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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023176316
(43)【公開日】2023-12-13
(54)【発明の名称】セラミックス基複合材料とその製造方法
(51)【国際特許分類】
C04B 35/80 20060101AFI20231206BHJP
C04B 35/653 20060101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
C04B35/80
C04B35/653
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022088542
(22)【出願日】2022-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】500302552
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩエアロスペース
(71)【出願人】
【識別番号】503361400
【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
(74)【代理人】
【識別番号】100097515
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 実
(74)【代理人】
【識別番号】100136700
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 俊博
(72)【発明者】
【氏名】久保田 勇希
(72)【発明者】
【氏名】宇田 道正
(72)【発明者】
【氏名】高田 卓弥
(72)【発明者】
【氏名】青木 卓哉
(57)【要約】
【課題】セラミックス基複合材料において、耐熱性を有しつつクラックの発生が抑えられたマトックスを得るための新たな技術を提供する。
【解決手段】マトリックスと、マトリックス内に設けられた強化繊維とを備えるセラミックス基複合材料の製造方法では、マトリックスの液体原料内に強化繊維を配置し（ステップＳ２）、液体原料内の強化繊維をマトリックス形成温度に加熱し（ステップＳ３１）、液体原料内の強化繊維を耐熱性付与温度に加熱する（ステップＳ３２）。耐熱性付与温度は、マトリックス形成温度を超える温度であり、ステップＳ３１とステップＳ３２を繰り返し行う。
【選択図】図４
【解決手段】マトリックスと、マトリックス内に設けられた強化繊維とを備えるセラミックス基複合材料の製造方法では、マトリックスの液体原料内に強化繊維を配置し（ステップＳ２）、液体原料内の強化繊維をマトリックス形成温度に加熱し（ステップＳ３１）、液体原料内の強化繊維を耐熱性付与温度に加熱する（ステップＳ３２）。耐熱性付与温度は、マトリックス形成温度を超える温度であり、ステップＳ３１とステップＳ３２を繰り返し行う。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マトリックスと、前記マトリックス内に設けられた強化繊維とを備えるセラミックス基複合材料の製造方法であって、
（Ａ）前記マトリックスの液体原料内に強化繊維を配置し、
（Ｂ）前記液体原料内の前記強化繊維をマトリックス形成温度に加熱し、
（Ｃ）前記液体原料内の前記強化繊維を耐熱性付与温度に加熱し、
耐熱性付与温度は、マトリックス形成温度を超える温度であり、前記（Ｂ）と前記（Ｃ）を繰り返し行う、セラミックス基複合材料の製造方法。
（Ａ）前記マトリックスの液体原料内に強化繊維を配置し、
（Ｂ）前記液体原料内の前記強化繊維をマトリックス形成温度に加熱し、
（Ｃ）前記液体原料内の前記強化繊維を耐熱性付与温度に加熱し、
耐熱性付与温度は、マトリックス形成温度を超える温度であり、前記（Ｂ）と前記（Ｃ）を繰り返し行う、セラミックス基複合材料の製造方法。
【請求項2】
前記（Ｂ）において、
（Ｂ１）前記強化繊維の温度が、前記強化繊維に対してマトリックスが堆積する第１温度範囲内のマトリックス形成温度になるように、前記強化繊維の温度を上昇させ、
（Ｂ２）前記強化繊維の温度が、前記強化繊維に対してマトリックスが堆積しない第２温度範囲内の温度になるように、前記強化繊維の温度を下降させ、
各回の前記（Ｂ）において、前記（Ｂ１）と前記（Ｂ２）を繰り返す、請求項１に記載のセラミックス基複合材料の製造方法。
（Ｂ１）前記強化繊維の温度が、前記強化繊維に対してマトリックスが堆積する第１温度範囲内のマトリックス形成温度になるように、前記強化繊維の温度を上昇させ、
（Ｂ２）前記強化繊維の温度が、前記強化繊維に対してマトリックスが堆積しない第２温度範囲内の温度になるように、前記強化繊維の温度を下降させ、
各回の前記（Ｂ）において、前記（Ｂ１）と前記（Ｂ２）を繰り返す、請求項１に記載のセラミックス基複合材料の製造方法。
【請求項3】
前記（Ｃ）において、前記強化繊維の温度が、前記セラミックス基複合材料の使用環境に対する耐熱性を付与するための第３温度範囲内の耐熱性付与温度になるように、前記強化繊維の温度を上昇させる、請求項１又は２に記載のセラミックス基複合材料の製造方法。
【請求項4】
第２温度範囲の下限は、前記液体原料の沸点以上であり、あるいは、第２温度範囲の上限は、液体原料の沸点よりも低い、請求項２に記載のセラミックス基複合材料の製造方法。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか一項に記載のセラミックス基複合材料の製造方法により製造されたセラミックス基複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セラミックスで形成されたマトリックスと、マトリックス内に設けられた強化繊維とを備えるセラミックス基複合材料に関する。また、本発明は、セラミックス基複合材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
セラミックス基複合材料は、ロケットのエンジンや航空機のジェットエンジンなどにおいて高温構造部材として使用されている。セラミックス基複合材料は、セラミックスをマトリックスとし、マトリックス内に強化繊維が設けられた材料である。セラミックスとして例えば炭化ケイ素が用いられている。
【0003】
セラミックス基複合材料のマトリックス生成方法の１つとして膜沸騰法（ＦＢ：Film Boiling）がある。膜沸騰法では、例えば次のようにマトリックスを形成することができる。強化繊維を、マトリックスの液体原料（例えばＬＰＣＳ：Liquid Polycarbosilane）内に配置し、この状態で、強化繊維を加熱する。これにより、ＬＰＣＳによるマトリックスが強化繊維に析出して形成される。その後、マトリックスが形成された強化繊維を、例えば加熱炉において、更に高い温度（例えば１２００℃以上の高温）で熱処理することにより、マトリックスの耐熱性を向上させる。膜沸騰法は、例えば下記の非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Min Mei et al. 「Preparation of C/SiC composites by pulse chemical liquid-vapor deposition process」,Materials Letters 82 (2012) 36-38
【非特許文献2】C. Besnarda et al. 「Synthesis of hexacelsian barium aluminosilicate by film boiling chemical vapour process」，Journal of the European Ceramic Society 40 (2020) 3494-3497
【非特許文献3】Masanori SHIMIZU et al. 「Crystallization Behavior and Change in Surface Area of Alkoxide-Derived Mullite Precursor Powders with Different Compositions」，Journal of the Ceramic Society of Japan 105 [2] 131-135 (1997)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
膜沸騰法によりマトリックスが形成された強化繊維を上述のように高温で熱処理すると、マトリックスの耐熱性は向上するが、マトリックスの体積が収縮し、その結果、マトリックスにクラックが生じてしまう。
また、膜沸騰法によりセラミックス基複合材料を製造する場合には、上述のように、膜沸騰法によるマトリックス形成の後に、例えば加熱炉において、マトリックスに耐熱性を向上させるための熱処理を追加で行うことになる。
また、膜沸騰法によりセラミックス基複合材料を製造する場合には、上述のように、膜沸騰法によるマトリックス形成の後に、例えば加熱炉において、マトリックスに耐熱性を向上させるための熱処理を追加で行うことになる。
【0006】
そこで、本発明の目的は、膜沸騰法によりセラミックス基複合材料を製造する場合に、膜沸騰法の処理の後に追加の熱処理を行わなくても耐熱性を有するマトリックスを備えたセラミックス基複合材料の製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、耐熱性を有しつつクラックの発生が抑えられたマトックスを提供することにある。
また、本発明の目的は、耐熱性を有しつつクラックの発生が抑えられたマトックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の目的を達成するため、本発明によると、マトリックスと、前記マトリックス内に設けられた強化繊維とを備えるセラミックス基複合材料の製造方法であって、
（Ａ）前記マトリックスの液体原料内に強化繊維を配置し、
（Ｂ）前記液体原料内の前記強化繊維をマトリックス形成温度に加熱し、
（Ｃ）前記液体原料内の前記強化繊維を耐熱性付与温度に加熱し、
耐熱性付与温度は、マトリックス形成温度を超える温度であり、前記（Ｂ）と前記（Ｃ）を繰り返し行う、セラミックス基複合材料の製造方法が提供される。
（Ａ）前記マトリックスの液体原料内に強化繊維を配置し、
（Ｂ）前記液体原料内の前記強化繊維をマトリックス形成温度に加熱し、
（Ｃ）前記液体原料内の前記強化繊維を耐熱性付与温度に加熱し、
耐熱性付与温度は、マトリックス形成温度を超える温度であり、前記（Ｂ）と前記（Ｃ）を繰り返し行う、セラミックス基複合材料の製造方法が提供される。
【0008】
また、本発明によると、この製造方法により製造されたセラミックス基複合材料が提供される。
【発明の効果】
【0009】
本発明の製造方法によると、膜沸騰法の処理の後に追加の熱処理を行わなくても耐熱性を有するマトリックスを備えたセラミックス基複合材料を製造できる。
また、本発明のセラミックス基複合材料は、耐熱性を有しつつクラックの発生が抑えられたマトックスを有する。
また、本発明のセラミックス基複合材料は、耐熱性を有しつつクラックの発生が抑えられたマトックスを有する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態によるセラミックス基複合材料の断面を示す拡大概略構成図である。
【図4】本発明の実施形態によるセラミックス基複合材料の製造方法を示すフローチャートである。
【図5A】本発明の実施形態による製造方法で用いられる取付具の構成例を示す。
【図7】実施例における膜沸騰法での温度変化を示すグラフである。
【図8A-8E】実施例で得られたセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。
【図9】比較例１における膜沸騰法での温度変化を示すグラフである。
【図10A-10E】比較例１で得られたセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。
【図11】比較例２における膜沸騰法での温度変化を示すグラフである。
【図12A-12E】比較例２で得られたセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。
【図13A】熱暴露試験を行う前の実施例のセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。
【図13B】熱暴露試験を行った後の実施例のセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。
【図14】熱暴露試験を行った後の実施例のセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による別の画像である。
【図15A】熱暴露試験を行う前の比較例１のセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。
【図15B】熱暴露試験を行った後の比較例１のセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。
【図16】実施例と比較例２のセラミックス基複合材料の質量と温度との関係を示すグラフである。
【図17】実施例と比較例によりそれぞれ製造されたセラミックス基複合材料についての貫通型クラック率の計測値を示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0012】
図１は、本発明の実施形態によるセラミックス基複合材料１０の断面における外表面付近を示す拡大概略構成図である。図２Ａは、図１の２Ａ－２Ａ断面図である。セラミックス基複合材料１０は、ロケットのエンジンや航空機のジェットエンジンなどにおいて高温構造部材として使用されるものであってよい。セラミックス基複合材料１０は、マトリックス３と、マトリックス３内に設けられた強化繊維５とを備える。
【0013】
マトリックス３は、セラミックスで形成されており、セラミックス基複合材料１０の母材である。マトリックス３は、主に炭化ケイ素（ＳｉＣ）により形成されたものであってよいが、他のセラミックスで形成されていてもよい。
【0014】
強化繊維５は、糸状に延びるものであり、複数本（例えば多数本）の強化繊維５が、マトリックス３の内部に配置されている。例えば、多数本の強化繊維５により形成された（織られた又は編まれた）繊維体がマトリックス３の内部に配置されていてよい。強化繊維５は、セラミックスの繊維であってよい。強化繊維５は、例えば炭素繊維又は炭化ケイ素繊維であってよい。ただし、強化繊維５は、これらに限定されず、例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維などの耐熱性酸化物繊維であってもよい。
【0015】
【0016】
本実施形態によるセラミックス基複合材料１０のマトックス３は、セラミックス基複合材料１０の使用環境における想定上限温度に対して耐熱性を有しつつ、クラックの発生が抑えられている（すなわち、マトリックス内に生じているクラックの大きさと数が抑えられている）。想定上限温度は、例えば１４００℃以上であり１６００℃以下の範囲内の温度（例えば１４００℃）であってよいが、この範囲内の温度に限定されない。
【0017】
以下において、セラミックス基複合材料１０の一例を、マトリックス３における貫通型クラック２ａと貫通型クラック率に基づいて説明する。しかし、本実施形態によるセラミックス基複合材料１０（すなわち、後述の製造方法により製造されるセラミックス基複合材料１０）は、貫通型クラック率に関して以下で説明する構成に限定されず、その使用環境における想定上限温度に対して耐熱性を有しつつ、クラック（貫通型クラック２ａと途中停止型クラック２ｂ）の発生が抑えられているものであればよい。
【0018】
貫通型クラック２ａは、マトリックス３の外表面３ａと強化繊維５の両方に達しているクラックである。すなわち、貫通型クラック２ａは、外表面３ａに開口しており、当該開口からマトリックス３内の強化繊維５まで延びているクラックである。途中停止型クラック２ｂは、マトリックス３の外表面３ａと強化繊維５の両方に達していないクラックである。すなわち、途中停止型クラック２ｂとして、マトリックス３の外表面３ａと強化繊維５の一方にのみ達しているクラックと、マトリックス３の外表面３ａと強化繊維５のいずれにも達していないクラックがある。
【0019】
一例では、セラミックス基複合材料１０の使用環境での想定上限温度に加熱される前と後のいずれにおいても、セラミックス基複合材料１０の任意の断面（以下で単に材料断面ともいう）における貫通型クラック率が上限値以下に保たれるように、セラミックス基複合材料１０は構成されていてよい。この上限値は、例えば０．５％以下であるが、これに限定されない。
【0020】
貫通型クラック率は、材料断面において外表面３ａに沿った任意の単位領域（後述の図２Ｂを参照）の長さに対する、当該単位領域内における貫通型クラック２ａの幅の合計値の割合である。どの材料断面におけるどの単位領域についても、セラミックス基複合材料１０の使用環境での想定上限温度に加熱される前と後のいずれにおいても、セラミックス基複合材料１０の貫通型クラック率の上限値は、一例では０．５％以下、０．１％以下、又はゼロ％であってよい。
【0021】
材料断面において、貫通型クラック２ａが外表面３ａに沿う方向に長く延びている場合には、単位領域内における当該貫通型クラック２ａの幅は、当該材料断面に直交する方向の幅である。なお、材料断面は、セラミックス基複合材料１０を、外表面３ａと垂直な平面で仮に切断した場合の断面である。
【0022】
貫通型クラック率は、次の式（１）で表すことができる。すなわち、式（１）により算出される値が、貫通型クラック率（％）である。
【0023】
【数1】
【0024】
ここで、Ｎは、単位領域内に存在する貫通型クラック２ａの数であり、ｍは、貫通型クラック２ａの識別番号であり、ｗｍは、識別番号がｍである貫通型クラック２ａの幅であり、Σはｍ＝１からｍ＝Ｎまでのｗｍの合計を示し、Ｌは、マトリックス３の外表面３ａに沿う方向における単位領域の長さである。
【0025】
マトリックス３の外表面３ａに沿った単位領域の長さとは、材料断面における長さであって、１００μｍ以上であって１０００μｍ以下の範囲内の長さ（例えば３００μｍ又は７００μｍ）であってよいが、この範囲内の長さに限定されない。
【0026】
図２Ｂは、本実施形態の場合を示す図２Ａの断面において、単位領域を示した図である。図２Ｃは、図２Ｂに対応するが、参考例（例えば後述の比較例１又は２）の場合を示す。図２Ｂと図２Ｃにおいて互いに連続する２つの単位領域（破線で囲んだ領域）を図示している。また、外表面３ａに沿った単位領域の長さ（直線的な長さ）を両方向矢印で示している。
【0027】
本実施形態の場合の一例を示す図２Ｂにおいて、貫通型クラック２ａが存在していないので、貫通型クラック率はゼロである。
【0028】
参考例の場合を示す図２Ｃの場合には、いずれの単位領域においても、貫通型クラック２ａが２つ存在する。したがって、貫通型クラック率の上記計算式（１）は、次の式（２）となる。
【0029】
【数2】
【0030】
ここで、ｗ１は、単位領域内の一方の貫通型クラック２ａの幅（図２Ｃの左右方向の寸法）であり、ｗ２は、当該単位領域内の他方の貫通型クラック２ａの幅（図２Ｃの左右方向の寸法）である。参考例の場合、貫通型クラック率は、例えば１％よりも大きくなる。
【0031】
マトリックス３は、図１と図２Ａに示すように、複数（多数）の層７が積み重なった層構造を有していてよい。この場合、マトリックス３の全体が当該層構造となっていてもよい。すなわち、マトリックス３の全体が、互いに積層された多数の層７により形成されていてもよい。あるいは、マトリックス３において、層構造になっている領域（例えば、外表面３ａから強化繊維５に達するまでの領域）と、層構造になっていない領域（例えば、一部の隣接する強化繊維５同士の間の領域）とが存在していてもよい。層構造になっていない領域は、例えば後述の後述の製造方法において、熱分解ガスの濃度や温度条件などの影響により、セラミックス（マトリックス３）の析出速度が速くなり過ぎてしまった領域である。層構造の各層７の厚みは、１μｍ以上であり１０μｍ以下であってもよいし、又は、２μｍ以上であり８μｍ以下であってもよいが、これらの範囲内の厚みに限定されない。
【0032】
層構造では、例えば、強化繊維５毎に、当該強化繊維５を中心に、当該強化繊維５を覆うように対応する複数の層７が形成されていてよい。このように各強化繊維５について、その断面において、当該強化繊維５の外周面を囲むように当該外周面の側から順に複数（多数）の層７が積層されている。この場合、任意の１本の強化繊維５を中心に形成された層７（又は後述の副層７ａ，７ｂ又は７ｃ）が、他の１本の強化繊維５を中心に又は他の複数本の各々の強化繊維５を中心に形成された層７（又は副層７ａ，７ｂ又は７ｃ）と接触するようになる箇所では、互いに接触するこれらの層７（又は副層７ａ，７ｂ又は７ｃ）は、これらの強化繊維５を囲む１つの共通層（又は共通副層）をなすように形成されている。共通層７よりも内側に位置し共通層７ではない各層７は、対応する１つの強化繊維５のみを囲むように形成されていてよい。共通層７は、複数又は多数形成されていてよい。
【0033】
マトリックス３の層構造は、次の（Ａ）～（Ｃ）の特徴を有していてよい。
【0034】
（Ａ）互いに隣接する層７同士の境界においてマトリックス３の弾性率が急激に（例えば不連続に）変化している。すなわち、互いに隣接する層７について、当該両層７の一方から当該両層７の他方へ移行すると、マトリックス３の弾性率が急激に変化する。互いに隣接する層７同士の各対について、当該層７同士の境界においてマトリックス３の弾性率が急激に変化していてよい。
【0035】
（Ｂ）互いに隣接する層７同士の境界においてマトリックス３の結晶化度が急激に（例えば不連続に）変化している。すなわち、互いに隣接する層７について、当該両層７の一方から当該両層７の他方へ移行すると、マトリックス３の結晶化度が急激に変化する。互いに隣接する層７同士の各対について、当該層７同士の境界においてマトリックス３の結晶化度が急激に変化していてよい。結晶化度は、層７において当該層７の全体積に対して結晶が占める体積の割合、層７における結晶粒子サイズ（例えば平均結晶粒子サイズ）、又は、これらの両方を考慮した結晶化度であってもよい。なお、これらの両方を考慮した結晶化度は、例えば、上記体積の割合に所定の係数ｋ１を乗算した値と、上記結晶粒子サイズに所定の係数ｋ２を乗算した値との和であってよい。
【0036】
（Ｃ）互いに隣接する層７同士の境界においてマトリックス３の組成が急激に（例えば不連続に）変化している。すなわち、互いに隣接する層７について、当該両層７の一方から当該両層７の他方へ移行すると、マトリックス３の組成が急激に変化する。互いに隣接する層７同士の各対について、当該層７同士の境界においてマトリックス３の組成が急激に変化していてよい。ここで、組成とは、マトリックス３を構成している主な複数の元素同士（例えば特定の２つの元素）の原子数の比率であってよい。マトリックス３が主に炭化ケイ素により形成されている場合には、上記組成は、ケイ素に対する炭素の原子数比率であってよい。すなわち、上記組成は、Ｓｉ原子の数に対するＣ原子の数の比率（以下でＣ／Ｓｉ比率という）であってよい。
【0037】
マトリックス３が主に炭化ケイ素により形成されている場合に、マトリックス３において、炭化ケイ素を構成していない炭素Ｃが隣接する二つの結晶粒の間（例えば結晶粒界）に存在し、もしくは、炭素Ｃの原子数が多めとなり結晶構造が歪んだＳｉＣが存在していてよい。また、この場合、一例では、Ｃ／Ｓｉ比率は１より大きく、マトリックス３において全てのケイ素Ｓｉは炭化ケイ素を構成していてよい。
【0038】
上記（Ａ）は、上記（Ｂ）により得られてよく、上記（Ｂ）は、上記（Ｃ）により得られてよい。例えば、結晶化度が相対的に高い層７は、弾性率が相対的に高い層７であり、結晶化度が相対的に低い層７は、弾性率が相対的に低い層７であってよい。また、上述のＣ／Ｓｉ比率は、上述の結晶化度および弾性率を表わしていてよい。この場合、Ｃ／Ｓｉ比率が低いことは、結晶化度が高く、その結果、弾性率が高いことを示している。したがって、Ｃ／Ｓｉ比率が低い層７ほど、結晶の割合が大きく、又は、結晶粒子サイズが大きいので、当該層７は、結晶化度が高く、弾性率が高い。一方、Ｃ／Ｓｉ比率が高い層７ほど、炭素Ｃの割合が多いので、当該層７は、相対的に非晶質に近く、又は、結晶粒子サイズが小さく、したがって、弾性率が低い。
【0039】
なお、マトリックス３の層構造は、必ずしも上記（Ａ）～（Ｃ）の全ての特徴を有していなくてもよく、上記（Ａ）～（Ｃ）のいずれか１つ又は２つの特徴を有していてもよい。例えば、互いに隣接する層７同士の境界において、マトリックス３の弾性率が変化していればよく、マトリックス３の結晶化度と組成の一方又は両方は変化していなくてもよい。なお、上記（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）について、マトリックス３の弾性率、結晶化度、又は組成は、互いに隣接する層７同士の境界において、変化していればよく、必ずしも上述のように急激に変化している必要はない。
【0040】
図３は、図１の部分拡大図に相当する。マトリックス３において、各層７、又は一部の層７は、図３のように、当該層７に対応する強化繊維５に近い順で複数の副層７ａ，７ｂ，７ｃを含んでいてよい。図３において、隣接する副層同士の境界を破線で示し、隣接する層７同士の境界を実線で示している。複数の副層を有する各層７は、次の（ａ）～（ｃ）の特徴を有していてよい。上記（Ａ）の場合に、層７は、下記（ａ）の特徴を有していてよく、上記（Ｂ）の場合に、層７は、下記（ｂ）の特徴を有していてよく、上記（Ｃ）の場合に、層７は、下記（ｃ）の特徴を有していてよい。
【0041】
（ａ）層７を構成する複数（図３の例では３つ）の副層７ａ，７ｂ，７ｃは、上述の弾性率が互いに異なっており、相対的に弾性率が高い副層７ｃと相対的に弾性率が低い副層７ａとを含む。この場合、副層７ｂの弾性率は、副層７ｃの弾性率と副層７ａの弾性率との間の値を有していてよい。また、複数の副層７ａ，７ｂ，７ｃについて、互いに隣接する副層同士は、マトリックス３の弾性率が両者の境界で急激に（例えば不連続に）変化していてよい。また、各副層７ａ，７ｂ，７ｃにおいて、マトリックス３の弾性率が実質的に均一であってよい。なお、層７において、対応する強化繊維５から離れた副層ほど、弾性率が高くなっていてよい。
【0042】
（ｂ）層７を構成する複数（図３の例では３つ）の副層７ａ，７ｂ，７ｃは、上述の結晶化度が互いに異なっており、相対的に結晶化度が高い副層７ｃと相対的に結晶化度が低い副層７ａとを含む。この場合、副層７ｂの結晶化度は、副層７ｃの結晶化度と副層７ａの結晶化度との間の値を有していてよい。また、複数の副層７ａ，７ｂ，７ｃについて、互いに隣接する副層同士は、マトリックス３の結晶化度が両者の境界で急激に（例えば不連続に）変化していてよい。また、各副層７ａ，７ｂ，７ｃにおいて、マトリックス３の結晶化度が実質的に均一であってよい。なお、層７において、対応する強化繊維５から離れた副層ほど、結晶化度が高くなっていてよい。
【0043】
（ｃ）層７を構成する複数（図３の例では３つ）の副層７ａ，７ｂ，７ｃは、上述の原子数の比率（上記組成）が互いに異なっており、原子数の当該比率が相対的に高い副層７ｃ又は７ａと原子数の当該比率が相対的に低い副層７ａ又は７ｃとを含む。この場合、副層７ｂの当該比率は、副層７ｃの当該比率と副層７ａの当該比率との間の値を有していてよい。また、複数の副層７ａ，７ｂ，７ｃについて、互いに隣接する副層同士は、マトリックス３の当該比率が両者の境界で急激に（例えば不連続に）変化していてよい。また、各副層７ａ，７ｂ，７ｃにおいて、マトリックス３の当該比率が実質的に均一であってよい。なお、マトリックス３が主に炭化ケイ素により形成されている場合には、層７において、対応する強化繊維５から離れた副層ほど、Ｃ／Ｓｉ比率が低くなっていてよい。
【0044】
上記（ａ）は、上記（ｂ）により得られてよく、上記（ｂ）は、上記（ｃ）により得られてよい。例えば、結晶化度が相対的に高い副層は、弾性率が相対的に高い副層であり、結晶化度が相対的に低い副層は、弾性率が相対的に低い副層であってよい。なお、層７は、必ずしも上記（ａ）～（ｃ）の全ての特徴を有していなくてもよく、上記（ａ）～（ｃ）のいずれか１つ又は２つの特徴を有していてもよい。例えば、互いに隣接する副層同士の境界において、マトリックス３の弾性率が変化していればよく、マトリックス３の結晶化度と組成の一方又は両方は変化していなくてもよい。特に、互いに隣接する層７のそれぞれに属し両層７同士の境界を跨いで互いに隣接する副層同士は、弾性率、結晶化度、および組成のうち、少なくとも弾性率が互いに異なっている。また、１つの層７において、互いに隣接する副層同士は、弾性率、結晶化度、および組成のうち、少なくとも弾性率が互いに異なっている。なお、上記（ａ）、（ｂ）、又は（ｃ）について、マトリックス３の弾性率、結晶化度、又は組成は、互いに隣接する副層同士の境界において、変化していればよく、必ずしも上述のように急激に変化している必要はない。
【0045】
なお、１つの層７に存在する副層の数は、マトリックス３を形成する時の条件（例えば後述の昇温速度や後述の第１目標温度など）に影響され得るので、３つに限定されず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。また、副層７ａ，７ｂ，７ｃ同士の境界が明確でない層７が存在していてもよい。この場合、１つの層７において、２つの副層が存在していてもよいし、副層が存在していなくてもよい。
【0046】
各副層７ａ，７ｂ，７ｃの厚みは、０．１μｍ以上であり１０．０μｍ以下であってもよいし、０．３μｍ以上であり１０．０μｍ以下であってもよいし、又は、０．３μｍ以上であり８．０μｍ以下であってもよいが、他の数値範囲内の値であってもよい。
【0047】
マトリックス３の内部に存在し、その外表面３ａに開口していない複数（多数）の微小な閉気孔９が形成されていてよい。各閉気孔９は、マトリックス３により密閉された空隙である。各閉気孔９は、１つの層７又は副層７ａ，７ｂ，７ｃの内部に含まれる程度の寸法を有するものであってよい。例えば、各閉気孔９の寸法（その各方向の寸法のうち最大寸法）は、２μｍ以上であり８μｍ以下の範囲内の値であってよい。ただし、当該範囲外の寸法を有する閉気孔９がマトリックス３の内部に存在してもよい。
【0048】
（セラミックス基複合材料の製造方法）
図４は、本発明の実施形態によるセラミックス基複合材料１０の製造方法を示すフローチャートである。図５Ａは、この製造方法に使用可能な取付具１００の構成例を示す。本実施形態による製造方法により、上述した実施形態によるセラミックス基複合材料１０が得られる。この製造方法は、ステップＳ１～Ｓ３を有する。
図４は、本発明の実施形態によるセラミックス基複合材料１０の製造方法を示すフローチャートである。図５Ａは、この製造方法に使用可能な取付具１００の構成例を示す。本実施形態による製造方法により、上述した実施形態によるセラミックス基複合材料１０が得られる。この製造方法は、ステップＳ１～Ｓ３を有する。
【0049】
＜ステップＳ１＞
ステップＳ１において、複数本（多数本）の強化繊維５を用意する。例えば、多数本の強化繊維５により形成された（織られた又は編まれた）繊維体を用意する。繊維体は、３次元の形状を有するものであってよい。ステップＳ１で用意する強化繊維５は、例えば炭素繊維又は炭化ケイ素繊維であってよいが、上述のように、これらに限定されない。
