JPH10265869A - SiC系繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料 - Google Patents
SiC系繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料Info
- Publication number
- JPH10265869A JPH10265869A JP7332497A JP7332497A JPH10265869A JP H10265869 A JPH10265869 A JP H10265869A JP 7332497 A JP7332497 A JP 7332497A JP 7332497 A JP7332497 A JP 7332497A JP H10265869 A JPH10265869 A JP H10265869A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- matrix
- composite material
- layer
- sic
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 SiC系繊維強化TiAl系金属間化合物複
合材料に関する。 【解決手段】 SiC系繊維を強化繊維とし、TiAl
系金属間化合物をマトリックスとする複合材料であっ
て、該繊維とマトリックスの界面に繊維側からカーボン
層、タングステン層が形成されてなるSiC系繊維強化
TiAl系金属間化合物複合材。
合材料に関する。 【解決手段】 SiC系繊維を強化繊維とし、TiAl
系金属間化合物をマトリックスとする複合材料であっ
て、該繊維とマトリックスの界面に繊維側からカーボン
層、タングステン層が形成されてなるSiC系繊維強化
TiAl系金属間化合物複合材。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は強化繊維となるSi
C系繊維とマトリックスとなるTiAl系金属間化合物
の界面にカーボン層とタングステン層を有するSiC系
繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料(以下、Si
C系繊維/TiAl複合材料という)に関する。
C系繊維とマトリックスとなるTiAl系金属間化合物
の界面にカーボン層とタングステン層を有するSiC系
繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料(以下、Si
C系繊維/TiAl複合材料という)に関する。
【0002】
【従来の技術】市販のSiC系繊維にはその表面にカー
ボン層を形成したものがあるが、SiC系繊維/TiA
l複合材料は一般にはSiC系繊維とTiAl系金属間
化合物を複合化して形成されていた。
ボン層を形成したものがあるが、SiC系繊維/TiA
l複合材料は一般にはSiC系繊維とTiAl系金属間
化合物を複合化して形成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のSiC系繊維/
TiAl複合材料においては、その複合化成形時または
高温での使用時に繊維(SiC)とマトリックス(Ti
Al)が界面にて過度の反応を生じ、かつ促進される。
その結果、繊維が劣化したり、脆化相が界面に生成され
複合化した成形体(複合材料)のマトリックスにクラッ
クが生じ、健全な成形体が得られず、また成形体の力学
的特性が低くなるという問題があった。
TiAl複合材料においては、その複合化成形時または
高温での使用時に繊維(SiC)とマトリックス(Ti
Al)が界面にて過度の反応を生じ、かつ促進される。
その結果、繊維が劣化したり、脆化相が界面に生成され
複合化した成形体(複合材料)のマトリックスにクラッ
クが生じ、健全な成形体が得られず、また成形体の力学
的特性が低くなるという問題があった。
【0004】従って、繊維とマトリックスとの界面反応
を抑止する(もしくは低減する)必要がある。そのため
には界面に反応バリア層を形成することが必要である
が、その際、問題となるところは、何がバリアとして機
能するかを選択することである。このバリア材に要求さ
れる特性はSiC系繊維(強化繊維)とマトリックスの
TiAlとが化学的、物理的(繊維とマトリックスの線
膨張係数の差に起因する熱応力の緩和)適用性に優れる
ことである。本発明はそのバリア層材料を選択し、従来
のSiC繊維/TiAl複合材料の有する欠点を解消し
ようとするものである。
を抑止する(もしくは低減する)必要がある。そのため
には界面に反応バリア層を形成することが必要である
が、その際、問題となるところは、何がバリアとして機
能するかを選択することである。このバリア材に要求さ
れる特性はSiC系繊維(強化繊維)とマトリックスの
TiAlとが化学的、物理的(繊維とマトリックスの線
膨張係数の差に起因する熱応力の緩和)適用性に優れる
ことである。本発明はそのバリア層材料を選択し、従来
のSiC繊維/TiAl複合材料の有する欠点を解消し
ようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はSiC系繊維を
強化繊維とし、TiAl系金属間化合物をマトリックス
とする複合材料であって、該繊維とマトリックスの界面
に繊維側からカーボン層、タングステン層が形成されて
いることを特徴とするSiC系繊維強化TiAl系金属
間化合物複合材料である。
強化繊維とし、TiAl系金属間化合物をマトリックス
とする複合材料であって、該繊維とマトリックスの界面
に繊維側からカーボン層、タングステン層が形成されて
いることを特徴とするSiC系繊維強化TiAl系金属
間化合物複合材料である。
【0006】すなわち、本発明は前述の界面反応を抑止
するバリア層として、マトリックスのTiAlとの化学
的適合性に優れる(TiAlと反応が少ない)W(タン
グステン)を選定し、繊維の損傷を防ぎ、マトリックス
との物理的適合性に優れるバリア層としてC(カーボ
ン)を選定したものである。つまり、SiC系繊維とT
iAlマトリックスとの界面にWとCの2層を設けたも
のである。
するバリア層として、マトリックスのTiAlとの化学
的適合性に優れる(TiAlと反応が少ない)W(タン
グステン)を選定し、繊維の損傷を防ぎ、マトリックス
との物理的適合性に優れるバリア層としてC(カーボ
ン)を選定したものである。つまり、SiC系繊維とT
iAlマトリックスとの界面にWとCの2層を設けたも
のである。
【0007】本発明の複合材料を製造するに際しての、
W層とC層の形成はSiC系繊維とTiAlマトリック
スを複合化する前に、SiC系繊維表面に皮膜として形
成する。皮膜形成手段はCVD、PVD、溶射、メッキ
などいずれによってもよい。なお、この時、まずカーボ
ン層を形成し、SiC系繊維を外部からの損傷を防ぎ、
カーボン層の表面にマトリックスとの過度の反応を防ぐ
W層を形成する。
W層とC層の形成はSiC系繊維とTiAlマトリック
スを複合化する前に、SiC系繊維表面に皮膜として形
成する。皮膜形成手段はCVD、PVD、溶射、メッキ
などいずれによってもよい。なお、この時、まずカーボ
ン層を形成し、SiC系繊維を外部からの損傷を防ぎ、
カーボン層の表面にマトリックスとの過度の反応を防ぐ
W層を形成する。
【0008】(作用)本発明によれば、SiC系繊維表
面のC層、W層が繊維とTiAlマトリックスとの過度
の界面反応を抑止するとともに繊維の物理的損傷を防
ぎ、これらバリア材を用いない場合に生じる複合化成形
体のクラック発生を防止するSiC/TiAl複合材料
が提供される。
面のC層、W層が繊維とTiAlマトリックスとの過度
の界面反応を抑止するとともに繊維の物理的損傷を防
ぎ、これらバリア材を用いない場合に生じる複合化成形
体のクラック発生を防止するSiC/TiAl複合材料
が提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明において使用されるSiC
系繊維としてはポリカルボシラン、ポリチタノカルボシ
ランまたはポリジルコカルボシランよりなるポリマーを
紡糸、焼成したもの、あるいはコアとなるタングステン
繊維又はカーボン繊維の表面にCVD法でSiCを蒸着
した径:50〜142μmのSiC系繊維などが使用さ
れる。また、TiAl系金属間化合物としてはγタイ
プ、α2 タイプ、オーソロムビック(orthorhombic)のも
のが使用される。
系繊維としてはポリカルボシラン、ポリチタノカルボシ
ランまたはポリジルコカルボシランよりなるポリマーを
紡糸、焼成したもの、あるいはコアとなるタングステン
繊維又はカーボン繊維の表面にCVD法でSiCを蒸着
した径:50〜142μmのSiC系繊維などが使用さ
れる。また、TiAl系金属間化合物としてはγタイ
プ、α2 タイプ、オーソロムビック(orthorhombic)のも
のが使用される。
【0010】本発明において、SiC系繊維に形成され
るカーボン層の厚さは一般的に0.1〜5μm、タング
ステン層の厚さは一般的に0.2〜50μmである。こ
れら各層はCVD法、PVD法、溶射法またはメッキ法
のいずれの方法によって形成させてもよい。
るカーボン層の厚さは一般的に0.1〜5μm、タング
ステン層の厚さは一般的に0.2〜50μmである。こ
れら各層はCVD法、PVD法、溶射法またはメッキ法
のいずれの方法によって形成させてもよい。
【0011】
【実施例】以下、本発明のSiC系繊維強化TiAl系
金属間化合物複合材料の製造方法の具体的な実施例をあ
げ、本発明複合材料の効果を明らかにする。
金属間化合物複合材料の製造方法の具体的な実施例をあ
げ、本発明複合材料の効果を明らかにする。
【0012】(例1)拡大模式図である図1によって、
本発明複合材料の製造法及び製品について説明する。カ
ーボン繊維(1)をコアとし、その表面にCVD法でS
iC層を蒸着した径:約140μmのSiC繊維(2)
に、CVD法でカーボン層(3)を約3μm形成した繊
維(商標SCS−6;米国 Taxtron Specialty Maleria
ls製)の表面にCVD法でW層(4)を約2μm形成し
た。このW層(4)をコートしたSCS−6繊維を直径
500mmのドラムの上にピッチ:約0.2mmで巻き
つけた。
本発明複合材料の製造法及び製品について説明する。カ
ーボン繊維(1)をコアとし、その表面にCVD法でS
iC層を蒸着した径:約140μmのSiC繊維(2)
に、CVD法でカーボン層(3)を約3μm形成した繊
維(商標SCS−6;米国 Taxtron Specialty Maleria
ls製)の表面にCVD法でW層(4)を約2μm形成し
た。このW層(4)をコートしたSCS−6繊維を直径
500mmのドラムの上にピッチ:約0.2mmで巻き
つけた。
【0013】ドラム上に巻きつけた繊維上に、マトリッ
クス(5)であるγ−タイプのTi−48Al−2Cr
−2Nb(atomic%)のArガスアトマイズ粉末を、下
記表1に示す低圧プラズマ溶射にて溶射し、溶射プリフ
ォームを製造した。
クス(5)であるγ−タイプのTi−48Al−2Cr
−2Nb(atomic%)のArガスアトマイズ粉末を、下
記表1に示す低圧プラズマ溶射にて溶射し、溶射プリフ
ォームを製造した。
【0014】
【表1】
【0015】上記溶射プリフォームを4層積層し、その
積層体の両表面をTi−48Al−2Cr−2Nb(at
omic%)の溶射皮膜シート材(厚さ:約200μm)で
サンドイッチし、この積層体を温度:1075℃、圧
力:1500atm、時間:2HrでHIPし、複合化
した。この複合化成形体(複合材料)はマトリックス
(5)にクラック等の発生はなく健全な成形体であっ
た。
積層体の両表面をTi−48Al−2Cr−2Nb(at
omic%)の溶射皮膜シート材(厚さ:約200μm)で
サンドイッチし、この積層体を温度:1075℃、圧
力:1500atm、時間:2HrでHIPし、複合化
した。この複合化成形体(複合材料)はマトリックス
(5)にクラック等の発生はなく健全な成形体であっ
た。
【0016】(例2)拡大模式図である図2によって、
本発明の他の実施例を説明する。ポリチタノカルボシラ
ンを原料とし、紡糸、焼成した中太径の直径約30μm
のSiC系繊維(2)(商標チラノ繊維:宇部興産製)
にカーボン層(3)をCVD法(原料ガス:C2 H6 ,
キャリアガス:Ar,C2 H6 /Ar量比:約1/2
0,温度:1100℃)で0.7〜1.1μm厚さに形
成し、さらにその上にW層(4)をCVD法(原料ガ
ス:WCl6 ,キャリアガス:H2 +Ar(等量混合ガ
ス),WCl6 /キャリアガス量比:約1/50,温
度:650℃)で約2μmを形成した。
本発明の他の実施例を説明する。ポリチタノカルボシラ
ンを原料とし、紡糸、焼成した中太径の直径約30μm
のSiC系繊維(2)(商標チラノ繊維:宇部興産製)
にカーボン層(3)をCVD法(原料ガス:C2 H6 ,
キャリアガス:Ar,C2 H6 /Ar量比:約1/2
0,温度:1100℃)で0.7〜1.1μm厚さに形
成し、さらにその上にW層(4)をCVD法(原料ガ
ス:WCl6 ,キャリアガス:H2 +Ar(等量混合ガ
ス),WCl6 /キャリアガス量比:約1/50,温
度:650℃)で約2μmを形成した。
【0017】C及びWコートした中太径のチラノ繊維束
をArガスアトマイズしたTi−48Al−2Cr−2
Hb粉末(60μm以下にふるいかけしたもの)のスラ
リー中を通過させ、繊維束内に粉末を含浸させ、引き上
げ500mm直径のドラムに巻き付け乾燥させた。この
スラリー法によるワイヤプリフォームを裁断積層し、チ
ューブ付きHIPカプセルにカプセリングし、カプセリ
ングした状態で、チューブから真空引きしながら、カプ
セルを室温から450℃迄を2Hrで加熱し、450℃
で5Hr保持、真空脱気を行った。次いで、さらにカプ
セルを550℃迄、1Hrで昇温し、550℃で2Hr
保持し、その後、真空脱気状態でチューブを封止し、カ
プセル内部を真空封止する。真空封止したカプセルを温
度:1075℃、圧力:1500atm、時間:2Hr
で内部のプリフォーム積層体を複合化した。この複合化
成形体(複合材料)はマトリックス(5)にクラック等
の発生はなく健全な成形体であった。
をArガスアトマイズしたTi−48Al−2Cr−2
Hb粉末(60μm以下にふるいかけしたもの)のスラ
リー中を通過させ、繊維束内に粉末を含浸させ、引き上
げ500mm直径のドラムに巻き付け乾燥させた。この
スラリー法によるワイヤプリフォームを裁断積層し、チ
ューブ付きHIPカプセルにカプセリングし、カプセリ
ングした状態で、チューブから真空引きしながら、カプ
セルを室温から450℃迄を2Hrで加熱し、450℃
で5Hr保持、真空脱気を行った。次いで、さらにカプ
セルを550℃迄、1Hrで昇温し、550℃で2Hr
保持し、その後、真空脱気状態でチューブを封止し、カ
プセル内部を真空封止する。真空封止したカプセルを温
度:1075℃、圧力:1500atm、時間:2Hr
で内部のプリフォーム積層体を複合化した。この複合化
成形体(複合材料)はマトリックス(5)にクラック等
の発生はなく健全な成形体であった。
【0018】
【発明の効果】C層とW層の2層はSiC系繊維とTi
Alマトリックスとの界面の物理的、化学的適合性を改
善させ、複合化成形体(複合材料)のマトリックスにク
ラック等は発生せず、健全な成形体を製造することがで
きる。
Alマトリックスとの界面の物理的、化学的適合性を改
善させ、複合化成形体(複合材料)のマトリックスにク
ラック等は発生せず、健全な成形体を製造することがで
きる。
【図1】本発明の第1実施例の一部説明図。
【図2】本発明の第2実施例の一部説明図。
Claims (1)
- 【請求項1】 SiC系繊維を強化繊維とし、TiAl
系金属間化合物をマトリックスとする複合材料であっ
て、該繊維とマトリックスの界面に繊維側からカーボン
層、タングステン層が形成されていることを特徴とする
SiC系繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7332497A JPH10265869A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | SiC系繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7332497A JPH10265869A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | SiC系繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10265869A true JPH10265869A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13514886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7332497A Withdrawn JPH10265869A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | SiC系繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10265869A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007029487A1 (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-15 | E & F Corporation | チタン合金複合材料及びその製造方法、並びにチタン合金複合材料を用いたチタンクラッド材及びその製造方法 |
CN115896737A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-04-04 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种耐高温吸波钨/碳芯碳化硅纤维及其制备方法 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP7332497A patent/JPH10265869A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007029487A1 (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-15 | E & F Corporation | チタン合金複合材料及びその製造方法、並びにチタン合金複合材料を用いたチタンクラッド材及びその製造方法 |
JP2007070697A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | E & F Corp | チタン合金複合材料およびその製造方法 |
KR100867290B1 (ko) | 2005-09-07 | 2008-11-06 | 가부시키가이샤 이앤드에프 | 티탄합금 복합재료 및 그 제조 방법, 그리고 티탄합금복합재료를 이용한 티탄 클래드재 및 그 제조 방법 |
US7892653B2 (en) | 2005-09-07 | 2011-02-22 | E & F Corporation | Titanium alloy composite material, titanium clad material using the titanium alloy composite material, and method of producing the titanium clad material |
CN115896737A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-04-04 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种耐高温吸波钨/碳芯碳化硅纤维及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5955391A (en) | Ceramic matrix composite and method of manufacturing the same | |
JP6917770B2 (ja) | 長繊維強化炭化ケイ素部材、その製造方法、および、原子炉構造部材 | |
EP0828697B1 (en) | Improved interface coating for ceramic fibers | |
EP3252278A1 (en) | High temperature composites with enhanced matrix | |
US5354398A (en) | Method of manufacturing fiber-reinforced composites having a gradient function | |
JP2004001215A (ja) | 切削体、その製造方法およびその使用 | |
JP2003506308A (ja) | 保護コーティングを有する窒化ケイ素部品 | |
US5426000A (en) | Coated reinforcing fibers, composites and methods | |
US5074923A (en) | Method for id sizing of filament reinforced annular objects | |
JPH10265869A (ja) | SiC系繊維強化TiAl系金属間化合物複合材料 | |
US5262235A (en) | Coated ceramic fiber system | |
JP2941589B2 (ja) | SiC繊維強化TiAl複合材料 | |
GB2241913A (en) | Shaping filament reinforced annular objects. | |
US5271776A (en) | Asymmetrical method for hiping filament reinforced annular objects | |
JP3260986B2 (ja) | ダイヤモンド複合膜付部材 | |
JP6797605B2 (ja) | 長繊維強化炭化ケイ素部材、および、その製造方法 | |
JP3673011B2 (ja) | セラミックス基繊維複合材料およびその製造方法 | |
D'Angio | Microwave enhanced chemical vapour infiltration of silicon carbide fibre preforms | |
JPH06172033A (ja) | 表面被覆炭素繊維強化複合材料及びその製造方法 | |
US5447680A (en) | Fiber-reinforced, titanium based composites and method of forming without depletion zones | |
US11702369B2 (en) | Method of fabricating a ceramic composite | |
JPH10121165A (ja) | SiC系繊維強化Ti基複合材料 | |
JP3046143B2 (ja) | 繊維強化セラミックスの製法 | |
Sandhu et al. | Interfacial studies in titanium aluminide/SiCf composites | |
GB2399351A (en) | Method for forming a film |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |