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セラミックス繊維/SiC複合材料の製造方法 新技術説明会

国内特許コード P000000069
整理番号 A071P06
掲載日 2001年11月26日
出願番号 特願平10-143045
公開番号 特開平11-335171
登録番号 特許第4078453号
出願日 平成10年5月25日(1998.5.25)
公開日 平成11年12月7日(1999.12.7)
登録日 平成20年2月15日(2008.2.15)
発明者
  • 香山 晃
  • 荒木 弘
  • 野田 哲二
出願人
  • 独立行政法人物質・材料研究機構
発明の名称 セラミックス繊維/SiC複合材料の製造方法 新技術説明会
発明の概要 高温雰囲気においても高度に安定した高強度を示すC繊維、SiC繊維等を用いたセラミックス繊維/SiC複合材料の製造方法に関する発明である。この製造方法の第1工程では、繊維束又は織物の積層材を1.0~3.0MPaの一定加圧下に保持し、アルキルクロロシランを浸透させる。加圧によって繊維成形体が圧縮され、各繊維間の空隙が一定化する。この状態で、900~1200℃に加熱すると、繊維が互いに接触している箇所にアルキルクロロシランからSiCが析出し、その箇所で繊維が部分的に結束される。また、SiCが繊維成形体内部に均等に析出し、繊維成形体には形状自己保持性が付与される。第1工程のSiC析出処理は加圧力を解除した、第2工程でも繊維成形体の圧縮状態が維持されるように、繊維を部分的に結束するまで続けられる。具体的には、950℃の反応温度では、SiC析出処理を3時間程度継続し、厚さ0.2~0.5μmのSiC析出層を形成する。第1工程でC繊維又はSiC繊維が析出SiC相に対してなじみ易い表面に調整されているため、第2工程の通常の条件下でも、生成したSiCが表面に良好な付着力で均一に析出する。しかも、第1工程で析出したSiC相によって隣接繊維が相互に結合されているため、繊維成形体内部の空隙も平均化されている。その結果、繊維間の空隙が十分にSiC相で充填され、緻密度の高いセラミックス繊維/SiC複合材料が得られる。こうして、セラミックス繊維/SiC複合材料は、空隙率が10体積%以下になり、高強度の材料となる。SiC繊維/SiC複合材料では500~750MPa,C繊維/SiC複合材料では400~800MPaの曲げ強度を示す。
従来技術、競合技術の概要
原子力,航空宇宙分野等の特殊環境や極限環境で使用される材料として、耐熱性や耐摩耗性に優れたセラミックス系材料が注目されている。セラミックス系材料は、熱交換器,メカニカルシール等の過酷な条件に曝される部材としても使用されている。
なかでも、SiC,Si34 等の非酸化物系セラミックスは、高温雰囲気においても優れた強度を維持する材料である。特に、SiCやCは、強度,耐熱性,高熱伝導性,耐摩耗性に優れていることに加え、中性子照射によっても長寿命の放射性核種を生じないことを活用し、宇宙航空用から核融合炉の第1隔壁に至るまでの広範な分野において有望視されている材料である。
SiCは、融点が非常に高く高温特性に優れているが、それ自体では脆い材料である。そこで、C繊維やSiC繊維で強化した複合材料の開発が進められており、400MPaを超える強度をもつセラミックス繊維/SiC複合材料も提案されている[A.Lacombe and C.Bonnet,2nd Int.Aerospace Planes Conf.Proc.AIAA-90-5208(1990),C.W.Hollenberg et al.,J.Nucl.Mat.,219,(1995)70-86参照]。
産業上の利用分野
本発明は、高温雰囲気においても高度に安定した高強度を示すC繊維,SiC繊維等を用いたセラミックス繊維/SiC複合材料を製造する方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 SiC繊維又はC繊維の成形体を1.0~3.0MPaで加圧し、加圧状態の繊維成形体にアルキルクロロシランを供給及び浸透させ、アルキルクロロシランの熱分解反応によって生成したSiC相で相互に隣接するSiC繊維又はC繊維を結合した後、
繊維成形体を加圧状態から解放し、更にアルキルクロロシランを供給し、該アルキルクロロシランの熱分解反応によってSiC相を繊維成形体の内部に析出させる
ことを特徴とするセラミックス繊維/SiC複合材料の製造方法。
【請求項2】 繊維成形体を900~1200℃に加熱保持し、繊維成形体の内部に浸透したアルキルクロロシランを熱分解する請求項1記載のセラミックス繊維/SiC複合材料の製造方法。
産業区分
  • 窯業
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 環境低負荷型の社会システム 領域
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