JP7132673B2 - セラミック構成要素およびその形成方法 - Google Patents

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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
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    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

以下は、炭化ケイ素を含む基体、かかる基体を形成するために使用される粉末材料のブ
レンド、およびかかる基体を形成する方法に関する。
炭化ケイ素を組み込んだある特定のセラミック複合基体を含む、様々な複合材料が市販
されている。炭化ケイ素系セラミック材料は、それらの耐火特性および／または機械的特
性のために多くの用途に利用されてきた。利用可能な炭化ケイ素系セラミックのタイプの
中には、例えば焼結炭化ケイ素、ホットプレス炭化ケイ素、および再結晶炭化ケイ素を含
む、特定の形成プロセスに基づく様々なタイプが存在する。様々なタイプの炭化ケイ素基
体の各々は、異なる特徴を有し得る。例えば、（Ｈｅｘｏｌｏｙ（登録商標）などの）焼
結炭化ケイ素は、非常に高密度の材料であり得るが、一般に高価で製造が複雑である。他
方では、窒化物結合炭化ケイ素（ＮＢＳＣおよびＮＳＩＣなどの頭字語で知られている）
などのより費用効果が高いが比較的多孔質の炭化ケイ素材料は、耐火用途での実用性が見
出されている。かかる耐火性構成要素としては、焼成作業中に被加工物を保持または支持
することに関連して利用される炉または窯道具、ならびに耐火性ライニング材料が挙げら
れる。窒化物結合炭化ケイ素は、比較的多孔質の材料である傾向があり、多くの場合、約
１０～約１５体積％の範囲内の多孔度を有する。これらの構成要素は、炭化ケイ素および
ケイ素を含有する未焼成の基体から製造され、この未焼成の基体を窒素含有雰囲気中で１
，５００℃程度の温度で焼結することから製造される。窒化物結合炭化ケイ素は望ましい
高温特性を有するが、残念ながら、その本来の多孔性にある程度起因して、酸化条件で使
用されると不良な酸化耐性の影響を被る。
炭化ケイ素系材料の技術水準を考慮すると、当該技術分野において改善された材料が必
要である。
一態様によれば、基体は、炭化ケイ素を含む第１の相と、金属酸化物を含む第２の相と
を含み、第２の相が、第１の相の結晶粒境界に位置する離散結晶粒間相であり、基体が、
少なくとも７００ＭＰａの平均強度を含む。
別の態様では、基体は、炭化ケイ素を含み、２ミクロン以下の平均結晶粒径を有する第
１の相と、金属酸化物を含む第２の相とを含み、第２の相が、第１の相の結晶粒境界に位
置する離散結晶粒間相であり、基体が、（ｉ）少なくとも１０００／１００ミクロンの画
像幅の第２の相の計数指数、（ｉｉ）少なくとも２０００ピクセル／／１００ミクロンの
画像幅の第２の相の平均面積指数、（ｉｉｉ）少なくとも３．００ピクセル２の第２の相
の平均サイズ指数、（ｉｖ）またはそれらの任意の組み合わせ、のうちの少なくとも１つ
を含む。
別の態様では、基体は、炭化ケイ素を含み、２ミクロン以下の平均結晶粒径を有する第
１の相と、金属酸化物を含む第２の相とを含み、第２の相が、離散結晶粒間相であり、第
２の相の大部分が、第１の相の３つ以上の結晶粒間の三重境界領域に位置する。
なお別の態様では、基体を形成する方法は、（ｉ）炭化ケイ素を含む第１の粉末材料お
よび（ｉｉ）金属酸化物を含む第２の粉末材料を含む粉末材料のブレンドを得ることを含
み、方法が、粉末材料のブレンドを焼結して、（ｉ）炭化ケイ素を含む第１の相および（
ｉｉ）金属酸化物を含む第２の相を含む基体を形成することをさらに含み、第２の相が、
第１の相の結晶粒境界に位置する離散結晶粒間相であり、基体が、少なくとも７００ＭＰ
ａの平均強度を含む。
一実施形態に従った炭化ケイ素を含む基体を形成するためのフローチャートを含む。 一実施形態に従った基体のおよそ一部分を拡大した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を含む。 一実施形態に従った基体の一部分のＳＥＭ画像を含む。 一実施形態に従った基体の一部のＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料から撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料から撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料から撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料から撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料から撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料から撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料から撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料から撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。 実施例に従って形成された試料の、強度に対する第２の相の計数指数のプロットを含む。 実施例に従って形成された試料の、強度に対する第２の相の平均面積指数のプロットを含む。 一実施形態に従った平均結晶粒径を測定するために使用される６本の水平線を有するＳＥＭ顕微鏡写真を含む。
以下は、粉末材料のブレンド、炭化ケイ素を含む基体を形成する方法、および炭化ケイ
素を含む基体に関する。基体は、例えば、これらに限定されないが、耐火物、摺動構成要
素または耐摩耗構成要素（例えば、ベアリング、シール、バルブ）、機械的構成要素、耐
食構成要素などを含む、多様な用途で使用され得る、例えば炭化ケイ素を含むセラミック
材料を含み得る。
図１は、一実施形態に従った炭化ケイ素を含む基体を形成するためのフローチャートを
含む。図に示されるように、プロセスは、粉末材料のブレンドを得ることを含むステップ
１０１で開始される。一態様によれば、粉末材料のブレンドは、炭化ケイ素を含む第１の
粉末材料と、金属酸化物を含む第２の粉末材料とを含み得る。ブレンドを得ることは、ブ
レンドを形成すること、または供給者からブレンドを調達することを含み得る。
炭化ケイ素を含む第１の粉末材料は、本明細書の実施形態に記載のように、ある特定の
特徴を有する基体の形成を容易にする特定の平均粒径を有し得る。例えば、第１の粉末材
料は、１．３ミクロン以下、または１ミクロン以下、または０．８ミクロン以下、または
０．５ミクロン以下、または０．３ミクロン以下、または０．２ミクロン以下、または０
．１ミクロン以下などの、１．５ミクロン以下の平均粒径を有し得る。なお、非限定的な
一実施形態では、第１の粉末材料は、少なくとも０．０５ミクロン、または少なくとも０
．０８ミクロン、または少なくとも０．１ミクロン、または少なくとも０．２ミクロン、
または少なくとも０．３ミクロン、または少なくとも０．４ミクロン、または少なくとも
０．５ミクロンなどの、少なくとも０．０１ミクロンの平均粒径を有し得る。第１の粉末
材料の平均粒径が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが
理解されるであろう。
一実施形態によれば、第１の粉末材料はまた、基体の好適な加工および形成を容易にす
るように制御することができる特定の最大粒径を有し得る。最大粒径は、一般に、レーザ
ー光散乱粒径分析器を介して測定され、分析器からのデータを使用して、最大粒径である
粒径分布のＤ１００値を同定する。一実施形態では、第１の粉末材料は、４．５ミクロン
以下、または４ミクロン以下、または３．５ミクロン以下、または３ミクロン以下、また
は２．５ミクロン以下、または２ミクロン以下、または１．５ミクロン以下、または１ミ
クロン以下、または０．８ミクロン以下、または０．５ミクロン以下、または０．２ミク
ロン以下などの、５ミクロン以下の最大粒径を有し得る。なお、非限定的な一実施形態で
は、第１の粉末材料は、少なくとも０．０５ミクロン、または少なくとも０．０８ミクロ
ン、または少なくとも０．１ミクロン、または少なくとも０．２ミクロン、または少なく
とも０．５ミクロン、または少なくとも０．８ミクロン、または少なくとも１ミクロン、
または少なくとも１．５ミクロン、または少なくとも２ミクロン、または少なくとも２．
５ミクロン、または少なくとも３ミクロン、または少なくとも３．５ミクロンなどの、少
なくとも０．０１ミクロンの最大粒径を有し得る。第１の粉末材料の最大粒径が、上記の
最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
一実施形態によれば、第１の粉末材料は、基体の好適な加工および形成を容易にするよ
うに制御することができる特定の組成物を有し得る。例えば、第１の粉末材料は、アルフ
ァ相炭化ケイ素を含み得る。より具体的には、少なくとも一実施形態では、第１の粉末材
料は、少なくとも８２重量％、または少なくとも８５重量％、または少なくとも８７重量
％、または少なくとも９０重量％、または少なくとも９２重量％、または少なくとも９５
重量％、または少なくとも９７重量％、または少なくとも９９重量％のアルファ相炭化ケ
イ素などの、少なくとも８０重量％のアルファ相炭化ケイ素を含み得る。少なくとも一実
施形態では、第１の粉末材料は、アルファ相炭化ケイ素から本質的になり得る。所与の材
料から本質的になる組成物への本明細書での言及は、組成物の特性に物質的に影響を及ぼ
さない、微量のまたは不純物としての含有量で他の材料を含み得る。例えば、材料の不純
物としての含有量の非限定的な例としては、組成物の総重量に対して０．０８重量％以下
、または０．０６重量％以下、または０．０４重量％以下、またはさらには０．０２重量
％以下などの、組成物の総重量に対して０．１重量％以下が挙げられる。
さらに、一実施形態によれば、第１の粉末材料は、第１の粉末材料の総重量に対して２
０重量％以下、または第１の粉末材料の総重量の１８重量％以下、または１６重量％以下
、または１４重量％以下、または１２重量％以下、または１０重量％以下、または８重量
％以下、または６重量％以下、または４重量％以下、または２重量％以下、または１重量
％以下、または０．５重量％以下、または０．１重量％以下などの、限定された含有量の
ベータ相炭化ケイ素を含み得る。一実施形態によれば、第１の粉末材料は、ベータ相炭化
ケイ素を本質的に含まない場合がある。所与の材料を本質的に含まない組成物への本明細
書での言及は、いくらかの微量なまたは不純物としての含有量の所与の材料を含み得る組
成物に対する言及であると理解されるであろう。
特定の一実施形態では、第１の粉末材料は粒子で作製され、粒子の少なくとも一部分は
、粒子の外面の少なくとも一部分の上に重なっている酸化層を含み得る。特定の理論に束
縛されることを望まないが、第１の粉末材料の粒子上の酸化層の存在によって、本明細書
の実施形態に従った基体の好適な加工および形成を容易にし得ると思われる。酸化層は、
酸化物化合物を含み得る。一実施形態では、酸化層は、ケイ素を含み得る。例えば、酸化
層は、「ｘ」が１～３の範囲内の値を有するＳｉＯｘなどの酸化ケイ素を含み得る。
一実施形態によれば、酸化層は、第１の粉末材料の総重量に対して特定の含有量で存在
し得る。例えば、少なくとも一例では、酸化層は、少なくとも０．０５重量％、または少
なくとも０．０８重量％、または少なくとも０．１重量％、または少なくとも０．１５重
量％、または少なくとも０．２重量％、または少なくとも０．３重量％、または少なくと
も０．５重量％などの、少なくとも０．０１重量％の平均量で存在し得る。なお、別の非
限定的な例では、酸化層は、第１の粉末材料の総重量に対して、４重量％以下、または３
重量％以下、または２重量％以下、または１．５重量％以下、または１重量％以下などの
、５重量％以下の量で存在し得る。第１の粉末材料の総重量に対する酸化層の含有量は、
上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解されるであろう
。
少なくとも一実施形態では、酸化層を含む粒子の部分は、第１の粉末材料の粒子の総重
量の少なくとも１０重量％を含み得る。なお他の例では、酸化層を含む粒子の百分率は、
第１の粉末材料の粒子の総重量に対して、少なくとも２０重量％、または少なくとも３０
重量％、または少なくとも４０重量％、または少なくとも５０重量％、または少なくとも
６０重量％、または少なくとも７０重量％、または少なくとも８０重量％、または少なく
とも９０重量％など、より高くてもよい。特定の一実施形態では、第１の粉末材料の本質
的にすべての粒子は、酸化層を含む。
本明細書に記載のように、粉末材料のブレンドは、第１の粉末とは異なる第２の粉末材
料を含み得る。ある特定の例では、第２の粉末材料は、本明細書の実施形態に従った基体
の好適な加工および形成を容易にするように制御することができる特定の平均粒径を有し
得る。例えば、第２の粉末材料は、０．９ミクロン以下、または０．８ミクロン以下、ま
たは０．７ミクロン以下、または０．６ミクロン以下、または０．５ミクロン以下、また
は０．４ミクロン以下、または０．３ミクロン以下、または０．２ミクロン以下、または
０．１ミクロン以下などの、１ミクロン以下の平均粒径を有し得る。なお、非限定的な一
実施形態では、第２の粉末材料は、少なくとも０．０５ミクロン、または少なくとも０．
０８ミクロン、または少なくとも０．１ミクロンなどの、少なくとも０．０１ミクロンの
平均粒径を有し得る。第２の粉末材料が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範
囲内の平均粒径を有し得ることが理解されるであろう。
別の実施形態によれば、第２の粉末材料は、本明細書の実施形態に記載の特徴を有する
基体の好適な形成を容易にするように制御することができる特定の最大粒径を有し得る。
例えば、第２の粉末材料は、４．８ミクロン以下、または４．５ミクロン以下、または４
．２ミクロン以下、または４ミクロン以下、または３．８ミクロン以下、または３．５ミ
クロン以下、または３．２ミクロン以下、または３ミクロン以下、または２．８ミクロン
以下、または２．５ミクロン以下、または２．２ミクロン以下、または２ミクロン以下、
または１．８ミクロン以下、または１．５ミクロン以下、または１．２ミクロン以下、ま
たは１ミクロン以下、または０．９ミクロン以下、または０．８ミクロン以下、または０
．７ミクロン以下、または０．６ミクロン以下、または０．５ミクロン以下などの、５ミ
クロン以下の最大粒径を有し得る。なお、非限定的な一実施形態では、第２の粉末材料は
、少なくとも０．１ミクロン、または少なくとも０．２ミクロン、または少なくとも０．
３ミクロン、または少なくとも０．４ミクロン、または少なくとも０．５ミクロン、また
は少なくとも０．６ミクロン、または少なくとも０．７ミクロン、または少なくとも０．
８ミクロン、または少なくとも０．９ミクロン、または少なくとも１ミクロンの最大粒径
を有し得る。第２の粉末材料が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内の最
大粒径を有し得ることが理解されるであろう。第２の粉末材料の最大粒径は、第１の粉末
材料の最大粒径を測定するために使用されるのと同じ様式で測定することができる。
一態様によれば、第２の粉末材料は、アルミニウム、希土類元素、アルカリ土類元素、
遷移金属酸化物、またはそれらの任意の組み合わせの群のうちの少なくとも１つの材料を
含み得る。なお他の例では、第２の粉末材料の金属酸化物は、ケイ素を含み得る。例えば
、第２の粉末材料の金属酸化物は、シリカを含み得る。特定の一実施形態によれば、第２
の粉末材料の金属酸化物は、アルミノケイ酸塩を含み得る。第２の粉末材料の組成は、本
明細書の実施形態に記載の特徴を有する基体の好適な形成を容易にするように制御され得
る。
なお、より特定の実施形態では、第２の粉末材料の金属酸化物は、アルミナを含み得る
。例えば、第２の粉末材料の金属酸化物は、第２の粉末材料の総重量に対して少なくとも
６０重量％のアルミナ、または少なくとも７０重量％のアルミナ、または少なくとも８０
重量％のアルミナ、または少なくとも９０重量％のアルミナ、または少なくとも９５重量
％のアルミナ、または少なくとも９９重量％のアルミナなどの、第２の粉末材料の総重量
に対して少なくとも５０重量％のアルミナを含み得る。少なくとも一実施形態では、第２
の粉末材料の金属酸化物は、金属酸化物がアルミナから本質的になり得るように、アルミ
ナのみを含み得る。
粉末材料のブレンドは、本明細書の実施形態の特徴を有する基体の好適な形成を容易に
することができる特定の含有量の、第１の粉末材料および第２の粉末材料を含むように形
成され得る。ある特定の例では、ブレンドは、第１の粉末材料の含有量（Ｃ１）（重量％
）と第２の粉末材料の含有量（Ｃ２）（重量％）の比である、特定の（Ｃ１／Ｃ２）を含
み得る。例えば、ブレンドは、少なくとも９、または少なくとも１２、または少なくとも
１４、または少なくとも１６、または少なくとも１８、または少なくとも２０、または少
なくとも２２、または少なくとも２４、または少なくとも２６、または少なくとも２８の
比（Ｃ１／Ｃ２）を有し得る。なお、別の非限定的な実施形態では、比（Ｃ１／Ｃ２）は
、９７以下、または９５以下、または９３以下、または９０以下、または８８以下、８５
以下、または８２以下、または８０以下、または７５以下、または７０以下、または６５
以下、または６０以下、または５５以下、または５０以下、または４５以下、または４０
以下、または３５以下、または３０以下、または２８以下、または２６以下、または２４
以下、または２２以下などの、９９以下であり得る。比（Ｃ１／Ｃ２）が、上記の最小値
および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
粉末材料のブレンドは、本明細書の実施形態の特徴を有する基体の好適な形成を容易に
することができる特定の含有量の、第１の粉末材料を含むように形成され得る。例えば、
ブレンドは、ブレンドの総重量に対して少なくとも７５重量％、または少なくとも８０重
量％、または少なくとも８５重量％、または少なくとも９０重量％、または少なくとも９
２重量％、または少なくとも９３重量％、または少なくとも９４重量％、または少なくと
も９５重量％、または少なくとも９６重量％、または少なくとも９８重量％の第１の粉末
材料などの、ブレンドの総重量に対して少なくとも７０重量％の第１の粉末材料を含み得
る。なお非限定的な一実施形態では、ブレンドは、ブレンドの総重量に対して９８重量％
以下、または９７重量％以下、または９６重量％以下、または９５重量％以下、または９
４重量％以下、または９３重量％以下、または９２重量％以下、または９１重量％以下の
第１の粉末材料などの、ブレンドの総重量に対して９９重量％以下の第１の粉末材料を含
み得る。第１の粉末材料の含有量が、上記の最小百分率および最大百分率のいずれをも含
む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
ブレンドは、本明細書の実施形態に従って基体の形成を容易にすることができる特定の
含有量の、第２の粉末材料を含み得る。例えば、ブレンドは、ブレンドの総重量に対して
少なくとも２重量％、または少なくとも３重量％、または少なくとも４重量％、または少
なくとも５重量％、または少なくとも６重量％、または少なくとも７重量％、または少な
くとも８重量％、または少なくとも９重量％の第２の粉末材料などの、ブレンドの総重量
に対して少なくとも１重量％の第２の粉末材料を含み得る。さらに別の非限定的な実施形
態では、ブレンドは、ブレンドの総重量に対して９重量％以下、または８重量％以下、ま
たは７重量％以下、または６重量％以下、または５重量％以下、または４重量％以下、ま
たは３重量％以下、または２重量％以下の第２の粉末材料などの、ブレンドの総重量に対
して１０重量％以下の第２粉末材料を含み得る。第１の粉末材料の含有量が、上記の最小
百分率および最大百分率のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
ステップ１０１でブレンドを得た後、プロセスは、ブレンドされた未焼成の粒子を形成
することを含むステップ１０３へ進めることができる。未焼成の粒子の各々が、第１およ
び第２の粉末材料を含む実質的に均質な混合物を含む、ブレンドされた未焼成の粒子を形
成するプロセスは、粉末材料のブレンドから凝集粒子を形成することを含み得る。ブレン
ドされた未焼成の粒子の各々における第１および第２の粉末材料の含有量は、ブレンド中
の第１および第２の粉末材料の含有量に相当し得る。ブレンドされた未焼成の粒子を形成
するための１つの好適な方法は、粉末材料と担体材料とのブレンドを含むスラリーを作製
することを含み得る。担体材料は、有機または無機材料であってもよい液体であり得る。
一実施形態では、担体材料は、水性材料または有機系材料であってもよい。例えば、１つ
の好適な担体材料としては、水が挙げられ得る。
例えば結合剤、安定剤、界面活性剤、レオロジー調整剤、分散剤などを含むある特定の
添加剤が、スラリーに添加されてもよい。典型的な結合剤としては、ポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ラテックス、またはそれらの任意の
組み合わせなどの有機材料が挙げられ得る。かかる添加剤は、典型的には、乾燥粉末混合
物（すなわち、担体材料を含まない材料）の総重量に対して２０重量％未満などの、少量
で存在する。
特定の一実施形態によれば、いくつかの好適な分散剤としては、アンモニア、アンモニ
ア誘導体、メタクリレートおよびカルボキシレートのアンモニウム化合物、アルカリ水酸
化物、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられ得る。
スラリーを形成した後、プロセスは、スラリー全体に第１および第２の粉末材料の均質
な分布の形成を容易にするようにスラリーを混合することを含み得る。一実施形態によれ
ば、混合としては、磨砕またはボールミル粉砕などの粉砕が挙げられ得る。
スラリーを十分に混合した後、スラリーをブレンドされた未焼成の粒子へと形成するこ
とによって、プロセスを進めることができる。ブレンドされた未焼成の粒子へとスラリー
を変換するための１つの特に好適なプロセスとしては、噴霧乾燥が挙げられ得る。噴霧乾
燥プロセスは、微細に制御された粒径分布を有するブレンドされた未焼成の粒子を形成す
るのに好適な条件下で行われ得る。制御された粒径分布を有する粒子を製造するために、
ブレンドされた未焼成の粒子に対して、いくらかのスクリーニングまたはふるい分けが行
われてもよい。特に、ある特定のサイズの凝集体などの大きな粒子を除去することが好適
であり得る。
一実施形態によれば、ブレンドされた未焼成の粒子は、少なくとも２０ミクロンかつ２
００ミクロン以下の平均粒径を有し得る。例えば、ブレンドされた未焼成の粒子の平均粒
径は、１６０ミクロン以下、または１５０ミクロン以下、または１４０ミクロン以下、ま
たは１２０ミクロン以下、または１００ミクロン以下、または８０ミクロン以下、または
６０ミクロン以下、または４０ミクロン以下などの、１８０ミクロン以下であり得る。な
お、非限定的な一実施形態では、ブレンドされた未焼成の粒子の平均粒径は、少なくとも
４０ミクロン、または少なくとも６０ミクロン、または少なくとも８０ミクロン、または
少なくとも１００ミクロン、または少なくとも１２０ミクロンであり得る。ブレンドされ
た未焼成の粒子の平均粒径が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり
得ることが理解されるであろう。ブレンドされた未焼成の粒子の平均粒径は、本明細書に
記載の他の粉末材料の平均粒径を測定するために使用されるのと同じ様式で測定すること
ができる。例えば、平均粒径は、レーザー光散乱粒径分析器を介した粒子の好適なサンプ
リングおよび分析によって生成されたＤ５０値であり得る。
さらに、ブレンドされた未焼成の粒子は、１８０ミクロン以下などの、または１６０ミ
クロン以下、または１５０ミクロン以下、または１４０ミクロン以下、または１２０ミク
ロン以下、または１００ミクロン以下、または８０ミクロン以下などの、２００ミクロン
以下の最大粒径を有し得る。なお、非限定的な一実施形態では、ブレンドされた未焼成の
粒子の最大粒径は、少なくとも６０ミクロン、または少なくとも８０ミクロン、または少
なくとも１００ミクロン、または少なくとも１２０ミクロンであり得る。ブレンドされた
未焼成の粒子の最大粒径が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内の最大粒
径を有し得ることが理解されるであろう。ブレンドされた未焼成の粒子の最大粒径は、本
明細書に記載の他の粉末材料の平均粒径を測定するために使用されるのと同じ様式で測定
することができる。
ブレンドされた未焼成の粒子を形成するためのプロセスは、ブレンドされた未焼成の粒
子を形成した後、かかる粒子はいくらか乾燥を施されて過剰の液体および望ましくない揮
発性種を除去する乾燥プロセスをさらに含み得る。
ステップ１０３でブレンドされた未焼成の粒子を形成した後、ブレンドされた未焼成の
粒子を組み合わせて未焼成の基体を形成することによって、プロセスをステップ１０５へ
進めることができる。本明細書での未焼成の基体への言及は、未高密度化のまたは未焼結
の部分への言及である。未焼成の基体を形成するためのいくつかの好適なプロセスとして
は、プレス、パンチング、成形、キャスティング、押し出し、硬化、またはそれらの任意
の組み合わせが挙げられ得る。
ステップ１０５で未焼成の基体を形成した後、熱処理を使用して未焼成の基体を焼結し
て、最終基体を高密度化し形成してもよい。ある特定の例では、未焼成の基体を形成する
ためのプロセスおよび焼結プロセスは、組み合わせられ得る。例えば、少なくとも一実施
形態では、焼結された最終形成基体が単一の工程で形成されるように、未焼成の粒子のブ
レンドを所望の形状の型に入れ、プレスおよび焼結用の容器に入れてもよい。なお、他の
プロセスは、まず未焼成の基体を形成し、未焼成の基体を形成した後に別個の焼結プロセ
スを行ってもよい。ある特定の例では、焼結プロセスとしては、ホットプレス（すなわち
一軸プレス）、放電プラズマ焼結、フラッシュ焼結、熱間等静圧加圧法などの圧力によっ
て補助される焼結プロセスが挙げられ得る。なお、他の例では、焼結プロセスは、焼結が
追加の圧力または外部圧力なしで行われる常圧プロセスであり得る。
一実施形態によれば、焼結プロセスとしては、常圧焼結または圧力によって補助される
焼結が挙げられ得る。特定の一実施形態では、焼結プロセスとしては、高密度化を容易に
するために高温で力を印加することを含む一軸プレス作業であり得るホットプレスが挙げ
られ得る。あるいは、未焼成の基体が、焼結作業中に基体に大気圧よりも高い圧力も生じ
る密閉容器内での焼結に好適な高温を施す熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰｉｎｇ）を使用し
てもよい。
ある特定の例では、ホットプレス作業は、最高焼結温度の間に基体に印加される最大圧
力である、特定の焼結圧力を印加することを含み得る。焼結圧力の制御は、本明細書の実
施形態の特徴を有する基体の形成を容易にすることができる。例えば、焼結圧力は、少な
くとも２５００ｐｓｉ、または少なくとも３０００ｐｓｉなどの、少なくとも２０００ｐ
ｓｉであり得る。なお、少なくとも１つの非限定的な実施形態では、焼結圧力は、４００
０ｐｓｉ以下、または３０００ｐｓｉ以下などの、５０００ｐｓｉ以下であり得る。焼結
圧力が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解される
であろう。
焼結圧力を制御することに加えて、印加される圧力の持続時間もまた、本明細書の実施
形態の特徴を有する基体の形成を容易にするように制御され得る。例えば、一実施形態に
よれば、ホットプレスは、少なくとも０．５時間の持続期間の間焼結圧力を印加すること
を含み得る。焼結圧力の持続時間は、ホットプレス中の最高焼結温度での最大印加圧力の
持続時間であると理解されるであろう。別の実施形態では、焼結圧力が印加される持続時
間は、少なくとも１時間、または少なくとも２時間、または少なくとも３時間、または少
なくとも４時間であり得る。なお、少なくとも１つの非限定的な実施形態では、焼結圧力
が印加される持続時間は、４時間以下、または３時間以下などの５時間以下であり得る。
焼結圧力の持続時間が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得るこ
とが理解されるであろう。
一実施形態によれば、ホットプレスのプロセスは、最終形成基体を形成するために使用
される最高焼結温度であり得る特定の焼結温度で行われ得る。少なくとも一実施形態では
、焼結温度は、少なくとも１９２０℃、または少なくとも１９５０℃などの、少なくとも
１９００℃であり得る。非限定的な一実施形態では、焼結温度は、２０８０℃以下、また
は２０５０℃以下などの、２１００℃以下であり得る。焼結温度が、上記の最小値および
最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
焼結中の雰囲気は、本明細書の実施形態の特徴を有する基体の好適な形成を容易にする
ように制御され得る。例えば、焼結は、希ガスなどの不活性雰囲気中で行われ得る。一実
施形態では、焼結は、アルゴンから本質的になり得るようにアルゴンを含む雰囲気中で行
われ得る。他の例では、焼結は、通常の雰囲気ガスを含有する雰囲気中で行われ得る。な
お別の実施形態では、焼結中の雰囲気は、還元雰囲気であり得る。
焼結作業を行った後、未焼成の基体は、最終形成基体に変換される。基体は、標準的な
技術を使用して焼結温度から冷却され得る。最終形成基体は、以下に記載のように、本明
細書の実施形態の１つ以上の特徴を有し得る。
基体は、意図した最終使用に好適な任意の形状へと形成され得る。例えば、基体は、耐
摩耗構成要素との関連で、環状または円筒状の形態に成形され得る。基体は、長さ≧幅≧
高さである長さ、幅、および高さを有し得る。基体は、正多角形、不規則な多角形、不規
則な形状、直線部分と曲線部分の組み合わせを含む複雑な形状などであり得る、長さおよ
び幅の平面によって定義されるような二次元形状を有し得る。同様に、基体は、正多角形
、不規則な多角形、不規則な形状、直線部分と曲線部分の組み合わせを含む複雑な形状な
どであり得る、長さおよび高さの平面によって定義されるような二次元形状を有し得る。
さらに、基体は、正多角形、不規則な多角形、不規則な形状、直線部分と曲線部分の組み
合わせを含む複雑な形状などであり得る、幅および高さの平面によって定義されるような
二次元形状を有し得る。基体は、自動車部品または本体部品、コーン（ブラスティングコ
ーン）などの形態であり得る保護構成要素での使用に好適な任意の形状を有し得る。
一態様によれば、基体は、炭化ケイ素を含む第１の相と、金属酸化物を含む第２の相と
を含み得る。少なくとも一実施形態では、第１の相は、６Ｈアルファ相炭化ケイ素などの
アルファ相炭化ケイ素を含み得る。少なくとも一実施形態では、第１の相の少なくとも９
８％は、アルファ相炭化ケイ素を含み得る。より特定の実施形態では、基体の第１の相は
、アルファ相炭化ケイ素から本質的になり得る。ある特定の例では、第１の相は、ベータ
相炭化ケイ素を本質的に含まない場合がある。少なくとも一実施形態では、基体は、基体
の総重量に対して０．１重量％以下のベータ相炭化ケイ素を含み得る。
ある特定の実施形態は、基体のある特定の特性および／または性能を促進し得る特定の
含有量の第１の相を有する基体を含み得る。例えば、基体は、基体の総重量に対して少な
くとも７０重量％の第１の相を含み得る。他の例では、基体内の第１の相の量は、基体の
総重量に対して、少なくとも７５重量％、または少なくとも８０重量％、または少なくと
も８５重量％、または少なくとも９０重量％、または少なくとも９２重量％、または少な
くとも９３重量％、または少なくとも９４重量％、または少なくとも９５重量％、または
少なくとも９６重量％など、より高くてもよい。非限定的な一実施形態では、基体は、基
体の総重量に対して９８重量％以下、または９７重量％以下、または９６重量％以下、ま
たは９５重量％以下、または９４重量％以下、または９３重量％以下、または９２重量％
以下、または９１重量％以下の第１の相などの、基体の総重量に対して９９重量％以下の
第１の相を含み得る。基体内の第１の相の量が、上記の最小値および最大値のいずれをも
含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
別の実施形態によると、基体は、基体のある特定の特性および／または性能を促進し得
る、第１の相の特定の平均結晶粒径を有するように形成され得る。例えば、第１の相は、
切片法に従って測定した場合、２ミクロン以下の平均結晶粒径を有し得る。他の実施形態
では、第１の相の平均結晶粒径は、１．８ミクロン以下、または１．５ミクロン以下、ま
たは１．３ミクロン以下、または１ミクロン以下、または０．８ミクロン以下、または０
．５ミクロン以下など、より小さくてもよい。なお、非限定的な一実施形態では、第１の
相は、少なくとも０．２ミクロン、または少なくとも０．４ミクロン、または少なくとも
０．６ミクロン、または少なくとも０．８ミクロン、または少なくとも１ミクロンなどの
、少なくとも０．１ミクロンの平均結晶粒径を有し得る。第１の相の平均結晶粒径が、上
記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
平均粒径（すなわち平均結晶子サイズ）は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写
真を使用した切片法に基づいて測定される。試料をエポキシ樹脂中に載せ、次いで研磨ユ
ニットを使用してダイヤモンド研磨スラリーで研磨する。研磨した試料をＳＥＭマウント
上に載せ、次いでＳＥＭ準備のために金コートする。
３つ以上の個々の試料のＳＥＭ顕微鏡写真を妥当な倍率で撮影して、試料の各々の微細
構造および結晶粒をはっきりと解像する。各ＳＥＭ顕微鏡写真を以下の技術に従って分析
する：１）顕微鏡写真の下部の黒いデータバンドを除いて、画像を横切って６本の水平線
を引く（図８参照）２）６本の水平線の各々に対して、点８０２のように、各線が結晶粒
８０１の結晶粒境界を横切る点に印をつけ、２つの直接隣接する点８０２が水平線の線分
を画定する；３）撮像プログラムまたはＩｍａｇｅＪなどの撮像ソフトウェア内のプログ
ラムを使用して、６本の水平線の各々の線分の各々の線分長を測定する；４）細孔または
他の欠陥の場合、かかる特徴を測定から除外する；５）次いで、データを表にしてスプレ
ッドシートまたは他のプログラムに入れて、評価するすべての試料の平均線分長である平
均結晶粒径（Ｄ５０）を分析する。かかる測定値を使用して、分析から、Ｄ１００または
最大の測定された結晶粒径であり得る最大結晶粒径を決定してもよいことが、理解される
であろう。
加えて、基体は、基体のある特定の特性および／または性能を促進することができる特
定の最大結晶粒径を有するように形成され得る。例えば、第１の相は、９ミクロン以下、
または８ミクロン以下、または７ミクロン以下、または６ミクロン以下、または５ミクロ
ン以下、または４ミクロン以下、または３ミクロン以下、または２．５ミクロン以下、ま
たは２ミクロン以下、または１．５ミクロン以下、または１ミクロン以下などの、１０ミ
クロン以下の最大結晶粒径を有し得る。非限定的な一実施形態では、第１の相は、少なく
とも０．５１ミクロン、または少なくとも０．６ミクロン、または少なくとも０．７ミク
ロン、または少なくとも０．８ミクロン、または少なくとも０．９ミクロン、または少な
くとも１ミクロン、または少なくとも１．２ミクロン、または少なくとも１．４ミクロン
、または少なくとも１．５ミクロン、または少なくとも１．６ミクロン、または少なくと
も１．８ミクロン、または少なくとも２ミクロンの、最大結晶粒径を有し得る。第１の相
の最大結晶粒径が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが
理解されるであろう。最大結晶粒径は、平均結晶粒径を測定するために使用する同じ技術
を使用して測定することができるが、その値は測定された最大の線分長に基づく。
本明細書に記載のように、基体は、第１の相とは異なる第２の相を含み得る。第２の相
は、異なる材料を含み得、第１の相と比較して基体の異なる領域に位置され得る。特定の
一実施形態では、第２の相は金属酸化物を含み、より詳細には、アルミニウム、希土類元
素、アルカリ土類元素、遷移金属酸化物、またはそれらの任意の組み合わせなどの少なく
とも１つの組成物を含み得る。ある特定の例では、金属酸化物材料の含有量および組成に
よって、好適な加工（例えば、焼結）、および基体内のある特定の領域に位置する第２の
相の形成を容易にすることができる。少なくとも一実施形態では、第２の相の金属酸化物
は、アルミナを含み得る。一実施形態では、第２の相は、アルミナから本質的になり得る
。
第２の相の金属酸化物は、基体のある特定の特性および／または性能を促進することが
できる特定の構造を有し得る。例えば、第１の相は、結晶質相のうちの少なくとも１つ（
例えば、多結晶質）、またはそれらの組み合わせであり得る。少なくとも一実施形態では
、第１の相は、結晶質相から本質的になり得る。別の実施形態では、第１の相は、非晶質
相から本質的になり得る。さらに別の態様では、第１の相は、非晶質相および結晶質相を
いくらか含み得る。
非晶質相および結晶質相は、アルミニウムおよびケイ素などの同じ組成の金属酸化物、
またはより具体的にはアルミナ系の相を含み得る。例えば、ある特定の例では、第２の相
の金属酸化物は、アルミニウムおよびケイ素を含み、第２の相は、両方がアルミニウムお
よびケイ素を含む、結晶質相を含む第１の部分および非晶質相を含む第２の部分を含む。
少なくとも一実施形態では、第２の相は、不純物としての含有量のみ任意の他の材料を含
む、結晶質（例えば多結晶質）アルミナから本質的になる。微量または不純物としての含
有量は、材料の特性に物質的に影響を及ぼさず、材料の総重量に対して０．１重量％以下
、または０．０５重量％以下、または０．０１重量％以下の含有量で存在し得る。対象物
がその材料のみ、かつ微量または不純物としての含有量のみの他の種を含有するように、
ある材料から本質的になるものとして、本明細書に記載の任意の他の材料に同じ定義が適
用される。
少なくとも一態様では、第２の相の金属酸化物は、特定の含有量のアルミナ（Ａｌ２Ｏ
３）を含み得る。例えば、第２の相の金属酸化物は、少なくとも６０重量％のアルミナ、
または少なくとも７０重量％のアルミナ、または少なくとも８０重量％のアルミナ、また
は少なくとも９０重量％のアルミナ、または少なくとも９５重量％のアルミナ、またはさ
らには少なくとも９９重量％のアルミナなどの、少なくとも５０重量％のアルミナを含み
得る。少なくとも一実施形態では、第２の相の金属酸化物は、アルミナから本質的になり
得る。なお、非限定的な一実施形態では、第２の相の金属酸化物は、９９重量％以下、ま
たは９８重量％以下、またはさらには９７重量％以下などの、９９．５重量％以下のアル
ミナを含み得る。第２の相の金属酸化物中のアルミナ含有量が、上記の最小百分率および
最大百分率のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
ある特定の例では、いくらかの材料が、意図的に第２の相から除外される場合がある。
したがって、第２の相の金属酸化物が、アルカリ元素、アルカリ土類元素、遷移金属元素
、希土類元素（イットリウムおよびランタンを含む）、またはそれらの任意の組み合わせ
を本質的に含まない基体を形成することは、少なくとも１つの実施形態の範囲内である。
基体は、改善された特性および／または性能を促進することができるある特定の含有量
の第２の相を含むように形成され得る。例えば、基体は、基体の総重量に対して少なくと
も２重量％、または少なくとも３重量％、または少なくとも４重量％、または少なくとも
５重量％、または少なくとも６重量％、または少なくとも７重量％、または少なくとも８
重量％、または少なくとも９重量％の第２の相などの、基体の総重量に対して少なくとも
１重量％の第２の相を含み得る。非限定的な一実施形態では、基体は、基体の総重量に対
して９重量％以下、または８重量％以下、または７重量％以下、または６重量％以下、ま
たは５重量％以下、または４重量％以下、または３重量％以下、または２重量％以下の第
２の相などの、基体の総重量に対して１０重量％以下の第２の相を含み得る。基体内の第
２の相の含有量が、上記の最小百分率および最大百分率のいずれをも含む範囲内であり得
ることが理解されるであろう。
特定の一実施形態によれば、第２の相は、基体の特定の領域内に位置し、特定の微細構
造および形態を定義し得る。図２は、一実施形態に従った基体のおよそ一部分を拡大した
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を含む。図２に示されるように、基体２０１は、第１の
相２０２および第２の相２０３を含み得る。第２の相２０３は、第１の相２０２の領域間
の不連続な白い領域によって示され、第１の相２０２が、灰色を有するマトリックス材料
として示されている。一実施形態によれば、第２の相は、第１の相の粒境界に位置する離散粒間相であり得る。より特定の例では、基体２０１内の第２の相２０３の大部分は、第１の相２０２の３つ以上の粒間の三重境界領域に位置し得る。例えば、一実施形態によれば、第２の相２０３の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が、第１の相２０２の３つ以上の粒間の三重境界領域に位置し得るなど、第２の相２０３の少なくとも５５％が、第１の相２０２の３つ以上の粒間の三重境界領域に位置し得る。なおより特定の例では、本質的にすべての第２の相２０３は、第１の相２０２の３つ以上の粒間の三重境界領域に位置し得る。なお、非限定的な一実施形態では、第２の相２０３の９９％以下が、第１の相２０２の３つ以上の結晶粒間の三重境界領域に位置し得る。
さらに、別の実施形態によれば、基体は、本明細書の実施形態に記載のように基体のあ
る特定の特性を促進する特定の微細構造を有するように形成され得る。特に、微細構造は
、本明細書の実施形態の特性を促進することができる、第２の相に関連する特定の含有量
、分布および／またはサイズを有し得る。例えば、少なくとも一実施形態では、基体は、
合計１００ミクロンを有するＳＥＭ画像に基づいて、少なくとも１０００／１００ミクロ
ンの画像幅の第２の相の計数指数を有し得る。なお別の場合では、少なくとも１１００／
１００ミクロンの画像幅、または少なくとも１２００／１００ミクロンの画像幅、または
少なくとも１３００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも１４００／１００ミク
ロンの画像幅、または少なくとも１５００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも
１６００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも１７００／１００ミクロンの画像
幅、または少なくとも１８００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも１９００／
１００ミクロンの画像幅、または少なくとも２０００／１００ミクロンの画像幅、または
少なくとも２１００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも２２００／１００ミク
ロンの画像幅、または少なくとも２３００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも
２４００／１００ミクロンの画像幅など。なお、別の非限定的な実施形態では、基体は、
３９００／１００ミクロン以下の画像幅、または３８００／１００ミクロン以下の画像幅
、または３７００／１００ミクロン以下の画像幅、または３６００／１００ミクロン以下
の画像幅、または３５００／１００ミクロン以下の画像幅、または３４００／１００ミク
ロン以下の画像幅、または３３００／１００ミクロン以下の画像幅、または３２００／１
００ミクロン以下の画像幅、または３１００／１００ミクロン以下の画像幅、または３０
００／１００ミクロン以下の画像幅、または２９００／１００ミクロン以下の画像幅、ま
たは２８００／１００ミクロン以下の画像幅、または２７００／１００ミクロン以下の画
像幅、または２６００／１００ミクロン以下の画像幅、または２５００／１００ミクロン
以下の画像幅などの、４０００／１００ミクロン以下の画像幅の第２の相の計数指数を有
し得る。基体は、例えば、少なくとも１５００／１００ミクロンの画像幅かつ３０００／
１００ミクロン以下の画像幅を含む範囲内などの、少なくとも２０００／１００ミクロン
の画像幅かつ２５００／１００ミクロン以下の画像幅を含む範囲内などの、少なくとも１
０００／１００ミクロンの画像幅かつ４０００／１００ミクロン以下の画像幅の範囲内を
含む、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内の第２の相の計数指数を有し得
ることが理解されるであろう。
第２の相の計数指数は、分析用の微細構造の画像を作成するために、材料の試料を切断
し、２．０ｋＶの電圧でＺｅｉｓｓ社のＭｅｒｌｉｎ ＳＥＭを使用して、３～７ｍｍの
作動距離で試料を観察することによって測定することができる。画像特色は、１００ミク
ロンの画像幅、および１０２４ピクセル×７６８ピクセルの解像度を含む。画像は、第１
の相の結晶粒が第２の相よりも暗くなるように、第１の相（例えば、ＳｉＣ含有結晶粒）
と第２の相の材料（例えば、アルミナ）との間のコントラストを最大にする様式で撮影さ
れる。図３は、好適なＳＥＭ顕微鏡写真のグレースケール画像を提供する。ＮＩＨ社から
入手可能なＩｍａｇｅＪ１．４８ｖなどの好適な画像分析ソフトウェアを使用して、画像
を切り取ってすべてのラベルを除去し、第２の相の輝度が増すように画像を調整して、第
２の相に関連する白い材料のみの選択を容易にする。画像分析ソフトウェアを使用して、
画像を二価画像（白黒）に変更する。例えば、図４を参照されたい。ＩｍａｇｅＪなどの
分析ソフトウェアを使用して、以下のアプローチを使用して画像統計を定量化する：ステ
ップ１）ＩｍａｇｅＪの分析プロセスを使用する；ステップ２）ＩｍａｇｅＪの「粒子分
析」を使用し、サイズ（ｐｉｚｅｌ＾２）：０～無限大および円形度：０～１としての設
定を使用する；ステップ３）出力から計算された面積を比較する。微細構造の無作為に選
択された部分の複数の画像が分析され得ることが理解されるであろう。例えば、本明細書
に提供される微細構造の値は、試料の無作為に選択された部分の少なくとも３つの異なる
ＳＥＭ画像から計算することができる。
さらに別の実施形態では、基体は、全幅１００ミクロンのＳＥＭ画像に基づき、かつ上
記の解像度を使用して、少なくとも２０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅の第２の
相の平均面積指数を有し得る。第２の相の平均面積指数は、上で提供された詳細に従って
撮影された１つ以上のＳＥＭ画像を使用するのと同じ様式で分析することができる。別の
実施形態では、第２の相の平均面積指数は、少なくとも２５００ピクセル／１００ミクロ
ンの画像幅、または少なくとも３０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少な
くとも３５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも４０００ピクセル
／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも４５００ピクセル／１００ミクロンの画像
幅、または少なくとも５０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも５
５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも６０００ピクセル／１００
ミクロンの画像幅、または少なくとも６５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、また
は少なくとも３０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも３５００ピ
クセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも４０００ピクセル／１００ミクロン
の画像幅、または少なくとも４５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なく
とも５０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも５５００ピクセル／
１００ミクロンの画像幅、または少なくとも６０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅
、または少なくとも６５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも７０
００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも７５００ピクセル／１００ミ
クロンの画像幅、または少なくとも８０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または
少なくとも８５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも９０００ピク
セル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも９５００ピクセル／１００ミクロンの
画像幅、または少なくとも１００００ピクセル／１００ミクロンの画像幅であり得る。な
お、非限定的な実施形態では、基体は、２８０００ピクセル／１００ミクロン以下の画像
幅、または２５０００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または２２０００ピクセ
ル／１００ミクロン以下の画像幅、または２００００ピクセル／１００ミクロン以下の画
像幅、または１８０００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または１５０００ピク
セル／１００ミクロン以下の画像幅、または１４０００ピクセル／１００ミクロン以下の
画像幅、または１３０００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または１２０００ピ
クセル／１００ミクロン以下の画像幅、または１１０００ピクセル／１００ミクロン以下
の画像幅などの、３００００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅の第２の相の平均面
積指数を有し得る。第２の相の平均面積指数は、例えば、少なくとも７０００ピクセル／
１００ミクロンの画像幅かつ２００００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅を含む範
囲内、または少なくとも９０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅かつ１５０００ピク
セル／１００ミクロン以下の画像幅を含む範囲内などの、少なくとも２０００ピクセル／
１００ミクロンの画像幅かつ３００００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅を含む範
囲内を含む、上述の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解さ
れるであろう。
なお別の実施形態では、基体の微細構造は、ＩｍａｇｅＪを使用して画像が分析される
ことを除き、前の２つのパラメータについて上述したのと同じプロセスを使用して、第２
の相の計数指数を評価するために撮影されたＳＥＭ画像に基づいて、第２の相の領域の平
均サイズを定義する、第２の相の平均サイズ指数（ピクセル２）によって定義され得る。
特定の第２の相の平均サイズ指数は、基体のある特定の特性を促進し得る。一実施形態で
は、基体は、３．１０ピクセル２、または少なくともまたは少なくとも３．２０ピクセル
２、または少なくとも３．２５ピクセル２、または少なくとも３．３０ピクセル２、また
は少なくとも３．３５ピクセル２、または少なくとも３．４０ピクセル２、または少なく
とも３．４５ピクセル２、または少なくとも３．５０ピクセル２、または少なくとも３．
５５ピクセル２、または少なくとも３．６０ピクセル２、または少なくとも３．６５ピク
セル２、または少なくとも３．７０ピクセル２、または少なくとも３．７５ピクセル２、
または少なくとも３．８０ピクセル２、または少なくとも３．８５ピクセル２、または少
なくとも３．９０ピクセル２、または少なくとも３．９５ピクセル２、または少なくとも
４．００ピクセル２、または少なくとも４．０５ピクセル２、または少なくとも４．１０
ピクセル２、または少なくとも４．１５ピクセル２、または少なくとも４．２０ピクセル
２、または少なくとも４．２５ピクセル２、または少なくとも４．３０ピクセル２、また
は少なくとも４．３５ピクセル２などの、少なくとも３．００ピクセル２の第２の相の平
均サイズ指数を有し得る。なお、非限定的な一実施形態では、第２の平均サイズ指数は、
９．００ピクセル２以下、または８．００ピクセル２以下、または７．００ピクセル２以
下、または６．００ピクセル２以下、または５．７５ピクセル２以下、または５．５０ピ
クセル２以下、または５．２５ピクセル２以下、または５．００ピクセル２以下、または
４．９５ピクセル２以下、または４．９０ピクセル２以下、または４．８５ピクセル２以
下、または４．８０ピクセル２以下、または４．７５ピクセル２以下、または４．７０ピ
クセル２以下などの、１０．００ピクセル２以下であり得る。第２の相の平均面積指数は
、例えば、少なくとも３．５０ピクセル２かつ８．００ピクセル２以下を含む範囲内、ま
たは少なくとも４．００ピクセル２かつ７．００ピクセル２以下を含む範囲内などの、少
なくとも３．００ピクセル２かつ１０．００ピクセル２以下を含む範囲内を含む、上述の
最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。
基体は、ある特定の特性および／または性能を促進することができる、特に高密度の基
体であるように形成され得る。例えば、基体は、少なくとも９５％の理論密度、または少
なくとも９６％の理論密度、または少なくとも９７％の理論密度、または少なくとも９８
％の理論密度、または少なくとも９９％の理論密度などの、少なくとも９０％の理論密度
を有するように形成され得る。
より具体的な条件では、基体は、少なくとも２．８ｇ／ｃｍ３、または少なくとも２．
９ｇ／ｃｍ３、または少なくとも３．０ｇ／ｃｍ３、または少なくとも３．１ｇ／ｃｍ３
、または少なくとも３．２ｇ／ｃｍ３、または少なくとも３．３ｇ／ｃｍ３などの、特定
の密度の値を有するように形成され得る。非限定的な一実施形態では、基体は、３．５ｇ
／ｃｍ３以下、または３．４ｇ／ｃｍ３以下、または３．３ｇ／ｃｍ３以下、または３．
２ｇ／ｃｍ３以下、または３．１ｇ／ｃｍ３以下、または３．０ｇ／ｃｍ３以下の密度を
有し得る。基体の密度が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内であり得る
ことが理解されるであろう。さらに、基体の密度は、第２の相の形態の何らかの指標とな
り得る。例えば、相互接続された第２の相を有する基体は、本明細書の実施形態に記載の
、基体のある特定の領域に位置する離散した第２の相を有する基体と比較して、より高い
密度を有し得る。
基体は、従来の炭化ケイ素含有基体に対して、特に改善された強度を有するように形成
され得る。例えば、基体は、少なくとも７２５ＭＰａ、または少なくとも７５０ＭＰａ、
または少なくとも７７５ＭＰａ、または少なくとも８００ＭＰａ、または少なくとも８２
５ＭＰａ、または少なくとも８５０ＭＰａ、または少なくとも８７５ＭＰａ、または少な
くとも９００ＭＰａ、または少なくとも９２５ＭＰａ、または少なくとも９５０ＭＰａ、
または少なくとも９７５ＭＰａ、または少なくとも１０００ＭＰａ、または少なくとも１
０２５ＭＰａ、または少なくとも１０５０ＭＰａ、または少なくとも１０７５ＭＰａ、ま
たは少なくとも１１００ＭＰａ、または少なくとも１１２５ＭＰａ、または少なくとも１
１５０ＭＰａ、または少なくとも１１７５ＭＰａ、または少なくとも１２００ＭＰａなど
の、少なくとも７００ＭＰａの平均強度を有し得る。なお別の非限定的な実施形態では、
基体は、１１７５ＭＰａ以下、または１１５０ＭＰａ以下、または１１２５ＭＰａ以下、
または１１００ＭＰａ以下、１０７５ＭＰａ以下、または１０５０ＭＰａ以下、または１
０２５ＭＰａ以下、または１０００ＭＰａ以下、または９７５ＭＰａ以下、または９５０
ＭＰａ以下、または９２５ＭＰａ以下、または９００ＭＰａ以下、または８７５ＭＰａ以
下、または８５０ＭＰａ以下、または８２５ＭＰａ以下、または８００ＭＰａ以下、また
は７７５ＭＰａ以下、または７５０ＭＰａ以下、または７２５ＭＰａ以下などの、１２０
０ＭＰａ以下の平均強度を有し得る。基体が、上記の最小値および最大値のいずれをも含
む範囲内の平均強度を有し得ることが理解されるであろう。基体の強度は、ＡＳＴＭ Ｃ
１１６１－０２Ｃに定義されているように、構成Ｂを使用する４点曲げ試験に従った曲げ
強度であり得る。平均値は、統計的に関連のある試料サイズから基体を無作為にサンプリ
ングすることによって生成されてもよい。
さらに別の態様では、基体は、耐摩耗用途における基体の使用を容易にする特定の摩耗
値を有し得る。例えば、基体は、０．８ｃｃ以下、または０．６ｃｃ以下、または０．４
ｃｃ以下、または０．２ｃｃ以下、または０．１ｃｃ以下、または０．０８ｃｃ以下、ま
たは０．０６ｃｃ以下、または０．０５ｃｃ以下、または０．０４ｃｃ以下などの、１．
０ｃｃ以下の平均摩耗値を有し得る。なお、少なくとも１つの非限定的な実施形態では、
基体は、少なくとも０．０００１ｃｃ、または少なくとも０．０００５ｃｃ、または少な
くとも０．００１ｃｃ、または少なくとも０．００５ｃｃの平均摩耗値を有し得る。基体
が、上記の最小値および最大値のいずれをも含む範囲内の平均摩耗値を有し得ることが理
解されるであろう。磨耗値は、ＡＳＴＭ ＣＯ７４／Ｃ７０４Ｍ－１５に従って決定され
る。平均値は、統計的に関連のある試料サイズから基体を無作為にサンプリングすること
によって生成されてもよい。
さらに別の実施形態では、基体は、ある特定の用途における基体の使用を容易にする特
定の破壊靭性を有し得る。例えば、基体は、少なくとも３．８ＭＰａ ｍ１／２、または
少なくとも３．９ＭＰａ ｍ１／２、または少なくとも４．０ＭＰａ ｍ１／２、または
少なくとも４．１ＭＰａ ｍ１／２、または少なくとも４．２ＭＰａ ｍ１／２、または
少なくとも４．３ＭＰａ ｍ１／２、または少なくとも４．４ＭＰａ ｍ１／２、または
少なくとも４．５ＭＰａ ｍ１／２、または少なくとも４．６ＭＰａ ｍ１／２、または
少なくとも４．７ＭＰａ ｍ１／２、または少なくとも４．８ＭＰａ ｍ１／２、または
少なくとも４．９ＭＰａ ｍ１／２、または少なくとも５ＭＰａ ｍ１／２などの、少な
くとも３．７ＭＰａ ｍ１／２の平均破壊靭性を有し得る。なお、非限定的な一実施形態
では、基体の平均破壊靭性は、６．７ＭＰａ ｍ１／２以下、または６．３ＭＰａ ｍ１
／２以下、または６．０ＭＰａ ｍ１／２以下、または５．８ＭＰａ ｍ１／２以下、ま
たは５．５ＭＰａ ｍ１／２以下などの、７ＭＰａ ｍ１／２以下であり得る。破壊靭性
は、１ｋｇの負荷を使用するビッカース押込み試験によって測定することができる。平均
値は、統計的に関連のある試料サイズから基体を無作為にサンプリングすることによって
生成されてもよい。破壊靭性は、室温で、１ｋｇの負荷を使用して、破壊靭性の測定のた
めの標準試験方法２００８、およびＡＳＴＭ Ｃ１３２７－９９を使用して測定される。
基体は、従来の炭化ケイ素含有基体に対して、特定の硬度を有するように形成され得る
。例えば、基体は、少なくとも２２ＧＰａ、または少なくとも２３ＧＰａ、または少なく
とも２４ＧＰａ、または少なくとも２５ＧＰａ、または少なくとも２６ＧＰａ、または少
なくとも２７ＧＰａ、または少なくとも２８ＧＰａ、または少なくとも２９ＧＰａ、また
は少なくとも３０ＧＰａなどの、少なくとも２０ＧＰａの平均硬度（ＨＶ０．１ｋｇ）を
有し得る。なお別の非限定的な実施形態では、基体は、３８ＧＰａ以下、または３６ＧＰ
ａ以下、または３４ＧＰａ以下、または３２ＧＰａ以下、または３０ＧＰａ以下などの、
４０ＧＰａ以下の平均硬度を有し得る。基体が、上記の最小値および最大値のいずれをも
含む範囲内の平均硬度を有し得ることが理解されるであろう。基体の硬度は、１ｋｇの負
荷を使用するビッカース硬度試験に従って測定することができる。平均値は、統計的に関
連のある試料サイズから基体を無作為にサンプリングすることによって生成されてもよい
。硬度は、規格化されている標準硬度試験ＡＳＴＭ Ｅ１８２０－０９ｅ１に従って測定
される。
多くの異なる態様および実施形態が可能である。それらの態様および実施形態のうちの
いくつかが本明細書に記載されている。本明細書を読了後、当業者は、それらの態様およ
び実施形態が単に例証的なものであり、本発明の範囲を限定しないことを理解する。実施
形態は、下に列挙される実施形態のうちのいずれか１つ以上に従い得る。
実施形態
実施形態１．基体であって、
炭化ケイ素を含む第１の相と、
金属酸化物を含む第２の相であって、第２の相が、第１の相の結晶粒境界に位置する離
散結晶粒間相である、第２の相と、を含み、
基体が、少なくとも７００ＭＰａの平均強度を含む、基体。
実施形態２．基体であって、
炭化ケイ素を含み、２ミクロン以下の平均結晶粒径を有する第１の相と、
金属酸化物を含む第２の相であって、第２の相が、第１の相の結晶粒境界に位置する離
散結晶粒間相である、第２の相と、を含み、
基体が、
少なくとも１０００／１００ミクロンの画像幅の第２の相の計数指数、
少なくとも２０００ピクセル／／１００ミクロンの画像幅の第２の相の平均面積指数、
少なくとも３．００ピクセル２の第２の相の平均サイズ指数、
またはそれらの任意の組み合わせ、のうちの少なくとも１つを含む、基体。
実施形態３．基体であって、
炭化ケイ素を含み、２ミクロン以下の平均結晶粒径を有する第１の相と、
金属酸化物を含む第２の相であって、第２の相が離散結晶粒間相であり、第２の相の大
部分が、第１の相の３つ以上の結晶粒間の三重境界領域に位置している、第２の相と、を
含む、基体。
実施形態４．第１の相が、アルファ相炭化ケイ素を含む、実施形態１、２および３のい
ずれか一項に記載の基体。
実施形態５．第１の相が、アルファ相炭化ケイ素から本質的になる、実施形態１、２お
よび３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態６．第１の相の少なくとも９８％が、アルファ相炭化ケイ素を含む、実施形態
１、２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態７．第１の相が、ベータ相炭化ケイ素を含まない、実施形態１、２および３の
いずれか一項に記載の基体。
実施形態８．基体が、少なくとも７０重量％、または少なくとも７５重量％、または少
なくとも８０重量％、または少なくとも８５重量％、または少なくとも９０重量％、また
は少なくとも９２重量％、または少なくとも９３重量％、または少なくとも９４重量％、
または少なくとも９５重量％、または少なくとも９６重量％の第１の相を含む、実施形態
１、２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態９．基体が、９９重量％以下、または９８重量％以下、または９７重量％以下
、または９６重量％以下、または９５重量％以下、または９４重量％以下、または９３重
量％以下、または９２重量％以下、または９１重量％以下の第１の相を含む、実施形態１
、２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態１０．第１の相が、２ミクロン以下の平均結晶粒径を有する、実施形態１に記
載の基体。
実施形態１１．第１の相が、１．５ミクロン以下、または１ミクロン以下、または０．
８ミクロン以下、または０．５ミクロン以下、または０．３ミクロン以下、または０．２
ミクロン以下、または０．１ミクロン以下の平均結晶粒径を含む、実施形態２、３および
１０のいずれか一項に記載の基体。
実施形態１２．第１の相が、少なくとも０．１ミクロン、または少なくとも０．２ミク
ロン、または少なくとも０．４ミクロン、または少なくとも０．６ミクロン、または少な
くとも０．８ミクロン、または少なくとも１ミクロンの平均結晶粒径を含む、実施形態１
０に記載の基体。
実施形態１３．第１の相が、１０ミクロン以下、または９ミクロン以下、または８ミク
ロン以下、または７ミクロン以下、または６ミクロン以下、または５ミクロン以下、また
は４ミクロン以下、または３ミクロン以下、または２ミクロン以下、または１ミクロン以
下の最大結晶粒径を含む、実施形態１、２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態１４．第１の相が、少なくとも０．５ミクロン、または少なくとも０．６ミク
ロン、または少なくとも０．７ミクロン、または少なくとも０．８ミクロン、または少な
くとも０．９ミクロン、または少なくとも１ミクロン、または少なくとも１．２ミクロン
、または少なくとも１．４ミクロン、または少なくとも１．５ミクロン、または少なくと
も１．８ミクロン、または少なくとも２ミクロンの最大結晶粒径を含む、実施形態１、２
および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態１５．第２の相の金属酸化物が、アルミニウム、希土類元素、アルカリ土類元
素、遷移金属酸化物、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、
実施形態１、２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態１６．第２の相の金属酸化物が、アルミナを含む、実施形態１、２、および３
のいずれか一項に記載の基体。
実施形態１７．第２の相の金属酸化物が、ケイ素を含む、実施形態１、２、および３の
いずれか一項に記載の基体。
実施形態１８．第２の相の金属酸化物が、シリカを含む、実施形態１、２、および３の
