JPH06287077A - 繊維強化セラミックス基複合材料 - Google Patents
繊維強化セラミックス基複合材料Info
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- JPH06287077A JPH06287077A JP5073361A JP7336193A JPH06287077A JP H06287077 A JPH06287077 A JP H06287077A JP 5073361 A JP5073361 A JP 5073361A JP 7336193 A JP7336193 A JP 7336193A JP H06287077 A JPH06287077 A JP H06287077A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 応力負荷時に繊維が主体的に負荷応力を負担
し、かつ破壊が徐々に進行するような構造とすることに
よって、高強度で、信頼性に優れた繊維強化セラミック
ス基複合材料を提供する。 【構成】 セラミックス材料からなるマトリックス内
に、セラミックス繊維を分散含有させたセラミックス基
複合材料である。マトリックスは、セラミックス繊維の
ヤング率の 1/2以下のヤング率を有するセラミックス材
料により構成されている。
し、かつ破壊が徐々に進行するような構造とすることに
よって、高強度で、信頼性に優れた繊維強化セラミック
ス基複合材料を提供する。 【構成】 セラミックス材料からなるマトリックス内
に、セラミックス繊維を分散含有させたセラミックス基
複合材料である。マトリックスは、セラミックス繊維の
ヤング率の 1/2以下のヤング率を有するセラミックス材
料により構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス繊維で強
化したセラミックス複合材料に関する。
化したセラミックス複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、Si3 N 4 、 SiC、サイアロン等
の非酸化物系セラミックス材料は、耐熱性、強度、耐摩
耗性等に優れ、また軽量である等という金属等の従来材
料にない各種特性を有することから、構造・機械部品用
材料等への適用が進められている。ただし、セラミック
ス材料は、本質的に引張応力に弱く、破壊が一気に進行
する、いわゆる脆性という欠点を有しているため、金属
材料等と接合一体化して必要部位にのみ配したり、引張
応力を与えないような形状としなければならない等、使
用形態や用途が限定されるという難点を有していた。
の非酸化物系セラミックス材料は、耐熱性、強度、耐摩
耗性等に優れ、また軽量である等という金属等の従来材
料にない各種特性を有することから、構造・機械部品用
材料等への適用が進められている。ただし、セラミック
ス材料は、本質的に引張応力に弱く、破壊が一気に進行
する、いわゆる脆性という欠点を有しているため、金属
材料等と接合一体化して必要部位にのみ配したり、引張
応力を与えないような形状としなければならない等、使
用形態や用途が限定されるという難点を有していた。
【０００３】このようなことから、セラミックス部品の
信頼性をより向上させると共に、実使用時における限定
要因を排除し、応用範囲の拡大を図るために、セラミッ
クス材料の高靭性化や高信頼性化等が強く求められてい
る。そこで、上述したような各種のセラミックス材料を
マトリックスとし、このマトリックス内にセラミックス
繊維等を分散させ、複合材料として使用することが試み
られている。例えば、Si3 N 4 やサイアロン等からなる
マトリックス内に、 SiC繊維やSi3 N 4 繊維等を分散含
有させた、繊維強化セラミックス複合材料の実用化が進
められている。しかしながら、従来の繊維強化セラミッ
クス複合材料は、応力負荷時に繊維およびマトリックス
の両者でほぼ均等に応力を負担するため、多くの場合、
低強度（例えば含有欠陥サイズの大きい）のマトリック
スからクラックの進展が起こる。このような場合、部材
の破壊強度はマトリックス強度あるいは繊維／マトリッ
クス間の界面剥離強度により決定されてしまい、本来の
複合則から予測される繊維含有分の強度向上が達せられ
ない。
信頼性をより向上させると共に、実使用時における限定
要因を排除し、応用範囲の拡大を図るために、セラミッ
クス材料の高靭性化や高信頼性化等が強く求められてい
る。そこで、上述したような各種のセラミックス材料を
マトリックスとし、このマトリックス内にセラミックス
繊維等を分散させ、複合材料として使用することが試み
られている。例えば、Si3 N 4 やサイアロン等からなる
マトリックス内に、 SiC繊維やSi3 N 4 繊維等を分散含
有させた、繊維強化セラミックス複合材料の実用化が進
められている。しかしながら、従来の繊維強化セラミッ
クス複合材料は、応力負荷時に繊維およびマトリックス
の両者でほぼ均等に応力を負担するため、多くの場合、
低強度（例えば含有欠陥サイズの大きい）のマトリック
スからクラックの進展が起こる。このような場合、部材
の破壊強度はマトリックス強度あるいは繊維／マトリッ
クス間の界面剥離強度により決定されてしまい、本来の
複合則から予測される繊維含有分の強度向上が達せられ
ない。
【０００４】また、従来の繊維強化セラミックス複合材
料は、上述したように、主にマトリックス強度等に破壊
強度が支配されているため、繊維強化していないセラミ
ックス材料と同様に、破壊強度に達した後に急激に破壊
が起こる、すなわちカタストロフィックな破壊形態を示
し、目的とするセラミックス材料の信頼性向上が十分に
達成されていないという問題を有している。
料は、上述したように、主にマトリックス強度等に破壊
強度が支配されているため、繊維強化していないセラミ
ックス材料と同様に、破壊強度に達した後に急激に破壊
が起こる、すなわちカタストロフィックな破壊形態を示
し、目的とするセラミックス材料の信頼性向上が十分に
達成されていないという問題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の繊維強化セラミックス複合材料は、応力負荷時に繊維
およびマトリックスの両者でほぼ均等に応力を負担する
ために、本来の複合則から予測される含有繊維分による
強度向上が達成されておらず、またカタストロフィック
な破壊形態を示すため、信頼性に欠けるという問題を有
していた。
の繊維強化セラミックス複合材料は、応力負荷時に繊維
およびマトリックスの両者でほぼ均等に応力を負担する
ために、本来の複合則から予測される含有繊維分による
強度向上が達成されておらず、またカタストロフィック
な破壊形態を示すため、信頼性に欠けるという問題を有
していた。
【０００６】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、応力負荷時に繊維が主体的に負荷応
力を負担し、かつ破壊が徐々に進行するような構造とす
ることによって、高強度で、信頼性に優れた繊維強化セ
ラミックス基複合材料を提供することを目的としてい
る。
になされたもので、応力負荷時に繊維が主体的に負荷応
力を負担し、かつ破壊が徐々に進行するような構造とす
ることによって、高強度で、信頼性に優れた繊維強化セ
ラミックス基複合材料を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、従来の繊維強化セラミックス基複合材料について種
々検討を重ねた結果、従来の複合材は基本的にはマトリ
ックスとして高強度の窒化ケイ素やサイアロン等を用い
ていたため、セラミックスマトリックスとセラミックス
繊維とのヤング率が概略等しい組合せとなり、これによ
って応力負荷時に繊維およびマトリックスの両者でほぼ
均等に応力を負担する構造となっていたことを見出し
た。
に、従来の繊維強化セラミックス基複合材料について種
々検討を重ねた結果、従来の複合材は基本的にはマトリ
ックスとして高強度の窒化ケイ素やサイアロン等を用い
ていたため、セラミックスマトリックスとセラミックス
繊維とのヤング率が概略等しい組合せとなり、これによ
って応力負荷時に繊維およびマトリックスの両者でほぼ
均等に応力を負担する構造となっていたことを見出し
た。
【０００８】本発明は、上記したような知見に基いてな
されたもので、本発明の繊維強化セラミックス基複合材
料は、セラミックス材料からなるマトリックスと、この
マトリックス内に分散含有されたセラミックス繊維とを
具備し、前記マトリックスは、前記セラミックス繊維の
ヤング率の 1/2以下のヤング率を有するセラミックス材
料により構成されていることを特徴としている。
されたもので、本発明の繊維強化セラミックス基複合材
料は、セラミックス材料からなるマトリックスと、この
マトリックス内に分散含有されたセラミックス繊維とを
具備し、前記マトリックスは、前記セラミックス繊維の
ヤング率の 1/2以下のヤング率を有するセラミックス材
料により構成されていることを特徴としている。
【０００９】本発明に用いるセラミックス繊維の材質
は、特に限定されるものではなく、種々のセラミックス
材料からなる繊維やウィスカーを使用することが可能で
あるが、高強度、高ヤング率を有する炭化ケイ素繊維や
窒化ケイ素繊維等のセラミックス繊維を用いることが好
ましい。また、セラミックス繊維の形状も、特に限定さ
れるものではないが、好ましい形状は平均径が 5〜 150
μm 程度で、平均長さが0.5mm以上程度のものである。
は、特に限定されるものではなく、種々のセラミックス
材料からなる繊維やウィスカーを使用することが可能で
あるが、高強度、高ヤング率を有する炭化ケイ素繊維や
窒化ケイ素繊維等のセラミックス繊維を用いることが好
ましい。また、セラミックス繊維の形状も、特に限定さ
れるものではないが、好ましい形状は平均径が 5〜 150
μm 程度で、平均長さが0.5mm以上程度のものである。
【００１０】上記セラミックス繊維の分散量としては、
繊維の材質や形状、またマトリックス材料等によっても
異なるが、複合材料の全体積に対して 5〜60体積% の範
囲とすることが好ましい。特に、本発明におけるマトリ
ックスは、ヤング率が低いセラミックス材料を用いるこ
とから、比較的多量にセラミックス繊維を含有させるこ
とが好ましく、量的には30〜60体積% の範囲とすること
が望ましい。
繊維の材質や形状、またマトリックス材料等によっても
異なるが、複合材料の全体積に対して 5〜60体積% の範
囲とすることが好ましい。特に、本発明におけるマトリ
ックスは、ヤング率が低いセラミックス材料を用いるこ
とから、比較的多量にセラミックス繊維を含有させるこ
とが好ましく、量的には30〜60体積% の範囲とすること
が望ましい。
【００１１】そして、本発明のセラミックス基複合材料
におけるマトリックスは、使用するセラミックス繊維の
ヤング率の 1/2以下のヤング率を有するセラミックス材
料によって構成する。このように、強化材として分散含
有させるセラミックス繊維の1/2以下のヤング率を有す
るセラミックス材料でマトリックスを構成することによ
って、応力負荷時にセラミックス繊維が主体的に負荷応
力を負担し、本来の複合則から予測される含有繊維分に
よる強度向上が達成される。
におけるマトリックスは、使用するセラミックス繊維の
ヤング率の 1/2以下のヤング率を有するセラミックス材
料によって構成する。このように、強化材として分散含
有させるセラミックス繊維の1/2以下のヤング率を有す
るセラミックス材料でマトリックスを構成することによ
って、応力負荷時にセラミックス繊維が主体的に負荷応
力を負担し、本来の複合則から予測される含有繊維分に
よる強度向上が達成される。
【００１２】マトリックスを構成する具体的なセラミッ
クス材料としては、 (1)材料特性としセラミックス繊維
の 1/2以下のヤング率を有するもの、 (2)微構造を制御
してヤング率をセラミックス繊維の 1/2以下としたも
の、等が例示される。上記 (2)の微構造を制御したセラ
ミックス材料としては、 (a)超塑性を示すセラミックス
材料、 (b)微細クラックや微細ポアを有するセラミック
ス材料（多孔質セラミックスを含む）等が挙げられる。
クス材料としては、 (1)材料特性としセラミックス繊維
の 1/2以下のヤング率を有するもの、 (2)微構造を制御
してヤング率をセラミックス繊維の 1/2以下としたも
の、等が例示される。上記 (2)の微構造を制御したセラ
ミックス材料としては、 (a)超塑性を示すセラミックス
材料、 (b)微細クラックや微細ポアを有するセラミック
ス材料（多孔質セラミックスを含む）等が挙げられる。
【００１３】上記した (a)の超塑性を示すセラミックス
材料としては、まず例えば平均粒径が 0.2μm 以下程度
の微細結晶粒を有するジルコニアセラミックスのよう
に、材質的に超塑性を示すものが挙げられる。また、高
温での粒成長を抑制する、例えば骨材や析出相を存在さ
せ、微細結晶状態（例えば平均粒径が 1μm 以下）を高
温使用時まで維持可能としたセラミックス材料も超塑性
を示すことから、上記(a)の材料として用いることがで
きる。ここで、高温使用時の粒成長を抑制する骨材とし
ては、マトリックスとなるセラミックス材料と同材質の
粗大粒子等が挙げられる。この粒成長を抑制する析出相
は、対象となるマトリックス材料に応じて選択されるも
のである。また、例えばマトリックスが酸化アルミニウ
ムの場合、酸化マグネシウム等を粒成長抑制剤として用
いることができる。これら骨材や析出相は、材質的に超
塑性を示すセラミックス材料に対しても有効である。
材料としては、まず例えば平均粒径が 0.2μm 以下程度
の微細結晶粒を有するジルコニアセラミックスのよう
に、材質的に超塑性を示すものが挙げられる。また、高
温での粒成長を抑制する、例えば骨材や析出相を存在さ
せ、微細結晶状態（例えば平均粒径が 1μm 以下）を高
温使用時まで維持可能としたセラミックス材料も超塑性
を示すことから、上記(a)の材料として用いることがで
きる。ここで、高温使用時の粒成長を抑制する骨材とし
ては、マトリックスとなるセラミックス材料と同材質の
粗大粒子等が挙げられる。この粒成長を抑制する析出相
は、対象となるマトリックス材料に応じて選択されるも
のである。また、例えばマトリックスが酸化アルミニウ
ムの場合、酸化マグネシウム等を粒成長抑制剤として用
いることができる。これら骨材や析出相は、材質的に超
塑性を示すセラミックス材料に対しても有効である。
