JP2684427B2 - Composite ceramic structure - Google Patents

Composite ceramic structure

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JP2684427B2
JP2684427B2 JP1240828A JP24082889A JP2684427B2 JP 2684427 B2 JP2684427 B2 JP 2684427B2 JP 1240828 A JP1240828 A JP 1240828A JP 24082889 A JP24082889 A JP 24082889A JP 2684427 B2 JP2684427 B2 JP 2684427B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複合セラミックス構造体に係り、特に高強度
の多孔質複合セラミックスに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite ceramic structure, and particularly to a porous composite ceramic having high strength.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、エンジンやタービンなどの構造材料に適する
エンジニアリングセラミックスとしては、耐熱性に優れ
たSiCやSi3N4などが知られている。しかし、SiCやSi3N4
は、共有結合性の強い化合物であるため、単独では焼結
が困難であり、焼結体を得るためには焼結助剤が必要で
ある。
In general, SiC and Si 3 N 4 having excellent heat resistance are known as engineering ceramics suitable for structural materials such as engines and turbines. However, SiC and Si 3 N 4
Is a compound having a strong covalent bond, so that it is difficult to sinter by itself, and a sintering aid is required to obtain a sintered body.

例えば、Si3N4を常圧焼結する場合には、Y2O3,Al2O3
を添加することで高密度の焼結体が得られることが知ら
れている。しかし、これらの焼結助剤によるガラス相は
高温において軟化するため、高温における焼結体の機械
適特性を著しく低下する。この高温での強度低下を防止
するため、焼結助剤をできるだけ少なくしたり、焼結助
剤に起因する粒界のガラス相を、結晶化させるなどの検
討が行われているが、完全な解決には至っていない。
For example, when Si 3 N 4 is pressure-sintered, Y 2 O 3 , Al 2 O 3
It is known that a high-density sintered body can be obtained by adding. However, since the glass phase formed by these sintering aids is softened at high temperature, the mechanical properties of the sintered body at high temperature are significantly deteriorated. In order to prevent this decrease in strength at high temperatures, studies have been conducted to reduce the amount of sintering aid as much as possible, and to crystallize the glass phase of the grain boundary caused by the sintering aid. It has not been resolved.

一方、SiC、Si3N4などのウイスカ混合による複合化に
よって、高温強度を高める繊維強化法も考えられている
(窯業協会学術論文誌、91,〔11〕,1983,P491)が、こ
れも焼結助剤を使用しており高温における焼結体の機械
的特性が著しく低下する。
On the other hand, a fiber reinforced method for increasing high temperature strength by compounding with whiskers such as SiC and Si 3 N 4 is also considered (ceramics society academic journal, 91, [11], 1983, P491). Since a sintering aid is used, the mechanical properties of the sintered body at high temperatures are significantly reduced.

特性の異なる2種類以上の無機化合物からなるセラミ
ックス複合体を、焼結助剤を用いないで焼結する方法と
しては、反応結合法を用いる方法が知られている(例え
ば、特開昭61−101465号公報)。しかし、従来のこの材
料は、金属Siの平均粒径が0.5μm以上の粒子を用いて
いるために、SiC粒子の空間を比較的大きなSi系窒化物
で結合し、最大気孔径も30μm以上と気孔形状の大きい
焼結体しか検討されていなかった。このため高強度化に
も限界があった。また、Si系窒化物をガス源から供給す
る方法は検討されていなかった。今まで、2種以上の無
機化合物からなるセラミックス複合体において、高い強
度で結合するための条件は不明であり、高強度の多孔質
セラミックスは得られていなかった。
As a method of sintering a ceramics composite composed of two or more kinds of inorganic compounds having different characteristics without using a sintering aid, a method using a reaction bonding method is known (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61- No. 101465). However, since this conventional material uses particles having an average particle size of metallic Si of 0.5 μm or more, the space of the SiC particles is bonded by a relatively large Si-based nitride and the maximum pore size is 30 μm or more. Only a sintered body having a large pore shape has been studied. For this reason, there is a limit to the increase in strength. Moreover, the method of supplying Si-based nitride from a gas source has not been studied. Up to now, in a ceramic composite composed of two or more kinds of inorganic compounds, the condition for bonding with high strength is unknown, and high strength porous ceramics have not been obtained.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明の目的は、複合セラミックス構造体において、
無機化合物を平均粒径0.2μm以下のSi系窒化物で強固
に結合するか及び/又は最大気孔径10μm以下として、
気孔率5から40vol%の焼結体とすることにより、従来
にない高強度の多孔質複合セラミックス構造体を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a composite ceramic structure,
The inorganic compound is strongly bonded with a Si-based nitride having an average particle size of 0.2 μm or less and / or the maximum pore size is 10 μm or less,
By providing a sintered body having a porosity of 5 to 40 vol%, it is an object to provide an unprecedented high-strength porous composite ceramic structure.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明では、A元素とB
元素の電気陰性度の尺度差が、1.7以下の無機化合物AB
である炭化物、窒化物及び酸化物の、少なくとも一種か
ら成る粒子及び/又はウイスカーが、平均粒径0.2μm
以下のSi系窒化物からなる粒子で、互いに結合された気
孔率5から40vol%の焼結体であることを特徴とする複
合セラミックス構造体、とするか、A元素とB元素の電
気陰性度の尺度差が、1.7以下の無機化合物ABである炭
化物、窒化物及び酸化物の、少なくとも一種から成る粒
子及び/又はウイスカーが、Si系窒化物からなる粒子
で、互いに結合された最大気孔系10μm以下の気孔率5
から40vol%の焼結体であることを特徴とする複合セラ
ミックス構造体、とするか、又は、A元素とB元素の電
気陰性度の尺度差が、1.7以下の無機化合物ABである炭
化物、窒化物及び酸化物の、少なくとも一種から成る粒
子及び/又はウイスカーが、平均粒径0.2μm以下のSi
系窒化物からなる粒子で、互いに結合された最大気孔径
10μm以下の気孔率5から40vol%の焼結体であること
を特徴とする複合セラミックス構造体、としたものであ
る。
In order to achieve the above object, in the present invention, A element and B
Inorganic compound AB whose electronegativity scale difference is 1.7 or less
Particles and / or whiskers of at least one of carbides, nitrides and oxides having an average particle size of 0.2 μm
A composite ceramic structure characterized by being a sintered body having the following porosities of 5 to 40 vol% and composed of Si-based nitrides, or electronegativity of A element and B element The difference in scale of the inorganic compound AB is 1.7 or less, particles of at least one of carbides, nitrides and oxides and / or whiskers are particles of Si-based nitride, and the maximum pore size is 10 μm. Porosity below 5
To 40 vol% of a sintered body, or a carbide which is an inorganic compound AB having a scale difference of electronegativity between A element and B element of 1.7 or less, nitriding Of particles and / or whiskers of oxides and oxides having an average particle size of 0.2 μm or less
The maximum pore size of particles that are made of a system nitride and are bonded to each other.
A composite ceramic structure characterized by being a sintered body having a porosity of 5 to 40 vol% of 10 μm or less.

また、もう一つの目的を達成するために、本発明で
は、炭化物、窒化物及び酸化物の少なくとも一種の無機
化合物粒子及び/又はウイスカーが、該無機化合物の表
面に形成された電気陰性度の尺度差が、1.7以下の元素
からなる無機化合物層を介在して、平均粒径0.2μm以
下のSi系窒化物からなる粒子で、互いに結合された気孔
率5から40vol%の焼結体であることを特徴とする複合
セラミックス構造体、とするか、炭化物、窒化物及び酸
化物の少なくとも一種の無機化合物粒子及び/又はウイ
スカーが、該無機化合物の表面に形成された電気陰性度
の尺度差が、1.7以下の元素からなる無機化合物層を介
在して、Si系窒化物からなる粒子で互いに結合された最
大気孔径10μm以下の気孔率5から40vol%の焼結体で
あることを特徴とする複合セラミックス構造体、とする
か、又は、炭化物、窒化物及び酸化物の少なくとも一種
の無機化合物粒子及び/又はウイスカーが、該無機化合
物の表面に形成された電気陰性度の尺度差が、1.7以下
の元素からなる無機化合物層を介在して、平均粒径0.2
μm以下のSi系窒化物からなる粒子で、互いに結合され
た最大気孔径10μm以下の気孔率5から40vol%の焼結
体であることを特徴とする複合セラミックス構造体、と
したものである。
In order to achieve another object, in the present invention, particles of at least one inorganic compound of carbide, nitride and oxide and / or whiskers are a measure of electronegativity formed on the surface of the inorganic compound. The difference is that the particles are made of Si-based nitride having an average particle size of 0.2 μm or less, with an inorganic compound layer made of elements having a difference of 1.7 or less interposed between them, and the sintered bodies have a porosity of 5 to 40 vol%. A composite ceramic structure characterized by, or, at least one kind of inorganic compound particles of carbide, nitride and oxide and / or whiskers, the scale difference of the electronegativity formed on the surface of the inorganic compound, A composite characterized by being a sintered body having a maximum porosity of 10 μm or less and a porosity of 5 to 40 vol%, which are bonded to each other by particles of Si-based nitride with an inorganic compound layer composed of an element of 1.7 or less interposed therebetween. ceramic Structure, or at least one kind of inorganic compound particles and / or whiskers of carbide, nitride and oxide, the electronegativity scale difference formed on the surface of the inorganic compound, the element of 1.7 or less An average particle size of 0.2
A composite ceramic structure characterized in that it is a sintered body having particles having a maximum pore diameter of 10 μm or less and having a porosity of 5 to 40 vol%, which are particles of Si-based nitride having a diameter of μm or less.

そして、本発明では、原料に使用する金属Siの平均粒
径を0.3μm以下とする、あるいは原料からではなくガ
ス源からSi系窒化物を供給することによって、A元素と
B元素の電気陰性度の尺度差が1.7以下の無機化合物AB
である炭化物、窒化物、酸化物及び酸窒化物である無機
化合物の表面を、平均粒径0.2μm以下のSi系窒化物か
らなる粒子またはウイスカで強固に結合させて、高強度
化できたものである。これにより従来にない高強度の多
孔質複合セラミックス構造体を得ることができた。
In the present invention, the electronegativity of the A element and the B element is adjusted by setting the average particle diameter of metallic Si used as a raw material to 0.3 μm or less, or by supplying the Si-based nitride from the gas source instead of the raw material. Inorganic compound AB with a scale difference of 1.7 or less
The surface of an inorganic compound such as a carbide, a nitride, an oxide, or an oxynitride is firmly bonded with particles or whiskers made of a Si-based nitride having an average particle size of 0.2 μm or less, and the strength can be increased. Is. As a result, it was possible to obtain a high-strength porous composite ceramic structure that has never been obtained.

次に、本発明を詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in detail.

該無機化合物を結合するSi系窒化物の平均粒径を0.2
μm以下とする理由は、該無機化合物を結合するのに平
均粒径0.2μm以下のSi系窒化物とすることにより、粒
子間の気孔径を数μm以下の均一な分布状態にすること
ができ、機械的強度が大幅に向上することが判ったため
である。
The average particle size of the Si-based nitride that binds the inorganic compound is 0.2
The reason why the particle size is less than or equal to μm is that by using a Si-based nitride having an average particle size of less than or equal to 0.2 μm for binding the inorganic compound, it is possible to obtain a uniform distribution state in which the pore size between particles is less than or equal to several μm. It was found that the mechanical strength was significantly improved.

第1図は実施例38で得られた気孔率10vol%一定のSi3
N4/SiC焼結体でSi系窒化物の平均粒径と曲げ強度の関係
を示す。これより、Si3N4の平均粒径が0.2μmで急激に
強度が向上し、2倍近くなっていることが判った。なぜ
なら、平均粒径が0.2μmより大きいと気孔径が大きく
なり、最大気孔径が破壊の起点となり強度の低下をもた
らすためである。また第2図は実施例39で得られた気孔
率20vol%一定のSi3N4/TiN焼結体で最大気孔率と曲げ強
度の関係を示す。これより、最大気孔径10μm以下で急
激に強度が向上し、やはり2倍近くなっていることが判
った。これは、最大気孔径が破壊の起点となるためであ
る。したがって、最大気孔径を10μm以下にすることが
極めて重要であり、そのために結合材となるSi系窒化物
の平均粒径を0.2μm以下に必要があることを意味して
いる。
FIG. 1 shows Si 3 having a constant porosity of 10 vol% obtained in Example 38.
The relationship between the average grain size of Si-based nitrides and bending strength in N 4 / SiC sintered bodies is shown. From this, it was found that when the average particle size of Si 3 N 4 was 0.2 μm, the strength sharply improved and nearly doubled. This is because if the average particle diameter is larger than 0.2 μm, the pore diameter becomes large, and the maximum pore diameter becomes the starting point of fracture, resulting in a decrease in strength. FIG. 2 shows the relationship between the maximum porosity and the bending strength of the Si 3 N 4 / TiN sintered body obtained in Example 39 and having a constant porosity of 20 vol%. From this, it was found that the strength rapidly increased when the maximum pore diameter was 10 μm or less, and was almost doubled. This is because the maximum pore size is the starting point of fracture. Therefore, it is extremely important to set the maximum pore diameter to 10 μm or less, and for that reason, it is necessary to set the average particle diameter of the Si-based nitride as the binder to 0.2 μm or less.

