JP3151663B2 - 低温度でＭｏ（Ａｌ，Ｓｉ）２系材料を製造する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐酸化材料、耐熱
材料あるいは耐摩耗材料等多くの用途に使用できる、高
密度かつ高靭性な機械的性質を有する新規な材料を低温
度で製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】MoSi_２は耐酸化性に優れるため、TiB_２
やMo_２B_５等を添加材とした焼結材が特許１５０４６３
３号で、またSiC-Mo(Al,Si)_２系材料として高密度化さ
れた複合材料が特許第２５３５７６８号として知られて
いる。

【０００３】これらの材料は耐酸化性に優れるため、大
気炉用ヒーターや耐熱材料として使用でき、さらに性質
を改善すれば、さらに使用範囲が広がると期待される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】元来MoSi_２原料粉末は
大気中の酸素で酸化されSiO_２の薄い皮膜に覆われてい
る。 そのため特許１５０４６３３号に記載されている
MoSi_２系セラミックスは多量のSiO_２を含んでおり、高
温下では変形しやすいという欠点がある。また特許第２
５３５７６８号に記載されているMoSi_２系セラミックス
は、SiO_２を含有しないようにSiCを主成分として、溶浸
温度を低くするためにMo(Al,Si)_２を溶浸させた材料で
あるが、溶浸に必要な温度は、尚１７００から２０５０
℃と高温を必要とする。工業的に使用するには低い処理
温度が要求される。本発明は MoSi_２の本来有する耐酸
化性を保持して、しかも機械的性質を改善したMo(Al,S
i) _２ 系材料を、低温度で製造する方法を提供するもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は低温度でMoSi
_２系材料の製造について鋭意研究を重ねた結果、MoSi_２
粉末成形体にAlを溶融含浸させることにより低温度でMo
(Al,Si)_２系材料を製造する方法を見いだした。さらにM
oSi_２粉末に全重量の１から８０ｗｔ％のMo粉末を添加
した混合粉末を成形体とし、Alを溶融含浸することによ
り、製造中に生じるSiを取り除くことができる低温度で
Mo(Al,Si)_２系材料を製造する方法を見出し、これらの
知見に基ずき、本発明を完成するにいたった。

【０００６】すなわち、本発明はMoSi_２を耐熱用構造用
材料として使用するためには、MoSi_２粉末が酸化により
SiO_２皮膜で覆われているため、単なる複合化ではSiO_２
皮膜のSiO_２が不純物として悪作用し、室温では脆性のM
oSi_２をさらに脆化してしまうし、また高温では簡単に
変形を起こしてしまう。そこで、処理中に MoSi_２表面
のSiO_２を反応生成物として取り去り、しかもMoSi_２よ
り高靭性なMo(Al,Si)_２を生成するようにしたものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】さらに詳細に説明すると、製造工
程や粉末の粒径にもよるが、＃２００から＃６００のMo
Si_２原料粉末を被覆しているSiO_２の酸素量は、MoSi_２
全量の４から５wt%である。本発明においては、酸化に
よりSiO _２ 被膜で表面が覆われているMoSi _２ 原料粉末を
所望形状の成形体に成形し、該成形体を加熱した後、該
成形体に溶融Alを含浸させることにより、処理中にMoSi
_２ 表面のSiO _２ を反応生成物として取り去り、しかもMoS
i _２ より高靭性なMo(Al,Si) _２ を生成する。 すなわち、溶
融Alの含浸により、MoSi _２ 表面のSiO _２ はAlと反応してA
l _２ O _３ となるが、同時にSi金属およびMo(Al,Si) _２ が生
ずる。

【０００８】上記の製造中に生じるSiを取り除くため
に、原料粉末として、MoSi_２とMoの混合粉末を用いると
よい。 そのため、MoSi _２ 原料粉末に全重量の１〜８０ｗ
ｔ％のMo粉末を添加混合して混合粉末とし、該混合粉末
を所望形状の成形体に成形し、該成形体を加熱した後、
該成形体に溶融Alを含浸させる。処理中に生ずるSiの量
によるが、Mo量は１ｗｔ％以下では多量のSiが残り、添
加効果は少ない。また８０ｗｔ％以上ではMo量が多すぎ
るために含浸が良好ではなくなる。そのためにMo添加量
は１から８０ｗｔ％とした。該方法によると、製造中に
生じるSiが取り除かれるので、Siを材料中に残さない品
質の優れたMo(Al,Si) _２ 系材料を低温度で製造すること
ができる。

【０００９】上記成形体の加熱は、１４５０℃〜１６０
０℃の温度でなされており、上記特許第２５３５７６８
号に記載されているMoSi _２ 系セラミックスが、溶浸に必
要な温度として１７００℃〜２０５０℃の高温度を必要
としていることから考えても、本発明の方法は、低温度
でMo(Al,Si) _２ 系材料を製造していることがわかる。

【００１０】

【実施例】MoSi_２粉末に全量に対して１０ｗｔ％のMoを
添加混合して混合粉末とし、該混合粉末を所望形状の成
形体に成形し、該成形体を1450℃に加熱した後、溶融Al
を60分間含浸させた。その結果、気孔のない、緻密な材
料が得られた。その性質を測定すると、３点曲げ強さ３
５０MPa,破壊靭性値６．３MPam^１／２の値を得た。この
実施例を表１のNo.８に示す。その他の実施例を表１に
示す。

【００１１】

【比較例】比較例を表１の＊１と＊１１に示す。MoSi_２
のみのホットプレス焼結体は1.5MPam^１／２と破壊靭性
は低い。しかも気孔は多数存在し、耐熱構造材などに使
用するのは困難である。またMoのみの粉末にAlを溶融含
浸は可能であるがSiを含まないために、耐酸化性に劣
る。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、 MoS
i _２ の本来有する耐酸化性を保持して 、しかも機械的性
質を改善したMo(Al,Si) _２ 系材料を、低温度で製造する
方法を提供することができる。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 MoSi _２ 原料粉末を所望形状の成形体に成
   形し、該成形体を加熱した後、該成形体に溶融Alを含浸
   させることにより、低温度でMo(Al,Si) _２ 系材料を製造
   する方法。
2. 【請求項２】 MoSi _２ 原料粉末に全重量の１〜８０ｗｔ
   ％のMo粉末を添加混合して混合粉末とし、該混合粉末を
   所望形状の成形体に成形し、該成形体を加熱した後、該
   成形体に溶融Alを含浸させることにより、低温度でMo(A
   l,Si) _２ 系材料を製造する方法。
3. 【請求項３】 上記成形体の加熱は、１４５０℃〜１６
   ００℃の温度でなされることを特徴とする、請求項１ま
   たは請求項２に記載の低温度でMo(Al,Si) _２ 系材料を製
   造する方法。