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SIC CERAMIC MATERIAL AND SIC CERAMIC STRUCTURE, AND PRODUCTION METHOD FOR SAME

Foreign code F130007109
File No. 3089,S2011-0072-C0
Posted date Jan 11, 2013
Country WIPO
International application number 2011JP076004
International publication number WO 2012063923
Date of international filing Nov 10, 2011
Date of international publication May 18, 2012
Priority data
  • P2010-252729 (Nov 11, 2010) JP
Title SIC CERAMIC MATERIAL AND SIC CERAMIC STRUCTURE, AND PRODUCTION METHOD FOR SAME
Abstract Provided is an SiC ceramic material containing a bundle of SiC continuous fiber within a porous SiC ceramic starting material, with heat-insulation properties and not only high strength but also high toughness. Also provided is an SiC ceramic structure configured from the SiC ceramic material and able to be produced by: manufacturing a heat sintered body, by using a bundle of SiC continuous fiber and a slurry of SiC powder and carbon powder mixed in water or other liquid; then vaporizing and releasing the carbon powder. The SiC ceramic structure can also be manufactured by heating a reaction preparation that includes the bundle of SiC continuous fiber, a carbon composition, and the Si powder, at or above the fusion-point temperature for silicon, and vaporizing and releasing the residual carbon composition from a reaction sintered body obtained by reacting the carbon composition and the Si powder. In addition, the SiC ceramic structure can be manufactured by chemical vapor deposition.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Made of SiC (silicon carbide), an enormous number of fine pores and a porous SiC ceramics, superior insulation, insulation property and heat resistance since they have, atomic energy system and environmental conditioning type energy system applied to the functional structure such as expected.
Conventional porous SiC ceramics, after the pouring of the material, an atmospheric sintering method, reaction sintering method, sintering method or the like polymer has been produced by sintering. However, these conventional method for manufacturing a porous SiC ceramics, SiC weak bonding force between the molecules, strength is low. That is, facilitated by an impact or the like and is prone to crack, has not been applied to the structural material.
Therefore, the porous SiC ceramics for added strength, attempts have been made are as follows. For example, the non-patent document 1, SiC powder and carbon powder mixture to an elevated temperature, and then sintered under high pressure, decarburization can be prepared by treating porous SiC ceramics disclosed. The porous SiC ceramic is in this document, a part other than pores is sintered for a high bonding strength, as compared to conventional high strength.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲 [請求項1]
 多孔質SiCセラミックス母材中にSiC連続繊維の束を含むことを特徴とするSiCセラミックス材料。

[請求項2]
 前記多孔質SiCセラミックス母材内の気孔率が15%~80%であることを特徴とする請求項1に記載のSiCセラミックス材料。

[請求項3]
 前記多孔質SiCセラミックス母材内の気孔率が25%~60%であることを特徴とする請求項1に記載のSiCセラミックス材料。

[請求項4]
 請求項1から3のいずれかに記載のSiCセラミックス材料から構成されたSiCセラミックス構造体。

[請求項5]
 前記SiC連続繊維の束がシート状の束であることを特徴とする請求項4に記載のSiCセラミックス構造体。

[請求項6]
 請求項4に記載のSiCセラミックス構造体から構成された繊維強化部と、多孔質SiCセラミックス母材から構成された繊維非強化部とを含むことを特徴とするSiCセラミックス構造体。

[請求項7]
 SiC粉末と炭素粉末を液中に入れて混合し、スラリーを作製するスラリー作製工程と、
 SiC連続繊維の束と前記スラリーを型に入れて圧力を加えつつ焼結し、加圧焼結体を得る加圧焼結工程と、
 前記加圧焼結体を加熱することにより、該加圧焼結体に含まれる炭素粉末を気化放出する脱炭工程と、
 を含むことを特徴とするSiCセラミックス構造体の製造方法。

[請求項8]
 SiC粉末と炭素粉末を液中に入れて混合し、スラリーを作製するスラリー作製工程と、
 SiC連続繊維の束からなるシートに前記スラリーを含浸させてプリプレグシートを作製するプリプレグシート作製工程と、
 前記プリプレグシートを積層して型に入れ、圧力を加えつつ焼結し、加圧焼結体を得る加圧焼結工程と、
 前記加圧焼結体を加熱することにより、該加圧焼結体に含まれる炭素粉末を気化放出する脱炭工程と、
 を含むことを特徴とするSiCセラミックス構造体の製造方法。

[請求項9]
 SiC粉末と炭素粉末を液中に入れて混合し、スラリーを作製するスラリー作製工程と、
 前記スラリーよりスラリーシートを作製するスラリーシート作製工程と、
 SiC連続繊維の束からなるシートと前記スラリーシートを積層して型に入れ、圧力を加えつつ焼結し、加圧焼結体を得る加圧焼結工程と、
 前記加圧焼結体を加熱することにより、該加圧焼結体に含まれる炭素粉末を気化放出する脱炭工程と、
 を含むことを特徴とするSiCセラミックス構造体の製造方法。

[請求項10]
 前記スラリー作製工程において混合する炭素粉末の、SiC粉末に対する体積比率を15%~80%とすることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載のSiCセラミックス構造体の製造方法。

[請求項11]
 SiC連続繊維の束と炭素成分とSi粉末とを含む反応準備体を作製する反応準備体作製工程と、
 前記反応準備体をシリコンの融点以上の温度に加熱し、前記炭素成分と前記Si粉末を反応させて反応焼結体を得る反応焼結工程と、
 前記反応焼結体を加熱することにより、該反応焼結体に含まれる残留炭素成分を気化放出する脱炭工程と、
 を含むことを特徴とするSiCセラミックス構造体の製造方法。

[請求項12]
 前記反応焼結工程において、炭素成分と溶融シリコンが反応して形成されるSiCに対する、前記残留炭素成分の体積比率が15%~80%となるように、前記反応準備体作製工程において炭素成分を混入させることを特徴とする請求項11に記載のSiCセラミックス構造体の製造方法。

[請求項13]
 SiC連続繊維の束に対し、SiC前駆体と炭素前駆体を混合した蒸着用混合ガスを、前記SiC前駆体と前記炭素前駆体の両方が熱分解する温度で流入させ、前記SiC連続繊維の束に前記SiC前駆体が熱分解して生じたSiCと前記炭素前駆体が熱分解して生じた炭素とを蒸着させた化学蒸着体を作成する化学蒸着体作製工程と、
 前記化学蒸着体を加熱することにより、該化学蒸着体に含まれる炭素を気化放出する脱炭工程と、
 を含むことを特徴とするSiCセラミックス構造体の製造方法。

[請求項14]
 前記化学蒸着体作製工程において、前記炭素前駆体から分解して生じる炭素の、前記SiC前駆体から分解して生じるSiCに対する体積比率が15%~80%となるように、前記蒸着用混合ガスに含まれるSiC前駆体と炭素前駆体の比率を調整することを特徴とする請求項13に記載のSiCセラミックス構造体の製造方法。

[請求項15]
 前記SiC連続繊維の束として、SiC連続繊維織物を用いることを特徴とする請求項7~14のいずれかに記載のSiCセラミックス構造体の製造方法。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • Kyoto University
  • Inventor
  • HINOKI, Tatsuya
  • PARK, Yi-Hyun
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LT LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG
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