JPS6287422A - 炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製造法 - Google Patents
炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製造法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭化ケイ素１ｉＡＭ強化ガラス複合材の製造法
に関し、詳しくは炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の炭
化ケイ素ＩｌＨ中にプラズマ溶射されたガラスマトリッ
クスが充分に浸透され、空隙のない軽量で弾性、強度、
酸化安定性、耐熱性等の諸性性に優れた炭化ケイ素繊維
強化ガラス複合材の製造法に関する。
に関し、詳しくは炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の炭
化ケイ素ＩｌＨ中にプラズマ溶射されたガラスマトリッ
クスが充分に浸透され、空隙のない軽量で弾性、強度、
酸化安定性、耐熱性等の諸性性に優れた炭化ケイ素繊維
強化ガラス複合材の製造法に関する。
従来、耐熱構造用に用いられていたチタン等の金属が不
足し高騰化していることから、これら耐熱構造用の金属
の代替品として複合材が注目されつつある。このような
材料としては高強度繊維強化セラミックス複合材、高強
度繊維強化樹脂複合材および高強度繊維強化金属マトリ
ックス複合材が開発され、これらの材料は航空機、ロケ
ット、宇宙船等各種の材料として広範な範囲に利用が見
込まれ期待されている。
足し高騰化していることから、これら耐熱構造用の金属
の代替品として複合材が注目されつつある。このような
材料としては高強度繊維強化セラミックス複合材、高強
度繊維強化樹脂複合材および高強度繊維強化金属マトリ
ックス複合材が開発され、これらの材料は航空機、ロケ
ット、宇宙船等各種の材料として広範な範囲に利用が見
込まれ期待されている。
しかしながら、これらの複合材における問題の一つとし
ては、その最高使用温度である。例えば黒鉛ｆｌａＮ強
化ガラスやアルミナ繊維強化ガラスのごとき複合材を用
いることにより使用可能な温度の上限がかなり上昇した
が、未だ高い耐熱性を要求される部位には充分ではない
。また、黒鉛繊維強化ガラスは高水準の強度、耐疲労性
、破壊靭性を有しているが、高温において、有害な繊維
酸化を受は易いという欠点がある。アルミナ繊維強化ガ
ラスのごとき複合材は、高温において酸化に関しては安
定なものの、強度、破壊靭性が充分でない。
ては、その最高使用温度である。例えば黒鉛ｆｌａＮ強
化ガラスやアルミナ繊維強化ガラスのごとき複合材を用
いることにより使用可能な温度の上限がかなり上昇した
が、未だ高い耐熱性を要求される部位には充分ではない
。また、黒鉛繊維強化ガラスは高水準の強度、耐疲労性
、破壊靭性を有しているが、高温において、有害な繊維
酸化を受は易いという欠点がある。アルミナ繊維強化ガ
ラスのごとき複合材は、高温において酸化に関しては安
定なものの、強度、破壊靭性が充分でない。
このように耐熱性を始めとして、酸化安定性、強度、破
壊靭性に優れたものとして、炭化ケイ素繊維強化ガラス
複合材が着目されている。従来、炭化ケイ素繊維強化ガ
ラス複合材の製造法としては、粉末スラリー法により作
製したプリフォームシートを用いて行なわれている。こ
の粉末スラリー法にあっては、ガラス粉末をポリビニル
アルコール等の樹脂を介して炭化ケイ素ｌＪｉ雑に付着
せしめており、繊維間への浸透は不充分であり、炭化ケ
イ素繊維とガラスとの密着性が充分でないという欠点が
ある。
壊靭性に優れたものとして、炭化ケイ素繊維強化ガラス
複合材が着目されている。従来、炭化ケイ素繊維強化ガ
ラス複合材の製造法としては、粉末スラリー法により作
製したプリフォームシートを用いて行なわれている。こ
の粉末スラリー法にあっては、ガラス粉末をポリビニル
アルコール等の樹脂を介して炭化ケイ素ｌＪｉ雑に付着
せしめており、繊維間への浸透は不充分であり、炭化ケ
イ素繊維とガラスとの密着性が充分でないという欠点が
ある。
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、耐熱性を始めとして、酸化安定性、強度、破壊靭性
等の緒特性に優れた炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の
製造法を提供することを目的とし、特に航空機、ロケッ
ト、宇宙船等の耐熱性や高温での酸化安定性、強度、破
壊靭性の要求される部位に好適に利用される。
り、耐熱性を始めとして、酸化安定性、強度、破壊靭性
等の緒特性に優れた炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の
製造法を提供することを目的とし、特に航空機、ロケッ
ト、宇宙船等の耐熱性や高温での酸化安定性、強度、破
壊靭性の要求される部位に好適に利用される。
本発明者らは、上記の目的に沿って鋭意研究した結果、
炭化ケイ素！ｌ雑にガラス粉末をプラズマ溶射すること
によって、好適な炭化ケイ素＄１ｉ、！／ガラスプリフ
ォーム体が得られ、このプリフォーム体を所望により必
要形状に加工した後、ホットプレス等で加熱成形するこ
とにより、好適な炭化ケイ素ｌｌ維強化ガラスが得られ
ることを見出し本発明に到達した。
炭化ケイ素！ｌ雑にガラス粉末をプラズマ溶射すること
によって、好適な炭化ケイ素＄１ｉ、！／ガラスプリフ
ォーム体が得られ、このプリフォーム体を所望により必
要形状に加工した後、ホットプレス等で加熱成形するこ
とにより、好適な炭化ケイ素ｌｌ維強化ガラスが得られ
ることを見出し本発明に到達した。
すなわち本発明は、炭化ケイ素繊維にガラス粉末をプラ
ズマ溶射することによって、ガラスマトリックスを付着
せしめた炭化ケイ素ｒＨｒＮ／ガラスプリフォーム体を
作製し、該プリフォーム体を所７形状とした後、加熱成
形し成形体を得ることを特徴とする炭化ケイ素繊維強化
ガラス複合材の製造法にある。
ズマ溶射することによって、ガラスマトリックスを付着
せしめた炭化ケイ素ｒＨｒＮ／ガラスプリフォーム体を
作製し、該プリフォーム体を所７形状とした後、加熱成
形し成形体を得ることを特徴とする炭化ケイ素繊維強化
ガラス複合材の製造法にある。
以下、本発明を図面に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明の炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製
造法の一実施例を示し、第２図は他の実施例を示す。
造法の一実施例を示し、第２図は他の実施例を示す。
第１図において、複数のクリール１からシート巻取機２
によって引き揃えられた炭化ケイ素繊維束３は、ロール
４上でプラズマ溶射装置５によってガラス粉末をプラズ
マ溶射される。なお、本発明においては炭化ケイ素８８
束３に代えて、炭化ケイ素繊維の織布、マット、紙、多
次元織物等を用いてもよい。また、ここにおいて用いら
れるガラス粉末とは、ホウケイ酸ガラス、シリカガラス
、リチウムアルミノシリケート等が適宜選択される。
によって引き揃えられた炭化ケイ素繊維束３は、ロール
４上でプラズマ溶射装置５によってガラス粉末をプラズ
マ溶射される。なお、本発明においては炭化ケイ素８８
束３に代えて、炭化ケイ素繊維の織布、マット、紙、多
次元織物等を用いてもよい。また、ここにおいて用いら
れるガラス粉末とは、ホウケイ酸ガラス、シリカガラス
、リチウムアルミノシリケート等が適宜選択される。
ガラス粉末の粒度は１００メツシュ以下であることが好
ましく、粒度が整っていることがガラスマトリックスの
付着性の点から望ましい。このプラズマ溶射においては
、炭化ケイ素繊維束３とプラグマ溶射装置５の距離が重
要であり、所望により適宜その距離を定める。この距離
が近過ぎる場合には炭化ケイ素１７１８束３が損傷し、
遠過ぎる場合には炭化ケイ素繊維束３にガラスマトリッ
クスが付着しない。
ましく、粒度が整っていることがガラスマトリックスの
付着性の点から望ましい。このプラズマ溶射においては
、炭化ケイ素繊維束３とプラグマ溶射装置５の距離が重
要であり、所望により適宜その距離を定める。この距離
が近過ぎる場合には炭化ケイ素１７１８束３が損傷し、
遠過ぎる場合には炭化ケイ素繊維束３にガラスマトリッ
クスが付着しない。
第２図は本発明の炭化ケイ素強化ガラス複合体の製造法
における他の実施例である。第２図において、炭化ケイ
素繊紺束３は回転ドラム６に巻回されており、プラズマ
溶射装置５は回転ドラム６の軸方向に移動可能とされて
いる。プラズマ溶射装置５は回転ロール６の軸方向に徐
々に移動しつつ、ガラス粉末をプラズマ溶射する。一方
、炭化ケイ素１１１８束３を巻回した回転ロール６はプ
ラズマ溶射に合せて徐々に回転を行なう。
における他の実施例である。第２図において、炭化ケイ
素繊紺束３は回転ドラム６に巻回されており、プラズマ
溶射装置５は回転ドラム６の軸方向に移動可能とされて
いる。プラズマ溶射装置５は回転ロール６の軸方向に徐
々に移動しつつ、ガラス粉末をプラズマ溶射する。一方
、炭化ケイ素１１１８束３を巻回した回転ロール６はプ
ラズマ溶射に合せて徐々に回転を行なう。
このプラズマ溶射され、ガラスマトリックスが付着した
炭化ケイ素繊維束３は、所望の形状を与えると共に、所
定の繊維体積含有率のプリフォーム体が得られる。この
プリフォーム体は所望により切断、積層した後、ホット
プレス、高温等圧プレスにより加熱成形される。加熱成
形の条件は、ホットプレスを使用する場合には、１００
０〜１６００℃、成形圧５〜２００ｋｇ ／ ｃｉ 、
１時間以内、真空または不活性雰囲気中で成形する
。また高温等圧プレスを使用する場合には、不活性ガス
雰囲気にて１０００〜１６００℃、成形圧５〜５００Ｋ
ｇ／ｃｄで１時間以内加圧し、成形する。
炭化ケイ素繊維束３は、所望の形状を与えると共に、所
定の繊維体積含有率のプリフォーム体が得られる。この
プリフォーム体は所望により切断、積層した後、ホット
プレス、高温等圧プレスにより加熱成形される。加熱成
形の条件は、ホットプレスを使用する場合には、１００
０〜１６００℃、成形圧５〜２００ｋｇ ／ ｃｉ 、
１時間以内、真空または不活性雰囲気中で成形する
。また高温等圧プレスを使用する場合には、不活性ガス
雰囲気にて１０００〜１６００℃、成形圧５〜５００Ｋ
ｇ／ｃｄで１時間以内加圧し、成形する。
このようにして得られた複合材（ｌ維含有量３０〜５０
容量％、一方向強化材）は、曲げ強さ８０〜１２０ｋｇ
／＃２、破壊靭性（Ｋｘｃ ） １５〜２５Ｍ Ｎ ｍ
−”と従来より、高強度、高靭性の優れた材料ができる
。
容量％、一方向強化材）は、曲げ強さ８０〜１２０ｋｇ
／＃２、破壊靭性（Ｋｘｃ ） １５〜２５Ｍ Ｎ ｍ
−”と従来より、高強度、高靭性の優れた材料ができる
。
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する
。
。
友−ＪＬ−億一
炭化ケイ素ｍ維の連続繊維（５００本／ヤーン、繊維径
平均１５μ、引張強さ２５０ｋｇ／ｒＭｎ２、引張弾性
率２０ ｔｏｎ／＃２）を６０本引き揃え、第１図に示
すようなプラズマ溶射装置を使用して、ＬＡＳ〈リチウ
ムアルミノシリケート）の２〜５μの粉末を連続的に溶
射し、炭化ケイ素繊Ｍ／Ｌ、ＡＳ複合プリフォームシー
ト（幅５０ｍＸ長さ５０ｍ ｘ厚さ０．５ｍｍ）を得た
。このシートを幅５０ｍｍＸ長さ８０Ｈに切断し、１０
枚積層して内寸法５０＃ＩＩ＋Ｉ Ｘ ８ｏａｍ Ｘ深
さ２０ｍｍの黒鉛製ダイスに挿入し、高周波誘導加熱方
式のホットプレスにてアルゴン雰囲気中、１４００℃に
加熱し、成形圧１００ｋａ／Ｃｎで１０分間加圧し冷却
して取り出した。
平均１５μ、引張強さ２５０ｋｇ／ｒＭｎ２、引張弾性
率２０ ｔｏｎ／＃２）を６０本引き揃え、第１図に示
すようなプラズマ溶射装置を使用して、ＬＡＳ〈リチウ
ムアルミノシリケート）の２〜５μの粉末を連続的に溶
射し、炭化ケイ素繊Ｍ／Ｌ、ＡＳ複合プリフォームシー
ト（幅５０ｍＸ長さ５０ｍ ｘ厚さ０．５ｍｍ）を得た
。このシートを幅５０ｍｍＸ長さ８０Ｈに切断し、１０
枚積層して内寸法５０＃ＩＩ＋Ｉ Ｘ ８ｏａｍ Ｘ深
さ２０ｍｍの黒鉛製ダイスに挿入し、高周波誘導加熱方
式のホットプレスにてアルゴン雰囲気中、１４００℃に
加熱し、成形圧１００ｋａ／Ｃｎで１０分間加圧し冷却
して取り出した。
この結果、５０ｇ Ｘ ８０ｍｍ Ｘ厚さ２＃の炭化ケ
イ素繊維強化ガラス複合材を得た。この成形体から幅２
０５ Ｘ ８０ｍｍ Ｘ厚さ２ｍｍの試料を切り出し、
スパン６０ｍの３点曲げ試験を行なった結果、室温での
曲げ強さ９５ｋｇ／ｍ２、破壊靭性（Ｋｚｃ ） ２０
Ｍ Ｎ ｍ−’Ａであった。また１０００℃の空気中で
の３点曲げ強さは１２５ ｋｇ／ ｍｍ ２、破壊靭性
（Ｋｒｃ ） ２５Ｍ Ｎ ｌ１１−％であった。
イ素繊維強化ガラス複合材を得た。この成形体から幅２
０５ Ｘ ８０ｍｍ Ｘ厚さ２ｍｍの試料を切り出し、
スパン６０ｍの３点曲げ試験を行なった結果、室温での
曲げ強さ９５ｋｇ／ｍ２、破壊靭性（Ｋｚｃ ） ２０
Ｍ Ｎ ｍ−’Ａであった。また１０００℃の空気中で
の３点曲げ強さは１２５ ｋｇ／ ｍｍ ２、破壊靭性
（Ｋｒｃ ） ２５Ｍ Ｎ ｌ１１−％であった。
以上のごとき本発明の炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材
の製造法にあっては、以下のごとき効果を奏する。
の製造法にあっては、以下のごとき効果を奏する。
■：炭炭化ケイ素１雑雑にガラスを直接溶射せしめるた
め、炭化ケイ素繊維とガラス間が密着している。
め、炭化ケイ素繊維とガラス間が密着している。
■ニブリフォーム体は樹脂等の不純物を含まないため、
ホットプレスの前に樹脂を加熱除去する必要がなく、ホ
ットプレスの際、残留不純物によるガラスマトリックス
中および炭化ケイ素繊維／ガラス境界面に欠陥が生じな
いため、従来法により得られたものに比較して高強度、
高靭性の複合材が製造できる。
ホットプレスの前に樹脂を加熱除去する必要がなく、ホ
ットプレスの際、残留不純物によるガラスマトリックス
中および炭化ケイ素繊維／ガラス境界面に欠陥が生じな
いため、従来法により得られたものに比較して高強度、
高靭性の複合材が製造できる。
■ニブリフォーム体は炭化ケイ素１維間にガラスマトリ
ックスがくまなく付着するため、炭化ケイ素繊維束だけ
でなく、織布、マット、多次元織物等のプリフォーム体
も製作可能であり、高温等圧プレス成形により直方体、
円筒その他各種異形成形体が製作できる。
ックスがくまなく付着するため、炭化ケイ素繊維束だけ
でなく、織布、マット、多次元織物等のプリフォーム体
も製作可能であり、高温等圧プレス成形により直方体、
円筒その他各種異形成形体が製作できる。
第１図は本発明の炭化ケイ素強化ガラス複合材の製造法
の一実施例を示す工程概略図、および第２図は本発明の
炭化ケイ素強化ガラス複合材の製造法の他の実施例を示
す工程概略図。 １：クリール、 ２：シート巻取機、−〇 − 一 δ − ３：炭化ケイ素繊維束、４：ロール、 ５：プラズマ溶射装置、 ６：回転ドラム。
の一実施例を示す工程概略図、および第２図は本発明の
炭化ケイ素強化ガラス複合材の製造法の他の実施例を示
す工程概略図。 １：クリール、 ２：シート巻取機、−〇 − 一 δ − ３：炭化ケイ素繊維束、４：ロール、 ５：プラズマ溶射装置、 ６：回転ドラム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭化ケイ素繊維にガラス粉末をプラズマ溶射するこ
とによって、ガラスマトリックスを付着せしめた炭化ケ
イ素繊維／ガラスプリフォーム体を作製し、該プリフォ
ーム体を所望形状とした後、加熱成形し成形体を得るこ
とを特徴とする炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製造
法。 ２、前記炭化ケイ素繊維が繊維束、織布、マット、紙、
多次元織物から選ばれる前記特許請求の範囲第１項に記
載の炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製造法。 ３、前記ガラス粉末の粒度が１００メッシュ以下である
前記特許請求の範囲第１項または第２項に記載の炭化ケ
イ素繊維強化ガラス複合材の製造法。 ４、前記加熱成形がホットプレスまたは高温等圧プレス
である前記特許請求の範囲第１項、第２項または第３項
に記載の炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製造法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22702185A JPS6287422A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製造法 |
| GB8623784A GB2192876B (en) | 1985-10-14 | 1986-10-03 | A method for manufacturing a silicon carbide fiber reinforced glass composite |
| US06/917,011 US4717589A (en) | 1985-10-14 | 1986-10-09 | Method for manufacturing a silicon carbide fiber reinforced glass composite |
| FR868614128A FR2589394B1 (fr) | 1985-10-14 | 1986-10-10 | Procede de fabrication d'un composite de verre renforce par des fibres de carbure de silicium |
| DE3645336A DE3645336C2 (de) | 1985-10-14 | 1986-10-14 | Verfahren zur Herstellung eines mit Siliciumcarbidfasern verstärkten Glasverbundstoffes |
| DE19863634973 DE3634973C2 (de) | 1985-10-14 | 1986-10-14 | Verfahren zur Herstellung eines mit Siliciumcarbidfaser verstärkten Glasverbundstoffes |
| US07/076,283 US4769195A (en) | 1985-10-14 | 1987-07-22 | Manufacturing a silicon carbide fiber reinforced glass composite using plasma spraying |
| FR8813751A FR2620083B1 (fr) | 1985-10-14 | 1988-10-19 | Procede de fabrication d'un composite de verre renforce par des fibres de carbure de silicium |
| GB8901084A GB2210038B (en) | 1985-10-14 | 1989-01-18 | A method for manufacturing a silicon carbide fiber reinforced glass composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22702185A JPS6287422A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287422A true JPS6287422A (ja) | 1987-04-21 |
| JPH0461815B2 JPH0461815B2 (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=16854270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22702185A Granted JPS6287422A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 炭化ケイ素繊維強化ガラス複合材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6287422A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0630820U (ja) * | 1992-09-16 | 1994-04-22 | 日信工業株式会社 | 回動レバーの取付け構造 |
| JPH0633215U (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-28 | 日信工業株式会社 | 回動レバーの取付け構造 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP22702185A patent/JPS6287422A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0630820U (ja) * | 1992-09-16 | 1994-04-22 | 日信工業株式会社 | 回動レバーの取付け構造 |
| JPH0633215U (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-28 | 日信工業株式会社 | 回動レバーの取付け構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461815B2 (ja) | 1992-10-02 |
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