JP5273529B2 - Manufacturing method of ceramic products, ceramic products - Google Patents

Manufacturing method of ceramic products, ceramic products Download PDF

Info

Publication number
JP5273529B2
JP5273529B2 JP2008207859A JP2008207859A JP5273529B2 JP 5273529 B2 JP5273529 B2 JP 5273529B2 JP 2008207859 A JP2008207859 A JP 2008207859A JP 2008207859 A JP2008207859 A JP 2008207859A JP 5273529 B2 JP5273529 B2 JP 5273529B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
ceramic sintered
residual stress
ceramic
compressive residual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008207859A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010042957A (en
Inventor
宏治 高橋
柱 安藤
芳貴 木村
嘉唯 西尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokohama National University NUC
Original Assignee
Yokohama National University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokohama National University NUC filed Critical Yokohama National University NUC
Priority to JP2008207859A priority Critical patent/JP5273529B2/en
Publication of JP2010042957A publication Critical patent/JP2010042957A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5273529B2 publication Critical patent/JP5273529B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of increasing flexural strength and contact strength of ceramics. <P>SOLUTION: A method of producing a ceramic product is characterized in that compressive residual stress is introduced into a ceramic sintered body 1 containing 10-30 wt.% of SiC particulates 12 or a ceramic sintered body made from SiC by shot peening treatment, and a crack 2 is formed in the ceramic sintered body 1; and then a heat treatment step is performed, in which SiC is oxidized to produce SiO<SB>2</SB>by heat treatment at a temperature lower than the heating temperature that can remove all the compressive residual stress introduced in the shot peening treatment, under an oxygen-containing atmosphere. Also disclosed is a ceramic product 5 produced by the method. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、セラミックス製品の強度向上を図ることができるセラミックス製品の製造方法及びセラミックス製品に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic product and a ceramic product capable of improving the strength of the ceramic product.

セラミックスは脆い材料であるために、金属材料に比べて使用中の信頼性が劣るという問題がある。この問題を解決するために、繊維強化や組織制御によってセラミックスを強靱化する方法や、例えば特許文献1のように微細粒子をセラミックス製品表面に投射するショットピーニングによってセラミックス製品表面の強靱化を図る方法(以下、ピーニング法とも言う)が知られている。
また、特許文献2のように、セラミックス原料粉末(具体的にはムライト)に微細なSiC(炭化珪素)粒子を混合した材料を焼結することで破壊靱性および強度を高めるとともに、さらに得られた焼結体を1200℃以上の温度に加熱する熱処理によって曲げ強度を高めることができる技術も提案されている(以下、炭化物複合法とも言う)。
これらのうち、上述のピーニング法は製造後のセラミックス製品のショットピーニング処理によって表面強靱化を行う技術であり、炭化物複合法はセラミックス製品の焼結後の熱処理によって曲げ強度の向上を図るものであり、いずれも焼結後のセラミックス製品を処理する工程を有するものである。
特開2004−136372号公報 特開平7−138067号公報
Since ceramics are brittle materials, there is a problem that reliability during use is inferior to metal materials. In order to solve this problem, a method for toughening ceramics by fiber reinforcement or structure control, or a method for toughening ceramic product surfaces by shot peening in which fine particles are projected onto the ceramic product surface as in Patent Document 1, for example. (Hereinafter also referred to as a peening method) is known.
Further, as in Patent Document 2, the fracture toughness and strength are increased by sintering a material obtained by mixing fine SiC (silicon carbide) particles with ceramic raw material powder (specifically, mullite), and further obtained. There has also been proposed a technique capable of increasing the bending strength by a heat treatment in which the sintered body is heated to a temperature of 1200 ° C. or higher (hereinafter also referred to as a carbide composite method).
Among these, the peening method described above is a technique for surface toughening by shot peening treatment of ceramic products after production, and the carbide composite method is intended to improve bending strength by heat treatment after sintering of ceramic products. All have the process of processing the ceramic product after sintering.
JP 2004-136372 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-138067

セラミックスは破壊靱性値が極めて低い故に、表面欠陥(亀裂)が存在する場合、その強度が亀裂の存在に強く影響を受ける。例えば、軸受け、ガスタービン等の熱機関用の部品、ばね等の構造材として用いられるセラミックス製品にあっては機械的信頼性の確保が重要であるが、その一方、穴開け等の機械加工を行いたいという要求があり、機械加工の際にセラミックスに形成された亀裂がセラミックスの強度に与える影響をキャンセルあるいは抑制することが機械的信頼性の確保の上で重要である。また、セラミックス製品の機械的信頼性の確保のためには、構造材として使用中の亀裂発生の抑制も重要である。
しかしながら、機械加工等によって形成された亀裂の影響のキャンセル(あるいは抑制)と、使用中の亀裂発生の抑制とを両立させ、実用上、充分な効果(機械的信頼性の向上)を得ることは容易ではなく、これを実現できる適切な技術が無いことが実情であった。
Since ceramics have extremely low fracture toughness values, when surface defects (cracks) exist, their strength is strongly influenced by the presence of cracks. For example, for ceramic products used as bearings, parts for heat engines such as gas turbines, and structural materials such as springs, it is important to ensure mechanical reliability. On the other hand, machining such as drilling is important. In order to ensure mechanical reliability, it is important to cancel or suppress the influence of cracks formed in ceramics on the strength of the ceramics during machining. Moreover, in order to ensure the mechanical reliability of ceramic products, it is also important to suppress the occurrence of cracks during use as a structural material.
However, canceling (or suppressing) the effects of cracks formed by machining, etc., and suppressing cracks during use are both compatible and practically sufficient (improvement of mechanical reliability). It was not easy and there was no appropriate technology that could realize this.

上述のピーニング法はセラミックス(セラミックス製品)の表面(表層)の強靱化に有効である。セラミックス製品の表面の破壊靱性値の向上は亀裂発生抑制や亀裂進展の抑制に有効である。しかしながら、ショットピーニング処理によるセラミックスへの圧縮残留応力の導入深さには限界(一般的には表面から40〜50μm程度)があり、ピーニング法によって表面の強靱化を図ったとしても、セラミックスの表面以外の破壊靱性値は極めて低い状況にある。このため、セラミックス表層に例えば深さ50〜100μm程度の亀裂が存在する場合は、ショットピーニング処理を施して表面の強靱化を図ってもこれがセラミックスの強度(曲げ強度)の向上に充分に寄与せず、強度向上効果が小さいといった不満があった。   The above-described peening method is effective for toughening the surface (surface layer) of ceramics (ceramic products). Improvement of the fracture toughness value of the surface of ceramic products is effective in suppressing crack initiation and crack propagation. However, there is a limit to the depth of introduction of compressive residual stress into ceramics by shot peening treatment (generally about 40 to 50 μm from the surface). Even if the surface is toughened by peening, the surface of the ceramic The fracture toughness values other than are in a very low situation. For this reason, if there are cracks with a depth of, for example, about 50 to 100 μm in the ceramic surface layer, even if the surface is toughened by applying shot peening treatment, this will sufficiently contribute to the improvement of the ceramic strength (bending strength) However, there was dissatisfaction that the strength improvement effect was small.

特許文献2記載の技術は、ムライトに添加した炭化物粒子(SiC)が熱処理によってSiOを生成し、このSiOがセラミックスに存在する亀裂を接合して治癒すると考えられるものであり、セラミックス自体が亀裂を自己修復するものと言える。この技術によれば、熱処理によってセラミックス製品の表面欠陥(亀裂)を除去できるため、曲げ強度の向上を実現できる。この技術では、炭化物粒子の添加によってセラミックスの破壊靱性を高めることができるものの、しかしながら、破壊靱性値の向上には限界があり、高い破壊靱性値を得ることは容易ではない。セラミックス表面の破壊靱性値の向上はセラミックス表面の亀裂の発生、進展の抑制に有効に寄与するが、特許文献2記載の技術では熱処理後の製品の亀裂発生、進展の抑制効果が充分に得られず、結局、機械的信頼性を満足できない。 In the technique described in Patent Document 2, it is considered that carbide particles (SiC) added to mullite generate SiO 2 by heat treatment, and this SiO 2 joins and heals the cracks present in the ceramic. It can be said to self-repair cracks. According to this technique, since surface defects (cracks) of the ceramic product can be removed by heat treatment, an improvement in bending strength can be realized. Although this technique can increase the fracture toughness of ceramics by adding carbide particles, however, there is a limit to the improvement of the fracture toughness value, and it is not easy to obtain a high fracture toughness value. Although the improvement in fracture toughness value on the ceramic surface contributes effectively to the suppression of crack generation and propagation on the ceramic surface, the technology described in Patent Document 2 sufficiently provides the effect of suppressing crack generation and propagation in the product after heat treatment. After all, mechanical reliability cannot be satisfied.

本発明は、前記課題に鑑みて、セラミックス製品表面に形成された亀裂の影響のキャンセル(あるいは抑制)と、使用中の亀裂の発生抑制とを両立させることができ、セラミックス製品の機械的信頼性向上を容易に実現できるセラミックス製品の製造方法、セラミックス製品の提供を目的としている。   In view of the above problems, the present invention can achieve both cancellation (or suppression) of the influence of cracks formed on the surface of a ceramic product and suppression of occurrence of cracks during use, and mechanical reliability of the ceramic product. The purpose is to provide a ceramic product manufacturing method and ceramic product that can be easily improved.

上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
第1の発明は、SiC微粒子を10〜30wt%含有するSi /SiC複合材からなるセラミックス焼結体にショットピーニング処理によって圧縮残留応力を導入することで、前記セラミックス焼結体の表面から深さ方向に30〜50μmまでの範囲の表層部に、圧縮残留応力が800〜1000MPaの範囲で導入された圧縮残留応力導入層を形成するとともに、前記セラミックス焼結体に亀裂を形成した後、前記セラミックス焼結体を酸素含有雰囲気下で、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い1100℃以下かつ800℃以上の温度に加熱して、該セラミックス焼結体中のSiCを酸化させSiOを生成するとともに、前記セラミックス焼結体の表層部における圧縮残留応力導入層に250MPa以上の圧縮残留応力を残存させる熱処理工程を行うことを特徴とするセラミックス製品の製造方法を提供する。
第2の発明は、SiC微粒子を10〜30wt%含有するSi /SiC複合材であり、表面に亀裂を有するセラミックス焼結体にショットピーニング処理によって圧縮残留応力を導入することで、前記セラミックス焼結体の表面から深さ方向に30〜50μmまでの範囲の表層部に、圧縮残留応力が800〜1000MPaの範囲で導入された圧縮残留応力導入層を形成した後、前記セラミックス焼結体を酸素含有雰囲気下で、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い1100℃以下かつ800℃以上の温度に加熱して、該セラミックス焼結体中のSiCを酸化させSiOを生成するとともに、前記セラミックス焼結体の表層部における圧縮残留応力導入層に250MPa以上の圧縮残留応力を残存させる熱処理工程を行うことを特徴とするセラミックス製品の製造方法を提供する。
第3の発明は、SiC微粒子を10〜30wt%含有するSi /SiC複合材からなるセラミックス焼結体にショットピーニング処理によって圧縮残留応力を導入することで、前記セラミックス焼結体の表面から深さ方向に30〜50μmまでの範囲の表層部に、圧縮残留応力が800〜1000MPaの範囲で導入された圧縮残留応力導入層を形成し、該ショットピーニング処理の完了後に前記セラミックス焼結体の表面に亀裂を形成した後、前記セラミックス焼結体を酸素含有雰囲気下で、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い1100℃以下かつ800℃以上の温度に加熱して、該セラミックス焼結体中のSiCを酸化させSiOを生成するとともに、前記セラミックス焼結体の表層部における圧縮残留応力導入層に250MPa以上の圧縮残留応力を残存させる熱処理工程を行うことを特徴とするセラミックス製品の製造方法を提供する。
第4の発明は、前記熱処理工程の前に前記セラミックス焼結体の機械加工を行い、前記ショットピーニング処理及び前記機械加工を完了した後に前記熱処理工程を行うことを特徴とする第1〜3のいずれかの発明のセラミックス製品の製造方法を提供する。
第5の発明は、前記ショットピーニング処理は、ビッカース硬度(HV)が前記セラミックス焼結体の硬度の50〜80%、粒径100〜400μmの微粒子投射材をショット圧0.1〜0.3MPaで前記セラミックス材料に投射することを特徴とする第1〜4のいずれかの発明のセラミックス製品の製造方法を提供する。
第6の発明は、前記ショットピーニング処理にて用いる前記微粒子投射材の粒径が100〜200μmであることを特徴とする第1〜5のいずれかの発明のセラミックス製品の製造方法を提供する。
第7の発明は、前記ショットピーニング処理にて微粒子投射材をセラミックス焼結体に投射する前記ショット圧が0.1〜0.2MPaであることを特徴とする第1〜6のいずれかの発明のセラミックス製品の製造方法を提供する。
第8の発明は、前記熱処理工程を大気中にて行うことを特徴とする第1〜7のいずれかの発明のセラミックス製品の製造方法を提供する。
第9の発明は、前記熱処理工程を前記セラミックス焼結体に曲げ応力を与えた状態で行うことを特徴とする第1〜8のいずれかの発明のセラミックス製品の製造方法を提供する。
第10の発明は、第1〜9のいずれかに記載のセラミックス製品の製造方法によって製造されたセラミックス製品であって、SiC微粒子を10〜30wt%含有するSi /SiC複合材からなるセラミックス焼結体を有し、前記セラミックス焼結体の表面から深さ方向に30〜50μmまでの範囲の表層部に、圧縮残留応力が250MPa以上で残留された圧縮残留応力導入層を有し、さらに、前記圧縮残留応力導入層の表面から前記セラミックス焼結体の内部に延びるように形成された亀裂状の溝内を埋めるSiOからなり前記セラミックス焼結体の前記溝を介して両側に位置する部分同士を接合する充填接合部を有することを特徴とするセラミックス製品を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following configuration.
According to a first aspect of the present invention, a surface of the ceramic sintered body is introduced by introducing a compressive residual stress to the ceramic sintered body made of a Si 3 N 4 / SiC composite containing 10 to 30 wt% of SiC fine particles by shot peening. After forming a compressive residual stress introduction layer in which a compressive residual stress is introduced in the range of 800 to 1000 MPa in the surface layer portion in the range of 30 to 50 μm in the depth direction, and forming a crack in the ceramic sintered body The ceramic sintered body is heated in an oxygen-containing atmosphere to a temperature of 1100 ° C. or lower and 800 ° C. or higher, which is lower than the heating temperature at which all the compressive residual stress introduced by the shot peening treatment can be removed. The SiC in the compact is oxidized to produce SiO 2 and the compression residue in the surface layer portion of the ceramic sintered body. There is provided a method for producing a ceramic product, characterized in that a heat treatment step is performed in which a compressive residual stress of 250 MPa or more remains in a residual stress introduction layer.
The second invention is a Si 3 N 4 / SiC composite material containing 10 to 30 wt% of SiC fine particles, and the compression residual stress is introduced into the ceramic sintered body having a crack on the surface by shot peening treatment, After forming a compressive residual stress introduction layer having a compressive residual stress introduced in the range of 800 to 1000 MPa on the surface layer portion in the range of 30 to 50 μm in the depth direction from the surface of the ceramic sintered body, the ceramic sintered body Is heated to a temperature of 1100 ° C. or lower and 800 ° C. or higher, which is lower than the heating temperature at which all of the compressive residual stress introduced by the shot peening treatment can be removed in an oxygen-containing atmosphere, and SiC in the ceramic sintered body is Oxidized to generate SiO 2 and 250 MPa or more in the compressive residual stress introduction layer in the surface layer portion of the ceramic sintered body A method for producing a ceramic product, characterized by performing a heat treatment step for leaving a residual compressive residual stress.
According to a third aspect of the present invention, a surface of the ceramic sintered body is introduced by introducing compressive residual stress to the ceramic sintered body made of a Si 3 N 4 / SiC composite containing 10 to 30 wt% of SiC fine particles by shot peening treatment. To the surface layer in the range of 30 to 50 μm in the depth direction, a compressive residual stress introduction layer introduced in a range of 800 to 1000 MPa of compressive residual stress is formed, and the ceramic sintered body after completion of the shot peening treatment After forming cracks on the surface of the ceramic, the ceramic sintered body is at a temperature of 1100 ° C. or lower and 800 ° C. or higher, which is lower than the heating temperature that can remove all the compressive residual stress introduced by the shot peening treatment in an oxygen-containing atmosphere. To oxidize SiC in the ceramic sintered body to produce SiO 2 , There is provided a method for producing a ceramic product, characterized by performing a heat treatment step for leaving a compressive residual stress of 250 MPa or more in a compressive residual stress introduction layer in a surface layer portion of a sintered body.
In a fourth aspect of the invention, the ceramic sintered body is machined before the heat treatment step, and the heat treatment step is performed after the shot peening treatment and the machining are completed. A method for producing a ceramic product of any of the inventions is provided.
According to a fifth aspect of the present invention, the shot peening treatment is performed using a fine particle projection material having a Vickers hardness (HV) of 50 to 80% of the hardness of the ceramic sintered body and a particle size of 100 to 400 μm at a shot pressure of 0.1 to 0.3 MPa. The method for producing a ceramic product according to any one of the first to fourth aspects of the invention is characterized by projecting onto the ceramic material.
A sixth invention provides the method for producing a ceramic product according to any one of the first to fifth inventions, wherein a particle diameter of the fine particle projection material used in the shot peening treatment is 100 to 200 μm.
A seventh invention is the invention according to any one of the first to sixth inventions, wherein the shot pressure for projecting the fine particle projection material onto the ceramic sintered body in the shot peening treatment is 0.1 to 0.2 MPa. A method for producing a ceramic product is provided.
An eighth invention provides the method for producing a ceramic product according to any one of the first to seventh inventions, wherein the heat treatment step is performed in the atmosphere.
A ninth invention provides the method for producing a ceramic product according to any one of the first to eighth inventions, wherein the heat treatment step is performed in a state in which a bending stress is applied to the ceramic sintered body.
A tenth aspect of the invention is a ceramic product manufactured by the method for manufacturing a ceramic product according to any one of the first to ninth aspects, comprising a Si 3 N 4 / SiC composite material containing 10 to 30 wt% of SiC fine particles. A ceramic sintered body, having a compressive residual stress introduction layer in which a compressive residual stress is left at 250 MPa or more on a surface layer in a range of 30 to 50 μm in the depth direction from the surface of the ceramic sintered body; Further, it is made of SiO 2 filling a crack-like groove formed so as to extend from the surface of the compressive residual stress introduction layer to the inside of the ceramic sintered body, and is positioned on both sides through the groove of the ceramic sintered body. Provided is a ceramic product characterized by having a filling joint part for joining parts to be joined.

本発明に係るセラミックス製品の製造方法によれば、SiC微粒子を分散させたセラミックス材料あるいはSiC製セラミックス材料からなるセラミックス焼結体にショットピーニング処理を施して圧縮残留応力を導入した後、セラミックス焼結体を酸素含有雰囲気下で、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低くかつ800℃以上の温度に加熱する熱処理工程によってSiOを生成することで、生成したSiOによってセラミックス焼結体の亀裂(例えば、深さ数μm〜十μm程度の微細な亀裂)を修復(治癒)でき、しかも、熱処理工程後もセラミックス焼結体に圧縮残留応力を確実に残存させることができる。このためセラミックス製品に高い強度を確保することができ、しかも、圧縮残留応力の存在によって接触強度を確保できるため亀裂の発生、進展を抑えることができる。その結果、セラミックス製品表面に形成された亀裂の影響のキャンセル(あるいは抑制)と、使用中の亀裂の発生抑制とを両立させることができ、機械的信頼性が高いセラミックス製品を得ることができる。
本発明に係るセラミックス製品は、圧縮残留応力導入層と、亀裂状の溝内を埋めるSiOからなる充填接合部とを有する構成により、優れた強度が得られるとともに、亀裂の発生及び進展を抑制できるため、高い機械的信頼性を確保できる。
According to the method for manufacturing a ceramic product according to the present invention, a ceramic sintered body made of a ceramic material in which SiC fine particles are dispersed or a ceramic material made of SiC is subjected to shot peening treatment to introduce compressive residual stress, and then ceramic sintering. It was generated by generating SiO 2 by a heat treatment step in which the body was heated to a temperature lower than the heating temperature capable of removing all the compressive residual stress introduced in the shot peening process and at a temperature of 800 ° C. or higher in an oxygen-containing atmosphere. SiO 2 repairs (heals) cracks in ceramics sintered bodies (for example, fine cracks with a depth of several μm to 10 μm), and ensures that residual compressive stress remains in the ceramic sintered body even after the heat treatment process. Can be made. For this reason, high strength can be ensured in the ceramic product, and furthermore, since the contact strength can be ensured by the presence of the compressive residual stress, the occurrence and development of cracks can be suppressed. As a result, it is possible to achieve both cancellation (or suppression) of the influence of cracks formed on the surface of the ceramic product and suppression of occurrence of cracks during use, and a ceramic product with high mechanical reliability can be obtained.
The ceramic product according to the present invention has excellent strength due to the structure having the compressive residual stress introduction layer and the filling joint portion made of SiO 2 filling the crack-like groove, and suppresses the generation and progress of cracks. Therefore, high mechanical reliability can be secured.

以下、本発明の1実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
まず、本発明に係るセラミックス製品の製造方法(以下、単に製造方法とも言う)及びセラミックス製品の第1実施形態を説明する。
図1は本発明に係る製造方法の一例を説明する図であって、(a)はセラミックス焼結体1(本発明に係る製造方法を適用する前のセラミックス製品)を示す断面図、(b)はショットピーニング処理によって前記セラミックス焼結体1に圧縮残留応力を導入してなる表層部(以下、圧縮残留応力導入層4とも言う)と亀裂2とを形成した状態を示す図、(c)は前記圧縮残留応力導入層4及び亀裂2を形成した前記セラミックス焼結体1を加熱する熱処理工程を行って得たセラミックス製品5を示す図である。
(First embodiment)
First, a method for manufacturing a ceramic product according to the present invention (hereinafter also simply referred to as a manufacturing method) and a first embodiment of the ceramic product will be described.
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method according to the present invention, in which (a) is a cross-sectional view showing a ceramic sintered body 1 (ceramic product before applying the manufacturing method according to the present invention); ) Is a view showing a state in which a surface layer portion (hereinafter also referred to as a compressive residual stress introduction layer 4) formed by introducing compressive residual stress into the ceramic sintered body 1 and a crack 2 are formed by shot peening treatment, (c). These are figures which show the ceramic product 5 obtained by performing the heat treatment process which heats the said ceramic sintered compact 1 in which the said compression residual stress introduction layer 4 and the crack 2 were formed.

図1に例示したセラミックス焼結体1は、セラミックスマトリクス11中にSiC微粒子12(粒状のものの他、ウィスカーも含む)が分散されたもの(以下、SiC複合セラミックスとも言う)であり、SiC微粒子12を10〜30wt%含有するものである。   The ceramic sintered body 1 illustrated in FIG. 1 is a ceramic matrix 11 in which SiC fine particles 12 (including particles and whiskers) are dispersed (hereinafter also referred to as SiC composite ceramics). Is contained in an amount of 10 to 30 wt%.

セラミックス焼結体1であるSiC複合セラミックスは、セラミックス原料粉体にSiC微粒子12を混入させ焼結させたものである。焼結によって、セラミックス原料粉体によって形成されたセラミックスマトリクス11中にSiC微粒子12が分散されたSiC複合セラミックスが得られる。
セラミックスマトリクス11としては、例えば、AlN、ZrO、Si、Al、ムライト(3Al・2SiO)から選択されるいずれか1つを好適に用いることができる。但し、セラミックスマトリクス11としてはこれらに限定されるものではない。
The SiC composite ceramics that is the ceramic sintered body 1 is obtained by mixing SiC fine particles 12 in a ceramic raw material powder and sintering the mixture. By sintering, a SiC composite ceramic in which SiC fine particles 12 are dispersed in a ceramic matrix 11 formed of a ceramic raw material powder is obtained.
As the ceramic matrix 11, for example, any one selected from AlN, ZrO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) can be preferably used. However, the ceramic matrix 11 is not limited to these.

セラミックス焼結体1におけるSiC微粒子12の含有量は、10wt%よりも少ないと熱処理工程による治癒効果が充分に得られず、この製造方法によって得られるセラミックス製品5(図1(c)参照)の強度に影響を与える。また、30wt%よりも多くてもセラミックス製品5の強度の低下を招く。   When the content of the SiC fine particles 12 in the ceramic sintered body 1 is less than 10 wt%, a sufficient healing effect by the heat treatment process cannot be obtained, and the ceramic product 5 obtained by this manufacturing method (see FIG. 1C). Affects strength. Moreover, even if it exceeds 30 wt%, the strength of the ceramic product 5 is reduced.

なお、本発明に係るセラミックス焼結体を形成するセラミックス材料としては、上述のSiC複合セラミックス材料からなるものに限定されず、例えば、SiC製セラミックス材料(セラミックスマトリクスがSiCで形成されているもの)も採用できる。   The ceramic material for forming the ceramic sintered body according to the present invention is not limited to the above-mentioned SiC composite ceramic material, for example, a SiC ceramic material (a ceramic matrix made of SiC). Can also be adopted.

本発明に係るセラミックス製品の製造方法に用いられるセラミックス焼結体は、例えば軸受け、ガスタービン等の熱機関用の部品、ばね、歯車等の構造材として使用されるものであり、その形状には限定は無い。但し、本発明に係る製造方法におけるショットピーニング処理(後述)を行う対象となる表面(微粒子投射材を衝突させる表面)を形成する部分に数mm程度あるいはそれ以上の厚み寸法(ショットピーニング処理を行う表面からの深さ寸法)が確保されているものを使用する。   The ceramic sintered body used in the method for manufacturing a ceramic product according to the present invention is used as a structural material such as a bearing, a component for a heat engine such as a gas turbine, a spring, a gear, etc. There is no limitation. However, a thickness dimension of about several millimeters or more (shot peening treatment is performed) on a portion forming a surface (surface on which the fine particle projection material collides) to be subjected to shot peening treatment (described later) in the manufacturing method according to the present invention. Use one with a depth dimension from the surface).

図1(a)〜(c)に例示した製造方法では、まず、セラミックス焼結体1にショットピーニング処理を施して、前記セラミックス焼結体1に圧縮残留応力を導入するとともに、セラミックス焼結体1の表面3に亀裂2を形成する(図1(b)参照)。
ショットピーニング処理は、例えばジルコニア(ZrO)ビーズ等の微粒子投射材6をセラミックス焼結体1に投射して、セラミックス焼結体1への圧縮残留応力の導入とセラミックス焼結体1の表面3への亀裂2の形成とを行う。
In the manufacturing method illustrated in FIGS. 1A to 1C, first, the ceramic sintered body 1 is subjected to shot peening treatment to introduce compressive residual stress into the ceramic sintered body 1, and the ceramic sintered body. The crack 2 is formed in the surface 3 of 1 (refer FIG.1 (b)).
In the shot peening process, for example, a fine particle projection material 6 such as zirconia (ZrO 2 ) beads is projected onto the ceramic sintered body 1 to introduce compressive residual stress into the ceramic sintered body 1 and to detect the surface 3 of the ceramic sintered body 1. And the formation of a crack 2 on the surface.

ショットピーニング処理によるセラミックス焼結体1への圧縮残留応力の導入によって、セラミックス焼結体1には、その表面3付近に、圧縮残留応力が導入された領域(図1(b)、(c)中符号4の圧縮残留応力導入層)が形成される。圧縮残留応力導入層4は、セラミックス焼結体1の表面3から深さ方向に少なくとも10μm程度形成することが好ましく、表面3から30〜50μm程度まで形成することがより好ましい。また、表面3から100μm程度、あるいはそれ以上の広範囲にわたって形成しても良い。   Regions where compressive residual stress is introduced in the vicinity of the surface 3 of the ceramic sintered body 1 by introducing the compressive residual stress to the ceramic sintered body 1 by shot peening treatment (FIGS. 1B and 1C). A compressive residual stress introduction layer (medium code 4) is formed. The compressive residual stress introducing layer 4 is preferably formed at least about 10 μm in the depth direction from the surface 3 of the ceramic sintered body 1, and more preferably formed from the surface 3 to about 30 to 50 μm. Further, the surface 3 may be formed over a wide range of about 100 μm or more.

ショットピーニング処理によってセラミックス焼結体1に形成する亀裂2は、例えば表面3からの深さが数μm〜50μm程度の微細なものである。
前記亀裂は深さ50μmを超えるサイズのものであっても良いが、亀裂の深さはセラミックス焼結体1の表面3から100μm以内であることが好ましい。
ショットピーニング処理によってセラミックス焼結体1に亀裂2が形成される結果、セラミックス焼結体1の表面3は粗面化される。
The crack 2 formed in the ceramic sintered body 1 by the shot peening process is a fine one having a depth from the surface 3 of about several μm to 50 μm, for example.
The crack may have a size exceeding 50 μm in depth, but the depth of the crack is preferably within 100 μm from the surface 3 of the ceramic sintered body 1.
As a result of the formation of cracks 2 in the ceramic sintered body 1 by the shot peening process, the surface 3 of the ceramic sintered body 1 is roughened.

ショットピーニング処理の微粒子投射材のサイズ(粒径)、硬度、ショット圧等の条件は、セラミックス焼結体1の物性(例えば表面硬さ)等に応じて、セラミックス焼結体1の欠けやセラミックス焼結体1全体の割れを生じない範囲で設定する。例えば、ビッカース硬度(HV)が前記セラミックス焼結体1の硬度の50〜80%、粒径100〜400μmの微粒子投射材6をショット圧0.1〜0.3MPaで前記セラミックス焼結体1に投射してショットピーニング処理を行うことが好適である。
微粒子投射材6は、粒径を大きくするとセラミックス焼結体1に欠けが生じやすくなるため、欠けが発生しないように調整する必要がある。一方、粒径が小さいほど、圧縮残留応力を導入しにくくなる。この点、微粒子投射材6の粒径は100〜200μmとすることがより好ましい。ショット圧は0.1〜0.2MPaとすることがより好ましい。
微粒子投射材6の粒径を100〜200μm、ショット圧を0.1〜0.2MPaとすることは、例えばSi、Al、ムライトをセラミックスマトクスとするセラミックス焼結体1のショットピーニング処理に特に好適である。
The size (particle size), hardness, shot pressure, and other conditions of the fine particle projection material for the shot peening treatment depend on the properties of the ceramic sintered body 1 (for example, surface hardness), etc. It sets in the range which does not produce the crack of the sintered compact 1 whole. For example, a fine particle projection material 6 having a Vickers hardness (HV) of 50 to 80% of the hardness of the ceramic sintered body 1 and a particle size of 100 to 400 μm is applied to the ceramic sintered body 1 with a shot pressure of 0.1 to 0.3 MPa. It is preferable to perform shot peening processing by projecting.
Since the fine particle projection material 6 is likely to be chipped in the ceramic sintered body 1 when the particle size is increased, it is necessary to adjust so that the chipping does not occur. On the other hand, the smaller the particle size, the more difficult it is to introduce compressive residual stress. In this respect, the particle size of the fine particle projection material 6 is more preferably 100 to 200 μm. The shot pressure is more preferably 0.1 to 0.2 MPa.
Setting the particle size of the fine particle projection material 6 to 100 to 200 μm and the shot pressure to 0.1 to 0.2 MPa means that the ceramic sintered body 1 is made of, for example, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and mullite as a ceramic matrix. It is particularly suitable for the shot peening process.

