NO306252B1 - Fiberarmert komposittmateriale med ildfaste fibre og fremgangsmÕte til dets fremstilling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører komposittmaterialer iblandet ildfaste armerings fibre bundet i en grunnmasse og fremgangsmåte til dets fremstilling.

Med termen ildfaste fibre menes fibre som kan motstå, uten noen vesentlig svekkelse eller modifikasjon, en temperatur på minst 700°C under en atmosfære som ikke reagerer med fibrene. Disse fibrene er f.eks. av karbon, silisiumnitrid eller -karbid, silisiumkarbonnitrid (SiCN), aluminiumoksid, silisiumoksid, zirkoniumoksid, aluminiumsilikat som f.eks. boraluminium-silikat (BAS), mullitt (2SiC>2-2Al203), etc.

Armeringen sikrer styrken og herdingen av komposittmaterialdelene og grunnmassen sikrer forbindelsen mellom armeringesfibrene og overføring av krefter.

Grunnmassen kan være en organisk eller uorganisk grunnmasse. Med en uorganisk grunnmasse menes keramiske, glasskeramiske og glass (borsili-kat-)grunnmasser. En organisk grunnmasse kan brukes for å øke nøytron-absorpsjonstverrsnittet i et komposittmateriale.

Med keramisk grunnmasse menes enhver ildfast sammensetning av typen oksid, karbid, borid og nitrid, samt karbongrunnmasser. Som keramisk grunnmasse kan henvises til aluminiumnitrid, silisiumkarbid eller -nitrid, silisium- eller borkarbonnitrid, oksidgrunnmasser som f.eks. Zr02-Ti02, Zr02-Si02, AI2O3og mullitt.

Begrepet glasskeramisk er brukt for å definere ildfaste sammensetninger av metallisk silikattype som f.eks. litium-aluminiumsilikater (LAS), litium- og magnesium-aluminiumsilikater (MLAS).

Disse komposittmaterialer kan brukes innen mange industriområder og spesielt innen romfart, luftfart, bil og marinteknikk, samt i forbindelse med konkurransepreget sport og generelt for å fremstille lette mekaniske deler med høy mekanisk styrke.

Når komposittmaterialene er av keramikktypen kan de spesielt brukes i anvendelser som krever utmerkede termomekaniske egenskaper. Forbindelsen mellom fibre og grunnmasser av forskjellig fysisk-kjemiske egenskaper leder til kontaktproblemer mellom fibrene og grunnmassen som fuktningsevne, adhesjon og oksidasjon.

F.eks. har en keramisk grunnmasse en lav bruddgrense, en dårlig strekk-fasthet og en betydelig stor følsomhet. I dette tilfelle er en svak binding av fiber-grunnmasse nødvendig for å skaffe et materiale som er lite følsomt overfor støt og forplantning av sprekker initiert av den minste feil i grunn-stoffet.

Faktisk stopper da sprekkene som kommer fra grunnmassen og/eller avledes til grenseflatens fiber-grunnmasse, hvilket gir materialet et ikke-sprøtt brudd.

Imidlertid er ikke materialet motstandsdyktig i kraft av sin sammensetning, da det er kjent at fremstilling av komposittmaterialer med gode mekaniske egenskaper krever sterke bindinger mellom fiberstrukturen og grunnmassen.

For å løse de forskjellige grenseflateproblemene, blir det generelt brukt et organisk eller uorganisk mellomfasemateriale avsatt på fibrene og/eller i grunnmassen. Dette mellomfasemateriale har en bruddforlengelse større enn den for grunnmassen for å forbedre de mekaniske egenskaper til komposittmaterialer. I tillegg kan nevnte grenseflatesjikt utgjøre en kjemisk beskyttelse mot oksidasjon eller den korroderende virkning av visse grunnmasser overfor fibrene.

