(57)【要約】【課題】気孔率を制御可能なセラミックス基複合材の製造方法を提供する。【解決手段】セラミックス基複合材の製造方法は、第１セラミックス又は第１セラミックの原材料を含有するセラミックス原材料粉末、及び、気孔生成用粉末を含むスラリを用意する工程と、第２セラミックス又は第２セラミックスの原材料を含有するセラミックス繊維の集合体を用意する工程と、集合体にスラリを付与する工程と、集合体に付与したスラリを乾燥させ、集合体の周りに、乾燥したスラリによって構成される中間体を形成する工程と、集合体及び中間体を加熱し、第２セラミックスを含有する繊維の集合体の周りに、第１セラミックスを含有するマトリックスを形成する加熱工程と、を備え、加熱工程において、気孔生成用粉末が消失し、マトリックス中に気孔生成用粉末に対応する気孔が形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１セラミックス又は第１セラミックの原材料を含有するセラミックス原材料粉末、及び、気孔生成用粉末を含むスラリを用意するスラリ用意工程と、
第２セラミックス又は第２セラミックスの原材料を含有するセラミックス繊維の集合体を用意する集合体用意工程と、
前記セラミックス繊維の集合体に前記スラリを付与するスラリ付与工程と、
前記セラミックス繊維の集合体に付与した前記スラリを乾燥させ、前記セラミックス繊維の集合体の周りに、乾燥したスラリによって構成される中間体を形成する乾燥工程と、
前記セラミックス繊維の集合体及び前記中間体を加熱し、前記第２セラミックスを含有する繊維の集合体の周りに、前記第１セラミックスを含有するマトリックスを形成する加熱工程と、
を備え、
前記加熱工程において、前記気孔生成用粉末が消失し、前記マトリックス中に前記気孔生成用粉末に対応する気孔が形成される
ことを特徴とするセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項２】
前記気孔生成用粉末は、アクリル系高分子、スチレン系高分子、ポリエチレン、炭素及び黒鉛からなる群から選択される一種以上からなる
ことを特徴とする請求項１に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項３】
前記スラリ付与工程において、前記セラミックス繊維の集合体を前記スラリに浸漬する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項４】
前記スラリ付与工程において、前記セラミックス繊維の集合体を大気圧よりも低圧下で前記スラリに浸漬する
ことを特徴とする請求項３に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項５】
前記スラリ付与工程において、前記セラミックス繊維の集合体が浸漬されている前記スラリに超音波振動を加える
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項６】
前記スラリが付与された前記セラミックス繊維の集合体から前記スラリの一部を流出させるスラリ量調整工程を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項７】
前記スラリ量調整工程において、前記スラリが付与された前記セラミックス繊維の集合体を型に挟んで圧力を加える
ことを特徴とする請求項６に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項８】
前記スラリ量調整工程において、前記スラリが付与された前記セラミックス繊維の集合体にローラをかける
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項９】
前記スラリ付与工程において、ローラを用いて前記セラミックス繊維の集合体に前記スラリを塗布する
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１０】
前記スラリ付与工程又は前記スラリ量調整工程において、
前記セラミックス繊維の集合体を台上に配置し、
前記ローラと前記台との間に前記ローラと前記台との間隔を規制する規制部材を配置し、
前記規制部材によって前記ローラと前記台との間隔を規制しながら、前記セラミックス繊維の集合体上にて前記ローラを走行させる
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１１】
前記規制部材は前記台上に相互に離間して配置される２つのスペーサである
ことを特徴とする請求項１０に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１２】
前記規制部材は前記ローラに取り付けられた一対のフランジである
ことを特徴とする請求項１０に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１３】
前記乾燥工程において、前記スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体に対し、マイクロ波を照射する
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１４】
前記集合体用意工程において、前記セラミックス繊維の集合体として、複数のセラミックス繊維の織物を用意し、
前記スラリ付与工程において、前記複数のセラミックス繊維の織物の各々に前記スラリを付与し、
前記乾燥工程の前に、前記スラリをそれぞれ付与した前記複数のセラミックス繊維の織物を重ね合わせる積層工程を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１５】
前記スラリ用意工程において、前記スラリとして、前記気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリを用意し、
前記スラリ付与工程において、前記複数のセラミックス繊維の織物毎に、前記気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリのうち何れか一つを付与する
ことを特徴とする請求項１４に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１６】
前記スラリ用意工程において、前記スラリとして、第１スラリ及び第２スラリを用意し、
前記スラリ付与工程は、
前記集合体に前記第１スラリを付与する第１スラリ付与工程と、
前記第１スラリ付与工程の後に、前記第１スラリを付与した前記集合体に前記第２スラリを付与する第２スラリ付与工程と、
を含み、
前記乾燥工程は、
前記第１スラリ付与工程の後であって前記第２スラリ付与工程の前に前記第１スラリを乾燥させる第１スラリ乾燥工程と、
前記第２スラリ付与工程の後に前記第２スラリを乾燥させる第２スラリ乾燥工程と、
を含む
ことを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１７】
前記第１スラリ及び前記第２スラリは、相互に異なる粘性を有する
ことを特徴とする請求項１６に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１８】
前記集合体用意工程において、前記セラミックス繊維の集合体として、セラミックス繊維の織物を用意し、
前記スラリ用意工程において、前記スラリとして、前記気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリを用意し、
前記スラリ付与工程にて、前記織物に対し、複数のディスペンサを用いて前記複数のスラリを並列に付与する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項１９】
