C/SiC系マトリックスを有する耐酸化性C/C複合材料の開発

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1,マトリックス原料調製 石油系ピッチに炭化ケイ素(SiC)および炭化ホウ素(B_4C)を加えたマトリックス原料を調製した後、2150℃高温熱処理を行い、炭素の結晶構造および耐酸化性と試料組成の関係を調べた。その結果、SiCおよびB_4C添加は炭素の黒鉛化を促進させ、耐酸化性を向上させることが判った。2,C/SiC系マトリックスC/C複合材料の作製 PAN系およびピッチ系炭素繊維を用いたC/SiC系マトリックスC/C複合材料の作製条件を検討した結果、マトリックス原料の粘度を100mPa・sに調製し、フィラメントワインディング法を用いた条件が適当であることが判った。複合材料の気孔率は、SiCおよびB_4C添加により減少した。ピッチ系炭素繊維を強化繊維として用いた複合材料は、高強度・高靭性であることが判った。3,複合材料の耐酸化性評価 マトリックスへのSiCおよびB_4C添加により、1400℃までの酸化雰囲気下において優れた耐酸化性を示し、複合材料の強度および靭性は、700℃・1時間酸化後においても、劣化していないことが判った。複合材料の耐酸化性は、緻密な表面酸化保護層の形成により発現していることが判った。4,複合材料の耐酸化性改善法の確立 本年度の研究により、1400℃までの耐酸化性を有するC/C複合材料の製造法に関する知見を得た。しかし、C/C複合材料の実際の使用目的から、1400℃以上の高温耐酸化性に対する研究を行う必要がある。そこで、2000℃までの耐酸化性を有する超高耐熱性炭素/セラミックス複合材料の開発を計画中であり、平成9年度の科学研究費補助金奨励研究(A)において研究費交付申請中である。