JPH0313194B2 - - Google Patents
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- JPH0313194B2 JPH0313194B2 JP60038295A JP3829585A JPH0313194B2 JP H0313194 B2 JPH0313194 B2 JP H0313194B2 JP 60038295 A JP60038295 A JP 60038295A JP 3829585 A JP3829585 A JP 3829585A JP H0313194 B2 JPH0313194 B2 JP H0313194B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、セラミツクスガスタービンエンジ
ン用タービンブレードのような高温下で使用され
る高強度、高靭性のセラミツクス材料として好適
な炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体の製造方
法に関するものである。
ン用タービンブレードのような高温下で使用され
る高強度、高靭性のセラミツクス材料として好適
な炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体の製造方
法に関するものである。
従来の技術
炭化ケイ素は高温強度がすぐれているため、高
温構造材料として注目されている。しかしなが
ら、このものは構造材料として用いる場合、脆い
という致命的な欠点を有している。すなわちこの
ものの焼結体は、いつたん亀裂を生じると、それ
が全体に伝播して破壊を起し、使用不能になる。
これは、炭化ケイ素焼結体の表面エネルギーが小
さいことに起因するため、複合化して表面エネル
ギーを大きくすることにより改善しうる。ところ
で、一般に複合化に際しては、強化用として導入
される物質としては、マトリツクスを形成する物
質と良好な親和性を示し、また、熱による内部歪
の発生を抑制するため熱膨張係数もほぼ等しいも
のを選ぶことが必要である。このような条件を最
も簡単に満たすには、強化相を形成するために導
入する物質とマトリツクスを形成する物質と同じ
にすることである。
温構造材料として注目されている。しかしなが
ら、このものは構造材料として用いる場合、脆い
という致命的な欠点を有している。すなわちこの
ものの焼結体は、いつたん亀裂を生じると、それ
が全体に伝播して破壊を起し、使用不能になる。
これは、炭化ケイ素焼結体の表面エネルギーが小
さいことに起因するため、複合化して表面エネル
ギーを大きくすることにより改善しうる。ところ
で、一般に複合化に際しては、強化用として導入
される物質としては、マトリツクスを形成する物
質と良好な親和性を示し、また、熱による内部歪
の発生を抑制するため熱膨張係数もほぼ等しいも
のを選ぶことが必要である。このような条件を最
も簡単に満たすには、強化相を形成するために導
入する物質とマトリツクスを形成する物質と同じ
にすることである。
そして、炭化ケイ素については、このようなも
のとして炭化ケイ素ウイスカーで強化した炭化ケ
イ素焼結体（昭和60年１月発行「窯業基礎討論会
予稿集」、炭化ケイ素繊維で強化した炭化ケイ素
複合体（特開昭57−135776号公報）などが提案さ
れているが、強度の向上、亀裂の伝播阻止という
点では後者の方が有利である。
のとして炭化ケイ素ウイスカーで強化した炭化ケ
イ素焼結体（昭和60年１月発行「窯業基礎討論会
予稿集」、炭化ケイ素繊維で強化した炭化ケイ素
複合体（特開昭57−135776号公報）などが提案さ
れているが、強度の向上、亀裂の伝播阻止という
点では後者の方が有利である。
ところで、これまで、炭化ケイ素繊維強化炭化
ケイ素複合体は、あらかじめ形成された炭化ケイ
素繊維に炭素含有結合剤を加えて形成し、非酸化
雰囲気中で結合剤を熱分解したのち、溶融ケイ素
を滲透させて加熱反応させる方法によつて製造さ
れている（特開昭57−135776号公報）。
ケイ素複合体は、あらかじめ形成された炭化ケイ
素繊維に炭素含有結合剤を加えて形成し、非酸化
雰囲気中で結合剤を熱分解したのち、溶融ケイ素
を滲透させて加熱反応させる方法によつて製造さ
れている（特開昭57−135776号公報）。
しかしながら、この方法では、まず炭化ケイ素
繊維を製造し、これを原料として用いる必要があ
るが、炭化ケイ素は成形性に難があり、その繊維
を大量生産規模で得ることが困難である。
繊維を製造し、これを原料として用いる必要があ
るが、炭化ケイ素は成形性に難があり、その繊維
を大量生産規模で得ることが困難である。
発明が解決しようとする問題点
この発明は、原料の入手の点で、大量生産に付
することが困難であつた炭化ケイ素繊維強化炭化
ケイ素複合体を、容易に入手しうる原料を用いて
製造するための新規な方法を提供することを目的
としてなされたものである。
することが困難であつた炭化ケイ素繊維強化炭化
ケイ素複合体を、容易に入手しうる原料を用いて
製造するための新規な方法を提供することを目的
としてなされたものである。
問題点を解決するための手段
この発明者らは、入手容易な原料を用いて強化
炭化ケイ素複合体を製造する方法を開発するため
に鋭意研究を重ねた結果、原料として炭素繊維を
用い、成形加工後にこれにケイ素を反応させるこ
とにより、その目的を達成しうることを見出し、
この知見に基づいて、この発明をなすに至つた。
炭化ケイ素複合体を製造する方法を開発するため
に鋭意研究を重ねた結果、原料として炭素繊維を
用い、成形加工後にこれにケイ素を反応させるこ
とにより、その目的を達成しうることを見出し、
この知見に基づいて、この発明をなすに至つた。
すなわち、この発明は、炭素繊維成形体に、炭
化ケイ素配合の熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化処
理後不活性雰囲気中、約1000℃に加熱して上記樹
脂を炭化して炭素繊維と炭素と炭化ケイ素との複
合体を形成させ、次いでこれに溶融ケイ素を浸透
させたのち、不活性雰囲気中、1450℃以上に加熱
することを特徴とする炭化ケイ素繊維強化炭化ケ
イ素複合体の製造方法を提供するものである。
化ケイ素配合の熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化処
理後不活性雰囲気中、約1000℃に加熱して上記樹
脂を炭化して炭素繊維と炭素と炭化ケイ素との複
合体を形成させ、次いでこれに溶融ケイ素を浸透
させたのち、不活性雰囲気中、1450℃以上に加熱
することを特徴とする炭化ケイ素繊維強化炭化ケ
イ素複合体の製造方法を提供するものである。
本発明方法で用いる炭素繊維成形体は、通常入
手しうる炭素繊維を編成又は織成した布や立体織
物、これらの積層物がある。また、これらの成形
体に含浸させる熱硬化性樹脂としては、フエノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂などの慣用さ
れている熱硬化性樹脂の中から任意に選ぶことが
できる。
手しうる炭素繊維を編成又は織成した布や立体織
物、これらの積層物がある。また、これらの成形
体に含浸させる熱硬化性樹脂としては、フエノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂などの慣用さ
れている熱硬化性樹脂の中から任意に選ぶことが
できる。
本発明方法においては、この熱硬化性樹脂に炭
化ケイ素を配合して用いるが、この配合量として
は10〜30重量％の範囲が適当である。この熱硬化
性樹脂を含浸させた炭素繊維成形体は、次に硬化
処理に付されるが、この硬化処理は、使用される
熱硬化性樹脂に慣用されている硬化剤を用い、常
温ないし200℃の範囲の温度で行われる。硬化処
理が完了したのち、この硬化成形体を不活性雰囲
気中で、約1000℃まで加熱することにより硬化さ
れた樹脂を炭化する。この際の不活性雰囲気とし
ては、硬化成形体を構成する各成分と反応しない
ガス、例えばアルゴンガス、ネオンガスなどが用
いられる。また、この際の昇温速度としては２〜
10℃／分の範囲が適当である。この炭化処理によ
り、炭素繊維の繊維間隙に炭素と炭化ケイ素の混
合物が充てんされた形の複合体が形成される。
化ケイ素を配合して用いるが、この配合量として
は10〜30重量％の範囲が適当である。この熱硬化
性樹脂を含浸させた炭素繊維成形体は、次に硬化
処理に付されるが、この硬化処理は、使用される
熱硬化性樹脂に慣用されている硬化剤を用い、常
温ないし200℃の範囲の温度で行われる。硬化処
理が完了したのち、この硬化成形体を不活性雰囲
気中で、約1000℃まで加熱することにより硬化さ
れた樹脂を炭化する。この際の不活性雰囲気とし
ては、硬化成形体を構成する各成分と反応しない
ガス、例えばアルゴンガス、ネオンガスなどが用
いられる。また、この際の昇温速度としては２〜
10℃／分の範囲が適当である。この炭化処理によ
り、炭素繊維の繊維間隙に炭素と炭化ケイ素の混
合物が充てんされた形の複合体が形成される。
次に、この複合体に溶融して液状にしたケイ素
を含浸させる。このケイ素の含浸量は、前記複合
体中の炭素を炭化ケイ素に変えるのに十分な量に
する必要がある。そして、このようにしてケイ素
を含浸させた複合体を、さらに不活性雰囲気中、
例えばアルゴンガス中で、1450℃以上に加熱し、
複合体中の炭素とケイ素とを反応させて炭化ケイ
素を変える。
を含浸させる。このケイ素の含浸量は、前記複合
体中の炭素を炭化ケイ素に変えるのに十分な量に
する必要がある。そして、このようにしてケイ素
を含浸させた複合体を、さらに不活性雰囲気中、
例えばアルゴンガス中で、1450℃以上に加熱し、
複合体中の炭素とケイ素とを反応させて炭化ケイ
素を変える。
このようにして得られる複合体は、炭化ケイ素
と少量のケイ素単体から成つている。
と少量のケイ素単体から成つている。
発明の効果
この発明によると、入手容易な炭素繊維を原料
として炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体を製
造することができる。そして、このようにして得
られる複合体は、繊維部分とマトリツクス部分と
が同じ炭化ケイ素で構成されているため高靭性で
あり、しかも高温においても高強度が保たれる
上、炭化ケイ素マトリツクス中で炭化ケイ素繊維
の形成がなされているので、従来のこの種の複合
体よりもよりすぐれた物性が得られる。
として炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体を製
造することができる。そして、このようにして得
られる複合体は、繊維部分とマトリツクス部分と
が同じ炭化ケイ素で構成されているため高靭性で
あり、しかも高温においても高強度が保たれる
上、炭化ケイ素マトリツクス中で炭化ケイ素繊維
の形成がなされているので、従来のこの種の複合
体よりもよりすぐれた物性が得られる。
したがつて、この発明により得られる複合体は
構造材料として、セラミツクスガスタービンエン
ジン用タービンブレードなどに好適に用いられ
る。
構造材料として、セラミツクスガスタービンエン
ジン用タービンブレードなどに好適に用いられ
る。
実施例
次に、実施例によりこの発明をさらに詳細に説
明する。
明する。
実施例
フラン樹脂に、硬化剤約1.6重量％、β−SiC粉
末約20重量％を加え、よく混合する。次にこの中
に炭素繊維を浸し、その表面に十分に樹脂を付着
させ、これを糸巻枠に巻き取り、約70℃に加熱し
てフラン樹脂を硬化させる。次いで、この硬化物
を取りはずし、アルゴンガス中、約５℃／分の速
度で1000℃まで昇温させ、フラン樹脂を炭化す
る。
末約20重量％を加え、よく混合する。次にこの中
に炭素繊維を浸し、その表面に十分に樹脂を付着
させ、これを糸巻枠に巻き取り、約70℃に加熱し
てフラン樹脂を硬化させる。次いで、この硬化物
を取りはずし、アルゴンガス中、約５℃／分の速
度で1000℃まで昇温させ、フラン樹脂を炭化す
る。
このようにして、一方向に配列した炭素繊維間
に、炭素とβ−SiCとの混合物で充てんされた複
合体が得られる。
に、炭素とβ−SiCとの混合物で充てんされた複
合体が得られる。
次に、この複合体に溶融ケイ素を浸透させ、ア
ルゴンガス中、1550℃において３時間加熱する。
このようにして、β−SiCを主成分とし、少量の
ケイ素単体を含む、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ
素複合体が得られる。
ルゴンガス中、1550℃において３時間加熱する。
このようにして、β−SiCを主成分とし、少量の
ケイ素単体を含む、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ
素複合体が得られる。
Claims (1)
- １ 炭素繊維成形体に、炭化ケイ素配合の熱硬化
性樹脂を含浸させ、硬化処理後不活性雰囲気中、
約1000℃に加熱して上記樹脂を炭化して炭素繊維
と炭素と炭化ケイ素との複合体を形成させ、次い
でこれに溶融ケイ素を浸透させたのち、不活性雰
囲気中、1450℃以上に加熱することを特徴とする
炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60038295A JPS61197472A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60038295A JPS61197472A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61197472A JPS61197472A (ja) | 1986-09-01 |
| JPH0313194B2 true JPH0313194B2 (ja) | 1991-02-21 |
Family
ID=12521316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60038295A Granted JPS61197472A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61197472A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPH01131059A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-23 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 炭化珪素質炉芯管の製造方法 |
| JP2721678B2 (ja) * | 1988-03-25 | 1998-03-04 | 東洋炭素株式会社 | β−炭化珪素成形体及びその製造法 |
| GB2230259B (en) * | 1989-04-14 | 1993-11-17 | Gen Electric | Fibre reinforced ceramic matrix composite member and method for making |
| US5840221A (en) * | 1996-12-02 | 1998-11-24 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation | Process for making silicon carbide reinforced silicon carbide composite |
| JP6484024B2 (ja) * | 2014-12-22 | 2019-03-13 | イビデン株式会社 | 原子炉構造物の製造方法 |
| JP6862281B2 (ja) * | 2017-05-25 | 2021-04-21 | イビデン株式会社 | ＳｉＣ繊維／ＳｉＣ複合材の製造方法 |
| CN109095936A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-12-28 | 聂志强 | 一种氮化硅陶瓷材料的增韧处理工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57135776A (en) * | 1981-02-12 | 1982-08-21 | Ngk Spark Plug Co | Manufacture of sic sintered body |
-
1985
- 1985-02-27 JP JP60038295A patent/JPS61197472A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57135776A (en) * | 1981-02-12 | 1982-08-21 | Ngk Spark Plug Co | Manufacture of sic sintered body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61197472A (ja) | 1986-09-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |