JP2988690B2 - 分散強化型複合セラミックス及び分散強化型複合セラミックス製造用複合粒子の製造方法 - Google Patents

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、窒化けい素、炭化けい素もしくはサイアロ
ンを主成分とする分散強化型複合セラミックス及びかか
る複合セラミックスを得るための複合粒子の製造方法に
関する。

（従来の技術） 窒化けい素、炭化けい素、サイアロンは構造用セラミ
ックスとしてガスタービン、自動車用エンジンなど種々
の用途が期待されている。しかしながら、それぞれ解決
しなくてはならない課題を抱えている。例えば、窒化け
い素では室温から1000℃付近まで強度が高く、かつ靭性
も優れているが、1200℃以上になると強度が低下する。
炭化けい素やサイアロンは強度、破壊靭性は低いが、高
温での強度低下が少なく、1400〜1500℃まで強度が保持
され、耐酸化性にも優れている。

そこで、これらの欠点を補うために他のセラミックス
と複合化するという研究が精力的に進められている。即
ち、窒化けい素、炭化けい素又はサイアロンを母相（マ
トリックス）とし、焼結過程で高温に曝されてもマトリ
ックスと反応せず、また変質しないような高融点の異種
セラミックスを分散させ、それにより強化しようという
ものである。

しかしながら、上述した複合セラミックスでは分散種
と母相の原料粉末を混合して焼結するという従来からの
セラミックス製造プロセスと同じ手法が用いられるた
め、第２図に示すようにマトリックスを構成するセラミ
ックス粒子１間の粒界にのみ分散相２が存在する。その
ため、マトリックス粒子を横切る亀裂（粒内破壊）を防
止することが困難となる。即ち、セラミックスの破壊は
一般には粒界破壊と粒内破壊の混合モードで起こるが、
特に室温のような低温域では粒内破壊が支配的になるこ
とが多い。分散粒子が粒界にのみ存在している分散強化
型複合セラミックスは、前記混合モードの破壊に対して
分散強化手法による本来期待されるべき性能を十分に達
成できない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされ
たもので、炭化けい素、窒化けい素及びサイアロンの少
なくとも１種を母相とし、強度、靭性などを改善した分
散強化型複合セラミックス及びかかる複合セラミックス
の製造に用いられる複合粒子の製造方法を提供しようと
するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係わる分散強化型複合セラミックスは、炭化
けい素、窒化けい素及びサイアロンを母相とし、Ti、Z
r、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化物、窒化物、Cr、M
o、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、La
の硼化物の中の少なくとも１種（母相が窒化けい素の場
合は窒化硼素［BN］を除く）を分散相とする複合セラミ
ックスにおいて、 前記分散相の含有量は、２〜35重量％であり、かつ 前記分散相は、平均粒径が2.0μｍ以下で、前記母相
粒子内のみに取込まれた形でセラミックス全体に均一に
分散していることを特徴とするものである。

上記母相中の分散相の平均粒径は、2.0μｍ以下にす
ることが必要である。この理由は、その平均粒径が2.0
μｍを越えると、母相である炭化けい素、窒化けい素も
しくはサイアロンの粒径が大きくなることを意味し、焼
結性が低下すると共に、焼結体を構成するマトリックス
粒子が粗大化して、特性低下を招く恐れがある。

上記分散相の含有量を２重量％未満にすると、分散相
による複合セラミックスの分散強化を十分に改善するこ
とが困難となる。一方、前記分散相の含有量が35重量％
を越えると、複合セラミックスの焼結性が低下し、それ
に伴って強度なのど特性を低下させる恐れがある。

本発明に係わる分散強化型複合セラミックスは、炭化
けい素繊維を更に５〜40重量％複合して強化されるもの
も包含される。かかる炭化けい素繊維としては、例えば
炭化けい素の連続繊維、ウィスカーを挙げることができ
る。前記炭化けい素繊維量を限定した理由は、その量を
５重量％未満にすると炭化けい素繊維による分散強化を
改善することができず、一方その量が40重量％を越える
と、焼結性がかなり低下し、それに伴って強度などの特
性を低下させる。

本発明に係わる分散強化型複合セラミックスの製造方
法を以下に説明する。

まず、炭化けい素又は窒化けい素の粒子内に分散相で
あるTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化物、窒化
物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化
物、Sr、Laの硼化物の中の少なくとも１種（前記粒子が
窒化けい素の場合は窒化硼素［BN］を除く）を種子粉末
として取り込むことにより複合セラミックス原料として
の複合粒子を製造する。これら複合粒子の製造は、次式
（１），（２）で表わされるシリカ還元法による炭化け
い素、窒化けい素の合成が利用される。

SiO₂＋3C→SiC＋2CO …（１） 3SiO₂＋6C＋N₂→Si₃N₄＋6CO …（２） 上記反応（１）、（２）において、SiC、Si₃N₄、Si₂N
₂OといったSiを陽イオンとする炭化けい素、窒化けい素
そのものもしくはそれらの類似化合物を種子粉末として
加えることにより、粒子成長の核として働き、粒径、粒
形などを制御できる。このような反応及び種子粉末を加
えて結晶成長の核とするという考え方から、種子粉末と
して利用し得る化合物について検討した結果、前記Ti、
Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化物、窒化物、Cr、M
o、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、La
の硼化物の中の少なくとも１種の化合物でも種子として
の機能を果すことから、これらを前記反応（１）、
（２）の粉末粒子成長の核（種子粉末）として用いるこ
とによって、炭化けい素、窒化けい素の粒子内に異種粒
子が種子粉末とした取込まれた複合粒子を製造できるこ
とを見い出した。かかる複合粒子の製造において、粒径
が比較的大きなものと小さなものを混合した種子粉末を
用いると、成形密度、焼結性の向上に寄与する粒径分布
が制御された複合粒子を得ることが可能となる。なお、
シリカ還元法においては原料SiO₂に限らず、その前駆体
でもよく、反応過程でSiO₂となればよい。

次いで、前記種子粉末を取り込んだ炭化けい素の複合
粒子及び窒化けい素の複合粒子のいずれか一方又は両者
を原料として焼結することにより分散強化型複合セラミ
ックスを製造する。この場合、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta
の炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化
物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の少なく
とも１種を前記原料と共に焼結してもよく、更に５〜40
重量％の炭化けい素繊維を配合して焼結してもよい。

本発明に係わる別の分散強化型複合セラミックスは、
炭化けい素、窒化けい素及びサイアロンの少なくとも１
種を母相とし、SiCウィスカーで強化した複合セラミッ
クスにおいて、前記SiCウィスカーが母相粒子内に取込
まれた形でセラミックス全体に均一に分散していること
を特徴とするものである。

上記母相中のSiCウィスカーは、平均直径１μｍ以
下、平均長さ５μｍ以下のものを用いることが望まし
い。この理由は、その平均直径が１μｍを越え、平均長
さが５μｍを越えると、母相である炭化けい素、窒化け
い素もしくはサイアロンの粒径が大きくなることを意味
し、焼結性が低下すると共に、焼結体を構成するマトリ
ックス粒子が粗大化して、特性低下を招く恐れがあるか
らである。

上記母相中でのSiCウィスカーの含有量は、２〜40重
量％とすることが望ましい。この理由は、SiCウィスカ
ーの含有量を２重量％未満にすると分散相による分散強
化を十分に改善することが困難となり、一方その含有量
が40重量％を越えると焼結性が低下し、それに伴って、
強度などの特性を低下させる恐れがある。

本発明に係る分散強化型複合セラミックスは、SiCウ
ィスカーが取込まれた母相粒子のみならず、該母相粒子
の粒界に前記SiCウィスカー、又はTi、Zr、Hf、Ｖ、N
b、Taの炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化
物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中
の少なくとも１種の分散相が存在する場合も包含され
る。この場合、前記粒界に存在するSiCウィスカー又は
分散相はセラミックス全体に均一に分散しているいるこ
とが必要である。また、前記粒界に存在するSiCウィス
カー又は分散相のセラミックス中の許容限界量は、30重
量％以下とすることが望ましい。

本発明に係わる別の分散強化型複合セラミックスの製
造方法を以下に説明する。

まず、SiCウィスカーを種子として前述したシリカ還
元法により炭化けい素又は窒化けい素粒子内に取り込ん
で複合セラミックスの原料としての複合粒子を製造す
る。

次いで、前記SiCウィスカーを取り込んだ炭化けい素
の複合粒子及び窒化けい素の複合粒子のいずれか一方又
は両者を原料として焼結することにより分散強化型複合
セラミックスを製造する。この場合、SiCウィスカー、
及びTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化物、窒化
物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化
物、Sr、Laの硼化物の中の少なくとも１種を前記原料と
共に焼結して分散強化型複合セラミックスを製造しても
よい。

（作用） 本発明によれば、第１図に示すように炭化けい素、窒
化けい素及びサイアロンの母相粒子11内に、Ti、Zr、H
f、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗ
の炭化物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化
物の中の少なくとも１種の分散相12が取込まれた形で分
散した構成とすることによって、前記母相粒内に取り込
まれた分散相が粒内破壊モードの亀裂進展の抵抗として
働くため、破壊靭性と強度が向上された分散強化型複合
セラミックスを得ることができる。また、高温において
は前記母相粒内に取り込まれた分散相が該母相粒子の変
形を防止できため、高温特性の改善にも寄与される。

また、炭化けい素繊維（連続繊維又はウィスカー）を
複合させることによって、母相粒子内に異種粒子が存在
していることから繊維／母相界面に残留応力が発生し、
これが繊維と相互作用するため、母相粒内に分散相が存
在していない場合より強化機構がより顕著に働き、高強
度の複合セラミックスを得ることができる。

更に、分散相であるTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化
物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂ
の炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の少なくとも１
種を種子粉末としてシリカ還元法により炭化けい素又は
窒化けい素の粒子内に取り込んで複合粒子を製造し、こ
の複合粒子を原料として焼結することによって、分散相
が炭化物、硼化物、窒化物から選ばれる特定の材料から
なるため、該分散相が母相と反応したり、変質したりす
ることなく、母相である炭化けい素、窒化けい素、サイ
アロンに対して分散強化作用がなされ、かつ母相と共に
全体に均一に分散される。その結果、既述した破壊靭
性、強度、更に高温特性が向上された分散強化型複合セ
ラミックスを製造できる。

一方、炭化けい素、窒化けい素及びサイアロンの母相
粒子内にSiCウィスカーが取込まれた形で分散した構成
とすることによって、前記母相粒内に取り込まれたSiC
ウィスカーが粒内破壊モードの亀裂進展の抵抗として働
くため、破壊靭性と強度が向上された分散強化型複合セ
ラミックスを得ることができる。また、高温においては
前記母相粒内に取り込まれたSiCウィスカーが該母相粒
子の変形を防止できため、高温特性の改善にも寄与され
る。この場合、前記SiCウィスカーは母相粒内だけでな
く、粒界部分にも存在させることも包含され、更に前述
した炭化物、硼化物、窒化物から選ばれる分散相を該粒
界部分に存在させることも包含され、母相粒内にSiCウ
ィスカーを取り込ませた場合と同様な特性を有する分散
強化型複合セラミックスを得ることができる。

また、SiCウィスカーを種子としてシリカ還元法によ
り炭化けい素又は窒化けい素の粒子内に取り込んで複合
粒子を製造し、この複合粒子を原料として焼結すること
によって、母相と反応したり、変質したりすることな
く、母相である炭化けい素、窒化けい素、サイアロンに
対してSiCウィスカーによる分散強化作用がなされ、か
つ母相と共に全体に均一に分散される。その結果、既述
した破壊靭性、強度、更に高温特性が向上された分散強
化型複合セラミックスを製造できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１−１〜１−25 まず、平均粒径0.013μｍの微粒SiO₂微粒子１重量部
と、平均粒径0.03μｍの炭素微粒子0.5重量部と、種子
結晶としての平均粒径0.5μｍのTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、T
aの炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼
化物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物0.1重量部
とをポリエチレン製ポットに入れ、石英ボールとともに
ボールミルにより混合粉末を調整した。この混合粉末を
カーボントレーに充填し、窒素ガス中1450℃、５時間焼
成する、前述した（２）式のシリカ還元法により反応さ
せることにより反応終了後に石英ボートに移し変えて、
空気中700℃、３時間の条件で脱炭処理することによ
り、窒化けい素を主成分とし、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta
の炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化
物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の１種を
分散種として粒内に取込んだ25種の窒化けい素複合粒子
を合成した得た。

次いで、前記Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化
物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂの炭化
物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の１種を分散種として
粒内に取込んだ窒化けい素複合粒子に、Y₂O₃5重量％、A
l₂O₃2重量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノールの
溶媒中の存在下、アルミナ製ボールミルで48時間粉砕混
合することにより25種の焼結用原料粉末を調製した。つ
づいて、これら原料粉末をカーボン製モールドに入れ、
1780℃、400kg/cm²の条件で60分間ホットプレス焼結す
ることにより下記第１表に示す組成の25種の窒化けい素
系分散強化型複合セラミックスを製造した。

実施例２−１〜２−25 前記実施例１−１〜１−25と同様なTi、Zr、Hf、Ｖ、
Nb、Taの炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化
物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中
の１種を分散種として粒内に取込んだ窒化けい素複合粒
子にY₂O₃5重量％、Al₂O₃5重量％を焼結助剤として加
え、ｎ−ブタノールの溶媒中の存在下、アルミナ製ボー
ルミルで48時間粉砕混合することにより25種の焼結用原
料粉末を調製した。つづいて、これら原料粉末にパラフ
ィン（バインダー）を７重量％添加配合し、700kg/cm²
の成形圧力で冷間プレスすることにより、長さ60mm、幅
40mm、厚さ10mmの板状成形体を得た。次いで、これら成
形体を窒素雰囲気下、700℃で加熱処理を施し、バイン
ダーを揮発除去させた後、カーボン製の容器に入れ、窒
素ガス雰囲気下1800℃の温度で120分間常圧焼結を行な
うことにより下記第１表に示す組成の25種の窒化けい素
系分散強化型複合セラミックスを製造した。

実施例３−１〜３−25 まず、平均粒径0.013μｍの微粒SiO₂微粒子１重量部
と、平均粒径0.03μｍの炭素微粒子0.5重量部と、種子
結晶としての平均粒径0.5μｍのTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、T
aの炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼
化物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物0.1重量部
とをポリエチレン製ポットに入れ、石英ボールとともに
ボールミルにより混合粉末を調整した。この混合粉末を
カーボントレーに充填し、非酸化性雰囲気下で、1550
℃、５時間焼成する、前述した（１）式のシリカ還元法
により反応させることにより炭化けい素を主成分とし、
Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化物、窒化物、C
r、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化物、S
r、Laの硼化物の中の１種を分散種として粒内に取込ん
だ25種の炭化けい素複合粒子を合成した。

次いで、前記のTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼
化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、窒化物、
Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の１種を分散
種として粒内に取込んだ炭化けい素複合粒子に、アモル
ファス硼素（Ｂ）0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重量％
を焼結助剤として加え、エタノール溶媒の存在下、プラ
スティック製ボールミルで48時間混合することにより25
種の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これら原料
粉末にステアリン酸（バインダー）を10重量％添加配合
し、1000kg/cm²の成形圧力で冷間プレスすることによ
り、長さ60mm、幅40mm、厚さ10mmの板状成形体を得た。
これら成形体を窒素雰囲気下、800℃で加熱処理を施
し、バインダーを揮発除去させた後、カーボン製の容器
に入れ、アルゴンガス雰囲気下、2050℃の温度で120分
間常圧焼結を行なうことにより下記第１表に示す組成の
25種の炭化けい素系分散強化型複合セラミックスを製造
した。

実施例４−１〜４−25 サイアロンは、β型窒化けい素のSi及びＮの一部がそ
れぞれAl及びＯで置換された固溶体であるβ型サイアロ
ンと、α型窒化けい素のSiおよびＮの一部がそれぞれAl
及びＯで置換された固溶体であって、かつSi−Ｎの単位
格子中に存在する格子間空隙にＹなどの金属が侵入、固
溶したα型サイアロンとが知られている。即ち、α型サ
イアロンは M_x（Si、Al）₁₂（Ｏ、Ｎ）₁₆ …（３） （M;Y、Mg、Liなど） で表されるものである。また、β型サイアロンは Si_6-ZAl₂O₂N_8-2 …（４） （Ｚ＝０〜4.2） で表される。

本発明による分散強化はα、βのどちらのサイアロン
にも、またαとβの両者が存在する場合にも同じような
効果があるが、本実施例ではβ型サイアロンについて詳
細に述べることにする。

まず、実施例１−１〜１−25で合成したTi、Zr、Hf、
Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭
化物、硼化物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の
中の１種を分散種として粒内に取込んだ窒化けい素複合
粒子に前記（４）式のＺの値が１となるようにAl₂O₃とA
lNを秤量添加し、ｎ−ブタノールの溶媒の存在下、プラ
スティック製ボールミルで48時間混合することにより25
種の焼結用原料粉末を調製した。

次いで、前記各原料粉末をカーボン製のモールドに入
れ、1800℃、400kg/cm²の条件で60分間ホットプレス焼
結することにより下記第１表に示す組成の25種のサイア
ロン系分散強化型複合セラミックスを製造した。

実施例５−１〜５−25 前記実施例４−１〜４−25と同様な焼結用原料粉末
に、ステアリン酸（バインダー）を７重量％添加配合
し、700kg/cm²の成形圧力で冷間プレスすることによ
り、長さ60mm、幅40mm、厚さ10mmの板状成形体を得た。
これら成形体を窒素雰囲気下、700℃で加熱処理を施
し、バインダーを揮発除去させた後、カーボン製の容器
に入れ、窒素ガス雰囲気下、1825℃の温度で120分間常
圧焼結を行なうことにより下記第１表に示す組成の25種
のサイアロン系分散強化型複合セラミックスを製造し
た。

比較例１−１〜１−25 窒化けい素粉末に、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化
物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂ
の炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の１種を前記実
施例１−１〜１−25に示した窒化けい素複合粒子に含ま
れる分散種と同じ量になるように換算して添加し、更に
Y₂O₃5重量％、Al₂O₃2重量％を焼結助剤として加え、ｎ
−ブタノールの溶媒中の存在下、プラスティック製ボー
ルミルで48時間粉砕混合することにより25種の焼結用原
料粉末を調製した。

次いで、前記各原料粉末をカーボン製モールドに入
れ、1780℃、400kg/cm²の条件で60分間ホットプレス焼
結することにより下記第１表に示す組成の25種の窒化け
い素系分散強化型複合セラミックスを製造した。

比較例２−１〜２−25 窒化けい素粉末に、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化
物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂ
の炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の１種を前記実
施例１−１〜１−25に示した窒化けい素複合粒子に含ま
れる分散種と同じ量になるように換算して添加し、更に
Y₂O₃5重量％、Al₂O₃5重量％を焼結助剤として加え、ｎ
−ブタノールの溶媒中の存在下、アルミナ製ボールミル
で48時間粉砕混合することにより25種の焼結用原料粉末
を調製した。

次いで、前記各原料粉末にパラフィン（バインダー）
を７重量％添加配合し、700kg/cm²の成形圧力で冷間プ
レスすることにより、長さ60mm、幅40mm、厚さ10mmの板
状成形体を得た。次いで、これら成形体を窒素雰囲気
下、700℃で加熱処理を施し、バインダーを揮発除去さ
せた後、カーボン製の容器に入れ、窒素ガス雰囲気下18
00℃の温度で120分間常圧焼結を行なうことにより下記
第１表に示す組成の25種の窒化けい素系分散強化型複合
セラミックスを製造した。

比較例３−１〜３−25 窒化けい素粉末にTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、
硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂの炭
化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の１種を、前記実施
例３−１〜３−25に示した炭化けい素複合粒子に含まれ
る分散種と同じ量になるように換算して添加し、更にア
モルファス硼素（Ｂ）0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重
量％を焼結助剤として加え、エタノール溶媒の存在下、
プラスティック製ボールミルで48時間混合することによ
り25種の焼結用原料粉末を調製した。

次いで、各原料粉末にステアリン酸（バインダー）を
10重量％添加配合し、1000kg/cm²の成形圧力で冷間プレ
スすることにより、長さ60mm、幅40mm、厚さ10mmの板状
成形体を得た。これら成形体を窒素雰囲気下、800℃で
加熱処理を施し、バインダーを揮発除去させた後、カー
ボン製の容器に入れ、アルゴンガス雰囲気下、2050℃の
温度で120分間常圧焼結を行なうことにより下記第１表
に示す組成の25種の炭化けい素系分散強化型複合セラミ
ックスを製造した。

比較例４−１〜４−25 窒化けい素粉末に、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化
物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂ
の炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の１種を前記実
施例４−１〜４−25に示したサイアロン系複合粒子に含
まれる分散種と同じ量になるように換算して添加し、更
に前記（４）式のＺの値が１となるようにAl₂O₃とAlNを
秤量添加し、ｎ−ブタノールの溶媒の存在下、プラステ
ィック製ボールミルで48時間混合することにより25種の
焼結用原料粉末を調製した。

次いで、前記各原料粉末をカーボン製のモールドに入
れ、1800℃、400kg/cm²の条件で60分間ホットプレス焼
結することにより下記第１表に示す組成の25種のサイア
ロン系分散強化型複合セラミックスを製造した。

比較例５−１〜５−25 前記実施例４−１〜４−25と同様な焼結用原料粉末
に、ステアリン酸（バインダー）を７重量％添加配合
し、700kg/cm²の成形圧力で冷間プレスすることによ
り、長さ60mm、幅40mm、厚さ10mmの板状成形体を得た。
これら成形体を窒素雰囲気下、700℃で加熱処理を施
し、バインダーを揮発除去させた後、カーボン製の容器
に入れ、窒素ガス雰囲気下、1825℃の温度で120分間常
圧焼結を行なうことにより下記第１表に示す組成の25種
のサイアロン系分散強化型複合セラミックスを製造し
た。

得られた本実施例１−１〜１−25、２−１〜25、３−
１〜３−25、４−１〜４−25、５−１〜５−25比較例１
−１〜１−25、２−１〜２−25、３−１〜３−25、４−
１〜４−25、５−１〜５−25の分散強化型複合セラミッ
クスを4mm×3mm×40mmの大きさの試験片に加工し、JIS
に基づく３点曲げ試験によって、室温と、高温強度を求
めた。なお、窒化けい素系分散強化型複合セラミックス
の場合は1300℃での高温曲げ強度、炭化けい素及びサイ
アロン系の分散強化型複合セラミックス場合は1500℃で
の高温曲げ強度を求めた。

また、前記各試験片について破壊靭性を求めた。この
破壊靭性はJISR1601に基づき、前記試験片にダイヤモン
ドカッターにて試料面中央部に幅0.1mm、深さ0.75mmの
Ｕ字形のノッチを入れ、スパン20mm、クロスヘッドスピ
ード0.5mm/minの条件で、３点曲げ試験を行なう（SENB
法）ことにより求めた。試験は常温で行ない、破壊靭性
（K_IC）の値は、次式に従って算出した。

K_IC＝Ｙσａ^1/2 …（５） Y :形状因子 σ：曲げ強度 a :亀裂長さ これらの結果を、下記第１表にまとめて併記した。

実施例１−26〜１−31、参照例１−１〜１−３ 実施例１−１と同様の方法で複合粒子を作製する際、
種子として加える分散種の粒径と添加量を変えて複合粒
子を作製し、これら複合粒子を用いて実施例１−１と同
様な方法により９種の窒化けい素系分散強化型複合セラ
ミックスを製造した。

得られた実施例１−26〜１−31、参照例１−１〜１−
３の分散強化型複合セラミックスについて、前述したの
と同様な試験方法により曲げ強度と破壊靭性を測定し
た。その結果を下記第２表に示す。

実施例６−１〜６−３ 実施例１−１、１−４、１−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ窒化けい素複合粒子に、
それぞれ粒内に取込まれている分散種と同じものを11.7
5重量％添加し、更にY₂O₃5重量％、Al₂O₃2重量％を焼結
助剤として加え、ｎ−ブタノールの溶媒中の存在下、プ
ラスティク製ボールミルで48時間粉砕混合することによ
り３種の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これら
原料粉末を用いて実施例１−１と同様なホットプレス焼
結することにより下記第３表に示す組成の３種の窒化け
い素系分散強化型複合セラミックスを製造した。

実施例７−１〜７−３ 実施例３−１、３−４、３−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ炭化けい素系複合粒子
に、それぞれ粒内に取込まれている分散種と同じものを
9.0重量％添加し、更にアモルファス硼素（Ｂ）0.5重量
％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤として加え、
エタノール溶媒の存在下、プラスティック製ボールミル
で48時間混合することにより３種の焼結用原料粉末を調
製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例３−
１の同様な常圧焼結を行なうことにより下記第３表に示
す組成の３種の炭化けい素系分散強化型複合セラミック
スを製造した。

実施例８−１〜８−３ 実施例１−１、１−４、１−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ窒化けい素系複合粒子
に、それぞれ粒内に取込まれている分散種と同じものを
10.75重量％添加し、更に前記（４）式のＺの値が１と
なるようにAl₂O₃とAlNを秤量添加し、ｎ−ブタノールの
溶媒の存在下、プラスティック製ボールミルで48時間混
合することにより３種の焼結用原料粉末を調製した。つ
づいて、これら原料粉末を用いて実施例４−１と同様な
ホットプレス焼結を行なうことにより下記第３表に示す
組成の３種のサイアロン系分散強化型複合セラミックス
を製造した。

比較例６−１〜６−３ 窒化けい素粉末に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ前記実施
例６−１〜６−３の分散種と同じ量の20重量添加し、更
にY₂O₃5重量％、Al₂O₃2重量％を焼結助剤として加え、
ｎ−ブタノールの溶媒中の存在下、プラスティク製ボー
ルミルで48時間粉砕混合することにより３種の焼結用原
料粉末を調製した。つづいて、これら原料粉末を用いて
実施例１−１と同様なホットプレス焼結することにより
下記第３表に示す組成の３種の窒化けい素系分散強化型
複合セラミックスを製造した。

比較例７−１〜７−３ 炭化けい素粉末に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ実施例７
−１、７−２、７−３の分散種と同じ量の20重量添加
し、更にアモルファス硼素（Ｂ）0.5重量％、カーボン
（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤として加え、エタノール溶
媒の存在下、プラスティック製ボールミルで48時間混合
することにより３種の焼結用原料粉末を調製した。つづ
いて、これら原料粉末を用いて実施例３−１の同様な常
圧焼結を行なうことにより下記第３表に示す組成の３種
の炭化けい素系分散強化型複合セラミックスを製造し
た。

比較例８−１〜８−３ 窒化けい素粉末に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ実施例８
−１〜８−３の分散種と同じ量の20重量添加し、更に前
記（４）式のＺの値が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤量
添加し、ｎ−ブタノールの溶媒の存在下、プラスティッ
ク製ボールミルで48時間混合することにより３種の焼結
用原料粉末を調製した。つづいて、これら原料粉末を用
いて実施例４−１と同様なホットプレス焼結を行なうこ
とにより下記第３表に示す組成の３種のサイアロン系分
散強化型複合セラミックスを製造した。

得られた本実施例６−１〜６−３、７−１〜７−３、
８−１〜８−３、比較例６−１〜６−３、７−１〜７−
３、８−１〜８−３の分散強化型複合セラミックスにつ
いて、前述したのと同様な試験方法により曲げ強度と破
壊靭性を測定した。その結果を下記第３表に併記した。

実施例９−１、９−２ 実施例１−１、１−21と同様のTiN、WBを粒内に分散
種として取込んだ窒化けい素複合粒子に、ZrC、TiNをそ
れぞれ11.75重量％添加し、更にY₂O₃5重量％、Al₂O₃2重
量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノールの溶媒中の
存在下、プラスティク製ボールミルで48時間粉砕混合す
ることにより３種の焼結用原料粉末を調製した。つづい
て、これら原料粉末を用いて実施例１−１と同様なホッ
トプレス焼結することにより下記第４表に示す組成の２
種の窒化けい素系分散強化型複合セラミックスを製造し
た。

実施例10−１、10−２ 実施例３−１、３−21と同様のTiN、WBを粒内に分散
種として取込んだ炭化けい素複合粒子に、ZrC、TiNをそ
れぞれ9.0重量％添加し、更にアモルファス硼素（Ｂ）
0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤として
加え、エタノール溶媒の存在下、プラスティック製ボー
ルミルで48時間混合することにより２種の焼結用原料粉
末を調製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施
例３−１の同様な常圧焼結を行なうことにより下記第４
表に示す組成の２種の炭化けい素系分散強化型複合セラ
ミックスを製造した。

実施例11−１、11−２ 実施例１−１、１−21と同様のTiN、WBを粒内に分散
種として取込んだ窒化けい素複合粒子に、ZrC、TiNをそ
れぞれ10.75重量％添加し、更に前記（４）式のＺの値
が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤量添加し、ｎ−ブタノ
ールの溶媒の存在下、プラスティック製ボールミルで48
時間混合することにより３種の焼結用原料粉末を調製し
た。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例４−１と
同様なホットプレス焼結を行なうことにより下記第４表
に示す組成の２種のサイアロン系分散強化型複合セラミ
ックスを製造した。

比較例９−１、９−２ 窒化けい素粉末に、TiNとZrC、WBとTiNをそれぞれ前
記実施例９−１、９−２の分散種と同じ量の20重量添加
し、更にY₂O₃5重量％、Al₂O₃2重量％を焼結助剤として
加え、ｎ−ブタノールの溶媒中の存在下、プラスティク
製ボールミルで48時間粉砕混合することにより２種の焼
結用原料粉末を調製した。つづいて、これら原料粉末を
用いて実施例１−１と同様なホットプレス焼結すること
により下記第４表に示す組成の２種の窒化けい素系分散
強化型複合セラミックスを製造した。

比較例10−１、10−２ 炭化けい素粉末に、TiNとZrC、WBとTiNをそれぞれ実
施例10−１、10−２の分散種と同じ量の20重量添加し、
更にアモルファス硼素（Ｂ）0.5重量％、カーボン
（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤として加え、エタノール溶
媒の存在下、プラスティック製ボールミルで48時間混合
することにより２種の焼結用原料粉末を調製した。つづ
いて、これら原料粉末を用いて実施例３−１の同様な常
圧焼結を行なうことにより下記第４表に示す組成の２種
の炭化けい素系分散強化型複合セラミックスを製造し
た。

比較例11−１、11−２ 窒化けい素粉末に、TiNとZrC、WBとTiNをそれぞれ実
施例11−１、11−２の分散種と同じ量の20重量添加し、
更に前記（４）式のＺの値が１となるようにAl₂O₃とAlN
を秤量添加し、ｎ−ブタノールの溶媒の存在下、プラス
ティック製ボールミルで48時間混合することにより２種
の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これら原料粉
末を用いて実施例４−１と同様なホットプレス焼結を行
なうことにより下記第４表に示す組成の２種のサイアロ
ン系分散強化型複合セラミックスを製造した。

得られた本実施例９−１、９−２、10−１、10−２、
11−１、11−２、比較例９−１、９−２、10−１、10−
２、11−１、11−２の分散強化型複合セラミックスにつ
いて、前述したのと同様な試験方法により曲げ強度と破
壊靭性を測定した。その結果を下記第４表に併記した。

実施例12−１〜12−３ 実施例１−１、１−４、１−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ窒化けい素複合粒子に、
SiCウィスカーをそれぞれ20重量％添加し、更にY₂O₃5重
量％、Al₂O₃2重量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノ
ールの溶媒中の存在下、プラスティク製ボールミルで48
時間粉砕混合することにより３種の焼結用原料粉末を調
製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例１−
１と同様なホットプレス焼結することにより下記第５表
に示す組成の３種の窒化けい素系分散強化型複合セラミ
ックスを製造した。

実施例13−１〜13−３ 実施例３−１、３−４、３−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ炭化けい素複合粒子に、
SiCウィスカーをそれぞれ20重量％添加し、更にアモル
ファス硼素（Ｂ）0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重量％
を焼結助剤として加え、エタノール溶媒の存在下、プラ
スティック製ボールミルで48時間混合することにより３
種の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これら原料
粉末を用いて実施例３−１の同様な常圧焼結を行なうこ
とにより下記第５表に示す組成の３種の炭化けい素系分
散強化型複合セラミックスを製造した。

実施例14−１〜14−３ 実施例１−１、１−４、１−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ窒化けい素粒子に、SiC
ウィスカーをそれぞれ20重量％添加し、更に前記（４）
式のＺの値が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤量添加し、
ｎ−ブタノールの溶媒の存在下、プラスティック製ボー
ルミルで48時間混合することにより３種の焼結用原料粉
末を調製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施
例４−１と同様なホットプレス焼結を行なうことにより
下記第５に示す組成の３種のサイアロン系分散強化型複
合セラミックスを製造した。

