JP2985512B2 - 粒子分散型ZrO2系セラミックス材料及びその製造方法 - Google Patents
粒子分散型ZrO2系セラミックス材料及びその製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特殊構造のセラミック
ス材料及びその製法に関する。詳しくは、耐熱衝撃性、
高温特性に優れた高靭性、高強度ZrO2 系セラミック
ス材料及びその製造方法に関する。
ス材料及びその製法に関する。詳しくは、耐熱衝撃性、
高温特性に優れた高靭性、高強度ZrO2 系セラミック
ス材料及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】Y2 O3 (酸化イットリウム)等に代表
される希土類酸化物等を、結晶格子内に固溶させて部分
安定化したZrO2 (酸化ジルコニウム)は、高靭性で
高強度な材料であるために、工業用材料として広く利用
されている。
される希土類酸化物等を、結晶格子内に固溶させて部分
安定化したZrO2 (酸化ジルコニウム)は、高靭性で
高強度な材料であるために、工業用材料として広く利用
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
得られる部分安定化ZrO2 は、優れた破壊強度、破壊
靭性を示すものの、Y2 O3 、CaO(酸化カルシウ
ム)、MgO(酸化マグネシウム)等の安定化剤をZr
O2 結晶格子内に固溶させることにより、準安定相の正
方晶を維持していることから、変態温度以上の高温で機
械的、熱的特性が著しく低下する。また、焼結時或いは
使用時の高温雰囲気において、安定化剤の遊離(脱安定
化)が起こる。このため、繰り返し使用すると、初期の
優れた低温側の耐熱衝撃性、機械的特性も次第に失われ
ることから、使用雰囲気温度は比較的低温付近に著しく
制限される。
得られる部分安定化ZrO2 は、優れた破壊強度、破壊
靭性を示すものの、Y2 O3 、CaO(酸化カルシウ
ム)、MgO(酸化マグネシウム)等の安定化剤をZr
O2 結晶格子内に固溶させることにより、準安定相の正
方晶を維持していることから、変態温度以上の高温で機
械的、熱的特性が著しく低下する。また、焼結時或いは
使用時の高温雰囲気において、安定化剤の遊離(脱安定
化)が起こる。このため、繰り返し使用すると、初期の
優れた低温側の耐熱衝撃性、機械的特性も次第に失われ
ることから、使用雰囲気温度は比較的低温付近に著しく
制限される。
【0004】従って、ZrO2 セラミックス系材料を多
くの工業分野で実用化するためには、これらの欠点を同
時に改善する必要がある。
くの工業分野で実用化するためには、これらの欠点を同
時に改善する必要がある。
【0005】本発明は、ZrO2 の有する特性を損なう
ことなく、耐熱衝撃性に優れ、また高温特性に優れた高
靭性、高強度粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料及
びその製造方法を提供することにある。
ことなく、耐熱衝撃性に優れ、また高温特性に優れた高
靭性、高強度粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料及
びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の粒子分散型Z
rO2 系セラミックス材料は、ZrO2 結晶粒内に、第
2相としてナノメーター寸法のナノ粒子を0.1〜30
体積%分散させたことを特徴とする。
rO2 系セラミックス材料は、ZrO2 結晶粒内に、第
2相としてナノメーター寸法のナノ粒子を0.1〜30
体積%分散させたことを特徴とする。
【0007】請求項2の粒子分散型ZrO2 系セラミッ
クス材料は、請求項1のZrO2 系セラミックス材料に
おいて、ZrO2 結晶粒内に分散するナノ粒子が平均粒
子径400nm以下の非酸化物粒子及び/又は酸化物粒
子であることを特徴とする。
クス材料は、請求項1のZrO2 系セラミックス材料に
おいて、ZrO2 結晶粒内に分散するナノ粒子が平均粒
子径400nm以下の非酸化物粒子及び/又は酸化物粒
子であることを特徴とする。
【0008】請求項3の粒子分散型ZrO2 系セラミッ
クス材料は、ZrO2 粉末に平均粒子径400nm以下
の非酸化物粉末及び/又は酸化物粉末を混合し、得られ
た混合物を成形した後、該成形体を1200℃以上の焼
結温度で焼結することにより、請求項1又は2に記載の
粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料を製造すること
を特徴とする。
クス材料は、ZrO2 粉末に平均粒子径400nm以下
の非酸化物粉末及び/又は酸化物粉末を混合し、得られ
た混合物を成形した後、該成形体を1200℃以上の焼
結温度で焼結することにより、請求項1又は2に記載の
粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料を製造すること
を特徴とする。
【0009】以下に本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明の粒子分散型ZrO2 系セラミック
ス材料は、マトリックスとしてZrO2 を、分散粒子の
第2相として非酸化物及び/又は酸化物ナノ粒子を用い
ることが特徴である。ナノ粒子の平均粒子径は、好まし
くは400nm以下で、ZrO2 マトリックス中に均一
に分散させた構造のものである。
ス材料は、マトリックスとしてZrO2 を、分散粒子の
第2相として非酸化物及び/又は酸化物ナノ粒子を用い
ることが特徴である。ナノ粒子の平均粒子径は、好まし
くは400nm以下で、ZrO2 マトリックス中に均一
に分散させた構造のものである。
【0011】本発明の方法において、粉末原料として平
均粒子径400nm以下の粒子を用いる理由は、ZrO
2 結晶粒内に取り込まれ易いこと、そして、材料欠陥と
なるほどのマイクロクラックが発生しない範囲であるこ
と等による。特に、粉末原料の平均粒子径は50〜30
0nmとするのが好ましい。
均粒子径400nm以下の粒子を用いる理由は、ZrO
2 結晶粒内に取り込まれ易いこと、そして、材料欠陥と
なるほどのマイクロクラックが発生しない範囲であるこ
と等による。特に、粉末原料の平均粒子径は50〜30
0nmとするのが好ましい。
【0012】また、分散粒子であるナノ粒子の添加量を
0.1〜30体積%とする理由は、焼結体中のZrO2
が正方晶を保持でき、破断時にZrO2 の応力誘起変態
が十分に発現でき、従来のZrO2 では機械的特性が大
幅に低下する変態温度以上でも高い破壊強度・破壊靭性
を維持できる組成範囲であることによる。
0.1〜30体積%とする理由は、焼結体中のZrO2
が正方晶を保持でき、破断時にZrO2 の応力誘起変態
が十分に発現でき、従来のZrO2 では機械的特性が大
幅に低下する変態温度以上でも高い破壊強度・破壊靭性
を維持できる組成範囲であることによる。
【0013】なお、本発明において、非酸化物系のナノ
粒子としては、SiC(炭化珪素)、TiC(炭化チタ
ン)、WC(炭化タングステン)等の炭化物、TiN
(窒化チタン)等の窒化物、TiB2 等のホウ化物など
が好適である。酸化物系のナノ粒子としてはAl2 O3
(酸化アルミニウム)等が挙げられる。これらのナノ粒
子は、1種単独で用いても2種以上を併用して用いても
良い。
粒子としては、SiC(炭化珪素)、TiC(炭化チタ
ン)、WC(炭化タングステン)等の炭化物、TiN
(窒化チタン)等の窒化物、TiB2 等のホウ化物など
が好適である。酸化物系のナノ粒子としてはAl2 O3
(酸化アルミニウム)等が挙げられる。これらのナノ粒
子は、1種単独で用いても2種以上を併用して用いても
良い。
【0014】
【作用】本発明者等は、ZrO2 系セラミックスのZr
O2 結晶粒内に分散した酸化物及び非酸化物ナノ粒子
に、大別して以下のような2種類の役割を与えることに
より、従来のZrO2 系セラミックスの問題点を克服し
た。
O2 結晶粒内に分散した酸化物及び非酸化物ナノ粒子
に、大別して以下のような2種類の役割を与えることに
より、従来のZrO2 系セラミックスの問題点を克服し
た。
【0015】即ち、本発明の粒子分散型ZrO2 系セラ
ミックス材料において、ZrO2 の結晶粒内に分散した
ナノ粒子の第一の役割は、分散粒子の内部或いは周囲の
極局所(ナノ粒子の直径の約2倍以内)に、ZrO2 と
分散相間の主として熱膨張率の差により製造温度からの
冷却中に生じる熱残留応力を利用して、この熱残留応力
