JPH07252662A - High purity composite material and production thereof - Google Patents

High purity composite material and production thereof

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JPH07252662A
JPH07252662A JP4536994A JP4536994A JPH07252662A JP H07252662 A JPH07252662 A JP H07252662A JP 4536994 A JP4536994 A JP 4536994A JP 4536994 A JP4536994 A JP 4536994A JP H07252662 A JPH07252662 A JP H07252662A
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JP
Japan
Prior art keywords
composite material
producing
purity composite
laser
purity
Prior art date
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Pending
Application number
JP4536994A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Yasutomi
義幸 安富
Motoyuki Miyata
素之 宮田
Tsuneyuki Kanai
恒行 金井
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH07252662A publication Critical patent/JPH07252662A/en
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Abstract

PURPOSE:To form a high purity composite material having an optional shape and containing no impurities by heating the surface of a substrate under a chemical vapor phase reaction atmosphere by laser to partially deposite crystals and automatically moving the laser. CONSTITUTION:For example, in the case of forming a Si3N4 structure on a SiC substrate, Si3N4 is deposited by using 3SiH4+4NH3 as a gaseous starting material, irradiating the SiC substrate in the gaseous starting material atmosphere with an ArF excimer laser (ultraviolet ray having about 193nm wavelength) having about 10mum spot diameter and locally heating to about 900 deg.C. The composite material having the prescribed shape is formed by scanning the irradiation at about 1cm/sec and depositing Si3N4 successively on every surface. As a result, the high purity composite material containing 5-1000ppm impurities composed of an element and or a compound of at least one kind of fluorine, chlorine, iodine, astatine and hydrogen is obtained.

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、ガスタービン材料(静
・動翼,燃焼器等),核融合炉壁材,宇宙材料(宇宙往
還機のタイル材等)など耐高温特性が要求される耐熱部
品用材料や、航空機材料や内燃機関部品など強度・剛性
が要求される構造部材、更には実装材料の高密度配線パ
ターンに適用可能な製法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention requires high temperature resistance characteristics such as gas turbine materials (static / moving blades, combustors, etc.), fusion reactor wall materials, space materials (tile materials for space shuttles, etc.). The present invention relates to a manufacturing method applicable to heat-resistant component materials, structural members such as aircraft materials and internal combustion engine components that require strength and rigidity, and high-density wiring patterns of mounting materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービン,核融合炉,航空宇宙機器
等の部材には、高温用構造材料の開発が必要不可欠な技
術的課題となっている。これらの構造部材は大きな熱負
荷,熱衝撃を受けることは必至であり、そのため高温強
度,耐熱衝撃性に優れたセラミックス材料が求められ
る。
2. Description of the Related Art Development of high-temperature structural materials has become an essential technical issue for members such as gas turbines, fusion reactors, and aerospace equipment. Since these structural members are inevitably subjected to a large heat load and thermal shock, a ceramic material excellent in high temperature strength and thermal shock resistance is required.

【0003】一般に、高強度セラミックスを作製する方
法として、SiC,Si34などの粉末に焼結助剤およ
び成形バインダを添加し、該混合粉末をプレス成形,射
出成形,CIP成形,鋳込み成形等を利用して製品形状
に成形体を作製する。そして、該成形体を高温で熱処理
し、焼結時に15から20%の収縮を伴い緻密化を行う
ものである。この焼結時の収縮により高寸法精度に焼結
することは極めて困難である。このため、最終的には大
幅な加工が必要となり、コストアップの原因となる。ま
た、粒界部にはガラス相が存在するために高温強度低下
の問題となる。さらに、粉末を混合する際の不純物の影
響は避けられないという問題が有る。
Generally, as a method for producing high-strength ceramics, a sintering aid and a molding binder are added to powders of SiC, Si 3 N 4, etc., and the mixed powders are subjected to press molding, injection molding, CIP molding, casting molding. Etc. are used to produce a molded product in the product shape. Then, the molded body is heat-treated at a high temperature and densified with shrinkage of 15 to 20% during sintering. Due to the shrinkage at the time of sintering, it is extremely difficult to sinter with high dimensional accuracy. Therefore, a large amount of processing is finally required, which causes an increase in cost. Further, since the glass phase exists in the grain boundary portion, there is a problem of reduction in high temperature strength. Further, there is a problem that the influence of impurities when mixing powders is unavoidable.

【0004】一方、LSI等の集積回路の高速化,高密
度化を図るために、アルミナ,ムライト,AlN等の基
板が使用されている。しかし、これらの基板は、常圧焼
結あるいはガラス溶融焼結法により作製されるため、焼
結時に15から20%の収縮を伴い、反り等の変形が生
じやすい。そのために、基板寸法が設計通りのものを得
るのが困難であった。
On the other hand, substrates such as alumina, mullite, and AlN are used in order to increase the speed and density of integrated circuits such as LSI. However, since these substrates are manufactured by atmospheric pressure sintering or glass melt sintering, they are likely to be deformed such as warped with shrinkage of 15 to 20% during sintering. Therefore, it was difficult to obtain the substrate having the designed dimensions.

【0005】ここで、薄膜作製方法としてCVD法が知
られている。本方法は、基板全体をCVDで成長可能な
有る温度で保持し、その基板全体にSiC,Si34
どの結晶を成長させるものである。この方法は、結晶を
基板全体に成長させるには有効であるが、選択的に任意
のパターンの成長は不可能である。
Here, the CVD method is known as a thin film forming method. In this method, the entire substrate is maintained at a temperature at which it can be grown by CVD, and a crystal such as SiC or Si 3 N 4 is grown on the entire substrate. This method is effective for growing a crystal on the entire substrate, but it cannot selectively grow an arbitrary pattern.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】高温高強度部材を得る
ためには、粒界層のきれいな、いわゆるガラス相が存在
しない構造体にする必要がある。このためには、粉末を
使用しないで構造体を作製する技術、特に、複雑形状品
に対応出来るプロセスの確立が望まれている。
In order to obtain a high-temperature and high-strength member, it is necessary to make a structure having a clean grain boundary layer, that is, a so-called glass phase-free structure. For this purpose, it is desired to establish a technique for producing a structure without using powder, particularly a process capable of dealing with a product having a complicated shape.

【0007】本発明はこれらの問題点に着目し、粉末を
用いること無く3次元の複雑形状品の作製および2次元
パターニング処理に最適なプロセスを提供するものであ
る。
The present invention pays attention to these problems, and provides an optimum process for producing a three-dimensional complex shape product and two-dimensional patterning treatment without using powder.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の粉
末成形法にかわるプロセスとして鋭意検討した結果、C
VD法とレーザー照射あるいはプラズマ照射を組合せる
ことにより、高純度の無機化合物から成る3次元の複雑
形状品を容易に作製出来ることを見出した。複雑形状品
とは、薄膜ではなく、ガスタービンのブレードなどのよ
うに2次元以上の段差を有する実部品形状を意味する。
CVD装置にレーザー照射あるいはプラズマ照射を組み
込むことにより達成可能である。基板を加熱することな
く、レーザー照射あるいはプラズマ照射により加熱した
部分のみに結晶を析出する方法である。つまり、化学気
相反応が生じ得る雰囲気下において、基板表面にレーザ
ーあるいはプラズマにより局所的に加熱し、局所加熱し
た部分のみに無機化合物または金属を選択的に成長さ
せ、該レーザーあるいはプラズマを移動させることによ
り、任意のパターンあるいは複雑形状品を作製すること
を可能にした。
Means for Solving the Problems As a result of intensive investigations by the present inventors as a process replacing the conventional powder molding method, C
It has been found that by combining the VD method and laser irradiation or plasma irradiation, it is possible to easily produce a three-dimensional complex-shaped product made of a high-purity inorganic compound. The complex shaped product does not mean a thin film, but an actual component shape having a step of two dimensions or more such as a blade of a gas turbine.
This can be achieved by incorporating laser irradiation or plasma irradiation in the CVD device. It is a method of precipitating crystals only in a portion heated by laser irradiation or plasma irradiation without heating the substrate. That is, in an atmosphere in which chemical vapor reaction can occur, the substrate surface is locally heated by laser or plasma, and the inorganic compound or metal is selectively grown only on the locally heated portion, and the laser or plasma is moved. This made it possible to produce an arbitrary pattern or a complicated shape product.

