JPH0733530A - セラミックス基複合材料およびその製造方法 - Google Patents

セラミックス基複合材料およびその製造方法

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JPH0733530A
JPH0733530A JP5183913A JP18391393A JPH0733530A JP H0733530 A JPH0733530 A JP H0733530A JP 5183913 A JP5183913 A JP 5183913A JP 18391393 A JP18391393 A JP 18391393A JP H0733530 A JPH0733530 A JP H0733530A
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silicon
matrix
sintered body
silicon carbide
ceramic
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Tsuneji Kameda
常治 亀田
Masahiro Asayama
雅弘 浅山
Akiko Suyama
章子 須山
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強化素材を比較的多量に配合することを可能
にした上で、焼結体密度の低下や強化素材の劣化を抑制
した、高強度で信頼性に優れた炭化ケイ素をマトリック
スの主成分とするセラミックス基複合材料を提供する。 【構成】 炭化ケイ素を主成分とし、副成分として窒化
ケイ素を有するマトリックスと、マトリックス内に複合
分散された強化素材とを具備するセラミックス基複合材
料であって、マトリックス中の窒化ケイ素粒子は、 1重
量% 以下の鉄を含有している。このようなセラミックス
基複合材料は、例えばマトリックスの主成分を反応焼結
炭化ケイ素１で構成し、この反応焼結に伴って生じる遊
離金属ケイ素３を窒化させて窒化ケイ素粒子５とするこ
とにより作製される。反応焼結に使用する金属ケイ素
は、予め鉄を含有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マトリックスが主に炭
化ケイ素からなるセラミックス基複合材料およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化ケイ素(SiC) 焼結体は、高硬度で耐
摩耗性に優れ、かつ耐熱性、耐酸化性、耐アルカリ性等
に優れるという特徴を有することから、摺動部材やター
ビン翼、あるいは反応管や過酷な条件下で使用されるセ
ンサボックス等に適用することが試みられている。
【０００３】しかし、炭化ケイ素焼結体をはじめとする
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。このようなことから、炭化ケイ素系セラミックス部
品の信頼性をより向上させるために、高靭性化や高信頼
性化等を図ることが強く求められている。そこで、炭化
ケイ素セラミックス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長繊維や短繊維、あるいはセラミ
ックスウィスカーを複合分散させたセラミックス基複合
材料の研究が盛んに行われている。
【０００４】従来のセラミックス基複合材料における強
化素材の複合方法としては、例えばセラミックス短繊維
やセラミックスウィスカーを、マトリックスとなる炭化
ケイ素粉末に混合したり、あるいはセラミックス長繊維
で形成した予備成形体内に炭化ケイ素粉末を充填して、
強化素材を含む成形体を作製した後、通常の焼結体の作
製と同様に、常圧焼結、雰囲気加圧焼結、ホットプレ
ス、ＨＩＰ等で焼結する方法が挙げられる。これらのう
ち、常圧焼結や雰囲気加圧焼結では、多量の強化素材を
複合すると、緻密質な焼結体を得ることが困難となるこ
とから、ホットプレスやＨＩＰ等を適用することが一般
的である。しかし、ホットプレス法やＨＩＰ法では、強
化素材が高温・高圧状態を経るために劣化しやすいとい
う問題があり、また特にホットプレス法では、部品形状
が比較的単純な形状に限られてしまうという問題があっ
た。
【０００５】一方、セラミックス基複合材料のマトリッ
クスを、反応焼結炭化ケイ素とすることも検討されてい
る。反応焼結法によれば、焼結時の寸法変化が少なく、
また比較的低温・低圧で緻密化が可能であることから、
比較的多量の強化素材を複合することが可能である等と
いう利点が得られる反面、現状の炭化ケイ素の反応焼結
法では、遊離金属（金属ケイ素）の残留を完全に防ぐこ
とはできず、この遊離金属部分が高温では気孔と同様で
あるため、マトリックスの高温強度および緻密性が劣る
という問題を有していた。
【０００６】また、マトリックスの形成に、有機合成法
やＣＶＩ法を適用することも試みられているが、有機合
成法では含有酸素のために高温強度の低下が大きく、ま
たＣＶＩ法は緻密化が困難であると共に、装置コストを
含めて製造コストが高くなるという問題を有していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の炭化ケイ素をマトリックスとするセラミックス基複合
材料は、成形体形状が単純形状に限られたり、強化素材
が劣化しやすいというような問題や、緻密質な焼結体が
得られないというような問題を有していた。
【０００８】このようなことから、繊維やウィスカー等
の複合効果を十分に得ることを可能にした上で、すなわ
ち比較的多量の強化素材を複合することを可能にすると
共に、強化素材の劣化を防止した上で、炭化ケイ素マト
リックスの本来の特性が得られるように、マトリックス
の緻密化を可能にする技術の出現が強く求められてい
る。
【０００９】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、強化素材を比較的多量に配合するこ
とを可能にした上で、焼結体密度の低下や強化素材の劣
化を抑制した、高強度で信頼性に優れた炭化ケイ素をマ
トリックスの主成分とするセラミックス基複合材料およ
びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】本発明のセラ
ミックス基複合材料は、炭化ケイ素を主成分とし、副成
分として窒化ケイ素を有するマトリックスと、前記マト
リックス内に複合分散された強化素材とを具備し、前記
マトリックス中の窒化ケイ素粒子は、 1重量% 以下の鉄
を含有することを特徴としている。
【００１１】本発明のセラミックス基複合材料の製造方
法に関する第１の発明は、炭素粉末を主成分とする反応
焼結炭化ケイ素の出発原料と強化素材とを含む混合成形
体を作製する工程と、前記強化素材を含有する混合成形
体に、鉄を含有する金属ケイ素を含む雰囲気中で熱処理
を施して、マトリックスが反応焼結炭化ケイ素からなる
複合反応焼結体を作製する工程と、前記複合反応焼結体
に窒素雰囲気中で熱処理を施して、前記複合反応焼結体
中に含まれる遊離金属ケイ素を窒化させる工程とを有す
ることを特徴としている。
【００１２】また、第２の発明は、炭化ケイ素原料粉末
と強化素材とを含む混合成形体を焼成して、多孔質な複
合焼結体を作製する工程と、前記多孔質複合焼結体に、
鉄を含有する金属ケイ素を含浸する工程と、前記金属ケ
イ素が含浸された多孔質複合焼結体に、窒素雰囲気中で
熱処理を施して、前記金属ケイ素を窒化させる工程とを
有することを特徴としている。
【００１３】本発明のセラミックス基複合材料のマトリ
ックス材は、炭化ケイ素を主成分とし、副成分として例
えば炭化ケイ素結晶粒の粒界等に、 1重量% 以下の鉄を
含有する窒化ケイ素粒子を有するものである。
【００１４】ここで、セラミックス基複合材料のマトリ
ックスを反応焼結炭化ケイ素とした場合、複合焼結体内
に遊離金属、例えば遊離金属ケイ素が残留する。本発明
は、例えば上記遊離金属ケイ素を窒化して窒化ケイ素と
することにより、複合焼結体を緻密化し、高強度化を図
ると共に、耐熱性等の特性向上を図ったものである。た
だし、遊離金属ケイ素を単に窒化しただけでは、窒化処
理に長時間を要すると共に、焼結体の内部まで均一に窒
化することはできない。
【００１５】そこで、本発明においては、窒化処理を施
すケイ素に予め鉄を含有させておくことによって、窒化
の均一性の向上や処理時間の短縮等を図ったものであ
る。鉄は、ケイ素の窒化反応を促進する機能を有すると
共に、生成する窒化ケイ素粒子を微細化する機能を有す
る。生成される窒化ケイ素粒子の平均粒径は、例えば0.