Som mellomfasematerialer av keramisk-keramiske kompositter som for tiden benyttes, er laminert pyrokarbon eller bornitrid (BN), som begge er

anisotrope materialer med en lamellær krystallografisk struktur eller i formen av blader (sjikt) som er svakt sammenbundet innbyrdes, jfr. FR-A-2 567 874.

Bruken av karbon som et mellomfasemateriale begrenser vesentlig utnyttelse av området av komposittmaterialer på grunn av den lave oksidasjons-temperatur (405°C) for karbon og omdannelse av sistnevnte til gass, som er tilbøyelig til å forsvinne fra komposittmaterialet. Komposittmaterialer med mellomfasemateriale av karbon kan følgelig ikke brukes i anvendelser under høy temperatur og lang tid.

Bornitrid på bladform har en bedre motstand mot oksidasjon enn karbon. Den begynner å oksidere først ved 800°C for så å føre til dannelse av en fast kondensert fase (B2O3), som forblir i komposittmaterialet og reduserer oksidasjonshastigheten til det underliggende bornitrid.

Det er også kjent å bruke flerlags mellomfasematerialer, som beskrevet i FR-A-2 641 776. Disse sammensatte mellomfasematerialer har et krystallinskt bornitrid eller pyrokarbonlag forbundet med kontrollmellomfase av amorft materiale som utgjør en foretrukket utbredelsessone for sprekkene som forplantes i grunnmassen.

Disse flerlags mellomfasematerialer kompliserer i noen grad fremstillingen av komposittmaterialer (forandring av reagenser og avsetningsbetingelser), produksjonstiden for en av disse materialer og dermed fabrikasjonskostnaden for disse.

I et komposittmateriale med en metallisk grunnmasse, er det kjent, f.eks. fra FR-A-2 273 080, ved å bruke en forbindelse med karbon, nitrogen og bor for å kle wolframfibre med tanke på å forbedre fuktingsevnen til disse fibrene ved hjelp av det metalliske bindemiddel hvor den sistnevnte er tilbøyelig til å danne små dråper og forhindre den riktige fortetning av fiberemnet.

Oppfinnelsen har til hensikt å forbedre de mekaniske egenskaper til komposittmaterialer med ildfaste fibre for fremstilling av en grunnmasse-fiberbinding. Disse komposittmaterialer er spesielt slike som har en ikke-metallisk grunnmasse (keramisk, glasskeramisk eller glass).

Hensikten med oppfinnelsen er et komposittmateriale med ildfaste fiberarmering som medfører et nytt mellomfasemateriale for å skaffe en svak fibergrunnmassebinding, spesielt med den hensikt å bøte på de tidligere nevnte ulemper. Spesielt har det nye mellomfasemateriale en oksidasjons-motstand større enn den for karbon, og til og med større enn for bornitrid. I tillegg er fremstillingen av komposittmaterialet ifølge oppfinnelsen mye enklere enn den er for komposittmaterialer med et multippelt mellomfasemateriale.

Oppfinnelsen grunner seg på å skaffe et nytt ildfast materiale basert på bor, nitrogen og karbon, som kan være avsatt som et tynt sjikt som på kompositt-materialfibrene. Dette ildfaste materiale omfatter en ren karbon-bor-nitrogen-blandkrystall fast oppløsning, kalt borkarbonnitrid. Denne fastoppløsningen kan ha forskjellige komponenter, fra nesten rent karbon til nesten rent bornitrid. Sammensetningen er valgt som en funksjon av egenskapene til den benyttede grunnmasse og ifølge den foreliggende fremstilling.

Spesielt kan borkarbonnitridforbindelsen være tilpasset på en slik måte at dens ekspansjonskoeffisient er så lik som mulig den for grunnmassen, og dermed begrenses sprekkdannelsen i den sistnevnte. Alt etter dens struktur og sammensetning, varierer ekspansjonskoeffisienten for borkarbonnitrid fra 110-6/K til 36-10-6/K.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et fiberarmert komposittmateriale med ildfaste fibre bundet i en ikke-metallisk grunnmasse og et mellomfasemateriale anordnet mellom fibrene og grunnmassen, kjennetegnet ved at mellomfasematerialet er en ren karbon-bor-nitrogen fastoppløsning, som kan være borkarbid eller borkarbonnitrid med en lamellær og/eller amorf struktur inneholdende i atomprosent 0-98 % nitrogen, 1-99 % karbon og 1-99 % bor, idet mellomfasematerialet har en tykkelse på 0,05-3 um.

