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公開番号2025161521
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024064784
出願日2024-04-12
発明の名称セラミック複合体および飛翔体用レドーム
出願人三菱電機株式会社
代理人個人
主分類C04B 35/596 20060101AFI20251017BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】耐熱衝撃性の向上と研削加工性の向上とを両立させることができるセラミック複合体を得ること。
【解決手段】セラミック複合体1は、飛翔体用レドームに用いられるセラミック複合体1であって、Si₃N₄2およびBN3を含む主相と、R₂Si₃O₃N₄4を含む副相と、を含有している。セラミック複合体1の全体量に対するSi₃N₄2およびBN3の含有量は、合計で80質量%以上96質量%以下である。Si₃N₄2に対するBN3の質量の比は、2/98から10/90までの間である。BN3は、凝集粒子を含んでいる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
飛翔体用レドームに用いられるセラミック複合体であって、
Ｓｉ
3
Ｎ
4
およびＢＮを含む主相と、
Ｒ
2
Ｓｉ
3
Ｏ
3
Ｎ
4
を含む副相と、
を含有し、
前記セラミック複合体の全体量に対する前記Ｓｉ
3
Ｎ
4
および前記ＢＮの含有量は、合計で８０質量％以上９６質量％以下であり、
前記Ｓｉ
3
Ｎ
4
に対する前記ＢＮの質量の比は、２／９８から１０／９０までの間であり、
前記ＢＮは、凝集粒子を含んでいることを特徴とするセラミック複合体。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ＢＮの凝集粒子の平均粒径は、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック複合体。
【請求項３】
前記ＢＮの凝集粒子を構成する一次粒子の平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック複合体。
【請求項４】
前記Ｓｉ
3
Ｎ
4
に接している前記Ｒ
2
Ｓｉ
3
Ｏ
3
Ｎ
4
の割合は、７０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック複合体。
【請求項５】
前記Ｓｉ
3
Ｎ
4
の粒子と前記Ｒ
2
Ｓｉ
3
Ｏ
3
Ｎ
4
の粒子とに囲まれて形成される空間の平均サイズを、前記空間を囲む前記Ｓｉ
3
Ｎ
4
の粒子の平均短径で除した値は、１５以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック複合体。
【請求項６】
前記Ｓｉ
3
Ｎ
4
の粒子と前記Ｒ
2
Ｓｉ
3
Ｏ
3
Ｎ
4
の粒子とに囲まれて形成される空間の平均サイズは、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック複合体。
【請求項７】
前記セラミック複合体の空隙率は、５体積％以上３０体積％以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック複合体。
【請求項８】
前記Ｒ
2
Ｓｉ
3
Ｏ
3
Ｎ
4
の構成成分である希土類は、Ｙ
2
Ｓｉ
3
Ｏ
3
Ｎ
4
であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック複合体。
【請求項９】
前記ＢＮは、乱層構造ＢＮを含むことを特徴とする請求項１に記載のセラミック複合体。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載のセラミック複合体で構成されるセラミック造形物を備えることを特徴とする飛翔体用レドーム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、セラミック複合体、および、このセラミック複合体が用いられる飛翔体用レドームに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、設定された目標に向けて電波誘導により飛翔する飛翔体が知られている。飛翔体には、目標までの距離および方位を計測するアンテナなどの電子機器が搭載されており、この電子機器を飛翔時の空力から保護するために、飛翔体の先端にはレドームが設置されている。
【０００３】
飛翔体は、超音速で飛翔するため、飛翔時の空気との摩擦によって急激な加熱（空力加熱）を受ける。特に、飛翔体の先端に設置されるレドームは、空力加熱により１０００℃以上の温度に加熱される。このため、レドームには、耐熱性と耐熱衝撃性とが要求される。また、飛翔体は、飛翔時に目標までの距離および方位を計測するため、レドームを介してアンテナによる電波の送受信を行う必要があり、レドームには、電波透過性も要求される。
【０００４】
このようなレドームの要求性能を満たすために、レドームの材料には、コージェライト、溶融シリカなどの熱膨張率が３ｐｐｍ／℃以下の酸化物セラミック（ファインセラミック）が使用されるのが一般的である。しかしながら、これらの酸化物セラミックを従来よりも高速で飛翔する飛翔体のレドームに適用した場合、レドームの耐熱衝撃性が十分ではなく、空力加熱による熱応力でレドームに割れが発生する可能性がある。以下、セラミック製のレドームを「セラミック造形物」と称する。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１には、酸化物セラミックよりも機械強度が高くかつ耐熱衝撃性に優れるＳｉ
3
Ｎ
4
(窒化ケイ素)を材料として用いたセラミック造形物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１３／１２４８７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｓｉ
3
Ｎ
4
は、機械強度が高くかつ耐熱衝撃性に優れる反面、高硬度な性質を有するため、特許文献１に開示されているようにセラミック造形物の材料としてＳｉ
3
Ｎ
4
を用いると、セラミック造形物を製造する際に必要な研削加工が困難であるという問題がある。
【０００８】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、耐熱衝撃性の向上と研削加工性の向上とを両立させることができるセラミック複合体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意研究した結果、セラミック造形物に用いられるセラミック複合体などのセラミック材料の耐熱衝撃性は、セラミック材料の熱膨張率、熱伝導率、機械強度（主に、曲げ強度）および弾性率と関連しており、セラミック材料の熱伝導率および機械強度が高くかつ熱膨張率および弾性率が低いほど向上することに着目した。また、セラミック材料の研削加工性は、セラミック材料の弾性率と関連しており、セラミック材料の弾性率が低いほど向上することに着目した。さらに、Ｓｉ
3
Ｎ
4
自体は、弾性率が高いため、セラミック材料の耐熱衝撃性および研削加工性が低下する原因となることに着目した。そこで、Ｓｉ
3
Ｎ
4
と共に、熱伝導率が高くかつ弾性率が低いＢＮ（窒化ホウ素）の凝集粒子を用い、Ｓｉ
3
Ｎ
4
とＢＮとを特定の含有量および質量比で組み合わせて複合化させ、さらに副相としてＳｉ
3
Ｎ
4
の粒子間の結合を強固にして機械強度を向上させるＲ
2
Ｓｉ
3
Ｏ
3
Ｎ
4
（希土類酸窒化物）を含有させることにより、耐熱衝撃性の向上と研削加工性の向上とを両立させ得ることを見出し、本開示を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるセラミック複合体は、飛翔体用レドームに用いられるセラミック複合体であって、Ｓｉ
3
Ｎ
4
およびＢＮを含む主相と、Ｒ
2
Ｓｉ
3
Ｏ
3
Ｎ
4
を含む副相と、を含有している。セラミック複合体の全体量に対するＳｉ
3
Ｎ
4
およびＢＮの含有量は、合計で８０質量％以上９６質量％以下である。Ｓｉ
3
Ｎ
4
に対するＢＮの質量の比は、２／９８から１０／９０までの間である。ＢＮは、凝集粒子を含んでいる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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