JPH0345568A - 炭素繊維強化複合材料 - Google Patents
炭素繊維強化複合材料Info
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Landscapes
- 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。
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、耐酸化性に優れた炭素繊維強化複合材料に関
する。
する。
炭素のマ） ＩＪラックス中強化材として炭素繊維を含
む炭素繊維強化炭素複合材料（所謂Ｃ／Ｃフンポジット
）は、１００ＯＣ”以上の高温下で優れた比強度及び比
剛性を示すことから、宇宙往還機等の断熱材料への適用
が検討されている。
む炭素繊維強化炭素複合材料（所謂Ｃ／Ｃフンポジット
）は、１００ＯＣ”以上の高温下で優れた比強度及び比
剛性を示すことから、宇宙往還機等の断熱材料への適用
が検討されている。
しかしながら、炭素繊維強化炭素複合材料は、炭素を原
料としているため高温での耐酸化性に欠ける欠点がある
。この欠点を補うため、高温下で優れた耐酸化性を有す
るセラミックスを化学蒸着法等により表面被覆した被覆
複合材料が提案されている。
料としているため高温での耐酸化性に欠ける欠点がある
。この欠点を補うため、高温下で優れた耐酸化性を有す
るセラミックスを化学蒸着法等により表面被覆した被覆
複合材料が提案されている。
ところが、このような被覆複合材料はマトリックスであ
る炭素と表面部分のセラミックスとの熱膨張係数に差が
あるため、加熱と冷却の熱サイクル下で両者の界面に熱
応力による亀裂が発生して、セラミックス被覆が剥離し
たり、強度が著しく低下するという欠点があった。
る炭素と表面部分のセラミックスとの熱膨張係数に差が
あるため、加熱と冷却の熱サイクル下で両者の界面に熱
応力による亀裂が発生して、セラミックス被覆が剥離し
たり、強度が著しく低下するという欠点があった。
又、マトリックスとして炭素の代りにセラミックスを用
いた炭素繊維強化セラミックス複合材料も検討されてい
るが、耐酸化性に優れる反面、曲げ強度が著しく低下す
る欠点があった。
いた炭素繊維強化セラミックス複合材料も検討されてい
るが、耐酸化性に優れる反面、曲げ強度が著しく低下す
る欠点があった。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、優れた耐酸化性、耐
熱衝撃性及び強度特性を兼ね備えた炭素繊維強化複合材
料を提供することを目的とする。
熱衝撃性及び強度特性を兼ね備えた炭素繊維強化複合材
料を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明の炭素繊維強化複合材
料は、炭素とセラミックスの複合物からなる板状のマト
リックスと、マトリックス中に強化材として含まれる炭
素繊維とからなり、当該マトリックスの両側の表面部分
が耐酸化性セラミックスからなり、両側の表面部分に対
する中心部分が炭素であって、中心部分から両側の表面
部分までの組成が炭素から耐酸化性セラミックスまでほ
ぼ連続的に変化していることを特徴とする。
料は、炭素とセラミックスの複合物からなる板状のマト
リックスと、マトリックス中に強化材として含まれる炭
素繊維とからなり、当該マトリックスの両側の表面部分
が耐酸化性セラミックスからなり、両側の表面部分に対
する中心部分が炭素であって、中心部分から両側の表面
部分までの組成が炭素から耐酸化性セラミックスまでほ
ぼ連続的に変化していることを特徴とする。
本発明の炭素繊維強化複合材料では、マ） ＩＪラック
ス体が炭素と耐酸化性セラミックスとの複合した組成で
、しかも中心部分（炭素）から両側の表面部分（耐酸化
性セラミックス）までほぼ連続的に変化した傾斜組成に
なっている。
ス体が炭素と耐酸化性セラミックスとの複合した組成で
、しかも中心部分（炭素）から両側の表面部分（耐酸化
性セラミックス）までほぼ連続的に変化した傾斜組成に
なっている。
従って、外部に露出するマ） ＩＪラックス両側の表面
部分を構成する耐酸化性セラミックスが優れた耐酸化性
を付与し、同時にマ） リツクスの中心部分は炭素であ
るため優れた強度特性を示す。しかも、中心部分と両側
の表面部分の間は炭素から耐酸化性セラミックスまでほ
ぼ連続的に変化した傾斜組成となっているので、組成の
傾斜に伴なってマ） ＩＪラックス熱膨張係数が連続的
に変化し、熱サイクル下での熱応力の発生が緩和され、
耐熱衝撃性を改善向上させることが出来る。
部分を構成する耐酸化性セラミックスが優れた耐酸化性
を付与し、同時にマ） リツクスの中心部分は炭素であ
るため優れた強度特性を示す。しかも、中心部分と両側
の表面部分の間は炭素から耐酸化性セラミックスまでほ
ぼ連続的に変化した傾斜組成となっているので、組成の
傾斜に伴なってマ） ＩＪラックス熱膨張係数が連続的
に変化し、熱サイクル下での熱応力の発生が緩和され、
耐熱衝撃性を改善向上させることが出来る。
耐酸化性セラミックスは、耐熱性及び耐酸化性に優れた
炭化珪素（Ｓｉｎ） 、窒化珪素（ＳｉＮ）、炭化チタ
ン（ＴｉＣ）又は窒化硼素（ＥＮ）等が好ましい。
炭化珪素（Ｓｉｎ） 、窒化珪素（ＳｉＮ）、炭化チタ
ン（ＴｉＣ）又は窒化硼素（ＥＮ）等が好ましい。
（実施例）
実施例１
マトリックス成分として、平均粒径２μｍの炭素粉末と
、：３１Ｃ粉末を微量のＡｌＯ粉末と混合し、ＳｉＣ／
（Ｓｉ（１！＋Ｏ）を０１２０．４０．６０．８０．１
００ ｍｏ１％とした各混合粉末を準備した。各混合粉
末をアクリルアマイド系樹脂とよく混練し、電気泳動用
の浴液に夫々分散させた。これらの各浴液中に、陰極と
してＰＡＮ系炭素炭素繊維織布び陽極として炭素板を浸
漬し、よく攪拌しながら約２００ Ｖの電圧を印加して
１０分間通電した。電気泳動により各混合粉末粒子が炭
素繊維織布上に析出し、マ） ＩＪツクス戊成分ある上
記各ｓｔｃ／ ＜ｓｉａ＋ｃ ）組成の混合粉末と強化
材となる炭素繊維織布とから構成された複合体が得られ
た。
、：３１Ｃ粉末を微量のＡｌＯ粉末と混合し、ＳｉＣ／
（Ｓｉ（１！＋Ｏ）を０１２０．４０．６０．８０．１
００ ｍｏ１％とした各混合粉末を準備した。各混合粉
末をアクリルアマイド系樹脂とよく混練し、電気泳動用
の浴液に夫々分散させた。これらの各浴液中に、陰極と
してＰＡＮ系炭素炭素繊維織布び陽極として炭素板を浸
漬し、よく攪拌しながら約２００ Ｖの電圧を印加して
１０分間通電した。電気泳動により各混合粉末粒子が炭
素繊維織布上に析出し、マ） ＩＪツクス戊成分ある上
記各ｓｔｃ／ ＜ｓｉａ＋ｃ ）組成の混合粉末と強化
材となる炭素繊維織布とから構成された複合体が得られ
た。
次に、得られた各複合体を、マトリックス成分のＳｉｎ
／ （ＳｉＯ＋Ｃ）組成に基ずき第１表の如く組合せて
１１枚ずつ積層し、１００Ｃ’で一時間乾燥後、更に５
００Ｃで三時間加熱して揮発物を除去した。
／ （ＳｉＯ＋Ｃ）組成に基ずき第１表の如く組合せて
１１枚ずつ積層し、１００Ｃ’で一時間乾燥後、更に５
００Ｃで三時間加熱して揮発物を除去した。
この積層物を２０００ Ｃ’で二時間２００ ｋＶｆ−
♂の圧力で加圧焼結し、夫々厚さ３Ｎの炭素繊維強化複
合材料を得た。
♂の圧力で加圧焼結し、夫々厚さ３Ｎの炭素繊維強化複
合材料を得た。
第 １ 表
試料 積層順のマ）ＩＪツクス戊成分組成ＳｉＯｍｏ
１％）株 １００−８０−６０−４０−２０−０ （
０１００） −２０−４０−６０−８０−Ｚｏ。
１％）株 １００−８０−６０−４０−２０−０ （
０１００） −２０−４０−６０−８０−Ｚｏ。
２ １００−１００−０−０−０−０−０−０−０
−１００−１００３ 全でＳｉＯ１００ ４全で ｃ ｏ（ａｚｏｏ） （注）※印は本発明例を示す（以下同じ）。
−１００−１００３ 全でＳｉＯ１００ ４全で ｃ ｏ（ａｚｏｏ） （注）※印は本発明例を示す（以下同じ）。
得られた各炭素繊維強化複合材料について、以下の耐酸
化試験と曲げ試験を行なった。耐酸化試験は、２５Ｘ２
５Ｘ３ｍｌＮの試料（四側面は大気と非接触）を大気中
で１５００ （’にて一時間加熱し、加熱前後の重量か
ら酸化による重量減少を求め、耐酸化性を評価した。又
、曲げ試験は４０Ｘ４Ｘ３ｆｉ の試料を３点曲げ試験
により行なった。
化試験と曲げ試験を行なった。耐酸化試験は、２５Ｘ２
５Ｘ３ｍｌＮの試料（四側面は大気と非接触）を大気中
で１５００ （’にて一時間加熱し、加熱前後の重量か
ら酸化による重量減少を求め、耐酸化性を評価した。又
、曲げ試験は４０Ｘ４Ｘ３ｆｉ の試料を３点曲げ試験
により行なった。
結果を第２表に示した。
第 ２ 表
本発明例の炭素繊維強化複合材料は、耐酸化性及び曲げ
強度とも優れていることが判る。
強度とも優れていることが判る。
実施例２
実施例１と同様に作成した試料を、予め１３００Ｃに保
った炉内に入れて急加熱し、この温度に５分間保持した
後、液体窒素に投入して急冷するという熱サイクルを三
回繰り返し、その後実施例１と同様に曲げ強度を測定し
た。
った炉内に入れて急加熱し、この温度に５分間保持した
後、液体窒素に投入して急冷するという熱サイクルを三
回繰り返し、その後実施例１と同様に曲げ強度を測定し
た。
上記熱サイクル後の曲げ強度は、本発明例の試料１が２
１１、試料２がｌＯ４、試料３が１０２、試料４が２１
２ ＭＰａであり、マトリックスが０−８ｉ（！無傾斜
組成の試料２は熱亀裂により強度が極度に低下したこと
が判る。
１１、試料２がｌＯ４、試料３が１０２、試料４が２１
