TOP > 国内特許検索 > 高破壊靭性SiC繊維強化型SiC複合材料の製造方法

高破壊靭性SiC繊維強化型SiC複合材料の製造方法 コモンズ

国内特許コード P03A002016
整理番号 A071P84
掲載日 2003年10月1日
出願番号 特願2001-052149
公開番号 特開2002-255650
登録番号 特許第4527301号
出願日 平成13年2月27日(2001.2.27)
公開日 平成14年9月11日(2002.9.11)
登録日 平成22年6月11日(2010.6.11)
発明者
  • 香山 晃
  • 小谷 政規
  • 加藤 雄大
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 高破壊靭性SiC繊維強化型SiC複合材料の製造方法 コモンズ
発明の概要 焼成中に樹脂の染み出しを抑制しかつ圧力による成形体の亀裂発生を極力抑えて密度が高く、焼結時の内部応力を緩和して密度が高く機械的特性に優れ、かつ破壊仕事が大きく靭性に優れたSiC繊維強化型SiC複合材料を製造する方法を提供する。下記(a)、(b)で示される構造を有し、かつ単位構造の(a)/(b)比が1であるポリビニルシランに、50~70質量%の微細SiC粒子を均一に混合させた樹脂をSiC繊維成形体に含浸し、アルゴンガス雰囲気中で300~400℃に加熱して樹脂を高粘度液体ないし半固体状態に硬化させた後、2~10MPaで一軸加圧しながらアルゴンガス雰囲気中で1000℃以上に加熱して焼成する。この後、ポリビニルシランを単独で含浸し、無加圧で焼成するプロセスを繰り返すことによりさらに密度および破壊靭性に優れたものが得られる。
従来技術、競合技術の概要
航空・宇宙分野、原子力分野等の過酷な環境下で使用される材料として、耐熱性、化学的安定性、機械的特性に優れたSiC,Si34等、種々のセラミックス材料が開発されてきた。セラミックス材料は、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は、機械的特性、耐熱性、化学的安定性等に優れていることは勿論、中性子照射条件下でも長寿命の放射性核種が発生しにくいことを活用し、航空・宇宙用途から原子力等の先進エネルギーシステム用途までの広範囲な分野において有望視されている構造材料である。
SiCは、融点が2600℃と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、SiC繊維で強化したSiC繊維強化型SiC複合材料が提案されている[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]。
【0003】
SiC繊維強化型SiC複合材料の製造方法の一つとして、SiC繊維の成形体に前躯体樹脂を含浸・焼成して母相を形成させる前躯体含浸焼成法が用いられている。この製造方法は、液状原料を繊維成形体に含浸させる点で繊維強化樹脂(FRP)の製造方法と類似していることから、大型・複雑形状部品の製造技術として有望視されている。しかしながら、繊維間に含浸された前躯体樹脂はその熱分解過程で、密度変化と重量損失により大幅な体積収縮を起こし、材料内に不可避的に多くの気孔が形成されて、結果的に気孔率の大きい材料となる。このため、高強度化、繊維構造の導入による高靭性化の点で所期の目的が十分に達成できていない。
【0004】
また、これまでのポリカルボシランを用いた例では、その熱分解層がSiC繊維と強固に接着されて高靭化機構の主要な発現要素である繊維と母相の相対滑りがほとんど起こらないため、繊維を導入しても材料全体が脆性的に破壊している。そのため、繊維と母相の界面特性を制御する方法として界面に炭素やボロンナイトライド等の中間層を設ける手法が多く用いられているが、その場合には界面層の環境特性をも考慮する必要がある。すなわち、界面に炭素やボロンナイトライド等の中間層を設ける材料を大気中で加熱すると、炭素やボロンナイトライドが酸化されて除去もしくは酸化層が形成されて、高温強度は低下される。
産業上の利用分野
本発明は、航空宇宙機器、原子炉、核融合動力炉等の高温や中性子照射等の過酷な環境下で使用される耐熱性と耐放射線特性に優れた構造材料に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】下記(a)、(b)で示される構造を有し、かつ単位構造の(a)/(b)比が1であるポリビニルシランに50~70質量%の微細SiC粒子を均一に混合させた樹脂をSiC繊維成形体に含浸し、アルゴンガス雰囲気中で300~400℃に加熱して樹脂を高粘度液体ないし半固体状態に硬化させた後、2~10MPaで一軸加圧しながらアルゴンガス雰囲気中で焼成することを特徴とする高破壊靭性SiC繊維強化型SiC複合材料の製造方法。


【請求項2】ポリビニルシランに含浸させる微細SiC粒子の大きさが0.3μm以下である請求項1に記載の高破壊靭性SiC繊維強化型SiC複合材料の製造方法。
【請求項3】加圧焼成の後、ポリビニルシラン単独の含浸と無加圧焼成を繰り返して行う請求項1または2に記載の高破壊靭性SiC繊維強化型SiC複合材料の製造方法。
産業区分
  • 窯業
  • 高分子化合物
  • 原子力
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

05602_05SUM.gif
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
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、問合せボタンを押してください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close