(57)【要約】【課題】異種材料の被覆層等を含まず、ＳｉＣのみで高強度のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料を提供する。【解決手段】ＳｉＣ繊維とＳｉＣマトリックスとからなるＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料であって、上記ＳｉＣマトリックス中に略球形の気泡を有し、原子力用構造部材であることを特徴とするＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料。【選択図】図１
2015030633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣ繊維とＳｉＣマトリックスとからなるＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料であって、
前記ＳｉＣマトリックス中に略球形の気泡を有し、原子力用構造部材であることを特徴とするＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料。
【請求項２】
前記気泡は、ＳｉＣからなる殻で囲まれている請求項１に記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料。
【請求項３】
前記気泡の直径は、前記ＳｉＣ繊維の直径より小さい請求項１又は２に記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料。
【請求項４】
前記ＳｉＣ繊維は、複数本がまとまってＳｉＣ繊維束を構成している請求項１〜３のいずれかに記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料。
【請求項５】
前記ＳｉＣ繊維の表面から前記ＳｉＣ繊維の直径の距離の範囲における前記ＳｉＣマトリックス中の前記気泡の含有率は、１０〜５０ｖｏｌ％である請求項１〜４のいずれかに記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料。
【請求項６】
前記ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、軽水炉用構造部材である請求項１〜５のいずれかに記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料。
【請求項７】
原子力用構造部材であるＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法であって、
ＳｉＣ繊維からなる繊維集合体に、マトリックス前駆体と中空体とを含むスラリーを含浸し、含浸体を得る含浸工程と、
前記含浸体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とするＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記マトリックス前駆体は、有機珪素化合物である請求項７に記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法。
【請求項９】
前記マトリックス前駆体は、ＳｉＣ粒子と焼結助剤とからなる請求項７に記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法。
【請求項１０】
前記ＳｉＣ粒子の平均粒子径は、前記中空体の平均気泡径より小さい請求項９に記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法。
【請求項１１】
前記ＳｉＣ繊維は、複数本がまとまってＳｉＣ繊維束を構成している請求項７〜１０のいずれかに記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法。
【請求項１２】
前記繊維集合体は、織布、マット、ブレーディング（組紐）成形体、及び、フィラメントワインディング成形体からなる群より選択される少なくとも一層の繊維集合体である請求項７〜１１のいずれかに記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料及びＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミック材料は、耐熱性、化学的安定性、機械的特性に優れている。そのため、これらのセラミック材料は、原子力分野、航空・宇宙分野、発電分野等の過酷な環境下や、ポンプメカニカルシール等の一般的な分野で使用される材料として開発が進められている。これらのセラミック材料のうち、ＳｉＣは、上記の特性に優れていることから、広範囲な分野において有望視されている構造材料である。
【０００３】
ただし、ＳｉＣ自体は脆い材料であるため、ＳｉＣ繊維とＳｉＣマトリックスとからなるＳｉＣ繊維／ＳｉＣ複合材料が提案されている。しかしながら、ＳｉＣ繊維／ＳｉＣ複合材料であっても、ＳｉＣマトリックスに亀裂が生じると、マトリックス中に亀裂が進展し、ＳｉＣ繊維にまで亀裂が伝播することがあった。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、ＳｉＣ繊維表面に炭素、窒化ホウ素及び炭化ケイ素の少なくとも１種を含む被覆層が形成されてなる被覆ＳｉＣ繊維に対し、ＳｉＣ微粉末及び焼結助剤を含み、かつ、有機ケイ素高分子を含まないスラリーを含浸させることにより予備成形体を得る第１工程と、上記予備成形体を加圧焼結させる第２工程を含むことを特徴とするＳｉＣ繊維強化型ＳｉＣ複合材料の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７０４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法により製造される複合材料では、ＳｉＣ繊維表面に被覆層が形成されているため、ＳｉＣマトリックスに亀裂が生じても、その亀裂がＳｉＣ繊維まで伝播することを防止することができる。そのため、特許文献１に記載の方法により製造される複合材料は高強度であるとされている。
【０００７】
しかしながら、被覆層の材料として使用されている炭素（熱分解炭素）や窒化ホウ素（熱分解窒化ホウ素：ＰＢＮ）等には耐蝕性がない。そのため、特許文献１に記載の方法により製造される複合材料を、軽水炉構造部材等の原子力構造部材の材料として使用する場合、高温下において被覆層が水と反応し、被覆層が破損する結果、複合材料の強度が低下してしまう。また、ＰＢＮの成膜温度としては１７５０℃以上が必要であるため、成膜時にＳｉＣ繊維に加わるダメージが大きく、高強度の複合材料を得ることが困難である。このように、従来の製造方法によって得られる複合材料には、さらなる改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、異種材料の被覆層等を含まず、ＳｉＣのみで高強度のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料及び該ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、ＳｉＣ繊維とＳｉＣマトリックスとからなるＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料であって、上記ＳｉＣマトリックス中に略球形の気泡を有し、原子力用構造部材であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料においては、構成材料がＳｉＣであるため、高強度を実現することができる。また、ＳｉＣマトリックス中に気泡が存在すると、ＳｉＣマトリックスが低弾性となる。そのため、本発明の複合材料では、ＳｉＣマトリックスに亀裂が生じても、ＳｉＣマトリックス中に存在する気泡によって亀裂の進展を防止し、その亀裂がＳｉＣ繊維にまで伝播することを防止することができる。
また、気泡が略球形であると、外部からの衝撃によって発生した亀裂によるエネルギーが周囲に分散され、亀裂の進展を防ぐことができる。
なお、「略球形」とは、本発明の各効果を奏する程度に球形であればよく、完全に球形であってもよいし、実質的に球形であってもよい。
このように、本発明の複合材料では、亀裂の伝播を防止するための被覆層等を含まずに、高強度の複合材料とすることができる。
【００１１】
上記気泡は、ＳｉＣからなる殻で囲まれていることが望ましい。気泡を形成する殻によって、亀裂の伝播をより防止することができる。
【００１２】
上記気泡の直径は、上記ＳｉＣ繊維の直径より小さいことが望ましい。気泡の直径が小さいと、ＳｉＣマトリックスの弾性率が高い部分を少なくすることができるため、亀裂の伝播をより防止することができる。
【００１３】
上記ＳｉＣ繊維は、複数本がまとまってＳｉＣ繊維束を構成していることが望ましい。ＳｉＣ繊維がまとまって束で存在すると、ＳｉＣ繊維間に空間ができにくいので、複合材料中のＳｉＣ繊維の存在比率を高くすることができ、高強度の複合材料を得ることができる。
【００１４】
上記ＳｉＣ繊維の表面から上記ＳｉＣ繊維の直径の距離の範囲における上記ＳｉＣマトリックス中の上記気泡の含有率は、１０〜５０ｖｏｌ％であることが望ましい。上記の範囲における気泡の含有率が１０〜５０ｖｏｌ％であることは、ＳｉＣ繊維の近傍に気泡が存在することを意味する。この場合、ＳｉＣ繊維の表面が低弾性のマトリックスで覆われるため、亀裂の起点となる傷がＳｉＣ繊維の表面に付きにくくなる。
【００１５】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、軽水炉用構造部材であることが望ましい。軽水炉用構造部材等の原子力用構造部材の材料として本発明の複合材料を使用する場合、応力によって複合材料が変形し、ＳｉＣ繊維に達する亀裂が生じたとしても、ＳｉＣ繊維の表面には熱分解炭素等からなる被覆層が形成されていないため、被覆層が水と反応して複合材料の強度が低下するという問題を防止することができる。
【００１６】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法は、原子力用構造部材であるＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法であって、ＳｉＣ繊維からなる繊維集合体に、マトリックス前駆体と中空体とを含むスラリーを含浸し、含浸体を得る含浸工程と、上記含浸体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法では、スラリーに中空体を混入することによって、マトリックス中に気泡を形成することができる。その結果、上述した本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料を製造することができる。
【００１８】
上記マトリックス前駆体は、有機珪素化合物であってもよい。有機珪素化合物を焼成することによって、ＳｉＣからなるマトリックスを形成することができる。
【００１９】
また、上記マトリックス前駆体は、ＳｉＣ粒子と焼結助剤とからなっていてもよい。焼結助剤を用いてＳｉＣ粒子を焼結することによって、ＳｉＣからなるマトリックスを形成することができる。
【００２０】
上記ＳｉＣ粒子の平均粒子径は、上記中空体の平均気泡径より小さいことが望ましい。中空体の平均気泡径よりもＳｉＣ粒子の平均粒子径を小さくすることで、マトリックス内部に発生する応力集中を小さくしつつ、弾性率の低いマトリックスを形成することができる。
【００２１】
上記ＳｉＣ繊維は、複数本がまとまってＳｉＣ繊維束を構成していることが望ましい。
【００２２】
上記繊維集合体は、織布、マット、ブレーディング（組紐）成形体、及び、フィラメントワインディング成形体からなる群より選択される少なくとも一層の繊維集合体であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、異種材料の被覆層等を含まず、ＳｉＣのみで高強度のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料及び該ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（ａ）は、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２は、図１（ｂ）に示したＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の別の一例を模式的に示す断面図である。
【００２５】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【００２６】
［ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料］
まず、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料について説明する。
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、ＳｉＣ繊維とＳｉＣマトリックスとからなるＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料であって、上記ＳｉＣマトリックス中に略球形の気泡を有し、原子力用構造部材であることを特徴とする。
【００２７】
図１（ａ）は、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料のＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ）は、ＳｉＣ繊維の長さ方向に垂直な方向の断面図であり、図１（ｂ）は、ＳｉＣ繊維の長さ方向に平行な方向の断面図である。
【００２８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料１０は、ＳｉＣ繊維１１とＳｉＣマトリックス１２とからなる複合材料である。ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料１０は、ＳｉＣマトリックス１２中に気泡１３を有している。
【００２９】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料において、ＳｉＣ繊維としては、ＮＧＳアドバンストファイバー製Ｈｉ−Ｎｉｃａｌｏｎ、宇部興産製Ｔｙｒａｎｎｏ−ＳＡ等を使用することができる。
【００３０】
ＳｉＣ繊維の直径は、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の用途に応じて適宜設定できるが、５〜２５μｍであることが望ましい。ＳｉＣ繊維の直径が５μｍ以上であると、使用するＳｉＣ粒子及び中空体に対して充分に大きな直径を確保できるので、高強度の複合材料を得ることができる。ＳｉＣ繊維の直径が２５μｍ以下であると、ＳｉＣ繊維が曲がっても表面の延び率を小さくすることができるので破断しにくくすることができる。ＳｉＣ繊維束を構成するＳｉＣ繊維の本数は、例えば５０〜２０００本である。
【００３１】
ＳｉＣ繊維の直径は、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより測定することができる。
【００３２】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料において、マトリックスは、ＳｉＣからなるマトリックスである。
【００３３】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、ＳｉＣマトリックス中に気泡を有するものであるが、気泡は、ＳｉＣマトリックス全体に分散していてもよく、ＳｉＣマトリックスの一部に偏在していてもよい。特に、ＳｉＣ繊維の近傍に気泡が存在すると、ＳｉＣ繊維に接するＳｉＣマトリックスの弾性率が低くなるため、ＳｉＣマトリックス中に生じた亀裂がＳｉＣ繊維に伝播することを防止することができる。
【００３４】
ＳｉＣマトリックス中に気泡を形成する方法は特に限定されないが、後述するように、スラリーに中空体を混入することによって気泡が形成されていることが望ましい。
【００３５】
気泡は、ＳｉＣからなる殻で囲まれていることが望ましい。ＳｉＣからなる殻は、ＳｉＣマトリックスの組織よりも緻密な材料で構成されるため、気泡を形成する殻によって、亀裂の伝播をより防止することができる。このように、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料においては、気泡が殻で囲まれていることが望ましいが、殻で囲まれていなくてもよい。
【００３６】
気泡の直径は、ＳｉＣ繊維の直径より小さいことが望ましい。気泡の直径が小さいと、ＳｉＣマトリックスの弾性率が高い部分を少なくすることができるため、亀裂の伝播をより防止することができる。
【００３７】
具体的には、気泡の直径は、２〜２０μｍであることが望ましい。気泡の直径が２μｍ以上であると、ＳｉＣ粒子の形成する気孔より充分に大きな気泡を形成することができるので、亀裂の進展を防ぐ効果を大きくすることができる。気泡の直径が２０μｍ以下であると、曲げても折れにくい屈曲性の高いＳｉＣ繊維を使用することができるので、高強度の複合材料を得ることができる。
【００３８】
なお、気泡の直径は、気泡の体積と体積が同一の球（相当球）の直径を示し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定することができる。立体的な形状であるので、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて、少しずつ削りながら測定を繰り返し、気泡径を計測する。
【００３９】
気泡の形状は、略球形である。気泡が略球形であると、外部からの衝撃によって発生した亀裂によるエネルギーが周囲に分散され、亀裂の進展を防ぐことができる。
【００４０】
ＳｉＣマトリックス中の気泡の含有率は特に限定されないが、ＳｉＣ繊維の表面からＳｉＣ繊維の直径の距離の範囲におけるマトリックス中の気泡の含有率が、１０〜５０ｖｏｌ％であることが望ましく、２０〜３０ｖｏｌ％であることがより望ましい。上記の範囲における気泡の含有率が１０〜５０ｖｏｌ％であることは、ＳｉＣ繊維の近傍に気泡が存在することを意味する。この場合、ＳｉＣ繊維の表面が低弾性のマトリックスで覆われるため、亀裂の起点となる傷がＳｉＣ繊維の表面に付きにくくなる。気泡の含有率が１０ｖｏｌ％以上であると、マトリックスに充分な機械強度があるので、複合材料としての強度を確保することができる。気泡の含有率が５０ｖｏｌ％以下であると、発生した亀裂のエネルギーが周囲に分散されやすく、割れにくくすることができる。また、気泡の含有率が２０ｖｏｌ％以上であると、マトリックスにより大きな機械強度があるので、複合材料としての強度をさらに確保することができる。気泡の含有率が３０ｖｏｌ％以下であると、発生した亀裂のエネルギーがより周囲に分散されやすく、さらに割れにくくすることができる。
なお、ＳｉＣ繊維が、複数本まとまってＳｉＣ繊維束を構成している場合には、１本のＳｉＣ繊維を囲むマトリックスのみについて気泡の含有率を定義する。
【００４１】
図２は、図１（ｂ）に示したＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の拡大断面図である。
図２中、ＳｉＣ繊維１１の直径を矢印ｄで示している。したがって、「ＳｉＣ繊維の表面からＳｉＣ繊維の直径の距離の範囲」とは、ＳｉＣ繊維１１の表面から距離ｄにある範囲を意味する。
【００４２】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料において、ＳｉＣマトリックスの気孔率は、１０〜５０％であることが望ましく、２０〜３０％であることがより望ましい。
【００４３】
図３は、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の別の一例を模式的に示す断面図である。
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料においては、図３に示すように、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料１０の表面にＳｉＣ層２０が形成されていてもよい。ＳｉＣ層２０は、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料１０にＣＶＤ処理を施すことにより形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ層であることが望ましい。
【００４４】
［ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法］
上述した本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法により製造することができる。
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法は、原子力用構造部材であるＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法であって、ＳｉＣ繊維からなる繊維集合体に、マトリックス前駆体と中空体とを含むスラリーを含浸し、含浸体を得る含浸工程と、上記含浸体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
【００４５】
まず、ＳｉＣ繊維からなる繊維集合体を準備する。
繊維集合体は、ＳｉＣ繊維に形状を付与する賦形工程によって得ることができる。具体的には、繊維集合体は、織布、マット、ブレーディング（組紐）成形体、及び、フィラメントワインディング成形体からなる群より選択される少なくとも一層の繊維集合体であることが望ましい。
【００４６】
ＳｉＣ繊維については、［ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料］で説明したとおりであるので、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
例えば、ＳｉＣ繊維を５０〜２０００本束ねたＳｉＣ繊維束を織布してシート状にしたものを繊維集合体とすることができる。
【００４８】
次に、準備した繊維集合体に、マトリックス前駆体と中空体とを含むスラリーを含浸し、含浸体を得る（含浸工程）。
【００４９】
含浸の方法としては、ディップ、吹き付け、塗布、コーター、真空加圧含浸等の方法が挙げられるが、いずれの方法であってもよい。
【００５０】
スラリーに含まれる中空体としては、ＳｉＣバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン等の無機バルーン；樹脂バルーン等の有機バルーン；樹脂；及びこれらの反応物を用いることができる。
【００５１】
中空体がＳｉＣバルーンである場合、ＳｉＣバルーンは、ポリカルボシラン等の有機珪素化合物から作製することができる。
【００５２】
中空体がシリカバルーンである場合、スラリーに炭素粉末をさらに含有させることにより、シリカバルーンと炭素粉末が反応してＳｉＣバルーンとして残留する。また、中空体がカーボンバルーンである場合、スラリーにシリカ粉末をさらに含有させることにより、カーボンバルーンとシリカ粉末が反応してＳｉＣバルーンとして残留する。
【００５３】
中空体が樹脂からなる場合、樹脂としては熱可塑性樹脂であることが望ましい。これらの樹脂は、焼成によって熱分解し、殻がなくなるためである。
【００５４】
中空体の平均気泡径は、２〜２０μｍであることが望ましく、５〜１５μｍであることがより望ましい。
なお、中空体の平均気泡径は、レーザー回折式粒度測定機で粒子径を測定し、中空体の膜厚を減ずることで測定することができる。
【００５５】
スラリー中の中空体の含有量は特に限定されないが、固形分量で２０〜６５重量％であることが望ましく、４０〜６５重量％であることがより望ましい。
【００５６】
スラリーに含まれるマトリックス前駆体は、有機珪素化合物であってもよいし、ＳｉＣ粒子と焼結助剤とからなっていてもよい。
【００５７】
マトリックス前駆体が有機珪素化合物である場合、有機珪素化合物を焼成することによって、ＳｉＣからなるマトリックスを形成することができる。
【００５８】
有機珪素化合物としては、例えば、ポリカルボシラン、ポリビニルシラン、ポリメチルシラン等のケイ素系ポリマーが挙げられる。
【００５９】
マトリックス前駆体が有機珪素化合物である場合、スラリー中の有機珪素化合物の含有量は特に限定されないが、固形分量で２０〜６５重量％であることが望ましく、４０〜６５重量％であることがより望ましい。
【００６０】
マトリックス前駆体が、ＳｉＣ粒子と焼結助剤とからなる場合、焼結助剤を用いてＳｉＣ粒子を焼結することによって、ＳｉＣからなるマトリックスを形成することができる。
【００６１】
ＳｉＣ粒子の平均粒子径は、中空体の平均気泡径より小さいことが望ましい。中空体の平均気泡径よりもＳｉＣ粒子の平均粒子径を小さくすることで、マトリックス内部に発生する応力集中を小さくしつつ、弾性率の低いマトリックスを形成することができる。
【００６２】
具体的には、ＳｉＣ粒子の平均粒子径は、１０〜１０００ｎｍであることが望ましく、２５０〜８００ｎｍであることがより望ましい。
なお、ＳｉＣ粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定することができる。
【００６３】
スラリー中のＳｉＣ粒子の含有量は特に限定されないが、固形分量で２５〜６５重量％であることが望ましく、４５〜６５重量％であることがより望ましい。
特に、ＳｉＣ粒子及び中空体の比率（ＳｉＣ粒子：中空体）が、重量比で２：１〜７：１であることが望ましく、２：１〜４：１であることがより望ましい。
【００６４】
焼結助剤としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ等が挙げられる。これらは１種類であってもよいし、複数種類を組み合わせてもよい。また、焼結助剤は、粉末状であることが望ましい。
【００６５】
スラリー中の焼結助剤の含有量は特に限定されないが、固形分量で１〜３重量％であることが望ましく、１〜２重量％であることがより望ましい。
【００６６】
スラリーには分散媒（溶媒）が含まれる。分散媒としては、水又は有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系有機溶媒；ヘキサン、トルエン、キシレン等の炭化水素系有機溶媒等が挙げられる。
【００６７】
なお、得られた含浸体を必要に応じて乾燥してもよい。
【００６８】
また、ＳｉＣ繊維の近傍に気泡を多く形成する場合には、中空体の含有率の異なるスラリーを準備し、繊維集合体に含有率の高いスラリーを含浸した後、含有率の低いスラリーを含浸すればよい。
【００６９】
続いて、含浸体を焼成する（焼成工程）。
【００７０】
含浸体を焼成する方法としては、例えば、含浸体を加圧焼結する方法等が挙げられる。
加圧焼結の方法としては特に限定されず、ホットプレス（ＨＰ）法、熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）法等の公知の方法が挙げられる。
【００７１】
焼結温度は、適宜設定することができるが、１０００〜２０００℃であることが望ましく、１２００〜１６００℃であることがより望ましい。また、圧力は、１〜３０ＭＰａであることが望ましく、５〜２０ＭＰａであることがより望ましい。
【００７２】
含浸体の焼成は、非酸化性雰囲気下で行えばよく、例えば、不活性ガス雰囲気下、還元性雰囲気下、真空雰囲気下等で行うことができる。これらのなかでは、水素、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましい。
【００７３】
以上の工程を経ることにより、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料を製造することができる。
【００７４】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、原子力分野、航空・宇宙分野、発電分野等の過酷な環境下で使用することが望ましく、特に、原子力分野で使用することが望ましい。
具体的には、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、原子力用構造部材であり、軽水炉用構造部材であることが望ましい。
【００７５】
以下、本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料及びＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法の作用効果について説明する。
【００７６】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料においては、構成材料がＳｉＣであるため、高強度を実現することができる。また、ＳｉＣマトリックス中に気泡が存在すると、ＳｉＣマトリックスが低弾性となる。そのため、本発明の複合材料では、ＳｉＣマトリックスに亀裂が生じても、ＳｉＣマトリックス中に存在する気泡によって亀裂の進展を防止し、その亀裂がＳｉＣ繊維にまで伝播することを防止することができる。このように、本発明の複合材料では、亀裂の伝播を防止するための被覆層等を含まずに、高強度の複合材料とすることができる。
【００７７】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法では、スラリーに中空体を混入することによって、マトリックス中に気泡を形成することができる。その結果、上述した本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料を製造することができる。
【００７８】
本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料は、ＳｉＣマトリックス中に気泡を有することを必須の構成要件としている。本発明のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造方法は、ＳｉＣ繊維からなる繊維集合体に、マトリックス前駆体と中空体とを含むスラリーを含浸し、含浸体を得た後、上記含浸体を焼成することを必須の構成要件としている。
係る必須の構成要件に、本発明の詳細な説明で詳述した種々の構成（例えば、ＳｉＣ繊維の構成、ＳｉＣマトリックスの構成、気泡の構成、中空体の構成、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料の製造条件等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０  ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料
１１  ＳｉＣ繊維
１２  ＳｉＣマトリックス
１３  気泡
２０  ＳｉＣ層
【図１】
2015030633.tif 000003
【図２】
2015030633.tif 000004
【図３】
2015030633.tif 000005