JPH0449510B2

JPH0449510B2 -

Info

Publication number: JPH0449510B2
Application number: JP62286500A
Authority: JP
Inventors: Eru Etsukurii Ratsuseru; Noosu Baanaado
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1987-11-14
Publication date: 1992-08-11
Also published as: JPS63233082A; FR2521983B1; BE895972A; FR2521983A1; JPS6335594B2; AU1174883A; JPS58204875A; MX158265A; AU565033B2

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はSi−Al−Ｏ−Ｎ型材料に関し、さ
らに詳述すると金属加工において使用される切削
インサートの製造に有用な二重相Si−Al−Ｏ−
Ｎ材料に係るものである。シリコン窒化物材料にアルミニウムおよび酸素
原子を添加することによつて生成された比較的に
新しいSi−Al−Ｏ−Ｎ材料を記載する多数の論
文や特許がある。最近、これらの材料は金属加工工業への道を見
出しかつ鋳鉄および他の類似物の加工の可能性を
与えた。さらに詳述すると、米国特許第4127416号に従
つて作られたSi−Al−Ｏ−Ｎ型材料はある種の
金属加工において有用であることが実証された。
上記米国特許によつて作られる型の材料は、ほぼ
10−20％のガラス質相が存材するところの主要素
をなす単相β−Si−Al−Ｏ−Ｎ材料として製造
される。この材料は本質的には該特許に記載されている
ように作られ、その方法の初段階としてポリタイ
プ材料の形成を含むものである。ポリタイプ材料
はついで制御された量のシリコン窒化物およびイ
ツトリウム、リチウムまたはカルシウムの酸化物
と反応させられて少なくとも80％、好適には95％
が単相ベータ型Si−Al−Ｏ−Ｎであるセラミツ
クスを形成する。このような材料は、生成されたとき、後記実施
例で記載される手順を使用して100000−
110000psiの範囲内の曲げ破断強度および100ｇ荷
重において1450−1800Kg／mm²の範囲内スープ硬度
を有する。本発明に従つて、切削インサート材料として特
に有用な、二重相Si−Al−Ｏ−Ｎ材料が生成さ
れる。この二重相はαおよびβ相Si−Al−Ｏ−
Ｎから構成される。混合物中のアルミナの量の制御ならびに摩砕用
中性媒体は、αおよびβ型Si−Al−Ｏ−Ｎ相が
出現するように最終材料の組成の制御を可能にす
ることが発見された。アルミナの量が小さくなる
とα相Si−Al−Ｏ−Ｎの量が大きくなる。他の
出発成分の制御もまた同一効果を生じ、例えば、
より少ないシリカ、より多いアルミニウム窒化
物、より多いポリタイプ、より多いイツトリウム
はすべて最終製品中により多いα−Si−Al−Ｏ
−Ｎを生成する。好適には、α相Si−Al−Ｏ−
Ｎは10−70重量％の範囲内にあり、組成物中のβ
相Si−Al−Ｏ−Ｎは20−90重量％の範囲内にあ
る。０−10重量％の範囲内のガラス質相もまた存
在する。組成物中の付加α−Si−Al−Ｏ−Ｎは材料の
曲げ破断強度にあまり影響を及ぼすことなく硬度
を増大させる。イツトリウムの化合物は上記製品の製造におい
て焼結助剤として使用されるが、同様の結果はス
カンジウム、セリウム、ランタンおよびランタン
系列の元素の酸化物でも得られることが認められ
るべきである。好適焼結助剤としてのイツトリウムの使用はガ
ラス質相から主としてなる粒間成分を生じるが、
これはまた他の相も含みうる。他の相としては、
式Y₃Al₅O₁₂を有する立方晶相であるところの
YAG（イツトリウムアルミニウムガーネツ
