TW202248007A - 耐熱結構體及熱處理爐用構件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可簡便地製造、而且高溫環境下的機械特性優異、不易產生熱變形的耐熱結構體。一種耐熱結構體1，包括：芯材2，包含多個C/C複合材料構件4；以及殼材3，覆蓋芯材2的表面2a的至少一部分，包含金屬。
Description
本發明是有關於一種耐熱結構體及使用該耐熱結構體的熱處理爐用構件。
先前，於熱處理爐用構件中廣泛使用金屬製的材料。然而，金屬製棒存在重量重、當於高溫下使用時容易產生熱變形的問題。因此，需要對使用後變形的棒進行修正的調試。因此，作為此種金屬製棒的替代，正在研究於金屬管的內部配置碳纖維強化碳複合材料（C/C複合材料（composite））的棒。
例如，於下述專利文獻1中揭示一種包含耐熱金屬材料與碳/碳材料的耐熱結構構件。於專利文獻1中記載如下主旨：耐熱金屬材料形成外殼的殼結構，碳/碳材料構成被封入至外殼的殼結構的內部的芯構件。於專利文獻1中記載如下主旨：以於外殼的殼結構內封入氦氣為特徵。另外，於下述專利文獻2中記載如下主旨：以於與專利文獻1相同的結構中，於外殼的殼結構內封入至少將水及/或碳氧化物還原的還原劑為特徵。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-39708號公報
[專利文獻2]日本專利特開2017-77998號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，於金屬管的內部配置C/C複合材料的構件中，大多情況下需要厚度大的C/C複合材料。然而，C/C複合材料的厚度越大，越難以製造，存在生產性低的問題。另外，於厚度大的C/C複合材料中亦存在製造成本增大的問題。另外，關於對厚度大的C/C複合材料進行加工後的厚度小的邊角料將被廢棄，亦存在環境方面的問題。
本發明的目的在於提供一種可簡便地製造、而且高溫環境下的機械特性優異、不易產生熱變形的耐熱結構體及使用該耐熱結構體的熱處理爐用構件。
[解決課題之手段]
本發明的耐熱結構體的特徵在於，包括：芯材，包含多個C/C複合材料構件；以及殼材，覆蓋所述芯材的表面的至少一部分，包含金屬。
於本發明中，較佳為所述芯材為所述多個C/C複合材料構件的積層體。
於本發明中，較佳為所述C/C複合材料構件的形狀為大致矩形板狀。
於本發明中，較佳為所述C/C複合材料構件為兩方向C/C複合材料構件。
於本發明中，較佳為於對所述耐熱結構體施加負荷時，以所述C/C複合材料構件的沿著寬度方向的剖面中最長邊的延伸的方向成為與施加所述負荷的方向大致相同的方向的方式進行配置。
於本發明中，較佳為於對所述耐熱結構體施加負荷時，所述多個C/C複合材料構件於與施加所述負荷的方向大致正交的方向上積層。
於本發明中，較佳為所述殼材為包含金屬的管，於所述管內填充有所述多個C/C複合材料構件。
於本發明中，較佳為所述管的剖面形狀為大致多邊形形狀。
於本發明中，所述管的剖面形狀可為大致圓狀。
於本發明中，較佳為所述管的壁厚為0.1 mm以上且3 mm以下。
於本發明中，較佳為所述管內的所述C/C複合材料構件的填充率為70%以上。
於本發明中，較佳為所述殼材局部地覆蓋所述芯材的表面。
於本發明中，較佳為所述耐熱結構體於非氧化環境下使用。
本發明的熱處理爐用構件的特徵在於：包括按照本發明而構成的耐熱結構體。
[發明的效果]
根據本發明，可提供一種可簡便地製造、而且高溫環境下的機械特性優異、不易產生熱變形的耐熱結構體及使用該耐熱結構體的熱處理爐用構件。另外，藉由利用厚度小的邊角料，亦能夠顧及地球環境方面。
以下，對本發明的詳細情況進行說明。
（第一實施方式）
圖1的（a）是本發明的第一實施方式的耐熱結構體的沿著長度方向的示意性剖面圖。另外，圖1的（b）是本發明的第一實施方式的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。再者，耐熱結構體1的長度方向是指圖1的（a）及圖1的（b）所示的Z方向。耐熱結構體1的寬度方向是指圖1的（a）及圖1的（b）所示的Y方向。
如圖1的（a）及圖1的（b）所示，耐熱結構體1包括芯材2與殼材3。殼材3覆蓋芯材2的表面2a。
