JPH07315947A - 繊維強化複合材とその製法並びにその部材 - Google Patents
繊維強化複合材とその製法並びにその部材Info
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- JPH07315947A JPH07315947A JP6105203A JP10520394A JPH07315947A JP H07315947 A JPH07315947 A JP H07315947A JP 6105203 A JP6105203 A JP 6105203A JP 10520394 A JP10520394 A JP 10520394A JP H07315947 A JPH07315947 A JP H07315947A
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- reinforced composite
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- fibers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高温強度、高靭性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐異
物衝突性に優れた繊維強化複合材の提供にある。 【構成】長繊維で強化された繊維強化複合材であって、
反応焼結法とＣＶＩ法による焼結体で開気孔率が４ｖｏ
ｌ％以下、繊維／粒子および粒子／粒子の界面に介在す
るガラス相および合金相が１ｖｏｌ％以下であることを
特徴とする繊維強化複合材。
物衝突性に優れた繊維強化複合材の提供にある。 【構成】長繊維で強化された繊維強化複合材であって、
反応焼結法とＣＶＩ法による焼結体で開気孔率が４ｖｏ
ｌ％以下、繊維／粒子および粒子／粒子の界面に介在す
るガラス相および合金相が１ｖｏｌ％以下であることを
特徴とする繊維強化複合材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの静・動
翼，燃焼器等の部材，核融合炉壁材，宇宙往還機のタイ
ル材等の耐熱部材や、航空機，内燃機関等の高強度・高
剛性の構造部材、あるいは各種摺動部材として用いるこ
とができる繊維強化複合材とその製法に関する。
翼，燃焼器等の部材，核融合炉壁材，宇宙往還機のタイ
ル材等の耐熱部材や、航空機，内燃機関等の高強度・高
剛性の構造部材、あるいは各種摺動部材として用いるこ
とができる繊維強化複合材とその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン、核融合炉、航空宇宙機器
等に用いられる構造部材は、大きな熱負荷，熱衝撃を受
けるため、高温強度，高耐熱衝撃性に優れた材料が求め
られる。
等に用いられる構造部材は、大きな熱負荷，熱衝撃を受
けるため、高温強度，高耐熱衝撃性に優れた材料が求め
られる。
【０００３】耐高温材料としてはセラミックス材料が期
待されるが、セラミックス単体では脆性であるため、上
記構造材料としての特性を満足するものは実用化に至っ
ていない。
待されるが、セラミックス単体では脆性であるため、上
記構造材料としての特性を満足するものは実用化に至っ
ていない。
【０００４】この対応策の一つとして、セラミックスマ
トリックス中に強化繊維を分散させた複合材料が挙げら
れる。上記の強化繊維としては、耐熱性で軽量な無機繊
維（セラミックス繊維）が適している。これまでに繊維
強化セラミックスの報告例はいくつかみられるが、その
ほとんどが短繊維をマトリックス中に分散させた複合材
で、繊維端の欠陥の影響などによりその特性が満足でき
るものはない。
トリックス中に強化繊維を分散させた複合材料が挙げら
れる。上記の強化繊維としては、耐熱性で軽量な無機繊
維（セラミックス繊維）が適している。これまでに繊維
強化セラミックスの報告例はいくつかみられるが、その
ほとんどが短繊維をマトリックス中に分散させた複合材
で、繊維端の欠陥の影響などによりその特性が満足でき
るものはない。
【０００５】また、長繊維をマトリックス中に配向させ
た場合にも、焼結助剤等により緻密化すると焼結時の収
縮による残留応力が発生する。複合材料の特性はその複
合体中の残留応力によって大きく左右されるため、複合
構造の繊維径、表面改質などの適正化とその焼結方法の
改善が望まれている。
た場合にも、焼結助剤等により緻密化すると焼結時の収
縮による残留応力が発生する。複合材料の特性はその複
合体中の残留応力によって大きく左右されるため、複合
構造の繊維径、表面改質などの適正化とその焼結方法の
改善が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】繊維強化複合材の強度
特性の向上には、強化繊維とセラミックマトリックスと
の焼結時に発生する残留応力の低減が重要な課題であ
る。
特性の向上には、強化繊維とセラミックマトリックスと
の焼結時に発生する残留応力の低減が重要な課題であ
る。
【０００７】さらに、得られた複合材は使用環境下にお
いて化学的にも安定して使用できることが必要であり、
複合材の使用環境を考慮した構造上の改善も重要な課題
である。
いて化学的にも安定して使用できることが必要であり、
複合材の使用環境を考慮した構造上の改善も重要な課題
である。
【０００８】本発明の目的は、上記に鑑み、強化繊維が
複合材の強度向上に有効に寄与する形態で、セラミック
マトリックス中に配向し、使用環境にも適応した構造の
繊維強化複合材およびその製法を提供することにある。
複合材の強度向上に有効に寄与する形態で、セラミック
マトリックス中に配向し、使用環境にも適応した構造の
繊維強化複合材およびその製法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、長繊維が
セラミックマトリックス中に一次元以上に配向した繊維
強化複合材について検討してきたが、収縮を伴う従来の
製法では、残留応力によりマトリックスに亀裂が入り、
健全な長繊維強化複合材の作製が極めて困難であること
分かった。
セラミックマトリックス中に一次元以上に配向した繊維
強化複合材について検討してきたが、収縮を伴う従来の
製法では、残留応力によりマトリックスに亀裂が入り、
健全な長繊維強化複合材の作製が極めて困難であること
分かった。
【００１０】その対策として、長繊維，ペーパー，フェ
ルト，不織布，２次元織布，３次元織物等からなるプリ
フォーム成形体に金属粉末を含浸し、これを反応焼結し
たのち、該セラミックマトリックス中の開気孔にＣＶＩ
法により窒化物、炭化物を生成することにより相対密度
９７％以上の緻密な繊維強化複合材を得ることができ
た。
ルト，不織布，２次元織布，３次元織物等からなるプリ
フォーム成形体に金属粉末を含浸し、これを反応焼結し
たのち、該セラミックマトリックス中の開気孔にＣＶＩ
法により窒化物、炭化物を生成することにより相対密度
９７％以上の緻密な繊維強化複合材を得ることができ
た。
【００１１】本発明によれば、ほとんど収縮が無く緻密
な焼結体が得られるため、強化繊維へのダメージを極力
小さくできる。また、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
存在せず、１５００℃以上の高温域においても強度低下
が起こらない。
な焼結体が得られるため、強化繊維へのダメージを極力
小さくできる。また、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
存在せず、１５００℃以上の高温域においても強度低下
が起こらない。
【００１２】本発明で得られる繊維強化複合材中のガラ
ス相および合金相の総量は、１ｖｏｌ％以下であること
が好ましい。１ｖｏｌ％を超えると強度低下につなが
る。
ス相および合金相の総量は、１ｖｏｌ％以下であること
が好ましい。１ｖｏｌ％を超えると強度低下につなが
る。
【００１３】前記プリフォーム成形体に金属粉末を含浸
し、これを反応焼結しただけでは、焼結体中に開気孔が
残存し高い強度のものが得られない。しかし、ＣＶＩ処
理、または、ＣＶＩ処理→再含浸→ＣＶＩ処理すること
により、収縮させることなく相対密度９７％以上に緻密
化することができ、開気孔率４ｖｏｌ％以下の複合材の
作製が可能である。開気孔率が４ｖｏｌ％を超えると強
度低下が大きくなる。
し、これを反応焼結しただけでは、焼結体中に開気孔が
残存し高い強度のものが得られない。しかし、ＣＶＩ処
理、または、ＣＶＩ処理→再含浸→ＣＶＩ処理すること
により、収縮させることなく相対密度９７％以上に緻密
化することができ、開気孔率４ｖｏｌ％以下の複合材の
作製が可能である。開気孔率が４ｖｏｌ％を超えると強
度低下が大きくなる。
【００１４】上記ＣＶＩ処理を行う前に、反応焼結しさ
らに金属ポリマーを含浸し、該金属ポリマーを反応焼結
により無機化合物に転換することにより、より緻密化が
可能である。ＣＶＩ処理だけでは、均一な緻密化は不可
能である。つまり、ＣＶＩ処理だけでは、内部まで緻密
化する前に表面層で緻密化が起るために中空状の構造と
なる。反応焼結とＣＶＩ処理を組合せることにより均一
で、かつ、緻密化した複合材を得ることができる。
らに金属ポリマーを含浸し、該金属ポリマーを反応焼結
により無機化合物に転換することにより、より緻密化が
可能である。ＣＶＩ処理だけでは、均一な緻密化は不可
能である。つまり、ＣＶＩ処理だけでは、内部まで緻密
化する前に表面層で緻密化が起るために中空状の構造と
なる。反応焼結とＣＶＩ処理を組合せることにより均一
で、かつ、緻密化した複合材を得ることができる。
【００１５】反応焼結後の開気孔中に無機化合物を充填
する方法としては、ＣＶＩ（Ｃhemical Ｖapor Ｉnfilt
ration）法，ＣＶＤ（Ｃhemical Ｖapor Ｄepodition）
法，金属ポリマー含浸法の組合せが可能である。また、
さらにＨＩＰ（Ｈot Ｉsostatic Ｐress）処理すること
により、開気孔率１ｖｏｌ％以下で高純度の長繊維強化
複合材が得られる。
する方法としては、ＣＶＩ（Ｃhemical Ｖapor Ｉnfilt
ration）法，ＣＶＤ（Ｃhemical Ｖapor Ｄepodition）
法，金属ポリマー含浸法の組合せが可能である。また、
さらにＨＩＰ（Ｈot Ｉsostatic Ｐress）処理すること
により、開気孔率１ｖｏｌ％以下で高純度の長繊維強化
複合材が得られる。
【００１６】上記長繊維材としては、Ｓｉ，Ｃ，Ｂ，
Ｗ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｚｒの少なくとも
１種からなる単体、窒化物，酸化物，炭化物，酸窒化
物，炭窒化物，炭窒酸化物が好ましい。特に、ＳｉＣ，
Ｃ，Ｂ，Ｗ，Ｍｏ，Ｂ（Ｗ芯），ＳｉＣ（Ｗ芯），Ｓｉ
Ｃ（Ｃ芯），Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｎ
−Ｏの少なくとも１種で構成されるものが、特に耐熱性
の点で好ましい。
Ｗ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｚｒの少なくとも
１種からなる単体、窒化物，酸化物，炭化物，酸窒化
物，炭窒化物，炭窒酸化物が好ましい。特に、ＳｉＣ，
Ｃ，Ｂ，Ｗ，Ｍｏ，Ｂ（Ｗ芯），ＳｉＣ（Ｗ芯），Ｓｉ
Ｃ（Ｃ芯），Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｎ
−Ｏの少なくとも１種で構成されるものが、特に耐熱性
の点で好ましい。
【００１７】長繊維の含有量は１０〜７０ｖｏｌ％であ
ることが高強度化に適している。１０ｖｏｌ％より少な
いと強靱化（靱性）効果が少なく、７０ｖｏｌ％より多
くなると強度が低下する。
ることが高強度化に適している。１０ｖｏｌ％より少な
いと強靱化（靱性）効果が少なく、７０ｖｏｌ％より多
くなると強度が低下する。
【００１８】上記長繊維はセラミックマトリックス成分
との反応焼結などによる損傷がないことが望ましい。繊
維とセラミックマトリックスとの反応焼結は、両者間に
コーティング等を施すことにより反応性のない中間層を
設けることにより防ぐことができる。中間層がセラミッ
クマトリックスと繊維との間で滑りを生じさせ、両者の
熱膨張係数差から生ずる残留応力を緩和することができ
る。
との反応焼結などによる損傷がないことが望ましい。繊
維とセラミックマトリックスとの反応焼結は、両者間に
コーティング等を施すことにより反応性のない中間層を
設けることにより防ぐことができる。中間層がセラミッ
クマトリックスと繊維との間で滑りを生じさせ、両者の
熱膨張係数差から生ずる残留応力を緩和することができ
る。
【００１９】さらに、セラミックマトリックスについて
種々検討した結果、反応焼結窒化珪素複合セラミックス
が焼結時の収縮率が小さく、焼結温度も１４００℃程度
と低いためにセラミックスと繊維間に発生する応力が低
減され、従来の無加圧焼結セラミックスや、ホットプレ
スセラミックスよりも高強度の材料を得ることができ
る。
種々検討した結果、反応焼結窒化珪素複合セラミックス
が焼結時の収縮率が小さく、焼結温度も１４００℃程度
と低いためにセラミックスと繊維間に発生する応力が低
減され、従来の無加圧焼結セラミックスや、ホットプレ
スセラミックスよりも高強度の材料を得ることができ
る。
【００２０】また、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。マトリックスや繊維
は、その構成成分によっては、高温大気中で酸化損耗す
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。
に安定していることが求められる。マトリックスや繊維
は、その構成成分によっては、高温大気中で酸化損耗す
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。
【００２１】他方、本発明の繊維強化複合材の製法は、
マトリックスとなる金属粉末あるいは金属粉末とＳｉ
Ｃ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，
ＺｒＮ，ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＺｒＯ
2の少なくとも１種のセラミック粒子、または、金属粉
末とＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，Ａｌ
Ｎ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2
Ｏ3，ＭｇＯ，ＺｒＯ2の少なくとも１種のセラミック短
繊維、例えば、ウイスカからなるスラリーを、長繊維，
ペーパー，フェルト，不織布，２次元織布，３次元織物
からなるプリフォーム成形体に含浸し、反応焼結する。
マトリックスとなる金属粉末あるいは金属粉末とＳｉ
Ｃ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，
ＺｒＮ，ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＺｒＯ
2の少なくとも１種のセラミック粒子、または、金属粉
末とＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，Ａｌ
Ｎ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2
Ｏ3，ＭｇＯ，ＺｒＯ2の少なくとも１種のセラミック短
繊維、例えば、ウイスカからなるスラリーを、長繊維，
ペーパー，フェルト，不織布，２次元織布，３次元織物
からなるプリフォーム成形体に含浸し、反応焼結する。
【００２２】そして、反応焼結体の開気孔中にＣＶＩ法
により窒化物、炭化物を生成し、緻密化する。ここで、
金属粉末以外にＳｉＣ等の粒子，短繊維を添加すること
により、さらに強靱化を図ることができる。なお、上記
金属粉末には、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒの１種以
上が添加される。また、反応は、窒化反応，炭化反応，
炭窒化反応，酸窒化反応，酸炭窒化反応，酸化反応等を
適用することができる。
により窒化物、炭化物を生成し、緻密化する。ここで、
金属粉末以外にＳｉＣ等の粒子，短繊維を添加すること
により、さらに強靱化を図ることができる。なお、上記
金属粉末には、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒの１種以
上が添加される。また、反応は、窒化反応，炭化反応，
炭窒化反応，酸窒化反応，酸炭窒化反応，酸化反応等を
適用することができる。
【００２３】金属ポリマーには、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｔ
ｉ，Ｚｒの少なくとも１種の金属を含む有機物から選ば
れる。反応は、窒化反応，炭化反応，炭窒化反応，酸窒
化反応，酸炭窒化反応，酸化反応等を適用することがで
きる。
ｉ，Ｚｒの少なくとも１種の金属を含む有機物から選ば
れる。反応は、窒化反応，炭化反応，炭窒化反応，酸窒
化反応，酸炭窒化反応，酸化反応等を適用することがで
きる。
【００２４】
【作用】本発明の繊維強化複合材は、長繊維，ペーパ
ー，フェルト，不織布，２次元織布，３次元織物のプリ
フォーム成形体中に金属粉末を含浸し、反応焼結により
セラミックマトリックスを構成し、さらに焼結体中の開
気孔をＣＶＩ法により窒化物，炭化物で緻密化すること
により、繊維／粒子および粒子／粒子の界面にガラス相
および合金相がほとんど介在せず、９６％以上の緻密な
繊維強化複合材となり、高強度，高靱性の構造部材を提
供することができる。
ー，フェルト，不織布，２次元織布，３次元織物のプリ
フォーム成形体中に金属粉末を含浸し、反応焼結により
セラミックマトリックスを構成し、さらに焼結体中の開
気孔をＣＶＩ法により窒化物，炭化物で緻密化すること
により、繊維／粒子および粒子／粒子の界面にガラス相
および合金相がほとんど介在せず、９６％以上の緻密な
繊維強化複合材となり、高強度，高靱性の構造部材を提
供することができる。
【００２５】
【実施例】本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
【００２６】〔実施例１〕空隙率５０％を有する３次元
織のＣ繊維プリフォーム成形体中に、平均粒径０.５μ
ｍのＳｉ粉末を所定量の有機溶媒（アセトン）に混合し
て作製したスラリーを含浸し、１次成形体を作製した。
該１次成形体をアンモニア雰囲気中で１１００℃から１
４００℃まで１℃／分で窒化処理し、Ｃ繊維強化Ｓｉ3
Ｎ4反応焼結体とした。該焼結体には、１８ｖｏｌ％の
開気孔が残存し、閉気孔は１％未満であった。
織のＣ繊維プリフォーム成形体中に、平均粒径０.５μ
ｍのＳｉ粉末を所定量の有機溶媒（アセトン）に混合し
て作製したスラリーを含浸し、１次成形体を作製した。
該１次成形体をアンモニア雰囲気中で１１００℃から１
４００℃まで１℃／分で窒化処理し、Ｃ繊維強化Ｓｉ3
Ｎ4反応焼結体とした。該焼結体には、１８ｖｏｌ％の
開気孔が残存し、閉気孔は１％未満であった。
【００２７】次に、ＣＶＩ法により開気孔中に窒化珪素
を埋め、緻密化した。
を埋め、緻密化した。
【００２８】Ｃ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4反応焼結体を１５００
℃に加熱し、ＣＶＩの原料としてＳｉＣｌガスとＮＨ3
ガス（３：４）を流し、Ｓｉ3Ｎ4を開気孔中に生成させ
た。得られたＣ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4セラミックスの開気孔
率は２％で、全体の収縮率は０.２％以下であった。ま
た、繊維／粒子間、粒子／粒子間の界面の介在物はＳｉ
Ｏ2が１ｖｏｌ％以下であり、他の介在物は検出されな
かった。
℃に加熱し、ＣＶＩの原料としてＳｉＣｌガスとＮＨ3
ガス（３：４）を流し、Ｓｉ3Ｎ4を開気孔中に生成させ
た。得られたＣ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4セラミックスの開気孔
率は２％で、全体の収縮率は０.２％以下であった。ま
た、繊維／粒子間、粒子／粒子間の界面の介在物はＳｉ
Ｏ2が１ｖｏｌ％以下であり、他の介在物は検出されな
かった。
【００２９】上記のＣ繊維強化複合材について、室温で
測定した４点曲げ強さは６８０ＭＰａで、１５００℃に
おいても全く強度低下は認められなかった。
測定した４点曲げ強さは６８０ＭＰａで、１５００℃に
おいても全く強度低下は認められなかった。
【００３０】また、破壊靭性値は２０ＭＰａ√ｍ以上あ
った。図１に試験温度と曲げ強度の関係を示す。なお、
比較のため、従来の常圧焼結窒化珪素／Ｃ繊維複合セラ
ミックス（Ｃ繊維５０ｖｏｌ％、焼結助剤；Ｙ2Ｏ3，Ａ
ｌ2Ｏ3各５ｖｏｌ％）の４点曲げ強さを併せて示す。
った。図１に試験温度と曲げ強度の関係を示す。なお、
比較のため、従来の常圧焼結窒化珪素／Ｃ繊維複合セラ
ミックス（Ｃ繊維５０ｖｏｌ％、焼結助剤；Ｙ2Ｏ3，Ａ
ｌ2Ｏ3各５ｖｏｌ％）の４点曲げ強さを併せて示す。
【００３１】図１から明らかなように本実施例のもの
は、比較例のものよりも強度が高い。比較例のものが焼
結時の線収縮（１８％）によって繊維とマトリックス間
に応力が生じ、最終的に引張り応力が焼結体中に残留
し、そのため強度が低くなっている。場合によっては焼
結体にクラックが入ることもある。また、粒界にガラス
相を介在するため１２００℃以上の高温域では強度劣化
が生じる。これに対し本実施例のものは、焼結時の線収
縮率が０.２％と極めて小さく、繊維とマトリックス間
の応力発生が殆どないため高強度材料が得られる。
は、比較例のものよりも強度が高い。比較例のものが焼
結時の線収縮（１８％）によって繊維とマトリックス間
に応力が生じ、最終的に引張り応力が焼結体中に残留
し、そのため強度が低くなっている。場合によっては焼
結体にクラックが入ることもある。また、粒界にガラス
相を介在するため１２００℃以上の高温域では強度劣化
が生じる。これに対し本実施例のものは、焼結時の線収
縮率が０.２％と極めて小さく、繊維とマトリックス間
の応力発生が殆どないため高強度材料が得られる。
【００３２】同様にして、Ｓｉ以外の金属粉末Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｔｉ，Ｚｒを用い、マトリックス成分に窒化Ａｌ，
窒化Ｃｒ，窒化Ｔｉ，窒化Ｚｒの場合についても高強度
複合材が作製可能である。
ｒ，Ｔｉ，Ｚｒを用い、マトリックス成分に窒化Ａｌ，
窒化Ｃｒ，窒化Ｔｉ，窒化Ｚｒの場合についても高強度
複合材が作製可能である。
【００３３】本実施例で得られたＣ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4セ
ラミックス（開気孔率２％）を１８００℃，窒素中１０
０気圧でＨＩＰ処理することにより、開気孔率を０.２
％以下にすることができる。
ラミックス（開気孔率２％）を１８００℃，窒素中１０
０気圧でＨＩＰ処理することにより、開気孔率を０.２
％以下にすることができる。
【００３４】〔実施例２〕実施例１と同様に、Ｓｉ粉末
に無機化合物粒子としてＳｉＣ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，Ｂ
Ｎ，ＺｒＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2を１０ｖｏｌ％添加し
たスラリーを作製して、同様に含浸、窒化処理，ＣＶＩ
処理を行い、Ｃ繊維強化複合材を作製した。
に無機化合物粒子としてＳｉＣ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，Ｂ
Ｎ，ＺｒＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2を１０ｖｏｌ％添加し
たスラリーを作製して、同様に含浸、窒化処理，ＣＶＩ
処理を行い、Ｃ繊維強化複合材を作製した。
【００３５】その結果、実施例１と同様に開気孔率が２
％以下、１５００℃での強度が室温と同等の高強度材が
得られた。無機化合物粒子を添加することにより、耐摩
耗性，導電性，耐酸化性などの特性も改善されることが
分かった。
％以下、１５００℃での強度が室温と同等の高強度材が
得られた。無機化合物粒子を添加することにより、耐摩
耗性，導電性，耐酸化性などの特性も改善されることが
分かった。
【００３６】〔実施例３〕実施例１と同様に、Ｓｉ粉末
にＳｉＣ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，Ａｌ2Ｏ3，
ＺｒＯ2の短繊維（直径１０μｍψ×長さ１００μｍ）
を１０ｖｏｌ％添加したスラリーを用いて含浸，窒化処
理，ＣＶＩ処理を行い、繊維強化複合材を作製した。
にＳｉＣ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，Ａｌ2Ｏ3，
ＺｒＯ2の短繊維（直径１０μｍψ×長さ１００μｍ）
を１０ｖｏｌ％添加したスラリーを用いて含浸，窒化処
理，ＣＶＩ処理を行い、繊維強化複合材を作製した。
【００３７】その結果、実施例１と同様に開気孔率が２
％以下、１５００℃での強度が室温と同等の高強度材が
得られた。マトリックス中に短繊維を分散したことによ
り、マトリックス自身の靭性が改善された。
％以下、１５００℃での強度が室温と同等の高強度材が
得られた。マトリックス中に短繊維を分散したことによ
り、マトリックス自身の靭性が改善された。
【００３８】〔実施例４〕実施例１と同様に、ＳｉＣ，
Ｂ，Ｗ，Ｍｏ，ＴｉＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｓｉ
3Ｎ4，Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｎ−Ｏ（チラノ繊維、宇部興産
製）からなる３次元織プリフォーム成形体を用い、含
浸，窒化処理，ＣＶＩ処理を行い繊維強化複合材を作製
した。
Ｂ，Ｗ，Ｍｏ，ＴｉＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｓｉ
3Ｎ4，Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｎ−Ｏ（チラノ繊維、宇部興産
製）からなる３次元織プリフォーム成形体を用い、含
浸，窒化処理，ＣＶＩ処理を行い繊維強化複合材を作製
した。
【００３９】その結果、実施例１と同様に開気孔率が２
％以下、１５００℃での強度が室温と同等の高強度材が
得られた。
％以下、１５００℃での強度が室温と同等の高強度材が
得られた。
【００４０】また、焼結時の線収縮率が０.２％と小さ
いために、繊維とマトリックス間に応力の発生が殆どな
い高強度材が得られる。
いために、繊維とマトリックス間に応力の発生が殆どな
い高強度材が得られる。
【００４１】〔実施例５〕実施例１と４で用いた繊維
に、それぞれマトリックスとの反応を抑制するため表面
コーティングを施した。ＳｉＣの長繊維にはＢＮをコー
ティングした。コーティング法としては、ＣＶＤ法，ゾ
ル／ゲル法，スラリー含浸法などがあるが、本実施例で
はゾル／ゲル法により行なった。ＳｉＣ繊維表面にＢＮ
をスプレーコーティングした。コーティング層の厚さは
約５０μｍである。
に、それぞれマトリックスとの反応を抑制するため表面
コーティングを施した。ＳｉＣの長繊維にはＢＮをコー
ティングした。コーティング法としては、ＣＶＤ法，ゾ
ル／ゲル法，スラリー含浸法などがあるが、本実施例で
はゾル／ゲル法により行なった。ＳｉＣ繊維表面にＢＮ
をスプレーコーティングした。コーティング層の厚さは
約５０μｍである。
【００４２】このＳｉＣ長繊維を用いて反応焼結窒化珪
素をマトリックスとした繊維強化複合材（ＳｉＣ繊維の
含有量：約１５ｖｏｌ％）を作製した。室温での４点曲
げ強さは、コーティングのないものが６５０ＭＰａであ
るのに対し、コーティングしたものは７１０ＭＰａであ
った。
素をマトリックスとした繊維強化複合材（ＳｉＣ繊維の
含有量：約１５ｖｏｌ％）を作製した。室温での４点曲
げ強さは、コーティングのないものが６５０ＭＰａであ
るのに対し、コーティングしたものは７１０ＭＰａであ
った。
【００４３】これは、予め繊維表面にコーティング層を
設けることにより、焼結時のマトリックスと繊維との反
応が抑制され、繊維の損傷あるいはマトリックス／繊維
界面の欠陥を少なくする効果によるものと考えられる。
設けることにより、焼結時のマトリックスと繊維との反
応が抑制され、繊維の損傷あるいはマトリックス／繊維
界面の欠陥を少なくする効果によるものと考えられる。
【００４４】上記と同様に、ＢＮ以外、即ち、Ｃ，Ｔｉ
Ｃ，Ｂ4Ｃ，ＳｉＣ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，ＳｉＯ2，
ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｂ
2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5のコーティングも可能である。但し、コ
ーティング材としては、マトリックスと繊維とに反応性
を持たないものを選択することが望ましい。
Ｃ，Ｂ4Ｃ，ＳｉＣ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，ＳｉＯ2，
ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｂ
2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5のコーティングも可能である。但し、コ
ーティング材としては、マトリックスと繊維とに反応性
を持たないものを選択することが望ましい。
【００４５】〔実施例６〕実施例１で得られた繊維強化
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。窒化珪素マトリックスをＣ繊維で強化した複合材
を、ＺｒＯ2スラリー中に浸漬，乾燥を数回繰り返した
後、１４００℃で１時間加熱し、ＺｒＯ2を焼結させ
る。このとき窒化珪素／Ｃ繊維強化複合材は、Ｃ繊維が
窒化珪素マトリックスの外に露出していない構造が望ま
しい。これはＣ繊維が酸化物であるＺｒＯ2との反応を
防ぐためである。上記により、厚さ０.５ｍｍのＺｒＯ2
コーティング層を形成した。
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。窒化珪素マトリックスをＣ繊維で強化した複合材
を、ＺｒＯ2スラリー中に浸漬，乾燥を数回繰り返した
後、１４００℃で１時間加熱し、ＺｒＯ2を焼結させ
る。このとき窒化珪素／Ｃ繊維強化複合材は、Ｃ繊維が
窒化珪素マトリックスの外に露出していない構造が望ま
しい。これはＣ繊維が酸化物であるＺｒＯ2との反応を
防ぐためである。上記により、厚さ０.５ｍｍのＺｒＯ2
コーティング層を形成した。
【００４６】得られたＺｒＯ2コーティング窒化珪素／
Ｃ繊維強化複合材を、コーティングしていない同繊維強
化複合材と共に大気中，１５００℃において１００時間
加熱する暴露試験を行なった。
Ｃ繊維強化複合材を、コーティングしていない同繊維強
化複合材と共に大気中，１５００℃において１００時間
加熱する暴露試験を行なった。
【００４７】その結果、コーティングなしのものは３.
２％の重量減少があったが、コーティングを施したもの
ゝ重量減少は０.１％であった。これは、酸化物セラミ
ックスをコーティングしたことにより、表面の酸化が抑
制されたためである。
２％の重量減少があったが、コーティングを施したもの
ゝ重量減少は０.１％であった。これは、酸化物セラミ
ックスをコーティングしたことにより、表面の酸化が抑
制されたためである。
【００４８】また、上記暴露試験後の試料の室温での４
点曲げ強さは、コーティングなしが４３０ＭＰａである
のに対し、コーティングありでは７５０Ｍｐａであっ
た。これにより、大気中高温下においても使用すること
ができる繊維強化複合材を得ることができる。また、Ｓ
ｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3をコーティングした場合も同
様な効果が得られた。
点曲げ強さは、コーティングなしが４３０ＭＰａである
のに対し、コーティングありでは７５０Ｍｐａであっ
た。これにより、大気中高温下においても使用すること
ができる繊維強化複合材を得ることができる。また、Ｓ
ｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3をコーティングした場合も同
様な効果が得られた。
【００４９】また、コーティング法としては、上記スラ
リーを用いる方法以外に、ＣＶＤ法、ゾル／ゲル法など
も可能である。さらにこれらのコーティングは、窒化珪
素以外のマトリックス、あるいはＣ以外の繊維からなる
複合材にも適用可能である。
リーを用いる方法以外に、ＣＶＤ法、ゾル／ゲル法など
も可能である。さらにこれらのコーティングは、窒化珪
素以外のマトリックス、あるいはＣ以外の繊維からなる
複合材にも適用可能である。
【００５０】なお、マトリックスとコーティング層との
熱膨張差によるコーティング層の破損を防止するため
に、両者の間にマトリックス成分とコーティング成分が
段階的に変化する中間層を設けてもよい。
熱膨張差によるコーティング層の破損を防止するため
に、両者の間にマトリックス成分とコーティング成分が
段階的に変化する中間層を設けてもよい。
【００５１】〔実施例７〕次に、ＡｌＮマトリックス中
に、ＳｉＣ繊維が二方向（２次元）に配向したＡｌＮ／
ＳｉＣ繊維強化複合材の製法について説明する。
に、ＳｉＣ繊維が二方向（２次元）に配向したＡｌＮ／
ＳｉＣ繊維強化複合材の製法について説明する。
【００５２】反応焼結ＡｌＮマトリックス成分のＡｌ粉
末とＡｌＮとからなるグリーンシート上に、ＳｉＣ繊維
をできるだけ均一に一方向に配列したものを、ＳｉＣ繊
維が交互に直交するように数段積層し、積層方向に９８
ＭＰａで加圧し、成形体とした。得られた成形体をアン
モニア中で１４００℃まで加熱し、窒化反応焼結を行
い、ＡｌＮ／ＳｉＣ繊維強化複合材（開気孔率２５ｖｏ
ｌ％）を作製した。該気孔中にＣＶＩ法によりＳｉ3Ｎ4
を生成させ、緻密化処理を行った。
末とＡｌＮとからなるグリーンシート上に、ＳｉＣ繊維
をできるだけ均一に一方向に配列したものを、ＳｉＣ繊
維が交互に直交するように数段積層し、積層方向に９８
ＭＰａで加圧し、成形体とした。得られた成形体をアン
モニア中で１４００℃まで加熱し、窒化反応焼結を行
い、ＡｌＮ／ＳｉＣ繊維強化複合材（開気孔率２５ｖｏ
ｌ％）を作製した。該気孔中にＣＶＩ法によりＳｉ3Ｎ4
を生成させ、緻密化処理を行った。
【００５３】複合材の開気孔率は３％以下、１５００℃
での強度が室温と同等以上の高強度材が得られた。本実
施例では、焼結時の線収縮率が０.２％と小さく、繊維
とマトリックス間の応力発生が殆どないため高強度材が
得られる。
での強度が室温と同等以上の高強度材が得られた。本実
施例では、焼結時の線収縮率が０.２％と小さく、繊維
とマトリックス間の応力発生が殆どないため高強度材が
得られる。
【００５４】同様にして、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ金属粉末を
用い、マトリックス成分として窒化Ｃｒ，窒化Ｔｉ，窒
化Ｚｒの場合についても、繊維が二方向に直交する繊維
強化複合材を作製することができる。
用い、マトリックス成分として窒化Ｃｒ，窒化Ｔｉ，窒
化Ｚｒの場合についても、繊維が二方向に直交する繊維
強化複合材を作製することができる。
【００５５】本実施例によれば、フェルト、ペーパー、
不織布などからなるプリフォーム成形体を用い、収縮す
ることなく緻密な高強度，高靭性複合材を得ることがで
きる。
不織布などからなるプリフォーム成形体を用い、収縮す
ることなく緻密な高強度，高靭性複合材を得ることがで
きる。
【００５６】〔実施例８〕実施例１において、反応焼結
する際の雰囲気ガスのアンモニアに代えて、ＣＯガス、
酸素または酸窒化性ガスによって、炭化珪素、酸化珪素
または酸窒化珪素の単体あるいは複合体とすることがで
きた。
する際の雰囲気ガスのアンモニアに代えて、ＣＯガス、
酸素または酸窒化性ガスによって、炭化珪素、酸化珪素
または酸窒化珪素の単体あるいは複合体とすることがで
きた。
【００５７】〔実施例９〕実施例１において、繊維含有
量の異なるＣ繊維プリフォーム成形体を用い維強化複合
材を作製した。
量の異なるＣ繊維プリフォーム成形体を用い維強化複合
材を作製した。
【００５８】その結果、繊維含有量が１０ｖｏｌ％未満
では破壊靭性値が向上せず、また、７０ｖｏｌ％を超え
るとマトリックスの強度低下をもたらすことが分かっ
た。繊維含有量は１０〜７０ｖｏｌ％、特に、２０〜５
０ｖｏｌ％が強度，靭性（１０ＭＰａ√ｍ以上）の点で
好ましい。
では破壊靭性値が向上せず、また、７０ｖｏｌ％を超え
るとマトリックスの強度低下をもたらすことが分かっ
た。繊維含有量は１０〜７０ｖｏｌ％、特に、２０〜５
０ｖｏｌ％が強度，靭性（１０ＭＰａ√ｍ以上）の点で
好ましい。
【００５９】〔実施例１０〕実施例１で得られたＣ繊維
強化Ｓｉ3Ｎ4反応焼結体の開気孔中に、有機珪素ポリマ
ーを含浸し、さらに窒化処理した。この含浸窒化処理に
より開気孔率５ｖｏｌ％以下と緻密化することができ
た。次に、ＣＶＩ処理により開気孔率１ｖｏｌ％以下に
緻密化した。これにより、１５００℃の曲げ強度７６０
ＭＰａ以上、破壊靭性値２０ＭＰａ√ｍ以上のものが得
られた。
強化Ｓｉ3Ｎ4反応焼結体の開気孔中に、有機珪素ポリマ
ーを含浸し、さらに窒化処理した。この含浸窒化処理に
より開気孔率５ｖｏｌ％以下と緻密化することができ
た。次に、ＣＶＩ処理により開気孔率１ｖｏｌ％以下に
緻密化した。これにより、１５００℃の曲げ強度７６０
ＭＰａ以上、破壊靭性値２０ＭＰａ√ｍ以上のものが得
られた。
【００６０】〔実施例１１〕本発明に係る繊維強化複合
材を適用した部品の一例として、ガスタービン動翼の作
製例について説明する。
材を適用した部品の一例として、ガスタービン動翼の作
製例について説明する。
【００６１】図２の斜視図に示すようなガスタービン動
翼のプリフォーム成形体をＳｉＣ長繊維を用いて作製し
た。該成形体中にＳｉ粉末（０.３μｍ）と有機溶媒
（アセトン）からなるスラリーを含浸する。これをアン
モニアガス雰囲気中で１１００℃から１４００℃まで１
℃／分で窒化処理し、ＳｉＣ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4反応焼結
体とした。該焼結体には、１８ｖｏｌ％の開気孔が残存
し、閉気孔は１％未満であった。
翼のプリフォーム成形体をＳｉＣ長繊維を用いて作製し
た。該成形体中にＳｉ粉末（０.３μｍ）と有機溶媒
（アセトン）からなるスラリーを含浸する。これをアン
モニアガス雰囲気中で１１００℃から１４００℃まで１
℃／分で窒化処理し、ＳｉＣ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4反応焼結
体とした。該焼結体には、１８ｖｏｌ％の開気孔が残存
し、閉気孔は１％未満であった。
【００６２】次に、ＣＶＩ法により開気孔中に窒化珪素
を埋めて緻密化するため、上記反応焼結体を１５００℃
に加熱し、ＣＶＩの原料としてＳｉＣｌガスとＮＨ3ガ
ス（３：４）を流し、Ｓｉ3Ｎ4を開気孔中に生成させ
た。
を埋めて緻密化するため、上記反応焼結体を１５００℃
に加熱し、ＣＶＩの原料としてＳｉＣｌガスとＮＨ3ガ
ス（３：４）を流し、Ｓｉ3Ｎ4を開気孔中に生成させ
た。
【００６３】得られたＣ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4焼結体の開気
孔率は２％であった。また、本実施例による収縮率は
０.２％以下であった。
孔率は２％であった。また、本実施例による収縮率は
０.２％以下であった。
【００６４】繊維／粒子間、粒子／粒子間界面の介在物
はＳｉＯ2が０.１ｖｏｌ％であり、他の介在物は検出さ
れなかった。
はＳｉＯ2が０.１ｖｏｌ％であり、他の介在物は検出さ
れなかった。
【００６５】上記の焼結体からなる動翼表面に、実施例
６と同様にしてＺｒＯ2をコーティングし、耐酸化性を
向上させた。本部材は、高温強度に優れ、耐熱性、耐破
壊靭性、耐熱衝撃性、耐異物衝突性に優れている。
６と同様にしてＺｒＯ2をコーティングし、耐酸化性を
向上させた。本部材は、高温強度に優れ、耐熱性、耐破
壊靭性、耐熱衝撃性、耐異物衝突性に優れている。
【００６６】本実施例以外のマトリックス成分にも、ま
た、他の繊維を用いる場合にも適用でき、ガスタービン
の静翼、燃焼器などプリフォーム成形可能な各種形状の
ものが作製できる。
た、他の繊維を用いる場合にも適用でき、ガスタービン
の静翼、燃焼器などプリフォーム成形可能な各種形状の
ものが作製できる。
【００６７】〔実施例１２〕実施例１で得られた窒化珪
素／炭素繊維複合材をポンプ用の軸受材に用いた。摺動
面に炭素繊維の端部が露出する構造とした。
素／炭素繊維複合材をポンプ用の軸受材に用いた。摺動
面に炭素繊維の端部が露出する構造とした。
【００６８】速度１０ｍ／ｓ、面圧５０ｋｇ／ｃｍ2で
摺動試験を行った結果、露出している炭素繊維の潤滑作
用により、優れた摺動特性を有する軸受材が得られた。
炭素繊維の摺動面の露出量は１０〜５０ｖｏｌ％にする
と摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れていることが分か
った。
摺動試験を行った結果、露出している炭素繊維の潤滑作
用により、優れた摺動特性を有する軸受材が得られた。
炭素繊維の摺動面の露出量は１０〜５０ｖｏｌ％にする
と摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れていることが分か
った。
【００６９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の繊維強化
複合材は、焼結時の収縮が少なく、緻密な複合材とな
る。該複合材は、その粒界にガラス相や合金相が殆ど介
在しないため、高温強度に優れているとともに高靭性，
高熱衝撃性，耐異物衝突性に優れている。
複合材は、焼結時の収縮が少なく、緻密な複合材とな
る。該複合材は、その粒界にガラス相や合金相が殆ど介
在しないため、高温強度に優れているとともに高靭性，
高熱衝撃性，耐異物衝突性に優れている。
【図１】実施例１の繊維強化複合材の曲げ強度と試験温
度の関係を示すグラフである。
度の関係を示すグラフである。
【図２】ガスタービン動翼プリフォーム成形体の斜視図
である。
である。
【符号の説明】 １…ガスタービン動翼。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０４ Ｐ
Claims (21)
- 【請求項１】 長繊維で強化された繊維強化複合材であ
って、開気孔率が４ｖｏｌ％以下、繊維／粒子および粒
子／粒子の界面に介在するガラス相および合金相が１ｖ
ｏｌ％以下であることを特徴とする繊維強化複合材。 - 【請求項２】 長繊維で強化された繊維強化複合材であ
って、反応焼結法とＣＶＩ法による焼結体で開気孔率が
４ｖｏｌ％以下、繊維／粒子および粒子／粒子の界面に
介在するガラス相および合金相が１ｖｏｌ％以下である
ことを特徴とする繊維強化複合材。 - 【請求項３】 長繊維で強化された繊維強化複合材であ
って、反応焼結法，金属ポリマー含浸法およびＣＶＩ法
の組合せによる焼結体で開気孔率が４ｖｏｌ％以下、繊
維／粒子および粒子／粒子の界面に介在するガラス相お
よび合金相が１ｖｏｌ％以下であることを特徴とする繊
維強化複合材。 - 【請求項４】 長繊維で強化された繊維強化複合材であ
って、反応焼結法，ＣＶＩ法およびＨＩＰ法の組合せに
よる焼結体で開気孔率が４ｖｏｌ％以下、繊維／粒子お
よび粒子／粒子の界面に介在するガラス相および合金相
が１ｖｏｌ％以下であることを特徴とする繊維強化複合
材。 - 【請求項５】 長繊維で強化された繊維強化複合材であ
って、反応焼結法，金属ポリマー含浸法，ＣＶＩ法およ
びＨＩＰ法の組合せによる焼結体で開気孔率が４ｖｏｌ
％以下、繊維／粒子および粒子／粒子の界面に介在する
ガラス相および合金相が１ｖｏｌ％以下であることを特
徴とする繊維強化複合材。 - 【請求項６】 前記長繊維が、Ｓｉ，Ｃ，Ｂ，Ｗ，Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｚｒの少なくとも１種か
らなる単体，窒化物，酸化物，炭化物，酸窒化物，炭窒
化物，炭窒酸化物からなる請求項１〜５のいずれかに記
載の繊維強化複合材。 - 【請求項７】 前記長繊維が、ＳｉＣ，Ｃ，Ｂ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｂ（Ｗ芯），ＳｉＣ（Ｗ芯），ＳｉＣ（Ｃ芯），Ａ
ｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｎ−Ｏの少なくと
も１種からなる請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強
化複合材。 - 【請求項８】 前記長繊維のセラミックマトリックス
が、窒化珪素単体、あるいは窒化珪素とＳｉＣ，Ｔｉ
Ｃ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，
ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ムライト，Ｚｒ
Ｏ2の少なくとも１種の粒子との複合体からなる請求項
１〜７のいずれかに記載の繊維強化複合材。 - 【請求項９】 前記長繊維のセラミックマトリックス
が、窒化アルミ単体、あるいは窒化アルミとＳｉＣ，Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＮ，ＢＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ムライト，
ＺｒＯ2の少なくとも１種の粒子との複合体からなる請
求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化複合材。 - 【請求項１０】 前記長繊維のセラミックマトリックス
が、窒化珪素単体、あるいは窒化珪素とＳｉＣ，Ｔｉ
Ｃ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，
ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ムライト，Ｚｒ
Ｏ2の少なくとも１種との短繊維を含む複合体からなる
請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化複合材。 - 【請求項１１】 前記長繊維のセラミックマトリックス
が、窒化アルミ単体、あるいは窒化アルミとＳｉＣ，Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＮ，ＢＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ムライト，
ＺｒＯ2の少なくとも１種との短繊維を含む複合体から
なる請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化複合材。 - 【請求項１２】 前記長繊維の直径が０.１〜１ｍｍで
ある請求項１〜１１のいずれかに記載の繊維強化複合
材。 - 【請求項１３】 前記長繊維の含有量が、１０〜７０
ｖｏｌ％である請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維
強化複合材。 - 【請求項１４】 前記長繊維の表面が、ＳｉＣ，Ｓｉ3
Ｎ4，ＳｉＯ2，Ｃ，ＴｉＣ，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ＴｉＮ，Ａ
ｌＮ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＭｇＯ，
Ｂ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5の少なくとも１種がコーティングされ
ている請求項１〜１３のいずれかに記載の繊維強化複合
材。 - 【請求項１５】 前記長繊維が、セラミックマトリック
ス中に１次元以上に配向されている請求項１〜１４のい
ずれかに記載の繊維強化複合材。 - 【請求項１６】 請求項１〜１５のいずれかの繊維強化
複合材が、その表面にＳｉＯ2，ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｂ
2Ｏ3の少なくとも１種をコーティングした請求項１〜１
５のいずれかに記載の繊維強化複合材。 - 【請求項１７】 長繊維，ペーパー，フェルト，不織
布，２次元織布，３次元織物のプリフォーム成形体を形
成し、これに金属粉末あるいは金属粉末とＳｉＣ，Ｓｉ
3Ｎ4，ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，Ｂ
Ｎ，ＺｒＮ，ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，Ｚ
ｒＯ2の少なくとも１種とのセラミック粒子／短繊維か
らなる混合粉末を含浸し、反応焼結した後、マトリック
スの残留気孔中にＣＶＩにより窒化物あるいは炭化物を
生成させることを特徴とする繊維強化複合材の製法。 - 【請求項１８】 長繊維，ペーパー，フェルト，不織
布，２次元織布，３次元織物のプリフォーム成形体を形
成し、これに金属粉末あるいは金属粉末とＳｉＣ，Ｓｉ
3Ｎ4，ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ4Ｃ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，Ｂ
Ｎ，ＺｒＮ，ＺｒＢ2，ＴｉＢ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，Ｚ
ｒＯ2の少なくとも１種とのセラミック粒子／短繊維か
らなる混合粉末を含浸し、反応焼結した後、さらに金属
ポリマーを含浸，反応焼結し、マトリックスの残留気孔
中にＣＶＩにより窒化物あるいは炭化物を生成させるこ
とを特徴とする繊維強化複合材の製法。 - 【請求項１９】 前記金属粉末が、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒ，
Ｔｉ，Ｚｒの少なくとも１種からなる請求項１７または
１８に記載の繊維強化複合材の製法。 - 【請求項２０】 前記反応焼結は、窒化反応，炭化反
応，炭窒化反応，酸窒化反応，酸炭窒化反応，酸化反応
の少なくとも１種である請求項１７，１８または１９に
記載の繊維強化複合材の製法。 - 【請求項２１】 請求項１〜１６のいずれかに記載の繊
維強化複合材により構成されているガスタービン用部
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6105203A JPH07315947A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 繊維強化複合材とその製法並びにその部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6105203A JPH07315947A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 繊維強化複合材とその製法並びにその部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07315947A true JPH07315947A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=14401116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6105203A Pending JPH07315947A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 繊維強化複合材とその製法並びにその部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07315947A (ja) |
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- 1994-05-19 JP JP6105203A patent/JPH07315947A/ja active Pending
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