JP2849629B2 - 複合ムライト質焼結体 - Google Patents
複合ムライト質焼結体Info
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- JP2849629B2 JP2849629B2 JP1252580A JP25258089A JP2849629B2 JP 2849629 B2 JP2849629 B2 JP 2849629B2 JP 1252580 A JP1252580 A JP 1252580A JP 25258089 A JP25258089 A JP 25258089A JP 2849629 B2 JP2849629 B2 JP 2849629B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主にセラミックガスタービン等の高温熱機
関部品用材料として用いられる複合ムライト質焼結体に
関する。
関部品用材料として用いられる複合ムライト質焼結体に
関する。
（従来の技術） ムライト質焼結体は、酸化物セラミックスの中でも共
有結合性が高く、その為1400℃程度まで強度劣化がな
く、上記高温熱機関部品に適した材料として注目されて
いる。しかし、破壊靭性に乏しく、この破壊靭性を改善
する為の手段としてムライト−SiCウイスカー複合焼結
体が提唱されている（日本セラミックス協会学術論文
誌、第97巻、895頁）。
有結合性が高く、その為1400℃程度まで強度劣化がな
く、上記高温熱機関部品に適した材料として注目されて
いる。しかし、破壊靭性に乏しく、この破壊靭性を改善
する為の手段としてムライト−SiCウイスカー複合焼結
体が提唱されている（日本セラミックス協会学術論文
誌、第97巻、895頁）。
尚、ムライトは3Al2O3・2SiO2の組成式で現されるア
ルミノケイ酸塩であるが、これを合成する場合、反応条
件等により過剰のSiO2によるガラス質相や過剰のAl2O3
相が不可避的に生成する。従って、本願ではこれら不可
避的なガラス質相或いはAl2O3相を含むものをムライト
質と云う。
ルミノケイ酸塩であるが、これを合成する場合、反応条
件等により過剰のSiO2によるガラス質相や過剰のAl2O3
相が不可避的に生成する。従って、本願ではこれら不可
避的なガラス質相或いはAl2O3相を含むものをムライト
質と云う。
（発明が解決しようとする課題） 上記ムライト−SiCウイスカー複合焼結体は、SiCウイ
スカーの添加により強化され、破壊靭性等は改善される
が、耐酸化性が悪くなることも知見されており（日本セ
ラミックス協会学術論文誌、第97巻、976頁）、上記高
温熱機関部品用材料としての応用適性に於いてまだ十分
とは云えなかった。
スカーの添加により強化され、破壊靭性等は改善される
が、耐酸化性が悪くなることも知見されており（日本セ
ラミックス協会学術論文誌、第97巻、976頁）、上記高
温熱機関部品用材料としての応用適性に於いてまだ十分
とは云えなかった。
（発明の目的） 本発明は、上記に鑑み更に研究した結果なされたもの
であり、耐酸化性が低下することなく破壊靭性が向上し
た新規な複合ムライト質焼結体を提供せんとするもので
ある。
であり、耐酸化性が低下することなく破壊靭性が向上し
た新規な複合ムライト質焼結体を提供せんとするもので
ある。
（課題を解決する為の手段） 本発明の複合ムライト質焼結体は、AlN相を30〜50容
量％含有し、残部がムライト質相である複合ムライト質
焼結体であるが、その特徴は、AlN相がアスペクト比10
〜100のAlNウイスカーであり、ムライト質相が、50〜80
重量％のAl2O3と20〜50重量％のSiO2とより成り、且つ
過剰のSiO2又は過剰のAl2O3によるガラス相又はAl2O3相
を含んで、焼結体の表面部位に存在するAlN相の表面にA
l2O3膜が形成されて靭性及び耐酸化性に優れた複合ムラ
イト焼結体とするものである。
量％含有し、残部がムライト質相である複合ムライト質
焼結体であるが、その特徴は、AlN相がアスペクト比10
〜100のAlNウイスカーであり、ムライト質相が、50〜80
重量％のAl2O3と20〜50重量％のSiO2とより成り、且つ
過剰のSiO2又は過剰のAl2O3によるガラス相又はAl2O3相
を含んで、焼結体の表面部位に存在するAlN相の表面にA
l2O3膜が形成されて靭性及び耐酸化性に優れた複合ムラ
イト焼結体とするものである。
ここで、AlN相は、AlNのウイスカーによって構成さ
れ、その含有量が30容量％未満の場合破壊靭性の向上が
見られず、また50容量％を超えると焼結し難くなる。一
方、ムライト質相は、Al2O3が50重量％未満即ち、SiO2
が50重量％を超えると、破壊靭性が低下し、Al2O3が80
重量％を超えると、即ちSiO2が20重量％未満では、焼結
し難くなる。
れ、その含有量が30容量％未満の場合破壊靭性の向上が
見られず、また50容量％を超えると焼結し難くなる。一
方、ムライト質相は、Al2O3が50重量％未満即ち、SiO2
が50重量％を超えると、破壊靭性が低下し、Al2O3が80
重量％を超えると、即ちSiO2が20重量％未満では、焼結
し難くなる。
（作用） 上記構成の複合ムライト質焼結体に於いては、ムライ
ト質相の粒界にウイスカーのAlN相がマトリックス的に
結合し、これにより強化されて破壊靭性が向上する。ま
た、ムライト質相は、過剰のSiO2によるガラス質相或い
は過剰のAl2O3が焼結助剤として作用し、ムライト質相
相互の粒界結合が強化される。
ト質相の粒界にウイスカーのAlN相がマトリックス的に
結合し、これにより強化されて破壊靭性が向上する。ま
た、ムライト質相は、過剰のSiO2によるガラス質相或い
は過剰のAl2O3が焼結助剤として作用し、ムライト質相
相互の粒界結合が強化される。
而して、本発明の複合ムライト質焼結体を、大気中高
温雰囲気下に晒すと、焼結体の表面部位に存在するAlN
相のみが酸化し、当該AlN相の表面にAl2O3の膜が形成さ
れる。このAl2O3の膜が形成されると、これが保護膜と
なってそれ以上の酸化が進行しなくなる。従って、全体
としての酸化増量は極めて少なく、ムライト質焼結の耐
高温特性が維持されると共に優れた破壊靭性を有し、高
温熱機関部品用材料としての適性が飛躍的に向上する。
温雰囲気下に晒すと、焼結体の表面部位に存在するAlN
相のみが酸化し、当該AlN相の表面にAl2O3の膜が形成さ
れる。このAl2O3の膜が形成されると、これが保護膜と
なってそれ以上の酸化が進行しなくなる。従って、全体
としての酸化増量は極めて少なく、ムライト質焼結の耐
高温特性が維持されると共に優れた破壊靭性を有し、高
温熱機関部品用材料としての適性が飛躍的に向上する。
（実施例） 次に実施例により本発明を更に詳述する。
（ａ）平均粒径0.5μｍのAl2O3粉末及び平均粒径0.5μ
ｍのSiO2粉末を第１表の如き配合で秤量混合し、この混
合物とAlN（アスペクト比10〜100のウイスカー又は平均
粒径0.5μｍの粉末）とを第１表の如き容量比となるよ
う秤量混合した。尚、Al2O3及びSiO2の混合物並びにAlN
の容積は、これら各材料の真比重から算出し、この計算
結果に基づき第１表の如き容積化となるよう秤量混合し
た。亦、これら材料は、焼結後もその真比重・容積が変
化しないので、出発物質の配合比が焼結体の夫々の組成
比に符号する。
ｍのSiO2粉末を第１表の如き配合で秤量混合し、この混
合物とAlN（アスペクト比10〜100のウイスカー又は平均
粒径0.5μｍの粉末）とを第１表の如き容量比となるよ
う秤量混合した。尚、Al2O3及びSiO2の混合物並びにAlN
の容積は、これら各材料の真比重から算出し、この計算
結果に基づき第１表の如き容積化となるよう秤量混合し
た。亦、これら材料は、焼結後もその真比重・容積が変
化しないので、出発物質の配合比が焼結体の夫々の組成
比に符号する。
（ｂ）上記Al2O3、SiO2及びAlNの混合物を、プレス成形
後1900℃で１時間焼成して複合ムライト質焼結体を得
た。
後1900℃で１時間焼成して複合ムライト質焼結体を得
た。
（ｃ）破壊靭性の測定； 上記焼結体のテストピースについてM1c法により破壊
靭性を測定した。
靭性を測定した。
（ｄ）耐酸化性の測定； 上記焼結体のテストピースを、大気中1400℃、24時間
熱処理し、その重量の増加量を測定した。
熱処理し、その重量の増加量を測定した。
（ｅ）比較例として、AlNに代えSiCウイスカーを用いた
焼結体を準備し、これについて上記と同要領で破壊靭性
及び耐酸化性を測定した。
焼結体を準備し、これについて上記と同要領で破壊靭性
及び耐酸化性を測定した。
上記（ｃ）及び（ｄ）の結果を配合比と共に第１表に
示す。
示す。
第１表の結果から、試料No.1〜６、８及び９の破壊靭
性は比較例と大差がなく、また耐酸化性は比較例に比べ
非常に優れていることが理解される。また、試料No.10
と11のようにAlNが30容量％に満たない時は破壊靭性が
向上せず、試料No.12のようなAl2O3が過剰の場合は焼結
せず、試料No.13のようにAl2O3少ない場合には破壊靭性
の向上が見られず、更に試料No.14のようにAlNが過剰の
場合にも焼結しないことが理解される。また、試料No.7
のようにAlN粒子では、破壊靭性も向上しない。
性は比較例と大差がなく、また耐酸化性は比較例に比べ
非常に優れていることが理解される。また、試料No.10
と11のようにAlNが30容量％に満たない時は破壊靭性が
向上せず、試料No.12のようなAl2O3が過剰の場合は焼結
せず、試料No.13のようにAl2O3少ない場合には破壊靭性
の向上が見られず、更に試料No.14のようにAlNが過剰の
場合にも焼結しないことが理解される。また、試料No.7
のようにAlN粒子では、破壊靭性も向上しない。
AlNのウイスカーは、ウイスカーの表面をジルコニア
でコーティングしたものも使用可能である。このように
ウイスカーの表面がジルコニアでコーティングされてい
ると、焼結時のムライト質相とAlN相との固相反応が阻
止され、亀裂の進展に伴う引き抜き効果の減退を生じさ
せず、また焼結前のウイスカーの傷付も生じずその補強
効果が十分発揮される。
でコーティングしたものも使用可能である。このように
ウイスカーの表面がジルコニアでコーティングされてい
ると、焼結時のムライト質相とAlN相との固相反応が阻
止され、亀裂の進展に伴う引き抜き効果の減退を生じさ
せず、また焼結前のウイスカーの傷付も生じずその補強
効果が十分発揮される。
（発明の効果） 叙上の如く、本発明の複合ムライト質焼結体は、ウイ
スカーのAlN相の存在により強化されて破壊靭性が向上
すると共に耐酸化性に優れている。従って、これをセラ
ミックガスタービン等の高温熱機関部品等に応用すれ
ば、ムライト質焼結体の特性が遺憾無く発揮され、その
適性が飛躍的に向上する。
スカーのAlN相の存在により強化されて破壊靭性が向上
すると共に耐酸化性に優れている。従って、これをセラ
ミックガスタービン等の高温熱機関部品等に応用すれ
ば、ムライト質焼結体の特性が遺憾無く発揮され、その
適性が飛躍的に向上する。
Claims (1)
- 【請求項１】AlN相を30〜50容量％含有し、残部がムラ
イト質相である複合ムライト質焼結体において、 AlN相がアスペクト比10〜100のAlNウイスカーより成
り、 ムライト質相が、50〜80重量％のAl2O3と20〜50重量％
のSiO2とより成り、且つ過剰のSiO2又は過剰のAl2O3に
よるガラス相又はAl2O3相を含み、 焼結体の、表面部位に存在するAlN相の表面にAl2O3膜が
形成されていることを特徴とする靭性及び耐酸化性に優
れた複合ムライト焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252580A JP2849629B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 複合ムライト質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252580A JP2849629B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 複合ムライト質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03112857A JPH03112857A (ja) | 1991-05-14 |
| JP2849629B2 true JP2849629B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=17239349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1252580A Expired - Fee Related JP2849629B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 複合ムライト質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849629B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7088653B2 (ja) * | 2017-10-16 | 2022-06-21 | イビデン株式会社 | 繊維強化ＡｌＮ複合材、放熱基板、繊維強化ＡｌＮ複合材の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6335463A (ja) * | 1985-12-13 | 1988-02-16 | 工業技術院長 | アルミナ・シリカ系セラミツクスの製造方法 |
| JP2522666B2 (ja) * | 1987-03-10 | 1996-08-07 | 日本セメント株式会社 | アルミナ・シリカ系焼結体の製造方法 |
| JPH0383852A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-09 | Mitsubishi Materials Corp | ムライト系焼結体及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP1252580A patent/JP2849629B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03112857A (ja) | 1991-05-14 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |