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JP2669277B2 - セラミックス焼結体の寿命予測法及び装置 - Google Patents

セラミックス焼結体の寿命予測法及び装置

Info

Publication number
JP2669277B2
JP2669277B2 JP4249941A JP24994192A JP2669277B2 JP 2669277 B2 JP2669277 B2 JP 2669277B2 JP 4249941 A JP4249941 A JP 4249941A JP 24994192 A JP24994192 A JP 24994192A JP 2669277 B2 JP2669277 B2 JP 2669277B2
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JP
Japan
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ceramic
life
ceramics
sintered body
parts
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JP4249941A
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義幸 安富
素之 宮田
菊池　　茂
幸雄 斎藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Priority to TW082107073A priority patent/TW243497B/zh
Priority to DE69322481T priority patent/DE69322481T2/de
Priority to EP93306898A priority patent/EP0594290B1/en
Priority to CN93117324A priority patent/CN1053739C/zh
Priority to KR1019930018916A priority patent/KR940007532A/ko
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Priority to US08/339,877 priority patent/US5581039A/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/388—Ceramics

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックからなる機
械構造部品自身に診断回路を設け、実際の使用環境下に
おいて機械構造部品の寿命を判断し、保守を決定する寿
命診断システムに係るものであり、これによりセラミッ
クからなる機械構造部品の信頼性を大幅に向上すること
ができる。
【０００２】
【従来の技術】構造用セラミックスを実部品に適用する
ための大きな問題点は、信頼性が低いことにある。セラ
ミックスは、金属に比較して、耐熱性，耐酸化性，耐摩
耗性に優れるが、破壊靭性値が小さい（粘りが無い）た
めに信頼性が低く、構造部材に適用しづらい問題が有
る。今まで、この問題を解決する方法として、靭性を向
上させる方法（文献；「Ｓｉ3Ｎ4−ＳｉＣウイスカー系
複合セラミックス」，セラミックス，Ｎｏ．１２，１９
８３）や超音波などによりクラック進展を確認する方法
(文献；セラミックスの非破壊評価技術」セラミック
ス，Ｎｏ．１０，1985)が行われている。
【０００３】また、例えばガスタービンプラントなどの
保守時期の決定方法としては、寿命計算によりおこなう
（特開昭59−3335号）、実機部材のそばに被測定材を設
け、被測定材の寿命を測定することにより診断をおこな
う（特開昭57−113360号）などがある。いずれも、実機
部材自身の寿命を直接診断しておらず、正確な寿命診断
方法ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、実機
部材自身の寿命診断について配慮がされておらず、高信
頼性，寿命診断に自ら限界があった。なぜなら、従来の
靭性を向上させる方法では、粒子分散や繊維強化を行っ
ても、セラミックス自身の物理的特性を根本的に変える
ことはできず、見掛け上靭性は向上するが、その値は金
属の１／５であり、やはり信頼性は低い。また、超音波
などによりクラック進展を確認する方法は、試験片レベ
ルでの測定は可能であるが、実部品に適用するには、セ
ラミックス部品へのセンサーの貼り付け，計測装置の付
加など、耐熱環境下などでは適用不可能であった。ま
た、実機部材自身の寿命を直接診断しない方法では、セ
ラミックスを使用するには信頼性が低い。
【０００５】本発明の目的は、実機部材自身のセラミッ
クス内部に寿命診断測定回路を設け、これにより寿命を
判断し、保守を決定することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明によれば、セラミックス焼結体の内部又は表
面に、導電性のセラミックスを含む導電回路を設け、該
導電回路の抵抗値変化に基づいて前記焼結体の寿命を予
測することを特徴とするセラミックス焼結体の寿命予測
法が提供される。 上記導電回路は、１次元以上の配向を
有する抵抗率１×１０ 1 Ωcm 以下の導電回路であること
が好ましい。該導電回路の切断，変形，温度，酸化，腐
食による抵抗率変化を測定することにより、セラミック
ス機械構造部品の寿命を判断し、保守を決定する寿命診
断システムを提供することができる。
【０００７】本発明は、セラミックス機械構造部品に設
けられる寿命測定用導電回路をＣ，ＳｉＣ，ＴｉＮ，Ｔ
ｉＣ，ＺｒＮ，Ｃｒ2Ｎ などの低抵抗率の繊維，粒子で
構成する。特に、導電性の有る繊維，粒子を耐熱性のあ
る絶縁性の繊維，粒子と複合化することが有効である。
また、強性率の異なる２種類以上の繊維，粒子で構成す
ることも寿命診断に有効である。特に、寿命測定用導電
回路がセラミックス機械構造部品の強化材としての効果
を兼ねることが重要である。材質としては、Ｃ，Ｓｉ
Ｃ，ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＺｒＮ，Ｃｒ2Ｎ などの単体以外
に、Ｃ／ＳｉＣ，Ｃ／Ａｌ2Ｏ3，Ｃ／Ｓｉ3Ｎ4，Ｃ／Ｓ
ｉ2Ｎ2Ｏ，ＳｉＣ／Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＣ／Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，Ｓ
ｉＣ／Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＮ／Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＮ／Ｓｉ
3Ｎ4，ＴｉＮ／Ｓｉ2Ｎ2Ｏの複合化が有効である。
【０００８】ここで、ガラス繊維と上記導電物質との組
合せは、短期間の通常の環境下での寿命診断測定では問
題無いが、高温雰囲気中、腐食ガス雰囲気中などでは、
熱により熱膨張係数の大きいガラス繊維が変形し、寿命
測定用導電回路に応力が作用するために正確に寿命が診
断することは不可能であり、またガラス繊維が腐食，劣
化するなどの問題があることが、発明者らによって判っ
た。したがって寿命測定用導電回路の構成を耐熱性のあ
る導電性繊維／粒子(図２５，図２６，図２７)および耐
熱性のある絶縁性の繊維／粒子で複合化（図２８，図２
９，図３０）することが重要である。
【０００９】本発明において、寿命測定用導電回路の抵
抗率の変化は、該導電回路の繊維束の引き抜き現象，切
断現象，界面（接触）現象，変形現象，化学的腐食現
象，温度変化現象により生じ、この変化を測定し、しき
い値と比較することにより、寿命予測，寿命診断，保守
診断などが可能になる。例えば、セラミックス中にクラ
ックが入ると、これにより寿命測定用導電回路に亀裂が
入り、抵抗が増加する。この値を読み取り、外部に設け
られた計算機によりしきい値と比較し、しきい値を超え
ると自動的に停止信号を出すようにする。これにより、
セラミックス部材が破壊する前に設備を停止させ、部品
の交換を行うことができる。
【００１０】本発明において、該寿命診断回路がセラミ
ックスの強化作用も兼ねていることもひとつの特徴であ
る。
【００１１】本機能性セラミックス部品を各種機械構造
部品に適用できる。これにより、セラミックス部品が破
壊を起こす前に、寿命診断回路であるファイバの切断な
どが生じ、図５のように抵抗率の変化があらわれ、寿命
診断が可能である。この診断によりセラミックスの信頼
性が大幅に向上可能である。この抵抗値の変化をシステ
ムに送り、この抵抗値が決められたしきい値を超えたと
きシステムを自動的に停止させ、保守点検を行うことが
可能である。各種機械構造部品への寿命診断回路の設置
は、各種機械構造部品全体に設けなくても、最大応力が
発生する近傍や摩耗が生じる面に設けるだけでもよい。
また、寿命診断回路は表層部近傍（表面から５mm以内）
に設ける必要が有る。なぜなら、セラミック部材は、表
面から亀裂が入り線形破壊を生じるため、表面の亀裂発
生の敏感に検知する必要が有るためである。表面から発
生した亀裂がファイバーの束（１００から１０００本）
を徐々に切断することにより抵抗率が増加し、設定され
たしきい値を超えたとき保守が必要であると判断し、設
備を止め、部品の交換を行うことができる。単繊維では
なく長繊維の束や単繊維の組合せによる束，繊維の粒子
の組合せによる束を設けることにより、亀裂によりこの
束中の繊維が徐々に切断し、抵抗率の増加を徐々に生じ
させることができる。
【００１２】さらに本発明は、酸化物，炭化物，窒化
物，炭窒化物の少なくとも一種からなるセラミックス機
械構造部品に構成した寿命測定用導電回路を加熱用ヒー
タとして用いることにより、外部からの熱応力を緩和す
る機能を持たせることが可能であることを見出した。特
に、急激な熱応力が発生した場合の応力緩和に極めて有
効である。
【００１３】この新機能性セラミックスの製法は、常圧
焼結，反応焼結，ＨＰ，ＨＩＰなどが使用可能である。
特に、常圧焼結，反応焼結がコスト面から有効である。
該セラミックスは、複合化，粒子分散強化をすることに
より単体よりも剛性を高めたセラミックスを使用するこ
とが出来る。
【００１４】本発明は、特に、上記セラミックスを酸化
物，炭化物，窒化物，炭窒化物の少なくとも一種からな
る反応焼結セラミックスとすることにより容易に達成可
能である。なぜなら、反応焼結セラミックスでは、成形
体から焼結体への焼結時の寸法変化率が１％以下と小さ
いために、成形体中に配向した寿命測定用導電回路が変
形，切断することなく焼結体中に配向が容易に可能であ
り、導電回路自身にも残留応力が残らないためである。
また、反応焼結セラミックスは多孔質のため、構造部材
に使用する際には、必要とされる特性を満足する物質を
表面，内部にコーティング，含浸することが可能であ
る。コーティング，含浸方法は、ＣＶＤ，ＣＶＩ，ＰＶ
Ｄ，イオン打ち込み，レーザーなど各種可能である。こ
れにより、内部に寿命測定用導電回路が配向された反応
焼結セラミックス表面を緻密質の耐摩耗材，耐熱材，耐
腐食材などで構成することができる。また、ＨＩＰを併
用することにより反応焼結後緻密化可能である。
【００１５】反応焼結セラミックスの製法としは、金属
粉末（Ｓｉ，Ａｌなど）、あるいは金属粉末と酸化物，
炭化物，窒化物，炭窒化物の少なくとも一種の無機化合
物からなる成形体中に、１次元以上の配向を有する抵抗
率１×１０1Ωcm 以下の導電回路を構成し、窒化性，炭
化性，炭窒化性，酸化性，酸窒化性の少なくとも一種か
らなる反応性ガス雰囲気中で加熱することにより、金属
粉末が反応性ガスと反応して生成物を生成すると共に、
該無機化合物や該導電回路を該生成物で結合することに
より、気孔率５から３０vol％ の寿命測定用導電回路が
配向された反応焼結セラミックスが製造可能である。該
導電回路の切断，変形，温度，酸化，腐食による抵抗率
変化を測定することにより、該セラミックスの寿命を診
断することが可能である。さらに、該導電回路を加熱用
ヒータとして熱応力を緩和することも可能である。
【００１６】寿命測定用導電回路の配向としては、１次
元配向，２次元配向，３次元配向が適用される。各端子
間を検出することにより、セラミックスのどの箇所が切
断，亀裂，酸化，腐食したか診断することも可能であ
る。
【００１７】本発明の一つの製造法としては、グリーン
シート成形法が低コスト製造法に有利である。有機バイ
ンダとセラミックス粉末から成るスラリーを用いてドク
ターブレードによりグリーンシート成形し、パンチング
による任意の形状に切り出し、焼結する方法である。グ
リーンシートの厚みは１mmから５mmが適当であるが、部
品形状により任意の厚さが可能である。そして、寿命測
定用導電回路を構成する。グリーンシートを重ね合わ
せ、焼結後、必要により仕上げ加工を行う。
【００１８】セラミックス中に設けた寿命診断回路と配
線との接続は、ろう付け，レーザー，超音波などにより
可能である。また銅，タングステン，白金など金属配線
の表面をセラミックコーティングすることにより、配線
自身に耐熱性を持たせることが出来る。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【作用】本発明では、セラミックス焼結体の内部又は表
面に、導電性セラミックスを含む導電回路を形成したセ
ラミックス焼結体を用いている。導電回路が、金属抵抗
線からなるものと比較して、セラミックスを含む導電回
路の場合は、導電回路の耐熱性、耐酸化性等に優れてい
るので、より過酷な条件下で用いられるセラミック部
品、例えばガスタービン装置用部品等への適用が可能に
なる。上記セラミック部品を用いた装置は、実際の使用
環境下において、部品の寿命を判断し、保守を必要とす
る時期を決定できるので、装置の信頼性を向上すること
ができる。更に、従来、信頼性の点で、セラミックス部
品を採用できなかった各種プラント部品，エンジンなど
の機械部品へセラミックス焼結体の適用が可能になる。
また、本発明のセラミックス焼結体の製造方法によれ
ば、導電回路と焼結体を同時に製造することが可能にな
るので、製造時間の短縮、製造コストの低減が可能にな
る。
【００２２】
【実施例】
〈実施例１〉原子力プラントシステムのなかの核融合炉
第１壁部品について検討を行った。核融合炉第１壁を構
成するセラミックス部品の原料として、平均粒径１μｍ
の金属Ｓｉ粉末１００重量部に、ポリエチレンとステア
リン酸と合成ワックスの混合物を１３重量部添加，混練
し原料とした。この原料を押出し成形機を用いて厚さ２
mm，１００mm角の板を作製した。この板上にカーボン繊
維（直径１０μｍ，長さ１０００μｍ）とＡｌ2Ｏ3繊維
（直径５μｍ，長さ１０００μｍ）の複合長繊維（直径
１.５mm ）を寿命診断用抵抗測定回路２（図１）として
成形，形成した。寿命診断用回路に用いたカーボン繊維
とＡｌ2Ｏ3繊維の配合比は５０：５０vol％ である。配
合比はこれに限らずカーボン繊維／Ａｌ2Ｏ3繊維＝３０
／７０から８０／２０vol％ の範囲で使用可能である。
また、寿命診断用抵抗測定用回路の線径（幅）は取扱い
上０.１mm 以上である方が好ましい。
【００２３】上記成形体を、窒素雰囲気の炉中で、昇温
速度１℃／min で１３５０℃まで加熱し、炉中で放冷し
て寿命診断用抵抗測定回路（２）を有する反応焼結Ｓｉ
3Ｎ4セラミックス１を得た（図１，図２）。なお、前記
バインダ等の脱脂は、昇温過程で行なわれる。得られた
反応焼結セラミックスの表層部には、耐熱性を持たせる
ためにプラズマ溶射によりＢＮの緻密な膜０.３mm を形
成した（３）。反応焼結材では、表層部が多孔質なため
その気孔中にもＢＮが生成し、接着強度の高い膜が得ら
れる。そして、内部回路の端部４に銅配線５を銀ろう付
けし、外部の測定器６に配線を行い、原子力プラントシ
ステムへ接続した。
【００２４】本セラミックス部品を核融合炉第１壁部品
に適用した。その結果、セラミック部品が中性子照射に
よりＢＮ膜が破壊される共に図３のように抵抗の変化が
あらわれ、核融合炉第１壁部品としての寿命診断が可能
である。この抵抗値の変化を原子力プラントシステムに
送り、この抵抗値が決められたしきい値を超えたときプ
ラントシステムを自動的に停止させ、保守点検を行う。
【００２５】〈実施例２〉実施例１の金属Ｓｉ粉末の代
わりに金属Ａｌ粉末を用いて同様に寿命診断抵抗率測定
回路を有する新機能性ＡｌＮセラミックスを反応焼結法
により作製し、核融合炉第１壁部品に適用した。その結
果、図３と同様の結果が得られ、寿命診断が可能である
ことが分かった。
【００２６】また上記のＳｉ粉末にＳｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2
Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｃ ，ＢＮ，ムラ
イトなどの粉末，ウイスカなどを混合して同様に寿命診
断用抵抗測定回路を有する新機能性複合セラミックス
（Ｓｉ3Ｎ4／Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ3Ｎ4／Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，Ｓｉ3
Ｎ4／ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4／Ｚｒ
Ｏ2，Ｓｉ3Ｎ4／Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ，Ｓｉ3Ｎ4／ム
ライト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣなど）を反応焼結法により作
製し、核融合炉第１壁部品に適用した。その結果、図３
と同様の結果が得られ、寿命診断が可能であることが分
かった。
【００２７】本発明のセラミックスの成形は、ドクター
ブレード，金型粉末成形，ＣＩＰ，射出成形，鋳込み成
形，押出し成形など各種部品形状に応じて可能で有る。
【００２８】前記グリーンシート等の成形用バインダ
は、ポリビニルブチラールやポリエチレンなどの高分子
材料，シリコーン系化合物やポリシラン系化合物など一
般にセラミックス成形用のバインダとして用いられてい
るものを使用することができる。これらのバインダの脱
脂方法は特に限定しないが、焼結時の昇温速度を制御す
ることによって脱脂することができる。
【００２９】〈実施例３〉平均粒子０.１μｍ のＳｉＣ
粉末９７重量部と焼結助剤ＢｅＯ：１重量部，ＡｌＮ：
２重量部に、ポリエチレンとステアリン酸と合成ワック
スの混合物を１３重量部添加，混練し原料とした。この
原料を押出し成形機を用いて厚さ２mm，１００mm角の板
を作製した。この板上にカーボン繊維（直径１００μ
ｍ，長さ１０００μｍ）とＡｌ2Ｏ3繊維（直径１００μ
ｍ，長さ１０００μｍ）の複合長繊維（直径２.５mm）
を寿命診断用抵抗測定回路２（図１，図２）として成
形，形成した。寿命診断用回路に用いたカーボン繊維と
Ａｌ2Ｏ3繊維の配合比は７０：３０vol％ である。
【００３０】上記成形体を、Ａｒ雰囲気中で、昇温速度
１℃／min で２１５０℃まで加熱し３時間保持後、炉中
で放冷して寿命診断用抵抗測定回路２を有する常圧焼結
ＳｉＣセラミックス１を得た（図１，図２）。なお、前
記バインダ等の脱脂は、昇温過程で行なわれる。得られ
た常圧焼結ＳｉＣセラミックスの表層部には、耐熱性を
持たせるためにプラズマ溶射によりＢＮの緻密な膜０.
