JP7154777B2 - CERAMIC COMPOSITE MANUFACTURING METHOD AND FIXING JIG - Google Patents

CERAMIC COMPOSITE MANUFACTURING METHOD AND FIXING JIG Download PDF

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Description

本発明は、セラミック複合材の製造方法、及び、固定治具に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic composite material and a fixture.

ＳｉＣ繊維などのセラミック繊維からなる骨材をセラミックマトリックスで固定したセラミック複合材は、高い耐熱性と強度を有しているので、航空、原子力など、過酷な環境下で使用される部材として期待されている。 Ceramic composite materials, in which aggregates made of ceramic fibers such as SiC fibers are fixed with a ceramic matrix, have high heat resistance and strength, so they are expected to be used in harsh environments such as aviation and nuclear power. ing.

特許文献１には、様々な形状のセラミック複合材を得るためのプロセスについて記載されている。具体的には、様々な形状の部品に対応するため、繊維強化基体が、製造されるべき部品の形状に対応する形状のプリフォーム形態に製造される。 US Pat. No. 6,300,000 describes a process for obtaining ceramic composites of various shapes. Specifically, to accommodate various shaped parts, the fiber reinforced substrate is manufactured in preform form with a shape corresponding to the shape of the part to be manufactured.

繊維強化基体の高密度化において、一般的に用いられている方法は化学気相浸透（ＣＶＩ）法である。また、製造される部品の形状が複雑である場合には特に、プリフォームの形状を保持するために、プリフォームを支えるためのツール（サポートツールともいう）が必要となる。かかるサポートツールは大きなスペースを占め、ＣＶＩ炉中で大量の熱慣性を示す。したがって、ＣＶＩ法によるセラミックスマトリックスを用いたプリフォームの高密度化は、通常、二工程において行われる。第一の強化工程は、セラミックマトリックス強化相が堆積し、プリフォームがその形状をサポートツールの補助なしに保持するのに充分な程度にプリフォームの繊維を結合する間に行われる。当該強化後、プリフォームはサポートツールから外され、第二工程の間、強化は続行される。 A commonly used method for densifying fiber reinforced substrates is chemical vapor infiltration (CVI). In addition, a tool for supporting the preform (also called a support tool) is required to hold the shape of the preform, especially when the shape of the part to be manufactured is complicated. Such support tools occupy a large amount of space and exhibit a large amount of thermal inertia in CVI furnaces. Densification of a preform with a ceramic matrix by the CVI method is therefore usually carried out in two steps. The first strengthening step is performed while the ceramic matrix reinforcement phase is being deposited and bonds the fibers of the preform sufficiently that the preform retains its shape without the aid of support tools. After said consolidation, the preform is removed from the support tool and consolidation continues during the second step.

それにもかかわらず、ＣＶＩ処理の進行は遅く、炉中に存在するサポートツールを用いての当該処理によるプリフォームの強化はかなり長い時間を占めるため、上述した問題（大きなスペース、大量の熱慣性）が依然として存在する。さらに、当該強化後においては、プリフォームを冷却し、炉から取り出してサポートツールを外した後、再び炉に戻して所望の温度まで上げて強化を続行するので、多大な操作が見込まれる。 Nevertheless, the progress of the CVI process is slow and the strengthening of the preform by this process with support tools present in the furnace takes a rather long time, thus leading to the problems mentioned above (large space, large amount of thermal inertia). still exists. Furthermore, after the tempering, the preform is cooled, taken out of the furnace, removed from the support tool, returned to the furnace, heated to the desired temperature, and tempered to continue tempering.

そこで、特許文献１には、セラミックマトリックスにより高密度化される繊維強化材を含む複合部材の製造方法として、以下の
・織り繊維テクスチャーを提供する工程、
・その後、繊維テクスチャーが変形性を維持しながら、ＣＶＩ法を用いて繊維テクスチャーの繊維上に、該繊維に接触し複合材料の脆化を低減する内側層と、外側セラミック層とを少なくとも含む中間相被膜を形成する工程、
・中間相被膜を形成した後、該中間相被膜が形成された繊維を用いた繊維テクスチャーを、製造される複合部材の繊維強化材を構成する繊維プリフォームに成形し、繊維プリフォームがその形状を維持する工程、
・繊維同士を結合するセラミック強化マトリックス相を用いた部分高密度化により、繊維プリフォームの形状が維持されている間にプリフォームを強化することにより、強化されるプリフォームがサポートツールによる補助なしでそれ自体の形状を保持することを可能とする工程（ここで強化は、セラミック強化マトリックス相の材料の前駆体である樹脂を含有する液体組成物で繊維プリフォームを含浸し、前駆体をセラミックスに変換することにより行われ、中間相被膜の外側層はマトリックス強化相と同じセラミック材料から形成される）、
・ＣＶＩ法を用い、セラミックマトリックス相を補充することにより強化プリフォームの高密度化を続ける工程、
を含む方法が記載されている。 Therefore, in Patent Document 1, as a method for manufacturing a composite member including a fiber reinforcement that is densified by a ceramic matrix, the following: providing a woven fiber texture;
An intermediate comprising at least an inner layer that contacts the fibers and reduces embrittlement of the composite, and an outer ceramic layer that is then placed on the fibers of the fiber texture using the CVI process while the fiber texture remains deformable. forming a phase coating;
- After forming the interphase coating, the fiber texture using the fiber on which the interphase coating is formed is molded into a fiber preform that constitutes the fiber reinforcement of the composite member to be manufactured, and the fiber preform is shaped the process of maintaining
・Partial densification with a ceramic reinforced matrix phase that binds the fibers together strengthens the preform while maintaining the shape of the fiber preform so that the reinforced preform is not assisted by support tools. (wherein reinforcement involves impregnating the fiber preform with a liquid composition containing a resin that is a precursor of the material of the ceramic reinforcement matrix phase, the precursor being the ceramics and the outer layer of the mesophase coating is formed from the same ceramic material as the matrix reinforcing phase),
- continuing the densification of the reinforced preform by replenishing the ceramic matrix phase using the CVI method;
A method is described that includes

特許第５１１７８６２号公報Japanese Patent No. 5117862

しかしながら、特許文献１に記載されているセラミック複合材の製造方法では、形状が固まっていない骨材からセラミック複合材を得るために、ＣＶＩ法の後に部分高密度化を行い、その後、再びＣＶＩ法を行っている。このため、プロセスが複雑であり、コスト増加の原因となる。 However, in the method for producing a ceramic composite material described in Patent Document 1, in order to obtain a ceramic composite material from an aggregate whose shape is not solidified, partial densification is performed after the CVI method, and then the CVI method is performed again. It is carried out. Therefore, the process is complicated and causes an increase in cost.

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ＣＶＩ法を用いた単純なプロセスでセラミック複合材を得るための製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、上記方法に用いられる固定治具を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a manufacturing method for obtaining a ceramic composite material by a simple process using the CVI method. Another object of the present invention is to provide a fixture used in the above method.

本発明のセラミック複合材の製造方法は、セラミック繊維からなる骨材を固定治具で把持する工程と、上記固定治具で把持された上記骨材の隙間に、ＣＶＩ法によりセラミックマトリックスを形成する工程と、を含み、上記固定治具は、複数の支持部材からなり、上記支持部材の少なくとも１つは、上記骨材を把持した状態で上記骨材と接する側の第１主面から反対側の第２主面まで貫通するメッシュ状の貫通孔を有することを特徴とする。 A method for producing a ceramic composite material according to the present invention includes the steps of holding aggregates made of ceramic fibers with a fixing jig, and forming a ceramic matrix in gaps between the aggregates held by the fixing jig by the CVI method. wherein the fixing jig comprises a plurality of support members, and at least one of the support members is provided on the side opposite to the first principal surface on the side that contacts the aggregate while gripping the aggregate. It is characterized by having a mesh-like through-hole penetrating to the second main surface of the.

本発明のセラミック複合材の製造方法によれば、ＣＶＩ法によりセラミックマトリックスを形成する際、セラミック繊維からなる骨材を固定治具で把持した状態で、支持部材に設けられた貫通孔から原料ガスを充分に供給することができる。そのため、１回のプロセスでセラミック複合材の形状を固定することができる。また、骨材を固定治具で把持した状態で形状を固定するため、種々の形状の支持部材を組み合わせることによって、セラミック複合材の形状を自在に調整することができる。 According to the method for producing a ceramic composite material of the present invention, when a ceramic matrix is formed by the CVI method, the raw material gas is passed through the through holes provided in the support member while the aggregate made of ceramic fibers is held by a fixing jig. can be sufficiently supplied. Therefore, the shape of the ceramic composite can be fixed in one process. Further, since the shape of the aggregate is fixed while being held by the fixing jig, the shape of the ceramic composite material can be freely adjusted by combining support members of various shapes.

本発明のセラミック複合材の製造方法において、上記支持部材は、黒鉛からなることが望ましい。 In the method for producing a ceramic composite material of the present invention, it is desirable that the supporting member is made of graphite.

支持部材が黒鉛からなる場合、容易に切削加工を行うことができるため、様々な形状を得ることができる。また、黒鉛は高い耐熱性及び強度を有している点でも望ましい。 When the support member is made of graphite, it can be cut easily, so various shapes can be obtained. Graphite is also desirable in that it has high heat resistance and strength.

本発明のセラミック複合材の製造方法において、上記支持部材の上記第２主面には、上記貫通孔の長さが支持部材の厚さより短くなるように凹部が形成されていることが望ましい。 In the manufacturing method of the ceramic composite material of the present invention, it is preferable that the second main surface of the support member is formed with a recess such that the length of the through hole is shorter than the thickness of the support member.

支持部材の外側となる第２主面に凹部が形成されていると、支持部材の強度を維持しながら熱容量を小さくすることができる。そのため、短時間でセラミック複合材の形状を固定することができ、処理時間を短くすることができる。 Forming the concave portion on the second main surface, which is the outside of the support member, can reduce the heat capacity while maintaining the strength of the support member. Therefore, the shape of the ceramic composite material can be fixed in a short time, and the processing time can be shortened.

本発明のセラミック複合材の製造方法においては、断面が凹形状のセラミック複合材を製造するために、上記支持部材は、上記セラミック複合材の内側に配置される内側部材と、上記セラミック複合材の外側に配置される外側部材とからなることが望ましい。 In the method for manufacturing a ceramic composite material of the present invention, in order to manufacture a ceramic composite material having a concave cross section, the support member includes an inner member arranged inside the ceramic composite material, and an inner member disposed inside the ceramic composite material. and an outer member disposed on the outside.

支持部材を内側と外側に配置することにより、あらかじめ骨材を曲げたまま、大きく曲がった凹形状のセラミック複合材を得ることができる。そのため、セラミック繊維の破断などが発生しにくく、高強度のセラミック複合材を得ることができる。 By arranging the support members inside and outside, it is possible to obtain a highly curved concave ceramic composite material while preliminarily bending the aggregate. Therefore, breakage of the ceramic fibers is less likely to occur, and a high-strength ceramic composite material can be obtained.

本発明のセラミック複合材の製造方法において、上記内側部材は、両側の主面が上記骨材と接する板形状であることが望ましい。 In the method for manufacturing a ceramic composite material of the present invention, it is preferable that the inner member has a plate shape with both main surfaces in contact with the aggregate.

内側部材の両側の主面が骨材と接する板形状とすることにより、凹形状に曲げられたセラミック複合材の間隔を小さくすることができる。そのため、骨材が大きく曲げられても、セラミック繊維に負担のかからないセラミック複合材を得ることができる。 By forming the inner member into a plate shape in which both main surfaces are in contact with the aggregate, it is possible to reduce the interval between the concavely bent ceramic composite materials. Therefore, it is possible to obtain a ceramic composite material that does not impose a burden on the ceramic fibers even if the aggregate is greatly bent.

本発明のセラミック複合材の製造方法において、上記外側部材には、上記セラミック複合材の凹形状に相当するキャビティーと、上記セラミック複合材の余肉に相当するキャビティーとが形成され、上記余肉に相当するキャビティーは、上記凹形状に相当するキャビティーよりも間隔が広がるように構成されていることが望ましい。 In the method for manufacturing a ceramic composite material of the present invention, the outer member is formed with a cavity corresponding to the concave shape of the ceramic composite material and a cavity corresponding to the excess thickness of the ceramic composite material. It is desirable that the cavity corresponding to the flesh be configured to be wider than the cavity corresponding to the concave shape.

セラミック複合材は、端部がほつれやすいため、一定量の余肉を必要とする。そこで、余肉に相当するキャビティーを凹形状に相当するキャビティーよりも間隔が広がるように外側部材を構成することにより、内側部材を厚くすることができ、破損しにくくすることができる。 Ceramic composites tend to fray at the edges and therefore require a certain amount of excess material. Therefore, by constructing the outer member such that the cavity corresponding to the excess thickness is wider than the cavity corresponding to the concave shape, the inner member can be made thicker and less likely to break.

本発明のセラミック複合材の製造方法において、上記セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維であることが望ましい。 In the method for producing a ceramic composite material of the present invention, the ceramic fibers are desirably SiC fibers.

骨材を構成するセラミック繊維がＳｉＣ繊維であると、強度、耐熱性及び耐酸化性に優れたセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic fibers constituting the aggregate are SiC fibers, a ceramic composite material having excellent strength, heat resistance and oxidation resistance can be obtained.

本発明のセラミック複合材の製造方法において、上記セラミックマトリックスは、ＳｉＣであることが望ましい。 In the method for producing a ceramic composite material of the present invention, the ceramic matrix is desirably SiC.

セラミックマトリックスがＳｉＣであると、強度、耐熱性及び耐酸化性に優れたセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic matrix is SiC, a ceramic composite material having excellent strength, heat resistance and oxidation resistance can be obtained.

本発明のセラミック複合材の製造方法において、上記支持部材の、上記第１主面には、ＳｉＣ又は熱分解炭素が被覆されていることが望ましい。 In the method of manufacturing a ceramic composite material of the present invention, it is desirable that the first main surface of the support member is coated with SiC or pyrolytic carbon.

骨材と接する側の第１主面にＳｉＣ又は熱分解炭素が被覆されていると、得られたセラミック複合材を支持部材から容易に離型することができる。 If the first main surface on the side that contacts the aggregate is coated with SiC or pyrolytic carbon, the obtained ceramic composite material can be easily released from the support member.

本発明の固定治具は、セラミック繊維からなる骨材を把持するための固定治具であって、上記固定治具は、複数の支持部材からなり、上記支持部材の少なくとも１つは、上記骨材を把持した状態で上記骨材と接する側の第１主面から反対側の第２主面まで貫通するメッシュ状の貫通孔を有することを特徴とする。 A fixing jig of the present invention is a fixing jig for holding an aggregate made of ceramic fibers, the fixing jig comprising a plurality of support members, at least one of the support members being the bone It is characterized by having a mesh-shaped through-hole penetrating from a first main surface on the side in contact with the aggregate to a second main surface on the opposite side while holding the material.

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a fixing jig according to the first embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically. 図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 2(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 2(b) is a fixing jig according to the second embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically. 図３（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 3(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 3(b) is a fixing jig according to the third embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically. 図４（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 4(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4(b) is a fixing jig according to the fourth embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically. 図５（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 5(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5(b) is a fixing jig according to the fifth embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically. 図６は、本発明の第５実施形態に係る固定治具の別の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view schematically showing another example of the fixing jig according to the fifth embodiment of the invention. 図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、固定治具で把持された状態の骨材の形状の例を模式的に示す断面図である。7(a), 7(b) and 7(c) are cross-sectional views schematically showing examples of shapes of aggregates held by a fixing jig.

（発明の詳細な説明）
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。 (Detailed description of the invention)
The present invention will be specifically described below. However, the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention.

［セラミック複合材の製造方法］
本発明のセラミック複合材の製造方法は、セラミック繊維からなる骨材を固定治具で把持する工程と、上記固定治具で把持された上記骨材の隙間に、ＣＶＩ法によりセラミックマトリックスを形成する工程と、を含む。 [Method for producing ceramic composite]
A method for producing a ceramic composite material according to the present invention includes the steps of holding aggregates made of ceramic fibers with a fixing jig, and forming a ceramic matrix in gaps between the aggregates held by the fixing jig by the CVI method. and

まず、セラミック繊維からなる骨材を固定治具で把持する。 First, aggregates made of ceramic fibers are held by a fixing jig.

骨材の形態は特に限定されず、例えば、クロス、抄造体、フィラメントワインディング体、ブレーディング体などが挙げられる。 The form of the aggregate is not particularly limited, and examples thereof include cloth, papermaking, filament winding, and braiding.

クロスは、セラミック繊維を束ねたストランドを用いて製織される。抄造体は、セラミック繊維の短繊維、長繊維などを用いて製造される。フィラメントワインディング体は、セラミック繊維を束ねたストランドをマンドレルに巻回して形成される。ブレーディング体は、互いに対向する螺旋方向にストランドを編んで円筒形状の骨材が形成される。 The cloth is woven using strands of ceramic fibers. The paper product is produced using short fibers, long fibers, and the like of ceramic fibers. The filament winding body is formed by winding a strand of ceramic fibers around a mandrel. The braiding body is formed by braiding strands in opposing spiral directions to form a cylindrical aggregate.

１本のストランドに用いられるセラミック繊維の本数は特に限定されないが、例えば１００～５０００本である。 Although the number of ceramic fibers used in one strand is not particularly limited, it is, for example, 100 to 5000.

骨材を構成するセラミック繊維の種類は特に限定されず、例えば、ＳｉＣ繊維、炭素繊維などが挙げられる。 The type of ceramic fibers forming the aggregate is not particularly limited, and examples thereof include SiC fibers and carbon fibers.

中でも、セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維であることが望ましい。
骨材を構成するセラミック繊維がＳｉＣ繊維であると、強度、耐熱性及び耐酸化性に優れたセラミック複合材を得ることができる。 Among them, the ceramic fibers are preferably SiC fibers.
When the ceramic fibers constituting the aggregate are SiC fibers, a ceramic composite material having excellent strength, heat resistance and oxidation resistance can be obtained.

本発明のセラミック複合材の製造方法においては、固定治具が複数の支持部材からなり、上記支持部材の少なくとも１つが、上記骨材を把持した状態で上記骨材と接する側の第１主面から反対側の第２主面まで貫通するメッシュ状の貫通孔を有することを特徴としている。このような固定治具もまた、本発明の１つである。本発明の固定治具については、後述の［固定治具］で詳しく説明する。 In the method for manufacturing a ceramic composite material of the present invention, the fixing jig is composed of a plurality of support members, and at least one of the support members has a first main surface on the side that contacts the aggregate while holding the aggregate. It is characterized by having a mesh-like through-hole penetrating from to the second main surface on the opposite side. Such a fixing jig is also one aspect of the present invention. The fixing jig of the present invention will be described in detail in the "fixing jig" section below.

次に、固定治具で把持された骨材の隙間に、ＣＶＩ法によりセラミックマトリックスを形成する。 Next, a ceramic matrix is formed by the CVI method in the gaps between the aggregates held by the fixing jig.

具体的には、固定治具で把持された骨材をＣＶＤ炉内に置き、ＣＶＤ炉内にセラミックマトリックスの形成材料となる原料ガスを供給することで、骨材の隙間、すなわち骨材を構成するセラミック繊維の間にセラミックマトリックスを充填することができる。 Specifically, the aggregates held by the fixing jig are placed in a CVD furnace, and the gaps between the aggregates, i.e., the aggregates, are formed by supplying the raw material gas, which is the material for forming the ceramic matrix, into the CVD furnace. A ceramic matrix can be filled between the ceramic fibers.

上記のとおり、固定治具を構成する支持部材にはメッシュ状の貫通孔が設けられているため、この貫通孔から原料ガスを充分に供給することができる。そのため、１回のプロセスでセラミック複合材の形状を固定することができる。 As described above, since the mesh-shaped through-holes are provided in the support member constituting the fixing jig, the raw material gas can be sufficiently supplied through the through-holes. Therefore, the shape of the ceramic composite can be fixed in one process.

また、骨材を固定治具で把持した状態で形状を固定するため、種々の形状の支持部材を組み合わせることによって、セラミック複合材の形状を自在に調整することができる。例えば、平板状のセラミック複合材、断面が凹形状のセラミック複合材など様々な形状のセラミック複合材を製造することができる。 Further, since the shape of the aggregate is fixed while being held by the fixing jig, the shape of the ceramic composite material can be freely adjusted by combining support members of various shapes. For example, it is possible to manufacture ceramic composite materials having various shapes such as flat plate-shaped ceramic composite materials and ceramic composite materials having a concave cross section.

本明細書において、断面が凹形状のセラミック複合材には、断面がＵ形状又はＶ形状のセラミック複合材も含まれる。 As used herein, ceramic composites having a concave cross-section also include ceramic composites having a U-shaped or V-shaped cross-section.

セラミックマトリックスの種類は特に限定されず、例えば、ＳｉＣ、炭素などが挙げられる。 The type of ceramic matrix is not particularly limited, and examples thereof include SiC and carbon.

中でも、セラミックマトリックスは、ＳｉＣであることが望ましい。
セラミックマトリックスがＳｉＣであると、強度、耐熱性及び耐酸化性に優れたセラミック複合材を得ることができる。 Among them, the ceramic matrix is desirably SiC.
When the ceramic matrix is SiC, a ceramic composite material having excellent strength, heat resistance and oxidation resistance can be obtained.

例えば、ＣＶＩ法によりＳｉＣのマトリックスを形成する場合、セラミックマトリックスの前駆体である原料ガスとしては、例えば、メチルトリクロロシラン（ＣＨ３ＳｉＣｌ３）やメチルジクロロシラン（ＣＨ３ＳｉＨＣｌ２）などのハロゲン化有機珪素化合物、あるいは、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）やシラン（ＳｉＨ４）などのＳｉ原子を含むガスと炭化水素ガス（ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６等）などのＣ原子を含むガスとの混合ガスが用いられる。また、ＣＶＤ炉での真空度は、例えば１～３０ｋＰａであり、処理温度は、例えば、１０００～１５００℃である。 For example, when a SiC matrix is formed by the CVI method, the raw material gas that is the precursor of the ceramic matrix includes, for example, halogenated gases such as methyltrichlorosilane (CH 3 SiCl 3 ) and methyldichlorosilane (CH 3 SiHCl 2 ). Organic silicon compounds or mixtures of gases containing Si atoms such as silicon tetrachloride (SiCl 4 ) and silane (SiH 4 ) and gases containing C atoms such as hydrocarbon gases (CH 4 , C 2 H 6 , etc.) Gas is used. The degree of vacuum in the CVD furnace is, for example, 1 to 30 kPa, and the processing temperature is, for example, 1000 to 1500.degree.

また、セラミック繊維と、セラミックマトリックスが同種である場合には、セラミック繊維の表面に異なる種類のセラミック層を形成した後、セラミックマトリックスを形成してもよい。例えば、ＳｉＣ繊維とＳｉＣのマトリックスとからなる場合に、ＳｉＣ繊維の表面に、ＢＮ、熱分解炭素などの異なるセラミック層を形成することで、セラミック繊維とセラミックマトリックスとの一体化を防止することができる。 Moreover, when the ceramic fiber and the ceramic matrix are of the same type, the ceramic matrix may be formed after forming a different type of ceramic layer on the surface of the ceramic fiber. For example, in the case of SiC fibers and a matrix of SiC, it is possible to prevent integration of the ceramic fibers and the ceramic matrix by forming a different ceramic layer such as BN or pyrolytic carbon on the surface of the SiC fibers. can.

［固定治具］
本発明の固定治具は、セラミック繊維からなる骨材を把持するための固定治具である。本発明の固定治具は、複数の支持部材からなり、上記支持部材の少なくとも１つは、上記骨材を把持した状態で上記骨材と接する側の第１主面から反対側の第２主面まで貫通するメッシュ状の貫通孔を有することを特徴としている。 [fixing jig]
A fixing jig of the present invention is a fixing jig for holding an aggregate made of ceramic fibers. The fixing jig of the present invention comprises a plurality of support members, and at least one of the support members is a second main surface on the opposite side from the first main surface on the side in contact with the aggregate while gripping the aggregate. It is characterized by having mesh-like through-holes penetrating to the surface.

本発明の固定治具においては、骨材と接するすべての支持部材の第１主面に貫通孔が設けられていることが望ましいが、骨材と接する第１主面に貫通孔が設けられていない支持部材があってもよい。 In the fixing jig of the present invention, it is desirable that through holes are provided in the first principal surfaces of all supporting members that come into contact with the aggregate. There may be no support members.

本明細書において、「メッシュ状」とは、規則的又は不規則な形状及び配置を有する複数個の貫通孔が形成されている状態を意味する。 As used herein, "mesh-like" means a state in which a plurality of through-holes having a regular or irregular shape and arrangement are formed.

貫通孔の長手方向に垂直な断面形状は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形などが挙げられる。貫通孔の断面形状は１種でもよいし、２種以上でもよい。 The cross-sectional shape of the through hole perpendicular to the longitudinal direction is not particularly limited, and examples thereof include circular, elliptical, and polygonal shapes. The through-holes may have one cross-sectional shape, or two or more cross-sectional shapes.

貫通孔の大きさは特に限定されないが、１個の貫通孔の断面積は、１０～５００ｍｍ２であることが望ましい。貫通孔の大きさはすべて同じでもよいし、少なくとも一部が異なっていてもよい。 The size of the through-hole is not particularly limited, but the cross-sectional area of one through-hole is desirably 10 to 500 mm 2 . The through holes may all have the same size, or at least some of them may have different sizes.

複数個の貫通孔は、不規則に配置されていてもよいが、規則的に配置されていることが望ましい。 Although the plurality of through-holes may be arranged irregularly, it is desirable that they be arranged regularly.

貫通孔の個数は特に限定されないが、支持部材の第１主面１ｃｍ２あたり、０．１～１０個であることが望ましい。 The number of through-holes is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 per 1 cm 2 of the first main surface of the support member.

また、支持部材の第１主面のうち、骨材と接している面積全体に占める貫通孔の断面積の合計である開口率は、２０～７０％であることが望ましい。 Further, it is desirable that the opening ratio, which is the total cross-sectional area of the through-holes in the entire area in contact with the aggregate, of the first main surface of the support member is 20 to 70%.

支持部材の材料は特に限定されず、例えば、黒鉛、ＳｉＣ、アルミナ、ムライトなどが挙げられる。 The material of the support member is not particularly limited, and examples thereof include graphite, SiC, alumina, and mullite.

中でも、支持部材は、黒鉛からなることが望ましい。
支持部材が黒鉛からなる場合、容易に切削加工を行うことができるため、様々な形状を得ることができる。また、黒鉛は高い耐熱性及び強度を有している点でも望ましい。 Among them, it is desirable that the supporting member is made of graphite.
When the support member is made of graphite, it can be cut easily, so various shapes can be obtained. Graphite is also desirable in that it has high heat resistance and strength.

本発明の支持部材は、第１主面に、ＳｉＣ又は熱分解炭素が被覆されていることが望ましい。
骨材と接する側の第１主面にＳｉＣ又は熱分解炭素が被覆されていると、得られたセラミック複合材を支持部材から容易に離型することができる。 The support member of the present invention is preferably coated with SiC or pyrolytic carbon on the first main surface.
If the first main surface on the side that contacts the aggregate is coated with SiC or pyrolytic carbon, the obtained ceramic composite material can be easily released from the support member.

例えば、ＣＶＤ法、前駆体法などの方法によって支持部材の主面にＳｉＣ又は熱分解炭素を被覆することができる。 For example, the main surface of the supporting member can be coated with SiC or pyrolytic carbon by a method such as CVD method or precursor method.

ＳｉＣ又は熱分解炭素の被覆の厚みは特に限定されないが、１０～１００μｍであることが望ましい。 The thickness of the SiC or pyrolytic carbon coating is not particularly limited, but is preferably 10 to 100 μm.

以下、本発明の固定治具の実施形態について、骨材が把持された状態で説明する。
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the fixing jig of the present invention will be described in a state in which aggregates are gripped.
Each embodiment shown below is an example, and it goes without saying that partial replacement or combination of configurations shown in different embodiments is possible.

（第１実施形態）
第１実施形態では、平板状のセラミック複合材を製造するために、一対の支持部材の間に骨材が挟まれる。 (First embodiment)
In a first embodiment, an aggregate is sandwiched between a pair of support members to produce a planar ceramic composite.

本発明の第１実施形態においては、骨材と接する一対の支持部材のうち、いずれか一方の支持部材の第１主面に貫通孔が設けられていればよいが、両方の支持部材の第１主面に貫通孔が設けられていることが望ましい。 In the first embodiment of the present invention, it suffices that one of the pair of support members in contact with the aggregate is provided with through holes in the first main surface of the support member. It is desirable that through-holes are provided in one main surface.

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。 FIG. 1(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a fixing jig according to the first embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically.

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す固定治具１は、上面側部材１１及び下面側部材１２からなる。上面側部材１１と下面側部材１２との間に骨材１０が挟まれることにより、骨材１０が固定治具１で把持されている。 A fixture 1 shown in FIGS. The aggregate 10 is held by the fixing jig 1 by being sandwiched between the upper surface side member 11 and the lower surface side member 12 .

上面側部材１１は、セラミック複合材となる骨材１０の上面側に配置される支持部材である。
上面側部材１１は平板状であり、骨材１０と接する側の第１主面１１ａと、第１主面１１ａと反対側の第２主面１１ｂとを有している。上面側部材１１は、第１主面１１ａから第２主面１１ｂまで貫通する複数個の貫通孔１３を有している。 The upper surface side member 11 is a support member arranged on the upper surface side of the aggregate 10 which is a ceramic composite material.
The upper surface side member 11 has a flat plate shape, and has a first main surface 11a in contact with the aggregate 10 and a second main surface 11b opposite to the first main surface 11a. The upper surface side member 11 has a plurality of through holes 13 penetrating from the first main surface 11a to the second main surface 11b.

下面側部材１２は、セラミック複合材となる骨材１０の下面側に配置される支持部材である。
下面側部材１２は平板状であり、骨材１０と接する側の第１主面１２ａと、第１主面１２ａと反対側の第２主面１２ｂとを有している。下面側部材１２は、第１主面１２ａから第２主面１２ｂまで貫通する複数個の貫通孔１４を有している。 The lower surface side member 12 is a support member arranged on the lower surface side of the aggregate 10 which is a ceramic composite material.
The lower surface side member 12 has a flat plate shape and has a first main surface 12a on the side in contact with the aggregate 10 and a second main surface 12b on the side opposite to the first main surface 12a. The lower surface side member 12 has a plurality of through holes 14 penetrating from the first main surface 12a to the second main surface 12b.

図１には示されていないが、上面側部材１１及び下面側部材１２は、ネジ、ボルト、ナット等の固定部材によって互いに固定されることが望ましい。 Although not shown in FIG. 1, the upper surface side member 11 and the lower surface side member 12 are preferably fixed to each other by fixing members such as screws, bolts, and nuts.

図１では、上面側部材１１が鉛直上方、下面側部材１２が鉛直下方に配置されているが、上面側部材１１と下面側部材１２との間に骨材１０が挟まれる限り、その方向は特に限定されない。 In FIG. 1, the upper surface side member 11 is arranged vertically upward and the lower surface side member 12 is arranged vertically downward. It is not particularly limited.

上記のように骨材を固定治具で把持した後、ＣＶＤ炉に入れ、骨材のセラミック繊維間にセラミックマトリックスをＣＶＩ法で形成する。固定治具はメッシュ状の貫通孔を有しているので、骨材全体に原料ガスが届き、固定治具を外すと平板状のセラミック複合材を得ることができる。 After holding the aggregate with a fixing jig as described above, the aggregate is placed in a CVD furnace, and a ceramic matrix is formed between the ceramic fibers of the aggregate by the CVI method. Since the fixing jig has mesh-like through-holes, the raw material gas reaches the entire aggregate, and when the fixing jig is removed, a flat ceramic composite material can be obtained.

（第２実施形態）
第２実施形態では、支持部材の縁以外の領域で貫通孔の長さが短くなるように支持部材の第２主面に凹部が形成されている点を除いて、第１実施形態と同様である。 (Second embodiment)
The second embodiment is the same as the first embodiment, except that recesses are formed in the second main surface of the support member so that the length of the through hole is reduced in regions other than the edge of the support member. be.

本発明の第２実施形態においては、貫通孔が設けられているすべての支持部材の第２主面に凹部が形成されていることが望ましいが、凹部が形成されていない支持部材があってもよい。 In the second embodiment of the present invention, it is desirable that recesses are formed in the second main surface of all support members provided with through holes, but even if there are support members without recesses, good.

本発明の第２実施形態において、凹部の大きさ、形状、深さなどは特に限定されない。複数の支持部材に凹部が形成されている場合、凹部の大きさ、形状、深さなどは、それぞれ同じでもよいし、異なっていてもよい。また、同一の第２主面に、複数の凹部が形成されていてもよい。 In the second embodiment of the present invention, the size, shape, depth, etc. of the recess are not particularly limited. When recesses are formed in a plurality of support members, the size, shape, depth, etc. of the recesses may be the same or different. Also, a plurality of recesses may be formed on the same second main surface.

図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。 FIG. 2(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 2(b) is a fixing jig according to the second embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically.

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す固定治具２は、上面側部材２１及び下面側部材２２からなる。上面側部材２１と下面側部材２２との間に骨材２０が挟まれることにより、骨材２０が固定治具２で把持されている。 The fixture 2 shown in FIGS. 2(a) and 2(b) consists of an upper surface side member 21 and a lower surface side member 22. As shown in FIG. The aggregate 20 is held by the fixing jig 2 by being sandwiched between the upper surface side member 21 and the lower surface side member 22 .

上面側部材２１は平板状であり、骨材２０と接する側の第１主面２１ａと、第１主面２１ａと反対側の第２主面２１ｂとを有している。上面側部材２１は、第１主面２１ａから第２主面２１ｂまで貫通する複数個の貫通孔２３を有している。 The upper surface side member 21 has a flat plate shape, and has a first main surface 21a in contact with the aggregate 20 and a second main surface 21b opposite to the first main surface 21a. The upper surface side member 21 has a plurality of through holes 23 penetrating from the first main surface 21a to the second main surface 21b.

上面側部材２１において、骨材２０と接している第１主面２１ａと反対側の第２主面２１ｂには凹部２５が形成されている。凹部２５は、第２主面２１ｂの四辺に沿って形成されている。凹部２５が形成されているため、上面側部材２１に設けられている貫通孔２３は、上面側部材１１に設けられている貫通孔１３に比べて短くなっている。このため、上面側部材の熱容量が小さくなり、加熱および冷却がされやすくなる。 A concave portion 25 is formed in the upper surface side member 21 on the first main surface 21 a in contact with the aggregate 20 and the second main surface 21 b on the opposite side. The recesses 25 are formed along the four sides of the second main surface 21b. Since the recess 25 is formed, the through hole 23 provided in the upper surface side member 21 is shorter than the through hole 13 provided in the upper surface side member 11 . Therefore, the heat capacity of the upper surface side member is reduced, and heating and cooling are facilitated.

下面側部材２２は平板状であり、骨材２０と接する側の第１主面２２ａと、第１主面２２ａと反対側の第２主面２２ｂとを有している。下面側部材２２は、第１主面２２ａから第２主面２２ｂまで貫通する複数個の貫通孔２４を有している。 The lower surface side member 22 has a flat plate shape and has a first main surface 22a on the side in contact with the aggregate 20 and a second main surface 22b on the opposite side to the first main surface 22a. The lower surface side member 22 has a plurality of through holes 24 penetrating from the first main surface 22a to the second main surface 22b.

下面側部材２２において、骨材２０と接している第１主面２２ａと反対側の第２主面２２ｂには凹部２６が形成されている。凹部２６は、第２主面２２ｂの四辺に沿って形成されている。凹部２６が形成されているため、下面側部材２２に設けられている貫通孔２４は、下面側部材１２に設けられている貫通孔１４に比べて短くなっている。このため、下面側部材の熱容量が小さくなり、加熱および冷却がされやすくなる。 In the lower surface side member 22, a recess 26 is formed in the first main surface 22a in contact with the aggregate 20 and the second main surface 22b on the opposite side. The recesses 26 are formed along the four sides of the second main surface 22b. Since the recess 26 is formed, the through hole 24 provided in the lower surface side member 22 is shorter than the through hole 14 provided in the lower surface side member 12 . Therefore, the heat capacity of the lower surface side member is reduced, and heating and cooling are facilitated.

上記のように骨材を固定治具で把持した後、ＣＶＤ炉に入れ、骨材のセラミック繊維間にセラミックマトリックスをＣＶＩ法で形成する。固定治具はメッシュ状の貫通孔を有しているので、骨材全体に原料ガスが届き、固定治具を外すと平板状のセラミック複合材を得ることができる。 After holding the aggregate with a fixing jig as described above, the aggregate is placed in a CVD furnace, and a ceramic matrix is formed between the ceramic fibers of the aggregate by the CVI method. Since the fixing jig has mesh-like through-holes, the raw material gas reaches the entire aggregate, and when the fixing jig is removed, a flat ceramic composite material can be obtained.

（第３実施形態）
第３実施形態では、断面が凹形状のセラミック複合材を製造するために、支持部材が、セラミック複合材の内側に配置される内側部材と、セラミック複合材の外側に配置される外側部材とからなる。 (Third Embodiment)
In a third embodiment, to produce a ceramic composite having a concave cross-section, the support member is composed of an inner member positioned inside the ceramic composite and an outer member positioned outside the ceramic composite. Become.

本発明の第３実施形態においては、骨材と接する内側部材及び外側部材のうち、いずれか一方の部材の第１主面に貫通孔が設けられていればよいが、骨材と接する内側部材及び外側部材の第１主面に貫通孔が設けられていることが望ましい。 In the third embodiment of the present invention, any one of the inner member and the outer member in contact with the aggregate may be provided with a through hole in the first main surface. and through-holes are preferably provided in the first main surface of the outer member.

図３（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。 FIG. 3(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 3(b) is a fixing jig according to the third embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically.

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す固定治具３は、内側部材３１及び外側部材３２からなる。内側部材３１と外側部材３２との間に骨材３０が挟まれることにより、骨材３０が固定治具３で把持されている。骨材３０は、断面が凹形状になるように曲げられた状態で把持されている。 The fixture 3 shown in FIGS. 3(a) and 3(b) consists of an inner member 31 and an outer member 32. As shown in FIG. The aggregate 30 is held by the fixing jig 3 by being sandwiched between the inner member 31 and the outer member 32 . The aggregate 30 is held while being bent so that the cross section has a concave shape.

内側部材３１は、セラミック複合材となる骨材３０の内側に配置される支持部材である。内側部材３１は５つの平板で囲まれた直方体状であり、骨材３０と接する側の第１主面３１ａ１及び３１ａ２と、第１主面３１ａ１と反対側の第２主面３１ｂ１と、第１主面３１ａ２と反対側の第２主面３１ｂ２とを有している。内側部材３１は、第１主面３１ａ１から第２主面３１ｂ１まで貫通する複数個の貫通孔３３、及び、第１主面３１ａ２から第２主面３１ｂ２まで貫通する複数個の貫通孔３４を有している。 The inner member 31 is a support member arranged inside the aggregate 30 which is a ceramic composite material. The inner member 31 has a rectangular parallelepiped shape surrounded by five flat plates, and has first principal surfaces 31a 1 and 31a 2 on the side in contact with the aggregate 30 and a second principal surface 31b 1 on the side opposite to the first principal surface 31a 1 . and a second main surface 31b2 opposite to the first main surface 31a2. The inner member 31 has a plurality of through holes 33 penetrating from the first main surface 31a1 to the second main surface 31b1, and a plurality of through holes 33 penetrating from the first main surface 31a2 to the second main surface 31b2. It has holes 34 .

内側部材３１の大きさ、形状などは特に限定されない。また、内側部材３１の第２主面３１ｂ１及び３１ｂ２の少なくとも一方には、凹部が形成されていてもよい。 The size, shape, etc. of the inner member 31 are not particularly limited. At least one of the second main surfaces 31b- 1 and 31b- 2 of the inner member 31 may have a recess.

外側部材３２は、セラミック複合材となる骨材３０の外側に配置される支持部材である。外側部材３２は、骨材３０と同様に断面が凹形状であり、骨材３０と接する側の第１主面３２ａ１及び３２ａ２と、第１主面３２ａ１と反対側の第２主面３２ｂ１と、第１主面３２ａ２と反対側の第２主面３２ｂ２とを有している。外側部材３２は、第１主面３２ａ１から第２主面３２ｂ１まで貫通する複数個の貫通孔３５、及び、第１主面３２ａ２から第２主面３２ｂ２まで貫通する複数個の貫通孔３６を有している。 The outer member 32 is a support member arranged outside the aggregate 30 which is a ceramic composite material. The outer member 32 has a concave cross-section like the aggregate 30, and has first main surfaces 32a1 and 32a2 on the side in contact with the aggregate 30, and a second main surface on the side opposite to the first main surface 32a1. 32b 1 and a second major surface 32b 2 opposite to the first major surface 32a 2 . The outer member 32 has a plurality of through holes 35 penetrating from the first main surface 32a1 to the second main surface 32b1, and a plurality of through holes penetrating from the first main surface 32a2 to the second main surface 32b2. It has holes 36 .

外側部材３２において、骨材３０と接している第１主面３２ａ１と反対側の第２主面３２ｂ１には凹部３７が形成されており、骨材３０と接している第１主面３２ａ２と反対側の第２主面３２ｂ２には凹部３８が形成されている。凹部３７は、第２主面３２ｂ１の三辺に沿って形成されており、凹部３８は、第２主面３２ｂ２の三辺に沿って形成されている。凹部３７及び３８が形成されているため、外側部材３２に設けられている貫通孔３５及び３６は、凹部が形成されていない外側部材に設けられている貫通孔に比べて短くなっている。ただし、外側部材３２には、凹部３７及び３８が形成されていなくてもよい。 In the outer member 32, a recess 37 is formed in a first principal surface 32a1 in contact with the aggregate 30 and a second principal surface 32b1 opposite to the first principal surface 32a1 in contact with the aggregate 30. A recess 38 is formed in the second main surface 32b2 on the side opposite to 2. As shown in FIG. The recesses 37 are formed along three sides of the second main surface 32b1, and the recesses 38 are formed along three sides of the second main surface 32b2. Due to the formation of the recesses 37 and 38, the through holes 35 and 36 provided in the outer member 32 are shorter than the through holes provided in the non-recessed outer member. However, the recesses 37 and 38 may not be formed in the outer member 32 .

上記のように骨材を固定治具で把持した後、ＣＶＤ炉に入れ、骨材のセラミック繊維間にセラミックマトリックスをＣＶＩ法で形成する。固定治具はメッシュ状の貫通孔を有しているので、骨材全体に原料ガスが届き、固定治具を外すと凹形状のセラミック複合材を得ることができる。 After holding the aggregate with a fixing jig as described above, the aggregate is placed in a CVD furnace, and a ceramic matrix is formed between the ceramic fibers of the aggregate by the CVI method. Since the fixing jig has mesh-shaped through-holes, the raw material gas reaches the entire aggregate, and when the fixing jig is removed, a concave ceramic composite material can be obtained.

（第４実施形態）
第４実施形態では、内側部材が板形状を有し、両側の主面が骨材と接する点を除いて、第３実施形態と同様である。 (Fourth embodiment)
The fourth embodiment is the same as the third embodiment, except that the inner member has a plate shape and both main surfaces are in contact with the aggregate.

本発明の第４実施形態においては、骨材と接する内側部材及び外側部材のうち、少なくとも外側部材の第１主面に貫通孔が設けられていればよいが、骨材と接する内側部材及び外側部材の第１主面に貫通孔が設けられていることが望ましい。 In the fourth embodiment of the present invention, of the inner member and the outer member that are in contact with the aggregate, at least the first main surface of the outer member is provided with through holes. It is desirable that a through hole is provided in the first main surface of the member.

図４（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。 FIG. 4(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4(b) is a fixing jig according to the fourth embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically.

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す固定治具４は、内側部材４１及び外側部材４２からなる。内側部材４１と外側部材４２との間に骨材４０が挟まれることにより、骨材４０が固定治具４で把持されている。骨材４０は、断面が凹形状になるように曲げられた状態で把持されている。 The fixture 4 shown in FIGS. 4(a) and 4(b) consists of an inner member 41 and an outer member 42. As shown in FIG. The aggregate 40 is held by the fixing jig 4 by being sandwiched between the inner member 41 and the outer member 42 . The aggregate 40 is held while being bent so that the cross section has a concave shape.

内側部材４１は平板状であり、骨材４０と接する側の第１主面４１ａ１及び４１ａ２を有している。すなわち、内側部材４１の両側の主面が骨材４０と接している。内側部材４１は、第１主面４１ａ１から第１主面４１ａ２まで貫通する複数個の貫通孔４３を有している。 The inner member 41 is flat, and has first main surfaces 41a 1 and 41a 2 on the side in contact with the aggregate 40 . That is, both main surfaces of the inner member 41 are in contact with the aggregate 40 . The inner member 41 has a plurality of through holes 43 penetrating from the first main surface 41a1 to the first main surface 41a2.

外側部材４２は、骨材４０と同様に断面が凹形状であり、骨材４０と接する側の第１主面４２ａ１及び４２ａ２と、第１主面４２ａ１と反対側の第２主面４２ｂ１と、第１主面４２ａ２と反対側の第２主面４２ｂ２とを有している。外側部材４２は、第１主面４２ａ１から第２主面４２ｂ１まで貫通する複数個の貫通孔４５、及び、第１主面４２ａ２から第２主面４２ｂ２まで貫通する複数個の貫通孔４６を有している。 The outer member 42 has a concave cross-section like the aggregate 40, and has first main surfaces 42a1 and 42a2 on the side in contact with the aggregate 40, and a second main surface opposite to the first main surface 42a1. 42b- 1 and a second main surface 42b-2 opposite to the first main surface 42a-2. The outer member 42 has a plurality of through holes 45 penetrating from the first main surface 42a1 to the second main surface 42b1, and a plurality of through holes 45 penetrating from the first main surface 42a2 to the second main surface 42b2. It has holes 46 .

外側部材４２において、骨材４０と接している第１主面４２ａ１と反対側の第２主面４２ｂ１には凹部４７が形成されており、骨材４０と接している第１主面４２ａ２と反対側の第２主面４２ｂ２には凹部４８が形成されている。凹部４７は、第２主面４２ｂ１の三辺に沿って形成されており、凹部４８は、第２主面４２ｂ２の三辺に沿って形成されている。凹部４７及び４８が形成されているため、外側部材４２に設けられている貫通孔４５及び４６は、支持部材の厚さより短くなっている。ただし、外側部材４２には、凹部４７及び４８が形成されていなくてもよい。 In the outer member 42, a recess 47 is formed in a first main surface 42a1 in contact with the aggregate 40 and a second main surface 42b1 opposite to the first main surface 42a in contact with the aggregate 40. A recess 48 is formed in the second main surface 42b2 on the side opposite to 2. As shown in FIG. The recesses 47 are formed along three sides of the second main surface 42b- 1 , and the recesses 48 are formed along three sides of the second main surface 42b- 2 . Through holes 45 and 46 provided in outer member 42 are shorter than the thickness of the support member due to the formation of recesses 47 and 48 . However, the recesses 47 and 48 may not be formed in the outer member 42 .

上記のように骨材を固定治具で把持した後、ＣＶＤ炉に入れ、骨材のセラミック繊維間にセラミックマトリックスをＣＶＩ法で形成する。固定治具はメッシュ状の貫通孔を有しているので、骨材全体に原料ガスが届き、固定治具を外すと凹形状のセラミック複合材を得ることができる。 After holding the aggregate with a fixing jig as described above, the aggregate is placed in a CVD furnace, and a ceramic matrix is formed between the ceramic fibers of the aggregate by the CVI method. Since the fixing jig has mesh-shaped through-holes, the raw material gas reaches the entire aggregate, and when the fixing jig is removed, a concave ceramic composite material can be obtained.

（第５実施形態）
第５実施形態では、外側部材に、セラミック複合材の凹形状に相当するキャビティーと、セラミック複合材の余肉に相当するキャビティーとが形成されている点を除いて、第３実施形態又は第４実施形態と同様である。 (Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, the third embodiment or This is the same as the fourth embodiment.

図５（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係る固定治具の一例を模式的に示す斜視図である。 FIG. 5(a) is a cross-sectional view schematically showing an example of a fixing jig according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5(b) is a fixing jig according to the fifth embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example typically.

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す固定治具５は、内側部材５１及び外側部材５２からなる。内側部材５１と外側部材５２との間に骨材５０が挟まれることにより、骨材５０が固定治具５で把持されている。骨材５０は、断面が凹形状になるように曲げられるとともに、両端部が広げられた状態で把持されている。骨材５０の両端部はセラミック複合材の余肉となっている。そのため、骨材５０は、セラミック複合材の凹形状に相当する本体部５０Ａと、セラミック複合材の余肉に相当する余肉部５０Ｂとからなる。なお、余肉部５０Ｂは、製造途中で切り取られてしまい、最終的な製品であるセラミック複合材とはならない部分である。 The fixture 5 shown in FIGS. 5(a) and 5(b) consists of an inner member 51 and an outer member 52. As shown in FIG. The aggregate 50 is held by the fixing jig 5 by being sandwiched between the inner member 51 and the outer member 52 . The aggregate 50 is bent so as to have a concave cross section and is gripped with both ends spread. Both ends of the aggregate 50 are excess thickness of the ceramic composite material. Therefore, the aggregate 50 is composed of a main body portion 50A corresponding to the concave shape of the ceramic composite material and a surplus thickness portion 50B corresponding to the surplus thickness of the ceramic composite material. In addition, the excess thickness portion 50B is a portion that is cut off during the manufacturing process and does not become the ceramic composite material that is the final product.

内側部材５１は、セラミック複合材の凹形状に相当する本体部５１Ａと、セラミック複合材の余肉に相当する余肉部５１Ｂとからなる。内側部材５１の余肉部５１Ｂは、内側部材５１の本体部５１Ａよりも厚くなるように構成されている。その他の構成は内側部材４１と共通であるため、詳細な説明は省略する。 The inner member 51 is composed of a main body portion 51A corresponding to the concave shape of the ceramic composite material and an excess thickness portion 51B corresponding to the extra thickness of the ceramic composite material. The excess thickness portion 51B of the inner member 51 is configured to be thicker than the body portion 51A of the inner member 51 . Other configurations are the same as those of the inner member 41, so detailed description thereof will be omitted.

外側部材５２は、セラミック複合材の凹形状に相当する本体部５２Ａと、セラミック複合材の余肉に相当する余肉部５２Ｂとからなる。外側部材５２の本体部５２Ａには、セラミック複合材の凹形状に相当するキャビティーが形成されており、外側部材５２の余肉部５２Ｂには、セラミック複合材の余肉に相当するキャビティーが形成されている。余肉に相当するキャビティーは、凹形状に相当するキャビティーよりも間隔が広がるように構成されている。このような構造にすることにより、ＣＶＩ法によりセラミックマトリックスを形成する工程で支持部材に大きな力が加わっても、内側部材の破損を防止することができる。その他の構成は外側部材４２と共通であるため、詳細な説明は省略する。 The outer member 52 is composed of a main body portion 52A corresponding to the concave shape of the ceramic composite material and an excess thickness portion 52B corresponding to the excess thickness of the ceramic composite material. A cavity corresponding to the concave shape of the ceramic composite material is formed in the main body portion 52A of the outer member 52, and a cavity corresponding to the excess thickness of the ceramic composite material is formed in the excess wall portion 52B of the outer member 52. formed. The cavities corresponding to the excess thickness are configured to be wider than the cavities corresponding to the concave shape. With such a structure, even if a large force is applied to the support member in the process of forming the ceramic matrix by the CVI method, the inner member can be prevented from being damaged. Other configurations are the same as those of the outer member 42, so detailed description thereof will be omitted.

なお、第４実施形態で説明した内側部材４１及び外側部材４２が、それぞれ、セラミック複合材の凹形状に相当する本体部と、セラミック複合材の余肉に相当する余肉部とから構成されている場合について説明したが、第３実施形態で説明した内側部材３１及び外側部材３２が、それぞれ、セラミック複合材の凹形状に相当する本体部と、セラミック複合材の余肉に相当する余肉部とから構成されていてもよい。 The inner member 41 and the outer member 42 described in the fourth embodiment are each composed of a body portion corresponding to the concave shape of the ceramic composite material and an excess thickness portion corresponding to the excess thickness of the ceramic composite material. Although the case has been described, the inner member 31 and the outer member 32 described in the third embodiment each have a main body portion corresponding to the concave shape of the ceramic composite material and an excess thickness portion corresponding to the excess thickness of the ceramic composite material. It may be configured from

上記のように骨材を固定治具で把持した後、ＣＶＤ炉に入れ、骨材のセラミック繊維間にセラミックマトリックスをＣＶＩ法で形成する。固定治具はメッシュ状の貫通孔を有しているので、骨材全体に原料ガスが届き、固定治具を外すと両端部の広がった凹形状のセラミック複合材を得ることができる。また、凹形状の両端部の広がった部分は、余肉となるので、切断して凹形状のセラミック複合材を得ることができる。 After holding the aggregate with a fixing jig as described above, it is placed in a CVD furnace and a ceramic matrix is formed between the ceramic fibers of the aggregate by the CVI method. Since the fixing jig has mesh-like through-holes, the raw material gas reaches the entire aggregate, and when the fixing jig is removed, a concave ceramic composite material with widened ends can be obtained. In addition, since the widened portions at both ends of the concave shape become surplus material, they can be cut to obtain a ceramic composite material with a concave shape.

（その他の実施形態）
本発明の固定治具は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。 (Other embodiments)
The fixing jig of the present invention is not limited to the above embodiments, and various applications and modifications can be made within the scope of the present invention.

図６は、本発明の第５実施形態に係る固定治具の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図６に示す固定治具６は、内側部材６１及び外側部材６２からなる。内側部材６１と外側部材６２との間に骨材５０が挟まれることにより、骨材５０が固定治具６で把持されている。固定治具６においては、外側部材６２が一対の部材６２Ｘ及び６２Ｙからなる。 FIG. 6 is a perspective view schematically showing another example of the fixing jig according to the fifth embodiment of the invention.
The fixture 6 shown in FIG. 6 consists of an inner member 61 and an outer member 62 . The aggregate 50 is held by the fixing jig 6 by being sandwiched between the inner member 61 and the outer member 62 . In the fixture 6, the outer member 62 consists of a pair of members 62X and 62Y.

このように、本発明の固定治具が内側部材及び外側部材からなる場合、外側部材が複数の部材から構成されていてもよい。同様に、内側部材が複数の部材から構成されていてもよい。 Thus, when the fixing jig of the present invention consists of an inner member and an outer member, the outer member may consist of a plurality of members. Similarly, the inner member may be composed of multiple members.

また、本発明の固定治具が上面側部材及び下面側部材からなる場合、上面側部材が複数の部材から構成されていてもよいし、下面側部材が複数の部材から構成されていてもよい。 Further, when the fixing jig of the present invention is composed of an upper surface side member and a lower surface side member, the upper surface side member may be composed of a plurality of members, and the lower surface side member may be composed of a plurality of members. .

図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、固定治具で把持された状態の骨材の形状の例を模式的に示す断面図である。
本発明の固定治具においては、複数の支持部材を組み合わせることによって、図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すような状態で骨材を把持することが可能である。その結果、様々な形状のセラミック複合材を製造することが可能となる。 7(a), 7(b) and 7(c) are cross-sectional views schematically showing examples of shapes of aggregates held by a fixing jig.
In the fixing jig of the present invention, by combining a plurality of supporting members, it is possible to grip aggregates in the states shown in FIGS. 7(a), 7(b) and 7(c). be. As a result, it becomes possible to manufacture ceramic composite materials of various shapes.

また、曲面を有する支持部材を用いることによって、曲面を有するセラミック複合材を製造することも可能である。 It is also possible to produce a ceramic composite material with curved surfaces by using a support member with curved surfaces.

（実施例）
平板状の１組の支持部材にＳｉＣ繊維からなる骨材を挟み、カーボン製のボルトで固定した。ＳｉＣ繊維からなる骨材は、１１０ｍｍ×１１０ｍｍサイズの平織りのクロスである。２つの平板状の支持部材は、ともに厚さが１５ｍｍであるが、骨材が接している部位の裏側には凹部が形成され、凹部を除いた支持部材の厚さが５ｍｍになっている。２つの平板状の支持部材の凹部には、ともに貫通孔がメッシュ状に形成され、格子の間隔は７ｍｍ、孔径はφ５ｍｍ、開口率は５１％である。
なお、本実施例の固定治具は、第２実施形態の固定治具に相当する。 (Example)
An aggregate made of SiC fibers was sandwiched between a set of flat support members and fixed with carbon bolts. The aggregate made of SiC fibers is a plain weave cloth with a size of 110 mm×110 mm. Both of the two flat support members have a thickness of 15 mm, but a recess is formed on the back side of the portion in contact with the aggregate, and the thickness of the support member excluding the recess is 5 mm. Through-holes are formed in a mesh shape in the concave portions of the two flat plate-like support members, with a lattice interval of 7 mm, a hole diameter of φ5 mm, and an aperture ratio of 51%.
The fixing jig of this example corresponds to the fixing jig of the second embodiment.

支持部材と骨材とをセットしたまま、ＣＶＤ炉に入れ、骨材の隙間にセラミックマトリックスを形成した。原料ガスは、ＳｉＣｌ４とＣＨ４を使用し、ＳｉＣのマトリックスが得られた。
支持部材を取り外すと、ＳｉＣ繊維からなる骨材は、支持部材の形状に対応し、平板状の形状に固定されていた。 With the supporting member and the aggregate set, the assembly was placed in a CVD furnace to form a ceramic matrix in the gaps between the aggregates. SiCl 4 and CH 4 were used as source gases, and a matrix of SiC was obtained.
When the supporting member was removed, the aggregate made of SiC fibers corresponded to the shape of the supporting member and was fixed in a flat plate shape.

以上より、本発明によれば、支持部材の形状に合わせて、形状精度よくセラミック複合材が得られることが確認された。 From the above, it was confirmed that according to the present invention, a ceramic composite material can be obtained with good shape accuracy according to the shape of the supporting member.

１，２，３，４，５，６ 固定治具
１０，２０，３０，４０，５０ 骨材
１１，２１ 上面側部材
１１ａ，２１ａ 上面側部材の第１主面
１１ｂ，２１ｂ 上面側部材の第２主面
１２，２２ 下面側部材
１２ａ，２２ａ 下面側部材の第１主面
１２ｂ，２２ｂ 下面側部材の第２主面
１３，１４，２３，２４，３３，３４，３５，３６，４３，４５，４６ 貫通孔
２５，２６，３７，３８，４７，４８ 凹部
３１，４１，５１，６１ 内側部材
３１ａ１，３１ａ２，４１ａ１，４１ａ２ 内側部材の第１主面
３１ｂ１，３１ｂ２ 内側部材の第２主面
３２，４２，５２，６２ 外側部材
３２ａ１，３２ａ２，４２ａ１，４２ａ２ 外側部材の第１主面
３２ｂ１，３２ｂ２，４２ｂ１，４２ｂ２ 外側部材の第２主面
５０Ａ 骨材の本体部
５０Ｂ 骨材の余肉部
５１Ａ 内側部材の本体部
５１Ｂ 内側部材の余肉部
５２Ａ 外側部材の本体部
５２Ｂ 外側部材の余肉部 1, 2, 3, 4, 5, 6 Fixing jigs 10, 20, 30, 40, 50 Aggregates 11, 21 Upper surface side members 11a, 21a First main surfaces 11b, 21b of upper surface side members 2 main surfaces 12, 22 lower surface side members 12a, 22a lower surface side member first main surfaces 12b, 22b lower surface side member second main surfaces 13, 14, 23, 24, 33, 34, 35, 36, 43, 45 , 46 through holes 25, 26, 37, 38, 47, 48 recesses 31, 41, 51, 61 inner member 31a 1 , 31a 2 , 41a 1 , 41a 2 inner member first main surfaces 31b 1 , 31b 2 inner member second main surface 32, 42, 52, 62 of outer member 32a 1 , 32a 2 , 42a 1 , 42a 2 first main surface of outer member 32b 1 , 32b 2 , 42b 1 , 42b 2 second main surface of outer member 50A Main body portion 50B of aggregate 51A Extra wall portion of aggregate Inner member main body portion 51B Inner member extra wall portion 52A Outer member main body portion 52B Outer member wall excess

Claims (9)

セラミック繊維からなる骨材を固定治具で把持する工程と、
前記固定治具で把持された前記骨材の隙間に、ＣＶＩ法によりセラミックマトリックスを形成する工程と、を含み、
前記固定治具は、複数の支持部材からなり、
前記複数の支持部材は、前記骨材と接する側の第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、
前記支持部材の少なくとも１つは、前記骨材を把持した状態で前記第１主面から前記第２主面まで貫通するメッシュ状の貫通孔を有し、
前記支持部材の前記第２主面には、前記貫通孔の長さが支持部材の厚さより短くなるように凹部が形成されていることを特徴とするセラミック複合材の製造方法。 A step of holding an aggregate made of ceramic fibers with a fixing jig;
forming a ceramic matrix by the CVI method in the gaps between the aggregates held by the fixing jig;
The fixing jig is composed of a plurality of support members,
The plurality of support members have a first main surface on the side in contact with the aggregate and a second main surface on the side opposite to the first main surface,
at least one of the support members has a mesh-like through hole penetrating from the first main surface to the second main surface while gripping the aggregate ;
A method for manufacturing a ceramic composite material, wherein a recess is formed in the second main surface of the support member such that the length of the through hole is shorter than the thickness of the support member . 前記支持部材は、黒鉛からなる請求項１に記載のセラミック複合材の製造方法。 2. The method of manufacturing a ceramic composite material according to claim 1, wherein the support member is made of graphite. 断面が凹形状のセラミック複合材を製造するために、
前記支持部材は、前記セラミック複合材の内側に配置される内側部材と、前記セラミック複合材の外側に配置される外側部材とからなる請求項１又は２に記載のセラミック複合材の製造方法。 To produce a ceramic composite with a concave cross-section,
3. The method of manufacturing a ceramic composite material according to claim 1, wherein the support member comprises an inner member arranged inside the ceramic composite material and an outer member arranged outside the ceramic composite material. 前記内側部材は、両側の主面が前記骨材と接する板形状である請求項３に記載のセラミック複合材の製造方法。 4. The method of manufacturing a ceramic composite material according to claim 3 , wherein the inner member has a plate shape in which both main surfaces are in contact with the aggregate. 前記外側部材には、前記セラミック複合材の凹形状に相当するキャビティーと、前記セラミック複合材の余肉に相当するキャビティーとが形成され、
前記余肉に相当するキャビティーは、前記凹形状に相当するキャビティーよりも間隔が広がるように構成されている請求項３又は４に記載のセラミック複合材の製造方法。 The outer member is formed with a cavity corresponding to the concave shape of the ceramic composite material and a cavity corresponding to the excess thickness of the ceramic composite material,
5. The method of manufacturing a ceramic composite material according to claim 3 , wherein the cavity corresponding to the excess thickness is configured to be wider than the cavity corresponding to the concave shape. 前記セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維である請求項１～５のいずれか１項に記載のセラミック複合材の製造方法。 The method for producing a ceramic composite material according to any one of claims 1 to 5 , wherein the ceramic fibers are SiC fibers. 前記セラミックマトリックスは、ＳｉＣである請求項１～６のいずれか１項に記載のセラミック複合材の製造方法。 The method for producing a ceramic composite material according to any one of claims 1 to 6 , wherein the ceramic matrix is SiC. 前記支持部材の、前記第１主面には、ＳｉＣ又は熱分解炭素が被覆されている請求項１～７のいずれか１項に記載のセラミック複合材の製造方法。 The method for producing a ceramic composite material according to any one of claims 1 to 7 , wherein the first main surface of the support member is coated with SiC or pyrolytic carbon. セラミック繊維からなる骨材を把持するための固定治具であって、
前記固定治具は、複数の支持部材からなり、
前記複数の支持部材は、前記骨材と接する側の第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、
前記支持部材の少なくとも１つは、前記骨材を把持した状態で前記第１主面から前記第２主面まで貫通するメッシュ状の貫通孔を有し、
前記支持部材の前記第２主面には、前記貫通孔の長さが支持部材の厚さより短くなるように凹部が形成されていることを特徴とする固定治具。 A fixture for holding aggregate made of ceramic fibers,
The fixing jig is composed of a plurality of support members,
The plurality of support members have a first main surface on the side in contact with the aggregate and a second main surface on the side opposite to the first main surface,
at least one of the support members has a mesh-like through hole penetrating from the first main surface to the second main surface while gripping the aggregate ;
A fixing jig , wherein a recess is formed in the second main surface of the support member so that the length of the through hole is shorter than the thickness of the support member .
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