JP2858811B2 - Ceramic composite sintered body and method of manufacturing the same - Google Patents

Ceramic composite sintered body and method of manufacturing the same

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JP2858811B2
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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、靱性と強度を改良したセラミックス複合焼
結体およびその製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic composite sintered body having improved toughness and strength, and a method for producing the same.

[従来の技術] セラミックスは耐熱性、耐食性に優れるとともに硬度
が大きい点から耐火物や化学材料として古くから使用さ
れてきている。また、最近の化学技術の発展により高純
度の原料の精度、合成技術が進み、プロセス制御技術の
進歩とともにセラミックスの特性も大きく変化し、多く
の期待が寄せられるようになってきている。特に、ガス
タービンブレード等におけるように、高温あるいは悪環
境に晒されるような用途では耐熱合金が従来より用いら
れてきたが、近年の高性能化を目指す市場動向から高温
構造材料としてより優秀な材料が求められるようになっ
てきており、セラミックスがこれらの要件を満たす重要
な材料として注目され始めている。これはセラミックス
材が他の材料に比べて耐熱性、耐酸化性、耐食性に著し
く優れていることによる。
[Related Art] Ceramics have long been used as refractories and chemical materials because of their excellent heat resistance and corrosion resistance and high hardness. In addition, with the recent development of chemical technology, the precision of high-purity raw materials and the synthesis technology have advanced, and with the progress of process control technology, the characteristics of ceramics have also changed significantly, and many expectations have been raised. In particular, heat-resistant alloys have been used in applications where they are exposed to high temperatures or adverse environments such as gas turbine blades. Has been required, and ceramics have begun to attract attention as an important material satisfying these requirements. This is because the ceramic material is remarkably excellent in heat resistance, oxidation resistance and corrosion resistance as compared with other materials.

然しながら、窒化珪素、アルミナ、炭化珪素等のセラ
ミックスは一般に脆く、例えば、破壊靱性値で5MNm
-3/2以下のものが多い。このためセラミックスの靱性お
よび強度を改善する種々の方法が提案され、実施されて
いる。
However, ceramics such as silicon nitride, alumina and silicon carbide are generally brittle, for example, having a fracture toughness of 5 MNm.
Many are -3/2 or less. For this reason, various methods for improving the toughness and strength of ceramics have been proposed and implemented.

例えば、セラミックスを強靱化するものとして特開昭
59−30770号に開示されるように、ウィスカやファイバ
等の針状形態を有するものを強化材として添加する方法
が知られている。この場合、セラミックス中に分散され
たウィスカ等によりセラミックス中に生じたクラックが
曲げられるクラック偏向効果、ウィスカの引き抜き効果
等によって靱性の向上が達成されていると考えられる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open
As disclosed in JP-A-59-30770, a method of adding a material having a needle-like form such as whisker or fiber as a reinforcing material is known. In this case, it is considered that the improvement in toughness is achieved by a crack deflecting effect in which cracks generated in the ceramics are bent by the whiskers and the like dispersed in the ceramics, a whisker pull-out effect, and the like.

然しながら、セラミックス中に針状の強化材を均一に
分散させることは困難である。これは、ファイバ等の場
合、セラミックス中でファイバ同士が互いに絡み合い、
塊状になり易いことによる。
However, it is difficult to uniformly disperse the acicular reinforcing material in the ceramic. This is because, in the case of a fiber or the like, the fibers are entangled with each other in the ceramic,
Due to the tendency to clump.

一方、アルミナセラミックスを強靱化する方法とし
て、特公昭59−25748号に示されるように、強化材とし
てジルコニアを添加する方法も提案されている。この方
法は、アルミナ中にジルコニアの準安定正方晶を室温ま
で残留させ、発生したクラックの先端での応力により誘
起される正方晶系から単斜晶系への結晶変態の約4%の
体積膨張に起因する残留圧縮応力により室温での機械的
性質を著しく改善するようにしている。
On the other hand, as a method for toughening alumina ceramics, a method of adding zirconia as a reinforcing material has been proposed as shown in JP-B-59-25748. In this method, a metastable tetragonal crystal of zirconia is allowed to remain in alumina at room temperature, and a volume expansion of about 4% of a crystal transformation from tetragonal to monoclinic induced by stress at a crack tip. The mechanical properties at room temperature are remarkably improved by the residual compressive stress caused by the above.

然しながら、この方法においても、上記の変態温度で
ある約900℃以上の大気中で長時間保持されると、酸化
ジルコニウムと非酸化物である母材との間で反応が進行
し、母材特性が維持されなくなるため上記の強靱化効果
は期待出来なかった。
However, also in this method, when the material is kept for a long time in the atmosphere at the above transformation temperature of about 900 ° C. or more, a reaction proceeds between the zirconium oxide and the non-oxide base material, and the base material characteristics Cannot be maintained, the above toughening effect could not be expected.

さらに、特開昭61−174165号公報には、上記従来技術
の問題点を解決するものとして、アルミナ素地中に炭化
珪素を分散させ、高強度化を図る方法が提案されてい
る。この方法では、平均粒径3μm以下の炭化珪素粒
子、あるいは径が1μm以下で長さが20μm以下の炭化
珪素繊維(ウィスカ)をアルミナ素地中に独立して分散
させ、アルミナ素地粒界に局部的な残留応力を与え、高
温での機械的性質を改善するようにしている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-174165 proposes a method of increasing the strength by dispersing silicon carbide in an alumina base material in order to solve the above-mentioned problems of the prior art. In this method, silicon carbide particles having an average particle diameter of 3 μm or less, or silicon carbide fibers (whiskers) having a diameter of 1 μm or less and a length of 20 μm or less are independently dispersed in an alumina matrix, and locally dispersed in the alumina matrix. It is intended to impart a high residual stress and improve mechanical properties at high temperatures.

[発明が解決しようとする課題] 然しながら、上記セラミックスにウィスカやファイバ
等を分散させることによる高靱化、高強度化の場合、ウ
ィスカやファイバ等を均一に分散させることが困難であ
る。また、これらを比較的均一に分散させ得たとして
も、製造プロセスにおいて特殊な処理を施さない限り良
好な特性のセラミックス複合焼結体を得ることが出来
ず、また、強化材としてウィスカやファイバ等を使用す
ると高価になる等の問題点があった。また、上記酸化ジ
ルコニウム粒子を分散させることにより高靱化を図る場
合、変態が進行しない高温ではその高靱化効果が消失し
てしまう。さらに、高温中で長時間保持すると酸化ジル
コニウムと母材である非酸化物との間で反応が進行し、
母材特性の維持が出来なくなる等の問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the case of high toughness and high strength by dispersing whiskers and fibers in the above ceramics, it is difficult to uniformly disperse whiskers and fibers. Even if they can be dispersed relatively uniformly, a ceramic composite sintered body with good characteristics cannot be obtained unless special treatment is performed in the manufacturing process. However, there is a problem in that the use of a high price increases the cost. Further, in the case of increasing the toughness by dispersing the zirconium oxide particles, the toughening effect is lost at a high temperature at which the transformation does not proceed. Furthermore, when held at a high temperature for a long time, the reaction between zirconium oxide and the non-oxide as a base material proceeds,
There were problems such as the inability to maintain the properties of the base material.