いずれか一項に記載の基体。
実施形態１９．第２の相の金属酸化物が、アルミナ系の相を含む、実施形態１、２、お
よび３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態２０．第２の相の金属酸化物が、多結晶質相、非晶質相、またはそれらの組み
合わせのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１、２および３のいずれか一項に記載の
基体。
実施形態２１．第２の相の金属酸化物が、アルミニウムおよびケイ素を含み、第２の相
が、多結晶質相を含む第１の部分、および非晶質相を含む第２の部分を含む、実施形態１
、２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態２２．第２の相の金属酸化物が、少なくとも５０重量％のアルミナ、または少
なくとも６０重量％のアルミナ、または少なくとも７０重量％のアルミナ、または少なく
とも８０重量％のアルミナ、または少なくとも９０重量％のアルミナ、または少なくとも
９５重量％のアルミナ、または少なくとも９９重量％のアルミナを含む、実施形態１、２
および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態２３．第２の相の金属酸化物が、アルミナから本質的になる、実施形態１、２
、および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態２４．第２の相の金属酸化物が、アルカリ元素、アルカリ土類元素、遷移金属
元素、希土類元素、またはそれらの任意の組み合わせを本質的に含まない、実施形態１、
２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態２５．基体が、少なくとも１重量％の第２の相、または少なくとも２重量％、
または少なくとも３重量％、または少なくとも４重量％、または少なくとも５重量％、ま
たは少なくとも６重量％、または少なくとも７重量％、または少なくとも８重量％、また
は少なくとも９重量％の第２の相を含む、実施形態１、２および３のいずれか一項に記載
の基体。
実施形態２６．基体が、１０重量％以下の第２の相、または９重量％以下、または８重
量％以下、または７重量％以下、または６重量％以下、または５重量％以下、または４重
量％以下、または３重量％以下、または２重量％以下の第２の相を含む、実施形態１、２
および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態２７．基体が、少なくとも９０％の理論密度、または少なくとも９５％の理論
密度、または少なくとも９６％の理論密度、または少なくとも９７％の理論密度、または
少なくとも９８％の理論密度、または少なくとも９９％の理論密度を含む、実施形態１、
２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態２８．基体が、少なくとも２．８ｇ／ｃｍ３、または少なくとも２．９ｇ／ｃ
ｍ３、または少なくとも３．０ｇ／ｃｍ３、または少なくとも３．１ｇ／ｃｍ３、または
少なくとも３．２ｇ／ｃｍ３、または少なくとも３．３ｇ／ｃｍ３の密度を含む、実施形
態１、２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態２９．基体が、３．５ｇ／ｃｍ３以下、または３．４ｇ／ｃｍ３以下、または
３．３ｇ／ｃｍ３以下、または３．２ｇ／ｃｍ３以下、または３．１ｇ／ｃｍ３以下、ま
たは３．０ｇ／ｃｍ３以下の密度を含む、実施形態１、２および３のいずれか一項に記載
の基体。
実施形態３０．基体が、少なくとも７００ＭＰａ、または少なくとも７２５ＭＰａ、ま
たは少なくとも７５０ＭＰａ、または少なくとも７７５ＭＰａ、または少なくとも８００
ＭＰａ、または少なくとも８２５ＭＰａ、または少なくとも８５０ＭＰａ、または少なく
とも８７５ＭＰａ、または少なくとも９００ＭＰａ、または少なくとも９２５ＭＰａ、ま
たは少なくとも９５０ＭＰａ、または少なくとも９７５ＭＰａ、または少なくとも１００
０ＭＰａ、または少なくとも１０２５ＭＰａ、または少なくとも１０５０ＭＰａ、または
少なくとも１０７５ＭＰａ、または少なくとも１１００ＭＰａ、または少なくとも１１２
５ＭＰａ、または少なくとも１１５０ＭＰａ、または少なくとも１１７５ＭＰａ、または
少なくとも１２００ＭＰａの平均強度を含む、実施形態２および３のいずれか一項に記載
の基体。
実施形態３１．基体の平均強度が、１２００ＭＰａ以下、または１１７５ＭＰａ以下、
または１１５０ＭＰａ以下、または１１２５ＭＰａ以下、または１１００ＭＰａ以下、ま
たは１０７５ＭＰａ以下、または１０５０ＭＰａ以下、または１０２５ＭＰａ以下、また
は１０００ＭＰａ以下、または９７５ＭＰａ以下、または９５０ＭＰａ以下、または９２
５ＭＰａ以下、または９００ＭＰａ以下、または８７５ＭＰａ以下、または８５０ＭＰａ
以下、または８２５ＭＰａ以下、または８００ＭＰａ以下、または７７５ＭＰａ以下、ま
たは７５０ＭＰａ以下、または７２５ＭＰａ以下である、実施形態１、２および３のいず
れか一項に記載の基体。
実施形態３２．第２の相が、第１の相の結晶粒境界に位置する離散結晶粒間相であり、
基体が、少なくとも１０００の第２の相の計数指数を含む、実施形態１および３のいずれ
か一項に記載の基体。
実施形態３３．第２の相の計数指数が、少なくとも１１００／１００ミクロンの画像幅
、または少なくとも１２００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも１３００／１
００ミクロンの画像幅、または少なくとも１４００／１００ミクロンの画像幅、または少
なくとも１５００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも１６００／１００ミクロ
ンの画像幅、または少なくとも１７００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも１
８００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも１９００／１００ミクロンの画像幅
、または少なくとも２０００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも２１００／１
００ミクロンの画像幅、または少なくとも２２００／１００ミクロンの画像幅、または少
なくとも２３００／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも２４００／１００ミクロ
ンの画像幅である、実施形態２および３２のいずれか一項に記載の基体。
実施形態３４．第２の相の計数指数が、４０００／１００ミクロン以下の画像幅、また
は３９００／１００ミクロン以下の画像幅、または３８００／１００ミクロン以下の画像
幅、または３７００／１００ミクロン以下の画像幅、または３６００／１００ミクロン以
下の画像幅、または３５００／１００ミクロン以下の画像幅、または３４００／１００ミ
クロン以下の画像幅、または３３００／１００ミクロン以下の画像幅、または３２００／
１００ミクロン以下の画像幅、または３１００／１００ミクロン以下の画像幅、または３
０００／１００ミクロン以下の画像幅、または２９００／１００ミクロン以下の画像幅、
または２８００／１００ミクロン以下の画像幅、または２７００／１００ミクロン以下の
画像幅、または２６００／１００ミクロン以下の画像幅、または２５００／１００ミクロ
ン以下の画像幅である、実施形態２および３２のいずれか一項に記載の基体。
実施形態３５．基体が、少なくとも２０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅の第２
の相の平均面積指数を含む、実施形態１および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態３６．第２の相の平均面積指数が、少なくとも２５００ピクセル／１００ミク
ロンの画像幅、または少なくとも３０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少
なくとも３５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも４０００ピクセ
ル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも４５００ピクセル／１００ミクロンの画
像幅、または少なくとも５０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも
５５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも６０００ピクセル／１０
０ミクロンの画像幅、または少なくとも６５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、ま
たは少なくとも３０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも３５００
ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも４０００ピクセル／１００ミクロ
ンの画像幅、または少なくとも４５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少な
くとも５０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも５５００ピクセル
／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも６０００ピクセル／１００ミクロンの画像
幅、または少なくとも６５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも７
０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも７５００ピクセル／１００
ミクロンの画像幅、または少なくとも８０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、また
は少なくとも８５００ピクセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも９０００ピ
クセル／１００ミクロンの画像幅、または少なくとも９５００ピクセル／１００ミクロン
の画像幅、または少なくとも１００００ピクセル／１００ミクロンの画像幅である、実施
形態２および３５のいずれか一項に記載の基体。
実施形態３７．第２の相の平均面積指数が、３００００ピクセル／１００ミクロン以下
の画像幅、または２８０００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または２５０００
ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または２２０００ピクセル／１００ミクロン以
下の画像幅、または２００００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または１８００
０ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または１５０００ピクセル／１００ミクロン
以下の画像幅、または１４０００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または１３０
００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅、または１２０００ピクセル／１００ミクロ
ン以下の画像幅、または１１０００ピクセル／１００ミクロン以下の画像幅である、実施
形態２および３５のいずれか一項に記載の基体。
実施形態３８．第２の相の平均サイズ指数が、少なくとも３．００ピクセル２である、
実施形態１および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態３９．第２の相の平均サイズ指数が、少なくとも３．１０ピクセル２、または
少なくともまたは少なくとも３．２０ピクセル２、または少なくとも３．２５ピクセル２
、または少なくとも３．３０ピクセル２、または少なくとも３．３５ピクセル２、または
少なくとも３．４０ピクセル２、または少なくとも３．４５ピクセル２、または少なくと
も３．５０ピクセル２、または少なくとも３．５５ピクセル２、または少なくとも３．６
０ピクセル２、または少なくとも３．６５ピクセル２、または少なくとも３．７０ピクセ
ル２、または少なくとも３．７５ピクセル２、または少なくとも３．８０ピクセル２、ま
たは少なくとも３．８５ピクセル２、または少なくとも３．９０ピクセル２、または少な
くとも３．９５ピクセル２、または少なくとも４．００ピクセル２、または少なくとも４
．０５ピクセル２、または少なくとも４．１０ピクセル２、または少なくとも４．１５ピ
クセル２、または少なくとも４．２０ピクセル２、または少なくとも４．２５ピクセル２
、または少なくとも４．３０ピクセル２、または少なくとも４．３５ピクセル２である、
実施形態２および３８のいずれか一項に記載の基体。
実施形態４０．第２の平均サイズ指数が、１０．００ピクセル２以下、または９．００
ピクセル２以下、または８．００ピクセル２以下、または７．００ピクセル２以下、また
は６．００ピクセル２以下、または５．７５ピクセル２以下、または５．５０ピクセル２
以下、または５．２５ピクセル２以下、または５．００ピクセル２以下、または４．９５
ピクセル２以下、または４．９０ピクセル２以下、または４．８５ピクセル２以下、また
は４．８０ピクセル２以下、または４．７５ピクセル２以下、または４．７０ピクセル２
以下である、実施形態２および３８のいずれか一項に記載の基体。
実施形態４１．基体が、
少なくとも１０００／１００ミクロンの画像幅の第２の相の計数指数、
少なくとも２０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅の第２の相の平均面積指数、
少なくとも３．００ピクセル２の第２の相の平均サイズ指数、
またはそれらの任意の組み合わせ、のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１および
３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態４２．基体が、
少なくとも１０００／１００ミクロンの画像幅かつ４０００／１００ミクロン以下の画
像幅の範囲内の第２の相の計数指数、
少なくとも２０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅かつ３００００ピクセル／１０
０ミクロン以下の画像幅の範囲内の第２の相の平均面積指数、
少なくとも３．００ピクセル２かつ１０．００ピクセル２以下の範囲内の第２の相の平
均サイズ指数、
またはそれらの任意の組み合わせ、のうちの少なくとも１つを含む、実施形態２および
４１のいずれか一項に記載の基体。
実施形態４３．基体が、
少なくとも１０００／１００ミクロンの画像幅かつ４０００／１００ミクロン以下の画
像幅の範囲内の第２の相の計数指数、
少なくとも２０００ピクセル／１００ミクロンの画像幅かつ３００００ピクセル／１０
０ミクロン以下の画像幅の範囲内の第２の相の平均面積指数、
少なくとも３．００ピクセル２かつ１０．００ピクセル２以下の範囲内の第２の相の平
均サイズ指数、
またはそれらの任意の組み合わせ、を含む、実施形態２および４１のいずれか一項に記
載の基体。
実施形態４４．第２の相の大部分が、第１の相の３つ以上の結晶粒間の三重境界領域に
位置する、実施形態１および２のいずれか一項に記載の基体。
実施形態４５．第２の相の少なくとも５５％が、第１の相の３つ以上の結晶粒間の三重
境界領域に位置するか、または第２の相の少なくとも６０％、もしくは少なくとも７０％
、もしくは少なくとも８０％、もしくは少なくとも９０％、もしくは少なくとも９５％が
、第１の相の３つ以上の結晶粒間の三重境界領域に位置する、実施形態３および４４のい
ずれか一項に記載の基体。
実施形態４６．第２の相の本質的にすべてが、第１の相の３つ以上の結晶粒間の三重境
界領域に位置する、実施形態４４に記載の基体。
実施形態４７．第２の相の９９％以下が、第１の相の３つ以上の結晶粒間の三重境界領
域に位置する、実施形態４４に記載の基体。
実施形態４８．基体が、１．０ｃｃ以下の平均摩耗値を含む、実施形態１、２、および
３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態４９．基体が、少なくとも０．０００１ｃｃかつ０．１ｃｃ以下を含む範囲内
の平均摩耗値を含む、実施形態１、２、および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態５０．基体が、少なくとも３．７ＭＰａ ｍ１／２かつ７ＭＰａ ｍ１／２以
下である平均破壊靱性を含む、実施形態１、２および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態５１．基体が、少なくとも２０ＧＰａかつ４０ＧＰａ以下の平均硬度（ＨＶ０
．１ｋｇ）を含む、実施形態１、２、および３のいずれか一項に記載の基体。
実施形態５２．基体を形成する方法であって、
炭化ケイ素を含む第１の粉末材料、および
金属酸化物を含む第２の粉末材料、を含む粉末材料のブレンドを得ることと、
粉末材料のブレンドを焼結して、
炭化ケイ素を含む第１の相、
金属酸化物を含む第２の相、を含む基体を形成することであって、第２の相が、第１の
相の結晶粒境界に位置する離散結晶粒間相であり、
基体が、少なくとも７００ＭＰａの平均強度を含む、形成することと、を含む、方法。
実施形態５３．粉末材料のブレンドからブレンドされた未焼成の粒子を形成することを
さらに含み、ブレンドされた未焼成の粒子の各々が、第１の粉末材料および第２の粉末材
料を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態５４．ブレンドされた未焼成の粒子を形成することが、
粉末材料と担体材料とのブレンドのスラリーを作製することと、
スラリーを混合することと、
粒子を乾燥させて、
少なくとも２０ミクロンかつ２００ミクロン以下を含む範囲内の平均粒径を有する、ブ
レンドされた未焼成の粒子を形成することと、を含む、実施形態５３に記載の方法。
実施形態５５．スラリーを混合することが、粉砕を含む、実施形態５４に記載の方法。
実施形態５６．乾燥することが、噴霧乾燥を含む、実施形態５４に記載の方法。
実施形態５７．ブレンドされた未焼成の粒子を組み合わせて、未焼成の基体を形成する
ことをさらに含む、実施形態５４に記載の方法。
実施形態５８．組み合わせることが、プレス、パンチング、成形、キャスティング、押
し出し、硬化、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択された少なくとも１
つのプロセスを含み得る、実施形態５７に記載の方法。
実施形態５９．焼結することが、常圧焼結を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６０．焼結することが、圧力によって補助される焼結を含む、実施形態５２に
記載の方法。
実施形態６１．焼結することが、ホットプレスを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６２．ホットプレスが、焼結温度での焼結中に少なくとも２０００ｐｓｉかつ
５０００ｐｓｉ以下の焼結圧力を印加することを含む、実施形態６１に記載の方法。
実施形態６３．ホットプレスが、焼結温度で少なくとも０．５時間かつ５時間以下の持
続時間の間、焼結圧力を印加することを含む、実施形態６１に記載の方法。
実施形態６４．焼結することが、少なくとも１９００℃かつ２１００℃以下の焼結温度
で行われる、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６５．
少なくとも１９００℃かつ２１００℃以下の焼結温度、
焼結温度での焼結の間、少なくとも２０００ｐｓｉかつ５０００ｐｓｉ以下の焼結圧力
、および
焼結温度で少なくとも０．５時間かつ５時間以下の持続時間、を含む条件を使用するホ
ットプレスを介して焼結が行われる、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６６．第１の粉末材料が、１．３ミクロン以下、または１ミクロン以下、また
は０．８ミクロン以下、または０．５ミクロン以下、または０．３ミクロン以下、または
０．２ミクロン以下、または０．１ミクロン以下の平均粒径を含む、実施形態５２に記載
の方法。
実施形態６７．第１の粉末材料が、少なくとも０．０１ミクロン、または少なくとも０
．０５ミクロン、または少なくとも０．０８ミクロン、または少なくとも０．１ミクロン
、または少なくとも０．２ミクロン、または少なくとも０．３ミクロン、または少なくと
も０．４ミクロン、または少なくとも０．５ミクロンの平均粒径を含む、実施形態５２に
記載の方法。
実施形態６８．第２の粉末材料が、０．９ミクロン以下、または０．８ミクロン以下、
または０．７ミクロン以下、または０．６ミクロン以下、または０．５ミクロン以下、ま
たは０．４ミクロン以下、または０．３ミクロン以下、または０．２ミクロン以下、また
は０．１ミクロン以下の平均粒径を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６９．第２の粉末材料が、少なくとも０．０１ミクロン、または少なくとも０
．０５ミクロン、または少なくとも０．０８ミクロン、または少なくとも０．１ミクロン
の平均粒径を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態７０．第１の粉末材料が、５ミクロン以下、または４．５ミクロン以下、また
は４ミクロン以下、または３．５ミクロン以下、または３ミクロン以下、または２．５ミ
クロン以下、または２ミクロン以下、または１．５ミクロン以下、または１ミクロン以下
、または０．８ミクロン以下、または０．５ミクロン以下、または０．２ミクロン以下の
最大粒径を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態７１．第１の粉末材料が、少なくとも０．０１ミクロン、または少なくとも０
．０５ミクロン、または少なくとも０．０８ミクロン、または少なくとも０．１ミクロン
、または少なくとも０．２ミクロン、または少なくとも０．５ミクロン、または少なくと
も０．８ミクロン、または少なくとも１ミクロン、または少なくとも１．５ミクロン、ま
たは少なくとも２ミクロン、または少なくとも２．５ミクロン、または少なくとも３ミク
ロン、または少なくとも３．５ミクロンの最大粒径を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態７２．第２の粉末材料が、５ミクロン以下、または１ミクロン以下の最大粒径
を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態７３．第２の粉末材料が、少なくとも０．１ミクロン、または少なくとも０．
５ミクロン、または少なくとも１ミクロンの最大粒径を含む、実施形態５２に記載の方法
。
実施形態７４．第１の粉末材料が、アルファ相炭化ケイ素を含む、実施形態５２に記載
の方法。
実施形態７５．第１の粉末材料が、少なくとも８０重量％、または少なくとも８２重量
％、または少なくとも８５重量％、または少なくとも８７重量％、または少なくとも９０
重量％、または少なくとも９２重量％、または少なくとも９５重量％、または少なくとも
９７重量％、または少なくとも９９重量％のアルファ相炭化ケイ素を含む、実施形態５２
に記載の方法。
実施形態７６．第１の粉末材料が、アルファ相炭化ケイ素を本質的に含む、実施形態５
２に記載の方法。
実施形態７７．第１の粉末材料が、ベータ相炭化ケイ素を本質的に含まない、実施形態
５２に記載の方法。
実施形態７８．第１の粉末材料が、粒子を含み、粒子の一部分が、外面の少なくとも一
部分の上に重なっている酸化層を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態７９．酸化層が、酸化化合物を含む、実施形態７８に記載の方法。
実施形態８０．酸化層がケイ素を含む、実施形態７８に記載の方法。
実施形態８１．酸化層が、Ｘが１～３の範囲内の値を有するＳｉＯｘを含む、実施形態
７８に記載の方法。
実施形態８２．部分が、少なくとも１０重量％、または少なくとも２０重量％、または
少なくとも３０重量％、または少なくとも４０重量％、または少なくとも５０重量％、ま
たは少なくとも６０重量％、または少なくとも７０重量％、または少なくとも８０重量％
、または少なくとも９０重量％の第１の粉末材料の全粒子を含む、実施形態７８に記載の
方法。
実施形態８３．第１の粉末材料の粒子の本質的にすべてが、酸化層を含む、実施形態７
８に記載の方法。
実施形態８４．第１の粉末材料が、２０重量％以下、または１８重量％以下、または１
６重量％以下、または１４重量％以下、または１２重量％以下、または１０重量％以下、
または８重量％以下、または６重量％以下、または４重量％以下、または２重量％以下、
または１重量％以下、または０．５重量％以下、または０．１重量％以下のベータ相炭化
ケイ素を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態８５．ブレンドが、少なくとも７０重量％、または少なくとも７５重量％、ま
たは少なくとも８０重量％、または少なくとも８５重量％、または少なくとも９０重量％
、または少なくとも９２重量％、または少なくとも９３重量％、または少なくとも９４重
量％、または少なくとも９５重量％、または少なくとも９６重量％、または少なくとも９
８重量％の第１の粉末材料を含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態８６．ブレンドが、９９重量％以下、または９８重量％以下、または９７重量
％以下、または９６重量％以下、または９５重量％以下、または９４重量％以下、または
９３重量％以下、または９２重量％以下、または９１重量％以下の第１の粉末材料を含む
、実施形態５２に記載の方法。
実施形態８７．ブレンドが、少なくとも１重量％、または少なくとも２重量％、または
少なくとも３重量％、または少なくとも４重量％、または少なくとも５重量％、または少
なくとも６重量％、または少なくとも７重量％、または少なくとも８重量％、または少な
くとも９重量％の第２の粉末材料を含む実施形態５２に記載の方法。
実施形態８８．ブレンドが、１０重量％以下、または９重量％以下、または８重量％以
下、または７重量％以下、または６重量％以下、または５重量％以下、または４重量％以
下、または３重量％以下、または２重量％以下の第２の粉末材料を含む、実施形態５２に
記載の方法。
実施形態８９．ブレンドが、重量パーセントで測定した場合の第２の粉末材料の含有量
（Ｃ２）と比較した、重量パーセントで測定した場合の第１の粉末材料の含有量（Ｃ１）
の比（Ｃ１／Ｃ２）を含み、比（Ｃ１／Ｃ２）が、少なくとも９、または少なくとも１２
、または少なくとも１４、または少なくとも１６、または少なくとも１８、または少なく
とも２０、または少なくとも２２、または少なくとも２４、または少なくとも２６、また
は少なくとも２８である、実施形態５２に記載の方法。
実施形態９０．ブレンドが、重量パーセントで測定した場合の第２の粉末材料の含有量
（Ｃ２）と比較した、重量パーセントで測定した場合の第１の粉末材料の含有量（Ｃ１）
の比（Ｃ１／Ｃ２）を含み、比（Ｃ１／Ｃ２）が、５５以下、または５０以下、または４
５以下、または４０以下、または３５以下、または３０以下、または２８以下、または２
６以下、または２４以下、または２２以下である、実施形態５２に記載の方法。
実施形態９１．第２の粉末材料が、アルミニウム、希土類元素、アルカリ土類元素、遷
移金属酸化物、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、実施形
態５２に記載の方法。
実施形態９２．第２の粉末材料の金属酸化物が、アルミナを含む、実施形態５２に記載
の方法。
実施形態９３．第２の粉末材料の金属酸化物が、ケイ素を含む、実施形態５２に記載の
方法。
実施形態９４．第２の粉末材料の金属酸化物が、シリカを含む、実施形態５２に記載の
方法。
実施形態９５．第２の粉末材料の金属酸化物が、アルミナから本質的になる、実施形態
７９に記載の方法。
実施形態９６．第２の粉末材料の金属酸化物が、少なくとも５０重量％のアルミナ、ま
たは少なくとも６０重量％のアルミナ、または少なくとも７０重量％のアルミナ、または
少なくとも８０重量％のアルミナ、または少なくとも９０重量％のアルミナ、または少な
くとも９５重量％のアルミナ、または少なくとも９９重量％のアルミナを含む、実施形態
５２に記載の方法。
以下のプロセスを使用して一連の試料を作製した。Ｓａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ社からＳ
ｉｎｔｅｘ１３として市販の、０．６μｍの平均粒径を有する、主にアルファ炭化ケイ素
である第１の粉末材料を得た。炭化ケイ素粉末は、第１の粉末材料の表面の少なくとも一
部に存在するケイ素および酸素を含む酸化膜をある程度含んでいた。第２の粉末材料を、
第１の粉末材料とブレンドした。第２の粉末材料は、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｏｒｐｏｒａ
ｔｉｏｎからＡＫＰ５３として市販の１００～２００ｎｍの平均粒径を有するアルファア
ルミナであった。ブレンドは、９６重量％の第１の粉末材料と、４重量％の第２の粉末材
料を含んでいた。
８２重量％のＤＩ水、ＳｉＣ媒体、３．３３重量％のＰＶＡ（２１％ゾル）、１重量％
のＰＥＧ４００（Ｃａｒｂｏｗａｘ４００）、および０．７重量％のＴＥＡ（すべての百
分率はＳｉＣに対するものである）を使用したブレンドを、音響ミキサー中で混合した。
ブレンドを混合した後、材料をＹａｍａｔｏＤＬ４１０噴霧乾燥機で噴霧乾燥した。ブ
レンドした未焼成の粒子が、およそ５０～６０ミクロンの平均粒径およびおよそ１００ミ
クロンの最大粒径を有するように、１００ミクロンメッシュを通して噴霧乾燥粒子をスク
リーニングした。
ブレンドした未焼成の粒子を形成し、ふるい分けした後、粒子を所望のサイズおよび形
状の型に入れ、ホットプレス作業を施した。ホットプレスは、試料に応じて０．５時間ま
たは１時間の持続時間の間、１９５０℃～２０５０℃の焼結温度で、４インチ２の試料に
対しておよそ３０００ｐｓｉの焼結圧力で行う。焼結を不活性雰囲気中で行って、最終形
成基体を形成する。ホットプレスは、ＴＦＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から市販のＧ
ＣＡ機で行われる一軸プレス作業である。表１は、試料（Ｓ１～Ｓ８）についての焼結温
度、焼結持続時間、平均強度、および強度値の標準偏差を提供する。
Figure 0007132673000001
図５Ａ～図５Ｈは、それぞれ試料Ｓ１～Ｓ８を撮影した断面ＳＥＭ画像を含む。
図６は、試料Ｓ１～Ｓ８についての強度に対する第２の相の計数指数因子のプロットを
含む。図７は、試料Ｓ１～Ｓ８についての強度に対する第２の相の平均面積指数のプロッ
トを含む。
試料Ｓ１は、およそ１．１０ミクロンの平均結晶粒径、およびおよそ３．８６ミクロン
の最大結晶粒径を有した。基体は、炭化ケイ素を含むおよそ９６重量％の第１の相、およ
びおよそ４重量％の第２の相を含んでいた。基体の密度は、９８～９９％の理論密度であ
った。
試料Ｓ２は、およそ１．１５ミクロンの平均結晶粒径、およびおよそ４．４ミクロンの
最大結晶粒径を有した。基体は、炭化ケイ素を含むおよそ９６重量％の第１の相、および
およそ４重量％の第２の相を含んでいた。基体の密度は、９８～９９％の理論密度であっ
た。
試料Ｓ３は、およそ１．１５ミクロンの平均結晶粒径、およびおよそ４．４ミクロンの
最大結晶粒径を有した。基体は、炭化ケイ素を含むおよそ９６重量％の第１の相、および
およそ４重量％の第２の相を含んでいた。基体の密度は、９８～９９％の理論密度であっ
た。
試料Ｓ４は、およそ１．２７ミクロンの平均結晶粒径、およびおよそ４．７１ミクロン
の最大結晶粒径を有した。基体は、炭化ケイ素を含むおよそ９６重量％の第１の相、およ
びおよそ４重量％の第２の相を含んでいた。基体の密度は、９８～９９％の理論密度であ
った。
試料Ｓ５は、およそ１．４１ミクロンの平均結晶粒径、およびおよそ５．８４ミクロン
の最大結晶粒径を有した。基体は、炭化ケイ素を含むおよそ９６重量％の第１の相、およ
びおよそ４重量％の第２の相を含んでいた。基体の密度は、９８～９９％の理論密度であ
った。
試料Ｓ６は、およそ１．１０ミクロンの平均結晶粒径、およびおよそ４ミクロンの最大
結晶粒径を有した。基体は、炭化ケイ素を含むおよそ９６重量％の第１の相、およびおよ
そ４重量％の第２の相を含んでいた。基体の密度は、９８～９９％の理論密度、およそ４
４０ＭＰａの平均強度、０．０４ｃｃの平均摩耗値、およびおよそ４．６ＭＰａ ｍ１／
２の平均靱性であった。
試料Ｓ７は、およそ１．０９ミクロンの平均結晶粒径、およびおよそ４．３５ミクロン
の最大結晶粒径を有した。基体は、炭化ケイ素を含むおよそ９６重量％の第１の相、およ
びおよそ４重量％の第２の相を含んでいた。基体の密度は、９８～９９％の理論密度であ
った。
試料Ｓ８は、およそ１．２９ミクロンの平均結晶粒径、およびおよそ７．７９ミクロン
の最大結晶粒径を有した。基体は、炭化ケイ素を含むおよそ９６重量％の第１の相、およ
びおよそ４重量％の第２の相を含んでいた。基体の密度は、９８～９９％の理論密度であ
った。
ある特定の先行技術は、金属酸化物のいくらかの含有量を有する炭化ケイ素の基体が、
従来技術を使用して形成されて、従来の微細構造を有する基体が形成され得ることを開示
している。例えば、ＳｉｎｇｈａｌおよびＬａｎｇｅの、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ａｌｕ
ｍｉｎａ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｏｔ－Ｐｒｅ
ｓｓｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ」、Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｍｅｔ
ａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｐｐ．４３３－４３５を参照されたい。Ｌａｎｇｅの、
「Ｈｏｔ－ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄ
ｅ ｐｏｗｄｅｒｓ ｗｉｔｈ ａｄｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉ
ｄｅ．」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ．Ｖｏｌ．１０
，１９７５も、参照されたい。Ｓｕｚｕｋｉ「Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ
ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｓｉｎ
ｔｅｒｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｗｉｔｈ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｏｘｉｄ
ｅ ａｄｄｉｔｉｏｎｓ．」、Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ．Ｖｏｌ
．３１，２００５も参照されたい。しかしながら、前述の実施形態は、かかる従来のプロ
セスおよび物品とは異なると考えられる。まず、注目すべき、かつ驚くべきことに、本実
施形態の基体は、従来技術と比較して、焼結持続時間で顕著に低い焼結圧力を使用して特
定の微細構造を有するように形成されることが可能である。さらに、特定の理論に束縛さ
れることを望まないが、加工パラメータの組み合わせが、本明細書の実施形態の特徴の組
み合わせを有する基体の形成を容易にすると思われる。とりわけ、本明細書の実施形態の
基体は、基体の１つ以上の固有の特性をも促進し得る、固有の微細構造を作製するような
特定の様式で加工されることができる。
上に開示の主題は、例示的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、添付の特
許請求の範囲は、本発明の真の範囲内に入るかかる修正、拡張、および他の実施形態のす
べてを網羅することを意図する。したがって、本発明の範囲は、法律で許容される最大限
度まで、以下の特許請求の範囲およびそれら均等物の最も広い許容可能な解釈によって決
定されるべきであり、前述の詳細な説明によって制限または限定されるものではない。
開示の概要は、特許法を遵守するために提供され、特許請求の範囲または意味を解釈ま
たは限定するために使用されないことを理解して提出される。加えて、前述の詳細な説明
では、本開示を合理化する目的で、様々な特徴をまとめてグループ化するか、単一の実施
形態で記載されている場合がある。この開示は、請求された実施形態が各請求項に明示的
に記載されている以上の特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべ
きではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、開示さ
れた実施形態のうちのいずれかに記載のすべての特徴に満たないものに関し得る。したが
って、以下の特許請求の範囲は、詳細な説明に組み込まれ、各特許請求の範囲は、別々に
請求される主題を定義するものとして独立している。

Claims (6)

  1. 基体であって、
    炭化ケイ素を含む第１の相と、
    金属酸化物を含む第２の相であって、前記第２の相が、前記第１の相の粒境界に位置する離散粒間相である、第２の相と、を含み、
    前記基体が、少なくとも７００ＭＰａの平均強度を含み、
    前記第１の相が、１０ミクロン以下の最大粒径を含み、
    前記第２の相が、アルミニウム酸化物およびケイ素酸化物からなり、
    前記基体が、前記基体の総重量に対して少なくとも１重量％かつ１０重量％以下の前記第２の相を含む、基体。
  2. 前記基体が、前記基体の総重量に対して少なくとも７０重量％かつ９９重量％以下の前記第１の相を含み、前記第１の相が、アルファ相炭化ケイ素を含む、請求項１に記載の基体。
  3. 前記第１の相が、２ミクロン以下の平均粒径を有する、請求項１に記載の基体。
  4. 前記基体が、少なくとも７００ＭＰａかつ１２００ＭＰａ以下の平均強度を含む、請求項１に記載の基体。
  5. 前記基体が、少なくとも０．０００１ｃｃかつ０．１ｃｃ以下を含む範囲内の平均摩耗値を含み、さらに前記基体が、少なくとも３．７ＭＰａ ｍ１／２かつ７ＭＰａ ｍ１／２以下の平均破壊靱性を含み、さらに前記基体が、少なくとも２０ＧＰａかつ４０ＧＰａ以下の平均硬度（ＨＶ０．１ｋｇ）を含む、請求項１に記載の基体。
  6. 基体を形成する方法であって、
    炭化ケイ素を含む第１の粉末材料、および
    金属酸化物を含む第２の粉末材料、を含む粉末材料のブレンドを得ることと、
    炭化ケイ素を含む第１の相と、
    金属酸化物を含む第２の相であって、前記第２の相が、前記第１の相の粒境界に位置する離散粒間相である、第２の相と、を含む基体を形成するために前記粉末材料のブレンドを焼結することと、を含み、
    前記基体が、少なくとも７００ＭＰａの平均強度を含み、
    前記第１の相が、１０ミクロン以下の最大粒径を含み、
    前記第２の相が、アルミニウム酸化物およびケイ素酸化物からなり、
    前記基体が、前記基体の総重量に対して少なくとも１重量％かつ１０重量％以下の前記第２の相を含む、方法。
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