の役割
を果たすからである。仮に、樹脂のみで繊維との
成形体を作製すると、炭化後の収縮が大きく（30
％以上収縮）、最終製品の寸法精度が悪くなり、
また樹脂の炭化によつて生じた炭素が多いため、
これと液状Siとの浸透によつてマトリツクスを十
分にSiC化することが困難となり、さらには樹脂
を炭化した炭素組織が緻密であるため、液状Siの
内部への浸入が困難となる等の問題が生じる。こ
のような問題を解消するために、充てん材として
上記粉末が樹脂中に導入される。
を含有させるのは、これら粉末が充てん材の役割
を果たすからである。仮に、樹脂のみで繊維との
成形体を作製すると、炭化後の収縮が大きく（30
％以上収縮）、最終製品の寸法精度が悪くなり、
また樹脂の炭化によつて生じた炭素が多いため、
これと液状Siとの浸透によつてマトリツクスを十
分にSiC化することが困難となり、さらには樹脂
を炭化した炭素組織が緻密であるため、液状Siの
内部への浸入が困難となる等の問題が生じる。こ
のような問題を解消するために、充てん材として
上記粉末が樹脂中に導入される。
実施例
次に、実施例によつて本発明をさらに詳細に説
明する。
明する。
実施例 １
SiCでコートした炭素連続繊維を所要の形に成
形しあるいは布に織りあげた。フラン樹脂に重量
比で約1.6％の硬化剤と重量比で約20％のβ−SiC
粉末を添加し、よく攪拌した。得られた液体中に
前記炭素繊維を浸したのち、糸巻枠に巻きあげ、
約70℃で硬化させた。次いで、これをアルゴンガ
ス中で常温〜1000℃まで徐々に加熱して炭化し
た。このようにして、一方向に繊維が並んで、そ
の間隙を炭素及び微粒子で埋めた炭素繊維炭素複
合体を作製した。次に、この複合体に液状Siを浸
透させ、アルゴンガス中で1550℃、８時間加熱処
理して炭素マトリツクス部をSiC化し、炭素連続
繊維強化SiC複合体を作製した。
形しあるいは布に織りあげた。フラン樹脂に重量
比で約1.6％の硬化剤と重量比で約20％のβ−SiC
粉末を添加し、よく攪拌した。得られた液体中に
前記炭素繊維を浸したのち、糸巻枠に巻きあげ、
約70℃で硬化させた。次いで、これをアルゴンガ
ス中で常温〜1000℃まで徐々に加熱して炭化し
た。このようにして、一方向に繊維が並んで、そ
の間隙を炭素及び微粒子で埋めた炭素繊維炭素複
合体を作製した。次に、この複合体に液状Siを浸
透させ、アルゴンガス中で1550℃、８時間加熱処
理して炭素マトリツクス部をSiC化し、炭素連続
繊維強化SiC複合体を作製した。
このようにして得られた複合体の常温での曲げ
強度は580MPaであつた。
強度は580MPaであつた。
実施例 ２
SiCでコートした炭素連続繊維に代えてTiCで
コートした炭素連続繊維を用いたこと以外は実施
例１と同様にして炭素連続繊維強化TiC複合体を
作製した。
コートした炭素連続繊維を用いたこと以外は実施
例１と同様にして炭素連続繊維強化TiC複合体を
作製した。
このようにして得られた複合体の常温での曲げ
強度は450MPaであつた。
強度は450MPaであつた。
比較例
SiCでコートした炭素連続繊維に代えてこのよ
うなコートのない炭素連続繊維を用いたこと以外
は実施例１と同様にして炭素連続繊維のみで強化
された複合体を作製した。
うなコートのない炭素連続繊維を用いたこと以外
は実施例１と同様にして炭素連続繊維のみで強化
された複合体を作製した。
このようにして得られた複合体の常温での曲げ
強度は360MPaであつた。
強度は360MPaであつた。
これらの結果から、本発明の被覆炭素繊維強化
複合体の方が、炭素繊維のみで強化された複合体
に比べ、高強度であることが分る。
複合体の方が、炭素繊維のみで強化された複合体
に比べ、高強度であることが分る。
発明の効果
本発明は以上説明したように、繊維部はSiC，
TiC，TiB2又はTiNでコートした炭素連続繊維
であり、マトリツクス部はSiCであるので、高靭
性であり、SiC連続繊維強化SiC複合体では高温
（＞1400℃）強度を保てないが、本発明はより高
温（2000℃）まで強度を保つことができ、従来か
らあるSiCセラミツク複合体より高強度であり、
構造材料例えばセラミツクガスタービンエンジン
用タービンブレード、ロケツトノズル等に最適で
ある。
TiC，TiB2又はTiNでコートした炭素連続繊維
であり、マトリツクス部はSiCであるので、高靭
性であり、SiC連続繊維強化SiC複合体では高温
（＞1400℃）強度を保てないが、本発明はより高
温（2000℃）まで強度を保つことができ、従来か
らあるSiCセラミツク複合体より高強度であり、
構造材料例えばセラミツクガスタービンエンジン
用タービンブレード、ロケツトノズル等に最適で
ある。
Claims (1)
- １ SiC，TiC，TiB2又はTiNでコーテイングし
た炭素連続繊維の成形体に、SiC粉、Si3N4，
SiO2粉又はSi粉の中から選ばれた粉末を含む熱
硬化性樹脂を含浸させ、硬化処理したのち、不活
性ガス中で炭化処理し、次いでこの炭化物に液状
Siを含浸させ、不活性ガス中で1450℃以上に加熱
することを特徴とする炭素連続繊維強化SiC複合
体の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60086033A JPS61247663A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 炭素連続繊維強化ＳｉＣ複合体の製造方法 |
| US06/845,336 US4722817A (en) | 1985-04-22 | 1986-03-28 | Method for production of continuous carbon fiber reinforced SiC composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60086033A JPS61247663A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 炭素連続繊維強化ＳｉＣ複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247663A JPS61247663A (ja) | 1986-11-04 |
| JPH0317787B2 true JPH0317787B2 (ja) | 1991-03-08 |
Family
ID=13875351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60086033A Granted JPS61247663A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 炭素連続繊維強化ＳｉＣ複合体の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4722817A (ja) |
| JP (1) | JPS61247663A (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2600266B1 (fr) * | 1986-06-19 | 1990-08-24 | Lorraine Carbone | Procede de fabrication d'une membrane minerale poreuse sur un support mineral |
| DE3752037T2 (de) * | 1986-11-10 | 1997-10-30 | Kao Corp | Verbundwerkstoff aus glasartigem Kohlenstoff |
| JPS63277564A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 繊維強化炭化ケイ素成形体の製造方法 |
| US5021107A (en) * | 1988-01-19 | 1991-06-04 | Holko Kenneth H | Process for joining or coating carbon-carbon composite components |
| US5077243A (en) * | 1988-07-02 | 1991-12-31 | Noritake Co., Limited | Fiber-reinforced and particle-dispersion reinforced mullite composite material and method of producing the same |
| JPH0226877A (ja) * | 1988-07-14 | 1990-01-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 粒子分散強化した繊維強化セラミックス複合材およびその製造方法 |
| JPH0226876A (ja) * | 1988-07-14 | 1990-01-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 粒子分散強化した繊維強化セラミックス複合材及びその製造方法 |
| US5209950A (en) * | 1989-06-19 | 1993-05-11 | Bp Chemicals (Hitco) Inc. | Composition for sic pack cementation coating of carbonaceous substrates |
| US5336350A (en) * | 1989-10-31 | 1994-08-09 | General Electric Company | Process for making composite containing fibrous material |
| FR2655977B1 (fr) * | 1989-12-20 | 1993-07-09 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Procede d'elaboration d'un materiau composite ceramique fibres-matrice, et materiau composite obtenu par ce procede. |
| JP2704332B2 (ja) * | 1991-10-11 | 1998-01-26 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 炭素繊維強化窒化珪素質ナノ複合材及びその製造方法 |
| US5628938A (en) * | 1994-11-18 | 1997-05-13 | General Electric Company | Method of making a ceramic composite by infiltration of a ceramic preform |
| DE19632893C2 (de) | 1996-08-16 | 2001-02-08 | Industrieanlagen Betr Sgmbh Ia | Verfahren zur Herstellung von Flugkörperkomponenten aus faserverstärkter Keramik |
| US5945166A (en) * | 1997-12-30 | 1999-08-31 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method for forming fiber reinforced composite bodies with graded composition and stress zones |
| US6969478B1 (en) * | 2000-10-12 | 2005-11-29 | Lion Apparel, Inc. | Fiberglass composite firefighting helmet and method for making a fiberglass composite firefighting helmet |
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| US6878331B2 (en) * | 2002-12-03 | 2005-04-12 | Ucar Carbon Company Inc. | Manufacture of carbon composites by hot pressing |
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| US7207424B2 (en) * | 2002-12-03 | 2007-04-24 | Ucar Carbon Company Inc. | Manufacture of carbon/carbon composites by hot pressing |
| US20050186104A1 (en) * | 2003-03-26 | 2005-08-25 | Kear Bernard H. | Composite materials containing a nanostructured carbon binder phase and high pressure process for making the same |
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