３mm を形成した（３）。そして、内部回路の端部４に
銅配線５を銀ろう付けし、外部の測定器６に配線を行
い、原子力プラントシステムへ接続した。
【００３１】〈実施例４〉図４は本発明の導電路を有す
るセラミックスを核融合炉第１壁に適用した斜視図であ
る。炉壁用セラミックス１３は実施例３で製造したもの
である。本セラミッミクス１３はオーステナイト系ステ
ンレス鋼よりなる基体２０に基体にαがセラミックスと
同等のＣ繊維を有する黒鉛基体によってろう付けされ
る。金属基体２０は冷却流路１４が設けられ、水で冷却
される。
【００３２】寿命診断回路２を第１壁部品表面ＢＮ膜内
側に設けた。寿命診断回路を冷却されている基材まで伸
ばし、銅線と接続を行った。銅線と寿命診断回路との接
続部の周りはＡｌ3Ｏ3の保護管でカバーをした。
【００３３】その結果、セラミック部品が中性子照射に
よりＢＮ膜が破壊されると共に図３のように抵抗の変化
があらわれ、核融合炉第１壁部品としての寿命診断が可
能である。この抵抗値の変化を核融合プラントシステム
に送り、この抵抗値が決められたしきい値を超えたとき
核融合プラントシステムを自動的に停止させ、保守点検
を行う。
【００３４】上記のＳｉＣ粉末の代わりにＳｉ3Ｎ4，Ｓ
ｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｏ，ＢＮ，
ムライト粉末などを用いて同様に寿命診断用抵抗測定回
路を有する新機能性セラミックス（Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2
Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライ
ト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ複合材，Ａｌ2Ｏ3／ＺrＯ2複合
材，ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＺｒＯ2複合
材，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3複合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ複合
材，ムライト／ＳｉＣ複合材，ＺｒＯ2／ＢＮ複合材を
常圧焼結法により作製し、核融合炉第１壁部品に適用し
た。その結果、図３と同様の結果が得られ、寿命診断が
可能であることが分かった。
【００３５】〈実施例５〉火力プラントシステムのなか
のガスタービン用静翼部品について検討を行った。ガス
タービン用静翼部品を構成するセラミックス部品の原料
として、平均粒径０.５μｍ の金属Ｓｉ粉末１００重量
部に、ポリビニルブチラール６重量部，トリクロロエチ
レン２４重量部，テトラクロロエチレン３２重量部，ｎ
−ブチルアルコール４４重量部，ブチルフタリルグリコ
ール酸ブチル２重量部からなるバインダ１０８重量部を
加え、ボールミルで２４時間混合し、スラリーとする。
【００３６】該スラリーを真空脱気して気泡を除去し、
次いで鋳込み成形法を用いてガスタービンの静翼形状の
ゴム型内にスラリーを流し込み、１０時間乾燥して、成
形体を作成した。なお、ゴム型内には所定のパターンに
カーボン／ＳｉＣ複合ファイバ（直径３mm）を寿命診断
用抵抗測定回路として形成しておき、その周りにスラリ
ーを流し込んだ。
【００３７】上記成形体を、窒素雰囲気の炉中で、昇温
速度１℃／min で１３５０℃まで加熱し、炉中で放冷し
て寿命診断抵抗率測定回路２を有する反応焼結Ｓｉ3Ｎ4
セラミックス１を得た（図５）。なお、前記バインダ等
の脱脂は、昇温過程で行なわれる。得られた反応焼結セ
ラミックスの表層部には、耐熱性を持たせるために溶射
によりＺｒＯ2 の緻密な膜３０μｍを形成した。そし
て、回路の端部４にタングステン配線５をろう付けし、
外部の測定器６に配線を行い、火力プラントシステムへ
接続した。
【００３８】本機能性セラミックス部品をガスタービン
用静翼部品に適用した。その結果、セラミックス部品が
破壊を起こす前に図６のように抵抗率の変化があらわ
れ、寿命診断が可能である。この診断によりセラミック
スの信頼性が大幅に向上した。この抵抗値の変化を火力
プラントシステムに送り、この抵抗値が決められたしき
い値を超えたとき火力プラントシステムを自動的に停止
させ、保守点検を行う。本発明において、反応焼結セラ
ミックスの表層部を緻密化させるための膜(層)は、Ｓｉ
Ｃ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＺｒＯ2，ダイヤモンド，ＺｒＢ2な
ど使用環境，目的により任意な単一層，多層膜を設ける
ことができる。
【００３９】〈実施例６〉実施例５の金属Ｓｉ粉末の代
わりに金属Ａｌ粉末を用いて同様に寿命診断抵抗測定回
路を有する新機能性ＡｌＮセラミックを反応焼結法によ
り作製し、ガスタービン用静翼部品に適用した。その結
果、セラミックス部品が破壊を起こす前に図６と同様に
抵抗率の変化があらわれ、寿命診断が可能であることが
分かった。また上記のＡｌ粉末にＳｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ
2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｃ ，ＢＮ，ムラ
イトなどの粉末，ウイスカなどを混合して同様に寿命診
断用抵抗測定回路を有する新機能性複合セラミックス
（Ｓｉ3Ｎ4／Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ3Ｎ4／Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，Ｓｉ3
Ｎ4／ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4／Ｚｒ
Ｏ2，Ｓｉ3Ｎ4／Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ，Ｓｉ3Ｎ4／ム
ライト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣなど）を反応焼結法により作
製し、ガスタービン用静翼部品に適用した。その結果、
図６と同様の結果が得られ、寿命診断が可能であること
が分かった。 〈実施例７〉火力プラントシステムのなかのガスタービ
ン用動翼部品について検討を行った。ガスタービン用動
翼部品を構成するセラミックス部品の原料として、平均
粒子０.５μｍのＳｉＣ粉末９６重量部，平均粒径０.２
μｍのＢｅＯ粉末４重量部に、ポリビニルブチラール６
重量部，トリクロロエチレン２４重量部，テトラクロロ
エチレン３２重量部，ｎ−ブチルアルコール４４重量
部，ブチルフタリルグリコール酸ブチル２重量部からな
るバインダ１０８重量部を加え、ボールミルで２４時間
混合し、スラリーとする。
【００４０】該スラリーを真空脱気して気泡を除去し、
次いで鋳込み成形法を用いてガスタービンの動翼形状の
ゴム型内にスラリーを流し込み、１０時間乾燥して、成
形体を作成した。なお、ゴム型内には所定のパターンに
カーボン／ＳｉＣ複合ファイバ（直径３mm）を寿命診断
用抵抗測定回路として形成しておき、その周りにスラリ
ーを流し込んだ。
【００４１】上記成形体を、アルゴン雰囲気の炉中で、
昇温速度５℃／min で２２５０℃まで加熱し、炉中で放
冷して寿命診断抵抗率測定回路２を有するＳｉＣセラミ
ックスを得た（図７）。なお、前記バインダ等の脱脂
は、昇温過程で行なわれる。得られたセラミックスの表
層部には、耐熱性を持たせるために溶射によりＺｒＯ2
の緻密な膜３０μｍを形成した。そして、寿命診断回路
をタービンディスクまで伸びし、その端部４にタングス
テン配線５をろう付けし、外部の測定器に配線を行い、
火力プラントシステムへ接続した。
【００４２】本機能性セラミックス部品をガスタービン
用静翼部品に適用した。その結果、セラミックス部品が
破壊を起こす前に、寿命診断回路であるファイバの切断
が生じ、図５のように抵抗率の変化があらわれ、寿命診
断が可能である。この診断によりセラミックスの信頼性
が大幅に向上した。この抵抗値の変化を火力プラントシ
ステムに送り、この抵抗値が決められたしきい値を超え
たとき火力プラントシステムを自動的に停止させ、保守
点検を行うことが可能である。ブレードへの寿命診断回
路の設置は、ブレード全体に設けなくても、最大応力が
発生するＡ部近傍に設けるだけでもよい。また、寿命診
断回路は表層部近傍(表面から５mm以内)に設ける必要が
有る。なぜなら、セラミックス部材は、表面から亀裂が
入り線形破壊を生じるため、表面の亀裂発生を敏感に検
知する必要が有るためである。表面から発生した亀裂が
ファイバーの束を徐々に切断することにより抵抗率が増
加し、設定されたしきい値を超えたとき保守が必要であ
ると判断し、設備を止め、部品の交換を行うことができ
る。
【００４３】図中２１は翼部，２２はダブテイル，２３
は植込み部である。
【００４４】〈実施例８〉新機能性セラミックス部品の
原料として、平均粒径０.１μｍ のＳｉ3Ｎ4粉末９５重
量部と焼結助剤Ｙ2Ｏ3：３重量部，ＡｌＮ：２重量部
に、ポリビニルブチラール６重量部，トリクロロエチレ
ン２４重量部，テトラクロロエチレン３２重量部，ｎ−
ブチルアルコール４４重量部，ブチルフタリルグリコー
ル酸ブチル２重量部からなるバインダ１０８重量部を加
え、ボールミルで２４時間混合し、スラリーとする。
【００４５】該スラリーを真空脱気して気泡を除去し、
次いで鋳込み成形法を用いてガスタービンのシュラウド
セグメント形状のゴム型内にスラリーを流し込み、１０
時間乾燥して、成形体を作成した。なお、ゴム型内には
所定のパターンにＣ／Ａｌ2Ｏ3複合ファイバ束（直径２
mm）を寿命診断用抵抗測定回路として形成しておき、そ
の周りにスラリーを流し込んだ。
【００４６】上記成形体を、窒素雰囲気の炉中で、昇温
速度５℃／min で１７５０℃まで加熱し、３時間保持
後、炉中で放冷して寿命診断用抵抗率測定回路２を有す
る常圧焼結Ｓｉ3Ｎ4セラミックスを得た（図６）。な
お、前記バインダ等の脱脂は、昇温過程で行なわれる。
得られた常圧焼結Ｓｉ3Ｎ4セラミックスの表層部には、
耐熱性を持たせるために溶射によりＺｒＯ2 の緻密な膜
１０μｍを形成した。そして、寿命診断回路をタービン
ケーシングの外部まで伸ばし、その端部４に銅配線５を
銀ろう付けし、外部の測定器６に配線を行い、火力プラ
ントシステムへ接続した。寿命診断回路と銅配線はアル
ミナの保護管で絶縁を保った。
【００４７】本機能性セラミックス部品をガスタービン
用シュラウド部品に適用した。その結果、セラミック部
品が破壊を起こす前に図５ように抵抗率の変化が生じ、
寿命診断が可能である。この診断によりセラミックスの
信頼性が大幅に向上した。
【００４８】図９は本実施例のセラミックスを用いたシ
ュラウドセグメント３０を組込んだガスタービン回転部
の斜視図である。３１はケーシング，３２は動翼，３３
はタービンディスク。
【００４９】本発明において、常圧焼結セラミックスの
表層部を緻密化させるための膜(層)は、ＳｉＣ，ＢＮ，
ＴｉＮ，ＺｒＯ2，ダイヤモンド，ＺｒＢ2など使用環
境，目的により任意な単一膜，多層膜を設けることがで
きる。
【００５０】上記のＳｉ3Ｎ4粉末の代わりにＳｉＣ，Ｓ
ｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｏ，ＢＮ，
ムライト粉末などを用いて同様に寿命診断用抵抗測定回
路を有する新機能性セラミックス（Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2
Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライ
ト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ複合材，Ａｌ2Ｏ3／ＺrＯ2複合
材，ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＺrＯ2複合
材，Ｓi3Ｎ4／Ａl2Ｏ3複合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ複合材，
ムライト／ＳｉＣ複合材，ＺｒＯ2／ＢＮ 複合材を常圧
焼結法により作製し、ガスタービン用シュラウド部品に
適用した。その結果、図５と同様の結果が得られ、寿命
診断が可能であることが分かった。
【００５１】さらに、上記のＳｉ3Ｎ4粉末の代わりにＳ
ｉＣ，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡlＮ，Ａl2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｏ，
ＢＮ，ムライト粉末などを用いて同様に寿命診断用抵抗
測定回路を有する新機能性セラミックス（Ｓｉ3Ｎ4，Ｓ
ｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3,ZrO2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムラ
イト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ複合材，Ａｌ2Ｏ3／ＺｒＯ2複
合材，ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＺｒＯ2複
合材，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3複合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ複合
材，ムライト／ＳｉＣ複合材，ＺｒＯ2／ＢＮ複合材を
ＨＩＰ焼結法により作製し、ガスタービン用シュラウド
部品に適用した。その結果、図５と同様の傾向の結果が
得られ、寿命診断が可能であることが分かり、ＨＩＰで
も新機能性セラミック部品の製造が可能であることが分
かった。
【００５２】〈実施例９〉新機能性セラミックス部品の
原料として、平均粒子０.１μｍ のＳｉ3Ｎ4粉末９５重
量部と焼結助剤Ｙ2Ｏ3：３重量部，ＡｌＮ：２重量部
に、ポリビニルブチラール６重量部，トリクロロエチレ
ン２４重量部，テトラクロロエチレン３２重量部，ｎ−
ブチルアルコール４４重量部，ブチルフタリルグリコー
ル酸ブチル２重量部からなるバインダ１０８重量部を加
え、ボールミルで２４時間混合し、スラリーとする。
【００５３】該スラリーを真空脱気して気泡を除去し、
次いで鋳込み成形法を用いてガスタービンの静翼形状の
ゴム型内にスラリーを流し込み、１０時間乾燥して、成
形体を作成した。なお、ゴム型内には所定のパターンに
ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合ファイバ（直径２mm）を寿命診断
用抵抗測定回路として形成しておき、その周りにスラリ
ーを流し込んだ。
【００５４】上記成形体を、窒素雰囲気の炉中で、昇温
速度５℃／min で１７５０℃まで加熱し、３時間保持
後、炉中で放冷して寿命診断用抵抗測定回路２を有する
常圧焼結Ｓｉ3Ｎ4セラミックス１を得た（図５）。な
お、前記バインダ等の脱脂は、昇温過程で行なわれる。
得られた常圧焼結Ｓｉ3Ｎ4セラミックスの表層部には、
耐熱性を持たせるために溶射によりＺｒＯ2 の緻密な膜
１０μｍを形成した。そして、回路の端部４に銅配線５
を銀ろう付けし、外部の測定器６に配線を行い、火力プ
ラントシステムへ接続した。
【００５５】本機能性セラミックス部品をガスタービン
用静翼部品に適用した。その結果、セラミックス部品が
破壊を起こす前に図６のように抵抗率の変化が生じ、寿
命診断が可能である。この診断によりセラミックスの信
頼性が大幅に向上した。
【００５６】本発明において、常圧焼結セラミックスの
表層部を緻密化させるための膜(層)は、ＳｉＣ，ＢＮ，
ＴｉＮ，ＺｒＯ2，ダイヤモンド，ＺｒＢ2など使用環
境，目的により任意な単一膜，多層膜を設けることがで
きる。
【００５７】上記のＳｉ3Ｎ4粉末の代わりにＳｉＣ，Ｓ
ｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，
ムライト粉末などを用いて同様に寿命診断用抵抗測定回
路を有する新機能性セラミックス（Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2
Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライ
ト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ複合材，Ａｌ2Ｏ3／ＺrＯ2複合
材，ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＺｒＯ2複合
材，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3複合。
【００５８】〈実施例１０〉新機能性セラミックス部品
の原料として、平均粒径０.１μｍ のＳｉＣ粉末９７重
量部と焼結助剤ＢｅＯ：１重量部，ＡｌＮ：２重量部
に、ポリビニルブチラール６重量部，トリクロロエチレ
ン２４重量部，テトラクロロエチレン３２重量部，ｎ−
ブチルアルコール４４重量部，ブチルフタリルグリコー
ル酸ブチル２重量部からなるバインダ１０８重量部を加
え、ボールミルで２４時間混合し、スラリーとする。
【００５９】該スラリーを真空脱気して気泡を除去し、
次いで多孔質型（石膏）内にスラリー流し込み、遠心成
形機を用いて厚さ１０mm，直径１５０mmの配管を作製し
た。なお、多孔質型表面には所定のパターンにカーボン
５０vol％ とＡｌ2Ｏ3５０vol％ 複合ファイバ（直径３
mm）を寿命診断用抵抗率測定回路として形成しておき、
その周りにスラリーを付着させた（図１０）。成形体中
のワックス分を除去した後、Ａｒガス中、２１００℃で
３時間加熱処理した。これにより配管内に寿命診断用抵
抗率測定回路を設けることが出来る。
【００６０】本機能性セラミックス部品を火力プラント
の耐腐食用配管部品に適用した。その結果、セラミック
ス部品が腐食破壊を起こす前に図１１のように抵抗率の
変化があわられ、寿命診断が可能である。この診断によ
りセラミックスの信頼性が大幅に向上した。
【００６１】〈実施例１１〉上記のＳｉＣ粉末の代わり
にＳｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライト粉末などを用いて同様に寿
命診断用抵抗測定回路を有する新機能性セラミックス
（Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ複合
材，Ａｌ2Ｏ3／ＺrＯ2複合材，ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合
材，Ｓｉ3Ｎ4／ＺｒＯ2複合材，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3複
合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ複合材，ムライト／ＳｉＣ複合
材，ＺｒＯ2／ＢＮ複合材を常圧焼結法により作製し、
耐腐食用配管部品に適用した。その結果、図１１と同様
の結果が得られ、寿命診断が可能であることが分かっ
た。
【００６２】上記の新機能性セラミックス部品を耐薬品
用配管に適用した。その結果、セラミックス部品が薬品
（アルカリ，酸）により腐食破壊を起こす前に図１１の
ように抵抗率の変化があわられ、寿命診断が可能であ
る。この診断によりセラミックスの信頼性が大幅に向上
した。
【００６３】また図１２に示すように寿命診断用抵抗測
定回路を分割することにより、腐食破壊の位置の検出可
能である。
【００６４】配管のように円筒形状の部品に抵抗率測定
回路を設ける方法として図１４，図１５，図１６に示す
ような方法が考えられる。実部品より小さい形状の型の
周りにカーボンなどのファイバーと媒体からなる測定回
路を巻き付けて、加熱したのち取り出し、実部品形状の
型の中に設置し、セラミックスラリーを流し込むことに
より、抵抗率測定回路を設けることができる。測定回路
を作製する際に使用する型は任意に作製可能であるた
め、任意な測定回路を作製することができる。
【００６５】セラミックグリーンシートの面にカーボン
などのファイバーと媒体からなる測定回路を設けて、該
グリーンシートを積層したのち、円筒上に成形し、焼結
する方法。これにより、内壁と外壁の間に任意の測定回
路を設けることができる。
【００６６】セラミックグリーンシートの表面に導電性
の膜をコーティングし、該グリーンシートを積層したの
ち、円筒上に成形し、焼結する方法。これにより、内壁
と外壁の間に多数の測定回路を設けることができる。図
中、３４は中子型、３５はスラリー、３６は多孔質割り
型、３７はファイバ＋媒体（回路）、３８はセラミック
スグリーンシート、３９は積層、４０は成型・焼結、４
１は導電膜コーティングである。
【００６７】〈実施例１２〉新機能性セラミックス部品
の原料として、平均粒径０.１μｍ のＳｉ粉末100重量
部に、ポリビニルブチラール６重量部，トリクロロエチ
レン２４重量部，テトラクロロエチレン３２重量部，ｎ
−ブチルアルコール４４重量部，ブチルフタリルグリコ
ール酸ブチル２重量部からなるバインダ１０８重量部を
加え、ボールミルで２４時間混合し、スラリーとする。
【００６８】該スラリーを真空脱気して気泡を除去し、
次いで多孔質型（石膏）内にスラリーを流し込み、遠心
成形機を用いて厚さ１０mm，直径１５０mmの配管を作製
した。なお、多孔質型表面には所定のパターンにカーボ
ン５０vol％ とＡｌ2Ｏ3５０vol％ 複合ファイバ（直径
３mm）を寿命診断用抵抗測定回路として形成しておき、
その周りにスラリーを付着させた（図１０）。成形体中
のワックス分を除去した後、Ｎ2 ガス中、２１００℃で
３時間加熱処理した。これにより配管内に寿命診断用抵
抗率測定回路設けることが出来る。
【００６９】本機能性セラミックス部品を耐腐食用配管
部品に適用した。その結果、セラミックス部品が腐食破
壊を起こす前に図１１のように抵抗率の変化があわら
れ、寿命診断が可能である。この診断によりセラミック
スの信頼性が大幅に向上した。上記の金属Ｓｉ粉末の代
わりに金属Ａｌ粉末を用いて同様に寿命診断抵抗測定回
路を有する新機能性ＡｌＮセラミックスを反応焼結法に
より作製し、耐腐食用配管部品に適用した。その結果、
セラミックス部品が破壊を起こす前に図１１と同様に抵
抗率の変化があらわれ、寿命診断が可能であることが分
かった。
【００７０】また上記のＳｉ粉末にＳｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2
Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｃ ，ＢＮ，ムラ
イトなどの粉末，ウイスカなどを混合して同様に寿命診
断用抵抗測定回路を有する新機能性複合セラミックス
（Ｓｉ3Ｎ4／Ｓi3Ｎ4，Ｓi3Ｎ4／Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，Ｓｉ3Ｎ4
／ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4／ＺｒＯ2，
Ｓｉ3Ｎ4／Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ，Ｓｉ3Ｎ4／ムライ
ト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ など）を反応焼結法により作製
し、耐腐食用配管部品に適用した。その結果、図１１と
同様の結果が得られ、寿命診断が可能であることが分か
った。
【００７１】上記の新機能性セラミック部品を耐薬品用
配管に適用した。その結果、セラミック部品が薬品（ア
ルカリ，酸）により腐食破壊を起こす前に図１３のよう
に抵抗率の変化があわられ、寿命診断が可能である。こ
の診断によりセラミックスの信頼性が大幅に向上した。
【００７２】〈実施例１３〉新機能性セラミックス部品
の原料として、平均粒径１μｍの金属Ｓｉ粉末100重量
部に、ポリエチレンとステアリン酸と合成ワックスの混
合物を１３重量部添加，混練し原料とした。この原料を
押出し成形機を用いて厚さ１０mm，１００mm角の板を作
製した。この板上にカーボン繊維(直径１０μｍ，長さ
１０００μｍ)とＡｌ2Ｏ3繊維（直径５μｍ，長さ１０
００μｍ）とＳｉＣ繊維（直径１０μｍ，長さ１００μ
ｍ）の複合長繊維（直径１.５mm ）を寿命診断用抵抗測
定回路２（図１２）として成形，形成した。寿命診断用
回路に用いたカーボン繊維，Ａｌ2Ｏ3繊維，ＳｉＣ繊維
の配合比は３０：５０：２０vol％ である。
【００７３】上記成形体を、窒素雰囲気の炉中で、昇温
速度１℃／min で１３５０℃まで加熱し、炉中で放冷し
て寿命診断用抵抗率測定回路２を有する反応焼結Ｓｉ3
Ｎ4セラミックス１を得た（図１２）。なお、前記バイ
ンダ等の脱脂は、昇温過程で行なわれる。得られた反応
セラミックスの表層部には、耐熱性を持たせるためにプ
ラズマ溶射によりＺｒＯ2の緻密な膜０.３mmを形成し
た。反応焼結材では、表層部が多孔質なためその気孔中
にもＺｒＯ2 が生成し、接着強度の高い膜が得られる。
そして、内部回路の端部に銅配線をろう付けし、外部の
測定器６に配線を行った。
【００７４】本セラミック部品をガスタービンの燃焼器
内張り部品に適用した。その結果、セラミック部品が燃
焼試験によりＺｒＯ2 膜が破壊されると共に図５のよう
に抵抗の変化があらわれ、燃焼器内張り部品としての寿
命診断が可能である。
【００７５】〈実施例１４〉上記の金属Ｓｉ粉末の代わ
りに金属Ａｌ粉末を用いて同様に寿命診断抵抗率測定回
路を有する新機能性ＡｌＮセラミックスを反応焼結法に
より作製し、燃焼器内張り部品に適用した。その結果、
図６と同様の結果が得られ、寿命診断が可能であること
が分かった。
【００７６】また上記のＳｉ粉末にＳｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2
Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｂ4Ｃ ，ＢＮ，ムラ
イトなどの粉末，ウイスカなどを混合して同様に寿命診
断用抵抗測定回路を有する新機能性複合セラミックス
（Ｓｉ3Ｎ4／Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ3Ｎ4／Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，Ｓｉ3
Ｎ4／ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4／Ｚｒ
Ｏ2，Ｓｉ3Ｎ4／Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ，Ｓｉ3Ｎ4／ム
ライト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣなど）を反応焼結法により作
製し、燃焼器内張り部品に適用した。その結果、図６と
同様の結果が得られ、寿命診断が可能であることが分か
った。
【００７７】本発明のセラミックスの成形は、ドクター
ブレード，金型粉末成形，ＣＩＰ，射出成形，鋳込み成
形，押出し成形などの各種部品形状に応じて可能で有
る。
【００７８】前記グリーンシート等の成形用バインダ
は、ポリビニルブチラールやポリエチレンなどの高分子
材料，シリコーン系化合物やポリシラン系化合物など一
般にセラミックス成形用のバインダとして用いられてい
るものを使用することができる。これらのバインダの脱
脂方法は特に限定しないが、焼結時の昇温速度を制御す
ることによって脱脂することができる。
【００７９】ここで、抵抗率測定回路の形成方法として
図１７，図１８に示すような方法が考えられる。カーボ
ンなどのファイバーと媒体からなるスラリーを回路形状
の型内に流し込み、回路パターンを形成し、加熱した後
回路パターンを取り出し、セラミックス成形体と一体焼
結する。カーボンなどのファイバーと媒体からなるスラ
リーを印刷により回路パターンを形成し、加熱した後回
路パターンを取り出し、セラミックス成形体と一体焼結
する。カーボンなどのファイバーと媒体からなるスラリ
ーをセラミックス成形体面上に印刷により回路パターン
を形成し、セラミックスを成形体と一体焼結する。カー
ボンなどのファイバーと媒体からなるスラリーをインク
ジェットノズルにより回路パターンを形成し、加熱した
後回路パターンを取り出し、セラミックス成形体と一体
焼結する。カーボンなどのファイバーと媒体からなるス
ラリーをインクジェットノズルによりセラミックス成形
体面上に回路パターンを形成し、加熱した後回路パター
ンを取り出し、セラミックス成形体と一体焼結する。４
２はノズル、４３は金型内の溝である。
【００８０】〈実施例１５〉新機能性セラミックス部品
の原料として、平均粒径０.１μｍ の金属ＳｉＣ粉末９
７重量部と焼結助剤ＢｅＯ：１重量部，ＡｌＮ：２重量
部に、ポリエチレンとステアリン酸と合成ワックスの混
合物を１３重量部添加，混練し原料とした。この原料を
押出し成形機を用いて厚さ１５mm，１００mm角の板を作
製した。この板上にカーボン繊維（直径１００μｍ，長
さ１０μｍ）とＡｌ2Ｏ3繊維（直径１００μｍ，長さ１
０００μｍ）の複合長繊維(直径２.０mm）を寿命診断用
抵抗測定回路（図１９）として成形，形成した。寿命診
断用回路に用いたカーボン繊維とＡｌ2Ｏ3繊維の配合比
は６０：４０vol％ である。図１９に示すように寿命診
断用抵抗測定回路を表面層から深さを変えることによ
り、燃焼による摩耗深さを検出することが出来る。
【００８１】上記成形体を、Ａｒ雰囲気中で、昇温速度
１℃／min で２１５０℃まで加熱し３時間保持後、炉中
で放冷して寿命診断用抵抗測定回路２を有する常圧焼結
ＳｉＣセラミックス１を得た（図１）。なお、前記バイ
ンダ等の脱脂は、昇温過程で行なわれる。得られた常圧
焼結ＳｉＣセミックスの表層部には、耐熱性を持たせる
ためにプラズマ溶射によりＡｌ2Ｏ3の緻密な膜１０μｍ
を形成した（３）。そして、内部回路の端部４に銅配線
５をろう付けし、外部の測定器６に配線を行った。
【００８２】本セラミック部品を燃焼器内張り部品に適
用した。その結果、セラミック部品が中性子照射により
Ａｌ2Ｏ3膜が破壊され、摩耗進行にともない図２０のよ
うに抵抗の変化があらわれ、燃焼器内張り部品としての
寿命診断が可能である。
【００８３】〈実施例１６〉上記のＳｉＣ粉末の代わり
にＳｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライト粉末などを用いて同様に寿
命診断用抵抗測定回路を有する新機能性セラミックス
（Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ複合
材，Ａｌ2Ｏ3／ＺrＯ2複合材，ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合
材，Ｓｉ3Ｎ4／ＺｒＯ2複合材，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3複
合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ複合材，ムライト／ＳｉＣ複合
材，ＺｒＯ2／ＢＮ複合材を常圧焼結法により作製し、
燃焼器内張り部品に適用した。その結果、図２０と同様
の結果が得られ、寿命診断が可能であり、メンテナンス
が容易となった。
【００８４】〈実施例１７〉新機能性セラミックス部品
の原料として、平均粒径０.１μｍ のＳｉ3Ｎ4粉末９７
重量部と焼結助剤Ｙ2Ｏ3：１重量部，Ａｌ2Ｏ3：２重量
部に、トリエタノールアミン：１重量部，蒸留水：６５
重量部添加，混合し原料とした。この原料を鋳込み成形
により自動車用ターボチャージャロータ（２０００cc
用）を作製した。成形の際にロータ内にカーボン繊維束
(直径１００μｍ，長さ５cm，１００本)を寿命診断用抵
抗測定回路として形成した。
【００８５】上記成形体を、Ｎ2 雰囲気中で、昇温速度
１℃／min で１７５０℃まで加熱し２時間保持後、炉中
で放冷した寿命診断用抵抗測定回路２を有する常圧焼結
Ｓｉ3Ｎ4セラミックスを得た（図２１）。なお、前記バ
インダ等の脱脂は、昇温過程で行なわれる。そして、寿
命診断回路の端部をスリップリング，銅配線を用いて外
部の測定器に配線を行った。また、寿命診断回路はＡｌ
2Ｏ3保護管で絶縁を保持した。
【００８６】本セラミック部品を自動車用ターボチャー
ジャロータ（２０００cc用）に適用した。加速度試験の
結果、セラミック部品が破壊すると同時に抵抗率が急激
に変化し、その変化を検知してロータの破壊を信号で運
転者に知らせることができる。これにより、ターボ機器
を分解しなくてもロータが破壊したかどうか判断するこ
とができる。４５は測定器、４６はカーボンブラシ、４
７は金属軸、４８はアルミナ保護管、４９は翼である。
【００８７】〈実施例１８〉上記のＳｉ3Ｎ4粉末の代わ
りにＳｉＣ，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライト粉末などを用いて同様に寿
命診断用抵抗測定回路を有する新機能性セラミックス
（Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ複合
材，Ａｌ2Ｏ3／ＺrＯ2複合材，ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合
材，Ｓｉ3Ｎ4／ＺｒＯ2複合材，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3複
合材，Ｓｉ3Ｎ4／ＢＮ複合材，ムライト／ＳｉＣ複合
材，ＺｒＯ2／ＢＮ複合材を常圧焼結法により作製し、
自動車用ターボチャージャロータ部品に適用した。その
結果、同様の結果が得られ、寿命診断が可能であり、メ
ンテナンスが容易となった。
【００８８】〈実施例１９〉新機能性セラミックス部品
の原料として、ＺｒＯ2粉末：５０重量部とＳｉＯ2粉
末：３０重量部，Ａｌ2Ｏ3粉末：２０重量部に、トリエ
タノールアミン：１重量部，蒸留水：６５重量部添加，
混合し原料とした。この原料を鋳込み成形により金属溶
湯用タンディッシュ，鋳型注入口用耐火物，鋳型を作製
した。成形の際に各部材内にＳｉＣ繊維束（直径１００
μｍ，長さ５０cm，１００本）を用いて寿命診断用抵抗
測定回路として形成した。
【００８９】上記成形体を、酸化雰囲気中で、昇温速度
５℃／min で１６５０℃まで加熱し２時間保持後、炉中
で放冷して寿命診断用抵抗測定回路を有するセラミック
スを得た（図２２）。なお、前記バインダ等の脱脂は、
昇温過程で行なわれる。そして、寿命診断回路の端部を
銅配線を用いて外部の測定器に配線を行った。また、寿
命診断回路はＡｌ2Ｏ3保護管で絶縁を保持した。
【００９０】本セラミックス部品を連続鋳造設備に適用
した。試験の結果、セラミックス部非が老朽化し、亀裂
が入ると同時に抵抗率が変化し、その変化を検知して部
品寿命を運転者に知らせることができる。これにより、
連続鋳造設備の保守を効率良く行うことができる。５０
はタンディッシュ、５１は鋳型注入口用耐火物、５２は
鋳型、６３は測定器である。
【００９１】〈実施例２０〉上記のセラミックス粉末の
代わりにＳｉＣ，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライト粉末などを用いて同様に寿
命診断用抵抗測定回路を有する新機能性セラミックス
（Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3,ZrO2，Ｂ4
Ｃ，ＢＮ，ムライト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ複合材，Ａｌ2
Ｏ3／ＺｒＯ2複合材，ＳｉＣ／Ａｌ2Ｏ3複合材，Ｓｉ3
Ｎ4／ＺｒＯ2複合材，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3複合材，Ｓｉ
3Ｎ4／ＢＮ複合材，ムライト／ＳｉＣ複合材，ＺｒＯ2
／ＢＮ複合材を常圧焼結法により作製し、連続鋳造設備
部品に適用した。試験の結果、同様の抵抗率の変化が現
われ、寿命診断が可能であり、メンテナンスが容易とな
った。
【００９２】〈実施例２１〉新機能性セラミックス部品
の原料として、平均粒子１μｍのＳｉ3Ｎ4粉末９５重量
部、Ａｌ2Ｏ3粉末３重量部，Ｙ2Ｏ3２重量部に、ポリエ
チレンとステアリン酸と合成ワックスの混合物を１３重
量部添加，混練し原料とした。この原料を射出成形機を
用いて直径５０mmのボールベアリングを作製した。この
ベアリングの内外輪にカーボン繊維(直径１０μｍ，長
さ１０００μｍ)とＡｌ2Ｏ3繊維（直径５μｍ，長さ１
０００μｍ）とＳｉＣ繊維（直径１０μｍ，長さ１００
μｍ）の複合長繊維（直径１.５mm ）を寿命診断用抵抗
測定回路として成形，形成した。寿命診断用回路に用い
たカーボン繊維，Ａｌ2Ｏ3繊維，ＳｉＣ繊維の配合比は
５０：３０：２０vol％ である。
【００９３】上記成形体を、窒素雰囲気の炉中で、昇温
速度５℃／min で１７５０℃まで加熱し、炉中で放冷し
て寿命診断用抵抗測定回路２を有するＳｉ3Ｎ4セラミッ
クスを得た（図２３）。なお、前記バインダ等の脱脂
は、昇温過程で行なわれる。そして、内部回路の端部に
銅配線をろう付けし、外部の測定器６に配線を行った。
本セラミックス軸受部品を工作機械のスピンドルに適用
した。その結果、セラミック部品が回転試験によりボー
ルとの接触部が摩耗，破壊されると共に図５のように抵
抗の変化があらわれ、軸受部品としての寿命診断が可能
である。５４は保持器、５５はボール、５６は外輪、５
７は内輪である。
【００９４】〈実施例２２〉また上記のＳｉ3Ｎ4粉末の
代わりにＳｉＣ，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，Ｂ4Ｃ，ＢＮ，ムライトなどの粉末、ウイスカなど
を混合して同様に寿命診断用抵抗測定回路を有する新機
能性複合セラミックス(Ｓｉ3Ｎ4／Ｓi3Ｎ4，Ｓi3Ｎ4／
Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，Ｓｉ3Ｎ4／ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4／Ａｌ2Ｏ3，
Ｓｉ3Ｎ4／ ＺｒＯ2，Ｓｉ3Ｎ4／Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4／Ｂ
Ｎ，Ｓｉ3Ｎ4／ムライト，Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣなど）を常
圧焼結法により作製し、軸受部品に適用した。その結
果、図６と同様の結果が得られ、寿命診断が可能である
ことが分かった。
【００９５】本概念の軸受は、ボール軸受に限らず各種
の軸受に適用可能である。また、摩耗が生じるポンプ用
メカニカルシール部品，粉粒体・スラリー輸送用ボール
バルブ，ノズル，ポンプのステータおよびロータ，ポン
プケーシング，ポンプシャフト。
【００９６】〈実施例２３〉平均粒径０.５μｍの金属
Ｓｉ粉末を５０vol％と平均粒径３μｍのＴｉＮ粉末を
５０vol％ 混合した原料１００重量部に対してポリエチ
レン系熱可塑性樹脂とステアリン酸と合成ワックスから
なるバインダを９重量部添加，混練し寿命診断用抵抗測
定回路用導電体原料Ａとした。次に、平均粒径０.５μ
ｍ の金属Ｓｉ粉末を５０vol％と平均粒径１０μｍのＡ
ｌ2Ｏ3粉末を５０vol％混合した原料100重量部に対して
ポリエチレン系熱可塑性樹脂とステアリン酸と合成ワッ
クスからなるバインダを９重量部添加，混練しセラミッ
クマトリックス原料Ｂとした。
【００９７】次に、図２４に示すように原料Ｂを用いた
セラミックマトリックス中に原料Ａを用いて２次元配向
を有する寿命診断用抵抗測定用導電回路を形成した板
（厚さ１０mm，１５０mm角）を成形した。該成形体を窒
化性ガス雰囲気中で、昇温速度１℃／min で１３５０℃
まで加熱し、炉中で放冷して寿命診断用抵抗測定回路を
有する反応焼結導電／絶縁複合セラミックスを得た（図
２４）。本プロセスでは、導電回路とマトリックスが反
応焼結で一体焼結しているため、導電回路とマトリック
ス間の接合残留応力がほとんど生じないという特徴があ
る。反応焼結法は、燃結時の収縮がほとんど無いため、
複雑形状部品を容易に製造できる特徴がある。
【００９８】得られた反応焼結複合セラミックスの表層
部には、耐熱性を持たせるためにプラズマ溶射によりＺ
ｒＯ2の緻密な膜０.３mmを形成した。反応焼結材では、
表層部が多孔質なためその気孔中にもＺｒＯ2 が生成
し、接着強度の高い膜が得られる。そして、内部回路の
端部にタングステン配線をろう付けし、外部の測定器
（６）に配欄を行った。
【００９９】本セラミック部品をガスタービンの燃焼器
内張り部品に適用した。その結果、セラミックス部品が
燃焼試験によりＺｒＯ3 膜が破壊されると共に図２０と
同様の抵抗の変化があらわれ、どの個所が破壊されたか
診断可能であり、燃焼器内張り部品としての寿命診断が
可能である。
【０１００】上記の原料ＡのＴｉＮの代りにＺｒＮ，Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，ＶＮ，ＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 ，Ｃｒ2Ｎ，
ＴａＮなどの導電性化合物を使用することが出来る。
【０１０１】図２５〜図３０は寿命用導電回路拡大モデ
ル図である。９は導電ファイバー、１０は絶縁ファイバ
ー、１１は導電粒子、１２は絶縁粒子である。
【０１０２】〈実施例２４〉図３１に示すように、余寿
命測定装置１００は高温にさらされ又は中性子等の粒子
の照射を受けたセラミックス焼結体からなる検査材料の
抵抗値変化量を入力するキーボード１などの入力手段
と、予め所定の情報を記憶している記憶部５３と、図示
しないメモリに書き込まれているプログラムに従って所
定の演算を行う演算手段５２と、演算部５３から出力さ
れる余寿命を表示するＣＲＴ５４などの出力手段とを備
えて構成されている。
【０１０３】記憶部５３は、高温又は予め定めた量の粒
子を照射した試料の抵抗値変化量と、この試料への高温
又は粒子照射による脆化の程度を示す脆化量との関係を
予め記憶している第１記憶手段と、上記試料への高温又
は粒子照射量と上記試料の脆化量との関係および、この
試料の破壊が生ずる臨界脆化量に対応する使用量又は照
射量である臨界使用量又は照射量を予め記憶している第
２記憶手段と、上記試料と略同組成である被検査材料へ
の高温又は粒子照射量と、この被検査材料への高温又は
粒子照射期間との関係を予め記憶している第３記憶手段
とを備えて構成されている。
【０１０４】上記記憶部５３に記憶されている内容につ
いて、図３３を用いて説明する。図３は、記憶部３に記
憶されている内容を示すグラフである。図３３（ａ）
は、第１記憶手段の内容を示すグラフであり、縦軸は抵
抗値変化量、横軸は脆化量を示す。縦軸に示す電気抵抗
値変化量と、横軸に示す脆化量とは、高温又は粒子照射
前後の破断伸びの比（高温，粒子照射後の破断強さ／高
温又は粒子照射前の破断強さ）をいう。
【０１０５】図３３は（ｂ）は、第２記憶手段の内容を
示すグラフであり、縦軸は試料への高温使用量又は粒子
照射量を示し、横軸は脆化量を示す。また、同図に示す
臨界脆化量とは、割れが発生するときの脆化量をいい、
この臨界脆化量に対応する粒子照射量を、臨界高温使用
量又は粒子照射量という。
【０１０６】図３３（ｃ）は、第３記憶手段の内容を示
すグラフであり、縦軸は被検査材料の高温使用量粒子照
射量を示し、横軸は使用期間を示す。ここで、臨界使用
期間とは、臨界高温使用量粒子照射量に対応する使用期
間をいう。
【０１０７】上記した図３（ａ），（ｂ），（ｃ）の内
容は、必要に応じて、ＣＲＴ４などの出力手段を表示し
てもよい。
【０１０８】演算部５２は、ＣＰＵからなり、粒子が照
射された被検査材料の電気抵抗値変化量に対応する脆化
量を、第１記憶手段から求める第１演算手段と、第１演
算手段から求めた脆化量に対応する被検査材料への高温
使用量，粒子照斎量を、第２記憶手段から求める第２演
算手段と、第２演算手段から求めた被検査材料への高温
使用量，粒子照射量に対応する、被検査材料への使用期
間を第３記憶手段から求める第３演算手段と、第２記憶
手段に記憶されている臨界量に対応する臨界使用期間
を、第３記憶手段から求め、この臨界使用期間と上記使
用期間とを比較し、その差および比のいずれか、また
は、両方を算出する第４演算手段とを備えて構成されて
いる。
【０１０９】次に、この余寿命測定装置１００を用い
て、セラミックス焼結体材料の余寿命を測定する方法に
ついて説明する。一般に、材料は、高温又は中性子など
の粒子が照射されると、電気抵抗の変化を生じる。一
方、このような材質変化とともに、材料は脆化する。そ
こで、材料の余寿命を測定するために、高温にさらされ
又は中性子などの粒子を照射した材料について、抵抗値
変化量と、脆化量との関係を求める。さらに、脆化量と
高温又は粒子照射量との関係、および、使用期間と高温
使用量，粒子照射量との関係を求める。そして、抵抗値
の変化から、脆化量が求められるようにし、余寿命を測
定した。
【０１１０】この方法を、図３２に示すフローチャート
に従って説明する。まず、高温で使用又は粒子の照射を
受けた被検査材料の抵抗値変化量を入力する(ステップ
４１)。次に、高温又は予め定めた量の粒子を照射し
た、上記被検査材料と略同組成の材料の抵抗値変化量と
脆化量との関係を記憶している第１記憶手段から、上記
被検査材料の抵抗値変化量に対応する脆化量を求める
（ステップ４２）。次に、試料への高温使用量粒子照射
量と試料の脆化量との関係、および試料の破壊が発生す
る臨界脆化量に対応する使用量，照射量である臨界量を
予め記憶している第２記憶手段から、被検査材料の脆化
量に対応する被検査材料への使用量，照射量を求める
（ステップ４３）。次に、被検査材料への使用量，照射
量が、臨界量以上のときは（ステップ４４）、その旨を
出力し、材料の交換などを表示する（ステップ４５）。
また、被検査材料への使用量，照射量が、臨界量未満の
ときは、被検査材料への使用量，照射量と被検査材料へ
の使用期間との関係を予め記憶している第３記憶手段か
ら、上記被検査材料への使用量，照射量に対応する使用
期間を求める（ステップ４６）。次に、駒の使用期間と
臨界量に対応する臨界使用期間との差および比のいずれ
か、または、両方を求め（ステップ４７）、ＣＲＴなど
に余寿命を出力する（ステップ４８）。
【０１１１】以上の処理が、本実施例に係る余寿命測定
装置１００を用いることによって行なわれるので、作業
者は、被検査材料の抵抗値変化量を、この余寿命測定装
置１００に入力することにより、この被検査材料と同じ
材料で構成されている構造物の余寿命を知ることができ
る。
【０１１２】
【発明の効果】本発明によれば、セラミックス焼結体か
らなる部品の信頼性が向上できる。そのため、これら部
品を組み込んだガスタービン装置，原子力プラント，核
融合プラント等の装置の信頼性をも著しく向上すること
ができる。 また、本発明のセラミックス焼結体の製造方
法によれば、導電回路と焼結体を同時に製造することが
可能になるので、ニクロム線等の抵抗線を別工程として
焼結体に埋め込んで製造する方法に比べ、より短時間、
かつ低コストで、製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】核融合炉第１壁部品寿命診断用セラミックス模
式図。
【図２】核融合炉第１壁部品寿命診断システム模式図。
【図３】核融合炉第１壁部品中性子照射時間と寿命診断
回路抵抗との関係を示す線図。
【図４】核融合炉第１壁を示す斜視図。
【図５】ガスタービン用静翼部品寿命診断用セラミック
ス模式図。
【図６】ガスタービン運転時間と寿命診断回路抵抗との
関係を示す線図。
【図７】ガスタービン用ブレードの斜視図。
【図８】ガスタービンシュラウドの斜視図。
【図９】ガスタービン回転部の斜視図。
【図１０】耐腐食配管用部品寿命診断用セラミックス模
式図。
【図１１】高温腐食時間と寿命診断回路抵抗との関係を
示す線図。
【図１２】耐腐食配管用部品寿命診断用セラミックス模
式図。
【図１３】薬品（酸，アルカリ）腐食時間と寿命診断回
路抵抗との関係を示す線図。
【図１４】円筒形状部品の場合の抵抗率測定回路の設置
方法を示す工程図。
【図１５】配管形状部品の場合の抵抗率測定回路の設置
方法を示す工程図。
【図１６】配管形状部品の場合の抵抗率測定回路の設置
方法を示す工程図。
【図１７】抵抗率測定回路の設置方法を示す工程図。
【図１８】抵抗率測定回路の設置方法を示す工程図。
【図１９】燃焼器タイル寿命診断用セラミックス模式
図。
【図２０】燃焼器運転時間と寿命診断回路抵抗との関係
を示す線図。
【図２１】自動車用ターボチャージャロータの断面図。
【図２２】連続鋳造設備の断面図。
【図２３】軸受部品の部分断面斜視図。
【図２４】寿命用導電回路拡大モデル図。
【図２５】寿命用導電回路拡大モデル図。
【図２６】寿命用導電回路拡大モデル図。
【図２７】寿命用導電回路拡大モデル図。
【図２８】寿命用導電回路拡大モデル図。
【図２９】寿命用導電回路拡大モデル図。
【図３０】寿命用導電回路拡大モデル図。
【図３１】余寿命測定装置のブロック図。
【図３２】余寿命測定方法のフローチャート。
【図３３】余寿命測定装置の記憶部の内容を示すグラ
フ。
【符号の説明】
１…セラミックマトリックス、２…寿命診断用抵抗測定
回路、３…コーティング層、４…接続部、５…配線、６
…抵抗測定器、７…導電繊維、８…絶縁繊維、９…導電
ファイバー、１０…絶縁ファイバー、１１…導電粒子、
１２…絶縁粒子、１３…炉壁、１４…冷却培質流路、１
５…中間材、１６…金属被覆層、１７…溝、１８…アル
ミナ保護管、１９…銅線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 幸雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平３−99252（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−60109（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−139507（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミックス焼結体の内部又は表面に、導
    電性のセラミックスを含む導電回路を設け、 該導電回路の抵抗値変化に基づいて前記焼結体の寿命を
    予測することを特徴とするセラミックス焼結体の寿命予
    測法。
  2. 【請求項２】セラミックス焼結体の内部又は表面に、導
    電性セラミックス繊維を含む導電回路を設け、 該導電回路の抵抗値変化に基づいて前記焼結体の寿命を
    予測することを特徴とするセラミックス焼結体の寿命予
    測法。
  3. 【請求項３】少なくともセラミックス焼結体を含む部材
    から構成された装置において、 前記セラミックス焼結体の少なくとも１つの内部又は表
    面に、少なくとも導電性セラミックスを含む導電回路が
    設けられ、該導電回路の抵抗値変化に基づいて前記焼結
    体の寿命を予測することを特徴とする、装置の寿命診断
    システム。
  4. 【請求項４】請求項３記載の装置が、ガスタービン装
    置，原子力プラント，核融合プラント，電磁流体発電プ
    ラント，自動車用ターボチャージャー，金属鋳造装置、
    の中から選ばれた１種であることを特徴とする装置の寿
    命診断システム。
  5. 【請求項５】セラミックス焼結体の内部又は表面に、少
    なくとも導電性セラミックス繊維を含む導電回路を有す
    ることを特徴とする構造用セラミックス焼結体。
  6. 【請求項６】請求項５記載の導電回路は前記焼結体の熱
    応力を緩和するに十分な温度に加熱するに必要な抵抗値
    を有していることを特徴とする構造用セラミックス焼結
    体。
  7. 【請求項７】請求項５または６記載の焼結体が、Ｓｉ
    Ｃ，ＺｒＯ 2 ，ムライト，Ｓｉ 3 Ｎ 4 ，ＡｌＮ，Ａｌ
    2 Ｏ 3 ，Ｂ 4 Ｃ，ＢＮ，Ｓｉ 2 Ｎ 2 Ｏ，ＳｉＯ 2 ，Ｙ 2 Ｏ 3 の少
    なくとも１ つ、又は前記反応焼結における金属粉末がＳ
    ｉ，Ａｌの少なくとも１つであり、該反応焼結セラミッ
    クス焼結体は無機化合物０〜６０体積％と金属窒化物が
    ４０体積％以上であり、金属窒化物の粒子又はウイスカ
    ーで結合され、気孔率が５〜５０体積％、最大気孔径が
    １００μｍ以下であることを特徴とする構造用セラミッ
    クス焼結体。
  8. 【請求項８】請求項５〜７のいずれかに記載の導電回路
    が、Ｃ，ＳｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＺｒＮ，Ｃｒ 2 Ｎ の
    少なくとも１種からなる繊維，粒子のいずれか、または
    両方と耐熱性絶縁材との混合材よりなり、 前記絶縁材はＡｌ 2 Ｏ 3 ，Ｓｉ 3 Ｎ 4 ，Ｓｉ 2 Ｎ 2 Ｏの少なく
    とも１種からなることを特徴とする構造用セラミックス
    焼結体。
  9. 【請求項９】セラミックス粉を有する成形体の表面又は
    内部に導電性セラミックスよりなる導電回路形成用組成
    物を設け、前記成形体及び組成物を同時に焼結すること
    を特徴とする構造用セラミックス焼結体の製造方法。
  10. 【請求項１０】金属粉末を有する成形体の内部又は表面
    に、少なくとも導電性セラミックスを含む導電回路形成
    用組成物を設け、前記成形体を窒化性，炭化性，炭窒化
    性，酸化性，酸窒化性の反応性ガス雰囲気中で加熱する
    ことを特徴とする構造用セラミックス焼結体の製造法。
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