JP2570738B2 - Fiber reinforced silicon carbide ceramics and method for producing the same - Google Patents
Fiber reinforced silicon carbide ceramics and method for producing the sameInfo
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスタービン部品、ディーゼル部品など、
高温または腐食・摩耗性環境で使用される炭化けい素セ
ラミックスに係り、特に強度と靭性を与えるべく炭化け
い素短繊維を加えた繊維強化炭化けい素セラミックスお
よびその製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a gas turbine component, a diesel component, etc.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon carbide ceramic used in a high-temperature or corrosive / abrasive environment, and more particularly to a fiber-reinforced silicon carbide ceramic to which short silicon carbide fibers are added to impart strength and toughness, and a method for producing the same.
［従来の技術］ エネルギー、素材、輸送などの分野で、ガスタービン
部品、ディーゼルエンジン部品、過給機部品、熱交換器
部品など高温または腐食・摩耗性環境で、強度と靭性を
必要とされる機械構造部品には炭化けい素セラミックス
の使用が期待されている。[Prior art] In the fields of energy, materials, transportation, etc., strength and toughness are required in high temperature or corrosive / abrasive environments such as gas turbine parts, diesel engine parts, supercharger parts, heat exchanger parts. The use of silicon carbide ceramics in mechanical structural parts is expected.
一般にセラミックス材料は、靭性が低いことが欠点と
され、このためセラミックスの靭性強化の最も有望な方
法として繊維強化、特に短繊維による強化が研究されて
いる。In general, ceramic materials have a drawback of low toughness. For this reason, fiber reinforcement, particularly short fiber reinforcement, has been studied as the most promising method for enhancing the toughness of ceramics.
従来、この強化方法は、セラミックスの粉と短繊維と
をそのまま混合した後、加圧焼結を行なって繊維強化セ
ラミックスとしている。Conventionally, in this reinforcing method, after mixing a ceramic powder and short fibers as they are, pressure sintering is performed to obtain fiber reinforced ceramics.
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、混合や成形等の工程で、短繊維の表面
が傷つき易く、強化の効果が低減しやすい。またセラミ
ックス粉からなるマトリックスを焼結させるため、成形
体を高温で処理する際、短繊維の表面が雰囲気と反応し
たり、変質したりしやすいという高温酸化性の問題があ
る。さらに緻密化の際に短繊維とセラミックス粉が直接
接触しているため、その界面が強固に接合してしまい、
マトリックスの破壊の際に、短繊維も共に破壊してしま
いやすく、マトリックスの強化の効果が少ない。[Problems to be Solved by the Invention] However, the surface of the short fiber is easily damaged in steps such as mixing and molding, and the effect of reinforcement is easily reduced. In addition, there is a problem of high-temperature oxidizability that the surface of the short fiber is liable to react with the atmosphere or to be deteriorated when the molded body is treated at a high temperature in order to sinter the matrix made of ceramic powder. Furthermore, since the short fibers and the ceramic powder are in direct contact during densification, the interface is firmly joined,
When the matrix is broken, the short fibers are also easily broken together, and the effect of reinforcing the matrix is small.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、混
合、成形、焼結などの工程でセラミックス短繊維の表面
を損傷から保護し、かつマトリックスと短繊維とが直接
強固に接合することを防ぎ、高温酸化性および靭性が良
好な繊維強化炭化けい素セラミックス及びその製造方法
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and protects the surface of ceramic short fibers from damage in processes such as mixing, molding, and sintering, and makes it possible for the matrix and the short fibers to be directly and strongly bonded. It is an object of the present invention to provide a fiber-reinforced silicon carbide ceramics which prevents the occurrence of high temperature oxidation and has good toughness and a method for producing the same.
［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明は、上記の目的を達成するために、ベリリウム
の酸化物、アルミニウムの酸化物または窒化物、けい素
の酸化物または窒化物、IV族、Ｖ族、VI族遷移金属の酸
化物の中から選ばれたものよりなるセラミックスにより
表面コーティングした炭化けい素短繊維を、炭化けい素
の含有率が65％以上のマトリックス中に分散させたもの
で、またその製造は、炭化けい素短繊維にセラミックス
をコーティングし、そのコーティングした炭化けい素繊
維と炭化けい素粉とを混合したのち、所定の形状に成形
し、その後成形体を緻密化して構成する。[Means and Actions for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides an oxide or nitride of beryllium, an oxide or nitride of aluminum, an oxide or nitride of silicon, a group IV, Silicon carbide short fibers surface-coated with ceramics selected from oxides of Group V and Group VI transition metals dispersed in a matrix with a silicon carbide content of 65% or more In addition, the production is performed by coating silicon carbide short fibers with ceramics, mixing the coated silicon carbide fibers with silicon carbide powder, forming the mixture into a predetermined shape, and then densifying the formed body. I do.
上記の構成によれば、ベリリウムの酸化物、アルミニ
ウムの酸化物または窒化物、けい素の酸化物または窒化
物、IV族、Ｖ族、VI族遷移金属の酸化物の中から選ばれ
たものよりなるセラミックスを、セラミックマトリック
スと炭化けい素短繊維との界面の境界層とすべく炭化け
い素短繊維の表面にコーティングしているため、そのセ
ラミックスで炭化けい素短繊維が保護されると共に、混
合・成形時に炭化けい素短繊維が損傷されることがな
く、また、セラミックマトリックスと炭化けい素短繊維
とが直接強固な接合を起すことがないと共に、マトリッ
クスの破壊の際に、この境界での亀裂の停止・反射・分
岐等の現象が起こって炭化けい素短繊維が容易に破断し
ない。さらに、コーティング材として、特に高温酸化性
が非常に良好な金属酸化物または難酸化性窒化物からな
るセラミックスを用いているため、これら以外の酸化し
やすいセラミックスをコーティング材とした炭化けい素
短繊維を用いた場合と比較して、高温大気中においても
繊維強化炭化けい素セラミックスの優れた特性が劣化し
ない。According to the above configuration, beryllium oxide, aluminum oxide or nitride, silicon oxide or nitride, group IV, group V, group VI transition metal oxide selected from those Is coated on the surface of the silicon carbide short fiber as a boundary layer at the interface between the ceramic matrix and the silicon carbide short fiber, so that the silicon carbide short fiber is protected and mixed. -The silicon carbide short fibers are not damaged during molding, and the ceramic matrix and the silicon carbide short fibers do not directly form a strong bond. Phenomena such as crack termination, reflection and branching occur, and short silicon carbide fibers are not easily broken. Furthermore, since the coating material is made of a metal oxide or a non-oxidizable nitride ceramic, which has very good high-temperature oxidizability, short silicon carbide fibers made of other easily oxidizable ceramics are used as the coating material. As compared with the case of using, the excellent properties of the fiber-reinforced silicon carbide ceramics do not deteriorate even in a high-temperature atmosphere.
先ず、本発明の繊維強化セラミックスの適用用途であ
る機械構造材料としての強度・耐食性・耐摩耗性・耐熱
衝撃性等を満足するためには、マトリックスは炭化けい
素を65％以上含むものであることが必要である。First, in order to satisfy the strength, corrosion resistance, abrasion resistance, thermal shock resistance, etc. as a mechanical structural material, which is an application of the fiber reinforced ceramics of the present invention, the matrix should contain at least 65% silicon carbide. is necessary.
これらのセラミックスに対しては炭化けい素に対し
て、ほう素、アルミニウム、炭素等を添加すると、焼結
が促進され、マトリックスが緻密化しやすいことが知ら
れており、これらの焼結促進剤をマトリックス中に加え
ておいてもよい。It is known that when boron, aluminum, carbon, etc. are added to silicon carbide to these ceramics, sintering is promoted and the matrix is easily densified. It may be added in a matrix.
また炭化けい素の場合、例えば窒化アルミニウムとの
間に（SiC）１−ｘ（AlN）ｘ、但し（ｘ＝０〜１）なる
組成の固溶体をつくり、それによって機械的性質、熱的
性質、耐食性などを変化させることができ、このような
固溶体組成のマトリックスを用いてもよい。In the case of silicon carbide, for example, a solid solution having a composition of (SiC) 1-x (AlN) x, where (x = 0 to 1) is formed with aluminum nitride, whereby mechanical properties, thermal properties, Corrosion resistance and the like can be changed, and a matrix having such a solid solution composition may be used.
また、炭化けい素に対して炭化チタンなど、他のセラ
ミック粒子を分散すると機械的性質を向上できるため、
他のセラミック粒子をマトリックス中に加えてもよい。Also, when other ceramic particles such as titanium carbide are dispersed in silicon carbide, the mechanical properties can be improved,
Other ceramic particles may be added in the matrix.
セラミック短繊維は、マトリックスと類似のセラミッ
クスの単結晶からなるウィスカーを用いることが、強度
及び熱的化学的安定性の点から望ましい。このセラミッ
クス短繊維は、マトリックスと同等またはそれ以上の高
い弾性率を有し、応力が負荷された時に、できるだけマ
トリックスの負荷を低減できるものが望ましい。またマ
トリックスの緻密化の工程等で熱的に安定であることが
必要である。It is desirable to use a whisker made of a single crystal of ceramic similar to the matrix from the viewpoint of strength and thermal chemical stability as the ceramic short fiber. The ceramic short fibers desirably have a high elastic modulus equal to or higher than that of the matrix and can reduce the load on the matrix as much as possible when stress is applied. It is also necessary that the matrix be thermally stable in the step of densification.
従って、炭化けい素を主成分とするマトリックスに対
しては、炭化けい素ウィスカーからなる短繊維を使用す
る。Accordingly, short fibers made of silicon carbide whiskers are used for a matrix mainly containing silicon carbide.
この炭化けい素短繊維を、他のセラミックスでコーテ
ィングし、これをマトリックスに分散させて、このコー
ティング層によりウィスカーとマトリックスとの境界層
を形成させる。このコーティング用のセラミックスは、
マトリックスも緻密化させる段階で、セラミック繊維と
もマトリックスとも化学的な反応をあまり起こさず、熱
的にも安定に存在するものがよい。またコーティング用
のセラミックスは、マトリックスと繊維との直接の接合
を防ぎ、その界面自体の剪断強度を、マトリックスおよ
び繊維自体の強度よりも低いものにし、マトリックスに
亀裂が入るような負荷条件下では、繊維との界面で亀裂
を停止または反転、分岐させたり或いはマトリックスと
短繊維とを剥離させて、短繊維のマトリックス中からの
引き抜きを可能とする。さらにコーティング用のセラミ
ックスは、繊維強化炭化けい素セラミックスがガスター
ビン部品、ディーゼル部品などのように高温環境下で使
用される場合においても、繊維強化炭化けい素セラミッ
クスの優れた特性が劣化しないようにすべく高温酸化性
の良好なものにする。The silicon carbide short fibers are coated with another ceramic, dispersed in a matrix, and the coating layer forms a boundary layer between the whiskers and the matrix. The ceramics for this coating are:
At the stage of densifying the matrix, it is preferable that the ceramic fiber and the matrix do not cause much chemical reaction and exist stably thermally. In addition, the ceramics for coating prevents direct bonding between the matrix and the fiber, makes the shear strength at the interface itself lower than the strength of the matrix and the fiber itself, and under load conditions where the matrix cracks, At the interface with the fibers, the cracks are stopped, inverted, branched, or the matrix and the short fibers are separated, so that the short fibers can be pulled out of the matrix. Furthermore, the ceramics used for coating should be designed so that the excellent properties of fiber-reinforced silicon carbide ceramics do not deteriorate even when the fiber-reinforced silicon carbide ceramics are used in high-temperature environments such as gas turbine parts and diesel parts. High temperature oxidizability should be as good as possible.
この炭化けい素短繊維へのセラミックスのコーティン
グ方法としては、無機気体化合物の熱化学反応等により
セラミックスを生成させるCVD法（Chemical Vapor De
position法）、液体またはコロイド溶液状の無機化合物
あるいは無機高分子から化学反応によりセラミックスを
生成させるゾルゲル法等、あるいはセラミックス固体を
直接気体化させた後、コーティングを形成させるPVD（P
hysical Vapor Deposition）法などを用いる。As a method of coating ceramics on the silicon carbide short fibers, a CVD method (Chemical Vapor Deposition) for forming ceramics by a thermochemical reaction of an inorganic gas compound or the like is used.
position method), the sol-gel method of forming ceramics from a liquid or colloidal solution of an inorganic compound or inorganic polymer by a chemical reaction, or PVD (P
hysical Vapor Deposition) method is used.
セラミックスコーティングを行なった炭化けい素短繊
維を、炭化けい素のマトリックスに分散させる方法は、
まずコーティングした短繊維とマトリックスとなる炭化
けい素セラミックスの原料粉とを混合する。この混合
は、乾式で行ってもよいが、水溶液、非水溶液、溶融ワ
ックス、溶融樹脂等の液体中で必要により分散剤を添加
して行なうようにしてもよい。The method of dispersing silicon carbide short fibers with ceramic coating in a silicon carbide matrix is as follows:
First, the coated short fibers and a raw material powder of silicon carbide ceramics serving as a matrix are mixed. This mixing may be performed in a dry manner, but may be performed in a liquid such as an aqueous solution, a non-aqueous solution, a molten wax, or a molten resin by adding a dispersant as necessary.
この混合物は、混しょう鋳込成形、射出成形、押出成
形、静水圧プレス成形などの方法により使用部品に応じ
た所定の形状に成形する。This mixture is formed into a predetermined shape according to the component to be used by a method such as mixed casting, injection molding, extrusion molding, or isostatic pressing.
その後、この成形体を緻密化させる。この緻密化の方
法としては、焼結法、特に熱間等方圧プレス法などの加
圧焼結法によっても、ポリカーボシラン、ポリシラン、
ポリシラザンなどの液状のセラミクス前駆体を含浸させ
る方法によってもよい。またシラン系気体化合物の熱化
学反応を利用してセラミックスを含浸させるChemical
Vapor Infiltration法によってもよく、また上述の各
緻密化方法を組み合せて用いてもよい。Thereafter, the compact is densified. As a method of this densification, a polycarbosilane, a polysilane, or a sintering method, particularly by a pressure sintering method such as a hot isostatic pressing method.
A method of impregnating a liquid ceramic precursor such as polysilazane may be used. Chemical impregnation of ceramics using thermochemical reaction of silane gas compounds
Vapor infiltration may be used, or a combination of the above densification methods may be used.
尚、炭化けい素短繊維へのセラミックスのコーティン
グは、予め原料の短繊維の段階で行なってもよいし、短
繊維とマトリックス用セラミック粉とを混合する段階で
行なってもよいし、短繊維とマトリックス用セラミック
ス粉を所定の形状に成形してから行なってもよい。The coating of the ceramic on the silicon carbide short fiber may be performed in advance at the stage of the raw material short fiber, or may be performed at the stage of mixing the short fiber and the matrix ceramic powder, or may be performed with the short fiber. This may be performed after the matrix ceramic powder is formed into a predetermined shape.
炭化けい素をマトリックスとし、炭化けい素短繊維を
分散させる場合のコーティングに適したセラミックスと
しては、ベリリウムの酸化物（BeO）、アルミニウムの
酸化物（Al2O3）または窒化物（AlN）、けい素の酸化物
（SiO2）または窒化物（Si3N4）、IV族、Ｖ族、VI族遷
移金属の酸化物（TiO2、ZrO2、HfO2、Cr2O3など）の中
から選んで用いる。Ceramics suitable for coating when silicon carbide is used as a matrix and silicon carbide short fibers are dispersed include beryllium oxide (BeO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or nitride (AlN), In silicon oxide (SiO 2 ) or nitride (Si 3 N 4 ), group IV, V, VI group transition metal oxide (TiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , Cr 2 O 3 etc.) Choose from and use.
［実施例］ 以下本発明の好適実施例を添付図面に基づいて説明す
る。EXAMPLES Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第１図は本発明の繊維強化炭化けい素セラミックスの
組織図を示し、図において、１は炭化けい素セラミック
スのマトリックス、２はセラミックコーティング３を施
した炭化けい素短繊維を示す。FIG. 1 is a structural diagram of the fiber-reinforced silicon carbide ceramics of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a matrix of silicon carbide ceramics, and reference numeral 2 denotes short silicon carbide fibers to which a ceramic coating 3 has been applied.
次に第２図により繊維強化炭化けい素セラミックスの
製造方法を説明する。Next, a method for producing a fiber-reinforced silicon carbide ceramic will be described with reference to FIG.
先ず、炭化けい素短繊維２にセラミックスの表面コー
ティング３を施す。この表面コーティング３を施した短
繊維２と、炭化けい素粉４とを混合５したのち、成形６
する。この成形体７は短繊維２と炭化けい素粉４とが混
った状態となる。次にこの成形体７を直接又はセラミッ
ク前駆体を含浸後焼結させて緻密化８し、焼結体９を得
る。First, a surface coating 3 of ceramic is applied to short silicon carbide fibers 2. After mixing 5 with the short fibers 2 provided with the surface coating 3 and silicon carbide powder 4, molding 6
I do. The compact 7 is in a state where the short fibers 2 and the silicon carbide powder 4 are mixed. Next, this compact 7 is sintered directly after impregnation with a ceramic precursor and then densified 8 to obtain a sintered body 9.
次に、より具体的な実施例を説明する。 Next, more specific examples will be described.
（実施例１） 炭化けい素ウィスカーを、反応容器内にて加熱しつつ
撹拌し、この状態で金属塩化物ガス＋メタン＋水素また
は金属塩化物ガス＋アンモニア＋水素を用いてCVD法に
より表１に示す金属炭化物および金属窒化物を炭化けい
素ウィスカー上にコーティングさせた。(Example 1) A silicon carbide whisker was stirred while being heated in a reaction vessel, and in this state, a metal chloride gas + methane + hydrogen or a metal chloride gas + ammonia + hydrogen was used to perform a CVD method as shown in Table 1. Were coated on silicon carbide whiskers.
次にほう素0.5％、炭素２％を含む炭化けい素粉に対
して、このウィスカーを30体積％混合し、エタノール溶
液中で超音波を用いて充分分散させたのち、静水圧プレ
スによる成形を行なった。この後、この成形体をシリカ
ガラスを用いたカプセル中に封入し、アルゴンガスを用
いた熱間等方圧プレスにより1900℃、2000気圧にて、焼
結させた。Next, 30% by volume of this whisker is mixed with silicon carbide powder containing 0.5% boron and 2% carbon, and sufficiently dispersed in an ethanol solution using ultrasonic waves. Done. Thereafter, the compact was sealed in a capsule using silica glass and sintered at 1900 ° C. and 2000 atm by a hot isostatic press using argon gas.
得られた焼結体より切り出した試験片を用いてビッカ
ース圧痕法により測定した破壊靭性は表１の通りで、比
較のための全くセラミックスコーティングを行なわない
炭化けい素ウィスカーを用いて製造した成形焼結体の破
壊靭性は表１の最下段に示したように4MPa・ｍ1/2であ
り、コーティングを施すことでいずれも破壊靭性が向上
することが判る。The fracture toughness measured by a Vickers indentation method using a test piece cut out from the obtained sintered body is as shown in Table 1. For comparison, a forming sinter manufactured using a silicon carbide whisker without any ceramic coating was used for comparison. The fracture toughness of the compact is 4 MPa · m 1/2 as shown in the lowermost row of Table 1, and it can be seen that the fracture toughness is improved by coating.
（実施例２） 炭化けい素粉と炭化けい素ウィスカーとを60;40で含
む水系泥しょうを、鋳入成形した。金属酸化物ないし水
酸化物のゾルをこの成形体に含浸させてウィスカーのコ
ーティングを行ない、その後乾燥し、加熱する方法によ
って表２に示す金属酸化物を成形体中の炭化けい素ウィ
スカーおよび炭化けい素粉の表面に形成させた。 (Example 2) Aqueous slurry containing silicon carbide powder and silicon carbide whiskers at a ratio of 60; 40 was cast-molded. A sol of a metal oxide or hydroxide is impregnated into the molded body to coat a whisker, and then dried and heated to produce the metal oxide shown in Table 2 in the silicon carbide whisker and the silicon carbide in the molded body. It was formed on the surface of the raw powder.
その後、この成形体の空隙に、更にポリカーボシラン
を含浸させ、これを熱分解させ、この工程を５回繰り返
した後、熱間等方圧プレスにより1900℃、1500気圧にて
緻密化を行なった。Thereafter, the voids of the molded body were further impregnated with polycarbosilane, and this was thermally decomposed. After repeating this process five times, densification was performed at 1900 ° C. and 1500 atm by a hot isostatic press. .
得られた繊維強化炭化けい素セラミックスの破壊靭性
値は表２に示す通りであり、全く金属酸化物のコーティ
ングを行なわずに同じ製法による緻密化させた試料の特
性を表２の下段に比較して示す。また、表２において、
炭化けい素ウィスカーにコーティングを行わない場合の
破壊靭性4MPa・ｍ1/2と比較して、特に破壊靭性の優れ
たコーティング材に○印を示す。これによると、特にBe
O、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、HfO2、Cr2O3において、
優れた破壊靭性を示すことが判る。The fracture toughness values of the obtained fiber-reinforced silicon carbide ceramics are as shown in Table 2, and the characteristics of the samples densified by the same manufacturing method without any metal oxide coating are compared in the lower part of Table 2. Shown. Also, in Table 2,
The symbol “に” indicates that the coating material has particularly excellent fracture toughness as compared with the fracture toughness of 4 MPa · m 1/2 when the silicon carbide whisker is not coated. According to this, especially Be
O, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , Cr 2 O 3
It turns out that it shows excellent fracture toughness.
本実施例に用いたコーティング用セラミックスより
も、優れた破壊靭性値を示すコーティング用セラミック
スはいくつか存在する。しかし、高温大気中における耐
劣化特性を考慮に入れて、本実施例においては、炭化け
い素短繊維をコーティングするコーティング用セラミッ
クスとして、ベリリウムの酸化物、アルミニウムの酸化
物または窒化物、けい素の酸化物または窒化物、IV族、
Ｖ族、VI族遷移金属の酸化物の中から選ばれるものを用
いた。これらのコーティング用セラミックスを用いるこ
とにより、高温大気中における耐劣化特性に優れた繊維
強化炭化けい素セラミックスを得ることができる。 There are several coating ceramics exhibiting more excellent fracture toughness than the coating ceramics used in this example. However, taking into account the degradation resistance characteristics in a high-temperature atmosphere, in the present embodiment, beryllium oxide, aluminum oxide or nitride, and silicon are used as coating ceramics for coating silicon carbide short fibers. Oxides or nitrides, group IV,
An oxide selected from the group V and VI transition metal oxides was used. By using these coating ceramics, it is possible to obtain fiber-reinforced silicon carbide ceramics having excellent resistance to deterioration in a high-temperature atmosphere.
［発明の効果］ 以上説明してきたところから明らかなように本発明に
よれば次のごとき優れた効果を発揮する。[Effects of the Invention] As is apparent from the above description, the present invention exerts the following excellent effects.
（１） 炭化けい素短繊維の表面をベリリウムの酸化
物、アルミニウムの酸化物または窒化物、けい素の酸化
物または窒化物、IV族、Ｖ族、VI族繊維金属の酸化物の
中から選ばれたものよりなるセラミックスでコーティン
グするため、混合、成形時にその短繊維を損傷したり、
変質させることがなく、短繊維による強化を向上でき
る。(1) The surface of silicon carbide short fiber is selected from beryllium oxide, aluminum oxide or nitride, silicon oxide or nitride, group IV, group V, group VI fiber metal oxide. In order to coat with ceramics made of mixed material, the short fibers may be damaged during mixing and molding,
The reinforcement by short fibers can be improved without causing deterioration.
（２） 炭化けい素短繊維とセラミックス・マトリック
スの界面に境界層があるため、直接強固な接合を起こす
ことがなく、マトリックスの破壊の際に、この境界での
亀裂の停止、反射、分岐等の現象が起って繊維が容易に
破断しないため、その強度を保て、またマトリックスか
ら繊維を引き抜く摩擦抵抗が大きい。(2) Since there is a boundary layer at the interface between the silicon carbide short fibers and the ceramic matrix, solid bonding does not occur directly. When the matrix breaks, cracks stop at this boundary, reflect, branch, etc. Since the fiber does not break easily due to the phenomenon described above, the strength is maintained and the frictional resistance for pulling out the fiber from the matrix is large.
（３）炭化けい素短繊維表面のコーティング材として、
特に高温酸化性が非常に良好な金属酸化物または難酸化
性窒化物からなるセラミックスを用いているため、これ
ら以外の酸化しやすいセラミックスをコーティング材と
した炭化けい素短繊維を用いた場合と比較して、高温大
気中においても繊維強化炭化けい素セラミックスの優れ
た特性が劣化しない。(3) As a coating material on the surface of silicon carbide short fiber,
In particular, it uses ceramics made of metal oxides or non-oxidizable nitrides, which have very good high-temperature oxidizability. Compared to using silicon carbide short fibers coated with other easily oxidizable ceramics. Thus, the excellent properties of the fiber-reinforced silicon carbide ceramics do not deteriorate even in a high-temperature atmosphere.
（４）以上より、従来得られなかった高温酸化性に優
れ、かつ、高い強度と靭性を有した繊維強化セラミック
スが得られる。(4) As described above, a fiber-reinforced ceramic having excellent high-temperature oxidizability, high strength and toughness, which has not been obtained conventionally, can be obtained.
第１図は本発明の繊維強化炭化けい素セラミックスの組
織を示す図、第２図は本発明の繊維強化炭化けい素セラ
ミッス製造方法を示す工程図である。 図中、１は炭化けい素セラミックスのマトリックス、２
は炭化けい素短繊維、３はセラミックコーティングであ
る。FIG. 1 is a view showing the structure of the fiber-reinforced silicon carbide ceramics of the present invention, and FIG. 2 is a process chart showing a method of manufacturing the fiber-reinforced silicon carbide ceramics of the present invention. In the figure, 1 is a matrix of silicon carbide ceramics, 2
Is a silicon carbide short fiber, and 3 is a ceramic coating.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 英雄 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−95648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−12671（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−182258（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−185861（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hideo Ohashi 3-1-1-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawa Shima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. (56) References JP-A-58-95648 (JP, A) JP-A-62-12671 (JP, A) JP-A-63-182258 (JP, A) JP-A-63-185861 (JP, A)
Claims (4)
炭化けい素短繊維を、炭化けい素のマトリックス中に分
散させる繊維強化炭化けい素セラミックスにおいて、上
記炭化けい素短繊維をコーティングする上記セラミック
スが、ベリリウムの酸化物、アルミニウムの酸化物また
は窒化物、けい素の酸化物または窒化物、IV族、Ｖ族、
VI族遷移金属の酸化物の中から選ばれたものよりなるこ
とを特徴とする繊維強化炭化けい素セラミックス。1. A fiber-reinforced silicon carbide ceramic in which silicon carbide short fibers surface-coated with ceramics are dispersed in a silicon carbide matrix, wherein said ceramics coating said silicon carbide short fibers is formed by oxidation of beryllium. Material, aluminum oxide or nitride, silicon oxide or nitride, group IV, group V,
A fiber-reinforced silicon carbide ceramic, comprising an oxide selected from Group VI transition metal oxides.
した上記炭化けい素短繊維を、炭化けい素の含有率が65
％以上のマトリックス中に分散させた特許請求の範囲第
１項に記載の繊維強化炭化けい素セラミックス。2. The method according to claim 1, wherein said silicon carbide short fibers coated with said ceramics have a silicon carbide content of 65%.
2. The fiber-reinforced silicon carbide ceramic according to claim 1, wherein said fiber-reinforced silicon carbide ceramic is dispersed in a matrix of not less than%.
ィングし、そのコーティングした炭化けい素短繊維と炭
化けい素粉とを混合したのち、所定の形状に成形し、そ
の後成形体を緻密化する繊維強化炭化けい素セラミック
スの製造方法において、上記炭化けい素短繊維をコーテ
ィングする上記セラミックスが、ベリリウムの酸化物、
アルミニウムの酸化物または窒化物、けい素の酸化物ま
たは窒化物、IV族、Ｖ族、VI族遷移金属の酸化物の中か
ら選ばれたものよりなることを特徴とする繊維強化炭化
けい素セラミックスの製造方法。3. A fiber for coating a silicon carbide short fiber with a ceramic, mixing the coated silicon carbide short fiber and silicon carbide powder, forming the mixture into a predetermined shape, and then densifying the formed body. In the method for producing reinforced silicon carbide ceramics, the ceramics for coating the silicon carbide short fibers is a beryllium oxide,
A fiber-reinforced silicon carbide ceramic comprising an oxide or nitride of aluminum, an oxide or nitride of silicon, or an oxide of a group IV, group V or group VI transition metal. Manufacturing method.
炭化けい素短繊維を、炭化けい素の含有率が65％以上の
マトリックス中に分散させた特許請求の範囲第３項に記
載の繊維強化炭化けい素セラミックスの製造方法。4. The fiber-reinforced silicon carbide according to claim 3, wherein said silicon carbide short fibers for coating said ceramics are dispersed in a matrix having a silicon carbide content of 65% or more. Manufacturing method of ceramics.
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