JPH0816031B2 - セラミックス複合体およびその製造方法 - Google Patents
セラミックス複合体およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0816031B2 JPH0816031B2 JP62215069A JP21506987A JPH0816031B2 JP H0816031 B2 JPH0816031 B2 JP H0816031B2 JP 62215069 A JP62215069 A JP 62215069A JP 21506987 A JP21506987 A JP 21506987A JP H0816031 B2 JPH0816031 B2 JP H0816031B2
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- Japan
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- ceramic
- sic
- aln
- matrix
- fibers
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高温強度、靭性に優れたセラミックス複合
体およびその製造方法に関する。
体およびその製造方法に関する。
［従来の技術］ 従来、ファインセラミックスは靭性に優れ、しかも高
温における特性劣化が小さいため、例えばセラミックス
エンジン等の高温構造材として期待されてきた。しかし
ながら、このようなファインセラミックスが実用に供さ
れるには、信頼性において未だ不十分であり、その高温
特性および靭性を向上させる必要がある。
温における特性劣化が小さいため、例えばセラミックス
エンジン等の高温構造材として期待されてきた。しかし
ながら、このようなファインセラミックスが実用に供さ
れるには、信頼性において未だ不十分であり、その高温
特性および靭性を向上させる必要がある。
このような目的のために種々の方法が検討されてきた
が、特にセラミックス中に各種繊維を種々の組成で配合
して製造される繊維複合体に関して研究が行なわれてき
た。（特公昭60−35316号公報参照）中でもウィスカー
と呼ばれる繊維状単結晶を混入して強化する方法の開発
が急速に進んできた。
が、特にセラミックス中に各種繊維を種々の組成で配合
して製造される繊維複合体に関して研究が行なわれてき
た。（特公昭60−35316号公報参照）中でもウィスカー
と呼ばれる繊維状単結晶を混入して強化する方法の開発
が急速に進んできた。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来法におけるファインセラミックスと繊維を複
合化する場合、セラミックスの焼結が困難となり、本来
のセラミックスマトリックスに期待された強度、高温特
性および靭性を得ることが難かしい。
合化する場合、セラミックスの焼結が困難となり、本来
のセラミックスマトリックスに期待された強度、高温特
性および靭性を得ることが難かしい。
このため、従来技術においては焼結方法として、ホッ
トプレス法を使用せざるを得なかった。しかしながら、
ホットプレスは製造工程が複雑であり、それに要する経
費が非常に高いという問題点があった。
トプレス法を使用せざるを得なかった。しかしながら、
ホットプレスは製造工程が複雑であり、それに要する経
費が非常に高いという問題点があった。
［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、上記の如き問題点に鑑み種々検討した
結果、セラミックスマトリックスとセラミックス繊維と
の間に介在層を存在せしめることで、マトリックスと繊
維との界面の強度を制御し、高温強度および靭性を大幅
に向上することを見出したものである。
結果、セラミックスマトリックスとセラミックス繊維と
の間に介在層を存在せしめることで、マトリックスと繊
維との界面の強度を制御し、高温強度および靭性を大幅
に向上することを見出したものである。
すなわち、本発明は、セラミックスマトリックスにセ
ラミックス繊維を分散したセラミックス複合体であり、
セラミックス繊維とセラミックスマトリックスの界面に
介在層が存在し、強固な接合がなされており、セラミッ
クスマトリックスがSi3N4、SiC、ZrO2、Al2O3、AlNのい
ずれかで、セラミックス繊維がSi3N4、SiC、AlNのいず
れかのウィスカーで、介在層がAl、Si、Mg、III b族元
素のいずれかの酸化物であることを特徴とするセラミッ
クス複合体である。
ラミックス繊維を分散したセラミックス複合体であり、
セラミックス繊維とセラミックスマトリックスの界面に
介在層が存在し、強固な接合がなされており、セラミッ
クスマトリックスがSi3N4、SiC、ZrO2、Al2O3、AlNのい
ずれかで、セラミックス繊維がSi3N4、SiC、AlNのいず
れかのウィスカーで、介在層がAl、Si、Mg、III b族元
素のいずれかの酸化物であることを特徴とするセラミッ
クス複合体である。
介在層は、通常の複合化のみでは得られないセラミッ
クス繊維とセラミックマトリックスとの接着強度を得る
のに役立つ。
クス繊維とセラミックマトリックスとの接着強度を得る
のに役立つ。
本発明の複合体を得るには、基体上に、Si3N4、SiC、
AlNのいずれかのウィスカーであるセラミックス繊維を
気相から析出させた後、Al、Si、Mg、III b族元素のい
ずれかの酸化物である介在層を気相から上記セラミック
ス繊維上に析出させ、かつ、Si3N4、SiC、ZrO2、Al
2O3、AlNのいずれかであるセラミックスマトリックス成
分を気相から析出させ、かかる工程をくり返してプリフ
ォームを得、このプリフォームを加熱緻密化することを
特徴とするセラミックス複合体の製造方法を用いる。
AlNのいずれかのウィスカーであるセラミックス繊維を
気相から析出させた後、Al、Si、Mg、III b族元素のい
ずれかの酸化物である介在層を気相から上記セラミック
ス繊維上に析出させ、かつ、Si3N4、SiC、ZrO2、Al
2O3、AlNのいずれかであるセラミックスマトリックス成
分を気相から析出させ、かかる工程をくり返してプリフ
ォームを得、このプリフォームを加熱緻密化することを
特徴とするセラミックス複合体の製造方法を用いる。
介在層を気相析出により生成することは、繊維とマト
リックスとの界面構造の維持に効果が大きく、ひいては
高温強度、靭性に優れた効果をもたらす。特に繊維、介
在層、マトリックスを気相析出させ、かかる工程をくり
返してプリフォームを得、このプリフォームを加熱緻密
化する方法は一層効果的である。
リックスとの界面構造の維持に効果が大きく、ひいては
高温強度、靭性に優れた効果をもたらす。特に繊維、介
在層、マトリックスを気相析出させ、かかる工程をくり
返してプリフォームを得、このプリフォームを加熱緻密
化する方法は一層効果的である。
［実施例］ 次に実施例について説明する。
実施例１ CVD装置内にSiCウィスカー（平均径0.2μ，アスペク
ト比50）を配置し、これにCVD法により、Al2O3を0.02μ
被覆した。ついで、これに平均粒径0.5μのAl2O3粉を超
音波を用いて混合した。
ト比50）を配置し、これにCVD法により、Al2O3を0.02μ
被覆した。ついで、これに平均粒径0.5μのAl2O3粉を超
音波を用いて混合した。
得られた混合粉末をホットプレスにて1700℃で２時
間、真空中200Kg/cm2加圧下で焼結した。
間、真空中200Kg/cm2加圧下で焼結した。
得られた焼結体のシャルピー衝撃値は0.1Kgm/cm2で繊
維にAl2O3被覆を施さない焼結体の衝撃値の５倍の値を
示した。
維にAl2O3被覆を施さない焼結体の衝撃値の５倍の値を
示した。
実施例２ CVD装置内の炭素基板上にCVD法を用いて、SiCウィス
カーを成長せしめた。使用した反応は４塩化ケイ素とメ
タンにより、鉄触媒によるものであった。成長したSiC
ウィスカー表面は実施例１と同様にAl2O3を被覆したの
ち、ひき続いてウィスカー間隙に金属SiをCVD法にて気
相析出せしめた。以上の工程を繰り返し、同一装置内で
Si−SiCウィスカーのプリフオームを合成した。得られ
たプリフォームをN2気流中で1400℃付近で反応焼結し、
Si3N4−SiCウィスカーの本発明複合体を得た。
カーを成長せしめた。使用した反応は４塩化ケイ素とメ
タンにより、鉄触媒によるものであった。成長したSiC
ウィスカー表面は実施例１と同様にAl2O3を被覆したの
ち、ひき続いてウィスカー間隙に金属SiをCVD法にて気
相析出せしめた。以上の工程を繰り返し、同一装置内で
Si−SiCウィスカーのプリフオームを合成した。得られ
たプリフォームをN2気流中で1400℃付近で反応焼結し、
Si3N4−SiCウィスカーの本発明複合体を得た。
得られた複合体のシャルピー衝撃値は0.07Kgm/cm2で
ウィスカーの含有しないものを0.02Kgm/cm2,表面処理し
たいウィスカーを含有するものの0.04Kgm/cm2に比べ
て、大幅に改良されている。
ウィスカーの含有しないものを0.02Kgm/cm2,表面処理し
たいウィスカーを含有するものの0.04Kgm/cm2に比べ
て、大幅に改良されている。
以上の実施例の他に、Si3N4、SiC、AlNウィスカーとA
l2O3、SiO2、MgO,Sc2O3,Y2O3,その他のIII族酸化物の介
在層とSi3N4、SiC、ZrO2、Al2O3、AlNのマトリックスよ
りなる前記実施例以外の組み合わせ複合体においても本
発明の有効性を確認した。
l2O3、SiO2、MgO,Sc2O3,Y2O3,その他のIII族酸化物の介
在層とSi3N4、SiC、ZrO2、Al2O3、AlNのマトリックスよ
りなる前記実施例以外の組み合わせ複合体においても本
発明の有効性を確認した。
［発明の効果］ 本発明は、繊維強化セラミックスにおいて、繊維とマ
トリックスとの界面の強度を大幅に向上し、高温強度と
靭性に優れたものとなし、たとえばセラミックスエンジ
ン等の高温構造材に適した材料が得られるものである。
トリックスとの界面の強度を大幅に向上し、高温強度と
靭性に優れたものとなし、たとえばセラミックスエンジ
ン等の高温構造材に適した材料が得られるものである。
Claims (2)
- 【請求項１】セラミックスマトリックスにセラミックス
繊維を分散したセラミックス複合体であり、セラミック
ス繊維とセラミックスマトリックスの界面に介在層が存
在し、強固な接合がなされており、セラミックスマトリ
ックスがSi3N4、SiC、ZrO2、Al2O3、AlNのいずれかで、
セラミックス繊維がSi3N4、SiC、AlNのいずれかのウィ
スカーで、介在層がAl、Si、Mg、III b族元素のいずれ
かの酸化物であることを特徴とするセラミックス複合
体。 - 【請求項２】基体上にSi3N4、SiC、AlNのいずれかのウ
ィスカーであるセラミックス繊維を気相から析出させた
後、Al、Si、Mg、III b族元素のいずれかの酸化物であ
る介在層を気相から上記セラミックス繊維上に析出さ
せ、かつ、Si3N4、SiC、ZrO2、Al2O3、AlNのいずれかで
あるセラミックスマトリックス成分を気相から析出さ
せ、かかる工程をくり返してプリフォームを得、このプ
リフォームを加熱緻密化することを特徴とするセラミッ
クス複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62215069A JPH0816031B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | セラミックス複合体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62215069A JPH0816031B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | セラミックス複合体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6461364A JPS6461364A (en) | 1989-03-08 |
| JPH0816031B2 true JPH0816031B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=16666240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62215069A Expired - Lifetime JPH0816031B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | セラミックス複合体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0816031B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59112028A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-28 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | シリカ化合物被覆炭素繊維及びそれを用いた補強セラミツク |
| JPS62123068A (ja) * | 1985-11-21 | 1987-06-04 | 株式会社日立製作所 | 繊維強化複合セラミツクス |
-
1987
- 1987-08-31 JP JP62215069A patent/JPH0816031B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6461364A (en) | 1989-03-08 |
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