DE01984992T1 - Yttriumhaltiges sialon und herstellungsverfahren - Google Patents

Yttriumhaltiges sialon und herstellungsverfahren Download PDF

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Abstract

Gesinterter Keramikkörper, hergestellt aus einer Ausgangspulvermischung, die Siliziumnitrid-Pulver enthält, worin das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver höchstens etwa 5 Gew.-% β-Siliziumnitrid umfaßt, wobei der Keramikkörper
einen Zweiphasen-Verbund mit α'-SiAlON-Phase und β'-SiAlON-Phase umfaßt, und die α'-SiAlON-Phase Ytterbium enthält; und
die α'-SiAlON-Phase in einer Menge von mindestens etwa 25 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt.

Claims (50)

  1. Gesinterter Keramikkörper, hergestellt aus einer Ausgangspulvermischung, die Siliziumnitrid-Pulver enthält, worin das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver höchstens etwa 5 Gew.-% β-Siliziumnitrid umfaßt, wobei der Keramikkörper einen Zweiphasen-Verbund mit α'-SiAlON-Phase und β'-SiAlON-Phase umfaßt, und die α'-SiAlON-Phase Ytterbium enthält; und die α'-SiAlON-Phase in einer Menge von mindestens etwa 25 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt.
  2. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin die β'-SiAlON-Phase der Formel Si6-zAlzOzN8-z entspricht, wobei z größer als 0,3 und kleiner als 1,5 ist.
  3. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 2, wobei z größer als 0,7 und kleiner als 1,5 ist.
  4. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 2, wobei z größer als 0,3 und kleiner als 0,6 ist.
  5. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin die β'-SiAlON-Phase in einer Menge zwischen etwa 15 Gew.-% und etwa 75 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt.
  6. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, der zusätzlich eine intergranulare Phase enthält.
  7. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 6, worin die intergranulare Phase eine glasartige Phase enthält.
  8. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 6, worin die intergranulare Phase eine intergranulare kristalline Phase enthält.
  9. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 8, worin die intergranulare kristalline Phase eine B-Phase der Formel Yb2SiAlO5N oder eine Wollastonit-Phase nicht enthält.
  10. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 6, worin die intergranulare Phase eine intergranulare kristalline Phase und eine glasartige Phase enthält.
  11. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin die α'-SiAlON-Phase in einer Menge zwischen etwa 60 Gew.-% und etwa 80 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt.
  12. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin die α'-SiAlON-Phase in einer Menge zwischen etwa 45 Gew.-% und etwa 85 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt.
  13. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin die α'-SiAlON-Phase eine Elementarzellen-Abmessung "a" und eine Elementarzellen-Abmessung "c" hat, und das Verhältnis (c/a) der Elementarzellen-Abmessung "a" zur Elementarzellen-Abmessung "c" für die α'-SiAlON-Phase zwischen etwa 0,725 und etwa 0,730 beträgt.
  14. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 13, worin das Verhältnis c/a für die α'-SiAlON-Phase zwischen etwa 0,726 und etwa 0,729 beträgt.
  15. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver höchstens etwa 2 Gew.-% β-Siliziumnitrid enthält.
  16. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver im wesentlichen 0 Gew.-% β-Siliziumnitrid enthält.
  17. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver etwa 100 Gew.-% α-Siliziumnitrid umfaßt.
  18. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 1, worin die α'-SiAlON-Phase zusätzlich eines oder mehrere der Elemente Erbium, Thulium, Lutetium und Scandium enthält.
  19. Keramische Zusammensetzung mit: einem Zweiphasen-Verbund aus einer α'-SiAlON-Phase und einer β-SiAlON-Phase; wobei die α'-SiAlON-Phase Ytterbium enthält; und die α'-SiAlON-Phase in einer Menge zwischen etwa 45 Gew.-% und etwa 85 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt; und mit einer intergranularen Phase.
  20. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 19, worin die β'-SiAlON-Phase der Formel Si6-zAlzOzN8-z entspricht, wobei z größer als 0,3 und kleiner als 1,5 ist.
  21. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 19, worin die intergranulare Phase eine intergranulare kristalline Phase und eine glasartige Phase enthält.
  22. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 19, worin die intergranulare kristalline Phase eine B-Phase der Formel Yb2SiAlO5N oder eine Wollastonit-Phase nicht enthält.
  23. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 19, worin die α'-SiAlON-Phase in einer Menge zwischen etwa 60 Gew.-% und etwa 80 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt.
  24. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 19, worin die α'-SiAlON-Phase außerdem zusätzlich zu Ytterbium eines oder mehrere Seltenerd-Elemente enthält, worin jedes der Seltenerd-Elemente bei einer Valenz von +3 und einer Koordinationszahl von 6 einen effektiven Innenradius von höchstens 0,900 Ångström hat.
  25. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 19, worin die α'-SiAlON-Phase zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Elemente: Erbium, Thulium, Lutetium und Scandium enthält.
  26. Keramische Zusammensetzung, im wesentlichen bestehend aus: einer α'-SiAlON-Phase und einer β'-SiAlON-Phase, wobei die α'-SiAlON-Phase Ytterbium enthält; wobei die α'-SiAlON-Phase in einer Menge von zwischen etwa 45 Gew.-% und etwa 85 Gew.-% der Gesamtmenge an α'-SiAlON-Phase und β'-SiAlON-Phase vorliegt; und die β'-SiAlON-Phase in einer Menge von zwischen etwa 15 Gew.-% und etwa 55 Gew.-% der Gesamtmenge an α'-SiAlON-Phase und β'-SiAlON-Phase vorliegt; sowie einer intergranularen Phase, worin die intergranulare Phase eine glasartige Phase und/oder eine intergranulare kristalline Phase enthält.
  27. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 26, worin die α'-SiAlON-Phase in einer Menge von zwischen etwa 60 Gew.-% und etwa 70 Gew.-% der Gesamtmenge an α'-SiAlON-Phase und β'-SiAlON-Phase vorliegt, und die β'-SiAlON-Phase in einer Menge von zwischen etwa 30 Gew.-% und etwa 40 Gew.-% der Gesamtmenge an α'-SiAlON-Phase und β'-SiAlON-Phase vorliegt.
  28. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 26, worin die β'-SiAlON-Phase der Formel Si6-zAlzOzN8-z entspricht, wobei z größer als 0,3 und kleiner als 1,5 ist.
  29. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 26, worin die α'-SiAlON-Phase eine Elementarzellen-Abmessung "a" und eine Elementarzellen-Abmessung "c" hat, und das Verhältnis (c/a) der Elementarzellen-Abmessung "a" zur Elementarzellen-Abmessung "c" für die α'-SiAlON-Phase zwischen etwa 0,725 und etwa 0,730 beträgt.
  30. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 29, worin das Verhältnis c/a für die α'-SiAlON-Phase zwischen etwa 0,726 und etwa 0,729 beträgt.
  31. Gesinterter Keramikkörper aus einer Ausgangspulvermischung, die Siliziumnitrid-Pulver enthält, worin das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver höchstens etwa 2 Gew.-% β-Siliziumnitrid umfaßt, wobei der Körper einen Zweiphasen-Verbund aus α'-SiAlON-Phase und β'-SiAlON-Phase umfaßt, und die α'-SiAlON-Phase Ytterbium enthält; und die α'-SiAlON-Phase in einer Menge von mindestens etwa 25 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt; und mit einer intergranularen Phase.
  32. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, mit einer Bruchzähigkeit größer oder gleich etwa 6,0 MPam1/2.
  33. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, mit einer Bruchzähigkeit größer oder gleich etwa 7,0 MPam1/2.
  34. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, mit einer Bruchzähigkeit größer oder gleich etwa 8,0 MPam1/2.
  35. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, worin die intergranulare Phase einen Ytterbium-Aluminium-Granat enthält.
  36. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, worin die intergranulare Phase eine kristalline YbAM Phase enthält.
  37. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, worin die intergranulare Phase eine kristalline N-YbAM Phase enthält.
  38. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, worin die intergranulare Phase eine kristalline N-YbAM Phase und eine kristalline YbAM Phase enthält.
  39. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, worin die intergranulare Phase eine glasartige Phase enthält.
  40. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, worin die α'-SiAlON-Phase der Formel Si6-zAlzOzN8-z entspricht, wobei z größer als 0,3 und kleiner als 1,5 ist.
  41. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 31, worin die α'-SiAlON-Phase eine Elementarzellen-Abmessung "a" und eine Elementarzellen-Abmessung "c" hat, und das Verhältnis (c/a) der Elementarzellen-Abmessung "a" zur Elementarzellen-Abmessung "c" für die α'-SiAlON-Phase zwischen etwa 0,725 und etwa 0,730 beträgt.
  42. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 41, worin das Verhältnis c/a für die α'-SiAlON-Phase zwischen etwa 0,726 und etwa 0,729 beträgt.
  43. Keramische Zusammensetzung mit: einem Zweiphasen-Verbund aus einer α'-SiAlON-Phase und einer β'-SiAlON-Phase; wobei die α'-SiAlON-Phase eines oder mehrere Elemente enthält, die ausgewählt sind aus der aus Ytterbium, Erbium, Thulium und Lutetium bestehenden Gruppe, und wobei die α'-SiAlON-Phase in einer Menge zwischen etwa 45 Gew.-% und etwa 85 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt; und mit einer intergranularen Phase.
  44. Keramische Zusammensetzung nach Anspruch 43, worin die α'-SiAlON-Phase in einer Menge von mindestens etwa 50 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt.
  45. Gesinterter Keramikkörper aus einer Ausgangspulvermischung, die Siliziumnitrid-Pulver enthält, wobei das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver höchstens etwa 2 Gew.-% β-Siliziumnitrid umfaßt und der Keramikkörper einen Zweiphasen-Verbund mit einer α'-SiAlON-Phase, die Ytterbium enthält, und einer β'-SiAlON-Phase umfaßt; und wobei die Zusammensetzung des Keramikkörpers in den Bereich oberhalb der Geraden x-x in 5 fällt.
  46. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 45, worin der Zweiphasen-Verbund zwischen etwa 30 Gew.-% und etwa 40 Gew.-% α'-SiAlON-Phase und zwischen etwa 60 Gew.-% und etwa 70 Gew.-% β'-SiAlON-Phase umfaßt.
  47. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 45, worin das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver etwa 0 Gew.-% β-Siliziumnitrid umfaßt.
  48. Gesinterter Keramikkörper aus einer Ausgangspulvermischung, die Siliziumnitrid-Pulver enthält, worin das Ausgangs-Siliziumnitrid-Pulver höchstens etwa 5 Gew.-% β-Siliziumnitrid umfaßt, wobei der Keramikkörper einen Zweiphasen-Verbund mit α'-SiAlON-Phase und β'-SiAlON-Phase umfaßt und die α'-SiAlON-Phase eines oder mehrere Seltenerd-Elemente enthält, und worin bei einer Valenz von +3 und einer Koordinationszahl von 6 der effektive Innenradius eines jeden Seltenerd-Elements weniger als 0,900 Ångström entspricht; und die α'-SiAlON-Phase in einer Menge von mindestens etwa 25 Gew.-% des Zweiphasen-Verbunds vorliegt.
  49. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 48, worin das Seltenerd-Element eines oder mehrere Elemente umfaßt, die aus der aus Erbium, Thulium, Lutetium, Scandium und Ytterbium bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  50. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 48, worin das Seltenerd-Element Ytterbium umfaßt.
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