於本實施方式中，殼材3為金屬管。於該殼材3的內部填充有包含四個C/C複合材料構件4的芯材2。藉此，於本實施方式中，構成作為熱處理爐用棒的耐熱結構體1。再者，所謂「C/C複合材料」是指碳纖維強化碳複合材料。於本實施方式中，作為C/C複合材料構件4，使用具有二維結構的兩方向C/C複合材料（2D C/C複合材料）構件。
於本實施方式中，當對耐熱結構體1施加負荷時，設為自圖1的（b）所示的箭頭O的方向施加負荷。因此，於本實施方式中，施加負荷的方向為圖1的（a）及圖1的（b）所示的X方向。
如圖1的（b）所示，構成芯材2的C/C複合材料構件4分別具有大致矩形板狀的形狀。另外，於沿著寬度方向Y的剖面中，以C/C複合材料構件4的最長邊4a延伸的方向成為與施加負荷的X方向大致相同的方向的方式配置各C/C複合材料構件4。再者，於本實施方式中，以C/C複合材料構件4的纖維方向亦成為與施加負荷的X方向大致相同的方向的方式進行配置。
另外，於本實施方式中，各C/C複合材料構件4以沿著與施加負荷的X方向大致正交的Y方向的方式積層。藉此，於本實施方式中，構成芯材2。再者，於本說明書中，大致相同的方向設為不僅包含完全相同的方向，而且包含相對於相同的方向傾斜±5°的範圍。另外，大致正交的方向設為不僅包含完全正交的方向，而且包含相對於正交的方向傾斜±5°的範圍。
於本實施方式的耐熱結構體1中，如所述般，於作為金屬管的殼材3的內部設置有包括C/C複合材料構件4的芯材2，因此可提高耐熱結構體1於高溫環境下的機械特性，可不易產生熱變形。另外，由於可於殼材3的內部配置多個C/C複合材料構件4，因此可使各C/C複合材料構件4的厚度變薄。耐熱結構體1可僅藉由將此種多個C/C複合材料構件4配置於殼材3的內部來製造，因此製造容易，可提高生產性。另外，由於可使用厚度薄的C/C複合材料構件4，因此亦可降低製造成本。
於本實施方式中，構成殼材3的金屬管的剖面形狀為大致正方形。當然，殼材3的剖面形狀並無特別限定，可為大致多邊形形狀，亦可為大致圓狀。其中，金屬管的剖面形狀較佳為包含矩形形狀的大致矩形形狀。該情況下，可進一步更提高C/C複合材料構件4的填充率。
殼材3的壁厚並無特別限定，但較佳為0.1 mm以上，且較佳為3 mm以下。於殼材3的壁厚處於所述範圍內的情況下，可進一步更提高相對於其他金屬等構件的耐磨損性。
另外，作為殼材3的材料，並無特別限定，例如可使用SUS。或者，亦可使用難以與SUS或碳反應、作為熱處理用途而使用的金屬材料。作為此種金屬材料，並無特別限定，例如可使用STKMR（機械結構用方鋼管）、STPG（壓力配管用碳鋼鋼管）等。
於本實施方式的耐熱結構體1中，於殼材3的內部配置有四個C/C複合材料構件4。當然，配置於殼材3的內部的C/C複合材料構件4的個數並無特別限定，可根據C/C複合材料構件4的厚度適宜決定。
配置於殼材3的內部的C/C複合材料構件4的個數可設為較佳為兩個以上，更佳為三個以上，且較佳為六個以下，更佳為五個以下。
配置於殼材3的內部的C/C複合材料構件4的填充率較佳為70%以上，更佳為80%以上，進而佳為90%以上。該情況下，可進一步更提高高溫環境下的機械特性，可進一步更不易產生熱變形。再者，配置於殼材3的內部的C/C複合材料構件4的填充率亦可為100%。
於本實施方式的耐熱結構體1中，如圖1的（b）所示，各C/C複合材料構件4的厚度b分別為相同的厚度。C/C複合材料構件4的厚度b並無特別限定，例如可設為0.5 mm以上且12 mm以下。
當然，如圖2所示的第一變形例的耐熱結構體1A般，各C/C複合材料構件4A、4B的厚度亦可不同。於圖2所示的第一變形例中，中央側的兩個C/C複合材料構件4A的厚度較端部側的四個C/C複合材料構件4B的厚度而言更厚。
於本實施方式的耐熱結構體1中，如圖1的（a）所示，芯材2的沿著長度方向Z的表面2a整體被殼材3覆蓋。另一方面，端面2b、端面2c未被殼材3覆蓋。因此，所產生的空氣會向外排出，因此可進一步更降低破裂等的憂慮。
另外，如圖3所示的第二變形例的耐熱結構體1B般，殼材3的一部分可進行沖裁，亦可僅於磨損部位配置殼材3。該情況下，可使耐熱結構體1B進一步更輕量化。
於本實施方式的耐熱結構體1中，亦可於施加負荷的主表面1a上設置標記。除此以外，作為區分施加負荷的主表面1a的方法，亦可進行銷孔加工、焊接部的方向的調整、對金屬管及C/C複合材料構件4的加工、設置標記等。該情況下，可使使用方向進一步更明確，可進一步更提高作業性。
於本實施方式的耐熱結構體1中，作為構成芯材2的C/C複合材料構件4，可使用市售的C/C複合材料構件4。另外，C/C複合材料構件4亦可藉由以下的方法進行製造來使用。
