DE2614839A1

DE2614839A1 - Gesinterte siliciumnitridkoerper und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2614839A1
Application number: DE19762614839
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kaneno; Isao Oda
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1976-04-06
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2614839B2; GB1496305A; DE2614839C3; US4134947A

Description

NGK INSULATORS, LTD., NAGOYA / JAPAN

27 921 n/wa

Gesinterte Siliciumnitridkörper und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft Siliciumnitrid und insbesondere einen gesinterten Siliciumnitridkörper hoher Dichte, der. verbesserte mechanische Festigkeit und thermische Stossbeständigkeit aufweist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

In jüngerer Zeit ist Siliciumnitrid (Si-,Ν,) für bei hohen Temperaturen beanspruchte Konstruktionsteile, wie Gasturbinenteile und dergleichen, wegen seiner ausgezeichneten mechanischen

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Festigkeit, thermischen Widerstandsfähigkeit und thermischen Stossbeständigkeit herangezogen worden. Infolge schlechter" Sinterfähigkeit ist es jedoch im allgemeinen schwierig, einen gesinterten Siliciumrritridkörper hoher Dichte und hoher mechanischer Festigkeit zu erhalten. Daher ist zur Erzeugung gesinterter Siliciumnitridkörper ein Reaktionssinterverfahren, in dem Silicium bei der Nitridierung gesintert wird, und ein Heisspressverfahren, in dem .Siliciumnitrid- :"".·' "' \ pulver nach Zugabe von Sinterhilfen, wie Magnesiumoxid (MgO) und dergleichen heissgepresst wird, beispielsweise durch G. G. Deeley et al, "Dense Silicon Nitride", Powder Metallurgy, 1961, Nr. 8, Seiten 145-151 beschrieben worden. In dem Reaktionssinterverfahren kann jedoch ein Sinterkörper hoher Dichte nicht erhalten werden, da bei der Sinterung kaum eine Schwindung erfolgt. Bei dem Heisspressverfahren können zwar Sinterkörper hoher Dichte und mechanischer Festigkeit erhalten werden, das Verfahren ist jedoch nicht anwendbar auf die Herstellung dichter Siliciumnitridkörper komplexer Form, da dieser Methodik Beschränkungen anhaften und auch die Produktionskosten sehr hoch werden.

Darüberhinaus ist ein Verfahren zur Herstellung gesinterter Siliciumnitridkörper, in dem Siliciumnitridpulver mit Magnesiumoxid als Sinterhilfe versetzt und einer üblichen Sinterbehandlung ohne Presse unterworfen werden, beispielswiese durch G. R. Terwilliger "Properties of Sintered Si₃N.¹¹, Journal of The American Ceramic Society, 1974, Bd. 57, Nr. 1, Seiten 48-49, beschrieben worden. Bei diesem Verfahren ergibt sich jedoch eine ungenügende Dichte und die mechanische Festigkeit ist, insbesondere bei hohen Temperaturen, gering, weshalb auch die thermische"Stossbeständigkeit gering ist. Daher ist der durch dieses Verfahren erhaltene Sinterkörper

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für Hochtemperaturkonstruktionsteile nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gesinterten Siliciumnitridkörper hoher Dichte und mit verbesserter mechanischer Festigkeit und thermischer Stossbeständigkeit, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe liegt in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines gesinterten Siliciumnitridkörpers durch ein übliches Sinterverfahren.

Nach einem, ersten Aspekt der Erfindung wird ein gesinterter Siliciumnitridkörper geschaffen, der im wesentlichen aus
nicht mehr als insgesamt 10 Gew.% von zumindest zwei Metalloxiden besteht, die unter Berylliumoxid (BeO), Magnesiumoxid (MgO) und Strontiumoxid (SrO) ausgewählt sind, unter der
Voraussetzung, dass jedes der Metalloxide in einer Menge von nicht mehr als 5 Gew.% vorliegt und der Rest Siliciumnitrid darstellt. Der gesinterte Siliciumnitridkörper kann weiter nicht mehr als 10 Gew.% von zumindest einem seltenen Erdmetalloxid enthalten.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung, wird ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Siliciumnitridkörpers geschaffen, welches die Herstellung eines Gemisches von nicht mehr als insgesamt 10 Gew.% aus zumindest zwei Metalloxiden, die unter Berylliumoxid,. Magnesiumoxid und Strontiumoxid ausgewählt sind, wobei jedes der Metalloxide in einer Menge
von nicht mehr als 5 Gew.% vorliegt, und als Rest Siliciumnitridpulver. Verformung des Gemisches zu einem Formkörper
und Sinterung des Formkörpers bei einer Temperatur von 1600

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bis 1900 C in Stickstoff- oder Inertgasatmosphäre umfasst. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können nicht mehr als 10 Gew.% von zumindest einem seltenen Erdmetalloxid weiter zu dem Gemisch hinzugefügt werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben.

Die Fig. 1 bis 3 stellen die Beziehung zwischen der Menge des zugefügten Additives und der Porosität des resultierenden gesinterten Siliciumnitridkörpers dar.

Die Fig. 4A bis 4E stellen Röntgendiffiäctionsmuster von Siliciumnitridpulver, einem gesinterten Siliciumnitridkörper, der kein Additiv bzw. keinen Zusatz enthält, einem gesinterten Siliciumnitridkörper, der Berylliumoxid als Additiv enthält, einem gesinterten Siliciumnitridkörper, der Magnesiumoxid als Additiv enthält und einem gesinterten Siliciumnitridkörper, der Strontiumoxid als Additiv enthält, dar.

Die Fig. 5 und 6 stellen Elektronenmikrografien der gesinterten Siliciumnitridkörper gemäss der Erfindung'dar.

Fig. 7 stellt einen Elektronenmikrografie eines gemäss dem Stand der Technik erzeugten gesinterten Siliciumnitridkörpers dar.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.

Es ist im allgemeinen bekannt, dass Siliciumnitridpulver zwei Kristallstrukturen einer <**-Phase und ß-Phase aufweisen.

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Darüberhinaus ist bekannt, dass bei der Sinterung von Siliciumnitridpulver die o-z-Phase in die ß-Phase bei einer Temperatur oberhalb etwa 14OO°C umgewandelt wird und die Umwandlungsgeschwindigkeit oberhalb 1600°C zunimmt. Anders ausgedrückt erfolgt bei Sinterung von Siliciumnitridpulver die Umwandlung der ö^Phase in die ß-Phase.

Gemäss der Erfindung wird Siliciumnitridpulver mit einem o^-Phasengehalt von nicht weniger als30 Gew.%, einer Reinheit von nicht weniger als99 % und einer Korngrösse von nicht mehr als 10 ,um angewandt. Wenn der Gehalt der «--Phase weniger als 30 Gew.% beträgt, wird die Sinterung des Pulvers nicht in ausreichender Weise bewirkt, da die Sinterung in enger Beziehung mit der Umwandlung der <*,- zu der ß-Phase, wie vorstehend erwähnt worden ist, steht. Daher beträgt der ch-Phasengehalt in dem Siliciumnitridpulver nicht weniger als 30 Gew.%, vorzugsweise nicht weniger als 80 Gew.%.

Der Grund, weshalb die Reinheit nicht weniger als 99 % beträgt ist wie folgt: Wenn in dem Siliciumnitridpulver Verunreinigungen vorliegen, verdampfen diese Verunreinigungen unter Ausbildung von Poren in dem Sinterkörper und reagieren auch mit dem Additiv unter Bildung einer niedrigschmelzenden flüssigen Phase, wodurch die Hochtemperatureigenschaften des Sinterkörpers erheblich verschlechtert werden. Es ist daher erwünscht, dass die Reinheit des Siliciumnitridpulvers nicht weniger als 99 % beträgt.

Darüberhinaus ist es infolge schlechter Sinterfähigkeit von Siliciumnitrid erforderlich, die Korngrösse des Pulvers zu vermindern, um dessen Oberflächenspannung zu erhöhen. Unter diesem Gesichtspunkt werden als Siliciumnitridpulver fein

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zerteilte Pulver einer Korngrösse von nicht mehr als 10 ,um verwendet.

Gemäss der Erfindung werden zumindest zwei Metalloxide, die unter Berylliumoxid/ Magnesiumoxid und Strontiumoxid ausgewählt sind, als erstes Additiv bzw. Zusatz in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 10 Gew.% verwendet, unter der Voraussetzung jedoch, dass jedes der Metalloxide in einer Menge von nicht mehr als 5 Gew.% verwendet wird.

Das bedeutet, sofern Berylliumoxid, Magnesiumoxid und Strontiumoxid getrennt als erster Zusatz zu dem Siliciumnitridpulver hinzugefügt werden, dass die Menge des zugefügten Zusatzes mit der Porosität des resultierenden gesinterten Siliciumnitridkörpers, wie in Fig. 1 gezeigt ist, in Beziehung steht. Diese Zusätze verdichten den Sinterkörper in gewissem Ausmass infolge der Ausbildung einer Korngrenzphase, wenngleich die Dichte bei Zugabe von jedem dieser Zusätze, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, noch immer nicht ausreichend ist. Beispielsweise wird, selbst wenn Magnesiumoxid als der wirksamste Zusatz, in einer Menge von 5 Gew.% hinzugegeben wird, die minimale Porosität lediglich zu etwa 6 % (d.h. 94 % der theoretischen Dichte) erreicht.

Es ist erfindungsgemäss in überraschender Weise gefunden worden, dass eine Kombination dieser Metalloxide eine bemerkenswerte Wirkung als Sinterhilfe bei der Sinterung des Siliciumnitrid tuilvers ergibt. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, · wird bei Verwendung von zumindest zwei Metalloxiden, die unter Berylliumoxid, Magnesiumoxid und Strontiumoxid ausgewählt sind, als erstem Additiv die Porosität des gesinterten Siliciumnitridkörpers beträchtlich verringert und somit erhöht .sich die Dichte.

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In Fig. 2 ist die Beziehung zwischen der Menge des zugegebenen Berylliumoxides und der Porosität des resultierenden gesinterten Siliciumnitridkörpers gezeigt, wenn Berylliumoxid im Gemisch mit 5 Gew.% Magnesiumoxid oder 5 Gew.% Strontiumoxid oder 2,5 Gew.% Magnesiumoxid und 2,5 Gew.% Strontiumoxid hinzugefügt wird.

In Fig. 3 ist die Beziehung zwischen der Menge des zugefügten Strontiumoxides oder Magnesiumoxides und der Porosität des resultierenden gesinterten Siliciumnitridkörpers gezeigt, wenn Strontiumoxid . : zu 3 Gew.% Magnesiumoxid, oder wenn Magnesiumoxid ' zu 3 Gew.% von Strontiumoxid hinzugegeben wird.

In den Fig. 2 und 3 wurde die Porosität im Hinblick auf den gesinterten Siliciumnitridkörper gemessen, der durch Vermischung eines Gemisches von Siliciumnitridpulver und des Metalloxidadditives der gegebenen Zusammensetzung in einer Kugelmühle während einer Stunde, Verformung des Gemisches zu einer Scheibenprobe eines Durchmessers von 10 mm und einer Dicke von 3 mm und anschliessende Sinterung der Probe bei 175O°C in einer Argongasatmosphäre während einer Stunde erhalten worden" war.

Gemäss der Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass die Kombination dieser Metalloxide als ersten Zusatz immer Berylliumoxid enthält, d.h. Kombinationen von BeO+MgO, BeO+SrO und BeO+MgO+SrO sind besonders bevorzugt. Dies deshalb, weil Berylliumoxid besonders wirksam zur Umwandlung der ch- zur ß-Phase in dem Siliciumnitridpulver ist, wie aus den Fig. 4A bis 4E ersichtlich ist.

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Fig. 4A zeigt ein Röntgendif fraktionsmuster eines Siliciumnitridpulvers einer Reinheit von 99,9 % und eines <*--phasengehaltes von 90 Gew. % und Fig .4 B zeigt ein Röntgendif fraktionsmuster des gesinterten Siliciumnitridkörpers, der durch Sinterung des Pulv<
halten worden ist.

Sinterung des Pulvers bei 175O C während einer Stunde er-

Die Fig. 4C bis 4E zeigen Röntgencuf fraktionsmuster des gesinterten Siliciumnitridkörpers, der durch Vermischung des Siliciumnitridpulvers der Fig. 4A mit 5 Gew.% jedes der Oxide vcn Beryllium, Magnesium und Strontium und anschliessende Sinterung des resultierenden Gemisches unter den in Fig. 4B angegebenen Bedingungen jeweils erhalten worden war.

In diesen Figuren bezeichnet das Symbol Λ, die Diffraktionspeaks der CO-Phase und das Symbol ß die Diffraktionspeaks der ß-Phase.

Wie aus den Fig. 4B, 4D und 4E ersichtlich ist, verbleibt die ß^-Phase in dem Sinterkörper dann noch immer, wenn kein Zusatz oder wenn nur Magnesiumoxid oder Strontiumoxid verwendet werden. Im Gegensatz hierzu, wie aus Fig. 4C ersichtlich ist, wird nahezu die gesamte c*--phase zur ß-Phase im Fall der Verwendung von Berylliumoxid als Additiv umgewandelt. Somit ergibt Berylliumoxid einen bemerkenswerten Effekt auf die Sinterung von Siliciumnitridpulver, da die Sinterung des Pulvers mit der Umwandlung der <Ä,-Phase zur ß-Phase, wie vorstehend erwähnt worden ist, einhergeht.

Je grosser die Menge des ersten Additives bzw. Zusatzes ist, umso höher ist die Dichte des.gesinterten Körpers. Jedoch ein überschuss des Additivs ergibt eine grosse Menge an glasartiger Phase zwischen den Siliciumnitridkörnern, so dass die Eigenschaften für Hochtemperaturkonstruktionsmaterialien erheblich verschlechtert werden. Daher sollte die Gesamtmenge der zumindest zwei Metalloxide nicht mehr als 10 Gew.%, vorzugsweise 0,2 bis 10 Gew.%, insbesondere

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bevorzugt 1 bis 7 Gew.% und die Menge jedes der Metalloxide nicht mehr als 5 Gew.%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.% und insbesondere bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.% betragen.

Um einen Sinterkörper hoher Dichte zu erhalten, ist eine Sintertemperatur oberhalb 1600°C notwendig. Wenn die Temperatur jedoch 1900 C übersteigt, erfolgt die Zersetzung des Silicxumnitrids in heftiger Weise, so dass eine Temperatur oberhalb 1900 C nicht bevorzugt ist.

Um die Zersetzung und Oxidation von Siliciumnitrid zu vermei den, wird vorzugsweise Stickstoff oder Inertgas als Sinteratmosphäre .verwendet.

Gemäss der Erfindung kann zumindest ein seltenes Erdmetalloxid weiter in einer Menge von nicht mehr als 10 Gew.% als zweites Additiv, neben dem ersten Additiv, hinzugefügt werden. Die seltenen Erdmetalloxide umfassen Ceroxid (CeO₂)/ Yttriumoxid (Y₃O )^ Lanthanoxid (La₂O₃), Praseodymoxid (Pr₆O. Neodymoxid (Nd₂O ), Samariumoxid (Sm₃O ), Gadoliniumoxid (Gd₂O₃), Dysprosiumoxid (Dy₃O₃), Holmiumoxid (Ho₂O₃) und Erbiumoxid (Er~0 ). Wenn die Menge des seltenen Erdmetalloxides 10 Gew.% übersteigt, nimmt die Bildung der glasartigen Phase im Sinterkörper zu, so dass diese Menge nicht mehr als 10 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.% und insbesondere bevorzugt 1 bis 5 Gew.% betragen sollte.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele weiter veranschaulicht.

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Beispiel 1

Zu Siliciumnitridpulver, dessen Reinheit, oL-Phasengehalt und Korngrösse in Tabelle 1 angegeben ist, wurden die Additive (Metalloxide), die in Tabelle 1 angegeben sind einer bestimmten Qualität bzw. Korngrösse zugefügt und das resultierende Gemisch wurde in einer Kugelmühle während einer Stunde gründlich durchgemischt. Hiernach wurde das Gemisch

zu einem Formkörper eines Durchmessers von 40 mm und einer

ο
Dicke von 3 mm unter einem Druck von 2000 kg/cm gepresst

und sodann bei der in Tabelle 1 gezeigten Temperatur in Stickstof f atmosphäre während einer Stunde gesintert. Es wurden die Porosität, der Bruchmodul und die thermische Stoss- bzw. Schockbeständigkeit der hierdurch erhaltenen gesinterten Siliciumnitridkörper gemessen, wobei die Ergebnisse in Tabelle 1 wiedergegeben sind.In Tabelle 1 sind die Sinterkörper der Nummern 1 bis 19, die in den Rahmen der Erfindung fallen, und diejenigen der Proben 20 bis 27 als Standard angeführt.

Zum Vergleich sind die Eigenschaften der Sinterkörper, die nach dem Stand der Technik erhalten werden, ebenfalls in
Tabelle 1 als-Proben Nr. 28 bis 30 gezeigt.

Nachdem der Bruchmodul bei einem Versuchsstück von 3 χ 3 χ 35 mm (Spanlänge 30 mm) durch einen Dreipunktbiegeversuch gemessen worden war, wurde die Porosität des VersuchsStücks gemessen. Die thermische Stossbeständigkeit wurde gemäss folgender Gleichung gemessen:

Thermische Stossbe- Bruchmodul

ständigkeit (thermischer Expansionskoeffizient) χ

(Young'scher Modul)

- 11 -

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- 12 -

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Portsetzung von Tabelle 1

15	Il	Il	Il	Il	It	-	5,0	5,0	0,3	5.640	630
16	Il	Il	90	Il	It	-	4,0	0,5	0,8	4.860 .	550
17	Il	Il	It	Il	It	-	3,0	3,0	0,4	5.560	630
18	Il	It	80	Il	Il	-'	0,5	4,0	1,0	4.700	540
19	Il	Il	Il	Il	Il	■ -	3,0	3,0	0,5	5.320	600
20·	Standard	Il	90	Il	1..7 5O	5,0	-	-	22,5	1 .460	210
21	Il	It	Il	Il	Il	-	5,0	-	6,0	2.990	360
22	Il	ti	Il	Il	Il	-	.-	5,0	1,2,1	2.100	270
23	Il	Il	It	Il	.1.500	. 3,0	-	. 3.,.0	28,7, ,	1.150,	180
24	•1	It	It	Il	Il	-	-	5„0	8,7 ,	1.780 .	220
25	Il	Il	Il	Il	Il	-	5,0	-	5,4	2.210	270
26	Il	Il	Il	Il	Il	-	3,0	3,0	30,6	970	160
27	Il	Il	Il	It	1 .950	-	3,0	3,0	6,2	2.150	260
28*1	Stand der Technik· · · ■ ·	94,2	40	^44	1.750	2%MgO+7%Al₂O₃+5% SiO_?	0,4	2.960	330
29	ti	Il	Il	^1O	1.800	3%MgO+5%Al₂O₃f-5% SiO₉	0,4	2.780	270
■ 30	Il	Il	Il	Il	It	**** 3 %MgO +5%Kibushi-Ton	0,5	2.260	230

in Fig. 5 gezeigt in Fig. 6 gezeigt in Fig. 7 gezeigt Kaolinit -reiche

Tonerde

der Gifu Präfektur in Japan

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Die Fig. 5 und 6 zeigen Elektronenmikrografien (Vergrössening 7500-fach) der Sinterkörper der Proben Nr. 3 und Nr. 14 in Tabelle 1 , während Fig. 7 eine Elektronenitiikrografie (Vergrösserung 7500-fach) des Sinterkörpers der Probe Nr. 28, Tabelle 1, zeigt.

Wie aus Tabelle 1 und den Fig. 5 bis 7 ersichtlich ist, weisen die gesinterten Siliciumnitridkörper gemäss der Erfindung (Proben Nr. 1 bis 19) überlegene Dichte-, Bruchmodul- und thermische Stossbeständigkeitseigenschaften auf, im Vergleich zu denjenigen des Standards (Proben Nr. 20 bis 27) und zu denjenigen des Standes der Technik (Proben Nr. 28 bis 30).

Im Gegensatz hierzu besitzt der herkömmliche Sinterkörper der Probe Nr. 28 , wie in Fig.7 gezeigt ist, keine ausreichende Festigkeit, obwohl die Porosität abgenommen hat, da ein hoher Anteil an glasartiger Phasenmatrix in der Korngrenzfläche der Siliciumnitridkristalle vorliegt.

Beispiel 2

Ein Gemisch von Siliciumnitridpulver und Additiven, wie es in Tabelle 2 angegeben ist, wurde gründlich in einer Kugelmühle während einer Stunde vermischt und zu einem Formkörper eines Durchmessers von 10 mm und einer Dicke von 50 mm

2
unter einem Druck von 2000 kg/cm geformt und sodann bei einer Temperatur, die in Tabelle 2 angegeben ist, in Stickstoffatmosphäre während einer Stunde gesintert. Die Porosität, der Bruchmodul und die thermische Stossbeständigkeit der hierdurch erhaltenen Sinterkörper wurden gemessen, wobei die Ergebnisse in Tabelle 2 angegeben sind.

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Tabelle 2

	Pro be Nr.	gemäss d. Erfindung	.S.i.₃.N,₄,-P.uder. . . .	ct-Phase (Gew. %)	Korn- grösse (y.um). , .	Il	Additive, .(.Gew..*.)	MgO	SrO	Seltenes Erdmetall oxid	Sinter tempe ratur (⁰C)	Poro sität	Bruch modul (kg/cm²)	Thermische Stossbe- ständig- keit(°C)
	1	Il	Rein heit	90	I	Il	BeO	0,5	-	CeO₂ 5,0	1 .800	0,8	6.650	760
	2	Il	99,9	Il	Il	0,5	2,0	-	CeO₂ 2,0	Il	0,2	6.890	780
	3	Il	Il	Il	Il	1,5	3,0	-	CeO₂ 3,0	Il	. .0,1. . .	7.140	800
co O co ι co	4	Il	Il	Il	Il	3,0	.5,0	,-. . .	CeO₂ . 1.,5	Il '	, ο.,,ι,,	7,050	780
/0771	5	Il	Il	Il	Il	5,0	3,0	.-.	Y₂O₃. 3,0	Il	0,2 ,	6.920	7 80
	6	Il	M	Il	Il	1,5	3,0	-,	La₃O₃ 3,0	Il	0,2	6.810	770
	7	ti	Il	It	Il	1,5	2,5	1,5	CeO₂ 3,0	Il	0,2	6.780	760
	8	Il	Ίι	Il	Il	-	3,0	1,5	Y₂O₃ 3,0	Il	0,3	6.750	760
	9	Il	Il	Il	Il	-	-	3,0	CeO₂ 2,0	Il	0,3	6.690	750
	10	Il	Il	Il	^ 5	2,0	-	3,0	Y₂O₃ 2,0	Il	0,4	6.710	750
	.11	•1	Il	40		2,5	1,0	1,0	CeO₂ 2,0	Il	0,3	7.080	800
12		Il	It	1,0	2,5	-	CeO₂ 2,5	Il	0,2	7.210	810
	If		2,0

Fortsetzung von Tabelle 2

13	Il	ti	Il	£10	3,0	3,0	-	Pr₆O₁₁. 2,0...	Il	. 0,2	6.790	770
14	H	ti	Il	Il	3,0	3,0	-	Nd₂O₃ 2.,0	Il	0,4	6.510	720
15	Il	Il	ti	ti	3,0	3,0	-	Gd₂O₃ 2,0	Il	0,6	6.670	760
16	η	Il	It	Il	3,0	3,0	-	Dy₂O₃ 2,0	It	0,3	6.810	770
17	ti	Il	It	It	3,0	3,0	- ,	Ho₂O₃, . .2.,O. , ,	Il	, 0,6	6.510	720
18	It	ti	Il	It	. 3.,Q	3.,0.	-	Er₂O₃. , .2,0, , ,	Il	, ,0,2. ,	. 6.910	780

-P-OO

Wie vorstehend im Detail angeführt worden ist, besitzen die gesinterten Silicxumnitridkörper gemäss der Erfindung hohe Dichte, mechanische Festigkeit und thermische Stoss- bzw. Schockbeständigkeit und können durch ein einfaches Sinterverfahren ohne Anwendung einer speziellen Methodik, wie Heisspressverfahren etc., hergestellt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

wesentlichen mehr als 10 Gew.% insgesamt von zumindest zwei Metalloxiden, die unter Berylliumoxid, Magnesiumoxid und Strontiumoxid ausgewählt sind, wobei jedes dieser Metalloxide in einer Menge von nicht mehr als 5 Gew.% vorliegt und als Rest Siliciumnitrid.
2. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Gesamtmenge der Metalloxide 0,2 bis 10 Gew.% und die Menge jedes der Metalloxide 0,1 bis 5 Gew.% beträgt.
3. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der Metalloxide 1 bis Gew.% und die Menge jedes der Metalloxide 0,5 bis 3,5 Gew.% beträgt.
4. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination der Metalloxide eine Kombination aus Berylliumoxid mit Magnesiumoxid und/oder Strontiumoxid darstellt.
5. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Körper weiter nicht mehr als 10 Gew.% von zumindest einem seltenen Erdmetalloxid enthält.

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6. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass das seltene Erdmetalloxid unter ~Ceroxid, '', Yttriumoxid, Lanthanoxid, Praseodymoxid, Neodymoxid, Samariumoxid, Gadoliniumoxid, Dysprosiumoxid, Holmiumoxid und Erbiumoxid ausgewählt ist.
7. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge an seltenem Erdmetalloxid 1 bis 10 Gew.% beträgt .
8. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge an seltenem Erdmetalloxid 1 bis 5 Gew.% beträgt.
9. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass der Körper eine Kombination aus Magnesiumoxid und Strontiumoxid mit zumindest einem seltenen Erdmetalloxid enthält.
10. Gesinterter Siliciumnitridkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass das seltene Erdmetalloxid unter ■■ Ceroxid/ ' . Yttriumoxid und Lanthanoxid ausgewählt ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Siliciumnitridkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet", dass man ein Gemisch von nicht mehr als 10 Gew.% insgesamt von zwei Metalloxiden, die

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- ι⁹ - 26Η839

unter Berylliumoxid, Magnesiumoxid und Strontiumoxid ausgewählt sind, wobei jedes der Metalloxide in einer Menge von nicht mehr als 5 Gew.% vorliegt, und als Rest Siliciumnitridpulver herstellt, das Gemisch zu einem Formkörper formt und den resultierenden Formkörper bei

einer: Temperatur von 160O I

Inertgasatmosphäre sintert.

einer: Temperatur von 160O bis 1900°C in Stickstoff- oder
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass man Siliciumnitridpulver verwendet, das einen cL-Phasengehalt von nicht weniger als 30 Gew.%, eine Reinheit von nicht weniger als 99 % und

' eine Korngrösse von nicht mehr als 10 ,um aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass der o^-Phasengehalt nicht
weniger als 80 Gew.% beträgt.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge des Metalloxides 0,2 bis 10 Gew.% und die Menge jedes der Metalloxide 0,1 bis 5 Gew.% beträgt.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass das Gemisch weiterhin nicht mehr als 10 Gew.% von zumindest einem seltenen Erdmetalloxid enthält.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , dass man das seltene Erdmetalloxid in einer Menge von "1 bis 10 Gew.% verwendet.

- 2O -

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-20- 26H839
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , dass man das- seltene Erdmetalloxid unter Ceroxid/ . Yttriumoxid, Lanthanoxid, Praseodymoxid, Neodymoxid,- Samariumoxid, Gadoliniumoxid, Dysprosiumoxid, Holmiumoxid und Erbiumoxid auswählt.

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