SiC／SiC複合材料の界面層のための連続CVD法によるSiC繊維へのBNコーティング厚さの均一化方法の開発

摘要

近年，地球環境への配慮からガスタービン等においては運転温度の高温化によるエネルギー使用の高効率化が重要な課題となっている。 また，宇宙·航空分野においては高速化等のさらなる高性能化を目ざした開発が進められている。 このようなニーズに応えるためには材料の高耐熱性化，高耐環境性化，軽量化が必要不可欠であると同時に高い信頼性を有することが求められる。 セラミックスは耐熱性，耐食性，耐磨耗性等に優れた特性を有しており，高耐熱性化，高耐環境性化，軽量化にふさわしい材料として，金属に替わる新しい応用展開が期待されている。 代表的なセラミックスとしては，Al2O3，ZrO2，ムライト等の酸化物系やSi3N4，SiC等の非酸化物系が挙げられる。しかし，これらのセラミックスの本質的な問題と考えられる低靱性に起因する信頼性の低さが，その応用展開の大きなハードルとなっている。 このため，セラミックスの強靱化を目的とした開発研究が精力的に行われている。 強靱化の方法の一づにセラミックスをセラミックスの連続繊維で強化する方法がある。 この方法は，繊維とマトリックスの間に界面層を形成させて繊維とマトリックス間の界面の結合を制御することにより，破壊時に繊維とマトリックスの界面での剥離，繊維の架橋，引き抜け等によりクラック進展が抑止，偏向させることで強靭化をはかるもので，大きな破壊エネルギーが必要となり，セラミックスの耐熱性を損なわずに大幅に強靱化されたセラミックス基複合材料が創出できる可能性がある。 図1に一般のセラミックスと連続繊維強化セラミックス複合材料の破壊様式のこ違いを示す。 中でもSiCをSiC系連続繊維で強化したSiC繊維強化SiC複合材料（SiC／SiC複合材料）は耐熱合金の約1.5倍の比強度を示し，優れた耐熱性と信頼性を有する材料の最有力候補として研究開発が進められている。