本発明において、該無機化合物を結合するSi系窒化物
の平均粒径を0.2μm以下、最大気孔径10μm以下とす
るためには、例えば該無機化合物と一緒に混合する金属
Si粉末の平均粒径を0.3μm以下とし、結晶温度を1250
℃とすることにより達成できる。該金属Si粉末には、表
面を水酸化物等で破膜を形成したものを使用しても良
い。
In the present invention, in order to make the average particle diameter of the Si-based nitride binding the inorganic compound 0.2 μm or less and the maximum pore diameter 10 μm or less, for example, a metal mixed with the inorganic compound is used.
The average grain size of Si powder is 0.3μm or less, and the crystal temperature is 1250.
It can be achieved by setting the temperature to ° C. As the metal Si powder, one having a surface formed with a film of hydroxide or the like may be used.

また、該無機化合物あるいは該無機化合物と平均粒径
を0.3μm以下の金属Si粉末から成る成形体を、SiとN
を含む雰囲気中、例えばアンモニアとシランガス雰囲気
中で加熱することによっても得ることができる。また非
晶質のSi系窒化物をエピタキシャル成長させた後、熱処
理により結晶化させても得られる。該無機化合物と結合
剤となる平均粒径を0.2μm以下のSi系窒化物からなる
成形体をSiとNを含む雰囲気中で加熱することによって
も得ることができる。
Further, a molded body made of the inorganic compound or a metal Si powder having an average particle size of 0.3 μm or less is used as
It can also be obtained by heating in an atmosphere containing, for example, an atmosphere of ammonia and silane gas. It can also be obtained by epitaxially growing an amorphous Si-based nitride and then crystallizing it by heat treatment. It can also be obtained by heating a compact made of a Si-based nitride having an average particle diameter of 0.2 μm or less, which serves as the inorganic compound and a binder, in an atmosphere containing Si and N.

本発明において該無機化合物を結合するSi系窒化物
は、エピタキシャル成長により生成したSi系窒化物であ
ることが好ましい。この粒子の大きさは0.1μm以下が
ほとんどであり、小さいものだと数nmオーダのものが得
られ、気孔径を小さく均一にすることができるからであ
る。エピタキシャル成長する粒子、ウイスカはSi系窒化
物相中心であり、好ましくはSi系窒化物が70vol%以上
である方が良い。なぜなら酸窒化物相が多く生成する
と、該無機化合物との結合力が低下するためである。
In the present invention, the Si-based nitride that binds the inorganic compound is preferably a Si-based nitride produced by epitaxial growth. This is because most of the particles have a size of 0.1 μm or less, and if they are small, particles of the order of several nm can be obtained, and the pore diameter can be made small and uniform. The particles and whiskers grown epitaxially are centered on the Si-based nitride phase, and preferably the Si-based nitride content is 70 vol% or more. This is because when a large amount of oxynitride phase is generated, the binding force with the inorganic compound is reduced.

本発明において、該無機化合物をA元素とB元素の電
気陰性度の尺度差が1.7以下の無機化合物ABとする理由
は、各元素の電気陰性度の尺度差は、エル、ポーリング
(L.Pauling)により求められており、この電気陰性度
の尺度差が1.7より大きい,つまりイオン結合度が強い
無機化合物では、Si系窒化物からなる粒子またはウイス
カが該無機化合物表面にエピタキシャル成長しにくいた
めに結合強度が小さくなることが発明者らの実験により
判ったためである。
In the present invention, the reason why the inorganic compound AB has an electronegativity scale difference of 1.7 or less between the element A and the element B is that the electronegativity scale difference of each element is L. Pauling (L. Pauling). ), The scale difference of electronegativity is larger than 1.7, that is, in an inorganic compound having a strong ionic bond degree, particles or whiskers made of Si-based nitride are difficult to epitaxially grow on the surface of the inorganic compound, and thus the bond is formed. This is because it was found by experiments by the inventors that the strength was small.

ここで電気陰性度とは、原子が化合結合作るときに電
子を引き付ける能力をいい、エル、ポーリングが、次式
によって算出し定めた値である。
Here, the electronegativity refers to the ability to attract electrons when atoms form a chemical bond, and is a value calculated and defined by the following formula by Elle and Pauling.

ΔAB=DA-B−(1/2)(DA-B+DB-B) ここで、D:結合エネルギ そして、電気陰性度の尺度差が1.7以下の無機化合物
としては、特にSi、Ti、Zr、Cr、Al、Moの窒化物、炭化
物が結合強度が高く好ましい。エル、ポーリングが定め
た電気陰性度の値を第1表に示す。無機化合物を焼結助
剤を利用してSi系窒化物で結合する方法では、成形体か
ら焼結体への収縮が大きく変形等が生じると共に、焼結
体中に高温で軟化する液相(合金相)が残存し強度低下
の原因となるのに対して、本発明においては、電気陰性
度の尺度差が1.7以下の無機化合物である炭化物、窒化
物及び酸化物の少なくとも一種を、結晶質のSi系窒化物
からなる粒子、または粒子及びウイスカのエピタキシャ
ル成長で互いに結合することにより、高温で軟化するよ
うな液相部がないので高温での強度低下がなく、また焼
結時の寸法収縮がほとんど無しで焼結可能である。
Δ AB = D AB − (1/2) (D AB + D BB ) where, D: binding energy, and inorganic compounds with electronegativity scale difference of 1.7 or less, especially Si, Ti, Zr, Cr, Al and Mo nitrides and carbides are preferred because of their high bonding strength. The electronegativity values determined by Elle and Pauling are shown in Table 1. In the method of bonding an inorganic compound with a Si-based nitride by using a sintering aid, a shrinkage from a compact to a sintered body causes a large deformation and the like, and a liquid phase that softens at a high temperature in the sintered body ( (Alloy phase) remains and causes a decrease in strength, whereas in the present invention, at least one of an inorganic compound having a scale difference of electronegativity of 1.7 or less is crystalline, The particles made of Si-based nitride, or particles and whiskers that combine with each other by epitaxial growth do not have a liquid phase part that softens at high temperature, so there is no strength decrease at high temperature and dimensional shrinkage during sintering. It can be sintered with almost nothing.

本発明において、該無機化合物をA元素とB元素の電
気陰性度の尺度差が1.7以下の炭化物、窒化物、酸化物
とする理由は、ホウ化物、ケイ・化物はSi系窒化物と反
応するために平均粒径0.2μm以下とするのが困難であ
るからである。
In the present invention, the reason why the inorganic compound is a carbide, nitride, or oxide having a scale difference of electronegativity between the A element and the B element of 1.7 or less is that boride, silicon oxide reacts with Si-based nitride. Therefore, it is difficult to reduce the average particle size to 0.2 μm or less.

電気陰性度の尺度差が1.7より大きい無機化合物で
は、無機化合物を酸化または窒化させて電気陰性度の尺
度差が1.7以下の膜を無機化合物の表面に生成させたの
ち、この膜を介在して、結晶質のSi系窒化物からなる粒
子、または粒子及びウイスカのエピタキシャル成長で互
いに結合することができる。
For inorganic compounds with a scale difference of electronegativity larger than 1.7, the inorganic compound is oxidized or nitrided to form a film with a scale difference of electronegativity of 1.7 or less on the surface of the inorganic compound. , Particles made of crystalline Si-based nitride, or particles and whiskers can be bonded to each other by epitaxial growth.

第10図に示すように、無機化合物とエピタキシャル成
長したSi系窒化物の格子の交差角度差θは、70度以下に
なる方が好ましい。70度より大きくなると粒子相互間の
剪断、引っ張り強度が小さくなり機械的強度が低下する
ためである。
As shown in FIG. 10, the crossing angle difference θ between the lattice of the inorganic compound and the Si-based nitride epitaxially grown is preferably 70 degrees or less. This is because if it exceeds 70 degrees, the shearing and tensile strengths between the particles are reduced and the mechanical strength is reduced.

本発明において、気孔率を5から40%とする理由は、
気孔率が40%を越えると強度が急激に小さくなるためで
ある。また気相反応によりエピタキシャル成長させるに
は気孔率を5%より小さくするのは困難である。何故な
らガスが通過する気孔が必要であるからである。しか
し、エピタキシャル成長処理を終了したのちに、HP、HI
Pにより緻密化することも十分可能である。これにより
粒界にガラス層のない緻密な焼結体が得られる。該無機
化合物は、平均粒径20μm以下の粒子及び/又はアスペ
クト比100以下、長さ100μm以下のウイスカを使用する
のが好ましい。なぜなら、平均粒径が20μmを越え、ま
たアスペクト比が100を越え、長さが100μmを越えると
混合が難しく分散状態が良くないために、最大気孔径を
10μm以下とするのが困難であるからである。また該無
機化合物は、市販のものをそのまま用いることができ
る。またミルなどにより粉砕した丸みを帯びた粒子を使
用してもよい。特に、丸い粒子の方が焼結体内の気孔が
均一になり強度が高くなる。
In the present invention, the reason why the porosity is 5 to 40% is as follows.
This is because when the porosity exceeds 40%, the strength rapidly decreases. Further, it is difficult to reduce the porosity to less than 5% for epitaxial growth by the vapor phase reaction. This is because the pores through which the gas passes are necessary. However, after completing the epitaxial growth process, HP, HI
It is also possible to make it denser by P. As a result, a dense sintered body having no glass layer at the grain boundaries can be obtained. As the inorganic compound, particles having an average particle size of 20 μm or less and / or whiskers having an aspect ratio of 100 or less and a length of 100 μm or less are preferably used. This is because when the average particle size exceeds 20 μm, the aspect ratio exceeds 100, and the length exceeds 100 μm, it is difficult to mix and the dispersed state is not good, so the maximum pore size is
This is because it is difficult to reduce the thickness to 10 μm or less. As the inorganic compound, a commercially available product can be used as it is. Alternatively, rounded particles crushed by a mill may be used. In particular, round particles have more uniform pores in the sintered body and have higher strength.

焼結体中の原料無機化合物含有量は、5から80vol%
の範囲とするのが好ましい。なぜなら、80vol%より多
くなるとSi系窒化物のエピタキシャル成長により結合す
る量が少なくなりセラミックス焼結体の機械的特性が低
下するからである。また5vol%より少ないと、無機化合
物粒子によるクラック進展の防止効果が得られないため
に機械的強度が低下するからである。
Raw material inorganic compound content in the sintered body is 5 to 80 vol%
It is preferable to set it in the range. This is because when the content is more than 80 vol%, the amount of bonding due to the epitaxial growth of the Si-based nitride decreases and the mechanical properties of the ceramic sintered body deteriorate. On the other hand, if it is less than 5 vol%, the effect of preventing the crack growth due to the inorganic compound particles cannot be obtained, so that the mechanical strength is lowered.

また、該無機化合物の表面に結晶質のSi系窒化物をエ
ピタキシャル成長させるための方法は、SiとNを含む雰
囲気中に該無機化合物からなる成形体が存在し、さらに
SiとNの反応に対して該無機化合物のポテンシャルエネ
ルギが低ければ、その表面にSi系窒化物が成長、積層し
粒子間を結合する。また非晶質のSi系窒化物をエピタキ
シャル成長させた後、熱処理により結晶化させても得ら
れる。分子線などの方法も有効である。
Further, a method for epitaxially growing a crystalline Si-based nitride on the surface of the inorganic compound is such that a molded body made of the inorganic compound exists in an atmosphere containing Si and N, and
If the potential energy of the inorganic compound is low with respect to the reaction between Si and N, Si-based nitride grows and stacks on the surface and bonds between the particles. It can also be obtained by epitaxially growing an amorphous Si-based nitride and then crystallizing it by heat treatment. Methods such as molecular beam are also effective.

複合セラミックス焼結体の気孔中に樹脂、粒子、油、
固体潤滑剤などを含浸することも可能である。均一な小
さな気孔に上記物質を含浸することにより、低摩擦係数
の摺動材を得ることができる。
Resin, particles, oil,
It is also possible to impregnate a solid lubricant or the like. By impregnating uniform small pores with the above substance, a sliding material having a low coefficient of friction can be obtained.

成形方法は、射出成形、プレス成形、鋳込み成形、ラ
バープレス成形、押出し成形、金型粉末成形など形状と
要求特性に応じて各種成形方法を選択する。またグロー
ボックス内で微粒Si原料を取り出し、成形、焼結するこ
とも可能である。
As the molding method, various molding methods such as injection molding, press molding, casting molding, rubber press molding, extrusion molding, and die powder molding are selected according to the shape and required characteristics. It is also possible to take out the fine-grained Si raw material in the glow box, mold it, and sinter it.

また該無機化合物の種類とSi系窒化物との配合比など
により各種特性のものを得ることも可能である。例え
ば、導電性の無機化合物を使用すると導電性を有するセ
ラミックス複合体が得られる。無機化合物の種類、配合
比により、電気抵抗率が10-7Ωmオーダーから1015Ωm
オーダーの特性を有するセラミックス複合体が得られ
る。
It is also possible to obtain various properties by adjusting the type of the inorganic compound and the compounding ratio of Si-based nitride. For example, when a conductive inorganic compound is used, a ceramic composite having conductivity can be obtained. Depending on the type and blending ratio of inorganic compounds, the electrical resistivity will be in the order of 10 -7 Ωm to 10 15 Ωm.
A ceramic composite having characteristics of the order is obtained.

〔作 用〕(Operation)

電気陰性度の尺度差が1.7以下の無機化合物である炭
化物、窒化物及び酸化物の少なくとも一種を、平均粒径
0.2μm以下のSi系窒化物からなる粒子あるいはウイス
カで互いに強固に結合し、最大気孔径10μm以下の焼結
体とすることにより、高強度の多孔質複合セラミックス
構造体が得られる。
The average particle size of at least one of carbide, nitride and oxide, which are inorganic compounds with electronegativity scale difference of 1.7 or less.
A high-strength porous composite ceramic structure can be obtained by firmly bonding each other with particles or whiskers of Si-based nitride of 0.2 μm or less to obtain a sintered body having a maximum pore diameter of 10 μm or less.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例で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ない。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例1 平均粒径5μmのSiC粒子(電気陰性度の尺度差:0.
7)に成形用バインダとしてポリビニルアルコール(PV
A)を2重量部添加混合し、供試原料とした。原料をメ
カニカルプレスを用いて成形圧力100kgf/cm2で直径50m
m、厚さ20mmのものに成形した。この成形体から成形バ
インダを除去した脱脂体を直径50mmの環状炉の炉心部に
炉内をふさぐような形で設置し、SiH4とNH3の混合ガス
を流し、1300℃で長時間かけて加熱した。これより、Si
C粒子上にSi3N4ウイスカ/粒子がエピタキシャル成長し
た焼結体を得た。得られた焼結体の組成比はSiC:Si3N4
=45:55vol%であった。
Example 1 SiC particles having an average particle size of 5 μm (scale difference of electronegativity: 0.
7) Polyvinyl alcohol (PV
2 parts by weight of A) were added and mixed to prepare a test raw material. Material is mechanically pressed using a molding pressure of 100 kgf / cm 2 and a diameter of 50 m
It was molded to have a thickness of m and a thickness of 20 mm. The degreased body obtained by removing the molding binder from this molded body was installed in the core of a ring furnace with a diameter of 50 mm in such a manner as to block the inside of the furnace, and a mixed gas of SiH 4 and NH 3 was made to flow at 1300 ° C for a long time Heated. From this, Si
A sintered body was obtained in which Si 3 N 4 whiskers / particles were epitaxially grown on C particles. The composition ratio of the obtained sintered body was SiC: Si 3 N 4
It was 45:55 vol%.

SiC粒子上にSi3N4ウイスカ及び粒子がエピタキシャル
成長する過程を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した例
を第3図及び第4図に示す。これにより、SiC粒子上にS
i3N4ウイスカ及び粒子がエピタキシャル成長している様
子が良く判る。
An example of observing the process of epitaxial growth of Si 3 N 4 whiskers and particles on SiC particles with a scanning electron microscope (SEM) is shown in FIGS. 3 and 4. This allows S on the SiC particles.
It can be clearly seen that i 3 N 4 whiskers and particles are epitaxially grown.

第5図は、SiC粒子表面にSi3N4粒子が緻密にエピタキ
シャル成長した例を示す。これより、Si3N4粒子が0.2μ
m以下の微粒子で構成されていることが判る。
FIG. 5 shows an example of dense epitaxial growth of Si 3 N 4 particles on the surface of SiC particles. From this, Si 3 N 4 particles are 0.2μ
It can be seen that it is composed of fine particles of m or less.

最終的に得られた焼結体のSEM像の例を第6図に示
す。これより、SiC粒子の周りがエピタキシャル成長し
たSi3N4ウイスカ/粒子で結合されており、最大気孔径
は10μm以下であることが判る。
An example of the SEM image of the finally obtained sintered body is shown in FIG. From this, it is understood that the surroundings of the SiC particles are bonded by the epitaxially grown Si 3 N 4 whiskers / particles, and the maximum pore diameter is 10 μm or less.

また粒界近傍を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した
例を第7図に示す。SiC粒子とSi3N4の格子交差角度は約
25度である。この粒界についてエネルギ分散型X線分析
で調べた結果、酸素等の介在物が存在しないことが確認
された。これより本発明品は、SiC粒子がエピタキシャ
ル成長したSi3N4ウイスカ/粒子で結合されていること
がわかる。得られた焼結体の1200℃における曲げ強度は
480MPa、ワイブル係数は18.3と信頼性のある良好な焼結
体が得られた。
An example of observing the vicinity of the grain boundary with a transmission electron microscope (TEM) is shown in FIG. The lattice crossing angle between SiC particles and Si 3 N 4 is approximately
It is 25 degrees. As a result of examining this grain boundary by energy dispersive X-ray analysis, it was confirmed that inclusions such as oxygen were not present. From this, it is understood that in the product of the present invention, SiC particles are bonded by epitaxially grown Si 3 N 4 whiskers / particles. The bending strength of the obtained sintered body at 1200 ° C is
480MPa, Weibull coefficient was 18.3, and a good and reliable sintered body was obtained.

次に、比較のためにSi3N462vol%、SiC3vol%、Al2O3
3vol%,Y2O35vol%組成の混合粉末を調整した。これを
前記と同様に成形し、1700℃で3時間、29MPaでホット
プレス焼結し焼結体を得た。
Next, for comparison, Si 3 N 4 62 vol%, SiC 3 vol%, Al 2 O 3
A mixed powder having a composition of 3 vol% and Y 2 O 3 5 vol% was prepared. This was molded in the same manner as above and hot-press sintered at 1700 ° C. for 3 hours at 29 MPa to obtain a sintered body.

得られた焼結体のSTEM像を第8図に示す。またエネル
ギー分散X線分光法(EDX)分析結果を第9図に示す。
これよりSi3N4とSiCは粒界部にあるAl2O3とY2O3を成分
とするガラス相で結合されており、Si3N4粒子で結合さ
れていないことから本発明と異なることが判る。得られ
た焼結体の1200℃における曲げ強度は180MPa、ワイブル
係数は7.3と信頼性の低い焼結体しか得られない。
The STEM image of the obtained sintered body is shown in FIG. The results of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis are shown in FIG.
From this, Si 3 N 4 and SiC are bonded in the glass phase containing Al 2 O 3 and Y 2 O 3 in the grain boundary portion, and the present invention is not bonded in Si 3 N 4 particles. It turns out to be different. The bending strength at 1200 ° C. of the obtained sintered body was 180 MPa, and the Weibull coefficient was 7.3, so that only a sintered body with low reliability was obtained.

実施例2〜29 実施例1と同様にしてSiC粒子の変わりに第2表に示
す平均粒径2μmの無機化合物を添加して同様に成形、
焼結した。その結果、いずれも平均粒径0.2μm以下のS
i3N4粒子で結合された最大気孔径10μm以下の焼結体が
得られた。また焼結体については、無機化合物粒子上に
Si3N4粒子、またはSi3N4ウイスカ及び粒子がエピタキシ
ャル成長しているかどうか実施例1と同様にSEM及びTEM
により確認した。
Examples 2 to 29 In the same manner as in Example 1, in place of the SiC particles, an inorganic compound having an average particle size of 2 μm shown in Table 2 was added, and molding was performed in the same manner.
Sintered. As a result, S with an average particle size of 0.2 μm or less
A sintered body having a maximum pore diameter of 10 μm or less, which was bonded by i 3 N 4 particles, was obtained. Also, for the sintered body, on the inorganic compound particles
Whether Si 3 N 4 particles or Si 3 N 4 whiskers and particles are grown epitaxially SEM and TEM as in Example 1.
Confirmed by

その結果を第2表に実施例2から25に示す。また比較
のために電気陰性度の尺度値が1.7より大きい無機化合
物について実施例26から29に示す。電気陰性度の尺度差
が1.7より大きい無機化合物は、Si3N4ウイスカ/粒子が
エピタキシャル成長していないことが確認された。
The results are shown in Table 2 for Examples 2 to 25. For comparison, inorganic compounds having electronegativity scale values of more than 1.7 are shown in Examples 26 to 29. It was confirmed that the Si 3 N 4 whiskers / particles were not epitaxially grown in the inorganic compound having an electronegativity difference of more than 1.7.

実施例30〜37 平均粒径2μmのTiN粒子(電気陰性度の尺度差:1.
5)と粒度分布の狭い平均粒径0.05μmの金属Si粉末に
成形用バインダとしてポリエチレン系バインダを10重量
部添加混合し、供試原料とした。原料をメカニカルプレ
スを用いて成形圧力1000kgf/cm2で直径50mm、厚さ20mm
のものに成形した。この成形体中の成形バインダを除去
した脱脂体をNH3の雰囲気中、1350℃で長時間かけて加
熱した。
Examples 30 to 37 TiN particles having an average particle size of 2 μm (scale difference of electronegativity: 1.
5) and 10 parts by weight of a polyethylene-based binder as a molding binder were added to and mixed with metal Si powder having an average particle size of 0.05 μm with a narrow particle size distribution to prepare a test raw material. 50 mm diameter and 20 mm thickness at a molding pressure of 1000 kgf / cm 2 using a mechanical press
It was molded into one. The degreased body from which the molding binder had been removed was heated in an atmosphere of NH 3 at 1350 ° C. for a long time.

これにより、TiN粒子上にSi3N4粒子がエピタキシャル
成長した焼結体を得た。第3表に、TiN粉末の量と特性
の関係を示す。これより、TiN量が5vol%より少ないと
クラック進展の防止効果が無いために強度が低下すると
共にワイブル係数も小さくなり、信頼性のある良好な焼
結体が得られない。また、TiN量が80vol%より多いとエ
ピタキシャル成長するSi3N4粒子で充分に結合されない
ために、強度の低い焼結体しか得られず、ワイブル係数
が小さくなっていることが判る。以上より、TiN量を5
から80vol%の範囲では、特にワイブル係数が大きく信
頼性が高いことが判る。
As a result, a sintered body was obtained in which Si 3 N 4 particles were epitaxially grown on the TiN particles. Table 3 shows the relationship between the amount of TiN powder and the properties. From this, when the TiN amount is less than 5 vol%, there is no effect of preventing crack growth, so the strength decreases and the Weibull coefficient also decreases, making it impossible to obtain a reliable and good sintered body. Further, it can be seen that when the TiN amount is more than 80 vol%, the Si 3 N 4 particles that grow epitaxially do not bond sufficiently, so that only a sintered body with low strength can be obtained and the Weibull coefficient becomes small. From the above, the TiN amount was set to 5
It can be seen that the Weibull coefficient is particularly large and the reliability is high in the range from 80 vol% to 80 vol%.

実施例38 平均粒径2μmのSiC粒子(電子陰性度の尺度差:0.
7)と平均粒径0.02μmから5μmの各種金属Si粉末に
成形用バインダとしてポリエチレン系バインダを9重量
部添加混合し、供試原料とした。原料をメカニカルプレ
スを用いて成形圧力1000kgf/cm2で直径50mm、厚さ20mm
のものに成形した。この成形体中の成形バインダを除去
した脱脂体をN2雰囲気中、1350℃で長時間かけて加熱し
た。
Example 38 SiC particles having an average particle size of 2 μm (scale difference of electronegativity: 0.
7) and various metal Si powders having an average particle size of 0.02 μm to 5 μm were added and mixed with 9 parts by weight of a polyethylene-based binder as a molding binder to prepare a test raw material. 50 mm diameter and 20 mm thickness at a molding pressure of 1000 kgf / cm 2 using a mechanical press
It was molded into one. The degreased body from which the molding binder in this molded body was removed was heated at 1350 ° C. for a long time in an N 2 atmosphere.

これにより、SiC粒子上にSi3N4粒子がエピタキシャル
成長したSi3N4平均粒子径の異なる焼結体を得た。第1
図に、Si3N4の平均粒子径と曲げ強度の関係を示す。こ
れによりSi3N4の平均粒径が0.2μmで急激に強度が向上
し、2倍近くなっていることが判る。なぜなら、Si粉末
の平均粒径が0.2μmより大きいと気孔径が大きくな
り、最大気孔径が破壊の起点となり強度の低下をもたら
すためである。
As a result, sintered bodies having different Si 3 N 4 average particle diameters obtained by epitaxially growing Si 3 N 4 particles on SiC particles were obtained. First
The figure shows the relationship between the average particle size of Si 3 N 4 and bending strength. As a result, it can be seen that the average particle size of Si 3 N 4 is 0.2 μm and the strength is rapidly improved, and is nearly doubled. This is because if the average particle size of the Si powder is larger than 0.2 μm, the pore size becomes large, and the maximum pore size becomes the starting point of fracture, resulting in a decrease in strength.

実施例39 平均粒径3μmのTiN粒子(電気陰性度の尺度差:1.
5)と平均粒径0.02μmから3μmの各種金属Si粉末に
成形用バインダとしてポリエチレン系バインダを9重量
部添加混合し、供試原料とした。原料をメカニカルプレ
スを用いて成形圧力1000kgf/cm2で直径50mm、厚さ20mm
のものに成形した。この成形体中の成形バインダを除去
した脱脂体をN2+H2雰囲気中、1350℃で長時間かけて加
熱した。
Example 39 TiN particles having an average particle size of 3 μm (scale difference of electronegativity: 1.
5) and 9 parts by weight of a polyethylene-based binder as a molding binder were added to and mixed with various metal Si powders having an average particle diameter of 0.02 μm to 3 μm to prepare test materials. 50 mm diameter and 20 mm thickness at a molding pressure of 1000 kgf / cm 2 using a mechanical press
It was molded into one. The degreased body from which the molding binder was removed was heated in an N 2 + H 2 atmosphere at 1350 ° C. for a long time.

これにより、TiN粒子上にSi3N4粒子がエピタキシャル
成長した最大気孔径の異なる焼結体を得た。第2図に、
最大気孔径と曲げ強度の関係を示す。これより、最大気
孔径10μm以下で急激に強度が向上し、はやり2倍近く
なっていることが判った。これは、最大気孔系が破壊の
起点となるためである。したがって、最大気孔径を10μ
m以下にすることが極めて重要であることを意味してい
る。
As a result, sintered bodies having different maximum pore diameters, in which Si 3 N 4 particles were epitaxially grown on TiN particles, were obtained. In FIG.
The relationship between the maximum pore size and bending strength is shown. From this, it was found that the strength rapidly increased when the maximum pore diameter was 10 μm or less and nearly doubled. This is because the maximum pore system is the starting point of fracture. Therefore, the maximum pore size is 10μ
It means that it is extremely important to be less than or equal to m.

実施例10 平均粒径2μmのTiO2粒子(電気陰性度の尺度差:2.
0)を窒素中、1700℃で1時間処理し、TiO2粒子表面にT
iN膜(電気陰性度の尺度差:1.5)を約100オングストロ
ーム形成させた後、平均粒径0.05μmの金属Si粉末と一
緒にTiO2:Si=30:70wt%の配合比でポリスチレン系バイ
ンダを8重量部添加混合し、供試原料とした。原料をメ
カリカルプレスを用いて成形圧力1000kgf/cm2で直径50m
m、厚さ20mmのものに成形した。この成形体中の成形バ
インダを除去した脱脂体をNH3雰囲気中、1400℃で長時
間かけて加熱した。
Example 10 TiO 2 particles having an average particle diameter of 2 μm (scale difference of electronegativity: 2.
0) under nitrogen, for 1 h at 1700 ° C., T to TiO 2 particle surface
After forming an iN film (scale difference of electronegativity: 1.5) to about 100 Å, a polystyrene binder was added together with metal Si powder having an average particle size of 0.05 μm at a compounding ratio of TiO 2 : Si = 30: 70 wt%. 8 parts by weight were added and mixed to obtain a test raw material. Material is mechanically pressed using a molding pressure of 1000 kgf / cm 2 with a diameter of 50 m
It was molded to have a thickness of m and a thickness of 20 mm. The degreased body from which the molding binder had been removed was heated in an NH 3 atmosphere at 1400 ° C. for a long time.

これにより、TiO2粒子表面のTiN膜上にSi3N4粒子がエ
ピタキシャル成長した焼結体を得た。得られた焼結体の
曲げ強度は400MPa、ワイブル係数は18.8と信頼性のある
良好な焼結体が得られた。
As a result, a sintered body was obtained in which Si 3 N 4 particles were epitaxially grown on the TiN film on the surface of the TiO 2 particles. The bending strength of the obtained sintered body was 400 MPa, and the Weibull coefficient was 18.8, which was a reliable and good sintered body.

実施例41〜45 実施例1と同様にしてSiC粉末の代わりに第4表に示
す平均粒径2μmの無機化合物を添加して同様に成形、
焼結した。その結果、いずれも平均粒径0.2μm以下のS
i3N4粒子で結合された最大気孔径10μm以下の焼結体が
得られた。また焼結体については、絶縁性から導電性ま
で幅広い電気抵抗率を有することが確認された。
Examples 41 to 45 In the same manner as in Example 1, instead of the SiC powder, an inorganic compound having an average particle size of 2 μm shown in Table 4 was added, and molding was performed in the same manner.
Sintered. As a result, S with an average particle size of 0.2 μm or less
A sintered body having a maximum pore diameter of 10 μm or less, which was bonded by i 3 N 4 particles, was obtained. Further, it was confirmed that the sintered body had a wide range of electrical resistivity from insulating property to conductive property.

〔発明の効果〕 本発明では、電気陰性度の尺度差が1.7以下の無機化
合物粒子及び/又はウイスカの相互間を平均粒径0.2μ
m以下のSi系窒化物で強固に結合するため多孔質セラミ
ックスの強度が向上し、各種特性を有する材料が得られ
た。これにより、エンジン、タービン、摺動剤などの構
造用部品をはじめ航空、宇宙関係、鉄鋼、海洋開発など
への分野へのセラミックスの利用範囲を拡大する。
[Effects of the Invention] In the present invention, the average difference in the electronegativity between the inorganic compound particles having a scale difference of 1.7 or less and / or whiskers is 0.2 μm.
The strength of the porous ceramics was improved because they were strongly bonded with Si-based nitrides of m or less, and materials having various properties were obtained. This will expand the application range of ceramics to fields such as structural parts such as engines, turbines and sliding agents, as well as aviation, space, steel and marine development.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はSi系窒化物の平均粒系と曲げ強度の関係を示す
グラフ、第2図は最大気孔径と曲げ強度の関係を示すグ
ラフ、第3図及び第4図は、SiC粒子上にSi3N4ウイスカ
/粒子がエピタキシャル成長する過程を走査型電子顕微
鏡(SEM)で観察した粒子構造写真、第5図は、SiC粒子
表面に緻密にSi3N4粒子がエピタキシャル成長したSEM粒
子構造写真、第6図は、SiC粒子の周りにSi3N4粒子がエ
ピタキシャル成長している様子を示すSEM粒子構造者写
真。第7図は、SiC粒子の上にSi3N4粒子がエピタキシャ
ル成長している様子を示すTEM結晶構造写真。第8図
は、比較例であるSi3N4/SiC複合材のSTEM粒子構造写
真。第9図は、第8図のSi3N4/SiC粒界部のX線写真。
第10図は、無機化合物と結晶質Si系窒化物との格子交差
角度を示す模式図である。
Fig. 1 is a graph showing the relationship between the average grain size of Si-based nitrides and bending strength, Fig. 2 is a graph showing the relationship between the maximum pore size and bending strength, and Figs. 3 and 4 are on SiC particles. Si 3 N 4 whiskers / grain structure photograph of the process of epitaxial growth of particles observed by scanning electron microscope (SEM), Fig. 5 is a SEM grain structure photograph of dense Si 3 N 4 grains epitaxially grown on the surface of SiC particles, FIG. 6 is a photograph of an SEM grain structure showing Si 3 N 4 grains being epitaxially grown around the SiC grains. FIG. 7 is a TEM crystal structure photograph showing that Si 3 N 4 particles are epitaxially grown on the SiC particles. FIG. 8 is a STEM particle structure photograph of a Si 3 N 4 / SiC composite material as a comparative example. FIG. 9 is an X-ray photograph of the Si 3 N 4 / SiC grain boundary portion in FIG.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a lattice intersection angle between an inorganic compound and a crystalline Si-based nitride.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/80 A (72)発明者 千葉 秋雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−21769(JP,A) 特開 平2−44078(JP,A)Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location C04B 35/80 A (72) Inventor Akio Chiba 4026 Kujicho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. ( 56) References JP 62-21769 (JP, A) JP 2-44078 (JP, A)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】A元素とB元素の電気陰性度の尺度差が1.
7以下の無機化合物ABである炭化物、窒化物及び酸化物
の、少なくとも一種から成る粒子及び/又はウイスカー
が、平均粒径0.2μm以下のSi系窒化物からなる粒子
で、互いに結合されていることを特徴とする複合セラミ
ックス構造体。
1. A scale difference in electronegativity between the A element and the B element is 1.
Particles and / or whiskers of at least one of carbides, nitrides and oxides, which are inorganic compounds AB of 7 or less, and particles of Si-based nitride having an average particle size of 0.2 μm or less, which are bonded to each other. A composite ceramic structure characterized by the following.
【請求項2】A元素とB元素の電気陰性度の尺度差が1.
7以下の無機化合物ABである炭化物、窒化物及び酸化物
の、少なくとも一種から成る粒子及び/又はウイスカー
が、Si系窒化物からなる粒子で、互いに結合された最大
気孔径10μm以下の焼結体であることを特徴とする複合
セラミックス構造体。
2. The difference in scale of electronegativity between element A and element B is 1.
Particles of at least one of carbides, nitrides and oxides, which are inorganic compounds AB of 7 or less, and / or whiskers are particles of Si-based nitride, which are bonded to each other and have a maximum pore diameter of 10 μm or less. A composite ceramic structure characterized by:
【請求項3】A元素とB元素の電気陰性度の尺度差が1.
7以下の無機化合物ABである炭化物、窒化物及び酸化物
の、少なくとも一種から成る粒子及び/又はウイスカー
が、平均粒径0.2μm以下のSi系窒化物からなる粒子
で、互いに結合された最大気孔径10μm以下の気孔率5
から40vol%の焼結体であることを特徴とする複合セラ
ミックス構造体。
3. The electronegativity scale difference between the A element and the B element is 1.
Particles of at least one of carbides, nitrides and oxides which are inorganic compounds AB of 7 or less and / or whiskers are particles of Si-based nitride having an average particle size of 0.2 μm or less, and are bonded together to form a maximum gas. Porosity less than 10μm 5
To 40 vol% of a sintered body, a composite ceramic structure.
【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項記載におい
て、上記の無機化合物が、その表面からエピタキシャル
成長した結晶質のSi系窒化物からなる粒子で、互いに結
合されていることを特徴とする複合セラミックス構造
体。
4. The inorganic compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic compound is a particle made of a crystalline Si-based nitride epitaxially grown from the surface of the inorganic compound and bonded to each other. Composite ceramic structure.
【請求項5】A元素とB元素の電気陰性度の尺度差が1.
7以下の無機化合物ABである炭化物、窒化物及び酸化物
の、少なくとも一種の粒子及び/又はウイスカーと、平
均粒径0.3μm以下の金属Si粉末とから成る成形体を、
窒化性雰囲気中で焼結することにより、該無機化合物表
面に平均粒径0.2μm以下のSi系窒化物からなる粒子を
成長させて、該無機化合物間を互いに結合した最大気孔
径10μm以下の気孔率5から40vol%の焼結体とするこ
とを特徴とする複合セラミックス構造体の製造法。
5. The scale difference in electronegativity between element A and element B is 1.
A molded body comprising at least one kind of particles and / or whiskers of a carbide, a nitride and an oxide which is an inorganic compound AB of 7 or less, and a metal Si powder having an average particle size of 0.3 μm or less,
By sintering in a nitriding atmosphere, particles of Si-based nitride having an average particle diameter of 0.2 μm or less are grown on the surface of the inorganic compound, and pores having a maximum pore diameter of 10 μm or less that bond the inorganic compounds to each other. A method for producing a composite ceramic structure, characterized in that the sintered body has a rate of 5 to 40 vol%.
【請求項6】表面に電気陰性度の尺度差が1.7以下の元
素からなる無機化合物層を形成した、炭化物、窒化物及
び酸化物の少なくとも一種の無機化合物粒子及び/又は
ウイスカーと、平均粒径0.3μm以下の金属Si粉末とか
ら成る成形体を、窒化性雰囲気中で焼結することによ
り、該無機化合物表面に平均粒径0.2μm以下のSi系窒
化物からなる粒子を成長させて、該無機化合物間を互い
に結合した最大気孔径10μm以下の気孔率5から40vol
%の焼結体とすることを特徴とする複合セラミックス構
造体の製造法。
6. An inorganic compound layer and / or whiskers of at least one kind of carbide, nitride and oxide, on the surface of which an inorganic compound layer having an electronegativity difference of 1.7 or less is formed, and an average particle size. A compact made of metal Si powder having a particle size of 0.3 μm or less is sintered in a nitriding atmosphere to grow Si-based nitride particles having an average particle size of 0.2 μm or less on the surface of the inorganic compound. Porosity of 5 to 40 vol with maximum pore diameter of less than 10 μm, where inorganic compounds are bonded to each other
% Of a sintered body, a method for producing a composite ceramic structure.
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