JP2886526B1 - Heat-resistant ceramic composite and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【要約】
【課題】 耐熱セラミックス複合体において、セラミッ
クス製分割体を締結しているセラミックス繊維の繊維間
の結合を強めて繊維の解れを防止する。耐熱性及び耐酸
化性の高いセラミックス複合体を得る。
【解決手段】 耐熱セラミックス複合体を構成する複数
のセラミックス製分割体１０を構造体形状に組み立てた
後、構造体形状になったセラミックス製分割体１０の外
面に繊維径の異なる複数のセラミックス繊維１２ａ、１
２ｂを巻き付けてセラミックス製分割体１０を締結し、
ついで、構造体形状に一体化されたセラミックス製分割
体１０の繊維締結部１４ａの表面及び繊維間隙にセラミ
ックス・マトリックス１６の原料となる樹脂又はガスを
浸透させて、繊維締結部１４ａの表面から内部までセラ
ミックス・マトリックス１６を形成させる。Abstract: PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a fiber from being unraveled in a heat-resistant ceramic composite by strengthening a bond between fibers of a ceramic fiber fastening a ceramic divided body. A ceramic composite having high heat resistance and high oxidation resistance is obtained. SOLUTION: After assembling a plurality of ceramic divided bodies 10 constituting a heat-resistant ceramic composite into a structure, a plurality of ceramic fibers 12a having different fiber diameters are formed on the outer surface of the ceramic divided body 10 having the structure. , 1
2b is wound and the ceramic divided body 10 is fastened,
Next, a resin or gas as a raw material of the ceramic matrix 16 is made to penetrate into the surface and the fiber gap of the fiber fastening portion 14a of the ceramic divided body 10 integrated into the structural body shape, and from the surface of the fiber fastening portion 14a to the inside. The ceramic matrix 16 is formed up to this point.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン等に
適用されるセラミックス部品のように、耐熱性や耐酸化
性が要求されるセラミックス複合体の構造及び製造方法
に関するものであり、詳しくは、セラミックス製分割体
を繊維強化セラミックスで締結することにより一体化す
る方法の改良及びその締結構造を有するセラミックス複
合体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure and a manufacturing method of a ceramic composite requiring heat resistance and oxidation resistance, such as a ceramic part applied to a gas turbine or the like. The present invention relates to an improvement in a method of integrating ceramic divided bodies by fastening with fiber reinforced ceramics, and a ceramic composite having the fastening structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】複数のセラミックス製分割体を締結して
一体化することにより耐熱セラミックス複合体を製造す
る方法に関しては、セラミックス製分割体を金属製リン
グで締め付けて一体化する方法や、ＦＲＣ（繊維強化セ
ラミックス）リングを用いてセラミックス製分割体を一
体化する方法等が知られている。例えば、特開昭６３−
３６００１号公報には、複数のセラミックス製セグメン
トからなる組立体をセラミックス製リングで締結して一
体化する方法について記載されている。この方法は、金
属製リングをモノリシックセラミックス製としたもので
ある。2. Description of the Related Art A method of manufacturing a heat-resistant ceramic composite by fastening and integrating a plurality of ceramic divided bodies is known. There is known a method of integrating ceramic divided bodies using a fiber-reinforced ceramic) ring. For example, JP-A-63-
No. 36001 describes a method of integrating an assembly composed of a plurality of ceramic segments by fastening them with a ceramic ring. In this method, a metal ring is made of monolithic ceramic.
【０００３】また、特公平５−８１７４１号公報には、
モノリシックセラミックスに比べて高い強度と高い弾性
変形能を有するセラミックス長繊維からなる被覆材を用
いて、セラミックス製分割体を一体化する方法について
記載されている。この公報に記載された方法は、セラミ
ックス製分割体を構造体形状に組み立てた後、外周に耐
熱セラミックス製繊維の巻回体又は織物を被装し、必要
に応じて繊維間をＨＩＰ法（熱間性静水圧加圧法）、Ｃ
ＶＩ法（化学気相含浸法）を用いてＳｉＣ等のセラミッ
クス・マトリックス化して、耐熱セラミックス複合体を
製造するものである。[0003] Also, Japanese Patent Publication No. 5-81741 discloses that
A method is described in which a ceramic divided body is integrated by using a coating material composed of ceramic long fibers having higher strength and higher elastic deformation ability than monolithic ceramics. According to the method described in this publication, after a ceramic divided body is assembled into a structure, a wound body or a woven fabric of heat-resistant ceramic fibers is covered on the outer periphery, and a HIP method (a heat Intermediate hydrostatic pressure method), C
A ceramic matrix such as SiC is formed by a VI method (chemical vapor impregnation method) to produce a heat-resistant ceramic composite.