ト）、式YSiO₂Ｎの単斜晶相であるところのＹ−
Ｎ−α珪灰石、式Y₄Al₂O₉の単斜晶相であるとこ
ろのYAM、YAMと同型構造を有しかつそれと
完全固溶体を形成する、式Y₄Si₂O₇N₂の単斜晶相
であるところのＮ−YAMがある。本発明の本質は添付図面と関連する以下の詳細
な説明を参照することによつてさらに明瞭になる
であろう。この発明は二重相セラミツク製品および前記製
品を製造する方法に関するものであり、この方法
では、元素シリコン、アルミニウム、酸素および
窒素を含有する化合物からなる第一の成分から本
質的になる粉末混合物を形成し、元素の割合はシ
リコンおよびアルミニウム原子の総数と酸素およ
び窒素原子の総数との比が0.735〜0.77の範囲内
にあるようにされかつ前記化合物が後続の焼結工
程中第二の成分と共に反応して二重相セラミツク
材料を生成し、第一の相は一般式Si_6-zAl_zO_zN_6-z
に従い、式中Ｚは0.38〜1.5であり、第二の相は
六方晶相でありかつ一般式（Si、Al）₁₂M_x（Ｏ、
Ｎ）₁₆に従い、式中Ｍはリチウム、カルシウムま
たはイツトリウム、あるいはランタン系列の任意
のものであり、Ｘは0.1〜0.2である。第二の成分
は第一および第二の成分の全重量を基準にして
0.1〜10％を構成し、第二の成分はさらに元素イ
ツトリウム、スカンジウム、セリウム、ランタ
ン、およびランタン系列の金属の少なくとも１つ
の酸化物である。前記混合物はついで保護環境中
で、圧力を加えまたは加えないで、1600〜2000℃
の温度で、少なくとも10分〜少なくとも５時間
の、温度の増加と共に減少する、時間焼結され、
これにより少なくとも90体積％の前記二重相セラ
ミツク材料を含有するセラミツク材料を生成し、
前記第二の相は前記第二の成分の一部を含有す
る。前述した方法において、第一の成分の化合物は
化合物中の全シリコンおよびアルミニウム原子の
和を全酸素および窒素原子の和で割つたものが
0.735〜0.77、好適には0.745〜0.76になるように
配合される。二成分混合物はついで保護環境、好
適には非酸化性環境さらに好適には還元性環境中
で、1600〜2000℃の温度で、少なくとも90体積％
の上記式のシリコンアルミニウム酸窒化物を生成
するのに十分な時間焼結される。所要焼結時間は
温度の増加と共に減少し、2000℃の焼結温度の場
合には最小時間はわずか10分であるが、1600℃の
温度の場合には少なくとも５時間の焼結時間が要
求される。原混合物の第一の成分を形成する化合物は便利
にはシリコン窒化物、アルミニウム窒化物、アル
ミナおよびシリカであり、シリカおよびアルミニ
ウム窒化物上に固有不純物として存在する。あるいは、第一の成分はシリコン窒化物および
一般式Si_6-zAl_zO_zN_6-zに従わないシリコンアルミ
ニウム酸窒化物を含有するセラミツク中間物によ
つて規定されてもよい。このような材料はポリタ
イプと称されかつ前記米国特許第4127416号に記
載されている。実施例７−17は前記米国特許に規
定された21R型ポリタイプを利用するものであ
る。好適には、セラミツク中間物のシリコンアルミ
ニウム酸窒化物は斜方六面体構造を有しかつ近似
式SiAl₆O₂N₆に従う、さらにセラミツク中間物は
好適にはアルミナ、アルミニウムおよびシリコン
の粉末混合物を窒化雰囲気中で1200〜1400℃の温
度に加熱することによつて形成され、加熱速度は
発熱を実質的に防止するように制御され、ついで
1500〜1900℃の温度で窒化混合物を焼結する。あるいは、中間物はアルミナ、アルミニウム窒
化物およびシリコン窒化物の粉末混合物を1200〜
200℃の温度で保護環境、好適には非酸化性環境、
さらに好適には還元性環境中で加熱することによ
つて形成される。上述した方法において、混合物中に存在する化
合物の相対量は調整され、これにより一般式