ステップＳ１において、複数本（多数本）の強化繊維５を用意する。例えば、多数本の強化繊維５により形成された（織られた又は編まれた）繊維体を用意する。繊維体は、３次元の形状を有するものであってよい。ステップＳ１で用意する強化繊維５は、例えば炭素繊維又は炭化ケイ素繊維であってよいが、上述のように、これらに限定されない。
【0050】
＜ステップＳ２＞
ステップＳ２において、ステップＳ１で用意した複数本の強化繊維５（例えば上述の繊維体）を、マトリックス３の液体原料内に配置する。この液体原料は、マトリックス３の原料となる液体である。主に炭化ケイ素によりマトリックス３を形成する場合には、液体原料は、例えば炭化ケイ素の液体原料（ＬＰＣＳ：Liquid Polycarbosilane）であってよい。
ステップＳ２において、ステップＳ１で用意した複数本の強化繊維５（例えば上述の繊維体）を、マトリックス３の液体原料内に配置する。この液体原料は、マトリックス３の原料となる液体である。主に炭化ケイ素によりマトリックス３を形成する場合には、液体原料は、例えば炭化ケイ素の液体原料（ＬＰＣＳ：Liquid Polycarbosilane）であってよい。
【0051】
・取付具
ステップＳ２は、図５Ａに示す取付具１００を用いて行われてよい。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ－５Ｂ矢視図である。取付具１００は、加熱体１２と、１対の断熱板１４と、多孔体１６と、作用機構１７と、断熱材１８と、吊り下げ部２３を備える。
ステップＳ２は、図５Ａに示す取付具１００を用いて行われてよい。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ－５Ｂ矢視図である。取付具１００は、加熱体１２と、１対の断熱板１４と、多孔体１６と、作用機構１７と、断熱材１８と、吊り下げ部２３を備える。
【0052】
加熱体１２は、誘導加熱される。加熱体１２は、例えばグラファイトで形成されている。
【0053】
１対の断熱板１４は、加熱体１２を挟むように配置される。断熱板１４は、断熱性能を有する材料（例えばアルミナ）で形成されている。断熱板１４は、板形状を有している。なお、断熱板１４と加熱体１２は、断熱板１４の厚み方向から見た場合、例えば同じ半径の円形であってよい。
【0054】
多孔体１６は、加熱体１２と断熱板１４との間に配置される。多孔体１６は、流体が通過できる多数の孔が形成されたものであり、例えば複数枚の金網を積み重ねたものであってよい。取付具１００は、図５Ａのように、２つの多孔体１６を有していてよい。すなわち、多孔体１６は、加熱体１２と一方の断熱板１４との間、及び、加熱体１２と他方の断熱板１４との間に配置されてよい。
【0055】
作用機構１７は、繊維体１５が加熱体１２と多孔体１６との間に配置された状態で、加熱体１２、多孔体１６、及び繊維体１５を１対の断熱板１４で挟み込む力を作用させる。これにより、繊維体１５が加熱体１２と多孔体１６に接触した状態で取付具１００に保持される。２つの多孔体１６が設けられる場合、繊維体１５が、加熱体１２と一方の多孔体１６との間、及び、加熱体１２と他方の多孔体１６との間に配置された状態で、作用機構１７は、加熱体１２、２つの多孔体１６、及び２つの繊維体１５を１対の断熱板１４で挟み込む力を作用させる。これにより、各繊維体１５が加熱体１２と対応する多孔体１６とに接触した状態で取付具１００に保持される。
【0056】
作用機構１７は、例えば、ボルト１７ａとナット１７ｂを有する。ボルト１７ａは、２枚の断熱板１４および加熱体１２を隙間をもって貫通しており、各ボルト１７ａの両端部には、ナット１７ｂが螺合している。２枚の断熱板１４を互いに近づける方向に、ボルト１７ａに対してナット１７ｂを締め付けることにより、１対の断熱板１４の間に多孔体１６と加熱体１２と繊維体１５が保持される。ボルト１７ａは、誘導加熱されない材料（例えばアルミナ）で形成されていてよい。このような作用機構１７が複数（図５Ａの例では２つ）設けられてよい。
【0057】
断熱材１８は、加熱体１２と繊維体１５（図５Ａの例では２つの繊維体１５）の外周１２ａ、１５ａを覆う。すなわち、加熱体１２と繊維体１５は、それぞれ、断熱板１４の厚み方向を向く中心軸を囲む外周１２ａ，１５ａを有し、これらの外周１２ａ，１５ａが図５Ｂのように断熱材１８に覆われる。図５Ａでは、断熱材１８のうち、加熱体１２と繊維体１５の両側（この図の左右両側）に位置する部分のみ二点鎖線で図示している。断熱材１８は、断熱性能を有する材料で形成されている。例えば、断熱材１８は、ガラス製の断熱クロス（織物）であってよい。なお、断熱材１８を加熱体１２に対して固定するために、図５Ａと図５Ｂの例では、断熱材１８には、その外側から針金１９が巻き付けられていてよいが、他の手段で、断熱材１８を固定してもよい。
【0058】
繊維体１５を取付具１００に取り付けた状態（以下で単に取付状態という）では、図５Ａのように、加熱体１２、繊維体１５（２つの繊維体１５）、及び多孔体１６（２つの多孔体１６）が１対の断熱板１４で挟み込まれ、上述のように断熱材１８が、加熱体１２と繊維体１５の外周１２ａ，１５ａを覆っている。この取付状態で、各多孔体１６は、外周側に開放されている。すなわち、各多孔体１６は、断熱板１４の厚み方向を向く中心軸を囲む外周１６ａを有し、外周１６ａが、当該中心軸に対する径方向外側に外部に開放されている。なお、取付状態で、繊維体１５は、図５Ａの例では、加熱体１２に接触しているが、必ずしも加熱体１２に接触している必要はない。
【0059】
吊り下げ部２３は、ステップ２で、繊維体１５と加熱体１２を吊り下げるためのものである。図５Ｃは、図５Ａの５Ｃ－５Ｃ矢視図である。吊り下げ部２３は、板状部材２３ａと棒状部材２３ｂとを有する。板状部材２３ａは、上側の断熱板１４の上面に沿って、図５Ａと図５Ｃの左右方向に、細長く延びている。板状部材２３ａの両端部にボルト１７ａが隙間をもって貫通している。板状部材２３ａの両端部は、それぞれ、上側の断熱板１４と上側のナット１７ｂとの間に挟持されている。板状部材２３ａの中央部には、結合部２３ａ１が設けられている。この結合部２３ａ１には、棒状部材２３ｂが結合されている。棒状部材２３ｂは、結合部２３ａ１から上方へ延びている。なお、図示を省略するが、例えば、結合部２３ａ１の上面にボルトとしての突出部があり、棒状部材２３ｂの下端面にボルト穴が形成されており、当該ボルトとボルト穴とが螺合することにより、結合部２３ａ１と棒状部材２３ｂとが結合されてもよい。
【0060】
ステップＳ２では、上記取付状態で、図６のように、繊維体１５が、取付具１００と共に処理容器１１内に配置される。これにより、処理容器１１の内部に保持されている液体原料１３内に繊維体１５の全体が位置する。また、この時、取付具１００と加熱体１２と繊維体１５が、処理容器１１の内面（底面と内周面）に接触しないように、繊維体１５と加熱体１２を吊り下げ部２３により吊り下げる。また、この時、吊り下げ部２３の棒状部材２３ｂは、処理容器１１の上面の開口を塞ぐ蓋部材１１ａの貫通穴１１ａ１を貫通するように配置され、棒状部材２３ｂの上端側部分は図示しない構造物に適宜の手段により結合されて支持されてよい。
【0061】
なお、ステップＳ２において、上述の吊り下げ部は、取付具１００と加熱体１２と繊維体１５が処理容器１１の内面に接触しないように（すなわち、処理容器の内面から離間するように）繊維体１５と加熱体１２を吊り下げることができれば、図５Ａと図５Ｃ等に示す構成例に限定されない。また、取付具において各断熱板１４を省略してもよい。
【0062】
処理容器１１は、誘導加熱されない非導電性材料（例えばガラス）で形成されている。処理容器１１には、後述のステップＳ３の時に処理容器１１内の気相部分に窒素ガスを導入するガス導入穴１１ｂや、ステップＳ３の時に処理容器１１内の気相部分からガスを排出するガス排出穴１１ａ２が形成されていてよい。
【0063】
＜ステップＳ３＞
ステップＳ３において、膜沸騰法（ＦＢ：Film Boiling）によりマトリックス３を形成する。すなわち、ステップＳ２において複数本の強化繊維５（例えば上述の繊維体１５）が液体原料１３内に配置された状態で、各強化繊維５と液体原料１３を加熱する。この加熱により、液体原料１３から生じるセラミックスをマトリックス３として各強化繊維５に堆積させていくことで、マトリックス３を形成する。すなわち、液体原料１３は、加熱された強化繊維５により加熱されることで、当該強化繊維５と液体原料１３との界面において膜沸騰ガスとなり、この膜沸騰ガスにより、各強化繊維５にセラミックス（すなわちセラミックスとしての熱分解析出物）が生じて堆積する。各強化繊維５に生じるセラミックスは、次の（１）と（２）の一方又は両方の方法によるものであってよい。
ステップＳ３において、膜沸騰法（ＦＢ：Film Boiling）によりマトリックス３を形成する。すなわち、ステップＳ２において複数本の強化繊維５（例えば上述の繊維体１５）が液体原料１３内に配置された状態で、各強化繊維５と液体原料１３を加熱する。この加熱により、液体原料１３から生じるセラミックスをマトリックス３として各強化繊維５に堆積させていくことで、マトリックス３を形成する。すなわち、液体原料１３は、加熱された強化繊維５により加熱されることで、当該強化繊維５と液体原料１３との界面において膜沸騰ガスとなり、この膜沸騰ガスにより、各強化繊維５にセラミックス（すなわちセラミックスとしての熱分解析出物）が生じて堆積する。各強化繊維５に生じるセラミックスは、次の（１）と（２）の一方又は両方の方法によるものであってよい。
【0064】
（１）膜沸騰ガスが、加熱された強化繊維５に衝突することで、さらに熱エネルギーを受け取ることで、熱分解および無機化が進行して固体のセラミックスとして強化繊維５に析出する。
【0065】
（２）膜沸騰ガスの一部に含まれるガスが既に熱分解された熱分解ガスとなっており、この熱分解ガスが、加熱された強化繊維５に衝突することで、無機化が進行して固体のセラミックスとして強化繊維５に析出する。
【0066】
上述のステップＳ３において、強化繊維５（繊維体１５）の加熱温度の上昇と下降を繰り返してよい。これにより、上述した層構造が形成される。すなわち、ステップＳ３において、強化繊維５の温度の昇降の繰り返しに応じて、セラミックスの堆積過程でセラミックスの弾性率、結晶化度、組成等が変化し、その結果、マトリックス３の層構造が得られる。なお、後述のステップＳ３１ａ又はＳ３２において、温度が高くなると、膜沸騰ガス中の熱分解ガスの比率が高くなっていき、その結果、マトリックス３の組成が変化する（例えばＣ／Ｓｉ比率が下がる）と考えられる。
