JPS6021885A - 複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は複合材料の製造方法に係り、特にセラミックス
−金属複合材料又はセラミックス−セラミックス複合材
料を製造するに好適な複合材料の製造方法に関する。

〔従来技術〕

近年高温高強度構造材料として窒化珪素、炭化珪素、サ
イアロン等の非酸化物セラミックス、或は酸化アルミニ
ウム、酸化ジルコニウム等、いわゆるニューセラばツク
スが急速にクローズアップされ、多くの研究や開発がな
されている。これらのセラミックスの用途は、ガスター
ビンのブレードや燃焼器、ディーゼルエンジンのシリン
ダやピストンその他高温用機械部品として数多くある。

しかして周知の如くセラミックは脆性材料であり、上記
のニューセラミックスと言えども金属材料に比べれば亀
裂の伝播が速く破断しやすく、そのままの状態で高強度
及び高靭性を要求される材料としては用いることができ
ないという基本的な欠点を有している。

このような問題点を解消すべく、セラミック部材と金属
部材とを複合した素材の開発、利用が種々検討されてい
る。

このような複合材料として従来、高融点セラミックス粉
末と高融点金属とを混合成形した後、焼結することによ
り製造されるサーメットが提案されているが、これは金
属の連続体中にセラミック粒子が分散しているのみであ
り、セラミックスと金属との複合による効果が充分発揮
されるものではなかった。

一方、このようなセラミックスと金属との複合体として
多孔質セラミックスの気孔部に金属溶湯な充填する方法
も考え得るが、多孔質セラミックスの気孔部罠金属の溶
湯な含浸させ該気孔中に金属を均一に充填することは、
技術的には容易ではない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消し、複合効
果が大きく極めて強度の高い複合体を製造することがで
きる複合材料の製造方法を提供することにある。

〔発明の楢成〕

この目的を達成するために本発明は、ＣＶＤ反応を利用
して多孔質体の気孔中に析出物を析出させ、これにより
該気孔を密実に充填するようにしたものであって、 連続気孔を有する多孔質部材の一部分なＣＶＤ反応の析
出温度域に加熱しておき、前記連続気孔を経由してＣＶ
Ｄ反応ガスを該加熱部分に供給してＣＶＤ反応させて固
相を析出させる方法であり、上記加熱部分を徐々にシフ
トすることＫより連続気孔をＣＶＤ反応析出物で充填し
て異種素材を複合させるようにしたことを特徴とする複
合材料の製造方法。

を要旨とするものである。

以下に本発明を図面を参照し℃詳細に説明する。

第１図〜第３図は本発明の一実施例に係る多孔質部材の
断面の概略図である。

本発明においては、まず第１図のような連続気孔を有す
る多孔質部材１の一部分をＣＶＤ反応の析出温度域に加
熱し、連続気孔にＣＶＤ反応ガスを供給する。本発明に
おいては、供給するＣＶＤ反応ガスによりｃｖＤ反応析
出物を連続気孔中に充填するものであることから、加熱
部に第２図の如く押え部材２等を密着固定させ、ＣＶＤ
反応ガスが押え部材に直接接触した後、抜けるようにす
るのが好ましい。

加熱方法は、多孔質部材の一部分のみが加熱されるよう
な方法であればよく、特に限定されないが、例えば、多
孔質部材が電気的に絶縁体のものである場合には、第２
図に示す如く多孔質部材ｌの一端面に設置されろ押え部
材２を金属製のものとし、該押え部材２を高周波加熱す
る方法が採用できる。その他、多孔質部材１が黒鉛等の
導電性物質の場合には多孔質部材ｌを部分的に高周波加
熱する方法或は金属製の押え部材２側から加熱する方法
等も採用できる。

本発明においては、加熱はＣＶＤ反応部のみが析出温度
となるように保持し、それ以外の部分は析出温度以下と
し、ＣＶＤ反応ガスの通路を確保する必要があり、これ
により、第２図に示す如く、ＣＶＤ反応ガス３が多孔質
部材ｌの気孔を経由して押え部材２で止まり、ＣＶＤ反
応の析出温度域に加熱され、ＣＶＤ反応析出物４を析出
させることとなる。加熱は多孔質部材ｌ又はＣＶＤ反応
析出物４が熱伝導率の大きいものであれば、析出反応部
は常圧析出物４のガス接触面であり反応の進行に伴って
おのずとシフトするので加熱部を固定して行うのでも十
分であるが、熱伝導率の小さいものである場合には加熱
部を順次移動させることによりＣＶＤ反応析出物を充填
してゆくのが好ましい。

このようにして、ＣＶＤ反応析出物４が第３図に示す如
く、多孔質部材１の気孔中に充填され複合材料が製造さ
れた後、押え部材２を複合材料から切り離す。

本発明において、多孔質部材としては連続気孔を有する
ものであればよく、その材質や気孔径分布も任意のもの
でよい。具体的には、ジルコニア、アルミナ、シリカ、
炭化珪素等のセラミックス等１が挙げられるが、本発明
はこれらのセラミックスに限られず、多孔質状に形成さ
れた金属又はその他の物質でもよい。又ＣＶＤ反応で多
孔質部材の連続気孔内に析出充填される析出物の材質に
も特に限定はなく種々のＣＶＤ反応による析出物質が採
用できる。例えばＷ、　ＭＱ、　Ｔａ等の耐火金属、そ
の他超合金系物質又は炭化珪素等のセラミックス等が挙
げられる。又従って、本発明によればアルミナ−Ｔａ等
のセラミックス−金属複合体に限らず、セラミックス−
セラミックス複合材料、金属−金属複合材料等、種々の
特性を有する異種素材を複合させた複合材料を製造する
ことができる。

しかして、製造する複合材料の用途に応じて、各種の特
性の多孔質部材及びＣＶＤ反応ガスを選択することがで
きる。例えば、高温部材として用いるセラミックス−金
属複合材料を製造する場合には、金属とＬ℃、耐熱性の
他にセラミックスに近い熱膨張特性を有するものをＣＶ
Ｄ反応により析出させるようにすればよい。又高強度か
つ高靭性を要求される超高温用構造材として用いるセラ
ミックス−金属複合材料を製造する場合には、耐火金属
を析出させるのが好ましい。

〔発明の実施例〕

以下に本発明を実施例により更に具体的に説明するが本
発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ 連続気孔（平均気孔径６２０μｍ１気孔率７２％）を有
するアルミナ系多孔質セラミック板状体（４０Ｘ４０Ｘ
１０ｍｍ）を用いて金属との複合体を水沫を用いて作成
した。

上記アルミナ板と炭素鋼板（４０Ｘ４０Ｘ１０１１１１
）とを重ね合わせた後雰囲気コントロール出来る容器内
に挿入し冶具によって拘束し密着した。その後、不活性
ガス（Ａｒ　）中で炭素鋼板を１０００℃に誘導加熱し
た。次いでアルミナ板の表面側から反応ガスとしてＴａ
Ｃ７１，及び水素の混合ガス（容積比１：　２．５　）
　ｔｘ流しＣＶＤ反応を起こさせアルミナ−Ｔａ系の複
合材料とした。尚この時の混合ガスの流量は１０００　
Ｃり偏で加熱時間は５時間であった。

ＡＪ、０．とＴ８−は緻密に複合化して（・ること力１
認められた。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明は、連続気孔を有する多孔質部材の気
孔内にＣＶＤ反応によって異種素材を析出させるように
したものであり、ＣＶＤ反応析出物によって気孔内は密
実に充填されるようになるため複合効果が大きい。しか
もこの析出物（ま投錨効果により、気孔壁面と強固に接
合さｉｔてオ６す、極め１強固な複合材料を製造するこ
とカーできる。

しかも、本発明方法においてはセラミックス−金属複合
材料に限らず種々の異種素材を複合することができるこ
とから用途に応じて各種の特性の素材を〜その特性が複
合機能を有効に発揮し得るように選択することができる
という利点力１ある。又、本発明方法をセラミックス−
金属複合材料の製造に適用するならば、特に脆性、強度
及び靭性の大幅に改善されたセラミックス−金属複合材
料を容易に製造することができ、工業的に極めて有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示す概略図であり
、第１図は多孔質部材の断面図、ｆｉＴ、２図はＣＶＤ
反応析出物を充填している状態を示す断面図、第３図は
ＣＶＤ反応析出物の充填後の状態を示す断面図である。 １・・・多孔質部材、　２・・・押え部材、３・・・Ｃ
ＶＤ反応ガス、４・・・ＣＶＤ反応析出物。 代理人　弁理士　重　野　剛

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　連続気孔を有する多孔質部材の一部分をＣＶＤ
   反応の析出温度域に加熱しておき、前記連続気孔を経由
   してＣＶＤ反応ガスを該加熱部分に供給してＣＶＤ反応
   させて固相を析出させる方法であり、上記加熱部分を徐
   々にシフトすることにより連続気孔をＣＶＤ反応析出物
   で充填して異種素材を複合させるようにしたことを特徴
   とする複合材料の製造方法。
2. （２）　多孔質部材が多孔質セラミックス部材であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 １３）ＣＶＤ反応析出物が金属であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の製造方法。