Si-ポリマー法ならびにCVD法による3D-C/C複合材料への耐酸化SiCコーティングの形成とその高温H2O、CO2中での耐酸化性

Abstract

CVD(化学蒸着)-SiCの高温酸化に及ぼすH2OとCO2気体の影響をSiCに対する活性酸化の条件下で検討した。SiCの活性酸化により生成したSiO気体は、1,700度CにおけるSiC表面上の酸化に対抗するSiO2保護スケールを形成するためにさらに酸化させる。SiO2スケール成長速度はSiO2スケール中の酸化性気体の拡散速度により制御した。3次元-C/C(炭素繊維/炭素複合材料)表面に及ぼすCVD-SiCの酸化保護能力は新規開発のSiポリマ法を用いることにより向上した。ポリビニルアルコールはフェノール樹脂よりも緻密なSiC層を得るための結合剤としてより効果的である。CVD-SiC薄膜を3次元-C/C面の露出繊維側上に形成することに成功したが、繊維の断面上にクラックを形成するのが観察された。クラックの形成は炭素繊維の縦方向と横方向間のCTE(熱膨張係数)における差に起因する。

The influence of H2O and CO2 gases on the high temperature oxidation of CVD (Chemical Vapor Deposition)-SiC was investigated under a condition of active oxidation for SiC. The SiO gas produced by the active oxidation of SiC was further oxidized to form SiO2 protective scale against oxidation on the SiC surface at 1,700 C. The SiO2 scale growth rate was controlled by the diffusion rate of the oxidant gases in the SiO2 scale. The oxidation protection ability of the CVD-SiC on the 3D-C/C (Carbon fiber/Carbon reinforced composite) surface was also improved by using a newly developed Si-polymer process. Poly-vinyl alcohol was more effective as the binder to obtain a dense SiC layer than phenolic resin. Although the CVD-SiC film was successfully formed on the side of the yarn exposed in the 3D-C/C surface, cracks were observed to form on the cross section of the yarn. The crack formation was attributable to the difference in the CTE (Coefficient of Thermal Expansion) between longitudinal and transverse direction of carbon fiber.