| 研究概要 |
長繊維焼結型セラミックス系複合材料の合成に際して、強化繊維の研究の対象として、市販のSi-Ti-C-O系繊維(商品名チラノ)及びSi-C-O系繊維(商品名ニカロン)を用いた。これらの繊維は製法上、酸素を含有しており、非晶質構造であり、1300℃以上の高温で、炭化ケイ素(SiC)の粒成長が律速となる高温熱分解反応が起こり、一酸化炭素と一酸化ケイ素の無機ガスが発生し、繊維形状が変化し、引張強度が大きく低下する。この熱分解反応は、酸素含有量と密接な関連性があるが、繊維表面に形成される酸化層や窒化層とも関係がある。
本研究を行うに当たってまず最初に、酸素含有量と高温熱分解反応との関連性を繊維合成の際の焼成条件と関連させて調べた。その結果、低酸素含有繊維(1%酸素)において、焼成速度を遅くして合成した場合、繊維表面に炭素層が形成し、高温熱分解が非常に抑制され、複合材料の強化繊維として優れていることが明らかにされた。一方、10%以上の酸素濃度の場合は、焼成速度に依存しなかった。続いてアルミナ粉末や焼結体中でのこれからの繊維の高温熱分解挙動を調べ、繊維の酸化皮膜や窒化皮膜がより一層熱分解を抑制することを明らかにした。さらに続いて、13%の酸素濃度のチラノ繊維を、1300℃、酸素中、急加熱により酸化被覆層を形成させた後、この繊維の束を1700℃、アルゴン中でホットプレス装置を用いて、長繊維焼結型セラミックス系複合材料を合成した。その際、企業に協力していただいた。その試料の酸化試験を1300°,1400°,1500℃の温度で20時間、酸素気流中で行った。酸化による質量増加は0.02,0.06,0.07mass%で、僅かであり、試料の内部組織などに変化及び特性の低下は観察されなかった。本年度の研究により、長繊維焼結型セラミックス系複合材料が合成できること、またこの複合材料が耐酸化性および高温特性に優れていることを明らかにした。
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