ショットピーニング処理にてセラミックス焼結体1に導入する圧縮残留応力は、後述する熱処理工程での熱処理後のセラミックス焼結体1の表面3の破壊靱性値の向上、接触強度の向上の点では出来るだけ大きいことが望ましいが、ショットピーニング処理によるセラミックス焼結体1の欠け等を防止する必要があることから上限値に限界がある。このためショットピーニング処理にてセラミックス焼結体1に導入する圧縮残留応力は、300〜1000MPaの範囲であることが好ましい。   The compressive residual stress introduced into the ceramic sintered body 1 by the shot peening treatment can be achieved in terms of improving the fracture toughness value of the surface 3 of the ceramic sintered body 1 after the heat treatment in the heat treatment step described later and improving the contact strength. However, the upper limit value is limited because it is necessary to prevent chipping of the ceramic sintered body 1 due to shot peening. For this reason, it is preferable that the compressive residual stress introduce | transduced into the ceramic sintered compact 1 by a shot peening process is the range of 300-1000 MPa.

次いで、上述のショットピーニング処理を完了したセラミックス焼結体1を酸素含有雰囲気(例えば大気中)下で加熱する熱処理工程を行う。
この熱処理工程では、酸素含有雰囲気下でのセラミックス焼結体1の加熱によって、セラミックス焼結体1中のSiCに、SiC+3/2O→SiO+CO、の酸化反応を生じさせ、SiOを生成させる。この熱処理工程でのセラミックス焼結体1の加熱温度は、SiCの酸化反応のために800℃以上とするが、但し、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い温度とする。
Next, a heat treatment step is performed in which the ceramic sintered body 1 that has completed the above shot peening treatment is heated in an oxygen-containing atmosphere (for example, in the air).
In this heat treatment step, by heating the ceramic sintered body 1 in an oxygen-containing atmosphere, the SiC in the ceramic sintered body 1 is caused to undergo an oxidation reaction of SiC + 3 / 2O 2 → SiO 2 + CO to generate SiO 2 . Let The heating temperature of the ceramic sintered body 1 in this heat treatment step is 800 ° C. or higher because of the oxidation reaction of SiC, provided that it is higher than the heating temperature at which all the compressive residual stress introduced in the shot peening process can be removed. Use a low temperature.

このとき、SiCの酸化反応によるSiOの生成は体積膨張を伴うため、反応の進行に伴い亀裂2内にSiOが充填されていく。亀裂2には、亀裂2内に露出するSiCの酸化反応によって生成されるSiOが充填される。
亀裂2内に充填されたSiOは熱処理工程後の冷却により固化することで、セラミックス焼結体1の亀裂2を介して両側に位置する部分を接合する接合材(充填接合部7)として機能させることができる。したがって、図1(c)に示すように、この熱処理工程によって亀裂2内にSiOを充填することで、亀裂2を治癒(修復)することができる。
At this time, the generation of SiO 2 due to the oxidation reaction of SiC involves volume expansion, so that the crack 2 is filled with SiO 2 as the reaction proceeds. The crack 2 is filled with SiO 2 produced by the oxidation reaction of SiC exposed in the crack 2.
The SiO 2 filled in the crack 2 is solidified by cooling after the heat treatment step, thereby functioning as a bonding material (filled bonding portion 7) for bonding portions located on both sides via the crack 2 of the ceramic sintered body 1. Can be made. Therefore, as shown in FIG. 1C, the crack 2 can be cured (repaired) by filling the crack 2 with SiO 2 by this heat treatment step.

また、亀裂2内に形成された充填接合部7が、セラミックス焼結体1の亀裂2を介して両側に位置する部分を接合する接合材として機能する結果、セラミックス焼結体1の曲げ強度を向上させることができる。熱処理工程の完了によって得られるセラミックス製品5には、ショットピーニング処理及び熱処理工程を行う前のセラミックス焼結体1に比べて高い曲げ強度を得ることができる。   Moreover, as a result of the filling joint portion 7 formed in the crack 2 functioning as a joining material for joining portions located on both sides through the crack 2 of the ceramic sintered body 1, the bending strength of the ceramic sintered body 1 is increased. Can be improved. The ceramic product 5 obtained by the completion of the heat treatment step can have a higher bending strength than the ceramic sintered body 1 before performing the shot peening treatment and the heat treatment step.

本発明者等による膨大な試験の結果、亀裂2を形成する前のセラミックス焼結体1に比べて、ショットピーニング処理によってセラミックス焼結体1に亀裂2を形成し、上述の熱処理工程を行ったセラミックス製品5の方がより高い曲げ強度が得られることを確認した。曲げ強度試験の結果、セラミックス製品5の充填接合部7による接合箇所以外で破断が生じることから、充填接合部7による接合箇所の存在がセラミックス製品5の強度向上に有効に寄与しているものと考えられる。
この点、例えば、ショットピーニング処理によってセラミックス焼結体1に多数の亀裂2を形成し、熱処理工程にて各亀裂2にSiOを充填して充填接合部7を形成することで、セラミックス製品5により高い曲げ強度を得ることが可能である。
As a result of enormous tests by the present inventors, compared to the ceramic sintered body 1 before forming the crack 2, the crack 2 was formed in the ceramic sintered body 1 by the shot peening treatment, and the above-described heat treatment process was performed. It was confirmed that the ceramic product 5 has higher bending strength. As a result of the bending strength test, breakage occurs in the ceramic product 5 other than the joint portion by the filling joint portion 7, so that the presence of the joint portion by the filling joint portion 7 effectively contributes to the strength improvement of the ceramic product 5. Conceivable.
In this regard, for example, by forming a large number of cracks 2 in the ceramic sintered body 1 by shot peening, and filling each crack 2 with SiO 2 in the heat treatment process to form the filling joints 7, the ceramic product 5 It is possible to obtain higher bending strength.

熱処理工程での亀裂2内へのSiOの充填は、図示例のように亀裂2内部全体を埋めることがセラミックス製品5の曲げ強度の向上の点で有利であるが、亀裂2内へのSiOの充填は、SiOからなる充填接合部7が、セラミックス焼結体1の亀裂2を介して両側に位置する部分同士を接合する接合材として機能し得るようになっていれば良く、亀裂2内にSiOが充填されていない箇所が部分的に存在していても良い。
熱処理工程は、換言すれば、SiCの酸化反応によって生成したSiOによって亀裂2内に充填接合部7を形成して、セラミックス焼結体1の強度を向上せしめる工程とも言える。亀裂2内に形成された充填接合部7は、亀裂2の拡張を阻止する機能を果たすものと考えられる。また、亀裂2内に充填接合部7が形成され治癒された部位が高い強度を発揮し、セラミックス焼結体1全体の強度向上に寄与するものと考えられる。
As for the filling of SiO 2 into the crack 2 in the heat treatment step, it is advantageous in terms of improving the bending strength of the ceramic product 5 to fill the entire inside of the crack 2 as in the illustrated example. It is sufficient that the filling joint portion 7 made of SiO 2 can function as a joining material for joining portions located on both sides via the crack 2 of the ceramic sintered body 1. There may be a portion where 2 is not filled with SiO 2 .
In other words, the heat treatment step can be said to be a step of improving the strength of the ceramic sintered body 1 by forming the filling joint portion 7 in the crack 2 by SiO 2 generated by the oxidation reaction of SiC. It is considered that the filling joint portion 7 formed in the crack 2 functions to prevent the crack 2 from expanding. Moreover, it is thought that the site | part which the filling joint part 7 was formed in the crack 2 and was healed exhibits high intensity | strength, and contributes to the intensity | strength improvement of the ceramic sintered compact 1 whole.

熱処理工程におけるセラミックス焼結体1の加熱温度を、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い温度とすることは、ショットピーニング処理にてセラミックス焼結体1に導入した圧縮残留応力を熱処理工程の完了後も残存させることを目的とする。熱処理工程の完了後も圧縮残留応力を残存させることで、セラミックス焼結体1の表面3の破壊靭性値を高めることができる。これにより、セラミックス焼結体1の接触強度を高めることができ、セラミックス製品5の表面への新たな亀裂の発生、進展を抑える効果が得られる。   Setting the heating temperature of the ceramic sintered body 1 in the heat treatment step to a temperature lower than the heating temperature at which all of the compressive residual stress introduced in the shot peening process can be removed is applied to the ceramic sintered body 1 by the shot peening process. The purpose is to allow the introduced compressive residual stress to remain even after the heat treatment step is completed. By leaving the compressive residual stress after the heat treatment step is completed, the fracture toughness value of the surface 3 of the ceramic sintered body 1 can be increased. Thereby, the contact strength of the ceramic sintered body 1 can be increased, and the effect of suppressing the occurrence and development of new cracks on the surface of the ceramic product 5 can be obtained.

ショットピーニング処理にてセラミックス焼結体1に導入した圧縮残留応力は、熱処理工程でのセラミックス焼結体1の加熱によって解放されて低下する(例えば図3参照)。圧縮残留応力は、熱処理工程での加熱温度が高いほど大きく低下する。
セラミックス製品5の接触強度を高め表面の亀裂の発生、進展を抑える点では、熱処理工程の完了後に、出来るだけ大きい圧縮残留応力が確保される(残存する)ことが好ましい。
The compressive residual stress introduced into the ceramic sintered body 1 by the shot peening process is released by the heating of the ceramic sintered body 1 in the heat treatment step and decreases (for example, see FIG. 3). The compressive residual stress greatly decreases as the heating temperature in the heat treatment step increases.
In terms of increasing the contact strength of the ceramic product 5 and suppressing the occurrence and development of cracks on the surface, it is preferable that a compressive residual stress as large as possible is ensured (remains) after the heat treatment step is completed.

なお、図3は、Si粉末に平均粒径0.27μmのSiC粒子を20wt%複合(混入)し、焼結助剤としてYを8wt%用いたものを、窒素ガス中にて、35MPaの圧縮応力を作用させたまま、1850℃、2時間の加圧焼結を行って得たセラミックス焼結体にショットピーニング処理を施し、次いで熱処理(熱処理工程)を行い、熱処理温度(加熱温度)が互いに異なる複数の試験片を作製した後、各試験片について、X線回折によってセラミックス焼結体表面(ショットピーニング処理を行った面)の圧縮残留応力を計測したデータ(図3中、SP)を記載している。熱処理は大気中にて1時間加熱で行った。
ショットピーニング処理は、平均粒径300μmのZrOビーズ(ビッカース硬度(HV)1250)をショット圧0.2MPa、ガバレージ300%、ショット時間30〜40secで投射して行い、セラミックス焼結体に圧縮残留応力導入層と亀裂(表面欠陥)とを形成した。また、図3では、ショットピーニング処理を行う前のセラミックス焼結体の圧縮残留応力(図3中、未SP)も併記している。
FIG. 3 shows a case where 20 wt% SiC particles having an average particle diameter of 0.27 μm are mixed (mixed) with Si 3 N 4 powder and 8 wt% Y 2 O 3 is used as a sintering aid in nitrogen gas. The ceramic sintered body obtained by performing pressure sintering at 1850 ° C. for 2 hours with a compressive stress of 35 MPa applied is subjected to shot peening treatment, followed by heat treatment (heat treatment step). After producing a plurality of test pieces having different (heating temperatures), data obtained by measuring the compressive residual stress on the surface of the ceramic sintered body (surface subjected to shot peening treatment) by X-ray diffraction for each test piece (FIG. 3) (SP). The heat treatment was performed by heating in the atmosphere for 1 hour.
The shot peening treatment is performed by projecting ZrO 2 beads (Vickers hardness (HV) 1250) having an average particle diameter of 300 μm at a shot pressure of 0.2 MPa, a coverage of 300%, and a shot time of 30 to 40 seconds, and remaining compressed on the ceramic sintered body. A stress introducing layer and a crack (surface defect) were formed. FIG. 3 also shows the compressive residual stress (not SP in FIG. 3) of the ceramic sintered body before the shot peening treatment.

また、図4に示すように、上述の試験片について、熱処理工程における加熱時間(熱処理時間h)に対する圧縮残留応力の低下傾向を確認したが、加熱温度(熱処理温度)が800℃、1100℃、1000℃のいずれの場合でも、熱処理開始から10時間の熱処理後も圧縮残留応力を保持できることを確認できた。
図4では、上述のショットピーニング処理後、熱処理を行っていないセラミックス焼結体の圧縮残留応力(図4中、SP材)も併記している。
In addition, as shown in FIG. 4, for the above-described test piece, the tendency to decrease the compressive residual stress with respect to the heating time (heat treatment time h) in the heat treatment step was confirmed. In any case of 1000 ° C., it was confirmed that the compressive residual stress could be maintained even after the heat treatment for 10 hours from the start of the heat treatment.
In FIG. 4, the compressive residual stress (SP material in FIG. 4) of the ceramic sintered body that has not been heat-treated after the above-described shot peening treatment is also shown.

熱処理工程では、セラミックス焼結体1の加熱温度を、ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低く抑えれば、ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を多く残存させることができる。一方、熱処理工程におけるセラミックス焼結体1の加熱温度が800℃よりも低いと、SiC粒子12の酸化反応が充分に進行せず、充填接合部7の形成が不充分となり、曲げ強度の向上が難しくなってくる。このため、熱処理工程におけるセラミックス焼結体1の加熱温度は、800℃以上で、ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低く設定する。   In the heat treatment process, if the heating temperature of the ceramic sintered body 1 is kept lower than the heating temperature at which all the compressive residual stress introduced by the shot peening process can be removed, a large amount of the compressive residual stress introduced by the shot peening process remains. Can be made. On the other hand, if the heating temperature of the ceramic sintered body 1 in the heat treatment step is lower than 800 ° C., the oxidation reaction of the SiC particles 12 does not proceed sufficiently, the formation of the filling joint 7 becomes insufficient, and the bending strength is improved. It becomes difficult. For this reason, the heating temperature of the ceramic sintered body 1 in the heat treatment step is set to 800 ° C. or higher and lower than the heating temperature at which all the compressive residual stress introduced in the shot peening process can be removed.

例えば、窒化珪素(Si)をセラミックスマトリクスとするセラミックス焼結体1の場合は、熱処理工程におけるセラミックス焼結体1の加熱温度は、800℃以上かつ1200℃よりも低くすることが好ましい。このセラミックス焼結体1の場合、ショットピーニング処理にてセラミックス焼結体1に導入した圧縮残留応力は、熱処理工程におけるセラミックス焼結体1の加熱温度が1300℃前後でほぼ完全に除去されてしまい(1300℃がショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度)、ショットピーニング処理による導入前の状態に近似する(例えば、図3参照)。
また、図3を参照して判るように、熱処理工程における加熱温度(熱処理温度)が1000℃の場合に比べて1250℃の場合は残留応力の減衰幅がやや大きいことが判った。このため、熱処理温度の上限値は1100℃あるいは1000℃とすることが好ましい。
For example, in the case of the ceramic sintered body 1 using silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a ceramic matrix, the heating temperature of the ceramic sintered body 1 in the heat treatment step is preferably 800 ° C. or higher and lower than 1200 ° C. . In the case of this ceramic sintered body 1, the compressive residual stress introduced into the ceramic sintered body 1 by the shot peening process is almost completely removed when the heating temperature of the ceramic sintered body 1 in the heat treatment process is around 1300 ° C. (1300 ° C. is a heating temperature at which all the compressive residual stress introduced by the shot peening process can be removed), which approximates the state before the introduction by the shot peening process (see, for example, FIG. 3).
Further, as can be seen with reference to FIG. 3, it was found that when the heating temperature (heat treatment temperature) in the heat treatment step is 1250 ° C., the attenuation width of the residual stress is slightly larger. For this reason, it is preferable that the upper limit of the heat treatment temperature is 1100 ° C. or 1000 ° C.

Si/SiC複合材であるセラミックス焼結体1の場合、熱処理工程におけるセラミックス焼結体1の加熱温度を1100℃とすると、ショットピーニング処理にてセラミックス焼結体1に導入した圧縮残留応力の3分の1程度(セラミックス焼結体1の表面3の圧縮残留応力)を確実に維持できる。このため、例えばショットピーニング処理にて800〜1000MPaの圧縮残留応力(セラミックス焼結体1の表面3の圧縮残留応力)を導入することで、熱処理後のセラミックス焼結体1に250MPa以上の圧縮残留応力(セラミックス焼結体1の表面3の圧縮残留応力)を確実に確保することができ、新たな亀裂の発生、進展を抑える効果を確実に得ることができる。 In the case of the ceramic sintered body 1 that is a Si 3 N 4 / SiC composite, if the heating temperature of the ceramic sintered body 1 in the heat treatment step is 1100 ° C., the compression residual introduced into the ceramic sintered body 1 by shot peening treatment About one third of the stress (compressive residual stress of the surface 3 of the ceramic sintered body 1) can be reliably maintained. Therefore, for example, by introducing a compressive residual stress of 800 to 1000 MPa (compressive residual stress of the surface 3 of the ceramic sintered body 1) by shot peening treatment, a compressive residual of 250 MPa or more is applied to the ceramic sintered body 1 after the heat treatment. Stress (compressive residual stress of the surface 3 of the ceramic sintered body 1) can be reliably ensured, and an effect of suppressing the generation and development of new cracks can be reliably obtained.

なお、熱処理工程を行うとセラミックス焼結体1の表面3に露出するSiC微粒子の酸化反応によるSiOの生成も生じるため、セラミックス焼結体1の表面3に存在する極めて微細な疵や微細なボイド状の表面欠陥も治癒されることとなる。 Since also occurs generation of SiO 2 by oxidation reactions of the SiC fine particles exposed on the surface 3 of the sintered ceramics 1 is performed a heat treatment process, and fine very fine scratches on the surface 3 of the sintered ceramics 1 Void surface defects are also healed.

上述した製造方法では、ショットピーニング処理によってセラミックス焼結体1に圧縮残留応力導入層4と亀裂2とを形成した後、熱処理工程によってセラミックス焼結体1の亀裂2内に充填接合部7を形成する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。
本発明に係る製造方法にあっては、セラミックス焼結体の表面の亀裂の形成は、熱処理工程の前であればいつでも良く、また、亀裂の形成をショットピーニング処理によって行う構成に限定されない。亀裂の形成を、ショットピーニング処理の前あるいは後に行う構成も採用可能である。また、焼結後の運搬中や、構造材としての使用等によって表面に亀裂が形成されたセラミックス焼結体の使用も可能である。いずれの場合も、ショットピーニング処理の後に熱処理工程を行うことで、セラミックス焼結体の接触強度及び曲げ強度を向上することができる。
この点、以下の(A)、(B)の製造方法も採用可能である。但し、熱処理工程は、ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い温度で行い、熱処理後のセラミックス焼結体に圧縮残留応力を残存させる。
In the manufacturing method described above, after forming the compressive residual stress introducing layer 4 and the crack 2 in the ceramic sintered body 1 by shot peening, the filling joint 7 is formed in the crack 2 of the ceramic sintered body 1 by a heat treatment process. However, the present invention is not limited to this.
In the manufacturing method according to the present invention, the formation of cracks on the surface of the ceramic sintered body may be performed at any time before the heat treatment step, and is not limited to a configuration in which the formation of cracks is performed by shot peening. It is also possible to adopt a configuration in which the crack is formed before or after the shot peening process. It is also possible to use a ceramic sintered body having a crack formed on the surface during transportation after sintering or use as a structural material. In any case, the contact strength and bending strength of the ceramic sintered body can be improved by performing a heat treatment step after the shot peening treatment.
In this respect, the following manufacturing methods (A) and (B) can also be employed. However, the heat treatment step is performed at a temperature lower than the heating temperature at which all the compressive residual stress introduced in the shot peening process can be removed, and the compressive residual stress remains in the ceramic sintered body after the heat treatment.

(A)第2実施形態
図2(a)〜(c)に示すように、構造材としての使用や機械加工等によって表面に亀裂22が形成されたセラミックス焼結体21(図2(a)参照)に上述の第1実施形態と同様のショットピーニング処理を施して、このセラミックス焼結体21に圧縮残留応力導入層4を形成(図2(b)参照)した後、上述の第1実施形態と同様の熱処理工程を行ってセラミックス製品23を得る。
この実施形態の製造方法にて用いるセラミックス焼結体21の材質は、第1実施形態にて説明したセラミックス焼結体1と同様である。
この場合も、ショットピーニング処理にて、上述の第1実施形態と同様に、セラミックス焼結体21に圧縮残留応力導入層4が形成されるとともにセラミックス焼結体21の表面に亀裂2が形成されるため、熱処理工程を行うことでセラミックス焼結体21の曲げ強度を向上できる。
(A) Second Embodiment As shown in FIGS. 2A to 2C, a ceramic sintered body 21 in which a crack 22 is formed on the surface by use as a structural material, machining, or the like (FIG. 2A). (See FIG. 2B), the same shot peening process as in the first embodiment described above is performed to form the compressive residual stress introduction layer 4 on the ceramic sintered body 21 (see FIG. 2B), and then the first embodiment described above. A ceramic product 23 is obtained by performing a heat treatment step similar to that of the embodiment.
The material of the ceramic sintered body 21 used in the manufacturing method of this embodiment is the same as that of the ceramic sintered body 1 described in the first embodiment.
Also in this case, in the shot peening process, the compressive residual stress introduction layer 4 is formed on the ceramic sintered body 21 and the crack 2 is formed on the surface of the ceramic sintered body 21 as in the first embodiment. Therefore, the bending strength of the ceramic sintered body 21 can be improved by performing the heat treatment step.

(B)第3実施形態
第1実施形態にて説明したセラミックス焼結体1と同様の材質で形成されたセラミックス焼結体にショットピーニング処理を施して、このセラミックス焼結体に圧縮残留応力導入層を形成した後、例えばビッカース圧子の押し込み試験や機械加工等によってセラミックス焼結体の表面に亀裂を形成し、次いで、上述と同様の熱処理工程を行ってセラミックス製品を得る。この場合、ビッカース硬さ試験等の強度試験を行ってから、熱処理工程を行うといったことが可能である。
この実施形態の場合、例えば、ショットピーニング処理を行う対象のセラミックス焼結体として表面に亀裂が存在していないものを用い、ショットピーニング処理を行って圧縮残留応力導入層及び亀裂を形成した後、さらにセラミックス焼結体の表面に亀裂を形成し、次いで、上述の第1実施形態と同様の熱処理工程を行うといったことが可能である。また、ショットピーニング処理を行う対象のセラミックス焼結体として表面に亀裂が存在するものを使用することを排除するものではない。
(B) Third Embodiment A shot peening treatment is applied to a ceramic sintered body formed of the same material as the ceramic sintered body 1 described in the first embodiment, and compression residual stress is introduced into the ceramic sintered body. After forming the layer, cracks are formed on the surface of the ceramic sintered body by, for example, a Vickers indenter indentation test or machining, and then the same heat treatment step as described above is performed to obtain a ceramic product. In this case, it is possible to perform a heat treatment step after performing a strength test such as a Vickers hardness test.
In the case of this embodiment, for example, a ceramic sintered body to be subjected to shot peening treatment is used that has no cracks on the surface, and after performing shot peening treatment to form a compressive residual stress introduction layer and cracks, Furthermore, it is possible to form a crack in the surface of the ceramic sintered body and then perform a heat treatment step similar to that in the first embodiment described above. In addition, it does not exclude the use of a ceramic sintered body to be subjected to shot peening treatment having a crack on the surface.

なお、セラミックス焼結体の強度向上の点では、セラミックス焼結体の表面に亀裂を形成できる条件のショットピーニング処理を行うことがより有効であるが、上述の第2、第3実施形態では、硬度が低い微粒子投射材の使用や、ショット圧を低く抑えること等によって、亀裂を形成しない条件でのショットピーニング処理を採用することを排除しない。   In addition, in terms of improving the strength of the ceramic sintered body, it is more effective to perform shot peening treatment under conditions that can form cracks on the surface of the ceramic sintered body. In the second and third embodiments described above, The use of a shot peening process under conditions that do not form cracks is not excluded by using a fine particle projection material having a low hardness or by keeping the shot pressure low.

(機械加工)
本発明に係る製造方法では、熱処理工程の前に、セラミックス焼結体に穴開け、切断、研削等の機械加工を施すことが可能である。
例えば、上述の第2実施形態では、機械加工によって表面に亀裂22が形成されたセラミックス焼結体21の使用を説明したが、これとは別に、ショットピーニング処理後にセラミックス焼結体の機械加工を行っても良い。また、機械加工はショットピーニング処理中に行っても良い。
セラミックス焼結体の機械加工は熱処理工程の前であればいつでも良く、このことは、既述の第1〜3実施形態に共通する。また、ここで説明する機械加工は、セラミックス焼結体の表面への亀裂の形成を必須としない。亀裂を形成しないものであっても良い。
(Machining)
In the manufacturing method according to the present invention, the ceramic sintered body can be subjected to machining such as drilling, cutting and grinding before the heat treatment step.
For example, in the second embodiment described above, the use of the ceramic sintered body 21 in which the cracks 22 are formed on the surface by machining has been described. Separately, the ceramic sintered body is machined after the shot peening treatment. You can go. Further, the machining may be performed during the shot peening process.
The machining of the ceramic sintered body may be performed any time before the heat treatment step, and this is common to the first to third embodiments described above. Further, the machining described here does not require the formation of cracks on the surface of the ceramic sintered body. What does not form a crack may be sufficient.

熱処理工程の前にセラミックス焼結体の機械加工を行った場合でも、機械加工及びショットピーニング処理を完了した後に熱処理工程を行うことで、セラミックス焼結体の接触強度及び曲げ強度を向上することができる。
また、機械加工によってセラミックス焼結体に形成された亀裂が治癒されることで、この治癒部分もセラミックス焼結体の曲げ強度の向上に寄与することとなる。
Even when the ceramic sintered body is machined before the heat treatment step, the contact strength and bending strength of the ceramic sintered body can be improved by performing the heat treatment step after completing the machining and shot peening treatment. it can.
Moreover, since the crack formed in the ceramic sintered body by the machining is healed, this healing portion also contributes to the improvement of the bending strength of the ceramic sintered body.

(曲げ応力下での熱処理工程)
熱処理工程は、前記セラミックス焼結体に負荷応力として曲げ応力を与えた状態で行っても良い。
例えば、装置に取り付けられたセラミックス焼結体を、装置から取り外すこと無く、取り付け状態のまま(曲げ応力が作用した状態のまま)で、このセラミックス焼結体に対してショットピーニング処理、熱処理工程を行うといったことも可能である。
(Heat treatment process under bending stress)
The heat treatment step may be performed in a state where a bending stress is applied as a load stress to the ceramic sintered body.
For example, without removing the ceramic sintered body attached to the apparatus, the ceramic sintered body is subjected to the shot peening treatment and the heat treatment process in the attached state (while the bending stress is applied). It is also possible to do it.

(検証1:強度特性の検証)
以下の実施例1−9、比較例1−18の供試材(セラミックス焼結体)を用意して曲げ試験を行い、強度特性を検証した。
(Verification 1: Verification of strength characteristics)
The test materials (ceramic sintered bodies) of the following Examples 1-9 and Comparative Examples 1-18 were prepared and subjected to a bending test to verify strength characteristics.

(実施例1、2、3:図6、図9の「SP+VC+熱処理材」)
Si粉末に平均粒径0.27μmのSiC粒子を20wt%複合(混入)し、焼結助剤としてYを8wt%用いたものを、窒素ガス中にて、35MPaの圧縮応力を作用させたまま、1850℃で2時間加熱して加圧焼結した。その焼結体から3mm×4mm×22mmサイズに切り出した試験片(セラミックス焼結体)を作製した。
次いで、平均粒径300μmのZrOビーズ(ビッカース硬度(HV)1250)を試験片の4mm×22mmサイズの面(以下、表面とも言う)に投射して、ショットピーニング処理を行った。このショットピーニング処理は、直圧式ショットピーニング装置を用いて、ショット圧0.2MPa、ガバレージ300%、ショット時間30〜40secで行った。図5に示すように、X線回折により試験片の表面から40μm程度まで圧縮残留応力を導入できたことを確認した。また、導入した圧縮残留応力は試験片の表面で最も大きく、表面からの距離(表面からの深さ方向の距離)が大きくなるに従い低くなる分布を示すことを確認した。試験片の表面での圧縮残留応力の計測値は876MPaであった。なお、図5においては縦軸の圧縮残留応力の値を負の値で表示したが、導入できた圧縮残留応力の大きさは絶対値で捉え得るものであることは言うまでも無い。
また、ショットピーニング処理後の試験片を調べたところ、その表面に深さ数μmの微細な亀裂が多数形成されていることを確認した。
(Examples 1, 2, and 3: “SP + VC + heat treated material” in FIGS. 6 and 9)
20 wt% SiC particles with an average particle size of 0.27 μm are mixed (mixed) in Si 3 N 4 powder and 8 wt% Y 2 O 3 is used as a sintering aid, compressed in nitrogen gas at 35 MPa While being applied with stress, it was heated at 1850 ° C. for 2 hours to perform pressure sintering. A test piece (ceramic sintered body) cut into a size of 3 mm × 4 mm × 22 mm from the sintered body was produced.
Next, ZrO 2 beads (Vickers hardness (HV) 1250) having an average particle size of 300 μm were projected onto a 4 mm × 22 mm size surface (hereinafter also referred to as a surface) of the test piece, and a shot peening treatment was performed. This shot peening process was performed using a direct pressure shot peening apparatus with a shot pressure of 0.2 MPa, a coverage of 300%, and a shot time of 30 to 40 seconds. As shown in FIG. 5, it was confirmed by X-ray diffraction that compressive residual stress could be introduced from the surface of the test piece to about 40 μm. Further, it was confirmed that the introduced compressive residual stress was the largest on the surface of the test piece and showed a distribution that decreased as the distance from the surface (distance in the depth direction from the surface) increased. The measured value of the compressive residual stress on the surface of the test piece was 876 MPa. In FIG. 5, the value of the compressive residual stress on the vertical axis is displayed as a negative value, but it goes without saying that the magnitude of the compressive residual stress that can be introduced can be grasped as an absolute value.
Moreover, when the test piece after a shot peening process was investigated, it confirmed that many fine cracks with a depth of several micrometers were formed in the surface.

次に、ショットピーニング処理後の試験片の表面にビッカース硬さ試験機を用い圧子の押込み荷重を作用させて予亀裂(以下、ビッカース亀裂と略記する場合がある)を導入した後、この試験片を大気中にて1100℃で1時間熱処理した。
但し、ビッカース圧子の押込み荷重(以下、ビッカース押込み荷重とも言う)と曲げ強度との関係を把握するために、ビッカース亀裂の導入は、ビッカース押込み荷重を19.6N(実施例1)、29.4N(実施例2)、49N(実施例3)、98N(実施例4)の4通りに設定し、4種類の供試材を得た。そして、これら供試材(SP+VC+熱処理材)について三点曲げ試験を行い、その結果を図6に示した。また、試験片30表面におけるビッカース亀裂30aの長さ(表面亀裂長さ。図12に示す符号2C)を測定して、ビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係を図9に纏めて示した。
なお、図12において符号30bはビッカース圧子の押し込みによって形成された圧痕である。
Next, a pre-crack (hereinafter sometimes abbreviated as Vickers crack) is introduced by applying an indentation load of the indenter to the surface of the test piece after the shot peening treatment using a Vickers hardness tester. Was heat-treated at 1100 ° C. for 1 hour in the air.
However, in order to grasp the relationship between the indentation load of the Vickers indenter (hereinafter also referred to as “Vickers indentation load”) and the bending strength, the introduction of the Vickers crack is performed with the Vickers indentation load of 19.6 N (Example 1), 29.4 N. (Example 2), 49N (Example 3), and 98N (Example 4) were set in four ways to obtain four types of test materials. Then, a three-point bending test was performed on these specimens (SP + VC + heat treated material), and the results are shown in FIG. Further, the length of the Vickers crack 30a on the surface of the test piece 30 (surface crack length; reference numeral 2C shown in FIG. 12) is measured, and the relationship between the surface crack length of the Vickers crack and the bending strength is collectively shown in FIG. It was.
In FIG. 12, reference numeral 30b denotes an indentation formed by pushing a Vickers indenter.

(実施例5、6、7、8:図7、図10の「VC+SP+熱処理材」)
試験片の表面にビッカース亀裂を導入してから、SP+VC+熱処理材の作製と同じ条件でショットピーニング処理を行い、その後、SP+VC+熱処理材の作製と同様の熱処理を行った。試験片へのビッカース亀裂の導入をショットピーニング処理の前とすること以外は、SP+VC+熱処理材と同じである。ビッカース亀裂の導入においてビッカース押込み荷重を19.6N(実施例5)、29.4N(実施例6)、49N(実施例7)、98N(実施例8)の4通りに設定して4種類の供試材を得た。そして、これらの供試材(VC+SP+熱処理材)について三点曲げ試験を行った。ビッカース押込み荷重と曲げ強度との関係を図7、ビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係を図10に纏めて示した。
(Examples 5, 6, 7, and 8: “VC + SP + heat treated material” in FIGS. 7 and 10)
After introducing a Vickers crack on the surface of the test piece, a shot peening treatment was performed under the same conditions as in the production of the SP + VC + heat treated material, and then the same heat treatment as in the production of the SP + VC + heat treated material was performed. It is the same as SP + VC + heat treated material except that the introduction of Vickers cracks to the test piece is performed before the shot peening treatment. In the introduction of the Vickers crack, the Vickers indentation load is set to 4 types of 19.6N (Example 5), 29.4N (Example 6), 49N (Example 7), and 98N (Example 8), and four types are set. A specimen was obtained. Then, a three-point bending test was performed on these specimens (VC + SP + heat treated material). FIG. 7 shows the relationship between the Vickers indentation load and the bending strength, and FIG. 10 shows the relationship between the surface crack length of the Vickers crack and the bending strength.

(実施例9:図6、図9の「SP+熱処理材」)
ビッカース亀裂の導入を省略したこと以外は、SP+VC+熱処理材の作製と同じにして供試材(実施例9)を得た。この供試材(SP+熱処理材)について三点曲げ試験を行った結果を図6、図9の「予亀裂無」欄に示した。
(Example 9: “SP + heat treatment material” in FIGS. 6 and 9)
A sample material (Example 9) was obtained in the same manner as the preparation of SP + VC + heat treated material except that the introduction of Vickers crack was omitted. The results of a three-point bending test performed on this specimen (SP + heat treated material) are shown in the column “No pre-cracking” in FIGS. 6 and 9.

(比較例1、2、3、4:図6、図9の「SP+VC材」)
熱処理を省略したこと以外は、SP+VC+熱処理材(実施例1、2、3、4)の作製と同じにして供試材を作製した。この供試材は、原料の焼結によって得た3mm×4mm×22mmサイズの三点曲げ試験片に、SP+VC+熱処理材と同様のショットピーニング処理を行ってから、ビッカース亀裂を導入したものである。ビッカース亀裂の導入は、ビッカース押込み荷重を19.6N(比較例1)、29.4N(比較例2)、49N(比較例3)、98N(比較例4)の4通りに設定して行い、4種の供試材を得た。これらの供試材(SP+VC材)について三点曲げ試験を行った。ビッカース押込み荷重と曲げ強度との関係を図6、ビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係を図9に纏めて示した。
(Comparative Examples 1, 2, 3, 4: “SP + VC material” in FIGS. 6 and 9)
Except that the heat treatment was omitted, a test material was produced in the same manner as the production of SP + VC + heat treated material (Examples 1, 2, 3, 4). This test material is obtained by introducing a Vickers crack after performing the same shot peening treatment as that of SP + VC + heat treated material on a 3 mm × 4 mm × 22 mm size three-point bending test piece obtained by sintering the raw material. The introduction of the Vickers crack is performed by setting the Vickers indentation load to 4 types of 19.6N (Comparative Example 1), 29.4N (Comparative Example 2), 49N (Comparative Example 3), and 98N (Comparative Example 4). Four kinds of test materials were obtained. A three-point bending test was performed on these specimens (SP + VC material). FIG. 6 shows the relationship between the Vickers indentation load and the bending strength, and FIG. 9 shows the relationship between the surface crack length of the Vickers crack and the bending strength.

(比較例5、6、7、8:図7、図10の「VC+SP材」)
熱処理を省略したこと以外は、既述のVC+SP+熱処理材(実施例5、6、7、8)の作製と同じにして供試材を作製した。この供試材は、原料の焼結によって得た3mm×4mm×22mmサイズの三点曲げ試験片にビッカース亀裂を導入してから、SP+VC+熱処理材と同様のショットピーニング処理を行ったものである。ビッカース亀裂の導入は、ビッカース押込み荷重を19.6N(比較例5)、29.4N(比較例6)、49N(比較例7)、98N(比較例8)の4通りに設定して行い、4種の供試材を得た。これらの供試材(VC+SP材)について三点曲げ試験を行った。ビッカース押込み荷重と曲げ強度との関係を図7、ビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係を図10に纏めて示した。
(Comparative examples 5, 6, 7, 8: “VC + SP material” in FIGS. 7 and 10)
Except that the heat treatment was omitted, a test material was produced in the same manner as the production of the above-described VC + SP + heat treated material (Examples 5, 6, 7, 8). This test material was obtained by introducing a Vickers crack into a 3 mm × 4 mm × 22 mm size three-point bending test piece obtained by sintering a raw material and then performing the same shot peening treatment as SP + VC + heat treated material. The introduction of the Vickers crack is performed by setting the Vickers indentation load to 4 types of 19.6N (Comparative Example 5), 29.4N (Comparative Example 6), 49N (Comparative Example 7), and 98N (Comparative Example 8). Four kinds of test materials were obtained. A three-point bending test was performed on these specimens (VC + SP material). FIG. 7 shows the relationship between the Vickers indentation load and the bending strength, and FIG. 10 shows the relationship between the surface crack length of the Vickers crack and the bending strength.

(比較例9:図6、図9の「SP材」)
熱処理を省略したこと以外は、既述のSP+熱処理材(実施例9)の作製と同じにして供試材を作製した(比較例9)。この供試材(SP材)は、原料の焼結によって得た3mm×4mm×22mmサイズの三点曲げ試験片に、SP+VC+熱処理材と同様のショットピーニング処理を行ったものである。ビッカース亀裂は導入しない。
この供試材について三点曲げ試験を行った結果を図6、図9の「予亀裂無」欄に示した。
(Comparative Example 9: “SP material” in FIGS. 6 and 9)
Except that the heat treatment was omitted, a test material was produced in the same manner as in the production of the SP + heat treatment material (Example 9) described above (Comparative Example 9). This test material (SP material) is obtained by subjecting a 3 mm × 4 mm × 22 mm size three-point bending test piece obtained by sintering raw materials to the same shot peening treatment as SP + VC + heat treated material. Vickers cracks are not introduced.
The results of the three-point bending test performed on this specimen are shown in the “No crack” column of FIGS. 6 and 9.

(比較例10:図8、図11の「未SP材」)
原料の焼結によって得た3mm×4mm×22mmサイズの三点曲げ試験片に、ショットピーニング処理、ビッカース亀裂の導入、熱処理を行っていない供試材を比較例10とした。
この供試材(未SP材)について三点曲げ試験を行った結果を図8、図11の「予亀裂無」欄に示した。
(Comparative Example 10: “Non-SP material” in FIGS. 8 and 11)
Comparative Example 10 was a test material that was not subjected to shot peening treatment, introduction of Vickers cracks, or heat treatment on a 3 mm × 4 mm × 22 mm size three-point bending test piece obtained by sintering the raw material.
The results of a three-point bending test performed on this specimen (non-SP material) are shown in the column “No pre-cracking” in FIGS.

(比較例11、12、13、14:図8、図11の「未SP+VC材」)
ショットピーニング処理及び熱処理を省略したこと以外は、SP+VC+熱処理材の作製と同じにして供試材を作製した。この供試材は、原料の焼結によって得た3mm×4mm×22mmサイズの三点曲げ試験片にビッカース亀裂を導入したものである。ショットピーニング処理及び熱処理は行っていない。ビッカース亀裂の導入は、ビッカース押込み荷重を19.6N(比較例11)、29.4N(比較例12)、49N(比較例13)、98N(比較例14)の4通りに設定して行い、4種の供試材を得た。これらの供試材(未SP+VC材)について三点曲げ試験を行った。ビッカース押込み荷重と曲げ強度との関係を図8、ビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係を図11に纏めて示した。
(Comparative Examples 11, 12, 13, and 14: “Non-SP + VC material” in FIGS. 8 and 11)
Except that the shot peening treatment and the heat treatment were omitted, a test material was produced in the same manner as the production of the SP + VC + heat treatment material. This test material is obtained by introducing a Vickers crack into a three-point bending test piece having a size of 3 mm × 4 mm × 22 mm obtained by sintering a raw material. Shot peening and heat treatment are not performed. The introduction of the Vickers crack is performed by setting the Vickers indentation load to 4 types of 19.6N (Comparative Example 11), 29.4N (Comparative Example 12), 49N (Comparative Example 13), and 98N (Comparative Example 14), Four kinds of test materials were obtained. A three-point bending test was performed on these test materials (non-SP + VC materials). FIG. 8 shows the relationship between the Vickers indentation load and the bending strength, and FIG. 11 shows the relationship between the surface crack length of the Vickers crack and the bending strength.

(比較例15、16、17、18:図8、図11の「未SP+VC+熱処理材」)
ショットピーニング処理を省略したこと以外は、SP+VC+熱処理材の作製と同じにして供試材を作製した。この供試材は、原料の焼結によって得た3mm×4mm×22mmサイズの三点曲げ試験片にビッカース亀裂を導入した後、熱処理を行ったものである。ビッカース亀裂の導入は、ビッカース押込み荷重を19.6N(比較例15)、29.4N(比較例16)、49N(比較例17)、98N(比較例18)の4通りに設定して行い、4種の供試材を得た。これらの供試材(未SP+VC+熱処理材)について三点曲げ試験を行った。ビッカース押込み荷重と曲げ強度との関係を図8、ビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係を図11に纏めて示した。
(Comparative Examples 15, 16, 17, and 18: “Non-SP + VC + Heat Treatment Material” in FIGS. 8 and 11)
Except that the shot peening treatment was omitted, a test material was prepared in the same manner as the SP + VC + heat treated material. This test material is obtained by introducing a Vickers crack into a 3 mm × 4 mm × 22 mm size three-point bending test piece obtained by sintering the raw material and then performing a heat treatment. The introduction of the Vickers crack is performed by setting the Vickers indentation load to 4 types of 19.6N (Comparative Example 15), 29.4N (Comparative Example 16), 49N (Comparative Example 17), and 98N (Comparative Example 18). Four kinds of test materials were obtained. A three-point bending test was performed on these specimens (non-SP + VC + heat treated material). FIG. 8 shows the relationship between the Vickers indentation load and the bending strength, and FIG. 11 shows the relationship between the surface crack length of the Vickers crack and the bending strength.

既述の通り、SP+VC+熱処理材は、その作製にあたりショットピーニング処理直後の表面に深さ数μmの微細な亀裂が形成された。
このことは、ショットピーニング処理を行った他の供試材についても同様であり、VC+SP+熱処理材、SP+熱処理材、SP+VC材、VC+SP材、SP材についても、その作製にあたりショットピーニング処理直後の試験片表面に深さ数μmの微細な亀裂が形成されたことを確認できた。
As described above, when the SP + VC + heat treated material was produced, fine cracks having a depth of several μm were formed on the surface immediately after the shot peening treatment.
This is the same for other specimens subjected to shot peening treatment. For the VC + SP + heat treated material, SP + heat treated material, SP + VC material, VC + SP material, SP material, a test piece immediately after the shot peening treatment is prepared. It was confirmed that fine cracks having a depth of several μm were formed on the surface.

ビッカース亀裂を導入して作製した供試材は、その作製にあたりショットピーニング処理後にビッカース亀裂を導入(SP+VC+熱処理材、SP+VC材が該当する。)したときのビッカース押込み荷重に対するビッカース亀裂の深さが、ビッカース亀裂を導入して作製した他の供試材に比べて浅く、長さ(図12に示す符号2C)も短かかった。
図13に示すように、試験片30(セラミックス焼結体)に導入したビッカース亀裂30aは、試験片30表面から深さ方向に、圧痕30bを中心にほぼ半円状に形成される。このため、ビッカース亀裂の深さは圧痕30b付近が最も深く、その寸法(深さ寸法)は表面亀裂長さ2Cのほぼ半分とみなすことができる。図9、図10、図11を参照して明らかなように、SP+VC+熱処理材(図9)、SP+VC材(図9)のビッカース亀裂の表面亀裂長さ2Cが、VC+SP材(図10)、VC+SP+熱処理材(図10)、未SP+VC材(図11)、未SP+VC+熱処理材(図11)のビッカース亀裂の表面亀裂長さ2Cに比べて短くなる傾向を把握できた。
図14(a)は未SP+VC材に形成したビッカース亀裂31、(b)は図14(a)と同じビッカース押込み荷重でSP+VC材に形成したビッカース亀裂32を示す。
図14(a)、(b)に示すように、SP+VC材のビッカース亀裂32の長さは、未SP+VC材に形成したビッカース亀裂31の長さに比べてかなり短い。
The specimen prepared by introducing the Vickers crack is the depth of the Vickers crack with respect to the Vickers indentation load when the Vickers crack is introduced after the shot peening process (SP + VC + heat treated material, SP + VC material is applicable). It was shallower than the other specimens prepared by introducing Vickers cracks, and the length (reference numeral 2C shown in FIG. 12) was also short.
As shown in FIG. 13, the Vickers crack 30 a introduced into the test piece 30 (ceramic sintered body) is formed in a substantially semicircular shape centering on the indentation 30 b in the depth direction from the surface of the test piece 30. For this reason, the depth of the Vickers crack is deepest in the vicinity of the indentation 30b, and the dimension (depth dimension) can be regarded as almost half of the surface crack length 2C. As apparent from FIG. 9, FIG. 10, and FIG. 11, the surface crack length 2C of the Vickers crack of the SP + VC + heat treated material (FIG. 9) and the SP + VC material (FIG. 9) is VC + SP material (FIG. 10), VC + SP +. It was possible to grasp the tendency that the surface crack length 2C of the Vickers crack of the heat treated material (FIG. 10), the non-SP + VC material (FIG. 11), and the non-SP + VC + heat treated material (FIG. 11) was shorter.
14A shows a Vickers crack 31 formed in the non-SP + VC material, and FIG. 14B shows a Vickers crack 32 formed in the SP + VC material with the same Vickers indentation load as in FIG. 14A.
As shown in FIGS. 14A and 14B, the length of the Vickers crack 32 of the SP + VC material is considerably shorter than the length of the Vickers crack 31 formed in the non-SP + VC material.

これは、ショットピーニング処理によって圧縮残留応力を導入した圧縮残留応力の作用によって試験片表面の破壊靱性が高められ、破壊靱性の向上により亀裂の発生、進展が抑えられて、ビッカース亀裂の長さが短くなるものと考えられる。
表1に示すように、未SP材、SP材についてIF法(Indentation Fracture法:JIS R1607)により表面の破壊靱性値を測定した所、SP材の破壊靱性値は未SP材に比べて130〜150%向上していた。なお、測定は、ビッカース押込み荷重29.4N、49N、98Nの3通りについて行った。
This is because the fracture toughness of the specimen surface is enhanced by the action of the compressive residual stress introduced by the shot peening process, and the occurrence and propagation of cracks is suppressed by improving the fracture toughness, and the length of the Vickers crack is reduced. It will be shorter.
As shown in Table 1, when the fracture toughness value of the surface was measured by the IF method (Indentation Fracture method: JIS R1607) for the non-SP material and the SP material, the fracture toughness value of the SP material was 130- It was improved by 150%. In addition, the measurement was performed about three kinds of Vickers indentation loads 29.4N, 49N, and 98N.

Figure 0005273529
Figure 0005273529

(試験結果の考察)
図6〜図11を参照して判るように、本発明に係るSP+VC+熱処理材、VC+SP+熱処理材は、ショットピーニング処理及び熱処理を行っていない未SP+VC材に比べて曲げ強度を向上できた。本発明に係るSP+熱処理材は、ショットピーニング処理及び熱処理を行っていない未SP材に比べて曲げ強度を向上できた。
また、ショットピーニング処理及び熱処理のうちショットピーニング処理のみを行ったSP+VC材、VC+SP材、熱処理のみを行った未SP+VC+熱処理材も未SP+VC材に比べて曲げ強度を向上できた。
(Consideration of test results)
As can be seen with reference to FIGS. 6 to 11, the SP + VC + heat treated material and the VC + SP + heat treated material according to the present invention were able to improve the bending strength compared to the non-SP + VC material that was not subjected to shot peening and heat treatment. The SP + heat-treated material according to the present invention was able to improve the bending strength compared to the non-SP material that was not subjected to shot peening and heat treatment.
Further, the SP + VC material, the VC + SP material subjected only to the shot peening treatment among the shot peening treatment and the heat treatment, and the non-SP + VC + heat treated material subjected only to the heat treatment were able to improve the bending strength as compared with the non-SP + VC material.

図7、図10に示すように、ビッカース亀裂を導入してからショットピーニング処理及び熱処理を行うVC+SP+熱処理材は、ビッカース亀裂の導入後にショットピーニング処理を行い熱処理を行わないVC+SP材に比べて高い曲げ強度が得られた。
特許文献1のようにショットピーニング処理によってセラミックス製品表面の破壊靱性値を向上させる技術(既述のピーニング法。本発明のような熱処理による亀裂治癒は行わない)は、すでに表面に亀裂が存在するセラミックス製品に適用する場合、亀裂の深さが、ショットピーニング処理によってセラミックス焼結体に導入する圧縮残留応力の導入深さよりも浅い微小なものであれば、圧縮残留応力による表面破壊靱性値の向上が曲げ強度の向上に有効に寄与するものと考えられる。このため、亀裂の深さが、ショットピーニング処理による圧縮残留応力の導入深さを超える場合、圧縮残留応力による表面破壊靱性値の向上が曲げ強度の向上に充分に寄与せず、強度向上効果が小さくなってしまうものと考えられる。
これに対して、本発明に係るVC+SP+熱処理材は、図10を参照して判るように、ビッカース亀裂の深さが50μm(表面亀裂長さ2Cが100μm)以上において、VC+SP材に比べて曲げ強度を向上できることが明らかである。これは、VC+SP+熱処理材にあっては、熱処理によってビッカース亀裂が治癒されたために、ビッカース亀裂が供試材の曲げ強度に与える影響が抑制されたことが原因と考えられる。
As shown in FIGS. 7 and 10, the VC + SP + heat treatment material in which the shot peening treatment and the heat treatment are performed after the introduction of the Vickers crack is bent higher than the VC + SP material in which the shot peening treatment is performed after the introduction of the Vickers crack and the heat treatment is not performed. Strength was obtained.
The technique of improving the fracture toughness value on the surface of ceramic products by shot peening treatment as in Patent Document 1 (the peening method described above, crack healing by heat treatment as in the present invention is not performed) has already cracks on the surface. When applied to ceramic products, if the depth of cracks is small and shallower than the depth of introduction of compressive residual stress introduced into the ceramic sintered body by shot peening, the surface fracture toughness value is improved by compressive residual stress. Is considered to contribute to the improvement of bending strength. For this reason, when the depth of the crack exceeds the depth of introduction of compressive residual stress by shot peening treatment, the improvement of the surface fracture toughness value due to the compressive residual stress does not sufficiently contribute to the improvement of bending strength, and the strength improvement effect is achieved. It is thought that it will become smaller.
In contrast, the VC + SP + heat treated material according to the present invention, as can be seen with reference to FIG. 10, has a bending strength greater than that of the VC + SP material when the Vickers crack depth is 50 μm or more (surface crack length 2C is 100 μm). It is clear that can be improved. This is considered to be because, in the VC + SP + heat treated material, since the Vickers crack was healed by the heat treatment, the influence of the Vickers crack on the bending strength of the test material was suppressed.

既述の通り、VC+SP+熱処理材及びVC+SP材の、ショットピーニング処理による圧縮残留応力の導入深さは40μm程度であることから、VC+SP+熱処理材は、VC+SP材に比べて、圧縮残留応力の導入深さを超える深さの亀裂が形成されているセラミックス焼結体の曲げ強度の向上に有効に寄与する。
また、VC+SP+熱処理材について、ショットピーニング処理によって導入した残留圧縮応力がショットピーニング処理後の熱処理によって減衰するものの、熱処理によって亀裂が治癒されることにより、VC+SP材を上回る曲げ強度を確保できることを確認できた。
As described above, the VC + SP + heat treated material and the VC + SP material have a depth of introduction of compressive residual stress by shot peening treatment of about 40 μm. Therefore, the VC + SP + heat treated material has a depth of introduction of compressive residual stress compared to the VC + SP material. This effectively contributes to the improvement of the bending strength of the ceramic sintered body in which cracks with a depth exceeding 1 are formed.
In addition, for VC + SP + heat treated material, although residual compressive stress introduced by shot peening treatment is attenuated by heat treatment after shot peening treatment, it can be confirmed that the bending strength exceeding VC + SP material can be ensured by cracking by heat treatment. It was.

図6に示すように、SP+VC+熱処理材は、熱処理を行っていないSP+VC材に比べて曲げ強度を大幅に向上できた。ショットピーニング処理済みの供試材に亀裂が形成された場合であっても、熱処理によって亀裂を治癒することで、曲げ強度を向上できることを確認できた。
また、このSP+VC+熱処理材については、ビッカース押込み荷重が49N以下(図6参照)、表面亀裂長さ2Cが130μm以下(図9参照)で亀裂外破断が生じた。つまり、ビッカース亀裂が無害化されていることを確認できた。このことから、このSP+VC+熱処理材については、ビッカース押込み荷重が49N以下(図6参照)、表面亀裂長さ2Cが130μm以下(図9参照)で、ビッカース亀裂が曲げ強度に与える影響をキャンセルできると言える。
As shown in FIG. 6, the SP + VC + heat treated material was able to greatly improve the bending strength compared to the SP + VC material that was not heat treated. Even when a crack was formed in the shot peened sample, it was confirmed that the bending strength could be improved by curing the crack by heat treatment.
Further, for this SP + VC + heat treated material, fracture outside the crack occurred when the Vickers indentation load was 49 N or less (see FIG. 6), the surface crack length 2C was 130 μm or less (see FIG. 9). That is, it was confirmed that the Vickers crack was made harmless. For this SP + VC + heat treated material, when the Vickers indentation load is 49 N or less (see FIG. 6), the surface crack length 2C is 130 μm or less (see FIG. 9), the influence of the Vickers crack on the bending strength can be canceled. I can say that.

また、本発明に係るSP+熱処理材も、熱処理を行っていないSP材に比べて曲げ強度を向上できた。SP+熱処理材は、ショットピーニング処理によって供試材表面(表層)に形成される微小な亀裂が熱処理によって治癒されることが、曲げ強度の向上に寄与するものと考えられる。   Also, the SP + heat treated material according to the present invention was able to improve the bending strength compared to the SP material not subjected to heat treatment. The SP + heat-treated material is considered to contribute to the improvement of bending strength by the fact that minute cracks formed on the surface of the test material (surface layer) by the shot peening treatment are cured by the heat treatment.

(熱処理温度が破壊靱性値に与える影響の検証1)
SP+熱処理材を作製するための熱処理を1000℃、1時間に変更して作製した供試材と、熱処理を1300℃、1時間に変更して作製した供試材とを作製し、IF法により表面の破壊靱性値を測定した。測定は、ビッカース押込み荷重29.4N、49N、98Nの3通りについて行った。
その結果、表1に示すように、1000℃、1時間の熱処理を行った供試材については、未SP材よりも高い破壊靱性値を確保できていることを確認した。一方、1300℃、1時間の熱処理を行った供試材の破壊靱性値は、1000℃、1時間の熱処理を行った供試材に比べて大きく低下していた。
(Verification of the effect of heat treatment temperature on fracture toughness value 1)
A sample material produced by changing the heat treatment for producing the SP + heat treatment material to 1000 ° C. for 1 hour and a sample material produced by changing the heat treatment to 1300 ° C. for 1 hour were produced, and the IF method was used. The fracture toughness value of the surface was measured. The measurement was performed for three kinds of Vickers indentation loads of 29.4N, 49N, and 98N.
As a result, as shown in Table 1, it was confirmed that the specimens subjected to heat treatment at 1000 ° C. for 1 hour were able to secure a higher fracture toughness value than the unSP material. On the other hand, the fracture toughness value of the test material subjected to heat treatment at 1300 ° C. for 1 hour was greatly reduced as compared with the test material subjected to heat treatment at 1000 ° C. for 1 hour.

(熱処理温度が破壊靱性値に与える影響の検証2)
さらに、図15に示すように、ショットピーニング処理済みの試験片(既述のSP材)について、熱処理温度を800〜1300℃まで100℃刻みで設定し、それぞれ1時間の熱処理を行って作製した供試材を用意し、各供試材についてIF法により破壊靱性値を測定した。但し、ビッカース押込み荷重は49Nとした。また、既述の未SP材、SP材についても測定を行った。
図15に示すように、破壊靱性値は、供試材を作製するための熱処理温度が高くなるほど低下する傾向であった。また、熱処理温度1300℃では、熱処理温度1200℃に比べて破壊靱性値が大きく低下した。
(Verification of the effect of heat treatment temperature on fracture toughness value 2)
Further, as shown in FIG. 15, the test piece (SP material described above) subjected to the shot peening treatment was prepared by setting the heat treatment temperature in increments of 100 ° C. from 800 to 1300 ° C. and performing the heat treatment for 1 hour each. Specimens were prepared, and fracture toughness values were measured for each specimen by IF method. However, the Vickers indentation load was 49N. In addition, the above-mentioned non-SP material and SP material were also measured.
As shown in FIG. 15, the fracture toughness value tended to decrease as the heat treatment temperature for producing the specimen was increased. Further, at the heat treatment temperature of 1300 ° C., the fracture toughness value was greatly reduced as compared with the heat treatment temperature of 1200 ° C.

本発明にかかるSP+VC+熱処理材、VC+SP+熱処理材、SP+熱処理材は、熱処理(熱処理工程)によってビッカース亀裂が治癒されビッカース亀裂が曲げ強度に与える影響をキャンセル(無害化)あるいは抑制できる上、熱処理後も供試材に残存する圧縮残留応力が供試材(セラミックス焼結体)表面の破壊靱性値の向上に寄与する。熱処理後の供試材に残存する圧縮残留応力は、既述のように、供試材(セラミックス焼結体)表面の破壊靱性値を高めて、ビッカース亀裂の進展や新たな亀裂の発生を抑制する機能を果たす。その結果、高い機械的信頼性が得られる。   The SP + VC + heat treated material, VC + SP + heat treated material, and SP + heat treated material according to the present invention can cancel (detoxify) or suppress the influence of the Vickers crack on the bending strength due to the heat treatment (heat treatment step), and also after the heat treatment. The compressive residual stress remaining in the specimen contributes to the improvement of the fracture toughness value of the specimen (ceramic sintered body) surface. As described above, the compressive residual stress remaining in the specimen after heat treatment increases the fracture toughness value of the specimen (ceramic sintered body) surface and suppresses the development of new Vickers cracks and new cracks. Fulfills the function of As a result, high mechanical reliability can be obtained.

(評価2:接触強度の評価)
図16に示すように、ショットピーニング処理済みの試験片(既述のSP材)に熱処理温度900℃、1100℃、1300℃で熱処理を行った3種の供試材を用意し、この熱処理済みの3種の供試材と、既述の未SP材、SP材について、φ4.0mmのWC(炭化タングステン)球の球圧子の押し込み試験を行った。
押込み荷重P(図16の球圧子押込み荷重)は0.5〜4.5kNまで0.5kN刻みで設定し、押し込み負荷速度2.0kN/minで押し込みを行い、所期の試験荷重に達したところで除荷して、供試材表面を光学顕微鏡で観察し、押し込みによるリングクラック(図19(a)、(b)の符号41参照)の発生の有無を確認した。
なお、図19(a)、(b)において符号42は供試材、43は球圧子(WC球)である。図19(a)は、供試材42への球圧子43の押し込み状態を示す図、図19(b)は球圧子43の押し込みによって供試材42に形成されたリングクラック41を示す平面図である。
(Evaluation 2: Evaluation of contact strength)
As shown in FIG. 16, three types of specimens prepared by heat treatment at a heat treatment temperature of 900 ° C., 1100 ° C., and 1300 ° C. were prepared on the shot peened test piece (the SP material described above). The indentation test of a WC (tungsten carbide) sphere having a diameter of 4.0 mm was performed on the three kinds of test materials and the above-described non-SP material and SP material.
The indentation load P (ball indenter indentation load in FIG. 16) was set in increments of 0.5 kN from 0.5 to 4.5 kN, and indentation was performed at an indentation load speed of 2.0 kN / min, and the desired test load was reached. By unloading, the surface of the test material was observed with an optical microscope, and it was confirmed whether ring cracks (see reference numeral 41 in FIGS. 19A and 19B) were generated.
In FIGS. 19A and 19B, reference numeral 42 denotes a test material, and 43 denotes a ball indenter (WC sphere). 19A is a view showing a state in which the ball indenter 43 is pushed into the test material 42, and FIG. 19B is a plan view showing the ring crack 41 formed in the test material 42 by the push of the ball indenter 43. It is.

供試材の3点に同じ押込み荷重Pで球圧子を押し込み、3点のすべてについてリングクラックが発生しない限界の負荷荷重(押込み荷重P)を亀裂発生限界荷重Pcと定義し、各供試材について亀裂発生限界荷重Pcを求めた。亀裂発生限界荷重Pcは、図16中符号Pcで示した。
押し込み試験の結果、未SP材の亀裂発生限界荷重Pcは0.5kNであった。SP材は、試験可能な最大荷重4.5kNにおいてもリングクラックが発生せず、未SP材に比べて亀裂発生限界荷重Pcが大幅に向上したことを確認できた。また、SP材に熱処理を行って得た3種の供試材(図16中、SP+900℃×1h熱処理(実施例10)、SP+1100℃×1h熱処理(実施例11)、SP+1300℃×1h熱処理(比較例19))についても、未SP材に比べて亀裂発生限界荷重Pcが大幅に向上したことを確認できた。また、SP材に熱処理を行って得た3種の供試材については、熱処理温度が上昇するに伴い、亀裂発生限界荷重Pcが低下した。
A ball indenter is pushed into the three points of the specimen with the same indentation load P, and the limit load (indentation load P) at which no ring crack occurs at all three points is defined as the crack initiation limit load Pc. The crack initiation limit load Pc was determined for. The crack initiation limit load Pc is indicated by a symbol Pc in FIG.
As a result of the indentation test, the crack initiation limit load Pc of the non-SP material was 0.5 kN. The SP material did not generate ring cracks even at the maximum load of 4.5 kN that can be tested, and it was confirmed that the crack initiation limit load Pc was significantly improved as compared with the non-SP material. Further, three kinds of test materials obtained by heat-treating the SP material (in FIG. 16, SP + 900 ° C. × 1 h heat treatment (Example 10), SP + 1100 ° C. × 1 h heat treatment (Example 11), SP + 1300 ° C. × 1 h heat treatment ( In Comparative Example 19)), it was confirmed that the crack initiation limit load Pc was significantly improved as compared with the non-SP material. Moreover, about three types of test materials obtained by heat-treating SP material, the crack initiation limit load Pc decreased as the heat treatment temperature increased.

次に、各供試材について、ヘルツの弾性接触理論式(下記式1。日本トライボロジー学会,セラミックスのトライボロジー,51-57,養賢堂(2003))より亀裂発生限界応力σcを算出し、その結果を図17に示した。
なお、式1において、Wは押込み荷重、νは供試材のポアソン比、aは接触円半径である。接触円半径aは、以下の式2で与えられる。式2において、Rは球圧子半径、Wは押込み荷重、νは供試材のポアソン比、νは球圧子のポアソン比、Eは供試材のヤング率、Eは球圧子のヤング率である。
Next, for each test material, the crack initiation limit stress σc is calculated from Hertz's elastic contact theoretical formula (Formula 1 below, Japan Tribology Society, Ceramics Tribology, 51-57, Yokendo (2003)). The results are shown in FIG.
In Equation 1, W is the indentation load, ν 1 is the Poisson's ratio of the specimen, and a is the contact circle radius. The contact circle radius a is given by Equation 2 below. In Equation 2, R is the radius of the ball indenter, W is the indentation load, ν 1 is the Poisson's ratio of the specimen, ν 2 is the Poisson's ratio of the spherical indenter, E 1 is the Young's modulus of the specimen, and E 2 is the spherical indenter. Young's modulus.

Figure 0005273529
Figure 0005273529

Figure 0005273529
Figure 0005273529

また、各供試材について見かけの破壊靱性値KICを算出し、その結果を図17に纏めて示した。破壊靱性値KICはIF法における破壊靱性値KICの算出方法に従って算出した。 In addition, the apparent fracture toughness value K IC was calculated for each specimen, and the results are summarized in FIG. The fracture toughness value K IC was calculated according to the calculation method of the fracture toughness value K IC in the IF method.

SP材のσcは3.4GPa以上であり、未SP材の1.6GPaと比較して100%以上の大幅な向上を示した。
また、SP材に熱処理を行って得た3種の供試材についても、未SP材に比べて亀裂発生限界応力σcが向上したものの、向上率はSP材に比べて低かった。
SP材表面の見かけの破壊靭性値KICは9.6 MPa・m1/2であり,未SP材の4.2 MPa・m1/2と比較して134%向上した。SP材に熱処理を行って得た3種の供試材では,温度の上昇に伴い向上率は減少した。亀裂発生限界応力σcおよび見かけの破壊靭性値KICの測定結果は、圧縮残留応力の測定結果の傾向と一致している。よって,亀裂発生限界応力σcの大幅な向上および、見かけの破壊靭性値KICの大幅な向上は、表面に導入された圧縮残留応力に起因するものであると考えられる。
The σc of the SP material was 3.4 GPa or more, which showed a significant improvement of 100% or more compared with 1.6 GPa of the non-SP material.
In addition, three kinds of test materials obtained by heat-treating the SP material also improved the crack initiation limit stress σc compared to the non-SP material, but the improvement rate was lower than that of the SP material.
The apparent fracture toughness value K IC on the surface of the SP material was 9.6 MPa · m 1/2 , which was an improvement of 134% compared to 4.2 MPa · m 1/2 of the non-SP material. In the three types of specimens obtained by heat-treating the SP material, the improvement rate decreased with increasing temperature. The measurement results of the crack initiation limit stress σc and the apparent fracture toughness value K IC are consistent with the tendency of the measurement results of the compressive residual stress. Therefore, it is considered that the significant improvement in the crack initiation limit stress σc and the apparent fracture toughness value K IC are attributed to the compressive residual stress introduced into the surface.

(評価3:亀裂治癒可能な限界応力の評価)
既述のSP材にビッカース押込み荷重49Nで予亀裂(表面長さ2c=100μm)を導入し、負荷応力(曲げ応力)300〜450MPaの一定応力下において,応力下における熱処理(熱処理工程)を行った。熱処理条件は、1100℃、5時間、大気中とした(以下、SP+応力下熱処理材とも言う。実施例12)。
比較材として,既述の未SP材に、(1)ビッカース押込み荷重19.6Nで表面長さ100mmの予亀裂を導入した100μm予亀裂材に、SP+VC+応力下熱処理材と同様の熱処理を行ったもの(以下、未SP+応力下熱処理材1。比較例20)、および、ビッカース押込み荷重49Nで表面長さ200μmの予亀裂を導入した200μm予亀裂材に(SP+VC+応力下熱処理材と同様の熱処理を行ったもの(以下、未SP+応力下熱処理材2。比較例21)を準備した。
(Evaluation 3: Evaluation of critical stress for crack healing)
A pre-crack (surface length 2c = 100 μm) is introduced into the SP material described above with a Vickers indentation load of 49 N, and heat treatment (heat treatment process) under stress is performed under a constant stress of 300 to 450 MPa of load stress (bending stress). It was. The heat treatment conditions were 1100 ° C. and 5 hours in the air (hereinafter also referred to as “SP + stressed heat treatment material. Example 12”).
As a comparative material, (1) 100 μm pre-cracked material in which a pre-crack having a surface length of 100 mm was introduced with 19.6 N of a Vickers indentation load was subjected to the same heat treatment as SP + VC + stressed heat-treated material. Heat treatment material similar to SP + VC + stressed heat treatment material (hereinafter referred to as SP + VC + stressed heat treated material) was applied to a non-SP + stressed heat treated material 1. Comparative Example 20 What was done (hereinafter, non-SP + heat-treated material 2 under stress, Comparative Example 21) was prepared.

図18に熱処理中の負荷応力と熱処理後の室温曲げ強度を示した。SP+応力下熱処理材の1100℃における亀裂治癒可能な限界応力は400MPaであった.この限界応力は,同じ100μm程度の大きさの亀裂を有する未SP+応力下熱処理材1の300MPa、同じ荷重で導入された亀裂を有する未SP+応力下熱処理材2の200MPaを大きく上回っていた。すなわち、SP+応力下熱処理材は,同程度の大きさの亀裂を有する場合、または同程度の衝撃でき裂が発生した場合ともに亀裂治癒可能な限界応力を大幅に向上できた。   FIG. 18 shows the load stress during the heat treatment and the room temperature bending strength after the heat treatment. The critical stress capable of crack healing at 1100 ° C. of the heat-treated material under SP + stress was 400 MPa. This critical stress greatly exceeded 300 MPa of the unSP + stressed heat treated material 1 having the same crack of about 100 μm and 200 MPa of the unSP + stressed heat treated material 2 having the crack introduced at the same load. That is, the SP + stressed heat-treated material was able to greatly improve the limit stress capable of crack healing both when having cracks of the same size or when cracks were generated by the same level of impact.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、適宜変更が可能である。
本発明は、例えば構造材等として使用中の製品(セラミックス焼結体)についても適用可能である。使用中の製品にショットピーニング処理及び熱処理(熱処理工程)を行うことで、本発明に係るセラミックス製品を得ることができる。
本発明に係るセラミックス製品は、セラミックス焼結体の表面に、別途、コーティング等によって保護層を設けたものも含む。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change suitably.
The present invention can also be applied to a product (ceramic sintered body) in use as a structural material, for example. The ceramic product according to the present invention can be obtained by performing shot peening treatment and heat treatment (heat treatment step) on the product in use.
The ceramic product according to the present invention includes those in which a protective layer is separately provided on the surface of the ceramic sintered body by coating or the like.

(a)〜(c)は、本発明に係るセラミックス製品の製造方法の第1実施形態を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the ceramic product based on this invention. (a)〜(c)は、本発明に係るセラミックス製品の製造方法の第2実施形態を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows 2nd Embodiment of the manufacturing method of the ceramic product based on this invention. ショットピーニング処理によってセラミックス焼結体に導入した圧縮残留応力の深さ方向分布を示す図である。It is a figure which shows the depth direction distribution of the compressive residual stress introduced into the ceramic sintered compact by the shot peening process. ショットピーニング処理後のセラミックス焼結体の熱処理時間が圧縮残留応力に与える影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the heat processing time of the ceramic sintered compact after a shot peening process has on a compressive residual stress. ショットピーニング処理後のセラミックス焼結体の熱処理による圧縮残留応力の減少を示す図である。It is a figure which shows the reduction | decrease of the compressive residual stress by the heat processing of the ceramic sintered compact after a shot peening process. ショットピーニング処理、熱処理がセラミックス焼結体の曲げ強度に与える影響を示す図であり、SP+VC材、SP+VC+熱処理材についてビッカース亀裂の導入のためのビッカース押し込み荷重と曲げ強度との関係、及び、SP材、SP+熱処理材の曲げ強度を纏めて示す。It is a figure which shows the influence which a shot peening process and heat processing have on the bending strength of a ceramic sintered compact, and the relationship between the Vickers indentation load and bending strength for introduction of a Vickers crack about SP + VC material and SP + VC + heat treatment material, and SP material The bending strength of SP + heat-treated material is summarized. ショットピーニング処理、熱処理がセラミックス焼結体の曲げ強度に与える影響を示す図であり、VC+SP材、VC+SP+熱処理材についてビッカース亀裂の導入のためのビッカース押し込み荷重と曲げ強度との関係、及び、SP材、SP+熱処理材の曲げ強度を纏めて示す。It is a figure which shows the influence which the shot peening process and heat processing have on the bending strength of a ceramic sintered compact, and the relationship between the Vickers pushing load and bending strength for introduction of a Vickers crack about VC + SP material and VC + SP + heat treatment material, and SP material The bending strength of SP + heat-treated material is summarized. ショットピーニング処理、熱処理がセラミックス焼結体の曲げ強度に与える影響を示す図であり、未SP+VC材、未SP+VC+熱処理材についてビッカース亀裂の導入のためのビッカース押し込み荷重と曲げ強度との関係、及び、未SP材、未SP+VC+熱処理材の曲げ強度を纏めて示す。It is a diagram showing the effect of shot peening treatment, heat treatment on the bending strength of ceramic sintered body, the relationship between Vickers indentation load and bending strength for the introduction of Vickers cracks for non-SP + VC material, non-SP + VC + heat treated material, and The bending strength of non-SP material and non-SP + VC + heat treated material is shown collectively. ショットピーニング処理、熱処理がセラミックス焼結体の曲げ強度に与える影響を示す図であり、SP+VC材、SP+VC+熱処理材に導入したビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係、及び、SP材、SP+熱処理材の曲げ強度を纏めて示す。It is a figure which shows the influence which the shot peening process and heat processing have on the bending strength of a ceramic sintered compact, The relationship between the surface crack length of the Vickers crack introduced into SP + VC material and SP + VC + heat processing material, and bending strength, SP material, SP + The bending strength of heat-treated materials is summarized. ショットピーニング処理、熱処理がセラミックス焼結体の曲げ強度に与える影響を示す図であり、VC+SP材、VC+SP+熱処理材に導入したビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係、及び、SP材、SP+熱処理材の曲げ強度を纏めて示す。It is a figure which shows the influence which the shot peening process and heat processing have on the bending strength of a ceramic sintered compact, The relationship between the surface crack length and bending strength of the Vickers crack introduced into VC + SP material, VC + SP + heat processing material, and SP material, SP + The bending strength of heat-treated materials is summarized. ショットピーニング処理、熱処理がセラミックス焼結体の曲げ強度に与える影響を示す図であり、未SP+VC材、未SP+VC+熱処理材に導入したビッカース亀裂の表面亀裂長さと曲げ強度との関係、及び、未SP材、未SP+VC+熱処理材の曲げ強度を纏めて示す。It is a figure which shows the influence which the shot peening process and the heat processing have on the bending strength of the ceramic sintered body, and the relationship between the surface crack length of the Vickers crack introduced into the non-SP + VC material, the non-SP + VC + heat treated material and the bending strength, and the non-SP The bending strength of the material, non-SP + VC + heat treated material is summarized. セラミックス焼結体に形成したビッカース亀裂の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the Vickers crack formed in the ceramic sintered compact. セラミックス焼結体に形成したビッカース亀裂のセラミックス焼結体表面からの深さ方向における形成範囲を示す図である。It is a figure which shows the formation range in the depth direction from the ceramic sintered compact surface of the Vickers crack formed in the ceramic sintered compact. (a)はショットピーニング処理を行っていないセラミックス焼結体に形成したビッカース亀裂、(b)はショットピーニング処理後のセラミックス焼結体に形成したビッカース亀裂を示す図である。(A) is a figure which shows the Vickers crack formed in the ceramic sintered compact which has not performed shot peening processing, (b) is a figure which shows the Vickers crack formed in the ceramic sintered compact after shot peening processing. セラミックス焼結体の熱処理温度と破壊靱性値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the heat processing temperature of a ceramic sintered compact, and a fracture toughness value. セラミックス焼結体の熱処理温度と球圧子押込み荷重との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the heat processing temperature of a ceramic sintered compact, and a ball indenter indentation load. セラミックス焼結体の熱処理温度と、亀裂発生限界応力及び破壊靱性値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the heat processing temperature of a ceramic sintered compact, a crack generation critical stress, and a fracture toughness value. セラミックス焼結体の熱処理時に作用させる負荷応力が亀裂治癒可能な限界応力に与える影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the applied stress applied at the time of the heat processing of a ceramic sintered compact has on the limit stress which can be crack-healed. (a)、(b)は球圧子押込み試験におけるリングクラックの発生状況を説明する図である。(A), (b) is a figure explaining the generation | occurrence | production state of the ring crack in a ball | bowl indenter indentation test.

符号の説明Explanation of symbols

1…セラミックス焼結体、11…セラミックスマトリクス、12…SiC微粒子、2…亀裂、3…表面、4…圧縮残留応力導入層、5…セラミックス製品、6…微粒子投射材、7…充填接合部、21…セラミックス焼結体、22…亀裂、23…セラミックス製品、30a…ビッカース亀裂、30b…圧痕、31、32…ビッカース亀裂、41…リングクラック、42…供試材、43…球圧子(WC球)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic sintered compact, 11 ... Ceramic matrix, 12 ... SiC fine particle, 2 ... Crack, 3 ... Surface, 4 ... Compressive residual stress introduction layer, 5 ... Ceramic product, 6 ... Fine particle projection material, 7 ... Filling junction part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Ceramic sintered compact, 22 ... Crack, 23 ... Ceramic product, 30a ... Vickers crack, 30b ... Indentation, 31, 32 ... Vickers crack, 41 ... Ring crack, 42 ... Test material, 43 ... Ball indenter (WC sphere ).

Claims (10)

SiC微粒子を10〜30wt%含有するSi /SiC複合材からなるセラミックス焼結体にショットピーニング処理によって圧縮残留応力を導入することで、前記セラミックス焼結体の表面から深さ方向に30〜50μmまでの範囲の表層部に、圧縮残留応力が800〜1000MPaの範囲で導入された圧縮残留応力導入層を形成するとともに、前記セラミックス焼結体に亀裂を形成した後、
前記セラミックス焼結体を酸素含有雰囲気下で、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い1100℃以下かつ800℃以上の温度に加熱して、該セラミックス焼結体中のSiCを酸化させSiOを生成するとともに、前記セラミックス焼結体の表層部における圧縮残留応力導入層に250MPa以上の圧縮残留応力を残存させる熱処理工程を行うことを特徴とするセラミックス製品の製造方法。
By introducing compressive residual stress into the ceramic sintered body made of a Si 3 N 4 / SiC composite material containing 10 to 30 wt% of SiC fine particles by shot peening treatment, the ceramic sintered body has a depth of 30 from the surface of the ceramic sintered body. After forming a compressive residual stress introduction layer introduced in the range of 800 to 1000 MPa of compressive residual stress in the surface layer portion in a range of up to 50 μm, and forming a crack in the ceramic sintered body,
The ceramic sintered body is heated in an oxygen-containing atmosphere to a temperature of 1100 ° C. or lower and 800 ° C. or higher, which is lower than the heating temperature at which all the compressive residual stress introduced by the shot peening treatment can be removed. A ceramic product characterized by performing a heat treatment step of oxidizing SiC in the body to produce SiO 2 and leaving a compressive residual stress of 250 MPa or more in a compressive residual stress introduction layer in a surface layer portion of the ceramic sintered body Production method.
SiC微粒子を10〜30wt%含有するSi /SiC複合材であり、表面に亀裂を有するセラミックス焼結体にショットピーニング処理によって圧縮残留応力を導入することで、前記セラミックス焼結体の表面から深さ方向に30〜50μmまでの範囲の表層部に、圧縮残留応力が800〜1000MPaの範囲で導入された圧縮残留応力導入層を形成した後、
前記セラミックス焼結体を酸素含有雰囲気下で、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い1100℃以下かつ800℃以上の温度に加熱して、該セラミックス焼結体中のSiCを酸化させSiOを生成するとともに、前記セラミックス焼結体の表層部における圧縮残留応力導入層に250MPa以上の圧縮残留応力を残存させる熱処理工程を行うことを特徴とするセラミックス製品の製造方法。
Si 3 N 4 / SiC composite material containing 10 to 30 wt% of SiC fine particles, and by introducing compressive residual stress to the ceramic sintered body having cracks on the surface by shot peening treatment, the surface of the ceramic sintered body After forming a compressive residual stress introduction layer in which a compressive residual stress is introduced in the range of 800 to 1000 MPa on the surface layer portion in the range of 30 to 50 μm in the depth direction,
The ceramic sintered body is heated in an oxygen-containing atmosphere to a temperature of 1100 ° C. or lower and 800 ° C. or higher, which is lower than the heating temperature at which all the compressive residual stress introduced by the shot peening treatment can be removed. A ceramic product characterized by performing a heat treatment step of oxidizing SiC in the body to produce SiO 2 and leaving a compressive residual stress of 250 MPa or more in a compressive residual stress introduction layer in a surface layer portion of the ceramic sintered body Production method.
SiC微粒子を10〜30wt%含有するSi /SiC複合材からなるセラミックス焼結体にショットピーニング処理によって圧縮残留応力を導入することで、前記セラミックス焼結体の表面から深さ方向に30〜50μmまでの範囲の表層部に、圧縮残留応力が800〜1000MPaの範囲で導入された圧縮残留応力導入層を形成し、該ショットピーニング処理の完了後に前記セラミックス焼結体の表面に亀裂を形成した後、
前記セラミックス焼結体を酸素含有雰囲気下で、前記ショットピーニング処理にて導入した圧縮残留応力を全て除去できる加熱温度よりも低い1100℃以下かつ800℃以上の温度に加熱して、該セラミックス焼結体中のSiCを酸化させSiOを生成するとともに、前記セラミックス焼結体の表層部における圧縮残留応力導入層に250MPa以上の圧縮残留応力を残存させる熱処理工程を行うことを特徴とするセラミックス製品の製造方法。
By introducing compressive residual stress into the ceramic sintered body made of a Si 3 N 4 / SiC composite material containing 10 to 30 wt% of SiC fine particles by shot peening treatment, the ceramic sintered body has a depth of 30 from the surface of the ceramic sintered body. A compressive residual stress-introduced layer is formed on the surface layer in the range of up to 50 μm and a compressive residual stress is introduced in the range of 800 to 1000 MPa, and cracks are formed on the surface of the ceramic sintered body after the shot peening treatment is completed. After
The ceramic sintered body is heated in an oxygen-containing atmosphere to a temperature of 1100 ° C. or lower and 800 ° C. or higher, which is lower than the heating temperature at which all the compressive residual stress introduced by the shot peening treatment can be removed. A ceramic product characterized by performing a heat treatment step of oxidizing SiC in the body to produce SiO 2 and leaving a compressive residual stress of 250 MPa or more in a compressive residual stress introduction layer in a surface layer portion of the ceramic sintered body Production method.
前記熱処理工程の前に前記セラミックス焼結体の機械加工を行い、前記ショットピーニング処理及び前記機械加工を完了した後に前記熱処理工程を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のセラミックス製品の製造方法。   4. The ceramic sintered body is machined before the heat treatment step, and the heat treatment step is performed after the shot peening treatment and the machining are completed. Manufacturing method of ceramic products. 前記ショットピーニング処理は、ビッカース硬度(HV)が前記セラミックス焼結体の硬度の50〜80%、粒径100〜400μmの微粒子投射材をショット圧0.1〜0.3MPaで前記セラミックス材料に投射することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のセラミックス製品の製造方法。   In the shot peening treatment, a fine particle projection material having a Vickers hardness (HV) of 50 to 80% of the hardness of the ceramic sintered body and a particle size of 100 to 400 μm is projected onto the ceramic material at a shot pressure of 0.1 to 0.3 MPa. The method for producing a ceramic product according to claim 1, wherein: 前記ショットピーニング処理にて用いる前記微粒子投射材の粒径が100〜200μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のセラミックス製品の製造方法。   The method for producing a ceramic product according to any one of claims 1 to 5, wherein a particle diameter of the fine particle projection material used in the shot peening treatment is 100 to 200 µm. 前記ショットピーニング処理にて微粒子投射材をセラミックス焼結体に投射する前記ショット圧が0.1〜0.2MPaであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のセラミックス製品の製造方法。   The production of the ceramic product according to any one of claims 1 to 6, wherein the shot pressure for projecting the fine particle projection material onto the ceramic sintered body in the shot peening treatment is 0.1 to 0.2 MPa. Method. 前記熱処理工程を大気中にて行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のセラミックス製品の製造方法。   The method for manufacturing a ceramic product according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat treatment step is performed in the air. 前記熱処理工程を前記セラミックス焼結体に曲げ応力を与えた状態で行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のセラミックス製品の製造方法。   The method for manufacturing a ceramic product according to any one of claims 1 to 8, wherein the heat treatment step is performed in a state where bending stress is applied to the ceramic sintered body. 請求項1〜9のいずれかに記載のセラミックス製品の製造方法によって製造されたセラミックス製品であって、
SiC微粒子を10〜30wt%含有するSi /SiC複合材からなるセラミックス焼結体を有し、前記セラミックス焼結体の表面から深さ方向に30〜50μmまでの範囲の表層部に、圧縮残留応力が250MPa以上で残留された圧縮残留応力導入層を有し、さらに、前記圧縮残留応力導入層の表面から前記セラミックス焼結体の内部に延びるように形成された亀裂状の溝内を埋めるSiOからなり前記セラミックス焼結体の前記溝を介して両側に位置する部分同士を接合する充填接合部を有することを特徴とするセラミックス製品。
A ceramic product manufactured by the method for manufacturing a ceramic product according to claim 1,
It has a ceramic sintered body made of a Si 3 N 4 / SiC composite material containing 10 to 30 wt% of SiC fine particles, and in the surface layer portion in the range of 30 to 50 μm in the depth direction from the surface of the ceramic sintered body, In a crack-like groove formed so as to have a compressive residual stress introduction layer remaining at a compressive residual stress of 250 MPa or more, and to extend from the surface of the compressive residual stress introduction layer to the inside of the ceramic sintered body A ceramic product comprising a filling joint portion made of SiO 2 to be filled and joining portions located on both sides of the ceramic sintered body via the groove.
JP2008207859A 2008-08-12 2008-08-12 Manufacturing method of ceramic products, ceramic products Expired - Fee Related JP5273529B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008207859A JP5273529B2 (en) 2008-08-12 2008-08-12 Manufacturing method of ceramic products, ceramic products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008207859A JP5273529B2 (en) 2008-08-12 2008-08-12 Manufacturing method of ceramic products, ceramic products

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010042957A JP2010042957A (en) 2010-02-25
JP5273529B2 true JP5273529B2 (en) 2013-08-28

Family

ID=42014671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008207859A Expired - Fee Related JP5273529B2 (en) 2008-08-12 2008-08-12 Manufacturing method of ceramic products, ceramic products

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5273529B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6084996B2 (en) * 2015-02-04 2017-02-22 株式会社不二機販 Strengthening adhesion of low temperature ceramic coating
KR20210070903A (en) * 2019-12-05 2021-06-15 주식회사 엘지에너지솔루션 Electrode and method of manufacturing electrode for secondary battery
CN113998987A (en) * 2021-01-14 2022-02-01 浙江商业职业技术学院 Method for manufacturing ceramic artwork

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6278177A (en) * 1985-09-30 1987-04-10 イビデン株式会社 Strength recovery for silicon carbide sintered body processed article
JPH11147769A (en) * 1997-11-14 1999-06-02 Nhk Spring Co Ltd Silicon nitride ceramic material and its production
WO2002024605A1 (en) * 2000-09-21 2002-03-28 Sintokogio, Ltd. Method for toughening modification of ceramic and ceramic product
JP3697543B2 (en) * 2002-10-15 2005-09-21 独立行政法人科学技術振興機構 Ceramic surface toughening method and ceramic product
JP4087244B2 (en) * 2002-12-20 2008-05-21 電気化学工業株式会社 Method for modifying ceramics

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010042957A (en) 2010-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lawn Fracture and deformation in brittle solids: A perspective on the issue of scale
Tridello et al. VHCF response of as‐built SLM AlSi10Mg specimens with large loaded volume
JP5273529B2 (en) Manufacturing method of ceramic products, ceramic products
JP2008195994A (en) Surface modification method for titanium product, and surface modified titanium product
da Silva et al. Effect of silica coating and laser treatment on the flexural strength, surface characteristics, and bond strength of a dental zirconia
WO2007023936A1 (en) Method of shot peening
Chu et al. Crack healing in silicon carbide
JP2009067659A (en) Surface-hardened high strength ceramics, and method for producing the same
JP2006105352A (en) Gear having superior fatigue characteristics and its fatigue characteristics improving method
Jackson et al. Compressive creep behavior of an oxide–oxide ceramic composite with monazite fiber coating at elevated temperatures
Gatto et al. Effect of shot peening conditions on the fatigue life of additively manufactured A357. 0 parts
Harrer et al. Influence of the surface condition on the biaxial strength of a commercial silicon carbide
Yilbas et al. Laser gas assisted nitriding of alumina surfaces
Sugiyama et al. Effect of difference in crack-healing ability on fatigue behavior of alumina/silicon carbide composites
Pelleg et al. Surface Treatment
Mostahsan et al. Influence of cleaning process on mechanical properties and surface characteristics of selective laser melted Ti6Al4V parts prepared for medical implant applications
Rosa et al. Effect of test environment and microstructure on the flexural strength of dental porcelains
Suresh Kumar et al. Influence of Controlled Shot Peening on Mechanical Properties and Compressive Residual Stress of Al6061-TiB2 Composite
JP3894975B2 (en) Flexible ceramic and method for manufacturing the same
Zhou et al. Tensile Pre-Strain Effects on Torsional Fatigue Properties of Medium Carbon Steels
Pelleg Cyclic Deformation in Oxides, Carbides and Nitrides
CN114195521B (en) Method for treating silicon nitride ceramic by hot isostatic pressing
Silva et al. Influence of different surface treatments on the fracture toughness of a commercial ZTA dental ceramic
Okada et al. Elastic degradation of an advanced silicon nitride during tensile creep
Ando et al. Structural ceramics with self-healing properties

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110811

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120629

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120710

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120905

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121127

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130409

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130502

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees