JP2979531B2 - 繊維強化セラミックスおよびそれを用いた工具 - Google Patents
繊維強化セラミックスおよびそれを用いた工具Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば鉄、ニッケル、
コバルト等の合金あるいは各種材料の切削加工に有用な
材料およびそれを用いた切削工具に関する。
コバルト等の合金あるいは各種材料の切削加工に有用な
材料およびそれを用いた切削工具に関する。
【０００２】
【従来技術】従来から、セラミック工具としては酸化ア
ルミニウム（Ａｌ2Ｏ3 ）が主流であるが、Ａｌ2 Ｏ3
はそれ自体耐摩耗性には優れるものの強度や靱性に劣る
ことからこれらの欠点を解消するために各種の改善が行
われてきた。その代表的な材料としては、Ａｌ2 Ｏ3 に
対して酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）や炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）あるいは炭化チタン（ＴｉＣ）を添加し複合化する
ことにより材料自体の強靱化が図られてきたが、工具と
しての切削条件等がさらに厳しくなり、工具用材料とし
てもさらに高強度、高靱性化、耐摩耗性が要求されてい
る。
ルミニウム（Ａｌ2Ｏ3 ）が主流であるが、Ａｌ2 Ｏ3
はそれ自体耐摩耗性には優れるものの強度や靱性に劣る
ことからこれらの欠点を解消するために各種の改善が行
われてきた。その代表的な材料としては、Ａｌ2 Ｏ3 に
対して酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）や炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）あるいは炭化チタン（ＴｉＣ）を添加し複合化する
ことにより材料自体の強靱化が図られてきたが、工具と
しての切削条件等がさらに厳しくなり、工具用材料とし
てもさらに高強度、高靱性化、耐摩耗性が要求されてい
る。
【０００３】そこで、近年では上記の構成に代わり、各
種セラミックスからなる繊維状物質を添加した繊維強化
セラミックスが注目されている。これらの中でも特に炭
化珪素（ＳｉＣ），炭化チタン（ＴｉＣ），窒化チタン
（ＴｉＮ）及び炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）等のウイスカ
ーをマトリックス中に分散してなるウイスカー強化材料
はその特性に優れることから難削材料切削用材料として
注目されている。
種セラミックスからなる繊維状物質を添加した繊維強化
セラミックスが注目されている。これらの中でも特に炭
化珪素（ＳｉＣ），炭化チタン（ＴｉＣ），窒化チタン
（ＴｉＮ）及び炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）等のウイスカ
ーをマトリックス中に分散してなるウイスカー強化材料
はその特性に優れることから難削材料切削用材料として
注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、これ
らのウイスカー強化材料を用いた場合でも難削材料の切
削加工では、他の材料を切削する場合に比べて工具寿命
が著しく短く、場合によっては破壊的な摩耗を生じるこ
とがあり、工具性能として耐摩耗性および耐欠損性に対
し更に一層の改善が求められている。
らのウイスカー強化材料を用いた場合でも難削材料の切
削加工では、他の材料を切削する場合に比べて工具寿命
が著しく短く、場合によっては破壊的な摩耗を生じるこ
とがあり、工具性能として耐摩耗性および耐欠損性に対
し更に一層の改善が求められている。
【０００５】特にマトリックス−ウイスカー系において
は、ウイスカー自体の凝集部が存在するとそれが破壊の
起点となり強度が低下するという考えから、ウイスカー
自体をマトリックス中にいかに均一に分散させるかが技
術的なポイントとなっており、各種の均一分散法も提案
されているが特性の改善には至っていないのが現状であ
る。さらに焼結性を向上させたり、特性を向上すること
のできる第３添加物の探究もなされているが決定的な対
策とはなっていない。
