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JPH0825181B2 - Method for producing three-dimensional fiber-reinforced ceramic matrix composite material - Google Patents
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JPH0825181B2 - Method for producing three-dimensional fiber-reinforced ceramic matrix composite material - Google Patents

Method for producing three-dimensional fiber-reinforced ceramic matrix composite material

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Publication number
JPH0825181B2
JPH0825181B2 JP5133852A JP13385293A JPH0825181B2 JP H0825181 B2 JPH0825181 B2 JP H0825181B2 JP 5133852 A JP5133852 A JP 5133852A JP 13385293 A JP13385293 A JP 13385293A JP H0825181 B2 JPH0825181 B2 JP H0825181B2
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JP
Japan
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slurry
dimensional fiber
composite material
fiber preform
solvent
Prior art date
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JP5133852A
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JPH06320516A (en
Inventor
喜久男 中野
晶 神谷
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPH0825181B2 publication Critical patent/JPH0825181B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、3次元繊維強化セラミ
ックス基複合材料の製造法の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved method for producing a three-dimensional fiber-reinforced ceramic matrix composite material.

【0002】[0002]

【従来の技術】繊維強化セラミックス基複合材料は、従
来の単体セラミックスがもっていた致命的な欠陥、即
ち、低靱性及び強度的な信頼性の低さ等を改善するもの
として注目を集めている。この種の繊維強化複合材料
は、それを構造材料として用いる場合、強化材繊維を直
交三方向に配置した3次元強化複合材料が、等方的な性
質をもつことから最も理想的であるが、1次元及び2次
元強化の場合に比して複合材料の作製が非常に難しく、
解決されなければならない幾つかの問題を含んでいる。
2. Description of the Related Art Fiber-reinforced ceramic matrix composite materials have been attracting attention as a material for improving the fatal defects of conventional simple ceramics, that is, low toughness and low reliability in strength. This type of fiber-reinforced composite material is most ideal when it is used as a structural material because a three-dimensional reinforced composite material in which reinforcing material fibers are arranged in three orthogonal directions has isotropic properties. It is very difficult to fabricate composite materials compared to one-dimensional and two-dimensional reinforcement,
It contains some problems that must be resolved.

【0003】即ち、3次元繊維強化セラミックス基複合
材料の製造法における問題点は、3次元的に構成された
繊維織成物(プリフォーム)の繊維間隙にマトリックス
となるセラミックスを高密に充填することにある。しか
し、3次元繊維プリフォームでは繊維が密に、しかも立
体的に織り上げられているため、各繊維が互いに強く接
触しあって繊維間隙が狭く、繊維間の空隙も全体的に大
きな流通路で連通していない。したがって、マトリック
ス物質の充填もそれだけ困難である。
That is, a problem in the method for producing a three-dimensional fiber-reinforced ceramic matrix composite material is that the fiber gaps of the three-dimensional fiber woven (preform) are densely filled with the ceramic serving as a matrix. It is in. However, in the three-dimensional fiber preform, since the fibers are densely and three-dimensionally woven, the fibers are in close contact with each other and the fiber gaps are narrow, and the voids between the fibers communicate with each other through a large flow passage. I haven't. Therefore, the filling of the matrix material is so difficult.

【0004】このような問題に対処し、本発明者は、先
に、3次元繊維プリフォーム内の間隙に、マトリックス
として、セラミックス微粉末と有機結合剤又はその前駆
体物質(化学反応又は熱分解によってセラミックスとな
る有機または無機物質)を含むスラリーを高密に充填し
て、3次元繊維強化セラミックス基複合材料を製造する
方法を提案している(特願平5−75270号)。この
既提案の方法において、セラミックスの前駆体物質を用
いて繊維強化セラミックス基複合材料を製造する場合に
は、その前駆体物質、セラミックス微粉末(通常結晶性
粒子)、焼結助剤及び溶媒(有機、無機液体)などによ
り構成されるスラリーを、3次元繊維プリフォーム内に
高圧で圧入すると同時に、3次元繊維プリフォームの反
対側からペーパーフィルタ及び多孔性焼結金属板を介し
て真空吸引し、このペーパーフィルタにおいてスラリー
中のセラミックス微粉末の通過を抑制しながら、溶媒部
分を通過させて排出して、3次元繊維プリフォーム中に
スラリーを高密に含浸させ、その後前駆体の熱分解過程
を経て焼結を行い、セラミックス基複合材料を得る。
In order to deal with such a problem, the present inventor first found that the fine ceramic powder and the organic binder or its precursor substance (chemical reaction or thermal decomposition) as a matrix in the gap in the three-dimensional fiber preform. Proposes a method of manufacturing a three-dimensional fiber-reinforced ceramic matrix composite material by densely filling a slurry containing an organic or inorganic substance which becomes ceramics (Japanese Patent Application No. 5-75270). In the case of producing a fiber-reinforced ceramic matrix composite material by using a ceramic precursor substance in this already proposed method, the precursor substance, ceramic fine powder (usually crystalline particles), sintering aid and solvent ( A slurry composed of organic or inorganic liquid) is pressed into the three-dimensional fiber preform at high pressure, and at the same time, vacuum suction is performed from the opposite side of the three-dimensional fiber preform through a paper filter and a porous sintered metal plate. In this paper filter, while suppressing the passage of the ceramic fine powder in the slurry, the solvent portion is passed through and discharged, the slurry is densely impregnated into the three-dimensional fiber preform, and then the thermal decomposition process of the precursor is performed. After that, sintering is performed to obtain a ceramics-based composite material.

【0005】上記方法における上記前駆体物質は、複合
体成形過程におけるバインダーとしての役割、及びその
後熱分解された前駆体(通常無定形物質)が焼結助剤と
相互作用して、スラリー中に添加したセラミックス微粉
末粒子を結合させて焼結させる効果を促進させる役割を
もっている。
The above-mentioned precursor substance in the above-mentioned method serves as a binder in the process of molding the composite, and the precursor (usually amorphous substance) which is then pyrolyzed interacts with the sintering aid to form a slurry. It also has a role of promoting the effect of binding and sintering the added ceramic fine powder particles.

【0006】しかるに、上記方法のように、前駆体物質
を含むスラリーを3次元繊維プリフォーム内へ高圧で圧
入すると同時に、反対側からペーパーフィルタを通して
真空吸引することによって含浸させる場合には、その含
浸の条件次第で、たとえ、目の細かなペーパーフィルタ
(0.1μm)を用いても、スラリー中の溶媒と共に溶
質部分である前駆体物質の可成りの量がこのフィルタを
通して系外へ出ることが確かめられた
However, when the slurry containing the precursor substance is pressed into the three-dimensional fiber preform at a high pressure as in the above method, and at the same time, the slurry is impregnated by vacuum suction through the paper filter from the opposite side, the impregnation is performed. Depending on the conditions, even if a fine paper filter (0.1 μm) is used, a considerable amount of the precursor substance that is the solute part together with the solvent in the slurry can flow out of the system through this filter. Confirmed

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、このような問題に対処し、前駆体物質を含むスラリ
ーを3次元繊維プリフォーム内へ高圧で圧入すると同時
に、反対側からペーパーフィルタを通して真空吸引する
ことによって、3次元繊維プリフォーム内の間隙にマト
リックス物質を充填するに際し、上記ペーパーフィルタ
を通してスラリー中の溶媒と共に溶質部分である前駆体
物質が系外へ排出されるのを可及的に抑制する手段を得
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The technical problem of the present invention is to address such problems and to pressurize a slurry containing a precursor substance into a three-dimensional fiber preform at a high pressure, and at the same time, press the paper filter from the opposite side. When the matrix material is filled in the gaps in the three-dimensional fiber preform by vacuum suction through the through, the precursor material that is a solute portion together with the solvent in the slurry can be discharged to the outside of the system through the paper filter. To obtain a means to suppress it.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段、作用】上記課題を解決す
るための本発明の複合材料製造法は、3次元繊維プリフ
ォーム内の間隙にセラミックスの前駆体物質を含むスラ
リーを高圧で圧入すると同時に、3次元繊維プリフォー
ムの反対側からペーパーフィルタを介して真空吸引し、
このペーパーフィルタを通して溶媒部分を排出させるこ
とにより、3次元繊維プリフォーム中にスラリーを高密
に含浸させるに際し、上記スラリーとして、セラミック
スの前駆体物質、それを予め熱分解して得られたものの
粉末、セラミックス微粉末(これをフィラー粉末と呼
ぶ。)及び溶媒を含んだものを用いることを特徴とする
ものである。
The composite material manufacturing method of the present invention for solving the above problems is such that a slurry containing a ceramics precursor substance is pressed into a gap in a three-dimensional fiber preform at a high pressure. Vacuum suction through the paper filter from the opposite side of the 3D fiber preform,
When the three-dimensional fiber preform is highly densely impregnated with the slurry by discharging the solvent portion through the paper filter, a ceramic precursor substance, a powder obtained by previously thermally decomposing it as the slurry, It is characterized by using a ceramic fine powder (this is called a filler powder) and a solvent.

【0009】さらに具体的に説明すると、本発明の複合
材料製造法においては、マトリックス物質として、溶融
前駆体物質、溶融前駆体物質とフィラー粉末、溶媒に溶
かされた前駆体物質、若しくは溶媒に溶かされた前駆体
物質とフィラー粉末からなる液体状前駆体物質に、それ
らの前駆体物質をあらかじめ熱分解して得られたもの
(無定形無機質)を粉末にして加え、さらに、セラミッ
クス微粉末及び溶媒などを加えたスラリーが充填され
る。即ち、この場合のスラリー構成は、上記前駆体物
質、セラミックス微粉末、前駆体物質を熱分解して得ら
れた粉末、及び溶媒などを含むものである。
More specifically, in the composite material manufacturing method of the present invention, as the matrix substance, the molten precursor substance, the molten precursor substance and the filler powder, the precursor substance dissolved in the solvent, or the solvent dissolved in the solvent. To the liquid precursor substance consisting of the obtained precursor substance and filler powder, powder obtained by previously thermally decomposing these precursor substances (amorphous inorganic substance) is added, and further, ceramic fine powder and solvent are added. And the like are added. That is, the slurry composition in this case includes the precursor substance, the ceramic fine powder, the powder obtained by thermally decomposing the precursor substance, the solvent, and the like.

【0010】上記フィラー粉末としては、マトリックス
となる各種セラミックスの微粉末を用い得るが、例え
ば、SiCをマトリックスとする場合には、β−SiC
微粉末(0.3μm)が適している。スラリー中の前駆
体物質や有機結合剤は、セラミックス複合材料作製時の
焼成過程において、熱分解を起こして揮発成分が離脱す
るが、それをできるだけ除去しないと、複合材料のマト
リックス部分に気孔を生ずることになるが、スラリー中
に上記フィラー粉末を加えることは、この気孔の発生を
抑制し、高密度化された複合材料を作製するために有効
なものである。本発明において用いる溶融前駆体物質と
しては、ポリシラスチレン、ポリカルボシラン、ポリシ
ラザン及びポリヒドロシラザンなどが適している。これ
らの前駆体物質は、焼成過程において熱分解してセラミ
ックス化するが、その割合は、70%以下が一般的であ
る。また、必要に応じて添加する有機結合剤としては、
ポリビニールアルコール、炭化水素系ワックスなどが適
している。
As the above-mentioned filler powder, fine powders of various ceramics which serve as a matrix can be used. For example, when SiC is used as a matrix, β-SiC is used.
Fine powder (0.3 μm) is suitable. Precursor substances and organic binders in the slurry undergo thermal decomposition during the firing process during ceramic composite material production to release volatile components, but if these are not removed as much as possible, pores will form in the matrix portion of the composite material. However, adding the filler powder to the slurry is effective for suppressing the generation of pores and producing a densified composite material. As the molten precursor substance used in the present invention, polysilastyrene, polycarbosilane, polysilazane, polyhydrosilazane and the like are suitable. These precursor substances are thermally decomposed into ceramics during the firing process, but the ratio thereof is generally 70% or less. Further, as the organic binder to be added as necessary,
Polyvinyl alcohol and hydrocarbon wax are suitable.

【0011】これらのスラリーは、炭素繊維、ガラス繊
維、その他適宜材料の強化用繊維で3次元的に織成され
た繊維プリフォーム中に高圧で圧入して含浸させるが、
その圧入と同時に、3次元繊維プリフォームの反対側か
らペーパーフィルタを介して真空吸引し、溶媒部分を積
極的に排出させる。この場合に、フィラー粉末ばかりで
なく、溶質部分である前駆体物質の通過を抑制する必要
があり、そのため、前駆体物質を予め熱分解して得られ
た無定形無機質材料を粉末にしてスラリー成分として加
える。これは溶媒に溶けないので、フィラー粉末と同様
にペーパーフィルタを通過せず、プリフォーム間隙に残
って、その後の焼結過程においてマトリックス緻密化の
役割をはたす。
These slurries are pressed and impregnated at a high pressure into a fiber preform three-dimensionally woven with carbon fibers, glass fibers, and other appropriate reinforcing fibers to impregnate them.
Simultaneously with the press-fitting, vacuum suction is performed from the opposite side of the three-dimensional fiber preform through a paper filter, and the solvent portion is positively discharged. In this case, it is necessary to suppress the passage of not only the filler powder but also the precursor substance that is the solute portion, and therefore, the amorphous inorganic material obtained by thermally decomposing the precursor substance in advance is made into powder and the slurry component Add as. Since it does not dissolve in the solvent, it does not pass through the paper filter like the filler powder, remains in the preform gap, and plays a role of matrix densification in the subsequent sintering process.

【0012】また、本発明において用いる前駆体物質や
有機結合剤の役割の一つは、スラリーを3次元繊維プリ
フォームに含浸させ、乾燥状態にして作製されたグリー
ン成形体中での繊維/充填物質間の強度をある程度に保
ち、その後の作業を行い易くすることである。このよう
な目的のために、前駆体物質や有機結合剤の量は、経験
的に、媒質液体の5〜100%が必要である。また、媒
質液体はフィラー粉末量の0.5倍以上必要である。な
お、複合材成形用としての有機結合剤の含有量はフィラ
ー粉末の10%以下であることが特に望ましい。
Further, one of the roles of the precursor substance and the organic binder used in the present invention is to impregnate the slurry into the three-dimensional fiber preform and dry the fiber / filling material in the green molded product. It is to maintain the strength between substances to a certain degree and facilitate the subsequent work. For such purposes, the amount of precursor material and organic binder is empirically required to be 5-100% of the medium liquid. Further, the medium liquid needs to be 0.5 times or more the amount of the filler powder. The content of the organic binder for molding the composite material is particularly preferably 10% or less of the filler powder.

【0013】図1は、上述したような液体状のマトリッ
クス物質を3次元繊維プリフォームの繊維間隙に充填す
るための複合材料製造装置の構成例を模式的に示すもの
である。この製造装置は、内部に吸引室12を凹設した
基台11と、その基台11の上部に設置され、上記吸引
室12と連通するシリンダ孔14をもったシリンダ13
とを備えている。上記基台11は、内部の吸引室12
を、その内底に開口する吸引路15を介して真空ポンプ
に接続するようにしたもので、吸引室12内の段部には
Oリング17を介して多孔のステンレス製底板16を載
置し、その底板16上には多孔性焼結金属板(ポーラス
トン)18を装着し、更に、その焼結金属板18上には
ペーパーフィルタ19を敷き、このペーパーフィルタ1
9と上記シリンダ13との間にOリング20を介装し
て、ペーパーフィルタ19の周囲からの高圧のスラリー
の漏洩を防止している。
FIG. 1 schematically shows a structural example of a composite material manufacturing apparatus for filling the liquid matrix material as described above into the fiber gaps of a three-dimensional fiber preform. This manufacturing apparatus has a base 11 in which a suction chamber 12 is recessed, and a cylinder 13 having a cylinder hole 14 which is installed above the base 11 and communicates with the suction chamber 12.
It has and. The base 11 has an internal suction chamber 12
Is connected to a vacuum pump through a suction passage 15 that opens to the inner bottom thereof, and a porous stainless bottom plate 16 is placed on the step inside the suction chamber 12 through an O-ring 17. A porous sintered metal plate (Poraston) 18 is mounted on the bottom plate 16, and a paper filter 19 is laid on the sintered metal plate 18.
An O-ring 20 is provided between the cylinder 9 and the cylinder 13 to prevent leakage of high-pressure slurry from around the paper filter 19.

【0014】また、上記シリンダ13内のシリンダ孔1
4の下部においては、上記ペーパーフィルタ19の上方
に位置させて、3次元繊維プリフォーム5及びスラリー
6を収容する空間を設け、この空間を介してシリンダ孔
14内にピストン21を嵌装し、このピストン21を加
圧装置(図示省略)のラム22によって圧下できるよう
に構成している。そして、上記ピストン21の周囲に
は、シリンダ13内面との間の間隙よりスラリー6が逆
流出しないように、Oリング23及び必要数のテフロン
(商品名)製ピストンリング24を装着している。
The cylinder hole 1 in the cylinder 13
In the lower part of 4, a space for accommodating the three-dimensional fiber preform 5 and the slurry 6 is provided above the paper filter 19, and a piston 21 is fitted into the cylinder hole 14 through this space, The piston 21 is configured so that it can be pressed down by a ram 22 of a pressurizing device (not shown). Then, around the piston 21, an O-ring 23 and a necessary number of Teflon (trade name) piston rings 24 are mounted so that the slurry 6 does not flow backward from the gap between the piston 21 and the inner surface of the cylinder 13.

【0015】このようなピストン21により、3次元繊
維プリフォーム5及びスラリー6を収容した部分を上方
から閉鎖すると、スラリー6の上方の空間に空気が封じ
込められる。この空気を排出するため、上記ピストン2
1には、空気抜き孔26を穿設し、その内端に該孔26
を閉鎖する鋼球栓27を嵌入し、この鋼球栓27を空気
抜き穴26に螺挿した供給固定ねじ28により閉鎖位置
に保持できるようにしている。
When such a piston 21 closes the portion containing the three-dimensional fiber preform 5 and the slurry 6 from above, air is enclosed in the space above the slurry 6. In order to discharge this air, the piston 2
1 is provided with an air vent hole 26, and the hole 26 is provided at the inner end thereof.
A steel ball plug 27 for closing the above is inserted, and the steel ball plug 27 can be held in the closed position by a supply fixing screw 28 screwed into the air vent hole 26.

【0016】上記ステンレス製の底板16は、直径1mm
φ程度の穴径をもつ多数の穴を穿設したものである。ま
た、ペーパーフィルタ19は、スラリー6中のフィラー
粉末(通常1μm 以下の粒径)や溶質部分である前駆体
物質、その前駆体物質を予め熱分解して得られた無定形
無機質材料の粉末などの通過をくい止め、溶媒部分のみ
を通過させるため、0.1μmあるいはそれ以下の穴径
を有するものを使用する。
The stainless steel bottom plate 16 has a diameter of 1 mm.
A large number of holes having a hole diameter of about φ are drilled. The paper filter 19 includes filler powder (usually having a particle size of 1 μm or less) in the slurry 6, a precursor substance that is a solute portion, and an amorphous inorganic material powder obtained by previously thermally decomposing the precursor substance. In order to block the passage of the solvent and allow only the solvent portion to pass, a hole diameter of 0.1 μm or less is used.

【0017】複合材料の製造装置をこのように構成する
と、ピストン21に最大圧力400kgf/cm2 を印加して
も、シリンダ孔14内のスラリーが外部へ滲み出すこと
がないことを実験的に確かめている。また、3次元繊維
プリフォーム5内にスラリー6中の各成分を均質かつ高
密に充填するためには、加圧装置において、加圧速度を
0.05〜50 mm/min の間で任意に設定することがで
き、さらに加圧速度の精密制御(等速制御の場合:50
mm/min ±0.2%以内、定荷重制御の場合:1.00
〜20.00 tf ±1%以内)ができることが望まし
い。
When the apparatus for producing a composite material is configured in this way, it is experimentally confirmed that the slurry in the cylinder hole 14 does not exude to the outside even when the maximum pressure of 400 kgf / cm 2 is applied to the piston 21. ing. Moreover, in order to uniformly and densely fill the respective components in the slurry 6 into the three-dimensional fiber preform 5, the pressurizing speed is arbitrarily set within the range of 0.05 to 50 mm / min in the pressurizing device. Precision control of pressurization speed (in case of constant speed control: 50
mm / min ± 0.2% or less, for constant load control: 1.00
~ 20.00 tf ± 1%) is desirable.

【0018】上記構成を有する製造装置により3次元繊
維強化複合材料を製造するに際しては、まず、シリンダ
孔14の内底に繊維プリフォーム5を入れ、その上に上
記スラリー6、即ち、液状のマトリックス物質を繊維プ
リフォーム5の嵩体積よりも多量に入れ、ピストン21
における鋼球固定ねじ28を一旦ゆるめて鋼球栓27を
開き、スラリー6液面上の空気を排出した後、再び鋼球
栓27を閉じてピストン21によりスラリー6を上から
押し、それと同時に下方から吸引室12を真空ポンプで
吸引することにより、スラリー6が繊維プリフォーム5
の繊維間隙に高密に充填される。ペーパーフィルタ19
を通過した溶媒部分は、ペーパーフィルタ19の下の多
孔性焼結金属板18及び底板16の穴を通して吸引室1
2に排出される。
When the three-dimensional fiber reinforced composite material is manufactured by the manufacturing apparatus having the above structure, first, the fiber preform 5 is put in the inner bottom of the cylinder hole 14, and the slurry 6, that is, the liquid matrix is placed on the fiber preform 5. The substance is put in a larger amount than the bulk volume of the fiber preform 5, and the piston 21
After loosening the steel ball fixing screw 28 in 1 to open the steel ball stopper 27 and discharging the air on the liquid surface of the slurry 6, the steel ball stopper 27 is closed again and the slurry 21 is pushed from above by the piston 21, and at the same time, downward. The slurry 6 is sucked into the fiber preform 5 by sucking the suction chamber 12 with a vacuum pump.
It is densely packed in the fiber gaps. Paper filter 19
The solvent portion that has passed through the suction chamber 1 passes through the holes in the porous sintered metal plate 18 and the bottom plate 16 below the paper filter 19.
It is discharged to 2.

【0019】加圧操作以前に投入されたスラリー6は、
繊維プリフォーム5の間隙への含浸を容易にするため低
粘性状態にしている(媒質液体中での有機結合剤または
前駆体物質の濃度が低い。)が、図1の装置による加圧
−吸引操作のうち、特に吸引操作によって、スラリー6
中での溶媒成分を多く離脱させることができ、結果とし
て、溶質(有機結合剤または前駆体物質)の濃度の高い
状態として、フィラー粉末と共に繊維プリフォーム5の
間隙に充填可能になる。なお、この効果は、図1のシリ
ンダ13の底部にあるペーパーフィルタ19の穴径によ
って調節可能である。通常、小さな穴径(例えば、0.
3または0.1μm)のペーパーフィルタを用いると、
かなりの量の溶質部分を残すことが可能である。)
The slurry 6 charged before the pressurizing operation is
In order to facilitate the impregnation of the fiber preform 5 into the gap, a low viscosity state (low concentration of organic binder or precursor substance in the medium liquid) is used, but pressure-suction by the device of FIG. Among the operations, especially the suction operation, the slurry 6
A large amount of the solvent component therein can be released, and as a result, it becomes possible to fill the gaps of the fiber preform 5 together with the filler powder in a state where the concentration of the solute (organic binder or precursor substance) is high. This effect can be adjusted by the hole diameter of the paper filter 19 at the bottom of the cylinder 13 in FIG. Usually a small hole diameter (eg.
3 or 0.1 μm) paper filter,
It is possible to leave a significant amount of solute fraction. )

【0020】[0020]

【実施例】次に、本発明の複合材料製造方法の実施例を
示す。前駆体物質としてのポリシラザン23.1gを、
2 雰囲気中で850℃に加熱して熱分解したものを粉
砕し、微粉末とする。次に、この微粉末15g、α−S
34 フィラー粉末(焼結助剤としてAl23 、Y
23 を含んでいる)80g及びポリシラザン7gをト
ルエン中に入れ、ボールミル混合機でよく混合してスラ
リーを作製した。このスラリーを、炭素繊維で織製され
た平板状3次元繊維プリフォーム(繊維含有率:54
%、45mm×60mm×6mmt)とともに、図1で
示される複合材料製造装置のシリンダ内に入れ、圧力3
0MPaでプリフォーム中へスラリーを含浸させ、繊維
/マトリックス複合体グリーンボディーを作製した。
EXAMPLES Examples of the composite material manufacturing method of the present invention will be described below. 23.1 g of polysilazane as a precursor substance,
What was pyrolyzed by heating to 850 ° C. in an N 2 atmosphere is pulverized into a fine powder. Next, 15 g of this fine powder, α-S
i 3 N 4 filler powder (Al 2 O 3 as a sintering aid, Y
80 g (containing 2 O 3 ) and 7 g of polysilazane were placed in toluene and mixed well with a ball mill mixer to prepare a slurry. A flat plate-shaped three-dimensional fiber preform woven of carbon fibers (fiber content: 54
%, 45 mm × 60 mm × 6 mmt) into the cylinder of the composite material manufacturing apparatus shown in FIG.
The preform was impregnated with the slurry at 0 MPa to produce a fiber / matrix composite green body.

【0021】その後、このボディーをN2 雰囲気中85
0℃で加熱してポリシラザンを熱分解させた後、更に同
雰囲気中で1650℃で焼結させて複合材料を作製し
た。この複合材料のかさ密度は1.55g/cm3 の値
を示し、マトリックスは主相としてのβ−Si34
少量のα−Si34 相より構成されていた。上記工程
により3次元繊維プリフォーム内の間隙にマトリックス
物質を充填した際、ペーパーフィルタを通して前駆体物
質が系外へ排出されるのを十分に抑制することができ
た。
Then, this body is subjected to 85 in N 2 atmosphere.
After heating at 0 ° C. to thermally decompose the polysilazane, it was further sintered at 1650 ° C. in the same atmosphere to produce a composite material. The bulk density of this composite material was 1.55 g / cm 3 , and the matrix was composed of β-Si 3 N 4 as the main phase and a small amount of α-Si 3 N 4 phase. When the matrix substance was filled in the gaps in the three-dimensional fiber preform by the above process, it was possible to sufficiently suppress the precursor substance from being discharged out of the system through the paper filter.

【0022】[0022]

【発明の効果】このような本発明の方法及び装置によれ
ば、前駆体物質を含むスラリーを3次元繊維プリフォー
ム内へ高圧で圧入すると同時に、反対側からペーパーフ
ィルタを通して真空吸引することによって、3次元繊維
プリフォーム内の間隙にマトリックス物質を充填するに
際し、上記ペーパーフィルタを通してスラリー中の溶媒
と共に溶質部分である前駆体物質が系外へ排出されるの
を可及的に抑制することができる。
According to the method and apparatus of the present invention as described above, the slurry containing the precursor substance is pressed into the three-dimensional fiber preform at a high pressure, and at the same time, vacuum suction is performed through the paper filter from the opposite side. When the matrix substance is filled in the gaps in the three-dimensional fiber preform, the precursor substance which is a solute portion together with the solvent in the slurry can be prevented from being discharged out of the system through the paper filter. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方法を実施する複合材料製造装置の構
成を示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a composite material manufacturing apparatus for carrying out the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 繊維プリフォーム、 6 スラリー、 19 ペーパーフィルタ。 5 fiber preform, 6 slurry, 19 paper filter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B28B 3/02 S C04B 35/80 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B28B 3/02 S C04B 35/80

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】3次元繊維プリフォーム内の間隙にセラミ
ックスの前駆体物質を含むスラリーを高圧で圧入すると
同時に、3次元繊維プリフォームの反対側からペーパー
フィルタを介して真空吸引し、このペーパーフィルタを
通して溶媒部分を排出させることにより、3次元繊維プ
リフォーム中にスラリーを高密に含浸させるに際し、上
記スラリーとして、セラミックスの前駆体物質、それを
予め熱分解して得られたものの粉末、セラミックス微粉
末及び溶媒を含んだものを用いることを特徴とする3次
元繊維強化セラミックス基複合材料の製造法。
1. A slurry containing a ceramic precursor substance is press-fitted into a gap in a three-dimensional fiber preform at a high pressure, and at the same time, vacuum suction is performed from a side opposite to the three-dimensional fiber preform through a paper filter. When the slurry is highly densely impregnated into the three-dimensional fiber preform by discharging the solvent portion through the above, as the slurry, a precursor substance of ceramics, a powder obtained by previously thermally decomposing it, a ceramic fine powder A method for producing a three-dimensional fiber-reinforced ceramic matrix composite material, which comprises using a solvent and a solvent.
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