5μm 以下となる。
【００１６】なお、本発明のセラミックス基複合材料の
マトリックス中における窒化ケイ素粒子は、炭化ケイ素
の反応焼結に伴って残留する遊離金属ケイ素を窒化した
ものに限られるものではなく、マトリックスが炭化ケイ
素からなる複合焼結体中に、別途鉄を含有するケイ素を
含浸し、これを窒化するような構成とすることもでき
る。
【００１７】上述したケイ素に対する鉄の添加量は、複
合焼結体とした後の窒化ケイ素粒子中の鉄含有量が 1重
量% 以下となる量とする。複合焼結体中の窒化ケイ素の
鉄含有量が 1重量% を超えると、窒化ケイ素の特性を劣
化させるおそれがある。また、あまり少なくとも上述し
た効果が十分に得られないため、窒化ケイ素粒子の鉄含
有量が0.05重量% 以上となるように、予めケイ素に鉄を
添加することが好ましい。さらに好ましい鉄含有量は
0.2〜 1重量% の範囲である。
【００１８】上記マトリックス中における窒化ケイ素粒
子は、上述したように、炭化ケイ素の反応焼結後に残留
する遊離金属ケイ素の窒化等により生成するものである
ため、特にその量が限定されるものではないが、炭化ケ
イ素を主成分するマトリックスの特性等を考慮して、マ
トリックス中の体積比率が 3〜30% 程度となるようにす
ることが好ましい。
【００１９】本発明で用いる強化素材としては、長繊
維、短繊維、ウィスカー、プレート、粒子等、種々の形
態のものを使用することができる。具体例としては、 C
繊維、SiC繊維、 SiC被覆繊維（芯線は例えばC)、Si-C-
O繊維、 Si-Ti-C-O繊維、Si3N4 繊維、Si3 N4 被覆繊
維（芯線は例えばC)、Al2 O 3 繊維、 ZrO2 繊維、SiC
ウィスカー、Si3 N4 ウィスカー、Al2 O 3 ウィスカ
ー、 ZrO2 ウィスカー等が挙げられる。これらセラミッ
クス繊維やウィスカー等の繊維状物質を用いる場合に
は、複合材料（複合焼結体）中の体積比率が20〜50% 程
度となるように複合することが好ましい。また、強化素
材として粒子やプレートを使用する場合にも、ほぼ同様
な体積比率で複合することが好ましい。
【００２０】次に、本発明のセラミックス基複合材料の
製造方法について述べる。
【００２１】本発明の製造方法における第１の発明つい
て、図１を参照して説明する。まず、マトリックスの主
成分をなす反応焼結炭化ケイ素の出発原料、例えば炭素
粉末と骨材との混合物を用意する。ここで、強化素材を
骨材として利用することも可能である。このように、強
化素材を骨材として利用することにより、強化素材の複
合量をより一層増大させることができる。例えば、最大
で75体積% 程度まで複合することが可能となる。
【００２２】上記反応焼結炭化ケイ素の出発原料と強化
素材とを所望の比率で混合し、所望形状の混合成形体を
作製する。この際、繊維状強化素材で予め予備成形体を
作製したり、あるいは強化繊維を成形型内に配置し、そ
の上で出発原料を充填するようにしてもよい。また、成
形体の作製方法としては、鋳込み成形法、プレス成形法
等、各種公知の成形法を適用することができるが、強化
素材に機械的なダメージを与えず、かつ充填率の向上を
図ることが可能な圧力鋳込み等を適用することが好まし
い。
【００２３】次に、上記混合焼結体を金属ケイ素を含む
雰囲気中で熱処理し、図１（ａ）に示すように、マトリ
ックスが反応焼結炭化ケイ素１からなる複合反応焼結体
２を作製する。なお、図１では強化素材の図示を省略し
た。ここで、反応焼結に使用する金属ケイ素は、鉄を含
有するものとする。金属ケイ素に対する鉄の添加は、単
体金属粉末、 Si-Fe合金のような合金粉末、酸化物、炭
酸塩、硝酸塩等の化合物粉末等、各種の形態で添加する
ことができる。また、鉄の添加量は、前述したように複
合焼結体中の窒化ケイ素の鉄含有量が 1重量% 以下とな
る値とする。具体的には、金属ケイ素粉末に対して鉄の
換算量で 0.1〜 0.5重量% の範囲とすることが好まし
い。
【００２４】この反応焼結により得られる複合反応焼結
体２においては、図１（ａ）に示したように、反応焼結
炭化ケイ素１の周囲に遊離金属ケイ素３が残留する。そ
こで、複合反応焼結体２に窒素雰囲気中で熱処理を施し
て、遊離金属ケイ素３を窒化させる。なお、この窒化処
理に先立って、複合反応焼結体２を減圧雰囲気下で熱処
理して、遊離金属ケイ素３の一部を蒸発させ、図１
（ｂ）に示すように、通気孔４を形成することが好まし
い。これにより、遊離金属ケイ素３の窒化を内部まで均
質に行うことができる。
【００２５】この後、複合反応焼結体２に窒素雰囲気中
で熱処理を施す。この窒化熱処理は形状によるが、例え
ば1380〜1400℃程度の温度で 5〜10時間程度行うことが
好ましい。この窒化熱処理によって、図１（ｃ）に示す
ように、遊離金属ケイ素３が窒化されて、窒化ケイ素粒
子５が生成され、反応焼結炭化ケイ素１を主成分とし、
副成分として窒化ケイ素５を有するマトリックスが得ら
れる。図１では強化素材の図示を省略したが、強化素材
は上記した反応焼結炭化ケイ素１と窒化ケイ素５とを有
するマトリックス内に複合分散されている。このように
して、目的とする強化素材含有セラミックス基複合材料
６が得られる。
【００２６】このように、セラミックス基複合材料のマ
トリックスの主成分を、焼結温度が低く、かつ焼結時に
収縮がほとんどない反応焼結炭化ケイ素とすることによ
って、繊維状の強化素材の劣化等を抑制することができ
る。そして、緻密化が困難な反応焼結炭化ケイ素マトリ
ックスを、本発明では遊離金属ケイ素を窒化することで
容易に緻密化することを可能にしているため、高靭性化
や破壊エネルギーの増大を有効に実現することができ
る。また、焼結時の収縮が少ないため、目的とする製品
形状に近似したセラミックス基複合材料を得ることがで
き、後加工に要するコストの削減等を図ることが可能と
なる。さらに、マトリックスを反応焼結炭化ケイ素とす
ることにより、強化素材を骨材として利用することが可
能となり、これによって強化素材の複合量をより一層増
大させることができる。
【００２７】次に、本発明の製造方法における第２の発
明について説明する。この第２の製造方法においては、
まず炭化ケイ素原料粉末と強化素材とを含む混合成形体
を作製する。炭化ケイ素と強化素材との混合や成形は、
前述した第１の製造方法と同様な方法を適用することが
できるが、焼結後に多孔質となるように、原料粉末や成
形方法を調整する。
【００２８】次に、上記混合成形体を焼成して、多孔質
な複合焼結体を作製する。この焼成は、常圧焼結法や雰
囲気加圧焼結法を適用することが好ましい。次いで、上
記多孔質複合焼結体に鉄を含有する金属ケイ素を含浸す
る。金属ケイ素に対する鉄の添加量は、前述した第１の
製造方法と同様とする。金属ケイ素の含浸は、鉄を含有
する金属ケイ素粉末をスラリー化し、このスラリーを加
圧含浸する等により行うことができる。また、例えば上
記スラリー中に有機成分を添加しておき、これを脱脂す
ることによって、通気孔を形成することができる。スラ
リーの含浸量を調整することによっても、通気孔を確保
することが可能である。
【００２９】この後、上記金属ケイ素が含浸された多孔
質複合焼結体に、窒素雰囲気中で熱処理を施して、金属
ケイ素を窒化させることにより、炭化ケイ素を主成分と
し、副成分として窒化ケイ素を有するマトリックス内
に、強化素材が複合分散された強化素材含有セラミック
ス基複合材料が得られる。なお、上記窒化処理は、前述
した第１の製造方法と同様な条件下で行うものとする。
【００３０】このように、予め多孔質の炭化ケイ素焼結
体をマトリックスとする複合焼結体を作製し、これに金
属ケイ素の含浸および窒化処理を施すことで、複合材料
の緻密化を図った上で、強化素材の比較的多量の添加お
よび強化素材の劣化等の抑制が実現できる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。
【００３２】実施例１ まず、強化素材として SiC系長繊維（直径：14μm)を用
いて、この SiC系長繊維の織物で、焼結後に SiC系長繊
維の体積比率が 30%となる部品形状のプリフォームを作
製した。一方、反応焼結SiC の出発原料として、30体積
% のカーボン粉末と70体積% の SiC粉末とを水中で湿式
混合して、上記混合物を50体積% 含む原料スラリーを作
製した。
【００３３】次に、上記強化素材のプリフォームを、圧
力鋳込み成形機の樹脂型内に配置し、その上から上記原
料スラリーを約 30kg/cm2 の圧力を加えつつ充填して、
長繊維含有成形体を作製した。次いで、この成形体のケ
イ化に必要なSi量の 1.2倍の金属Si粉末を入れたアルミ
ナボード上に、上記長繊維含有成形体を配置し、真空雰
囲気中にて1420℃の温度で 2時間保持することにより、
溶融Siの含浸を行いつつ、上記成形体を反応焼結させ
た。なお、上記Si粉末としては、Feを 0.5重量%添加し
たものを使用した。また、Si粉末は他に、不純物Feを40
0ppm含むものである。得られた複合焼結体は、マトリッ
クス中に遊離金属Siを15体積% 含むものであった。
【００３４】次に、上記複合焼結体を 1×10-4Torrの減
圧下で、1450℃×30分の条件で加熱処理して、遊離金属
ケイ素の一部を蒸発させ、通気孔を形成した。この加熱
処理後の複合焼結体のマトリックス中における遊離金属
Si量は10体積% であった。
【００３５】この後、上記加熱処理後の複合焼結体に、
1気圧の窒素雰囲気中にて1400℃で5時間の窒化熱処理
を施した。このようにして得た長繊維含有複合焼結体の
マトリックスは、およそ85体積% の反応焼結炭化ケイ
素、11体積% の窒化ケイ素、1体積% の遊離金属Si、 3
体積% の気孔により構成されているものであった。ま
た、この長繊維含有複合焼結体は、前述したように30体
積% の長繊維を含有するものである。
【００３６】上記長繊維含有複合焼結体の密度を測定
し、さらに上記焼結体から10× 4×40mmの試験片を切り
出し、常温および1300℃における 3点曲げ強度、および
破壊靭性値を測定した。その結果、密度は 2.8g/cm3 、
常温での 3点曲げ強度は320MPa、1300℃での 3点曲げ強
度は300MPa、破壊靭性値は 15MPa m1/2 であった。
【００３７】比較例１ Feを添加していない金属Si粉末（ただし、不純物として
Feを400ppm含む）を用いる以外は、上記実施例１と同一
条件で、長繊維含有複合焼結体を作製した。この複合焼
結体のマトリックスは、85体積% の反応焼結炭化ケイ
素、 2体積% の窒化ケイ素、10体積% の遊離金属Si、 3
体積% の気孔により構成されているものであった。ま
た、この長繊維含有複合焼結体の特性を実施例１と同様
にして測定、評価した結果、密度は 2.7g/cm3 、常温で
の 3点曲げ強度は170MPa、1300℃での3点曲げ強度は100
MPa、破壊靭性値は7MPa m1/2 であった。
【００３８】実施例２〜６ 表１に示す組成比の強化素材含有複合焼結体を、実施例
１と同様にして作製した。用いた強化素材は、それぞれ
表１に示す通りである。
【００３９】
【表１】 このようにして得た強化素材含有複合焼結体の特性を実
施例１と同様にして測定、評価した。その結果を表２に
示す。
【００４０】
【表２】 表２から明らかなように、各実施例による強化素材含有
複合焼結体は、遊離金属SiがほぼSi3 N 4 に転換されて
おり、これによって強度および破壊靭性値共に優れてい
ることが分かる。よって、摺動部材や高温部材等として
好適な、高強度で信頼性に優れた炭化ケイ素基複合材料
を提供することができる。
【００４１】実施例６ 実施例１と同一の強化素材を用いて、同様に SiC系長繊
維からなる部品形状のプリフォームを作製した。一方、
マトリックスの出発原料として、 SiC原料粉末（焼結助
剤としてB,C をそれぞれ 1重量% および 2重量% 含む）
を用意し、このSiC原料粉末を40体積% 含む原料スラリ
ーを作製した。
【００４２】次に、上記強化素材のプリフォームを、圧
力鋳込み成形機の樹脂型内に配置し、その上から上記原
料スラリーを約 30kg/cm2 の圧力を加えつつ充填して、
長繊維含有成形体を作製した。次いで、この成形体をAr
雰囲気中にて1400℃× 2時間の条件で焼結させた。得ら
れた多孔質複合焼結体は、30体積% の気孔を有するもの
であった。
【００４３】次いで、上記多孔質複合焼結体に、平均粒
径 1μm の金属Si粉末をスラリー状にしたものを上記と
同様に圧力鋳込みすることにより、金属Siを含浸させ
た。なお、Si中のFe含有量は 0.5重量% である。
【００４４】この後、上記金属Siを含浸させた複合焼結
体に、 1気圧の窒素雰囲気中にて1400℃で10時間の窒化
熱処理を施した。このようにして得た長繊維含有複合焼
結体のマトリックスは、57体積% の炭化ケイ素、31体積
% の窒化ケイ素、 1体積%の金属Si、11体積% の気孔に
より構成されているものであった。この長繊維含有複合
焼結体の特性を実施例１と同様にして測定、評価した結
果、密度は 2.4g/cm3 、常温での 3点曲げ強度は200MP
a、1300℃での 3点曲げ強度は170MPa、破壊靭性値は 13
MPa m1/2 であった。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クス基複合材料によれば、強化素材を比較的多量に配合
し、かつ強化素材の劣化を抑制した上で、焼結体密度の
向上を図ることが可能になる。従って、より一層の高靭
性化および高信頼性化を図った、摺動部材や高温部材等
として好適な炭化ケイ素をマトリックスの主成分とする
セラミックス基複合材料を再現性よく提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のセラミックス基複合材料の製造方法
による一製造工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１……反応焼結炭化ケイ素 ２……複合反応焼結体 ３……遊離金属ケイ素 ４……通気孔 ５……窒化ケイ素粒子 ６……複合焼結体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/56 １０１ Ｊ 35/80 Ｇ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭化ケイ素を主成分とし、副成分として
    窒化ケイ素を有するマトリックスと、前記マトリックス
    内に複合分散された強化素材とを具備し、前記マトリッ
    クス中の窒化ケイ素粒子は、 1重量% 以下の鉄を含有す
    ることを特徴とするセラミックス基複合材料。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のセラミックス基複合材料
    において、 前記マトリックス中の窒化ケイ素粒子は、平均粒径が
    0.5μm 以下であることを特徴とするセラミックス基複
    合材料。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のセラミックス基複合材料
    において、 前記マトリックスを構成する炭化ケイ素は、反応焼結炭