Ifølge oppfinnelsen har mellomfaseborkarbonnitridet en homogen sammensetning over hele sin tykkelse eller en ikke-homogen sammensetning. Borkarbonnitrid betegnes heretter med CBN.

Strukturen til CBN er en funksjon av dens sammensetning. Det er derfor mulig å tilpasse strukturen til mellomfasematerialet som en funksjon av egenskapene til fibrene og grunnmassen, samt den tiltenkte anvendelse. Spesielt har den BN-rikholdige CBN en amorf struktur, hvor CBN som er rik på C og B og inneholder lite eller intet N, har en krystallinsk bladstruktur eller med lamellær struktur som f.eks. pyrokarbon og bornitrid. Mellom den amorfe tilstanden og den krystallinske tilstanden, har CBN en mellomliggende struktur som dannes fortløpende etter som C-mengden øker.

Den krystallinske struktur fremkommer ved en karbonkonsentrasjon større enn 60 atomprosent og et B/N-forhold større enn 1,87 og den amorfe strukturen fås ved en karbonkonsentrasjon under 42 atomprosent og med et B/N-forhold mindre enn 1,45.

I tillegg til de fordeler som tidligere er nevnt, har CBN en ekspansjonskoeffisient mindre enn den for BN, slik at CBN har en mindre tilbøyelighet til delaminering sammenlignet med BN, og fører dermed til en bedre kohesjon hos komposittmaterialet.

Videre oksiderer krystallinsk CBN ved 820°C og danner B2O3, og er følgelig et selvbeskyttende lag. Hva angår den krystallinske BN oksiderer det ved 800°C for også å danne et B203-lag, men med en oksidasjonshastighet større enn den for CBN. Videre har det krystallinske CBN termisk stabilitet inntil 2000°C i en ikke-reaktiv atmosfære.

I atomprosent inneholder borkarbonnitrid 5-85 % nitrogen, 5-85 % karbon og 10-90 % bor. Fortrinnsvis inneholder CBN i atomprosent 5-50 % nitrogen, 5-85 % karbon og 10-50 % bor.

For visse sammensetninger har CBN halvledende egenskaper.

Når mellomfasematerialet er homogent, kan dette ha en krystallinsk, amorf eller mellomliggende struktur. F.eks. kan mellomfasematerialet ha følgende sammensetninger C5B2N eller C6B2N (svarer omtrent til formelen<C>0,64<B>0,24<N>0,18) eller°gså sammensetningen Co,40B0,33N0,27><C>3557B37<N>27,3, 024839^35,8, C66,7B23,2<N>l2,4><C>78,6Bl5,06<N>6,33><C>4l<B>3457N2454, C5gB29Ni37. Den kan også ha sammensetninger av BCXmed 0<x<10 og f.eks. sammensetningen BC3.

Når mellomfasematerialet er uhomogent, f.eks. når det har en sammensetning og en struktur som varierer fra fibermaterialgrensen til materialgrunnmassegrenseflaten, er det spesielt viktig at sammensetningen varierer på en slik måte at strukturen utvikler seg gradvis fra den amorfe tilstand til den krystallinske tilstand, fra fibermaterialgrensen til materialgrunnmasse-fasegrensen.

Denne gradvise tilpasning av strukturen til mellomfasematerialet gir komposittmaterialene utmerkede mekaniske egenskaper, spesielt forbedret sammenlignet med de tidligere kjente komposittmaterialer. Denne gradvis forandrede struktur kan ganske enkelt fremstilles i den samme avsetnings-beholder og med de samme betingelser og reagenser, noe som ikke er mulig med de kjente mellomfasematerialer.

