[发明专利]陶瓷基复合材料的制造方法

说明书

技术领域

本公开内容涉及能够适用于飞机用喷气发动机等要求高温强度的仪器的陶瓷基复合材料的制造方法。

背景技术

陶瓷具有极高的耐热性，但是另一方面，大多数陶瓷存在脆这样的缺点。一直以来，为了克服脆性，尝试了将陶瓷作为母材(基质)、与SiC等无机物的纤维进行复合化。

为了进行复合化，提出了气相浸渍(CVI)、液相浸渍(例如聚合物熔融浸渍热分解(PIP))、固相浸渍(SPI)、熔融金属浸渍(MI)等方法。例如根据PIP法，对由SiC等纤维形成的织物进行聚合物溶液浸渍，将其在高温烧成而发生陶瓷化，从而该陶瓷成为基质而与纤维进行复合化。聚合物溶液可以根据想要生成的陶瓷而适当选择，例如制成含有聚碳硅烷的溶液的话，则产生由SiC形成的基质。

还提出了将这些方法组合而得到的技术。专利文献1公开了相关的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-081379号公报

发明内容

发明所要解决的问题

如果纤维间残留有孔隙，当然对陶瓷基复合材料的强度、韧性不利。此外，如果高温的空气、水蒸气通过该孔隙侵入陶瓷基复合材料，则由氧化引起的劣化会发展。然而，通过上述任意的方法，都不能容易地利用基质完全堵塞纤维间的孔隙。因此，反复进行浸渍变得非常耗工。由于在每次浸渍中反复进行干燥和烧成，最终制品的制造需要1个月以上。

将孔隙从陶瓷基复合材料消除到何种程度、此外如何有效地堵塞孔隙，这是该技术领域长期存在的技术课题。

用于解决课题的方法

根据一个方面，陶瓷基复合材料的制造方法包括：将含有陶瓷的骨料粉末、与含有选自由热塑性树脂和蜡所组成的组中的一种以上粘合剂混炼，以得到由上述骨料粉末和上述粘合剂构成的组合物，对上述组合物施压以制成片，将由含陶瓷的增强纤维构成的织物与上述片交替地层叠，施压上述织物与上述片的层叠体，生成使上述增强纤维相互结合的基质。

发明效果

在纤维间的孔隙使骨料粉末有效地浸渍，由此能够有效地堵塞该孔隙。

附图说明

图1为概括地说明一个实施方式的陶瓷基复合材料的制造方法的流程图。

图2A为示意性表示制造方法中的混炼工序的图。

图2B为示意性表示制造方法中的片化工序的图。

图3A为示出增强纤维织物与含陶瓷片的层叠体的示意性截面图，为施压前的状态的图。

图3B为示出增强纤维织物与含陶瓷片的层叠体的示意性截面图，为被施压后的状态的图。

图4A为成形体的例示性立体图。

图4B为最终制品的例示性立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明若干实施方式。

一个实施方式的陶瓷基复合材料的适当用途为飞机用喷气发动机的构成部件那样的暴露于高温环境的机械部件，可例示出涡轮叶片、燃烧室、加力燃烧室等。当然也可以适用于其他用途。

一个实施方式的陶瓷基复合材料大体具备：由碳化硅(SiC)那样的无机物纤维形成的织物、以及使由SiC那样的无机物形成的上述织物结合的基质。该陶瓷基复合材料的制造方法大体包括：使作为基质原料的骨料粉末包含于热塑性树脂那样的粘合剂中并进行片化，将该片与织物交替地层叠，施压，从而使骨料浸透于织物中。进一步通过将熔融金属浸渍(MI)、气相浸渍(CVI)、液相浸渍(例如聚合物熔融浸渍热分解(PIP))、固相浸渍(SPI)中的任意一种以上组合而对其进行处理，生成基质。

以下主要参照图1，说明该陶瓷基复合材料的制造工艺。基于组合了MI法的例子进行说明，但不必限定于此。

一个实施方式的陶瓷基复合材料中，可以利用由SiC构成的原料纤维。其中可以使用通过市售可获取的材料。或者，可以在原料纤维中包含由除了碳化硅(SiC)以外的其他无机物构成的纤维，或者可以用其代替SiC。

为了通过界面涂覆进行覆盖，可以对原料纤维实施涂覆。作为界面涂覆，可例示碳(C)、氮化硼(BN)，但不必限定于此。就耐氧化性方面而言，BN比C更优异。作为涂覆的方法，可以利用气相法、浸渍法等任意公知方法。此外，涂覆可以在后述的纺织工序之前实施，也可以在纺织工序之后实施。界面涂覆可以防止龟裂从基质向纤维传播，增大韧性。以下的说明中，称为原料纤维时，意思包含通过界面涂覆而被覆盖的原料纤维。