JPH0116793B2 - - Google Patents

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JPH0116793B2
JPH0116793B2 JP59096095A JP9609584A JPH0116793B2 JP H0116793 B2 JPH0116793 B2 JP H0116793B2 JP 59096095 A JP59096095 A JP 59096095A JP 9609584 A JP9609584 A JP 9609584A JP H0116793 B2 JPH0116793 B2 JP H0116793B2
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JP
Japan
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sialon
powder
ceramics
volume
particle size
Prior art date
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Application number
JP59096095A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS60239364A (en
Inventor
Akio Nishama
Jiro Kotani
Kenichi Nishigaki
Tatsuro Yasujima
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Metal Corp filed Critical Mitsubishi Metal Corp
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Publication of JPS60239364A publication Critical patent/JPS60239364A/en
Publication of JPH0116793B2 publication Critical patent/JPH0116793B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 この発明は、切削工具や耐摩耗工具などとして
用いた場合に著しくすぐれた耐摩耗性を示し、更
に高温強度及び耐熱衝撃性の特に良好なサイアロ
ン基セラミツクスに関するものである。 〔従来技術及びその問題点〕 近年、切削工具用および摩摩耗工具用材料とし
て、窒化けい素(以下、Si3N4で示す)基セラミ
ツクスが注目されているが、このセラミツクス
は、Si3N4が共有結合性の強い化合物であること
から、焼結性が悪く、したがつて、その製造に際
してはホツトプレス法を用いる場合が多く、この
場合複雑な形状のものを製造することは難しく、
かつ生産性の低いものとなる。 さらに、Si3N4よりも焼結性が高く、かつ耐熱
衝撃性および耐酸化性などにもすぐれた、β−
Si3N4格子のSiの一部をAlで、Nの一部をOで置
換した化合物、すなわち組成式: Si6-zAlzOzN8-z(ただしO<Z≦4.3)で表わさ
れるβ−サイアロンを主成分とするサイアロン基
セラミツクスを、切削工具や耐摩耗工具として用
いる試みもなされているが、このサイアロン基セ
ラミツクスは、靭性は高いものの、硬さがロツク
ウエル硬さAスケール92程度とあまり高くないた
め、所望の耐摩耗性を示さないのが現状である。 〔先行技術〕 そこで、本出願人は、先に、 組成式:Si6−zAlzOzN8−z(ただしO<Z≦
4.3)で表わされるβ−サイアロンと、組成式:
Mx(Si、Al)12(O、N)16(ただしO<x≦2、
M:Li、Na、Ca、Mg、Y、希土類元素のうち
の1種または2種以上を示す)で表わされるα−
サイアロンとを主成分とし、このほかに 分散相形成成分としてのTi、Zr、およびHfの
炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物の
うちの1種または2種以上:1〜40容量%と、 結合相形成成分としての上記Mに含まれる元
素、上記分散相を構成する金属元素、Si、および
Alの酸化物および窒化物のうちの1種または2
種以上:1〜20容量%、 を含有し、上記α−サイアロン/β−サイアロン
の容量比が25/75〜95/5の範囲にあることを特
徴とする耐摩耗性のすぐれたサイアロン基セラミ
ツクス を提案した。 この提案されたサイアロン基セラミツクスにお
いては、 β−サイアロンと共に、α−Si3N4格子のSiの
一部をAlで、Nの一部をOで置換し、さらに同
格子間にLi、Na、Ca、Mg、Y、および希土類
元素のうちの1種または2種以上(以下、これら
の元素を総合してMで示す)が侵入し固溶した構
造をもつ化合物、すなわち組成式: Mx(Si、Al)12(O、N))16(ただしO<x≦2)
で表わされるα−サイアロンを共存させるので、
得られたセラミツクスは、硬さが向上するのであ
り、 さらに、α−サイアロンとβ−サイアロンとが
共存するセラミツクスに、分散相形成成分として
Ti等の炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒
酸化物のうちの1種または2種以上を含有させる
ので、焼結時におけるサイアロンの粒成長が抑制
されるようになると共に、焼結性も向上するよう
になるから、得られたセラミツクスの硬さはさら
に向上し、耐摩耗性も一層改善されるようになる
のである。 〔発明が解決しようとする問題点及び知見事項〕 本発明者らは、上記の先に提案されたサイアロ
ン基セラミツクスについて、その後さらに試験研
究を重ねた所、原料粉末であるTiの炭化物、窒
化物、炭窒化物、および炭窒酸化物のうちの1種
または2種以上(以下、これらの化合物を総合し
てS1で示す)の粉末の粒度及び配合割合に依り、
得られるセラミツクスの高温強度及び耐熱衝撃性
が大きく左右されることがわかつた。そこで、さ
らに精査した結果、原料粉末であるS1粉末の粒度
が細かく、その配合割合も多くない場合には、得
られたセラミツクスの高温強度や耐熱衝撃性が特
にすぐれていること、そして、その作用は、得ら
れたセラミツクスの組織の顕微鏡による観察など
から、原料粉末であるS1粉末の粒度が細かいと、
その結果得られたセラミツクス中の分散相形成成
分としてのS1の粒度も細かくなり、又、S1の配合
割合が多くない場合、得られたセラミツクス中の
分散相形成成分としてのS1の含有量も多くないの
で、サイアロン本来の熱膨張係数が小さいという
特性を活かすことができ、したがつてこれら両者
が相俟つて高温強度と耐熱衝撃性の特にすぐれた
セラミツクスとなること、それ故、製造されたセ
ラミツクス中の分散相形成成分としてのS1の粒度
が特定の粒度以下であり、しかも、前記のS1の含
有量が特定の含有量以下の場合に、高温強度と耐
熱衝撃性の特にすぐれたセラミツクスとなること
を見い出した。 〔発明の構成に欠くことができない事項〕 この発明は、上記知見に基いて発明された耐摩
耗性、高温強度及び耐熱衝撃性のすぐれたサイア
ロン基セラミツクスであり、 組成式:Si6-zAlzOzN8-z(ただしO<Z≦4.3)
で表わされるβ−サイアロンと、組成式:Mx
(Si、Al)12(O、N)16(ただしO<X≦2、M:
Li、Na、Ca、Mg、Y、希土類元素のうちの1
種または2種以上を示す)で表わされるα−サイ
アロンとを主成分とし、このほかに、 分散相形成成分としての、平均粒径0.05〜0.5μ
mの、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、および
炭窒酸化物のうちの1種または2種以上:1〜20
容量%と、 結合相形成成分としての上記Mに含まれる元
素、Ti、Si、およびAlの酸化物並びに酸窒化物
のうちの1種または2種以上:1〜20容量% を含有し、上記α−サイアロン/β−サイアロン
の容量比が25/75〜95/5の範囲にあることを特
徴とするものである。 〔発明の構成要件と限定理由〕 この発明のサイアロン基セラミツクスの構成に
ついて、以下詳しく説明する。 (i) Siの粒度及び含有量 セラミツクス中のS1の平均粒径は0.05〜0.5μ
mでしかも、含有量は1〜20容量%であること
が必要である。 というのは、サイアロンの熱膨張係数が3.4〜
3.8×10-6/℃であるのに対し、S1のそれは8
〜10×10-6/℃と大きい。このため、S1の含有
量が多くなればなる程、全体の熱膨張係数が大
きくなつてしまい、熱変化や熱衝撃に対して弱
くなつてしまう。つまり、前記のS1の含有量が
20容量%を超えると、高温強度の低下が著し
く、さらに熱衝撃を受けたときの強度の低下が
大きくなりすぎ、逆に、1容量%未満では、サ
イアロンに対する粒成長抑制効果が不足しサイ
アロン粒が粗くなり、硬度及び強度の低下を招
くので、その含有量を1〜20容量%と定めた。 セラミツクス中のS1の平均粒径は実際上
0.05μm未満とすることは困難であり、逆に、
平均粒径が0.5μmを超えると、熱衝撃を受けた
ときの強度の低下が著しくなり、しかも、高温
強度も低下するので、0.05μmから0.5μmと定
めた。セラミツクス中のS1の平均粒径は好まく
は0.3μm以下である。 (ii) 結合相形成成分の作用及び含有量 結合相形成成分として、上記Mに含まれる元
素、Ti、Si、およびAlの酸化物並びに酸窒化
物のうちの1種または2種以上を含有させる
と、これらの結合相形成成分は、低融点を有
し、したがつて焼結時に液相を形成して焼結を
促進し、かつ焼結後はサイアロンの粒界部にガ
ラス質または結晶質として存在するようになる
ことから、セラミツクスは十分に緻密化し、よ
り高い強度を持つようになる。 この場合、上記結合相形成成分の含有量は、
1〜20容量%とすることが必要で、これは、そ
の含有量が1容量%未満では所望の高密度化を
はかることができず、一方、20容量%を超える
と、セラミツクスの強度が低下するようになる
という理由によるものである。 (iii) α−サイアロン/β−サイアロンの容量比 α−サイアロンとβ−サイアロンの比率
(α/β)は、容量比で25/75〜95/5とする
ことが必要で、これはサイアロン中のα−サイ
アロンの割合が25容量%未満では所望の硬さ向
上効果が得られず、一方、95容量%を越えた割
合になると焼結性が低下するようになるという
理由にもとづくものである。 〔発明の附帯的事項〕 この発明のセラミツクスは、原料粉末として、 Si3N4粉末+Al2O3粉未+AlN粉末、 Si3N4粉末+SiO2粉末+AlN粉末、 Si2ON2粉末+AlN粉末、 以上〜のいずれかに組合せたαおよびβ−
サイアロン形成化合物粉末、 α−サイアロンに固溶し、また結合相も形成し
得るMの酸化物および酸窒化物粉末のうちの1種
または2種以上、 分散相を形成するSiの粉末、 さらに、必要に応じて結合相形成成分として、
Tiの酸化物粉末および酸窒化物粉末のうちの1
種または2種を用意し、 これら原料粉末を、所定組成に配合し、この場
合β−サイアロンの組成式から計算されるものよ
りAlおよびNが多くなるように配合し、混合し、 ついで、この混合粉末を、1550〜1800℃の範囲
内の温度でホツトプレスするか、あるいは前記混
合粉末より成形した圧粉体を前記温度で焼結する
ことによつて製造する際に、 上記のS1の粉末として、後の混合工程の条件に
もよるが、平均粒径0.1〜1.1μmの原料粉末を、
およそ1〜20容量%の配合割合で用いることによ
り、製造することができる。 前記のような平均粒径S1の粉末(原料粉末)と
しては、次のようなものが挙げられる。 即ち、通常市販されているS1の粉末をサイアロ
ンボールやアルミナボールを使つたボールミルな
どで粉砕したもの(この場合、ボールからの異成
分の混入がある)、 ブラズマアーク法やCVD法などで作つた超微
粉(例えば、サイアロン形成用原料であるSi3N4
と、Tiの窒化物を同一炉で同時にアークを使つ
て作つた超微粉混合物なども)。 また、Tiと他の金属との複合金属窒化物、炭
窒化物、炭窒酸化物粉末を配合原料とし焼結中に
分解させることにより、セラミツク中にTiの窒
化物、炭窒化物、炭窒酸化物の微粉末を生成させ
て、その結果この微粉末を含有させる方法もあ
る。例えば、Ti2AlNを配合原料として用い、焼
結中にTiNを析出させる方法がある。場合によ
つては、Ti2Nなどが生成しないよう、オートク
レープによつて、あるいは熱間静水圧加圧焼結法
において、高い窒素圧で焼結を行うことが好まし
い。 〔実施例〕 以下、比較例とともに実施例により、この発明
の構成及び効果を詳しく述べる。 実施例及び比較例 原料粉末として、平均粒径0.8μmのSi3N4粉末、
同0.6μmのα−Al2O3の粉末およびMgOの粉末、
同1.5μmのAlN粉末、同1.0μmのY2O3粉末および
LiO2粉末、同0.5μmのTiC粉末およびTiN粉末、
同1.1μmのTiCN粉末、同0.4μmのTiCNO粉末、
同2.5μmのTi2AlN粉末、比較用に同3.5μmの
TiN粉末を用意し、これら原料粉末を第1表に
示される配合組成に配合し、湿式ボールミルにて
72時間混合粉砕した後、乾燥し、1.5t/cm2の圧力
でプレス成型し圧粉体とした後、得られた圧粉体
を常圧の窒素雰囲気中において1700℃で2時間焼
結し、更に1700℃、圧力1500Kg/cm2の窒素中で1
時間熱間静水圧加圧焼結することによつて、本発
明セラミツクス1〜6と比較セラミツクス1〜2
を製造した。 なお、比較セラミツクス1および2は、それぞ
れ分散相形成成分としてのS1の粒度あるいは成分
含有量(第1表に*印を付してある)がこの発明
の範囲から外れたものである。 この結果得られた本発明セラミツクス1〜6お
よび比較セラミツクス1〜2について、顕微鏡観
察およびX線回折などにより組成を調べると共
に、硬さ(ロツクウエル硬さAスケール)を測定
し、また、JIS規格3mm×4mm×40mm(スパン間
距離:30mm)の抗折力試験片を切り出し、1000℃
での高温抗折力の測定を行い、それらの結果を第
1表に示した。 さらに、本発明セラミツクス1〜6および比較
セラミツクス1〜2からSNG432に則した切削チ
ツプを切り出し、 被削材:FCD45(ブリネル硬さ:290) 切削速度:300m/分 一刃当りの送り:0.28mm/刃 切込み量:2mm 切削時間:15分 の条件の湿式フライス切削試験を行い、切刃の逃
げ面摩耗幅、チツピング、クラツクなどを測定な
いし観察した。この結果も第1表に示す。 第1表に示される結果から、本発明セラミツク
ス1〜6は、いずれも高い硬さと、約110Kg/cm2
[Industrial Application Field] The present invention relates to sialon-based ceramics that exhibit outstanding wear resistance when used as cutting tools, wear-resistant tools, etc., and also have particularly good high-temperature strength and thermal shock resistance. . [Prior art and its problems] In recent years, silicon nitride (hereinafter referred to as Si 3 N 4 )-based ceramics have attracted attention as materials for cutting tools and wear tools. Since 4 is a compound with strong covalent bonding properties, it has poor sintering properties, and therefore hot pressing is often used to manufacture it, and in this case it is difficult to manufacture products with complex shapes.
This results in low productivity. Furthermore , β-
A compound in which part of the Si in the Si 3 N 4 lattice is replaced with Al and part of the N is replaced with O, that is, the composition formula: Si 6-z Al z O z N 8-z (O<Z≦4.3) Attempts have also been made to use sialon-based ceramics containing β-sialon as a main component as cutting tools and wear-resistant tools, but although these sialon-based ceramics have high toughness, they have a hardness of 92 on the Rockwell A scale. Currently, the wear resistance is not as high as desired, so it does not exhibit the desired wear resistance. [Prior Art] Therefore, the applicant first proposed the following compositional formula: Si 6 −zAlzOzN 8 −z (where O<Z≦
β-sialon expressed by 4.3) and the composition formula:
Mx (Si, Al) 12 (O, N) 16 (O<x≦2,
M: α- represented by one or more of Li, Na, Ca, Mg, Y, and rare earth elements)
sialon as a main component, and one or more of carbides, nitrides, carbonitrides, and carbonitrides of Ti, Zr, and Hf as dispersed phase forming components: 1 to 40 Volume %, elements included in the above M as binder phase forming components, metal elements constituting the above dispersed phase, Si, and
One or two of Al oxides and nitrides
Sialon-based ceramics with excellent wear resistance, characterized by containing: 1 to 20% by volume, and having a volume ratio of α-sialon/β-sialon in the range of 25/75 to 95/5. proposed. In this proposed sialon-based ceramic, in addition to β-sialon, part of the Si in the α-Si 3 N 4 lattice is replaced with Al and part of the N is replaced with O, and in addition, Li, Na, Compounds with a structure in which one or more of Ca, Mg, Y, and rare earth elements (hereinafter these elements are collectively referred to as M) penetrate and form a solid solution, that is, the composition formula: Mx (Si , Al) 12 (O, N)) 16 (O<x≦2)
Since α-sialon expressed as coexists,
The hardness of the obtained ceramics is improved, and furthermore, in the ceramics in which α-sialon and β-sialon coexist, it is added as a dispersed phase forming component.
Since one or more of carbides such as Ti, nitrides, carbonitrides, and carbonitrides are contained, the grain growth of SiAlON during sintering is suppressed, and the sintering As a result, the hardness of the obtained ceramics is further improved, and the wear resistance is further improved. [Problems and findings to be solved by the invention] The present inventors conducted further test and research on the previously proposed sialon-based ceramics, and found that carbides and nitrides of Ti, which is the raw material powder, , carbonitride, and carbonitride (hereinafter, these compounds are collectively referred to as S 1 ) depending on the particle size and blending ratio of the powder.
It was found that the high-temperature strength and thermal shock resistance of the resulting ceramics are greatly affected. Therefore, as a result of further investigation, we found that when the particle size of the raw material S1 powder is fine and its blending ratio is not large, the resulting ceramics have particularly excellent high-temperature strength and thermal shock resistance. From microscopic observation of the structure of the obtained ceramics, it was found that the effect is that when the particle size of the raw material powder S1 powder is fine,
As a result, the particle size of S 1 as a dispersed phase forming component in the obtained ceramics becomes fine, and if the blending ratio of S 1 is not large, the content of S 1 as a dispersed phase forming component in the obtained ceramics becomes fine. Since the amount is not large, it is possible to take advantage of Sialon's inherent characteristic of having a small coefficient of thermal expansion.Thus, these two properties combine to create a ceramic with particularly excellent high-temperature strength and thermal shock resistance. When the particle size of S 1 as a dispersed phase forming component in ceramics is below a specific particle size, and the content of S 1 is below a specific content, particularly high temperature strength and thermal shock resistance can be achieved. It was discovered that it can be made into excellent ceramics. [Matters Essential to the Structure of the Invention] The present invention is a sialon-based ceramic having excellent wear resistance, high-temperature strength, and thermal shock resistance, which was invented based on the above knowledge, and has a composition formula: Si 6-z Al z O z N 8-z (However, O<Z≦4.3)
β-Sialon represented by and compositional formula: Mx
(Si, Al) 12 (O, N) 16 (However, O<X≦2, M:
Li, Na, Ca, Mg, Y, one of rare earth elements
The main component is α-sialon represented by a species or two or more species), and in addition, an average particle size of 0.05 to 0.5μ as a dispersed phase forming component.
m, one or more of Ti carbides, nitrides, carbonitrides, and carbonitrides: 1 to 20
% by volume, and one or more of the elements contained in M above as binder phase forming components, oxides and oxynitrides of Ti, Si, and Al: 1 to 20% by volume; It is characterized in that the α-sialon/β-sialon capacity ratio is in the range of 25/75 to 95/5. [Constitutional Requirements of the Invention and Reasons for Limitation] The structure of the sialon-based ceramic of the present invention will be explained in detail below. (i) Particle size and content of Si The average particle size of S1 in ceramics is 0.05 to 0.5μ
m, and the content needs to be 1 to 20% by volume. This is because the coefficient of thermal expansion of Sialon is 3.4 ~
3.8×10 -6 /℃, while that of S 1 is 8
It is large at ~10×10 -6 /℃. Therefore, as the content of S 1 increases, the overall coefficient of thermal expansion increases, and the material becomes weaker against thermal changes and thermal shock. In other words, the content of S 1 mentioned above is
If it exceeds 20% by volume, the high-temperature strength decreases significantly, and furthermore, the strength decreases too much when subjected to thermal shock. Conversely, if it exceeds 1% by volume, the grain growth suppressing effect on sialon is insufficient and the sialon grains deteriorate. The content is determined to be 1 to 20% by volume because the content becomes rough and causes a decrease in hardness and strength. The average particle size of S 1 in ceramics is actually
It is difficult to make it less than 0.05μm, and conversely,
If the average particle diameter exceeds 0.5 μm, the strength will be significantly lowered when subjected to thermal shock, and the high-temperature strength will also be lowered, so it was set at 0.05 μm to 0.5 μm. The average particle size of S 1 in the ceramics is preferably 0.3 μm or less. (ii) Effect and content of binder phase-forming component One or more of the elements included in M above, oxides and oxynitrides of Ti, Si, and Al are contained as a binder phase-forming component. These binder phase-forming components have a low melting point and therefore form a liquid phase during sintering to promote sintering, and after sintering, they form a glassy or crystalline phase at the grain boundaries of Sialon. As a result, ceramics become sufficiently dense and have higher strength. In this case, the content of the binder phase forming component is:
If the content is less than 1% by volume, the desired high density cannot be achieved, while if it exceeds 20% by volume, the strength of the ceramic will decrease. This is because they become more likely to do so. (iii) Capacity ratio of α-sialon/β-sialon The ratio of α-sialon and β-sialon (α/β) needs to be 25/75 to 95/5 in terms of capacity ratio, which is This is based on the reason that if the proportion of α-SiAlON is less than 25% by volume, the desired effect of improving hardness cannot be obtained, whereas if the proportion exceeds 95% by volume, sinterability will decrease. . [Additional Matters to the Invention] The ceramics of the present invention includes, as raw material powders, Si 3 N 4 powder + Al 2 O 3 powder + AlN powder, Si 3 N 4 powder + SiO 2 powder + AlN powder, Si 2 ON 2 powder + AlN powder, α and β− in combination with any of the above
Sialon-forming compound powder, one or more M oxide and oxynitride powders that can be solid dissolved in α-sialon and also form a binder phase, Si powder that forms a dispersed phase, and As a bonded phase forming component if necessary,
One of Ti oxide powder and oxynitride powder
A seed or two types are prepared, and these raw material powders are blended to a predetermined composition, in this case, the amount of Al and N is greater than that calculated from the composition formula of β-Sialon, and mixed. When producing the mixed powder by hot pressing at a temperature within the range of 1550 to 1800°C or by sintering a green compact molded from the mixed powder at the above temperature, the powder of S1 above As a raw material powder with an average particle size of 0.1 to 1.1 μm, depending on the conditions of the subsequent mixing step,
It can be produced by using a blending ratio of approximately 1 to 20% by volume. Examples of the powder (raw material powder) having an average particle size S 1 as described above include the following. In other words, it is made by grinding commercially available S1 powder using a ball mill using sialon balls or alumina balls (in this case, foreign components may be mixed in from the balls), or made by plasma arc method, CVD method, etc. Ivy ultrafine powder (e.g. Si 3 N 4 which is a raw material for forming Sialon)
and an ultra-fine powder mixture made by simultaneously using an electric arc in the same furnace with Ti nitride). In addition, by using composite metal nitrides, carbonitrides, and carbonitride powders of Ti and other metals as raw materials and decomposing them during sintering, Ti nitrides, carbonitrides, and carbonitrides can be produced in ceramics. There is also a method of producing a fine powder of oxide and thus containing this fine powder. For example, there is a method in which Ti 2 AlN is used as a compounding raw material and TiN is precipitated during sintering. In some cases, it is preferable to perform sintering at high nitrogen pressure by autoclaving or by hot isostatic pressing sintering to prevent formation of Ti 2 N and the like. [Example] Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be described in detail using Examples as well as Comparative Examples. Examples and Comparative Examples As raw material powder, Si 3 N 4 powder with an average particle size of 0.8 μm,
0.6 μm α-Al 2 O 3 powder and MgO powder,
1.5 μm AlN powder, 1.0 μm Y 2 O 3 powder and
LiO 2 powder, 0.5μm TiC powder and TiN powder,
1.1μm TiCN powder, 0.4μm TiCNO powder,
2.5μm Ti 2 AlN powder, 3.5μm for comparison
Prepare TiN powder, mix these raw material powders to the composition shown in Table 1, and use a wet ball mill.
After mixing and pulverizing for 72 hours, it was dried and press-molded at a pressure of 1.5 t/cm 2 to form a compact, and the obtained compact was sintered at 1700°C for 2 hours in a nitrogen atmosphere at normal pressure. , further in nitrogen at 1700℃ and pressure 1500Kg/ cm2 .
Ceramics 1 to 6 of the present invention and comparative ceramics 1 to 2 were prepared by sintering under hot isostatic pressure for a period of time.
was manufactured. In Comparative Ceramics 1 and 2, the particle size or component content (marked with * in Table 1) of S 1 as a dispersed phase forming component is outside the scope of the present invention. Regarding the resulting Ceramics 1 to 6 of the present invention and Comparative Ceramics 1 to 2, the composition was investigated by microscopic observation and X-ray diffraction, and the hardness (Rockwell hardness A scale) was measured. A transverse rupture strength test piece of × 4 mm × 40 mm (distance between spans: 30 mm) was cut out and heated to 1000℃.
The high temperature transverse rupture strength was measured and the results are shown in Table 1. Furthermore, cutting chips conforming to SNG432 were cut from Ceramics 1 to 6 of the present invention and Comparative Ceramics 1 to 2. Work material: FCD45 (Brinell hardness: 290) Cutting speed: 300 m/min Feed per tooth: 0.28 mm /Blade A wet milling test was conducted under the conditions of depth of cut: 2 mm and cutting time: 15 minutes, and the flank wear width of the cutting edge, chipping, cracking, etc. were measured or observed. The results are also shown in Table 1. From the results shown in Table 1, ceramics 1 to 6 of the present invention all have high hardness and a hardness of about 110 kg/cm 2

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

実施例からもわかるように、この発明のサイア
ロン基セラミツクスは、高い硬度、ひいては高い
耐摩耗性と特にすぐれた高温強度及び耐熱衝撃性
を有しているので、実施例記載のような切削工具
として、又、耐摩耗工具としても用いることがで
きる有用な材料である。
As can be seen from the examples, the sialon-based ceramics of the present invention have high hardness, high wear resistance, and particularly excellent high temperature strength and thermal shock resistance, so they can be used as cutting tools as described in the examples. It is also a useful material that can be used as a wear-resistant tool.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 組成式:Si6-zAlzOzN8-z(ただしO<Z≦
4.3)で表わされるβ−サイアロンと、組成式:
Mx(Si、Al)12(O、N)16(ただしO<X≦2、
M:Li、Na、Ca、Mg、Y、希土類元素のうち
の1種または2種以上を示す)で表わされるα−
サイアロンとを主成分とし、このほかに、 分散相形成成分としての、平均粒径0.05〜0.5μ
mの、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、および
炭窒酸化物のうちの1種または2種以上:1〜20
容量%と、 結合相形成成分としての上記Mに含まれる元
素、Ti、Si、およびAlの酸化物並びに酸窒化物
のうちの1種または2種以上:1〜20容量%を含
有し、上記α−サイアロン/β−サイアロンの容
量比が25/75〜95/5の範囲にあることを特徴と
する耐摩耗性、高温強度及び耐熱衝撃性のすぐれ
たサイアロン基セラミツクス。
[Claims] 1. Compositional formula: Si 6-z Al z O z N 8-z (where O<Z≦
β-sialon expressed by 4.3) and the composition formula:
M x (Si, Al) 12 (O, N) 16 (O<X≦2,
M: α- represented by one or more of Li, Na, Ca, Mg, Y, and rare earth elements)
Sialon is the main component, and in addition, as a dispersed phase forming component, the average particle size is 0.05 to 0.5μ.
m, one or more of Ti carbides, nitrides, carbonitrides, and carbonitrides: 1 to 20
% by volume, and one or more of the elements contained in M above as binder phase forming components, oxides and oxynitrides of Ti, Si, and Al: 1 to 20% by volume; A sialon-based ceramic having excellent wear resistance, high-temperature strength, and thermal shock resistance, characterized in that the α-sialon/β-sialon capacity ratio is in the range of 25/75 to 95/5.
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SE530252C2 (en) * 2006-12-27 2008-04-08 Sandvik Intellectual Property Ceramic silicon nitride material for use in cutting tool applications e.g. machining metals e.g. gray cast iron by e.g. chip forming machining method has predetermined amount of refractory hard phase e.g. titanium nitride

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