JPH0328177A - 靭性の向上したセラミックスマトリックス複合材料の製造方法 - Google Patents

靭性の向上したセラミックスマトリックス複合材料の製造方法

Info

Publication number
JPH0328177A
JPH0328177A JP2047366A JP4736690A JPH0328177A JP H0328177 A JPH0328177 A JP H0328177A JP 2047366 A JP2047366 A JP 2047366A JP 4736690 A JP4736690 A JP 4736690A JP H0328177 A JPH0328177 A JP H0328177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chemical vapor
matrix
pyrolytic carbon
vapor infiltration
boron nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2047366A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0751465B2 (ja
Inventor
Louis Heraud
ルイ　エロウ
Roger Naslain
ロジェ　ナスレン
J Michel Quenisset
ジー―ミシェル　ケニッセ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Original Assignee
Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Societe Europeenne de Propulsion SEP SA filed Critical Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Publication of JPH0328177A publication Critical patent/JPH0328177A/ja
Publication of JPH0751465B2 publication Critical patent/JPH0751465B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C04B37/005—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of glass or ceramic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
    • C04B2237/083—Carbide interlayers, e.g. silicon carbide interlayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/38—Fiber or whisker reinforced
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/60—Forming at the joining interface or in the joining layer specific reaction phases or zones, e.g. diffusion of reactive species from the interlayer to the substrate or from a substrate to the joining interface, carbide forming at the joining interface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S427/00—Coating processes
    • Y10S427/10—Chemical vapor infiltration, i.e. CVI

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミックスマトリックス複合材料すなわち
セラミックスマトリックスにより緻密化された耐火繊維
強化組織により形成された材料に関する。
耐火繊維強化＆ｌＩ織なる用語は、炭素又は、例えば炭
化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等のようなセラミック
ス材料から本質的になる繊維から形成された二又は三次
元組織を指して言う。セラミックスマトリックスは、こ
の強化組織の細孔内に液体の含浸又は化学気相侵入（ｃ
ｈｅ＋ｗｉｃａｌ　ｖａｐｏｒｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏ
ｎ（ＣνＩ））によって付着又は堆積される。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕セラ柔
ツクスマトリックス複合材料は、宇宙技術のような高度
の熱一機械的性質を必要とする用途において特に利用さ
れる．同じ用途に利用される炭素一炭素複合材料と比較
して、それらには高温において耐酸化性がより良好であ
るという利点がある。
それにもかかわらず、セラミックスマトリックス材料の
損傷限界を上昇させ、それらの傷に対する感受性を低下
させ、且つそれらの剪断強さを増加させることによって
、セラミックスマトリックス材料の一部の機械的性質、
特にそれらの靭性を向上させることは望ましいことであ
り、そしてこれが本発明の目的である。
〔課題を解決するための手段及び作用効果〕上述の目的
は、耐火繊維から多孔性強化組織を形成する工程及びこ
の強化組織を該強化組織の細孔内への化学気相侵入によ
り緻密化する工程を包含しているセラミックスマトリッ
クス複合材料の製造方法であって、本発明に従って、当
該侵入マトリックスが連続式に得られ且つ、熱分解炭素
及び窒化ホウ素のうちから選ばれたより低剛性の材料の
化学気相侵入相により分離された、本質的にセラξツク
ス材料の少なくとも二つの化学気相侵入相を含んでなる
ものである方法によって達威される。
靭性の望ましい増加は、比較的剛性のセラミックス材料
層の間にそれぞれが挿入された１又は２以上の低剛性界
面層を有する一続きの又は積層のマトリックスを形成す
ることによって得られる。
実際のところ、セラミックス材料中に割れが現れたなら
ば、より低剛性の材料の挿入層は、ひずみを広げ、すな
わちセラミックス材料内の破壊様式から別の破壊様式に
変えてひずみを広げ、そして割れをより低剛性の材料内
にそらせることによって、割れの伝播速度を低下させる
であろう。
より低剛性の界面層のためには、窒化ホウ素及び熱分解
炭素より選ばれた材料、殊に層状の（ｌａｍｉｎａｒ）
熱分解炭素を使用するのが特に有利である。層状の熱分
解炭素が殊に有利なのは、このような材料が大きな弾性
剪断応力を有するからである。
このように、マトリックス内に一又は二以上のより低剛
性の界面層を挿入することによって、初期の割れが阻止
され、破壊エネルギーが増加し、そして傷に対する複合
材料の感受性が低下する．更に、一続きにすることによ
って達威されるマトリックスの分離した構造は、割れを
開始させそうな欠陥の存在する確率を低下させる。
化学気相侵入によってマトリックスの構戒層の形成され
ることは、本発明の本質的特徴の一つを構或する。実際
に、この技術は、侵入処理室へ導入されるガスの性質に
も作用し、また種々のバラメーター（温度、全圧、化学
種の分圧、及び流量）、すなわち液体の含漫のような他
の技術を用いたのでは必ずしも可能であるとは限らない
ものにも作用することによって、堆積材料の＆ＩＩ７ｉ
！の簡単且つ精密な制御を可能にするので、一続きのマ
トリックスの製造に特によく適している。
その上、化学気相侵入は、マトリックスを形或する別個
の層の性質の精密な制御ばかりでなく、層間の遷移、す
なわち剛性が相応じて急に変化する急な不連続性あるい
は剛性が徐々に変化する漸進的な遷移の精密な制御をも
可能にする。
有利には、化学気相侵入は波動（ｐｕｌｓｅｄ）様式で
もって、すなわちそれ自体は公知であって別個の層のコ
ーティングの不均質性を減少させる技術でもって実施さ
れる。
やはり有利には、本質的にセラミックスの材料の化学気
相侵入によりマトリックス内に形成されたコーティング
は、熱分解炭素又は窒化ホウ素の化学気相侵入により形
成されたコーティングよりも厚い。後者が２Ｊｎａの厚
さを超える必要はない。
次に、本発明の方法を実施するための具体的なやり方を
、添付の図面を参照してもっと詳細に説明する。
本発明の方法によれば、複合材料マトリックスを形成す
ることに関連する処理工程は、化学気相侵入によるセラ
ミックス層の堆積とやはり化学気相侵入による熱分解炭
素（ＰｙＣ）又は窒化ホウ素（ＢＮ）界面層の堆積とを
交替して行うことを必要とする。
この交替は、別々の設備における継続的な侵入操作によ
って達戊することができる。
好ましくは、波動様式で運転する単一の化学気相侵入設
備、例えば第１図に図示したようなもの、を使用する。
と言うのは、そのような設備は、手で取扱うことを必要
とせず且つ自動的であり、迅速でありそして経済的であ
る連続処理によって、コーティングにおける上述の交替
を達戒するのを都合よく可能にするからである。この設
備は、ガス人口弁１２及びガス排出弁１４を取付けた侵
入操作室１０を含んでなる。
設備の操作サイクルの間に、要求されたコーティングを
与える所定容量の反応性ガス又はガス混合物が、ｌ個又
は数個の前駆物質ガスタンク、例えば図中の１６ａ　，
　１６ｂ　，　１６ｃの如きものから抜き出され、そし
て入口弁ｌ２を開け排出弁１４を閉じることにより操作
室１０へ入れられる。このガス又はガス混合物は予め定
められた時間の間操作室１０内に存在し、大口弁１２及
び排出弁１４は閉じられる。
次に、排出弁１４を開け入口弁１２を閉じておいて、操
作室ＩＯを空にする。残留ガスは、ポンプ系統１８の手
段により操作室１０から抜き出される。ガス類及びそれ
らの残留物の入室及び排気は、弁１２　．　１４及びボ
ンブ系統１８はもちろんのこと、タンク１６ａ，１６ｂ
，１６Ｃのためのガス出目弁をも作動させる制御ユニッ
ト２０によって行われる。
上で説明した例は、コーティングを引き続き堆積させる
のを可能にし、各コーティングは別個の組成を有し且つ
１回又は２回以上のサイクルでもって形成される。
〔実施例〕
次に、ＳｉＣ−ＳｉＣ複合材料すなわち強化組織及びマ
トリックスが本質的に炭化ケイ素でできている材料に関
連して、本発明による方法の二つの実用的な例を詳しく
説明する。
奥一土 本質的に炭化ケイ素から作られた繊維、例えば日本カー
ボン社によりニカロン（Ｎｉｃａｌｏｎ）の商品名で市
販される繊維のようなもの、から作られた乾いた織物を
、黒鉛の道具により所定の位置に保持しながら積み重ね
て積層体にして、３５体積％の繊維（すなわち全体積の
うちの繊維により占められた割合が３５％に等しい）を
有する多孔性の繊維質組織を形成することによって、強
化組織を作る。
本発明に従って、この強化組織を化学気相侵入により堆
積させた一続きのマトリックスによって緻密化する。
そのために、上述の道具によって維持された強化組織を
、所望の継続する堆積を行うのに必要な条件が次々に確
立される侵入炉に入れる。
この例においては、強化組織の繊維上に炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）層を、続いて層状の熱分解炭素（　ＰｙＣ）の界
面層を、そして最後に新たなＳｉＣ層を順次堆積させて
、マトリックスが得られる。
化学気相侵入によりＳｉＣを堆積させるための条件は周
知であって、フランス国特許第２４０１８８８号明細書
に記載される。例えば、堆積は詳しく言えば、約９００
”Ｃの温度でメチルクロロシラン（ＣＨｚＳｉＣ　ｌ　
ｓ）及び水素（Ｈ２〉を含有している反応性ガス混合物
を用い、侵入操作室内の全圧を約２０Ｔｏｒｒとし、そ
してメチルクロロシラン及び水素の分圧をそれぞれ５　
Ｔｏｒｒ及び１５↑ｏｒｒとして、達或することができ
る。
層状熱分解炭素を堆積させるための条件もよく知られて
いる。このような堆積は、約１０００゜Ｃの温度におい
て減圧（約１０Ｔｏｒｒ　）でメタン（ＣＩ．）ガスを
侵入させて達成することができる。
炭化ケイ素及び層状熱分解炭素の化学気相侵入のために
利用されるプロセスは、波動タイプのものであって、炭
化ケイ素及び層状熱分解炭素が次々に堆積されるのを可
能にする例えば第１図に示されたような設備で実施され
る。
第一の炭化ケイ素層と層状熱分解炭素層との間の遷移及
び後者と第二の炭化ケイ素層との間の遷移は、この例に
おいては、堆積条件、すなわち操作室へ導入されるガス
又はガス混合物の性質と、ことによっては圧力及び温度
とを急に変えることによって果される。こうして、二つ
の炭化ケイ素層と層状熱分解炭素層との間で剛性が急激
に移り変わる一続きのマトリックスが得られる。
強化組織の繊維上の第一の炭化ケイ素層は、強化組織の
多孔度を初期の値の６５％から３５％へ低下させること
を考えて作られる。次いで、層状熱分解炭素層をこの第
一の多孔性複合材料の三つの別々の部分に、合計してそ
れぞれ２時間、１２時間及び２４時間になる化学気相侵
入操作によって作る。
これらの侵入操作の終了時には、層の厚さはそれぞれ０
．　２μ，１μ及び２μに実質的に等しい．最後に第二
の炭化ケイ素層を、残りの多孔度が１５％に達するまで
化学気相侵入操作を続けて上記の別々の部分に形或する
。
三点曲げ応力を受けるノッチ付き試験試料による通常の
シャルビー硬度落下試験機を使用する衝撃試験から、熱
分解炭素（ＰｙＣ）層の厚さの関数として動的靭性とも
呼ばれる臨界動的ひずみ度因子を与える、第２図の曲線
１が得られる。
比較のために、マトリックス内の層状熱分解炭素の界面
層を除いて上で説明したのと同じやり方で得られたＳｉ
Ｃ−ＳｉＣ複合材料を用いて得られた値を示す（曲線３
）。
測定された動的靭性は議論の対象となる範囲内では熱分
解炭素層の厚さにほとんど依存しない一方で、その層が
マトリックス内に存在するとこの靭性をそのような層の
ないＳｉＣ−ＳｉＣ複合材料と比べて大いに向上させる
ことが可能であって、前者の場合の値は２８ＭＰａ−ｍ
’゜５の領域であり、それに対して後者の場合の値はＬ
８ＭＰａ−ｍ”　’である、ということに気がつくであ
ろう。
これらの同じ試験を利用して、力一時間曲線を積分する
ことにより総括の破壊エネルギーを測定することができ
る。第３図の曲線は、計算されたエネルギーをマトリッ
クス内の熱分解炭素層の種々の厚さの値についてプロッ
トしたものであり、また比較のために、マトリックス内
に界面層のないＳｉＣ−ＳｉＣ複合材料についてもエネ
ルギーを計算して図中に示す（曲線３）。
マトリックス内に熱分解炭素層が挿入される場合には破
壊エネルギーが大いに増加する、ということを認めるこ
とができる． 班一又 ＳｉＣ−ＳｉＣ型の複合材料を、層状熱分解炭素の界面
層をやはり化学気相侵入操作により得られる窒化ホウ素
層と取替えることを除いて例１で説明したように製造す
る． 最初の３５％多孔度の複合材料の三つの部分にそれぞれ
０．１５ｍ　，　０．７５１Ｍ及び１．　５　ｎの厚さ
を有する窒化ホウ素（ＢＮ）層を、それぞれ４時間、２
４時間及び４８時間にわたる化学気相侵入操作によって
作る。
先の例におけるように、次いで第二の炭化ケイ素層を、
複合材料の各部分の残りの多孔度が１５％の領域に達す
るまで形成する。
こう゜して得られた窒化ホウ素界面層を有する複合材料
の動的靭性を第２図に曲線２として示し、また破壊エネ
ルギーを第３図に曲＆１２として示す。
破壊エネルギーは例１の場合に計算されたのと実質的に
等しく、それゆえに一続きのマトリックスのない複合材
料の場合よりもかなり大きい。
これまでは、比較的剛性の二つのセラミックス層の間に
より低剛性の界面層をただ一つ有する一続きのマトリッ
クスの形或を考えてきただけではあったが、最後の層を
セラξツクス層にしてセラミックス層と熱分解炭素又は
窒化ホウ素層とを次々に交替させることにより界面層の
数を増加させ、そうしてより著しい積層構造を生じさせ
ることができることは言うまでもない。その上、マトリ
ックス内の一つ又は幾つかの熱分解炭素又は窒化ホウ素
界面層のほかに、繊維上に米国特許第４７５２５０３号
明細書に記載されたような層を形成することが実行可能
である． 更に、既に説明したように、マトリックス内の別々の性
質及び剛性の層間の遷移は上で説明した例におけるよう
に急激に、又は徐々に、引き起こすことができる。遷移
を漸進的なものにするのは、急激でないように堆積条件
を変更することにより達成される。このように、例えば
ＳｉＣ層からＰｙＣ層への遷移の場合について言及すれ
ば、侵入操作室に導入されるガス類の組或、そして必要
があるならばそのほかの堆積パラメーター（温度、圧力
及び流Ｎ）を、上記の層の間にＳｉＣ＋ＰｙＣの共存層
が形或されるように漸進的に変更することによって急激
でない遷移が得られる。
最後に、本発明に従う方法は、マトリックスのセラミッ
クス材料がもちろんながら化学気相侵入操作を受け入れ
ることができる限り、ＳｉＣ−ＳｉＣ以外のセラξツク
ス材料を用いて複合材料を製造するのに当然適合する。
従って、一方では炭化ケイ素以外の材料例えば炭素、ケ
イ化物、アルミナ、ジルコニア等で作られた強化組織の
繊維を有し、また他方では炭化ケイ素以外のセラミック
ス材料例えばアルミナ、ジルコニア、炭化物又はその他
の窒化物の化学気相侵入により得られたマトリックスを
有することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従う方法を実施することが可能な化
学気相侵入設備の例を示す図である。 第２図は、本発明に従う方法により得られた二つの複合
材料について、マトリックス内の界面層の厚さに対する
動的靭性の曲線を示すグラフである。 第３図は、本発明に従う方法により得られた二つの複合
材料について、マトリックス内の界面層の厚さに対する
破壊エネルギーの曲線を示すグラフである。 図中、１０は侵入操作室、１２はガス人口弁、ｌ４はガ
ス排出弁、１６ａ＝ｃは前駆物質ガスタンク、１８はボ
ンブ系統、２０は制御ユニット。 破壊エネルギー（ｋＪ／ｍ２） Ｓ ◆ Ｕ い ｂ 動的靭性（ＭＰａ−ｍｏ−ｓ） Ｍ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. １．耐火繊維から多孔性強化組織を形成する工程及びこ
    の強化組織を該多孔性強化組織内のマトリックスの化学
    気相侵入（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｉｎｆｉｌ
    −ｔｒａｔｉｏｎ）により緻密化する工程を包含してお
    り、当該侵入マトリックスが連続式に得られ且つ、熱分
    解炭素及び窒化ホウ素のうちから選ばれたより低剛性の
    材料の化学気相侵入相により分離された、本質的にセラ
    ミックス材料の少なくとも二つの化学気相侵入相を含ん
    でなる、靭性の向上したセラミックスマトリックス複合
    材料を製造するための方法。
  2. ２．連続式に形成される前記マトリックスによる緻密化
    よりも先に、当該強化組織の前記繊維上に熱分解炭素及
    び窒化ホウ素のうちから選ばれた材料のコーティングが
    形成される、請求項１記載の方法。
  3. ３．前記マトリックス内で、本質的にセラミックス材料
    の化学気相侵入により形成された層の厚みが熱分解炭素
    及び窒化ホウ素のうちから選ばれた材料の化学気相侵入
    により形成された前記層よりも大きい、請求項１記載の
    方法。
  4. ４．熱分解炭素及び窒化ホウ素のうちから選ばれた材料
    の化学気相侵入により形成されるコーティングの厚さが
    ２μｍを超えない、請求項３記載の方法。
  5. ５．前記化学気相侵入が波動（ｐｕｌｓｅｄ）タイプの
    プロセスにより得られる、請求項１記載の方法。
JP2047366A 1989-03-02 1990-03-01 靭性の向上したセラミックスマトリックス複合材料の製造方法 Expired - Fee Related JPH0751465B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8902718A FR2643898B1 (fr) 1989-03-02 1989-03-02 Procede de fabrication d'un materiau composite a matrice ceramique a tenacite amelioree
FR8902718 1989-03-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0328177A true JPH0328177A (ja) 1991-02-06
JPH0751465B2 JPH0751465B2 (ja) 1995-06-05

Family

ID=9379284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2047366A Expired - Fee Related JPH0751465B2 (ja) 1989-03-02 1990-03-01 靭性の向上したセラミックスマトリックス複合材料の製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5079039A (ja)
EP (1) EP0385869B1 (ja)
JP (1) JPH0751465B2 (ja)
CA (1) CA2010343C (ja)
DE (1) DE69021231T2 (ja)
FR (1) FR2643898B1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002211980A (ja) * 2001-01-16 2002-07-31 National Institute For Materials Science ＳｉＣ又はＣ繊維／ＳｉＣ複合材料及びその製造方法
JP2002265285A (ja) * 2001-03-08 2002-09-18 Japan Science & Technology Corp 高強度ＳｉＣ繊維／ＳｉＣ複合材料の製造方法
JPWO2012063923A1 (ja) * 2010-11-11 2014-05-12 国立大学法人京都大学 ＳｉＣセラミックス材料並びにＳｉＣセラミックス構造体及びその製造方法

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5268062A (en) * 1990-03-05 1993-12-07 Northrop Corporation Method and apparatus for carbon coating and boron-doped carbon coating a porous refractory substrate
DE69229007T2 (de) * 1991-01-16 1999-10-21 Sgl Carbon Composites, Inc. Verbundwerkstoffe aus siliciumcarbidfaserarmiertem Kohlenstoff
US5275984A (en) * 1991-03-13 1994-01-04 Northrop Corporation Fiber coating of unbonded multi-layers for toughening ceramic fiber-matrix composites
GB2263483A (en) * 1992-01-09 1993-07-28 Secr Defence Ceramic fibre reinforcements precoated with alternating layers of matrix material; reinforced composites
US5480707A (en) * 1993-10-06 1996-01-02 Hyper-Thern High-Temperature Composites, Inc. Toughened ceramic composite materials comprising coated refractory fibers in a ceramic matrix wherein the fibers are coated with carbon and an additional coating of ceramic material and carbon mixture
US5455106A (en) * 1993-10-06 1995-10-03 Hyper-Therm High Temperature Composites, Inc. Multilayer fiber coating comprising alternate fugitive carbon and ceramic coating material for toughened ceramic composite materials
US5865922A (en) * 1994-06-21 1999-02-02 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Producing fiber reinforced composites having dense ceramic matrices
WO1996008453A1 (en) * 1994-09-12 1996-03-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Ceramic-based composite fiber material and method of manufacturing the same
US6284357B1 (en) 1995-09-08 2001-09-04 Georgia Tech Research Corp. Laminated matrix composites
FR2742433B1 (fr) * 1995-12-14 1998-03-13 Europ Propulsion Materiaux composites thermostructuraux avec renforts en fibres carbone ou revetues de carbone, ayant une resistance accrue a l'oxydation
US6248392B1 (en) * 1996-12-20 2001-06-19 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Ondersoek Tno Method for manufacturing a fiber-reinforced bioactive ceramic implant
US6277440B1 (en) 1998-11-23 2001-08-21 Msnw, Inc. Preparation of ceramic matrix composites by infiltration of fibrous preforms with fluids or slurries and subsequent pyrolysis
JP3722188B2 (ja) 1999-01-28 2005-11-30 石川島播磨重工業株式会社 セラミックス基複合部材及びその製造方法
US6979490B2 (en) * 2001-01-16 2005-12-27 Steffier Wayne S Fiber-reinforced ceramic composite material comprising a matrix with a nanolayered microstructure
GB0112893D0 (en) * 2001-05-25 2001-07-18 Dunlop Aerospace Ltd Refractory-carbon composite brake friction elements
US20030233977A1 (en) * 2002-06-20 2003-12-25 Yeshwanth Narendar Method for forming semiconductor processing components
US6825123B2 (en) * 2003-04-15 2004-11-30 Saint-Goban Ceramics & Plastics, Inc. Method for treating semiconductor processing components and components formed thereby
US7501370B2 (en) * 2004-01-06 2009-03-10 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. High purity silicon carbide wafer boats
US7687016B1 (en) 2004-02-13 2010-03-30 The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Methods for producing silicon carbide architectural preforms
US7223465B2 (en) * 2004-12-29 2007-05-29 General Electric Company SiC/SiC composites incorporating uncoated fibers to improve interlaminar strength
ES2422455T3 (es) 2005-08-12 2013-09-11 Modumetal Llc Materiales compuestos modulados de manera composicional y métodos para fabricar los mismos
FR2907117B1 (fr) * 2006-10-17 2010-09-24 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication de piece en materiau composite a matrice ceramique contenant des phases de matrice cicatrisante et deviatrice de fissures
JP5480153B2 (ja) * 2007-12-20 2014-04-23 クアーズテック，インコーポレイティド 半導体加工用部品の処理方法およびそれにより形成された部品
EP2310556A2 (en) 2008-07-07 2011-04-20 Modumetal, LLC Low stress property modulated materials and methods of their preparation
BR122013014461B1 (pt) 2009-06-08 2020-10-20 Modumetal, Inc revestimento de multicamadas resistente à corrosão em um substrato e método de eletrodeposição para produção de um revestimento de multicamada
US20110091700A1 (en) * 2009-10-20 2011-04-21 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Microelectronic processing component having a corrosion-resistant layer, microelectronic workpiece processing apparatus incorporating same, and method of forming an article having the corrosion-resistant layer
CA2806328C (en) 2010-07-22 2019-01-22 Modumetal Llc Material and process for electrochemical deposition of nanolaminated brass alloys
FR2979629B1 (fr) 2011-09-06 2013-09-27 Snecma Propulsion Solide Procede de formation sur un substrat en cmc contenant du sic d'un revetement lisse d'aspect glace et piece en cmc munie d'un tel revetement
FR2983851B1 (fr) * 2011-12-13 2013-12-27 Snecma Propulsion Solide Piece en materiau cmc
WO2014159557A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Rolls-Royce Corporation Multi-layer fiber coating containing a sic and bn coating layer
EA032264B1 (ru) 2013-03-15 2019-05-31 Модьюметл, Инк. Способ нанесения покрытия на изделие, изделие, полученное вышеуказанным способом, и труба
CA2905575C (en) 2013-03-15 2022-07-12 Modumetal, Inc. A method and apparatus for continuously applying nanolaminate metal coatings
US10370301B2 (en) 2013-03-15 2019-08-06 Rolls-Royce Corporation Ceramic matrix composite and method and article of manufacture
US9708226B2 (en) * 2013-03-15 2017-07-18 Rolls-Royce Corporation Method for producing high strength ceramic matrix composites
CN105189826B (zh) 2013-03-15 2019-07-16 莫杜美拓有限公司 通过添加制造工艺制备的制品的电沉积的组合物和纳米层压合金
WO2014145588A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Modumetal, Inc. Nickel chromium nanolaminate coating having high hardness
CN104119095B (zh) * 2013-04-27 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 一种金属陶瓷复合制品及其制备方法
WO2016044712A1 (en) 2014-09-18 2016-03-24 Modumetal, Inc. Methods of preparing articles by electrodeposition and additive manufacturing processes
EA201790643A1 (ru) 2014-09-18 2017-08-31 Модьюметал, Инк. Способ и устройство для непрерывного нанесения нанослоистых металлических покрытий
CA3036191A1 (en) 2016-09-08 2018-03-15 Modumetal, Inc. Processes for providing laminated coatings on workpieces, and articles made therefrom
WO2018075156A1 (en) 2016-09-09 2018-04-26 Modumetal, Inc. Manufacturing of molds by deposition of material layers on a workpiece, molds and articles obtained by said process
WO2018053158A1 (en) 2016-09-14 2018-03-22 Modumetal, Inc. System for reliable, high throughput, complex electric field generation, and method for producing coatings therefrom
EP3535118A1 (en) 2016-11-02 2019-09-11 Modumetal, Inc. Topology optimized high interface packing structures
WO2018175975A1 (en) 2017-03-24 2018-09-27 Modumetal, Inc. Lift plungers with electrodeposited coatings, and systems and methods for producing the same
US11286575B2 (en) 2017-04-21 2022-03-29 Modumetal, Inc. Tubular articles with electrodeposited coatings, and systems and methods for producing the same
JP6917770B2 (ja) 2017-05-15 2021-08-11 株式会社東芝 長繊維強化炭化ケイ素部材、その製造方法、および、原子炉構造部材
WO2019210264A1 (en) 2018-04-27 2019-10-31 Modumetal, Inc. Apparatuses, systems, and methods for producing a plurality of articles with nanolaminated coatings using rotation
US11691924B2 (en) 2020-02-21 2023-07-04 Raytheon Technologies Corporation CVI matrix densification process
WO2023174160A1 (zh) * 2022-03-14 2023-09-21 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 中高熵陶瓷材料、纤维增韧陶瓷基复合材料及制法与应用
CN114685176A (zh) * 2022-03-22 2022-07-01 潍柴动力股份有限公司 一种多层界面改性碳陶复合材料的制备方法及发动机活塞
CN116514563A (zh) * 2023-05-17 2023-08-01 山东康本新材料研究院 一种碳纤维增强铝陶瓷氧枪及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4766013A (en) * 1983-03-15 1988-08-23 Refractory Composites, Inc. Carbon composite article and method of making same
EP0121797B1 (en) * 1983-03-15 1990-01-17 Refractory Composites Inc. Carbon composite article and method of making same
FR2567874B1 (fr) * 1984-07-20 1987-01-02 Europ Propulsion Procede de fabrication d'un materiau composite a renfort fibreux refractaire et matrice ceramique, et structure telle qu'obtenue par ce procede
US4580524A (en) * 1984-09-07 1986-04-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for the preparation of fiber-reinforced ceramic composites by chemical vapor deposition
US4724169A (en) * 1984-10-09 1988-02-09 Ovonic Synthetic Materials Company, Inc. Method of producing multilayer coatings on a substrate
US4735856A (en) * 1986-03-31 1988-04-05 Spectran Corporation Hermetic coatings for optical fiber and product
FR2641776B1 (fr) * 1989-01-13 1993-03-26 Europ Propulsion Materiau composite a interphases multiples entre fibres de renfort refractaires et matrice ceramique

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002211980A (ja) * 2001-01-16 2002-07-31 National Institute For Materials Science ＳｉＣ又はＣ繊維／ＳｉＣ複合材料及びその製造方法
JP2002265285A (ja) * 2001-03-08 2002-09-18 Japan Science & Technology Corp 高強度ＳｉＣ繊維／ＳｉＣ複合材料の製造方法
JPWO2012063923A1 (ja) * 2010-11-11 2014-05-12 国立大学法人京都大学 ＳｉＣセラミックス材料並びにＳｉＣセラミックス構造体及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2643898A1 (fr) 1990-09-07
US5079039A (en) 1992-01-07
EP0385869A1 (fr) 1990-09-05
EP0385869B1 (fr) 1995-08-02
CA2010343A1 (en) 1990-09-02
JPH0751465B2 (ja) 1995-06-05
CA2010343C (en) 1997-01-14
DE69021231T2 (de) 1996-04-18
DE69021231D1 (de) 1995-09-07
FR2643898B1 (fr) 1993-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5079039A (en) Method for producing a ceramic matrix composite material having improved toughness
JP2721765B2 (ja) 耐食性の耐火性複合材料の製造方法
CA2171535C (en) Method of manufacturing a composite material with lamellar interphase between reinforcing fibres and matrix, and material obtained
JP4046350B2 (ja) 自己修復マトリックスにより酸化から保護された複合材料、及びその製造方法
Zilong et al. Microstructure and mechanical performance of SiCf/BN/SiC mini-composites oxidized at elevated temperature from ambient temperature to 1500° C in air
Naslain et al. The CVI-processing of ceramic matrix composites
US4980202A (en) CVD SiC matrix composites containing carbon coated fibers
US9611180B2 (en) Method for manufacturing a part made of CMC
JP2584921B2 (ja) 炭素を含む複合材料に酸化防止保護を提供するための方法及びそれにより保護される材料
CN111253171B (zh) 一种纤维增强碳化铪陶瓷基复合材料的致密化制备方法
JPS605070A (ja) 複合材料およびその製造法
Dugne et al. Interface characterization by TEM, AES and SIMS in tough SiC (ex-PCS) fibre-SiC (CVI) matrix composites with a BN interphase
WO1996008453A1 (en) Ceramic-based composite fiber material and method of manufacturing the same
Besmann et al. A method for rapid chemical vapor infiltration of ceramic composites
Lowden et al. The effect of fiber coatings on interfacial shear strength and the mechanical behavior of ceramic composites
Bender et al. Optimization of the Mechanical Properties of Silicon Carbide‐Fiber‐Reinforced Zirconia Titanate Matrix Composites through Controlled Processing
Lowden Characterization and control of the fiber-matrix interface in ceramic matrix composites
JPH0585841A (ja) セラミツク繊維マトリツクス複合材を強化するためのプリクラツク繊維コーテイングの製造方法
Rapaud et al. SiC/SiC minicomposites with (PyC/TiC) n interphases processed by pressure-pulsed reactive CVI
Bender et al. Electron microscopy of the interfacial regions in various SiC fiber/ZrTiO4 composites
Sato et al. Developing Interfacial Carbon‐Boron‐Silicon Coatings for Silicon Nitride‐Fiber‐Reinforced Composites for Improved Oxidation Resistance
Naslain et al. X-CVI (with X= I or P), A unique process for the engineering and infiltration of the interphase in SiC-matrix composites: an overview
CN109851363A (zh) 一种带梯度界面层的含异质元素SiC纤维及其制备方法和设备
DiCarlo et al. Fabrication Routes for Continuous Fiber-Reinforced Ceramic Composites (CFCC)
JPS63307181A (ja) 炭素／炭素複合材の表面処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090605

Year of fee payment: 14

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees