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
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- 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
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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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 |
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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 |