JPH068226B2 - 耐酸化性組成物 - Google Patents
耐酸化性組成物Info
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- C03C2214/02—Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material
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- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/20—Glass-ceramics matrix
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、繊維強化組成物に関するもので、特に、高温
度下での使用に適した繊維強化組成物に関するものであ
る。
度下での使用に適した繊維強化組成物に関するものであ
る。
（従来の技術） 高温度で使用される炭化ケイ素繊維で強化されたガラス
−セラミツクスのマトリツクスの複合材は公知である。
炭化ケイ素で強化されたガラス−セラミツクのマトリツ
クスの複合材は、高温度における高いたわみ強度と特徴
としている。しかしながら炭化ケイ素繊維で強化された
ガラス−セラミツクのマトリツクスの組成物が酸化雰囲
気の中で高温度にさらされると、前記組成物の高いたわ
み強度が低下するおそれがある。
−セラミツクスのマトリツクスの複合材は公知である。
炭化ケイ素で強化されたガラス−セラミツクのマトリツ
クスの複合材は、高温度における高いたわみ強度と特徴
としている。しかしながら炭化ケイ素繊維で強化された
ガラス−セラミツクのマトリツクスの組成物が酸化雰囲
気の中で高温度にさらされると、前記組成物の高いたわ
み強度が低下するおそれがある。
（発明が解決しようとする課題） そこで本発明の目的は、上記の問題が解消して、酸化雰
囲気下において高温加熱されてもたわみ強度の低下が少
ない炭化ケイ素繊維で強化されたガラス−セラミツクの
マトリツクスの組成物を提供しようとするものである。
囲気下において高温加熱されてもたわみ強度の低下が少
ない炭化ケイ素繊維で強化されたガラス−セラミツクの
マトリツクスの組成物を提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明の１実施態様によれば、組成物は、約２０容積パ
ーセントから約６０容積パーセントまでの炭化ケイ素繊
維と、約４０容積パーセントから約８０容積パーセント
までのガラス−セラミツクのマトリツクスより成る。ガ
ラス−セラミツクのマトリツクスは、約６０重量パーセ
ントから約７５重量パーセントまでの二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ2）と、約１５重量パーセントから約２５重量パー
セントまでのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と、約１．５重量パ
ーセントから約５重量パーセントまでの酸化リチウム
（Ｌｉ2Ｏ）と、約１重量パーセントから約５重量パー
セントまでのＭｇＯと、約３重量パーセントまでのＺｎ
Ｏ2と、約３重量パーセントまでのＡｓ2Ｏ3と、約２重
量パーセントあら約５重量パーセントまでの三酸化ホウ
素（Ｂ2Ｏ3）とを有している。繊維で強化された組成物
は、高温度における高いたわみ強度と酸化雰囲気内での
高温度における酸化に対する高い安定性との両方を示し
ている。
ーセントから約６０容積パーセントまでの炭化ケイ素繊
維と、約４０容積パーセントから約８０容積パーセント
までのガラス−セラミツクのマトリツクスより成る。ガ
ラス−セラミツクのマトリツクスは、約６０重量パーセ
ントから約７５重量パーセントまでの二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ2）と、約１５重量パーセントから約２５重量パー
セントまでのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と、約１．５重量パ
ーセントから約５重量パーセントまでの酸化リチウム
（Ｌｉ2Ｏ）と、約１重量パーセントから約５重量パー
セントまでのＭｇＯと、約３重量パーセントまでのＺｎ
Ｏ2と、約３重量パーセントまでのＡｓ2Ｏ3と、約２重
量パーセントあら約５重量パーセントまでの三酸化ホウ
素（Ｂ2Ｏ3）とを有している。繊維で強化された組成物
は、高温度における高いたわみ強度と酸化雰囲気内での
高温度における酸化に対する高い安定性との両方を示し
ている。
本発明の別の実施態様によれば、組成物は、約２０容積
パーセントから約６０容積パーセントまでの炭化ケイ素
繊維と、約４０容積パーセントから約８０容積パーセン
トまでのガラス−セラミツクのマトリツクスより成る。
ガラス−セラミツクのマトリツクスは、約６０重量パー
セントから約７５重量パーセントまでのＳｉＯ2と、約
１５重量パーセントから約２５重量パーセントまでのＡ
ｌ2Ｏ3と、約１．５重量パーセントから約５重量パーセ
ントまでのＬｉ2Ｏと、約１重量パーセントから約５重
量パーセントまでのＭｇＯと、約１重量パーセントから
約３重量パーセントまでのＺｒＯ2と、約０．４重量パ
ーセントから約２重量パーセントまでのＮａ2Ｏと、約
０．０５重量パーセントから約０．５重量パーセントま
でのＫ2Ｏと、約０．５重量パーセントから約３重量パ
ーセントまでのＡｓ2Ｏ3と、約２重量パーセントまでの
ＺｎＯと、約２重量パーセントまでのＢａＯと、約１重
量パーセントまでのＮｄ2Ｏ3と、約１重量パーセントま
でのＢ2Ｏ3とを有している。しかして、ＺｎＯとＢａＯ
とＮａ2ＯとＫ2ＯとＡｓ2Ｏ3とについて組み合わされた
量は、約０．２重量パーセントと約３重量パーセントと
の間に設定されている。
パーセントから約６０容積パーセントまでの炭化ケイ素
繊維と、約４０容積パーセントから約８０容積パーセン
トまでのガラス−セラミツクのマトリツクスより成る。
ガラス−セラミツクのマトリツクスは、約６０重量パー
セントから約７５重量パーセントまでのＳｉＯ2と、約
１５重量パーセントから約２５重量パーセントまでのＡ
ｌ2Ｏ3と、約１．５重量パーセントから約５重量パーセ
ントまでのＬｉ2Ｏと、約１重量パーセントから約５重
量パーセントまでのＭｇＯと、約１重量パーセントから
約３重量パーセントまでのＺｒＯ2と、約０．４重量パ
ーセントから約２重量パーセントまでのＮａ2Ｏと、約
０．０５重量パーセントから約０．５重量パーセントま
でのＫ2Ｏと、約０．５重量パーセントから約３重量パ
ーセントまでのＡｓ2Ｏ3と、約２重量パーセントまでの
ＺｎＯと、約２重量パーセントまでのＢａＯと、約１重
量パーセントまでのＮｄ2Ｏ3と、約１重量パーセントま
でのＢ2Ｏ3とを有している。しかして、ＺｎＯとＢａＯ
とＮａ2ＯとＫ2ＯとＡｓ2Ｏ3とについて組み合わされた
量は、約０．２重量パーセントと約３重量パーセントと
の間に設定されている。
本発明のこれらとその他の特徴と特長は、下記の説明に
よりさらに明らかとなるであろう。
よりさらに明らかとなるであろう。
（実施例） 本発明に係る炭化ケイ素繊維は、連続した炭化ケイ素繊
維であつてもよく、不連続な炭化ケイ素繊維であつても
よい。本発明を実施するにあたり、使用にさいし炭化け
い素繊維が強化されていることが好ましいが、本発明の
組成物を製造した後、炭素リツチな界面層を示す繊維を
強化を強化するものであればどのようなものでも適当で
ある。炭素リツチな層は、組成物を製造する前に、例え
ば、ＳＣＳ−６（アブコ社製）、ＨＰＺ（ダウ・コーニ
ング社製）またはネクステル（３Ｍ社製）繊維のごとき
繊維強化材の表面に（例えば、化学的な蒸着により）付
加することができる。炭素リッチな界面層は、例えば、
ニカロン（日本カーボン社製）、ＭＰＤＺ（ダウ・コー
ニング社製）またはタイラノ（宇部興産社製）のごとき
繊維を使用して組成物を製造する間、適所に形成され
る。本発明に使用する特に適していることが判明した炭
化ケイ素繊維は、ニカロン（日本カーボン社製）として
知られているものである。ニカロン繊維は、繊維の平均
の直径が約１０ミクロンであつて、１本の粗糸当たり約
５００本の繊維を有する糸として利用に供されている。
繊維の平均引張強度は約２０００ＭＰａ（３ｘ１０6ｐ
ｓｉ）であり、また弾性係数は約２２１ＧＰａ（３２ｘ
１０6ｐｓｉ）である。
維であつてもよく、不連続な炭化ケイ素繊維であつても
よい。本発明を実施するにあたり、使用にさいし炭化け
い素繊維が強化されていることが好ましいが、本発明の
組成物を製造した後、炭素リツチな界面層を示す繊維を
強化を強化するものであればどのようなものでも適当で
ある。炭素リツチな層は、組成物を製造する前に、例え
ば、ＳＣＳ−６（アブコ社製）、ＨＰＺ（ダウ・コーニ
ング社製）またはネクステル（３Ｍ社製）繊維のごとき
繊維強化材の表面に（例えば、化学的な蒸着により）付
加することができる。炭素リッチな界面層は、例えば、
ニカロン（日本カーボン社製）、ＭＰＤＺ（ダウ・コー
ニング社製）またはタイラノ（宇部興産社製）のごとき
繊維を使用して組成物を製造する間、適所に形成され
る。本発明に使用する特に適していることが判明した炭
化ケイ素繊維は、ニカロン（日本カーボン社製）として
知られているものである。ニカロン繊維は、繊維の平均
の直径が約１０ミクロンであつて、１本の粗糸当たり約
５００本の繊維を有する糸として利用に供されている。
繊維の平均引張強度は約２０００ＭＰａ（３ｘ１０6ｐ
ｓｉ）であり、また弾性係数は約２２１ＧＰａ（３２ｘ
１０6ｐｓｉ）である。
繊維で強化された耐火物であるリチウム・アルミノケイ
酸塩のガラス−セラミツクのマトリツクス組成物は、出
願人が所有する米国特許第４，３２４，８４３号と第
４，４８５，１７９号に開示されている。本発明の組成
物のマトリツクスは、選択された量のＢ2Ｏ3が添加され
ている点で従来の耐火物のリチウム・アルミノケイ酸塩
のガラス−セラミツク組成物と異なつている。
酸塩のガラス−セラミツクのマトリツクス組成物は、出
願人が所有する米国特許第４，３２４，８４３号と第
４，４８５，１７９号に開示されている。本発明の組成
物のマトリツクスは、選択された量のＢ2Ｏ3が添加され
ている点で従来の耐火物のリチウム・アルミノケイ酸塩
のガラス−セラミツク組成物と異なつている。
本発明の１実施例によれば、重量パーセントで表わされ
ている適当なマトリツクスとしては、ＺｎとＢａＯとＮ
ａ2ＯとＫ2ＯとＡｓＯ3について結合された量が０．２
重量パーセントと３パーセントとの間にあるものとすれ
ば、次ぎのものを挙げることができる。
ている適当なマトリツクスとしては、ＺｎとＢａＯとＮ
ａ2ＯとＫ2ＯとＡｓＯ3について結合された量が０．２
重量パーセントと３パーセントとの間にあるものとすれ
ば、次ぎのものを挙げることができる。
ＳｉＯ2 ６０−７０ Ａｌ2Ｏ2 １５−２５ Ｌｉ2Ｏ １．５−５ Ｂ2Ｏ3 １−５ ＭｇＯ １−５ ＺｎＯ ０−２ ＺｒＯ2 ０−３ ＢａＯ ０−２ Ｎｄ2Ｏ3 ０−１ Ｎａ2Ｏ ０−２ Ｋ2Ｏ ０−０．５５ Ａｓ2Ｏ3 ０−３ 本発明の別の実施例によれば、重量パーセントにより表
わされている適当なマトリツクス組成物としては、次ぎ
のものを挙げることができる。
わされている適当なマトリツクス組成物としては、次ぎ
のものを挙げることができる。
ＳＩＯ2 ６０−７５ ＡＩ2Ｏ3 １５−２５ Ｌｉ2Ｏ １．５−５ ＭｇＯ １−５ ＺｒＯ3 ０−３ Ａｓ2Ｏ3 ０−３ Ｂ2Ｏ3 ２−５ 上記の範囲内にはいる適当なガラス−セラミツク組成物
は、２つの方法により調製することができる。一般に使
用されているホウケイ酸塩ガラスの粉末（例えば、コー
ニング７７４０）を一般に使用されているリチウム・ア
ルミノケイ酸塩ガラスの粉末と混合し、上記の範囲内に
はいる組成物が得られる。その他、Ｂ2Ｏ3をあらかじめ
溶けたリチウム・アルミノケイ酸塩に添加してもよい。
は、２つの方法により調製することができる。一般に使
用されているホウケイ酸塩ガラスの粉末（例えば、コー
ニング７７４０）を一般に使用されているリチウム・ア
ルミノケイ酸塩ガラスの粉末と混合し、上記の範囲内に
はいる組成物が得られる。その他、Ｂ2Ｏ3をあらかじめ
溶けたリチウム・アルミノケイ酸塩に添加してもよい。
マウネシウム・アルミノケイ酸塩、バリウムのアルミノ
ケイ酸塩、カルシウム・アルミノケイ酸塩のごときガラ
ス−セラミツクスの組成物にもとずく他の耐火物のマト
リツクスまたはガラス−セラミツク材料の組み合わせに
基づくマトリツクスは、本発明のマトリツクスとしては
有用である。
ケイ酸塩、カルシウム・アルミノケイ酸塩のごときガラ
ス−セラミツクスの組成物にもとずく他の耐火物のマト
リツクスまたはガラス−セラミツク材料の組み合わせに
基づくマトリツクスは、本発明のマトリツクスとしては
有用である。
“ガラス−セラミツク”の用語は、プロセスのパラメー
タによるが、ガラス層からだけ成るかまたはガラス層と
セラミツク層より成る材料を指すようこの明細書では使
用されている。
タによるが、ガラス層からだけ成るかまたはガラス層と
セラミツク層より成る材料を指すようこの明細書では使
用されている。
本発明の組成物は、ＳｉＣを含む層を熱間プレスする
か、または組成物を固めるためＳｉＣの繊維とガラス−
セラミツクのマトリックス組成物との混合物を熱間プレ
ス、しかるのちに、部分的に結晶状のマトリツクスを必
要とする場合は、マトリツクスを結晶化するために固め
られた組成物を加熱することにより製造することが出来
る。
か、または組成物を固めるためＳｉＣの繊維とガラス−
セラミツクのマトリックス組成物との混合物を熱間プレ
ス、しかるのちに、部分的に結晶状のマトリツクスを必
要とする場合は、マトリツクスを結晶化するために固め
られた組成物を加熱することにより製造することが出来
る。
組成物を用いる強化繊維は、例えば出願人が所有する米
国特許第４，３４１，８２６号に開示されている。この
米国特許第４，３４１，８２６号の強化繊維に関する開
示は、本発明の開示の一部として採用する。この強化繊
維材と粉末状のガラス−セラミツクのマトリツクス組成
物とを含有したプライを重ね合わせることにより形成さ
れることが好ましい。各プライの中における繊維が強化
される向きがほぼ一方向であり、連続したプライの繊維
の向きの間の関係が組成物に所要の特性を与えるよう選
択された層が重ね合わされている。例えば、本発明の組
成物は、この明細書で“０゜”の方向として表示されて
いる基準横行に向きぎめされた繊維を有するプライとこ
の明細書で“９０゜”の方向として表示されている基準
方向に関し９０゜の角度で向きぎめされた繊維を有する
プライを交互に重ね合わせるようにしてもよい。
国特許第４，３４１，８２６号に開示されている。この
米国特許第４，３４１，８２６号の強化繊維に関する開
示は、本発明の開示の一部として採用する。この強化繊
維材と粉末状のガラス−セラミツクのマトリツクス組成
物とを含有したプライを重ね合わせることにより形成さ
れることが好ましい。各プライの中における繊維が強化
される向きがほぼ一方向であり、連続したプライの繊維
の向きの間の関係が組成物に所要の特性を与えるよう選
択された層が重ね合わされている。例えば、本発明の組
成物は、この明細書で“０゜”の方向として表示されて
いる基準横行に向きぎめされた繊維を有するプライとこ
の明細書で“９０゜”の方向として表示されている基準
方向に関し９０゜の角度で向きぎめされた繊維を有する
プライを交互に重ね合わせるようにしてもよい。
繊維強化材は、繊維により強化されたガラス−セラミツ
クのマトリツクスの複合材料について約２０％と約６０
％との間にある容積部分より成ることが好ましい。も
し、繊維の容積部分が約２０％を下回る場合、繊維を適
切に分散させることは困難であり、また、もし、繊維の
容積部分が約６０％を越える場合、ガラス−セラミツク
のマトリツクスの複合材料の剪断特性は低下する。
クのマトリツクスの複合材料について約２０％と約６０
％との間にある容積部分より成ることが好ましい。も
し、繊維の容積部分が約２０％を下回る場合、繊維を適
切に分散させることは困難であり、また、もし、繊維の
容積部分が約６０％を越える場合、ガラス−セラミツク
のマトリツクスの複合材料の剪断特性は低下する。
しかるのち、積み重ねられたパイルは、約１７．４Ｋｇ
／ｃｍ２（２５０ｐｓｉ）から約３４７Ｋｇ／ｃｍ
２（５Ｋｓｉ）までの間の圧力のもと約１２００゜Ｃと
約１５００゜Ｃとの間の温度で約２分から約１時間まで
の時間にわたつて熱間プレスされる。なお、上記より時
間を短くする場合は、通常、上記より温度と圧力を高く
することが必要である。
／ｃｍ２（２５０ｐｓｉ）から約３４７Ｋｇ／ｃｍ
２（５Ｋｓｉ）までの間の圧力のもと約１２００゜Ｃと
約１５００゜Ｃとの間の温度で約２分から約１時間まで
の時間にわたつて熱間プレスされる。なお、上記より時
間を短くする場合は、通常、上記より温度と圧力を高く
することが必要である。
固化の後、組成物は、マトリツクスを結晶化させるた
め、好適にはアルゴンのごとき不活性な雰囲気の中で約
２時間から約４８時間までの時間にわたつて約８００゜
Ｃから約１２００゜Ｃまでの間の温度まで加熱される。
め、好適にはアルゴンのごとき不活性な雰囲気の中で約
２時間から約４８時間までの時間にわたつて約８００゜
Ｃから約１２００゜Ｃまでの間の温度まで加熱される。
特定の理論により限定されることを望むものではない
が、酸化に対する抵抗を改善できたことは、いくつかの
フアクターの相互作用によるものと思われる。
が、酸化に対する抵抗を改善できたことは、いくつかの
フアクターの相互作用によるものと思われる。
炭素リツチな層は、炭化ケイ素繊維による強化されたガ
ラス−セラミツクのマトリツクスの組成物を製造してい
る間、繊維／マトリツクスの界面で形成される。炭素リ
ツチな界面層は、酸化体にさらされると、約５００゜Ｃ
を上回る温度で容易に酸化される。酸化体は、マトリツ
クスの中の微小割れを介しかつ微小割れの箇所と組成物
の表面と交差する繊維の切断端とから界面層に沿つて酸
化体が拡散することにより界面層と接触する。界面層が
酸化すると、組成物のたわみ強度が劣化する結果とな
る。
ラス−セラミツクのマトリツクスの組成物を製造してい
る間、繊維／マトリツクスの界面で形成される。炭素リ
ツチな界面層は、酸化体にさらされると、約５００゜Ｃ
を上回る温度で容易に酸化される。酸化体は、マトリツ
クスの中の微小割れを介しかつ微小割れの箇所と組成物
の表面と交差する繊維の切断端とから界面層に沿つて酸
化体が拡散することにより界面層と接触する。界面層が
酸化すると、組成物のたわみ強度が劣化する結果とな
る。
微小割れは、マトリツクス材料の脆性破壊により生じる
とともに、組成物の温度が変化したとき、組成物が寸法
上の変化を受けるにしたがつて発生する応力により生じ
る。
とともに、組成物の温度が変化したとき、組成物が寸法
上の変化を受けるにしたがつて発生する応力により生じ
る。
本発明のマトリツクスの中にＢ2Ｏ3が含まれていると、
比較的多くの量が存在し、Ｂ2Ｏ3が含まれていない同族
のリチウム・アルミノケイ酸塩のマトリツクス組成物の
ガラス状の層よりも粘性が低いガラス状の層が残留する
結果となる。残留したガラス状の層の粘性が低いと、製
造の間に生じた応力を塑性状の流動により解放すること
により微小割れの形成が阻止されることになる。ガラス
状の層の粘性が低くなくことは、のちほど説明される荷
重支持能力に関する温度の制限が低下する原因ともな
る。
比較的多くの量が存在し、Ｂ2Ｏ3が含まれていない同族
のリチウム・アルミノケイ酸塩のマトリツクス組成物の
ガラス状の層よりも粘性が低いガラス状の層が残留する
結果となる。残留したガラス状の層の粘性が低いと、製
造の間に生じた応力を塑性状の流動により解放すること
により微小割れの形成が阻止されることになる。ガラス
状の層の粘性が低くなくことは、のちほど説明される荷
重支持能力に関する温度の制限が低下する原因ともな
る。
マグネシウム・ホウ素アルミノケイ酸塩より成る粘性の
低いガラス層の皮膜が組成物の表面上かつ該表面と交差
する繊維の端部の回りで形成されて、組成物の表面と交
差する繊維の切断端で繊維／マトリツクスの界面を効果
的に封止する酸素拡散バリヤーを提供するとともに、
“ハイプライン状の”の酸化が炭素リツチな界面層の長
さに沿つて組成物の表面で生じることが阻止される。
低いガラス層の皮膜が組成物の表面上かつ該表面と交差
する繊維の端部の回りで形成されて、組成物の表面と交
差する繊維の切断端で繊維／マトリツクスの界面を効果
的に封止する酸素拡散バリヤーを提供するとともに、
“ハイプライン状の”の酸化が炭素リツチな界面層の長
さに沿つて組成物の表面で生じることが阻止される。
本発明のマトリツクス中のセラミツク層に対する残留ガ
ラス状層の相対的な割合は、本発明の炭化ケイ素繊維に
よる強化に正確にマツチした熱膨張係数を示すマトリツ
クスを提供するものである。これに伴つて、組成物の温
度が変化したとき発生する熱応力の大きさを減少させる
ことにより、マトリツクスに微小割れが生じることが阻
止される。
ラス状層の相対的な割合は、本発明の炭化ケイ素繊維に
よる強化に正確にマツチした熱膨張係数を示すマトリツ
クスを提供するものである。これに伴つて、組成物の温
度が変化したとき発生する熱応力の大きさを減少させる
ことにより、マトリツクスに微小割れが生じることが阻
止される。
最後に、ホウ素がマトリツクスから界面層を横切つて炭
化ケイ素繊維強化材の中に拡散することが、オージエ走
査解析により明らかにされている。繊維／マトリツクス
の界面でホウ素が存在することは、高温度の酸化雰囲気
に露出した界面のうち炭素リツチの界面層が酸化に対す
る抵抗を大幅に改善しているように思われる。
化ケイ素繊維強化材の中に拡散することが、オージエ走
査解析により明らかにされている。繊維／マトリツクス
の界面でホウ素が存在することは、高温度の酸化雰囲気
に露出した界面のうち炭素リツチの界面層が酸化に対す
る抵抗を大幅に改善しているように思われる。
実施１ ４つの異なつたガラス−セラミツクのマトリツクスの組
成を使用することにより、炭化ケイ素繊維（ニカロン）
で強化されたガラス−セラミツクのマトリツクスの組成
物の試験片が調製された。ガラス−セラミツクスのマト
リツクスを重量パーセントで表した組成は、第１表に示
されている通りである。
成を使用することにより、炭化ケイ素繊維（ニカロン）
で強化されたガラス−セラミツクのマトリツクスの組成
物の試験片が調製された。ガラス−セラミツクスのマト
リツクスを重量パーセントで表した組成は、第１表に示
されている通りである。
組成Ａは、リチウム・アルミノケイ酸塩ガラス−セラミ
ツクの組成より成る。
ツクの組成より成る。
組成Ｂは、組成Ａが７５重量パーセントとホウケイ酸塩
のガラス粉末（コーニング７７４０）が２５重量パーセ
ントとの混合物より成る。
のガラス粉末（コーニング７７４０）が２５重量パーセ
ントとの混合物より成る。
組成Ｃは、組成Ａが９０重量パーセントとホウケイ酸塩
のガラス粉末（コーニング７７４０）が１０重量パーセ
ントとの混合物より成る。
のガラス粉末（コーニング７７４０）が１０重量パーセ
ントとの混合物より成る。
組成ＢとＣは、ガラス−セラミツクスとラスの粉末をボ
ールを使用して混合することにより形成された。
ールを使用して混合することにより形成された。
試験片は、６９．４Ｋｇ／ｍｍ2（１Ｋｓｉ）のもと１
２５０゜Ｃより１３５０゜Ｃまでの温度で３０分間にわ
たり熱間プレスすることにより固化された。固化した試
験片は、マトリツクスを結晶化させるため、９００゜Ｃ
の温度で１６時間にわたつてアルゴン雰囲気の中で加熱
された。マトリツクスの組成と各タイプの試験片の繊維
強化材の容積パーセントは第２表に示されている通りで
ある。試験片はすべて、組成物の表面に２つの連続した
０゜の向きを有するパイルを備えた０゜と９０゜に交互
に向きぎめされたパイルより成る。
２５０゜Ｃより１３５０゜Ｃまでの温度で３０分間にわ
たり熱間プレスすることにより固化された。固化した試
験片は、マトリツクスを結晶化させるため、９００゜Ｃ
の温度で１６時間にわたつてアルゴン雰囲気の中で加熱
された。マトリツクスの組成と各タイプの試験片の繊維
強化材の容積パーセントは第２表に示されている通りで
ある。試験片はすべて、組成物の表面に２つの連続した
０゜の向きを有するパイルを備えた０゜と９０゜に交互
に向きぎめされたパイルより成る。
各マトリツクスの組成から形成された試験片の室温たわ
み強度は、高温で組成物を酸素に露出させた後、試験さ
れた。結果は第２表に示されている通りである。
み強度は、高温で組成物を酸素に露出させた後、試験さ
れた。結果は第２表に示されている通りである。
マトリツクスの組成Ａを有する試験片は、Ｏ2に露出さ
せた後、たわみ強度が低下したことを示した。強度の低
下は、繊維／マトリツクスの界面で炭素の層が酸化した
ことを示すものである。
せた後、たわみ強度が低下したことを示した。強度の低
下は、繊維／マトリツクスの界面で炭素の層が酸化した
ことを示すものである。
マトリツクスの組成ＢまたはＣを有する試験片はそれぞ
れ、Ｂ2Ｏ3を添加することにより高い酸化に対する安定
性に示す温度範囲にわたつて高いたわみ強度を示した。
れ、Ｂ2Ｏ3を添加することにより高い酸化に対する安定
性に示す温度範囲にわたつて高いたわみ強度を示した。
一連の試験片の３点におけるたわみ強度は、空気中で高
い温度で測定された。いろいろな温度におけるマトリツ
クスの組成と、容積パーセントで表した繊維と、たわみ
強度、第３表に示されている通りである。
い温度で測定された。いろいろな温度におけるマトリツ
クスの組成と、容積パーセントで表した繊維と、たわみ
強度、第３表に示されている通りである。
マトリツクスの組成Ａを有する試験片は、１１００℃ま
での温度で高いたわみ強度を示した。マトリツクスＢま
たはＣを有する試験片はそれぞれ、１０００℃までの温
度では高いたわみ強度を示したが、１０００℃を越える
と、たわみ強度が急激に低下することを示した。これら
の結果は、マトリツクス中のＢ2Ｏ3濃度が増加すると、
組成物の耐火度が低下することを示すものである。
での温度で高いたわみ強度を示した。マトリツクスＢま
たはＣを有する試験片はそれぞれ、１０００℃までの温
度では高いたわみ強度を示したが、１０００℃を越える
と、たわみ強度が急激に低下することを示した。これら
の結果は、マトリツクス中のＢ2Ｏ3濃度が増加すると、
組成物の耐火度が低下することを示すものである。
実施２ ０゜に向きぎめされた表面層が使用されたことを除き、
実施１の方法に従つて組成物のサムプルが調製された。
使用されたマトリツクスの組成を重量パーセントで表し
たものが、第４表に示されている。
実施１の方法に従つて組成物のサムプルが調製された。
使用されたマトリツクスの組成を重量パーセントで表し
たものが、第４表に示されている。
組成Ｅは、リチウム・アルミノケイ酸塩より成る。
組成Ｆは、組成Ｅが９８．３重量パーセントとＢ2Ｏ3が
１．７重量パーセントとの混合物より成る。
１．７重量パーセントとの混合物より成る。
組成Ｇは、組成Ｅが９６．７重量パーセントとＢ2Ｏ3が
３．３重量パーセントとの混合物より成る。
３．３重量パーセントとの混合物より成る。
組成Ｈは、組成Ｅが９５重量パーセントとＢ2Ｏ3が５重
量パーセントとの混合物より成る。
量パーセントとの混合物より成る。
組成Ｉは、組成Ｅが７５重量パーセントとホウケイ酸塩
（コーニング７７４０）が２５重量パーセントとの混合
物より成る。
（コーニング７７４０）が２５重量パーセントとの混合
物より成る。
サンプルは高温で７０時間にわたつてＯ2に露出され
た。Ｏ2への露出に続いて、サンプルは、３点における
たわみ試験に付された。試験の結果は、第５表に示され
ている通りである。
た。Ｏ2への露出に続いて、サンプルは、３点における
たわみ試験に付された。試験の結果は、第５表に示され
ている通りである。
マトリツクスの組成Ｅを有する試験片は、Ｏ2に露出さ
せた後、たわみ強度が低下したことを示した。強度の低
下は、繊維／マトリツクスの界面にある炭素の層で酸化
が生じたことを示すものである。
せた後、たわみ強度が低下したことを示した。強度の低
下は、繊維／マトリツクスの界面にある炭素の層で酸化
が生じたことを示すものである。
マトリツクスの組成Ｅを有する試験片も、Ｏ2に露出さ
せた後、たわみ強度が低下したことを示した。マトリツ
クスの組成Ｅを有する試験片について第２表に示されて
いる結果と比較すれば明らかなように、Ｂ2Ｏ3の含有量
が約２．０重量パーセントを下回る場合、Ｎａ2Ｏ，Ｋ2
ＯまたはＺｎＯのごとき他の融点の低い金属酸化物の成
分と結合されない限り、効果的ではない。
せた後、たわみ強度が低下したことを示した。マトリツ
クスの組成Ｅを有する試験片について第２表に示されて
いる結果と比較すれば明らかなように、Ｂ2Ｏ3の含有量
が約２．０重量パーセントを下回る場合、Ｎａ2Ｏ，Ｋ2
ＯまたはＺｎＯのごとき他の融点の低い金属酸化物の成
分と結合されない限り、効果的ではない。
マトリツクスの組成Ｇ，ＨまたはＩを有する試験片はそ
れぞれ、関係のある温度範囲全体にわたつて高いたわみ
強度を示すとともに、Ｂ2Ｏ3を添加することにより酸化
に対する高い安定性が与えられることが明らかとなつ
た。マトリツクスの組成Ｈに関する結果は、３．３重量
パーセントを上回ってＢ2Ｏ3の濃度を増加させたにもか
かわらず、酸化の対する安定性についてなんら付加的な
特長が得られなかったことを示している。実施１の第１
表に示されている結果は、マトリツクス中のＢ2Ｏ3の濃
度が増加すると、組成物が荷重支持能力を示す上部温度
限界が低下する傾向があるので、マトリツクス組成Ｅに
もとづくＢ2Ｏ3のマトリツクス組成については、約３重
量パーセントから約４重量パーセントまでのＢ2Ｏ3含有
量が、本発明の目的を達成するにあたり特に好ましい。
れぞれ、関係のある温度範囲全体にわたつて高いたわみ
強度を示すとともに、Ｂ2Ｏ3を添加することにより酸化
に対する高い安定性が与えられることが明らかとなつ
た。マトリツクスの組成Ｈに関する結果は、３．３重量
パーセントを上回ってＢ2Ｏ3の濃度を増加させたにもか
かわらず、酸化の対する安定性についてなんら付加的な
特長が得られなかったことを示している。実施１の第１
表に示されている結果は、マトリツクス中のＢ2Ｏ3の濃
度が増加すると、組成物が荷重支持能力を示す上部温度
限界が低下する傾向があるので、マトリツクス組成Ｅに
もとづくＢ2Ｏ3のマトリツクス組成については、約３重
量パーセントから約４重量パーセントまでのＢ2Ｏ3含有
量が、本発明の目的を達成するにあたり特に好ましい。
本発明に係る繊維で強化されたガラス−セラミツクのマ
トリツクスの組成物は、高温における高い荷重支持能力
と酸化に対する高い安定性の両方を示している。
トリツクスの組成物は、高温における高い荷重支持能力
と酸化に対する高い安定性の両方を示している。
本発明の組成物は、約１０００℃までの温度では短時間
における高いたわみ強度を示しているが、クリープと応
力破壊についての研究の結果、長期間にわたる荷重支持
能力は、約８００℃までの温度に制限されることが明ら
かにされている。しかし、８００℃を上回った温度で本
発明に係る組成物を使用することは、低い応力の条件の
もとでは可能かもしれない。
における高いたわみ強度を示しているが、クリープと応
力破壊についての研究の結果、長期間にわたる荷重支持
能力は、約８００℃までの温度に制限されることが明ら
かにされている。しかし、８００℃を上回った温度で本
発明に係る組成物を使用することは、低い応力の条件の
もとでは可能かもしれない。
本発明の組成物は、酸化に対する高い安定性を示してい
るが、大気温度から８００℃を上回った温度範囲で長期
間にわたつてＯ2に露出した後でも、室温でのたわみ強
度の実質的な劣化を示してはいない。
るが、大気温度から８００℃を上回った温度範囲で長期
間にわたつてＯ2に露出した後でも、室温でのたわみ強
度の実質的な劣化を示してはいない。
本発明の実施例について本発明を説明したが、請求項に
記載されている本発明の精神と範囲から逸脱しない限
り、本発明にいろいろな変更を加えてさつしかえないこ
とは、当業者であれば容易に理解していただけよう。
記載されている本発明の精神と範囲から逸脱しない限
り、本発明にいろいろな変更を加えてさつしかえないこ
とは、当業者であれば容易に理解していただけよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール エム．プレオ アメリカ合衆国，コネチカット，バーノ ン，インディアン トレイル 63 (56)参考文献 特開 昭63−297278（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】約２０容積％乃至約６０容積％の炭化ケイ
素繊維と、 約４０容積％乃至約８０容積％のガラス−セラミックの
マトリックスから成り、前記ガラス−セラミックのマト
リックスの組成が、 約６０重量％乃至約７０重量％のＳｉＯ2と、 約１５重量％乃至約２５重量％のＡｌ2Ｏ3と、 約１．５重量％乃至約５重量％のＬｉ2Ｏと、 約１重量％乃至約５重量％のＭｇＯと、 約１重量乃至約３重量％のＺｒＯ2と、 約０．４重量％乃至約２重量％のＮａ2Ｏと、 約０．０５重量％乃至約０．５重量％のＫ2Ｏと、 約０．５重量乃至約３重量％のＡｓ2Ｏ3と、 約２重量％までのＺｎＯと、 約２重量％までのＢａＯと、 約１重量％までのＮｄ2ｏ3と、 約１重量％乃至約５重量％のＢ2Ｏ3から成り、 Ｚｎ、ＢａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2ＯおよびＡｓ2Ｏ3を組み合
わせた量が、約０．２重量％乃至約３重量％であること
を特徴とする繊維強化組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/108,855 US4857485A (en) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Oxidation resistant fiber reinforced composite article |
| US108,855 | 1987-10-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01115878A JPH01115878A (ja) | 1989-05-09 |
| JPH068226B2 true JPH068226B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=22324453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63189565A Expired - Lifetime JPH068226B2 (ja) | 1987-10-14 | 1988-07-28 | 耐酸化性組成物 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4857485A (ja) |
| JP (1) | JPH068226B2 (ja) |
| FR (1) | FR2621908B1 (ja) |
| GB (1) | GB2211837B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4935387A (en) * | 1988-10-24 | 1990-06-19 | Corning Incorporated | Fiber-reinforced composite comprising mica matrix or interlayer |
| GB2265617B (en) * | 1988-12-27 | 1994-03-16 | Corning Inc | Glass-doped ceramic matrix composites |
| FR2648806B1 (fr) * | 1989-06-21 | 1993-02-12 | Ceram Composites | Materiau composite a matrice vitroceramique renforcee et son procede de preparation |
| FR2648805B1 (fr) * | 1989-06-21 | 1992-11-13 | Ceramiques Composites | Materiaux composites a matrice vitreuse renforcee et leur procede de preparation |
| US5474635A (en) * | 1994-03-07 | 1995-12-12 | United Technologies Corporation | Joining non-coplanar panels and structures of fiber reinforced composites |
| US6025048A (en) * | 1995-06-29 | 2000-02-15 | The Regents Of The University Of California | Hybrid ceramic matrix composite laminates |
| TR200102496T2 (tr) | 1999-02-24 | 2002-01-21 | Ho Cha Min | Stoklar, bonolar, malzemeler, opsiyonlar, endeksler, cari fiyatlar, vb. için otamatik sipariş yöntemi ve ticaret sistemi |
| JP2001312609A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Toshiba Corp | ネットワークを利用した創作者発掘方法及び情報収集方法 |
| JP3754897B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2006-03-15 | キヤノン株式会社 | 半導体装置用基板およびｓｏｉ基板の製造方法 |
| FR2856055B1 (fr) * | 2003-06-11 | 2007-06-08 | Saint Gobain Vetrotex | Fils de verre aptes a renforcer des matieres organiques et/ou inorganiques, composites les renfermant et composition utilisee |
| FR2879591B1 (fr) * | 2004-12-16 | 2007-02-09 | Saint Gobain Vetrotex | Fils de verre aptes a renforcer des matieres organiques et/ou inorganiques |
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| US8586491B2 (en) | 2005-11-04 | 2013-11-19 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Composition for high performance glass, high performance glass fibers and articles therefrom |
| US9187361B2 (en) | 2005-11-04 | 2015-11-17 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Method of manufacturing S-glass fibers in a direct melt operation and products formed there from |
| US7799713B2 (en) * | 2005-11-04 | 2010-09-21 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Composition for high performance glass, high performance glass fibers and articles therefrom |
| US7823417B2 (en) * | 2005-11-04 | 2010-11-02 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Method of manufacturing high performance glass fibers in a refractory lined melter and fiber formed thereby |
| DE102006056209B4 (de) * | 2006-11-29 | 2009-09-10 | Schott Ag | Panzermaterial und Verfahren zu dessen Herstellung |
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| US8252707B2 (en) * | 2008-12-24 | 2012-08-28 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Composition for high performance glass fibers and fibers formed therewith |
| US9359251B2 (en) | 2012-02-29 | 2016-06-07 | Corning Incorporated | Ion exchanged glasses via non-error function compressive stress profiles |
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| USD710985S1 (en) | 2012-10-10 | 2014-08-12 | Owens Corning Intellectual Capital, Llc | Roof vent |
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| US11079309B2 (en) | 2013-07-26 | 2021-08-03 | Corning Incorporated | Strengthened glass articles having improved survivability |
| US10118858B2 (en) | 2014-02-24 | 2018-11-06 | Corning Incorporated | Strengthened glass with deep depth of compression |
| TW202311197A (zh) | 2014-06-19 | 2023-03-16 | 美商康寧公司 | 無易碎應力分布曲線的玻璃 |
| CN112340984A (zh) | 2014-10-08 | 2021-02-09 | 康宁股份有限公司 | 包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷 |
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| TWI726720B (zh) | 2014-11-04 | 2021-05-01 | 美商康寧公司 | 深不易碎的應力分佈及其製造方法 |
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| EP3397597B1 (en) * | 2016-04-08 | 2023-11-08 | Corning Incorporated | Glass-based articles including a stress profile comprising two regions, and methods of making |
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-
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- 1987-10-14 US US07/108,855 patent/US4857485A/en not_active Expired - Fee Related
-
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- 1988-07-28 JP JP63189565A patent/JPH068226B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-04 GB GB8823252A patent/GB2211837B/en not_active Expired - Fee Related
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