比較例12−１〜12−３ 窒化けい素粉末に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ前記実施
例12−１〜12−３の分散種と同じ量添加し、更にSiCウ
ィスカーをそれぞれ20重量％添加すると共にY₂O₃5重量
％、Al₂O₃2重量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノー
ルの溶媒中の存在下、プラスティク製ボールミルで48時
間粉砕混合することにより３種の焼結用原料粉末を調製
した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例１−１
と同様なホットプレス焼結することにより下記第５表に
示す組成の３種の窒化けい素系分散強化型複合セラミッ
クスを製造した。

比較例13−１〜13−３ 炭化けい素粉末に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ前記実施
例13−１〜13−３の分散種と同じ量添加し、更にSiCウ
ィスカーをそれぞれ20重量％添加すると共にアモルファ
ス硼素（Ｂ）0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を焼
結助剤として加え、エタノール溶媒の存在下、プラステ
ィック製ボールミルで48時間混合することにより３種の
焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これら原料粉末
を用いて実施例３−１の同様な常圧焼結を行なうことに
より下記第５表に示す組成の３種の炭化けい素系分散強
化型複合セラミックスを製造した。

比較例14−１〜14−３ 窒化けい素粉末に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ前記実施
例14−１〜14−３の分散種と同じ量添加し、更にSiCウ
ィスカーをそれぞれ20重量％添加すると共に前記（４）
式のＺの値が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤量添加し、
ｎ−ブタノールの溶媒の存在下、プラスティック製ボー
ルミルで48時間混合することにより３種の焼結用原料粉
末を調製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施
例４−１と同様なホットプレス焼結を行なうことにより
下記第３表に示す組成の３種のサイアロン系分散強化型
複合セラミックスを製造した。

得られた本実施例12−１〜12−３、13−１〜13−３、
14−１〜14−３、比較例12−１〜12−３、13−１〜13−
３、14−１〜14−３の分散強化型複合セラミックスにつ
いて、前述したのと同様な試験方法により曲げ強度と破
壊靭性を測定した。その結果を下記第５表に併記した。

実施例15−１〜15−６ 実施例１−１と同様のTiNを粒内に分散種として取込
んだ窒化けい素複合粒子に、SiCウィスカーをそれぞれ
３重量％、５重量％、10重量％、30重量％、40重量％、
45重量％添加し、更にY₂O₃5重量％、Al₂O₃2重量％を焼
結助剤として加え、ｎ−ブタノールの溶媒中の存在下、
プラスティク製ボールミルで48時間粉砕混合することに
より６種の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これ
ら原料粉末を用いて実施例１−１と同様なホットプレス
焼結することにより下記第６表に示す組成の６種の窒化
けい素系分散強化型複合セラミックスを製造した。

実施例16−１〜16−６ 実施例３−４と同様のZrCを粒内に分散種として取込
んだ窒化けい素複合粒子に、SiCウィスカーをそれぞれ
３重量％、５重量％、10重量％、30重量％、40重量％、
45重量％添加し、更にアモルファス硼素（Ｂ）0.5重量
％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤として加え、
エタノール溶媒の存在下、プラスティック製ボールミル
で48時間混合することにより６種の焼結用原料粉末を調
製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例３−
１の同様な常圧焼結を行なうことにより下記第６表に示
す組成の６種の炭化けい素系分散強化型複合セラミック
スを製造した。

得られた本実施例15−１〜15−６、16−１〜16−６の
分散強化型複合セラミックスについて、前述したのと同
様な試験方法により曲げ強度と破壊靭性を測定した。そ
の結果を下記第６表に併記した。

実施例17−１〜17−３ 実施例１−１、１−４、１−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ窒化けい素複合粒子に、
SiC連続繊維をそれぞれ20重量％添加し、更にY₂O₃5重量
％、Al₂O₃2重量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノー
ルの溶媒中の存在下、プラスティク製ボールミルで48時
間粉砕混合することにより３種の焼結用原料粉末を調製
した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例１−１
と同様なホットプレス焼結することにより下記第７表に
示す組成の３種の窒化けい素系分散強化型複合セラミッ
クスを製造した。

実施例18−１〜18−３ 実施例３−１、３−４、３−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ窒化けい素複合粒子に、
SiC連続繊維をそれぞれ20重量％添加し、更にアモルフ
ァス硼素（Ｂ）0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を
焼結助剤として加え、エタノール溶媒の存在下、プラス
ティック製ボールミルで48時間混合することにより３種
の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これら原料粉
末を用いて実施例３−１の同様な常圧焼結を行なうこと
により下記第７表に示す組成の３種の炭化けい素系分散
強化型複合セラミックスを製造した。

実施例19−１〜19−３ 実施例１−１、１−４、１−21と同様のTiN、ZrC、WB
を粒内に分散種として取込んだ窒化けい素粒子に、SiC
連続繊維をそれぞれ20重量％添加し、更に前記（４）式
のＺの値が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤量添加し、ｎ
−ブタノールの溶媒の存在下、プラスティック製ボール
ミルで48時間混合することにより３種の焼結用原料粉末
を調製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例
４−１と同様なホットプレス焼結を行なうことにより下
記第７に示す組成の３種のサイアロン系分散強化型複合
セラミックスを製造した。

比較例17−１〜17−３ 窒化けい素粉末に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ前記実施
例17−１〜17−３の分散種と同じ量添加し、更にSiC連
続繊維をそれぞれ20重量％添加すると共にY₂O₃5重量
％、Al₂O₃2重量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノー
ルの溶媒中の存在下、プラスティク製ボールミルで48時
間粉砕混合することにより３種の焼結用原料粉末を調製
した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例１−１
と同様なホットプレス焼結することにより下記第７表に
示す組成の３種の窒化けい素系分散強化型複合セラミッ
クスを製造した。

比較例18−１〜18−３ 炭化けい素に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ前記実施例18
−１〜18−３の分散種と同じ量添加し、更にSiC連続繊
維をそれぞれ20重量％添加すると共にアモルファス硼素
（Ｂ）0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤
として加え、エタノール溶媒の存在下、プラスティック
製ボールミルで48時間混合することにより３種の焼結用
原料粉末を調製した。つづいて、これら原料粉末を用い
て実施例３−１の同様な常圧焼結を行なうことにより下
記第７表に示す組成の３種の炭化けい素系分散強化型複
合セラミックスを製造した。

比較例19−１〜19−３ 窒化けい素に、TiN、ZrC、WBをそれぞれ前記実施例19
−１〜19−３の分散種と同じ量添加し、更にSiC連続繊
維をそれぞれ20重量％添加すると共に前記（４）式のＺ
の値が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤量添加し、ｎ−ブ
タノールの溶媒の存在下、プラスティック製ボールミル
で48時間混合することにより３種の焼結用原料粉末を調
製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例４−
１と同様なホットプレス焼結を行なうことにより下記第
７表に示す組成の３種のサイアロン系分散強化型複合セ
ラミックスを製造した。

得られた本実施例17−１〜17−３、18−１〜18−３、
19−１〜19−３、比較例17−１〜17−３、18−１〜18−
３、19−１〜19−３の分散強化型複合セラミックスにつ
いて、前述したのと同様な試験方法により曲げ強度と破
壊靭性を測定した。その結果を下記第７表に併記した。

実施例20−１〜20−６ 実施例１−１と同様のTiNを粒内に分散種として取込
んだ窒化けい素複合粒子に、SiC連続繊維をそれぞれ３
重量％、５重量％、10重量％、30重量％、40重量％、45
重量％添加し、更にY₂O₃5重量％、Al₂O₃2重量％を焼結
助剤として加え、ｎ−ブタノールの溶媒中の存在下、プ
ラスティク製ボールミルで48時間粉砕混合することによ
り６種の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これら
原料粉末を用いて実施例１−１と同様なホットプレス焼
結することにより下記第８表に示す組成の６種の窒化け
い素系分散強化型複合セラミックスを製造した。

実施例21−１〜21−６ 実施例３−４と同様のZrCを粒内に分散種として取込
んだ窒化けい素複合粒子に、SiC連続繊維をそれぞれ３
重量％、５重量％、10重量％、30重量％、40重量％、45
重量％添加し、更にアモルファス硼素（Ｂ）0.5重量
％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤として加え、
エタノール溶媒の存在下、プラスティック製ボールミル
で48時間混合することにより６種の焼結用原料粉末を調
製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施例３−
１の同様な常圧焼結を行なうことにより下記第８表に示
す組成の６種の炭化けい素系分散強化型複合セラミック
スを製造した。

得られた本実施例20−１〜20−６、21−１〜21−６の
分散強化型複合セラミックスについて、前述したのと同
様な試験方法により曲げ強度と破壊靭性を測定した。そ
の結果を下記第８表に併記した。

実施例22−１〜22−５ まず、平均粒径0.013μｍの微粒SiO₂微粒子と、平均
粒径0.03μｍの炭素微粒子とを、種子結晶としての下記
第９表に示す直径、長さのSiCウィスカーと共に同第９
表に示すSiCウィスカー量となるようにポリエチレン製
ポットに入れ、石英ボールとともにボールミルにより混
合粉末を調整した。この混合粉末をカーボントレーに充
填し、窒素ガス中1450℃、５時間焼成する、前述した
（２）式のシリカ還元法により反応させることにより反
応終了後に石英ボートに移し変えて、空気中700℃、３
時間の条件で脱炭処理することにより、窒化けい素を主
成分とし、SiCウィスカーを分散種として粒内に取込ん
だ５種の窒化けい素複合粒子を合成した得た。

次いで、前記SiCウィスカーを分散種として粒内に取
込んだ窒化けい素複合粒子に、Y₂O₃5重量％、Al₂O₃2重
量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノールの溶媒中の
存在下、アルミナ製ボールミルで48時間粉砕混合するこ
とにより25種の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、
これら原料粉末をカーボン製モールドに入れ、1780℃、
400kg/cm²の条件で60分間ホットプレス焼結することに
より下記第９表に示す組成の５種の窒化けい素系分散強
化型複合セラミックスを製造した。

実施例22−６ 前記実施例22−３と同様なSiCウィスカーを分散種と
して粒内に取込んだ窒化けい素複合粒子に、Y₂O₃5重量
％、Al₂O₃5重量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノー
ルの溶媒中の存在下、アルミナ製ボールミルで48時間粉
砕混合することにより焼結用原料粉末を調製した。つづ
いて、この原料粉末にパラフィン（バインダー）を７重
量％添加配合し、700kg/cm²の成形圧力で冷間プレスす
ることにより、長さ60mm、幅40mm、厚さ10mmの板状成形
体を得た。次いで、これら成形体を窒素雰囲気下、700
℃で加熱処理を施し、バインダーを揮発除去させた後、
カーボン製の容器に入れ、窒素ガス雰囲気下1800℃の温
度で120分間常圧焼結を行なうことにより下記第９表に
示す組成の窒化けい素系分散強化型複合セラミックスを
製造した。

実施例23−１〜23−５ まず、平均粒径0.013μｍの微粒SiO₂微粒子と、平均
粒径0.03μｍの炭素微粒子とを、種子結晶としての下記
第９表に示す直径、長さのSiCウィスカーと共に同第９
表に示すSiCウィスカー量となるようにポリエチレン製
ポットに入れ、石英ボールとともにボールミルにより混
合粉末を調整した。これら混合粉末をカーボントレーに
充填し、非酸化性雰囲気下で、1550℃、５時間焼成す
る、前述した（１）式のシリカ還元法により反応させる
ことにより炭化けい素を主成分とし、SiCウィスカーを
分散種として粒内に取込んだ５種の炭化けい素複合粒子
を合成した。

次いで、前記SiCウィスカーを分散種として粒内に取
込んだ炭化けい素複合粒子に、アモルファス硼素（Ｂ）
0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤として
加え、エタノール溶媒の存在下、プラスティック製ボー
ルミルで48時間混合することにより５種の焼結用原料粉
末を調製した。つづいて、これら原料粉末にステアリン
酸（バインダー）を10重量％添加配合し、1000kg/cm²の
成形圧力で冷間プレスすることにより、長さ60mm、幅40
mm、厚さ10mmの板状成形体を得た。これら成形体を窒素
雰囲気下、800℃で加熱処理を施し、バインダーを揮発
除去させた後、カーボン製の容器に入れ、アルゴンガス
雰囲気下、2050℃の温度で120分間常圧締結を行なうこ
とにより下記第９表に示す組成の５種の窒化けい素系分
散強化型複合セラミックスを製造した。

実施例24−１ 実施例22−３と同様のSiCウィスカーを粒内に分散種
として取込んだ窒化けい素複合粒子に、前記（４）式の
Ｚの値が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤量添加し、ｎ−
ブタノールの溶媒の存在下、プラスティック製ボールミ
ルで48時間混合することにより焼結用原料粉末を調製し
た。つづいて、この原料粉末にステアリン酸（バインダ
ー）を７重量％添加配合し、700kg/cm²の成形圧力で冷
間プレスすることにより、長さ60mm、幅40mm、厚さ10mm
の板状成形体を得た。これら成形体を窒素雰囲気下、70
0℃で加熱処理を施し、バインダーを揮発除去させた
後、カーボン製の容器に入れ、窒素ガス雰囲気下、1825
℃の温度で120分間常圧焼結を行なうことにより下記第
９表に示す組成のサイアロン系分散強化型複合セラミッ
クスを製造した。

実施例24−２、24−３ 実施例22−２と同様のSiCウィスカーを粒内に分散種
として取込んだ窒化けい素複合粒子に、下記第９表に示
す直径、長さ、量のSiCウィスカーを別途添加し、更に
前記（４）式のＺの値が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤
量添加し、ｎ−ブタノールの溶媒の存在下、プラスティ
ック製ボールミルで48時間粉砕混合することにより２種
の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、これら原料を
カーボン製のモールドに入れ、1800℃、400kg/cm²の条
件で60分間ホットプレス焼結することにより下記第９表
に示す組成の２種のサイアロン系分散強化型複合セラミ
ックスを製造した。

参照例２−１〜２−３ まず、平均粒径0.013μｍの微粒SiO₂微粒子と、平均
粒径0.03μｍの炭素微粒子とを、種子結晶としての下記
第９表に示す直径、長さのSiCウィスカーと共に同第９
表に示すSiCウィスカー量となるようにポリエチレン製
ポットに入れ、石英ボールとともにボールミルにより混
合粉末を調整した。この混合粉末をカーボントレーに充
填し、窒素ガス中1450℃、５時間焼成する、前述した
（２）式のシリカ還元法により反応させることにより反
応終了後に石英ボートに移し変えて、空気中700℃、３
時間の条件で脱炭処理することにより、窒化けい素を主
成分とし、SiCウィスカーを分散種として粒内に取込ん
だ３種の窒化けい素複合粒子を合成した得た。

次いで、前記SiCウィスカーを分散種として粒内に取
込んだ窒化けい素複合粒子に、Y₂O₃5重量％、Al₂O₃2重
量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノールの溶媒中の
存在下、アルミナ製ボールミルで48時間粉砕混合するこ
とにより３種の焼結用原料粉末を調製した。つづいて、
これら原料粉末を用いて実施例22−１と同様にホットプ
レス焼結することにより下記第９表に示す組成の３種の
窒化けい素系分散強化型複合セラミックスを製造した。

比較例20 窒化けい素粉末に、下記第９表に示す直径、長さ、量
のSiCウィスカーを添加し、更にY₂O₃5重量％、Al₂O₃2重
量％を焼結助剤として加え、ｎ−ブタノールの溶媒中の
存在下、プラスティク製ボールミルで48時間粉砕混合す
ることにより焼結用原料粉末を調製した。つづいて、こ
の原料粉末を用いて実施例22−１と同様なホットプレス
焼結することにより下記第９表に示す組成の窒化けい素
系分散強化型複合セラミックスを製造した。

比較例21 炭化けい素粉末に、下記第９表に示す直径、長さ、量
のSiCウィスカーを添加し、更にアモルファス硼素
（Ｂ）0.5重量％、カーボン（Ｃ）1.0重量％を焼結助剤
として加え、エタノール溶媒の存在下、プラスティック
製ボールミルで48時間混合することにより焼結用原料粉
末を調製した。つづいて、これら原料粉末を用いて実施
例23−１の同様な常圧焼結を行なうことにより下記第９
表に示す組成の炭化けい素系分散強化型複合セラミック
スを製造した。

比較例22 窒化けい素粉末に、下記第９表に示す直径、長さ、量
のSiCウィスカーを添加し、更に前記（４）式のＺの値
が１となるようにAl₂O₃とAlNを秤量添加し、ｎ−ブタノ
ールの溶媒の存在下、プラスティック製ボールミルで48
時間混合することにより焼結用原料粉末を調製した。つ
づいて、これら原料粉末を用いて実施例24−２と同様な
ホットプレス焼結を行なうことにより下記第９表に示す
組成のサイアロン系分散強化型複合セラミックスを製造
した。

得られた本実施例22−１〜22−６、23−１〜23−５、
24−１〜24−３、参照例２−１〜２−３及び比較例20、
21、22の分散強化型複合セラミックスについて、前述し
たのと同様な試験方法により曲げ強度と破壊靭性を測定
した。その結果を下記第９表に併記した。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば炭化けい素、窒化
けい素及びサイアロンを母相とし、室温から高温に至ま
での強度、靭性などが改善され、各種機能部材、構造部
材として有用な分散強化型複合セラミックス、及びかか
る複合セラミックスの製造に用いられる複合粒子の製造
方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の分散強化型複合セラミックスに粒及び
粒界構造を示す模式図、第２図は本発明の分散強化型複
合セラミックスに粒及び粒界構造を示す模式図である。 11……分散相、12……母相。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 35/58 ３０２Ｓ (72)発明者 柘植 章彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−8265（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−319263（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 35/565 C04B 35/584 C04B 35/599

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化けい素、窒化けい素及びサイアロンを
   母相とし、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの炭化物、硼化物、
   窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化物、Ｂの炭化物、窒
   化物、Sr、Laの硼化物の中の少なくとも１種（母相が窒
   化けい素の場合は窒化硼素［BN］を除く）を分散相とし
   た複合セラミックスにおいて、 前記分散相の含有量は、２〜35重量％であり、かつ 前記分散相は、平均粒径が2.0μｍ以下で、前記母相粒
   子内のみに取込まれた形でセラミックス全体に均一に分
   散していることを特徴とする分散強化型複合セラミック
   ス。
2. 【請求項２】炭化けい素繊維を更に５〜40重量％複合し
   て強化したことを特徴とする請求項１記載の分散強化型
   複合セラミックス。
3. 【請求項３】炭化けい素又は窒化けい素の粒子内にシリ
   カ還元法により分散相であるTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの
   炭化物、硼化物、窒化物、Cr、Mo、Ｗの炭化物、硼化
   物、Ｂの炭化物、窒化物、Sr、Laの硼化物の中の少なく
   とも１種（前記粒子が窒化けい素の場合は窒化硼素［B
   N］を除く）を種子粉末として取り込むに際し、前記種
   子粉末として平均粒径が2.0μｍ以下のものを用いるこ
   とを特徴とする分散強化型複合セラミックス製造用複合
   粒子の製造方法。
4. 【請求項４】炭化けい素、窒化けい素及びサイアロンを
   母相とし、SiCウィスカーで強化した複合セラミックス
   において、前記SiCウィスカーが母相粒子内に取り込ま
   れた形でセラミックス全体に均一に分散していることを
   特徴とする分散強化型複合セラミックス。
5. 【請求項５】分散相であるSiCウィスカーを種子として
   炭化けい素又は窒化けい素の粒子内にシリカ還元法によ
   り取り込むことを特徴とする請求項４記載の分散強化型
   複合セラミックス製造用複合粒子の製造方法。