JP2541852B2 - 繊維強化セラミックス複合材料の製造法 - Google Patents
繊維強化セラミックス複合材料の製造法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、繊維強化セラミックス複合材料の製造法に
関する。
関する。
（従来の技術および発明が解決しようとする問題点） 繊維強化セラミックス複合材料は、炭素繊維を用いて
マトリックスとなるセラミックスを強化した材料であ
る。繊維強化セラミックス複合材料は、脆性的な破壊挙
動を示すモノシリックなセラミックスの欠点を補う破壊
靭性値の高い材料であり、比強度、耐熱性の要求される
エンジン部品などへの利用が期待されている。しかしな
がら、その製造法は繊維織物の中へ気相化学蒸着により
セラミックスを沈積させるいわゆるCVI（Chemical Vapo
r Infiltration）法などが中心であり、これはきわめて
長い処理時間を要するため、製造コストがかかってい
る。
マトリックスとなるセラミックスを強化した材料であ
る。繊維強化セラミックス複合材料は、脆性的な破壊挙
動を示すモノシリックなセラミックスの欠点を補う破壊
靭性値の高い材料であり、比強度、耐熱性の要求される
エンジン部品などへの利用が期待されている。しかしな
がら、その製造法は繊維織物の中へ気相化学蒸着により
セラミックスを沈積させるいわゆるCVI（Chemical Vapo
r Infiltration）法などが中心であり、これはきわめて
長い処理時間を要するため、製造コストがかかってい
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、前記問題点を解決し、簡便かつ高性能
な繊維強化セラミックス複合材料の製造プロセスを研究
した結果、本発明の完成に至った。
な繊維強化セラミックス複合材料の製造プロセスを研究
した結果、本発明の完成に至った。
本発明は、（１）炭化物セラミックス、窒化物セラミ
ックスおよび酸化物セラミックスよりなる群から選ばれ
る少なくとも１種のセラミックスの前駆体である有機金
属ポリマーを耐熱繊維の長繊維の繊維束よりなるトウに
含浸し、これを開放型容器にいれ、熱間静水圧加圧装置
において熱処理し、必要に応じてさらに常圧にて熱処理
することを特徴とする繊維強化セラミックス複合材料の
製造法および（２）炭素繊維の長繊維の繊維束からなる
トウを用いて得られた開孔空隙率５〜50％を有する炭素
繊維強化炭素複合材料に対し、炭化物セラミックス、窒
化物セラミックスおよび酸化物セラミックスよりなる群
からなる選ばれる少なくとも１種のセラミックスの前駆
体である有機金属ポリマーを含浸し、これを開放型容器
に入れ、熱間静水圧装置において熱処理し、必要に応じ
てさらに常圧にて熱処理することを特徴とする繊維強化
セラミックス複合材料の製造法である。
ックスおよび酸化物セラミックスよりなる群から選ばれ
る少なくとも１種のセラミックスの前駆体である有機金
属ポリマーを耐熱繊維の長繊維の繊維束よりなるトウに
含浸し、これを開放型容器にいれ、熱間静水圧加圧装置
において熱処理し、必要に応じてさらに常圧にて熱処理
することを特徴とする繊維強化セラミックス複合材料の
製造法および（２）炭素繊維の長繊維の繊維束からなる
トウを用いて得られた開孔空隙率５〜50％を有する炭素
繊維強化炭素複合材料に対し、炭化物セラミックス、窒
化物セラミックスおよび酸化物セラミックスよりなる群
からなる選ばれる少なくとも１種のセラミックスの前駆
体である有機金属ポリマーを含浸し、これを開放型容器
に入れ、熱間静水圧装置において熱処理し、必要に応じ
てさらに常圧にて熱処理することを特徴とする繊維強化
セラミックス複合材料の製造法である。
以下本発明による繊維強化セラミックス複合材料につ
いて詳述する。
いて詳述する。
本発明でいう有機金属ポリマーとは、炭化物セラミッ
クス、窒化物セラミックスおよび酸化物セラミックスよ
りなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックスの
前駆体である。具体的にはポリカルボシラン、ポリシラ
ザン、ポリシラスチレン、金属アルコキシド、アルキル
メタル等であり、軟化点は−50〜400℃、好ましくは０
〜350℃である。
クス、窒化物セラミックスおよび酸化物セラミックスよ
りなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックスの
前駆体である。具体的にはポリカルボシラン、ポリシラ
ザン、ポリシラスチレン、金属アルコキシド、アルキル
メタル等であり、軟化点は−50〜400℃、好ましくは０
〜350℃である。
本発明で言う耐熱繊維とは炭素繊維およびセラミック
ス繊維を示す。炭素繊維とはピッチ系、ポリアクリロニ
トリル系あるいはレーヨン系を示し、特にピッチ系炭素
繊維が好ましい。ここでいうピッチ系炭素繊維とは、炭
素質ピッチを溶融紡糸し、これを不融化、炭化および必
要に応じて黒鉛化することにより得られる繊維である。
セラミックス繊維とは、SiC、TiCなどの炭化物セラミッ
クス、Al2O3などの酸化物セラミックス、Si3N4などの窒
化物セラミックスあるいはこれらの混合物である。さら
には炭素繊維の表面に前記セラミックスを被覆したもの
も含む。
ス繊維を示す。炭素繊維とはピッチ系、ポリアクリロニ
トリル系あるいはレーヨン系を示し、特にピッチ系炭素
繊維が好ましい。ここでいうピッチ系炭素繊維とは、炭
素質ピッチを溶融紡糸し、これを不融化、炭化および必
要に応じて黒鉛化することにより得られる繊維である。
セラミックス繊維とは、SiC、TiCなどの炭化物セラミッ
クス、Al2O3などの酸化物セラミックス、Si3N4などの窒
化物セラミックスあるいはこれらの混合物である。さら
には炭素繊維の表面に前記セラミックスを被覆したもの
も含む。
また耐熱繊維のトウとは、耐熱繊維の直径５〜1000μ
ｍの500〜100,000本の繊維束を一方向積層物、２次元織
物あるいはその積層物、３次元以上の織物、マット状成
形物、フェルト状成形物など２次元或は３次元に成型し
たものをいう。トウを構成する繊維は長繊維（フィラメ
ント）である。
ｍの500〜100,000本の繊維束を一方向積層物、２次元織
物あるいはその積層物、３次元以上の織物、マット状成
形物、フェルト状成形物など２次元或は３次元に成型し
たものをいう。トウを構成する繊維は長繊維（フィラメ
ント）である。
本発明において、このようにして得られた耐熱繊維の
トウに有機金属ポリマーを含浸し、この含浸物を開放型
容器に入れ、熱間静水圧加圧（HIP）装置、好ましくは
排気機構付HIP装置において加熱処理する。含浸は、有
機金属ポリマーを真空および／または加圧下で加熱、溶
融することにより達成されるが、含浸時の粘度を下げる
ために、溶剤でカット・バックすることもできる。溶剤
としては、芳香族炭化水素、ピリジン、キノリン、テト
ラヒドロフラン、ジオキサンなどが使用できる。
トウに有機金属ポリマーを含浸し、この含浸物を開放型
容器に入れ、熱間静水圧加圧（HIP）装置、好ましくは
排気機構付HIP装置において加熱処理する。含浸は、有
機金属ポリマーを真空および／または加圧下で加熱、溶
融することにより達成されるが、含浸時の粘度を下げる
ために、溶剤でカット・バックすることもできる。溶剤
としては、芳香族炭化水素、ピリジン、キノリン、テト
ラヒドロフラン、ジオキサンなどが使用できる。
開放型容器とは、シール機能のない容器である。材質
としては、アルミニウム、軟鋼、ステンレスなどの金
属、ガラス、黒鉛あるいはセラミックスなどが使用温度
あるいは使用目的などによって適宜選択できる。開放型
であれば形状はとくに限定されず、蓋つきあるいは蓋な
しのいずれでもよく、金属フォイルで被処理物をつつむ
だけでも良い。
としては、アルミニウム、軟鋼、ステンレスなどの金
属、ガラス、黒鉛あるいはセラミックスなどが使用温度
あるいは使用目的などによって適宜選択できる。開放型
であれば形状はとくに限定されず、蓋つきあるいは蓋な
しのいずれでもよく、金属フォイルで被処理物をつつむ
だけでも良い。
本願発明者らの検討結果によれば、前記有機金属ポリ
マーを熱間静水圧加圧により熱処理する場合に、開放型
容器を用いて限定された条件で炉内温度あるいは炉内温
度と排気速度を制御すれば、被処理物の形状が維持で
き、また炉内のよごれも極めて軽微に抑えることができ
るため密閉型容器を使用する必要がないことがわかっ
た。しかも開放型容器を用いる場合には、発生ガスの内
圧により、処理物にクラックが入るのを防止できる。
尚、この開放型容器内に生成物を物理的に捕獲するも
の、例えばカーボンフェルト、耐火物フェルト、鉄ある
いはチタンなどの繊維状などとしたものを充填すること
もできる。
マーを熱間静水圧加圧により熱処理する場合に、開放型
容器を用いて限定された条件で炉内温度あるいは炉内温
度と排気速度を制御すれば、被処理物の形状が維持で
き、また炉内のよごれも極めて軽微に抑えることができ
るため密閉型容器を使用する必要がないことがわかっ
た。しかも開放型容器を用いる場合には、発生ガスの内
圧により、処理物にクラックが入るのを防止できる。
尚、この開放型容器内に生成物を物理的に捕獲するも
の、例えばカーボンフェルト、耐火物フェルト、鉄ある
いはチタンなどの繊維状などとしたものを充填すること
もできる。
排気機構付HIP装置とは、HIP中に被処理物から発生す
るガス成分を連続制御して排出できる機構を有する装置
であり、具体的には、発生するガスをその生成速度およ
び／または拡散速度に応じて除去量を調節できる排気機
構を備えた装置である。このガス排気機構は、炉内圧媒
ガスとの熱交換器および炉外での冷却器、減圧装置、流
量調節弁などよりなる。詳しくは本願出願人の一名がす
でに出願した特願昭62−25317に記載されている装置で
ある。
るガス成分を連続制御して排出できる機構を有する装置
であり、具体的には、発生するガスをその生成速度およ
び／または拡散速度に応じて除去量を調節できる排気機
構を備えた装置である。このガス排気機構は、炉内圧媒
ガスとの熱交換器および炉外での冷却器、減圧装置、流
量調節弁などよりなる。詳しくは本願出願人の一名がす
でに出願した特願昭62−25317に記載されている装置で
ある。
HIP装置もしくは排気機構付HIP装置における加圧熱処
理の条件は、不活性ガスにより50〜10000kg/cm2、好ま
しくは200〜2000kg/cm2に加圧し、100〜3000℃、好まし
くは400〜2200℃、さらに好ましくは400〜2000℃におい
て実施することが出来る。圧媒ガスとしては、アルゴ
ン、窒素、ヘリウムなどの不活性ガスが使用出来る。加
圧熱処理に続く常圧下の熱処理は、不活性ガス雰囲気下
400〜2200℃、好ましくは400〜2000℃において実施する
ことが出来る。さらに、排気機構付HIP装置を用いる場
合には、熱処理時に生成するガスを分析しながら操作を
行うことが出来るものも大きな特徴であり、本願発明者
らの検討結果によれば、炭素数２以上のガスが実質上生
成しなくなるまで熱処理を行うのが望ましい。ここでい
う実質上生成しなくなるとは排気ガス中の濃度が10pp
m、好ましくは5ppm以下になることをいう。
理の条件は、不活性ガスにより50〜10000kg/cm2、好ま
しくは200〜2000kg/cm2に加圧し、100〜3000℃、好まし
くは400〜2200℃、さらに好ましくは400〜2000℃におい
て実施することが出来る。圧媒ガスとしては、アルゴ
ン、窒素、ヘリウムなどの不活性ガスが使用出来る。加
圧熱処理に続く常圧下の熱処理は、不活性ガス雰囲気下
400〜2200℃、好ましくは400〜2000℃において実施する
ことが出来る。さらに、排気機構付HIP装置を用いる場
合には、熱処理時に生成するガスを分析しながら操作を
行うことが出来るものも大きな特徴であり、本願発明者
らの検討結果によれば、炭素数２以上のガスが実質上生
成しなくなるまで熱処理を行うのが望ましい。ここでい
う実質上生成しなくなるとは排気ガス中の濃度が10pp
m、好ましくは5ppm以下になることをいう。
本発明において、排気ガス中のH2およびCH4のそれぞ
れの生成速度が有機金属ポリマー100gあたり10mol/時を
超えないような条件、好ましくは5.0mol/時、さらに好
ましくは2.0mol/時、最も好ましくは5.0mol/時を超えな
いような条件に温度プロファイルあるいは温度プロファ
イルと排気速度を制御し、熱間静水圧加圧下で熱処理す
る。
れの生成速度が有機金属ポリマー100gあたり10mol/時を
超えないような条件、好ましくは5.0mol/時、さらに好
ましくは2.0mol/時、最も好ましくは5.0mol/時を超えな
いような条件に温度プロファイルあるいは温度プロファ
イルと排気速度を制御し、熱間静水圧加圧下で熱処理す
る。
また緻密化のため、含浸とHIP処理とのサイクルを必
要回数行うことが出来る。複合材料における耐熱繊維の
体積含有率は、目的によって任意に決定されるが、通常
は５〜75mol％、好ましくは35〜65mol％である。
要回数行うことが出来る。複合材料における耐熱繊維の
体積含有率は、目的によって任意に決定されるが、通常
は５〜75mol％、好ましくは35〜65mol％である。
本発明により得られた繊維強化セラミックス複合材料
の耐酸化性をさらに向上させるため、その表面にセラミ
ックスを被覆させることもできる。被覆材料としては、
炭化物セラミックス、窒化物セラミックスおよび酸化物
セラミックスよりなる群から選ばれる少なくとも１種の
セラミックスが好ましく、また被覆法としてはCVD、PVD
等が好ましい。
の耐酸化性をさらに向上させるため、その表面にセラミ
ックスを被覆させることもできる。被覆材料としては、
炭化物セラミックス、窒化物セラミックスおよび酸化物
セラミックスよりなる群から選ばれる少なくとも１種の
セラミックスが好ましく、また被覆法としてはCVD、PVD
等が好ましい。
実施例 以下に実施例をあげ、本発明を具体的に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１） 直径10μｍのピッチ系炭素繊維の2000本束の２次元織
物（平織）を積層し、これに軟化点220℃のポリシラス
チレンを含浸した。含浸物をカーボンフエルトで包含
し、HIP装置においてアルゴンガスにより1000kg/cm2に
加圧し、800℃において加圧転化処理した。含浸したポ
リシラスチレンの転化収率は約70％であり、通常の常圧
転化処理のものの約25％に比べ著しく向上した。加圧転
化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1700℃の熱処理を行
った。炭素繊維強化セラミックス複合材料を走査型電子
顕微鏡で観察したところ、繊維束内および繊維束間には
割れなどは認められず、セラミックス・マトリックスが
よく充填されていた。また炭素繊維の織物の変形、損傷
も見られなかった。
物（平織）を積層し、これに軟化点220℃のポリシラス
チレンを含浸した。含浸物をカーボンフエルトで包含
し、HIP装置においてアルゴンガスにより1000kg/cm2に
加圧し、800℃において加圧転化処理した。含浸したポ
リシラスチレンの転化収率は約70％であり、通常の常圧
転化処理のものの約25％に比べ著しく向上した。加圧転
化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1700℃の熱処理を行
