JPH11171658A - Crystalline silicon carbide-based fiber-reinforced ceramic composite material - Google Patents

Crystalline silicon carbide-based fiber-reinforced ceramic composite material

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JPH11171658A
JPH11171658A JP9335641A JP33564197A JPH11171658A JP H11171658 A JPH11171658 A JP H11171658A JP 9335641 A JP9335641 A JP 9335641A JP 33564197 A JP33564197 A JP 33564197A JP H11171658 A JPH11171658 A JP H11171658A
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JP
Japan
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fiber
silicon carbide
crystalline silicon
composite material
fibers
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JP9335641A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Shibuya
昌樹 渋谷
Toshihiro Ishikawa
敏弘 石川
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a crystalline silicon carbide-based fiber reinforced ceramic composite material having excellent strength, modulus of elasticity and creep characteristics. SOLUTION: This composite material comprises a crystalline silicon carbide- based fiber having >=2.7 g/cm<3> density, >=2 GPa strength and >=250 GPa modulus of elasticity and composed of SiC sintered structure as reinforcing fibers and a ceramic as a matrix. Preferably the composite material comprises a crystalline silicon carbide-based fiber having >=2.7 g/cm<3> density, constituted of 55-70 wt.% of Si, 28-45 wt.% of C, 0.06-3.8 wt.% of Al and 0.06-0.5 wt.% of B and composed of SiC sintered structure as reinforcing fibers and a ceramic as a matrix.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高い力学的特性と
極めて優れた耐熱性を有する結晶性炭化ケイ素系繊維を
強化繊維とし、セラミックスをマトリックスとする繊維
強化セラミック複合材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber-reinforced ceramic composite material comprising a crystalline silicon carbide fiber having high mechanical properties and extremely excellent heat resistance as a reinforcing fiber and a ceramic matrix.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化ケイ素系繊維は、その優れた耐熱性
及び力学的特性を生かして、セラミックスの強化繊維と
して利用されている。炭化ケイ素系繊維としては、比較
的低い温度、例えば1500℃以下の温度での加熱処理
によって得られる、非晶質又は微結晶質の繊維(以下こ
の繊維を「非晶質炭化ケイ素系繊維」と言う)が広く知
られている。
2. Description of the Related Art Silicon carbide fibers are utilized as ceramic reinforcing fibers by utilizing their excellent heat resistance and mechanical properties. As the silicon carbide fiber, an amorphous or microcrystalline fiber obtained by a heat treatment at a relatively low temperature, for example, a temperature of 1500 ° C. or lower (hereinafter, this fiber is referred to as “amorphous silicon carbide fiber” Is widely known.

【0003】この非晶質炭化ケイ素系繊維及びその製法
については既に多くの提案がなされている。例えば、特
公昭58−38535号公報には、ケイ素及び炭素を主
な骨格成分とする有機ケイ素重合体を紡糸し、紡糸繊維
を酸化性雰囲気中で低温加熱して不融化し、不融化繊維
を高温焼成して炭化ケイ素系繊維を製造する方法が開示
されている。
[0003] Many proposals have been made for this amorphous silicon carbide fiber and its production method. For example, Japanese Patent Publication No. 58-38535 discloses that an organosilicon polymer containing silicon and carbon as main skeleton components is spun, and the spun fiber is heated at low temperature in an oxidizing atmosphere to make it infusible. A method for producing a silicon carbide fiber by firing at a high temperature is disclosed.

【0004】また、特公昭62−52051号公報に
は、ケイ素−炭素−チタン−酸素からなる炭化ケイ素系
繊維が開示されており、特公昭58−5286号公報に
は、ポリカルボシランを紡糸し、紡糸繊維を不融化し、
不融化繊維を焼成して、上記ケイ素−炭素−チタン−酸
素からなる炭化ケイ素系繊維を製造する方法が開示され
ている。
Japanese Patent Publication No. Sho 62-52051 discloses a silicon carbide fiber composed of silicon-carbon-titanium-oxygen. Japanese Patent Publication No. 58-5286 discloses spinning polycarbosilane. , Make the spun fiber infusible,
A method is disclosed in which the infusibilized fiber is fired to produce the silicon carbide-based fiber composed of silicon-carbon-titanium-oxygen.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】非晶質炭化ケイ素系繊
維は、優れた耐熱性及び力学的特性を有しており、適度
な伸度を有していることから複雑な織物形状物としても
各種方面で利用されている反面、1300℃を越える高
温においては繊維中の酸素がCOガス及び/又はSiO
として脱離し、β−SiC結晶の急激な成長による力学
的特性の低下が生じる欠点がある。従って、これを強化
繊維としたセラミック複合材料は、力学的特性が十分で
なく、また、複合化の際に繊維の劣化が起こりやすいと
いう問題点があった。
The amorphous silicon carbide fiber has excellent heat resistance and mechanical properties, and has an appropriate elongation, so that it can be used as a complex woven fabric. On the other hand, at a high temperature exceeding 1300 ° C., oxygen in the fiber becomes CO gas and / or SiO
As a result, there is a disadvantage that the mechanical properties are deteriorated due to rapid growth of the β-SiC crystal. Therefore, the ceramic composite material using this as a reinforcing fiber has a problem that the mechanical properties are not sufficient and the fiber is liable to be deteriorated during the composite.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、Si、
C、Al、及びB、あるいはY及び/又はMgを特定割
合で含有するSiCの焼結構造からなる結晶性炭化ケイ
素系繊維を強化繊維として用いた場合に、得られるセラ
ミック複合材料が、優れた強度、弾性率及びクリープ特
性を示すことを見出した。
Means for Solving the Problems The present inventors have proposed Si,
When a crystalline silicon carbide fiber having a sintered structure of SiC containing C, Al, and B, or Y and / or Mg at a specific ratio is used as a reinforcing fiber, the obtained ceramic composite material has excellent properties. They have been found to exhibit strength, modulus and creep properties.

【0007】本発明によれば、密度が2.7g/cm3
以上で、強度及び弾性率がそれぞれ2GPa以上及び2
50GPa以上であり、SiCの焼結構造からなる結晶
性炭化ケイ素系繊維を強化繊維とし、セラミックスをマ
トリックスとする繊維強化セラミック複合材料が提供さ
れる。また、密度が2.7g/cm3以上であり、重量
割合で、Si:55〜70%、C:28〜45%、A
l:0.06〜3.8%及びB:0.06〜0.5%か
らなり、SiCの焼結構造からなる結晶性炭化ケイ素系
繊維を強化繊維とし、セラミックスをマトリックスとす
る繊維強化セラミック複合材料が提供される。
According to the present invention, the density is 2.7 g / cm 3.
As described above, the strength and the elastic modulus are 2 GPa or more and 2
A fiber-reinforced ceramic composite material having a strength of at least 50 GPa and having a crystalline silicon carbide fiber having a sintered structure of SiC as a reinforcing fiber and a ceramic as a matrix is provided. Further, the density is 2.7 g / cm 3 or more, and Si: 55 to 70%, C: 28 to 45%, A
1: 0.06 to 3.8% and B: 0.06 to 0.5%, a fiber reinforced ceramic comprising crystalline silicon carbide based fibers having a sintered structure of SiC as reinforcing fibers and ceramic as a matrix. A composite material is provided.

【0008】また、本発明によれば、密度が2.7g/
cm3以上であり、重量割合で、Si:55〜70%、
C:28〜45%、Al:0.06〜3.8%、及び
Y:0.06〜3.8%及び/又はMg:0.06〜
3.8%からなり、SiCの焼結構造からなる結晶性炭
化ケイ素系繊維を強化繊維とし、セラミックスをマトリ
ックスとする繊維強化セラミック複合材料が提供され
る。
According to the present invention, the density is 2.7 g /
cm 3 or more, and Si: 55 to 70% by weight,
C: 28 to 45%, Al: 0.06 to 3.8%, and Y: 0.06 to 3.8% and / or Mg: 0.06 to
A fiber-reinforced ceramic composite material comprising 3.8% and having a crystalline silicon carbide-based fiber having a sintered structure of SiC as a reinforcing fiber and a ceramic as a matrix is provided.

【0009】本発明における結晶性炭化ケイ素系繊維に
ついてまず説明する。この結晶性炭化ケイ素繊維は、S
iCの焼結構造からなり、密度が2.7g/cm3 以上
であり、強度及び弾性率が、それぞれ、2GPa以上及
び250GPa以上であるという優れた力学的特性を有
している。
First, the crystalline silicon carbide fiber of the present invention will be described. This crystalline silicon carbide fiber has S
It has an excellent mechanical property of a sintered structure of iC, a density of 2.7 g / cm 3 or more, and a strength and an elastic modulus of 2 GPa or more and 250 GPa or more, respectively.

【0010】また、本発明における結晶性炭化ケイ素系
繊維は、Si及びCを主成分とし、焼結助剤成分として
のAl及びB、或いはY及び/又はMgを含有する。こ
れらの成分の好ましい割合は、Si:55〜70%、
C:28〜45%、Al:0.06〜3.8%、特に
0.13〜1.25%、B:0.06〜0.5%、特に
0.06〜0.19%である。
[0010] The crystalline silicon carbide fiber of the present invention contains Si and C as main components, and contains Al and B or Y and / or Mg as a sintering aid component. A preferable ratio of these components is Si: 55 to 70%,
C: 28 to 45%, Al: 0.06 to 3.8%, particularly 0.13 to 1.25%, B: 0.06 to 0.5%, particularly 0.06 to 0.19%. .

【0011】また、Y及び/又はMgを含有する場合に
は、Si:55〜70%、C:28〜45%、Al:
0.06〜3.8%、特に0.13〜1.25%、
Y:0.06〜3.8%、特に0.13〜1.25及び
/又はMg:0.06〜3.8%、特に0.13〜1.
25%である。この場合、Bを0.2%までの割合で含
有してもよい。
When Y and / or Mg is contained, Si: 55 to 70%, C: 28 to 45%, Al:
0.06-3.8%, especially 0.13-1.25%,
Y: 0.06 to 3.8%, especially 0.13 to 1.25 and / or Mg: 0.06 to 3.8%, especially 0.13 to 1.
25%. In this case, B may be contained in a ratio of up to 0.2%.

【0012】Alの割合が過度に少ないと、充分に焼結
した結晶性繊維とならず、繊維の密度が低下するように
なり、その割合が過度に高くなると高温における力学的
特性が低下するようになる。ホウ素の割合が過度に少な
いと、充分に焼結した結晶性繊維とならず、繊維の密度
が低下するようになり、逆に、その割合が過度に高い
と、力学的特性が低下するので好ましくない。一方、Y
及び/又はMgの割合が過度に少ないと、充分に焼結し
た結晶性繊維とならず、繊維の密度が低下するようにな
り、逆に、その割合が過度に高いと、力学的特性が低下
するので好ましくない。
If the proportion of Al is excessively small, the sintered fiber does not become a sufficiently sintered crystalline fiber, and the density of the fiber decreases. If the proportion is excessively high, the mechanical properties at high temperatures deteriorate. become. If the proportion of boron is excessively small, the fiber does not become a sufficiently sintered crystalline fiber, and the density of the fiber decreases.On the other hand, if the proportion is excessively high, the mechanical properties decrease, so that it is preferable. Absent. On the other hand, Y
If the proportion of Mg is too small, the crystalline fiber does not become a sufficiently sintered crystalline fiber, and the density of the fiber decreases. Conversely, if the proportion is too high, the mechanical properties deteriorate. Is not preferred.

【0013】この結晶性炭化ケイ素系繊維は、少量の酸
素及び余剰の炭素を含むことがあるが、いずれも2重量
%以下であることが好ましい。本明細書において余剰の
炭素とは、繊維中に含有されるSiに対してSiCとし
て存在し得る化学量論的組成量を超えて存在する炭素を
意味する。この結晶性炭化ケイ素系繊維の繊維径につい
ては特別の制限はないが、通常は、50μm以下であ
る。
The crystalline silicon carbide fiber may contain a small amount of oxygen and an excessive amount of carbon, and it is preferable that each of the fibers is 2% by weight or less. As used herein, the term “excess carbon” means carbon present in excess of the stoichiometric composition that can be present as SiC with respect to Si contained in the fiber. Although there is no particular limitation on the fiber diameter of the crystalline silicon carbide fiber, it is usually 50 μm or less.

【0014】この結晶性炭化ケイ素系繊維の形態につい
ては特別の制限はなく、連続繊維又は連続繊維を切断し
たチョップ状短繊維であってもよく、連続繊維から編織
された平織、朱子織、多軸織、三次元織等の織物または
不織布であってもよく、さらに連続繊維を一方向に引き
揃えたシ−ト状物又はその積層物であってもよい。複合
材料中の結晶性炭化ケイ素系繊維の割合については特別
の制限はないが、一般には30〜70重量%である。
The form of the crystalline silicon carbide fiber is not particularly limited, and may be a continuous fiber or a chopped short fiber obtained by cutting the continuous fiber. It may be a woven or non-woven fabric such as an axial weave or a three-dimensional weave, or may be a sheet-like material in which continuous fibers are aligned in one direction or a laminate thereof. The ratio of the crystalline silicon carbide fiber in the composite material is not particularly limited, but is generally 30 to 70% by weight.

【0015】この結晶性炭化ケイ素系繊維は、複合化す
る前に、表面処理を施しておいてもよい。表面処理とし
ては、結晶性炭化ケイ素系繊維に公知の方法で炭素、窒
化ホウ素、炭化ケイ素等の被覆を形成する方法が挙げら
れる。
The crystalline silicon carbide fiber may be subjected to a surface treatment before being compounded. Examples of the surface treatment include a method of forming a coating of carbon, boron nitride, silicon carbide, or the like on a crystalline silicon carbide fiber by a known method.

【0016】次に、本発明における結晶性炭化ケイ素系
繊維の製造方法を説明する。この結晶性炭化ケイ素系繊
維は、Alを0.05〜3重量%、好ましくは0.1〜
1重量%、及びBを0.05〜0.4重量%、好ましく
は0.05〜0.15重量%含有し、さらに余剰の炭素
を1重量%以上、好ましくは1.5〜2.5重量%含有
する非晶質又は微結晶質の炭化ケイ素系繊維を、160
0〜2100℃の範囲の温度に加熱することによって調
製される。
Next, a method for producing a crystalline silicon carbide fiber according to the present invention will be described. This crystalline silicon carbide fiber contains 0.05 to 3% by weight of Al, preferably 0.1 to 3% by weight.
1% by weight, and 0.05 to 0.4% by weight, preferably 0.05 to 0.15% by weight of B, and 1% by weight or more of excess carbon, preferably 1.5 to 2.5% by weight. Weight percent of amorphous or microcrystalline silicon carbide-based fiber
It is prepared by heating to a temperature in the range of 0-2100 ° C.

【0017】また、Alを0.05〜3重量%、好まし
くは0.1〜1重量%、 Yを0.05〜3重量%、好
ましくは0.1〜1重量%及び/又はMgを0.05〜
3重量%、好ましくは0.1〜1重量%、Bを0〜0.
1重量%及び余剰の炭素を1重量%以上含有する非晶質
又は微結晶質の炭化ケイ素系繊維を1600〜2100
℃の範囲の温度に加熱することによって調製される。こ
の加熱処理は、アルゴン、ヘリウムのような不活性ガス
雰囲気下に行われる。
Al is 0.05 to 3% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight, Y is 0.05 to 3% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight and / or Mg is 0 to 0% by weight. .05-
3% by weight, preferably 0.1-1% by weight, B is 0-0.
An amorphous or microcrystalline silicon carbide fiber containing 1% by weight and 1% by weight or more of excess carbon is 1600-2100.
It is prepared by heating to a temperature in the range of ° C. This heat treatment is performed in an atmosphere of an inert gas such as argon or helium.

【0018】前記非晶質又は微結晶質の炭化ケイ素系繊
維は、酸素を8〜16重量%含むことが好ましい。この
酸素は、これらの繊維を後の工程において加熱する際
に、前述の余剰炭素をCOガスとして脱離させるのに重
要な役割を演じる。
The amorphous or microcrystalline silicon carbide fiber preferably contains 8 to 16% by weight of oxygen. This oxygen plays an important role in desorbing the above-mentioned surplus carbon as CO gas when heating these fibers in a later step.

【0019】また、この結晶性炭化ケイ素系繊維を不織
布又は織物の形態で用いる場合、結晶性炭化ケイ素系繊
維は、弾性率が非常に高く、これを出発原料として不織
布又は織物を作製するのは困難であるので、製織性良好
な非晶質又は微結晶質炭化ケイ素系繊維を、予め不織布
又は織物形状物に成形しておき、それぞれの繊維組成に
応じた加熱処理を行って結晶化させることで、不織布又
は複雑な形状を有する織物状の結晶性炭化ケイ素系繊維
を得ることができる。尚、加熱処理により、この織物は
一般に、10〜20%の体積収縮を起こすので、予め、
原料繊維の収縮率を考慮して織物の寸法を決定すること
が望ましい。
When the crystalline silicon carbide fiber is used in the form of a non-woven fabric or a woven fabric, the crystalline silicon carbide fiber has a very high elastic modulus. Since it is difficult, amorphous or microcrystalline silicon carbide based fibers having good weaving properties are preliminarily formed into a nonwoven fabric or a woven fabric, and subjected to a heat treatment corresponding to each fiber composition to be crystallized. Thus, a nonwoven fabric or a woven crystalline silicon carbide fiber having a complicated shape can be obtained. In addition, since the woven fabric generally causes a volume shrinkage of 10 to 20% by the heat treatment,
It is desirable to determine the dimensions of the woven fabric in consideration of the shrinkage of the raw fibers.

【0020】上記の非晶質又は微結晶質炭化ケイ素繊維
は、例えば、以下のような方法で調製することができ
る。まず、例えば、「有機ケイ素化合物の化学」化学同
人(1972年)に記載の方法に従って、1種類以上の
ジクロロシランをナトリウムによって脱塩素反応させて
鎖状又は環状のポリシランを調製する。ポリシランの数
平均分子量は通常300〜1000である。本明細書に
おいて、ポリシランは、上記の鎖状又は環状のポリシラ
ンを400〜700℃の範囲の温度に加熱することによ
り、あるいは上記の鎖状又は環状のポリシランにフェニ
ル基含有ポリボロシロキサンを添加して250〜500
℃の範囲の温度に加熱することよにって得られる、一部
にカルボシラン結合を有するポリシランも包含する。ポ
リシランは、ケイ素の側鎖として、水素原子、低級アル
キル基、アリ−ル基、フェニル基あるいはシリル基を有
することができる。
The above-mentioned amorphous or microcrystalline silicon carbide fiber can be prepared, for example, by the following method. First, a chain or cyclic polysilane is prepared by subjecting one or more dichlorosilanes to a dechlorination reaction with sodium, for example, according to the method described in "Chemistry of Organosilicon Compounds", Kagaku Dojin (1972). The number average molecular weight of the polysilane is usually from 300 to 1,000. In the present specification, the polysilane is obtained by heating the above-mentioned chain or cyclic polysilane to a temperature in the range of 400 to 700 ° C., or adding a phenyl group-containing polyborosiloxane to the above-mentioned chain or cyclic polysilane. 250-500
It also includes a polysilane having a carbosilane bond in part, which is obtained by heating to a temperature in the range of ° C. The polysilane can have a hydrogen atom, a lower alkyl group, an aryl group, a phenyl group or a silyl group as a side chain of silicon.

【0021】フェニル基含有ポリボロシロキサンは、特
開昭53−42330号公報及び同53−50299号
公報に記載の方法に従い、ホウ酸と1種類以上のジオル
ガノクロロシランとの脱塩酸縮合反応によって調製する
ことができ、その数平均分子量は通常500〜1000
0である。
The phenyl group-containing polyborosiloxane is prepared by a dehydrochlorination condensation reaction between boric acid and one or more diorganochlorosilanes according to the methods described in JP-A-53-42330 and JP-A-53-50299. Whose number average molecular weight is usually 500 to 1000
0.

【0022】ついで、ポリシランに対して、アルミニウ
ムのアルコキシド、アセチルアセトキシド化合物、カル
ボニル化合物、又はシクロペンタジエニル化合物の所定
量を添加し、不活性ガス中、通常250〜350℃の範
囲の温度で1〜10時間反応することにより、紡糸原料
であるアルミニウム含有有機ケイ素重合体を調製するこ
とができる。また、イットリウム及び/又はマグネシウ
ムを含有させる場合には、アルミニウム化合物ととも
に、イットリウム及び/又はマグネシウム化合物を添加
する。
Then, a predetermined amount of an aluminum alkoxide, an acetylacetoxide compound, a carbonyl compound, or a cyclopentadienyl compound is added to the polysilane, and the mixture is heated in an inert gas at a temperature usually in the range of 250 to 350 ° C. By reacting for 1 to 10 hours, an aluminum-containing organosilicon polymer as a spinning raw material can be prepared. When yttrium and / or magnesium are contained, an yttrium and / or magnesium compound is added together with the aluminum compound.

【0023】アルミニウム含有有機ケイ素重合体を、溶
融紡糸、乾式紡糸のようなそれ自体公知の方法によって
紡糸して、紡糸繊維を調製する。つぎに、この紡糸繊維
を不融化処理して不融化繊維を調製する。不融化方法と
しては、一般に行われている空気中での加熱、あるいは
空気中での加熱と不活性ガス中での加熱を組合せた方法
が好ましく採用されうる。
The spun fiber is prepared by spinning the aluminum-containing organosilicon polymer by a method known per se, such as melt spinning or dry spinning. Next, the spun fiber is infusibilized to prepare an infusible fiber. As the infusibilizing method, generally employed heating in air or a method in which heating in air and heating in an inert gas are combined can be preferably employed.

【0024】不融化繊維を、窒素、アルゴンのような不
活性ガス中、800℃から1500℃の範囲の温度で加
熱処理して、結晶性炭化ケイ素繊維の前駆繊維である、
非晶質又は微結晶質炭化ケイ素繊維が調製される。
The infusibilized fiber is heated in an inert gas such as nitrogen or argon at a temperature in the range of 800 ° C. to 1500 ° C. to obtain a precursor fiber of the crystalline silicon carbide fiber.
An amorphous or microcrystalline silicon carbide fiber is prepared.

【0025】次に、本発明におけるマトリックスを形成
するセラミックスについて説明する。マトリックスとし
ては、結晶質又は非晶質の酸化物セラミックス、結晶質
又は非晶質の非酸化物セラミックス、ガラス、結晶化ガ
ラス、これらの混合物、これらのセラミックスを粒子分
散強化したセラミック複合材料を例示することができ
る。
Next, the ceramics forming the matrix in the present invention will be described. Examples of the matrix include crystalline or amorphous oxide ceramics, crystalline or amorphous non-oxide ceramics, glass, crystallized glass, mixtures thereof, and ceramic composite materials in which these ceramics are particle-dispersion-reinforced. can do.

【0026】酸化物セラミックスの具体例としては、ア
ルミニウム、マグネシウム、ケイ素、イットリウム、イ
ンジウム、ウラン、カルシウム、スカンジウム、タンタ
ル、ニオブ、ネオジム、ランタン、ルテニウム、ロジウ
ム、ベリリウム、チタン、錫、ストロンチウム、バリウ
ム、亜鉛、ジルコニウム、鉄のような元素の酸化物、こ
れら金属の複合酸化物が挙げられる。
Specific examples of oxide ceramics include aluminum, magnesium, silicon, yttrium, indium, uranium, calcium, scandium, tantalum, niobium, neodymium, lanthanum, ruthenium, rhodium, beryllium, titanium, tin, strontium, barium, Examples include oxides of elements such as zinc, zirconium, and iron, and composite oxides of these metals.

【0027】非酸化物セラミックスの具体例としては、
炭化物、窒化物、ホウ化物を挙げることができる。炭化
物の具体例としては、ケイ素、チタン、ジルコニウム、
アルミニウム、ウラン、タングステン、タンタル、ハフ
ニウム、ホウ素、鉄、マンガンのような元素の炭化物、
これら元素の複合炭化物が挙げられる。この複合炭化物
の例としては、ポリチタノカルボシラン又はポリジルコ
ノカルボシランを加熱焼成して得られる無機物が挙げら
れる。
Specific examples of non-oxide ceramics include:
Carbides, nitrides, borides. Specific examples of carbides include silicon, titanium, zirconium,
Elements carbides such as aluminum, uranium, tungsten, tantalum, hafnium, boron, iron, manganese,
Composite carbides of these elements are included. Examples of the composite carbide include an inorganic substance obtained by heating and calcining polytitanocarbosilane or polyzirconocarbosilane.

【0028】窒化物の具体例としては、ケイ素、ホウ
素、アルミニウム、マグネシウム、モリブデンのような
元素の窒化物、これら元素の複合酸化物、サイアロンが
挙げられる。ホウ化物の具体例としては、チタン、イッ
トリウム、ランタンのような元素のホウ化物、CeCo
32、CeCo44、ErRh44のようなホウ化白金
族ランタノイドが挙げられる。
Specific examples of the nitride include nitrides of elements such as silicon, boron, aluminum, magnesium and molybdenum, composite oxides of these elements, and sialon. Specific examples of borides include borides of elements such as titanium, yttrium, and lanthanum, and CeCo.
Platinum boride lanthanoids such as 3 B 2 , CeCo 4 B 4 and ErRh 4 B 4 are mentioned.

【0029】ガラスの具体例としては、ケイ酸塩ガラ
ス、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラスのような非晶質ガ
ラスが挙げられる。結晶化ガラスの具体例としては、主
結晶相がβ−スプジュ−メンであるLiO2−Al23
−MgO−SiO2系ガラス及びLiO2−Al23−M
gO−SiO2−Nb25系ガラス、主結晶相がコ−ジ
ェライトであるMgO−Al23−SiO2系ガラス、
主結晶相がバリウムオスミライトであるBaO−MgO
−Al23−SiO2系ガラス、主結晶相がムライト又
はヘキサセルシアンであるBaO−Al23−SiO2
系ガラス、主結晶相がアノ−サイトであるCaO−Al
23−SiO2系ガラスが挙げられる。これらの結晶化
ガラスの結晶相にはクルストバライトが含まれることが
ある。本発明におけるセラミックスとして、上記の各種
セラミックスの固溶体を挙げることができる。
Specific examples of the glass include amorphous glass such as silicate glass, phosphate glass and borate glass. Specific examples of the crystallized glass include LiO 2 —Al 2 O 3 in which the main crystal phase is β-spdumene.
-MgO-SiO 2 based glass and LiO 2 -Al 2 O 3 -M
gO-SiO 2 -Nb 2 O 5 based glass, a main crystal phase co - MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 based glass is cordierite,
BaO-MgO whose main crystal phase is barium osmilite
—Al 2 O 3 —SiO 2 glass, BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 whose main crystal phase is mullite or hexacelsian
Glass, CaO-Al whose main crystal phase is anosite
2 O 3 —SiO 2 based glass is exemplified. The crystal phase of these crystallized glasses may include crustbarite. Examples of the ceramic in the present invention include solid solutions of the above various ceramics.

【0030】セラミックスを粒子分散強化したセラミッ
クス複合材料の具体例としては、窒化ケイ素、炭化ケイ
素、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、チタン酸カ
リウム、ホウ酸マグネシウム、酸化亜鉛、ホウ化チタン
及びムライトから選択される無機物質の球状粒子、多面
体粒子、板状粒子、棒状粒子を0.1〜60体積%均一
分散したセラミックスが挙げられる。球状粒子及び多面
体粒子の粒径は一般に0.1μm〜1mm、板状粒子及
び棒状粒子のアスペクト比は一般に1.5〜1000で
ある。
Specific examples of the ceramic composite material in which ceramics are dispersed and strengthened are selected from silicon nitride, silicon carbide, zirconium oxide, magnesium oxide, potassium titanate, magnesium borate, zinc oxide, titanium boride and mullite. Ceramics in which spherical particles, polyhedral particles, plate-like particles, and rod-like particles of an inorganic substance are uniformly dispersed in 0.1 to 60% by volume are exemplified. The particle size of the spherical particles and the polyhedral particles is generally 0.1 μm to 1 mm, and the aspect ratio of the plate-like particles and the rod-like particles is generally 1.5 to 1000.

【0031】本発明の複合材料は、結晶性炭化ケイ素系
繊維とセラミック原料粉末との配合物を加熱処理するこ
とにより、あるいは結晶性炭化ケイ素系繊維にセラミッ
クスの前駆体重合体、例えばポリカルボシラン、ポリメ
タロカルボシラン、ポリシラザン等を含浸した後に加熱
処理することにより、製造される。
The composite material of the present invention can be obtained by subjecting a mixture of crystalline silicon carbide fiber and ceramic raw material powder to heat treatment, or adding a precursor polymer of ceramic to the crystalline silicon carbide fiber, for example, polycarbosilane, It is manufactured by impregnating with polymetallocarbosilane, polysilazane or the like and then performing heat treatment.

【0032】前者の方法においては、結晶性炭化ケイ素
系繊維がチョップ状であるときは、チョップ状繊維とセ
ラミック原料粉末とを混合した混合物とし、繊維が長繊
維、織物、不織布又はシ−ト状物であるときは、これら
の繊維層とセラミック原料粉末層とを交互に積層した積
層物とし、所望の形状に成形した後に、あるいは成形と
同時に加熱処理してセラミック原料粉末を焼結すること
によって、複合材料を得ることができる。
In the former method, when the crystalline silicon carbide fiber is chopped, a mixture of the chopped fiber and the ceramic raw material powder is used, and the fiber is a long fiber, woven fabric, nonwoven fabric or sheet. When the product is a product, the fiber layer and the ceramic material powder layer are alternately laminated to form a laminate, and after molding into a desired shape or simultaneously with the molding, heat treatment is performed to sinter the ceramic material powder. , A composite material can be obtained.

【0033】後者の方法においては、セラミックスの前
駆重合体を通常はトルエン、キシレンのような芳香族炭
化水素溶媒に溶解した溶液を結晶性炭化ケイ素系繊維に
含浸し、含浸物から溶媒を除去した後に加熱処理するこ
とによって、複合材料が調製される。この方法において
は、内部に空孔のない複合材料を得るために、前駆重合
体の含浸、溶媒の除去、及び加熱処理のサイクルを複数
回繰り返すことが好ましい。この方法においては、前駆
重合体の無機化と焼結とが進行する。
In the latter method, a solution prepared by dissolving a ceramic precursor polymer in an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene or xylene is usually impregnated into crystalline silicon carbide fibers, and the solvent is removed from the impregnated material. The composite material is prepared by a subsequent heat treatment. In this method, it is preferable to repeat a cycle of impregnation of the precursor polymer, removal of the solvent, and heat treatment a plurality of times in order to obtain a composite material having no pores therein. In this method, mineralization and sintering of the precursor polymer proceed.

【0034】加熱処理温度は通常800〜1800℃で
ある。加熱処理は窒素、アルゴン、一酸化炭素のような
不活性ガス雰囲気中で行われる。加熱処理温度は、得ら
れる複合材料が実際に使用される温度より高いことが好
ましい。
The heat treatment temperature is usually from 800 to 1800 ° C. The heat treatment is performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, argon, or carbon monoxide. The heat treatment temperature is preferably higher than the temperature at which the obtained composite material is actually used.

【0035】[0035]

【実施例】以下に実施例及び比較例を示す。以下におい
て、特別の言及がない限り、「部」及び「%」は、それ
ぞれ、「重量部」及び「重量%」を示す。 参考例1 ナトリウム400gを含有する無水キシレンに、窒素ガ
ス気流下にキシレンを加熱還流させながら、ジメチルジ
クロロシラン1lを滴下し、引き続き10時間加熱還流
し沈殿物を生成させた。この沈殿をろ過し、メタノー
ル、次いで水で洗浄して、白色のポリジメチルシラン4
20gを得た。
EXAMPLES Examples and comparative examples are shown below. In the following, “parts” and “%” indicate “parts by weight” and “% by weight”, respectively, unless otherwise specified. Reference Example 1 1 l of dimethyldichlorosilane was added dropwise to anhydrous xylene containing 400 g of sodium while heating and refluxing xylene under a nitrogen gas stream, followed by heating and refluxing for 10 hours to produce a precipitate. The precipitate is filtered, washed with methanol and then with water to give white polydimethylsilane 4
20 g were obtained.

【0036】ジフェニルジクロロシラン750g及びホ
ウ酸124gを窒素ガス雰囲気下にn−ブチルエーテル
中、100〜120℃で加熱し、生成した白色樹脂状物
をさらに真空中400℃で1時間加熱することによっ
て、フェニル基含有ポリボロシロキサン530gを得
た。
By heating 750 g of diphenyldichlorosilane and 124 g of boric acid in n-butyl ether at 100 to 120 ° C. under a nitrogen gas atmosphere, and further heating the resulting white resinous material at 400 ° C. in vacuum for 1 hour, 530 g of phenyl group-containing polyborosiloxane was obtained.

【0037】参考例2 参考例1で得られたポリジメチルシラン100部にフェ
ニル基含有ポリボロシロキサン4部を添加し、窒素ガス
雰囲気中、350℃で5時間熱縮合して、高分子量の有
機ケイ素重合体を得た。この有機ケイ素重合体100部
を溶解したキシレン溶液にアルミニウム−トリ−(se
c−ブトキシド)を7部を加え、窒素ガス気流下に31
0℃で架橋反応させることによって、ポリアルミノカル
ボシランを合成した。
REFERENCE EXAMPLE 2 To 100 parts of the polydimethylsilane obtained in Reference Example 1, 4 parts of phenyl group-containing polyborosiloxane was added and thermally condensed at 350 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain a high molecular weight organic compound. A silicon polymer was obtained. Aluminum-tri- (se) was added to a xylene solution in which 100 parts of the organosilicon polymer was dissolved.
c-butoxide) and add 31 parts under a nitrogen gas stream.
A polyaluminocarbosilane was synthesized by performing a crosslinking reaction at 0 ° C.

【0038】このポリアルミノカルボシランを245℃
で溶融紡糸した後、空気中140℃で5時間加熱処理し
た後、これを更に窒素中300℃で10時間加熱して不
融化繊維を得た。この不融化繊維を窒素中1500℃で
連続焼成し、非晶質炭化ケイ素系繊維を得た。この非晶
質炭化ケイ素系繊維の化学組成は、Si:56%、C:
30%、O:13%、Al:0.6%、B:0.05%
であった。
This polyaluminocarbosilane is heated at 245 ° C.
After heat-spinning at 140 ° C. for 5 hours in air, this was further heated in nitrogen at 300 ° C. for 10 hours to obtain infusible fibers. The infusible fiber was continuously fired in nitrogen at 1500 ° C. to obtain an amorphous silicon carbide fiber. The chemical composition of the amorphous silicon carbide fiber is as follows: Si: 56%, C:
30%, O: 13%, Al: 0.6%, B: 0.05%
Met.

【0039】参考例3 参考例1で得られたポリジメチルシラン100部にフェ
ニル基含有ポリボロシロキサン0.5部を添加し、窒素
ガス雰囲気中、410℃で5時間熱縮合して、高分子量
の有機ケイ素重合体を得た。この有機ケイ素重合体10
0部を溶解したキシレン溶液にアルミニウム−トリ−
(sec−ブトキシド)4部、及びマグネシウムアセチ
ルアセトネート3部を加え、窒素ガス気流下に310℃
で架橋反応させることによって、アルミニウム並びにマ
グネシウムが導入された変成ポリカルボシランを得た。
REFERENCE EXAMPLE 3 To 100 parts of the polydimethylsilane obtained in Reference Example 1, 0.5 part of a phenyl group-containing polyborosiloxane was added and thermally condensed at 410 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain a high molecular weight polymer. Was obtained. This organosilicon polymer 10
0 parts of the xylene solution was dissolved in aluminum tri-
(Sec-butoxide) (4 parts) and magnesium acetylacetonate (3 parts) were added, and the mixture was heated to 310 ° C. under a nitrogen gas stream.
To obtain a modified polycarbosilane into which aluminum and magnesium were introduced.

【0040】この変成ポリカルボシランを255℃で溶
融紡糸した後、空気中150℃で3時間加熱処理し、さ
らに窒素中300℃で9時間加熱して、不融化繊維を得
た。不融化繊維を1450℃で連続焼成し、非晶質炭化
ケイ素系繊維を合成した。この非晶質炭化ケイ素系繊維
の化学組成は、Si:53%、C:33.4%、O:1
3%、Al:0.34%、B:0.01%、Mg:0.
30%であった。
The modified polycarbosilane was melt-spun at 255 ° C., heat-treated in air at 150 ° C. for 3 hours, and further heated in nitrogen at 300 ° C. for 9 hours to obtain infusible fibers. The infusibilized fiber was continuously fired at 1450 ° C. to synthesize an amorphous silicon carbide fiber. The chemical composition of this amorphous silicon carbide fiber is as follows: Si: 53%, C: 33.4%, O: 1
3%, Al: 0.34%, B: 0.01%, Mg: 0.1%
30%.

【0041】参考例4 参考例1で得られたポリジメチルシラン100部にフェ
ニル基含有ポリボロシロキサン0.2部を添加し、窒素
ガス雰囲気中、420℃で5時間熱縮合して、高分子量
の有機ケイ素重合体を得た。この有機ケイ素重合体10
0部を溶解したキシレン溶液にアルミニウム−トリ−
(sec−ブトキシド)4部、及びイットリウムアセチ
ルアセトネート4部を加え、窒素ガス気流下に300℃
で架橋反応させることによって、アルミニウム並びにイ
ットリウムが導入された変成ポリカルボシランを得た。
Reference Example 4 0.2 parts of a phenyl group-containing polyborosiloxane was added to 100 parts of the polydimethylsilane obtained in Reference Example 1 and thermally condensed at 420 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain a high molecular weight polymer. Was obtained. This organosilicon polymer 10
0 parts of the xylene solution was dissolved in aluminum tri-
(Sec-butoxide) (4 parts) and yttrium acetylacetonate (4 parts) were added, and the mixture was heated to 300 ° C. under a nitrogen gas stream.
To obtain a modified polycarbosilane into which aluminum and yttrium have been introduced.

【0042】この変成ポリカルボシランを265℃で溶
融紡糸した後、空気中155℃で3時間加熱処理し、さ
らに窒素中300℃で10時間加熱して、不融化繊維を
得た。不融化繊維をアルゴン中1450℃で連続焼成
し、非晶質炭化ケイ素系繊維を合成した。この非晶質炭
化ケイ素系繊維の化学組成は、Si:52.5%、C:
34.5%、O:12%、Al:0.35%、B:0.
005%、Y:0.56%であった。
The modified polycarbosilane was melt-spun at 265 ° C., heat-treated at 155 ° C. for 3 hours in air, and further heated at 300 ° C. for 10 hours in nitrogen to obtain infusible fibers. The infusibilized fibers were continuously fired in argon at 1450 ° C. to synthesize amorphous silicon carbide fibers. The chemical composition of the amorphous silicon carbide fiber is as follows: Si: 52.5%, C:
34.5%, O: 12%, Al: 0.35%, B: 0.
005%, Y: 0.56%.

【0043】参考例5 参考例1で得られたポリジメチルシラン100部にフェ
ニル基含有ポリボロシロキサン8部を添加し、窒素ガス
雰囲気中、350℃で5時間熱縮合して、高分子量の有
機ケイ素重合体を得た。この有機ケイ素重合体100部
を溶解したキシレン溶液にチタンテトラブトキシドを1
0部を加え、窒素ガス気流下に320℃で架橋反応させ
ることによって、ポリチタノカルボシランを合成した。 参考例6 参考例5で得られたポリチタノカルボシランを225℃
で溶融紡糸し、空気中170℃で1時間加熱処理した
後、これを更に窒素中300℃で10時間加熱して不融
化繊維を得た。この不融化繊維を窒素中1300℃で連
続的に焼成し、非晶質炭化ケイ素系繊維を得た。この非
晶質炭化ケイ素系繊維の化学組成は、Si:54%、
C:31%、O:12.6%、Ti:2%、B:0.0
5%であった。
Reference Example 5 To 100 parts of the polydimethylsilane obtained in Reference Example 1, 8 parts of a phenyl group-containing polyborosiloxane was added, and thermally condensed at 350 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain a high molecular weight organic polymer. A silicon polymer was obtained. To a xylene solution in which 100 parts of this organosilicon polymer was dissolved, 1 part of titanium tetrabutoxide was added.
By adding 0 parts and performing a cross-linking reaction at 320 ° C. under a nitrogen gas stream, polytitanocarbosilane was synthesized. Reference Example 6 The polytitanocarbosilane obtained in Reference Example 5 was heated at 225 ° C.
, And heat-treated in air at 170 ° C. for 1 hour, and further heated in nitrogen at 300 ° C. for 10 hours to obtain infusible fibers. The infusibilized fiber was continuously fired at 1300 ° C. in nitrogen to obtain an amorphous silicon carbide fiber. The chemical composition of the amorphous silicon carbide fiber is as follows: Si: 54%,
C: 31%, O: 12.6%, Ti: 2%, B: 0.0
5%.

【0044】実施例1 参考例2で得られた非晶質炭化ケイ素系繊維を3次元織
物(繊維割合は、X:Y:Z=1:1:0.5)に成形
した。この3次元織物を700torrのアルゴン気流
中、1900℃まで昇温して結晶化を行った。得られた
結晶性炭化ケイ素系繊維の化学組成は、Si:67%、
C:31%、O:0.3%、Al:0.8%、B:0.
06%で、原子比でSi:C:O:Al=1:1.0
8:0.008:0.012であった。この3次元織物
を構成する結晶性炭化ケイ素系繊維の引張り強度は27
0kg/mm2、弾性率は32t/mm2で、緻密なSiCの焼結
構造からなっていた。また、密度は2.9g/cm3であっ
た。
Example 1 The amorphous silicon carbide fiber obtained in Reference Example 2 was formed into a three-dimensional woven fabric (fiber ratio: X: Y: Z = 1: 1: 0.5). The three-dimensional fabric was crystallized by heating to 1900 ° C. in a 700 torr argon stream. The chemical composition of the obtained crystalline silicon carbide fiber is as follows: Si: 67%,
C: 31%, O: 0.3%, Al: 0.8%, B: 0.
06%, Si: C: O: Al = 1: 1.0 in atomic ratio
8: 0.008: 0.012. The tensile strength of the crystalline silicon carbide fiber constituting the three-dimensional fabric is 27.
It was 0 kg / mm 2 , the elastic modulus was 32 t / mm 2 , and it had a dense sintered structure of SiC. The density was 2.9 g / cm 3 .

【0045】得られた3次元織物に、フェノールホルム
アルデヒド樹脂(ベルパール Sタイプ、鐘紡(株))
をアルゴン雰囲気中で溶融させたものを含浸させ、その
まま200℃で加熱硬化させた後、1000℃で炭化さ
せた。次いで、得られた成形物を参考例5で得られたポ
リチタノカルボシラン100部をキシレン100部に溶
解させた溶液に浸漬し、アルゴン雰囲気中5気圧で含浸
させた。さらに、アルゴン気流下に150℃に加熱して
キシレンを蒸発除去した後、1200℃で焼成した。引
き続き、前記浸漬、含浸、焼成を8回繰り返して、結晶
性炭化ケイ素系繊維強化複合材料を得た。得られた複合
材料の曲げ強度は65kg/mm2であった。この複合材料に
20kg/mm2の曲げ応力をかけたまま、アルゴン中、12
00℃で200時間保持したが、何ら変化は認められな
かった。
Phenol formaldehyde resin (Bellpearl S type, Kanebo Co., Ltd.) is applied to the obtained three-dimensional fabric.
Was melted in an argon atmosphere, impregnated with the mixture, and cured by heating at 200 ° C., and then carbonized at 1000 ° C. Next, the obtained molded product was immersed in a solution in which 100 parts of the polytitanocarbosilane obtained in Reference Example 5 was dissolved in 100 parts of xylene, and impregnated at 5 atm in an argon atmosphere. Furthermore, it was heated at 150 ° C. in an argon stream to remove xylene by evaporation, and then calcined at 1200 ° C. Subsequently, the immersion, impregnation, and firing were repeated eight times to obtain a crystalline silicon carbide fiber reinforced composite material. The bending strength of the obtained composite material was 65 kg / mm 2 . The composite was subjected to a bending stress of 20 kg / mm 2 in argon,
It was kept at 00 ° C. for 200 hours, but no change was observed.

【0046】比較例1 参考例6で得られた非晶質炭化ケイ素系繊維を3次元織
物(繊維割合は、X:Y:Z=1:1:0.5)に成形
した。得られた3次元織物を用いて、実施例1と同様に
して複合材料を作製した。得られた複合材料の曲げ強度
は67kg/mm2であった。この複合材料に20kg/mm2の曲
げ応力をかけたまま、アルゴン中、1200℃で200
時間保持したところ、破断はしなかったものの試験片が
湾曲してしまい、荷重を除去した後も元に戻らなかっ
た。
Comparative Example 1 The amorphous silicon carbide fiber obtained in Reference Example 6 was formed into a three-dimensional woven fabric (fiber ratio: X: Y: Z = 1: 1: 0.5). Using the obtained three-dimensional woven fabric, a composite material was prepared in the same manner as in Example 1. The bending strength of the obtained composite material was 67 kg / mm 2 . The composite material was subjected to a bending stress of 20 kg / mm 2 in argon at 1200 ° C. for 200 hours.
When held for a time, the test piece was curved, but did not break, but did not return to its original state even after the load was removed.

【0047】実施例2 参考例3で得られた非晶質炭化ケイ素繊維を1850℃
のアルゴン中で連続加熱処理して結晶性炭化ケイ素繊維
を合成した。得られた炭化ケイ素系連続無機繊維の化学
組成は、Si:66.5%、C:32.5%、O:0.
2%、Al:0.43%、B:0.01%、Mg:0.
38%で、原子比でSi:C:O:Al:Mg=1:
1.14:0.005:0.0067:0.0066で
あった。この繊維の引張り強度は230kg/mm2、弾性率
は31t/mm2で、密度は2.87g/cm3であり、緻密なS
iCの焼結構造からなっていた。得られた繊維をコージ
ェライト粉末の水スラリー中を連続的に通した後、巻き
取ることによって、一方向シートを得た。この一方向シ
ートを20枚積層し、アルゴン中1200℃でホットプ
レスして、結晶性炭化ケイ素系繊維強化複合材料を得
た。得られた複合材料の引張強度は80kg/mm2、弾性率
は24t/mm2であった。
Example 2 The amorphous silicon carbide fiber obtained in Reference Example 3 was heated at 1850 ° C.
Was continuously heated in argon to synthesize crystalline silicon carbide fibers. The chemical composition of the obtained silicon carbide continuous inorganic fiber is as follows: Si: 66.5%, C: 32.5%, O: 0.
2%, Al: 0.43%, B: 0.01%, Mg: 0.1%
38%, Si: C: O: Al: Mg = 1: atomic ratio
1.14: 0.005: 0.0067: 0.0066. This fiber has a tensile strength of 230 kg / mm 2 , an elastic modulus of 31 t / mm 2 , a density of 2.87 g / cm 3 and a dense S
It consisted of a sintered structure of iC. The obtained fiber was continuously passed through a cordierite powder water slurry and then wound up to obtain a one-way sheet. Twenty of these unidirectional sheets were laminated and hot-pressed in argon at 1200 ° C. to obtain a crystalline silicon carbide fiber reinforced composite material. The obtained composite material had a tensile strength of 80 kg / mm 2 and an elastic modulus of 24 t / mm 2 .

【0048】実施例3 参考例4で得られた非晶質炭化ケイ素繊維を1900℃
のアルゴン中で連続加熱処理して結晶性炭化ケイ素繊維
を合成した。得られた炭化ケイ素系連続無機繊維の化学
組成は、Si:67%、C:31.5%、O:0.1
%、Al:0.41%、B:0.01%、Y:0.73
%で、原子比でSi:C:O:Al:Y=1:1.1:
0.0026:0.0064:0.0034であった。
この繊維の引張り強度は245kg/mm2、弾性率は32t/
mm2で、密度は3.01g/cm3であり、緻密なSiCの焼
結構造からなっていた。得られた繊維を長さ1mmに裁
断し、チョップ状繊維を得た。このチョップ状繊維と窒
化ケイ素粉末とを1:9の割合でボールミルを用いて十
分に混合した。この混合物を黒鉛製モールドに入れ、ア
ルゴン中1750℃、100kg/cm2でホットプレスし
て、結晶性炭化ケイ素系繊維強化複合材料を得た。得ら
れた複合材料の曲げ強度は80kg/mm2であった。
Example 3 The amorphous silicon carbide fiber obtained in Reference Example 4 was heated at 1900 ° C.
Was continuously heated in argon to synthesize crystalline silicon carbide fibers. The chemical composition of the obtained silicon carbide continuous inorganic fiber is as follows: Si: 67%, C: 31.5%, O: 0.1
%, Al: 0.41%, B: 0.01%, Y: 0.73
%: Si: C: O: Al: Y = 1: 1.1:
0.0026: 0.0064: 0.0034.
This fiber has a tensile strength of 245 kg / mm 2 and an elastic modulus of 32 t /
mm 2 , the density was 3.01 g / cm 3 and consisted of a dense SiC sintered structure. The obtained fiber was cut into a length of 1 mm to obtain a chopped fiber. The chopped fibers and the silicon nitride powder were sufficiently mixed at a ratio of 1: 9 using a ball mill. This mixture was placed in a graphite mold and hot-pressed in argon at 1750 ° C. and 100 kg / cm 2 to obtain a crystalline silicon carbide fiber reinforced composite material. The bending strength of the obtained composite material was 80 kg / mm 2 .

【0049】比較例2 参考例6で得られた非晶質炭化ケイ素繊維を長さ1mm
に裁断し、チョップ状繊維を得た。このチョップ状繊維
を用いて実施例3と同様にして複合材料を得た。得られ
た複合材料の曲げ強度は12kg/mm2であった。また、破
断面におけるチョップ状繊維を顕微鏡で観察したとこ
ろ、結晶化による劣化が観察された。
Comparative Example 2 The amorphous silicon carbide fiber obtained in Reference Example 6 was 1 mm in length.
And chopped fibers were obtained. Using this chopped fiber, a composite material was obtained in the same manner as in Example 3. The bending strength of the obtained composite material was 12 kg / mm 2 . Further, when the chopped fibers in the fractured surface were observed with a microscope, deterioration due to crystallization was observed.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 密度が2.7g/cm3以上で、強度及
び弾性率がそれぞれ2GPa以上及び250GPa以上
であり、SiCの焼結構造からなる結晶性炭化ケイ素系
繊維を強化繊維とし、セラミックスをマトリックスとす
る繊維強化セラミック複合材料。
Claims: 1. A crystalline silicon carbide-based fiber having a density of 2.7 g / cm 3 or more, a strength and an elastic modulus of 2 GPa or more and 250 GPa or more, and a sintered structure of SiC, is used as a reinforcing fiber. Fiber-reinforced ceramic composite material used as matrix.
【請求項2】 密度が2.7g/cm3以上であり、重
量割合で、Si:55〜70%、C:28〜45%、A
l:0.06〜3.8%及びB:0.06〜0.5%か
らなり、SiCの焼結構造からなる結晶性炭化ケイ素系
繊維を強化繊維とし、セラミックスをマトリックスとす
る繊維強化セラミック複合材料。
2. Density is 2.7 g / cm 3 or more, and Si: 55 to 70%, C: 28 to 45%, A
1: 0.06 to 3.8% and B: 0.06 to 0.5%, a fiber reinforced ceramic comprising crystalline silicon carbide based fibers having a sintered structure of SiC as reinforcing fibers and ceramic as a matrix. Composite materials.
【請求項3】 密度が2.7g/cm3以上であり、重
量割合で、Si:55〜70%、C:28〜45%、A
l:0.06〜3.8%、及びY:0.06〜3.8%
及び/又はMg:0.06〜3.8%からなり、SiC
の焼結構造からなる結晶性炭化ケイ素系繊維を強化繊維
とし、セラミックスをマトリックスとする繊維強化セラ
ミック複合材料。
3. Density is 2.7 g / cm 3 or more, and Si: 55 to 70%, C: 28 to 45%, A
l: 0.06 to 3.8%, and Y: 0.06 to 3.8%
And / or Mg: 0.06-3.8%, SiC
A fiber-reinforced ceramic composite material in which a crystalline silicon carbide-based fiber having a sintered structure as described above is used as a reinforcing fiber and a ceramic is used as a matrix.
【請求項4】 結晶性炭化ケイ素系繊維の形態が不織布
又は織物であることを特徴とする請求項1〜3記載の繊
維強化セラミック複合材料。
4. The fiber-reinforced ceramic composite material according to claim 1, wherein the crystalline silicon carbide fiber is a nonwoven fabric or a woven fabric.
【請求項5】 結晶性炭化ケイ素系繊維の形態が一方向
シ−ト状物又はその積層物であることを特徴とする請求
項1〜3記載の繊維強化セラミック複合材料。
5. The fiber-reinforced ceramic composite material according to claim 1, wherein the crystalline silicon carbide fiber is in the form of a unidirectional sheet or a laminate thereof.
【請求項6】 結晶性炭化ケイ素系繊維の形態が連続繊
維又は連続繊維を切断したチョップ状短繊維であること
を特徴とする請求項1〜3記載の繊維強化セラミック複
合材料。
6. The fiber-reinforced ceramic composite material according to claim 1, wherein the crystalline silicon carbide fibers are continuous fibers or chopped short fibers obtained by cutting the continuous fibers.
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