２ ＭＰａであり、マトリックスが０−８ｉ（！無傾斜
組成の試料２は熱亀裂により強度が極度に低下したこと
が判る。
実施例３
セラミックスとしてＴｔＣを用いた以外は実施例１と同
様の方法により、積層順によるＴｉＯとＣのマ） ＩＪ
ツクス成分組組成第３表のようにした炭素繊維強化複合
材料を製造した。
様の方法により、積層順によるＴｉＯとＣのマ） ＩＪ
ツクス成分組組成第３表のようにした炭素繊維強化複合
材料を製造した。
第 ３ 表
５※
１００−８０−６０−４０−２０−０ （ＯＺｏｏ）−
２０−４０−６０−８０−１００６１００−１００−０
−０−０−０−０−０−０−１００−１００７全てＴｉ
Ｏ１００ 次に１ 各試料を耐酸化試験用の２５Ｘ２５Ｘ３ｍ１１１Ｋ と
曲げ試験用の４０Ｘ４Ｘ３−に切断し、予め１０００
Ｃ’に保った炉内に入れて急加熱し、この温度に１０時
間保持した後、液体窒素に投入して急冷した。
２０−４０−６０−８０−１００６１００−１００−０
−０−０−０−０−０−０−１００−１００７全てＴｉ
Ｏ１００ 次に１ 各試料を耐酸化試験用の２５Ｘ２５Ｘ３ｍ１１１Ｋ と
曲げ試験用の４０Ｘ４Ｘ３−に切断し、予め１０００
Ｃ’に保った炉内に入れて急加熱し、この温度に１０時
間保持した後、液体窒素に投入して急冷した。
その後、各試料について酸化重量減少と３点曲げ強度を
測定し、結果を第４表に示した。
測定し、結果を第４表に示した。
第 ４ 表
〔発明の効果〕
本発明によれば、比強度及び比剛性に優れると同時に、
耐熱性、耐酸化性及び耐熱衝撃性を兼ね備えた炭素繊維
強化複合材料を提供することができる。
耐熱性、耐酸化性及び耐熱衝撃性を兼ね備えた炭素繊維
強化複合材料を提供することができる。
この炭素繊維強化複合材料は高温での断熱性に優れ、超
音速航空機や宇宙往還機などの機体壁用断熱材として特
に有効である。
音速航空機や宇宙往還機などの機体壁用断熱材として特
に有効である。
手続補正書（自発）
１゜
事件の表示
平成
年
特
許
願
第１８２３１４
号
２発明の名称
炭素繊維強化複合材料
３、 補正をする者
事件との関係
Claims (1)
- （１）炭素とセラミツクスの複合物からなる板状のマト
リツクスと、マトリツクス中に強化材として含まれる炭
素繊維とからなり、当該マトリツクスの両側の表面部分
が耐酸化性セラミツクスからなり、両側の表面部分に対
する中心部分が炭素であつて、中心部分から両側の表面
部分までの組成が炭素から耐酸化性セラミツクスまでほ
ぼ連続的に変化していることを特徴とする炭素繊維強化
複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1182314A JPH0345568A (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | 炭素繊維強化複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1182314A JPH0345568A (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | 炭素繊維強化複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0345568A true JPH0345568A (ja) | 1991-02-27 |
Family
ID=16116139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1182314A Pending JPH0345568A (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | 炭素繊維強化複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0345568A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05104506A (ja) * | 1991-10-17 | 1993-04-27 | Toda Constr Co Ltd | 炭素繊維補強無機物複合体の製造方法 |
-
1989
- 1989-07-14 JP JP1182314A patent/JPH0345568A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05104506A (ja) * | 1991-10-17 | 1993-04-27 | Toda Constr Co Ltd | 炭素繊維補強無機物複合体の製造方法 |
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