JPH01252586A - 繊維強化セラミックス - Google Patents
繊維強化セラミックスInfo
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- JPH01252586A JPH01252586A JP63127687A JP12768788A JPH01252586A JP H01252586 A JPH01252586 A JP H01252586A JP 63127687 A JP63127687 A JP 63127687A JP 12768788 A JP12768788 A JP 12768788A JP H01252586 A JPH01252586 A JP H01252586A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/597—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon oxynitride, e.g. SIALONS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、SiCホイスカ(wh i 5kers)に
より強化した酸窒化珪素(S 12N20)が主体の′
a、維強化セラミックスに関する。
より強化した酸窒化珪素(S 12N20)が主体の′
a、維強化セラミックスに関する。
[従来の技術]
近年、切削工具、セラミックバルブ等の自動車エンジン
部材、ガスタービンロータ等の06関部材に使用する高
強度、高靭性でかつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性、耐
熱性に優れたセラミック材料が求められている。
部材、ガスタービンロータ等の06関部材に使用する高
強度、高靭性でかつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性、耐
熱性に優れたセラミック材料が求められている。
耐酸化性、耐熱性に優れるセラミックス材料の一つとし
て、酸窒化珪素が知られており、Si3N4とSiC2
にSiC粉末を加えて焼結し、高温強度の高いセラミッ
クス材料を得ること(例えば、特開昭54−12311
0)や、5i3NaとSighとにCe 02を添加し
て高強度の酸窒化珪素焼結体を得ること(昭和62年窯
業協会年会、予稿集3A25)が知られている。
て、酸窒化珪素が知られており、Si3N4とSiC2
にSiC粉末を加えて焼結し、高温強度の高いセラミッ
クス材料を得ること(例えば、特開昭54−12311
0)や、5i3NaとSighとにCe 02を添加し
て高強度の酸窒化珪素焼結体を得ること(昭和62年窯
業協会年会、予稿集3A25)が知られている。
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、上記従来の酸窒化珪素焼結体は、耐熱性、耐酸
化性に優れ、かつ高強度であるが、十分な靭性を有して
いない。
化性に優れ、かつ高強度であるが、十分な靭性を有して
いない。
[問題点を解決するための手段及びその作用]本発明は
上記問題点を解決するために次の手段を採用した。
上記問題点を解決するために次の手段を採用した。
即ち、本願の要旨は、
SiCホイスカを含むSiC5〜40重量%と、Al,
Sc、Y及び希土類元素のなかから選ばれた1種または
2種以上の酸化物を1〜30重量%と、酸窒化珪素成分
残部とを主成分とする繊維強化セラミックスであって、 上記SiCホイスカが少なくとも全主成分の5重量%以
上であることを特徴とする繊維強化セラミックスにある
。
Sc、Y及び希土類元素のなかから選ばれた1種または
2種以上の酸化物を1〜30重量%と、酸窒化珪素成分
残部とを主成分とする繊維強化セラミックスであって、 上記SiCホイスカが少なくとも全主成分の5重量%以
上であることを特徴とする繊維強化セラミックスにある
。
ここで、SiCホイスカとしては、通常市販されるもの
を使用することができ、その代表的形状は、平均直径0
. 2〜5μm、平均長さ2〜200umである。特に
、Al, Ca、 Mg、 Ni。
を使用することができ、その代表的形状は、平均直径0
. 2〜5μm、平均長さ2〜200umである。特に
、Al, Ca、 Mg、 Ni。
Fe、Co、Mn、Cr等のカチオン成分が少なく、く
びれ、枝分れ9面欠陥等の少ないひげ状結晶であると好
ましい。また、このSiCホイスカの表面にBN、カー
ボン等のコーティングが施してあってもよい。
びれ、枝分れ9面欠陥等の少ないひげ状結晶であると好
ましい。また、このSiCホイスカの表面にBN、カー
ボン等のコーティングが施してあってもよい。
本発明は、このSiCホイスカが、全主成分の5重量%
より少ないと十分な靭性を示さない。また、SiCホイ
スカを含むSiCが5重量%より少ないと、焼結時に酸
窒化珪素の分解を抑えることができないと共に、SiC
ホイスカによる靭性の向上もない。一方、SiCが40
重量%を超えると焼結性が悪くなり、所望の′!a維強
化セラミ・ンクスを得ることができない。SiCホイス
カを含むSiCが10〜30重量%であると特に靭性が
高くまた焼結性も良く好ましい。
より少ないと十分な靭性を示さない。また、SiCホイ
スカを含むSiCが5重量%より少ないと、焼結時に酸
窒化珪素の分解を抑えることができないと共に、SiC
ホイスカによる靭性の向上もない。一方、SiCが40
重量%を超えると焼結性が悪くなり、所望の′!a維強
化セラミ・ンクスを得ることができない。SiCホイス
カを含むSiCが10〜30重量%であると特に靭性が
高くまた焼結性も良く好ましい。
Al,Sc、Y及び希土類元素のなかから選ばれた1種
または2種以上の酸化物が1重量%より少ないと、焼結
性が悪くなり所望の繊維強化セラミックスを得ることが
できない。一方、この酸化物が30重量%を超えると、
繊維強化セラミックス中のガラス成分が多くなり過ぎて
、強度、耐熱性、耐酸化性の低下がみられる。
または2種以上の酸化物が1重量%より少ないと、焼結
性が悪くなり所望の繊維強化セラミックスを得ることが
できない。一方、この酸化物が30重量%を超えると、
繊維強化セラミックス中のガラス成分が多くなり過ぎて
、強度、耐熱性、耐酸化性の低下がみられる。
なお、酸化物としてAQ203を選択した場合には、得
られた焼結体の酸窒化珪素中にA Q 203の一部ま
たは全部が固溶してS j 2−xA Q XO+。x
N 2−x (0’ −5ialon、 O’−サ
イアロン)となっていても差し支えない。
られた焼結体の酸窒化珪素中にA Q 203の一部ま
たは全部が固溶してS j 2−xA Q XO+。x
N 2−x (0’ −5ialon、 O’−サ
イアロン)となっていても差し支えない。
また、上記主成分以外に、特性に影響を与えない程度の
β−3L3N4やα−Y2S 1207等を含んでもよ
い。
β−3L3N4やα−Y2S 1207等を含んでもよ
い。
[作用・効果コ
酸窒化珪素は、1700℃を越えると
3Si2N20→5jiN4+3siO+N2の反応に
よって急速に分解する。
よって急速に分解する。
しかし、本発明では、SiCが焼結時における酸窒化珪
素の分解を抑制すると共に、AQ、 Sc。
素の分解を抑制すると共に、AQ、 Sc。
Y及び希土類元素のなかから選ばれた1種または2種以
上の酸化物が酸窒化珪素の焼結を促進するために、十分
微密な繊維強化セラミックスを得ることができる。そし
て、SiCホイスカが焼結体中に存在することにより、
′a繊維強化セラミックス高い靭性を付与している。
上の酸化物が酸窒化珪素の焼結を促進するために、十分
微密な繊維強化セラミックスを得ることができる。そし
て、SiCホイスカが焼結体中に存在することにより、
′a繊維強化セラミックス高い靭性を付与している。
さらに、本発明の繊維強化セラミックスは、ボイス力の
存在により、焼結時の酸窒化珪素の粒成長が抑制され、
高強度の焼結体となる。
存在により、焼結時の酸窒化珪素の粒成長が抑制され、
高強度の焼結体となる。
そして、上記構成によって、本発明は、高強度、高靭性
でかつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性、耐熱性に優れた
セラミック材料を提供することを可能とした。
でかつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性、耐熱性に優れた
セラミック材料を提供することを可能とした。
なお、SiCホイスカの夕呑加によって、アルミナ、ム
ライト等の靭性を向上することは既に知られていること
であるが、SiCホイスカの添加は必ずしもセラミック
の靭性を上昇させるものではない。例えば、本願と組成
の似ている5i3NaにSiCホイスカを添加しても、
靭性の向上が若干見られる程度に過ぎず、本発明の如き
、著しい靭性の向上はみられない。
ライト等の靭性を向上することは既に知られていること
であるが、SiCホイスカの添加は必ずしもセラミック
の靭性を上昇させるものではない。例えば、本願と組成
の似ている5i3NaにSiCホイスカを添加しても、
靭性の向上が若干見られる程度に過ぎず、本発明の如き
、著しい靭性の向上はみられない。
[実施例]
本発明の実施例について説明する。
・第1実施例
以下に示す各原料を第1表に示す割合で配合し、ボール
ミルを用いエタノール中で16時間均一に分散混合した
後、乾燥し、造粒して素地粉末とした。
ミルを用いエタノール中で16時間均一に分散混合した
後、乾燥し、造粒して素地粉末とした。
原料
5i3Nt:α−513N490%、
平均粒径0.6μm、純度98%
5i02:平均粒径15mJL、純度99.9%5i2
N20:平均粒径1 u、 m 、純度95%AQ、S
c、Y及び希土類元素の酸化物(表中では酸化物成分と
表示):平均粒径2μm以下SiC粉末:平均粒径1.
6um、純度 96%、SiCホイスカ:平均直径0.
6μm、長さ10〜80μm。
N20:平均粒径1 u、 m 、純度95%AQ、S
c、Y及び希土類元素の酸化物(表中では酸化物成分と
表示):平均粒径2μm以下SiC粉末:平均粒径1.
6um、純度 96%、SiCホイスカ:平均直径0.
6μm、長さ10〜80μm。
アスペクト比16〜133
この素地粉末を、第1衷に示す温度、時間、圧力でホッ
トプレスにより焼結し、4mmX3mmX40mmの寸
法に研磨加工して試料とした。
トプレスにより焼結し、4mmX3mmX40mmの寸
法に研磨加工して試料とした。
その後、試料の室温及び1000℃における曲げ強度(
J l5−R1601及びJIS−R1604に準する
)、ビッカース硬度(荷重10kg)。
J l5−R1601及びJIS−R1604に準する
)、ビッカース硬度(荷重10kg)。
破壊靭性(インデンティションマイクロフラクチャー法
、荷重10kgによる)について測定し、第1表に合わ
せて記した。また、試料中の結晶相をX線回折を用いて
同定し、結果を第1衷に記した。
、荷重10kgによる)について測定し、第1表に合わ
せて記した。また、試料中の結晶相をX線回折を用いて
同定し、結果を第1衷に記した。
なお、顕牽鏡による試料観察、X線回折およびカーボン
定量の結果より、SiCホイスカは他の成分と化学的に
反応することなく試料にボイス方形状で残っていること
が確認された。
定量の結果より、SiCホイスカは他の成分と化学的に
反応することなく試料にボイス方形状で残っていること
が確認された。
第1表から次のことがわかった。
■ 試料No、1−A、1−Bのように、5i2N20
となる成分、あるいは5i2N20のみを原料とし、酸
化物成分およびSiCホイスカを使用しないと、焼結体
を得ることはできない。
となる成分、あるいは5i2N20のみを原料とし、酸
化物成分およびSiCホイスカを使用しないと、焼結体
を得ることはできない。
■ 試料No、1−C,1−Dのように、SiCホイス
カを使用しないと、実施例と同様の条件ではS 12N
20成分が分解揮発するために、焼結できない。また、
試料No、 1−E、 1−Fのように焼結条件を
変更して焼結した場合、十分な靭性を得ることができな
い。
カを使用しないと、実施例と同様の条件ではS 12N
20成分が分解揮発するために、焼結できない。また、
試料No、 1−E、 1−Fのように焼結条件を
変更して焼結した場合、十分な靭性を得ることができな
い。
■ 試料No、1−G、1−Hのように、SiC成分(
SiC粉末およびSiCホイスカの合計)が5重量%よ
り少ないと、5j2N20の分解揮発を抑制することが
できず、十分な焼結体を得ることができない。また、試
料No、 1−1. 1−Jのように、SiC成分が
40重量%より多いと、焼結性が悪くなり、焼結体を得
ることができない。
SiC粉末およびSiCホイスカの合計)が5重量%よ
り少ないと、5j2N20の分解揮発を抑制することが
できず、十分な焼結体を得ることができない。また、試
料No、 1−1. 1−Jのように、SiC成分が
40重量%より多いと、焼結性が悪くなり、焼結体を得
ることができない。
■ 試料No、 1−に、 1−Lのように、酸化
物成分を使用しないと、焼結時にカラスの生成がなく、
焼結が促進されない。また、試料No、1−M、1−N
のように、酸化物成分が1重量%より少ないと焼結時に
ガラスの生成が少なく、焼結が進まない。逆に、試料N
o、 1−0. 1−Pのように酸化物成分が30重
量%より多いとガラスの生成が多すぎて十分な性能の焼
結体を得ることができない。
物成分を使用しないと、焼結時にカラスの生成がなく、
焼結が促進されない。また、試料No、1−M、1−N
のように、酸化物成分が1重量%より少ないと焼結時に
ガラスの生成が少なく、焼結が進まない。逆に、試料N
o、 1−0. 1−Pのように酸化物成分が30重
量%より多いとガラスの生成が多すぎて十分な性能の焼
結体を得ることができない。
■ 試料No、1−Q、1−Rのように、SiCホイス
カが5重量%より少ないと、他の成分が本願の範囲内で
あっても高い靭性を備えた焼結体を得ることができない
。
カが5重量%より少ないと、他の成分が本願の範囲内で
あっても高い靭性を備えた焼結体を得ることができない
。
・第2実施例
第1実施例で使用した原料を第2表に示す割合で配合し
、第1実施例と同様にして焼結し、試料を作成評価した
。
、第1実施例と同様にして焼結し、試料を作成評価した
。
第2表から次のことが分かった。
■ SiCホイスカの含有量が全体の5重量%以上であ
るときに、優れた特性の焼結体を得ることができる。
るときに、優れた特性の焼結体を得ることができる。
即ち、上記■〜0から分かるように、SiC5〜40重
量%と、酸化物成分1〜30重量%と、酸窒化珪素成分
残部とを主成分とする繊維強化セラミックスであって、
SiCホイスカが少なくとも全生成分の5重量%以上で
あると、高強度、高靭性でかつ耐摩耗性、耐欠損性、耐
酸化性、耐熱性に優れたセラミック材料を得ることがで
きる。
量%と、酸化物成分1〜30重量%と、酸窒化珪素成分
残部とを主成分とする繊維強化セラミックスであって、
SiCホイスカが少なくとも全生成分の5重量%以上で
あると、高強度、高靭性でかつ耐摩耗性、耐欠損性、耐
酸化性、耐熱性に優れたセラミック材料を得ることがで
きる。
代理人 弁理士 定立 勉(他ス名)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 SiCホイスカを含むSiC5〜40重量%と、Al,
Sc,Y及び希土類元素のなかから選ばれた1種または
2種以上の酸化物を1〜30重量%と、酸窒化珪素成分
残部とを主成分とする繊維強化セラミックスであって、 上記SiCホイスカが少なくとも全主成分の5重量%以
上てあることを特徴とする繊維強化セラミックス。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63127687A JPH0745350B2 (ja) | 1987-12-01 | 1988-05-25 | 繊維強化セラミックス |
US07/277,374 US4956317A (en) | 1987-12-01 | 1988-11-29 | Whisker-reinforced ceramics |
DE3840573A DE3840573C2 (de) | 1987-12-01 | 1988-12-01 | Whisker-verstärkte Keramik |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30382987 | 1987-12-01 | ||
JP62-303829 | 1987-12-01 | ||
JP63127687A JPH0745350B2 (ja) | 1987-12-01 | 1988-05-25 | 繊維強化セラミックス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01252586A true JPH01252586A (ja) | 1989-10-09 |
JPH0745350B2 JPH0745350B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=26463584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63127687A Expired - Lifetime JPH0745350B2 (ja) | 1987-12-01 | 1988-05-25 | 繊維強化セラミックス |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4956317A (ja) |
JP (1) | JPH0745350B2 (ja) |
DE (1) | DE3840573C2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4028217A1 (de) * | 1990-06-01 | 1991-12-05 | Krupp Widia Gmbh | Keramikverbundkoerper, verfahren zur herstellung eines keramikverbundkoerpers und dessen verwendung |
JP2842723B2 (ja) * | 1990-12-27 | 1999-01-06 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素−炭化珪素質複合焼結体およびその製造方法 |
JP2974473B2 (ja) * | 1991-10-30 | 1999-11-10 | 日本碍子株式会社 | 複合セラミックスおよびその製造法 |
EP2634160B1 (en) * | 2008-06-13 | 2018-04-18 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc. | Volume-change resistant silicon oxy-nitride or silicon oxy-nitride and silicon nitride bonded silicon carbide refractory |
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