は、ウイスカー自体の凝集部が存在するとそれが破壊の
起点となり強度が低下するという考えから、ウイスカー
自体をマトリックス中にいかに均一に分散させるかが技
術的なポイントとなっており、各種の均一分散法も提案
されているが特性の改善には至っていないのが現状であ
る。さらに焼結性を向上させたり、特性を向上すること
のできる第３添加物の探究もなされているが決定的な対
策とはなっていない。
【０００６】よって、本発明は、特にウイスカー添加系
の繊維強化セラミックスにおいて、その硬度および靱性
に優れたセラミックスを提供するとともに、これを用い
ることにより難削材料の切削において耐摩耗性および耐
欠損性に優れた工具を提供することを目的とするもので
ある。
の繊維強化セラミックスにおいて、その硬度および靱性
に優れたセラミックスを提供するとともに、これを用い
ることにより難削材料の切削において耐摩耗性および耐
欠損性に優れた工具を提供することを目的とするもので
ある。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、ウイス
カ−強化材料の強化メカニズムについて調査し、各種の
特性を向上させるための方法について検討を重ねたとこ
ろ、ウイスカー自体の粒子の配置が強度及び靱性を左右
するという見地を得、これに基づき詳細に検討を行った
ところ、これまでのウイスカーをマトリックス中に均一
に分散させるという考え方に反し、マトリックス中にお
いてウイスカーが密に存在する領域を点在させたとこ
ろ、高い強度を維持しつつ硬度及び靱性が顕著に向上
し、この焼結体を用いて難削材を切削したところ、破壊
的な摩耗を防止し優れた切削性能が発揮できることを見
出した。
カ−強化材料の強化メカニズムについて調査し、各種の
特性を向上させるための方法について検討を重ねたとこ
ろ、ウイスカー自体の粒子の配置が強度及び靱性を左右
するという見地を得、これに基づき詳細に検討を行った
ところ、これまでのウイスカーをマトリックス中に均一
に分散させるという考え方に反し、マトリックス中にお
いてウイスカーが密に存在する領域を点在させたとこ
ろ、高い強度を維持しつつ硬度及び靱性が顕著に向上
し、この焼結体を用いて難削材を切削したところ、破壊
的な摩耗を防止し優れた切削性能が発揮できることを見
出した。
【０００８】即ち、本発明の繊維強化セラミックスは、
マトリックス中にセラミックスウイスカーを分散含有し
てなるもので、前記ウイスカーが密に存在する凝集領域
が複数存在し、これらの凝集領域が０．５μｍ〜５０μ
ｍの間隔をもってマトリックス中に均一に点在してなる
ことを特徴とするものであって、特に、マトリックス成
分が酸化アルミニウムを主体とし、セラミックスウイス
カーが珪素、チタンのいずれかの炭化物、窒化物及び炭
窒化物から選ばれる少なくとも１種であり、さらに前記
ウイスカーが密に存在する凝集領域が２０μｍ〜２００
μｍの大きさの領域として存在することを特徴とするも
のである。
マトリックス中にセラミックスウイスカーを分散含有し
てなるもので、前記ウイスカーが密に存在する凝集領域
が複数存在し、これらの凝集領域が０．５μｍ〜５０μ
ｍの間隔をもってマトリックス中に均一に点在してなる
ことを特徴とするものであって、特に、マトリックス成
分が酸化アルミニウムを主体とし、セラミックスウイス
カーが珪素、チタンのいずれかの炭化物、窒化物及び炭
窒化物から選ばれる少なくとも１種であり、さらに前記
ウイスカーが密に存在する凝集領域が２０μｍ〜２００
μｍの大きさの領域として存在することを特徴とするも
のである。
【０００９】以下、本発明を詳述する。本発明の繊維強
化セラミックスは、組成的にはマトリックス成分とウイ
スカー成分とに大別される。このウイスカーは１０〜５
０体積％、特に２０〜４０体積％の割合で分散含有する
ことにより、効果的に強度および靱性を向上させること
ができ、ウイスカーの添加量が５０体積％より多くなる
と系全体の焼結性が低下し、所望の特性を得ることがで
きず、１０体積％より少ないとウイスカー添加により強
化作用が小さくなり特性の向上が見られなくなる。
化セラミックスは、組成的にはマトリックス成分とウイ
スカー成分とに大別される。このウイスカーは１０〜５
０体積％、特に２０〜４０体積％の割合で分散含有する
ことにより、効果的に強度および靱性を向上させること
ができ、ウイスカーの添加量が５０体積％より多くなる
と系全体の焼結性が低下し、所望の特性を得ることがで
きず、１０体積％より少ないとウイスカー添加により強
化作用が小さくなり特性の向上が見られなくなる。
【００１０】このようなマトリックス−セラミックウイ
スカー添加系において靱性や強度が向上するのは、クラ
ックの進展に対してウイスカーの引抜効果（プルアウト
効果）によるものと考えられており、あらゆる方向から
のクラックの進展に対して前記効果を発揮させるために
は図２に示すようにウイスカーをマトリックス中に均一
に且つランダムな方向に分散させることが重要であると
されている。
スカー添加系において靱性や強度が向上するのは、クラ
ックの進展に対してウイスカーの引抜効果（プルアウト
効果）によるものと考えられており、あらゆる方向から
のクラックの進展に対して前記効果を発揮させるために
は図２に示すようにウイスカーをマトリックス中に均一
に且つランダムな方向に分散させることが重要であると
されている。
【００１１】これに対し、本発明は、意図的にウイスカ
ーをマトリッスク中に不均一に分散させるもので、具体
的には、図１の本発明の繊維強化セラミックスの組織の
模式図に示すように、マトリックス中にウイスカーが密
に存在する領域Ａを形成させるとともに、かかる領域を
マトリックス中に点在させたものである。セラミックス
ウイスカ−が密に存在する領域Ａはその平均直径が２０
μm 〜２００μm 、特に４０〜１５０μm であることが
望ましい。また、領域Ａは、マトリックス中に均一に点
在するものであり、また、該領域Ａ間には厚さが０．５
μm 〜５０μm、特に３〜３０μm となる程度のウィス
カーが疎に存在する層Ｂが存在するように配置させる。
これにより、従来よりもチッピングが少なく耐摩耗性に
優れる繊維強化セラミック工具が得られる。
ーをマトリッスク中に不均一に分散させるもので、具体
的には、図１の本発明の繊維強化セラミックスの組織の
模式図に示すように、マトリックス中にウイスカーが密
に存在する領域Ａを形成させるとともに、かかる領域を
マトリックス中に点在させたものである。セラミックス
ウイスカ−が密に存在する領域Ａはその平均直径が２０
μm 〜２００μm 、特に４０〜１５０μm であることが
望ましい。また、領域Ａは、マトリックス中に均一に点
在するものであり、また、該領域Ａ間には厚さが０．５
μm 〜５０μm、特に３〜３０μm となる程度のウィス
カーが疎に存在する層Ｂが存在するように配置させる。
これにより、従来よりもチッピングが少なく耐摩耗性に
優れる繊維強化セラミック工具が得られる。
【００１２】また、本発明の繊維強化セラミックスにお
いて用いられるマトリックス成分としては、酸化アルミ
ニウム、酸化ジルコニウム、窒化珪素、炭化珪素等が挙
げられるが、工具用材料としての耐摩耗性の点からは酸
化アルミニウムがよく、この場合、酸化アルミニウムは
平均結晶粒径が０．２〜１０μm の粒子として存在する
ことがよい。一方、ウイスカー成分としては、ＳｉやＴ
ｉの炭化物、窒化物、炭窒化物から選ばれる少なくとも
１種であることが望ましく、その直径が０．３〜２．０
μm で、長さが１．５〜２００μm の粒子として存在す
ることがよいが、特にウイスカーが密に存在する領域に
おいては、ウイスカーは３〜５０μm の比較的短繊維と
して存在させることが効果的である。
いて用いられるマトリックス成分としては、酸化アルミ
ニウム、酸化ジルコニウム、窒化珪素、炭化珪素等が挙
げられるが、工具用材料としての耐摩耗性の点からは酸
化アルミニウムがよく、この場合、酸化アルミニウムは
平均結晶粒径が０．２〜１０μm の粒子として存在する
ことがよい。一方、ウイスカー成分としては、ＳｉやＴ
ｉの炭化物、窒化物、炭窒化物から選ばれる少なくとも
１種であることが望ましく、その直径が０．３〜２．０
μm で、長さが１．５〜２００μm の粒子として存在す
ることがよいが、特にウイスカーが密に存在する領域に
おいては、ウイスカーは３〜５０μm の比較的短繊維と
して存在させることが効果的である。
【００１３】また、本発明の繊維強化セラミックスによ
れば、かかる系に対してＹ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｓｃ、
Ｃｅ等の周期律表第３ａ族元素の酸化物、炭化物、窒化
物、硼化物の他、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 、Ｔｉ
Ｏ2 、Ａｌ18Ｂ4 Ｏ33等の酸化物を添加することにより
系の焼結性を改善することができ、さらにＢ4 Ｃや周期
律表第４ａ、５ａおよび６ａ族元素の炭化物、窒化物、
炭窒化物、硼化物等を添加することにより、硬度や靱性
などの特性の改善を行うことも当然できる。なお、これ
らの添加物は全量に対して、５〜３０重量％の割合で添
加することが望ましい。
れば、かかる系に対してＹ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｓｃ、
Ｃｅ等の周期律表第３ａ族元素の酸化物、炭化物、窒化
物、硼化物の他、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 、Ｔｉ
Ｏ2 、Ａｌ18Ｂ4 Ｏ33等の酸化物を添加することにより
系の焼結性を改善することができ、さらにＢ4 Ｃや周期
律表第４ａ、５ａおよび６ａ族元素の炭化物、窒化物、
炭窒化物、硼化物等を添加することにより、硬度や靱性
などの特性の改善を行うことも当然できる。なお、これ
らの添加物は全量に対して、５〜３０重量％の割合で添
加することが望ましい。
【００１４】かかる繊維強化セラミックスを作製する方
法としては、従来法によれば、Ａｌ2 Ｏ3 等のマトリッ
クス原料とウイスカーを液体中で良く混合した後乾燥さ
せてホットプレス法等により焼結させ、相対密度９５％
以上の高密度体を得る方法が採用される。これに対し
て、本発明の方法によれば、Ａｌ2 Ｏ3 原料およびウイ
スカー原料および必要に応じその他の添加物を所望の配
合比で調合し、これを溶媒とともに公知の方法で充分に
混合してスラリーを調製した後、スプレードライにより
乾燥し、平均粒径が２０〜２００μm 程度の粉体を作成
する。
法としては、従来法によれば、Ａｌ2 Ｏ3 等のマトリッ
クス原料とウイスカーを液体中で良く混合した後乾燥さ
せてホットプレス法等により焼結させ、相対密度９５％
以上の高密度体を得る方法が採用される。これに対し
て、本発明の方法によれば、Ａｌ2 Ｏ3 原料およびウイ
スカー原料および必要に応じその他の添加物を所望の配
合比で調合し、これを溶媒とともに公知の方法で充分に
混合してスラリーを調製した後、スプレードライにより
乾燥し、平均粒径が２０〜２００μm 程度の粉体を作成
する。
【００１５】本発明によれば、このスプレードライによ
り粉体内にウイスカーが密に存在する凝集部を有し、そ
の凝集部の回りにウイスカーが疎に存在しマトリックス
成分が多量に存在する表層部が形成された粉体を作成す
る。
り粉体内にウイスカーが密に存在する凝集部を有し、そ
の凝集部の回りにウイスカーが疎に存在しマトリックス
成分が多量に存在する表層部が形成された粉体を作成す
る。
【００１６】このような粉体の形成はスプレードライに
おける諸条件を制御することにより作成することができ
る。具体的には、調合後のスラリ−粘度を１．５ポイズ
以下、特に１ポイズ以下に制御することが必要で、１．
５ポイズより高いとウイスカ−が密に存在する凝集部と
ウイスカ−が疎に存在する表層部の形成が難しくなる。
また、スプレ−ドライ内の温風温度は８０℃〜２００℃
であるが、望ましくは１００℃〜１８０℃がよい。この
場合、入口温度が出口温度より高いと、前述した望まし
い組織に成りやすい。アトマイザ−回転数は５０００ｒ
ｐｍ〜１５０００ｒｐｍで行うが、望ましくは８０００
ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで凝集部の直径が２０μm 〜
２００μm に成りやすい。５０００ｒｐｍより遅いと凝
集部の径が大きく、又１５０００ｒｐｍより早いと径が
小さくなる傾向にある。このように凝集部の径や表層部
の厚みは組成、ウイスカ−量、スラリ−濃度、スプレ−
ドライの条件によりコントロ−ルできる。
おける諸条件を制御することにより作成することができ
る。具体的には、調合後のスラリ−粘度を１．５ポイズ
以下、特に１ポイズ以下に制御することが必要で、１．
５ポイズより高いとウイスカ−が密に存在する凝集部と
ウイスカ−が疎に存在する表層部の形成が難しくなる。
また、スプレ−ドライ内の温風温度は８０℃〜２００℃
であるが、望ましくは１００℃〜１８０℃がよい。この
場合、入口温度が出口温度より高いと、前述した望まし
い組織に成りやすい。アトマイザ−回転数は５０００ｒ
ｐｍ〜１５０００ｒｐｍで行うが、望ましくは８０００
ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで凝集部の直径が２０μm 〜
２００μm に成りやすい。５０００ｒｐｍより遅いと凝
集部の径が大きく、又１５０００ｒｐｍより早いと径が
小さくなる傾向にある。このように凝集部の径や表層部
の厚みは組成、ウイスカ−量、スラリ−濃度、スプレ−
ドライの条件によりコントロ−ルできる。
【００１７】次に、上記のようにして得られた粉体より
粗大粒をメッシュパスにて除外した後、ホットプレス焼
成を行う。ホットプレス焼成では、真空、Ａｒあるいは
Ｎ２ 等の不活性ガス及びカーボン等を含有する還元雰
囲気中で３５０Ｋｇ／ｃｍ２ 以上の圧力を付与し１７
５０℃〜１９５０℃の温度で０．５〜２０時間程度焼成
することにより相対密度９９％以上に緻密化することが
できる。また、他の焼成方法として、真空もしくは不活
性ガスもしくは還元性雰囲気等で１７５０℃〜１９５０
℃の温度で焼成した後、さらに不活性雰囲気中で１７０
０℃〜１９００℃で熱間静水圧焼成することによりさら
に高密度化を図ることができる。
粗大粒をメッシュパスにて除外した後、ホットプレス焼
成を行う。ホットプレス焼成では、真空、Ａｒあるいは
Ｎ２ 等の不活性ガス及びカーボン等を含有する還元雰
囲気中で３５０Ｋｇ／ｃｍ２ 以上の圧力を付与し１７
５０℃〜１９５０℃の温度で０．５〜２０時間程度焼成
することにより相対密度９９％以上に緻密化することが
できる。また、他の焼成方法として、真空もしくは不活
性ガスもしくは還元性雰囲気等で１７５０℃〜１９５０
℃の温度で焼成した後、さらに不活性雰囲気中で１７０
０℃〜１９００℃で熱間静水圧焼成することによりさら
に高密度化を図ることができる。
【００１８】
【作用】マトリックス−ウイスカー添加によれば、セラ
ミック内をクラックが進展する場合には、マトリッス中
を走りランダムに配向したウイスカーに達することによ
りクラックが偏向され、その繰り返しにより徐々にクラ
ックのエネルギーが消失し、クラックの進展が止まると
いうメカニズムからなるが、本発明のセラミックスによ
れば、ウイスカーを不均一に分散させセラミックス中に
ウイスカーが密に存在する領域をマトリックス中に点在
させた組織となすことにより、飛躍的に強度および靱性
を高めることができる。
ミック内をクラックが進展する場合には、マトリッス中
を走りランダムに配向したウイスカーに達することによ
りクラックが偏向され、その繰り返しにより徐々にクラ
ックのエネルギーが消失し、クラックの進展が止まると
いうメカニズムからなるが、本発明のセラミックスによ
れば、ウイスカーを不均一に分散させセラミックス中に
ウイスカーが密に存在する領域をマトリックス中に点在
させた組織となすことにより、飛躍的に強度および靱性
を高めることができる。
【００１９】この理由について考察するに、クラックは
マトリックス中では進展しやすいが、ウイスカーが密に
存在する領域に到達するとクラックは密に存在するウイ
スカーの作用によりクラックのエネルギーを急激に消失
させることができ、それによりクラックは領域Ａ内でそ
れ以上進展できなくなるためと考えられる。
マトリックス中では進展しやすいが、ウイスカーが密に
存在する領域に到達するとクラックは密に存在するウイ
スカーの作用によりクラックのエネルギーを急激に消失
させることができ、それによりクラックは領域Ａ内でそ
れ以上進展できなくなるためと考えられる。
【００２０】それにより、例えば本発明のセラミックス
を工具材料として用いた場合、難削材切削において破壊
的な摩耗およびクラックの進展に伴うチッピングを効果
的に防止することができる。
を工具材料として用いた場合、難削材切削において破壊
的な摩耗およびクラックの進展に伴うチッピングを効果
的に防止することができる。
【００２１】
【実施例】Ａｌ2 Ｏ3 粉末（平均粒径０．２μm ）と、
ＳｉＣ，ＴｉＣＮ，ＴｉＮ及びＴｉＣウイスカー（短軸
長０．５〜１．０μm 、アスペクト比５０、長さ２０〜
１００μm ）とを表１に示す割合に秤量し溶媒として水
を用いてナイロンボ−ルにて充分に混合しスラリーを作
製した。次にこのスラリーを粘度１．５ポイズ以下の濃
度に調整し、入口温度２００℃、出口温度１２０℃及び
アトマイザ−回転数１００００ｒｐｍにてスプレ−ドラ
イを行い平均粒径８０μm の造粒粉体を作製した。
ＳｉＣ，ＴｉＣＮ，ＴｉＮ及びＴｉＣウイスカー（短軸
長０．５〜１．０μm 、アスペクト比５０、長さ２０〜
１００μm ）とを表１に示す割合に秤量し溶媒として水
を用いてナイロンボ−ルにて充分に混合しスラリーを作
製した。次にこのスラリーを粘度１．５ポイズ以下の濃
度に調整し、入口温度２００℃、出口温度１２０℃及び
アトマイザ−回転数１００００ｒｐｍにてスプレ−ドラ
イを行い平均粒径８０μm の造粒粉体を作製した。
【００２２】その後、工具形状ＲＮＧＮ１２０４１６に
プレス成形し得られた成形体を３５０ｋｇ／ｃｍ2 の加
圧下で１８００〜１９００℃でホットプレス焼成し、相
対密度９９％以上の焼結体を作製した。
プレス成形し得られた成形体を３５０ｋｇ／ｃｍ2 の加
圧下で１８００〜１９００℃でホットプレス焼成し、相
対密度９９％以上の焼結体を作製した。
【００２３】また、比較例として、同一を組成系におい
て混合物をボールミルにて均一に混合したものを同様な
方法でプレス成形、圧力３５０ｋｇ／ｃｍ2 で１７５０
〜１９００℃で１時間焼成し焼成し比較用焼結体を作成
した。
て混合物をボールミルにて均一に混合したものを同様な
方法でプレス成形、圧力３５０ｋｇ／ｃｍ2 で１７５０
〜１９００℃で１時間焼成し焼成し比較用焼結体を作成
した。
【００２４】得られた各焼結体に対して、電子顕微鏡写
真によりウイスカー凝集領域の大きさおよびウイスカー
が疎の層の厚みを数点測定し平均値を求めた。さらに焼
結体に対してＪＩＳＲ１６０１に基づき抗折強度、ＩＦ
法により靱性値をそれぞれ測定し、またビッカース硬度
を測定した。さらに、被削材としてインコネル７１８を
用い、切削速度３００ｍ／ｍｉｎ、切り込み１．０ｍｍ
／ｒｅｖ、送り０．１ｍｍの切削条件で切削テストを行
い、工具がチッピングを生じるまでの時間および３分切
削後のフランク摩耗量を測定した。結果は表２に示し
た。
真によりウイスカー凝集領域の大きさおよびウイスカー
が疎の層の厚みを数点測定し平均値を求めた。さらに焼
結体に対してＪＩＳＲ１６０１に基づき抗折強度、ＩＦ
法により靱性値をそれぞれ測定し、またビッカース硬度
を測定した。さらに、被削材としてインコネル７１８を
用い、切削速度３００ｍ／ｍｉｎ、切り込み１．０ｍｍ
／ｒｅｖ、送り０．１ｍｍの切削条件で切削テストを行
い、工具がチッピングを生じるまでの時間および３分切
削後のフランク摩耗量を測定した。結果は表２に示し
た。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】表１および表２から明らかなように、ウイ
スカーを均一に分散した試料Ｎo.１１〜１８に対して、
本発明に基づきウイスカーを部分的に凝集させた試料Ｎ
o.１〜１０ではいずれも靱性および硬度において高い値
を示した。なお、比較品と本発明品とのクラックの進展
の状況を観察したところ、比較品においては、クラック
はウイスカーにより偏向しつつ伸びていたが、本発明品
では凝集領域でクラックは確実に止まっており、クラッ
クの長さも本発明品は比較品と比べ短いものであった。
また、切削試験においても難削材の切削で従来品に比較
して本発明品はいずれも長寿命を示した。
スカーを均一に分散した試料Ｎo.１１〜１８に対して、
本発明に基づきウイスカーを部分的に凝集させた試料Ｎ
o.１〜１０ではいずれも靱性および硬度において高い値
を示した。なお、比較品と本発明品とのクラックの進展
の状況を観察したところ、比較品においては、クラック
はウイスカーにより偏向しつつ伸びていたが、本発明品
では凝集領域でクラックは確実に止まっており、クラッ
クの長さも本発明品は比較品と比べ短いものであった。
また、切削試験においても難削材の切削で従来品に比較
して本発明品はいずれも長寿命を示した。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の繊維強化セ
ラミックスは、高硬度および高靱性を有し、インコネル
等の難削材の切削加工においても切削時のチッピングを
防止することができる。よって、工具寿命に対する切削
安定性を付与できるとともに工具の長寿命化を図ること
ができる。
ラミックスは、高硬度および高靱性を有し、インコネル
等の難削材の切削加工においても切削時のチッピングを
防止することができる。よって、工具寿命に対する切削
安定性を付与できるとともに工具の長寿命化を図ること
ができる。
【図１】本発明の繊維強化セラミックスの組織構造の模
式図である。
式図である。
【図２】従来の繊維強化セラミックスの組織構造の模式
図である。
図である。
Ａ ウイスカーが密に存在する領域 Ｂ ウイスカーが疎に存在する領域
Claims (4)
- 【請求項１】 マトリックス中にセラミックスウイスカ
ーを分散含有してなる繊維強化セラミックスにおいて、
前記ウイスカーが密に存在する凝集領域が、０．５μｍ
〜５０μｍの間隔をもってマトリックス中に点在してな
ることを特徴とする繊維強化セラミックス。 - 【請求項２】 マトリックス成分が酸化アルミニウムを
主体とし、セラミックスウイスカーが珪素あるいはチタ
ンの炭化物、窒化物及び炭窒化物から選ばれる少なくと
も１種である請求項１記載の繊維強化セラミックス。 - 【請求項３】 前記ウイスカーが密に存在する凝集領域
が２０μｍ〜２００μｍの大きさで存在する請求項１記
載の繊維強化セラミックス。 - 【請求項４】 マトリックス中にセラミックスウイスカ
ーを分散含有してなる繊維強化セラミックスからなり、
前記ウイスカーが密に存在する凝集領域が、０．５μｍ
〜５０μｍの間隔をもってマトリックス中に点在してな
ることを特徴とする繊維強化セラミックス工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156828A JP2979531B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-06-27 | 繊維強化セラミックスおよびそれを用いた工具 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-92970 | 1991-03-29 | ||
| JP9297091 | 1991-03-29 | ||
| JP3156828A JP2979531B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-06-27 | 繊維強化セラミックスおよびそれを用いた工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367573A JPH04367573A (ja) | 1992-12-18 |
| JP2979531B2 true JP2979531B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=26434339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3156828A Expired - Lifetime JP2979531B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-06-27 | 繊維強化セラミックスおよびそれを用いた工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2979531B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP3156828A patent/JP2979531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04367573A (ja) | 1992-12-18 |
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