复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术的复合材料是具有由规定的纤维构成的纤维织物（２）和附着形成在所述纤维织物（２）上的基质相（３）的复合材料，所述纤维织物（２）含有主要构成纤维（２１）和辅助纤维（２２），所述辅助纤维（２２）补偿所述主要构成纤维（２１）暴露在高温环境时的特性。

Composite material and manufacturing method thereof

The composite material of the invention is composed of the provisions of the fiber fabric (2) and to form a fabric in the fiber (2) on the matrix phase (3) of the composite material, the fabric (2) containing mainly composed of fiber (21) and (22), secondary fiber the auxiliary fibers (22) the main compensation fiber (21) exposure characteristics in the high temperature environment of the.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本申请主张2004年1月8日申请的日本专利申请第2004-2904号的优先权，在此援引其内容。
技术介绍
已知以往在由碳化硅构成的纤维织物上附着由碳化硅构成的基质相而形成的陶瓷基复合材料(复合材料)。这种陶瓷基复合材料(以下称为SiC/SiC)由于分量轻，耐热性高，常用作火箭喷射口等的形成材料。如日本特开2000-219576号公报公开内容所述，该SiC/SiC的基质相通过对加热的纤维织物表面组合进行CVI(化学气相渗透)处理和PIP(聚合物渗透和高温分解)处理而形成。
技术实现思路
专利技术要解决的问题碳化硅虽然具有高耐热性，但是其具有强度在高温环境中下降的特性。因此，具有由碳化硅构成的纤维织物和由碳化硅构成的基质相的SiC/SiC在高温环境下强度也降低。具体而言，SiC/SiC在约1400℃的温度环境中，其强度与室温环境相比降至约一半。因此，SiC/SiC有在经常暴露于高温环境中的状态下强度不足的问题。作为用于解决上述问题的方法，有除去碳化硅纤维中的氧等杂质的方法。按照这种方法，虽然可以抑制碳化硅在高温环境中强度的下降，但是在除去碳化硅纤维中的氧等杂质时，碳化硅纤维变脆，由此产生了织物形成时容易折断的问题。另外，除去碳化硅纤维中的氧等杂质的处理需要高的处理成本。也有使用另外一种纤维代替碳化硅纤维的陶瓷基复合材料(以下称为(C/SiC)，所述另外一种纤维由与碳化硅相比在高温环境中的强度降低小的、低成本的碳构成。C/SiC虽然与SiC/SiC相比在高温环境中的强度高，但由于碳纤维和由碳化硅构成的基质相之间存在热伸缩差，因此在有热循环的环境中，基质相(特别是通过CVI法形成的高密度相)受到高的残留应力，基质相有断裂的可能性。而且，如上所述，由于基质相是在1000℃左右的高温下附着于纤维织物的表面而形成的，因此即使在基质相形成后被冷却时基质相内也受到较高的残留应力，存在基质相断裂的问题。本专利技术是鉴于上述问题进行的，目的在于提高在高温环境时的特性，且防止基质相的破坏。解决课题的方法为了达到上述目的，本专利技术的复合材料具备由规定的纤维构成的纤维织物，和附着形成于所述纤维织物的基质相，所述纤维织物采用含有主要构成纤维，和补偿所述主要构成纤维暴露于高温环境中时的特性(例如强度下降)的辅助纤维的构成。所述辅助纤维还可以按照下述比例包含在所述纤维织物中，所述比例使得由于所述纤维织物和所述基质相的热伸缩差，施加在所述基质相的残留应力在所述基质相的被破坏应力以下。所述辅助纤维还可以按照下述比例包含在所述纤维织物中，所述比例使得由于所述纤维织物和所述基质相的热伸缩差，施加在所述基质相的使用时的应力在所述基质相的被破坏应力以下。所述主要构成纤维可以是如下构成其由碳化硅，碳，氮化硅，氧化硅，氧化铝，YAG以及耐热金属中的任何一种形成。所述辅助纤维具有与所述主要构成纤维不同的组成，可以由碳化硅，碳，氮化硅，氧化硅，氧化铝，YAG以及耐热金属中的任何一种形成。所述纤维织物也可以是含有多种组成不同的所述辅助纤维的构成。所述基质相可以是如下构成由碳化硅，碳，碳化锆，氮化硅，氧化硅，氧化铝，氧化锆，氧化铪，YAG以及耐热金属中的任何一种形成。也可以是具备多种组成不同的所述基质相的构成。当所述主要构成纤维由碳化硅形成、所述辅助纤维由碳形成、所述基质相由碳化硅形成时，可以为所述辅助纤维相对于所述主要构成纤维的混合比例小于90％的构成。也可以为所述辅助纤维以规定的密度分布含有在所述纤维织物中的构成。也可以为所述辅助纤维相对于所述纤维织物的密度分布沿板厚方向逐渐变化的构成。本专利技术的复合材料的制造方法是具备由规定的纤维构成的纤维织物，和附着形成于所述纤维织物上的基质相的复合材料的制造方法，其具有下述工序形成纤维织物的工序，所述纤维织物含有主要构成纤维和补偿所述主要构成纤维在暴露于高温环境时的特性的辅助纤维；将所述基质相附着形成于所述纤维织物的工序。也可以是下述构成所述基质相的至少一部分通过CVI法形成。或者，也可以是所述基质相的至少一部分通过PIP法形成的构成。也可以是所述基质相的至少一部分通过浆液法形成的构成。或者，也可以是所述基质相的至少一部分通过反应烧结法形成的构成。也可以是将所述主要构成纤维束和所述辅助纤维束合线后形成所述纤维织物的构成。也可以是所述主要构成纤维和所述辅助纤维被同类纤维分散混合合线后形成所述纤维织物的构成。也可以是将所述主要构成纤维束和所述辅助纤维束以规定的比例配置，形成所述纤维织物的构成。也可以是将所述主要构成纤维束和所述辅助纤维束按照规定的粗细进行分线，形成所述纤维织物的构成。专利技术效果根据本专利技术的，由于补偿与主要构成纤维的温度变化相关的特性、例如主要构成纤维在暴露于高温环境时的特性的辅助纤维包包含在纤维织物中，因此补偿了复合材料在高温环境时的特性，可防止基质相的破坏。附图说明 本专利技术一实施方式涉及的陶瓷基复合材料1的部分放大简略构成图。本专利技术一实施方式涉及的陶瓷基复合材料1的模拟结果说明图。本专利技术一实施方式涉及的陶瓷基复合材料1的模拟结果说明图。本专利技术一实施方式涉及的陶瓷基复合材料1的实验数据的说明图。本专利技术一实施方式涉及的陶瓷基复合材料1的实验结果说明图。本专利技术一实施方式涉及的陶瓷基复合材料1的实验结果说明图。用于说明本专利技术一实施方式涉及的陶瓷基复合材料1的制造方法的流程图。符号的说明1...陶瓷基复合材料(复合材料) 2...纤维织物 21...碳化硅织物(主要构成纤维) 22...碳纤维(辅助纤维) 3...基质相具体实施方式以下参照附图就本专利技术的的一实施方式进行说明。在以下的图中，为了使各部件成为可辨认的尺寸，对各部件的比例尺进行了适当变更。图1为本实施方式涉及的陶瓷基复合材料1(复合材料)的部分放大概略构成图。在该图中，符号2为纤维织物，3为基质相。纤维织物2为将碳化硅纤维21(主要构成纤维)和碳纤维22(辅助纤维)合线，并通过3维编织而形成的。该碳纤维22为补偿碳化硅纤维21在暴露于高温环境时的强度降低(特性)的辅助纤维，其以下述比例织入在纤维织物2中，该比例使得由于纤维织物2和基质相3的热伸缩差，施加于基质相3的残留应力或使用时的应力在基质相3的被破坏应力以下。在此所述的被破坏应力是指基质相3耐受残留应力或者使用时的应力而不被破坏的阈值，当施加了所述被破坏应力以上的应力时，基质相3会出现龟裂等破损。在此所述的残留应力是指陶瓷基复合材料1从基质相形成时的高温环境向低温环境中转移时施加于基质相3的应力，是均匀施加于每种基质相3的应力。另外，使用时的应力是指当将陶瓷基复合材料1置于使用环境中时，因产生陶瓷基复合材料1内部的温度分布等而施加在基质相3的应力，是在基质相3的各部分上强度不同的应力。一般，使用时的基质相3的应力比残留应力小。因此，优选碳纤维22以下述比例织入在纤维织物22中，该比例使得由于纤维织物2和基质相3之间的热伸缩差，施加在基质相3的残留应力在基质相3的被破坏应力以下。基质相3附着形成于纤维织物2上，由碳化硅形成。该基质相3是由在纤维织物2周围致密形成的碳化硅(以下称为CVI基质)和在所述致密形成的碳化硅上形成的具有小气孔的碳化硅(以下称为PIP基质)构成。如此构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，该材料具有由规定的纤维构成的纤维织物和附着形成在所述纤维织物上的基质相，其特征在于，所述纤维织物含有主要构成纤维和辅助纤维，所述辅助纤维补偿所述主要构成纤维暴露在高温环境时的特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村武志，
申请(专利权)人：石川岛播磨重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]