(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックマトリックス複合材物品（１８）を製造する方法であって、
セラミックマトリックス材料（１６）の前駆体を含有するマトリックス材料内にセラミック強化材料（１５）を含有している本体であって、該強化材料（１５）の一部分が前記本体の表面又はその近傍に位置する本体を調製するステップと、
粒子材料及び炭素含有フィラメント材料を含有するスラリーを含む表面層であって、前記本体の最外表面を形成しかつ前記本体の強化材料（１５）を含まない表面層を前記本体の表面上に形成するステップと、次に、
前記本体及び該本体上の表面層を加熱して、前記本体内の前駆体を転換させてセラミックマトリックス複合材基体（２０）が生成するように前記セラミック強化材料（１５）が包含されるセラミックマトリックス材料（１６）を形成することによって、且つ、前記表面層を転換させて前記セラミックマトリックス複合材物品（１８）の最外表面（２４）を形成しかつ前記本体の表面に位置した前記強化材料（１５）の一部分を覆うセラミック保護層（２２）を形成することによって、セラミックマトリックス複合材基体（２０）上に該セラミック保護層（２２）を含むセラミックマトリックス複合材物品（１８）を形成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記表面層内の炭素含有フィラメント材料が、前記保護層（２２）への転換の間における該表面層の収縮及び割れ発生を抑制するのに十分な量の分散度の炭素繊維である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記表面層内の炭素含有フィラメント材料が、前記本体の表面に対してほぼ平行に配向された多孔性炭素シートであり、前記多孔性炭素シートが、前記保護層（２２）への転換の間における前記表面層の収縮及び割れ発生を抑制する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記表面層が、前記スラリーを含有するテープを前記表面に対して積層することによって、前記本体の表面上に被着される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記本体が、その各々が前記マトリックス材料の一部分中に前記セラミック強化材料（１５）の一部分を含有する複数のプリプレグテープを堆積することによって形成される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記セラミック保護層（２２）が、前記セラミックマトリックス複合材基体（２０）のセラミックマトリックス材料（１６）と同一の化学組成を有するセラミック材料を主として含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
該方法が、前記本体を溶融浸透材料で溶浸するステップをさらに含み、前記加熱するステップの間に前記溶融浸透材料が前記前駆体と反応して前記セラミックマトリックス複合材物品（１８）のセラミックマトリックス材料（１６）を形成する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記溶融浸透材料が溶融ケイ素を含み、前記反応するステップが、前記溶融ケイ素の少なくとも一部分と反応して炭化ケイ素を形成する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
該方法が、
前記セラミックマトリックス複合材物品（１８）の最外表面（２４）を粗面化処理するステップと、
前記粗面化処理した最外表面（２４）上に環境バリヤ皮膜（２６）を被着させるステップと
をさらに含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項によって形成されたセラミックマトリックス複合材物品（１８）であって、
セラミックマトリックス材料（１６）内にセラミック強化材料（１５）を含有しているセラミックマトリックス複合材基体（２０）であって、該強化材料（１５）の一部分が前記セラミックマトリックス複合材基体（２０）の表面又はその近傍に位置するセラミックマトリックス複合材基体（２０）と、
前記セラミックマトリックス複合材基体（２０）の表面上に位置して前記セラミックマトリックス複合材物品（１８）の最外表面（２４）を形成するセラミック保護層（２２）であって、粒子材料及び炭素フィラメント材料を含有するスラリーから形成され、前記セラミックマトリックス複合材基体（２０）の強化材料（１５）を含まないセラミック保護層（２２）と
を含むセラミックマトリックス複合材物品（１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料及びそれで製造した物品に関する。より具体的には、本発明は、物品内の表面近傍強化材料に対する損傷を防止する外側保護バリヤ層を備えたＣＭＣ物品を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＣ材料は一般的に、セラミックマトリックス材料内に埋め込まれたセラミック繊維強化材料を含む。強化材料は、マトリックスの割れが発生した場合にＣＭＣの荷重支持構成要素としての働きをすると同時に、セラミックマトリックスは、強化材料を保護し、強化材料の繊維の配向を維持し、かつ強化材料に対する荷重を分散させる働きをする。高温用途に対して特に関心があるのは、マトリックス及び／又は強化材料としての炭化ケイ素（ＳｉＣ）のようなケイ素系複合材である。ＳｉＣ繊維は、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４及びＡｌ２Ｏ３を含む様々なセラミックマトリックス材料のための強化材料として使用されてきた。連続繊維強化セラミック複合材（ＣＦＣＣ）材料は、様々な高温荷重支持用途のために軽量、高強度及び高剛性をもたらすＣＭＣのタイプである。ＣＦＣＣ材料は一般的に、繊維の単方向アレイを形成するように配置するか、或いはトウの単方向アレイを形成するように配置されたトウの形態で束ねるか、或いは二次元織物を形成するように織られるか又は三次元織物を形成するように織られるか又は編まれたトウの形態で束ねることができる連続繊維（フィラメント）に特徴がある。三次元織物の場合、例えば単方向トウの組は、互いに交差するように織り合わせることができる。個々のトウは、窒化ホウ素（ＢＮ）又は炭素のような剥離剤で被覆してトウとセラミックマトリックス材料との間での限定しかつ制御した滑りを可能にする脆弱な境界面被膜を形成することができる。ＣＭＣ内で割れが発生したとき、１つ又はそれ以上の繊維は、割れ作用を橋絡して荷重をマトリックス材料の隣接する繊維及び領域に再分配し、従って割れの更なる伝播を阻止又は少なくとも遅延させる。
【０００３】
ＣＭＣを製作する１つの方法は、多くの場合ＣＭＣマトリックス材料の前駆体を含侵させた所望のＣＭＣの強化材料を含むテープ状構造体の形態をした複数層の「プリプレグ」を含む。プリプレグは、前駆体を所望のセラミックに転換させるための処理（焼成を含む）を行わなければならない。ＣＦＣＣ材料用のプリプレグは、マトリックス前駆体を含侵させた、一般的に二次元の積層体を形成するための単層の単方向整列トウを備えた二次元繊維アレイを含む場合が多い。得られたプリプレグの複数プライは、積み重ねられかつデバルク処理（ｄｅｂｕｌｋｅｄ）されて積層体プリフォームを形成し、このプロセスは、「堆積法（ｌａｙ−ｕｐ）」と呼ばれる。プリプレグは一般的に、プリプレグ層のトウが互いに直交するように（例えば、垂直方向に）配向されてプリフォームの積層平面内により大きい強度（最終ＣＭＣ構成部品の主（荷重支持）方向に対応する）を与えるように配置される。
【０００４】
堆積に続いて、積層体プリフォームには一般的に、オートクレーブ内におけるような加圧及び高温に曝しながらデバルク処理及び硬化処理が行われることになる。溶浸処理（ＭＩ）ＣＭＣ物品の場合には、デバルク処理及び硬化処理プリフォームは、付加的処理を行われる。最初にプリフォームは、真空中又は不活性雰囲気中で加熱されて有機バインダが分解され、該有機バインダの少なくとも１つは、この熱処理の間に熱分解して炭素炭化物を形成し、溶浸用の多孔性プリフォームを生成する。さらに加熱しながら、バインダ焼尽ステップと同一の熱サイクルの一部としてか又は独立した加熱ステップにおけるかのいずれかで、プリフォームは、外部供給される溶融ケイ素などにより溶浸される。溶融ケイ素は、多孔内に浸透し、マトリックスの炭素成分と反応して炭化ケイ素を形成し、かつ多孔を充填して所望のＣＭＣ構成部品を生成する。