Åpenbart er oppfinnelsen tilpasset alle grunnmassetyper som tidligere henvist til og oppfinnelsen er spesielt godt tilpasset keramiske og glasskeramiske grunnmasser.

Spesielt er oppfinnelsen av stor interesse når grunnmassen består av silisiumnitrid, silisiumkarbid, LAS, MLAS, CBN eller A1N. Når grunnmassen består av CBN, har den faste oppløsningen som brukes en krystallinsk struktur og spesielt når grunnmassen er C5B2N.

Dessuten, selv om oppfinnelsen er anvendelig på alle fibertyper som er referert til ovenfor, er den spesielt tilpasset for fibre bestående av SiC, S13N4, AI2O3, SiC-2, BAS og SiCN.

For å oppnå gode resultater, må tykkelsen av mellomfasematerialet overstige et visst minimum. Over en viss tykkelse fås ikke lenger et mellomfasemateriale, men i stedet fås et komposittmateriale med en blandet grunnmasse. Stort sett er tykkelsen av CBN av mellomfasen på 0,05-3 (im.

I tillegg er tykkelsen av mellomfaselaget avhengig av egenskapene til grunnmassen. Tykkelsen av mellomfaselaget avtar når bruddforlengelsen til grunnmassen øker.

Spesielt for keramiske grunnmasser er tykkelsen av mellomfasematerialet 1-1,5 |im, mens for glass eller glasskeramiske grunnmasser er tykkelsen av mellomfasematerialet mellom 0,1 og 0,6 (im.

Oppfinnelsen vedrører også fremgangsmåte til fremstilling av fiberarmert komposittmateriale, som tidligere beskrevet.

Ifølge den første utførelse omfatter fremgangsmåten følgende trinn:

a) å avsette et mellomfasemateriale av borkarbid eller borkarbonnitrid på ildfaste fibre, idet borkarbidet eller borkarbonnitridet er en ren karbon-bor-nitrogen fastoppløsning og har en sammensetning i atomprosent på 0-98 % nitrogen, 1-99 % karbon og 1-99 % bor og en lamellær og/eller amorf struktur, idet mellomfasematerialet har en tykkelse på 0,05-3 um, b) å danne en porøs fiberarmering fra fibrene dekket med mellomfasemateriale, og c) å fortette den porøse armering fremstilt i trinn b) for å danne en ikke-metallisk grunnmasse.

Fiberarmering kan spesielt fremstilles ved hjelp av den kjente metode for vikling av tynn tråd. Dette trinn leder direkte til fremstillingen av en mekanisk gjenstand.

Ifølge en annen utførelse omfatter fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen følgende trinn:

a<1>) utforming av en porøs fiberarmering fra ildfaste fibre,

b') å tilsette borkarbid eller borkarbonnitrid i den porøse armering fremstilt i a') for å danne et mellomfasemateriale på fibrene, idet borkarbidet eller borkarbonnitridet er en ren karbon-bor-nitrogen fastoppløsning og har en sammensetning i atomprosent på 0-98 % nitrogen, 1-99 % karbon og 1-99 % bor og en lamellær og/eller amorf struktur, idet mellomfasematerialet har en tykkelse på 0,5-3 (im, og

c') å fortette den porøse armering fremstilt i trinn b<1>) for å danne en ikke-metallisk grunnmasse.

I dette tilfelle består fiberarmeringen av en stabel eller vev av fibre og deretter dannelsen av armeringen i henhold til den mekaniske gjenstanden som skal realiseres.

Fortetningen kan utføres ifølge kjente fremgangsmåter for fortetning og spesielt med gass eller væske, med tilsetning av pulver eller med sol-gel-metoden.

Borkarbonnitrid kan fremstilles ved 700°C ved hjelp av kjemisk pådamping (CVD) med bruk av en reaktiv gasskildeblanding av bor, ammoniakk og hydrokarbon fortynnet i en bæregass som f.eks. nitrogen eller fortrinnsvis hydrogen, under et trykk på fra noen hundre til noen tusen pascal. Den gassformige borkilde er spesielt B2H6eller borhalogenidet som f.eks. BCI3eller BF3.

Som hydrokarbon kan benyttes én eller flere hydrokarboner som er mer eller mindre substituert og som har 1-5 karbonatomer. Det er mulig å bruke klorerte hydro-karboner som f.eks. CHCI3eller CCI4eller fortrinnsvis acetylen.

Temperaturen og trykket ved dampfaseavsetning av CBN kan være tilpasset som en funksjon av hydrokarbonene som brukes.

Selv om det er unødvendig forbedrer fortynningen av den reaktive hydrogen-blanding effektiviteten av fremstillingen. Sammenlignet med nitrogen forandrer hydrogen dessuten reaksjonsmekanismen som brukes i gassfasen og som leder til mer strukturerte produkter av den samme sammensetning.

Som tidligere nevnt, kan sammensetningen av CBN forbedres som en funksjon av de ønskede egenskaper og særlig kompatibiliteten med materialet som det kommer i kontakt med.

Som en funksjon av denne sammensetning varierer strukturen eller ordningen av forskjellige atomer i CBN.

Produktene som fremstilles inneholder vanligvis et overskudd av bor sammenlignet med nitrogen. Det er også fordelaktig å bruke et forhold mellom bortriklorid/ammoniakk som overstiger 1.

Fremstillingen av en monofase av CBN nødvendiggjør dessuten bruk av et partielt ammoniakktrykk som er tilnærmet lik det partielle hydrogen-karbontrykk. Når det partielle ammoniakktrykk overstiger hydrogenkarbonets fås en to-fasestruktur av BN og CBN.

For oppnåelsen av en CBN-sammensetning som varierer gradvis fra fiber materialgrenseflaten og til material grunnmassegrenseflaten, er det tilstrekkelig, når alt annet er likt, å forandre ammoniakkmengden innført i den reaktive blandingen.

Spesielt er det mulig innenfor samme avsetningsreaktor å opprettholde de samme avsetningsbetingelser, med unntak av ammoniakkmengden, for å danne et CBN-lag som gradvis overgår fra amorf tilstand til krystallinsk tilstand. Den krystallinske organisering av CBN øker når ammoniakkmengden i reaksjonen avtar.

Det er også mulig å bruke en reaktiv blanding, en gassformig borkilde (spesielt bortriklorid) og nitrogenholdige hydrokarboner for å tilføre både nitrogen og karbon. Det nitrogenholdige hydrokarbon kan være slik at nitrogenmengden i CBN er mindre enn bormengden. Som nitrogenholdig hydrokarbon kan det vises til acetonitril.

Bruken av en reaktiv blanding av bortriklorid og nitrogenholdig hydrokarbon er spesielt interessant for avsetningen av et CBN-sjikt ved atmosfærisk trykk på en fiber som beveger seg kontinuerlig i avsetningsreaktoren. Denne metoden tillater en homogen CBN-avsetning over hele fiberens lengde. Bruken av nitrogenholdig hydrokarbon gjør det i dette tilfelle mulig å unngå bruk av NH3og dermed en kimdannelse av CBN i gassfasen. Det nitrogen holdige hydrokarbon som brukes, må ha en høy termisk stabilitet, da arbeidstemperaturen ligger på ca. 750-1000°C.

Andre egenskaper og fordeler ved denne oppfinnelsen kan utledes av den følgende eksemplifiserende beskrivelse med henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser skjematisk et komposittmateriale ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 vise et diagram som illustrerer forskjellige trinn i fremstillings-prosessen for en komposittmaterialgjenstand ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser skjematisk et keramisk-keramisk komposittmateriale med armeringsfibre 2 av SiC bundet i en silisiumnitrid-, silisiumkarbonnitrid-eller LAS-grunnmasse 4. Diametrene til fibrene er ca. 10 um og de er vevet.

Ifølge oppfinnelsen er hver fiber 2 belagt med et CBN-belegg 6 med en tykkelse på 1-1,5 um som sikrer en svak binding mellom grunnmassen og fibrene og således fører til dannelse av et komposittmateriale med en ikke-sprø struktur. CBN har en bruddforlengelse som overstiger den for en silisiumnitrid- eller LAS-grunnmasse.

Ifølge oppfinnelsen har lag 6 en sammensetning som gradvis varierer fra fiber CBN-grenseflate 8 til CBN-grunnmassegrenseflate 10. Mengden av BN avtar gradvis fra grenseflaten 8 til grenseflaten 10, mens karbonmengden øker gradvis fra grenseflaten 8 til grenseflaten 10.

Ifølge oppfinnelsen er sammensetningen slik at strukturen utvikler seg fra amorf til krystallinsk tilstand mellom grenseflaten 8 til grenseflaten 10. Særlig har CBN ved grenseflaten 8 sammensetningen 00,4060,3360,27°g CBN ved grenseflaten 10 har sammensetningen C5B2N.

Med henvisning til fig. 2 følger nedenfor en beskrivelse av et fremstillings-eksempel for en komposittmaterialgjenstand ifølge oppfinnelsen.

Som symbolisert ved blokk 20 i fig. 2, omfatter første trinn av fremstillingen dannelsen av en deformerbar, porøs SiC-struktur ved å veve SiC-fibrene 2 i tre ortogonale retninger på en kjent måte. Fibrene består av SiC "Nicalon"-fibre solgt av Nippon Carbon.

Det annet trinn i fremstillingen, vist ved blokk 22, omfatter dannelsen av fiberarmeringen på en slik måte at den utgjør emnet til komposittmaterial-gjenstanden som skal realiseres.

Deretter foretok det en CB-innblanding, vist ved blokk 24, i emnet, slik at det dannes et CBN-mellomfasesjikt 6 på fibrene. CBN avsettes ved hjelp av CVD og med bruk av en reaktiv blanding av BCI3, C2H2, NH3fortynnet i hydrogen.

Prosessbetingelsene er som følger: Avsetningstemperatur er minst 1000°C og vanligvis mellom 1000 og 1100°C,

totaltrykk 15 hPa,

strømningshastighet for C2H20,6 l/h,

strømningshastighet for BCI31 l/h,

strømningshastighet for NH3under 0,6 l/h,

fortynningsmengden for de reaktive gassene i hydrogen over 10, gasshastighet lm/s.

Vekstkinetikkene er en funksjon proporsjonal med strømningshastigheten til NH3og proporsjonal med temperaturen og er omvendt proporsjonal med trykket. Vekstkinetikker r tilfredsstiller ligningen 0,5<r<5 um/h. Videre øker karbonmengden i CBN med avsetningstemperaturen. Strømningshastigheten til NH3styrer sammensetningen av produktet.

Når partialtrykket for NH3er nær partialtrykket for C2H2, er CBN amorft, mens når partialtrykket for NH3derimot er fem ganger lavere enn partialtrykket for C2H2, er CBN krystallinsk.

Ved progressiv reduksjon av strømningshastigheten for NH3i avsetningsreaktoren, oppnås et CBN-lag 6 hvis karbonsammensetning øker fra grenseflaten 8 til grenseflaten 10 og hvis struktur utvikles gradvis fra amorf tilstand til krystallinsk tilstand.

Følgende trinn i fremstillingen, vist ved blokk 26, vedrører fortetningen av den CBN-innblandede fiberstruktur med tanke på å danne en keramisk grunnmasse.

Ifølge et første eksempel består grunnmassen av Si3N4. Den fremstilles ved hjelp av kjemisk pådamping av en gassblanding inneholdende ammoniakk og et klorert silan som f.eks. SiCl4eller SiHCl3med et forhold (NH3)/(SiCl4eller SiCl4) på 4:3. Denne avsetning foretas ved ca. 1050°C under 6 hPa.

