JP6726037B2 - SiC/SiC複合材の製造方法 - Google Patents
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(1)SiC繊維からなる骨材を真空または水素雰囲気下でベークし、前記SiC繊維の表面に前記SiC繊維の中心部よりSi比が低い変成層を形成するベーク工程と、前記骨材を構成するSiC繊維間にSiCマトリックスを形成するマトリックス形成工程と、を含む。
なお、中間層とは、SiC繊維とSiCマトリックスとの界面を形成する層であり、中間層には変成層、熱分解炭素層が含まれる。
(7)SiC繊維からなる骨材と、前記骨材を構成するSiC繊維間に形成されたSiCマトリックスとからなり、前記骨材を構成するSiC繊維の表面には、前記SiC繊維の中心部よりSi比が低い変成層を有する。
本発明のSiC/SiC複合材の製造方法は、以下の通りである。
(1)SiC繊維からなる骨材を真空または水素雰囲気下でベークし、SiC繊維の表面にSiC繊維の中心部よりSi比が低い変成層を形成するベーク工程と、骨材を構成するSiC繊維間にSiCマトリックスを形成するマトリックス形成工程と、を含む。
なお、中間層とは、SiC繊維とSiCマトリックスとの界面を形成する層であり、中間層には変成層、熱分解炭素層が含まれる。
また、本発明において真空とは、1kPa以下であることが望ましい。1kPa以下の真空下でベーク工程を行うと、SiC繊維から発生するSiの脱離ガスが、容易に拡散し、SiC繊維の表面の炭素含有率を容易に高めることができる。さらに望ましくは、10Pa以下の真空下でベーク工程を行うことが好ましい。10Pa以下の真空下でベーク工程を行うと、SiC繊維から発生するSiの脱離ガスが、さらに容易に拡散し、SiC繊維の表面の炭素含有率をさらに容易に高めることができる。
(7)SiC繊維からなる骨材と、骨材を構成するSiC繊維間に形成されたSiCマトリックスとからなり、骨材を構成するSiC繊維の表面には、SiC繊維の中心部よりSi比が低い変成層を有する。
図1は、SiC/SiC複合材10の一実施例を示す断面図である。図1に基づいて、本発明のSiC/SiC複合材およびその製造方法を示す実施例1、2について説明する。
SiC繊維を用いて骨材1を形成する。骨材1は、SiC繊維500本を束ねたストランドを用いて作成されたクロスである。骨材1に用いられたSiC繊維は、太さ12μmのSiC繊維(日本カーボン社製ハイニカロンTypeS)である。
次に、クロスの形態の骨材を、炉に入れ減圧し、真空中1650℃で180分間ベークした。なお、真空度は1.3Paであった。
次に、こうして得られた変成層12及び熱分解炭素層13の形成されたSiC繊維11からなる骨材1に、SiCマトリックス2を形成する。
得られたSiC/SiC複合材の破断面の走査電子顕微鏡写真を図7に示す。SiC繊維11とSiCマトリックス2との間に形成された変成層12の部分でSiC繊維11とSiCマトリックス2との剥離が起きていることが確認でき、SiCマトリックス2、SiC繊維11よりも変成層12の強度が劣ることが確認できる。
表面に変成層12を有しさらにその外側が熱分解炭素層13で覆われたSiC繊維を骨材1に用いたSiC/SiC複合材10である実施例2について説明する。
ベーク工程までは、実施例1と同様に行う。具体的にはSiC繊維を用いて骨材1を形成する。骨材1は、SiC繊維500本を束ねたストランドを用いて作成された筒状のフィラメントワインディング体である。骨材1に用いられたSiC繊維は、太さ12μmのSiC繊維(日本カーボン社製ハイニカロンTypeS)である。次に、筒状のフィラメントワインディング体である骨材を、炉に入れ一旦減圧し、水素雰囲気下で1700℃まで昇温することによりベークした。
実施例2では、ベーク工程の後に熱分解炭素層形成工程を有し、SiC繊維11の変成層12の外側に熱分解炭素層13を形成する。熱分解炭素層形成工程は、原料ガスとしてメタンを用い、1700℃の処理温度、7.5分間の処理時間で形成した。
次に、こうして得られたSiC繊維からなる骨材1に、SiCマトリックス2を形成する。SiCマトリックス2は、SiC前駆体を含浸したのち、焼成するPIP法で行うことができる。SiC前駆体であるポリカルボシランの溶液中に筒状のフィラメントワインディング体である骨材を浸漬し、繊維間に含浸する。
2 SiCマトリックス
10 SiC/SiC複合材
11 SiC繊維
12 変成層
13 熱分解炭素層
14 表層
15 空隙
Claims (6)
- SiC繊維からなる骨材を真空または水素雰囲気下でベークし、前記SiC繊維の表面に前記SiC繊維の中心部よりSi比が低い変成層を形成するベーク工程と、
前記骨材を構成するSiC繊維間にSiCマトリックスを形成するマトリックス形成工程と、
を含み、
前記ベーク工程の処理温度は、1400〜2000℃であるSiC/SiC複合材の製造方法。 - SiC繊維からなる骨材を真空または水素雰囲気下でベークし、前記SiC繊維の表面に前記SiC繊維の中心部よりSi比が低い変成層を形成するベーク工程と、
前記骨材を構成するSiC繊維間にSiCマトリックスを形成するマトリックス形成工程と、
を含み、
前記ベーク工程と前記マトリックス形成工程との間に、前記SiC繊維表面に熱分解炭素層を形成する熱分解炭素層形成工程をさらに有するSiC/SiC複合材の製造方法。 - 前記ベーク工程の処理温度は、1400〜2000℃である請求項2に記載のSiC/SiC複合材の製造方法。
- 前記変成層は、厚さが5〜1000nmである請求項1から3のいずれか1項に記載のSiC/SiC複合材の製造方法。
- 前記SIC繊維は、太さが5〜20μmである請求項1から4のいずれか1項に記載のSiC/SiC複合材の製造方法。
- 前記マトリックス形成工程は、SiC前駆体を含浸した後焼成するPIP(Polymer Infiltration and Pyrolysis)法及び/または原料ガスを導入し熱分解させるCVD法である請求項1から5のいずれか1項に記載のSiC/SiC複合材の製造方法。
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