【0067】
ステップＳ３は、ステップＳ３１とステップＳ３２を有する。
【0068】
ステップＳ３１では、液体原料１３内の強化繊維５をマトリックス形成温度に加熱する。マトリックス形成温度は、強化繊維５（繊維体１５）に対してマトリックスが堆積する温度である。マトリックス形成温度は、後述する第１温度範囲内の温度であってよい。ステップＳ３１により、マトリックス３としてのセラミックスが強化繊維５に析出して堆積ことで、強化繊維５に対してマトリックス３が形成される。
【0069】
ステップＳ３２では、液体原料１３内の強化繊維５を耐熱性付与温度に加熱する。耐熱性付与温度は、マトリックス形成温度を超える温度である。耐熱性付与温度は、セラミックス基複合材料１０の使用環境温度における想定上限温度であってよい。ステップＳ３２により、直前のステップＳ３１で形成されたマトリックス３が、耐熱性付与温度（想定上限温度）に対して耐熱性を有するようになる。
【0070】
ステップＳ３１とステップＳ３２が、この順で繰り返し行われる。これにより、マトリックス３の形成と、当該マトリックス３に対する耐熱性の付与とが繰り返し行われる。すなわち、新たなマトリックス３をステップＳ３１で繰り返し形成しながら、新たなマトリックス３が形成される度に、当該新たなマトリックス３に耐熱性が付与される。
【0071】
ステップＳ３１は、ステップＳ３１ａ～Ｓ３１ｃを有してよい。
【0072】
ステップＳ３１ａでは、強化繊維５の温度が、強化繊維５に対してマトリックス３が堆積する第１温度範囲内の温度になるように、強化繊維５の温度を上昇させる。これにより、マトリックス３としてのセラミックスが強化繊維５に析出させる。すなわち、強化繊維５に対してマトリックス３が堆積して形成される。
【0073】
強化繊維５の温度は、強化繊維５自体の温度を意味してもよいし、強化繊維５に接する加熱体１２の温度を意味してもよい（以下同様）。強化繊維５の温度が第１温度範囲内の温度であることにより、上述のように強化繊維５にマトリックス３が堆積する。なお、第１温度範囲の下限は、強化繊維５に対するマトリックス３の堆積が開始する温度であってもよいし、当該温度よりも高い温度であってもよい。
【0074】
ステップＳ３１ａでは、例えば、図６のように、コイル２１に交流電流を流すことでコイル２１が発生する交流磁場により、加熱体１２を誘導加熱する。これにより強化繊維５の温度が上昇する。なお、誘導加熱された加熱体１２が発生する熱により各繊維体１５と液体原料１３が加熱される。
【0075】
ステップＳ３１ａの次にステップＳ３１ｂを行ってよい。例えば、ステップＳ３１ａで、繊維体１５（強化繊維５）の温度が第１温度範囲内の第１目標温度になったら、ステップＳ３２へ移行してよい。一例では、加熱体１２の表面に取り付けた温度センサの計測温度が、第１目標温度になったら、ステップＳ３１ｂへ移行する。なお、第１目標温度は、第１温度範囲内の温度であればよく、後述のように繰り返される複数回のステップＳ３１ａの間で同じであってもよいし異なっていてもよい。
【0076】
ステップＳ３１ｂでは、強化繊維５の温度が、強化繊維５に対してマトリックス３が堆積しない第２温度範囲内の温度になるように、強化繊維５の温度を下降させる。これにより、強化繊維５に対するマトリックス３の堆積が停止する。
【0077】
第２温度範囲の上限は、第１温度範囲の下限よりも低い。第２温度範囲の上限は、強化繊維５の温度が第１温度範囲内から下降した来た場合に、強化繊維５に対するマトリックス３の堆積が停止する温度であってもよいし、当該温度よりも低い温度であってもよい。この場合、第２温度範囲の下限は、液体原料１３の沸点以上であってもよいし、あるいは、第２温度範囲の上限は、液体原料の沸点よりも低くてもよい。
【0078】
ステップＳ３１ｂでは、例えば、強化繊維５の加熱を停止し、強化繊維５の温度が第２温度範囲内の第２目標温度になるまで、強化繊維５の加熱を停止した状態を維持する。なお、第２目標温度は、第２温度範囲内の温度であればよく、後述のように繰り返される複数回のステップＳ３１ｂの間で同じであってもよいし異なっていてもよい。
【0079】
ステップＳ３１ｂでは、強化繊維５の加熱の停止に加えて、処理容器１１の内部を冷却してもよい。例えば、処理容器１１内の液体原料１３の一部を処理容器１１の外部へ流し、当該液体原料１３を熱交換器により冷却し、その後、冷却された液体原料１３を処理容器１１内に戻すように、液体原料１３を循環させてもよい。この場合、このように液体原料１３を循環させる配管やポンプ（図示せず）が設けられてよい。
【0080】
ステップＳ３１ｂが完了した時点（例えば強化繊維５の温度が第２目標温度になった時点）でステップＳ３１ｃの判断を経て次のステップＳ３１ａ又はＳ３２が行われる。
【0081】
ステップＳ３１ｃにおいて、直前のステップＳ３１ｂが完了した時点でステップＳ３１ａとステップＳ３１ｂを繰り返した回数ｋが所定回数Ｎである場合には（すなわち、ステップＳ３１ａを所定回数Ｎ行っている場合には）、ステップＳ３２へ進む。そうでない場合には、ステップＳ３１ａへ戻り再びステップＳ３１ａ～Ｓ３１ｃを行う。
【0082】
所定回数Ｎは、２回であってもよいし、３回以上の回数であってもよい。一例では、所定回数Ｎは、２回以上であって５回以下の回数であってよい。ステップＳ３１ｃで判断される回数ｋは、ステップＳ２からステップＳ３１ａに進む時にはゼロであり、ステップＳ３１ｃからステップＳ３１ａに戻る時に１が加算され、後述するようにステップＳ３２からステップＳ３１（ステップＳ３１ｂ）に戻る時にゼロに戻される。なお、所定回数Ｎは、ステップＳ３１ｃからステップＳ３２へ進む時に変更されてもよいし、ステップＳ３を通じて一定であってもよい。
【0083】
ステップＳ３２では、強化繊維５の温度が、マトリックス３に耐熱性を付与する第３温度範囲内の温度になるように、強化繊維５の温度を上昇させる。第３温度範囲は、第１温度範囲よりも高い。すなわち、第３温度範囲の下限は、第１温度範囲の上限よりも高い温度である。また、第３温度範囲の下限は、この製造方法により製造されたセラミックス基複合材料１０が使用される環境で想定される上限温度（上記想定上限温度）であってよい。強化繊維５の温度が第３温度範囲内の温度になることにより、ステップＳ３２で、強化繊維５が、少なくとも想定上限温度に加熱される。
【0084】
ステップＳ３２では、上述のステップ３１の場合と同様に、コイル２１に交流電流を流すことでコイル２１が発生する交流磁場により、加熱体１２を誘導加熱してよい。これにより、強化繊維５の温度が上昇する。
【0085】
ステップＳ３２が完了したら、ステップＳ３１とステップＳ３２を設定回数だけ繰り返していない場合には、ステップＳ３１（例えばステップＳ３１ｂ）に戻る。例えば、ステップＳ３２で、繊維体１５（強化繊維５）の温度が第３温度範囲内の第３目標温度になったら、ステップＳ３１（例えばステップＳ３１ｂ）に戻ってよい。第３目標温度は、第３温度範囲内の温度であればよく、繰り返される複数回のステップＳ３２の間で同じであってもよいし異なっていてもよい。
【0086】
上述に従ってステップＳ３１とステップＳ３２を、設定回数（設定された複数回数）、繰り返すことにより、セラミックス基複合材料１０が製造される。すなわち、ステップＳ３１とステップＳ３２を繰り返すことで、各強化繊維５を中心にセラミックスが順に堆積していくことにより、セラミックスによるマトリックス３が次第に形成されていく。したがって、例えば、マトリックス３の厚みが、所望の厚みになるまで、ステップＳ３１とステップＳ３２を繰り返してよい。上記設定回数は、一例では３回以上であって３０回以下の範囲内の回数であるが、この範囲に限定されない。なお、本実施形態では、ステップＳ３において、図４のように最後にステップＳ３２が行われてよい。
【0087】
なお、ステップＳ３１ａ又はステップＳ３２を１回行うことで、上述した膜沸騰ガスによる各強化繊維５へのセラミックスにより、各強化繊維５に対して１つの層７が形成される。
【0088】
主に炭化ケイ素からなるマトリックス３を形成する場合には、一例では、上述の第１温度範囲は、８００℃以上であり１２００℃以下の範囲であり、上述の第２温度範囲は、２００℃以上であり６００℃以下の範囲であり、上述の第３温度範囲は、１３００℃以上（又は１４００℃以上）であり１６００℃以下の範囲である。ただし、第１温度範囲、第２温度範囲、および第３温度範囲は、それぞれ他の範囲であってもよい。
【0089】
上述した第１温度範囲、第２温度範囲、および第３温度範囲は、液体材料３の種類や上述の想定上限温度に応じて定められてよい。なお、第１温度範囲の上限のレベルは、第３温度範囲の下限レベルよりも小さくてよい。例えば、第１温度範囲の上限と、第３温度範囲の下限との差は、１００℃以上、２００℃以上、又は３００℃以上であってよい。
【0090】
また、主に炭化ケイ素からなるマトリックス３を形成する場合には、ステップＳ３１ａとステップＳ３２において、強化繊維５（又は加熱体１２）の昇温速度は、１０００℃／ｈｏｕｒ以上であるのがよい。この場合、昇温速度は、３０００℃／ｈｏｕｒ以下であってよいが、３０００℃／ｈを超えてもよい。ただし、昇温速度は、他の値であってもよい。
【0091】
マトリックス３を主に炭化ケイ素で形成する場合だけでなく、マトリックス３を他の材料で形成する場合においても、ステップＳ３１ａ（又はステップＳ３１ａとステップＳ３２の各々）での昇温速度は、１つの層７（各層７）において複数の副層が形成される程度に遅い速度である。例えば、当該昇温速度は、３０００℃／ｈｏｕｒ以下、２０００℃／ｈｏｕｒ以下、又は１５００℃／ｈｏｕｒ以下であるのがよい。この場合、当該昇温速度は、１０００℃／ｈｏｕｒ以上であって（又は１０００℃／ｈｏｕｒよりも高くて）よい。
【0092】
別の観点から言い換えると、マトリックス３の層構造（例えば、１つの層７における複数の副層）を形成するために、適度の時間をかけて繊維体１５を加熱するのがよい。例えば、１回のステップＳ３１ａ（又は１回のステップＳ３１ａと１回のステップＳ３２の各々）において、繊維体１５を昇温させている時間（すなわち、繊維体１５が昇温している合計時間）は、１０分よりも長く、１５分以上、２０分以上、又は３０分以上であってよい。この場合、繊維体１５を昇温させている当該時間は、例えば、４０分以内、５０分以内、又は６０分以内であってよいが、これに限定されず、６０分よりも長い時間であってもよい。
【0093】
なお、ステップＳ３において、上述のセラミックスで形成された層７は、熱により組成変化（結晶化）が進行して、体積が収縮する。この収縮量は、副層７ａ，７ｂ，７ｃ毎に異なる。マトリックス３を主に炭化ケイ素で形成する場合には、例えば、副層７ａでは、有機状態に近い半無機から無機状態になるため、収縮量が大きくなるとともに、Ｃ／Ｓｉ比率が高くなる。このように収縮量に差があると、収縮量が大きい副層７ａ，７ｂでは引張応力が働き、収縮量が小さい副層７ｃでは圧縮応力が働く。この引張応力によってマトリックス３に微小な閉気孔９が発生する。セラミックスによる各副層７ａ，７ｂ，７ｃが形成された状態で、上述の引張応力が働くので、多くの場合、特に副層７ａ，７ｂ内に、閉じた空隙として閉気孔９が発生する。
【0094】
（実施形態の効果）
上述した実施形態による製造方法では、ステップＳ３１において、液体原料１３内の強化繊維５を、マトリックス堆積温度に加熱することにより、強化繊維５に対してマトリックス３が形成される。ステップＳ３２において、液体原料１３内の強化繊維５を、耐熱性付与温度（例えば、製造されるセラミックス基複合材料１０の使用環境での想定上限温度）に加熱する。これにより、直前のステップＳ３１で形成されたマトリックス３が、当該温度に対する耐熱性を有するようになる。このようなステップＳ３１、Ｓ３２を繰り返すことにより、マトリックス３を形成しながら、マトリックス３に耐熱性を付与することができる。以下、当該効果と追加の効果についてより詳しく説明する。
上述した実施形態による製造方法では、ステップＳ３１において、液体原料１３内の強化繊維５を、マトリックス堆積温度に加熱することにより、強化繊維５に対してマトリックス３が形成される。ステップＳ３２において、液体原料１３内の強化繊維５を、耐熱性付与温度（例えば、製造されるセラミックス基複合材料１０の使用環境での想定上限温度）に加熱する。これにより、直前のステップＳ３１で形成されたマトリックス３が、当該温度に対する耐熱性を有するようになる。このようなステップＳ３１、Ｓ３２を繰り返すことにより、マトリックス３を形成しながら、マトリックス３に耐熱性を付与することができる。以下、当該効果と追加の効果についてより詳しく説明する。
【0095】
ステップＳ３２での膜沸騰法の処理温度を想定上限温度まで上昇させることにより、マトリックス３の結晶化度が上昇する。これにより、マトリックス３は、質量が減少し体積が収縮する。この体積収縮によりクラックが生じ易いが、ステップＳ３２では、高結晶化に伴うクラック発生とマトリックス３の生成が同時に進行するため、クラック（貫通型クラック２ａと途中停止型クラック２ｂ）が発生し難いマトリックス３が得られる。
【0096】
ステップＳ３２で発生したクラックが、当該ステップＳ３２で生成されるマトリックス３で埋められなかった場合でも、このクラックは、次に行うステップＳ３１で形成されるマトリックス３により埋められる。したがって、マトリックス３においてクラックの発生を更に抑えることができる。
【0097】
また、ステップＳ３２により、上述のようにマトリックス３が高結晶化することで、その高温耐酸化性と耐放射線性が向上する。
【0098】
上述のように、貫通型クラック２ａの発生を抑制できるので、外部から気体もしくは液体がマトリックス３内に進入する経路の発生を抑制できる。これにより、酸素が触れるマトリックス表面積を低減できるので、高温耐酸化性が向上する。
また、酸素の進入経路の発生を抑制できるので、外部から繊維表面に酸素がアクセスできる経路の発生を低減でき、その結果、高温耐酸化性が向上する。
また、酸素の進入経路の発生を抑制できるので、外部から繊維表面に酸素がアクセスできる経路の発生を低減でき、その結果、高温耐酸化性が向上する。
【0099】
従来において、マトリックス空隙部の充填方法として、溶融金属を流し込むＭＩ法（Melt Infiltration）法がある。この溶融金属は、繊維に触れると繊維と反応して、繊維の強度、剛性、高温耐酸化性、融点、および耐放射線性を低下させることがある。
これに対し、本実施形態では、上述のようにマトリックス３内への酸素進入経路となるクラックの発生を抑制できるので、ＭＩ法による繊維の上記劣化を回避できる。
これに対し、本実施形態では、上述のようにマトリックス３内への酸素進入経路となるクラックの発生を抑制できるので、ＭＩ法による繊維の上記劣化を回避できる。
【0100】
更に、途中停止型クラック２ｂの発生も抑制できるので、マトリックス３の破壊起点が減り、比例強度（クラックが発生又は進展しない弾性領域の最大応力）および強度（破断応力）の低下を抑制できる。
【0101】
ステップＳ３１が上述のステップＳ３１ａ、Ｓ３１ｂを有する場合には、以下の効果が得られる。
【0102】
第２温度範囲の下限が液体原料１３の沸点以上である場合、ステップＳ３１ｂにおいて、強化繊維５の温度が第２温度範囲内の温度まで下がることにより、液体原料の沸騰が穏やかになる。これにより、ステップＳ３１ｂにおいて、マトリックス３に生じたクラックに液体原料が進入し易くなる。したがって、次のステップＳ３１ａにおいて、当該クラック内にマトリックス３が形成され易くなる。
【0103】
第２温度範囲の上限は、液体原料の沸点よりも低い場合、ステップＳ３１ｂにおいて、強化繊維５の温度が第２温度範囲内の温度まで下がることにより、液体材料の沸騰現象が停止する。これにより、新たな膜沸騰ガスが生成されなくなった状態で、既に生成されていた膜沸騰ガスと液体材料とが入れ替わることで、液体材料が、マトリックス３に生じたクラックに更に進入し易くなる。したがって、次のステップＳ３１ａにおいて、当該クラック内にマトリックス３が更に形成され易くなる。
【0104】
なお、上述した実施形態による製造方法において、繰り返されるステップＳ３１のうち最後のステップＳ３１より前のステップＳ３１で形成されたマトリックス３は、最後のステップＳ３１の時に耐熱性付与温度に既に加熱されている。したがって、最後のステップＳ３１より前のステップＳ３１で形成されたマトリックス３は、最後のステップＳ３２によりクラックが発生し難い。よって、最後のステップＳ３２によりマトリックス３にクラックが発生するとしても、当該クラックは、最後のステップＳ３２の直前のステップＳ３１で形成されたマトリックス３の薄い層の範囲でのクラックになる。
【0105】
また、上述した実施形態による製造方法で製造されたセラミックス基複合材料１０では、貫通型クラック２ａが無く又は抑えられている。したがって、貫通型クラック２ａにマトリックス３を充填するための追加の処理を省くことが可能となる。
【0106】
更に、上述した実施形態による製造方法では、マトリックス３の形成過程で、マトリックス３に耐熱性を付与する処理（ステップＳ３２）が既に行われている。したがって、マトリックス３に耐熱性を与える追加の熱処理を省くことが可能となる。
【0107】
上述した実施形態による製造方法で製造されたセラミックス基複合材料１０は、その使用環境での想定上限温度耐熱性を有しつつクラックの発生が抑えられたマトックス３を有する。このようなセラミックス基複合材料１０は、一例では、セラミックス基複合材料の使用環境での想定上限温度に加熱される前と後のいずれにおいても、貫通型クラック率が０．５％以下、０．１％以下、又はゼロ％であるように構成されてよいが、これに限定されない。
【0108】
また、上述した実施形態による製造方法で製造されたセラミックス基複合材料１０では、セラミックス基複合材料１０の使用環境での上限温度に加熱されても、後述の実施例の質量減少量のように重量の減少が僅かである。この点でも、本実施形態によるセラミックス基複合材料１０は、高い耐熱性を有すると言える。
【0109】
本実施形態のセラミックス基複合材料１０によると、以下の効果（ｉ）～（ｉｖ）を得ることもできる。
【0110】
（ｉ）上述のステップＳ３により、層構造の各層７において、相対的に弾性率が低い副層７ａと、相対的に弾性率が高い副層７ｃとを形成することが可能となる。マトリックス３が主に炭化ケイ素により形成されている場合に、相対的に弾性率が低い副層７ａは、Ｃ／Ｓｉ比率が高い副層であり、相対的に弾性率が高い副層７ｃは、Ｃ／Ｓｉ比率が低い副層である。低弾性率の副層７ａは、セラミックス基複合材料１０の湾曲などの変形に追従しやすい。これにより、セラミックス基複合材料１０にクラックが発生することを抑制できる。一方、高弾性率の副層７ｃにおいて高弾性率が維持される。したがって、マトリックス３の層構造において、低弾性率の副層７ａと高弾性率の副層７ｃが混在することにより、高い弾性率を維持しつつ、クラックの発生を抑制できる。
【0111】
（ｉｉ）材料に応力が生じた場合に、当該応力によるクラックが進展して材料が破壊することに対する抵抗は、破壊靭性値で表される。クラックの進展により材料が破壊するのに要するエネルギーが高いほど、材料の破壊靭性値は高くなる。一方、応力が生じる材料において、発生するエネルギーは、材料の断面積に比例する。したがって、層構造を形成することにより、断面積の小さい層７に生じる上記エネルギーは小さくなる。すなわち、マトリックス３が層構造を有することにより、応力によるエネルギーが層構造の各層７又は各副層７ａに分散されるため、クラックが進展し難くなる。これにより、セラミックス基複合材料１０において、クラックが進展し難くなる。
【0112】
（ｉｉｉ）マトリックス３において、閉気孔９は、上記ステップＳ３のマトリックス３の生成過程において、副層同士の収縮量の差や、体積が収縮するセラミックスと体積が収縮しない強化繊維５とのひずみ差によって生じる。この閉気孔９の発生によって、マトリックス３において、体積収縮による応力が緩和された状態となっている。このように、マトリックス３の残留応力が抑えられているので、マトリックス３において、クラックの発生を抑制できる。
また、層構造を有しないマトリックス３では、上述の体積収縮により大きなクラックが発生する可能性がある。これに対し、本実施形態によるマトリックス３は層構造を有するので、閉気孔９は、層７ごと又は副層７ａ，７ｂ，７ｃごとに発生し、多くの場合、その寸法が層７又は副層の厚み以下程度に抑えられる。したがって、閉気孔９は、微細であり、層７又は副層内に存在して閉じているので、閉気孔９が大きなクラックに進展し難い。
また、層構造を有しないマトリックス３では、上述の体積収縮により大きなクラックが発生する可能性がある。これに対し、本実施形態によるマトリックス３は層構造を有するので、閉気孔９は、層７ごと又は副層７ａ，７ｂ，７ｃごとに発生し、多くの場合、その寸法が層７又は副層の厚み以下程度に抑えられる。したがって、閉気孔９は、微細であり、層７又は副層内に存在して閉じているので、閉気孔９が大きなクラックに進展し難い。
【0113】
（ｉＶ）本実施形態のセラミックス基複合材料１０によると、マトリックス３は、多数の層７が積み重なった層構造を有する。この層構造により、マトリックス３にクラックが生じるのを抑制できる。セラミックスにより一旦形成された各層７は、第１温度範囲内の高温で既に加熱されているので、当該各層７内の原子同士または分子同士は、イオン結合や共有結合などの原子間結合により強く結合されているといえる。したがって、一旦形成された各層７については、以降の加熱において、原子間の結合力が更に高まるような反応が起こり難い。そのため、層構造において、各層７内の原子同士または分子同士は、原子間結合により強く結合されているのに対し、隣接する層７同士は、原子間結合よりも弱い力（例えば分子間力）、又は、部分的な原子間力で結合していると考えられる。したがって、隣接する層７同士の結合力は、比較的小さいといえる。したがって、層７同士の界面において、ひずみが生じやすいので、セラミックス基複合材料１０に外力が作用した場合に、当該外力が、層７同士の界面でのひずみにより吸収されやすい。これにより、マトリックス３にクラックが生じるのを抑制できる。
【0114】
なお、必ずしも上記の効果（ｉ）～（ｉｖ）の全てが得られなくてもよく、すなわち、上記の効果（ｉ）～（ｉｖ）のいずれか１つ又は複数が得られていてもよい。また、本発明によると、上記の効果（ｉ）～（ｉｖ）のいずれもが得られていなくてもよい。
【0115】
昇降温過程（上述のステップＳ３１ａ，Ｓ３１ｂ，Ｓ３２）で析出するマトリックス３は、その析出開始温度によって状態が大きく異なると考えられる。例えば、８００℃以下の低い温度での析出では有機に近い半無機物が固体として強化繊維５周りに堆積し、その後熱エネルギーを受け無機化する。一方で１０００℃以上の高い温度では、膜沸騰ガス中の熱分解ガスの比率が高く、はじめから無機に近い半無機物が析出する。つまり、膜沸騰ガス中の熱分解ガスの比率と、熱分解ガスの無機化度合が温度によって異なる。このような違いによって、形成される無機物の材料状態（弾性率、結晶化度、組成）が異なり、その結果、層構造が形成されると考えられる。マトリックス３の材料が炭化ケイ素以外の場合も同様で、昇温過程（ステップＳ３１ａ，Ｓ３２）では、生じるセラミックス（熱分解析出物）が半無機物から無機物へ変化しながら層構造の一層が形成され、降温してから（ステップＳ３１ｂの後）昇温することで形成された無機物の上に半無機物が堆積するため、層構造が形成される。このような原理から、マトリックス３の材料が炭化ケイ素以外の場合でも、層構造（各層７、又は各層７とその副層）を形成することができる。
【0116】
（実施例）
実施例では、上述のステップＳ１で用意する強化繊維５を炭素繊維とし、ステップＳ２，Ｓ３で用いる液体原料１３をＬＰＣＳ（Liquid Polycarbosilane）として、また、図５Ａに示す構成を用いて、上述の図４のフローチャートに示す製造方法を行った。
実施例では、上述のステップＳ１で用意する強化繊維５を炭素繊維とし、ステップＳ２，Ｓ３で用いる液体原料１３をＬＰＣＳ（Liquid Polycarbosilane）として、また、図５Ａに示す構成を用いて、上述の図４のフローチャートに示す製造方法を行った。
【0117】
図７は、実施例における上述のステップＳ３での温度変化を示すグラフである。図７は、図５Ａの上側の繊維体１５の下面（すなわち加熱体１２と接触する面）の温度を示す。図７において、横軸は経過時間（ｍｉｎ）を示し、縦軸は温度を示す。
【0118】
図８Ａ～図８Ｅは、このような実施例で得られたセラミックス基複合材料１０の、走査電子顕微鏡による画像である。図８Ｂは図８Ａの部分拡大図であり、図８Ｃは図８Ｂの部分拡大図である。図８Ｄは図８Ａの部分拡大図であり、図８Ｅは図８Ｄの部分拡大図である。特に、図８Ｄと図８Ｅでは、マトリックスの表面から５μｍ以上の深さまで延びている貫通型クラック２ａは存在していない。
【0119】
（比較例１）
比較例１では、実施例と同じ強化繊維５を、上述のステップＳ２のように、図５Ａに示す構成を用いて実施例と同じ液体原料１３内に設置した。この状態で、膜沸騰法により、強化繊維５の温度をほとんど昇降させずにマトリックスを形成した。
比較例１では、実施例と同じ強化繊維５を、上述のステップＳ２のように、図５Ａに示す構成を用いて実施例と同じ液体原料１３内に設置した。この状態で、膜沸騰法により、強化繊維５の温度をほとんど昇降させずにマトリックスを形成した。
【0120】
図９は、比較例１における膜沸騰法での温度変化を示すグラフである。図９は、図５Ａの上側の繊維体１５の下面（すなわち加熱体１２と接触する面）の温度を示す。図９において、横軸は経過時間（ｍｉｎ）を示し、縦軸は温度を示す。
【0121】
図１０Ａ～図１０Ｅは、このような比較例１で得られたセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。図１０Ｂは図１０Ａの部分拡大図であり、図１０Ｃは図１０Ｂの部分拡大図である。図１０Ｄは図１０Ａの部分拡大図であり、図１０Ｅは図１０Ｄの部分拡大図である。特に、図１０Ｄと図１０Ｅでは、マトリックスの表面から１０μｍ以上の深さまで延びている貫通型クラック２ａが多く存在している。また、図１０Ａ～図１０Ｅにおいて、マトリックスの内部にのみ存在するクラックも多数存在している。
【0122】
（比較例２）
比較例２では、実施例と同じ強化繊維５を、上述のステップＳ２のように、図５Ａに示す構成を用いて実施例と同じ液体原料１３内に設置した。この状態で、上述のステップＳ３２を行わずに上述のステップＳ３１を行った
比較例２では、実施例と同じ強化繊維５を、上述のステップＳ２のように、図５Ａに示す構成を用いて実施例と同じ液体原料１３内に設置した。この状態で、上述のステップＳ３２を行わずに上述のステップＳ３１を行った
【0123】
図１１は、比較例２における上述のステップＳ３１での温度変化を示すグラフである。図１１は、図５Ａの上側の繊維体１５の下面（すなわち加熱体１２と接触する面）の温度を示す。図１１において、横軸は経過時間（ｍｉｎ）を示し、縦軸は温度を示す。
【0124】
図１２Ａ～図１２Ｅは、このような比較例１で得られたセラミックス基複合材料の、走査電子顕微鏡による画像である。図１２Ｂは図１２Ａの部分拡大図であり、図１２Ｃは図１２Ｂの部分拡大図である。図１２Ｄは図１２Ａの部分拡大図であり、図１２Ｅは図１２Ｄの部分拡大図である。特に、図１２Ｄと図１２Ｅでは、マトリックスの表面から１０μｍ以上の深さまで延びている貫通型クラック２ａがある程度存在している。
【0125】
（実施例の熱暴露試験）
上述の実施例により製造されたセラミックス基複合材料１０に対して熱暴露試験を行った。この試験では、セラミックス基複合材料１０を１４００℃の高温環境下に所定時間をおいた。
上述の実施例により製造されたセラミックス基複合材料１０に対して熱暴露試験を行った。この試験では、セラミックス基複合材料１０を１４００℃の高温環境下に所定時間をおいた。
【0126】
図１３Ａは、熱暴露試験を行う前のセラミックス基複合材料１０の、走査電子顕微鏡による画像である。図１３Ｂと図１４は、それぞれ図１３Ａと上述の図８Ｅに対応するが、熱暴露試験を行った後のセラミックス基複合材料１０の、走査電子顕微鏡による画像である。
【0127】
【0128】
（比較例１の熱暴露試験）
上述の比較例１により製造されたセラミックス基複合材料に対して、実施例と場合と同じ熱暴露試験を行った。
上述の比較例１により製造されたセラミックス基複合材料に対して、実施例と場合と同じ熱暴露試験を行った。
【0129】
【0130】
【0131】
（実施例と比較例２の質量減少量）
上述の実施例と比較例２によりそれぞれ製造されたセラミックス基複合材料を加熱して、その各温度での質量を計測した。
上述の実施例と比較例２によりそれぞれ製造されたセラミックス基複合材料を加熱して、その各温度での質量を計測した。
【0132】
図１６は、この実験の結果を示す。図１６において、実線は、実施例の場合を示し、破線は、比較例２の場合を示す。また、図１６において、横軸は、セラミックス基複合材料の温度を示し、縦軸は、セラミックス基複合材料の質量を比率（％）で示している。すなわち、縦軸の比率は、実施例または比較例２により製造された直後のセラミックス基複合材料を加熱して得られた値であり、製造直後のセラミックス基複合材料の質量（１００％）に対する、各温度での質量の割合（％）を示している。
【0133】
図１６から分かるように、実施例のセラミックス基複合材料は、１４００℃まで加熱されても、質量減少率はわずか０．１％程度であった。また、実施例のセラミックス基複合材料では、１３００℃程度になるまで、質量が上昇した。これらのことは、クラック発生の要因となる堆積収縮が高温で小さいことを示唆している。
【0134】
一方、比較例２のセラミックス基複合材料では、実施例の場合と比べて、質量減少率が、実施例の場合と比べて大きく、０．５％程度であった。
【0135】
（実施例と比較例の貫通型クラック率）
以下において、上述の実施例における貫通型クラック率について説明するが、本実施形態によるセラミックス基複合材料１０は、以下の貫通型クラック率を有する構成に限定されず、その使用環境における想定上限温度に対して耐熱性を有しつつ、クラックの発生が抑えられているものであればよい。
以下において、上述の実施例における貫通型クラック率について説明するが、本実施形態によるセラミックス基複合材料１０は、以下の貫通型クラック率を有する構成に限定されず、その使用環境における想定上限温度に対して耐熱性を有しつつ、クラックの発生が抑えられているものであればよい。
【0136】
図１７は、実施例と比較例によりそれぞれ製造されたセラミックス基複合材料についての上述した貫通型クラック率の計測値を示す。図１７において、横軸は、膜沸騰法での最大温度又はその後の熱暴露処理での加熱温度（℃）を示し、縦軸は、マトリックスの外表面から１０μｍ以上の深さまで延びている貫通型クラック２ａに関する上述の貫通型クラック率を示す。
【0137】
図１７において、丸印Ａ、Ｂは、上述の実施例により製造されたセラミックス基複合材料１０の貫通型クラック率の計測値を示し、丸印Ａは、当該製造直後の計測値を示し、丸印Ｂは、当該製造の後に熱暴露処理された後の計測値を示す。
図１７において、四角印Ｃ、Ｄは、上述の比較例２により製造されたセラミックス基複合材料の貫通型クラック率の計測値を示し、四角印Ｃは、当該製造直後の計測値を示し、四角印Ｄは、当該製造の後に熱暴露処理された後の計測値を示す。
図１７において、三角印Ｅ、Ｆ、Ｇは、比較例１での膜沸騰法での最大温度を９００℃弱にして他の点は比較例１と同様に製造されたセラミックス基複合材料の貫通型クラック率の計測値を示す。三角印Ｅは、当該製造直後の計測値を示し、三角印Ｆ、Ｇは、それぞれ、当該製造の後に１２００℃と１４００℃で熱暴露処理された後の計測値を示す。
図１７において、四角印Ｃ、Ｄは、上述の比較例２により製造されたセラミックス基複合材料の貫通型クラック率の計測値を示し、四角印Ｃは、当該製造直後の計測値を示し、四角印Ｄは、当該製造の後に熱暴露処理された後の計測値を示す。
図１７において、三角印Ｅ、Ｆ、Ｇは、比較例１での膜沸騰法での最大温度を９００℃弱にして他の点は比較例１と同様に製造されたセラミックス基複合材料の貫通型クラック率の計測値を示す。三角印Ｅは、当該製造直後の計測値を示し、三角印Ｆ、Ｇは、それぞれ、当該製造の後に１２００℃と１４００℃で熱暴露処理された後の計測値を示す。
【0138】
図１７から分かるように、実施例のセラミックス基複合材料１０では、貫通型クラック率が、製造直後においてゼロであり、その後の熱暴露処理で１４００℃に加熱された後でも増加することなくゼロであった。このように実施例では、マトリックス３には、酸素の進入経路となる貫通型クラック２ａが実質的に存在せず、高い耐熱性を有することが分かる。
一方、比較例２のセラミックス基複合材料では、貫通型クラック率が、製造直後において１．６％程度であり、その後の熱暴露処理で１４５０℃に加熱されると３．８％程度に増加した。
比較例１のセラミックス基複合材料では、貫通型クラック率が、製造直後において４．１％であり、その後の熱暴露処理で１２００℃に加熱されると５．１％程度に増加し、更に熱暴露処理で１４００℃に加熱されると７．３％程度に増加した。
一方、比較例２のセラミックス基複合材料では、貫通型クラック率が、製造直後において１．６％程度であり、その後の熱暴露処理で１４５０℃に加熱されると３．８％程度に増加した。
比較例１のセラミックス基複合材料では、貫通型クラック率が、製造直後において４．１％であり、その後の熱暴露処理で１２００℃に加熱されると５．１％程度に増加し、更に熱暴露処理で１４００℃に加熱されると７．３％程度に増加した。
【0139】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１～４のいずれかを採用してもよいし、変更例１～４の２つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は上述と同じであってよい。
【0140】
（変更例１）
上述のステップＳ２の前に、各強化繊維５の外周面に界面層を形成する処理を行ってもよい。この処理は、公知の方法（例えば特開２００３－３２１２７７号公報に記載の方法）で行われてよい。この場合、各強化繊維５とマトリックス３との境界に界面層が形成される。界面層は、窒化ホウ素を含む層であってよい。界面層を設けた場合、仮にクラックが発生して強化繊維５へ進展して来ても、このクラックが、界面層により強化繊維５に伝播することを防ぐことができる。
（変更例２）
上述のステップＳ２の前に、各強化繊維５の外周面に界面層を形成する処理を行ってもよい。この処理は、公知の方法（例えば特開２００３－３２１２７７号公報に記載の方法）で行われてよい。この場合、各強化繊維５とマトリックス３との境界に界面層が形成される。界面層は、窒化ホウ素を含む層であってよい。界面層を設けた場合、仮にクラックが発生して強化繊維５へ進展して来ても、このクラックが、界面層により強化繊維５に伝播することを防ぐことができる。
（変更例２）
【0141】
マトリックス３を形成する材料は、炭化ケイ素以外であってもよい。この場合、アルコキシド溶液を含むセラミックスの原料であって、液体状態となる程度に分子量が低い無機高分子材料を、上述の膜沸騰法における液体原料１３として使用してもよい。また、他の材料を液体原料１３として使用してもよい。このように、上述の膜沸騰法における液体原料１３は、上述のＬＰＣＳ以外の液体原料であってもよい。例えば、液体原料１３は、ボラジン、メチルトリクロロシラン、シクロヘキサン、ケイ素アルコキシド溶液、アルミニウムアルコキシド溶液、ケイ素アルコキシド溶液とアルミニウムアルコキシド溶液の混合液、又は、ジルコニウムアルコキシド溶液であってもよい。
【0142】
液体原料１３がボラジンの場合、上述のステップＳ３の加熱により生成されるセラミックスは、ボロンナイトライド（ＢＮ）となる。ボロンナイトライドは、炭化ケイ素との接着性が低い。したがって、強化繊維５が炭化ケイ素繊維である場合には、ボロンナイトライドのマトリックス３と炭化ケイ素の強化繊維５との界面で、クラックの伝播を抑制することができる。
【0143】
液体原料１３がメチルトリクロロシランの場合、上述のステップＳ３の加熱により生成されるセラミックスは、液体原料１３がポリカルボシラン（ＬＰＣＳ）の場合と同様に、セラミックスである炭化ケイ素（ＳｉＣ）となる。
【0144】
液体原料１３がシクロヘキサンの場合、上述のステップＳ３の加熱により生成されるセラミックスは、炭素となる。この炭素は、ボロンナイトライドの場合と同様の機能を有する。
【0145】
液体原料１３がケイ素アルコキシド溶液の場合、上述のステップＳ３の加熱により生成されるセラミックスは、二酸化ケイ素となる。ケイ素アルコキシド溶液は、ＬＰＣＳよりも安価である。
【0146】
液体原料１３がアルミニウムアルコキシド溶液の場合、上述のステップＳ３の加熱により生成されるセラミックスは、アルミナとなる。アルミニウムアルコキシド溶液は、ＬＰＣＳよりも安価である。
【0147】
液体原料１３がケイ素アルコキシド溶液とアルミニウムアルコキシド溶液の混合液の場合、上述のステップＳ３の加熱により生成されるセラミックスは、ムライトとなる。
【0148】
液体原料１３がジルコニウムアルコキシド溶液の場合、上述のステップＳ３の加熱により生成されるセラミックスは、ジルコニアとなる。ジルコニアは、炭化ケイ素よりも融点が高いセラミックスであるので、超高温環境でも、溶けずにマトリックスとして機能する。
【0149】
なお、本発明によると、ステップＳ３で用いる液体原料１３は、上述の具体例に限定されず、他の液体原料であってもよい。例えば、他の金属アルコキシド溶液を、ステップＳ３で用いる液体原料１３としてもよい。この場合、上述のステップ３の加熱により生成されるセラミックスは、酸化物セラミックスであってよい。この場合、ステップＳ３で生成されるセラミックスがbarium aluminosilicate（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）となるように、ステップＳ３で用いる液体原料１３は、例えば、非特許文献２に記載されているように、３つのアルコキシド溶液（alkoxydes）の混合液であってもよい。この液体原料１３から形成されるマトリックス３は、少なくとも部分的に結晶化されていてよい。
【0150】
なお、マトリックス３をムライトで形成する場合、上述の膜沸騰法で用いる液体原料１３は、上記の非特許文献３に記載されているような、複数のアルコキシド溶液（alkoxydes）の混合液であってよく、この液体原料１３から形成されるマトリックス３は、少なくとも部分的に結晶化されていてよい。
【0151】
（変更例３）
上述した取付具は、上述の構成に限定されない。すなわち、上述した取付具は、セラミックス基複合材料の構成要素である繊維体が取り付けられ、当該繊維体に膜沸騰法を行うために、当該繊維体と共にマトリックスの液体原料内に配置される取付具であればよい。
上述した取付具は、上述の構成に限定されない。すなわち、上述した取付具は、セラミックス基複合材料の構成要素である繊維体が取り付けられ、当該繊維体に膜沸騰法を行うために、当該繊維体と共にマトリックスの液体原料内に配置される取付具であればよい。
【0152】
（変更例４）
上述した実施形態による製造方法において、強化繊維５の温度が上述の第２温度範囲内の温度になるように強化繊維５の温度を下降させるステップＳ３１ｂを省略してもよい。この場合、ステップＳ３１では、液体原料１３内の強化繊維５をマトリックス形成温度（上述の第１温度範囲内の温度）に加熱した状態を所定時間継続させてよい。ステップＳ３１での当該加熱を所定時間継続したら、ステップＳ３２へ進む。この場合、他の点は、上述と同じであってよい。
上述した実施形態による製造方法において、強化繊維５の温度が上述の第２温度範囲内の温度になるように強化繊維５の温度を下降させるステップＳ３１ｂを省略してもよい。この場合、ステップＳ３１では、液体原料１３内の強化繊維５をマトリックス形成温度（上述の第１温度範囲内の温度）に加熱した状態を所定時間継続させてよい。ステップＳ３１での当該加熱を所定時間継続したら、ステップＳ３２へ進む。この場合、他の点は、上述と同じであってよい。
【0153】
この変更例でも、ステップＳ３１、Ｓ３２を繰り返すことにより、マトリックス３を形成しながら、マトリックス３に耐熱性を付与することができる。
【符号の説明】
【0154】
２ａ 貫通型クラック
２ｂ 途中停止型クラック
３ マトリックス
３ａ 外表面
５ 強化繊維
６ 界面層
７ 層
７ａ，７ｂ，７ｃ 副層
９ 閉気孔
１０ セラミックス基複合材料
１１ 処理容器
１１ａ 蓋部材
１１ａ１ 貫通穴
１１ａ２ ガス排出穴
１１ｂ ガス導入穴
１２ 加熱体
１２ａ 外周
１３ マトリックスの液体原料
１４ 断熱板
１５ 繊維体
１５ａ 外周
１６ 多孔体（金網）
１７ 作用機構
１７ａ ボルト
１７ｂ ナット
１８ 断熱材
１９ 針金
２１ コイル
２３ 吊り下げ部
２３ａ 板状部材
２３ａ１ 結合部
２３ｂ 棒状部材
１００ 取付具
２ｂ 途中停止型クラック
３ マトリックス
３ａ 外表面
５ 強化繊維
６ 界面層
７ 層
７ａ，７ｂ，７ｃ 副層
９ 閉気孔
１０ セラミックス基複合材料
１１ 処理容器
１１ａ 蓋部材
１１ａ１ 貫通穴
１１ａ２ ガス排出穴
１１ｂ ガス導入穴
１２ 加熱体
１２ａ 外周
１３ マトリックスの液体原料
１４ 断熱板
１５ 繊維体
１５ａ 外周
１６ 多孔体（金網）
１７ 作用機構
１７ａ ボルト
１７ｂ ナット
１８ 断熱材
１９ 針金
２１ コイル
２３ 吊り下げ部
２３ａ 板状部材
２３ａ１ 結合部
２３ｂ 棒状部材
１００ 取付具
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図12E】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17】