【０００４】上記のように、セラミックス繊維の締結部
では、繊維間の結合を強め、繊維の解れを防ぐために、
ＳｉＣ等のセラミックスのマトリックスを形成させるこ
とが行われているが、具体的には、樹脂含浸法（有機プ
レカーサ等の含浸）を用いて、含浸・熱処理（セラミッ
クスへの転化）を繰り返すことにより緻密化を図った
り、上述したＣＶＩ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ、化学気相含浸法）を用い
て、メタンやプロパン等の炭水化ガス、水素ガス、Ｓｉ
Ｈ4やＳｉＣｌ4等のガスを原料として締結部の繊維間隙
にＳｉＣ等のセラミックスを沈着させて、締結部にセラ
ミックスのマトリックスを形成させ、繊維間の結合を強
め、繊維の解れを防ぐ必要がある。図６は、セラミック
ス製分割体１０の表面（外周）にセラミックス繊維１２
を巻き付けて一体化し、セラミックス繊維１２の巻付体
からなる繊維締結部１４の表面及び内部にセラミックス
・マトリックス１６を形成させた状態の断面を示してい
る。As described above, in the fastening portion of the ceramic fiber, in order to strengthen the bond between the fibers and prevent the fibers from being loosened,
The formation of a matrix of ceramics such as SiC is performed. More specifically, the resin impregnation method (impregnation with an organic precursor or the like) is used to repeatedly perform impregnation and heat treatment (conversion to ceramics). And the CVI method (Chemical Vapor
Infiltration (chemical vapor impregnation method), carbohydrate gas such as methane and propane, hydrogen gas, Si
It is necessary to deposit a ceramic such as SiC in the fiber gap of the fastening part by using a gas such as H 4 or SiCl 4 as a raw material, to form a ceramic matrix in the fastening part, to strengthen the bond between the fibers, and to prevent the fiber from being unraveled. is there. FIG. 6 shows a ceramic fiber 12 on the surface (periphery) of a ceramic divided body 10.
Is shown in a cross-section in a state where the ceramic matrix 16 is formed on the surface and inside of the fiber fastening portion 14 composed of a wound body of the ceramic fiber 12.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】これまで用いられてき
たセラミックス繊維の巻き付け方法は、単一径のセラミ
ックス繊維を巻き付けて締結するものであるので、構造
上、繊維同士の間隙が非常に小さく、繊維締結部の表面
からセラミックス製分割体の表面まで貫通するような空
隙がほとんどなく、繊維締結部内部の繊維間の空隙は独
立した閉気孔の状態となっている。したがって、上述し
た樹脂含浸法やＣＶＩ法等を用いて繊維締結部の緻密化
を図ろうとしても、樹脂（有機プレカーサ等）や原料ガ
スが締結部内部まで到達せず、繊維締結部の内部まで十
分に緻密化することができなかった。このため、従来
は、有機プレカーサによる含浸・転化を行った後に、表
面に約１００μmのＳｉＣ−ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相蒸着）
を施工する手法が採用されているが、セラミックス繊維
の解れ止め効果はほとんど表面のＳｉＣ−ＣＶＤ施工部
分だけにしか期待できなかった。The ceramic fiber winding method used so far involves winding and fastening ceramic fibers of a single diameter. Therefore, structurally, the gap between the fibers is very small. There is almost no gap penetrating from the surface of the fiber fastening portion to the surface of the ceramic split body, and the gap between the fibers inside the fiber fastening portion is in an independent closed pore state. Therefore, even if it is attempted to densify the fiber fastening portion using the above-described resin impregnation method, CVI method, or the like, the resin (organic precursor, etc.) and the raw material gas do not reach the inside of the fastening portion, but reach the inside of the fiber fastening portion. It could not be sufficiently densified. Therefore, conventionally, after impregnation and conversion with an organic precursor, about 100 μm of SiC-CVD (Chemical
Vapor Deposition, chemical vapor deposition)
However, the effect of preventing ceramic fibers from loosening could be almost expected only in the SiC-CVD-applied portion of the surface.
【０００６】また、図６に示す構成においても、繊維締
結部１４は単一径のセラミックス繊維１２を巻き付けた
ものであるので、繊維同士の間隙が非常に小さく、繊維
締結部１４の内部までセラミックス・マトリックス１６
を付与するのは非常に困難である。本発明は上記の諸点
に鑑みなされたもので、本発明の目的は、セラミックス
製分割体を繊維径の異なる複数のセラミックス繊維を用
いて巻き付けてセラミックス製分割体を締結して一体化
することにより、後の樹脂含浸やＣＶＩ等による緻密化
を容易にして、セラミックス繊維の解れ止め効果の優れ
た、しかも耐熱性及び耐酸化性の高いセラミックス複合
体及びその製造方法を提供することにある。Also, in the structure shown in FIG. 6, since the fiber fastening portion 14 is formed by winding the ceramic fiber 12 having a single diameter, the gap between the fibers is very small,・ Matrix 16
Is very difficult to provide. The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to wind a ceramic divided body using a plurality of ceramic fibers having different fiber diameters, fasten the ceramic divided bodies and integrate them. It is another object of the present invention to provide a ceramic composite which facilitates subsequent densification by resin impregnation, CVI or the like, has an excellent effect of preventing ceramic fibers from unraveling, and has high heat resistance and oxidation resistance, and a method for producing the same.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の耐熱セラミックス複合体は、複数のセラ
ミックス製分割体から構成される耐熱セラミックス複合
体であって、構造体形状に組み立てられた複数のセラミ
ックス製分割体と、構造体形状のセラミックス製分割体
を締結して一体化するために、繊維径の異なる複数のセ
ラミックス繊維がその外周の少なくとも一部に巻き付け
られて形成された繊維締結部と、繊維締結部の表面及び
内部の繊維間隙に形成されたセラミックス・マトリック
スとからなることを特徴としている（図１参照）。In order to achieve the above-mentioned object, a heat-resistant ceramic composite of the present invention is a heat-resistant ceramic composite composed of a plurality of ceramic divided bodies, and is assembled into a structure. A plurality of ceramic divided bodies and a plurality of ceramic fibers having different fiber diameters are formed by being wound around at least a part of the outer circumference thereof in order to fasten and integrate the ceramic divided bodies having a structural shape. It is characterized by comprising a fiber fastening portion and a ceramic matrix formed on the surface of the fiber fastening portion and in the fiber gap inside the fiber fastening portion (see FIG. 1).
【０００８】本発明の耐熱セラミックス複合体の製造方
法は、耐熱セラミックス複合体を構成する複数のセラミ
ックス製分割体を構造体形状に組み立てた後、構造体形
状になったセラミックス製分割体の外面の少なくとも一
部に繊維径の異なる複数のセラミックス繊維を巻き付け
てセラミックス製分割体を締結し、ついで、構造体形状
に一体化されたセラミックス製分割体の繊維締結部の表
面及び繊維間隙にセラミックス・マトリックスの原料と
なる樹脂又はガスを浸透させて、繊維締結部の表面から
内部までセラミックス・マトリックスを形成させること
を特徴としている（図１参照）。The method of manufacturing a heat-resistant ceramic composite according to the present invention comprises assembling a plurality of ceramic splits constituting the heat-resistant ceramic composite into a structure, and then forming an outer surface of the ceramic split into the structure. A plurality of ceramic fibers having different fiber diameters are wound around at least a part to fasten the ceramic divided body, and then a ceramic matrix is formed on the surface of the fiber fastening portion and the fiber gap of the ceramic divided body integrated into the structure. It is characterized by forming a ceramic matrix from the surface to the inside of the fiber fastening part by infiltrating a resin or gas as a raw material of the fiber (see FIG. 1).
【０００９】上記の方法では、繊維径の異なる複数のセ
ラミックス繊維を用いて、例えば、フィラメント・ワイ
ンディング法にてセラミックス製分割体を締結すること
ができる。また、上記の方法により製造された巻き付け
構造を有するセラミックス製分割体の締結体の繊維締結
部に、樹脂含浸法あるいは化学気相含浸（ＣＶＩ）法等
によりセラミックスのマトリックスを付与するととも
に、表面に化学気相蒸着（ＣＶＤ）法等によりセラミッ
クスのマトリックスを付与することができる。繊維径の
異なる複数のセラミックス繊維を用いて巻き付けること
により、表面から連続した空隙を設けることができるた
め、高含浸性の巻き付け構造となり、後の樹脂含浸やＣ
ＶＩ等による緻密化を容易にして、優れた耐熱性・耐酸
化性及びセラミックス繊維の解れ止め効果を奏すること
になる。In the above method, a ceramic split body can be fastened by, for example, a filament winding method using a plurality of ceramic fibers having different fiber diameters. Further, a ceramic matrix is applied to the fiber fastening portion of the fastening body of the ceramic split body having the wound structure manufactured by the above method by a resin impregnation method or a chemical vapor impregnation (CVI) method, and the surface is also provided. A ceramic matrix can be provided by a chemical vapor deposition (CVD) method or the like. By winding a plurality of ceramic fibers having different fiber diameters, continuous voids can be provided from the surface, so that a highly impregnated winding structure is obtained, and the resin impregnation and C
It facilitates densification by VI or the like, and exhibits excellent heat resistance and oxidation resistance and an effect of preventing ceramic fibers from unraveling.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本発明の実施の形態による耐熱
セラミックス複合体の繊維巻き付け構造を示している。
図１において、構造体形状のセラミックス製分割体１０
の表面（外周）には、繊維径の異なる複数（図１では、
一例として２種類）のセラミックス繊維１２ａ、１２ｂ
がフィラメント・ワインディング法にて巻き付けられて
いる。巻き付け繊維としては、炭化珪素（ＳｉＣ）繊
維、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）繊維、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
繊維、炭素繊維等が用いられる。炭化珪素（ＳｉＣ）繊
維としては、例えば、炭素繊維からなる芯材を炭化珪素
（ＳｉＣ）で被覆したもの、有機珪素ポリマーの紡糸・
不融化・焼成により合成したもの等が用いられる。な
お、３種類以上の繊維径の異なるセラミックス繊維を用
いることも勿論可能である。Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a fiber winding structure of a heat-resistant ceramic composite according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a divided ceramic body 10 having a structural shape is shown.
On the surface (outer circumference) of a plurality of fibers having different fiber diameters (in FIG. 1,
Ceramic fibers 12a and 12b (two types as examples)
Are wound by the filament winding method. As the wound fiber, silicon carbide (SiC) fiber, silicon nitride (Si 3 N 4 ) fiber, alumina (Al 2 O 3 )
Fiber, carbon fiber and the like are used. As the silicon carbide (SiC) fiber, for example, a core material made of carbon fiber covered with silicon carbide (SiC), or a spinning / organizing silicon polymer is used.
Those synthesized by infusibilization and firing are used. Of course, it is possible to use three or more types of ceramic fibers having different fiber diameters.
【００１１】繊維径の異なる複数のセラミックス繊維１
２ａ、１２ｂが巻き付けられた構造の繊維締結部１４ａ
は、繊維同士の間隙が大きくなり、繊維締結部１４ａの
表面からセラミックス製分割体１０の表面まで貫通する
空隙が保持されるので、樹脂含浸やＣＶＩ等によるセラ
ミックス・マトリックス化の際に、樹脂（有機プレカー
サ等）や原料ガスの通路が確保され、繊維締結部１４ａ
の内部までセラミックス・マトリックス１６が付与され
ることになる。また、繊維締結部１４ａの表面にＣＶＤ
を施工する場合も、単一径のセラミックス繊維の巻き付
け構造のものよりも内部までセラミックス・マトリック
ス１６が形成される。具体的に、例えば、樹脂含浸法の
場合は、有機プレカーサを繊維締結部１４ａの内部まで
含浸させ、含浸・熱処理（セラミックスへの転化）を繰
り返すことにより、繊維締結部１４ａの表面及び繊維間
隙にセラミックス・マトリックス１６が付与される。ま
た、ＣＶＩ法の場合は、メタンやプロパン等の炭化水素
ガス、水素ガス、ＳｉＨ4やＳｉＣｌ4等のガスを原料と
して、繊維締結部１４ａの表面及び繊維間隙にセラミッ
クスを沈着させることにより、繊維締結部１４ａの表面
及び繊維間隙にセラミックス・マトリックス１６が付与
される。A plurality of ceramic fibers 1 having different fiber diameters
Fiber fastening portion 14a having a structure in which 2a and 12b are wound
Since the gap between the fibers becomes large and a void penetrating from the surface of the fiber fastening portion 14a to the surface of the ceramic divided body 10 is maintained, the resin ( Organic precursors and the like and the passage of the raw material gas are secured, and the fiber fastening portion 14a
Is applied to the inside of the ceramic matrix. Also, the surface of the fiber fastening portion 14a is
Is applied, the ceramic matrix 16 is formed to the inside as compared with the case of a single diameter ceramic fiber wound structure. Specifically, for example, in the case of the resin impregnation method, the organic precursor is impregnated into the inside of the fiber fastening portion 14a, and the impregnation and heat treatment (conversion to ceramics) are repeated, so that the surface of the fiber fastening portion 14a and the fiber gap are removed. A ceramic matrix 16 is applied. Further, in the case of the CVI method, the ceramic fiber is deposited on the surface of the fiber fastening portion 14a and the fiber gap by using a hydrocarbon gas such as methane or propane, a hydrogen gas, or a gas such as SiH 4 or SiCl 4 as a raw material. The ceramic matrix 16 is applied to the surface of the fastening portion 14a and the fiber gap.
【００１２】[0012]
【実施例】以下に、本発明の好適な実施例及びその比較
例について説明する。 実施例１ ２分割された窒化珪素のセラミック部品の組立体に、繊
維径が約１４０μmと約８０μmの炭化珪素繊維をフィラ
メント・ワインディング法にて巻き付け、φ１００mmの
円筒状の締結複合体として、締結一体化した後に、約１
１００℃で四塩化珪素、メタン、水素を原料ガスとして
ＳｉＣ−ＣＶＩ処理を５０時間実施し、さらに、約１３
５０℃で約１００μmのＳｉＣ−ＣＶＤ膜を表面に形成
させた。この断面ミクロ構造を調べた結果、図２に示す
ように、繊維締結部の表面近傍では、内部のセラミック
ス繊維間隙までＳｉＣ膜が形成され、繊維締結部の内部
まで解れ止め効果を有する構造となることが確認され
た。また、図３に示すように、繊維締結部の最内層で
も、セラミックス繊維間隙にＳｉＣの形成が確認され
た。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention and comparative examples will be described below. Example 1 A silicon carbide fiber having a fiber diameter of about 140 μm and about 80 μm was wound by a filament winding method on a two-part silicon nitride ceramic part assembly to form a φ100 mm cylindrical fastening composite, which was integrally fastened. About 1
SiC-CVI treatment was performed at 100 ° C. for 50 hours using silicon tetrachloride, methane, and hydrogen as source gases,
An approximately 100 μm SiC-CVD film was formed on the surface at 50 ° C. As a result of examining the cross-sectional microstructure, as shown in FIG. 2, a SiC film is formed up to the internal ceramic fiber gap in the vicinity of the surface of the fiber fastening portion, and the structure has an unwinding effect even inside the fiber fastening portion. It was confirmed that. Further, as shown in FIG. 3, formation of SiC in the ceramic fiber gap was also confirmed in the innermost layer of the fiber fastening portion.
【００１３】実施例２ 実施例１と同じ形状の２分割された窒化珪素のセラミッ
ク部品の組立体に、繊維径が約１４０μmと約８０μmの
炭化珪素繊維をフィラメント・ワインディング法にて巻
き付け、実施例１と同様のφ１００mmの円筒状の締結複
合体として、締結一体化した後に、有機珪素ポリマーに
よる含浸及び不活性ガス雰囲気で約１０００℃の熱処理
（転化処理）を３回繰り返して行い、さらに、約１３５
０℃で約１００μmのＳｉＣ−ＣＶＤ膜を表面に形成さ
せた。この断面ミクロ構造を調べた結果、繊維締結部の
表面近傍では、内部のセラミックス繊維間隙までＳｉＣ
膜が形成され、繊維締結部の内部まで解れ止め効果を有
する構造となることが確認された。また、繊維締結部の
最内層でも、セラミックス繊維間隙にＳｉＣの形成が確
認された。Embodiment 2 A silicon carbide fiber having a fiber diameter of about 140 μm and about 80 μm is wound by a filament winding method around a two-part silicon nitride ceramic part assembly having the same shape as in Embodiment 1. As a cylindrical fastening composite having a diameter of 100 mm similar to that of Example 1, after the fastening integration, the impregnation with an organosilicon polymer and the heat treatment (conversion treatment) at about 1000 ° C. in an inert gas atmosphere are repeated three times. 135
At 0 ° C., a SiC-CVD film of about 100 μm was formed on the surface. As a result of examining the microstructure of the cross section, it was found that SiC was close to the internal ceramic fiber gap near the surface of the fiber fastening part.
It was confirmed that a film was formed and a structure having an effect of preventing unraveling even inside the fiber fastening portion was confirmed. Also, formation of SiC in the ceramic fiber gap was confirmed in the innermost layer of the fiber fastening portion.
【００１４】比較例１ 実施例１、２と同じ形状の２分割された窒化珪素のセラ
ミック部品の組立体に、繊維径が約１４０μmの炭化珪
素繊維だけをフィラメント・ワインディング法にて巻き
付け、実施例１、２と同様のφ１００mmの円筒状の締結
複合体として、締結一体化した後に、有機珪素ポリマー
による含浸及び不活性ガス雰囲気で約１０００℃の熱処
理（転化処理）を３回繰り返して行い、さらに、約１３
５０℃で約１００μmのＳｉＣ−ＣＶＤ膜を表面に形成
させた。この断面ミクロ構造を調べた結果、図４に示す
ように、繊維締結部の表面近傍では、表面のみＳｉＣ膜
が形成され、セラミックス繊維間隙にはほとんどＳｉＣ
膜は認められなかった。また、図５に示すように、繊維
締結部の最内層では、セラミックス繊維間隙にＳｉＣは
全く認められなかった。Comparative Example 1 Only a silicon carbide fiber having a fiber diameter of about 140 μm was wound by a filament winding method around an assembly of a silicon nitride ceramic part having the same shape as in Examples 1 and 2. As a cylindrical fastening composite having a diameter of 100 mm similar to that of 1 or 2, after the fastening and integration, the impregnation with an organosilicon polymer and the heat treatment (conversion treatment) at about 1000 ° C. in an inert gas atmosphere are repeated three times. , About 13
An approximately 100 μm SiC-CVD film was formed on the surface at 50 ° C. As a result of examining the cross-sectional microstructure, as shown in FIG. 4, an SiC film was formed only on the surface near the surface of the fiber fastening portion, and almost no
No film was observed. Further, as shown in FIG. 5, in the innermost layer of the fiber fastening portion, no SiC was observed in the gap between the ceramic fibers.
【００１５】そして、実施例１、２及び比較例１で得ら
れた試験体に約１３５０℃の熱サイクル試験（１２回）
を実施した後に、残存強度を調べた結果、本発明の実施
例１、２の試験体では、比較例１の試験体と比べて２倍
程度の破壊強度を保持していた。なお、上記の本発明の
実施例１、２及び比較例１における締結複合体に、ＣＶ
Ｉや樹脂含浸を実施せずに、表面にＳｉＣ−ＣＶＤ膜だ
けを形成させた場合も、本発明の実施例１、２の試験体
では、比較例１の試験体と比べて、繊維締結部の内部ま
でＳｉＣ膜が形成され、高い破壊強度を保持していた。The specimens obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were subjected to a heat cycle test at about 1350 ° C. (12 times).
As a result of examining the residual strength after performing the test, the test pieces of Examples 1 and 2 of the present invention maintained about twice the breaking strength as compared with the test piece of Comparative Example 1. The fastening composites in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 of the present invention described above had CV
In the case where only the SiC-CVD film was formed on the surface without performing the impregnation with I or the resin, the test pieces of Examples 1 and 2 of the present invention had a fiber fastening portion as compared with the test piece of Comparative Example 1. , A SiC film was formed up to the inside, and high breaking strength was maintained.
【００１６】[0016]
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） セラミックス製分割体を繊維径の異なる複数の
セラミックス繊維を用いて巻き付けて締結するので、セ
ラミックス繊維同士の間隙が大きくなり、繊維締結部の
表面からセラミックス製分割体の表面まで貫通する空隙
が保持され、樹脂含浸やＣＶＩ等によるセラミックス・
マトリックス化の際に、樹脂（有機プレカーサ等）や原
料ガスの通路が確保され、繊維締結部の内部まで容易に
セラミックス・マトリックスを付与することができる。 （２） セラミックス製分割体を繊維径の異なる複数の
セラミックス繊維を用いて巻き付けて締結するので、後
の樹脂含浸やＣＶＩ等によるセラミックス・マトリック
ス化が容易になり、耐熱性及び耐酸化性の優れた、しか
も、繊維締結部におけるセラミックス繊維の解れ止め効
果の高いセラミックス複合体が得られる。As described above, the present invention has the following effects. (1) Since the ceramic divided body is wound and fastened by using a plurality of ceramic fibers having different fiber diameters, a gap between the ceramic fibers becomes large, and a gap penetrates from the surface of the fiber fastening portion to the surface of the ceramic divided body. Is retained, and ceramics by resin impregnation, CVI, etc.
At the time of matrix formation, a passage for resin (organic precursor or the like) or raw material gas is secured, and the ceramic matrix can be easily applied to the inside of the fiber fastening portion. (2) Since the ceramic divided body is wound and fastened by using a plurality of ceramic fibers having different fiber diameters, it becomes easy to form a ceramic matrix by resin impregnation or CVI later, and has excellent heat resistance and oxidation resistance. In addition, a ceramic composite having a high effect of preventing ceramic fibers from unraveling at the fiber fastening portion can be obtained.
【図１】本発明の実施の形態による耐熱セラミックス複
合体の繊維巻き付け構造を示す拡大部分断面図である。FIG. 1 is an enlarged partial sectional view showing a fiber winding structure of a heat-resistant ceramic composite according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例１において、ＳｉＣ−ＣＶＩ処
理した後に表面にＳｉＣ−ＣＶＤ膜を形成させた繊維締
結部の表面近傍における断面ミクロ組織を示す電子顕微
鏡写真である（倍率２００倍）。FIG. 2 is an electron micrograph showing a cross-sectional microstructure in the vicinity of the surface of a fiber fastening portion having a surface formed with a SiC-CVD film after a SiC-CVI treatment in Example 1 of the present invention (magnification: 200 times). .
【図３】本発明の実施例１において、ＳｉＣ−ＣＶＩ処
理した後に表面にＳｉＣ−ＣＶＤ膜を形成させた繊維締
結部の最内層における断面ミクロ組織を示す電子顕微鏡
写真である（倍率２００倍）。FIG. 3 is an electron micrograph showing a cross-sectional microstructure of an innermost layer of a fiber fastening portion in which a SiC-CVD film is formed on the surface after a SiC-CVI treatment in Example 1 of the present invention (200 × magnification). .
【図４】比較例１において、有機珪素ポリマーによる含
浸・熱処理後に表面にＳｉＣ−ＣＶＤ膜を形成させた繊
維締結部の表面近傍における断面ミクロ組織を示す電子
顕微鏡写真である（倍率２００倍）。FIG. 4 is an electron micrograph (200 × magnification) showing a cross-sectional microstructure in the vicinity of the surface of a fiber fastening portion in which a SiC-CVD film is formed on the surface after impregnation and heat treatment with an organic silicon polymer in Comparative Example 1.
【図５】比較例１において、有機珪素ポリマーによる含
浸・熱処理後に表面にＳｉＣ−ＣＶＤ膜を形成させた繊
維締結部の最内層における断面ミクロ組織を示す電子顕
微鏡写真である（倍率２００倍）。FIG. 5 is an electron micrograph (200 × magnification) showing a cross-sectional microstructure of an innermost layer of a fiber fastening portion having a SiC-CVD film formed on a surface thereof after impregnation and heat treatment with an organic silicon polymer in Comparative Example 1.
【図６】従来の耐熱セラミックス複合体の繊維巻き付け
構造を示す拡大部分断面図である。FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view showing a conventional fiber winding structure of a heat-resistant ceramic composite.
１０ セラミックス製分割体 １２、１２ａ、１２ｂ セラミックス繊維 １４、１４ａ 繊維締結部 １６ セラミックス・マトリックス DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ceramic divided body 12, 12a, 12b Ceramic fiber 14, 14a Fiber fastening part 16 Ceramic matrix
フロントページの続き (72)発明者 竹原 勇志 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平２−181035（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 37/00 F01D 25/00 F02C 7/00 Continuation of the front page (72) Inventor Yuji Takehara 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Inside the Akashi factory (56) References JP-A-2-181035 (JP, A) (58) Investigated Field (Int.Cl. 6 , DB name) C04B 37/00 F01D 25/00 F02C 7/00
Claims (2)
れる耐熱セラミックス複合体であって、構造体形状に組
み立てられた複数のセラミックス製分割体と、構造体形
状のセラミックス製分割体を締結して一体化するため
に、繊維径の異なる複数のセラミックス繊維がその外周
の少なくとも一部に巻き付けられて形成された繊維締結
部と、繊維締結部の表面及び内部の繊維間隙に形成され
たセラミックス・マトリックスとからなることを特徴と
する耐熱セラミックス複合体。1. A heat-resistant ceramic composite composed of a plurality of ceramic divided bodies, wherein the plurality of ceramic divided bodies assembled into a structure shape and the ceramic divided bodies having a structure shape are fastened. A fiber fastening portion formed by winding a plurality of ceramic fibers having different fiber diameters around at least a part of an outer periphery thereof for integration, and a ceramic matrix formed on a surface and an internal fiber gap of the fiber fastening portion. A heat-resistant ceramic composite, comprising:
のセラミックス製分割体を構造体形状に組み立てた後、
構造体形状になったセラミックス製分割体の外面の少な
くとも一部に繊維径の異なる複数のセラミックス繊維を
巻き付けてセラミックス製分割体を締結し、ついで、構
造体形状に一体化されたセラミックス製分割体の繊維締
結部の表面及び繊維間隙にセラミックス・マトリックス
の原料となる樹脂又はガスを浸透させて、繊維締結部の
表面から内部までセラミックス・マトリックスを形成さ
せることを特徴とする耐熱セラミックス複合体の製造方
法。2. After assembling a plurality of ceramic divided bodies constituting a heat-resistant ceramic composite into a structure,
A plurality of ceramic fibers having different fiber diameters are wound around at least a part of the outer surface of the ceramic divided body having the structure, and the ceramic divided body is fastened. Then, the ceramic divided body integrated into the structure is formed. Manufacturing of a heat-resistant ceramic composite, characterized by forming a ceramic matrix from the surface to the inside of the fiber fastening part by infiltrating the resin or gas as a raw material of the ceramic matrix into the surface and the fiber gap of the fiber fastening part. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9074198A JP2886526B1 (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Heat-resistant ceramic composite and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9074198A JP2886526B1 (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Heat-resistant ceramic composite and manufacturing method thereof |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2886526B1 true JP2886526B1 (en) | 1999-04-26 |
| JPH11263675A JPH11263675A (en) | 1999-09-28 |
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| US10899671B2 (en) * | 2016-08-24 | 2021-01-26 | Westinghouse Electric Company Llc | Process for manufacturing SiC composite ceramics |
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1998
- 1998-03-18 JP JP9074198A patent/JP2886526B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11263675A (en) | 1999-09-28 |
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