特許 7134961 アルミニウムドープ窒化ホウ素の相間層を含む複合材料部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-02

(45)【発行日】2022-09-12

(54)【発明の名称】アルミニウムドープ窒化ホウ素の相間層を含む複合材料部品

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/80 20060101AFI20220905BHJP

   C23C 16/38 20060101ALI20220905BHJP

   C04B 41/87 20060101ALI20220905BHJP

   F02C 7/24 20060101ALI20220905BHJP

【ＦＩ】

C04B35/80

C23C16/38

C04B41/87 E

F02C7/24 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019528517

(86)(22)【出願日】2017-11-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-05-14

(86)【国際出願番号】 FR2017053209

(87)【国際公開番号】W WO2018096266

(87)【国際公開日】2018-05-31

【審査請求日】2020-10-23

(31)【優先権主張番号】1661557

(32)【優先日】2016-11-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】516299213

【氏名又は名称】サフラン・セラミックス

(73)【特許権者】

【識別番号】311016455

【氏名又は名称】サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェ シアンティフィク

【氏名又は名称原語表記】ＣＥＮＴＲＥ ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＤＥ ＬＡ ＲＥＣＨＥＲＣＨＥ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＱＵＥ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ビュエ，エミリアン

(72)【発明者】

【氏名】カルミナーティ，ポール

(72)【発明者】

【氏名】ジャック，シルバン・リュシアン

(72)【発明者】

【氏名】ルビヤ，フランシス

【審査官】小川 武

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２０７８３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１３８２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０１４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８９０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１８３９７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ３５／０５

Ｃ０４Ｂ ３５／１０７

Ｃ０４Ｂ ３５／６２２－ ３５／８４

Ｃ０４Ｂ ４１／８０ － ４１／９１

Ｃ２３Ｃ １６／００ － １６／５６

Ｆ２３Ｒ ３／００ － ７／００

Ｆ０２Ｃ １／００ － ９／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素またはセラミックのヤーン（１２）できている繊維強化材と、大部分がセラミックであるマトリックス（１６）とを含む複合材料部品（１、２、３）であって、ヤーンを覆っており、且つヤーンとマトリックスとの間に存在する、第１の相間層（１４、２４）を、この部品はさらに含み、前記第１の相間層が、アルミニウムでドープされた窒化ホウ素の層であり、５％～１５％の範囲内にあるアルミニウムの原子含有量を示す、複合材料部品（１、２、３）。

【請求項2】

第１の相間層が、５％～１２％の範囲内にあるアルミニウムの原子含有量を示す、請求項１に記載の部品（１、２、３）。

【請求項3】

第１の相間層が、７％～１２％の範囲内にあるアルミニウムの原子含有量を示す、請求項２に記載の部品（１、２、３）。

【請求項4】

第１の相間層（１４）が、ヤーン（１２）と接触している、請求項１～３のいずれか一項に記載の部品（１）。

【請求項5】

部品が、ヤーン（１２）と第１の相間層（２４）との間に位置する窒化ホウ素の第２の相間層（２３）をさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の部品（２、３）。

【請求項6】

第１の相間層（２４）が、第２の相間層（２３）と接触している、請求項５に記載の部品（２）。

【請求項7】

部品（３）が、第１の相間層（２４）と接触しているケイ素を含む層（３３）を含む、請求項１～３、５のいずれか一項に記載の部品（３）。

【請求項8】

ケイ素を含む層（３３）が、ヤーン（１２）と第１の相間層（２４）との間に存在する、請求項１～３、５のいずれか一項による請求項７に記載の部品（３）。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の部品（１、２、３）を製造する方法であって、
方法が、
少なくとも以下のステップ、
ヤーン（１２）上に第１の相間層（１４、２４）を形成するステップと、
１つまたは複数の織物操作を実施することによって、ヤーン（１２）から得られるべき部品の繊維強化材を形成する繊維プリフォームを作製するステップと、
第１の相間層（１４、２４）上の繊維プリフォームの細孔内に、大部分がセラミック製のマトリックス（１６）を形成するステップと、
を含む、方法。

