JPH0920570A - ３次元織繊維複合体の製造方法 - Google Patents
３次元織繊維複合体の製造方法Info
- Publication number
- JPH0920570A JPH0920570A JP7170899A JP17089995A JPH0920570A JP H0920570 A JPH0920570 A JP H0920570A JP 7170899 A JP7170899 A JP 7170899A JP 17089995 A JP17089995 A JP 17089995A JP H0920570 A JPH0920570 A JP H0920570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slurry
- mold
- woven fiber
- dimensional woven
- pouring
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 229910018404 Al2 O3 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910007277 Si3 N4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 229910003077 Ti−O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービンの燃焼環、静翼、動翼等に有利
に適用できる３次元織繊維複合体の製造方法に関する。 【解決手段】 分割可能な多孔質鋳型中に３次元織繊維
構造体をセットし、マトリックス前駆体となる低粘度ス
ラリを気体圧力によって該３次元織繊維構造体に注入充
填したのち、前記鋳型から取出して乾燥、焼成して３次
元織繊維複合体を製造する方法。
に適用できる３次元織繊維複合体の製造方法に関する。 【解決手段】 分割可能な多孔質鋳型中に３次元織繊維
構造体をセットし、マトリックス前駆体となる低粘度ス
ラリを気体圧力によって該３次元織繊維構造体に注入充
填したのち、前記鋳型から取出して乾燥、焼成して３次
元織繊維複合体を製造する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は３次元織繊維複合体
の製造方法に関し、特にガスタービンの燃焼環（燃焼器
内筒）、静翼、動翼等として有利に適用できる同複合体
の製造方法に関する。
の製造方法に関し、特にガスタービンの燃焼環（燃焼器
内筒）、静翼、動翼等として有利に適用できる同複合体
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】３次元織繊維複合体の製造方法として
は、３次元織繊維構造体にガス前駆体を用いて化学反応
によりマトリックスを形成する化学蒸着法や、３次元織
繊維構造体に粘度の高いスラリを圧力をかけて注入する
手法などがある。前者の方法では目的のマトリックスを
作るためのガスが必要で、これによって作られるマトリ
ックスが制限される。後者の方法は高圧によって３次元
織繊維構造体が変形したり、乾燥に時間がかゝるという
問題がある。
は、３次元織繊維構造体にガス前駆体を用いて化学反応
によりマトリックスを形成する化学蒸着法や、３次元織
繊維構造体に粘度の高いスラリを圧力をかけて注入する
手法などがある。前者の方法では目的のマトリックスを
作るためのガスが必要で、これによって作られるマトリ
ックスが制限される。後者の方法は高圧によって３次元
織繊維構造体が変形したり、乾燥に時間がかゝるという
問題がある。
【０００３】さらに、この種の繊維複合体の製法とし
て、繊維状セラミックスを均一に分散させたセラミック
ス泥漿を所定形状の型によって成形して脱水乾燥させる
方法（特公平５−４５５５６号公報）があるが不連続繊
維を用いているため製造されたセラミックスには高靱性
が望めない。また、接触部を接合した繊維の間隙にセラ
ミックスを含む泥漿物を充填して乾燥焼結して良好な靱
性、耐熱衝撃性および耐熱性を有する繊維強化セラミッ
クスを製造する方法（特公昭５８−５１９１３号公報）
があるが、泥漿物を充填する際に圧力をかけていないた
め、密に織られた繊維構造物に泥漿物を注入することが
困難であるばかりでなく、固化に時間がかゝるという問
題があった。さらに、またセラミックス粉末スラリを含
浸させた繊維のみの成形体を焼成することにより高強
度、高靱性の繊維強化セラミックスの製造方法（特開昭
６３−２４８７７７号公報）もあるが、不連続繊維を用
いているため、製造されたセラミックスの高靱性は不十
分であった。
て、繊維状セラミックスを均一に分散させたセラミック
ス泥漿を所定形状の型によって成形して脱水乾燥させる
方法（特公平５−４５５５６号公報）があるが不連続繊
維を用いているため製造されたセラミックスには高靱性
が望めない。また、接触部を接合した繊維の間隙にセラ
ミックスを含む泥漿物を充填して乾燥焼結して良好な靱
性、耐熱衝撃性および耐熱性を有する繊維強化セラミッ
クスを製造する方法（特公昭５８−５１９１３号公報）
があるが、泥漿物を充填する際に圧力をかけていないた
め、密に織られた繊維構造物に泥漿物を注入することが
困難であるばかりでなく、固化に時間がかゝるという問
題があった。さらに、またセラミックス粉末スラリを含
浸させた繊維のみの成形体を焼成することにより高強
度、高靱性の繊維強化セラミックスの製造方法（特開昭
６３−２４８７７７号公報）もあるが、不連続繊維を用
いているため、製造されたセラミックスの高靱性は不十
分であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記技術水準
に鑑み、従来のスラリ注入法における欠点、例えば乾燥
時に収縮が大きいこと、密な３次元織繊維構造体中への
セラミックススラリの注入が困難なことなどの欠点を解
消しうる３次元織繊維複合体の製造方法を提供しようと
するものである。
に鑑み、従来のスラリ注入法における欠点、例えば乾燥
時に収縮が大きいこと、密な３次元織繊維構造体中への
セラミックススラリの注入が困難なことなどの欠点を解
消しうる３次元織繊維複合体の製造方法を提供しようと
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は分割可能な多孔
質鋳型中に３次元織繊維構造体をセットし、マトリック
ス前駆体となる低粘度スラリを気体圧力によって該３次
元織繊維構造体に注入充填したのち、前記鋳型から取出
して乾燥、焼成することを特徴とする３次元織繊維複合
体の製造方法である。
質鋳型中に３次元織繊維構造体をセットし、マトリック
ス前駆体となる低粘度スラリを気体圧力によって該３次
元織繊維構造体に注入充填したのち、前記鋳型から取出
して乾燥、焼成することを特徴とする３次元織繊維複合
体の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明にいう３次元織繊維構造体
とはそのものばかりでなく、二次元織繊維構造体の積層
体をステッチ糸で固定したものをも含まれる。この３次
元織繊維構造体の繊維としてはＡｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣ，チ
ラノ（宇部興産製繊維で、Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ系のも
の），Ｃ，ＺｒＯ2 ，ＳｉＯ2 などの材質の繊維が使用
される。また、マトリックス前駆体となる低粘度スラリ
（以下、これを”原料スラリ”という）の材料としては
Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ2 ，ＳｉＯ2
などが用いられ、これら原料スラリに対して種々の助剤
を添加したものも用いられる。例えばＡｌ2 Ｏ3 スラリ
に対しては助剤としてＭｇＯを、Ｓｉ3 Ｎ4 スラリに対
しては助剤としてＡｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 を、ＺｒＯ2 ス
ラリに対しては助剤としてＹ2 Ｏ3 ，ＣｅＯ，ＣａＯ，
ＭｇＯを添加したものなどがあげられる。さらに原料ス
ラリを安定化するために界面活性剤を分散剤として添加
してもよい。原料スラリの粘度は１００〜４００ｃｐ
ｓ、特に好ましくは２００〜３０ｃｐｓの範囲である。
１００ｃｐｓ未満では３次元織繊維構造体への着床に時
間がかゝりやすく、４００ｃｐｓを越えると該構造体中
への注入がし難いからである。
とはそのものばかりでなく、二次元織繊維構造体の積層
体をステッチ糸で固定したものをも含まれる。この３次
元織繊維構造体の繊維としてはＡｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣ，チ
ラノ（宇部興産製繊維で、Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ系のも
の），Ｃ，ＺｒＯ2 ，ＳｉＯ2 などの材質の繊維が使用
される。また、マトリックス前駆体となる低粘度スラリ
（以下、これを”原料スラリ”という）の材料としては
Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ2 ，ＳｉＯ2
などが用いられ、これら原料スラリに対して種々の助剤
を添加したものも用いられる。例えばＡｌ2 Ｏ3 スラリ
に対しては助剤としてＭｇＯを、Ｓｉ3 Ｎ4 スラリに対
しては助剤としてＡｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 を、ＺｒＯ2 ス
ラリに対しては助剤としてＹ2 Ｏ3 ，ＣｅＯ，ＣａＯ，
ＭｇＯを添加したものなどがあげられる。さらに原料ス
ラリを安定化するために界面活性剤を分散剤として添加
してもよい。原料スラリの粘度は１００〜４００ｃｐ
ｓ、特に好ましくは２００〜３０ｃｐｓの範囲である。
１００ｃｐｓ未満では３次元織繊維構造体への着床に時
間がかゝりやすく、４００ｃｐｓを越えると該構造体中
への注入がし難いからである。
【０００７】原料スラリは任意の気体、一般的には空
気、によって３次元織繊維構造体中に注入される。注入
圧力は限定的なものではないが、一般的に３０Ｋｇｆ／