具體而言，首先，藉由使熱硬化性樹脂組成物含浸於碳纖維中並進行成形來獲得成形體。
作為碳纖維，例如可使用聚丙烯腈系碳纖維（PAN系碳纖維）、或瀝青系碳纖維。作為碳纖維，較佳為使用在兩方向上對齊的碳纖維，製成2D C/C複合材料。熱硬化性樹脂組成物可僅由熱硬化性樹脂構成，亦可包含熱硬化性樹脂與添加物。熱硬化性樹脂組成物可包含瀝青。另外，成形體較佳為藉由拉擠成形來成形。該情況下，更容易使碳纖維在一方向上拉齊，可獲得更高的碳纖維體積含有率的成形體。成形體的形狀並無特別限定，例如可設為平板狀、或方棒狀、或圓棒狀。
再者，2D C/C複合材料可將使酚醛樹脂等熱硬化性樹脂含浸於碳纖維絲束而成的預浸料排列並藉由模具成形來獲得。
接下來，藉由對成形體進行煆燒，使熱硬化性樹脂組成物碳化來獲得2D C/C複合材料。
通常為了防止製造中的2D C/C複合材料的氧化，煆燒步驟理想的是於氮氣環境下等非氧化環境下進行。
煆燒溫度並無特別限定，例如可設為700℃以上且1300℃以下。煆燒時間並無特別限定，例如可將最高溫度保持時間設為30分鐘以上且600分鐘以下。
另外，為了獲得更高密度的2D C/C複合材料，亦可反覆進行瀝青含浸/煆燒步驟。瀝青含浸/煆燒步驟例如可反覆進行一次以上且十次以下的次數。
於本發明中，亦可更包括使2D C/C複合材料中的開氣孔的至少一部分緻密化的緻密化步驟。該情況下，可進一步更抑制油的浸入或氧化消耗。
作為緻密化步驟，例如可使用於2D C/C複合材料的開氣孔中含浸瀝青或熱硬化性樹脂並進行碳化的步驟。
緻密化步驟亦可為實施CVI處理的步驟。
緻密化步驟亦可為於2D C/C複合材料的開氣孔中含浸熔融矽並進行碳化矽化的步驟。
另外，緻密化步驟亦可為於2D C/C複合材料的開氣孔中含浸磷酸鋁並進行熱處理的步驟。
該些緻密化步驟可單獨使用，亦可將多個步驟組合而使用。
（第二實施方式～第四實施方式）
圖4是本發明的第二實施方式的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。如圖4所示，於耐熱結構體21中，亦於殼材3內配置有四個C/C複合材料構件24A～24D。各C/C複合材料構件24A～24D為相同的大小，剖面形狀為大致正方形形狀。另外，纖維方向與施加負荷的X方向大致相同的方向的2D C/C複合材料構件24A、C/C複合材料構件24C、和纖維方向與施加負荷的X方向大致正交的Y方向的2D C/C複合材料構件24B、C/C複合材料構件24D相鄰地配置。其他方面與第一實施方式相同。
圖5是本發明的第三實施方式的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
如圖5所示，於耐熱結構體31中，於殼材3內配置有五個C/C複合材料構件34A～34E。於耐熱結構體31中，在剖面中以包圍一個大致正方形形狀的C/C複合材料構件34A的方式配置有四個大致長方形形狀的C/C複合材料構件34B～34E。另外，最長邊的延伸的方向及纖維方向與施加負荷的X方向大致相同的方向的C/C複合材料構件34B、C/C複合材料構件34D、和最長邊的延伸的方向及纖維方向與施加負荷的X方向大致正交的Y方向的C/C複合材料構件34C、C/C複合材料構件34E相鄰地配置。其他方面與第一實施方式相同。
圖6是本發明的第四實施方式的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
如圖6所示，於耐熱結構體41中，於殼材3內配置有兩個C/C複合材料構件44。於耐熱結構體41中，各C/C複合材料構件44以最長邊的延伸的方向及纖維方向成為與施加負荷的X方向大致正交的Y方向的方式進行配置。其他方面與第一實施方式相同。
如第二實施方式～第四實施方式所示，於本發明中，殼材內的各C/C複合材料構件的位置並無特別限定。於任一情況下，亦於作為金屬管的殼材的內部設置有包括C/C複合材料構件的芯材，因此可提高耐熱結構體於高溫環境下的機械特性，可不易產生熱變形。另外，由於可於殼材的內部配置多個C/C複合材料構件，因此可使各C/C複合材料構件的厚度變薄。耐熱結構體可僅藉由將此種多個C/C複合材料構件配置於殼材的內部來製造，因此製造容易，可提高生產性。另外，由於可使用厚度薄的C/C複合材料構件，因此亦可降低製造成本。