Ifølge et annet eksempel består grunnmassen av LAS. Den fremstilles ved hjelp av sol-gel-metoden. For dette formål benyttes en sol inneholdende 90,13 g av vannholdig silikasuspensjon (LUDOX AS 40 fra Du Pont de Nemours), 20,68 g litiumnitrat, 112, 54 g aluminiumnitrat og 13,17 g av ammoniumtetraborat preparert i 240 cm-<*>vann. Solens pH ble justert til 1.

Den CBN-infiltrerte fiberstruktur impregneres deretter med solen og tørkes av omgivelsestemperatur. Denne impregnerings-tørkingssyklus gjentas syv ganger. Forimpregneringen avvannes deretter ved 100°C i 1 time. Dette etterfølges av et varmekompresjonstrinn på 900°C i 30 min. Et uniaksialt trykk på 12,5 MPa er gradvis pålagt fra 500°C til slutten av varmeformingen. Trykket reduseres under kjølingen.

Maksimumstemperaturen for bruk av komposittmaterialet er 830°C. Dersom materialet behandles i en ammoniakkatmosfære i 2 timer ved 800°C, observeres det at maksimumstemperaturen øker til 950°C.

Under de samme betingelser som er beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 2, er det mulig å avsette CBN direkte på fibrene før de samles for å danne en porøs armeringsstruktur. Etter dannelsen av den porøse struktur, fortsettes den.

Claims (25)

1. Fiberarmert komposittmateriale med ildfaste fibre (2) bundet i en ikke-metallisk grunnmasse (4) og et mellomfasemateriale (6) anordnet mellom fibrene og grunnmassen, karakterisert vedat mellomfasematerialet er en ren karbon-bor-nitrogen fastoppløsning, som kan være borkarbid eller borkarbonnitrid med en lamellær og/eller amorf struktur, inneholdende i atomprosent 0-98 % nitrogen, 1-99 % karbon og 1-99 % bor, idet mellomfasematerialet har en tykkelse på 0,05-3(im.

2. Komposittmateriale ifølge krav 1, karakterisert vedat borkarbonnitridet i atomprosent inneholder 5-50 % nitrogen, 5-85 % karbon og 10-50 % bor.

3. Komposittmateriale ifølge krav 1, karakterisert vedat borkarbonnitridet har formelen C5B2N.

4. Komposittmateriale ifølge krav 1, karakterisert vedat borkarbidet har formelen BCX hvor 3<x<10.

5. Komposittmateriale ifølge krav 1, karakterisert vedat sammensetningen av mellomfasematerialet varierer fra fiber/materialgrenseflaten (8) til material grunnmassegrenseflaten (10).

6. Komposittmateriale ifølge krav 1, karakterisert vedat mellomfasematerialet har en utviklings-struktur som overgår gradvis fra en amorf tilstand til en lamellær tilstand fra fiber materialgrenseflaten (8) til material grunnmassegrenseflaten (10).

7. Komposittmateriale ifølge krav 1, karakterisert vedat mellomfasematerialet består av borkarbonnitrid hvis sammensetning varierer fra fiber materialgrenseflaten (8) til material grunnmassegrenseflaten (10).

8. Komposittmateriale ifølge krav 7, karakterisert vedat mellomfasematerialet (6) har en utviklings-struktur som gradvis går fra amorf tilstand til en lamellær krystallinsk tilstand fra fiber materialgrenseflaten (8) til material/grunnmassegrenseflaten (10).

9. Komposittmateriale ifølge krav 1 eller 7, karakterisert vedat grunnmassen (4) er en keramisk, glasskeramisk eller glassgrunnmasse.

10. Komposittmateriale ifølge krav 1 eller 7, karakterisert vedat grunnmassen (4) består av borkarbonnitrid i krystallinsk tilstand.

11. Komposittmateriale ifølge krav 1 eller 7, karakterisert vedat grunnmassen (4) består av Si3N4, SiC, LAS, MLAS eller A1N.

12. Komposittmateriale ifølge krav 1 eller 7, karakterisert vedat fibrene (2) er ikke-metalliske fibre.

13. Komposittmateriale ifølge krav 1 eller 7, karakterisert vedat fibrene (2) består av SiC, Si3N4, AI2O3, Si02, BAS eller SiCN.

14. Fremgangsmåte til fremstilling av et fiberarmert komposittmateriale,karakterisert vedat den omfatter følgende trinn: a) å avsette et mellomfasemateriale av borkarbid eller borkarbonnitrid (6) på ildfaste fibre (2), idet borkarbidet eller borkarbonnitridet er en ren karbon-bor-nitrogen fastoppløsning og har en sammensetning i atomprosent på 0-98 % nitrogen, 1-99 % karbon og 1-99 % bor og en lamellær og/eller amorf struktur, idet mellomfasematerialet har en tykkelse på 0,05-3um, b) å danne en porøs fiberarmering av fibrene dekket med mellomfasemateriale, og c) å fortette den porøse armering fremstilt i trinn b) for å danne en ikke-metallisk grunnmasse (4).

15. Fremgangsmåte til fremstilling av et fiberarmert komposittmateriale,karakterisert vedat den omfatter følgende trinn: a') utforming (20) av en porøs fiberarmering fra ildfaste fibre, b') å tilsette borkarbid eller borkarbonnitrid i den porøse armering fremstilt i a') for å danne et mellomfasemateriale (6) på fibrene, idet borkarbidet eller borkarbonnitridet er en ren karbon-bor-nitrogen fastoppløsning og har en sammensetning i atomprosent på 0-98 % nitrogen, 1-99 % karbon og 1-99 % bor og en lamellær og/eller amorf struktur, idet mellomfasematerialet har en tykkelse på 0,05-3um, og c<1>) å fortette den porøse armering fremstilt i trinn b') for å danne en ikke-metallisk grunnmasse (4).

16. Fremgangsmåte ifølge kravene 14 eller 15, karakterisert vedat borkarbonnitrid fremstilles ved hjelp av kjemisk pådamping med bruk av en reaktiv gasskildeblanding av bor og nitrogenholdig hydrokarbon fortynnet i en bæregass.

17. Fremgangsmåte ifølge kravene 14 eller 15, karakterisert vedat borkarbonnitrid fremstilles ved hjelp av kjemisk pådamping med bruk av en reaktiv gasskildeblanding av bor, ammoniakk og hydrokarbon fortynnet i en bæregass.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert vedat borkarbonnitrid fremstilles ved hjelp av kjemisk pådamping med bruk av en reaktiv blanding av bortriklorid, ammoniakk og hydrokarbon fortynnet i en bæregass.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert vedat borkarbonnitrid fremstilles ved hjelp av kjemisk pådamping med bruk av en reaktiv blanding av bortriklorid, ammoniakk og hydrokarbon fortynnet i en bæregass.

20. Fremgangsmåte ifølge kravene 18 eller 19, karakterisert vedat forholdet bortriklorid/ammoniakk er > 1.

21. Fremgangsmåte ifølge kravene 18 eller 19, karakterisert vedat partialtrykket til ammoniakken høyst er lik partialtrykket til hydrokarbonet.

22. Fremgangsmåte ifølge kravene 18 eller 19, karakterisert vedat hydrokarbonet er acetylen.

23. Fremgangsmåte ifølge kravene 18 eller 19, karakterisert vedat fortynnings forholdet til den reaktive blandingen som benyttes i bæregassen overstiger 10.

24. Fremgangsmåte ifølge kravene 18 eller 19,karakterisert vedat det benyttes en gradvis variasjon av ammoniakkmengden i den reaktive blandingen.

25. Fremgangsmåte ifølge kravene 18 eller 19,karakterisert vedat ammoniakkmengden som benyttes i den reaktive blandingen gradvis reduseres.