前記スラリ付与工程は、前記スラリが並列に付与された前記セラミックス繊維の織物にローラをかけるローラがけ工程を含み、
前記ローラがけ工程において、前記複数のスラリの各々の延在方向に沿って前記ローラをかける
ことを特徴とする請求項１８に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項２０】
前記スラリ付与工程は、前記スラリが並列に付与された前記セラミックス繊維の織物にローラをかけるローラがけ工程を含み、
前記ローラがけ工程において、前記複数のスラリの各々の延在方向と直交する方向に沿って前記ローラをかける
ことを特徴とする請求項１８に記載のセラミックス基複合材の製造方法。
【請求項２１】
ガスタービン用高温部品の少なくとも一部を構成するセラミックス基複合材を製造する
ことを特徴とする請求項１乃至２０の何れか一項に記載されたセラミックス基複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、セラミックス基複合材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、静翼や動翼等のガスタービン用高温部品に、セラミックス基複合材を適用するための技術開発が行われている。
例えば、特許文献１は、セラミックス基複合材からなる基板上に設けられる、断熱用セラミックス組成物からなる被覆層を開示している。断熱用セラミックス組成物は、中空の酸化物を主成分とする球体、リン酸塩バインダ及び酸化物の充填材粉末を含んでいる。
特許文献１は、被覆層の寸法安定性を球体によって制御すること、及び、被覆層の熱膨張係数をリン酸塩バインダ及び酸化物の充填材粉末によって制御することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６０１３５９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セラミックス基複合材において、気孔率を制御し、例えば気孔率を高くすることができれば、セラミックス基複合材をトランスピレーション冷却又はマイクロチャネル冷却することができ、より高温環境下でセラミックス基複合材を使用可能となる。
この点、特許文献１は、セラミックス基複合材の気孔率を制御することについては何ら開示していない。
【０００５】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、気孔率を制御可能なセラミックス基複合材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法は、
第１セラミックス又は第１セラミックの原材料を含有するセラミックス原材料粉末、及び、気孔生成用粉末を含むスラリを用意するスラリ用意工程と、
第２セラミックス又は第２セラミックスの原材料を含有するセラミックス繊維の集合体を用意する集合体用意工程と、
前記セラミックス繊維の集合体に前記スラリを付与するスラリ付与工程と、
前記セラミックス繊維の集合体に付与した前記スラリを乾燥させ、前記セラミックス繊維の集合体の周りに、乾燥したスラリによって構成される中間体を形成する乾燥工程と、
前記セラミックス繊維の集合体及び前記中間体を加熱し、前記第２セラミックスを含有する繊維の集合体の周りに、前記第１セラミックスを含有するマトリックスを形成する加熱工程と、
を備え、
前記加熱工程において、前記気孔生成用粉末が消失し、前記マトリックス中に前記気孔生成用粉末に対応する気孔が形成される。
【０００７】
上記構成（１）によれば、加熱工程において、気孔生成用粉末が消失し、マトリックス中に気孔生成用粉末に対応する気孔が形成されるので、スラリ中の気孔生成用粉末の含有率を調整することによって、セラミックス基複合材の気孔率を制御可能である。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記気孔生成用粉末は、アクリル系高分子、スチレン系高分子、ポリエチレン、炭素及び黒鉛からなる群から選択される一種以上からなる。
上記構成（２）によれば、気孔生成用粉末が、アクリル系高分子、スチレン系高分子、ポリエチレン、炭素及び黒鉛からなる群から選択される一種以上からなるので、マトリクス中に気孔を確実に生成することができる。
【０００９】
（３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記スラリ付与工程において、前記セラミックス繊維の集合体を前記スラリに浸漬する。
上記構成（３）によれば、セラミックス繊維の集合体をスラリに浸漬することにより、集合体に対しスラリを容易に付与可能である。
【００１０】
（４）幾つかの実施形態では、上記構成（３）において、
前記スラリ付与工程において、前記セラミックス繊維の集合体を大気圧よりも低圧下で前記スラリに浸漬する。
【００１１】
上記構成（４）によれば、低圧下でセラミックス繊維の集合体をスラリに浸漬することにより、スラリに含まれるガスを脱気可能であるとともに、集合体の繊維同士の隙間にスラリを浸透させることができる。このため、乾燥工程や加熱工程中に、スラリが乾燥してなる中間体や焼結されたマトリックスに亀裂や割れ等の欠陥が発生することが防止される。
【００１２】
（５）幾つかの実施形態では、上記構成（３）又は（４）において、
前記スラリ付与工程において、前記セラミックス繊維の集合体が浸漬されている前記スラリに超音波振動を加える。
【００１３】
上記構成（５）によれば、スラリに超音波振動を加えることで、スラリに含まれるガスを脱気可能であるとともに、集合体の繊維同士の隙間にスラリを浸透させることができる。このため、乾燥工程や加熱工程中に、スラリが乾燥してなる中間体やマトリックスに亀裂や割れ等の欠陥が発生することが防止される。
【００１４】
（６）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（５）の何れか一つにおいて、
前記スラリが付与された前記セラミックス繊維の集合体から前記スラリの一部を流出させるスラリ量調整工程を更に備える。
上記構成（６）によれば、スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体から余分なスを流出させることで、スラリの厚さを所定の厚さにすることができる。
【００１５】
（７）幾つかの実施形態では、上記構成（６）において、
前記スラリ量調整工程において、前記スラリが付与された前記セラミックス繊維の集合体を型に挟んで圧力を加える。
【００１６】
上記構成（７）によれば、スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体に圧力を加えることで、余分なスラリを集合体から流出させることができるとともに、集合体の繊維同士の隙間にスラリを浸透させることができる。このため、乾燥工程や加熱工程中に、スラリが乾燥してなる中間体やマトリックスに亀裂や割れ等の欠陥が発生することが防止される。
【００１７】
（８）幾つかの実施形態では、上記構成（６）又は（７）において、
前記スラリ量調整工程において、前記スラリが付与された前記セラミックス繊維の集合体にローラをかける。
【００１８】
上記構成（８）によれば、スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体にローラをかけることで、余分なスラリを集合体から流出させることができるとともに、集合体の繊維同士の隙間にスラリを浸透させることができる。このため、乾燥工程や加熱工程中に、スラリが乾燥してなる中間体やマトリックスに亀裂や割れ等の欠陥が発生することが防止される。
【００１９】
（９）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（８）の何れか一つにおいて、
前記スラリ付与工程において、ローラを用いて前記セラミックス繊維の集合体に前記スラリを塗布する。
【００２０】
上記構成（９）によれば、集合体にローラを用いてスラリを塗布することで、スラリに含まれるガスを脱気可能であるとともに、集合体の繊維同士の隙間にスラリを浸透させることができる。このため、乾燥工程や加熱工程中に、スラリが乾燥してなる中間体やマトリックスに亀裂や割れ等の欠陥が発生することが防止される。
【００２１】
（１０）幾つかの実施形態では、上記構成（８）又は（９）において、
前記スラリ付与工程又は前記スラリ量調整工程において、
前記セラミックス繊維の集合体を台上に配置し、
前記ローラと前記台との間に前記ローラと前記台との間隔を規制する規制部材を配置し、
前記規制部材によって前記ローラと前記台との間隔を規制しながら、前記セラミックス繊維の集合体上にて前記ローラを走行させる。
【００２２】
上記構成（１０）によれば、規制部材によってローラと台との間隔を規制することで、付与されたスラリの厚さを一定且つ均一にすることができる。また、集合体が織物の場合、ローラが織物における繊維の交差部に対し強く当たることが防止され、繊維のピッチの乱れや、局所的な撚れの発生、及び、繊維の損傷が防止される。
【００２３】
（１１）幾つかの実施形態では、上記構成（１０）において、
前記規制部材は前記台上に相互に離間して配置される２つのスペーサである。
上記構成（１１）によれば、規制部材としてのスペーサによって、簡単な構成にて、ローラと台との間隔を規制可能である。
【００２４】
（１２）幾つかの実施形態では、上記構成（１０）において、
前記規制部材は前記ローラに取り付けられた一対のフランジである。
上記構成（１２）によれば、規制部材としてのフランジによって、簡単な構成にて、ローラと台との間隔を規制可能である。
【００２５】
（１３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（１２）の何れか一つにおいて、
前記乾燥工程において、前記スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体に対し、マイクロ波を照射する。
上記構成（１３）によれば、スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体に対しマイクロ波を照射することによって、スラリを容易に乾燥させることができる。
【００２６】
（１４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（１３）の何れか一つにおいて、
前記集合体用意工程において、前記セラミックス繊維の集合体として、複数のセラミックス繊維の織物を用意し、
前記スラリ付与工程において、前記複数のセラミックス繊維の織物の各々に前記スラリを付与し、
前記乾燥工程の前に、前記スラリをそれぞれ付与した前記複数のセラミックス繊維の織物を重ね合わせる積層工程を更に備える。
上記構成（１４）によれば、織物を重ね合わせることで、所望の厚さのセラミックス基複合材を容易に製造可能である。
【００２７】
（１５）幾つかの実施形態では、上記構成（１４）において、
前記スラリ用意工程において、前記スラリとして、前記気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリを用意し、
前記スラリ付与工程において、前記複数のセラミックス繊維の織物毎に、前記気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリのうち何れか一つを付与する。
【００２８】
上記構成（１５）によれば、複数のセラミックス繊維の織物毎に、気孔生成用粉末の含有率が異なるスラリを付与することで、得られるセラミックス基複合材において、織物の積層方向にて気孔率に分布をもたせることができる。
【００２９】
（１６）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（１５）の何れか一つにおいて、
前記スラリ用意工程において、前記スラリとして、第１スラリ及び第２スラリを用意し、
前記スラリ付与工程は、
前記集合体に前記第１スラリを付与する第１スラリ付与工程と、
前記第１スラリ付与工程の後に、前記第１スラリを付与した前記集合体に前記第２スラリを付与する第２スラリ付与工程と、
を含み、
前記乾燥工程は、
前記第１スラリ付与工程の後であって前記第２スラリ付与工程の前に前記第１スラリを乾燥させる第１スラリ乾燥工程と、
前記第２スラリ付与工程の後に前記第２スラリを乾燥させる第２スラリ乾燥工程と、
を含む。
【００３０】
上記構成（１６）によれば、第１スラリを付与して乾燥させた後、第２スラリを付与して乾燥させることで、第１スラリ及び第２スラリをそれぞれ十分且つ均一に乾燥させることができる。
【００３１】
（１７）幾つかの実施形態では、上記構成（１６）において、
前記第１スラリ及び前記第２スラリは、相互に異なる粘性を有する。
【００３２】
上記構成（１７）によれば、相互に粘性が異なる第１スラリ及び第２スラリを用いることで、集合体の繊維同士の隙間にスラリを確実に浸透させることができる。例えば、第１スラリの粘性が相対的に低い場合、集合体の繊維同士の隙間に第１スラリを容易に浸透させることができる。一方、第１スラリの粘性が相対的に高い場合、集合体の繊維同士の隙間に第１スラリを一度浸透させることができれば、その後、第１スラリが隙間から漏出し難いので、集合体の繊維同士の隙間に第１スラリを確実に浸透させておくことができる。
【００３３】
（１８）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記集合体用意工程において、前記セラミックス繊維の集合体として、セラミックス繊維の織物を用意し、
前記スラリ用意工程において、前記スラリとして、前記気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリを用意し、
前記スラリ付与工程にて、前記織物に対し、複数のディスペンサを用いて前記複数のスラリを並列に付与する。
【００３４】
上記構成（１８）によれば、織物に対し、気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリを並列に付与することで、得られるセラミックス基複合材において、織物の面内方向にて気孔率に分布をもたせることができる。
【００３５】
（１９）幾つかの実施形態では、上記構成（１８）において、
前記スラリ付与工程は、前記スラリが並列に付与された前記セラミックス繊維の織物にローラをかけるローラがけ工程を含み、
前記ローラがけ工程において、前記複数のスラリの各々の延在方向に沿って前記ローラをかける。
【００３６】
上記構成（１９）によれば、複数のスラリの各々の延在方向にローラをかけることで、得られるセラミックス基複合材において、織物の面内方向にて気孔率に階段状の分布をもたせることができる。
【００３７】
（２０）幾つかの実施形態では、上記構成（１８）において、
前記スラリ付与工程は、前記スラリが並列に付与された前記セラミックス繊維の織物にローラをかけるローラがけ工程を含み、
前記ローラがけ工程において、前記複数のスラリの各々の延在方向と直交する方向に沿って前記ローラをかける。
【００３８】
上記構成（２０）によれば、複数のスラリの各々の延在方向と直交する方向にローラをかけることで、得られるセラミックス基複合材において、織物の面内方向にて気孔率に滑らかな分布をもたせることができる。
【００３９】
