(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミック繊維を含有するセラミックマトリックス複合材料に関し、それらを低重量と同時に優れた熱的及び機械的特性を要求される工業的利用及び航空宇宙利用に供される改善された破壊靱性及び他の特性を有した複合材料の提供。【解決手段】炭化ケイ素と化学組成Mn+1AXn(MはTi、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf又はTaから選択される遷移金属；AはAl、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl又はPbから選択されるA族元素；XはＣ又はＮ；nは1〜3の整数)を有するMAX相化合物を含むセラミックマトリックス中に連続炭化ケイ素繊維を含有する複合材料であり、炭化ケイ素繊維を含む多孔質繊維プリフォームに、炭化ケイ素粒子とMAX相前駆体を含有するスラリーを含浸させ１０２、次ぎにケイ素を含む溶融物を含浸させて１０４製造されるセラミックマトリックス複合材料。【選択図】図１
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【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料であって、以下：
炭化ケイ素と化学組成Mn+1AXn
(式中、
Mは、Ti、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf及びTaからなる群から選択され、
Aは、Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl及びPbからなる群から選択され、
Xは、炭素又は窒素であり、
nは、1〜3の整数である)
を有するMAX相化合物とを含有するセラミックマトリックス
を含み；且つ
該セラミックマトリックス中に連続炭化ケイ素繊維を含有する、
前記セラミックマトリックス複合材料。
【請求項２】
前記MAX相化合物が、前記セラミックマトリックス中に少なくとも約30重量％の濃度で存在する、請求項１に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項３】
前記MAX相化合物の濃度が、約60重量％〜約99重量％である、請求項２に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項４】
前記MAX相化合物が、以下：Ti2CdC、Sc2InC、Ti2AlC、Ti2GaC、Ti2InC、Ti2TlC、V2AlC、V2GaC、Cr2GaC、Ti2AlN、Ti2GaN、Ti2InN、V2GaN、Cr2GaN、Ti2GeC、Ti2SnC、Ti2PbC、V2GeC、Cr2AlC、Cr2GeC、V2PC、V2AsC、Ti2SC、Zr2InC、Zr2TlC、Nb2AlC、Nb2GaC、Nb2InC、Mo2GaC、Zr2InN、Zr2TlN、Zr2SnC、Zr2PbC、Nb2SnC、Nb2PC、Nb2AsC、Zr2SC、Nb2SC、Hf2InC、Hf2TlC、Ta2AlC、Ta2GaC、Hf2SnC、Hf2PbC、Hf2SnN、Hf2SC、Ti3AlC2、V3AlC2、Ti3SiC2、Ti3GeC2、Ti3SnC2、Ta3AlC2、Ti4AlN3、V4AlC3、Ti4GaC3、Ti4SiC3、Ti4GeC3、Nb4AlC3、及びTa4AlC3からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項５】
前記MAX相化合物が、以下：Ti2AlC、Ti2AlN、Ti3SiC2、Ti4AlN3及びTi4SiC3からなる群から選択される、請求項４に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項６】
前記炭化ケイ素が、前記セラミックマトリックス中に約60重量％以下の濃度で存在する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項７】
前記炭化ケイ素の濃度が、約1重量％〜約40重量％である、請求項６に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項８】
前記セラミックマトリックスが、ケイ化物をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項９】
前記ケイ化物が、ケイ化チタン、ケイ化バナジウム、ケイ化クロム、ケイ化スカンジウム、ケイ化ジルコニウム、ケイ化ニオブ、ケイ化モリブデン、ケイ化ハフニウム及びケイ化タンタルからなる群から選択される、請求項８に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項１０】
前記セラミックマトリックスが、約5重量％以下の未反応ケイ素を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のセラミックマトリックス複合材料。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセラミックマトリックス複合材料を含む少なくとも1つの部材を含む、セラミックマトリックス複合材料(CMC)部品。
【請求項１２】
前記部材が、ブレードシールセグメント、ブレード、ベーン、及び燃焼器ライナーからなる群から選択される、請求項１１に記載のCMC部品。
【請求項１３】
セラミックマトリックス複合材料を作製する方法であって、該方法が、以下のステップ：
コーティングされた炭化ケイ素繊維を含む多孔質繊維プリフォームに、炭化ケイ素粒子と少なくとも1つのMAX相前駆体を含有する固体粒子状物質を含むスラリーを含浸させて、これにより含浸繊維プリフォームを形成するステップ；
該含浸繊維プリフォームにケイ素を含む溶融物を含浸させるステップ；及び
セラミックマトリックス中に炭化ケイ素繊維を含有するセラミックマトリックス複合材料を形成するステップであって、該セラミックマトリックスが、炭化ケイ素と化学組成Mn+1AXn (式中、Mは、Ti、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf、及びTaからなる群から選択される遷移金属であり；Aは、Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl及びPbからなる群から選択されるA族元素であり、Xは炭素又は窒素であり、nは1〜3の整数である)を有するMAX相化合物とを含む、前記ステップ
を含む、前記方法。
【請求項１４】
前記溶融物がケイ素合金を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記溶融物が前記遷移金属をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶融物が、前記A族元素をさらに含む、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記溶融物が、前記ケイ素合金をその共晶組成で含む、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶融物が、ケイ素の融点未満の温度である、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも1つのMAX相前駆体が、前記遷移金属を含む炭化物、窒化物又は水素化物を含む、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも1つのMAX相前駆体が、前記A族元素を含む炭化物、窒化物又は水素化物を含む、請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、セラミックマトリックス複合材料、また特に、改善された破壊靱性及び他の特性を有し得る炭化ケイ素繊維ベースの複合材料を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
セラミックマトリックス中に埋め込まれたセラミック繊維を含有するセラミックマトリックス複合材料は、それらを低重量と同時に優れた熱的及び機械的特性を要求する工業的利用及び航空宇宙利用のための有望な候補とする特性の組み合わせを示す。例えば、SiCマトリックス中にSiC繊維を含有するSiC/SiC複合材料が、ガスタービンエンジンにおける使用及び核応用のために開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
MAX相化合物は、化学組成Mn+1AXn(式中、Mは、前周期遷移金属であり、Aは、通常は周期表のIIIA又はIVA族から選択されるA族元素であり、Xは、炭素又は窒素のいずれかであり、nは、1、2又は3から選択される整数である)を有する層状六方晶炭化物及び窒化物の族である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
セラミックマトリックス複合材料は、炭化ケイ素と化学組成Mn+1AXn (式中、Mは、Ti、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf、及びTaからなる群から選択される遷移金属であり；Aは、Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl及びPbからなる群から選択されるA族元素であり；Xは炭素又は窒素であり、nは1〜3の整数である)を有するMAX相化合物とを含むセラミックマトリックス中に連続炭化ケイ素繊維を含有する。
【０００５】
セラミックマトリックス複合材料を作製する方法は、以下のステップ：
(a) コーティングされた炭化ケイ素繊維を含む多孔質繊維プリフォームに、炭化ケイ素粒子と少なくとも1つのMAX相前駆体を含有する固体粒子状物質を含むスラリーを含浸させて、これにより含浸繊維プリフォームを形成するステップ；
(b) 上記含浸繊維プリフォームにケイ素を含む溶融物を含浸させるステップ；及び
(c) セラミックマトリックス中に炭化ケイ素繊維を含むセラミックマトリックス複合材料を形成するステップであって、上記セラミックマトリックスが、炭化ケイ素と化学組成Mn+1AXn (式中、Mは、Ti、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf、及びTaからなる群から選択される遷移金属であり；Aは、Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl及びPbからなる群から選択されるA族元素であり、Xは炭素又は窒素であり、nは1〜3の整数である)を有するMAX相化合物とを含む、前記ステップ
を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図1は、セラミックマトリックス複合材料の製造における例示的ステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書に記載されているのは、セラミックマトリックス中のMAX相の存在により、増加した破壊靱性、改善された被削性、高い熱ショック耐性、及び/又は優れた熱及び電気伝導率を示し得るセラミックマトリックス複合材料である。MAX相化合物は、例えばそれらの層状構造による改善された延性等の、典型的な炭化物及び窒化物を上回る利点を示すことが示されている。セラミックマトリックス複合材料は、炭化ケイ素とMAX相化合物とを含むセラミックマトリックス中に炭化ケイ素繊維のフレームワークを含む。
【０００８】
MAX相化合物は、化学組成Mn+1AXn(式中、Mは、以下：Ti、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf、及びTaから選択される遷移金属であり、Aは、以下：Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl及びPbから選択されるA族元素であり、Xは炭素又は窒素であり、nは1〜3の整数である)を有する。A族元素は、主に周期表のIIIA及びIVA族に由来し、遷移金属は、IIIB-VIB族に由来する前周期遷移金属である。MAX相化合物は、炭化物であってもよいし、窒化物であってもよい。セラミックマトリックスは単一のMAX相化合物に限定されず、このため少なくとも1つのMAX相化合物を含有すると理解することができる。
【０００９】
1つの例において、MはTiであり、MAX相化合物は、以下：Ti2CdC、Ti2AlC、Ti2GaC、Ti2InC、Ti2TlC、Ti2AlN、Ti2GaN、Ti2InN、Ti2GeC、Ti2SnC、Ti2PbC、Ti2SC、Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti3GeC2、Ti3SnC2、Ti4AlN3、Ti4GaC3、Ti4SiC3、及びTi4GeC3から選択することができる。好ましいMAX相化合物は、Ti2AlC、Ti2AlN、Ti3SiC2、Ti4AlN3及びTi4SiC3を含有する。
【００１０】
第2の例において、MはVであり、MAX相化合物は、以下：V2AlC、V2GaC、V2GaN、V2GeC、V2PC、V2AsC、V3AlC2、及びV4AlC3から選択することができる。
【００１１】
第3の例において、MはCrであり、MAX相化合物は、以下：Cr2GaC、Cr2GaN、Cr2AlC、及びCr2GeCから選択することができる。
【００１２】
第4の例において、MはScであり、MAX相化合物は、Sc2InCを含み得る。
【００１３】
第5の例において、MはZrであり、MAX相化合物は、以下：Zr2InC、Zr2TlC、Zr2InN、Zr2TlN、Zr2SnC、Zr2PbC、及びZr2SCから選択することができる。
【００１４】
第6の例において、MはNbであり、MAX相化合物は、以下：Nb2AlC、Nb2GaC、Nb2InC、Nb2SnC、Nb2PC、Nb2AsC、Nb2SC、及びNb4AlC3から選択することができる。
【００１５】
第7の例において、MはMoであり、MAX相化合物は、Mo2GaCを含み得る。
【００１６】
第8の例において、MはHfであり、MAX相化合物は、以下：Hf2InC、Hf2TlC、Hf2SnC、Hf2PbC、Hf2SnN、及びHf2SCから選択することができる。
【００１７】
第9の例において、MはTaであり、MAX相化合物は、以下：Ta2AlC、Ta2GaC、Ta3AlC2、及びTa4AlC3から選択することができる。
【００１８】
炭化ケイ素と比較して改善されたMAX相化合物の破壊靱性、熱ショック耐性及び被削性により、セラミックマトリックスがかなりの割合のMAX相を含有することが有利である。例えば、セラミックマトリックス中のMAX相化合物の濃度は、少なくとも約30重量％、少なくとも約40重量％、少なくとも約50重量％、少なくとも約60重量％、少なくとも約70重量％、少なくとも約80重量％、又は少なくとも約90重量％であり得る。典型的には、MAX相化合物は、セラミックマトリックス中に99重量％以下、又は95重量％以下の濃度で存在する。
【００１９】
炭化ケイ素は、セラミックマトリックス中に約1重量％〜約60重量％の濃度で存在し得る。例えば、炭化ケイ素の濃度は、少なくとも約5重量％、少なくとも約10重量％、少なくとも約20重量％、少なくとも約30重量％、少なくとも約40重量％、又は少なくとも約50重量％であってよい。典型的には、炭化ケイ素は、セラミックマトリックス中に60重量％以下、約50重量％以下、又は40重量％以下の濃度で存在する。
【００２０】
本明細書中に記載されるセラミックマトリックス複合材料は、他の特性の中でも特に、高い破壊靱性及び優れた熱ショック耐性を必要とする可能性があるセラミックマトリックス複合材料部品の全体又は一部を形成し得る。例えば、セラミックマトリックス複合材料は、タービンエンジン部材(例えば、ブレードシールセグメント、ブレード、ベーン、又は燃焼ライナー)として使用することができる。
【００２１】
図１は、セラミックマトリックスの一部としてMAX相化合物を含有するセラミックマトリックス複合材料の製造における例示的ステップを示す。セラミックマトリックス複合材料を形成するため、炭化ケイ素繊維を含む多孔質繊維プリフォームに、炭化ケイ素粒子と1つ以上のMAX相前駆体を含有する固体粒子状物質を含むスラリーを含浸させる(102)。好ましくは、炭化ケイ素繊維は、以下に記載されるような、コーティングされた炭化ケイ素繊維である。含浸繊維プリフォームはこのようにして形成される。MAX相前駆体は、含浸繊維プリフォームにケイ素を含む溶融物を含浸させると(104)、溶融物とMAX相前駆体との間に1つ以上の反応が起こり、上記のような組成を有するMAX相化合物の形成をもたらす(106)ように選択される。スラリーは、溶融含浸中に溶融物と反応して炭化ケイ素を形成することができる付加的な反応性前駆体を含有し得る。MAX相前駆体は、化合物、未反応元素、又はその両方を含み得る。含浸後に冷却すると、少なくとも2つのセラミック相(具体的には、炭化ケイ素とMAX相化合物)を含有するセラミックマトリックス中に炭化ケイ素繊維を含有するセラミックマトリックス複合材料が形成される。
【００２２】
好ましくは、溶融含浸後、セラミックマトリックスは、複合材料の特性に悪影響を及ぼし得る最小限量の未反応ケイ素を含有する。例えば、セラミックマトリックス中の未反応ケイ素の量は、約5重量％以下、又は約3重量％以下であり得る。セラミックマトリックスは、溶融含浸中に形成される付加的なセラミック相をさらに含有し得る。例えば、セラミックマトリックスは、ケイ化物相、例えば以下：ケイ化チタン、ケイ化バナジウム、ケイ化クロム、ケイ化スカンジウム、ケイ化ジルコニウム、ケイ化ニオブ、ケイ化モリブデン、ケイ化ハフニウム及びケイ化タンタル又はケイ素-A族化合物から選択される遷移金属ケイ化物を含有し得る。
【００２３】
MAX相前駆体は、遷移金属、A族元素、及び/又は炭素を含み得る。より具体的には、MAX相前駆体は、以下：Ti、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl、Pb及びCから選択される1つ以上の元素を包含し得る。上記のとおり、Ti、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf及びTaは遷移金属であり、Al、Si、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl、Pbは、A族元素と呼ぶことができる。1つの例において、MAX相前駆体は、Ti、C及び/又は上記の元素のリストから選択される別の未反応元素を含み得る。別の例において、MAX相前駆体は、上記にリストされる元素の少なくとも1つを含有する炭化物、窒化物及び/又は水素化物を含み得る。例示的MAX相前駆体は、炭化チタン及び水素化チタンを包含する。
【００２４】
一般的に言えば、MAX相前駆体としての使用に好適な炭化物は、以下：炭化チタン、炭化バナジウム、炭化クロム、炭化スカンジウム、炭化ジルコニウム、炭化ニオブ、炭化モリブデン、炭化ハフニウム及び炭化タンタルから選択される遷移金属炭化物を包含していてよく；好適な窒化物は、以下：窒化チタン、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化スカンジウム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ハフニウム及び窒化タンタルから選択される遷移金属窒化物を包含していてよく；また好適な水素化物は、以下：水素化チタン、水素化バナジウム、水素化ジルコニウム、水素化ニオブ、水素化モリブデン、水素化ハフニウム及び水素化タンタルから選択される遷移金属水素化物を包含していてよい。
【００２５】
同様にMAX相前駆体として好適なのは、以下：炭化アルミニウム、炭化リン、炭化ゲルマニウム、炭化ヒ素、炭化カドミウム及び炭化スズから選択されるA族炭化物；以下：窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化リン(V)、窒化硫黄、窒化ガリウム、窒化ゲルマニウム、窒化ヒ素、窒化カドミウム、窒化インジウム、窒化スズ、窒化テルル及び窒化鉛から選択されるA族窒化物；並びに以下：水素化アルミニウム及び水素化ポリケイ素、水素化カドミウム、水素化インジウム、及び水素化スズから選択されるA族水素化物である。
【００２６】
含浸繊維プリフォームに含浸させる溶融物は、純粋ケイ素(ケイ素金属と呼ぶことができる)、又は遷移金属及びA族元素の一方又は両方を含有するケイ素合金を含み得る。例えば、溶融物は、ケイ素金属と、Ti、V、Cr、Sc、Zr、Nb、Mo、Hf、及びTaから選択される遷移金属並びに/又はAl、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl及びPbから選択されるA族元素とを含み得る。溶融含浸が行われる温度は、溶融物の組成によって決まる。1414℃の融点(Tm)を有するケイ素金属の場合、上記温度は、約1410℃〜約1500℃であり得る。一般的に言えば、溶融含浸の温度は、金属又は合金のTmの温度であるか、又はそれを上回る温度である。ケイ素合金をその共晶組成で含む溶融物は、ケイ素金属の融点未満の温度であってよく、これは含浸中の分解を最小限にするために有利であり得る。典型的には、溶融含浸は、部材の大きさ及び複雑性にある程度応じて、数分〜数時間の時間で行われる。
【００２７】
溶融含浸の前に、スラリー含浸工程により含浸繊維プリフォームを形成し得る。溶媒及び固体粒子状物質を含むスラリーを、炭化ケイ素繊維から構築される多孔質繊維プリフォームに含浸させることができる。スラリーを導入する前に、多孔質繊維プリフォームを真空に暴露し、さらに含浸中に真空を除去して圧力勾配(例えば、約1気圧)を創出し、この圧力勾配でスラリーをプリフォームに押し込むことができる。上記の含浸は、室温(例えば、約15℃〜約25℃)で行うことができる。含浸後、含浸繊維プリフォームを乾燥させて溶媒を除去することができる。乾燥は、室温又は昇温(例えば、約40℃から約150℃)で行うことができる。典型的には、スラリー含浸は、約40体積％〜約60体積％の(残りは空孔率である)、含浸繊維プリフォーム中の固体粒子状物質のローディングレベルをもたらす。
【００２８】
スラリーの固体粒子状物質(例えば、炭化ケイ素、1つ以上のMAX相前駆体、及び任意の反応性前駆体等)は、溶融含浸中の高い反応性を促進するため、約1ミクロン〜約25ミクロンの範囲の平均粒径を有し得る。所望の粒径は、場合により、機械粉砕(例えば、SiC媒体によるボールミル粉砕)によって得ることができる。固体粒子状物質は、シグマ・アルドリッチ社(Sigma Aldrich)(ミズーリ州、セントルイス)又はアルファ・エイサー社(Alfa Aesar)(マサチューセッツ州、ワードヒル)等の多くの商業的供給源のいずれかから入手することができる。粒子状固体が懸濁される溶媒は、水性溶媒であっても有機溶媒であってもよい(例えば、水、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、又はトルエン等)。スラリーは、結合剤(例えば、ポリエチレングリコール、アクリレートコポリマー、ラテックスコポリマー、及び/又はポリビニルブチレート)、分散剤(例えば、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリビニルブチレート、リン酸エステル、ポリエチレンイミン、又はBYK(登録商標)110(Byk USA社、コネチカット州、ウォリングフォード))並びに/あるいは他のスラリー添加剤を、約10重量％以下、又は約5重量％以下の量でさらに含有し得る。例えば、別のスラリー添加剤は、2014年9月24日に出願され、参照により本明細書中に組み込まれる米国特許出願第62/054,765号「セラミックマトリックス複合材料製品の製造方法(“Method for Making Ceramic Matrix Composite Articles”)」に記載されるような、多孔質繊維プリフォームからのスラリー損失を最小限にするための前ゲル化剤物質(pre-gellant material)であり得る。
【００２９】
多孔質繊維プリフォームは、複数の織又は不織炭化ケイ素繊維の積層(lay-up)によって形成することができる。炭化ケイ素繊維は、好ましくは、製織に適した連続炭化ケイ素繊維である。好適な炭化ケイ素繊維は、例えば、NGSアドバンストファイバー社(NGS Advanced Fibers)(日本、富山県)、COI Ceramics, Inc.社(ユタ州、マグナ)、又は宇部興産(Ube Industries)(日本、東京都)から市販されている。織又は不織セラミック繊維は、多孔質繊維プリフォームを構築する前又は後に、界面コーティング(例えば、熱分解性炭素又は窒化ホウ素(BN)を含む)でコーティングすることができる。この界面コーティングは、溶融含浸中に炭化ケイ素繊維と溶融物との間の界面としての役割を果たすことが可能であり、さらにまた最終複合材料における靭性及び亀裂偏向を強化するための柔軟層(compliant layer)としての役割も果たし得る。その後、多孔質繊維プリフォームを、化学気相含浸法等の工程を用いてそれにセラミックコーティングを適用することにより、硬化させることができる。このため、多孔質繊維プリフォームの炭化ケイ素繊維を、コーティングされた炭化ケイ素繊維と呼ぶことができる。
【実施例】
【００３０】
実施例1
多孔質繊維プリフォームは、複数の二次元織炭化ケイ素繊維織物層の積層によって形成することができる。次いで、このプリフォームを、化学気相含浸法により、亀裂偏向繊維-マトリックス界面としての役割を果たす窒化ホウ素でコーティングし、その後炭化ケイ素で硬化させて、次の工程ステップ中にコーティングされた繊維を保護することができる。次に、多孔質繊維プリフォームを真空下に置いて任意の封入空気を除去し、さらに約15体積パーセントの炭化ケイ素、約5体積パーセントの水素化チタン、約35体積パーセントの炭化チタン、並びに残りの部分(水、分散剤、及び結合剤)からなる水性スラリーを、上記部材が完全に沈むまで導入し得る。部材が沈んだら、圧力を周囲圧力に戻して圧力勾配を与え、任意の封入空孔率をさらに低下させる。その後、部品取り外しの際のスラリー放出を防止するためには実質的に十分であるが、部品取り外し及び表面洗浄を容易にするためには依然として十分に柔軟であるようにスラリーの粘度が増加するまで、上記の部品を約80℃で乾燥させることができる。次いで、上記の部品を取り外し、表面を洗浄して過剰のスラリー蓄積を除去し、その後、上記部品を約150℃で乾燥させて、任意の残りの水分を除去することができる。スラリー含浸後、部品は約20％〜約60％の残留空孔率を含有する可能性があり、さらに約60重量パーセントのケイ素と約40重量パーセントのチタンを含有する溶融チタン-ケイ素合金に含浸させて、約5％未満の残留空孔率を有する高密度の複合材料を形成することができる。この高密度の複合材料は、炭化ケイ素と1つ以上のMAX相化合物を含有するセラミックマトリックス中に炭化ケイ素繊維を含有し得る。この実施例におけるMAX相化合物は、Ti3SiC2及び/又はTi4SiC3を包含し得る。
【００３１】
「少なくとも1つの＜A＞、＜B＞、...及び＜N＞」又は「少なくとも1つの＜A＞、＜B＞、...＜N＞、又はそれらの組み合わせ」あるいは「＜A＞、＜B＞、…及び/又は＜N＞」との語句は、その使用法を明らかにし、またこれにより一般公衆に知らせるため、本出願人により最も広義に定義され、本出願人により明示的に反対の主張がなされない限り、本明細書中上記又は下記の任意の他の黙示の定義に優先し、A、B、...及びNを含む群から選択される1つ以上の要素を意味する。言い換えれば、上記の語句は、上記の要素A、B、...又はNの1つ以上の任意の組み合わせ(いずれか1つの要素のみ、又は1つ以上の他の要素と組み合わせた前記1つの要素(列挙されていないさらなる要素との組み合わせも含み得る)を包含する)を意味する。
【００３２】
特定の実施形態に関してかなり詳細に記載したが、他の実施形態が可能である。従って、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲は、本明細書中に含まれる好ましい実施形態の記載に限定されるべきではない。特許請求の範囲の意味に入る全ての実施形態は、文字通りに、又は均等に、その範囲内に包含されることが意図される。
【００３３】
さらに、上記の利点は、必ずしも唯一の利点ではなく、また上記の利点の全てがあらゆる実施形態により達成されることは必ずしも期待されない。
【図１】
2017048103.tif 000003
【外国語明細書】
2017048103000001.pdf