    化ケイ素であることを特徴とするセラミックス基複合材
    料。
  4. 【請求項４】 炭素粉末を主成分とする反応焼結炭化ケ
    イ素の出発原料と強化素材とを含む混合成形体を作製す
    る工程と、 前記強化素材を含有する混合成形体に、鉄を含有する金
    属ケイ素を含む雰囲気中で熱処理を施して、マトリック
    スが反応焼結炭化ケイ素からなる複合反応焼結体を作製
    する工程と、 前記複合反応焼結体に窒素雰囲気中で熱処理を施して、
    前記複合反応焼結体中に含まれる遊離金属ケイ素を窒化
    させる工程とを有することを特徴とするセラミックス基
    複合材料の製造方法。
  5. 【請求項５】 炭化ケイ素原料粉末と強化素材とを含む
    混合成形体を焼成して、多孔質な複合焼結体を作製する
    工程と、 前記多孔質複合焼結体に、鉄を含有する金属ケイ素を含
    浸する工程と、 前記金属ケイ素が含浸された多孔質複合焼結体に、窒素
    雰囲気中で熱処理を施して、前記金属ケイ素を窒化させ
    る工程とを有することを特徴とするセラミックス基複合
    材料の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005026076A1 (ja) * 2003-09-09 2005-03-24 Ngk Insulators, Ltd. 窒化珪素結合ＳｉＣ耐火物及びその製造方法
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
JP2024093394A (ja) * 2022-12-27 2024-07-09 クアーズテック合同会社 窒化ケイ素結合炭化ケイ素耐火物

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US20130167374A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 General Electric Company Process of producing ceramic matrix composites and ceramic matrix composites formed thereby
US10590044B1 (en) 2012-06-01 2020-03-17 United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Engineered matrix self-healing composites
US10654756B1 (en) 2012-06-01 2020-05-19 United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Formulations for engineered ceramic matrix composites for high temperature applications
RU2511415C1 (ru) * 2012-09-17 2014-04-10 Максим Вячеславович Бушуев Керамический материал на основе карбида и нитрида кремния и способ изготовления из него изделий
EP3527547B1 (en) * 2014-12-12 2024-03-20 Kyoto University Silicon carbide fiber reinforced silicon carbide composite material and methods of making it
CN106045542A (zh) * 2016-07-25 2016-10-26 宜兴市中环耐火材料有限公司 循环流化床锅炉用抗高温蠕变耐磨浇注料
CN111004043A (zh) * 2019-12-16 2020-04-14 江苏诺明高温材料股份有限公司 利用多晶硅废料制备Si-Si3N4-SiC复合材料的方法
JP7319205B2 (ja) * 2020-01-29 2023-08-01 日本碍子株式会社 緻密質複合材料、その製法、接合体及び半導体製造装置用部材
CN115417673B (zh) * 2022-10-14 2023-08-08 广州市拓道新材料科技有限公司 一种高耐磨的氮化硅/碳化硅复合陶瓷及其制备方法和应用
US20240182368A1 (en) * 2022-12-06 2024-06-06 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Powder Compositions Including Chopped Coated Silicon Carbide Fibers and Method of Producing or Repairing a Fiber-Reinforced Ceramic Matrix Composite

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2636826A (en) * 1950-06-02 1953-04-28 Carborundum Co Silicon carbide refractory
US4238433A (en) * 1978-12-15 1980-12-09 General Electric Company Method of making molten silicon infiltration reaction products
JPS6031799B2 (ja) * 1979-11-30 1985-07-24 黒崎窯業株式会社 ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系複合耐熱セラミツクス材料及びその製造方法
DE3305529A1 (de) * 1983-02-18 1984-08-23 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Verfahren zur herstellung poroeser, durchstroembarer formkoerper aus siliziumkarbid
JPS61291460A (ja) * 1985-06-14 1986-12-22 株式会社　香蘭社 繊維強化された炭化ケイ素セラミツクの製造方法
CA1268786A (en) * 1986-06-09 1990-05-08 Malcolm E. Washburn High strength nitride bonded silicon carbide refractories
US4937211A (en) * 1986-06-09 1990-06-26 Norton Company High strength nitride bonded silicon carbide refractories
US4981632A (en) * 1986-09-16 1991-01-01 Lanxide Technology Company, Lp Production of ceramic and ceramic-metal composite articles incorporating filler materials
JPH01167277A (ja) * 1987-12-22 1989-06-30 Kanebo Ltd セラミツクスの製法
US4919868A (en) * 1988-03-31 1990-04-24 Champion Spark Plug Company Production and sintering of reaction bonded silicon nitride composites containing silicon carbide whiskers or silicon nitride powders
JPH035374A (ja) * 1989-06-01 1991-01-11 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 窒化ケイ素―炭化ケイ素複合焼結体およびその製造法
DE3926077A1 (de) * 1989-08-07 1991-02-14 Peter Prof Dr Greil Keramische verbundkoerper und verfahren zu ihrer herstellung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005026076A1 (ja) * 2003-09-09 2005-03-24 Ngk Insulators, Ltd. 窒化珪素結合ＳｉＣ耐火物及びその製造方法
US7494949B2 (en) 2003-09-09 2009-02-24 Ngk Insulators, Ltd. SiC refractory comprising silicon nitride bond thereto and method for production thereof
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
JP2024093394A (ja) * 2022-12-27 2024-07-09 クアーズテック合同会社 窒化ケイ素結合炭化ケイ素耐火物

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Publication number Publication date
EP0636594A3 (en) 1995-11-22
US5762863A (en) 1998-06-09
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US5510303A (en) 1996-04-23
EP0636594A2 (en) 1995-02-01

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