（２１）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（２０）の何れか一つにおいて、
ガスタービン用高温部品の少なくとも一部を構成するセラミックス基複合材を製造する。
【００４０】
上記構成（２１）によれば、気孔率が制御されたセラミックス基複合材を少なくとも一部に含むガスタービン用高温部品を製造可能である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、気孔率を制御可能なセラミックス基複合材の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図２】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図３】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図４】スラリ量調整工程の一例を説明するための図である。
【図５】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図６】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図７】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図８】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図９】乾燥工程の一例を説明するための図である。
【図１０】乾燥工程の一例を説明するための図である。
【図１１】スラリ用意工程、スラリ付与工程及び積層工程の一例を説明するための図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図１３】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図１４】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図１５】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図１６】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図１７】スラリ付与工程の一例を説明するための図である。
【図１８】上述した何れかの実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセミラックス基複合材を含むガスタービン用高温部品が適用されたガスタービンを概略的に示す図である。
【図１９】一実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセラミックス基複合材を少なくとも一部に含む、タービンに適用可能な１つの静翼を概略的に示す斜視図である。
【図２０】一実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセラミックス基複合材を少なくとも一部に含む、タービンに適用可能な１つの動翼を概略的に示す斜視図である。
【図２１】一実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセラミックス基複合材を少なくとも一部に含む、タービンに適用可能な１つの分割環を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４４】
図１は、本発明の一実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
図１に示したように、セラミックス基複合材の製造方法は、スラリ用意工程Ｓ１、集合体用意工程Ｓ３、スラリ付与工程Ｓ５、乾燥工程Ｓ７、及び、加熱工程Ｓ９を備えている。
【００４５】
スラリ用意工程Ｓ１では、セラミックス原材料粉末及び気孔生成用粉末を含むスラリを用意する。セラミックス原材料粉末は、第１セラミックス又は第１セラミックスの原材料を含有している。
【００４６】
集合体用意工程Ｓ３では、セラミックス繊維の集合体を用意する。セラミックス繊維は、第２セラミックス又は第２セラミックスの原材料を含有している。セラミックス繊維の集合体は、セラミックス繊維の束であってもよいし、セラミックス繊維の織物であってもよい。
【００４７】
スラリ付与工程Ｓ５では、集合体用意工程Ｓ３で用意されたセラミックス繊維の集合体にスラリを付与する。
【００４８】
乾燥工程Ｓ７では、スラリ付与工程Ｓ５でセラミックス繊維の集合体に付与したスラリを乾燥させ、セラミックス繊維の集合体の周りに、乾燥したスラリによって構成される中間体（前駆体）を形成する。セラミックス繊維の集合体に中間体が付着したものをグリーン体とも称する。
例えば、乾燥工程Ｓ７では、スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体を１００℃以上、例えば１２０℃の温度で加熱する。
【００４９】
加熱工程Ｓ９では、セラミックス繊維の集合体及び中間体、即ちグリーン体を加熱し、第１セラミックス及び第２セラミックスをそれぞれ焼結させる。これにより、第２セラミックスを含有する繊維の集合体の周りに、第１セラミックスを含有するマトリックスが形成される。なお、セラミックス原材料粉末が、第１セラミックスの原材料を含有している場合、第１セラミックスの原材料が加熱されて第１セラミックスとなる。また、セラミックス繊維が第２セラミックスの原材料を含有している場合、第２セラミックスの原材料が加熱されて第２セラミックスとなる。
例えば、加熱工程Ｓ９では、グリーン体を窒素ガス等の還元雰囲気中で１０００℃以上の温度、例えば１２００℃の温度で、３時間以上、例えば４時間加熱する。
ここで、加熱工程Ｓ９において、気孔生成用粉末が消失し、第１セラミックスを含有するマトリックス中に、気孔生成用粉末に対応する気孔、即ち、気孔生成用粉末の痕跡に対応する気孔が形成される。
【００５０】
上記構成によれば、加熱工程Ｓ９において、気孔生成用粉末が消失し、マトリックス中に気孔生成用粉末に対応する気孔が形成されるので、スラリ中の気孔生成用粉末の含有率を調整することによって、セラミックス基複合材の気孔率を制御可能である。
【００５１】
幾つかの実施形態では、得られるセラミックス基複合材の気孔率を１０％以上５０％以下の範囲内にする。
幾つかの実施形態では、得られるセラミックス基複合材の気孔率を３０％以上５０％以下の範囲内にする。
【００５２】
幾つかの実施形態では、気孔生成用粉末は、アクリル系高分子、スチレン系高分子、ポリエチレン、炭素及び黒鉛からなる群から選択される一種以上からなる。
上記構成によれば、気孔生成用粉末が、アクリル系高分子、スチレン系高分子、ポリエチレン、炭素及び黒鉛からなる群から選択される一種以上からなるので、マトリクス中に気孔を確実に生成することができる。
例えば、アクリル系高分子としては、アクリル酸エステル重合体、及び、メタクリル酸エステル重合体からなる群から選択される一種以上を用いることができる。
例えば、スチレン系高分子としては、汎用ポリスチレン及び耐衝撃性ポリスチレンからなる群から選択される一種以上を用いることができる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、スラリにおける気孔生成用粉末の含有量（体積含有率）は、０ｖｏｌ％超５０ｖｏｌ％以下である。
幾つかの実施形態では、スラリにおけるセラミックス原材料粉末の含有量は、０ｖｏｌ％超５０ｖｏｌ％以下である。
幾つかの実施形態では、スラリにおけるセラミックス原材料粉末の体積Ａに対する気孔生成用粉末の体積Ｂの比Ｂ／Ａの百分率は、０％超５０％以下である。