【0009】本発明では、任意のパターンあるいは複雑
形状品を作製し、さらに高温焼結処理することにより、
該複雑形状品の粒界を強固に結合することが可能であ
る。高温処理は、HP,HIP,ガス圧焼結,無加圧焼
結法など利用出来る。
In the present invention, an arbitrary pattern or a complex shape product is produced and further subjected to high temperature sintering treatment,
It is possible to firmly bond the grain boundaries of the complex shaped product. For high temperature treatment, HP, HIP, gas pressure sintering, pressureless sintering, etc. can be used.

【0010】レーザーあるいはプラズマの移動は、基体
を移動させる方法,レーザーあるいはプラズマの発生源
を移動させる方法,両方の組合せが可能である。また、
マイクロ波とECR(電子サイクロン共鳴)によるプラ
ズマを利用できる。レーザーあるいはプラズマの加熱領
域は、0.1μm から1000μmの範囲であることが
好ましい。1000μmよりも大きくなると結晶成長に
よる形状の寸法制御が悪くなるためである。また、熱容
量が大きくなると熱伝導の影響でも寸法の制御が困難と
なる。レーザーあるいはプラズマの加熱による温度は、
500℃から2500℃の範囲であることが好ましい。
加熱温度は、結晶成長させる物質の反応温度,融点など
により決定される。また、レーザーあるいはプラズマの
移動速度は、1m/s以下であることが好ましい。なぜ
なら1m/sより速いと、結晶成長が不均一となり、空
隙が混在する組織となるためである。また、1μm/s
以下と遅くすると、局所的に結晶成長が生じ、やはり空
隙が混在する組織となる。従って、空隙の無い組織を形
成するには、1m/sから1μm/sの移動速度が好ま
しい。但し、積極的に多孔質体を作製する際には、この
範囲に限定されない。
The laser or plasma can be moved by a method of moving the substrate or a method of moving the laser or plasma source. Also,
Plasma by microwave and ECR (electron cyclone resonance) can be used. The laser or plasma heating region is preferably in the range of 0.1 μm to 1000 μm. This is because when the size is larger than 1000 μm, the dimensional control of the shape due to crystal growth becomes poor. Further, when the heat capacity becomes large, it becomes difficult to control the dimensions due to the influence of heat conduction. The temperature due to heating of laser or plasma is
It is preferably in the range of 500 ° C to 2500 ° C.
The heating temperature is determined by the reaction temperature, melting point, etc. of the substance for crystal growth. The moving speed of the laser or plasma is preferably 1 m / s or less. This is because if it is faster than 1 m / s, the crystal growth becomes non-uniform and the structure has a mixture of voids. Also, 1 μm / s
When it is slower than the following, crystal growth locally occurs, and the structure also has voids. Therefore, a moving speed of 1 m / s to 1 μm / s is preferable to form a void-free structure. However, when the porous body is positively produced, it is not limited to this range.

【0011】レーザーあるいはプラズマの加熱は連続方
法,パルス方法,両方の組合せとすることが出来る。加
熱による蓄熱を防止するにはパルス法が有効である。レ
ーザーあるいはプラズマの加熱により、蓄熱されないよ
うに基板を冷却することが有効である。冷却には、水
冷,空冷,ガス冷などを用いることができる。マイクロ
波にECR(電子サイクロン共鳴)を組合せることによ
り、マイクロ波を成長方向と垂直方向に局所的に集中加
熱できるため、一方向焼結に有効である。
Laser or plasma heating can be continuous, pulsed, or a combination of both. The pulse method is effective for preventing heat accumulation due to heating. It is effective to cool the substrate so that heat is not accumulated by heating the laser or plasma. Water cooling, air cooling, gas cooling or the like can be used for cooling. By combining microwaves with ECR (electron cyclone resonance), microwaves can be locally concentratedly heated in the direction perpendicular to the growth direction, which is effective for unidirectional sintering.

【0012】CVDの使用ガスは、析出物質によって決
められる。例えば、WはWF6+H2+He,SiCはC
HF3SiCl3+H2,TiCはTiCl4+CH4
2,TaCはTaF5+CH4+H2+He,BはBCl
3+H2,TiNはTiCl4+H2+He,Al23はA
lCl3+CO+H2,SiO2はSiH4+O2,TiO2
はTi(OC37)4,BNはBCl3+NH3,HfBは
HfCl3+BCl3など析出したい物質の元素から成る
ガス成分を用いれば良い。析出化合物としては、窒化
物,炭化物,酸化物,炭窒化物,酸窒化物,硼化物,ケ
イ化物の少なくとも一種からなり、Si34,SiC,
SiO2,AlN,AlC,Al23,TiN,TiC,
TiO2,TiB2,ZrN,ZrC,ZrO2,Zr
2,BN,B4C,MgO,希土類類酸化物からなり、
粒径100nm以下の超微粒子で構成することにより極
めて高い強度の構造体の作製が可能である。図10に示
すように、Si34の粒子形状が100nmより大きく
なると強度低下が生じ始める。逆に5nmより小さくな
ると、アモルファス相で構成されるため、薄膜材料とし
ては使用できても、部品形状の構造材料には使用できな
いためである。5から100nmの微粒子で構成するこ
とが好ましい。
The gas used for CVD is determined by the deposited material. For example, W is WF 6 + H 2 + He, SiC is C
HF 3 SiCl 3 + H 2 , TiC is TiCl 4 + CH 4 +
H 2 and TaC are TaF 5 + CH 4 + H 2 + He, B is BCl
3 + H 2 , TiN is TiCl 4 + H 2 + He, Al 2 O 3 is A
lCl 3 + CO + H 2 , SiO 2 is SiH 4 + O 2 , TiO 2
A gas component made of an element of a substance to be deposited such as Ti (OC 3 H 7 ) 4 , BN is BCl 3 + NH 3 and HfB is HfCl 3 + BCl 3 may be used. The precipitation compound is composed of at least one of nitrides, carbides, oxides, carbonitrides, oxynitrides, borides, and silicides, and is composed of Si 3 N 4 , SiC,
SiO 2 , AlN, AlC, Al 2 O 3 , TiN, TiC,
TiO 2 , TiB 2 , ZrN, ZrC, ZrO 2 , Zr
B 2, becomes BN, B 4 C, MgO, rare earth oxides,
By using ultrafine particles having a particle size of 100 nm or less, it is possible to manufacture a structure having extremely high strength. As shown in FIG. 10, when the particle shape of Si 3 N 4 is larger than 100 nm, the strength starts to decrease. On the other hand, if it is smaller than 5 nm, it is composed of an amorphous phase, so that it can be used as a thin film material but cannot be used as a structural material of a component shape. It is preferably composed of fine particles of 5 to 100 nm.

【0013】ここで、ガス成分であるF,Clなどのハ
ロゲン元素あるいは化合物の不純物量を1000ppm 以
下にする必要があり、5ppm 以下にすることはプロセス
上不可能である。図11に示すように、Si34中の不
純物量が1000ppm より多くなると、高温強度が低化
するためである。なぜなら、ハロゲン元素が、酸素と置
換しやすく、低粘性のガラス相を生成するために、高温
強度を低下する原因となるためである。また、水素,炭
素,酸素などの遊離元素が存在するのも高温特性上好ま
しくないので含有されない方が良い。
Here, it is necessary to reduce the amount of impurities of halogen elements or compounds such as F and Cl, which are gas components, to 1000 ppm or less, and it is impossible to reduce the amount of impurities to 5 ppm or less in the process. This is because, as shown in FIG. 11, when the amount of impurities in Si 3 N 4 exceeds 1000 ppm, the high temperature strength decreases. This is because the halogen element is easily replaced with oxygen and forms a glass phase having a low viscosity, which causes reduction in high temperature strength. Further, the presence of free elements such as hydrogen, carbon, and oxygen is not preferable in terms of high-temperature characteristics, so it is better not to contain them.

【0014】また、本発明では、基板面に対して垂直方
向の粒径5nmから50μm、アスペクト比2から50
の短繊維状で構成することにより、靭性を向上すること
ができる。図12に示すように、Si34の結晶粒径が
50μmより大きくなると強度が半分以下になる。ま
た、アスペクト比は、5から50の範囲が強靱化に適し
ていることが図13より分かる。これにより、垂直方向
の粒径50μm以下、アスペクト比2から50の短繊維
状で構成することが、材料の強度および靭性を向上させ
るのに有効であることがわかる。さらに、本発明では、
基板の垂直方向に結晶の成長可能なため、導電性,熱伝
導性などの特性を一方向化に制御することもできる。
In the present invention, the grain size in the direction perpendicular to the substrate surface is 5 nm to 50 μm and the aspect ratio is 2 to 50.
The toughness can be improved by using the short fiber shape. As shown in FIG. 12, when the crystal grain size of Si 3 N 4 is larger than 50 μm, the strength becomes half or less. Further, it can be seen from FIG. 13 that the aspect ratio in the range of 5 to 50 is suitable for strengthening. From this, it can be seen that it is effective to improve the strength and toughness of the material by using a short fiber having a vertical grain size of 50 μm or less and an aspect ratio of 2 to 50. Further, in the present invention,
Since crystals can grow in the vertical direction of the substrate, it is possible to control the characteristics such as conductivity and thermal conductivity in one direction.

【0015】析出金属は、Cu,W,Al,Si,Cr
の少なくとも一種の単体及び合金とすることも出来る。
この析出結晶層の大きさ,形状は局所加熱温度,局所加
熱保持時間,雰囲気ガスの圧力によって制御可能であ
る。
The deposited metals are Cu, W, Al, Si and Cr.
It is also possible to use at least one element or alloy of
The size and shape of this precipitated crystal layer can be controlled by the local heating temperature, the local heating holding time, and the pressure of the atmospheric gas.

【0016】基体は、セラミックス,ガラス,金属の少
なくとも一種を用いることが出来る。例えば、窒化物,
炭化物,酸化物,炭窒化物,酸窒化物,硼化物,ケイ化
物の少なくとも一種、例えばSi34,SiC,SiO
2,AlN,Al23,TiN,TiC,TiO2,Ti
2,ZrN,ZrC,ZrO2,ZrB2,BN,B
4C,希土類酸化物,ムライトなどを用いることができ
る。本基体の靭性を向上させるために、短繊維,長繊維
で強化したものを使用することも可能である。長繊維あ
るいは短繊維は、10〜70vol% 含有することにより
強化可能である。実装材料の場合には、低誘電率の基体
を用いるのが好ましい。また、本方法により構造体を作
製した後、基体を酸処理等により除去することも可能で
ある。
At least one of ceramics, glass and metal can be used for the substrate. For example, nitride,
At least one of carbides, oxides, carbonitrides, oxynitrides, borides, and silicides, for example, Si 3 N 4 , SiC, SiO
2 , AlN, Al 2 O 3 , TiN, TiC, TiO 2 , Ti
B 2 , ZrN, ZrC, ZrO 2 , ZrB 2 , BN, B
4 C, rare earth oxides, mullite, etc. can be used. In order to improve the toughness of the present substrate, it is possible to use those reinforced with short fibers and long fibers. The long fiber or the short fiber can be reinforced by containing 10 to 70 vol%. In the case of a mounting material, it is preferable to use a substrate having a low dielectric constant. Further, it is also possible to remove the substrate by acid treatment or the like after producing the structure by this method.

【0017】本プロセスにおいて、析出成分を制御する
ことにより、任意の形状の複合構造体の作製も可能であ
る。例えば、微粒子のマトリックス中に短繊維,長繊
維,両者の組合せを析出することができ、高靭性化も可
能である。繊維の含有量は5〜70vol% であることが
高強度化に適している。5vol% より少ないと強靱化の
効果が無く、70vol% よりも多くなると強度低下が顕
著となる。
In this process, a composite structure having an arbitrary shape can be produced by controlling the precipitation component. For example, short fibers, long fibers, or a combination of both can be deposited in a matrix of fine particles, and high toughness can be achieved. A fiber content of 5 to 70 vol% is suitable for high strength. If it is less than 5 vol%, there is no toughening effect, and if it is more than 70 vol%, the strength is significantly reduced.

【0018】本発明では、焼結助剤を使用しないため、
繊維/粒子,粒子/粒子界面にガラス相や合金相がほと
んど存在しないため、1500℃以上の高温域において
も強度低下がおこらない。本発明で得られた高温部材用
の複合材中のガラス相および合金相の総量は、1wt%
以下であることが好ましい。
In the present invention, since no sintering aid is used,
Since there is almost no glass phase or alloy phase at the fiber / particle or particle / particle interface, the strength does not decrease even in a high temperature range of 1500 ° C. or higher. The total amount of glass phase and alloy phase in the composite material for high temperature member obtained by the present invention is 1 wt%
The following is preferable.

【0019】また、得られた複合材は使用環境下におい
て化学的に安定していることが求められる。マトリック
スは、その成分によっては、特に高温大気中において酸
化損耗する恐れがあるが、これは複合材表面に耐熱性を
有する酸化物セラミックスをあらかじめコーティングす
ることにより防止できる。従って、本発明の複合材表面
に酸化物セラミックスコーティングを施すことも可能で
ある。
Further, the obtained composite material is required to be chemically stable under the use environment. Depending on its components, the matrix may be oxidatively worn, especially in a high temperature atmosphere, but this can be prevented by pre-coating the composite material surface with a heat-resistant oxide ceramics. Therefore, the surface of the composite material of the present invention can be coated with an oxide ceramics.

【0020】[0020]

【作用】本発明において、化学気相反応が生じ得る雰囲
気下において、基板表面にレーザーあるいはプラズマに
より局所的に加熱し、局所加熱した部分のみに無機化合
物または金属を選択的に成長させ、該レーザーあるいは
プラズマを移動させることにより、任意のパターンある
いは3次元の複雑形状品の構造体を作製することができ
る。不純物を混在させることなく、高温構造部材,実装
材料などが容易に作製可能である。
In the present invention, the surface of the substrate is locally heated by a laser or plasma in an atmosphere in which a chemical vapor reaction can occur, and an inorganic compound or metal is selectively grown only on the locally heated portion. Alternatively, by moving the plasma, a structure having an arbitrary pattern or a three-dimensional complex shape product can be manufactured. High-temperature structural members, mounting materials, etc. can be easily manufactured without mixing impurities.

【0021】[0021]

【実施例】本発明に係る実施例について、以下に具体的
に説明する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below.

【0022】(実施例1)図1に示す装置によりSi3
4構造体を作製した。原料気体としては、3SiH4+4N
3 を用いた。該原料ガス雰囲気中でSiC基板にスポ
ット径10μmのArFエキシマレーザー(波長193
nmの紫外線)を照射し局部的に900℃に加熱した。
該照射を1cm/sで走査し、各平面ごとに順々に上部へ
と析出を行い図2の過程のようにタービンブレード形状
を作製した。
(Example 1) Si 3 was produced by the apparatus shown in FIG.
An N 4 structure was prepared. 3SiH 4 + 4N as source gas
H 3 was used. ArF excimer laser (wavelength 193) having a spot diameter of 10 μm on a SiC substrate in the source gas atmosphere.
(nm ultraviolet ray) and locally heated to 900 ° C.
The irradiation was scanned at a rate of 1 cm / s, and deposition was sequentially performed on each flat surface to form a turbine blade shape as in the process of FIG.

【0023】本材料では、100nmの微粒のSi34
集合体(不純物量100ppm 以下)から成り、各粒子間
には他の介在物は存在していない。本ブレードより、曲
げ試験片を切り出し試験を行った結果、1500℃、A
r雰囲気中における曲げ強度は1420MPa有するこ
とが分かった。ここで、エキシマレーザーの照射径およ
び走査速度を変え、結晶粒径の異なるSi34構造体を
作製した。得られた構造体の結晶粒径と曲げ強度の関係
を図10に示す。これより、結晶粒径が100nm以上
では強度低下が見られる。従って、高強度品を得るには
100nm以下の結晶粒径にする必要がある。同様に、
不純物量の異なるSi34構造体を作製した。得られた
構造体の不純物含有量と曲げ強度の関係を図11に示
す。これより、不純物含有量が1000ppm になると強
度が半分以下になるため、不純物量は1000ppm 以下
にする必要がある。
In this material, fine particles of 100 nm Si 3 N 4 are used.
It is composed of aggregates (impurities of 100 ppm or less), and there are no other inclusions between the particles. A bending test piece was cut out from this blade and subjected to a test.
It was found that the bending strength in the r atmosphere was 1420 MPa. Here, the irradiation diameter of the excimer laser and the scanning speed were changed to produce Si 3 N 4 structures having different crystal grain sizes. FIG. 10 shows the relationship between the crystal grain size and the bending strength of the obtained structure. As a result, the strength is reduced when the crystal grain size is 100 nm or more. Therefore, in order to obtain a high strength product, it is necessary to set the crystal grain size to 100 nm or less. Similarly,
Si 3 N 4 structures having different amounts of impurities were produced. The relationship between the impurity content and the bending strength of the obtained structure is shown in FIG. From this, since the strength becomes half or less when the impurity content is 1000 ppm, the impurity amount needs to be 1000 ppm or less.

【0024】ここで、原料ガスには、金属水素化物,金
属ハロゲン化物,金属酸・塩化物,有機金属化合物など
を使用することができる。レーザー照射による蓄熱を防
止するために、図3に示すようにHeガスを吹き付ける
ことにより冷却することも可能である。
Here, for the source gas, metal hydride, metal halide, metal acid / chloride, organometallic compound, etc. can be used. In order to prevent heat accumulation due to laser irradiation, it is also possible to cool by spraying He gas as shown in FIG.

【0025】以上に示した方法は、形状は動翼に限ら
ず、静翼,燃焼器など各種様々な形状が作製できる。形
状制御は、析出速度,厚みなどを制御し、コンピュータ
により自動化が可能である。
The method described above is not limited to the shape of the moving blade, but various shapes such as a stationary blade and a combustor can be manufactured. The shape control can be automated by a computer by controlling the deposition rate and thickness.

【0026】本実施例では、レーザーの移動により析出
位置を変化させたが、基板の移動によって析出位置を変
えることもできる。両方の組合せも可能である。さら
に、傾斜を付けたい場合には、基板側を傾けることによ
り容易に3次元形状の作製が可能である。
In the present embodiment, the deposition position was changed by moving the laser, but the deposition position can be changed by moving the substrate. A combination of both is also possible. Furthermore, when it is desired to make a tilt, the three-dimensional shape can be easily manufactured by tilting the substrate side.

【0027】本実施例において、レーザーはエキシマレ
ーザー以外にYAGレーザー,赤外線レーザー,キセノ
ンレーザー,CO2 レーザー,ルビーレーザー,電子ビ
ーム,イオンビーム,プラズマビーム,マイクロ波など
局所加熱可能な発生源を用いることができる。
In this embodiment, as the laser, a source capable of locally heating such as a YAG laser, an infrared laser, a xenon laser, a CO 2 laser, a ruby laser, an electron beam, an ion beam, a plasma beam, a microwave is used in addition to the excimer laser. be able to.

【0028】(実施例2)複合構造体の作製に関する実
施例を説明する。Si34/SiC複合構造体について
図1と同様の装置によりSiO2 ガラス基板上に作製し
た。但し、原料ガスの配管を多重化した構造とした。原
料ガスにはSi34生成のための3SiH4+4NH3
SiC生成のためのCHF3SiCl3+H2の2系統を
使用した。該原料ガス雰囲気中でSiC基板にスポット
径5μmのYAGレーザーを照射し局部的に900℃に
加熱した。該照射を1cm/sで走査し、各平面ごとに順
々に上部へと析出を行い図2の過程のようにタービンブ
レード形状を作製した。ここで、原料ガスの供給を10
秒間隔で変化させることにより、図4に示すSi34
SiC複合構造体を析出させた。Si34,SiC各粒
子が結合した構造,Si34粒子内にSiC粒子が取り
込まれた構造など均一分散した複合材が得られる。
(Example 2) An example relating to the production of a composite structure will be described. The Si 3 N 4 / SiC composite structure was produced on a SiO 2 glass substrate by the same device as in FIG. However, the structure was such that the piping for the source gas was multiplexed. As the raw material gas, two systems of 3SiH 4 + 4NH 3 for producing Si 3 N 4 and CHF 3 SiCl 3 + H 2 for producing SiC were used. In the raw material gas atmosphere, the SiC substrate was irradiated with a YAG laser having a spot diameter of 5 μm and locally heated to 900 ° C. The irradiation was scanned at a rate of 1 cm / s, and deposition was sequentially performed on each flat surface to form a turbine blade shape as in the process of FIG. Here, supply of the source gas is 10
By changing at intervals of seconds, the Si 3 N 4 /
The SiC composite structure was deposited. It is possible to obtain a uniformly dispersed composite material having a structure in which Si 3 N 4 and SiC particles are bonded and a structure in which SiC particles are incorporated in Si 3 N 4 particles.

【0029】得られた複合体の基板を酸処理により除去
したのち、1800℃,100気圧で窒素中でHIP処
理することにより、さらに粒子間の結合力を高めること
が出来る。これにより、1500℃における強度が16
00MPa以上有することが分かった。
By removing the substrate of the obtained composite by acid treatment and then HIPing in nitrogen at 1800 ° C. and 100 atm, the bond strength between particles can be further increased. As a result, the strength at 1500 ° C is 16
It was found to have over 00 MPa.

【0030】本実施例と同様に、ガス源を制御すること
により、Si34,SiC,SiO2,AlN,Al
23,TiN,TiC,TiO2,TiB2,ZrN,Z
rC,ZrO2,ZrB2,BN,B4C ,希土類酸化物
など任意の化合物を析出可能である。
Similar to the present embodiment, by controlling the gas source, Si 3 N 4 , SiC, SiO 2 , AlN, Al
2 O 3 , TiN, TiC, TiO 2 , TiB 2 , ZrN, Z
Any compound such as rC, ZrO 2 , ZrB 2 , BN, B 4 C, or a rare earth oxide can be deposited.

【0031】レーザー源は、ArFに限定されることな
く培質の種類により、固体レーザー,気体レーザー,半
導体レーザー,エキシマレーザー,自由電子レーザーな
ど使用可能である。発振出力10μWから100kWま
でその加熱温度,面積により異なる。パルス出力では、
さらに100TWまで使用可能である。
The laser source is not limited to ArF, and solid lasers, gas lasers, semiconductor lasers, excimer lasers, free electron lasers, etc. can be used depending on the type of medium. The oscillation output varies from 10 μW to 100 kW depending on the heating temperature and area. With pulse output,
Further, it can be used up to 100 TW.

【0032】(実施例3)実施例1の方法において、レ
ーザー照射時間を一定距離ごとに30秒間保持する間歇
方法を行った。その結果、図5に示すように繊維複合構
造にできることがわかった。このような間歇方法によ
り、アスペクト比の異なるSi34構造体を作製した。
得られた構造体のアスペクト比と曲げ強度の関係を図1
3に示す。結晶粒径は、いずれも100nmから2μm
である。図13より、アスペクト比は、5から50の範
囲が強靱化に有効であることが分かる。また、図12に
結晶粒径と曲げ強度の関係を示す。いずれも、アスペク
ト比は1から3の範囲である。図12より、結晶粒径が
50μmよりも大きくなると強度低下が顕著であること
が分かる。これより、高靭性・高強度化のためには、結
晶粒径50μm以下、アスペクト比5から50とするこ
とが好ましい。
(Example 3) In the method of Example 1, an intermittent method was carried out in which the laser irradiation time was maintained at a constant distance for 30 seconds. As a result, it was found that a fiber composite structure can be formed as shown in FIG. By such an intermittent method, Si 3 N 4 structures having different aspect ratios were manufactured.
Figure 1 shows the relationship between the aspect ratio and bending strength of the resulting structure.
3 shows. The crystal grain size is 100 nm to 2 μm in all cases
Is. From FIG. 13, it can be seen that the aspect ratio of 5 to 50 is effective for toughening. Further, FIG. 12 shows the relationship between the crystal grain size and the bending strength. In both cases, the aspect ratio is in the range of 1 to 3. From FIG. 12, it can be seen that the strength decrease is remarkable when the crystal grain size is larger than 50 μm. Therefore, in order to increase the toughness and strength, it is preferable that the crystal grain size is 50 μm or less and the aspect ratio is 5 to 50.

【0033】この方法を応用することにより、異種物質
の任意の形状の繊維を分散できるために繊維強化複合体
の作製も可能である(図6)。マトリックス中に短繊維
を分散することにより、マトリックス自身の靭性を改善
可能である。
By applying this method, fibers having different shapes of different substances can be dispersed, so that a fiber-reinforced composite body can be prepared (FIG. 6). By dispersing short fibers in the matrix, the toughness of the matrix itself can be improved.

【0034】さらに、実施例2と組合せることにより、
異種物質分散複合材などの作製も可能である(図7)。
Furthermore, by combining with the second embodiment,
It is also possible to fabricate a composite material in which different materials are dispersed (Fig. 7).

【0035】発振出力10μWから100kWまでその
加熱温度,面積により異なる。パルス出力では、さらに
100TWまで使用可能である。パルス幅は、1μsか
ら任意に可変である。
The oscillation output varies from 10 μW to 100 kW depending on its heating temperature and area. With pulse output, up to 100 TW can be used. The pulse width can be arbitrarily changed from 1 μs.

【0036】(実施例4)実施例3と同様な方法によ
り、間歇時間を変えることにより、長繊維の析出が可能
となり、いわゆる長繊維強化複合材を得ることができ
る。ただし、この場合空隙を数%残存した構造となるた
めに、最終的にはHIP,HP,無加圧焼結などにより
高温処理する必要がある。
(Example 4) By the same method as in Example 3, by changing the intermittent time, it becomes possible to deposit long fibers, and a so-called long fiber reinforced composite material can be obtained. However, in this case, since a structure in which a few percent of the voids remain remains, it is finally necessary to perform high temperature treatment by HIP, HP, pressureless sintering, or the like.

【0037】(実施例5)実施例1で得られた複合材の
表面に、酸化物セラミックスをコーティングした例とそ
の効果について示す。ここでは、ZrO2 をコーティン
グした例を中心に説明する。作製した複合材を、ZrO
2 スラリー中に浸漬,乾燥し、これを数回繰り返した後
1400℃で1時間加熱し、ZrO2 を焼結させる。上
記の方法により、厚さ0.5mmのZrO2コーティング層
を得た。
Example 5 An example of coating the surface of the composite material obtained in Example 1 with oxide ceramics and its effect will be described. Here, an example in which ZrO 2 is coated will be mainly described. The produced composite material is ZrO
2 Dip in slurry and dry, repeat this several times, then heat at 1400 ° C. for 1 hour to sinter ZrO 2 . A ZrO 2 coating layer having a thickness of 0.5 mm was obtained by the above method.

【0038】得られたZrO2コーティング複合材を、
コーティングなしの複合材とともに大気中、1500℃
において100時間加熱し、暴露試験を行った。その結
果、コーティングなしの複合材は3.0% 重量が減少し
たのに対し、ZrO2 コーティングを施した場合は重量
減少が0%であった。これは、酸化物セラミックスコー
ティングにより、表面の酸化が抑制された効果によるも
のである。
The resulting ZrO 2 coated composite was
1500 ° C in air with uncoated composites
At 100 ° C., the sample was heated for 100 hours to perform an exposure test. As a result, the composite without coating had a weight loss of 3.0%, while the ZrO 2 coating gave a weight loss of 0%. This is due to the effect of suppressing the surface oxidation by the oxide ceramic coating.

【0039】上記のほか、SiO2,Al23,B23
をコーティングした場合でも同様の効果が得られた。ま
たコーティング法としては、上記のスラリーを用いた方
法のほか、化学気相蒸着法,ゾル−ゲル法なども可能で
ある。
In addition to the above, SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3
The same effect was obtained when coating was performed. As the coating method, besides the method using the above-mentioned slurry, a chemical vapor deposition method, a sol-gel method, or the like can be used.

【0040】(実施例6)実施例1から4においてレー
ザーの代わりにプラズマにより加熱行い同様に複合体を
作製した。レーザーのように照射ビーム径を絞ることは
出来ないが、5μm程度の微細な粒子からなる構造体の
作製が可能である。さらに、プラズマの移動速度を1m
/sと早くすることにより、高純度の多孔質体の作製も
可能である。
Example 6 A composite was prepared in the same manner as in Examples 1 to 4 by heating with plasma instead of laser. Although the irradiation beam diameter cannot be narrowed like a laser, it is possible to manufacture a structure composed of fine particles of about 5 μm. Furthermore, the moving speed of plasma is 1 m
A high-purity porous body can be prepared by increasing the speed to / s.

【0041】さらに、該高純度結晶多孔質体に焼結助剤
を含浸し、高温処理により緻密化することも可能であ
る。例えば高純度のSiC多孔質体を緻密化することに
より、高熱伝導材料を得ることができる。このように、
高純度結晶の特性を利用することもできる。
It is also possible to impregnate the high-purity crystalline porous body with a sintering aid and densify it by high temperature treatment. For example, a highly heat conductive material can be obtained by densifying a highly pure SiC porous body. in this way,
The characteristics of high-purity crystals can also be used.

【0042】(実施例7)実施例2の装置により、Wを
Al23基板に配線パターンとして析出させた。さらに
その上にAl23を析出させ、その上にWを析出すると
いう様に10層の多層基板を作製した。原料ガスとして
は、W析出のためにWF6+He+H2,Al23析出の
ために2AlCl3+3CO3+3H2 を使用した。本方
法では、収縮が生じないため極めて高密度の配線が可能
であり、スルーホールの形成も最初から作製できるた
め、加工も不要となる。また、本発明のレーザー照射に
よる析出法と従来の基板を加熱した大面積成膜法との組
合せも可能である。
Example 7 W was deposited as a wiring pattern on an Al 2 O 3 substrate by the device of Example 2. Further, Al 2 O 3 was deposited thereon, and W was deposited thereon, so that a multilayer substrate having 10 layers was produced. As the source gas, WF 6 + He + H 2 was used for W precipitation, and 2AlCl 3 + 3CO 3 + 3H 2 was used for Al 2 O 3 precipitation. In this method, since shrinkage does not occur, extremely high-density wiring is possible, and since through holes can be formed from the beginning, no processing is required. Further, the combination of the deposition method by laser irradiation of the present invention and the conventional large-area film-forming method in which a substrate is heated is also possible.

【0043】同様にW以外の金属及び合金の析出も可能
である。
Similarly, precipitation of metals and alloys other than W is possible.

【0044】(実施例8)Si34マトリックス中にS
iCが連続的なパスを有する複合構造体について図1と
同様の装置によりSiO2 ガラス基板上に作製した。但
し、原料ガスの配管を多重化した構造とした。原料ガス
にはSi34生成のための3SiH4+4NH3とSiC
生成のためのCHF3SiCl3+H2の2系統を使用し
た。該原料ガス雰囲気中でSiC基板にスポット径5μ
mのキセノンレーザーを照射し局部的に900℃に加熱
した。該照射を走査する際に、SiCが縦方向に成長す
るように各平面ごとに順々に上部へと析出を行い図8の
構造体を作製した。このように熱伝導性に優れるSiC
を連続体とすることにより、構造体の熱衝撃を向上させ
ることができる。同様に、SiCの代わりにTiNを成
長させることにより、導電性のパスを設けることができ
る。
Example 8 S in a Si 3 N 4 matrix
A composite structure in which iC has continuous paths was produced on a SiO 2 glass substrate by the same device as in FIG. However, the structure was such that the piping for the source gas was multiplexed. 3SiH 4 + 4NH 3 and SiC for producing Si 3 N 4 are used as the source gas.
Two strains of CHF 3 SiCl 3 + H 2 were used for production. Spot diameter 5μ on the SiC substrate in the source gas atmosphere
m xenon laser was irradiated and it heated locally at 900 degreeC. When the irradiation was scanned, SiC was sequentially deposited on each flat surface so that SiC would grow in the vertical direction, and the structure shown in FIG. 8 was produced. SiC with excellent thermal conductivity
By using a continuous body, the thermal shock of the structure can be improved. Similarly, a conductive path can be provided by growing TiN instead of SiC.

【0045】(実施例9)Si34マトリックス中にS
iCが連続的なパスを有する複合構造体について図1と
同様の装置によりSiO2 ガラス基板上に作製した。但
し、原料ガスの配管を多重化した構造とした。原料ガス
にはSi34生成のための3SiH4+4NH3とSiC
生成のためのCHF3SiCl3+H2の2系統を使用し
た。該原料ガス雰囲気中でSiC基板にスポット径5μ
mの電子ビームを照射し局部的に900℃に加熱した。
該照射を走査する際に、SiCが縦方向に成長するよう
に各平面ごとに順々に上部へと析出を行い、さらに厚さ
5μmごとにSi34膜を介した図9の構造体を作製し
た。このようにSiC粒子を短繊維状に配向させること
により、構造体の靭性を向上させることができる。
Example 9 S in a Si 3 N 4 matrix
A composite structure in which iC has continuous paths was produced on a SiO 2 glass substrate by the same device as in FIG. However, the structure was such that the piping for the source gas was multiplexed. 3SiH 4 + 4NH 3 and SiC for producing Si 3 N 4 are used as the source gas.
Two strains of CHF 3 SiCl 3 + H 2 were used for production. Spot diameter 5μ on the SiC substrate in the source gas atmosphere
m electron beam was irradiated and it heated locally at 900 degreeC.
When the irradiation is scanned, SiC is sequentially deposited on each plane so that SiC grows in the vertical direction, and the structure of FIG. 9 is formed at every 5 μm with a Si 3 N 4 film interposed. Was produced. By orienting the SiC particles in a short fiber shape in this manner, the toughness of the structure can be improved.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように、化学気相反応雰囲気下に
おいて、基板表面にレーザー,プラズマあるいはマイク
ロ波により局部的に加熱し、加熱した部分のみに結晶を
析出させ、該レーザーあるいはプラズマを自動的に移動
させることにより任意の形状の高純度複合体を得ること
ができる。これにより、従来にない高性能の高温部材,
実装材料を得ることができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, in a chemical vapor phase reaction atmosphere, the substrate surface is locally heated by laser, plasma or microwave to deposit crystals only on the heated portion, and the laser or plasma is automatically heated. It is possible to obtain a high-purity complex having an arbitrary shape by moving the complex. As a result, high-performance high-temperature components that have never been seen before,
The mounting material can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施例である製造装置図。FIG. 1 is a diagram of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例であるガスタービン動翼製作
過程図。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a gas turbine rotor blade that is an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例である製造装置図。FIG. 3 is a manufacturing apparatus diagram showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明法の一実施例である複合構造体図。FIG. 4 is a diagram of a composite structure which is an embodiment of the method of the present invention.

【図5】本発明法の他の実施例である複合構造体図。FIG. 5 is a composite structure view showing another embodiment of the method of the present invention.

【図6】本発明法の他の実施例である複合構造体図。FIG. 6 is a view of a composite structure which is another embodiment of the method of the present invention.

【図7】本発明法の他の実施例である複合構造体図。FIG. 7 is a composite structure diagram showing another embodiment of the method of the present invention.

【図8】本発明法の他の実施例である複合構造体図。FIG. 8 is a view of a composite structure which is another embodiment of the method of the present invention.

【図9】本発明法の他の実施例である複合構造体図。FIG. 9 is a view of a composite structure which is another embodiment of the method of the present invention.

【図10】結晶粒径と曲げ強度との関係図。FIG. 10 is a graph showing the relationship between crystal grain size and bending strength.

【図11】不純物含有量と曲げ強度との関係図。FIG. 11 is a relationship diagram between the impurity content and the bending strength.

【図12】結晶粒径と曲げ強度との関係図。FIG. 12 is a graph showing the relationship between crystal grain size and bending strength.