ｃｍ2以下でよく、１〜５Ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲が好ま
しい。注入後、乾燥するが、乾燥はなるべくゆっくりな
条件が好ましく、一般的には湿度：８０〜９０％，室温
下で乾燥することが好ましい。乾燥後の焼成温度は各セ
ラミックスによって異なり一概に限定できないが、焼結
反応が生じ、かつ粒の粗大化、溶融が生じない条件にす
べきであり、概略的にいえば１５００〜２０００℃で１
〜１０時間の条件である。なお、焼成前に、セラミック
ススラリに有機バインダが添加されている場合には４０
０〜７００℃，１〜６時間の条件で脱脂することが望ま
しい。
気、によって３次元織繊維構造体中に注入される。注入
圧力は限定的なものではないが、一般的に３０Ｋｇｆ／
ｃｍ2以下でよく、１〜５Ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲が好ま
しい。注入後、乾燥するが、乾燥はなるべくゆっくりな
条件が好ましく、一般的には湿度：８０〜９０％，室温
下で乾燥することが好ましい。乾燥後の焼成温度は各セ
ラミックスによって異なり一概に限定できないが、焼結
反応が生じ、かつ粒の粗大化、溶融が生じない条件にす
べきであり、概略的にいえば１５００〜２０００℃で１
〜１０時間の条件である。なお、焼成前に、セラミック
ススラリに有機バインダが添加されている場合には４０
０〜７００℃，１〜６時間の条件で脱脂することが望ま
しい。
【０００８】
【実施例】以下、図１を参照しながら、本発明の一実施
例を説明する。アルミナの長繊維を用いてあらかじめ製
織した３次元織繊維構造体２を石膏製の鋳型１（１ａ：
上型，１ｂ：下型）にセットする。スラリタンク５の中
に、アルミナ粉末：３０００ｇに対して助剤のマグネシ
ア粉末：３ｇを混合したものに対してｎ−ブチルアルコ
ール：９００ｇと分散剤：３０ｇを入れてボールミルに
て混合して調合したスラリ７を入れる。コンプレッサ６
によって圧力：３Ｋｇｆ／ｃｍ2 で結合管４、導管３を
介してスラリ７を３次元織繊維構造中に注入し約１時間
後に注入を終了する。マトリックスとなるスラリ７を注
入した３次元織繊維構造体２を、鋳型１を分割して取出
し、湿度：８５％，温度：３０℃で４８時間乾燥させ
る。これを６００℃で３時間かけて大気中で脱脂後、１
６００℃で２時間大気中で焼成し３次元織繊維複合体を
得た。得られた複合体は本発明が狙いとする曲げ強度：
６０Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上、破壊靱性値：１５Ｋｇｆ／ｍ
ｍ3/2 以上の物性を有していた。
例を説明する。アルミナの長繊維を用いてあらかじめ製
織した３次元織繊維構造体２を石膏製の鋳型１（１ａ：
上型，１ｂ：下型）にセットする。スラリタンク５の中
に、アルミナ粉末：３０００ｇに対して助剤のマグネシ
ア粉末：３ｇを混合したものに対してｎ−ブチルアルコ
ール：９００ｇと分散剤：３０ｇを入れてボールミルに
て混合して調合したスラリ７を入れる。コンプレッサ６
によって圧力：３Ｋｇｆ／ｃｍ2 で結合管４、導管３を
介してスラリ７を３次元織繊維構造中に注入し約１時間
後に注入を終了する。マトリックスとなるスラリ７を注
入した３次元織繊維構造体２を、鋳型１を分割して取出
し、湿度：８５％，温度：３０℃で４８時間乾燥させ
る。これを６００℃で３時間かけて大気中で脱脂後、１
６００℃で２時間大気中で焼成し３次元織繊維複合体を
得た。得られた複合体は本発明が狙いとする曲げ強度：
６０Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上、破壊靱性値：１５Ｋｇｆ／ｍ
ｍ3/2 以上の物性を有していた。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、粘度の低い液状のスラ
リを用いるので３次元織繊維構造体への注入が容易とな
りかつ注入できるスラリの種類も増える。同時に小規模
の装置で実施できるため、コスト低減が図れる。処理時
間に関しても化学蒸着法と較べて短時間となる。さら
に、多孔質鋳型、特に石膏型を用いてスラリ中の水分を
吸収させるため、スラリの乾燥に必要な時間を短縮する
ことができる。
リを用いるので３次元織繊維構造体への注入が容易とな
りかつ注入できるスラリの種類も増える。同時に小規模
の装置で実施できるため、コスト低減が図れる。処理時
間に関しても化学蒸着法と較べて短時間となる。さら
に、多孔質鋳型、特に石膏型を用いてスラリ中の水分を
吸収させるため、スラリの乾燥に必要な時間を短縮する
ことができる。
【図１】本発明の一実施例の説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 分割可能な多孔質鋳型中に３次元織繊維
構造体をセットし、マトリックス前駆体となる低粘度ス
ラリを気体圧力によって該３次元織繊維構造体に注入充
填したのち、前記鋳型から取出して乾燥、焼成すること
を特徴とする３次元織繊維複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7170899A JPH0920570A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | ３次元織繊維複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7170899A JPH0920570A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | ３次元織繊維複合体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0920570A true JPH0920570A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15913397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7170899A Pending JPH0920570A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | ３次元織繊維複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0920570A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0426564A (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-29 | Nippon Cement Co Ltd | 繊維強化セラミックス製品の製造方法 |
-
1995
- 1995-07-06 JP JP7170899A patent/JPH0920570A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0426564A (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-29 | Nippon Cement Co Ltd | 繊維強化セラミックス製品の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100522883C (zh) | 耐热冲击的陶瓷复合材料 | |
| US5488017A (en) | Fibert reinforced ceramic matrix composite member | |
| JPH0365571A (ja) | 圧密化された部材ならびにその製造方法およびプリフォーム | |
| US4963515A (en) | Lightweight hydrogel-bound aggregate shapes and process for producing same | |
| JPH0242796B2 (ja) | ||
| US4812424A (en) | Kiln furniture for the firing of ceramic articles | |
| JP2003524540A (ja) | 連続複合材共押出法、装置、および組成物 | |
| JPS63288974A (ja) | 繊維強化セラミックスの製造方法 | |
| US8349111B2 (en) | Method for joining ceramic components | |
| CN110204346A (zh) | 一种莫来石晶须增强高铝浇注料烧成预制块的制备方法 | |
| JPH0920570A (ja) | ３次元織繊維複合体の製造方法 | |
| JPH0236547B2 (ja) | ||
| JPH06340475A (ja) | 繊維強化セラミックス複合材料およびその製造方法 | |
| JPH06199578A (ja) | セラミックス基複合材料、その製造方法および複合材料用セラミックス繊維 | |
| JPS5851913B2 (ja) | 繊維強化セラミツクスの製造方法 | |
| JP3903178B2 (ja) | セラミックス複合材料の製造方法 | |
| JPH05186280A (ja) | セラミック多孔体の製造方法 | |
| JP2001089254A (ja) | 複合セラミックス材料およびその作製方法 | |
| Khattab et al. | A review on ceramic forming and shaping: Recent advances in near-net shaping and emerging applications | |
| JPH0426564A (ja) | 繊維強化セラミックス製品の製造方法 | |
| JPH0343245A (ja) | 断熱セラミック複合体及びその製造方法 | |
| JP2614061B2 (ja) | 窒化物系複合セラミックス | |
| JPH03150276A (ja) | セラミックス多層体及びその製造方法 | |
| JPS63288973A (ja) | 繊維強化セラミックスの製造方法 | |
| JP3001126B2 (ja) | 窒化ケイ素系無機繊維強化セラミックス複合材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970930 |