った。炭素繊維強化セラミックス複合材料を走査型電子
顕微鏡で観察したところ、繊維束内および繊維束間には
割れなどは認められず、セラミックス・マトリックスが
よく充填されていた。また炭素繊維の織物の変形、損傷
も見られなかった。
（実施例２） 直径10μｍのピッチ系炭素繊維の2000本束の２次元織
物（平織）を積層し、これに軟化点220℃のポリシラス
チレンを含浸した。含浸物をカーボンフエルトで包含
し、排気機構付熱間静水圧装置においてアルゴンガスに
より1000kg/cm2に加圧し、800℃において加圧転化処理
した。排気速度は1.0Nm2/時とした。含浸したポリシラ
スチレンの軟化収率は約70％であり、通常の常圧転化処
理のものの約25％に比べ著しく向上した。運転後、装置
を開放点検したところ、炉内の汚れはきわめて軽微であ
った。加圧転化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1700℃
の熱処理を行った。炭素繊維強化セラミックス複合材料
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、繊維束内および
繊維束間には割れなどは認められず、セラミックス・マ
トリックスがよく充填されていた。また炭素繊維の織物
の変形、損傷も見られなかった。
物（平織）を積層し、これに軟化点220℃のポリシラス
チレンを含浸した。含浸物をカーボンフエルトで包含
し、排気機構付熱間静水圧装置においてアルゴンガスに
より1000kg/cm2に加圧し、800℃において加圧転化処理
した。排気速度は1.0Nm2/時とした。含浸したポリシラ
スチレンの軟化収率は約70％であり、通常の常圧転化処
理のものの約25％に比べ著しく向上した。運転後、装置
を開放点検したところ、炉内の汚れはきわめて軽微であ
った。加圧転化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1700℃
の熱処理を行った。炭素繊維強化セラミックス複合材料
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、繊維束内および
繊維束間には割れなどは認められず、セラミックス・マ
トリックスがよく充填されていた。また炭素繊維の織物
の変形、損傷も見られなかった。
（実施例３） 直径10μｍのピッチ系炭素繊維の2000本束の２次元織
物（平織）を積層し、これに軟化点220℃のポリシラス
チレンを含浸した。含浸物をカーボンフエルトで包含
し、排気機構付熱間静水圧装置においてアルゴンガスに
より1000kg/cm2に加圧し、800℃まで２℃／分で昇温し
て800℃において加圧転化処理した。排気速度は1.0Nm2/
時とした。生成ガス中のH2およびCH4のそれぞれの生成
速度はポリシラスチレン100gあたり0.58mol/時および0.
96mol/時であった。得られた転化物は、亀裂が少くなか
つた。運転後、装置を開放点検したところ、炉内の汚れ
はきわめて軽微であった。加圧転化に続き、常圧、不活
性雰囲気下で1700℃の熱処理を行った。炭素繊維強化セ
ラミックス複合材料を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、繊維束内および繊維束間には割れなどは認められ
ず、セラミックス・マトリックスがよく充填されてい
た。また炭素繊維の織物の変形、損傷も見られなかっ
た。
物（平織）を積層し、これに軟化点220℃のポリシラス
チレンを含浸した。含浸物をカーボンフエルトで包含
し、排気機構付熱間静水圧装置においてアルゴンガスに
より1000kg/cm2に加圧し、800℃まで２℃／分で昇温し
て800℃において加圧転化処理した。排気速度は1.0Nm2/
時とした。生成ガス中のH2およびCH4のそれぞれの生成
速度はポリシラスチレン100gあたり0.58mol/時および0.
96mol/時であった。得られた転化物は、亀裂が少くなか
つた。運転後、装置を開放点検したところ、炉内の汚れ
はきわめて軽微であった。加圧転化に続き、常圧、不活
性雰囲気下で1700℃の熱処理を行った。炭素繊維強化セ
ラミックス複合材料を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、繊維束内および繊維束間には割れなどは認められ
ず、セラミックス・マトリックスがよく充填されてい
た。また炭素繊維の織物の変形、損傷も見られなかっ
た。
（実施例４） 表面をSiCで被覆した炭素繊維（米国AVCO社製、SCS−
６、直径14μｍ）を一方向に積層し、これに軟化点220
℃のポリシラスチレンをキシレンに溶解して含浸した。
含浸物をカーボンフエルトで包含し、HIP装置において
アルゴンガスにより1000kg/cm2に加圧し、1000℃におい
て加圧転化処理した。含浸したポリシラスチレンの転化
収率は約70％であり、通常の常圧転化処理のものの約25
％に比べ著しく向上した。加圧転化に続き、常圧、不活
性雰囲気下で1200℃の熱処理を行った。繊維強化セラミ
ックス複合材料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
繊維束内および繊維束間には割れなどは認められず、セ
ラミックス・マトリックスがよく充填されていた。また
炭素繊維の織物の変形、損傷も見られなかった。
６、直径14μｍ）を一方向に積層し、これに軟化点220
℃のポリシラスチレンをキシレンに溶解して含浸した。
含浸物をカーボンフエルトで包含し、HIP装置において
アルゴンガスにより1000kg/cm2に加圧し、1000℃におい
て加圧転化処理した。含浸したポリシラスチレンの転化
収率は約70％であり、通常の常圧転化処理のものの約25
％に比べ著しく向上した。加圧転化に続き、常圧、不活
性雰囲気下で1200℃の熱処理を行った。繊維強化セラミ
ックス複合材料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
繊維束内および繊維束間には割れなどは認められず、セ
ラミックス・マトリックスがよく充填されていた。また
炭素繊維の織物の変形、損傷も見られなかった。
（実施例５） 直径11μｍのセラミックス繊維（Si−Ｃ−Ti−Ｏ系、
宇部興産（株）製、チラノ繊維）の1600本束および直径
15μｍのセラミックス繊維（SiC系、日本カーボン
（株）製、ニカロン）の800本束について実施例４と同
様の処理を行った。得られた繊維強化セラミックス複合
材料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、繊維束およ
び繊維束間には割れなどは認められず、セラミックス・
マトリックスがよく充填されていた。また炭素繊維の織
物の変形、損傷も見られなかった。
宇部興産（株）製、チラノ繊維）の1600本束および直径
15μｍのセラミックス繊維（SiC系、日本カーボン
（株）製、ニカロン）の800本束について実施例４と同
様の処理を行った。得られた繊維強化セラミックス複合
材料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、繊維束およ
び繊維束間には割れなどは認められず、セラミックス・
マトリックスがよく充填されていた。また炭素繊維の織
物の変形、損傷も見られなかった。
（実施例６） 直径10μｍのピッチ系炭素繊維の2000本束の３次元直
交織物軟化点280℃の光学的異方性ピッチを含浸した。
含浸物をステンレス製フオイルで包含し、排気機構付HI
P装置において窒素ガスにより1000kg/cm2に加圧し、1.5
Nm3/時で排気しながら、400℃まで0.5℃／分、1000℃ま
で２℃／分で昇温して加圧炭化処理した。得られた炭素
／炭素複合材料は空隙率20％であつた。これに軟化点22
0℃ポリシラスチレンを含浸し、HIP装置においてアルゴ
ンガスにより1000kg/cm2に加圧し、1000℃において加圧
転化処理した。得られた炭素繊維強化セラミックス複合
材料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、炭素／炭素
複合材料は空隙にセラミックス・マトリックスがよく充
填されており、マトリックスの剥離などは観察されなか
った。
交織物軟化点280℃の光学的異方性ピッチを含浸した。
含浸物をステンレス製フオイルで包含し、排気機構付HI
P装置において窒素ガスにより1000kg/cm2に加圧し、1.5
Nm3/時で排気しながら、400℃まで0.5℃／分、1000℃ま
で２℃／分で昇温して加圧炭化処理した。得られた炭素
／炭素複合材料は空隙率20％であつた。これに軟化点22
0℃ポリシラスチレンを含浸し、HIP装置においてアルゴ
ンガスにより1000kg/cm2に加圧し、1000℃において加圧
転化処理した。得られた炭素繊維強化セラミックス複合
材料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、炭素／炭素
複合材料は空隙にセラミックス・マトリックスがよく充
填されており、マトリックスの剥離などは観察されなか
った。
（実施例７） 直径10μｍのピッチ系炭素繊維の2000本束の３次元直
交織物軟化点280℃の光学的異方性ピッチを含浸した。
含浸物をステンレス製フオイルで包含し、排気機構付HI
P装置において1000kg/cm2に加圧し、1000℃において加
圧炭化処理した。得られた炭素／炭素複合材料は空隙率
20％であつた。これに軟化点232℃ポリカルボシランを
含浸し、HIP装置においてアルゴンガスにより1000kg/cm
2に加圧し、1000℃において加圧転化処理した。加圧転
化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1350℃の熱処理を行
った。得られた炭素繊維強化セラミックス複合材料を走
査型電子顕微鏡で観察したところ、炭素／炭素複合材料
は空隙にセラミックス・マトリックスがよく充填されて
おり、マトリックスの剥離などは観察されなかった。
交織物軟化点280℃の光学的異方性ピッチを含浸した。
含浸物をステンレス製フオイルで包含し、排気機構付HI
P装置において1000kg/cm2に加圧し、1000℃において加
圧炭化処理した。得られた炭素／炭素複合材料は空隙率
20％であつた。これに軟化点232℃ポリカルボシランを
含浸し、HIP装置においてアルゴンガスにより1000kg/cm
2に加圧し、1000℃において加圧転化処理した。加圧転
化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1350℃の熱処理を行
った。得られた炭素繊維強化セラミックス複合材料を走
査型電子顕微鏡で観察したところ、炭素／炭素複合材料
は空隙にセラミックス・マトリックスがよく充填されて
おり、マトリックスの剥離などは観察されなかった。
（実施例８） 直径10μｍのピッチ系炭素繊維の2000本束の３次元直
交織物軟化点280℃の光学的異方性ピッチを含浸した。
含浸物をステンレス製フオイルで包含し、排気機構付HI
P装置において1000kg/cm2に加圧し、1000℃において加
圧炭化処理した。得られた炭素／炭素複合材料は空隙率
20％であつた。これに軟化点87℃ポリシラザンを含浸
し、HIP装置においてアルゴンガスにより1000kg/cm2に
加圧し、1000℃において加圧転化処理した。
交織物軟化点280℃の光学的異方性ピッチを含浸した。
含浸物をステンレス製フオイルで包含し、排気機構付HI
P装置において1000kg/cm2に加圧し、1000℃において加
圧炭化処理した。得られた炭素／炭素複合材料は空隙率
20％であつた。これに軟化点87℃ポリシラザンを含浸
し、HIP装置においてアルゴンガスにより1000kg/cm2に
加圧し、1000℃において加圧転化処理した。
加圧転化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1350℃の熱
処理を行った。得られた炭素繊維強化セラミックス複合
材料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、炭素／炭素
複合材料は空隙にセラミックス・マトリックスがよく充
填されており、マトリックスの剥離などは観察されなか
った。
処理を行った。得られた炭素繊維強化セラミックス複合
材料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、炭素／炭素
複合材料は空隙にセラミックス・マトリックスがよく充
填されており、マトリックスの剥離などは観察されなか
った。
（実施例９） 直径10μｍのピッチ系炭素繊維の2000本束の２次元平
織にフェノール樹脂を含浸した。含浸物を乾燥させた
後、150℃においてキュアし、CFRP一次成形体を得た。
この一次成形体を窒素中、1500℃で１時間炭化処理し、
空隙率25％の炭素／炭素複合材料を得た。これに軟化点
232℃のポリカルボシランを含浸し、これをステンレス
製フォイルで包含し、排気機構付HIP装置において1000k
g/cm2に加圧し、1000℃において加圧転化処理した。得
られた炭素／炭素複合材料は空隙率20％であつた。加圧
転化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1350℃の熱処理を
行った。得られた炭素繊維強化セラミックス複合材料を
走査型電子顕微鏡で観察したところ、炭素／炭素複合材
料は空隙にセラミックス・マトリックスがよく充填され
ており、マトリックスの剥離などは観察されなかった。
織にフェノール樹脂を含浸した。含浸物を乾燥させた
後、150℃においてキュアし、CFRP一次成形体を得た。
この一次成形体を窒素中、1500℃で１時間炭化処理し、
空隙率25％の炭素／炭素複合材料を得た。これに軟化点
232℃のポリカルボシランを含浸し、これをステンレス
製フォイルで包含し、排気機構付HIP装置において1000k
g/cm2に加圧し、1000℃において加圧転化処理した。得
られた炭素／炭素複合材料は空隙率20％であつた。加圧
転化に続き、常圧、不活性雰囲気下で1350℃の熱処理を
行った。得られた炭素繊維強化セラミックス複合材料を
走査型電子顕微鏡で観察したところ、炭素／炭素複合材
料は空隙にセラミックス・マトリックスがよく充填され
ており、マトリックスの剥離などは観察されなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 敏則 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社技術研究所内 (72)発明者 末光 毅 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−288974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−27746（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】炭化物セラミックス、窒化物セラミックス
および酸化物セラミックスよりなる群から選ばれる少な
くとも１種のセラミックスの前駆体である有機金属ポリ
マーを耐熱繊維の長繊維の繊維束よりなるトウに含浸
し、これを開放型処理物容器に入れ、熱間静水圧加圧装
置において熱処理して該ポリマーをセラミックス化する
ことを特徴とする繊維強化セラミックス複合材料の製造
法。 - 【請求項２】熱間静水圧装置が排気機構付であることを
特徴とする請求項第１項記載の繊維強化セラミックス複
合材料の製造法。 - 【請求項３】熱間静水圧加圧装置における熱処理が、生
成ガス中のH2およびCH4のそれぞれの生成速度が有機金
属ポリマー100gあたり10mol/時を超えないような条件で
行われることを特徴とする請求項第１項記載の繊維強化
セラミックス複合材料の製造法。 - 【請求項４】炭素繊維の長繊維の繊維束からなるトウを
用いて得られた開孔空隙率５〜30％を有する炭素繊維強
化炭素複合材料に対し、炭化物セラミックス、窒化物セ
ラミックスおよび酸化物セラミックスよりなる群からな
る選ばれる少なくとも１種のセラミックスの前駆体であ
る有機金属ポリミーを含浸し、これを開放型処理物容器
に入れ、熱間静水圧装置において熱処理して該ポリマー
をセラミックス化することを特徴とする繊維強化セラミ
ックス複合材料の製造法。 - 【請求項５】熱間静水圧装置が排気機構付であることを
特徴とする請求項第４項記載の繊維強化セラミックス複
合材料の製造法。 - 【請求項６】熱間静水圧装置における熱処理が、生成ガ
ス中のH2およびCH4のそれぞれの生成速度が有機金属ポ
リマー100gあたり10mol/時を超えないような条件で行わ
れることを特徴とする請求項第４項記載の繊維強化セラ
ミックス複合材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1163642A JP2541852B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 繊維強化セラミックス複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1163642A JP2541852B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 繊維強化セラミックス複合材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333070A JPH0333070A (ja) | 1991-02-13 |
| JP2541852B2 true JP2541852B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=15777826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1163642A Expired - Lifetime JP2541852B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 繊維強化セラミックス複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541852B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2852004B1 (fr) * | 2003-03-04 | 2005-05-27 | Snecma Propulsion Solide | Realisation d'une preforme par renforcement d'une structure fibreuse et/ou par liaison entre elles de structures fibreuses et application a la realisation de pieces en materiau composite |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5727746A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-15 | Toho Beslon Co | Three dimensional fiber reinforcing composite material and its manufacture |
| JPS63248777A (ja) * | 1987-04-06 | 1988-10-17 | 三菱重工業株式会社 | 繊維強化セラミツクスの製造方法 |
| JPH0822782B2 (ja) * | 1987-05-22 | 1996-03-06 | 石川島播磨重工業株式会社 | 繊維強化セラミックスの製造方法 |
-
1989
- 1989-06-28 JP JP1163642A patent/JP2541852B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0333070A (ja) | 1991-02-13 |
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