でZrO2 の正方晶から斜方晶への変態を制御すること
である。分散させるナノ粒子の熱膨張率の大小により、
例えばZrO2 より著しく熱膨張率の小さいSiCナノ
粒子は正方晶の安定化への寄与が大きく、またZrO2
より僅かに熱膨張率が小さいAl2 O3 の場合は、正方
晶の安定化への寄与は小さい。それ故、分散させるナノ
粒子の種類と分散量を制御することにより、ZrO2 の
変態を容易に制御でき、この変態を利用した強靭化をよ
り効率的に発揮させることができる。なお、従来のZr
O2 系セラミックスは前述したように、本発明とは完全
に異なる方法、即ちCaO、Y2 O3 、MgO等を結晶
格子内に固溶させることにより結晶変態が制御されてき
た。
ミックス材料において、ZrO2 の結晶粒内に分散した
ナノ粒子の第一の役割は、分散粒子の内部或いは周囲の
極局所(ナノ粒子の直径の約2倍以内)に、ZrO2 と
分散相間の主として熱膨張率の差により製造温度からの
冷却中に生じる熱残留応力を利用して、この熱残留応力
でZrO2 の正方晶から斜方晶への変態を制御すること
である。分散させるナノ粒子の熱膨張率の大小により、
例えばZrO2 より著しく熱膨張率の小さいSiCナノ
粒子は正方晶の安定化への寄与が大きく、またZrO2
より僅かに熱膨張率が小さいAl2 O3 の場合は、正方
晶の安定化への寄与は小さい。それ故、分散させるナノ
粒子の種類と分散量を制御することにより、ZrO2 の
変態を容易に制御でき、この変態を利用した強靭化をよ
り効率的に発揮させることができる。なお、従来のZr
O2 系セラミックスは前述したように、本発明とは完全
に異なる方法、即ちCaO、Y2 O3 、MgO等を結晶
格子内に固溶させることにより結晶変態が制御されてき
た。
【0016】本発明の粒子分散型ZrO2 系セラミック
ス材料において、ZrO2 の結晶粒内に分散したナノ粒
子の第二の役割は、従来のZrO2 系セラミックスが変
態温度以上で著しく破壊靭性・破壊強度が低下すること
を防止すると共に、変態温度以下でもこのナノ粒子によ
り破壊を制御し、変態による強靭化以上に破壊強度・破
壊靭性を向上させることであり、この役割は以下のよう
に分類することができる。
ス材料において、ZrO2 の結晶粒内に分散したナノ粒
子の第二の役割は、従来のZrO2 系セラミックスが変
態温度以上で著しく破壊靭性・破壊強度が低下すること
を防止すると共に、変態温度以下でもこのナノ粒子によ
り破壊を制御し、変態による強靭化以上に破壊強度・破
壊靭性を向上させることであり、この役割は以下のよう
に分類することができる。
【0017】 材料組織の微細化、異常粒成長の抑制
及び結晶粒形の制御による破壊強度の改善。 結晶粒内に分散した微粒子によるクラックの偏向、
結晶粒内でのマイクロクラックの生成による破壊靭性の
改善。 結晶粒内に発生した圧縮応力による破壊源発生の抑
制、及び、破壊強度の改善。 結晶粒内に分散した粒子の周りに生じる引っ張り応
力によって結晶粒内破壊を誘導することによる、高温で
の破壊の抑制、即ち高温強度の改善。 結晶粒内に分散した硬い粒子の高温での転位の移動
のピニングによる、高温硬度、高温強度、クリープ抵
抗、脆性/延性転位温度(耐熱温度)の改善。 本発明では、このように、ZrO2 結晶粒内に特定の割
合で分散させたナノ粒子に、以上述べた二つの異なる役
割を同時に与えることにより、従来のZrO2系セラミ
ックス材料の欠点を全て同時に克服することが可能とな
り、高温領域まで高強度、高靭性を維持し、耐熱性に優
れ、また熱衝撃特性に優れたZrO2 系セラミックス材
料の実現を可能とした。
及び結晶粒形の制御による破壊強度の改善。 結晶粒内に分散した微粒子によるクラックの偏向、
結晶粒内でのマイクロクラックの生成による破壊靭性の
改善。 結晶粒内に発生した圧縮応力による破壊源発生の抑
制、及び、破壊強度の改善。 結晶粒内に分散した粒子の周りに生じる引っ張り応
力によって結晶粒内破壊を誘導することによる、高温で
の破壊の抑制、即ち高温強度の改善。 結晶粒内に分散した硬い粒子の高温での転位の移動
のピニングによる、高温硬度、高温強度、クリープ抵
抗、脆性/延性転位温度(耐熱温度)の改善。 本発明では、このように、ZrO2 結晶粒内に特定の割
合で分散させたナノ粒子に、以上述べた二つの異なる役
割を同時に与えることにより、従来のZrO2系セラミ
ックス材料の欠点を全て同時に克服することが可能とな
り、高温領域まで高強度、高靭性を維持し、耐熱性に優
れ、また熱衝撃特性に優れたZrO2 系セラミックス材
料の実現を可能とした。
【0018】本発明の粒子分散型ZrO2 系セラミック
ス材料は、ZrO2 結晶粒内に分散させたナノ粒子とZ
rO2 の熱膨張率の差により、焼結温度からの冷却中に
生じる熱残留応力を利用して、この熱残留応力でZrO
2 の正方晶から単斜晶への相変態を制御するものであ
り、ZrO2 の結晶粒内にナノ粒子が分散したナノ複合
化組織を有している。本発明によるZrO2 系セラミッ
クス材料では、ZrO2の結晶粒内にナノ粒子を分散し
たこのナノ複合化組織により、出発原料の未安定ZrO
2 は、焼結体中では準安定相(正方晶)を保持してい
る。
ス材料は、ZrO2 結晶粒内に分散させたナノ粒子とZ
rO2 の熱膨張率の差により、焼結温度からの冷却中に
生じる熱残留応力を利用して、この熱残留応力でZrO
2 の正方晶から単斜晶への相変態を制御するものであ
り、ZrO2 の結晶粒内にナノ粒子が分散したナノ複合
化組織を有している。本発明によるZrO2 系セラミッ
クス材料では、ZrO2の結晶粒内にナノ粒子を分散し
たこのナノ複合化組織により、出発原料の未安定ZrO
2 は、焼結体中では準安定相(正方晶)を保持してい
る。
【0019】また、本発明の製造方法では、未安定Zr
O2 と平均粒子径400nm以下の非酸化物及び/又は
酸化物を所定の割合で混合し、成形した後、焼結するこ
とにより、緻密な上記組織構造のものを得、上記特性を
有したナノ粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料を製
造する。即ち、本発明の粒子分散型ZrO2 系セラミッ
クス材料の製造方法によれば、マトリックスであるZr
O2 は焼結過程で緻密に焼結され、この粒子内に分散相
である非酸化物又は酸化物ナノ粒子が均一に取り込まれ
たナノ複合化組織ができる。
O2 と平均粒子径400nm以下の非酸化物及び/又は
酸化物を所定の割合で混合し、成形した後、焼結するこ
とにより、緻密な上記組織構造のものを得、上記特性を
有したナノ粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料を製
造する。即ち、本発明の粒子分散型ZrO2 系セラミッ
クス材料の製造方法によれば、マトリックスであるZr
O2 は焼結過程で緻密に焼結され、この粒子内に分散相
である非酸化物又は酸化物ナノ粒子が均一に取り込まれ
たナノ複合化組織ができる。
【0020】本発明の方法においては、ZrO2 粉末
に、平均粒子径400nm以下の酸化物及び/又は非酸
化物粉末を所定割合で混合し、得られた混合物を成形、
焼結する。ここで焼結方法としては、ホットプレス焼
結、常圧焼結或いは常圧焼結・HIP(熱間等方圧プレ
ス)等を採用できる。特に、常圧焼結・HIPは、複雑
な形状品を多量に製造できるので好ましい。HIPを用
いる場合のガス圧は、広範囲に選定できるが、特に50
0〜2000kg/cm2 が好ましい。なお、焼結温度
は1200℃以上、好ましくは1300〜1500℃と
する。
に、平均粒子径400nm以下の酸化物及び/又は非酸
化物粉末を所定割合で混合し、得られた混合物を成形、
焼結する。ここで焼結方法としては、ホットプレス焼
結、常圧焼結或いは常圧焼結・HIP(熱間等方圧プレ
ス)等を採用できる。特に、常圧焼結・HIPは、複雑
な形状品を多量に製造できるので好ましい。HIPを用
いる場合のガス圧は、広範囲に選定できるが、特に50
0〜2000kg/cm2 が好ましい。なお、焼結温度
は1200℃以上、好ましくは1300〜1500℃と
する。
【0021】本発明の粒子分散型ZrO2 系セラミック
ス材料は耐熱材料として、切削工具、建設工具材料、耐
摩耗部材、摺動部材、耐熱衝撃性を要求される構造材料
として、特に好適である。
ス材料は耐熱材料として、切削工具、建設工具材料、耐
摩耗部材、摺動部材、耐熱衝撃性を要求される構造材料
として、特に好適である。
【0022】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。なお、以下においては、ナノ粒子としてSi
C、TiCを添加した実施例を挙げるが、本発明はその
要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるもので
はなく、ナノ粒子の種類等において、他の構成を採用し
得る。
説明する。なお、以下においては、ナノ粒子としてSi
C、TiCを添加した実施例を挙げるが、本発明はその
要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるもので
はなく、ナノ粒子の種類等において、他の構成を採用し
得る。
【0023】実施例1〜8,比較例1〜3(炭化物系ナ
ノ粒子) ZrO2 粉末としては、第一希元素社製未安定ZrO2
(平均粒径0.3μm)を用いた。また、ナノ粒子とし
ては次のTiC,SiCを用いた。TiC粉末は白水化
学社製TiC(平均粒径0.2μm)であり、SiC粉
末はイビデン社製βランダム(平均粒径0.2μm)で
ある。このTiC又はSiCを表1の割合で用い、残部
ZrO2 とし、エタノールを分散媒として、湿式ボール
ミルで24時間混合を行なった。これを十分に乾燥した
後、乾式ボールミルで解砕混合を12時間行なって原料
粉末とした。
ノ粒子) ZrO2 粉末としては、第一希元素社製未安定ZrO2
(平均粒径0.3μm)を用いた。また、ナノ粒子とし
ては次のTiC,SiCを用いた。TiC粉末は白水化
学社製TiC(平均粒径0.2μm)であり、SiC粉
末はイビデン社製βランダム(平均粒径0.2μm)で
ある。このTiC又はSiCを表1の割合で用い、残部
ZrO2 とし、エタノールを分散媒として、湿式ボール
ミルで24時間混合を行なった。これを十分に乾燥した
後、乾式ボールミルで解砕混合を12時間行なって原料
粉末とした。
【0024】この原料粉末約50gを黒鉛ダイスに充填
し、ホットプレス装置(富士電波工業社製)で焼結し
た。ホットプレス条件は、表1に示す所定の焼結温度ま
で昇温させた後、1時間保持、プレス圧30MPaで行
なった。
し、ホットプレス装置(富士電波工業社製)で焼結し
た。ホットプレス条件は、表1に示す所定の焼結温度ま
で昇温させた後、1時間保持、プレス圧30MPaで行
なった。
【0025】得られた各種の焼結体は研削加工して、J
IS R1601に準じた3×4×40mmの3点曲げ
試験片の大きさとし、3点曲げ試験法により、荷重速度
0.5mm/min、スパン長さ30mmで、室温にて
曲げ強度を測定した。また、荷重5kg重、保持時間1
0秒でIF法により、破壊靭性を測定した。
IS R1601に準じた3×4×40mmの3点曲げ
試験片の大きさとし、3点曲げ試験法により、荷重速度
0.5mm/min、スパン長さ30mmで、室温にて
曲げ強度を測定した。また、荷重5kg重、保持時間1
0秒でIF法により、破壊靭性を測定した。
【0026】表1にZrO2 とTiC及び/又はSiC
の組成配合に対する曲げ強度、破壊靭性を示す。なお、
比較例1は、TiC、SiCを用いず、未安定ZrO2
の代りにY2 O3 安定化ZrO2 を用い、ZrO2 (3
mol%Y2 O3 )単相としたものである。
の組成配合に対する曲げ強度、破壊靭性を示す。なお、
比較例1は、TiC、SiCを用いず、未安定ZrO2
の代りにY2 O3 安定化ZrO2 を用い、ZrO2 (3
mol%Y2 O3 )単相としたものである。
【0027】表1から明らかなように、本発明のZrO
2 /TiC、ZrO2 /SiCセラミックス複合材料
は、ナノ粒子により破壊が制御され、曲げ強度、破壊靭
性が大幅に改善されていることが分かる。
2 /TiC、ZrO2 /SiCセラミックス複合材料
は、ナノ粒子により破壊が制御され、曲げ強度、破壊靭
性が大幅に改善されていることが分かる。
【0028】実施例9〜12、比較例4(窒化物、ホウ
化物系ナノ粒子) ナノ粒子として次のTiN、TiB2 を用い、焼結温度
を表2の通りとしたほかは上記実施例及び比較例と同様
にして焼結体を製造した。
化物系ナノ粒子) ナノ粒子として次のTiN、TiB2 を用い、焼結温度
を表2の通りとしたほかは上記実施例及び比較例と同様
にして焼結体を製造した。
【0029】TiN:白水化学工業社製TiN(平均粒
径0.2μm)。
径0.2μm)。
【0030】TiB2 粉末:出光化学社製TiB2 の加
圧撹拌ミル粉砕品(平均粒径0.3μm)。
圧撹拌ミル粉砕品(平均粒径0.3μm)。
【0031】得られた焼結体の曲げ強度及び破壊靭性値
を表2に示す 実施例13、14、比較例5(酸化物系ナノ粒子) ナノ粒子として次のAl2 O3 を用い、焼結温度を表3
の通りとしたほかは上記実施例及び比較例と同様にして
焼結体を製造した。
を表2に示す 実施例13、14、比較例5(酸化物系ナノ粒子) ナノ粒子として次のAl2 O3 を用い、焼結温度を表3
の通りとしたほかは上記実施例及び比較例と同様にして
焼結体を製造した。
【0032】Al2 O3 粉末:住友化学工業社製Al2
O3 (平均粒径0.2μm) 得られた焼結体の曲げ強度及び破壊靭性値を表3に示
す。
O3 (平均粒径0.2μm) 得られた焼結体の曲げ強度及び破壊靭性値を表3に示
す。
【0033】表2及び表3からも、本発明の複合材料は
曲げ強度及び破壊靭性が著しく高いことが明らかであ
る。
曲げ強度及び破壊靭性が著しく高いことが明らかであ
る。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】なお、X線回折より、実施例1〜14で得
られた複合焼結体の研磨面のZrO2 は殆ど正方晶で存
在し、破断時の正方晶から単斜相への応力誘起変態の割
合が高いことが確認された。
られた複合焼結体の研磨面のZrO2 は殆ど正方晶で存
在し、破断時の正方晶から単斜相への応力誘起変態の割
合が高いことが確認された。
【0038】また、実施例2で得られたZrO2 /10
体積%TiCセラミックス複合材料と比較例1で得られ
たZrO2 (3mol%Y2 O3 )単相について、高温
における曲げ強度を上記と同様にして測定し、高温強度
の変化を表4に示した。表4より、ZrO2 単相では、
高温になると著しい強度低下を生じるが、TiCナノ粒
子を分散させた本発明のセラミックス複合材料では、変
態温度以上でも破壊強度の低下が抑制され、高温でも高
強度が維持されることが明らかである。
体積%TiCセラミックス複合材料と比較例1で得られ
たZrO2 (3mol%Y2 O3 )単相について、高温
における曲げ強度を上記と同様にして測定し、高温強度
の変化を表4に示した。表4より、ZrO2 単相では、
高温になると著しい強度低下を生じるが、TiCナノ粒
子を分散させた本発明のセラミックス複合材料では、変
態温度以上でも破壊強度の低下が抑制され、高温でも高
強度が維持されることが明らかである。
【0039】
【表4】
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の粒子分散
型ZrO2 系セラミックス材料によれば、ZrO2 結晶
粒内に非酸化物及び/又は酸化物ナノ粒子を分散させる
ことにより、ZrO2 の変態を容易に制御して高靭化を
達成できる。
型ZrO2 系セラミックス材料によれば、ZrO2 結晶
粒内に非酸化物及び/又は酸化物ナノ粒子を分散させる
ことにより、ZrO2 の変態を容易に制御して高靭化を
達成できる。
【0041】また、従来のZrO2 系セラミックス材料
における変態温度以上での著しい破壊靭性・破壊強度の
低下を防止すると共に、変態温度以下でもこのナノ粒子
で破壊を制御し、変態による強靭化以上に破壊靭性・破
壊強度を向上させることが可能となる。
における変態温度以上での著しい破壊靭性・破壊強度の
低下を防止すると共に、変態温度以下でもこのナノ粒子
で破壊を制御し、変態による強靭化以上に破壊靭性・破
壊強度を向上させることが可能となる。
【0042】従って、本発明の粒子分散型ZrO2 系セ
ラミックス材料によれば、耐熱衝撃性、高温特性に優れ
た、高靭性、高強度ZrO2 系セラミックス材料が提供
される。
ラミックス材料によれば、耐熱衝撃性、高温特性に優れ
た、高靭性、高強度ZrO2 系セラミックス材料が提供
される。
【0043】また、本発明の製造方法によれば、ナノ粒
子の分散によりZrO2 の相変態を制御することによ
り、耐熱衝撃性、室温及び高温での曲げ強度、破壊靭性
の機械的特性が大幅に改善され、構造用材料にも応用可
能な粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料が容易かつ
効率的に製造される。
子の分散によりZrO2 の相変態を制御することによ
り、耐熱衝撃性、室温及び高温での曲げ強度、破壊靭性
の機械的特性が大幅に改善され、構造用材料にも応用可
能な粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料が容易かつ
効率的に製造される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新原 晧一 大阪府枚方市香里ヶ丘9−7−1142 (56)参考文献 特開 平5−246760(JP,A) 特開 平2−255570(JP,A) 特開 平4−12058(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/48
Claims (3)
- 【請求項1】 ZrO2 結晶粒内に、第2相としてナノ
メーター寸法のナノ粒子を0.1〜30体積%分散させ
たことを特徴とする粒子分散型ZrO2 系セラミックス
材料。 - 【請求項2】 ZrO2 結晶粒内に分散するナノ粒子が
平均粒子径400nm以下の非酸化物粒子及び/又は酸
化物粒子であることを特徴とする請求項1に記載の粒子
分散型ZrO2 系セラミックス材料。 - 【請求項3】 ZrO2 粉末に平均粒子径400nm以
下の非酸化物粉末及び/又は酸化物粉末を混合し、得ら
れた混合物を成形した後、該成形体を1200℃以上の
焼結温度で焼結することにより、請求項1又は2に記載
の粒子分散型ZrO2 系セラミックス材料を製造する方
法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4156757A JP2985512B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 粒子分散型ZrO2系セラミックス材料及びその製造方法 |
DE19934319911 DE4319911A1 (de) | 1992-06-16 | 1993-06-16 | Keramische ZrO¶2¶ Materialien mit fein verteilten Teilchen und Verfahren zur Herstellung derselben |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4156757A JP2985512B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 粒子分散型ZrO2系セラミックス材料及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05345665A JPH05345665A (ja) | 1993-12-27 |
JP2985512B2 true JP2985512B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=15634660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4156757A Expired - Lifetime JP2985512B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 粒子分散型ZrO2系セラミックス材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2985512B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19935271C2 (de) * | 1999-07-27 | 2002-04-11 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Matrixmaterial für Brennstoffzellen sowie Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP4156757A patent/JP2985512B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05345665A (ja) | 1993-12-27 |
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