JPH066765B2 - 複合材 - Google Patents
複合材Info
- Publication number
- JPH066765B2 JPH066765B2 JP60106936A JP10693685A JPH066765B2 JP H066765 B2 JPH066765 B2 JP H066765B2 JP 60106936 A JP60106936 A JP 60106936A JP 10693685 A JP10693685 A JP 10693685A JP H066765 B2 JPH066765 B2 JP H066765B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molded body
- composite material
- shutter
- present
- composite
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、Ａl2Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合体を有する複
合材に関する。
合材に関する。
従来の技術 アルミナ系セラミック材料は硬さ、機械的強度、耐熱
性、化学的安定性等に優れており、またＳｉＣやＳｉ３
Ｎ４のセラミック材料と比較しても耐熱性が劣っておら
ず、しかも安価に得られることから、工業用セラミック
材料として広く用いられている。
性、化学的安定性等に優れており、またＳｉＣやＳｉ３
Ｎ４のセラミック材料と比較しても耐熱性が劣っておら
ず、しかも安価に得られることから、工業用セラミック
材料として広く用いられている。
従来、アルミナ系セラミック製品は、単結晶ファイバー
を除き、粉体を所定形状に成形したのち焼成するか、あ
るいは成形と焼成を同時に行うことによって製造してい
た。
を除き、粉体を所定形状に成形したのち焼成するか、あ
るいは成形と焼成を同時に行うことによって製造してい
た。
発明が解決しようとする課題 従来の製造方法によって製造されたアルミナ系セラミッ
ク材料には次のような欠点があった。
ク材料には次のような欠点があった。
（１）硬いため加工性が劣る。
（２）脆性の強い材料であるため衝撃に弱い。一般的に
いって、セラミック材料は破壊靭性値が金属に比べ大巾
に劣っている。
いって、セラミック材料は破壊靭性値が金属に比べ大巾
に劣っている。
（３）複雑形状の製品を精密に成形加工するのが困難で
ある。
ある。
（４）焼成温度が１５００〜１９００℃と高い。
（５）焼成収縮が大きい。
（６）耐熱衝撃性が小さい。
（７）金属に比べて潤滑性が劣っている。
このような欠点があるため、アルミナ系セラミック製品
は、多くの優れた基本的特性を有しながら、強度特性と
か機械的な信頼性が厳しく要求される構造材としては使
用が困難であった。
は、多くの優れた基本的特性を有しながら、強度特性と
か機械的な信頼性が厳しく要求される構造材としては使
用が困難であった。
本発明は、前述のような技術背景を勘案して、強度特性
が良好で、かつ機械的信頼性の大きい複合材を製造でき
る複合材を提供することを目的としている。
が良好で、かつ機械的信頼性の大きい複合材を製造でき
る複合材を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 このような目的を達成するために、この発明は、Ｓｉ３
Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体を構成する中実部の少なく
とも表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合体からなり、上
記成形体の空隙部がＡｌからなることを特徴とする複合
材を要旨としている。
Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体を構成する中実部の少なく
とも表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合体からなり、上
記成形体の空隙部がＡｌからなることを特徴とする複合
材を要旨としている。
実施例 この発明による複合材の製造方法の好適な実施例につい
て述べると、まずＳｉ３Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体を
つくり、必要に応じて所望の形状に加工する。そして、
そのような成形体を酸化雰囲気で加熱して酸化させ、そ
のあと高純度のＡｌ融液中に浸漬し、 ４Ａｌ＋３ＳｉＯ２→２Ａl2Ｏ３＋３Ｓｉの式に従って
ＡｌとＳｉＯ２を反応させ、酸化された成形体中のＳｉ
Ｏ２をＡl2Ｏ３に置換する。その結果、成形体そのもの
を構成する中実部の表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合
体からなり、成形体の空隙部（つまり中実部によって画
成された中空部分）がＡｌからなる複合材ができる。そ
の後、Ａｌ融液から複合材を取り出す。好ましくは、さ
らに、Ａｌ融液の温度よりも３０〜２００℃の高い温度
（たとえば７８０〜９５０℃）で加熱処理する。それに
より、複合体に付着している過剰のＡｌ融液を揮散させ
るとともに、未反応のＳｉＯ２をＡｌと反応させる。し
かも、複合体中に残留している歪みを除去する。
て述べると、まずＳｉ３Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体を
つくり、必要に応じて所望の形状に加工する。そして、
そのような成形体を酸化雰囲気で加熱して酸化させ、そ
のあと高純度のＡｌ融液中に浸漬し、 ４Ａｌ＋３ＳｉＯ２→２Ａl2Ｏ３＋３Ｓｉの式に従って
ＡｌとＳｉＯ２を反応させ、酸化された成形体中のＳｉ
Ｏ２をＡl2Ｏ３に置換する。その結果、成形体そのもの
を構成する中実部の表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合
体からなり、成形体の空隙部（つまり中実部によって画
成された中空部分）がＡｌからなる複合材ができる。そ
の後、Ａｌ融液から複合材を取り出す。好ましくは、さ
らに、Ａｌ融液の温度よりも３０〜２００℃の高い温度
（たとえば７８０〜９５０℃）で加熱処理する。それに
より、複合体に付着している過剰のＡｌ融液を揮散させ
るとともに、未反応のＳｉＯ２をＡｌと反応させる。し
かも、複合体中に残留している歪みを除去する。
実施例１ 第１図はこの発明による複合材の製造方法を実施するた
めの反応炉を一例の概略を示している。
めの反応炉を一例の概略を示している。
石英ガラス製の反応容器１は上部が開放されていて、下
方部が閉じられている。その内部には高純度カーボン製
のルツボ２が配置してある。反応容器１の上部にはシャ
ッター３が設けてある。シャッター３の上部には加熱部
分１５が存在しており、さらにその上に出入れ部分４が
別のシャッター１６を介して設けてある。出入れ部分４
の側部にはさらに別のシャッター５が設けてある。出入
れ部分４、加熱部分１５およびシャッター３、１６を貫
通して線状の保持器６が垂直に配装できるようになって
いる。保持器６の上部は上下駆動機構１３に連結されて
いて、昇降可能になっている。保持器６の下方部はＳｉ
３Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体７を保持するようになっ
ている。
方部が閉じられている。その内部には高純度カーボン製
のルツボ２が配置してある。反応容器１の上部にはシャ
ッター３が設けてある。シャッター３の上部には加熱部
分１５が存在しており、さらにその上に出入れ部分４が
別のシャッター１６を介して設けてある。出入れ部分４
の側部にはさらに別のシャッター５が設けてある。出入
れ部分４、加熱部分１５およびシャッター３、１６を貫
通して線状の保持器６が垂直に配装できるようになって
いる。保持器６の上部は上下駆動機構１３に連結されて
いて、昇降可能になっている。保持器６の下方部はＳｉ
３Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体７を保持するようになっ
ている。
また、反応容器１の上方側部には排気口８が形成してあ
って、真空ポンプ９に接続してある。
って、真空ポンプ９に接続してある。
さらに、反応容器１の外側にはヒータ１０が螺旋状に配
置してある。ハータ１０は、ルツボ２付近に比較して、
そこよりも上方のところで密に配装して、ルツボ２の上
方でより高温に加熱しうるようになっている。その高温
加熱領域に高純度カーボン製のパイプ１１が配置してあ
る。
置してある。ハータ１０は、ルツボ２付近に比較して、
そこよりも上方のところで密に配装して、ルツボ２の上
方でより高温に加熱しうるようになっている。その高温
加熱領域に高純度カーボン製のパイプ１１が配置してあ
る。
符号１２はルツボ２に収容されている純度９９．９％の
Ａｌ融液を示している。
Ａｌ融液を示している。
加熱部分１５の外側にも、ヒータ用のコイル１８が設け
てあり、それに対応して内側にカーボン製のパイプ１９
が設けてある。
てあり、それに対応して内側にカーボン製のパイプ１９
が設けてある。
なお、ルツボ２やパイプ１１を支持するための手段は図
の簡略をはかるため図示を省略している。
の簡略をはかるため図示を省略している。
製造にあたっては、まず円管状のピルフォームをつく
る。すなわち、気孔率が３０％程度のＳｉＣ又はＳｉ３
Ｎ４の成形体７を円管状につくる。シャッター５を開け
て、その成形体７を保持器６の下端に取りつけ、しかる
のちシャッター５を閉じる。つぎはシャッター１６を開
けて、保持器６の下端を下降させてから、そのシャッタ
ー１６を閉じる。その成形体７をパイプ１９のところに
保持して、空気の存在下でかつ８００〜１４００℃で数
時間にわたって加熱し、成形体７を酸化させる。しかる
のち、成形体７をさらに下降させるとともにシャッター
３を開閉し、反応容器１内を不活性雰囲気または１０〜
１５Ｔｏrrの減圧下にしてから純度９９．９％のＡｌ融
液１２中に３０分だけ７５０℃で浸漬し、 ４Ａｌ＋３ＳｉＯ２→２Ａl2Ｏ３＋３Ｓｉの式にしたが
ってＡｌとＳｉＯ２を反応させ、成形体７中のＳｉＯ２
をＡl2Ｏ３に置換し、Ａl7Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合材を
得る。その後、保持器６の下端を上昇させて、Ａｌ融液
１２から複合材を取り出し、さらに、パイプ１１のとこ
ろまで上昇させて、そこでＡｌ融液１２の温度よりも３
０〜２００℃高い温度（つまり７８０〜９５０℃）で前
述の減圧下または不活性雰囲気下で加熱処理する。
る。すなわち、気孔率が３０％程度のＳｉＣ又はＳｉ３
Ｎ４の成形体７を円管状につくる。シャッター５を開け
て、その成形体７を保持器６の下端に取りつけ、しかる
のちシャッター５を閉じる。つぎはシャッター１６を開
けて、保持器６の下端を下降させてから、そのシャッタ
ー１６を閉じる。その成形体７をパイプ１９のところに
保持して、空気の存在下でかつ８００〜１４００℃で数
時間にわたって加熱し、成形体７を酸化させる。しかる
のち、成形体７をさらに下降させるとともにシャッター
３を開閉し、反応容器１内を不活性雰囲気または１０〜
１５Ｔｏrrの減圧下にしてから純度９９．９％のＡｌ融
液１２中に３０分だけ７５０℃で浸漬し、 ４Ａｌ＋３ＳｉＯ２→２Ａl2Ｏ３＋３Ｓｉの式にしたが
ってＡｌとＳｉＯ２を反応させ、成形体７中のＳｉＯ２
をＡl2Ｏ３に置換し、Ａl7Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合材を
得る。その後、保持器６の下端を上昇させて、Ａｌ融液
１２から複合材を取り出し、さらに、パイプ１１のとこ
ろまで上昇させて、そこでＡｌ融液１２の温度よりも３
０〜２００℃高い温度（つまり７８０〜９５０℃）で前
述の減圧下または不活性雰囲気下で加熱処理する。
そのあと、シャッター３、１６を開いて、保持器６の下
端を上昇させることにより複合材を出入れ部分４まで上
昇させ、シャッター３、１６閉じる。そのあと、シャッ
ター５を開け、複合材を保持器６から除去する。これに
より、Ｓｉ３Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体を構成する中
実部の表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合体からなり、
上記成形体の空隙部がＡｌからなる複合材が得られた。実施例２ 前述の実施例１にあっては成形体７が円管形状のプリフ
ォームであったが、それに代えて、本実施例では気孔率
が２５％程度のプレート状のＳｉＣ又はＳｉ３Ｎ４の成
形体７を使用する。そして、実施例１と同一の条件で成
形体７を処理する。これにより、Ｓｉ３Ｎ４成形体又は
ＳｉＣ成形体を構成する中実部の表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ
−Ｓｉ系複合体からなり、上記成形体の空隙部がＡｌか
らなる複合材が得られた。
端を上昇させることにより複合材を出入れ部分４まで上
昇させ、シャッター３、１６閉じる。そのあと、シャッ
ター５を開け、複合材を保持器６から除去する。これに
より、Ｓｉ３Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体を構成する中
実部の表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系複合体からなり、
上記成形体の空隙部がＡｌからなる複合材が得られた。実施例２ 前述の実施例１にあっては成形体７が円管形状のプリフ
ォームであったが、それに代えて、本実施例では気孔率
が２５％程度のプレート状のＳｉＣ又はＳｉ３Ｎ４の成
形体７を使用する。そして、実施例１と同一の条件で成
形体７を処理する。これにより、Ｓｉ３Ｎ４成形体又は
ＳｉＣ成形体を構成する中実部の表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ
−Ｓｉ系複合体からなり、上記成形体の空隙部がＡｌか
らなる複合材が得られた。
発明の効果 本発明によれば、複合材が複雑な形状であっても容易に
製造することができるばかりでなく、複合材の機械的強
度や耐摩耗性が高い。また、金属と比較すると、この発
明により製造された複合材の比重は大巾に小さい。
製造することができるばかりでなく、複合材の機械的強
度や耐摩耗性が高い。また、金属と比較すると、この発
明により製造された複合材の比重は大巾に小さい。
応用例 本発明の複合材は、靭性および軽量を必要とする航空機
の製造材、オールセラミックスのエンジン、防弾チョッ
キ、戦車のそう甲板、ゴルフクラブのフェース、バイオ
セラミックス等に最適である。
の製造材、オールセラミックスのエンジン、防弾チョッ
キ、戦車のそう甲板、ゴルフクラブのフェース、バイオ
セラミックス等に最適である。
また、本発明の複合材は、潤滑性と耐摩耗性がよいの
で、メカニカルシールや、つり糸リングとしても最適で
ある。
で、メカニカルシールや、つり糸リングとしても最適で
ある。
第１図は本発明による複合材の製造に使用する反応炉の
一例を示す説明図である。 １．．．．．反応容器 ２．．．．．ルツボ ３、５．．．シャッター ４．．．．．出入れ部分 ７．．．．．ガラス成形体 １２．．．．Ａｌ融液
一例を示す説明図である。 １．．．．．反応容器 ２．．．．．ルツボ ３、５．．．シャッター ４．．．．．出入れ部分 ７．．．．．ガラス成形体 １２．．．．Ａｌ融液
Claims (1)
- 【請求項１】Ｓｉ３Ｎ４成形体又はＳｉＣ成形体を構成
する中実部の少なくとも表面がＡl2Ｏ３−Ａｌ−Ｓｉ系
複合体からなり、上記成形体の空隙部がＡｌからなるこ
とを特徴とする複合材。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106936A JPH066765B2 (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 複合材 |
| US06/855,448 US4673435A (en) | 1985-05-21 | 1986-04-24 | Alumina composite body and method for its manufacture |
| DE19863616578 DE3616578A1 (de) | 1985-05-21 | 1986-05-16 | Aluminiumoxid-verbundkoerper und verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106936A JPH066765B2 (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 複合材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266537A JPS61266537A (ja) | 1986-11-26 |
| JPH066765B2 true JPH066765B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=14446275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60106936A Expired - Lifetime JPH066765B2 (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH066765B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0764643B2 (ja) * | 1986-09-17 | 1995-07-12 | ランキサイド テクノロジー カンパニー エル ピー | 自己支持性セラミック含有物体の製法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5920434A (ja) * | 1982-07-26 | 1984-02-02 | Sumitomo Chem Co Ltd | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP60106936A patent/JPH066765B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61266537A (ja) | 1986-11-26 |
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