【図13】アスペクト比と破壊靭性値との関係図。FIG. 13 is a relationship diagram between an aspect ratio and a fracture toughness value.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 16/48 // D01F 9/08 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area C23C 16/48 // D01F 9/08 Z

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フッ素,塩素,ヨウ素,アスタチン,水素
の少なくとも一種からなる元素及び/または化合物から
なる不純物量が5から1000ppm の無機化合物で構成
されていることを特徴とする高純度複合材。
1. A high-purity composite material characterized by comprising an inorganic compound having an impurity amount of 5 to 1000 ppm consisting of an element and / or compound consisting of at least one of fluorine, chlorine, iodine, astatine and hydrogen.
【請求項2】フッ素,塩素,ヨウ素,アスタチン,水素
の少なくとも一種からなる元素及び/または化合物から
なる不純物量が5から1000ppm の方向性を持つ無機
化合物で構成されていることを特徴とする高純度複合
材。
2. An inorganic compound having a directionality of 5 to 1000 ppm with an impurity amount of an element and / or compound of at least one of fluorine, chlorine, iodine, astatine and hydrogen. Purity composite.
【請求項3】フッ素,塩素,ヨウ素,アスタチン,水素
の少なくとも一種からなる元素及び/または化合物から
なる不純物量が5から1000ppm 、粒子径5から10
0nmの方向性を持つ無機化合物で構成されていることを
特徴とする高純度複合材。
3. The amount of impurities consisting of an element and / or compound consisting of at least one of fluorine, chlorine, iodine, astatine and hydrogen is 5 to 1000 ppm, and the particle size is 5 to 10.
A high-purity composite material characterized by being composed of an inorganic compound having a directivity of 0 nm.
【請求項4】フッ素,塩素,ヨウ素,アスタチン,水素
の少なくとも一種からなる元素及び/または化合物から
なる不純物量が5から1000ppm の二種以上の無機化
合物で構成されていることを特徴とする高純度複合材。
4. A high-characteristic composition comprising two or more kinds of inorganic compounds having an impurity amount of 5 to 1000 ppm, which is composed of an element and / or compound consisting of at least one kind of fluorine, chlorine, iodine, astatine and hydrogen. Purity composite.
【請求項5】フッ素,塩素,ヨウ素,アスタチン,水素
の少なくとも一種からなる元素及び/または化合物から
なる不純物量が5から1000ppm の方向性を持つ二種
以上の無機化合物で構成されていることを特徴とする高
純度複合材。
5. An element and / or compound consisting of at least one of fluorine, chlorine, iodine, astatine and hydrogen, which is composed of two or more kinds of inorganic compounds having a directionality of 5 to 1000 ppm. Characteristic high purity composite material.
【請求項6】フッ素,塩素,ヨウ素,アスタチン,水素
の少なくとも一種からなる元素及び/または化合物から
なる不純物量が5から1000ppm 、粒子径5から10
0nmの方向性を持つ二種以上の無機化合物で構成されて
いることを特徴とする高純度複合材。
6. The amount of impurities consisting of an element and / or compound consisting of at least one of fluorine, chlorine, iodine, astatine and hydrogen is 5 to 1000 ppm, and the particle size is 5 to 10.
A high-purity composite material characterized by being composed of two or more kinds of inorganic compounds having a directivity of 0 nm.
【請求項7】請求項1ないし6のいずれかに記載の無機
化合物は、窒化物,炭化物,酸化物,炭窒化物,酸窒化
物,硼化物,ケイ化物の少なくとも一種からなることを
特徴とする高純度複合材。
7. The inorganic compound according to any one of claims 1 to 6 is characterized by comprising at least one of nitride, carbide, oxide, carbonitride, oxynitride, boride, and silicide. High-purity composite material.
【請求項8】請求項1ないし6のいずれかに記載の無機
化合物は、Si34,SiC,SiO2,AlN,Al
C,Al23,TiN,TiC,TiO2,TiB2,Z
rN,ZrC,ZrO2,ZrB2,BN,B4C,Mg
O,希土類酸化物の少なくとも一種以上の複合体からな
ることを特徴とする高純度複合材。
8. The inorganic compound according to any one of claims 1 to 6 is Si 3 N 4 , SiC, SiO 2 , AlN, Al.
C, Al 2 O 3 , TiN, TiC, TiO 2 , TiB 2 , Z
rN, ZrC, ZrO 2 , ZrB 2 , BN, B4C, Mg
A high-purity composite material comprising a composite of at least one of O and a rare earth oxide.
【請求項9】請求項1ないし5のいずれかに記載の無機
化合物は、粒径5nmから100μmの粒子から成るこ
とを特徴とする高純度複合材。
9. A high-purity composite material, wherein the inorganic compound according to any one of claims 1 to 5 is composed of particles having a particle diameter of 5 nm to 100 μm.
【請求項10】請求項1項あるいは6に記載の高純度複
合材に、基板面に対して垂直方向に成長した粒径5nm
から50μm、アスペクト比2から50の短繊維状無機
化合物が5から70vol% 含有されていることを特徴と
する高純度複合材。
10. The high-purity composite material according to claim 1 or 6, having a particle size of 5 nm grown in a direction perpendicular to the substrate surface.
A high-purity composite material containing 5 to 70 vol% of a short fibrous inorganic compound having an aspect ratio of 2 to 50.
【請求項11】CVD法によってセラミックス複合体を
作製する工程で、化学気相反応が生じ得る雰囲気下にお
いて、基板表面にレーザーにより局所的に加熱し、局所
加熱した部分のみに無機化合物または金属を選択的に成
長させ、該レーザーを移動させることにより、任意の2
次元パターンあるいは3次元形状品が作製出来ることを
特徴とする高純度複合材の製法。
11. In the step of producing a ceramics composite by a CVD method, a substrate surface is locally heated by a laser in an atmosphere in which a chemical vapor reaction can occur, and an inorganic compound or metal is only applied to the locally heated portion. By selectively growing and moving the laser, any 2
A method for producing a high-purity composite material, which is capable of producing a three-dimensional pattern or a three-dimensional shape product.
【請求項12】CVD法によってセラミックス複合体を
作製する工程で、化学気相反応が生じ得る雰囲気下にお
いて、基板表面にプラズマにより局所的に加熱し、局所
加熱した部分のみに無機化合物または金属を選択的に成
長させ、該プラズマを移動させることにより、任意の2
次元パターンあるいは3次元形状品が作製出来ることを
特徴とする高純度複合材の製法。
12. In the step of producing a ceramic composite by the CVD method, the substrate surface is locally heated by plasma in an atmosphere in which a chemical vapor reaction can occur, and an inorganic compound or metal is only applied to the locally heated portion. By selectively growing and moving the plasma, any 2
A method for producing a high-purity composite material, which is capable of producing a three-dimensional pattern or a three-dimensional shape product.
【請求項13】CVD法によってセラミックス複合体を
作製する工程で、化学気相反応が生じ得る雰囲気下にお
いて、基板表面にレーザーにより局所的に加熱し、局所
加熱した部分のみに無機化合物または金属を選択的に成
長させ、該レーザーを移動させることにより、任意の2
次元パターンあるいは3次元形状品を作製し、高温焼結
処理することを特徴とする高純度複合材の製法。
13. In the step of producing a ceramic composite body by the CVD method, a substrate surface is locally heated by a laser in an atmosphere in which a chemical vapor reaction can occur, and an inorganic compound or a metal is only applied to the locally heated portion. By selectively growing and moving the laser, any 2
A method for producing a high-purity composite material, which comprises producing a three-dimensional pattern or a three-dimensional shape product and performing high-temperature sintering.
【請求項14】CVD法によってセラミックス複合体を
作製する工程で、化学気相反応が生じ得る雰囲気下にお
いて、基板表面にプラズマにより局所的に加熱し、局所
加熱した部分のみに無機化合物または金属を選択的に成
長させ、該プラズマを移動させることにより、任意の2
次元パターンあるいは3次元形状品を作製し、高温焼結
処理することを特徴とする高純度複合材の製法。
14. In a step of producing a ceramics composite by a CVD method, a substrate surface is locally heated by plasma in an atmosphere in which a chemical vapor reaction can occur, and an inorganic compound or a metal is only applied to a locally heated portion. By selectively growing and moving the plasma, any 2
A method for producing a high-purity composite material, which comprises producing a three-dimensional pattern or a three-dimensional shape product and performing high-temperature sintering.
【請求項15】請求項11ないし14のいずれかに記載
のレーザーあるいはプラズマの移動は、基体を移動させ
る方法,レーザーあるいはプラズマの発生源を移動させ
る方法、両方の組合せからなることを特徴とする高純度
複合材の製法。
15. The movement of the laser or plasma according to any one of claims 11 to 14 comprises a method of moving a substrate, a method of moving a laser or plasma generation source, and a combination of both. High-purity composite material manufacturing method.
【請求項16】請求項11ないし14のいずれかに記載
のレーザーあるいはプラズマの加熱領域は、0.1μm
から1000μmの範囲であることを特徴とする高純度
複合材の製法。
16. The laser or plasma heating region according to claim 11, wherein the heating region is 0.1 μm.
To 1000 μm, a method for producing a high-purity composite material.
【請求項17】請求項11ないし14のいずれかに記載
のレーザーあるいはプラズマの加熱による温度は、50
0℃から2500℃の範囲であることを特徴とする高純
度複合材の製法。
17. The temperature for heating the laser or plasma according to claim 11 is 50.
A method for producing a high-purity composite material, which is in the range of 0 ° C to 2500 ° C.
【請求項18】請求項11ないし14のいずれかに記載
のレーザーあるいはプラズマの移動速度は、1m/sか
ら1μm/sであることを特徴とする高純度複合材の製
法。
18. A method for producing a high-purity composite material, wherein the moving speed of the laser or plasma according to claim 11 is 1 m / s to 1 μm / s.
【請求項19】請求項11ないし14のいずれかに記載
のレーザーあるいはプラズマの加熱は連続方法,パルス
方法,両方の組合せからなることを特徴とする高純度複
合材の製法。
19. A process for producing a high-purity composite material, characterized in that the heating of the laser or plasma according to any one of claims 11 to 14 comprises a continuous method, a pulse method, or a combination of both.
【請求項20】請求項11ないし14のいずれかに記載
の無機化合物は、窒化物,炭化物,酸化物,炭窒化物,
酸窒化物,硼化物,ケイ化物の少なくとも一種からなる
ことを特徴とする高純度複合材の製法。
20. The inorganic compound according to claim 11, which is a nitride, a carbide, an oxide, a carbonitride,
A method for producing a high-purity composite material, which comprises at least one of oxynitride, boride, and silicide.
【請求項21】請求項11ないし14のいずれかに記載
の無機化合物は、Si34,SiC,SiO2,Al
N,AlC,Al23,TiN,TiC,TiO2,T
iB2,ZrN,ZrC,ZrO2,ZrB2,BN,B4
C ,MgO,希土類酸化物の少なくとも一種以上の複
合体からなることを特徴とする高純度複合材の製法。
21. The inorganic compound according to claim 11, which is Si 3 N 4 , SiC, SiO 2 or Al.
N, AlC, Al 2 O 3 , TiN, TiC, TiO 2 , T
iB 2 , ZrN, ZrC, ZrO 2 , ZrB 2 , BN, B 4
A method for producing a high-purity composite material, which comprises a composite of at least one of C 2, MgO, and a rare earth oxide.
【請求項22】請求項11ないし14のいずれかに記載
の無機化合物は、粒径5nmから100μmから成ること
を特徴とする高純度複合材の製法。
22. A method for producing a high-purity composite material, wherein the inorganic compound according to any one of claims 11 to 14 has a particle size of 5 nm to 100 μm.
【請求項23】請求項11ないし14のいずれかに記載
の高純度複合材に、基板面に対して垂直方向に成長した
粒径5nmから50μm、アスペクト比2から50の短
繊維状無機化合物が5から70vol% 含有されているこ
とを特徴とする高純度複合材の製法。
23. A short fibrous inorganic compound having a particle size of 5 nm to 50 μm and an aspect ratio of 2 to 50 grown on the high purity composite material according to claim 11 in a direction perpendicular to the substrate surface. A method for producing a high-purity composite material, characterized by containing 5 to 70 vol%.
【請求項24】請求項11ないし14のいずれかに記載
の金属は、Cu,W,Al,Si,Crの少なくとも一
種の単体及び合金から成ることを特徴とする高純度複合
材の製法。
24. A method for producing a high-purity composite material, wherein the metal according to any one of claims 11 to 14 comprises at least one element of Cu, W, Al, Si and Cr and an alloy thereof.
【請求項25】請求項11ないし14のいずれかに記載
の基体は、セラミックス,ガラス,金属の少なくとも一
種からなることを特徴とする高純度複合材の製法。
25. A method for producing a high-purity composite material, characterized in that the substrate according to any one of claims 11 to 14 is made of at least one of ceramics, glass and metal.
【請求項26】請求項11ないし14のいずれかに記載
の基体は、窒化物,炭化物,酸化物,炭窒化物,酸窒化
物,硼化物,ケイ化物の少なくとも一種からなることを
特徴とする高純度複合材の製法。
26. The substrate according to any one of claims 11 to 14 is characterized by comprising at least one of nitride, carbide, oxide, carbonitride, oxynitride, boride, and silicide. High-purity composite material manufacturing method.
【請求項27】請求項11ないし14のいずれかに記載
の基体は、Si34,SiC,SiO2,AlN,Al2
3,TiN,TiC,TiO2,TiB2,ZrN,Z
rC,ZrO2,ZrB2,BN,B4C ,希土類酸化物
の少なくとも一種からなることを特徴とする高純度複合
材の製法。
27. The substrate according to claim 11, wherein the substrate is Si 3 N 4 , SiC, SiO 2 , AlN, Al 2.
O 3 , TiN, TiC, TiO 2 , TiB 2 , ZrN, Z
A method for producing a high-purity composite material, which comprises at least one of rC, ZrO 2 , ZrB 2 , BN, B 4 C, and a rare earth oxide.
【請求項28】請求項13あるいは14に記載の高温処
理が、HP,HIP,ガス圧焼結,無加圧焼結からなる
ことを特徴とする高純度複合材の製法。
28. A method for producing a high-purity composite material, wherein the high temperature treatment according to claim 13 or 14 comprises HP, HIP, gas pressure sintering, and pressureless sintering.
【請求項29】請求項11ないし14のいずれかに記載
のレーザーあるいはプラズマのかわりにマイクロ波を用
いてなることを特徴とする高純度複合材の製法。
29. A method for producing a high-purity composite material, characterized in that a microwave is used instead of the laser or plasma according to any one of claims 11 to 14.
【請求項30】請求項1ないし30のいずれかに記載の
高純度複合材よりなるタービン部品および実装部品。
30. A turbine component and a mounting component made of the high-purity composite material according to any one of claims 1 to 30.
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