本発明の目的は、酸化物母材または非酸化物母材に所
定の形状の炭化珪素粒子を強化材として付加することに
より高靱性・高強度化されたセラミックス複合焼結体お
よび製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a ceramic composite sintered body having high toughness and high strength by adding silicon carbide particles having a predetermined shape as a reinforcing material to an oxide base material or a non-oxide base material, and a manufacturing method thereof. Is to do.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明に係るセラミッ
クス複合焼結体は、アルミナ、ムライト、マグネシア等
の酸化物セラミックスあるいは窒化珪素、サイアロン等
の非酸化物セラミックスのいずれか一方を母材とし、強
化材として、大きさが1μm以下および5〜20μmの両
範囲にわたる炭化珪素粒子を容積比で10〜50%含み、母
材が前記酸化物セラミックスの場合に1400〜1900℃の範
囲の温度で焼結され、母材が前記酸化物セラミックスの
場合に1500〜2000℃の範囲の温度で焼結されていること
を特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a ceramic composite sintered body according to the present invention comprises an oxide ceramic such as alumina, mullite, magnesia or a non-oxide ceramic such as silicon nitride or sialon. Is used as a base material, and as a reinforcing material, silicon carbide particles having a size of 1 μm or less and ranging from 5 to 20 μm are included in a volume ratio of 10 to 50%. Sintering at a temperature in the range of 11900 ° C., and in the case where the base material is the oxide ceramic, sintering at a temperature in the range of 1500-2000 ° C.

また、本発明は大きさが1μm以下および5〜20μm
の両範囲にわたる炭化珪素粒子を容積比で10〜50%含
み、残部が実質的にアルミナ、ムライト、マグネシア等
の酸化物あるいは窒化珪素、サイアロン等の非酸化物か
らなる混合粉体を形成し、前記混合粉体から得られた成
形体を、酸化物セラミックスを母材とするものに対して
1400〜1900℃の範囲の温度、あるいは非酸化物セラミッ
クスを母材とするものに対して1500〜2000℃の範囲の温
度で焼結することを特徴とする。
Further, the present invention has a size of 1 μm or less and 5 to 20 μm.
Containing 10 to 50% by volume of silicon carbide particles over both ranges, the remainder substantially forming a mixed powder of oxides such as alumina, mullite, magnesia or non-oxides such as silicon nitride and sialon, A molded body obtained from the mixed powder is prepared using an oxide ceramic as a base material.
It is characterized in that sintering is performed at a temperature in the range of 1400 to 1900 ° C. or a temperature of 1500 to 2000 ° C. for non-oxide ceramics as a base material.

さらに、本発明はアルミナ、ムライト、マグネシア等
の酸化物セラミックスまたは窒化珪素、サイアロン等の
非酸化物セラミックスのいずれか一方を母材とし、強化
材として、大きさが1μm以下の炭化珪素粒子、および
最大径が5〜50μm、厚さが最大径の1/3以下の板状炭
化珪素粒子を容積比で10〜50%含むことを特徴とする。
Furthermore, the present invention is based on any one of oxide ceramics such as alumina, mullite and magnesia or non-oxide ceramics such as silicon nitride and sialon as a base material, as a reinforcing material, silicon carbide particles having a size of 1 μm or less, and It is characterized by containing plate-like silicon carbide particles having a maximum diameter of 5 to 50 μm and a thickness of 1/3 or less of the maximum diameter in a volume ratio of 10 to 50%.

また、本発明は大きさが1μm以下の炭化珪素粒子お
よび最大径が5〜50μm、厚さが最大径の1/3以下の板
状炭化珪素粒子を容積比で10〜50%含み、残部が実質的
にアルミナ、ムライト、マグネシア等の酸化物あるいは
窒化珪素、サイアロン等の非酸化物からなる混合粉体を
形成し、前記混合粉体から得られた成形体を、酸化物セ
ラミックスを母材とするものに対して1400〜1900℃の範
囲の温度、あるいは非酸化物セラミックスを母材とする
ものに対して1500〜2000℃の範囲の温度で焼結すること
を特徴とする。
Also, the present invention contains 10 to 50% by volume of silicon carbide particles having a size of 1 μm or less and plate-like silicon carbide particles having a maximum diameter of 5 to 50 μm and a thickness of 1/3 or less of the maximum diameter, with the balance being the rest. A mixed powder substantially formed of an oxide such as alumina, mullite, magnesia or a non-oxide such as silicon nitride or sialon is formed, and a molded body obtained from the mixed powder is formed using an oxide ceramic as a base material. It is characterized by sintering at a temperature in the range of 1400 to 1900 ° C. for those that do, or at a temperature of 1500 to 2000 ° C. for those using non-oxide ceramics as a base material.

[作用] 本発明では、母材のアルミナ等の酸化物セラミックス
あるいは窒化珪素等の非酸化物セラミックスに、強化材
として大きさが1μm以下および5〜20μmの炭化珪素
粒子を共に容積比で10〜50%、好ましくは20/40%加え
て混合粉体を成形し、または、大きさが1μm以下の炭
化珪素粒子および最大径が5〜50μm、好ましくは10〜
40μm、厚さが最大径の1/3以下の板状をなす炭化珪素
粒子を共に容積比で10〜50%、好ましくは20〜40%加え
て混合粉体を成形し、得られた成形体を酸化物セラミッ
クスを母材とするものに対して1400〜1900℃の温度範
囲、あるいは非酸化物セラミックスを母材とするものに
対して1500〜2000℃の温度範囲で焼結することにより高
靱性、高強度のセラミックス複合焼結体が得られる。
[Function] In the present invention, silicon carbide particles having a size of 1 μm or less and 5 to 20 μm as a reinforcing material are both added to a base material of an oxide ceramic such as alumina or a non-oxide ceramic such as silicon nitride in a volume ratio of 10 to 10 μm. A mixed powder is formed by adding 50%, preferably 20/40%, or silicon carbide particles having a size of 1 μm or less and a maximum diameter of 5 to 50 μm, preferably 10 to 50 μm.
A molded product obtained by adding 40 to 50%, preferably 20 to 40% by volume of silicon carbide particles in a plate shape having a thickness of 40 μm and a thickness of 1/3 or less of the maximum diameter, and forming a mixed powder. Sintered in a temperature range of 1400 to 1900 ° C for those based on oxide ceramics, or at a temperature range of 1500 to 2000 ° C for those based on non-oxide ceramics. Thus, a high-strength ceramic composite sintered body can be obtained.

[実施例] 次に、本発明に係る高靱性、高強度のセラミックス複
合焼結体およびその製造方法について好適な実施例を挙
げ、添付の図面に基づいて以下詳細に説明する。
EXAMPLES Next, preferred examples of the high-toughness, high-strength ceramic composite sintered body and the method for producing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明による焼結体は、母材としてのアルミナ、マグ
ネシア、ムライト等の酸化物セラミックス、または、窒
化珪素、サイアロン等の非酸化物セラミックスと、強化
材としての炭化珪素粒子とを成分として構成される。こ
の場合、原料中に不純物として含まれる少量の他の成分
が存在しても構わない。また、通常の酸化物セラミック
スまたは非酸化物セラミックスを基にした焼結体の場合
と同様に、焼結助剤を含有させることが好ましい。成形
方法としては、プレス成形、泥漿鋳込み成形、射出成
形、押出成形等の通常の全ての成形方法が適用出来る。
焼結は、ホットプレス(HP)を使用し、真空または非酸
化性雰囲気中で行ったが、常圧焼結、予備焼結HIP(sin
ter−HIP)やカプセルHIP(カプセル中に封入)でも同
様の効果が得られる。
The sintered body according to the present invention is composed of oxide ceramics such as alumina, magnesia, and mullite as a base material, or non-oxide ceramics such as silicon nitride and sialon, and silicon carbide particles as a reinforcing material. You. In this case, a small amount of other components contained as impurities in the raw material may be present. It is preferable to include a sintering aid, as in the case of a sintered body based on ordinary oxide ceramics or non-oxide ceramics. As the molding method, all ordinary molding methods such as press molding, slip casting, injection molding, and extrusion molding can be applied.
Sintering was performed in a vacuum or non-oxidizing atmosphere using a hot press (HP), but normal pressure sintering and pre-sintering HIP (sin
The same effect can be obtained with ter-HIP) or capsule HIP (encapsulated in a capsule).