【請求項10】

第１の相間層（１４、２４）が、化学気相浸透または化学蒸着によってヤーンの上に形成される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

第１の相間層（１４、２４）が、三塩化ホウ素ＢＣｌ_３、アンモニアＮＨ_３、およびアルミニウムを含む前駆体ガスを含む反応気相から作製される、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

アルミニウムを含む前駆体ガスが、トリメチルアルミニウム、アルミニウムトリクロライド、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムエトキシド、およびそれらの混合物から選択される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

請求項１～８のいずれか一項に記載の部品（１、２、３）を使用する方法であって、前記部品を酸化性および湿潤媒体中で８００℃以上の温度で使用するステップを含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大部分がセラミックであるマトリックスを有する複合材料部品（セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）部品）に関し、その部品は、繊維強化材と、大部分はほとんどがセラミックのマトリックス相との間に、挿入されるアルミニウムドープ窒化ホウ素の相間層を含む。

【背景技術】

【0002】

本発明の応用分野は、タービンエンジン、特に航空機用タービンエンジン、例えばタービンの部品、アフターボディの部品、または二次ノズルの部品の高温部分に使用される構造部品の製造に役立つ複合材料の製造である。

【0003】

炭化ケイ素（ＳｉＣ）繊維でできた繊維強化材、ヤーン上に存在する窒化ホウ素（ＢＮ）の相間コーティング、および大部分がセラミックであるマトリックスを含むＣＭＣ部品が知られている。

【0004】

そのようなＣＭＣ材料部品を製造するステップは、製造されるべき部品の形状に近い形状の繊維プリフォームが、ＳｉＣヤーンを３次元的に織ることによって得られる第１のステップを含むことができる。

【0005】

第２のステップの間に、化学気相浸透（ＣＶＩ）によってＳｉＣヤーン上にＢＮ相間コーティングが形成され得る。このステップの間、プリフォームは、ツーリングまたはシェーパによって所望の形状に保持される。ＢＮ相間層は、三塩化ホウ素ＢＣｌ_３、アンモニアＮＨ_３、および二水素Ｈ_２を含む反応気相からＳｉＣヤーン上にＣＶＩによって形成され得る。例として、特に、ヤーンと相間層との間に比較的強力な結合をもたらすＢＮ相間層を得るために、ＣＶＩプロセスは、比較的低い温度、例えば約７００℃で実施され、比較的低い圧力、例えば約１．３キロパスカル（ｋＰａ）で実施され得る。このような強力な結合は、荷重下で亀裂が入る可能性がより低い、高い弾性変形限界を有するＣＭＣ材料を得るために、ＳｉＣヤーンの弾性変形する能力を利用することが可能である。ＢＮ相間層は、繊維に向かって伝播する亀裂の発生が防止され得ることによってメカニカルヒューズとして機能し、それによって材料の寿命を延ばす。

【0006】

第３の工程では、ＣＭＣ材料部品を得るために、ＢＮ相間層によって被覆されたヤーンを含む繊維プリフォームの残留細孔内に大部分がセラミックのマトリックスが形成される。

【0007】

ＣＭＣ材料は必然的に亀裂を受けやすく、たとえそれが材料の機械的特性に顕著な影響を与えない場合でも、それでもやはり、周囲大気が材料のコアに接近する可能性がある。亀裂または微小亀裂は、材料が製造されたときから存在する可能性があり、またはそれらが稼働中に出現する可能性がある。不都合なことに、そのような材料は、特に酸化性大気（空気）中、特に航空および宇宙の分野における高温での用途向けである。

【0008】

したがって、長い寿命を保証するために、周囲大気が繊維強化材または相間層上に腐食作用を及ぼすことを防止するバリヤを形成することが望ましく、そうでなければ材料の機械的特性が劣化するからである。窒化ホウ素は、酸化して液体酸化物Ｂ_２Ｏ_３を形成し、これは酸素に対する拡散バリヤとして機能する。それにもかかわらず、水分の存在下では、液体Ｂ_２Ｏ_３酸化物は高温で揮発性水酸化物Ｈ_ｘＢ_ｙＯ_ｚの形態で気化する。この気化は、窒化ホウ素層の酸化および腐食による消費につながる。これは、材料の機械的特性の低下につながる可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、高温での酸化および腐食に耐えるＣＭＣ部品の能力を改善するための解決策を提案しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的のために、第１の態様において、本発明は、炭素またはセラミックヤーンでできた繊維強化材と、大部分がセラミックであるマトリックスとを含む複合材料部品を提供する。ヤーンを覆っており、且つヤーンとマトリックスとの間に存在する、第１の相間層を、この部品はさらに含み、前記第１の相間層が、アルミニウムでドープされた窒化ホウ素の層であり、５％～１５％の範囲内にあるアルミニウムの原子含有量を示す。

【0011】

以下では、用語「Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層」または「第１の相間層」は、アルミニウムでドープされた窒化ホウ素でできた上述の第１の相間層を指示するのに使用される。

【0012】

純粋なＢＮの相間層と比較して、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層は、高温での湿潤雰囲気中での改善された安定性、ならびに酸化および腐食の現象に対する感度の減少を示す。より正確には、原子百分率で少なくとも５％のＢ（Ａｌ）Ｎ相間層中のアルミニウムの存在は、この層が酸化に対する改善された耐性を有することにつながり、液体Ｂ_２Ｏ_３酸化物が、高温の湿潤雰囲気中では、ａＢ_２Ｏ_３・ｂＡｌ_２Ｏ_３（ここで、ａおよびｂは整数）として定義される化合物の結晶を形成することによって物理化学的に保持されることにもつながる。さらに、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層中のアルミニウムの原子含有量を１５％以下に制限することにより、その層は、良好な亀裂発生防止特性を有することができる。窒化ホウ素をベースとする層中のアルミニウムの原子含有量が１５％を超える場合、そのときその層は、もはやその亀裂発生防止機能を果たさず、それを組み込んだ材料の寿命が低下する。したがって、本発明は、酸化性かつ湿潤媒体中で、高温で寿命が改善したＣＭＣ部品を提供する。

【0013】

一実施形態では、第１の相間層は、ヤーンと接触していることができる。

【0014】

一変形形態では、部品が、ヤーンと第１の相間層との間に位置する窒化ホウ素の第２の相間層をさらに含む。特に、そのような状況下では、第１の相間層は第２の相間層と接触していることができる。

【0015】

一実施形態では、部品は、第１の相間層と接触しているケイ素を含む層を備えることができる。

【0016】

Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層と接触しているケイ素を含む層の存在は、有利にも、ホウケイ酸ガラスを形成するようにケイ素を添加することによってＢ_２Ｏ_３ガラスをさらに安定化させる働きがあり、それによって高温での酸化および腐食に耐える部品の能力をさらに改善する。

【0017】

特に、ケイ素を含む前記層は、ヤーンと第１の相間層との間に存在することができる。一変形形態、または組合せ形態では、マトリックスは、第１の相間層と接触しているケイ素を含む割合を示すことができる。

【0018】

一実施形態では、第１の相間層は、５％～１２％の範囲内にあるアルミニウムの原子含有量を示す。特に、第１の相間層は、７％～１２％の範囲内にあるアルミニウムの原子含有量を示すことができる。

【0019】

本発明はまた、上記のような部品を製造する方法を提供し、その方法は、少なくとも以下のステップ、
ヤーン上に第１の相間層を形成するステップと、
１つまたは複数の織物操作を実施することによって、ヤーンから得られるべき部品の繊維強化材を形成する繊維プリフォームを作製するステップと、
第１の相間層上の繊維プリフォームの細孔内に大部分がセラミック製のマトリックスを形成するステップと
を含む。

【0020】

一実施態様では、第１の相間層は、化学気相浸透または化学蒸着によってヤーン上に形成される。特に、第１の相間層が、三塩化ホウ素ＢＣｌ_３、アンモニアＮＨ_３、およびアルミニウムを含む前駆体ガスを含む反応気相から作製され得る。例として、アルミニウムを含む前駆体ガスが、トリメチルアルミニウム、アルミニウムトリクロライド、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムエトキシド、およびそれらの混合物から選択され得る。

【0021】

本発明はまた、上述のような部品を使用する方法を提供し、その方法は、前記部品を酸化性および湿潤媒体中で８００℃以上の温度で使用するステップを含む。

【0022】

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、限定しない方法で提供される以下の説明から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の部品の第１の例の部分断面図である。

【図2】本発明の部品の第２の例の部分断面図である。

【図3】図１および図２に示す部品を製造するための一連のステップを示す流れ図である。

【図4】図１および図２に示す部品を製造するための一連のステップを示す流れ図である。

【図5】本発明の部品の第３の例の部分断面図である。

【図6】図５に示す部品を製造することを可能にする一連のステップを示す流れ図である。

【図7】腐食に耐えるＢＮ相間層の能力をＢ（Ａｌ）Ｎ相間層の対応する能力と比較する腐食試験の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、本発明の第１の部品の第１の例を示す。

【0025】

部品１は、炭素製またはセラミック製の複数のヤーン１２を含む繊維強化材を備える。例として、「Ｎｉｃａｌｏｎ」、「Ｈｉ－Ｎｉｃａｌｏｎ」、または実際に「Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎタイプＳ」という参照に基づいて、供給業者ＮＧＳによって供給される炭化ケイ素ヤーンを使用することが可能である。例として、使用可能な炭素ヤーンは、供給業者東レによってＴｏｒａｙｃａ Ｔ３００ ３Ｋの名称で供給されている。

【0026】

図示の例では、部品１は、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４を有する。この例では、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４は、そのアルミニウム含有量が限定された結果として、複合材料中の脆化緩和の機能を果たし、この機能は、マトリックスを通って伝播した後に相間層に達する何らかの亀裂発生を防止することに役立ち、それによって、そのような亀裂によるヤーンの任意の破断を防止し、または遅らせる。Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４はまた、純粋なＢＮの相間層と比較して、高温での湿潤雰囲気中での改善された安定性、ならびに酸化および腐食の現象に対する感度の減少を示し、それによって部品１の稼働寿命を長くする。上述のように、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層中のアルミニウムの存在は、この層が酸化に対する改善された耐性を有することにつながり、液体Ｂ_２Ｏ_３酸化物が、高温の湿潤雰囲気中では、ａＢ_２Ｏ_３・ｂＡｌ_２Ｏ_３（ここで、ａおよびｂは整数）として定義される化合物の結晶を形成することによって物理化学的に保たれることにもつながる。特に、アルミニウムが存在すると、２つの定義された化合物、すなわち２Ａｌ_２Ｏ_３・Ｂ_２Ｏ_３および９Ａｌ_２Ｏ_３・２Ｂ_２Ｏ_３が形成されることが可能である。ホウ酸アルミニウム２Ａｌ_２Ｏ_３・Ｂ_２Ｏ_３は、湿潤による腐食に耐える良好な能力を示し、高い温度、すなわち４００℃を超え、１１８９℃で分解するまでの温度で、Ｂ_２Ｏ_３の能力よりもはるかに良好である。この分解は、液体Ｂ_２Ｏ_３が放出されると第２の定義された化合物９Ａｌ_２Ｏ_３・２Ｂ_２Ｏ_３の形成を引き起こし、それがより高い温度での修復に寄与する。ホウ酸アルミニウム９Ａｌ_２Ｏ_３・２Ｂ_２Ｏ_３は、１９００℃を超えると分解する。

【0027】

図示の例では、部品１は、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４によって形成された単一の相間層を示す。部品１では、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４がヤーン１２と接触して存在する。例として、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４の厚さｅ_１は、１０ナノメートル（ｎｍ）～２０００ｎｍの範囲内にあることができ、例えば１００ｎｍ～２０００ｎｍ、またはさらに１００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲内にあることができる。

【0028】

上述のように、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４は、原子百分率で５％～１５％の範囲でアルミニウムによってドープされた窒化ホウ素の層である。特に、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層中のアルミニウムの原子含有量は、５％～１４％、または実際には５％～１３％、または５％～１２％、または５％～１１％、または５％～１０％、または５％～９％の範囲にあることが可能である。Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層中のアルミニウムの原子含有量は、６％～１５％、または実際には６％～１４％、または６％～１３％、または６％～１２％、または６％～１１％、または６％～１０％、または６％～９％の範囲にあることもまた可能である。Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層中のアルミニウムの原子含有量は、７％～１５％、または実際には７％～１４％、または７％～１３％、または７％～１２％、または７％～１１％、または７％～１０％、または７％～９％の範囲にあることもまた可能である。Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層中のアルミニウムの原子含有量は、８％～１５％、または実際には８％～１４％、または８％～１３％、または８％～１２％、または８％～１１％、または８％～１０％、または８％～９％の範囲にあることもまた可能である。不可避な不純物を無視すると、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４は、ホウ素、窒素、およびアルミニウムによって構成されることが可能であり、上記に特定されるアルミニウムの原子含有量を有する。特に、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４は、いかなる炭素またはケイ素を含まない可能性がある。組成Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層に関する上記の特徴は、図１に示す実施形態だけでなく、本発明の部品の実施形態の全てに適用することができる。

【0029】

さらに、部品１は、大部分がセラミック、特に耐火性炭化物、酸化物、または窒化物であるマトリックス１６を提示する。「大部分がセラミックからなるマトリックス」という用語は、マトリックス中のセラミック材料の重量含有量が５０％以上であることを意味すると理解されるべきである。マトリックス１６は、その中の細孔の中に存在することによって繊維強化材を緻密化する。マトリックス１６は、繊維１２および相間層１４を覆う。マトリックス１６は、繊維強化材の接近可能な細孔の容積の大部分（すなわち少なくとも５０％）、または実際に少なくとも７５％を占めることができる。図示の例では、マトリックス１６は、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４と接触して存在している。

【0030】

例として、マトリックス１６は、炭化ケイ素からなることができる。一変形形態では、マトリックス１６は、少なくとも第１のセラミック材料層と、熱分解炭素（ＰｙＣ）、ホウ素ドープ炭素（原子比率が５％～２０％の範囲にあるホウ素を含み、補完物が炭素である、ＢＣ）または窒化ホウ素などの亀裂発生防止材料の少なくとも第２の層とを含むことができる。一変形形態では、マトリックス１６は、亀裂発生防止材料と交互になっているセラミック層を含む連続マトリックスであることができる。セラミック層は、ＳｉＣ、または三元Ｓｉ－Ｂ－Ｃ系、または実際には、炭化ホウ素Ｂ_４Ｃから作製され得る。

【0031】

図２は、本発明の第２の部品の第２の実施形態を示す。

【0032】

この実施形態では、部品２は、第１の相間層２４と第２の相間層２３との組合せで構成された多層相間コーティングを含む。図示の実施形態では、部品２は、窒化ホウ素製の第２の相間層２３を有する。第２の相間層２３は、ヤーン１２と接して存在する。例として、第２の相間層２３の厚さｅ_２は、１０ナノメートル（ｎｍ）～２０００ｎｍの範囲内にあることができ、例えば１００ｎｍ～２０００ｎｍ、またはさらに１００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲内にあることができる。第２の相間層２３は、Ｂ（Ａｌ）Ｎの第１の相間層２４によって被覆されている。図示の例では、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層２４は、ＢＮ相間層２３と接触して存在している。例として、第１の相間層２４の厚さｅ_３は、１０ナノメートル（ｎｍ）～１０００ｎｍの範囲内にあることができ、例えば１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲内にあることができる。Ｂ（Ａｌ）Ｎ第１の相間層２４の厚さｅ_３は、第２の相間層２３の厚さｅ_２以上であることができる。大部分がセラミック製のマトリックス１６は、層２３および２４を覆っている。マトリックス１６は、上記の通りであり得る。

【0033】

一変形形態では、以下でさらに説明するように、少なくとも１つの第３の層が、ＢＮの第２の相間層とＢ（Ａｌ）Ｎの第１の相間層との間に挿入され得る。図１および図２の部品を製造する際に使用するのに適した２つの製造方法について、図３および図４を参照しながら説明する。

【0034】

図３を参照して、既知の方法で、最初に、セラミックまたは炭素ヤーン上に化学蒸着（ＣＶＤ）によって第１の窒化ホウ素相間層を作製することが可能である（ステップ１０）。そのような状況下で、互いに結合されていない複数のヤーン、すなわち繊維構造体を形成するための織物操作を受けていない複数のヤーン、特に織られていない、編まれていないまたは組まれていないヤーンが、反応チャンバを通過して移動し、気相が反応チャンバ内に導入される。ＣＶＤによって窒化ホウ素相間層を形成するために、ヤーンがゼロでない速度でチャンバを通って連続的に移動している間に、気相が反応チャンバ内に導入される。移動するヤーン上にＣＶＤによって連続的に相間層が堆積されることを可能にするシステムが知られている。例として、仏国特許第８６／１７１５７号明細書に記載されているものと同様のシステムを挙げることができる。窒化ホウ素を堆積するために使用される気相はそれ自体知られており、例えばＢＣｌ_３／ＮＨ_３系を使用することが可能である。それにもかかわらず、ステップ１０は任意のステップであり、実行される場合、図２に示すような構造を有する部品２を形成することにつながり、この図２は窒化ホウ素でできている第１の相間層２３を示す。

【0035】

ステップ２０は、おそらくはＢＮ第１の相間層２３内に既に被覆されているヤーン１２上にＢ（Ａｌ）Ｎ相間層１４または２４を堆積させることからなる。図３の例では、上述のように、ヤーンが反応チャンバを通って連続的に移動している間に、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層がＣＶＤによって形成される。

【0036】

Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層１４または２４は、反応チャンバ内に気相を導入することによって形成されることができ、その気相は、ＢＣｌ_３、ＮＨ_３、およびアルミニウムを含む前駆体ガスを含む。例として、アルミニウムを含む前駆体ガスが、トリメチルアルミニウム、アルミニウムトリクロライド、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムエトキシド、およびそれらの混合物から選択される。アルミニウムを含む前駆体ガスは、トリメチルアルミニウムまたはアルミニウムトリクロライドであり得る。導入される気相は、例えば、アルゴン、二窒素、二水素またはヘリウムから選択される希釈ガスもまた含むことができる。

【0037】

Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層の形成中の反応チャンバ内の温度は、例えば８００℃以上、さらには１０００℃であり得る。例として、この温度は、８００℃～１４００℃の範囲内、または実際には１０００℃～１４００℃の範囲内にあるように選択され得る。

【0038】

例として、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層の形成中の反応チャンバ内の圧力は、０．１ｋＰａ～５ｋＰａの範囲内にあり得る。

【0039】

Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層は、ガスが反応チャンバ内に導入される速度に関して以下の動作条件を課すことによって形成され得る：
［ＢＣｌ_３の導入速度］を［アルミニウムを含む前駆体ガスの導入速度］で割った比が２～５の範囲にある、
［ＮＨ_３の導入速度］を［ＢＣｌ_３の導入速度］で割った比が１～１５の範囲にある、
［ＮＨ_３の導入速度］を［アルミニウムを含む前駆体ガスの導入速度］で割った比が１～５０の範囲内にある。

【0040】

希釈ガスが使用される場合、［反応チャンバに導入される希釈ガスの流量］を［ＢＣｌ_３の流量＋ＮＨ_３の流量＋反応チャンバ内に導入されるアルミニウムを含む前駆体ガスの流量］で割った比が１～１０の範囲内にあることを示す気相を調製することが可能である。

【0041】

例として、以下の動作条件を使用することによってＢ（Ａｌ）Ｎ相間層を形成することが可能である：
反応チャンバ内の温度：１２００℃、
反応チャンバ内の圧力：０．２ｋＰａ、
アルミニウムを含む前駆体ガスとして使用されるトリメチルアルミニウム、
［ＢＣｌ_３が導入される流量］を［アルミニウムを含む前駆体ガスが導入される流量］で割った比が３に等しい、
［ＮＨ_３が導入される流量］を［ＢＣｌ_３が導入される流量］で割った比が１０に等しい、
［ＮＨ_３が導入される流量］を［アルミニウムを含む前駆体ガスが導入される流量］で割った比が３０に等しい、
反応チャンバ内の気相の通過時間が１０ミリ秒（ｍｓ）未満、例えば約８ミリ秒である。

【0042】

上述の動作条件を使用することにより、９％のアルミニウム原子含有量を有するアルミニウムドープ窒化ホウ素相間層を作製されることが可能になった。図７は、腐食試験の結果を示し、アルミニウムでドープされていない窒化ホウ素からなる相間層が、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層よりもはるかに早く消耗されることを示している。本発明者らは、毎時約６マイクロメートル（μｍ／ｈ）のＢＮ層の消耗速度と、約１μｍ／ｈである、はるかに遅いＢ（Ａｌ）Ｎ層の消耗速度とを測定した。したがって、Ｂ（Ａｌ）Ｎ層は、酸化および腐食に対する改善された耐性を示している。

【0043】

その後、図３の例では、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層で被覆されたヤーンから繊維プリフォームが作製される（ステップ３０）。繊維プリフォームは、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層に被覆されたヤーンを用いて、少なくとも１回の織物操作から得られる。繊維プリフォームは、得られる部品の繊維強化材を構成することを目的としている。特に、繊維プリフォームは、被覆されたヤーンを多層または３次元に織ることによって得ることができる。

【0044】

用語「３次元」製織または「３Ｄ製織」は、少なくともいくつかの縦ヤーンが複数の横ヤーン層にわたって横ヤーンを連結する製織技術を指すものとして理解されるべきである。縦および横の役割は本明細書では交換可能であり、同様に特許請求の範囲によって網羅されていると考慮されるべきである。

【0045】

例として、繊維プリフォームはマルチサテン織を提供することができ、すなわち、従来のサテンタイプの織りと均等であり、各層にベース織りを有する複数の横ヤーンによる３次元織りによって得られる織物であるが、織りの特定の点が横ヤーンの層を連結する織物を提供することができる。一変形形態では、繊維プリフォームはインターロック編みを提供することができる。用語「インターロック編みまたは織物」は、縦ヤーンの各層が、織り平面内で同じ動きを有する同じ縦列内の全てのヤーンと複数の横ヤーンの層とを連結する３Ｄ製織として理解されるべきである。繊維プリフォームを形成する際に使用するのに適した様々な多層製織技術が、国際公開第２００６／１３６７５５号パンフレットに記載されている。

【0046】

２次元織りまたは一方向シートのような繊維組織を形成することから始めて、そのような繊維組織を成形体上にドレーピングすることによって繊維プリフォームを得ることも可能である。例えば、繊維プリフォームを形成するために、ステッチすることによって、またはヤーンを植え付けることによって、織地は任意に互いに結合され得る。

【0047】

一旦繊維プリフォームが得られると、繊維プリフォームの細孔内に大部分がセラミックからできたマトリックスを形成するために、次にそのプリフォームは、ＣＶＩ設備の反応チャンバ内に配置されるべきである。（ステップ４０）。使用される前駆体ガスの性質およびそのような前駆体ガスのための供給源の数を適合させることによって、国際公開第９６／３０３１７号パンフレットの図２に記載されているタイプのＣＶＩ設備を使用することが可能である。上述のように、炭化ケイ素からマトリックスを作製するか、または連続したマトリックスを作製するために、従来の方法でＣＶＩを実施することが可能である。一変形形態では、マトリックスは、液体技術（マトリックス前駆体樹脂を含浸させ、硬化および熱分解によって樹脂を変態するステップであり、このプロセスは繰り返されることができる）によって、または「溶融浸透」として既知の方法である、溶融状態のケイ素を浸透させることによって作製され得る。

【0048】

図４は、Ｂ（Ａｌ）Ｎの第１の相間層を堆積する前に、繊維プリフォームが最初に作製される（ステップ１００）状況を示す。上述のように、任意選択のステップ２００の間に、ＢＮ相間層を堆積することが可能である。この方法は、ＣＶＤについて上述したものと同じ動作条件を使用して、ＣＶＩによってＢ（Ａｌ）Ｎ相間層を堆積するステップを含む（ステップ３００）。最後に、大部分がセラミックでできているマトリックスが、上述の方法で繊維プリフォームの残留細孔内に作製される（ステップ４００）。

【0049】

図５は、本発明の部品３の第３の実施形態を示す。この構成では、部品３は、第１の相間層２４と接触しているケイ素を含む中間層３３を含む。上述のように、Ｂ（Ａｌ）Ｎ相間層と接触しているケイ素を含む層の存在は、ホウケイ酸ガラスを形成することによってＢ_２Ｏ_３ガラスをさらに安定化させるのに有利に役立つ。例として、層３３はセラミック材料の層であることができる。例として、層３３は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはＳｉ－Ｂ－Ｃから作製され得る。層３３の厚さｅ_４は、厚さｅ_３および／または厚さｅ_２以下であり得る。例として、層３３の厚さｅ_４は１００ｎｍ以上、例えば１００ｎｍ～５００ｎｍの範囲にあることができる。

【0050】

図６は、図５に示す部品３を作製するための一連の可能なステップを示す流れ図である。最初に繊維プリフォームが作製され（ステップ１５０）、次にＣＶＩによりヤーン上にＢＮ相間層が形成される（ステップ２５０）。その後、ケイ素を含む中間層３３が、形成されたＢＮ相間層の上に形成される（ステップ３５０）。この中間層は、化学気相浸透によって形成され得る。一変形形態では、中間層が繊維プリフォームを製造する前にヤーン上に形成される場合、中間層は化学蒸着によって形成され得る。部品の製造は、中間層上にＢ（Ａｌ）Ｎ相間層を形成するステップ（ステップ４５０）によって、次いでプリフォームの残留細孔内に大部分がセラミックのマトリックスを形成するステップ（ステップ５５０）によって継続される。

【0051】

上記の説明は、第１の相間層２４と第２の相間層２３との間に存在するケイ素を含む中間層３３に関する。一変形形態では、図１に記載されたタイプの第２の相間層２３がなく、ヤーン１２および第１の相間層１４と接触するケイ素を含む中間層を提示する構成を有することが可能である。したがって、ケイ素を含む中間層がない場合でも、ケイ素を含み、第１の相間層と接触しているマトリックス１６の一部によって、ケイ素を添加することによってＢ_２Ｏ_３の追加的な安定化が加えられ得る。

【0052】

一旦部品１、２、または３が製造されると、その部品は酸化性かつ湿潤である雰囲気中で８００℃以上の温度で使用され得る。特に、その部品は８００℃～１４００℃の範囲内にある温度で使用され得る。特に、部品１、２または３は湿潤空気中で使用され得る。

【0053】

このようにして製造された部品１、２または３は、航空宇宙用途の航空用の部品であることができる。その部品は、航空エンジンまたは航空宇宙エンジン内、あるいは工業用タービン内のガスタービンの高温部品であることができる。その部品は、ターボ機械部品であることができる。部品は、案内羽根ノズルの少なくとも一部、推進ノズルの少なくとも一部、または熱防護コーティングの一部、燃焼室の壁、タービンリングセクタ、またはターボ機械ブレードを構成することができる。

【0054】

「～から～の範囲内にある」という用語は、その境界を含むものとして理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】