當然，於本發明中，例如如圖1的（b）所示，較佳為以最長邊a延伸的方向成為與施加負荷的X方向大致相同的方向的方式進行配置。該情況下，可進一步更提高耐熱結構體1於高溫環境下的機械特性，可進一步更不易產生熱變形。
另外，於耐熱結構體的剖面形狀為大致矩形形狀的情況下，如圖7所示，C/C複合材料構件34A～C/C複合材料構件34E的沿著施加負荷的X方向的長度L1、與殼材3的內周面的沿著施加負荷的X方向的長度L2之比（L1/L2）較佳為0.5以上，更佳為0.75以上，進而佳為1。該情況下，可進一步更提高耐熱結構體31於高溫環境下的機械特性，可進一步更不易產生熱變形。再者，長度L1設為構成耐熱結構體31的五個C/C複合材料構件34A～34E中的、沿著施加負荷的X方向的長度最長的C/C複合材料構件34B、C/C複合材料構件34D的長度。比（L1/L2）例如於圖1的（a）及圖1的（b）所示的第一實施方式中為1，於圖4所示的第二實施方式中為0.5。
另外，於俯視時，配置有具有長度L1的C/C複合材料構件34B、C/C複合材料構件34D的面積S1與施加負荷的主表面1a的整體的面積S2之比（S1/S2）較佳為0.5以上，更佳為0.75以上，進而佳為1。該情況下，可進一步更提高耐熱結構體31於高溫環境下的機械特性，可進一步更不易產生熱變形。
另外，如圖7所示，於具有沿著施加負荷的X方向的長度為第二長的C/C複合材料構件34A的情況下，當將其長度設為L3時，比（L3/L2）較佳為0.25以上，更佳為0.5以上，且較佳為0.75以下。該情況下，可進一步更提高耐熱結構體31於高溫環境下的機械特性，可進一步更不易產生熱變形。
另外，於俯視時，配置有具有長度L3的C/C複合材料構件34A的面積S3與施加負荷的主表面1a的整體的面積S2之比（S3/S2）較佳為0.5以上，且較佳為1以下。該情況下，可進一步更提高耐熱結構體31於高溫環境下的機械特性，可進一步更不易產生熱變形。
再者，如圖4所示的第二實施方式般，於比（L1/L2）相對小的情況下，亦可藉由接著劑、或銷固定、螺絲固定對C/C複合材料構件24A～C/C複合材料構件24D彼此進行固定。另外，亦可對殼材3的兩端以不完全密封的方式進行焊接，對C/C複合材料構件24A～C/C複合材料構件24D的兩端部進行固定。該情況下，可進一步更提高耐熱結構體21於高溫環境下的機械特性，可進一步更不易產生熱變形。
（第五實施方式）
圖8是表示本發明的第五實施方式的耐熱結構體的示意性立體圖。如圖8所示，耐熱結構體51是熱處理爐用籃。耐熱結構體51藉由以與第一實施方式的耐熱結構體1相同的方式，於殼材3的內部填充有包含四個C/C複合材料構件4的芯材2來構成。
於耐熱結構體51中，由於亦於作為金屬管的殼材的內部設置有包括C/C複合材料構件的芯材，因此可提高耐熱結構體51於高溫環境下的機械特性，可不易產生熱變形。另外，由於可於殼材的內部配置多個C/C複合材料構件，因此可使各C/C複合材料構件的厚度變薄。耐熱結構體51可僅藉由將此種多個C/C複合材料構件配置於殼材的內部來製造，因此製造容易，可提高生產性。另外，由於可使用厚度薄的C/C複合材料構件，因此亦可降低製造成本。
如此，本發明的耐熱結構體可較佳地用作熱處理爐用棒、熱處理爐用托盤、熱處理爐用籃等熱處理用構件。
接下來，藉由列舉本發明的具體的實施例及比較例來使本發明明確。再者，本發明並不限定於以下的實施例。
（實施例1）
於實施例1中，製作具有圖9所示的剖面結構的耐熱結構體61（熱處理爐用棒）。具體而言，作為殼材3，使用壁厚1 mm的SUS製方管（19 mm×19 mm×700 mm），於該SUS製方管的內部插入兩個2D C/C複合材料構件64（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×8.5 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體61。再者，負荷方向設為圖式的箭頭O所示的方向。
（實施例2）
於實施例2中，製作具有圖1所示的剖面結構的耐熱結構體1（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入四個2D C/C複合材料構件4（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×4.25 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體1。
（實施例3）
於實施例3中，製作具有圖2所示的剖面結構的耐熱結構體1A（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入兩個2D C/C複合材料構件4A（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×4.25 mm×700 mm））、與四個2D C/C複合材料構件4B（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×2.125 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體1A。
（實施例4）
於實施例4中，製作具有圖10所示的剖面結構的耐熱結構體71（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入八個2D C/C複合材料構件74（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×2.125 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體71。
（實施例5）
於實施例5中，製作具有圖5所示的剖面結構的耐熱結構體31（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入一個2D C/C複合材料構件34A（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（8.5 mm×8.5 mm×700 mm））、與四個2D C/C複合材料構件34B～34E（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（12.75 mm×4.25 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體31。
（實施例6）
於實施例6中，製作具有圖6所示的剖面結構的耐熱結構體41（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入兩個2D C/C複合材料構件44（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×8.5 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體41。
（實施例7）
於實施例7中，製作具有圖4所示的剖面結構的耐熱結構體21（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入四個2D C/C複合材料構件24A～24D（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（8.5 mm×8.5 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體21。
（實施例8）
於實施例8中，製作具有圖11所示的剖面結構的耐熱結構體81（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入八個2D C/C複合材料構件84（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（8.5 mm×4.25 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體81。
（實施例9）
於實施例9中，製作具有圖12所示的剖面結構的耐熱結構體91（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入兩個2D C/C複合材料構件94A（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×4.25 mm×700 mm））、與四個2D C/C複合材料構件94B（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（8.5 mm×4.25 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體91。
（實施例10）
於實施例10中，製作具有圖13所示的剖面結構的耐熱結構體101（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入兩個2D C/C複合材料構件104A（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×4.25 mm×700 mm））、與四個2D C/C複合材料構件104B（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（8.5 mm×4.25 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體101。
（實施例11）
於實施例11中，製作具有圖14所示的剖面結構的耐熱結構體111（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入兩個2D C/C複合材料構件114A（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×4.25 mm×700 mm））、與四個2D C/C複合材料構件114B（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（8.5 mm×2.125 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體111。
（參考例1）
於參考例1中，製作具有圖15所示的剖面結構的耐熱結構體121（熱處理爐用棒）。具體而言，於與實施例1相同的SUS製方管的內部插入一個2D C/C複合材料構件124（東洋碳公司製造，產品編號「CX-761」，方棒（17 mm×17 mm×700 mm）），從而獲得耐熱結構體121。
（比較例1）
於比較例1中，使用了未插入2D C/C複合材料構件的SUS製方棒（19 mm×19 mm×700 mm）。
[評價]
對於實施例1～實施例11、參考例1、及比較例1的結構體，於電爐中在負荷方向上以跨距600 mm支撐兩端，在中央吊有30 kg的重物的狀態下，在900℃下加熱5小時。於冷卻後除去重物，並測定撓曲量。
將結果示於下述表1。再者，於實施例1～實施例11中，一併示出C/C複合材料構件的沿著施加負荷的X方向的最長邊的長度L1、與殼材的內周面的沿著施加負荷的X方向的長度L2之比（L1/L2）。另外，於實施例5、實施例9～實施例11中，一併示出C/C複合材料構件的沿著施加負荷的X方向的第二長邊的長度L3、與殼材的內周面的沿著施加負荷的X方向的長度L2之比（L3/L2）。
[表1]
| 結構圖 | 比（L1/L2） | 比（L3/L2） | 負荷30 kg 撓曲（mm） | |
| 實施例1 | 圖9 | 1 | - | 2.2 |
| 實施例2 | 圖1 | 1 | - | 2.6 |
| 實施例3 | 圖2 | 1 | - | 2.3 |
| 實施例4 | 圖10 | 1 | - | 2.2 |
| 實施例5 | 圖5 | 0.75 | 0.5 | 7.8 |
| 實施例6 | 圖6 | 0.5 | - | 9.0 |
| 實施例7 | 圖4 | 0.5 | - | 8.9 |
| 實施例8 | 圖11 | 0.5 | - | 9.0 |
| 實施例9 | 圖12 | 1 | 0.25 | 4.1 |
| 實施例10 | 圖13 | 1 | 0.5 | 2.2 |
| 實施例11 | 圖14 | 0.5 | 0.25 | 14.5 |
| 參考例1 | 圖15 | - | - | 1.8 |
| 比較例1 | - | - | - | 30.9 |
由表1明確，於實施例1～實施例11中獲得的耐熱結構體中，與比較例1的SUS製方棒相比，可確認到高溫環境下的機械特性優異，不易產生熱變形。其中，於比（L1/L2）為1的實施例1～實施例4中，與使用壁厚的一個2D C/C複合材料構件124的參考例1相比，可確認到可獲得大體同等的機械特性。
1、1A、1B、21、31、41、51、61、71、81、91、101、111、121:耐熱結構體
1a:主表面
2:芯材
2a:表面
2b、2c:端面
3:殼材
4、4A、4B、24A～24D、34A～34E、44、64、74、84、94A、94B、104A、104B、114A、114B、124:C/C複合材料構件
4a、a:最長邊
b:厚度
L1、L2、L3:長度
O:箭頭
X、Y、Z:方向
圖1的（a）是本發明的第一實施方式的耐熱結構體的沿著長度方向的示意性剖面圖，圖1的（b）是本發明的第一實施方式的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖2是本發明的第一實施方式的第一變形例的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖3是本發明的第一實施方式的第二變形例的耐熱結構體的沿著長度方向的示意性剖面圖。
圖4是本發明的第二實施方式的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖5是本發明的第三實施方式的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖6是本發明的第四實施方式的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖7是用於說明本發明的第三實施方式的耐熱結構體中的長度L1及長度L2的圖。
圖8是表示本發明的第五實施方式的耐熱結構體的示意性立體圖。
圖9是實施例1中製作的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖10是實施例4中製作的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖11是實施例8中製作的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖12是實施例9中製作的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖13是實施例10中製作的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖14是實施例11中製作的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
圖15是參考例1中製作的耐熱結構體的沿著寬度方向的示意性剖面圖。
1:耐熱結構體
1a:主表面
2:芯材
2a:表面
2b、2c:端面
3:殼材
4:C/C複合材料構件
4a、a:最長邊
b:厚度
O:箭頭
X、Y、Z:方向
Claims (14)
- 一種耐熱結構體，包括： 芯材，包含多個C/C複合材料構件；以及 殼材，覆蓋所述芯材的表面的至少一部分，包含金屬。
- 如請求項1所述的耐熱結構體，其中所述芯材為所述多個C/C複合材料構件的積層體。
- 如請求項1或請求項2所述的耐熱結構體，其中所述C/C複合材料構件的形狀為大致矩形板狀。
- 如請求項1至請求項3中任一項所述的耐熱結構體，其中所述C/C複合材料構件為兩方向C/C複合材料構件。
- 如請求項1至請求項4中任一項所述的耐熱結構體，其中於對所述耐熱結構體施加負荷時， 以所述C/C複合材料構件的沿著寬度方向的剖面中最長邊的延伸的方向成為與施加所述負荷的方向大致相同的方向的方式進行配置。
- 如請求項1至請求項5中任一項所述的耐熱結構體，其中於對所述耐熱結構體施加負荷時， 所述多個C/C複合材料構件於與施加所述負荷的方向大致正交的方向上積層。
- 如請求項1至請求項6中任一項所述的耐熱結構體，其中所述殼材為包含金屬的管， 於所述管內填充有所述多個C/C複合材料構件。
- 如請求項7所述的耐熱結構體，其中所述管的剖面形狀為大致多邊形形狀。
- 如請求項7所述的耐熱結構體，其中所述管的剖面形狀為大致圓狀。
- 如請求項7至請求項9中任一項所述的耐熱結構體，其中所述管的壁厚為0.1 mm以上且3 mm以下。
- 如請求項7至請求項10中任一項所述的耐熱結構體，其中所述管內的所述C/C複合材料構件的填充率為70%以上。
- 如請求項1至請求項6中任一項所述的耐熱結構體，其中所述殼材局部地覆蓋所述芯材的表面。
- 如請求項1至請求項12中任一項所述的耐熱結構體，於非氧化環境下使用。
- 一種熱處理爐用構件，包括如請求項1至請求項13中任一項所述的耐熱結構體。
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