JPH05139839A - Silicon nitride having high toughness - Google Patents
Silicon nitride having high toughnessInfo
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- JPH05139839A JPH05139839A JP3216542A JP21654291A JPH05139839A JP H05139839 A JPH05139839 A JP H05139839A JP 3216542 A JP3216542 A JP 3216542A JP 21654291 A JP21654291 A JP 21654291A JP H05139839 A JPH05139839 A JP H05139839A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は靱性を向上させた窒化
珪素焼結体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon nitride sintered body having improved toughness.
【０００２】[0002]
【従来の技術】窒化珪素焼結体は、高温における強度、
耐食性や耐摩耗性に優れるため、ガスタービンやディー
ゼルエンジン等の高温機器部品やベアリング、ノズル等
の耐摩耗部品、ケミカルポンプ等の耐食部品として注目
されている。しかし、靱性に乏しく信頼性に欠けるた
め、広範な利用には至っていない。このため窒化珪素の
靱性向上に関する研究が盛んに行なわれている。2. Description of the Related Art A silicon nitride sintered body has high strength at high temperature,
Due to its excellent corrosion resistance and wear resistance, it is attracting attention as high temperature equipment parts such as gas turbines and diesel engines, wear resistant parts such as bearings and nozzles, and corrosion resistant parts such as chemical pumps. However, it has not been widely used due to its poor toughness and lack of reliability. For this reason, much research has been conducted on improving the toughness of silicon nitride.
【０００３】窒化珪素の靱性を向上させる方法として
は、ＳiＣ等のウィスカーを添加するウィスカー強化法
や長繊維を複合化する繊維強化法等が知られている。As a method for improving the toughness of silicon nitride, there are known a whisker strengthening method in which whiskers such as SiC are added and a fiber strengthening method in which long fibers are compounded.
【０００４】また、モノリシック構造において靱性を向
上させる方法としては、アスペクト比の高いβ柱状晶
（F.F. Lange J. Am. Ceram. Soc., 62, 428〜430, 197
9)やβ柱状晶の粗大化(Am. Ceram. Soc. Bull., 65 9 ,
1311, 1986)が効果のあることが報告されている。ま
た、10〜100μｍ長さのβ柱状晶を自生させる方法も開
示されている（特公平３−17788号公報）。しかし、β
柱状晶と破壊靱性の定量的関係は報告されていない。Further, as a method for improving the toughness in a monolithic structure, β columnar crystals (FF Lange J. Am. Ceram. Soc., 62, 428 to 430, 197) having a high aspect ratio are used.
9) and coarsening of β columnar crystals (Am. Ceram. Soc. Bull., 65 9,
1311, 1986) have been reported to be effective. Further, a method of spontaneously growing β-columnar crystals having a length of 10 to 100 μm is also disclosed (Japanese Patent Publication No. 3-17788). However, β
No quantitative relationship between columnar crystals and fracture toughness has been reported.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】複合化による強靱化を
行うには、均一な分散が要求される。特にウィスカー、
繊維は分散が難しく、完全な均一分散は実質的に不可能
に近い。また、スリップキャスト、射出成形等の成形方
法も困難となる。例え原料予備処理段階で均一分散が図
れたとしても、成形後分散状態が維持でき、かつ均一に
充填できる成形方法は実質的に不可能である。更にはウ
ィスカー、繊維を混入したものを焼結することは難しく
例えばホットプレス法であっても理論密度近くまで緻密
化するのは困難である。To achieve toughness by compounding, uniform dispersion is required. Especially whiskers,
Fibers are difficult to disperse, and complete uniform dispersion is virtually impossible. Also, molding methods such as slip casting and injection molding become difficult. Even if a uniform dispersion is achieved in the raw material pretreatment stage, a molding method capable of maintaining a dispersed state after molding and uniformly filling is substantially impossible. Further, it is difficult to sinter a mixture of whiskers and fibers, and it is difficult to densify it close to the theoretical density even by a hot pressing method, for example.
【０００６】一方、モノリシック構造においてβ柱状晶
のアスペクト比を高める方法や粗大化を図る方法は靱性
の向上がまだ不充分であった。On the other hand, in the monolithic structure, the method of increasing the aspect ratio of β columnar crystals and the method of coarsening have not been sufficient to improve the toughness.