焼結温度は、母材に酸化物セラミックスを使用した場
合は1400〜1900℃、非酸化物セラミックスの場合は1500
〜2000℃の範囲とした。母材が非酸化物セラミックスの
場合は、焼結温度が1700℃以上になると、母材として使
用した窒化珪素、サイアロンの分解が激しくなるので、
窒素雰囲気の圧力を高くし、通常は9〜9.9kg・f/cm2
行った。
The sintering temperature is 1400-1900 ° C when using oxide ceramics as the base material, 1500 when using non-oxide ceramics.
~ 2000 ℃ range. When the base material is a non-oxide ceramic, if the sintering temperature is 1700 ° C or higher, the decomposition of silicon nitride and sialon used as the base material will be severe,
The pressure in the nitrogen atmosphere was increased, and the reaction was usually performed at 9 to 9.9 kg · f / cm 2 .

なお、焼結温度が上記範囲より低温になると、得られ
る焼結体の密度が低くなり、逆にそれより高温になると
上記のように母材の分解等が生じるため、緻密な焼結体
が得られなかった。この場合の最適焼結温度は、常圧焼
結、ホットプレス、シンターHIP、カプセルHIPの条件、
および強化材の炭化珪素粒子の大きさと量に依存して変
化した。また、炭化珪素の添加量が容積比で10%より少
ないと破壊靱性と強度改善の効果が認められず、50%よ
り多いと、得られたセラミックス複合焼結体の密度が低
く、緻密化は達成されなかった。さらに、炭化珪素粒子
の大きさが1μm以下および5〜20μmの両範囲にわた
らない場合には、特性は改善されなかった。すなわち、
1μm以下の粒子が含まれない場合には強度改善の効果
がなく、一方、5〜20μmの粒子が含まれない場合、す
なわち、1〜5μmの粒子のみ並びに1μm以下の粒子
と1〜5μm内の粒子との組み合わせの場合には破壊靱
性が改善されなかった。さらに、20μm以上の粒子のみ
並びに1μm以下の粒子と20μm以上の粒子との組み合
わせの場合には、得られたセラミックス複合焼結体の密
度が低くなり緻密化が達成されなかった。
When the sintering temperature is lower than the above range, the density of the obtained sintered body is low, and conversely, when the sintering temperature is higher than that, the base material is decomposed as described above. Could not be obtained. The optimum sintering temperature in this case is the conditions of normal pressure sintering, hot pressing, sinter HIP, capsule HIP,
And it changed depending on the size and amount of silicon carbide particles of the reinforcing material. On the other hand, if the added amount of silicon carbide is less than 10% by volume, the effect of improving fracture toughness and strength is not recognized, and if it is more than 50%, the density of the obtained ceramic composite sintered body is low, and Not achieved. Further, when the size of the silicon carbide particles did not fall in both the range of 1 μm or less and 5 to 20 μm, the characteristics were not improved. That is,
When particles of 1 μm or less are not included, there is no effect of improving strength, while when particles of 5 to 20 μm are not included, that is, only particles of 1 to 5 μm and particles of 1 μm or less and 1 to 5 μm are included. In the case of the combination with the particles, the fracture toughness was not improved. Furthermore, in the case of a combination of only the particles of 20 μm or more and the combination of the particles of 1 μm or less and the particles of 20 μm or more, the density of the obtained ceramic composite sintered body was reduced and the densification was not achieved.

また、大きさが1μm以下の炭化珪素粒子および最大
径が5〜50μm、厚さが最大径の1/3以下の板状炭化珪
素粒子を同時に含まない場合も特性は改善されない。す
なわち、1μm以下の粒子が含まれない場合は強度改善
の効果がなく、一方、最大径が5〜50μm、厚さが1/3
以下の板状粒子を含まない場合、すなわち、1μm以下
の粒子と最大径が5μm以下の板状粒子との組み合わせ
の場合には破壊靭性が改善されなかった。さらに、1μ
m以下の粒子と最大径が50μm以上の板状粒子との組み
合わせの場合には、得られたセラミックス複合焼結体の
密度が低くなり緻密化が達成されなかった。
The characteristics are not improved when silicon carbide particles having a size of 1 μm or less and plate-like silicon carbide particles having a maximum diameter of 5 to 50 μm and a thickness of 1/3 or less of the maximum diameter are not included at the same time. That is, when particles of 1 μm or less are not contained, there is no effect of improving strength, while the maximum diameter is 5 to 50 μm and the thickness is 1/3.
When the following plate-like particles were not contained, that is, in the case of a combination of particles of 1 μm or less and plate-like particles having a maximum diameter of 5 μm or less, the fracture toughness was not improved. Furthermore, 1μ
In the case of a combination of particles of m or less and plate-like particles having a maximum diameter of 50 μm or more, the density of the obtained ceramic composite sintered body was low, and densification was not achieved.

四点曲げ強度試験は、JIS R1601「ファインセラミッ
クスの曲げ強さ試験法」に従って測定した。また、破壊
靱性は、SEPB法(Single Edge Pre−cracked Beam法)
により測定した。すなわち、JIS R1601に準拠した試料
を用意し、ビッカース圧子圧入により圧痕をつけた後、
予亀裂を入れるため荷重を加え、イヤホンでポップ・イ
ン(Pop−In)を検知した。続いて予亀裂長さを測定す
るため着色を行い、そして曲げ試験を行い、破断荷重を
測定した。破断試料の予亀裂長さを測定した後、破壊靱
性の算出式により破壊靱性値を求めた。
The four-point bending strength test was measured in accordance with JIS R1601 "Bending strength test method for fine ceramics". The fracture toughness is measured by the SEPB method (Single Edge Pre-cracked Beam method).
Was measured by That is, a sample conforming to JIS R1601 is prepared, and after indenting by Vickers indentation,
A load was applied to create a pre-crack, and pop-in (Pop-In) was detected with earphones. Subsequently, coloring was performed to measure the length of the pre-crack, and a bending test was performed to measure the breaking load. After measuring the pre-crack length of the fractured sample, the fracture toughness value was determined by the fracture toughness calculation formula.

次に、具体的実施例について説明する。 Next, specific examples will be described.

第1図は本発明の方法を示す説明図である。先ず、母
材および強化剤をポットミルに入れ、水またはエタノー
ル中で24時間混合し混合物を形成する。強化剤は、既に
説明したように、母材として酸化物セラミックスを使用
した場合も、非酸化物セラミックスを使用した場合も、
その容積含有比は10〜50%とし、また、大きさは1μm
以下および5〜20μmの両範囲にわたる炭化珪素粒子、
あるいは大きさが1μm以下の炭化珪素粒子および最大
径が5〜50μm、厚さが最大径の1/3以下の板状炭化珪
素粒子を共に使用した。
FIG. 1 is an explanatory view showing the method of the present invention. First, the base material and the reinforcing agent are placed in a pot mill and mixed in water or ethanol for 24 hours to form a mixture. As described above, the reinforcing agent may be used when the oxide ceramic is used as the base material or when the non-oxide ceramic is used.
The volume content ratio is 10-50%, and the size is 1 μm
Silicon carbide particles ranging both below and 5-20 μm,
Alternatively, both silicon carbide particles having a size of 1 μm or less and plate-like silicon carbide particles having a maximum diameter of 5 to 50 μm and a thickness of 1/3 or less of the maximum diameter were used.

第2図は本発明における炭化珪素粒子の定義を示す説
明図である。炭化珪素粒子は、第2図(a)に示すよう
に、短軸径(2本の平行線で挟み最小間隔となるときの
間隔)が5〜20μmのものとして定義される。また、板
状炭化珪素粒子は、本発明において形状が好ましいもの
であり、第2図(b)に定義を示す。すなわち、板状粒
子は最大径が5〜50μmで厚さが最大径の1/3以下のも
のとして定義される。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the definition of silicon carbide particles in the present invention. As shown in FIG. 2 (a), the silicon carbide particles are defined as those having a minor axis diameter (interval at a minimum interval between two parallel lines) of 5 to 20 μm. Further, the plate-like silicon carbide particles have a preferable shape in the present invention, and the definition is shown in FIG. 2 (b). That is, the plate-like particles are defined as having a maximum diameter of 5 to 50 μm and a thickness of 1/3 or less of the maximum diameter.

次に、得られた混合物を120℃で24時間乾燥させ、メ
ッシュが149μmの大きさの篩にかけ、成形用粉体とし
た。
Next, the obtained mixture was dried at 120 ° C. for 24 hours, and passed through a sieve having a mesh size of 149 μm to obtain a molding powder.

次に圧力200kg/cm2でプレス成形、場合によっては圧
力7ton/cm2でラバープレス成形し、焼成する。酸化物セ
ラミックスを母材とした1atmのAr雰囲気下でのHP温度は
1400〜1900℃、非酸化物セラミックスの場合は1atmのN2
を使用して1500〜2000℃とした。HP圧力は300kg/cm2
あった。なお、非酸化物セラミックスの場合は1700℃以
上の温度では既に説明した理由から、N2圧は9.5atmとし
た。
Next, press molding is performed at a pressure of 200 kg / cm 2 , and in some cases, rubber press molding is performed at a pressure of 7 ton / cm 2 and firing is performed. The HP temperature under 1atm Ar atmosphere using oxide ceramics as base material is
1400-1900 ° C, 1atm N 2 for non-oxide ceramics
To 1500 to 2000 ° C. HP pressure was 300 kg / cm 2 . In the case of non-oxide ceramics, at a temperature of 1700 ° C. or higher, the N 2 pressure was set to 9.5 atm for the reason already described.

表1−1、表1−2は、このようにして得られた高靱
化、高強度化の結果を示したもので、母材の酸化物セラ
ミックスとしてアルミナ、ムライト、マグネシアを、非
酸化物セラミックスとして窒化珪素、サイアロンに対
し、夫々、表に示した条件で炭化珪素を強化材として付
加した場合の値を示したものである。
Tables 1-1 and 1-2 show the results of the toughening and high strength obtained in this manner. Alumina, mullite, and magnesia were used as the oxide ceramics of the base material, and non-oxide The values are shown in the case where silicon carbide is added as a reinforcing material to silicon nitride and sialon as ceramics under the conditions shown in the table, respectively.

[発明の効果] 本発明に係るセラミックス複合焼結体は、酸化物また
は非酸化物の母材に適切な大きさと形態の炭化珪素粒子
を適切な容積比で分散付加することにより、高靱性、高
強度化を呈するセラミックスを得ることが出来る効果が
ある。また、特殊な設備は特に必要とせず、通常のセラ
ミックス製造設備を使用するだけで済むので、製造原価
を低減出来る効果がある。
[Effect of the Invention] The ceramic composite sintered body according to the present invention has a high toughness by dispersing and adding silicon carbide particles of an appropriate size and shape at an appropriate volume ratio to an oxide or non-oxide base material. There is an effect that ceramics exhibiting high strength can be obtained. In addition, special equipment is not particularly required, and only ordinary ceramic manufacturing equipment is used, so that the manufacturing cost can be reduced.

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

第1図は本発明によるセラミックス複合焼結体を製造す
る方法の一実施例を示す説明図、 第2図は強化材の炭化珪素粒子の寸法を定義する説明図
である。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a method for producing a ceramic composite sintered body according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view defining dimensions of silicon carbide particles of a reinforcing material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−78975(JP,A) 特開 昭64−79063(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/71 - 35/84────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-59-78975 (JP, A) JP-A-64-79063 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C04B 35/71-35/84

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アルミナ、ムライト、マグネシア等の酸化
物セラミックスあるいは窒化珪素、サイアロン等の非酸
化物セラミックスのいずれか一方を母材とし、強化材と
して、大きさが1μm以下および5〜20μmの両範囲に
わたる炭化珪素粒子を容積比で10〜50%含み、 母材が前記酸化物セラミックスの場合に1400〜1900℃の
範囲の温度で焼結され、母材が前記非酸化物セラミック
スの場合に1500〜2000℃の範囲の温度で焼結されている
ことを特徴とするセラミックス複合焼結体。
The present invention relates to a base material made of one of oxide ceramics such as alumina, mullite and magnesia and non-oxide ceramics such as silicon nitride and sialon, and a reinforcing material having a size of 1 μm or less and 5 to 20 μm. It contains 10 to 50% by volume of silicon carbide particles over the range, and when the base material is the oxide ceramic, it is sintered at a temperature in the range of 1400 to 1900 ° C., and when the base material is the non-oxide ceramic, it is 1500 A ceramic composite sintered body characterized in that it is sintered at a temperature in the range of -2000 ° C.
【請求項2】大きさが1μm以下および5〜20μmの両
範囲にわたる炭化珪素粒子を容積比で10〜50%含み、残
部が実質的にアルミナ、ムライト、マグネシア等の酸化
物あるいは窒化珪素、サイアロン等の非酸化物からなる
混合粉体を形成し、 前記混合粉体から得られた成形体を、酸化物セラミック
スを母材とするものに対して1400〜1900℃の範囲の温
度、あるいは非酸化物セラミックスを母材とするものに
対して1500〜2000℃の範囲の温度で焼結することを特徴
とするセラミックス複合焼結体の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein said silicon carbide particles have a volume ratio of 10 to 50% in a range of 1 μm or less and 5 to 20 μm, and the remainder substantially consists of oxides such as alumina, mullite, magnesia, silicon nitride, and sialon. Form a mixed powder made of non-oxide such as, the molded body obtained from the mixed powder, the temperature in the range of 1400 ~ 1900 ℃, or non-oxidized A method for producing a ceramic composite sintered body, comprising sintering a ceramic-based material as a base material at a temperature in the range of 1500 to 2000 ° C.
【請求項3】アルミナ、ムライト、マグネシア等の酸化
物セラミックスまたは窒化珪素、サイアロン等の非酸化
物セラミックスのいずれか一方を母材とし、強化材とし
て、大きさが1μm以下の炭化珪素粒子、および最大径
が5〜50μm、厚さが最大径の1/3以下の板状炭化珪素
粒子を容積比で10〜50%含むことを特徴とするセラミッ
クス複合焼結体。
3. A silicon carbide particle having a size of 1 μm or less as a reinforcing material, wherein one of oxide ceramics such as alumina, mullite and magnesia or non-oxide ceramics such as silicon nitride and sialon is used as a base material. A ceramic composite sintered body containing 10 to 50% by volume ratio of plate-like silicon carbide particles having a maximum diameter of 5 to 50 μm and a thickness of 1/3 or less of the maximum diameter.
【請求項4】大きさが1μm以下の炭化珪素粒子および
最大径が5〜50μm、厚さが最大径の1/3以下の板状炭
化珪素粒子を容積比で10〜50%含み、残部が実質的にア
ルミナ、ムライト、マグネシア等の酸化物あるいは窒化
珪素、サイアロン等の非酸化物からなる混合粉体を形成
し、 前記混合粉体から得られた成形体を、酸化物セラミック
スを母材とするものに対して1400〜1900℃の範囲の温
度、あるいは非酸化物セラミックスを母材とするものに
対して1500〜2000℃の範囲の温度で焼結することを特徴
とするセラミックス複合焼結体の製造方法。
4. A silicon carbide particle having a size of 1 μm or less and plate-like silicon carbide particles having a maximum diameter of 5 to 50 μm and a thickness of 1/3 or less of the maximum diameter in a volume ratio of 10 to 50%, with the balance being the rest. A mixed powder substantially composed of an oxide such as alumina, mullite, magnesia or a non-oxide such as silicon nitride or sialon is formed, and a molded body obtained from the mixed powder is formed using an oxide ceramic as a base material. A ceramic composite sintered body characterized in that it is sintered at a temperature in the range of 1400 to 1900 ° C for the material to be heated, or at a temperature in the range of 1500 to 2000 ° C for the material based on non-oxide ceramics. Manufacturing method.
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