JPS61201666A - 高強度高靭性窒化けい素基焼結体 - Google Patents
高強度高靭性窒化けい素基焼結体Info
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- JPS61201666A JPS61201666A JP60042409A JP4240985A JPS61201666A JP S61201666 A JPS61201666 A JP S61201666A JP 60042409 A JP60042409 A JP 60042409A JP 4240985 A JP4240985 A JP 4240985A JP S61201666 A JPS61201666 A JP S61201666A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は高強度高靭性を有する窒化けい素基焼結体に関
するものである。
するものである。
[従来の技術1
過給機、ガスタービン、ディーゼル・エンジン、ガソリ
ン・エンジンなどの輸送機械およびエネルギー機械、鍛
圧機械、油圧水圧の機械などの産業機械の耐摩耗、耐食
、耐熱部品などには、高強度高靭性の窒化けい素基焼結
体の適用が期待されている。
ン・エンジンなどの輸送機械およびエネルギー機械、鍛
圧機械、油圧水圧の機械などの産業機械の耐摩耗、耐食
、耐熱部品などには、高強度高靭性の窒化けい素基焼結
体の適用が期待されている。
窒化けい素は、セラミックスの中でも特に高温強度に優
れ、耐熱衝撃性が高く、また耐食性、耐摩耗性、軽量性
等にも優れている。
れ、耐熱衝撃性が高く、また耐食性、耐摩耗性、軽量性
等にも優れている。
さらに、セラミックスの強度と靭性を向上させる方法の
1つとして、近年ジルコニア(Zr 02 )のマルテ
ンサイト型相転移を利用する方法が研究されている。高
温(iooo℃)以上での安定相である正方晶型ジルコ
ニアを空温付近まで準安定相として存在させることによ
って、ジルコニア自体が従来の材質に比べて強度、靭性
とも大きく向上することが知られるようになり、「部分
安定化ジルコニア」として注目されている。また近年さ
らにこのジルコニアをアルミナ(Af203)中に分散
させることによリ、アルミナの強度と鞘付を従来の材料
に比べて大ぎく向上させられることが知られるに至って
いる。
1つとして、近年ジルコニア(Zr 02 )のマルテ
ンサイト型相転移を利用する方法が研究されている。高
温(iooo℃)以上での安定相である正方晶型ジルコ
ニアを空温付近まで準安定相として存在させることによ
って、ジルコニア自体が従来の材質に比べて強度、靭性
とも大きく向上することが知られるようになり、「部分
安定化ジルコニア」として注目されている。また近年さ
らにこのジルコニアをアルミナ(Af203)中に分散
させることによリ、アルミナの強度と鞘付を従来の材料
に比べて大ぎく向上させられることが知られるに至って
いる。
またさらに、窒化けい素にジルコニアを添加して高強度
、高靭性セラミックスを作ろうとの試みもなされている
。
、高靭性セラミックスを作ろうとの試みもなされている
。
[発明が解決しようと]゛る問題点〕
しかしながら、窒化けい素単独では鋼、ニッケル合金な
どの金属材料と比較すると、その強度は4点曲げ強度で
40〜70 k(If/m12 と必ずしも十分ではな
く、また特に靭性値が4〜6Mpa−ta+ と金属と
比べて非常に低く、脆いことが大きな欠点である。この
ため、潜在的に優れた特性を有しながらも、機械構造部
材としては十分実用に供しえないのが現状である。
どの金属材料と比較すると、その強度は4点曲げ強度で
40〜70 k(If/m12 と必ずしも十分ではな
く、また特に靭性値が4〜6Mpa−ta+ と金属と
比べて非常に低く、脆いことが大きな欠点である。この
ため、潜在的に優れた特性を有しながらも、機械構造部
材としては十分実用に供しえないのが現状である。
また、前記ジルコニア系およびアルミナ系材料は、いず
れも優れた特性を示すのは400〜600℃以下の温度
に限られており、また耐熱衝撃性が必ずしも高くなく、
まだ比重がやや大きいという欠点がある。
れも優れた特性を示すのは400〜600℃以下の温度
に限られており、また耐熱衝撃性が必ずしも高くなく、
まだ比重がやや大きいという欠点がある。
ざらに、前記ジルコニアを窒化けい素に添加する試みも
下記の理由により成功していない。
下記の理由により成功していない。
(+) ジルコニアが均一に微粒子として窒化けい素
中に分散されていない。
中に分散されていない。
(i) ジルコニアが準安定相である正方品として存
在せず、室温安定相として存在する。
在せず、室温安定相として存在する。
(至)焼結の際、窒化番プい素とジルコニアが反応して
しまう。又反応が起こらないと窒化けい素が十分焼結し
ない。
しまう。又反応が起こらないと窒化けい素が十分焼結し
ない。
[問題点を解決するための手段]
上述の問題点を解決するため本発明では、酸化アルミニ
ウム、窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ほう素の
うちの少なくとも1種類からなる焼結促進剤と窒化けい
素とのモル比が0.005 : 0.995〜0.5:
0,5の組成を有する窒化けい素基マトリックスと、酸
化ジルコニウム、酸化ハフニウムまたはその合計が85
モル%以上を占める組成を有する分散粒子とを、窒化け
い素基マトリックス対分散粒子のモル比が0.99 :
0.01〜O1S : O,Sとなるよう混合、分散し
、焼結することにより、高強度高靭性窒化けい素基焼結
体を完成した。
ウム、窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ほう素の
うちの少なくとも1種類からなる焼結促進剤と窒化けい
素とのモル比が0.005 : 0.995〜0.5:
0,5の組成を有する窒化けい素基マトリックスと、酸
化ジルコニウム、酸化ハフニウムまたはその合計が85
モル%以上を占める組成を有する分散粒子とを、窒化け
い素基マトリックス対分散粒子のモル比が0.99 :
0.01〜O1S : O,Sとなるよう混合、分散し
、焼結することにより、高強度高靭性窒化けい素基焼結
体を完成した。
すなわち、本発明の基本的な特徴は、第1図に示すよう
に酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウムを主成分とす
る分散粒子を、窒化けい素を主成分とする窒化けい素基
マトリックス中に分散させたことにある。
に酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウムを主成分とす
る分散粒子を、窒化けい素を主成分とする窒化けい素基
マトリックス中に分散させたことにある。
窒化けい素はそれ単独では焼結しにくく、一般には金属
酸化物、金属窒化物等の焼結促進剤を必要とする。本発
明においては、特にこの焼結促進剤として種々検討した
結果、窒化けい素基焼結体の緻密化に効果があって、か
つ分散強化材である酸化ジルコニウム基または酸化ハフ
ニウム基等の分散粒子と反応を起こさないものとして、
酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ガリウム、
酸化ほう素の中から選択されたものまたはその混合物を
用いることが良いことが判った。これらの焼結促進剤は
原料として窒化けい素に添加する段階では、水酸化物、
塩化物、硝酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、アルコキシド、
イミドなと加熱により上記酸化物または窒化物を生成す
る物質でも良い。
酸化物、金属窒化物等の焼結促進剤を必要とする。本発
明においては、特にこの焼結促進剤として種々検討した
結果、窒化けい素基焼結体の緻密化に効果があって、か
つ分散強化材である酸化ジルコニウム基または酸化ハフ
ニウム基等の分散粒子と反応を起こさないものとして、
酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ガリウム、
酸化ほう素の中から選択されたものまたはその混合物を
用いることが良いことが判った。これらの焼結促進剤は
原料として窒化けい素に添加する段階では、水酸化物、
塩化物、硝酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、アルコキシド、
イミドなと加熱により上記酸化物または窒化物を生成す
る物質でも良い。
また、これらの焼結促進剤の窒化けい素に対する添加め
は、焼結促進剤対窒化けい素のモル比が0.005 :
0.995〜0.5:0.5とすることが必要で、焼
結促進剤の添加量がこれ以下では窒化(プい素の焼結に
効果が少なく、これ以上では窒化けい素本来の優れた特
性(耐熱衝撃性、耐熱性など)が損われる。
は、焼結促進剤対窒化けい素のモル比が0.005 :
0.995〜0.5:0.5とすることが必要で、焼
結促進剤の添加量がこれ以下では窒化(プい素の焼結に
効果が少なく、これ以上では窒化けい素本来の優れた特
性(耐熱衝撃性、耐熱性など)が損われる。
本発明では、上記の窒化けい素基マトリックス中に、さ
らに酸化ジルコニウムもしくは酸化ハフニウムまたはそ
の合計が85モル%以上を占める粒子を分散させること
が特徴である。さらに必要により酸化マグネシウム、酸
化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸
化スカンジウム、酸化イツトリウム、酸化チタンおよび
ランタン、セリウムなどの希土類金属酸化物の中から選
んだ少なくとも1種類の金属酸化物を酸化ジルコニウム
もしくは酸化ハフニウムまたは酸化ジルコニウム・ハフ
ニウム固溶体中に固溶させ、当該金属酸化物対酸化ジル
コニウムもしくは酸化ハフニウムまたはそれらの合計の
モル比を0.15 : 0.85以下の範囲に選ぶ。ま
た、このような分散粒子の平均粒径は14以下であるこ
とが望ましい。
らに酸化ジルコニウムもしくは酸化ハフニウムまたはそ
の合計が85モル%以上を占める粒子を分散させること
が特徴である。さらに必要により酸化マグネシウム、酸
化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸
化スカンジウム、酸化イツトリウム、酸化チタンおよび
ランタン、セリウムなどの希土類金属酸化物の中から選
んだ少なくとも1種類の金属酸化物を酸化ジルコニウム
もしくは酸化ハフニウムまたは酸化ジルコニウム・ハフ
ニウム固溶体中に固溶させ、当該金属酸化物対酸化ジル
コニウムもしくは酸化ハフニウムまたはそれらの合計の
モル比を0.15 : 0.85以下の範囲に選ぶ。ま
た、このような分散粒子の平均粒径は14以下であるこ
とが望ましい。
上記のような組成を選ぶことにより、従来よりも高い靭
性と強度を有する窒化けい水墨焼結体を得ることができ
る。その理由は、酸化ジルコニウム基または酸化ハフニ
ウム基などの分散粒子を窒化けい木基マトリックスに分
散さ虻て焼結させ、かつ・上に述べたような条件を選ぶ
ことによって、当該酸化ジルコニウム基または酸化ハフ
ニウム基などの分散粒子を本来高温でのみ安定であるは
ずの正方晶相として準安定に存在させることができるた
めである。また上に述べた組成を有する窒化けい木基マ
トリックスと、同じく上に述べた条件を満足する酸化ジ
ルコニウム基または酸化ハフニウム基分散粒子とは、そ
のモル比を0.99 : 0.01〜0.5:0.5に
選ぶことが必要である。この理由は、分散粒子の混合量
がモル比で0.01以下では窒化けい素焼粘体の靭性と
強度の向上に有効ではなく、またモル比0.5以上では
窒化けい素本来の優れた特性(耐熱衝撃性、軽量性、耐
熱性など)が損われるためである。
性と強度を有する窒化けい水墨焼結体を得ることができ
る。その理由は、酸化ジルコニウム基または酸化ハフニ
ウム基などの分散粒子を窒化けい木基マトリックスに分
散さ虻て焼結させ、かつ・上に述べたような条件を選ぶ
ことによって、当該酸化ジルコニウム基または酸化ハフ
ニウム基などの分散粒子を本来高温でのみ安定であるは
ずの正方晶相として準安定に存在させることができるた
めである。また上に述べた組成を有する窒化けい木基マ
トリックスと、同じく上に述べた条件を満足する酸化ジ
ルコニウム基または酸化ハフニウム基分散粒子とは、そ
のモル比を0.99 : 0.01〜0.5:0.5に
選ぶことが必要である。この理由は、分散粒子の混合量
がモル比で0.01以下では窒化けい素焼粘体の靭性と
強度の向上に有効ではなく、またモル比0.5以上では
窒化けい素本来の優れた特性(耐熱衝撃性、軽量性、耐
熱性など)が損われるためである。
また上に述べた組成を有する原料粉体から本発明の高強
度高靭性窒化けい水墨焼結体を製造する際には、窒化(
プい木草マトリックスと分散粒子との化学反応をできる
だ9プ抑える必要がある。本発明においては、窒化けい
素の焼結促進剤の選択にJ3いてその工夫が施しである
が、さらに窒化けい素と酸化ジルニウムまたは酸化ハフ
ニウムとの反応を抑えるために、下記の焼結方法を用い
ることが望ましい。
度高靭性窒化けい水墨焼結体を製造する際には、窒化(
プい木草マトリックスと分散粒子との化学反応をできる
だ9プ抑える必要がある。本発明においては、窒化けい
素の焼結促進剤の選択にJ3いてその工夫が施しである
が、さらに窒化けい素と酸化ジルニウムまたは酸化ハフ
ニウムとの反応を抑えるために、下記の焼結方法を用い
ることが望ましい。
その第1の方法は、ホットプレス法または熱間等方圧プ
レス法を用いて、1Q kgr、’cm2J:1.上3
000 kgf/cm2以下の圧下刃にて加圧焼結を行
うことである。これにより、焼結温度を下げるかまたは
焼結所要時間を短くすることができ、窒化けい木基マト
リックスと分散粒子との反応窒化けい木基マトリックス
と分散粒子との反応を抑えることができる。尚、加圧力
が10 kQr/am”以下では加圧焼結の効果が小さ
く、3000kgf/C1112以上の加圧は装置性能
上現状の技術レベルでは困難である。
レス法を用いて、1Q kgr、’cm2J:1.上3
000 kgf/cm2以下の圧下刃にて加圧焼結を行
うことである。これにより、焼結温度を下げるかまたは
焼結所要時間を短くすることができ、窒化けい木基マト
リックスと分散粒子との反応窒化けい木基マトリックス
と分散粒子との反応を抑えることができる。尚、加圧力
が10 kQr/am”以下では加圧焼結の効果が小さ
く、3000kgf/C1112以上の加圧は装置性能
上現状の技術レベルでは困難である。
第2の方法は、窒化けい素と酸化ジルコニウムまたは酸
化ハフニウムとの反応により一酸化けい素の蒸気が発生
し逸出することを抑えるため、焼結体を同じ酸化ジルコ
ニウムと窒化けい素または酸化ハフニウムと窒化けい素
の混合粉体によって取り囲むか、または−酸化けい素を
さらに発生し易い金属酸化物と窒化けい素の組み合ゼの
混合粉体−例えば、二酸化けい素と窒化けい素、酸化チ
タンと窒化けい素など−によって取り囲み、焼結を行う
ことである。またこの第1の方法と第2の方法は併用し
てもよい。
化ハフニウムとの反応により一酸化けい素の蒸気が発生
し逸出することを抑えるため、焼結体を同じ酸化ジルコ
ニウムと窒化けい素または酸化ハフニウムと窒化けい素
の混合粉体によって取り囲むか、または−酸化けい素を
さらに発生し易い金属酸化物と窒化けい素の組み合ゼの
混合粉体−例えば、二酸化けい素と窒化けい素、酸化チ
タンと窒化けい素など−によって取り囲み、焼結を行う
ことである。またこの第1の方法と第2の方法は併用し
てもよい。
さらに、酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウムに固溶
ざ往である酸化マグネシウム、酸化イツトリウム、希土
類酸化物などの金属酸化物が、焼結の際、窒化けい素焼
結促進剤の酸化アルミニウムなどと反応し溶出する場合
があり、そのような場合には、それを抑えるために窒化
けい素焼結促進剤の中にも同じ種類の金属酸化物を添加
しておくことが望ましい。
ざ往である酸化マグネシウム、酸化イツトリウム、希土
類酸化物などの金属酸化物が、焼結の際、窒化けい素焼
結促進剤の酸化アルミニウムなどと反応し溶出する場合
があり、そのような場合には、それを抑えるために窒化
けい素焼結促進剤の中にも同じ種類の金属酸化物を添加
しておくことが望ましい。
この場合、当該金Ill化物の窒化けい木基マトリック
スへの添加間は、酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウ
ムへの添加間と同程度で良く、当該金属酸化物対窒化け
い素のモル比を0.15:0.85以下とすればよい。
スへの添加間は、酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウ
ムへの添加間と同程度で良く、当該金属酸化物対窒化け
い素のモル比を0.15:0.85以下とすればよい。
尚、窒化けい素粉体は通常2重量%以下の酸素を含んで
いるが、このような酸素含有量の範囲内、および窒化け
い素粉体中に不可避的に含まれる金属不純物の聞が0.
5重量%以下の範囲内では、本発明の特徴は大きな影響
を受けることがない。
いるが、このような酸素含有量の範囲内、および窒化け
い素粉体中に不可避的に含まれる金属不純物の聞が0.
5重量%以下の範囲内では、本発明の特徴は大きな影響
を受けることがない。
[作 用]
窒化けい素を主成分とする窒化けい木基マトリックス中
に、酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウムを主成分と
する分散粒子を分散させ、高温型である正方晶相を準安
定に窒化けい素基マトリックス中に閉じ込めた組織とし
ているため、この正方晶が低温安定型である単斜晶に相
転移する際のエネルギー吸収により、本発明の窒化けい
水墨焼結体は従来の窒化けい水墨焼結体よりも蟲い靭性
と強度を示す。
に、酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウムを主成分と
する分散粒子を分散させ、高温型である正方晶相を準安
定に窒化けい素基マトリックス中に閉じ込めた組織とし
ているため、この正方晶が低温安定型である単斜晶に相
転移する際のエネルギー吸収により、本発明の窒化けい
水墨焼結体は従来の窒化けい水墨焼結体よりも蟲い靭性
と強度を示す。
従って、耐熱性、耐食性、耐摩耗性に優れた窒化けい素
を、さらに高強度化、高靭性化することが可能となり、
構造材料としての耐久性・信頼性を向上させ、前記機械
の性能と寿命を向上させることができる。
を、さらに高強度化、高靭性化することが可能となり、
構造材料としての耐久性・信頼性を向上させ、前記機械
の性能と寿命を向上させることができる。
〔実 施 例コ
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1および比較例
平均粒径0.3趨の窒化けい素粉体68モル%に対し酸
化アルミニウム13モル%、窒化アルミニウム14モル
%、酸化ガリウム4モル%、酸化ホウ素1モル%を添加
した組成の粉体を窒化けい水幕マトリックスとして、こ
の中に酸化ジルコニウムを主成分とする各種の分散粒子
を第1表に示すように分散させ、ホットプレスを用いて
1700℃、400kgf/ cm’にて加圧焼結を行
い、焼結体を製造した。
化アルミニウム13モル%、窒化アルミニウム14モル
%、酸化ガリウム4モル%、酸化ホウ素1モル%を添加
した組成の粉体を窒化けい水幕マトリックスとして、こ
の中に酸化ジルコニウムを主成分とする各種の分散粒子
を第1表に示すように分散させ、ホットプレスを用いて
1700℃、400kgf/ cm’にて加圧焼結を行
い、焼結体を製造した。
酸化ジルコニウム基の分散粒子としては、第1表に示す
ような看の酸化イツトリウムまたは酸化セリウムを固溶
し、第1表に示す平均粒径を有する粉体粒子を用い、窒
化けい水幕マトリックス対分散粒子の混合比も、第1表
に示す割合とした。焼結体特性として第1表の結果を得
た。
ような看の酸化イツトリウムまたは酸化セリウムを固溶
し、第1表に示す平均粒径を有する粉体粒子を用い、窒
化けい水幕マトリックス対分散粒子の混合比も、第1表
に示す割合とした。焼結体特性として第1表の結果を得
た。
特に、従来の窒化けい水墨焼結体の機械的性質の水準を
越える特性として、破壊靭性6Mpa−a+十 以上、
4点曲げ強度70 kgf/mm2以上を得るための条
件を選ぶと、N011〜5より分散粒子の組成としては
、固溶成分金属酸化物の基材である酸化ジルコニウムに
対する固溶層は15モル%以下の範囲が適当であること
が判る。
越える特性として、破壊靭性6Mpa−a+十 以上、
4点曲げ強度70 kgf/mm2以上を得るための条
件を選ぶと、N011〜5より分散粒子の組成としては
、固溶成分金属酸化物の基材である酸化ジルコニウムに
対する固溶層は15モル%以下の範囲が適当であること
が判る。
また、NO,1,6〜9より、分散粒子の窒化けい水幕
マトリックスへの混合比としては、モル比=0.99:
0.01〜0,5:0.5の範囲が適当であることが判
る。
マトリックスへの混合比としては、モル比=0.99:
0.01〜0,5:0.5の範囲が適当であることが判
る。
また、No、1.10.11より、分散粒子の平均粒径
としては1趨以下が適当であることが判る。
としては1趨以下が適当であることが判る。
実施例2および比較例
酸化マグネシウムを0.5モル%、酸化イツI・リウム
を1,5モル%固溶させた酸化ジルコニウム〈平均粒径
0.2um)の粉体を、第2表に示す窒化けい水墨組成
の粉体中に、そのモル比が0.6:0.4となる比率で
混合し、熱間等方圧プレスを用いて、1750℃、20
00気圧にて加圧焼結させ、第2表のような結果を得た
。
を1,5モル%固溶させた酸化ジルコニウム〈平均粒径
0.2um)の粉体を、第2表に示す窒化けい水墨組成
の粉体中に、そのモル比が0.6:0.4となる比率で
混合し、熱間等方圧プレスを用いて、1750℃、20
00気圧にて加圧焼結させ、第2表のような結果を得た
。
この結果より、実施例1と同じ基準で評価すると窒化け
い水墨マトリックスにおける窒化けい素の焼結促進剤と
しては、酸化アルミニウム、窒化アルミニ・クム、酸化
ガリウム、酸化ホウ素の合計が窒化けい素に対するモル
比でo、oos :0、995〜0,5:0.5の範囲
となるよう選ぶことが適当であることが判る。
い水墨マトリックスにおける窒化けい素の焼結促進剤と
しては、酸化アルミニウム、窒化アルミニ・クム、酸化
ガリウム、酸化ホウ素の合計が窒化けい素に対するモル
比でo、oos :0、995〜0,5:0.5の範囲
となるよう選ぶことが適当であることが判る。
実施例3
第3−1表に示す各種の窒化けい水墨マトリックス中に
種々の組成の分散粒子を分散させ、焼結させることによ
り第3−2表に示すような特性の窒化けい水爆焼結体を
得た。
種々の組成の分散粒子を分散させ、焼結させることによ
り第3−2表に示すような特性の窒化けい水爆焼結体を
得た。
いずれも、従来の窒化けい水爆焼結体の水準を超えるも
のであり、本発明の焼結体が優れた特性を有することが
判る。
のであり、本発明の焼結体が優れた特性を有することが
判る。
第3−2表 窒化GJい素阜焼結体における窒化けい水
墨マトリックスおよび分散粒子の組成 実施例4 酸化塩化ジルコニウムと塩化イツトリウムの混合水溶液
からの共沈法により、酸化イツトリウムを2モル%固溶
した酸化ジルコニウムの平均粒径0.1賜の粉体を製造
し、この粉体と酸素1重量%を含み平均粒径が0.21
11Ilの窒化けい素粉体とを酸化ジルコニウム対窒化
けい素のモル比が0.35 : 0.65となるよう
に混合し、ここにさらに水酸化アルミニウム・ゾル、水
酸化ガリウム・ゾル、酸化イツトリウム・ゾルおよびほ
う酸を夫々加えて水溶液スラリーとし、これらの窒化け
い素に対するモル比を、水酸化アルミニウム:水酸化ガ
リウム二酸化イツトリウム:ほう酸:窒化けい素= 0
.15 : 0.11 : 0.02 :0.
02 : 0.70とした。この混合粉体を乾燥し、
熱処理した後成形し、その粉体成形体を窒化窒化けい素
:酸化チタン= 0.6: 0.4(モル比)の混合
粉体中に埋め込んで窒素雰囲気中にて焼結させたところ
、常温の破壊靭性6.5MPa ・m+、4点曲げ強度
75 kgr/+nn+’ f7)焼M体ヲlた。
墨マトリックスおよび分散粒子の組成 実施例4 酸化塩化ジルコニウムと塩化イツトリウムの混合水溶液
からの共沈法により、酸化イツトリウムを2モル%固溶
した酸化ジルコニウムの平均粒径0.1賜の粉体を製造
し、この粉体と酸素1重量%を含み平均粒径が0.21
11Ilの窒化けい素粉体とを酸化ジルコニウム対窒化
けい素のモル比が0.35 : 0.65となるよう
に混合し、ここにさらに水酸化アルミニウム・ゾル、水
酸化ガリウム・ゾル、酸化イツトリウム・ゾルおよびほ
う酸を夫々加えて水溶液スラリーとし、これらの窒化け
い素に対するモル比を、水酸化アルミニウム:水酸化ガ
リウム二酸化イツトリウム:ほう酸:窒化けい素= 0
.15 : 0.11 : 0.02 :0.
02 : 0.70とした。この混合粉体を乾燥し、
熱処理した後成形し、その粉体成形体を窒化窒化けい素
:酸化チタン= 0.6: 0.4(モル比)の混合
粉体中に埋め込んで窒素雰囲気中にて焼結させたところ
、常温の破壊靭性6.5MPa ・m+、4点曲げ強度
75 kgr/+nn+’ f7)焼M体ヲlた。
またこの同じ混合粉体を、黒鉛モールドを用いて10
kof/cm’以上の圧力で加圧焼結したところ、同様
の結果が得られた。
kof/cm’以上の圧力で加圧焼結したところ、同様
の結果が得られた。
[発明の効果]
以上述べたように本発明の高強度高靭性窒化けい水墨焼
結体によれば下記の如き種々の優れた効果を発揮する。
結体によれば下記の如き種々の優れた効果を発揮する。
(I) マルテンサイト型相転移を起こす酸化ジルコ
ニウムまたは酸化ハフニウム基の分散粒子を、窒化けい
素基マトリックス中に分散さけているため、従来の窒化
けい素基セラミックスと比較して非常に高い靭性と強度
が得られる。
ニウムまたは酸化ハフニウム基の分散粒子を、窒化けい
素基マトリックス中に分散さけているため、従来の窒化
けい素基セラミックスと比較して非常に高い靭性と強度
が得られる。
(n) M化ジルコニウム、酸化ハフニウムまたはそ
の合計が85モル%以上を占める組成を有する分散粒子
を、窒化けい素基マトリックス中に閉じ込めているため
、酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウムの高温相であ
る正方晶相を常温まで、準安定に存在させることができ
る。この正方晶相が低温安定相である単斜晶相に相転移
する際のエネルギー吸収により本発明の窒化けい素基セ
ラミックスは高靭性高強度を示す。
の合計が85モル%以上を占める組成を有する分散粒子
を、窒化けい素基マトリックス中に閉じ込めているため
、酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウムの高温相であ
る正方晶相を常温まで、準安定に存在させることができ
る。この正方晶相が低温安定相である単斜晶相に相転移
する際のエネルギー吸収により本発明の窒化けい素基セ
ラミックスは高靭性高強度を示す。
■ 窒化けい素基マトリックスとしては、窒化けい素に
酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ガリウム、
酸化ほう素などを添加しているため、焼結性が良く、高
密度な焼結体が得られる。またこれらの添加物は酸化ジ
ルコニウムまたは酸化ハフニウムと化学反応を起こさな
いため、分散粒子との両立性が良い。
酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ガリウム、
酸化ほう素などを添加しているため、焼結性が良く、高
密度な焼結体が得られる。またこれらの添加物は酸化ジ
ルコニウムまたは酸化ハフニウムと化学反応を起こさな
いため、分散粒子との両立性が良い。
第1図は本発明の高強度高靭性窒素化けい水墨焼結体の
製造工程を示す模式図である。 特 許 出 願 人 石川島播磨重工業株式会社 a!1図
製造工程を示す模式図である。 特 許 出 願 人 石川島播磨重工業株式会社 a!1図
Claims (1)
- 1)酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ガリウ
ム、酸化ほう素のうちの少なくとも1種類からなる焼結
促進剤と窒化けい素とのモル比が0.005:0.99
5〜0.5:0.5の組成を有する窒化けい素基マトリ
ックスと、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムまたはそ
の合計が85モル%以上を占める組成を有する分散粒子
とを、窒化けい素基マトリックス対分散粒子のモル比が
0.99:0.01〜0.5:0.5となるよう混合、
分散し、焼結してなることを特徴とする高強度高靭性窒
化けい素基焼結体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60042409A JPS61201666A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 高強度高靭性窒化けい素基焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60042409A JPS61201666A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 高強度高靭性窒化けい素基焼結体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61201666A true JPS61201666A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12635266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60042409A Pending JPS61201666A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 高強度高靭性窒化けい素基焼結体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61201666A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6187706B1 (en) | 1996-02-28 | 2001-02-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Silicon nitride sintered body and method of producing the same |
-
1985
- 1985-03-04 JP JP60042409A patent/JPS61201666A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6187706B1 (en) | 1996-02-28 | 2001-02-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Silicon nitride sintered body and method of producing the same |
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