JPH0678192B2 - Carbon-silicon carbide based composite material and method for producing the same - Google Patents

Carbon-silicon carbide based composite material and method for producing the same

Info

Publication number
JPH0678192B2
JPH0678192B2 JP3284025A JP28402591A JPH0678192B2 JP H0678192 B2 JPH0678192 B2 JP H0678192B2 JP 3284025 A JP3284025 A JP 3284025A JP 28402591 A JP28402591 A JP 28402591A JP H0678192 B2 JPH0678192 B2 JP H0678192B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
carbon
composite material
weight
acicular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3284025A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0687653A (en
Inventor
小川一太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP3284025A priority Critical patent/JPH0678192B2/en
Publication of JPH0687653A publication Critical patent/JPH0687653A/en
Publication of JPH0678192B2 publication Critical patent/JPH0678192B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マトリックス中に補強
材を緊密な状態で分散、含有させたことにより、靭性、
耐機械衝撃性、耐熱衝撃性、機械的強度、摺動特性、耐
摩耗性、耐エロージョン性などの物性が著しく改善され
た、炭素‐炭化ケイ素系複合材料及びその製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention provides a matrix with a reinforcing material in a tightly dispersed state, and thereby toughness,
The present invention relates to a carbon-silicon carbide composite material having significantly improved physical properties such as mechanical shock resistance, thermal shock resistance, mechanical strength, sliding characteristics, abrasion resistance, and erosion resistance, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に炭素の焼結体は、優れた耐熱性を
有し、また良好な導電性を示すために、種々の用途に供
されているが、単独では機械的強度を欠くため、多くの
場合繊維やウイスカーなどで強化された複合材料として
用いられている。
2. Description of the Related Art Generally, a carbon sintered body is used for various purposes because it has excellent heat resistance and good electrical conductivity. However, when it is used alone, it lacks mechanical strength. In many cases, it is used as a composite material reinforced with fibers or whiskers.

【0003】ところで、繊維やウイスカーのような補強
材を、炭素マトリックスに配合した場合、補強材とマト
リックスの種類が異なると、加熱、冷却時に膨張率や収
縮率に差を生じるため、両者の間の緊密性が失われ、十
分な補強効果が得られないという欠点がある。
By the way, when a reinforcing material such as fibers or whiskers is compounded in a carbon matrix, if the reinforcing material and the matrix are different in type, a difference in expansion rate and contraction rate occurs during heating and cooling. However, there is a drawback that the tightness of the steel is lost and a sufficient reinforcing effect cannot be obtained.

【0004】このような欠点を改良するため、炭素繊維
を補強材として用いピッチ含浸と焼成を多数回繰り返し
て炭素と炭素繊維とを複合させる方法が行われている
が、操作が繁雑な上に、組織的に限られたものしか得ら
れないため、用途が制限されるのを免れない。
In order to improve such drawbacks, a method of using carbon fiber as a reinforcing material and repeating pitch impregnation and firing a large number of times to combine carbon and carbon fiber has been carried out, but the operation is complicated and complicated. , You can't avoid limited applications because you can only get what is organizationally limited.

【0005】また、炭素‐炭素繊維複合材料において
は、通常長繊維が用いられているが、物性に異方性のな
い複合材料とするには長繊維は不都合であり、短繊維や
ウイスカーを用いるのが望ましい。しかしながら、この
場合、粒状の粉末と針状物質とを均質に混合することが
困難であり、その結果十分な強度を有する複合材料が得
られにくい上、たとえ均質に混合できたとしても、前記
したように焼成過程における母相炭素と短繊維やウイス
カーとの熱収縮の差によりち密なものが得られず、ま
た、原料の成形時に短繊維やウイスカーが加圧方向に並
ぶ傾向があるため、完全な等方性の複合材料が得られに
くいなどの欠点がある。
Further, although long fibers are usually used in carbon-carbon fiber composite materials, long fibers are inconvenient for making composite materials having no anisotropy in physical properties, and short fibers or whiskers are used. Is desirable. However, in this case, it is difficult to homogeneously mix the granular powder and the needle-shaped substance, and as a result, it is difficult to obtain a composite material having sufficient strength, and even if homogeneous mixing is possible, As described above, due to the difference in heat shrinkage between the matrix carbon and the short fibers or whiskers in the firing process, a dense one cannot be obtained, and the short fibers and whiskers tend to be aligned in the pressing direction during the molding of the raw material, There are drawbacks such as difficulty in obtaining a highly isotropic composite material.

【0006】このように、針状物質を配合して複合材料
を製造する従来の方法は種々の問題を有し、したがっ
て、針状物質を分散させた炭素複合材料は好ましい物性
を有するにもかかわらず、一般材料として普及しにくい
のが実状である。さらに、従来の針状物質分散の炭素複
合材料においては、混合工程などの製造過程に付きやす
い針状物質の傷が複合材料の物性に影響を与えるおそれ
もある。
[0006] As described above, the conventional method of manufacturing a composite material by incorporating the needle-shaped substance has various problems, and therefore the carbon composite material in which the needle-shaped substance is dispersed has preferable physical properties. In reality, it is difficult to spread as a general material. Furthermore, in the conventional acicular substance-dispersed carbon composite material, the scratches of the acicular substance, which are easily attached to the manufacturing process such as the mixing step, may affect the physical properties of the composite material.

【0007】ところで、本発明者は、先に(1)炭化ホ
ウ素や炭化ケイ素などのセラミックス粒子が極めて均質
に分散した炭素/セラミックス複合材料の製造方法(特
公昭58−38386号公報)、(2)炭化ホウ素及び
炭化ケイ素粒子を同時に含浸して成る極めて耐酸化性に
優れた耐酸化性炭素材料(特公昭62−12191号公
報)を提案するとともに、(3)前記(2)の複合材料
にさらに短炭素繊維を含浸させることにより、耐酸化性
に優れ、かつ破壊エネルギーの大きな炭素複合材料が得
られることを見出した。
By the way, the present inventor first (1) a method for producing a carbon / ceramic composite material in which ceramic particles such as boron carbide and silicon carbide are extremely uniformly dispersed (Japanese Patent Publication No. 58-38386), (2) ) While proposing an oxidation resistant carbon material (Japanese Patent Publication No. 62-12191), which is obtained by simultaneously impregnating boron carbide and silicon carbide particles and has extremely excellent oxidation resistance, (3) the composite material of (2) above It has been found that a carbon composite material having excellent oxidation resistance and large breaking energy can be obtained by further impregnating short carbon fibers.

【0008】これらの中で(3)の炭素複合材料は前記
のような優れた特徴を有し、注目されているが、先に述
べたように母相と繊維との熱収縮の違いにより、ち密性
に劣るものとなり、繊維を含浸させないものに比べて焼
成後の嵩密度が低下するのを免れず、また原料の混合時
や成形時に繊維に傷が付いたり、分散が不均一になった
りする上、耐酸化性を付与するには炭化ケイ素粉末を同
時に含浸させなければならないなどの欠点を有してい
る。また、耐酸化性を付与する方法として、炭素繊維の
代りに、炭化ケイ素ウイスカーを用いることも考えられ
るが、この場合、混合する過程において、硬度の高いウ
イスカーはより破損しやすいなどの欠点がある。
Among these, the carbon composite material of (3) has the excellent characteristics as described above and has attracted attention, but as described above, due to the difference in heat shrinkage between the matrix phase and the fiber, It becomes inferior in tightness, it is inevitable that the bulk density after firing will decrease compared to the one not impregnated with fibers, and the fibers will be scratched during mixing of raw materials or molding, and the dispersion will be uneven. In addition, it has the drawback that silicon carbide powder must be impregnated at the same time to impart oxidation resistance. Further, as a method of imparting oxidation resistance, it is possible to use silicon carbide whiskers instead of carbon fibers, but in this case, whiskers having high hardness are more likely to be damaged during the mixing process. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の炭素系複合材料における欠点を克服し、ち密で、
かつ物性に異方性がなく、靭性、耐機械衝撃性、耐熱衝
撃性、機械的安全性、摺動特性、耐摩耗性、耐エロージ
ョン性などの諸物性が改善された炭素系複合材料を提供
することを目的としてなされたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention overcomes the disadvantages of such conventional carbon-based composite materials and provides a dense,
We also provide carbon-based composite materials that have no anisotropy in physical properties and have improved physical properties such as toughness, mechanical shock resistance, thermal shock resistance, mechanical safety, sliding properties, wear resistance, and erosion resistance. It was made for the purpose of doing.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の好ま
しい性質を有する炭素複合材料を開発すべく鋭意研究を
重ねた結果、炭素、粒子状の炭化ケイ素及び場合により
特定量のホウ素又はホウ素化合物を含有して成る成形体
を焼成することにより、該粒子状の炭化ケイ素を炭素マ
トリックス中で結晶成長させて、粒子分散型から繊維分
散型(針状物質分散型)に変化させることができ、その
目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。
As a result of intensive research to develop a carbon composite material having the above-mentioned preferable properties, the present inventor has found that carbon, particulate silicon carbide and, in some cases, a specific amount of boron or boron. By firing a molded body containing a compound, the particulate silicon carbide can be crystal-grown in a carbon matrix to change from a particle-dispersed type to a fiber-dispersed type (needle-like substance dispersed type). The inventors have found that the object can be achieved, and have completed the present invention based on this finding.

【0011】すなわち、本発明は、炭素を主体とするマ
トリックス及びその中に分散された針状炭化ケイ素補強
材から成る複合材料において、該針状炭化ケイ素補強材
がマトリックス中での結晶成長により形成されたもので
あることを特徴とする炭素‐炭化ケイ素系複合材料を提
供するものである。
That is, the present invention provides a composite material comprising a carbon-based matrix and acicular silicon carbide reinforcing material dispersed therein, wherein the acicular silicon carbide reinforcing material is formed by crystal growth in the matrix. And a carbon-silicon carbide based composite material.

【0012】そして、本発明方法に従えば、このような
炭素‐炭化ケイ素系複合材料は、炭素又は炭素とそれに
対し20重量%以下のホウ素又はホウ素に換算して20
重量%以下のホウ素化合物との粉末混合物100重量に
対し、β炭化ケイ素粉末20〜60重量部を加え、得ら
れた原料混合物を所要の形状に成形したのち、2100
〜2500℃の温度において針状炭化ケイ素が形成する
のに十分な時間焼成することによって製造することがで
きる。
According to the method of the present invention, such a carbon-silicon carbide based composite material is converted into carbon or carbon and 20% by weight or less of boron or 20% by weight of boron.
20 to 60 parts by weight of β-silicon carbide powder is added to 100 parts by weight of a powder mixture with a boron compound in an amount of 1% by weight or less, and the obtained raw material mixture is molded into a desired shape, and then 2100
It can be produced by firing at a temperature of ˜2500 ° C. for a time sufficient to form acicular silicon carbide.

【0013】本発明の複合材料は、マトリックスを構成
する炭素40〜80重量%と補強材としての針状炭化ケ
イ素40〜30重量%から成っている。このマトリック
スを構成する炭素は、その重量に基づき20%を超えな
い範囲で、炭化ホウ素BCに置換されていてもよい。
また、マトリックスには、その基本的物性をそこなわな
い範囲の量で、他の金属、例えばジルコニウム、チタ
ン、ランタン、クロム、鉄、アルミニウム、マグネシウ
ムなどの炭化物、窒化物、ホウ化物を含有することもで
きる。
The composite material of the present invention comprises 40 to 80% by weight of carbon constituting the matrix and 40 to 30% by weight of acicular silicon carbide as a reinforcing material. Carbon constituting the matrix may be replaced with boron carbide B 4 C within a range not exceeding 20% based on the weight thereof.
Further, the matrix should contain other metals, for example, carbides such as zirconium, titanium, lanthanum, chromium, iron, aluminum, magnesium, etc., nitrides and borides in an amount within the range not impairing the basic physical properties. You can also

【0014】次に針状炭化ケイ素は、直径1〜5μm、
長さ10〜100μmを有し、そのアスペクト比は5以
上、好ましくは10〜30の範囲である。この範囲外の
ものでは、十分な補強効果が得られない。
Next, the acicular silicon carbide has a diameter of 1 to 5 μm,
It has a length of 10 to 100 μm and its aspect ratio is 5 or more, preferably 10 to 30. Outside of this range, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained.

【0015】本発明方法においては、炭素粉末とβ炭化
ケイ素粉末とを、前者100重量部当り、後者20〜6
0重量部の割合で混合したものを原料混合物として用い
る。炭素原料としては、石油コークス、ピッチコーク
ス、樹脂などを粉末状で用いる。また摺動特性その他の
物性改善のため天然黒鉛などを一部用いることもでき
る。
In the method of the present invention, the carbon powder and the β-silicon carbide powder are added to the former 20 to 6 per 100 parts by weight of the former.
A mixture of 0 parts by weight is used as a raw material mixture. As the carbon raw material, petroleum coke, pitch coke, resin and the like are used in powder form. In addition, natural graphite or the like can be partially used for improving sliding properties and other physical properties.

【0016】この炭素原料中には、焼結時における針状
炭化ケイ素の成長を促進させるために、ホウ素又はホウ
素化合物を含有させることができる。この含有量は、ホ
ウ素に換算して炭素に対し20重量%以下にすることが
必要であり、これよりも量が多くなると、焼結中にβ炭
化ケイ素がα炭化ケイ素に転移して、粗大化した粒状体
又は板状体を生じ、針状にならない。
The carbon raw material may contain boron or a boron compound in order to promote the growth of acicular silicon carbide during sintering. This content needs to be 20% by weight or less in terms of boron with respect to carbon, and if the amount is larger than this, β-silicon carbide is transformed into α-silicon carbide during sintering, resulting in coarse particles. A crushed granular material or a plate-like material is produced, and the material does not become acicular.

【0017】次に補強材としての針状炭化ケイ素を形成
させるための原料としては、多数知られている炭化ケイ
素のうちのβ炭化ケイ素すなわち立方晶3C型のものを
用いることが必要である。このβ炭化ケイ素は、通常2
200℃以上の温度で焼成すると二次再結晶を生じ粗大
な板状晶を生じるので、針状β炭化ケイ素を形成させる
には、2000℃以下の温度で焼成しなければならなか
ったが、本発明方法に従い炭素粉末と混合して焼成する
場合には、意外にも2300℃以上の温度においても板
状晶を生ずることなく、針状に結晶成長する。
Next, as a raw material for forming acicular silicon carbide as a reinforcing material, it is necessary to use β-silicon carbide among the many known silicon carbides, that is, cubic 3C type. This β silicon carbide is usually 2
When firing at a temperature of 200 ° C. or higher, secondary recrystallization occurs and coarse plate-like crystals are formed. Therefore, in order to form acicular β-silicon carbide, firing at a temperature of 2000 ° C. or lower was required. When mixed with carbon powder and fired according to the method of the invention, surprisingly, even at a temperature of 2300 ° C. or higher, plate-like crystals do not occur and needle-like crystal growth occurs.

【0018】本発明方法の好適な実施態様においては、
炭素、β炭化ケイ素及び場合により用いられるホウ素又
はホウ素化合物を、それぞれ粉末状で混合し、加圧成形
したのち、800〜1500℃の温度で仮焼するか、あ
るいはピッチバインダー又は熱硬化性樹脂を用いて成形
することにより成形体を作製する。
In a preferred embodiment of the method of the present invention,
Carbon, β-silicon carbide and optionally boron or boron compound are mixed in powder form, respectively, and press-molded, and then calcined at a temperature of 800 to 1500 ° C., or a pitch binder or a thermosetting resin is used. A molded body is produced by molding using the above.

【0019】この際、ケイ素は1500℃以下の温度で
炭素と反応してβ炭化ケイ素を生成するので、上記のβ
炭化ケイ素の少なくとも一部をケイ素やケイ素形成物質
例えばモミガラ灰などで置き換えることもできる。
At this time, since silicon reacts with carbon at a temperature of 1500 ° C. or lower to form β silicon carbide, the above β
It is also possible to replace at least part of the silicon carbide with silicon or a silicon-forming substance such as chaff ash.

【0020】また、この成形体の作製においては、本発
明の目的がそこなわれない範囲で所望に応じ、該粒子状
のβ炭化ケイ素の一部を針状の炭化ケイ素短繊維やウイ
スカーに置き換えることができる。さらに、針状炭化ケ
イ素の成長促進や制御、形態の制御、あるいは炭素マト
リックスとの界面状態の制御などの目的で、通常炭化ケ
イ素の粒成長や結晶構造の転移などに影響を及ぼす物
質、例えばランタン、クロム、鉄、チタン、アルミニウ
ム、マグネシウムなどの金属化合物や窒素化合物などを
添加してもよいし、また耐酸化性を向上させるための物
質、例えばジルコニウム、チタン、アルミニウムの炭化
物又はホウ化物などを添加してもよい。
In the production of this molded product, if necessary, a part of the particulate β-silicon carbide is replaced with acicular silicon carbide short fibers or whiskers within the range where the object of the present invention is not impaired. be able to. Further, for the purpose of promoting and controlling the growth of acicular silicon carbide, controlling the morphology, or controlling the interface state with the carbon matrix, substances that normally affect the grain growth and crystal structure transition of silicon carbide, such as lanthanum. Metal compounds such as chromium, iron, titanium, aluminum, and magnesium, and nitrogen compounds may be added, and substances for improving oxidation resistance, such as zirconium, titanium, and carbides or borides of aluminum, may be added. You may add.

【0021】次いで、このようにして得た成形体を、2
100〜2500℃、好ましくは2200〜2400℃
の温度で焼成する。焼成時間は、マトリックス中に針状
炭化ケイ素が形成するのに十分な時間とする。この時間
は、原料混合物の組成、焼成温度により左右されるが、
通常2〜10時間程度であるが、場合によってはさらに
長時間を要することもある。この焼成によりβ炭化ケイ
素は針状炭化ケイ素に結晶成長し、マトリックスとの間
に空隙のない緊密に分散された高密度の複合体を形成す
る。
Then, the molded body thus obtained is
100-2500 ° C, preferably 2200-2400 ° C
Bake at the temperature of. The firing time is sufficient to form acicular silicon carbide in the matrix. This time depends on the composition of the raw material mixture and the firing temperature,
It is usually about 2 to 10 hours, but it may take a longer time depending on the case. By this calcination, β-silicon carbide is crystal-grown into acicular silicon carbide to form a densely dispersed high-density composite having no voids with the matrix.

【0022】[0022]

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらによってなんら限定されるもの
ではない。
The present invention will be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the invention thereto.

【0023】実施例 炭素として、粒度100メッシュ以下の生コークス粉末
を用い、このものと重量平均粒径0.27μm及びSi
C含有量98重量%のβ炭化ケイ素粉末[イビデン
(株)製]又はα炭化ケイ素粉末と炭化ホウ素粉末[電
気化学工業(株)製、1200番]と重量平均粒径3.
5μmのホウ化ジルコニウム粉末(Hermann
C.社製)とを、表1に示す割合で十分に均質になるよ
うに混合し、加圧成形したのち、1000℃で仮焼する
ことにより成形体を作製し、次いで表1に示す条件で焼
成し、炭素複合材料を製造した。
Example As the carbon, raw coke powder having a grain size of 100 mesh or less was used, and this was used together with a weight average grain size of 0.27 μm and Si.
2. A β-silicon carbide powder having a C content of 98% by weight [manufactured by Ibiden Co., Ltd.] or an α-silicon carbide powder and a boron carbide powder [manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. No. 1200], and having a weight average particle diameter of 3.
5 μm zirconium boride powder (Hermann
C. (Manufactured by the same company) are mixed at a ratio shown in Table 1 so as to be sufficiently homogeneous, pressure-molded, then calcined at 1000 ° C. to prepare a molded body, and then baked under the conditions shown in Table 1. Then, a carbon composite material was manufactured.

【0024】この炭素複合材料の嵩密度を求めるととも
に、組織観察を行った。これらの結果を表1に示す。
The bulk density of this carbon composite material was determined and the structure was observed. The results are shown in Table 1.

【表1】 [Table 1]

【0025】表1から分かるように、β炭化ケイ素のみ
を混合したものでは(No.1)、2300℃の処理で
も針状炭化ケイ素の生成はみられなかった。しかし、こ
の場合、β炭化ケイ素はα炭化ケイ素に転移しておら
ず、β炭化ケイ素のままであった。このことは、より長
時間の熱処理を行えば、針状炭化ケイ素への結晶成長が
起こり、ち密な炭素複合材料が得られることを示唆して
いる。
As can be seen from Table 1, in the case of mixing only β-silicon carbide (No. 1), formation of acicular silicon carbide was not observed even at the treatment of 2300 ° C. However, in this case, β-silicon carbide was not transferred to α-silicon carbide and remained as β-silicon carbide. This suggests that if heat treatment is performed for a longer time, crystal growth into acicular silicon carbide occurs and a dense carbon composite material can be obtained.

【0026】β炭化ケイ素とともに炭化ホウ素3.3重
量部及びホウ化ジルコニウム2重量部を加えたものでは
(No.2)、粒状及び棒状の結晶成長がみられた。炭
化ホウ素の含有量が7.3重量部に増加すると(No.
3)、使用したβ炭化ケイ素粒子が平均粒径0.27μ
mと小さいにもかかわらず、図1の顕微鏡写真図に示す
ように、長さが約50μmで、かつ10〜20の大きな
アスペクト比を有する針状炭化ケイ素の成長がみられ、
該炭化ホウ素が針状炭化ケイ素の成長を促進しているこ
とが分かる。
In the case of adding 3.3 parts by weight of boron carbide and 2 parts by weight of zirconium boride together with β-silicon carbide (No. 2), granular and rod-shaped crystal growth was observed. When the content of boron carbide is increased to 7.3 parts by weight (No.
3), the used β-silicon carbide particles have an average particle size of 0.27μ
As shown in the micrograph of FIG. 1, despite the small m, the growth of acicular silicon carbide having a length of about 50 μm and a large aspect ratio of 10 to 20 was observed.
It can be seen that the boron carbide promotes the growth of acicular silicon carbide.

【0027】ここで、ホウ化ジルコニウムは耐酸化性の
向上のために添加したものであるが、ホウ化ジルコニウ
ムを加えない試料でも(No.4)、ホウ化ジルコニウ
ムを加えた試料と同様の針状炭化ケイ素の成長がみられ
た。すなわち、針状炭化ケイ素の成長に関しては、ホウ
化ジルコニウムの影響は小さいことが分かる。
Here, zirconium boride was added for the purpose of improving the oxidation resistance, but even in the sample without zirconium boride (No. 4), the same needle as the sample with zirconium boride added was used. The growth of silicon carbide was observed. That is, it can be seen that the influence of zirconium boride on the growth of acicular silicon carbide is small.

【0028】炭化ホウ素の量が13重量部(炭素に対す
るホウ素の割合が約20モル%)になると(No.
5)、アスペクト比が5以下の棒状又は粒状の炭化ケイ
素がみられ、かつそれらはたがいに合体している傾向が
多くみられた。また、X線回折によれば、この棒状の炭
化ケイ素はα炭化ケイ素に転移しており、このことか
ら、この試料では熱処理時間をさらに延ばしてもアスペ
クト比の大きな針状炭化ケイ素は生成しにくいことが推
察される。また、2100℃で1時間熱処理したもので
は(No.6及びNo.7)、針状炭化ケイ素の生成は
みられなかった。
When the amount of boron carbide reaches 13 parts by weight (the ratio of boron to carbon is about 20 mol%) (No.
5), rod-shaped or granular silicon carbide having an aspect ratio of 5 or less was found, and they tended to be united with each other. According to X-ray diffraction, this rod-shaped silicon carbide was transformed into α-silicon carbide, which indicates that needle-shaped silicon carbide with a large aspect ratio is unlikely to be formed in this sample even if the heat treatment time is further extended. It is guessed that. Further, in the case of heat treatment at 2100 ° C. for 1 hour (No. 6 and No. 7), formation of acicular silicon carbide was not observed.

【0029】さらに、2300℃、1時間の熱処理では
アスペクト比の小さな棒状炭化ケイ素の生成しか認めら
れなかった炭化ホウ素量の少ない試料(No.2)を、
同温度で3時間処理することにより(No.8)、図2
の顕微鏡写真図に示すように、アスペクト比が10〜2
0の針状炭化ケイ素の生成がみられ、熱処理時間の影響
が大きいことが分かる。針状炭化ケイ素の生成が認めら
れなかった2100℃の試料(No.7)でも、産業用
炉で長時間の熱処理を行えば、針状炭化ケイ素の生成も
ありうることが推察される。また、α炭化ケイ素を用い
たものでは(No.9)、針状炭化ケイ素の生成は全く
認められなかった。
Further, a sample (No. 2) having a small amount of boron carbide, in which only rod-shaped silicon carbide having a small aspect ratio was observed by heat treatment at 2300 ° C. for 1 hour,
By performing the treatment at the same temperature for 3 hours (No. 8), as shown in FIG.
As shown in the photomicrograph of, the aspect ratio is 10-2.
The formation of needle-shaped silicon carbide of 0 is observed, and it is understood that the influence of the heat treatment time is large. It is inferred that even in the sample (No. 7) at 2100 ° C. in which the formation of needle-shaped silicon carbide was not observed, the needle-shaped silicon carbide may be generated if the heat treatment is performed for a long time in the industrial furnace. Further, in the case of using α silicon carbide (No. 9), formation of acicular silicon carbide was not observed at all.

【0030】次に、嵩密度の大小をみると、炭化ケイ素
が粒状にしか成長しない試料では(No.1)、比重の
大きな炭化ケイ素を最も多く含んでいるにもかかわら
ず、嵩密度は2,104g/cmと最も低い。
Looking at the bulk density, the sample in which silicon carbide grows only in a granular form (No. 1) has a bulk density of 2 even though it contains the largest amount of silicon carbide having a large specific gravity. , 104 g / cm 3, which is the lowest.

【0031】これに対し、針状に成長した試料では(N
o.3)、2,138g/cmの高い嵩密度を有して
いる。また、粒状又は短い棒状に成長した試料(No.
2)では、これより高い嵩密度を有しているが、これは
比重の大きな炭化ケイ素を多く含んでいるためである。
この試料を同温度でより長時間処理したものでは(N
o.8)、針状炭化ケイ素の成長が著しくなるととも
に、さらに嵩密度が増大し、2,224g/cmとな
っている。これらのことは、針状炭化ケイ素の成長が複
合材料の低密度化をもたらさず、むしろ逆に高密度化を
もたらすことを示している。
On the other hand, in the case of the needle-like grown sample, (N
o. 3), has a high bulk density of 2,138 g / cm 3 . In addition, a sample (No.
In 2), the bulk density is higher than this because it contains a large amount of silicon carbide having a large specific gravity.
If this sample was treated at the same temperature for a longer period of time (N
o. 8), the acicular silicon carbide grows remarkably, and the bulk density further increases to 2,224 g / cm 3 . These indicate that the growth of acicular silicon carbide does not lead to a densification of the composite material, but rather a densification.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によると、ち密で、かつ物性に異
方性がなく、靭性、耐機械衝撃性、耐熱衝撃性、機械的
安全性、摺動特性、耐摩耗性、耐エロージョン性などの
諸物質が改善された炭素‐炭化ケイ素複合材料が得られ
る。
According to the present invention, it is dense, has no anisotropy in physical properties, and has toughness, mechanical shock resistance, thermal shock resistance, mechanical safety, sliding characteristics, wear resistance, erosion resistance, etc. A carbon-silicon carbide composite material having improved materials is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のセラミック材料の組織の1例
を示す顕微鏡写真
FIG. 1 is a micrograph showing an example of the structure of a ceramic material of the present invention.

【図2】 本発明のセラミック材料の組織の異な
った例を示す顕微鏡写真
FIG. 2 shows the different structure of the ceramic material of the present invention.
Micrograph showing an example

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素を主体とするマトリックス及びその
中に分散された針状炭化ケイ素補強材からなる複合材料
において、該針状炭化ケイ素補強材がマトリックス中で
の結晶成長により形成されたものであることを特徴とす
る炭素‐炭化ケイ素系複合材料。
1. A composite material comprising a carbon-based matrix and acicular silicon carbide reinforcement dispersed therein, wherein the acicular silicon carbide reinforcement is formed by crystal growth in the matrix. A carbon-silicon carbide based composite material characterized by being present.
【請求項2】 炭素又は炭素とそれに対し20重量%以
下のホウ素又はホウ素に換算して20重量%以下のホウ
素化合物との粉末混合物100重量部に対し、β炭化ケ
イ素粉末20〜60重量部を加え、得られた原料混合物
を所要の形状に成形したのち、2100〜2500℃の
温度において針状炭化ケイ素が形成するのに十分な時間
焼成することを特徴とする炭素‐炭化ケイ素系複合材料
の製造方法。
2. 20 to 60 parts by weight of β-silicon carbide powder is added to 100 parts by weight of carbon or a powder mixture of carbon and 20% by weight or less of boron or 20% by weight or less of a boron compound in terms of boron. In addition, after the obtained raw material mixture is formed into a desired shape, it is fired at a temperature of 2100 to 2500 ° C. for a sufficient time to form acicular silicon carbide. Production method.
【請求項3】 原料混合物に対しジルコニウムのホウ化
物又は炭化物を添加して行う請求項2記載の製造方法。
3. The production method according to claim 2, wherein a zirconium boride or carbide is added to the raw material mixture.
JP3284025A 1991-10-03 1991-10-03 Carbon-silicon carbide based composite material and method for producing the same Expired - Lifetime JPH0678192B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3284025A JPH0678192B2 (en) 1991-10-03 1991-10-03 Carbon-silicon carbide based composite material and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3284025A JPH0678192B2 (en) 1991-10-03 1991-10-03 Carbon-silicon carbide based composite material and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0687653A JPH0687653A (en) 1994-03-29
JPH0678192B2 true JPH0678192B2 (en) 1994-10-05

Family

ID=17673333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3284025A Expired - Lifetime JPH0678192B2 (en) 1991-10-03 1991-10-03 Carbon-silicon carbide based composite material and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0678192B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0966886A (en) * 1995-08-31 1997-03-11 Tetsuya Ogo Catamaran ship
US8860922B2 (en) 2003-10-28 2014-10-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013014487A (en) * 2011-07-06 2013-01-24 Miyagawa Kasei Ind Co Ltd Method for producing conductive ceramics

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0966886A (en) * 1995-08-31 1997-03-11 Tetsuya Ogo Catamaran ship
US8860922B2 (en) 2003-10-28 2014-10-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US9182679B2 (en) 2003-10-28 2015-11-10 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0687653A (en) 1994-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2667482B2 (en) Method for producing self-supporting material and composite material produced thereby
US7723247B2 (en) Method for pressurelessly sintering zirconium diboride/silicon carbide composite bodies to high densities
JP4647370B2 (en) Fiber-reinforced silicon carbide composite material and method for producing the same
JP4734674B2 (en) Low CTE isotropic graphite
US8097548B2 (en) High-density pressurelessly sintered zirconium diboride/silicon carbide composite bodies and a method for producing the same
KR940011452B1 (en) Silicon carbide refractories having modified silicon nitride bond
US5326732A (en) Carbon-silicon carbide composite material and method for the preparation thereof
JPH01103945A (en) Manufacture of self supporter and composite material therefrom
JPH0678192B2 (en) Carbon-silicon carbide based composite material and method for producing the same
JP2879675B1 (en) Method for producing two-dimensional fiber reinforced silicon carbide / carbon composite ceramics
JPH0520382B2 (en)
JP3762090B2 (en) Silicon nitride sintered body and cutting tool using the same
JP2738596B2 (en) Ceramic composite sintered body and its manufacturing method
JP4291419B2 (en) Method for producing silicon carbide-reinforced carbon fiber reinforced carbon composite material
JP3694583B2 (en) Crusher parts
JP3118557B2 (en) Method for growing graphite particles in carbon-based moldings
JP2801785B2 (en) Manufacturing method of ceramic composite sintered body
JPS6127352B2 (en)
JP2784280B2 (en) Ceramic composite sintered body, method for producing the same, and sliding member
JPH0672052B2 (en) High strength / high toughness sintered body and method for producing the same
JP2742620B2 (en) Boride-aluminum oxide sintered body and method for producing the same
JPH0333064A (en) Powder composition for producing carbon/silicon carbide composite material, production of carbon/silicon carbide composite material and carbon/silicon carbide composite material
JP3030888B2 (en) Ceramic composite powder and method for producing the same
JP2794122B2 (en) Fiber reinforced ceramics
JPS58130165A (en) Silicon carbide sliding material

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term