【００１４】また、上記した (b)のセラミックス材料
は、製造条件（例えば成形圧力、焼結温度、焼結時の雰
囲気等）や組成を制御することによって、微細クラック
や微細ポアを焼結体内に存在させたものであり、これら
微細クラックや微細ポアの量の調整によって、セラミッ
クス繊維の 1/2以下のヤング率とすることができる。
は、製造条件（例えば成形圧力、焼結温度、焼結時の雰
囲気等）や組成を制御することによって、微細クラック
や微細ポアを焼結体内に存在させたものであり、これら
微細クラックや微細ポアの量の調整によって、セラミッ
クス繊維の 1/2以下のヤング率とすることができる。
【００１５】マトリックスの具体的な構成材料として
は、上述したような条件を満たすものであれば特に限定
されるものではなく、酸化アルミニウム（Al2 O 3 ）、
酸化ジルコニウム(ZrO2 ）等の酸化物系セラミックスか
ら、窒化ケイ素（Si3 N 4 ）、サイアロン(Si-Al-O-
N）、炭化ケイ素(SiC）等の非酸化物系セラミックスま
で、各種のセラミックス材料を適用することが可能であ
る。また、結晶の熱膨張異方性に起因した微細クラック
を含むチタン酸アルミニウム（Al2 Ti O5 ）等も適用で
きる。
は、上述したような条件を満たすものであれば特に限定
されるものではなく、酸化アルミニウム（Al2 O 3 ）、
酸化ジルコニウム(ZrO2 ）等の酸化物系セラミックスか
ら、窒化ケイ素（Si3 N 4 ）、サイアロン(Si-Al-O-
N）、炭化ケイ素(SiC）等の非酸化物系セラミックスま
で、各種のセラミックス材料を適用することが可能であ
る。また、結晶の熱膨張異方性に起因した微細クラック
を含むチタン酸アルミニウム（Al2 Ti O5 ）等も適用で
きる。
【００１６】本発明の繊維強化セラミックス基複合材料
は、まず使用するセラミックス繊維のヤング率に応じ
て、マトリックスを構成するセラミックス材料を選択す
る。セラミックス繊維およびマトリックス用セラミック
ス材料を用意したら、これらを所望の比率で混合し、原
料粉末を調整する。この原料粉末を公知の成形法によっ
て所要の形状に成形した後、マトリックス材に応じた雰
囲気中にて焼結させる。焼結法としては、常圧焼結や雰
囲気加圧焼結をはじめとして、ホットプレス法、熱間静
水圧焼結法（ＨＩＰ）、反応焼結法等の種々の焼成を適
用することが可能である。
は、まず使用するセラミックス繊維のヤング率に応じ
て、マトリックスを構成するセラミックス材料を選択す
る。セラミックス繊維およびマトリックス用セラミック
ス材料を用意したら、これらを所望の比率で混合し、原
料粉末を調整する。この原料粉末を公知の成形法によっ
て所要の形状に成形した後、マトリックス材に応じた雰
囲気中にて焼結させる。焼結法としては、常圧焼結や雰
囲気加圧焼結をはじめとして、ホットプレス法、熱間静
水圧焼結法（ＨＩＰ）、反応焼結法等の種々の焼成を適
用することが可能である。
【００１７】
【作用】本発明の繊維強化セラミックス基複合材料にお
いては、マトリックスを構成するセラミックス材料のヤ
ング率を、用いたセラミックス繊維のヤング率の 1/2以
下としている。このような複合材料にある応力が負荷さ
れ、負荷応力に対応した歪（ε1 ）が部材に発生する
と、例えば図１の概念図に示すように、高ヤング率の繊
維が主体的に応力を負担することになる。よって、本来
の複合則に見合う強度向上効果を得ることができる。
いては、マトリックスを構成するセラミックス材料のヤ
ング率を、用いたセラミックス繊維のヤング率の 1/2以
下としている。このような複合材料にある応力が負荷さ
れ、負荷応力に対応した歪（ε1 ）が部材に発生する
と、例えば図１の概念図に示すように、高ヤング率の繊
維が主体的に応力を負担することになる。よって、本来
の複合則に見合う強度向上効果を得ることができる。
【００１８】また、通常の窒化ケイ素焼結体やサイアロ
ン焼結体等をマトリックスとした従来の複合材に比べ
て、本発明の繊維強化セラミックス基複合材料は、低ヤ
ング率のマトリックス材料を用いていることから、図２
の概念図に示すように、降伏がはじまる応力自体は低下
するものの、含有繊維による複合効果が十分に得られる
ていることから、応力に対する歪が増大し、カタストロ
フィックな破壊形態を示すことはなく、信頼性が大幅に
向上する。ここで、部材の信頼性の一指針となる破壊エ
ネルギーは、破断が生じるまでの応力−歪曲線による面
積（図２中、面積Ａ）から求められる。図２から明らか
なように、本発明のセラミックス基複合材料は、破断に
至るまでの歪が大となるため、破壊エネルギーが従来材
より増大し、よって信頼性の向上が図れる。また、破壊
エネルギーが大ということは、マトリックス中の欠陥等
の許容範囲も広がることに繋がる。
ン焼結体等をマトリックスとした従来の複合材に比べ
て、本発明の繊維強化セラミックス基複合材料は、低ヤ
ング率のマトリックス材料を用いていることから、図２
の概念図に示すように、降伏がはじまる応力自体は低下
するものの、含有繊維による複合効果が十分に得られる
ていることから、応力に対する歪が増大し、カタストロ
フィックな破壊形態を示すことはなく、信頼性が大幅に
向上する。ここで、部材の信頼性の一指針となる破壊エ
ネルギーは、破断が生じるまでの応力−歪曲線による面
積（図２中、面積Ａ）から求められる。図２から明らか
なように、本発明のセラミックス基複合材料は、破断に
至るまでの歪が大となるため、破壊エネルギーが従来材
より増大し、よって信頼性の向上が図れる。また、破壊
エネルギーが大ということは、マトリックス中の欠陥等
の許容範囲も広がることに繋がる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。
【００２０】実施例１、比較例１ まず、セラミックス繊維として、 SiC繊維（ニカロン、
商品名：日本カーボン社製）を用意し、これを平均粒径
が〜 0.2μm および〜 0.3μm の 2極分布をもつ 8mol%
Y2 O 3 含有の ZrO2 （立方晶）焼結体（超塑性を示す
セラミックス材料）からなるマトリックス内に50体積%
となるように分散含有させて、 SiC繊維強化セラミック
ス焼結体を得た。この複合材におけるマトリックス(ZrO
2 焼結体）の1000℃でのヤング率は10×103 kgf/mm2 で
あり、 SiC繊維のヤング率は21×103 kgf/mm2 であっ
た。
商品名：日本カーボン社製）を用意し、これを平均粒径
が〜 0.2μm および〜 0.3μm の 2極分布をもつ 8mol%
Y2 O 3 含有の ZrO2 （立方晶）焼結体（超塑性を示す
セラミックス材料）からなるマトリックス内に50体積%
となるように分散含有させて、 SiC繊維強化セラミック
ス焼結体を得た。この複合材におけるマトリックス(ZrO
2 焼結体）の1000℃でのヤング率は10×103 kgf/mm2 で
あり、 SiC繊維のヤング率は21×103 kgf/mm2 であっ
た。
【００２１】上記 SiC繊維強化セラミックス焼結体の特
性を、以下のようにして測定、評価した。まず、上記焼
結体より 3× 4×40mmの試験片を切り出し、これを1000
℃で3点曲げ試験して、応力−歪曲線を求めた。その結
果、1000℃で最大応力が 420MPa 、破断までの歪変位が
〜1500μm で、破壊はカタストロフィックな形態を示さ
なかった。
性を、以下のようにして測定、評価した。まず、上記焼
結体より 3× 4×40mmの試験片を切り出し、これを1000
℃で3点曲げ試験して、応力−歪曲線を求めた。その結
果、1000℃で最大応力が 420MPa 、破断までの歪変位が
〜1500μm で、破壊はカタストロフィックな形態を示さ
なかった。
【００２２】また、本発明との比較例として、マトリッ
クスとしてSi3 N 4 焼結体を用いる以外は、上記実施例
と同様にして、 SiC繊維強化セラミックス焼結体を作製
した。この複合材におけるマトリックス（Si3 N 4 焼結
体）のヤング率は1000℃で25×103 kgf/mm2 であった。
次いで、上記実施例と同様にして、その特性を測定、評
価したところ、1000℃で最大応力が 480MPa 、破断まで
の歪変位が〜 200μmで、破壊はカタストロフィックな
形態を示した。
クスとしてSi3 N 4 焼結体を用いる以外は、上記実施例
と同様にして、 SiC繊維強化セラミックス焼結体を作製
した。この複合材におけるマトリックス（Si3 N 4 焼結
体）のヤング率は1000℃で25×103 kgf/mm2 であった。
次いで、上記実施例と同様にして、その特性を測定、評
価したところ、1000℃で最大応力が 480MPa 、破断まで
の歪変位が〜 200μmで、破壊はカタストロフィックな
形態を示した。
【００２３】これら実施例１および比較例１の特性評価
結果から明らかなように、本発明による繊維強化セラミ
ックス基複合材料は、破断に至るまでの歪変位を大幅に
増加させることが可能で、信頼性に優れるものであるこ
とが確認された。
結果から明らかなように、本発明による繊維強化セラミ
ックス基複合材料は、破断に至るまでの歪変位を大幅に
増加させることが可能で、信頼性に優れるものであるこ
とが確認された。
【００２４】実施例２ セラミックス繊維として、 SiC繊維（ニカロン、商品
名：日本カーボン社製）を用意し、これを微細クラック
を有するチタン酸アルミニウムセラミックスからなるマ
トリックス内に50体積% となるように分散含有させて、
SiC繊維強化セラミックス焼結体を得た。この複合材に
おけるマトリックス（微細クラックを有するチタン酸ア
ルミニウム）のヤング率は 2.0×103 kgf/mm2 であり、
SiC繊維のヤング率は21×103 kgf/mm2 であった。
名：日本カーボン社製）を用意し、これを微細クラック
を有するチタン酸アルミニウムセラミックスからなるマ
トリックス内に50体積% となるように分散含有させて、
SiC繊維強化セラミックス焼結体を得た。この複合材に
おけるマトリックス（微細クラックを有するチタン酸ア
ルミニウム）のヤング率は 2.0×103 kgf/mm2 であり、
SiC繊維のヤング率は21×103 kgf/mm2 であった。
【００２５】上記 SiC繊維強化セラミックス焼結体の特
性を、実施例１と同様に測定、評価したところ、室温で
最大応力が400MPa、破断までの歪変位が〜1800μm で、
破壊はカタストロフィックな形態を示さなかった。
性を、実施例１と同様に測定、評価したところ、室温で
最大応力が400MPa、破断までの歪変位が〜1800μm で、
破壊はカタストロフィックな形態を示さなかった。
【００２６】実施例３ セラミックス繊維として、 SiC繊維（ニカロン、商品
名：日本カーボン社製）を用意し、これを多孔質アルミ
ナセラミックスからなるマトリックス内に50体積% とな
るように分散含有させて、 SiC繊維強化セラミックス焼
結体を得た。この複合材におけるマトリックス（多孔質
アルミナ）のヤング率は10×103 kgf/mm2であり、 SiC
繊維のヤング率は21×103 kgf/mm2 であった。
名：日本カーボン社製）を用意し、これを多孔質アルミ
ナセラミックスからなるマトリックス内に50体積% とな
るように分散含有させて、 SiC繊維強化セラミックス焼
結体を得た。この複合材におけるマトリックス（多孔質
アルミナ）のヤング率は10×103 kgf/mm2であり、 SiC
繊維のヤング率は21×103 kgf/mm2 であった。
【００２７】上記 SiC繊維強化セラミックス焼結体の特
性を、実施例１と同様に測定、評価したところ、室温で
最大応力が380MPa、破断までの歪変位が〜1800μm で、
破壊はカタストロフィックな形態を示さなかった。
性を、実施例１と同様に測定、評価したところ、室温で
最大応力が380MPa、破断までの歪変位が〜1800μm で、
破壊はカタストロフィックな形態を示さなかった。
【００２８】実施例４ セラミックス繊維として、 SiC繊維（ニカロン、商品
名：日本カーボン社製）を用意し、これを析出相として
SiC粒子を含む多孔質アルミナセラミックス（平均結晶
粒径： 4μm)からなるマトリックス内に50体積% となる
ように分散含有させて、 SiC繊維強化セラミックス焼結
体を得た。この複合材におけるマトリックス(SiC粒子分
散多孔質アルミナ）のヤング率は 9×103 kgf/mm2 であ
り、 SiC繊維のヤング率は21×103 kgf/mm2 であった。
名：日本カーボン社製）を用意し、これを析出相として
SiC粒子を含む多孔質アルミナセラミックス（平均結晶
粒径： 4μm)からなるマトリックス内に50体積% となる
ように分散含有させて、 SiC繊維強化セラミックス焼結
体を得た。この複合材におけるマトリックス(SiC粒子分
散多孔質アルミナ）のヤング率は 9×103 kgf/mm2 であ
り、 SiC繊維のヤング率は21×103 kgf/mm2 であった。
【００２９】上記 SiC繊維強化セラミックス焼結体の特
性を、実施例１と同様に測定、評価したところ、室温で
最大応力が350MPa、破断までの歪変位が〜1800μm で、
破壊はカタストロフィックな形態を示さなかった。
性を、実施例１と同様に測定、評価したところ、室温で
最大応力が350MPa、破断までの歪変位が〜1800μm で、
破壊はカタストロフィックな形態を示さなかった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の繊維強化
セラミックス基複合材料は、応力負荷時にセラミックス
繊維が主体的に負荷応力を負担するため、含有繊維分に
見合う強度向上が達成でき、かつこのように複合効果が
十分に発揮されることによって、カタストロフィックな
破壊形態をとることがなくなる。よって、高強度で、信
頼性に優れた繊維強化セラミックス基複合材料を再現性
よく提供することが可能となる。
セラミックス基複合材料は、応力負荷時にセラミックス
繊維が主体的に負荷応力を負担するため、含有繊維分に
見合う強度向上が達成でき、かつこのように複合効果が
十分に発揮されることによって、カタストロフィックな
破壊形態をとることがなくなる。よって、高強度で、信
頼性に優れた繊維強化セラミックス基複合材料を再現性
よく提供することが可能となる。
【図１】本発明の繊維強化セラミックス基複合材料にお
ける繊維複合効果を概念的に示す図である。
ける繊維複合効果を概念的に示す図である。
【図２】本発明の繊維強化セラミックス基複合材料にお
ける破壊形態を概念的に示す図である。
ける破壊形態を概念的に示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス材料からなるマトリックス
と、このマトリックス内に分散含有されたセラミックス
繊維とを具備し、前記マトリックスは、前記セラミック
ス繊維のヤング率の 1/2以下のヤング率を有するセラミ
ックス材料により構成されていることを特徴とする繊維
強化セラミックス基複合材料。 - 【請求項２】 請求項１記載の繊維強化セラミックス基
複合材料において、前記マトリックスは、材料特性とし
て前記セラミックス繊維の 1/2以下のヤング率を有する
セラミックス材料で、超塑性を示すセラミックス材料お
よび微細クラックや微細ポアを有するセラミックス材料
の少なくとも 1つを満足する材料により構成されている
ことを特徴とする繊維強化セラミックス基複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5073361A JPH06287077A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 繊維強化セラミックス基複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5073361A JPH06287077A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 繊維強化セラミックス基複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06287077A true JPH06287077A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=13515963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5073361A Withdrawn JPH06287077A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 繊維強化セラミックス基複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06287077A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250811A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴムと樹脂との複合材料の評価方法 |
| US20130171441A1 (en) * | 2012-01-03 | 2013-07-04 | Lockheed Martin Corporation | Structural composite materials with high strain capability |
| JP2023100307A (ja) * | 2022-01-06 | 2023-07-19 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐火物 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP5073361A patent/JPH06287077A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250811A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴムと樹脂との複合材料の評価方法 |
| US20130171441A1 (en) * | 2012-01-03 | 2013-07-04 | Lockheed Martin Corporation | Structural composite materials with high strain capability |
| US9957379B2 (en) * | 2012-01-03 | 2018-05-01 | Lockheed Martin Corporation | Structural composite materials with high strain capability |
| JP2023100307A (ja) * | 2022-01-06 | 2023-07-19 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐火物 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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