JP2002249378A - 高強度ホウ化ジルコニウム−炭化ケイ素複合体の反応合成 - Google Patents
高強度ホウ化ジルコニウム−炭化ケイ素複合体の反応合成Info
- Publication number
- JP2002249378A JP2002249378A JP2001045952A JP2001045952A JP2002249378A JP 2002249378 A JP2002249378 A JP 2002249378A JP 2001045952 A JP2001045952 A JP 2001045952A JP 2001045952 A JP2001045952 A JP 2001045952A JP 2002249378 A JP2002249378 A JP 2002249378A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zrb
- sic
- composite material
- powder
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
統的方法で得られた複合体と比べて、微細な組織と高密
度、高強度を有するホウ化ジルコニウム−炭化ケイ素複
合体の製造方法を提供する。 【解決手段】 Zr、SiとB4 Cの化学反応を利用し
て、それらの混合粉末をホットプレス焼結することによ
り、低価格で高密度、高性能なZrB2 −SiC複合材
料を製造する。更に、SiC粉末あるいはZrB2粉末
を別に添加することにより、任意な相組成を有するZr
B2 −SiC複合材料を製造する。
Description
コニウム−炭化ケイ素複合体の反応合成に関するもので
あり、更に詳しくは、Zr、SiとB4 Cの化学反応を
利用して、微細なSiCがZrB2 のマトリックスに分
散した、緻密で均質な組織を有し、その場反応により、
優れた強度、耐腐食性、かつ耐摩耗性を有する新規なZ
rB2 −SiC複合材料を反応合成する方法に関するも
のであり、特に、耐熱材料、耐腐食材料あるいは耐摩耗
材料等として多くの用途に使用できる材料を提供するも
のである。
ックスは、高融点であり、硬度、強度等に優れるととも
に、溶融金属に対する一定の耐食性も備えるところか
ら、例えば、切削工具、高温構造部材等に適用すること
が種々検討されている。更に、金属ホウ化物を含有する
セラミックスは、その性質を改善すれば、使用範囲が一
層広がるものと期待される。
ックスとして、二ホウ化ジルコニウム(以下ZrB2 と
記載する)を採用したセラミックスが公知であり、例え
ば、特開昭61−72687号、特開昭61−2198
0号、特開平5−319936号、等の各公報に開示さ
れるようなSiC、B4 C、TiC等の炭化物を副成分
として含有するZrB2 系セラミックスや、あるいは特
開昭61−48484号、特開昭61−63573号、
等の各公報に開示されるようなTiN、BN等の窒化物
を副成分として含有するZrB2 系セラミックスがあ
る。
に合成したZrB2 とSiCの粉末を機械的方法で混合
して、ホットプレスなどで製造されている。しかしなが
ら、微粒のZrB2 粉末は、製造が困難であり、価格が
高いと言う欠点がある。また、上記特開昭61−726
87号、特開昭61−21980号公報に開示されたよ
うな炭化物を含有するZrB2 系セラミックスは、高硬
度、高強度の特性を有するものの、例えば、金属鋳造用
部材のような恒常的に苛酷な条件下で使用される部材に
適用しようとする場合には、耐食性、耐熱衝撃性等が不
充分であるという問題がある。
耐熱衝撃性が向上するが、硬度や強度の不足が認めら
れ、不適当である。更に、ZrB2 、SiC、B4 C、
BN等の非酸化物は、自己拡散係数が非常に小さく、難
焼結性であるために、例えば、高温でホットプレス法に
より焼結させたとしても、緻密な焼結体を得ることが難
しく、強度、耐熱衝撃性、耐食性等が劣るものとなり、
金属鋳造用部材としてはもとより、高温構造材料として
もふさわしくないという問題がある。
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記問題を
解消するとともに、優れた強度、耐腐食性、かつ耐磨耗
性を有する新しいZrB2 −SiC複合材料を製造する
新しい技術を開発することを目標として鋭意研究を行
い、Zr、SiとB4 Cの化学反応を利用したその場反
応により、上記ZrB2 −SiC複合材料を反応合成で
きるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。即
ち、本発明は、その場反応により、非常に微細なSiC
粒子を微細なZrB2 のマトリックスに分散し、且つ緻
密で均質な組織を有する強度、耐食性、耐熱衝撃性等に
優れたZrB2 −SiC複合材料を製造し、提供するこ
とを目的とするものである。
めに、本発明は、以下の手段を採用する。即ち、本発明
は、微細なSiC粒子がZrB2 のマトリックスに分散
した、緻密で均質な組織を有する高強度ZrB2 −Si
C複合材料を製造する方法であって、ジルコニウム(Z
r)、ケイ素(Si)、炭化ホウ素(B4 C)の化学反
応を利用して、それらの混合粉末を成形、焼結して緻密
化することを特徴とするZrB2 −SiC複合材料の製
造方法、である。また、本発明は、上記のZr、Siと
B4 Cの化学反応を利用すると同時に、反応に基づく化
学量論組成の反応物添加量を、Zr63〜72%、Si
9〜12%とB4 C18〜26%の範囲で変化させるこ
とを特徴とする上記ZrB2 −SiC複合材料の製造方
法、また、上記のZr、SiとB4 Cの化学反応を利用
すると同時に、ZrB2 あるいはSiCの粉末を別に添
加することにより、相組成を任意に調整することを特徴
とする上記ZrB2 −SiC複合材料の製造方法、更
に、上記方法において、焼結を1700℃から2100
℃までのホットプレスで行うことを特徴とする上記Zr
B2 −SiC複合材料の製造方法、を好ましい実施の態
様としている。
本発明では、次の化学反応; 2Zr + Si + B4 C = 2ZrB2 +
3SiC に基づいて、ZrB2 とSiCの粒子から成るZrB2
−SiC複合材料を製造する。上記化学反応における原
料配合は、Zr63〜72%、Si9〜12%とB4 C
18〜26%の範囲で変化させることができる。計算し
た相組成は、ZrB2 74.85vol%、 SiC
25.15vol%、である。機械的特性の優れた複
合材料を得るには、以上の反応に基づく化学量論組成の
近くに反応物の添加量を調整することが好ましい。上記
化学反応により、微細なSiC粒子が微細なZrB2 の
マトリックスに分散した、緻密で均質な組織を有する高
強度ZrB2 −SiC複合材料を作製することができ
る。
ZrB2 粉末を別に添加することにより、任意な相組成
を有するZrB2 −SiCコンポジットを製造すること
ができる。更に、この場合、その場反応で合成された微
細、且つ焼結に活性的なSiCとZrB2 は、直接添加
したSiC粉末あるいはZrB2 粉末の焼結及び緻密化
を著しく促進する作用がある。それにより、緻密で均質
な組織を有し、優れた強度を有する焼結体を作製するこ
とが可能となる。
明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例 本実施例では、Zr、SiとB4 Cの化学反応を利用し
(表1のA1〜A4)、また、ZrB2 あるいはSiC
粉末を別に添加し(表1のA5〜A6)、ZrB2 −S
iC複合体を反応合成した。Zr粉末(粒径43ミクロ
ン)、Si粉末(粒径10ミクロン)、B4 C(平均粒
径1ミクロン)を下記の表1に示す原料組成の割合で配
合した原料粉末とし、この混合物を1950℃、1時間
でホットプレスした。その結果、気孔のない、緻密な材
料が得られた。その機械的特性を測定した結果、例え
ば、3点曲げ強度623MPa 、破壊靭性値4.5MP
am1/2 の値を得た。この実施例を表1のA3に示す。
また、その他の実施例を表1のA1〜A2、A4〜A6
に示す。
2 (平均粒径5ミクロン)とSiC(平均粒径0.63
ミクロン)の混合粉末のホットプレス焼結体は、3点曲
げ強度350MPaであり(T1)、実施例と比較して
著しく低い。
実施例で作製した焼結体は、比較例の焼結体よりも、緻
密、高密度で均質な組織を有し、且つ高い曲げ強度及び
破壊靱性を有する高強度のものであることがわかった。
本発明において、その原料配合は、前述の範囲で適宜変
化させることが可能であり、ここで示した実施例の配合
に限定されるものではない。
iC粒子がZrB2 のマトリックスに分散した、緻密で
均質な組織を有する高強度ZrB2 −SiC複合材料を
製造する方法であって、Zr、SiとB4 Cの化学反応
を利用して、それらの混合粉末を成形、焼結して緻密化
することを特徴とするZrB2 −SiC複合材料の製造
方法に係るものであり、本発明により、1)緻密で均質
な組織を有し、優れた強度を有する高強度ZrB2 −S
iC複合材料を簡単なプロセス及び低コストで製造する
ことができる、2)機械特性、耐食性、耐熱衝撃性等に
優れたZrB2 −SiC複合材料を簡単なプロセッシン
グのその場反応で製造し、提供することができる、3)
本発明の焼結体は、低価格で製造することができ、緻密
で均質な組織を有し、強度特性に優れ、鋼鉄とガラス工
業用部材、対磨耗材、高温構造部材として有用である、
4)また、機械加工性が良好であり、複雑な形状の部品
に容易に加工し得るものである、という格別の効果が奏
される。
Claims (4)
- 【請求項1】 微細なSiC粒子がZrB2 のマトリッ
クスに分散した、緻密で均質な組織を有する高強度Zr
B2 −SiC複合材料を製造する方法であって、Zr、
SiとB4 Cの化学反応を利用して、それらの混合粉末
を成形、焼結して緻密化することを特徴とするZrB2
−SiC複合材料の製造方法。 - 【請求項2】 上記Zr、SiとB4 Cの化学反応を利
用すると同時に、反応に基づく化学量論組成の反応物添
加量を、Zr63〜72%、Si9〜12%とB4 C1
8〜26%の範囲で変化させることを特徴とする請求項
1に記載のZrB2 −SiC複合材料の製造方法。 - 【請求項3】 上記Zr、SiとB4 Cの化学反応を利
用すると同時に、ZrB2 あるいはSiCの粉末を別に
添加することにより、相組成を任意に調整することを特
徴とする請求項1又は請求項2に記載のZrB2 −Si
C複合材料の製造方法。 - 【請求項4】 焼結を1700℃から2100℃までの
ホットプレスで行うことを特徴とする請求項1、請求項
2又は請求項3に記載のZrB2 −SiC複合材料の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001045952A JP3607945B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | 高強度ホウ化ジルコニウム−炭化ケイ素複合体の反応合成 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001045952A JP3607945B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | 高強度ホウ化ジルコニウム−炭化ケイ素複合体の反応合成 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002249378A true JP2002249378A (ja) | 2002-09-06 |
JP3607945B2 JP3607945B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=18907657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001045952A Expired - Lifetime JP3607945B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | 高強度ホウ化ジルコニウム−炭化ケイ素複合体の反応合成 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3607945B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100588637C (zh) * | 2007-03-16 | 2010-02-10 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 二硼化锆基复相陶瓷的原位反应制备方法 |
CN101844925A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-29 | 李艳 | 流延法制备多层ZrB2-SiC复相超高温陶瓷板材料的工艺 |
KR101144866B1 (ko) | 2010-09-16 | 2012-05-14 | 한국기계연구원 | 지르코늄실리사이드군을 전구체로 하는 ZrB2-SiC 가압소결 복합재료및 그 제조방법 |
KR101160140B1 (ko) | 2009-12-30 | 2012-06-27 | 한국세라믹기술원 | 지르코늄디보라이드-실리콘카바이드 복합소재의 제조방법 |
CN105622102A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-06-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 类碳化硼相-碳化硅或类碳化硼相-碳化硅-碳化硼复相陶瓷材料及其制备方法 |
CN110153591A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-23 | 安徽工程大学 | 一种用于钎焊陶瓷和合金的非晶复合钎料 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101127608B1 (ko) * | 2009-08-12 | 2012-03-23 | 한국기계연구원 | 지르코늄실리사이드들을 전구체로 하는 나노크기를 갖는 ZrB2-SiC 조성물 및 그 제조방법 |
KR101130305B1 (ko) * | 2009-08-12 | 2012-03-23 | 한국기계연구원 | ZrB2-SiC 조성물 및 그 제조방법 |
-
2001
- 2001-02-22 JP JP2001045952A patent/JP3607945B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100588637C (zh) * | 2007-03-16 | 2010-02-10 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 二硼化锆基复相陶瓷的原位反应制备方法 |
KR101160140B1 (ko) | 2009-12-30 | 2012-06-27 | 한국세라믹기술원 | 지르코늄디보라이드-실리콘카바이드 복합소재의 제조방법 |
CN101844925A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-29 | 李艳 | 流延法制备多层ZrB2-SiC复相超高温陶瓷板材料的工艺 |
KR101144866B1 (ko) | 2010-09-16 | 2012-05-14 | 한국기계연구원 | 지르코늄실리사이드군을 전구체로 하는 ZrB2-SiC 가압소결 복합재료및 그 제조방법 |
CN105622102A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-06-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 类碳化硼相-碳化硅或类碳化硼相-碳化硅-碳化硼复相陶瓷材料及其制备方法 |
CN110153591A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-23 | 安徽工程大学 | 一种用于钎焊陶瓷和合金的非晶复合钎料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3607945B2 (ja) | 2005-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS61197464A (ja) | 焼結成形体の製法 | |
JP3607939B2 (ja) | 炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料の反応合成 | |
JP2002249378A (ja) | 高強度ホウ化ジルコニウム−炭化ケイ素複合体の反応合成 | |
KR0127871B1 (ko) | 질화규소기 소결체 및 그 제조방법 | |
JP5430869B2 (ja) | 緻密質炭化ホウ素焼結体およびその製造方法 | |
JP2735152B2 (ja) | アルミニウムを助剤とした窒化チタン焼結体及びその製造法 | |
JP3932349B2 (ja) | 非酸化物系窒化ホウ素複合材料の反応合成 | |
JP4292255B2 (ja) | α−サイアロン焼結体及びその製造方法 | |
JP4296251B2 (ja) | アルミナ−窒化ホウ素系複合材料の製造方法 | |
JP2006169015A (ja) | 窒化ホウ素分散複合セラミックス及びその製造方法 | |
JP2742620B2 (ja) | 硼化物―酸化アルミニウム質焼結体およびその製造方法 | |
JPH0753256A (ja) | アルミナ質複合焼結体及びその製造方法 | |
JP3735397B2 (ja) | 窒化チタン焼結体及びその製造方法 | |
JPH01239068A (ja) | 硼化チタン系焼結体及びその製造方法 | |
JPH07115927B2 (ja) | SiC基セラミツクスとその製造方法 | |
JPH03232772A (ja) | セラミックス複合体及びその製造方法 | |
JPH07277835A (ja) | 複合焼結体の製造方法 | |
JPH09155415A (ja) | セラミックスローラ | |
JPH0710747B2 (ja) | ホウ化物―酸化ジルコニウム―炭窒化物系セラミックス材料 | |
JP2584252B2 (ja) | β−サイアロン・炭化けい素複合粉末の製造方法 | |
JPH07223866A (ja) | 窒化珪素基複合セラミックス及びその製造方法 | |
JPH0517210A (ja) | アルミナ基複合焼結体の製造方法及びアルミナ基複合焼結体 | |
JPH0656542A (ja) | ウィスカー強化焼結体の製造方法 | |
JPH01122969A (ja) | Si↓3N↓4−Al↓2O↓3複合焼結体及びその製造法 | |
JPH03199166A (ja) | 窒化珪素質焼結体の製法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040716 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040914 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3607945 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |