(57)【要約】      （修正有）【課題】被覆層等を含まない高強度のセラミック複合材料を提供する。【解決手段】セラミック繊維１１とマトリックス１２とからなるセラミック複合材料１０であって、上記マトリックス中に略球形の気泡１３を有することを特徴とするセラミック複合材料。【選択図】図１
2015030632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック繊維とマトリックスとからなるセラミック複合材料であって、
前記マトリックス中に略球形の気泡を有することを特徴とするセラミック複合材料。
【請求項２】
前記気泡は、セラミックからなる殻で囲まれている請求項１に記載のセラミック複合材料。
【請求項３】
前記殻は、前記マトリックスと同一材質のセラミックからなる請求項２に記載のセラミック複合材料。
【請求項４】
前記殻は、前記マトリックスと異なる材質のセラミックからなる請求項２に記載のセラミック複合材料。
【請求項５】
前記気泡の直径は、前記セラミック繊維の直径より小さい請求項１〜４のいずれかに記載のセラミック複合材料。
【請求項６】
前記セラミック繊維は、複数本がまとまってセラミック繊維束を構成している請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック複合材料。
【請求項７】
前記セラミック繊維の表面から前記セラミック繊維の直径の距離の範囲における前記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１〜６のいずれかに記載のセラミック複合材料。
【請求項８】
前記セラミック繊維は、炭化珪素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、及び、シリカ繊維からなる群より選択される少なくとも一種のセラミック繊維である請求項１〜７のいずれかに記載のセラミック複合材料。
【請求項９】
前記マトリックスは、黒鉛、炭素、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種のマトリックスである請求項１〜８のいずれかに記載のセラミック複合材料。
【請求項１０】
セラミック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セラミック複合材料の製造方法。
【請求項１１】
前記マトリックス前駆体は、有機金属化合物、有機珪素化合物、又は、炭素前駆体である請求項１０に記載のセラミック複合材料の製造方法。
【請求項１２】
前記マトリックス前駆体は、セラミック粒子と焼結助剤とからなる請求項１０に記載のセラミック複合材料の製造方法。
【請求項１３】
前記セラミック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１２に記載のセラミック複合材料の製造方法。
【請求項１４】
前記セラミック繊維は、複数本がまとまってセラミック繊維束を構成している請求項１０〜１３のいずれかに記載のセラミック複合材料の製造方法。
【請求項１５】
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１０〜１４のいずれかに記載のセラミック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、セラミック複合材料及びセラミック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、ＳｉＣ等のセラミック繊維の表面に被覆層を形成する形態のセラミック複合材料では、被覆層の成膜温度や熱膨張係数等を考慮する必要があり、セラミック繊維及び被覆層の選択肢が限定されてしまう。また、被覆層の材料として使用される炭素（熱分解炭素）や窒化ホウ素（熱分解窒化ホウ素：ＰＢＮ）等は、高温で酸化されるため、セラミック複合材料の用途が限定されてしまう。このように、従来の製造方法によって得られるセラミック複合材料には、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、被覆層等を含まない高強度のセラミック複合材料及び該セラミック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】
本発明のセラミック複合材料は、セラミック繊維とマトリックスとからなるセラミック複合材料であって、上記マトリックス中に略球形の気泡を有することを特徴とする。
【００１０】
マトリックス中に気泡が存在すると、マトリックスが低弾性となる。そのため、本発明のセラミック複合材料では、マトリックスに亀裂が生じても、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、その亀裂がセラミック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。
さらに、亀裂の伝播を防止するための被覆層等を形成する必要がないため、セラミック繊維及び被覆層の選択肢やセラミック複合材料の用途が限定されるという問題が生じない。このように、本発明のセラミック複合材料では、被覆層等を含まずに、高強度のセラミック複合材料とすることができる。
【００１１】
上記気泡は、セラミック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】
上記殻は、上記マトリックスと同一材質のセラミックからなっていてもよく、上記マトリックスと異なる材質のセラミックからなっていてもよい。
【００１３】
上記気泡の直径は、上記セラミック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、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。
【００１４】
上記セラミック繊維は、複数本がまとまってセラミック繊維束を構成していることが望ましい。セラミック繊維がまとまって束で存在すると、セラミック繊維間に空間ができにくいので、セラミック複合材料中のセラミック繊維の存在比率を高くすることができ、高強度のセラミック複合材料を得ることができる。
【００１５】
上記セラミック繊維の表面から上記セラミック繊維の直径の距離の範囲における上記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、セラミック繊維の近傍に気泡が存在することを意味する。この場合、セラミック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セラミック繊維の表面に付きにくくなる。
【００１６】
上記セラミック繊維は、炭化珪素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、及び、シリカ繊維からなる群より選択される少なくとも一種のセラミック繊維であることが望ましい。これらのセラミック繊維によって、セラミック複合材料の強度を高めることができる。
【００１７】
上記マトリックスは、黒鉛、炭素、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種のマトリックスであることが望ましい。これらのマトリックスを構成するセラミック材料は、耐熱性等の特性に優れている。
【００１８】
本発明のセラミック複合材料の製造方法は、セラミック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。
【００１９】
本発明のセラミック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、上述した本発明のセラミック複合材料を製造することができる。
【００２０】
上記マトリックス前駆体は、有機金属化合物、有機珪素化合物、又は、炭素前駆体であってもよい。これらのマトリックス前駆体を焼成することによって、セラミックからなるマトリックスを形成することができる。
【００２１】
また、上記マトリックス前駆体は、セラミック粒子と焼結助剤とからなっていてもよい。焼結助剤を用いてセラミック粒子を焼結することによって、セラミックからなるマトリックスを形成することができる。
【００２２】
上記セラミック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セラミック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。
【００２３】
上記セラミック繊維は、複数本がまとまってセラミック繊維束を構成していることが望ましい。
【００２４】
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】
【００２５】
本発明によれば、被覆層等を含まない高強度のセラミック複合材料及び該セラミック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】
【００２６】
【図１】図１（ａ）は、本発明のセラミック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）に示すセラミック複合材料のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２は、図１（ｂ）に示したセラミック複合材料の拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明のセラミック複合材料の別の一例を模式的に示す断面図である。
【００２７】
（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。
【００２８】
［セラミック複合材料］
まず、本発明のセラミック複合材料について説明する。
本発明のセラミック複合材料は、セラミック繊維とマトリックスとからなるセラミック複合材料であって、上記マトリックス中に略球形の気泡を有することを特徴とする。
【００２９】
図１（ａ）は、本発明のセラミック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）に示すセラミック複合材料のＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ）は、セラミック繊維の長さ方向に垂直な方向の断面図であり、図１（ｂ）は、セラミック繊維の長さ方向に平行な方向の断面図である。
【００３０】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すセラミック複合材料１０は、セラミック繊維１１とマトリックス１２とからなるセラミック複合材料である。セラミック複合材料１０は、マトリックス１２中に気泡１３を有している。
【００３１】
本発明のセラミック複合材料において、セラミック繊維は特に限定されないが、セラミック複合材料の強度を高める観点から、炭化珪素繊維（ＳｉＣ繊維）、炭素繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、及び、シリカ繊維からなる群より選択される少なくとも一種のセラミック繊維であることが望ましく、ＳｉＣ繊維であることがより望ましい。
【００３２】
本発明のセラミック複合材料を後述する原子力分野で使用する場合には、セラミック繊維はＳｉＣ繊維であることが望ましく、一般的な分野で使用する場合には、セラミック繊維は炭素繊維であることが望ましい。
【００３３】
例えば、セラミック繊維がＳｉＣ繊維である場合、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。
【００３４】
セラミック繊維の直径は、セラミック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。セラミック繊維の直径が５μｍ以上であると、使用するセラミック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、高強度のセラミック複合材料を得ることができる。セラミック繊維の直径が２５μｍ以下であると、セラミック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。セラミック繊維束を構成するセラミック繊維の本数は、例えば５０〜２０００本である。
【００３５】
セラミック繊維の直径は、セラミック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。
【００３６】
本発明のセラミック複合材料において、マトリックスは、セラミックからなるマトリックスであれば特に限定されないが、耐熱性等の観点から、黒鉛、炭素、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種のマトリックスであることが望ましく、炭化珪素のマトリックスであることがより望ましい。
【００３７】
マトリックスを構成するセラミックの材質は、セラミック繊維を構成する材質と同一であってもよく、異なっていてもよいが、耐食性や耐熱性、耐久性の観点から、同一であることが望ましい。
なお、セラミック繊維とマトリックスの望ましい組み合わせは、セラミック繊維がＳｉＣ繊維であり、マトリックスが炭化珪素のマトリックスである組み合わせである。
【００３８】
本発明のセラミック複合材料は、マトリックス中に気泡を有するものであるが、気泡は、マトリックス全体に分散していてもよく、マトリックスの一部に偏在していてもよい。特に、セラミック繊維の近傍に気泡が存在すると、セラミック繊維に接するマトリックスの弾性率が低くなるため、マトリックス中に生じた亀裂がセラミック繊維に伝播することを防止することができる。
【００３９】
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。
【００４０】
気泡は、セラミックからなる殻で囲まれていることが望ましい。セラミックからなる殻は、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、本発明のセラミック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。
【００４１】
気泡がセラミックからなる殻で囲まれている場合、上記殻は、マトリックスと同一材質のセラミックからなっていてもよく、マトリックスと異なる材質のセラミックからなっていてもよいが、耐食性や耐熱性、耐久性の観点から、マトリックスと同一材質のセラミックからなることが望ましい。また、上記殻がマトリックスと異なる材質のセラミックからなる場合には、耐食性や耐熱性、耐久性の観点から、セラミック繊維と同一材質のセラミックからなることが望ましい。
【００４２】
気泡の直径は、セラミック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、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。
【００４３】
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、セラミック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セラミック繊維を使用することができるので、高強度のセラミック複合材料を得ることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
マトリックス中の気泡の含有率は特に限定されないが、セラミック繊維の表面からセラミック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、セラミック繊維の近傍に気泡が存在することを意味する。この場合、セラミック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セラミック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、セラミック繊維が、複数本まとまってセラミック繊維束を構成している場合には、１本のセラミック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。
【００４７】
図２は、図１（ｂ）に示したセラミック複合材料の拡大断面図である。
図２中、セラミック繊維１１の直径を矢印ｄで示している。したがって、「セラミック繊維の表面からセラミック繊維の直径の距離の範囲」とは、セラミック繊維１１の表面から距離ｄにある範囲を意味する。
【００４８】
本発明のセラミック複合材料において、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。
【００４９】
図３は、本発明のセラミック複合材料の別の一例を模式的に示す断面図である。
本発明のセラミック複合材料においては、図３に示すように、セラミック複合材料１０の表面にＳｉＣ層２０が形成されていてもよい。ＳｉＣ層２０は、セラミック複合材料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。
【００５０】
［セラミック複合材料の製造方法］
上述した本発明のセラミック複合材料は、本発明のセラミック複合材料の製造方法により製造することができる。
本発明のセラミック複合材料の製造方法は、セラミック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。
【００５１】
まず、セラミック繊維からなる繊維集合体を準備する。
繊維集合体は、セラミック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。
【００５２】
セラミック繊維の種類等については、［セラミック複合材料］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。
【００５３】
例えば、ＳｉＣ繊維を５０〜２０００本束ねたセラミック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。
【００５４】
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）。
【００５５】
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。
【００５６】
スラリーに含まれる中空体としては、ガラスバルーン、シラスバルーン、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。
【００５７】
中空体がセラミックからなる場合には、用いるマトリックス前駆体との組み合わせによって、そのままの材質で残留する場合（例えば、中空体がカーボンバルーンであり、マトリックス前駆体がフェノールである場合）、反応して他の材質に変化して残留する場合（例えば、中空体がシリカバルーンであり、マトリックス前駆体がポリカルボシランである場合）がある。
また、中空体が樹脂からなる場合には、炭化してセラミックの殻を形成する場合（例えば、中空体が熱硬化性樹脂バルーンである場合）、焼成によって熱分解し、殻がなくなる場合（例えば、中空体が熱可塑性樹脂のバルーンである場合）がある。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
スラリーに含まれるマトリックス前駆体は、有機金属化合物、有機珪素化合物、又は、炭素前駆体であってもよいし、セラミック粒子と焼結助剤とからなっていてもよい。
【００６１】
マトリックス前駆体が、有機金属化合物、有機珪素化合物、又は、炭素前駆体である場合、これらのマトリックス前駆体を焼成することによって、セラミックからなるマトリックスを形成することができる。
【００６２】
有機金属化合物としては、例えば、有機アルミニウム化合物から形成されるオレフィン類重合体等のアルミニウム原子を含有する有機金属化合物等が挙げられる。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。炭素前駆体としては、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド等の樹脂等が挙げられる。
【００６３】
マトリックス前駆体が、有機金属化合物、有機珪素化合物、又は、炭素前駆体である場合、スラリー中のマトリックス前駆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。
【００６４】
マトリックス前駆体が、セラミック粒子と焼結助剤とからなる場合、焼結助剤を用いてセラミック粒子を焼結することによって、セラミックからなるマトリックスを形成することができる。
【００６５】
セラミック粒子としては、例えば、黒鉛、炭素、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム等のセラミック粒子が挙げられる。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。
【００６６】
セラミック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セラミック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。
【００６７】
具体的には、セラミック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、セラミック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。
【００６８】
スラリー中のセラミック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、セラミック粒子及び中空体の比率（セラミック粒子：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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
なお、得られた含浸体を必要に応じて乾燥してもよい。
【００７３】
また、セラミック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。
【００７４】
続いて、含浸体を焼成する（焼成工程）。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
以上の工程を経ることにより、本発明のセラミック複合材料を製造することができる。
【００７９】
本発明のセラミック複合材料は、原子力分野、航空・宇宙分野、発電分野等の過酷な環境下や、ポンプメカニカルシール等の一般的な分野で使用することができる。
原子力分野で使用する場合、本発明のセラミック複合材料は、原子力用構造部材であることが望ましく、軽水炉用構造部材であることがより望ましい。
また、一般的な分野で使用する場合、本発明のセラミック複合材料は、ポンプメカニカルシール用材料であることが望ましい。
【００８０】
以下、本発明のセラミック複合材料及びセラミック複合材料の製造方法の作用効果について説明する。
【００８１】
本発明のセラミック複合材料では、マトリックスに亀裂が生じても、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、その亀裂がセラミック繊維にまで伝播することを防止することができる。さらに、亀裂の伝播を防止するための被覆層等を形成する必要がないため、セラミック繊維及び被覆層の選択肢やセラミック複合材料の用途が限定されるという問題が生じない。このように、本発明のセラミック複合材料では、被覆層等を含まずに、高強度のセラミック複合材料とすることができる。
【００８２】
本発明のセラミック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、上述した本発明のセラミック複合材料を製造することができる。
【００８３】
本発明のセラミック複合材料は、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。本発明のセラミック複合材料の製造方法は、セラミック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、セラミック繊維の構成、マトリックスの構成、気泡の構成、中空体の構成、セラミック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】
【００８４】
１０  セラミック複合材料
１１  セラミック繊維
１２  マトリックス
１３  気泡
２０  ＳｉＣ層
【図１】
2015030632.tif 000003
【図２】
2015030632.tif 000004
【図３】
2015030632.tif 000005