JP2946594B2 - セラミックスの複合方法 - Google Patents
セラミックスの複合方法Info
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- JP2946594B2 JP2946594B2 JP2085790A JP2085790A JP2946594B2 JP 2946594 B2 JP2946594 B2 JP 2946594B2 JP 2085790 A JP2085790 A JP 2085790A JP 2085790 A JP2085790 A JP 2085790A JP 2946594 B2 JP2946594 B2 JP 2946594B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高温試験治具等に使用されるセラミックス
の複合方法に関し、特にムライト／ジルコニア複合セラ
ミックスを更に複合化する複合方法に関する。
の複合方法に関し、特にムライト／ジルコニア複合セラ
ミックスを更に複合化する複合方法に関する。
（従来の技術） 一般に、ムライトは熱膨張率が低いため熱衝撃に強
く、耐酸化性も優れていることから高温材料として注目
されていたが、強度的な面で実用化には問題があった。
く、耐酸化性も優れていることから高温材料として注目
されていたが、強度的な面で実用化には問題があった。
ところが、近年粉末調整技術の進歩により、高純度、
高強度のムライトが製造されるようになったため、その
特性を生かして高温試験治具等に実用化されるようにな
った。そして、現在では、ムライトの靭性を補うためム
ライトに高靭性のジルコニアを添加したムライト／ジル
コニアが開発され、さらに高強度高靭性化を目的にそれ
にSiC等の粒子や繊維を分散した複合セラミックスの開
発が進められている。
高強度のムライトが製造されるようになったため、その
特性を生かして高温試験治具等に実用化されるようにな
った。そして、現在では、ムライトの靭性を補うためム
ライトに高靭性のジルコニアを添加したムライト／ジル
コニアが開発され、さらに高強度高靭性化を目的にそれ
にSiC等の粒子や繊維を分散した複合セラミックスの開
発が進められている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ムライト／ジルコニア複合セラミック
スにSiC等の粒子や繊維を分散させる場合には、その焼
結性が著しく低下するため特別な設備が必要となりコス
トが大幅に上昇する。また、SiC等の粒子や繊維を埋め
込むことにより部分的に複合強化しようとしても従来の
技術では塑性変形を利用したものでないので、粒子や繊
維が容易にセラミックス内に埋まらず、ムライト／ジル
コニアに欠け、割れ等の損傷を与えることがある等の問
題がある。
スにSiC等の粒子や繊維を分散させる場合には、その焼
結性が著しく低下するため特別な設備が必要となりコス
トが大幅に上昇する。また、SiC等の粒子や繊維を埋め
込むことにより部分的に複合強化しようとしても従来の
技術では塑性変形を利用したものでないので、粒子や繊
維が容易にセラミックス内に埋まらず、ムライト／ジル
コニアに欠け、割れ等の損傷を与えることがある等の問
題がある。
本発明はこのような点に鑑み、ムライト／ジルコニア
複合セラミックスの必要部分にSiC等の粒子または繊維
で容易に複合化することができ、しかも複合化に際して
ムライト／ジルコニア複合セラミックスに損傷が生じる
ことがない複合方法を得ることを目的とする。
複合セラミックスの必要部分にSiC等の粒子または繊維
で容易に複合化することができ、しかも複合化に際して
ムライト／ジルコニア複合セラミックスに損傷が生じる
ことがない複合方法を得ることを目的とする。
第１の発明は、SiC等の粒子または繊維上にムライト
／ジルコニア複合セラミックスを装置し、これらを1000
℃〜1700℃の温度で加熱しながら15kg/mm2以下の圧力で
加圧し、上記ムライト／ジルコニアセラミックスを塑性
変形させ、ムライト／ジルコニアセラミックスの表面に
SiC等の粒子または繊維を埋め込むことを特等とするも
のである。
／ジルコニア複合セラミックスを装置し、これらを1000
℃〜1700℃の温度で加熱しながら15kg/mm2以下の圧力で
加圧し、上記ムライト／ジルコニアセラミックスを塑性
変形させ、ムライト／ジルコニアセラミックスの表面に
SiC等の粒子または繊維を埋め込むことを特等とするも
のである。
また、第２の発明は、複数のムライト／ジルコニア複
合セラミックス板の間にそれぞれSiC等の粒子または繊
維を介装し、これらの積層体を1000℃〜1700℃の温度で
加熱しながら15kg/mm2以下の圧力で加圧して、上記ムラ
イト／ジルコニア複合セラミックスを塑性変形させムラ
イト／ジルコニア複合セラミックス板同士を接合すると
ともに、そのムライト／ジルコニアセラミックス内にSi
C等の粒子または繊維を拡散させることを特徴とする。
合セラミックス板の間にそれぞれSiC等の粒子または繊
維を介装し、これらの積層体を1000℃〜1700℃の温度で
加熱しながら15kg/mm2以下の圧力で加圧して、上記ムラ
イト／ジルコニア複合セラミックスを塑性変形させムラ
イト／ジルコニア複合セラミックス板同士を接合すると
ともに、そのムライト／ジルコニアセラミックス内にSi
C等の粒子または繊維を拡散させることを特徴とする。
（作 用） SiC等の粒子または繊維上にムライト／ジルコニア複
合セラミックスを載置し、或は上記SiC等の粒子または
繊維をムライト／ジルコニア複合セラミックス板間に介
装して、これらを1000℃〜1700℃の温度で加熱しながら
15kg/mm2以下の圧力で加圧すると、ムライト／ジルコニ
ア複合セラミックスは容易に塑性変形し、SiC等の粒子
または繊維が上記ムライト／ジルコニア複合セラミック
スの表面内に埋め込まれ、上記複合セラミックスの表面
の複合強化が行なわれ、或はムライト／ジルコニア複合
セラミックス板同士が強固に一体的に拡散接合され、接
合近傍内に上記粒子等が埋め込まれてムライト／ジルコ
ニア複合セラミックス内の複合強化が行なわれる。
合セラミックスを載置し、或は上記SiC等の粒子または
繊維をムライト／ジルコニア複合セラミックス板間に介
装して、これらを1000℃〜1700℃の温度で加熱しながら
15kg/mm2以下の圧力で加圧すると、ムライト／ジルコニ
ア複合セラミックスは容易に塑性変形し、SiC等の粒子
または繊維が上記ムライト／ジルコニア複合セラミック
スの表面内に埋め込まれ、上記複合セラミックスの表面
の複合強化が行なわれ、或はムライト／ジルコニア複合
セラミックス板同士が強固に一体的に拡散接合され、接
合近傍内に上記粒子等が埋め込まれてムライト／ジルコ
ニア複合セラミックス内の複合強化が行なわれる。
（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の実について説明す
る。
る。
第１図において、符号１は耐熱性の受け型であって、
この受け型１上にはSiC等の粒子または繊維２を載置
し、さらにその上にムライト／ジルコニア複合セラミッ
クス３を載置し、この複合セラミックス等を1000℃〜17
00℃の温度で加熱しながら、押し型４によって上記ムラ
イト／ジルコニア複合セラミックス３を上方から15kg/m
m2以下の圧力で加圧する。
この受け型１上にはSiC等の粒子または繊維２を載置
し、さらにその上にムライト／ジルコニア複合セラミッ
クス３を載置し、この複合セラミックス等を1000℃〜17
00℃の温度で加熱しながら、押し型４によって上記ムラ
イト／ジルコニア複合セラミックス３を上方から15kg/m
m2以下の圧力で加圧する。
すると、上記ムライト／ジルオニア複合セラミックス
３は高温下で容易に塑性変形し、押し型４による加圧に
よって受け型１上のSiC等の粒子または繊維２が塑性変
形した上記ムライト／ジルコニア複合セラミックス３の
下面内に埋め込まれ、ムライト／ジルコニア複合セラミ
ックス３の下面の複合強化が行なわれる。
３は高温下で容易に塑性変形し、押し型４による加圧に
よって受け型１上のSiC等の粒子または繊維２が塑性変
形した上記ムライト／ジルコニア複合セラミックス３の
下面内に埋め込まれ、ムライト／ジルコニア複合セラミ
ックス３の下面の複合強化が行なわれる。
なお、本発明の対象となるムライト／ジルコニア複合
セラミックスの結晶粒径は、その結晶粒径が３μｍを超
えると容易に塑性変形せずに加圧中にクラックが生ずる
ことがあるので、３μｍ以下が好ましく、特に２μｍ以
下がより好ましい、また、埋め込むための加熱温度は、
1000℃以下ではムライト／ジルコニア複合セラミックス
３が塑性変形しにくく、また1700℃以上では結晶の粒成
長が著しいため望ましくない。さらに加圧時の変形速度
は、それが１×10-31/secより速いと結晶粒界にキャビ
ティーの生成および成長が著しくなり、強度が低下する
ことがあるので、１×10-31/sec以下にすることが望ま
しい。また、変形応力は加圧中にクラックが生じること
を防止するため15kg/mm2以下であることが好ましく、さ
らに、複合強化する粒子または繊維の熱膨張率は、これ
がムライト／ジルコニアのそれよりかなり大きいと埋め
込み後の冷却中に粒子または繊維とムライト／ジルコニ
アとの間に空隙が生じ易いため、ムライト／ジルコニア
の熱膨張率より小さいか同程度とることが好ましい。
セラミックスの結晶粒径は、その結晶粒径が３μｍを超
えると容易に塑性変形せずに加圧中にクラックが生ずる
ことがあるので、３μｍ以下が好ましく、特に２μｍ以
下がより好ましい、また、埋め込むための加熱温度は、
1000℃以下ではムライト／ジルコニア複合セラミックス
３が塑性変形しにくく、また1700℃以上では結晶の粒成
長が著しいため望ましくない。さらに加圧時の変形速度
は、それが１×10-31/secより速いと結晶粒界にキャビ
ティーの生成および成長が著しくなり、強度が低下する
ことがあるので、１×10-31/sec以下にすることが望ま
しい。また、変形応力は加圧中にクラックが生じること
を防止するため15kg/mm2以下であることが好ましく、さ
らに、複合強化する粒子または繊維の熱膨張率は、これ
がムライト／ジルコニアのそれよりかなり大きいと埋め
込み後の冷却中に粒子または繊維とムライト／ジルコニ
アとの間に空隙が生じ易いため、ムライト／ジルコニア
の熱膨張率より小さいか同程度とることが好ましい。
第２図は本発明の他の実施例を示す図であり、受け型
１内には、SiC等の粒子または繊維２とムライト／ジル
コニア複合セラミックス薄板５を交互に積層し、その最
上部の粒子または繊維２の上にムライト／ジルコニア複
合セラミックス体６を載置し、第１実施例の場合と同様
に1000℃〜1700℃の温度で加熱するとともに、押し型４
によって15kg/mm2以下の圧力で上記積層体を加圧する。
１内には、SiC等の粒子または繊維２とムライト／ジル
コニア複合セラミックス薄板５を交互に積層し、その最
上部の粒子または繊維２の上にムライト／ジルコニア複
合セラミックス体６を載置し、第１実施例の場合と同様
に1000℃〜1700℃の温度で加熱するとともに、押し型４
によって15kg/mm2以下の圧力で上記積層体を加圧する。
このことにより、ムライト／ジルコニア複合セラミッ
クスは容易に塑性変形し、ムライト／ジルコニア複合セ
ラミックス薄板５同士および最上部のムライト／ジルコ
ニア複合セラミックス体６とがすばやくかつ強固に拡散
接合し、これと同時に各ムライト／ジルコニア複合セラ
ミックス薄板５間等にあった粒子または繊維２がムライ
ト／ジルコニア複合セラミックス薄板５およびムライト
／ジルコニア複合セラミックス体６内に埋め込まれ、ム
ライト／ジルコニア複合セラミックスの表面から或範囲
内までの複合強化が行なわれる。
クスは容易に塑性変形し、ムライト／ジルコニア複合セ
ラミックス薄板５同士および最上部のムライト／ジルコ
ニア複合セラミックス体６とがすばやくかつ強固に拡散
接合し、これと同時に各ムライト／ジルコニア複合セラ
ミックス薄板５間等にあった粒子または繊維２がムライ
ト／ジルコニア複合セラミックス薄板５およびムライト
／ジルコニア複合セラミックス体６内に埋め込まれ、ム
ライト／ジルコニア複合セラミックスの表面から或範囲
内までの複合強化が行なわれる。
また、ムライト／ジルコニア複合セラミックスの側面
にも粒子または繊維を埋め込む場合には、第３図のよう
に、受け型１の底面上および側面に粒子または繊維２を
置き、その中にムライト／ジルコニア複合セラミックス
３を配設し、第２実施例等と同様に加熱しながら押し型
４で加圧する。
にも粒子または繊維を埋め込む場合には、第３図のよう
に、受け型１の底面上および側面に粒子または繊維２を
置き、その中にムライト／ジルコニア複合セラミックス
３を配設し、第２実施例等と同様に加熱しながら押し型
４で加圧する。
実例１ ゾル−ゲル法により得られたジルコニアを15vol％含
有したムライト／ジルコニア粉末を1600℃、１時間で常
圧焼結した後、切断研削し、20mm×20gm×10mmの平板と
し、第１図に示したように受け型上のSiC粒子（平均粒
径:5μｍ）上に上記平板を載置して、５×10-5Torrの真
空中で1550℃、30MPaの条件で圧縮して、SiC粒子をムラ
イト／ジルコニア平板に埋め込んだ。
有したムライト／ジルコニア粉末を1600℃、１時間で常
圧焼結した後、切断研削し、20mm×20gm×10mmの平板と
し、第１図に示したように受け型上のSiC粒子（平均粒
径:5μｍ）上に上記平板を載置して、５×10-5Torrの真
空中で1550℃、30MPaの条件で圧縮して、SiC粒子をムラ
イト／ジルコニア平板に埋め込んだ。
この場合、ムライト／ジルコニアは約５％変形し、Si
Cの粒子は完全に埋め込まれた。そして、光学顕微鏡お
よび走査型電子顕微鏡による観察でも、ムライト／ジル
コニアとSiC粒子の間に空隙やクラックは認められなか
った。
Cの粒子は完全に埋め込まれた。そして、光学顕微鏡お
よび走査型電子顕微鏡による観察でも、ムライト／ジル
コニアとSiC粒子の間に空隙やクラックは認められなか
った。
実例２ SiCウィスカー（長さ10〜100μｍ）を実例１と同様に
して埋め込んだ。
して埋め込んだ。
この場合も、SiCウィスカーはムライト／ジルコニア
の表面に完全に埋め込まれた。
の表面に完全に埋め込まれた。
実例３ 実例１と同じムライト／ジルコニアの平板（20mm×20
mm×10mm）と薄板（20mm×20mm×0.5mm）の３枚を重
ね、第２図のようにしてSiCの粒子（平均粒径:5μｍ）
を５×10-5Torrの真空中で、1550℃、30MPaの条件で圧
縮して、ムライト／ジルコニア同士を接合させて複合化
した。
mm×10mm）と薄板（20mm×20mm×0.5mm）の３枚を重
ね、第２図のようにしてSiCの粒子（平均粒径:5μｍ）
を５×10-5Torrの真空中で、1550℃、30MPaの条件で圧
縮して、ムライト／ジルコニア同士を接合させて複合化
した。
この場合、ムライト／ジルコニアは約５％変形しムラ
イト／ジルコニア同士は完全に接合され、SiC粒子はそ
の間にはさみ込まれる形で複合化された。
イト／ジルコニア同士は完全に接合され、SiC粒子はそ
の間にはさみ込まれる形で複合化された。
また、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡による観察
でも、ムライト／ジルコニア同士は接合面が判別できな
いほど完全に接合され、ムライト／ジルコニアとSiC粒
子の間に空隙やクラックは認められなかった。
でも、ムライト／ジルコニア同士は接合面が判別できな
いほど完全に接合され、ムライト／ジルコニアとSiC粒
子の間に空隙やクラックは認められなかった。
以上説明したように、本発明はSiC等の粒子または繊
維上にムライト／ジルコニア複合セラミックスを載置
し、或は上記粒子または繊維をムライト／ジルコニア複
合セラミックス板の間に介装し、それらを1000℃〜1700
℃の温度で加圧するとことによって複合化するようにし
たので、複合化をきわめて容易に行なうとができ、しか
も必要な部分のみの複合化が可能で全体を複合化するの
に比べ大幅なコストダウンを図ることができる。また、
塑性変形により複合化するため、粒子または繊維による
ムライト／ジルコニアの損傷を防止することができ品質
の向上を図ることができる。
維上にムライト／ジルコニア複合セラミックスを載置
し、或は上記粒子または繊維をムライト／ジルコニア複
合セラミックス板の間に介装し、それらを1000℃〜1700
℃の温度で加圧するとことによって複合化するようにし
たので、複合化をきわめて容易に行なうとができ、しか
も必要な部分のみの複合化が可能で全体を複合化するの
に比べ大幅なコストダウンを図ることができる。また、
塑性変形により複合化するため、粒子または繊維による
ムライト／ジルコニアの損傷を防止することができ品質
の向上を図ることができる。
第１図乃至第３図はそれぞれ本発明の複合方法を示す説
明図である。 １……受け型、２……SiC等の粒子または繊維、３……
ムライト／ジルコニア複合セラミックス、４……押し
型、５……ムライト／ジルコニア複合セラミックス薄
板、６……ムライト／ジルコニア複合セラミックス体。
明図である。 １……受け型、２……SiC等の粒子または繊維、３……
ムライト／ジルコニア複合セラミックス、４……押し
型、５……ムライト／ジルコニア複合セラミックス薄
板、６……ムライト／ジルコニア複合セラミックス体。
Claims (2)
- 【請求項１】SiC等の粒子または繊維上にムライト／ジ
ルコニア複合セラミックスを載置し、これらを1000℃〜
1700℃の温度で加熱しながら15kg/mm2以下の圧力で加圧
して、上記ムライト／ジルコニアセラミックスを塑性変
形させ、ムライト／ジルコニアセラミックスの表面にSi
C等の粒子または繊維を埋め込むことを特徴とする、セ
ラミックスの複合方法。 - 【請求項２】複数のムライト／ジルコニア複合セラミッ
クス板の間にそれぞれSiC等の粒子または繊維を介装
し、これらの積層体を1000℃〜1700℃の温度で加熱しな
がら15kg/mm2以下の圧力で加圧して、上記ムライト／ジ
ルコニア複合セラミックスを塑性変形させムライト／ジ
ルコニア複合セラミックス板同士を接合するとともに、
そのムライト／ジルコニアセラミックス内にSiC等の粒
子または繊維を拡散させることを特徴とする、セラミッ
クスの複合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085790A JP2946594B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックスの複合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085790A JP2946594B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックスの複合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03228876A JPH03228876A (ja) | 1991-10-09 |
| JP2946594B2 true JP2946594B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=12038785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2085790A Expired - Lifetime JP2946594B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックスの複合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946594B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2085790A patent/JP2946594B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03228876A (ja) | 1991-10-09 |
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