Si_6-zAl_zO_zN_6-zに従う第一の相および一般式
（Si、Al）₁₂M_x（Ｏ、Ｎ）₁₆に従う第二の相を有する
二重相セラミツクを生成する。上式中Ｚは0.38〜
1.5であり、その理由は、これらの限界内Ｚ値を
持つことは焼結が圧力を加えないで行なわれたと
きでも高い強度を有する一貫製品を生成すること
が見出されているからである。一方、Ｚ値が0.38
よりも低くなつた場合には、材料は圧力を加えな
いで焼結することが困難になり、Ｚ値が1.5より
も高くなつた場合には製品の強度が劣化する。さらに、第一の成分中の化合物の相対量は
0.735〜0.77の前記原子比を与えるように調整さ
れる。すなわち、その比が0.735よりも低くなる
と、混合物は酸素が多くなりすべることが見出さ
れている。これは焼結中過量のガラスを生成する
ことになり、これは製品の高温強度特性に悪影響
を及ぼすだけでなく、また低温強度特性にも悪影
響を及ぼすことが見出されている。さらに、ガラ
スは以下に詳述する熱処理工程で除去できないこ
とが見出されている。これに対し、前記原子比が
0.77を超過する場合には、製品の強化を達成する
ために必要なガラスを形成するのには不十分な酸
素が存在することが見出されている。出発混合物の第二の成分に対する0.1〜10重量
％の許容範囲はやはりそれが焼結製品中に満足な
酸素含有量を与えることに基づいて選択されてい
る。第二の成分に選択された元素はセリウム、イ
ツトリウム、スカンジウム、ランタンまたはラン
タン系列の１つである。すなわち、これらは高度
に耐火性の酸化物を持ち、こられの酸化物は存在
するシリカおよびアルミナと共に高融点をガラス
を生成し、したがつてその製品は低融点ガラスの
場合よりも高い温度で使用されうる。第二の成分もまた第一の成分のα−Si−Al−
Ｏ−Ｎ相の形成のために必要である。すなわち定
義により、α−Si−Al−Ｏ−Ｎはイツトリウム
またはランタン系列の１つを含有する。第二の成
分に選択された元素のうちで、イツトリウムは好
適である。すなわち、焼結混合物中のイツトリア
の存在は圧力を加えなくても高強度の製品を生じ
ることが見出されている。上述した方法を遂行することにより、少なくと
も90体積％の二重相シリコンアルミニウム酸窒化
物が形成され、これと共に主としてガラス質相か
らなるが、またおそらくYAG、YAM，Ｎ−
YAMおよびＹ−Ｎ−α−珪灰石のような他の相
を含有する粒間成分が形成される。ガラスの存在
は焼結中製品の強化を助長するが、最終成分の高
温特性の低下を生じる傾向がある。しかしなが
ら、焼結製品中のガラス相の量は製品を最終熱処
理工程にかけることによつて低減されうることが
見出された。この最終熱処理工程では、製品の温
度をガラスの融点の200℃以内の温度（すなわち、
イツトリウムガラスの場合には約1400℃）に上昇
させ、ついで製品を冷却してガラスの少なくとも
一部をYAG、YAM、Ｎ−YAMおよびＹ−Ｎ−
α−珪灰石のような他の相を含有する粒間成分に
結晶させる。実施例この発明に使用される出発材料は以下に列挙さ
れた通りであるが、前記米国特許第4127416号に
示された出発材料、またはSi−Al−Ｏ−Ｎ材料
の製造のための既知条件を満たす他の既知材料の
任意のものであつてもよい。シリコン（Elkem Metals）Fe＜1.0％Ｃ 0.1−0.4％典型的 Ca＜0.07％典型的 Al＜0.53％ −200メツシユ粒度イツトリウム（Molycorp，Union76のデイビジ
ヨン） 99.99％純度 −325メツシユ粒度アルミニウム（Alcan Aluminum Corporation） 99.3％純度 16ミクロン平均粒度アルミナ（Reynolds） Rc−172DBM 99，７％ Al₂O₃ 0.04％ Na₂Ｏ 0.07％ SiO₂ 0.03％ Fe₂O₃ 粒度＜１ミクロンアルミナ（Alcoa）Ａ−16 SG 99.5％ Al₂O₃ 0.05−0.09％ Na₂Ｏ 0.02−0.04％ SiO₂ 0.01−0.02％ Fe₂O₃ 粒度＜１ミクロン第２表において、パーセントα−Si−Al−Ｏ
−Ｎおよびβ−Si−Al−Ｏ−Ｎは初めから100パ
ーセントを基準としたものであつた。それは他の
結晶質相が存在せずかつＸ線回折によつて定量で
きない10パーセントガラスを無視したからであ
る。このパーセンテージは10パーセントガラスを
含むように変更され、したがつて、α−Si−Al
−Ｏ−Ｎおよびβ−Si−Al−Ｏ−Ｎのパーセン
テージは合計90パーセントであり、このパーセン
テージは第２表（続き）に示されている。実施例１ 92重量部のシリコン窒化物粉末（約４重量％の
表面シリカ含有）と、５重量部のアルミニウム窒
化物（約６重量％の表面アルミナ含有）と、５重
量部のアルミナと、７重量部のイツトリウム酸化
物とからなる組成物がイソプロパノール中でSi−
Al−Ｏ−Ｎ媒体を使用して96時間摩砕されて0.96
ミクロンの平均粒度のものにされた。乾燥後、こ
の粉末は50メツシユふるいを通してふるい分けさ
れかつ30000psiの圧力で均衡圧縮された。生材料の断片が均衡圧縮スラグから切り取られ
かつ黒鉛るつぼ内の50／50重量割合のボロン窒化
物とシリコン窒化物の粉末混合物に埋め込まれ
た。るつぼは黒鉛エレメント低抗加熱炉中に置か
れ、真空中で500℃に加熱され、ついで１気圧の
窒素中で1830℃に加熱され、この温度に40分間保
持された。冷却後焼結材料の0.2×0.2×0.8インチ
の棒が600粒度の研摩車を使用して研摩され、ダ
イチエツク後、0.56インチの外スパンを有する３
点ベンドで破断された。破断片は密度および硬度
測定ならびにＸ線折による相決定のために使用さ
れた。材料の特性は第１表に示されている。実施例２実施例１と同様であるが、焼結は1830℃で60分
間行なわれた。実施例３ 92重量部のシリコン窒化物粉末（約４重量％の
表面シリカ含有）と、５重量部のアルミニウム窒
化物（約６重量％の表面アルミナ含有）と、３重
量部のアルミナと、７重量部のイツトリウム酸化
物とからなる組成物がイソプロパノール中でアル
ミナ研摩媒体を使用して48時間摩砕された。この
ような媒体からの摩損は1.9重量部に上り、これ
は総合組成に合体した。摩砕粉末の平均粒度は、1.49ミクロンであつ
た。粉末は実施例１と同様に処理されたが、焼結
は1780℃で49分間および1830℃で15分間行なわれ
た。特性は第１表に示されている。実施例４ 92重量部のシリコン窒化物粉末（約４重量％の
表面シリカ含有）と、８重量部のアルニウム窒化
物（約６重量％の表面アルミナ含有）と、７重量
部のイツトリウム酸化物とからなる組成物がイソ
プロパノール中で高密度Si−Al−Ｏ−Ｎ媒体を
使用して168時間摩砕されて0.63ミクロンの平均
粒度のものにされた。その後の処理は実施例１と
同様であつた。実施例５実施例４と同様の材料が静止窒素雰囲気中で
1400℃の温度で５時間熱処理された。その結果は
第１表に示されている。実施例６ 92重量部のシリコン窒化物粉末（約４重量％の
表面シリカ含有）と、８重量部のアルミニウム窒
化物（約６重量％の表面アルミナ含有）と、５重
量部のイツトリウム酸化物とからなる組成物がイ
ソプロパノール中でアルミナ研摩媒体を使用して
48時間摩砕された。この媒体からの摩損は2.0重量部に上り、これ
は総合組成に合体された。摩砕粉末の平均粒度は
1.47ミクロンであつた。ついで実施例１と同様に
処理されたが、焼結は1850℃で60分間行なわれ
た。その結果は第１表に示されている。ポリタイプ実施例実施例７ 86.9重量％のシリコン窒化物と、6.59重量％の
21Rポリタイプと、6.54重量％のイツトリアとか
らなる粉末混合物が構成された。粉末混合物はつ
いで媒体としてSi−Al−Ｏ−Ｎサイクロイドを
使用して２日間摩砕され、得られた平均粒径は
1.07ミクロンでありかつ90％は2.21ミクロンより
も小さかつた。この粉末はついで30000psiの圧力
で冷間均衡圧縮され、生スラグはついで先行実施
例と同一条件の下で1830℃で50分間焼結された。焼結材料はついで分析され、その特性は第２表
に示されている。実施例８粉末は実施例７に記載されたように処理された
が、出発粉末混合物は81.3重量％のシリコン窒化
物と、12.1重量％の21Rポリタイプと、6.54重量
％のイツトリアとからなるものであつた。焼結材
料は分析され、その特性は第２表に示されてい
る。実施例９この粉末の処理は実施例７、８のものと同一で
あつたが、ボール摩砕媒体はアルミナサイクロイ
ドであつた。原粉末は86.9重量％のシリコン窒化
物と、6.54重量％の21Rポリタイプと、6.54重量
％のイツトリアとからなるものであつた。粉末は
0.91ミクロンの平均粒径に摩砕され、その90％は
1.72ミクロンよりも小さかつた。粉末混合物はア
ルミナサイクロイドからの追加の3.55重量％の摩
擦ピツクアツプを持つことが見出された。混合物はついで1780℃で40分間および1830℃で
25分間焼結された。焼結材料は分析され、その特
性は第２表に示されている。実施例 10 82.2重量％のシリコン窒化物と、11.2重量％の
21Rポリタイプと、6.54重量％のイツトリアと、
ボール摩砕中のアルミナサイクロイドの摩損から
の追加の3.57重量％のアルミナとからなる粉末混
合物が処理された。平均粒径は0.93ミクロンであり、90％は1.77ミ
クロンよりも小さかつた。この組成物は実施例９
のものと同様に焼結された。焼結材料は分析さ
れ、その特性は第２表に示されている。実施例 11 85重量％のシリコン窒化物と、8.4重量％の
21Rポリタイプと、6.54重量％のイツトリアと、
直接添加の2.51重量％のアルミナおよび0.1重量
％のシリカとからなる粉末混合物が処理された。
混合物はSi−Al−Ｏ−Ｎ媒体を使用して1.0ミク
ロンの平均粒径に摩砕された。焼結材料は分析さ
れ、その特性は第２表に示されている。実施例 12 83重量部のSi₃N₄（表面層として1.0重量％Ｏを
含有）と、17重量部の21Rポリタイプと、７重量
部のイツトリアと、３重量部のアルミナとからな
る組成物がイソプロパノール中でSi−Al−Ｏ−
Ｎ媒体を使用して72時間摩砕されて0.71ミクロン
の平均粒度のものにされた。乾燥後、粉末は50メ
ツシユふるいを通してふるい分けされかつ
30000psiの圧力で均衡圧縮された。生材料の断片
が均衡圧縮スラグから切り取られかつ黒鉛るつぼ
内の25／75重量割合のシリコン窒化物とボロン窒
化物の粉末混合物に埋め込まれた。るつぼは黒鉛
エレメント抵抗加熱炉内に置かれ、真空下で900
℃に加熱され、ついで１気圧窒素中で1780℃に40
分間加熱され、ついで1830℃で25分間加熱され、
ついでほぼ30分間で1000℃に冷却された。その特
性は第２表に示されている。実施例 13 77重量部のシリコン窒化物（表面層として1.09
％Ｏ含有）と、23重量部の21Rポリタイプと、７
重量部のイツトリアと、３重量部のアルミナとか
らなる組成物が実施例12と同一に処理された。摩
砕粉末の平均粒度は0.84ミクロンであつた。その
特性は第２表に示されている。実施例 14 75重量部のシリコン窒化物（表面層として1.09
重量％Ｏ含有）と、25重量部の21Rポリタイプ
と、７重量部のイツトリアと、３重量部のアルミ
ナとからなる組成物が実施例12と同一に処理され
た。摩砕粉末の平均粒度は0.92ミクロンであつ
た。その特性は第２表に示されている。実施例 15 75重量部のシリコン窒化物（表面層として0.77
重量％Ｏ含有）と、25重量部の21Rポリタイプ
と、７重量部のイツトリアと、９重量部のアルミ
ニウム酸化物とからなる組成物が実施例12と同一
に処理された。摩砕粉末の平均粒度は0.82ミクロ
ンであつた。その特性は第２表に示されている。実施例 16 85重量部のシリコン窒化物と、15重量部の21R
ポリタイプと、７重量部のイツトリアと、1.0重
量部のアルミナとからなる組成物が実施例12と同
一に処理された。摩砕粉末の平均粒度は0.95ミク
ロンであつた。その特性は第２表に示されてい
る。実施例 17 85重量部のシリコン窒化物と、15重量部のポリ
タイプと、７重量部のイツトリアと、８重量部の
アルミナとからなる組成物が実施例12と同一に処
理された。摩砕粉末の平均粒度は1.09ミクロンで
あつた。その特性は第２表に示されている。上記各実施例で生成された複合材料は切削イン
サートとして使用されたときすぐれた金属切削結
果を示した。すぐれた結果は鋳鉄およびニツケル
基合金を機械加工するときに得られた。初めの11
の実施例に関して表に報告された試験結果は、
Lucas Industriesの米国特許第4127416号に記載
された方法および上記実施例１で特定された寸法
で決定された、材料の曲げ破断強固を報告した。その後に、材料の破断靱性が曲げ破断強度より
もはるかによく材料の金属切削能力を示すもので
あることが決断された。新実施例12−17では、こ
れらの値が曲げ破断強度の代りに報告されてい
る。破断靱性試験では18Kg荷重によるビツカースダ
イヤモンド圧こんが使用された。破断靱性は圧こ
んおよび関連クラツクの寸法ならびに荷重および
Journal of the American Ceramic Society
Vol59（1976）p.371に記載された方法を使用する
305GPaのヤング率値から計算された。実施例10、12、13、14はポリタイプの増加と共
にパーセントα−Si−Al−Ｏ−Ｎが増加するこ
とを示している。実施例16、17、14、15はアルミ
ナ含量と共にα−Si−Al−Ｏ−Ｎ含量および硬
度が減少することを示している。本発明はさらに第１図に関連して規定される。
Lucas Industriesの米国特許第4127416号および
第4113503号を参照すると、Si−Al−Ｏ−Ｎ状態
図が示されている。 Lucasによつて請求された長方形組成区域は添
付図面に大要が示されている。境界線は0.38およ
び1.5のＺ値に設定され、Ｚはβ−Si−Al−Ｏ−
Ｎの式Si_6-zAl_zO_zN_8-zに見出されるものである。
上部および下部境界線は0.735および0.770カチオ
ン対アニオン比（ｃ／ａ）である。Lucasはｃ／
ｓ比をモルシリコンプラスモルアルミニウム量を
モル酸素プラスモル窒素量で割つたものと定義し
た。イツトリアの寄与は含まれなかつた。上限
ｃ／ａ比を超えるとガラスが多くなりすぎ、これ
は単相β−Si−Al−Ｏ−Ｎの特性にとつて有害
である。単相β−Si−Al−Ｏ−Ｎの焼結体は
0.770よりも高い比では困難である。 Lucas区域とオーバラツプする組成区域が明確
な差異をもつて画定された。Ｚは0.38およびＺ＝
1.5に設定された境界線はLucasと共通であるが、
上部および下部境界線は２相セラミツク、α−Si
−Al−Ｏ−Ｎプラスβ−Si−Al−Ｏ−Ｎの存在
に基づいたものである。ｃ／ａ比はモルシリコン
プラスモルアルミニウムプラスモルイツトリウム
量をモル酸素プラスモル窒素量で割つたものと定
義されている。イツトリアはｃ／ａ比に含まれており、イツト
リウムはα−Si−Al−Ｏ−Ｎの一体部分である
からそれは適切である。第二に、Lucasによつて計算された当量はY₂
O₃を除外した、Si、Al、Ｏ、Ｎのみを考慮して
いる。本発明の組成物はイツトリアを入れて計算
された当量を有し、その結果として状態図上の基
平面よりもやや高い所に組成点を生じている。こ
の組成点はついで基平面上へ投影され、シリコン
およびアルミニウムに対する有効当量を生じてい
る。酸素および窒素は影響を及ぼされない。有効
当量は第１図にプロツトされている。下記の表は
実施例９に対するLucasと本発明の方法との間の
差異を示している。

【表】このようにして、組成領域が基平面上に画定さ
れているが、これはイツトリアの影響を間接的に
説明するものであり、イントリアα−Si−Al−
Ｏ−Ｎ構造に入るからそれは重要である。 0.739の一定ｃ／ａ比を有する上部境界セグメ
ントは０−10％α−Si−Al−Ｏ−Ｎ間の最終組
成の有効当量組成物を表わしている。実施例17、
15はＯ有効当量＝0.1644（Al有効当量）＋0.0865の
線を画定し、この線は（0.1143、0.1053）におい
て0.739の一定ｃ／ａの線とまた（0.2084、
0.1208）においてＺ＝1.5の線と交差している。
ｃ／ａ比0.739線セグメントと上述した交差点間
のセグメントとの組合せは、０−10％の最終α−
Si−Al−Ｏ−Ｎ含量を生じる有効当量パーセン
トを有する組成物を表わしている。下部境界線は
0.794の一定ｃ／ａ比を表わしている。 European Research Office United States
Army Grant No DAERO−78−Ｇ−012のため
に、“The Role of Additives in the
Densification of Nitrogen Ceramics”（1979年
10月）において、K.H.Jackが提案したα−Si−
Al−Ｏ−Ｎ一般式はY_xSi₁₂−（ｍ＋ｎ）Alm＋ｎ
OnN_16-oであり、式中Ｘ＝０−２、ｍ＝１−
４、ｎ＝０−2.5である。相の定義１ β¹は、Ｏ＜Ｚ＜4.2である、一般式Si_6-zAl_zO_z
N_8-zを有する六方晶相であり、Ｚ＝０および
Ｚ＝4β¹に対するＸ線回折特性パターンによつ
て検出される。２ α¹は、Ｍ＝Li、Ca、Ｙまたは他のランタン
系列である、一般式（Si、Al）₁₂Mx（Ｏ、Ｎ）₁₆
を有する六方晶相である。理論的最値はＸ＝２
であり、これはCaの場合に接近されるが、Ｙ
の場合、実際の最大値は約0.7である。Ｘ線回
折によつて検出される。３ α−Si₃N₄はSi₃N₄の非置換同素体である。４Ｎ−YAMは式Y₄Si₂O₇N₂の単斜晶相であ
り、YAM−Y₄Al₂O₉と同型構造でありかつこ
れと完全固溶体を形成する。５Ｙ−Ｎ−α−珪灰石は式YSiO₂Ｎの単斜晶相
である。６ YAGは式Y₃Al₅O₁₂の立方晶相である。Siに
よるAlのある程度の置換およびＮによるＯの
同時置換が起こりうる。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で画定されたSi−Al−Ｏ−Ｎ
状態図の基平面のシリコン窒化物コーナを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１シリコンおよびアルミニウム原子の総数と酸
素および窒素原子の総数との比が0.735−0.77の
範囲内にあるような割合で元素シリコン、アルミ
ニウム、酸素および窒素を含有する化合物からな
りかつ前記化合物は後続の焼結工程中第二の成分
と共に反応して二重相セラミツク材料を生成し、
その第一の相は一般式 Si_6-zAl_zO_zN_6-zに従い、式中ｚは0.38−1.5であ
り、第二の相は一般式（Si、Al）₁₂M_x（Ｏ、Ｎ）₁₆
に従うようにするところの第一の成分と、元素イ
ツトリウム、スカンジウム、セリウム、ランタン
およびランタン系列の金属の少なくとも１つの酸
化物の形態の10重量％以下の第二の成分とから本
質的になる粉末混合物を形成し、前記混合物を保
護環境中で圧力を加えまたは加えないで1600−
2000℃の温度で少なくとも10分−少なくとも５時
間の、温度の増大と共に減少する時間焼結し、少
なくとも90体積％の前記二重相セラミツク材料な
らびに焼結中ガラス質相であるところの前記少な
くとも１つの元素を含有する第二の相を含有する
セラミツク材料を生成するようにしたことを特徴
とするセラミツク製品を製造する方法。