【０００５】
ＳｉＣ／Ｓｉ−ＳｉＣ（繊維／マトリックス）ＣＦＣＣ材料及び処理法の実例は、本出願と同一出願人の米国特許第５，０１５，５４０号、第５，３３０，８５４号、第５，３３６，３５０号、第５，６２８，９３８号、第６，０２４，８９８号、第６，２５８，７３７号、第６，４０３，１５８号及び第６，５０３，４４１号、並びに同一出願人の米国特許出願公開第２００４／００６７３１６号に開示されている。ＣＦＣＣ材料の実例は、図１に示しており、この図は、その各々が単方向整列トウ１４を含みかつセラミックマトリックス前駆体を含侵させた個々のプリプレグから得られた複数層１２を含むものとしてＣＦＣＣ構成部品１０の表面領域を示している。その結果、各層１２は、焼成及び溶浸の間にセラミックマトリックス前駆体の転換によって形成されたセラミックマトリックス１６内に閉じ込められた単方向整列繊維１５を含有する。
【０００６】
ＣＭＣ、特にＣＭＣのプリプレグＭＩタイプの機械的特性を最大にするためには、強化材料を複合材マトリックス内に良好に分散させることが重要である。図１から明らかなように、そのような分散では本質的に、強化材料の一部分が、取り扱い、機械加工、及び環境バリヤ皮膜（ＥＢＣ）の被着のような後続の処理ステップのための表面調製に起因した、或いは高温での酸化腐食に起因した損傷を受け易いような複合材の表面近傍に配置される。図３に、分散した強化繊維を含有するプリプレグＭＩタイプＣＭＣの断面を示す。多数の強化繊維が、比較的表面の近くに（約０．００５インチ（約１２５ｍｍ）の範囲内に）見られ、従って損傷を受け易いことになる。
【特許文献１】米国特許第５，０１５，５４０号
【特許文献２】米国特許第５，３３０，８５４号
【特許文献３】米国特許第５，３３６，３５０号
【特許文献４】米国特許第５，６２８，９３８号
【特許文献５】米国特許第６，０２４，８９８号
【特許文献６】米国特許第６，２５８，７３７号
【特許文献７】米国特許第６，４０３，１５８号
【特許文献８】米国特許第６，５０３，４４１号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００４／００６７３１６号
【特許文献１０】米国特許第５，９８５，４７０号
【特許文献１１】米国特許第６，４４４，３３５号
【特許文献１２】米国特許第６，５５８，８１４号
【特許文献１３】米国特許第６，６１０、３８５号
【特許文献１４】米国特許第６，６９９，６０７号
【特許文献１５】米国特許第６，７４０，３６４号
【特許文献１６】米国特許第６，７８７，１９５号
【特許文献１７】米国特許出願番号第１０／７０９２８８号
【特許文献１８】米国特許出願番号第１１／１６０１８５号
【特許文献１９】米国特許出願番号第１１／１６０２１２号
【特許文献２０】米国特許第６，２５４，９３５号
【特許文献２１】米国特許第６，３５２，７９０号
【特許文献２２】米国特許第６，３６５，２８８号
【特許文献２３】米国特許第６，３８７，４５６号
【特許文献２４】米国特許第６，４１０，１４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に鑑みて、ＣＭＣにおいて表面近傍強化材料を保護することは有利であると言える。しかしながら、そのようにすることは、複合材の機械的、熱的、又は構造的特性を損なってはならないし、またＣＭＣ材料のバルクとの化学的及び熱的（同一熱膨張）適合性を有するものでなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、その表面上に、後続の取り扱い、機械加工及び表面処理の間における物理的損傷、或いは高温時における化学的／酸化損傷から物品内の強化材料を保護する外側バリヤ層を有するＣＭＣ物品及び該ＣＭＣ物品を製造する方法を提供する。
【０００９】
本発明の方法は一般的に、セラミックマトリックス材料の前駆体を含有したマトリックス材料内にセラミック強化材料を含有する本体を調製するステップを伴う。強化材料の一部分は、本体の表面に存在しかつ露出している可能性がある。次に表面層は、本体の表面上に被着されて、本体の最外表面を形成する。表面層は、粒子材料を含有するスラリーを含むが、本体の強化材料を含まない。次に本体及び該本体上の表面層を加熱して、セラミックマトリックス複合材基体上にセラミック保護層を備えたＣＭＣ物品を形成する。より具体的には、表面層は、セラミック保護層を形成するように転換され、また本体内の前駆体は、その中にセラミック強化材料がセラミックマトリックス複合材基体を生成するように含有されたセラミックマトリックス材料を形成するように転換される。セラミック保護層は、ＣＭＣ物品の最外表面を形成し、かつ最初は本体の表面に露出していた強化材料の一部分を覆う。本発明の好ましい実施形態では、最初に本体上に被着させた表面層は、チョップド（ｃｈｏｐｐｅｄ）又はミルド（ｍｉｌｌｅｄ）炭素繊維或いは半連続の炭素繊維シートを含有し、ＣＭＣの保護層を形成するためのその転換を含む本体のその後の処理の間における収縮割れ発生を防止することができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様によると、ＣＭＣ物品の最外表面を形成する保護層は、ＣＭＣ物品内の表面近傍強化材料を取り扱い損傷から保護し、また下にある強化材料を損傷させずに機械加工することができる、ＣＭＣ表面における基準量の材料を付与することができる。後者の観点は、ＣＭＣに対してＥＢＣ皮膜を施工することになるような用途の場合に特に有利であり、その場合には一般的に皮膜付着を促進するために研磨性グリットブラストなどによる表面粗面化処理が行われる。保護層は強化材料、従って該強化材料に通常施工される脆弱な境界面被膜を含まないので、保護層は下にあるＣＭＣよりも著しく硬質にすることができ、このことは、溶浸後の物品の清浄化の間における又はＥＢＣ施工のための表面調製の間における一層強力なグリットブラスト処理を可能にする。ＣＭＣが、空気又は燃焼ガス内に高温露出されることになるような用途では、保護層は、ＣＭＣの繊維含有材料が腐食を受ける前に酸化及び／又は揮発することになるバリヤとなり、従ってＣＭＣ物品のあらゆる機械的な劣化が発生することになる前の時間を延長する。
【００１１】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明から一層よく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、外側保護層を備えたＣＭＣ物品の外表面を保護することに関する。図２に概略的に示すように、ＣＭＣ構成部品１８は、図１の構成部品１０と本質的に同一であるＣＭＣ基体２０を有するものとして示しているが、ＣＭＣ基体２０上には構成部品１８の最外表面２４を形成するように保護層２２が形成されている。保護層２２は、ＣＭＣ構成部品１８の基礎をなす基体２０のトウ１４のような何らの強化材料も含まない。代わりに、保護層２２は、主としてまた場合によっては完全にセラミック材料で形成されており、このセラミック材料は、ＣＭＣ構成部品１８のセラミックマトリックス材料１６と本質的に同一になるように調合することができる。保護層２２をＣＭＣ構成部品１８に対して施工する方法は、構成部品１８を製造するために使用する特定の処理技術に応じて変えることができる。図２に示すタイプのプリプレグＭＩ−ＣＭＣの特定の場合には、保護層２２の前駆体を浸漬又はスプレー塗布することを含む様々な方法が可能である。保護層２２をＣＭＣ構成部品１８のようなプリプレグＭＩ−ＣＭＣ複合材に対して施工する特に好ましい方法は、複合材堆積時に複合材プリフォームの表面に対してマトリックスリッチの無強化テープを積層することである。保護層２２をＣＭＣ基体２０の基礎をなすマトリックス材料１６と本質的に同一の化学的組成を持つように形成することによって、保護層２２は、さらに基体２０と十分な適合性を有するようになる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、ＣＭＣ構成部品１８のマトリックス１６は、該マトリックス１６がＳｉＣ及び幾らかの遊離ケイ素を含むようになるケイ素ＭＩ法によって形成される。構成部品１８のための好ましい材料及び処理法は、同一出願人の米国特許第５，０１５，５４０号、第５，３３０，８５４号、第５，３３６，３５０号、第５，６２８，９３８号、第６，０２４，８９８号、第６，２５８，７３７号、第６，４０３，１５８号及び第６，５０３，４４１号、並びに同一出願人の米国特許出願公開第２００４／００６７３１６号に開示されており、ＣＭＣの組成及び処理法に関するそれらの開示内容は、参考文献として本明細書に組み入れる。これら同一出願人の特許によると、トウの好ましい材料はＳｉＣ繊維であり、構成部品１８は、ＳｉＣ／Ｓｉ−ＳｉＣ（繊維／マトリックス）ＣＭＣと呼ぶことができるようになる。トウ１４に好適な材料の注目すべき市販の実例は、Ｎｉｐｐｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏ．，ＬｔｄのＨＩ−ＮＩＣＡＬＯＮ（登録商標）である。トウ１４の直径の好適な範囲は、約２〜約２０マイクロメートルであるが、より大きな及びより小さな直径を備えた繊維もまた本発明の技術的範囲内にある。また、前述の特許と同様に、繊維１５は、ＣＭＣ基体２０に一定の所望の特性を与えるために炭素又は窒化ホウ素境界面層（図示せず）のような材料で被覆するのが好ましく、境界面層上には、溶浸の間に繊維１５を保護するためにＳｉＣ又はＳｉ３Ｎ４被膜（図示せず）を被着させることができる。公知の実施方法によると、そのような境界面層及びＳｉＣ又はＳｉ３Ｎ４被膜は、ＣＶＩによって被着させることができるが、他の被着方法もまた可能である。本発明の教示は他のＣＭＣ材料複合体にも適用可能であり、またそのような複合体は本発明の技術的範囲内にあることは、当業者には分かるであろう。
【００１４】
図４は、本発明の第１の実施形態によるＣＭＣ基体２０の部分断面のスキャン顕微鏡写真画像であり、基体２０の外表面上には焼成する前にテープが積層され、このテープは焼成すると外側保護層２２を生成する。ＣＭＣ基体２０は、ＨＩ−ＮＩＣＡＬＯＮ（登録商標）繊維で形成したトウの強化材料で製造した。この繊維は、窒化ホウ素、炭素、窒化ケイ素及び炭素の連続層で被覆した。ＣＭＣ基体２０のプリフォームは、その各々が質量で約２５％のＳｉＣ粉末、約１１％の炭素粉末、約１６％の有機バインダ、及び該バインダ用の約４８％の溶剤を含むマトリックススラリーで注型した強化材料及びスラリーを含む含侵プリプレグテープを堆積させることによって製造した。保護層２２用のテープは、下にあるＣＭＣ基体２０の製造で使用したのと同じマトリックススラリーの薄いシートとして注型したテープであった。その結果、保護層２２は、基体２０のセラミックマトリックスと組成的に同一であったが、何らの強化材料も含まなかった。テープの厚さは、約０．４ｍｍであり、このことにより、保護層２２もまた約０．４ｍｍの最終厚さを有することになった。ＣＭＣ基体２０用のテープを堆積させてプリフォームを製造した後に、プリフォームの表面に保護層２２用のテープを積層し、その後、全積層構造体に、標準的な実施方法を使用してオートクレービング、バインダ焼尽及び溶融ケイ素溶浸を行って図４に示す試料を生成した。
【００１５】
図４から明らかなように、上記の方法は、複合材基体２０の表面上に保護層２２を生成するのには有効であったが、保護層２２は、焼尽及び溶浸ステップの間に割れ発生の傾向があった。１つのそのような割れは、図４において見ることができ、処理の間におけるマトリックスのみの層２２の小さいが有限の収縮（例えば、０．５％よりも小さい）によって生じるとの結論になった。複合材基体２０内では、マトリックスの収縮は、強化材料が存在することによって制限される。マトリックスのみの保護層２２内で発生した小さい収縮量は、比較的大きなマトリックスの割れを生じさせるのに十分であるとの結論を得た。
【００１６】
保護層２２の割れ発生の傾向を実質的に排除するために、保護層２２を形成するのに使用するスラリーに対して炭素含有フィラメント材料を付加することができる。例えば、チョップド又はミルド炭素繊維を保護層２２用のマトリックススラリーの炭素粒子の一部又は全部と置き換えることができ、或いは保護層２２を形成するのに使用するテープを、マトリックススラリー用のキャリアとして薄い多孔性の無方向性（ランダム）炭素ペーパー又はマットを組み込むように処理することができる。そのような炭素含有フィラメント材料は、溶融ケイ素での溶浸の間にケイ素と反応して炭化ケイ素を形成する結果として、全部ではないが多くの部分が消費されると思われる。残った残留炭素量は、全体として保護層２２又は複合材１０の機械的又は熱的安定性或いは耐酸化性に対して何ら影響を与えないほど十分に少量であると思われる。炭素に加えて又は炭素の代わりに、チョップド繊維又は繊維マットの材料として炭化ケイ素のような他の適合性のある材料を使用することができると予見できる。ポリマー繊維（例えば、ナイロン、セルロース、ポリエチレンなど）は、そのような材料がバインダ焼尽の間に炭素に熱分解し、従って保護層２２を汚染しない限り、繊維材料として使用することができる可能性もある。
【００１７】
マトリックススラリーに対してチョップド又はミルド炭素繊維を付加することは、炭素繊維を該マトリックススラリー内で使用する炭素粒子の一部又は全部と単に置き換えることによって容易に達成することができる。スラリーは次に、ＣＭＣプリフォームを浸漬又はスプレーすることによって、或いはプリフォームに積層することができるテープを形成するようにスラリーをテープ注型することによって施工することができる。炭素マットは、含侵ステップによって容易に組み込むことができ、この含侵ステップでは、マット上にマトリックススラリーを被着させかつプラスチックブレード又はスキージでワイピングすることによってマット内に強制的に押し込むことができる。後者の方法の利点は、テープの厚さをおよそ炭素マットの厚さとなるように容易に調整することができることである。炭素繊維又は炭素マットの半連続性は、テープ内部のリジッドフレームとして作用し、テープ硬化、焼尽及び溶浸の間における収縮を抑制する。収縮を低減することによって、保護層２２は、下にあるＣＭＣ基体２０と一層適合性を有するようになり、表面収縮割れが回避される。
【００１８】
テープ及び複合材積層プリフォームは、図４の試料について上に説明したのと同じ方法で製造したが、保護層２２のためのテープの１つはチョップド炭素繊維を含有するマトリックススラリーで製造し又第２のテープは炭素マットを含有するマトリックススラリーで製造した。使用したチョップド炭素繊維材料は、Ｔｏｈｏ  Ｔｅｎａｘ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．から購入したＦｏｒｔａｆｉｌ３４２であり、約６〜７マイクロメートルの公称直径と１００マイクロメートル以下〜約４５０マイクロメートルの公称長さを有していた。繊維は、マトリックススラリー内にランダムに分散され、その結果として、スラリーで注型したテープ内に全体的にランダムに分散した。しかしながら、テープ注型の間において繊維がテープの平面内に配向された状態になる傾向があった。チョップド炭素繊維は、マトリックススラリーの炭素粒子の全部と置き換わり、注型しかつ乾燥させたテープの内部に約２０容積パーセントの炭素繊維含有量が生じた。
【００１９】
炭素マットは、約７５〜約１２５マイクロメートルの厚さを有する低密度の無方向性炭素ペーパーであり、マトリックススラリーを含侵させることによってテープ内に組み込まれた。長さがおよそ２．５ｃｍの炭素繊維を含有した炭素マットは、２つの次元でマットの平面内にランダムに分散した。ランダム炭素繊維は、マットが占めた容積のおよそ４％を構成し、容積の残りの９６％は空所であった。好適な炭素マット材料は、カリフォルニア州リバーモア所在のＡｅｒｏｓｐａｃｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓから「ＭＣ−０３  ０．２オンス炭素マット」及び「ＭＣ−０６  ０．５オンス炭素マット」の商品名で購入でき、これらマットの実例を図７に示す。他の類似構造の炭素マット材料も同様に好適なものになることを理解されたい。微粒子炭素を持つ標準組成スラリーを使用して炭素マットに含侵させて、テープにおける約２４容積パーセントの全炭素含有量を得た。
【００２０】
図５は、その複合材積層基体２０が繊維充填テープで製造した層２２によって保護されたＣＭＣパネルのスキャン顕微鏡写真である。図５から明らかなように、保護層２２は、図４に見られる収縮割れがない。図６は、その複合材積層基体２０がマット含有テープで製造した層２２によって保護されたＣＭＣパネルのスキャン顕微鏡写真である。ここでも、保護層２２には収縮割れがないのを見ることができる。
【００２１】
ＣＭＣ基体２０の表面近傍強化材料を保護することができる保護層２２は、ＣＭＣ基体２０のセラミックマトリックスを形成するのに使用したのと同一のスラリーの無強化層によって形成することができることが上記の研究により明らかになった。ＣＭＣマトリックス材料で成形した結果として、保護層２２は、取り扱い及び酸化を含む多様な原因による損傷からＣＭＣ基体を保護することができると思われる。強化材料及び該強化材料に対してしばしば施工される脆弱な境界面被膜がないので、保護層２２は、特にＣＭＣ構成部品の表面をグリットブラストによって粗面化処理して該表面を清浄化しかつその後に該構成部品に施工される被膜の付着を促進しなければならないような場合に、機械加工及びその他の侵食性表面処理に耐えることができる。後者の実例が、図２に仮想線で示したＥＢＣ２６である。好適なＥＢＣ材料は、同一出願人の米国特許第５，９８５，４７０号、第６，４４４，３３５号、第６，５５８，８１４号、第６，６１０、３８５号、第６，６９９，６０７号、第６，７４０，３６４号及び第６，７８７，１９５号並びに米国特許出願番号第１０／７０９２８８号、第１１／１６０１８５号及び第１１／１６０２１２号、さらに米国特許第６，２５４，９３５号、第６，３５２，７９０号、第６，３６５，２８８号、第６，３８７，４５６号及び第６，４１０，１４８号に開示されている。ＥＢＣの組成及び処理法に関するこれら特許及び特許出願の開示内容は、参考文献として本明細書に組み入れる。
【００２２】
本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者が他の態様を採用することができることは明らかである。従って、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】先行技術によるＣＭＣ物品の部分断面図を示す概略図。
【図２】本発明による、保護層を備えたＣＭＣ物品の部分断面図を示す概略図。
【図３】それらが機械的又は化学的（酸化）損傷を受け易いような物品の表面近傍に集中した強化繊維を示す、先行技術による保護層を備えていないＣＭＣ物品の断面を示すスキャン顕微鏡写真画像。
【図４】本発明の第１の実施形態による、充填材のない保護層を備えたＣＭＣ物品の断面を示すスキャン顕微鏡写真画像。
【図５】本発明の別の実施形態による、チョップド炭素繊維で形成した充填材を含有する保護層を備えたＣＭＣ物品の断面を示すスキャン顕微鏡写真画像。
【図６】本発明の別の実施形態による、半連続炭素繊維マットで形成した充填材を含有する保護層を備えたＣＭＣ物品の断面を示すスキャン顕微鏡画像。
【図７】図６のＣＭＣ物品を製造するために使用するタイプの炭素マットのスキャン画像。
【符号の説明】
【００２４】
１４  トウ
１５  強化材料
１６  セラミックマトリックス材料
１８  ＣＭＣ物品
２０  基体
２２  保護層
２４  最外表面
２６  環境バリヤ皮膜
【図１】
0005301769.tif 000002
【図２】
0005301769.tif 000003
【図３】
0005301769.tif 000004
【図４】
0005301769.tif 000005
【図５】
0005301769.tif 000006
【図６】
0005301769.tif 000007
【図７】
0005301769.tif 000008