幾つかの実施形態では、セラミックス原材料粉末として、粒径の異なる複数のセラミックス原材料粉末を含む。
【００５４】
幾つかの実施形態では、気孔生成用粉末の平均粒径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下である。
気孔生成用粉末の平均粒径が０．１μｍ以上１００μｍ以下であることによって、適当な大きさの気孔を形成可能である。例えば、平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置によって得られた粒度分布において、５０％の体積積分値に対応する粒径である。
【００５５】
幾つかの実施形態では、第１セラミックスは、Ａｌ２Ｏ３、ムライト、シリカ、ジルコニア、及び、ＹＡＧ等からなる群から選択される一種以上である。
幾つかの実施形態では、第２セラミックスは、Ａｌ２Ｏ３、ムライト、シリカ、ジルコニア、及び、ＹＡＧ等からなる群から選択される一種以上である。
幾つかの実施形態では、スラリは、溶媒として水を含む。水は、例えば、蒸留水又は脱イオン水である。
【００５６】
幾つかの実施形態では、スラリは、必要に応じて、分散剤を更に含む。分散剤は、例えば、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ポリリン酸アミノアルコール中和品、ナフタレンスルホン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、非イオン系界面活性剤、及び、カチオン系界面活性剤等からなる群から選択される一種以上である。
幾つかの実施形態では、スラリは、必要に応じて、結着剤を更に含む。結着剤は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、パラフィン、及び、アクリル樹脂等からなる群から選択される一種以上である。
【００５７】
幾つかの実施形態では、スラリ用意工程Ｓ１において、セラミックス原材料粉末、気孔生成用粉末、水及び必要に応じて分散剤をボールミル装置で混合する。この後、必要に応じて結着剤を追加し、更にボールミル装置で混合し、スラリが得られる。
【００５８】
幾つかの実施形態では、セラミックス繊維は、芯部と、芯部を覆う被覆層を有している。例えば、芯部はＳｉＣによって構成され、被覆層はＢＮによって構成される。
【００５９】
幾つかの実施形態では、スラリ付与工程Ｓ５において、セラミックス繊維の集合体をスラリに浸漬（ディッピング）する。
上記構成によれば、セラミックス繊維の集合体をスラリに浸漬することにより、集合体に対しスラリを容易に付与可能である。
【００６０】
図２は、スラリ付与工程Ｓ５の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図２に示したように、スラリ付与工程Ｓ５において、セラミックス繊維の集合体１を大気圧よりも低圧下でスラリ３に浸漬する。そのために、例えば、減圧可能な容器５を用意する。容器５には真空ポンプ７が接続され、容器５内を減圧可能である。容器５内にスラリ３を貯留し、セラミックス繊維の集合体１をスラリ３に浸漬した状態で、容器５内を減圧すればよい。なお、減圧下で集合体１にスラリ３を浸透させる手法を真空浸透法（バキュームインフィルトレーション）とも称する。
【００６１】
上記構成によれば、低圧下でセラミックス繊維の集合体１をスラリ３に浸漬することにより、スラリ３に含まれるガスを脱気可能であるとともに、集合体１の繊維同士の隙間にスラリ３を浸透させることができる。このため、乾燥工程Ｓ７中や加熱工程Ｓ９中に、スラリ３が乾燥してなる中間体やマトリックスに亀裂や割れ等の欠陥が発生することが防止される。
【００６２】
図３は、スラリ付与工程Ｓ５の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図３に示したように、スラリ付与工程Ｓ５において、セラミックス繊維の集合体１が浸漬されているスラリ３に超音波振動を加える。そのために、例えば、容器５を超音波振動浴９内に配置すればよい。
【００６３】
上記構成によれば、スラリ３に超音波振動を加えることで、スラリ３に含まれるガスを脱気可能であるとともに、集合体１の繊維同士の隙間にスラリを浸透させることができる。このため、乾燥工程Ｓ７中や加熱工程Ｓ９中に、スラリ３が乾燥してなる中間体やマトリックスに亀裂や割れ等の欠陥が発生することが防止される。
【００６４】
幾つかの実施形態では、セラミックス基複合材の製造方法は、図１に示したように、スラリ量調整工程Ｓ１１を更に備える。図４は、スラリ量調整工程Ｓ１１の一例を説明するための図である。
スラリ量調整工程Ｓ１１では、図４に示したように、スラリ付与工程Ｓ５にてスラリ３が付与されたセラミックス繊維の集合体１に圧力を加える。そのために、例えば、スラリ３が付与されたセラミックス繊維の集合体１を一対の平坦な型１１で挟み、プレス機１３で型１１に圧力を加えればよい。
【００６５】
上記構成によれば、スラリ３が付与されたセラミックス繊維の集合体１に圧力を加えることで、集合体１の繊維同士の隙間にスラリ３を浸透させることができるとともに、余分なスラリ３を集合体１から流出させることができる。
【００６６】
図５は、スラリ付与工程Ｓ５の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図５に示したように、スラリ付与工程Ｓ５において、セラミックス繊維の集合体１にローラ１５を用いてスラリ３を塗布する。
【００６７】
上記構成によれば、集合体１にローラ１５を用いてスラリ３を塗布することで、スラリ３に含まれるガスを脱気可能であるとともに、集合体１の繊維同士の隙間にスラリ３を浸透させることができる。このため、乾燥工程Ｓ７中や加熱工程Ｓ９中に、スラリ３が乾燥してなる中間体やマトリックスに亀裂や割れ等の欠陥が発生することが防止される。特に、集合体１が織物１ａである場合、繊維間の隙間にスラリ３が浸透しにくいが、ローラ１５を用いれば、繊維間の隙間にスラリ３を容易に浸透させることができる。
【００６８】
図６〜図８は、スラリ付与工程Ｓ５の例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図６〜図８に示したように、スラリ付与工程Ｓ５において、セラミックス繊維の集合体１を台１７上に配置する。そして、ローラ１５と台１７との間にローラ１５と台１７との間隔を規制する規制部材１９を配置し、規制部材１９によってローラ１５と台１７との間隔を規制しながら、セラミックス繊維の集合体１上にてローラ１５を走行させる。
【００６９】
上記構成によれば、規制部材１９によってローラ１５と台１７との間隔を規制することで、スラリ３の厚さを一定且つ均一にすることができる。また、集合体１が織物１ａである場合、繊維の経糸と緯糸の交差部２に対し、ローラ１５が強く当たり、繊維のピッチを乱したり、局所的な撚れを生じたり、繊維を傷つけたりする虞がある。この点、ローラ１５と台１７との間隔を規制することで、集合体１が織物１ａであっても、繊維のピッチを乱したり、局所的な撚れを生じたり、繊維を傷つけることが防止される。
【００７０】
幾つかの実施形態では、図６及び図７に示したように、規制部材１９は台１７上に相互に離間して配置される２つのスペーサ２１である。スペーサ２１はローラ１５の軸線方向に相互に離間し、それぞれローラ１５の走行方向に延在している。
上記構成によれば、規制部材１９としてのスペーサ２１によって、簡単な構成にて、ローラ１５と台１７との間隔を規制可能である。
幾つかの実施形態では、スペーサ２１は、図７に示したように、例えば四角形の枠形状の部材によって構成される。
【００７１】
幾つかの実施形態では、図８に示したように、規制部材１９は、ローラ１５に取り付けられた一対のフランジ２３である。フランジ２３は、例えばローラ１５の両端に取り付けられ、ローラ１５の軸線方向に相互に離間している。フランジ２３は、例えば円盤形状を有し、ローラ１５の外径よりも大きな外径を有する。
上記構成によれば、規制部材１９としての一対のフランジ２３の外縁を織物１ａの両側にて台１７に当接させながらローラ１５を走行させることによって、簡単な構成にて、ローラ１５と台１７との間隔を規制可能である。
幾つかの実施形態では、フランジ２３は、ローラ１５に取り外し可能に取り付けられ、異なる外径のフランジ２３と交換可能である。この場合、適当な外径を有するフランジ２３をローラ１５に取り付けることによって、ローラ１５と台１７との間隔を調整可能である。
【００７２】
幾つかの実施形態では、スラリ量調整工程Ｓ１１として、スラリ３が付与されたセラミックス繊維の集合体１に対し、図５〜図８に示したようにローラ１５がかけられる。ローラをかけることによって、セラミックス繊維の集合体１から余分なスラリを流出させることができる。つまり、ローラ１５は、スラリの塗布のみならず、スラリ量の調整にも使用可能である。
【００７３】
図９は、乾燥工程Ｓ７の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図９に示したように、乾燥工程Ｓ７において、スラリ３が付与されたセラミックス繊維の集合体１に対し、マイクロ波を照射する。
上記構成によれば、スラリ３が付与されたセラミックス繊維の集合体１に対しマイクロ波を照射することによって、スラリ３を容易に乾燥させることができる。
【００７４】
幾つかの実施形態では、図示しないけれども、乾燥工程Ｓ７において、スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体をオーブンに入れ、１００℃以上の温度、例えば１２０℃で加熱する。
上記構成によれば、スラリが付与されたセラミックス繊維の集合体をオーブンで加熱することで、スラリを容易に乾燥させることができる。
【００７５】
幾つかの実施形態では、図１に示したように、セラミックス基複合材の製造方法は、積層工程Ｓ１３を更に備える。この場合、集合体用意工程Ｓ３において、セラミックス繊維の集合体として、複数のセラミックス繊維の織物を用意し、スラリ付与工程Ｓ５において、複数のセラミックス繊維の織物の各々にスラリを付与する。積層工程Ｓ１３は、乾燥工程Ｓ７の前に実行され、積層工程Ｓ１３では、スラリをそれぞれ付与した複数のセラミックス繊維の織物を重ね合わせる。
【００７６】
上記構成によれば、スラリが付与された複数のセラミックス繊維の織物を重ね合わせることで、所望の厚さのセラミックス基複合材を容易に製造可能である。
【００７７】
幾つかの実施形態では、スラリ量調整工程Ｓ１１は、積層工程Ｓ１３の前に実施される。この場合、前述したように、スラリが付与された各セラミックス繊維の織物に対し、プレス機で圧力が印加される。或いは、スラリが付与された各セラミックス繊維の織物に対し、ローラがけが行われる。
幾つかの実施形態では、スラリ量調整工程Ｓ１１は、積層工程Ｓ１３の後に実施される。この場合、スラリが付与された複数のセラミックス繊維の織物を積層したものに対し、プレス機で圧力が印加される。或いは、スラリが付与された複数のセラミックス繊維の織物を積層したものに対し、ローラがけが行われる。
【００７８】
幾つかの実施形態では、集合体用意工程Ｓ３において、セラミックス繊維の集合体として複数のセラミックス繊維の織物を用意し、スラリ付与工程Ｓ５において、積層された複数のセラミックス繊維の織物に対し一括してスラリが付与される。
このように、積層された複数のセラミックス繊維の織物に対し一括してスラリを付与する場合、真空浸透法を利用することができる。この際、スラリに超音波振動を加えれば、各織物における繊維同士の間隙だけでなく、織物間の隙間にも、スラリを円滑に浸透させることができる。
【００７９】
図１０は、乾燥工程Ｓ７の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図１０に示したように、積層工程Ｓ１３の後に行われる乾燥工程Ｓ７の間、例えばオーブンを用いて乾燥工程Ｓ７が行われている間、付与されたスラリ３を伴いながら積層された複数のセラミックス繊維の織物１ａの上に重し２５が載せられる。
上記構成によれば、乾燥工程Ｓ７中に、重し２５を載せておくことで、スラリ３が乾燥してなる中間体の間に隙間が生じることが防止される。
【００８０】
図１１は、スラリ用意工程Ｓ１、スラリ付与工程Ｓ５及び積層工程Ｓ１３の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図１１に示したように、スラリ用意工程Ｓ１において、スラリ３として、気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃを用意し、スラリ付与工程Ｓ５において、複数のセラミックス繊維の織物１ａ毎に、気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃのうち何れか一つを付与する。そして、積層工程Ｓ１３において、スラリ３ａ，３ｂ，３ｃが付与されたセラミックス繊維の織物１ａを積層する。
【００８１】
上記構成によれば、複数のセラミックス繊維の織物１ａ毎に、気孔生成用粉末の含有率が異なるスラリ３ａ，３ｂ，３ｃを付与することで、得られるセラミックス基複合材において、織物１ａの積層方向（セラミックス基複合材の厚さ方向）にて気孔率に分布をもたせることができる。
なお、スラリの種類は３種類に限定されることはなく、２種類、又は、４種類以上であってもよい。例えば、５種類のスラリを用意する場合、スラリに含まれる気孔生成用粉末の含有率をそれぞれ１０ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％、３０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％とすることができる。
なお、積層工程Ｓ１３後に、スラリ量調整工程Ｓ１１として、スラリ３ａ，３ｂ，３ｃが付与された複数のセラミックス繊維の織物１ａを積層したものにローラをかければ、余剰のスラリを排出させることができる。
【００８２】
図１２は、本発明の一実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法の概略的な手順を示すフローチャートであり、スラリ用意工程Ｓ１、スラリ付与工程Ｓ５及びスラリ乾燥工程Ｓ７の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、スラリ用意工程Ｓ１において、スラリとして、第１スラリ及び第２スラリを用意する。図１２に示したように、スラリ付与工程Ｓ５は、集合体に第１スラリを付与する第１スラリ付与工程Ｓ５１と、第１スラリ付与工程Ｓ５１の後に、第１スラリを付与した集合体に第２スラリを付与する第２スラリ付与工程Ｓ５２とを含む。乾燥工程Ｓ７は、第１スラリ付与工程Ｓ５１の後であって第２スラリ付与工程Ｓ５２の前に第１スラリを乾燥させる第１スラリ乾燥工程Ｓ７１と、第２スラリ付与工程Ｓ５２の後に第２スラリを乾燥させる第２スラリ乾燥工程Ｓ７２とを含む。
【００８３】
上記構成によれば、第１スラリを付与して乾燥させた後、第２スラリを付与して乾燥させることで、第１スラリ及び第２スラリをそれぞれ十分且つ均一に乾燥させることができる。
【００８４】
幾つかの実施形態では、第１スラリ及び第２スラリは、相互に異なる粘性を有する。
上記構成によれば、相互に粘性が異なる第１スラリ及び第２スラリを用いることで、集合体の繊維同士の隙間にスラリを確実に浸透させることができる。例えば、第１スラリの粘性が相対的に低い場合、集合体の繊維同士の隙間に第１スラリを容易に浸透させることができる。一方、第１スラリの粘性が相対的に高い場合、集合体の繊維同士の隙間に第１スラリを一度浸透させることができれば、その後、第１スラリが隙間から漏出し難いので、集合体の繊維同士の隙間に第１スラリを確実に浸透させておくことができる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、集合体用意工程Ｓ３にて複数のセラミックス繊維の織物が用意され、図１２に示したように、複数のセラミックス繊維の各々に対し、第１スラリ付与工程Ｓ５１、第１スラリ乾燥工程Ｓ７２、第２スラリ付与工程Ｓ５２が実行される。この後、乾燥した第１スラリ及び付与された第２スラリを伴う複数のセラミックス繊維の織物が、積層工程Ｓ１３にて積層され、第２スラリ乾燥工程Ｓ７２で乾燥させられる。
【００８６】
幾つかの実施形態では、第１スラリ付与工程Ｓ５１において、第１スラリとして低粘性のスラリが真空浸透法によって複数のセラミックス繊維の織物に付与され、第１スラリ乾燥工程Ｓ７１において、マイクロ波を照射して、第１スラリが乾燥させられる。その後、第２スラリ付与工程Ｓ５２において、第２スラリとして第１スラリよりも高粘性のスラリが、乾燥した第１スラリが付着したセラミックス繊維の織物の各々に真空浸透法により付与される。この後、乾燥した第１スラリ及び付与された第２スラリを伴う複数のセラミックス繊維の織物が、積層工程Ｓ１３にて積層され、第２スラリ乾燥工程Ｓ７２で重しを載せられた状態で乾燥させられる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、第１スラリ付与工程Ｓ５１において、第１スラリとして高粘性のスラリが真空浸透法によって複数のセラミックス繊維の織物に付与され、第１スラリ乾燥工程Ｓ７１において、マイクロ波を照射して、第１スラリが乾燥させられる。その後、第２スラリ付与工程Ｓ５２において、第２スラリとして、第１スラリよりも低粘性のスラリ又は第１スラリと同一の粘性のスラリが、乾燥した第１スラリが付着したセラミックス繊維の織物の各々に真空浸透法により付与される。この後、乾燥した第１スラリ及び付与された第２スラリを伴う複数のセラミックス繊維の織物が、積層工程Ｓ１３にて積層され、第２スラリ乾燥工程Ｓ７２で重しを載せられた状態で乾燥させられる。
【００８８】
幾つかの実施形態では、第１スラリ付与工程Ｓ５１において、第１スラリとして高粘性のスラリが真空浸透法によって複数のセラミックス繊維の織物に付与され、第１スラリ乾燥工程Ｓ７１において、マイクロ波を照射して、第１スラリが乾燥させられる。その後、第２スラリ付与工程Ｓ５２において、第２スラリとして、第１スラリよりも低粘性のスラリ又は第１スラリと同一の粘性のスラリが、乾燥した第１スラリが付着したセラミックス繊維の織物の各々にローラを用いて塗布される。この後、乾燥した第１スラリ及び付与された第２スラリを伴う複数のセラミックス繊維の織物が、積層工程Ｓ１３にて積層され、第２スラリ乾燥工程Ｓ７２で重しを載せられた状態で乾燥させられる。
【００８９】
幾つかの実施形態では、第１スラリ付与工程Ｓ５１において、第１スラリとして高粘性のスラリが真空浸透法によって複数のセラミックス繊維の織物に付与され、第１スラリ乾燥工程Ｓ７１において、オーブンを利用して、第１スラリが乾燥させられる。その後、第２スラリ付与工程Ｓ５２において、第２スラリとして、第１スラリよりも低粘性のスラリ又は第１スラリと同一の粘性のスラリが、乾燥した第１スラリが付着したセラミックス繊維の織物の各々にローラを用いて塗布される。この後、乾燥した第１スラリ及び付与された第２スラリを伴いながら、各セラミックス繊維の織物がスラリ量調整工程Ｓ１１（図１及び図４参照）に供される。スラリ量調整工程Ｓ１１では、プレス機により圧力が加えられ、その後、乾燥した第１スラリ及び付与された第２スラリを伴う複数の各セラミックス繊維の織物は、積層工程Ｓ１３及び第２スラリ乾燥工程Ｓ７２に順次供される。第２スラリ乾燥工程Ｓ７２では、乾燥した第１スラリ及び付与された第２スラリを伴う複数の各セラミックス繊維の織物を積層したものの上に、重しが載せられる（図１０参照）。
【００９０】
図１３は、スラリ付与工程Ｓ５の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、集合体用意工程Ｓ３において、セラミックス繊維の集合体として、セラミックス繊維の織物を用意し、スラリ用意工程Ｓ１において、スラリとして、気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリを用意する。そして、スラリ付与工程Ｓ５にて、図１３に示したように、織物１ａに対し、複数のディスペンサ（付与器）２７を用いて同時に、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃを線状又は帯状に並列に付与する。
【００９１】
上記構成によれば、織物１ａに対し、気孔生成用粉末の含有率が異なる複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃを並列に付与することで、得られるセラミックス基複合材において、織物１ａの面内方向（セラミックス基複合材の面内方向）にて気孔率に分布をもたせることができる。
なお、スラリの種類は３種類に限定されることはなく、２種類、又は、４種類以上であってもよい。例えば、５種類のスラリを用意する場合、スラリに含まれる気孔生成用粉末の含有率をそれぞれ１０ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％、３０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％とすることができる。
【００９２】
図１４は、スラリ付与工程Ｓ５の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図１４に示したように、スラリ付与工程Ｓ５は、スラリ３ａ，３ｂ，３ｃが並列に付与されたセラミックス繊維の織物１ａにローラ１５をかけるローラがけ工程を含む。そして、ローラがけ工程において、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃを並列に付与した織物１ａに対し、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃの各々の延在方向に沿ってローラ１５をかける。
【００９３】
上記構成によれば、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃの各々の延在方向にローラ１５をかけることで、スラリ３ａ，３ｂ，３ｃ同士が混ざり合いにくいので、得られるセラミックス基複合材において、スラリ３ａ，３ｂ，３ｃの気孔生成用粉末の含有量に応じて、織物１ａの面内方向にて気孔率に階段状の分布をもたせることができる。
【００９４】
図１５は、スラリ付与工程Ｓ５の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図１５に示したように、それぞれ複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃが並列に付与された複数のセラミックス繊維の織物１ａを積層してから、ローラがけ工程を行う。ローラがけ工程では、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃの各々の延在方向に沿ってローラ１５をかける。
上記構成によれば、面内方向にて気孔率に階段状の分布を有し、且つ、厚さが大きいセラミックス基複合材を製造することができる。
【００９５】
図１６は、スラリ付与工程Ｓ５の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図１６に示したように、スラリ付与工程Ｓ５は、スラリ３ａ，３ｂ，３ｃが並列に付与されたセラミックス繊維の織物１ａにローラ１５をかけるローラがけ工程を含む。そして、ローラがけ工程において、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃを並列に付与した織物１ａに対し、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃの各々の延在方向と直交する方向に沿ってローラ１５をかける。
【００９６】
上記構成によれば、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃの各々の延在方向と直交する方向にローラ１５をかけることで、スラリ３ａ，３ｂ，３ｃ同士が混ざり合い易く、得られるセラミックス基複合材において、スラリ３ａ，３ｂ，３ｃの気孔生成用粉末の含有量に応じて、織物の面内方向にて気孔率に滑らかな分布をもたせることができる。
【００９７】
図１７は、スラリ付与工程Ｓ５の一例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図１７に示したように、それぞれ複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃが並列に付与された複数のセラミックス繊維の織物１ａを積層してから、ローラがけ工程を行う。ローラがけ工程では、複数のスラリ３ａ，３ｂ，３ｃの各々の延在方向と直交する方向に沿ってローラ１５をかける。
上記構成によれば、面内方向にて気孔率に滑らかな分布を有し、且つ、厚さが大きいセラミックス基複合材を製造することができる。
【００９８】
図１８は、上述した何れかの実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセミラックス基複合材を含むガスタービン用高温部品が適用されたガスタービン３０を概略的に示す図である。
図１８に示したように、ガスタービン３０は、圧縮機（圧縮部）３２と、燃焼器（燃焼部）３４と、タービン（タービン部）３６とを備えている。圧縮機３２は、大気を吸い込んで圧縮し、圧縮空気を生成する。燃焼器３４には、燃料とともに圧縮機３２から圧縮空気が供給され、燃焼器３４は、燃料を燃焼させることにより高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービン３６は、燃焼ガスを利用して回転軸３８を回転させる。回転軸３８は、圧縮機３２に接続されるとともに、例えば発電機（不図示）に接続され、回転軸３８が出力したトルクによって圧縮機３２が駆動されるとともに発電機が発電する。
【００９９】
上述した何れかの実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセミラックス基複合材は、燃焼器３４の一部、例えば、燃焼筒や尾筒（トランジションピース）の一部を構成可能である。
【０１００】
図１９は、上述した何れかの実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセミラックス基複合材を含むガスタービン用高温部品の一例として、タービン３６に適用可能な１つの静翼４０を概略的に示す斜視図である。複数の静翼４０は、回転軸３８の周方向に配列された状態で、タービン３６のハウジング（車室）４２に対し固定される。静翼４０は、翼部４４と、翼部４４の両側に配置されるプラットホーム４６，４８を有し、プラットホーム４６，４８間に燃焼ガスの流路（ガスパス）が規定される。従って、ガスパスに面するプラットホーム４６，４８の表面及び翼部４４の表面が燃焼ガスに曝される。
【０１０１】
図２０は、上述した何れかの実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセミラックス基複合材を含むガスタービン用高温部品の一例として、タービン３６に適用可能な１つの動翼５０を概略的に示す斜視図である。複数の動翼５０は、回転軸３８の周方向に配列された状態で回転軸３８に対して固定される。動翼５０は、翼部５２と、翼部５２の片側に配置されるプラットホーム５４と、プラットホーム５４から翼部５２とは反対側に突出する翼根部５６とを有する。翼根部５６が回転軸３８に埋設されることにより、動翼５０が回転軸３８に固定される。プラットホーム５４は、回転軸３８を覆うように配置され、プラットホーム５４の翼部５２側の表面がガスパスを規定する。従って、ガスパスに面するプラットホーム５４の表面及び翼部５２の表面が燃焼ガスに曝される。燃焼ガスは、複数の動翼５０の翼部５２に衝突し、回転軸３８を回転させる。
【０１０２】
図２１は、上述した何れかの実施形態に係るセラミックス基複合材の製造方法により製造されたセミラックス基複合材を含むガスタービン用高温部品の一例として、タービン３６に適用可能な１つの分割環５８を概略的に示す斜視図である。複数の分割環５８は、回転軸３８の周方向に配列された状態で、タービン３６のハウジング４２に対し固定される。分割環５８は、回転軸３８の径方向にて動翼５０の外側に配置され、周方向に配列された複数の分割環５８は、周方向に配列された複数の動翼５０を囲む。分割環５８は、動翼５０を囲む囲繞壁を構成する壁部６０と、壁部６０をハウジング４２に固定するための係合部６２，６４とを有する。動翼５０側の壁部６０の表面（凹曲面）がガスパスを規定し、ガスパスに面する壁部６０の表面が燃焼ガスに曝される。
【０１０３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、ガスタービン用高温部品とは、燃焼ガスの影響により、少なくとも一部が例えば８００℃以上の温度まで加熱される部品であり、上述した燃焼器３４、静翼４０、動翼５０、及び、分割環５８に限定されることはない。
【符号の説明】
【０１０４】
１          セラミックス繊維の集合体
１ａ        セラミックス繊維の織物
２          交差部
３，３ａ〜３ｃ  スラリ
５          容器
７          真空ポンプ
９          超音波振動浴
１１        型
１３        プレス機
１５        ローラ
１７        台
１９        規制部材
２１        スペーサ
２３        フランジ
２５        重し
３０        ガスタービン
３２        圧縮機
３４        燃焼器
３６        タービン
３８        回転軸
４０        静翼
４２        ハウジング
４４        翼部
４６，４８  プラットホーム
５０        動翼
５２        翼部
５４        プラットホーム
５６        翼根部
５８        分割環
６０        壁部
６２，６４  係合部
Ｓ１        スラリ用意工程
Ｓ３        集合体用意工程
Ｓ５        スラリ付与工程
Ｓ５１      第１スラリ付与工程
Ｓ５２      第２スラリ付与工程
Ｓ７        乾燥工程
Ｓ７１      第１スラリ乾燥工程
Ｓ７２      第２スラリ乾燥工程
Ｓ９        加熱工程
Ｓ１１      スラリ量調整工程
Ｓ１３      積層工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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