【０００７】本発明は、以上のような問題点を解決し、
高靱性の窒化珪素焼結体を提供することを目的としてい
る。The present invention solves the above problems,
The object is to provide a high toughness silicon nitride sintered body.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題は、截断面積70
00μm2に現われる径の大きな柱状晶５個の平均短軸径が
６μｍ以上20μｍ以下のβ−Ｓi3Ｎ4柱状晶とアモルフ
ァス相もしくはＡＳiＯ2Ｎ（Ａ：IIIa族元素）結晶相又
はその両相よりなる粒界層とからなり、破壊靱性が９Ｍ
Ｐa・m1／２以上であるモノリシック窒化珪素焼結体に
よって解決される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problems are
00μm large columnar crystal five average minor axis diameter of 6μm or 20μm or less diameter that appear in 2 β-Si 3 N 4 columnar crystals and an amorphous phase or ASiO 2 N (A: III a group element) crystalline phase or both Fracture toughness of 9M
It is solved by a monolithic silicon nitride sintered body having a Pa · m 1/2 or more.
【０００９】この窒化珪素焼結体の製造に使用される原
料の窒化珪素粉末は四窒化三珪素であり、セラミック焼
結体の製造に使用される通常の原料を使用することがで
きる。この原料はα化率の高いものがよく、α型のもの
が90％以上、特に95％以上含むものが好ましい。また、
純度は高いものが好ましく、98％以上が適当である。粒
径は0.1〜３μｍ程度のものでよい。The raw material silicon nitride powder used in the production of the silicon nitride sintered body is trisilicon tetranitride, and the usual raw materials used in the production of the ceramic sintered body can be used. This raw material preferably has a high α-formation ratio, and the α-form contains 90% or more, and particularly preferably 95% or more. Also,
High purity is preferable, and 98% or more is suitable. The particle size may be about 0.1 to 3 μm.
【００１０】窒化珪素粉末には焼結助剤など焼結体の製
造の際に添加される添加剤を添加することができるが少
なくとも焼結助剤を添加する。焼結助剤には、IIIa族の
イットリウム、その他の希土類元素の酸化物、Ａl
2Ｏ3、ＡlＮなどを使用しうるが、本発明においては少
なくともIIIa族の酸化物を添加する。IIIa族元素のなか
ではイットリウム、スカンジウム及びランタノイドが好
ましく、イットリウム、スカンジウム、ランタン、セリ
ウム及びイッテルビウムが特に好ましい。焼結助剤の添
加量は５〜20重量％程度が適当であり、IIIa族元素の酸
化物の添加量は２〜20重量％、特に３〜10重量％程度が
適当である。IIIa族の酸化物は、要は粒界層においてア
モルファス相あるいはＡＳiＯ2Ｎ結晶相を形成しうるも
のであればよく、例えばIIIa族元素の他の化合物と他の
族の元素の酸化物の組合せであってもよい。The silicon nitride powder may contain additives such as a sintering aid which are added during the production of the sintered body, but at least the sintering aid is added. The sintering aid, III a group of yttrium, oxides of other rare earth elements, Al
2 O 3 , AlN or the like can be used, but in the present invention, at least a Group IIIa oxide is added. Yttrium, scandium and lanthanoid preferably among III a group element, yttrium, scandium, lanthanum, cerium and ytterbium particularly preferred. The addition amount of sintering aid is suitably about 5 to 20 wt%, the addition of the oxide of III a group element 2-20 wt% is suitable in particular 3 to 10 wt%. III a group oxides are short as long as it can form an amorphous phase or ASiO 2 N crystal phase in the grain boundary layer, for example, III a group other compounds of elements and oxides of other group elements May be a combination of.
【００１１】しかしながら、均一なアモルファス相の粒
界層を得て高靱性の焼結体を達成しうる点で焼結助剤に
Ａlを含む化合物とＹを含む化合物を併用することが好
ましい。特に好ましい焼結助剤は、Ａl2Ｏ3又はＡlＮと
Ｙ2Ｏ3の組合せである。However, it is preferable to use a compound containing Al and a compound containing Y as a sintering aid in combination, because a grain boundary layer having a uniform amorphous phase can be obtained to achieve a high toughness sintered body. A particularly preferred sintering aid is Al 2 O 3 or a combination of AlN and Y 2 O 3 .
【００１２】原料粉末を所定形状に成形する成形方法は
公知の方法によればよく、射出成形、スリップキャステ
ィング、プレス成形、ＣＩＰ成形等を利用できる。A known method may be used for molding the raw material powder into a predetermined shape, and injection molding, slip casting, press molding, CIP molding or the like may be used.
【００１３】焼結条件は柱状晶の短軸径及び焼結体の破
壊靱性が所定範囲になるように設定する。この設定条件
として焼結温度は特に有効であり、1900℃以上、例えば
1900〜2000℃にすることが好ましい。そのほか焼結時
間、昇温速度等を調整して上記範囲になるようにする。
焼結方法としてＨＩＰを利用することもできる。The sintering conditions are set so that the minor axis diameter of the columnar crystals and the fracture toughness of the sintered body fall within a predetermined range. The sintering temperature is particularly effective as the setting condition, and is 1900 ° C or higher, for example,
It is preferably 1900 to 2000 ° C. In addition, the sintering time, the temperature rising rate, etc. are adjusted so as to fall within the above range.
HIP can also be used as a sintering method.
【００１４】本発明の高靱性窒化珪素を取得するため
に、焼結の際の降温過程において降温速度を調整する。
そのひとつの方法は、降温速度をはやめて粒界層の結晶
化を阻止し、アモルファス相とする方法である。降温速
度の範囲の下限は、粒界層の大部分がアモルファス相に
なるかあるいはＡＳiＯ2Ｎ結晶相になる速度であり、上
限は高靱性窒化珪素が破壊されない速度である。1900℃
以上で十分にβ柱状晶を発達させた後、粒界層が液相で
存在する温度領域で保持して粒界層の組成を均一化せし
め、その後、比較的急に冷却することによって、粒界層
を均一な特定の組成のアモルファス相とすることができ
る。これらは、焼結炉の種類、焼結体の形状、大きさ等
によって異なるが予備実験によって定めることができ
る。もうひとつの方法は、降温の途中でＡＳiＯ2Ｎ結晶
が析出する温度範囲に保持して粒界に該結晶を析出させ
る方法である。この温度は、通常1450〜1750℃の範囲に
ある。保持時間はＡＳiＯ2Ｎ結晶が所定量析出するまで
であり、IIIa族元素の種類、保持温度等を考慮して設定
される。さらに、別の方法は一旦焼結体を形成した後、
ＡＳiＯ2Ｎ結晶が析出する温度範囲、通常1450〜1750℃
に再加熱して該結晶を粒界に形成させる方法である。In order to obtain the high toughness silicon nitride of the present invention, the temperature lowering rate is adjusted during the temperature lowering process during sintering.
One of the methods is to stop the crystallization of the grain boundary layer by stopping the temperature lowering rate to form an amorphous phase. The lower limit of the range of the temperature decreasing rate is the rate at which most of the grain boundary layer becomes the amorphous phase or the ASiO 2 N crystalline phase, and the upper limit is the rate at which the high toughness silicon nitride is not destroyed. 1900 ° C
After sufficiently developing β-columnar crystals as described above, the grain boundary layer is held in a temperature region where it exists in a liquid phase to homogenize the composition of the grain boundary layer, and then relatively rapidly cooled, The boundary layer can be a uniform amorphous phase of a specific composition. These vary depending on the type of sintering furnace, the shape and size of the sintered body, etc., but can be determined by preliminary experiments. Another method is to keep the ASiO 2 N crystal in the temperature range where it precipitates during the temperature decrease to precipitate the crystal at the grain boundary. This temperature is usually in the range 1450 to 1750 ° C. Retention time is ASiO 2 N crystals are up to a predetermined amount of precipitation, the type of III a group element is set in consideration of the holding temperature. Furthermore, another method is to form a sintered body once,
Temperature range for precipitation of ASiO 2 N crystals, usually 1450 to 1750 ° C
It is a method of re-heating to form the crystal at the grain boundary.
【００１５】上記方法で得られる高靱性窒化珪素はβ−
Ｓi3Ｎ4柱状晶とその粒界層よりなり、β−Ｓi3Ｎ4柱状
晶は截断面積7000μm2に現される径の大きな粒柱晶５個
の平均短軸径が６μｍ以上20μｍ以下であることが好ま
しい。粒界層はアモルファス相、ＡＳiＯ2Ｎ結晶相又は
その両相からなる。アモルファス相は焼結助剤と焼結の
際に溶出したSi3N4からなり、従って、例えば焼結助剤
にIIIa族酸化物とアルミナを用いた場合にはIIIa族元
素、Ａl、Ｓi、Ｏ、Ｎからなる。この窒化珪素は高靱性
であり、その破壊靱性は９ＭＰa・m1／２以上となる。
アモルファス相を少なくともＡl、Ｓi及びＹを含んでい
る相とする場合には、Ａlが１〜30at％、Ｓiが40〜80at
％、Ｙが５〜40at％、その他がＯとＮで構成されるよう
にすることが好ましい。そして、その組成変動は各構成
元素において±12％以内である。The high toughness silicon nitride obtained by the above method is β-
Si 3 N 4 made of columnar crystals and their grain boundary layer, β-Si 3 N 4 columnar crystals in the following 20μm large Tsububashira crystal five average minor axis diameter of 6μm or more diameters which are revealed in cutting off an area 7000Myuemu 2 Preferably. The grain boundary layer comprises an amorphous phase, an ASiO 2 N crystal phase, or both phases. The amorphous phase is composed of a sintering aid and Si 3 N 4 eluted during sintering. Therefore, for example, when a group IIIa oxide and alumina are used as the sintering aid, a group IIIa element, Al, It consists of Si, O and N. This silicon nitride has a high toughness, and its fracture toughness is 9 MPa · m 1/2 or more.
When the amorphous phase is a phase containing at least Al, Si and Y, Al is 1 to 30 at% and Si is 40 to 80 at.
%, Y is 5 to 40 at%, and the others are preferably composed of O and N. The composition variation is within ± 12% for each constituent element.
【００１６】[0016]
【作用】焼結の際の昇温中にα型のＳi3Ｎ4が焼結助剤
に溶解しβ柱状晶として析出してくる。この析出条件を
制御することにより短軸径が６μｍ以上20μｍ以下のβ
柱状晶を形成させ降温過程で粒界層に特定の結晶相を析
出させるか、アモルファスとすることにより安定した高
靱性窒化ケイ素焼結体を得る。[Function] During the temperature rise during sintering, α-type Si 3 N 4 is dissolved in the sintering aid and precipitates as β columnar crystals. By controlling this precipitation condition, the minor axis diameter β of 6 μm or more and 20 μm or less
A stable high toughness silicon nitride sintered body is obtained by forming columnar crystals and precipitating a specific crystal phase in the grain boundary layer in the temperature lowering process or by making it amorphous.
【００１７】本発明者らは、先に短軸径の分布を制御す
ることによってモノリシック窒化珪素焼結体の靱性を向
上させうることを見出したが（特願平２−53808号明細
書）、短軸径の分布を特定するのみでは靱性が向上しな
い例も生じることがあった。そこで、さらに検討を進め
β−Ｓi3Ｎ4柱状晶以外の因子、具体的には粒界層の質
も重要であることが判った。本発明の焼結体において
は、十分に発達したβ柱状晶と均一な特定の組成のアモ
ルファス相からなる粒界相により構成される窒化珪素と
することにより、安定した高靱性セラミックスが得られ
る。この作用は焼結体内のβ柱状晶と粒界相の間に生じ
る残留応力が均一かつ適性化するために、以下に効果を
もたらし高靱化するものと考えられる。 (1) 残留応力による亀裂先端での応力緩和が生じる。 (2) β柱状晶と粒界相間の結合力が最適化し、亀裂の偏
向、プルアウト、ブリッジング等の効果が増大する。 (3) あるいは、β柱状晶と粒界相間でマイクロクラッキ
ングが生じやすくなる。The present inventors have previously found that the toughness of a monolithic silicon nitride sintered body can be improved by controlling the distribution of minor axis diameters (Japanese Patent Application No. 2-53808). In some cases, the toughness could not be improved simply by specifying the distribution of the minor axis diameter. Therefore, further investigation was made to find that factors other than β-Si 3 N 4 columnar crystals, specifically, the quality of the grain boundary layer are also important. In the sintered body of the present invention, stable high toughness ceramics can be obtained by using silicon nitride composed of a well-developed β columnar crystal and a grain boundary phase composed of a uniform amorphous phase having a specific composition. It is considered that this action brings about the following effects and increases the toughness because the residual stress generated between the β columnar crystal and the grain boundary phase in the sintered body becomes uniform and suitable. (1) Stress relaxation occurs at the crack tip due to residual stress. (2) The bond strength between the β columnar crystal and the grain boundary phase is optimized, and the effects of crack deflection, pullout, bridging, etc. are increased. (3) Alternatively, microcracking easily occurs between the β columnar crystal and the grain boundary phase.
【００１８】そして、上記の効果は粒界層を特定組成の
均一なアモルファス相にすることによって特に大きく現
れるものと思われる。It is considered that the above-mentioned effect is particularly remarkable when the grain boundary layer is made into a uniform amorphous phase having a specific composition.
【００１９】[0019]
実施例１ α化率95％、平均粒径0.2μｍのＳi3Ｎ4粉末93重量％に
焼結助剤として平均粒径3.0μｍのＹ2Ｏ3粉末５重量％
及び平均粒径3.0μｍのＡl2Ｏ3粉末２重量％を混合し
た。この混合粉末を300kg/cm2でプレス成形後３t/cm2で
ＣＩＰ処理して15×25×75mmのブロック材を得た。Example 1 93% by weight of Si 3 N 4 powder having an alpha conversion rate of 95% and an average particle size of 0.2 μm, and 5% by weight of Y 2 O 3 powder having an average particle size of 3.0 μm as a sintering aid.
And 2% by weight of Al 2 O 3 powder having an average particle size of 3.0 μm were mixed. This mixed powder was press-molded at 300 kg / cm 2 and then subjected to CIP treatment at 3 t / cm 2 to obtain a block material of 15 × 25 × 75 mm.
【００２０】このブロック材を表１に示す各種条件で焼
結を行ない、得られた焼結体中のβ−Ｓi3Ｎ4柱状晶の
短軸径、粒界層の構造及び焼結体の破壊靱性値を測定し
た。短軸径の測定方法としては焼結体を切断して切断面
を研磨し、撮影部位を変えて10枚の顕微鏡写真を1000倍
の倍率でとる。この写真１枚が7000μm2の面積に相当す
る。各写真の径の最も大きな柱状晶５個の平均短軸径を
測定し10枚の写真についてこれを繰返してその平均値を
柱状晶短軸径とした。粒界層の構造はＸＲＤによって調
べた。また、破壊靱性値はSEPE法によって測定した。結
果を表１に示す。This block material was sintered under various conditions shown in Table 1, and the minor axis diameter of β-Si 3 N 4 columnar crystals in the obtained sintered body, the structure of the grain boundary layer and the sintered body The fracture toughness value was measured. As a method of measuring the minor axis diameter, the sintered body is cut, the cut surface is polished, and the photographed portion is changed to take 10 micrographs at a magnification of 1000 times. One sheet of this photograph corresponds to an area of 7,000 μm 2 . The average minor axis diameter of the five columnar crystals with the largest diameter in each photograph was measured, and this was repeated for ten photographs, and the average value was taken as the columnar crystal minor axis diameter. The structure of the grain boundary layer was examined by XRD. The fracture toughness value was measured by the SEPE method. The results are shown in Table 1.
【００２１】[0021]
【表１】 [Table 1]
【００２２】上記結果のうち、実験No.１、２は本発明
の実施例、そしてNo.３は比較例である。Of the above results, Experiment Nos. 1 and 2 are examples of the present invention, and No. 3 is a comparative example.
【００２３】実施例２ 実施例１と同じブロック材を表２に示す条件で焼結を行
い、得られた焼結体中のβ−Ｓi3Ｎ4柱状晶の短軸径、
粒界相の組成と構造及び焼結体の破壊靱性値を測定し
た。短軸径の測定方法は、実施例１と同様である。粒界
相の組成及び構造は、焼結体より薄膜試料を作成し、分
析電子顕微鏡（ＴＥＭ）で測定した。なお、粒界相のア
モルファス化率および組成変動は各試料につき少なくと
も20個以上の粒界相について電子線回折パターンと特性
Ｘ線を分析して求めた。また、破壊靱性値はSEPE法によ
って測定した。結果を表２に示す。Example 2 The same block material as in Example 1 was sintered under the conditions shown in Table 2, and the minor axis diameter of β-Si 3 N 4 columnar crystals in the obtained sintered body,
The composition and structure of the grain boundary phase and the fracture toughness value of the sintered body were measured. The method of measuring the minor axis diameter is the same as in Example 1. The composition and structure of the grain boundary phase was measured by an analytical electron microscope (TEM) after preparing a thin film sample from the sintered body. The amorphization ratio and compositional variation of the grain boundary phase were determined by analyzing electron beam diffraction patterns and characteristic X-rays for at least 20 grain boundary phases in each sample. The fracture toughness value was measured by the SEPE method. The results are shown in Table 2.
【００２４】[0024]
【表２】 [Table 2]
【００２５】上記結果のうち、実験No.４、５は本発明
の実施例、そしてNo.６は比較例である。Of the above results, Experiment Nos. 4 and 5 are examples of the present invention, and No. 6 is a comparative example.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば焼成プロ
セスのコントロールによりβ柱状晶を粗大化させるとと
もに、粒界層も調整することにより安定した高靱性窒化
ケイ素の製造が可能となる。特に、降温条件によっては
製造しにくい形状、あるいは寸法の製品に対する高靱性
範囲が拡張し得る。As described above, according to the present invention, the β columnar crystal is coarsened by controlling the firing process, and the grain boundary layer is also adjusted, whereby stable production of high toughness silicon nitride can be achieved. In particular, depending on the temperature lowering condition, the high toughness range for a product having a shape or size that is difficult to manufacture can be expanded.
【００２７】また、９ＭＰa・m1／２以上の破壊靱性値
を有することにより広範な利用が可能となる。Further, having a fracture toughness value of 9 MPa · m 1/2 or more enables a wide range of applications.
【図１】ＸＲＤにより、実験No.１の焼結体中の粒界層
を調査した回析強度−２θのＸ線回析図である。FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram with a diffraction strength of −2θ obtained by investigating a grain boundary layer in a sintered body of Experiment No. 1 by XRD.
【図２】ＸＲＤにより、実験No.２の焼結体中の粒界層
を調査した回析強度−２θのＸ線回析図である。FIG. 2 is an X-ray diffraction diagram of the diffraction strength −2θ obtained by investigating the grain boundary layer in the sintered body of Experiment No. 2 by XRD.
【図３】ＸＲＤにより、実験No.３の焼結体中の粒界層
を調査した回析強度−２θのＸ線回析図である。FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram with a diffraction strength of −2θ obtained by investigating a grain boundary layer in a sintered body of Experiment No. 3 by XRD.
【図４】ＡはＴＥＭにより実験No.４の焼結体中の粒界
層を観察同定した時の結晶組織で示すＴＥＭ像であり、
Ｂは粒界相の構造を示す電子線回折パターンである。FIG. 4A is a TEM image showing a crystal structure when a grain boundary layer in a sintered body of Experiment No. 4 is observed and identified by TEM,
B is an electron diffraction pattern showing the structure of the grain boundary phase.
【図５】ＡはＴＥＭにより実験No.５の焼結体中の粒界
層を観察同定した時の結晶組織で示すＴＥＭ像であり、
Ｂは粒界相の構造を示す電子線回折パターンである。FIG. 5A is a TEM image showing a crystal structure when a grain boundary layer in a sintered body of Experiment No. 5 is observed and identified by TEM,
B is an electron diffraction pattern showing the structure of the grain boundary phase.
【図６】ＡはＴＥＭにより実験No.６の焼結体中の粒界
層を観察同定した時の結晶組織で示すＴＥＭ像であり、
Ｂは粒界相の構造を示す電子線回折パターンである。FIG. 6A is a TEM image showing a crystal structure when a grain boundary layer in a sintered body of Experiment No. 6 is observed and identified by TEM,
B is an electron diffraction pattern showing the structure of the grain boundary phase.
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年１月２０日[Submission date] January 20, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図４[Name of item to be corrected] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図４】 Ａ及びＢはいずれもセラミック材料の組織を
示す図面代用写真である。ＡはＴＥＭにより実験No.４
の焼結体中の粒界層を観察同定した時のＴＥＭ像であ
り、Ｂは電子線回折パターンを示している。4A and 4B are drawings-substituting photographs each showing the structure of a ceramic material. A: Experiment No. 4 by TEM
3B is a TEM image when the grain boundary layer in the sintered body of No. 1 is observed and identified, and B shows an electron diffraction pattern.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図５[Name of item to be corrected] Figure 5
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図５】 Ａ及びＢはいずれもセラミック材料の組織を
示す図面代用写真である。ＡはＴＥＭにより実験No.５
の焼結体中の粒界層を観察同定した時のＴＥＭ像であ
り、Ｂは電子線回折パターンを示している。5A and 5B are drawings-substituting photographs each showing the structure of a ceramic material. A: Experiment No. 5 by TEM
3B is a TEM image when the grain boundary layer in the sintered body of No. 1 is observed and identified, and B shows an electron diffraction pattern.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図６[Name of item to be corrected] Figure 6
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図６】 Ａ及びＢはいずれもセラミック材料の組織を
示す図面代用写真である。ＡはＴＥＭにより実験No.６
の焼結体中の粒界層を観察同定した時のＴＥＭ像であ
り、Ｂは電子線回折パターンを示している。6A and 6B are drawings-substituting photographs each showing the structure of a ceramic material. A: Experiment No. 6 by TEM
3B is a TEM image when the grain boundary layer in the sintered body of No. 1 is observed and identified, and B shows an electron diffraction pattern.
フロントページの続き (72)発明者 薮田 和哉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山本 秀治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Kazuya Yabuta, Marunouchi 1-2-2 Nihon Steel Pipe Co., Ltd., Chiyoda-ku, Tokyo Japan Steel Pipe Co., Ltd. (72) Hideharu Yamamoto 1-2-1 Marunouchi Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Steel Pipe Co. In the company
Claims (3)
柱状晶５個の平均短軸径が６μｍ以上20μｍ以下のβ−
Ｓi3Ｎ4柱状晶とアモルファス相もしくはＡＳiＯ2Ｎ
（Ａ：IIIa族元素）結晶相又はその両相よりなる粒界層
とからなり、破壊靱性が９ＭＰa・m1／２以上であるモ
ノリシック窒化珪素焼結体1. A β-having an average minor axis diameter of 5 large columnar crystals appearing in a cross sectional area of 7,000 μm 2 of 6 μm or more and 20 μm or less.
Si 3 N 4 columnar crystal and amorphous phase or ASiO 2 N
(A: III a group element) consists of a crystalline phase or the grain boundary layer of the two phases, monolithic silicon nitride sintered body fracture toughness is 9 MPa · m 1/2 or more
ルファス相が少なくともＡl、Ｓi及びＹを含んでいてそ
の組成が原子個数比でＡl：１〜30at％、Ｓi：40〜80at
％、Ｙ：５〜40at％である請求項１の窒化珪素焼結体。2. The grain boundary layer is an amorphous phase, and the amorphous phase contains at least Al, Si and Y, and the composition thereof is atomic ratio Al: 1 to 30 at% and Si: 40 to 80 at.
%, Y: 5-40 at%, The silicon nitride sintered body according to claim 1.
がＡl、Ｓi及びＹのいずれも原子個数比で±12％以内で
ある請求項２の窒化珪素焼結体。3. The silicon nitride sintered body according to claim 2, wherein the compositional variation due to the site of the amorphous phase is within ± 12% in terms of atomic number ratio for all of Al, Si and Y.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216542A JPH05139839A (en) | 1991-03-27 | 1991-08-02 | Silicon nitride having high toughness |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-63291 | 1991-03-27 | ||
| JP6329191 | 1991-03-27 | ||
| JP3216542A JPH05139839A (en) | 1991-03-27 | 1991-08-02 | Silicon nitride having high toughness |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05139839A true JPH05139839A (en) | 1993-06-08 |
Family
ID=26404383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3216542A Pending JPH05139839A (en) | 1991-03-27 | 1991-08-02 | Silicon nitride having high toughness |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05139839A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002121072A (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Silicon nitride-based composite sintered compact and method of producing the same |
| CN108883996A (en) * | 2016-03-31 | 2018-11-23 | 日本特殊陶业株式会社 | Nitrogenize silicon substrate sintered body and cutting insert |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP3216542A patent/JPH05139839A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002121072A (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Silicon nitride-based composite sintered compact and method of producing the same |
| CN108883996A (en) * | 2016-03-31 | 2018-11-23 | 日本特殊陶业株式会社 | Nitrogenize silicon substrate sintered body and cutting insert |
| CN108883996B (en) * | 2016-03-31 | 2021-04-30 | 日本特殊陶业株式会社 | Silicon nitride-based sintered body and cutting insert |
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