JPH01301565A - 高強度高耐酸化性サイアロン焼結体 - Google Patents
高強度高耐酸化性サイアロン焼結体Info
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- JPH01301565A JPH01301565A JP63130339A JP13033988A JPH01301565A JP H01301565 A JPH01301565 A JP H01301565A JP 63130339 A JP63130339 A JP 63130339A JP 13033988 A JP13033988 A JP 13033988A JP H01301565 A JPH01301565 A JP H01301565A
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-
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- 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
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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
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- 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〕
本発明は高温構造用材料として有用なサイアロン焼結体
とその製法に関するものである。
とその製法に関するものである。
近年、耐熱構造セラミックスの開発が盛んに行われてい
る、高温特性の優れた材料としては窒化珪素（ＳｉＪｎ
）の焼結体が知られている。このＳｉＪ４は共有結合性
の高い物質であるため難焼結性であり、Ｓｉ＋Ｎａ単味
で焼結しても緻密な焼結体を得ることが困難である。そ
こで、Ｓｉ３Ｎ、粉末にＹ２Ｏ３をはじめとする希土類
酸化物を添加する方法（例えば特公昭５６−２８８６５
号公報）が一般に知られている。
る、高温特性の優れた材料としては窒化珪素（ＳｉＪｎ
）の焼結体が知られている。このＳｉＪ４は共有結合性
の高い物質であるため難焼結性であり、Ｓｉ＋Ｎａ単味
で焼結しても緻密な焼結体を得ることが困難である。そ
こで、Ｓｉ３Ｎ、粉末にＹ２Ｏ３をはじめとする希土類
酸化物を添加する方法（例えば特公昭５６−２８８６５
号公報）が一般に知られている。
比較的高温で強度が出現できる組成としてＳｉ３Ｎ４に
Ｙ２Ｏ，とＡＩ、Ｏ８を同時添加する方法（特公昭４９
−２１０９１号公報）やＹ２Ｏ，とＡ１．Ｑ、とＡＩＮ
を同時添加する方法（特開昭５９−１８２２７６号公報
）が開発されている。
Ｙ２Ｏ，とＡＩ、Ｏ８を同時添加する方法（特公昭４９
−２１０９１号公報）やＹ２Ｏ，とＡ１．Ｑ、とＡＩＮ
を同時添加する方法（特開昭５９−１８２２７６号公報
）が開発されている。
また、Ｙ２Ｏ，添加を前提としたサイアロンの研究もま
た盛んに行われており、β′相（５ｔｈ−□ＡＩＺＯ□
ｒＪ８−２）や０゛相（Ｓｉｘ−ＡｌｘＯｔ 、ｘＮｚ
−ｘ）が高い耐酸化性を有することもまた知られている
（Ｎｏｎ ０ｘｉｄｅ Ｔｅｃｈ。
た盛んに行われており、β′相（５ｔｈ−□ＡＩＺＯ□
ｒＪ８−２）や０゛相（Ｓｉｘ−ＡｌｘＯｔ 、ｘＮｚ
−ｘ）が高い耐酸化性を有することもまた知られている
（Ｎｏｎ ０ｘｉｄｅ Ｔｅｃｈ。
Ｅｎｇ、 Ｃｅｒｎｍ、 ＰＰ １〜３０． ＰＰ １
０５〜１１７．’８６）。
０５〜１１７．’８６）。
Ｓｉ＋ＮａとＹ２Ｏ，とＡＩＮを出発物質にしたα−サ
イアロン（Ｍｘ（Ｓｉ、 ＡＩ）Ｉ２（０，Ｎ）＋６）
が高温で安定であることも知られており、その焼成法に
ついても詳細な報告がある（特公昭６１−３０９号公報
）。
イアロン（Ｍｘ（Ｓｉ、 ＡＩ）Ｉ２（０，Ｎ）＋６）
が高温で安定であることも知られており、その焼成法に
ついても詳細な報告がある（特公昭６１−３０９号公報
）。
だがこれら一連の研究はすべてＹ２Ｏ３等の希土類酸化
物を添加しているため、量の多少に差があるものの、Ｙ
２Ｏ２−ＳｊＯ□−５Ｉ３Ｎａ Ａｌ２Ｏ２系のガラ
ス相、Ｙ！０．・ＳｉｓＮ４相（メリライト相）、ＹＡ
Ｇ相として粒界に析出することになる。これら粒界相が
１２００℃以上の温度になると、軟化あるいはクリープ
し、これら粒界相を持つ焼結体は高温強度が大巾に低下
するという問題を含んでいた。さらにこの高温強度低下
に加え、’１ｔＯｘを添加した場合には重大な問題があ
る。それは焼結体の酸化特性が著しく悪い点である。即
ち、Ｙ２Ｏ，を含んだ焼結体を酸化するとその表面には
ＳｉＯ□−Ｙｚ（ｈが生成し、これが緻密な皮膜を形成
せず内部まで酸化が進行してしまう。
物を添加しているため、量の多少に差があるものの、Ｙ
２Ｏ２−ＳｊＯ□−５Ｉ３Ｎａ Ａｌ２Ｏ２系のガラ
ス相、Ｙ！０．・ＳｉｓＮ４相（メリライト相）、ＹＡ
Ｇ相として粒界に析出することになる。これら粒界相が
１２００℃以上の温度になると、軟化あるいはクリープ
し、これら粒界相を持つ焼結体は高温強度が大巾に低下
するという問題を含んでいた。さらにこの高温強度低下
に加え、’１ｔＯｘを添加した場合には重大な問題があ
る。それは焼結体の酸化特性が著しく悪い点である。即
ち、Ｙ２Ｏ，を含んだ焼結体を酸化するとその表面には
ＳｉＯ□−Ｙｚ（ｈが生成し、これが緻密な皮膜を形成
せず内部まで酸化が進行してしまう。
１５００℃を越える温度にすると粒界に存在するＹｔＯ
’ｓが溶脱する現象も見られ、焼結体強度が著しく低下
する。
’ｓが溶脱する現象も見られ、焼結体強度が著しく低下
する。
一方、基本となる成分がＳｉ、 ＡＩ、 Ｏ、Ｎ、４元
素からなる焼結体、特公昭５１−１５８５０号公報、特
公昭５１−３７６５６号公報、特公昭５１−３７６５７
号公報では上記のＹ、０．を含有するための問題が解決
される。酸化特性について言えば、Ｓｉ−ＡＩ−０−Ｎ
で構成された焼結体では酸化皮膜として緻密なＳｉＯｚ
ガラスが形成されるためかなり改善される。
素からなる焼結体、特公昭５１−１５８５０号公報、特
公昭５１−３７６５６号公報、特公昭５１−３７６５７
号公報では上記のＹ、０．を含有するための問題が解決
される。酸化特性について言えば、Ｓｉ−ＡＩ−０−Ｎ
で構成された焼結体では酸化皮膜として緻密なＳｉＯｚ
ガラスが形成されるためかなり改善される。
しかし、Ｓｉ−ＡＩ−０−Ｎで構成された成分系におい
ても、高温強度においては問題が残る。すなわち、Ａ１
□０３粉末と５ｔ３Ｎ、粉末とを混合した場合には高温
強度の弱い疑似ムライト相とも言われるＸ′−サイアロ
ンが生成する（窯業協会誌９３ （１０） １９８５Ｐ
Ｐ ６２９−Ｐ ６３５）。これを回避するために本発
明者はＡｔｇｏｚとＳｉＪｎの混合状態に着目してＡｌ
２Ｏ３の出発原料として金属アルコキシドを用いること
によりこのＸ′相の生成を抑える方法を見出した（特開
昭６１−１８６２６６号公報）。
ても、高温強度においては問題が残る。すなわち、Ａ１
□０３粉末と５ｔ３Ｎ、粉末とを混合した場合には高温
強度の弱い疑似ムライト相とも言われるＸ′−サイアロ
ンが生成する（窯業協会誌９３ （１０） １９８５Ｐ
Ｐ ６２９−Ｐ ６３５）。これを回避するために本発
明者はＡｔｇｏｚとＳｉＪｎの混合状態に着目してＡｌ
２Ｏ３の出発原料として金属アルコキシドを用いること
によりこのＸ′相の生成を抑える方法を見出した（特開
昭６１−１８６２６６号公報）。
本発明者らは、耐酸化性の優れたＳｉ−ＡＩ−０−Ｎ４
成分系で、高温強度を有するセラミックス体を開発する
べく鋭意検討を重ねた結果、比較的柱状晶の多いＱ”−
Ｓｉａｌｏｎ相（Ｓｉｘ−ｘＡｌｘＯ＋ ＋ｘＮｚ−ｘ
ｓ以後０′相と略す。）と比較的等軸晶の多いβ′−Ｓ
ｉａｌｏｎ相（Ｓｉｈ−ｚＡｌ□０□Ｎ８−２、以後β
′相と略す）の複合組織が機械的性質特に高温強度の優
れた材料になり得ることを見出し本発明に達した。
成分系で、高温強度を有するセラミックス体を開発する
べく鋭意検討を重ねた結果、比較的柱状晶の多いＱ”−
Ｓｉａｌｏｎ相（Ｓｉｘ−ｘＡｌｘＯ＋ ＋ｘＮｚ−ｘ
ｓ以後０′相と略す。）と比較的等軸晶の多いβ′−Ｓ
ｉａｌｏｎ相（Ｓｉｈ−ｚＡｌ□０□Ｎ８−２、以後β
′相と略す）の複合組織が機械的性質特に高温強度の優
れた材料になり得ることを見出し本発明に達した。
即ち、０′相とβ′相の比率を制御することにより、そ
の複合組織が形成される。従って特公昭５６−５１１５
３号公報に開示されたβ′相よりなる焼結体とは全く異
質の新規な複合サイアロン焼結体である。さらにまた基
本的にＳｉ−ＡＩ−０−Ｎで構成される成分系において
’ｔｚＯｓ等の焼結助剤を添加することなしに緻密な焼
結体を達成するためには易焼結プロセスの開発も重要な
ことである。換言すれば本発明のＯ′相−β′相複合サ
イアロンは易焼結プロセスが達成されて初めて製造でき
るものである。
の複合組織が形成される。従って特公昭５６−５１１５
３号公報に開示されたβ′相よりなる焼結体とは全く異
質の新規な複合サイアロン焼結体である。さらにまた基
本的にＳｉ−ＡＩ−０−Ｎで構成される成分系において
’ｔｚＯｓ等の焼結助剤を添加することなしに緻密な焼
結体を達成するためには易焼結プロセスの開発も重要な
ことである。換言すれば本発明のＯ′相−β′相複合サ
イアロンは易焼結プロセスが達成されて初めて製造でき
るものである。
本発明のβ′相−０′相複合サイアロン焼結体を製造す
る方法について詳しく説明する。出発物質は最終的にＳ
ｉ、ＡＩ、Ｏ、Ｎの４元素を所定の割合で含んでいれば
特に制約がなく、例えばＳｉ、Ｎ、、ＡＩＮの窒化物及
びその固溶体、ＳｉＯ□ｚＡｌｚＯ２ＮｚＯｉ、ムライ
トの酸化物、ＳｉＳＡｌの金属とその合金Ｎ２．０□等
のガスを出発物質にすることができる。なかでも簡便な
方法はＳｉ３Ｎ、にＡｈ（ｈとＳｉＯ□を添加する方法
である。
る方法について詳しく説明する。出発物質は最終的にＳ
ｉ、ＡＩ、Ｏ、Ｎの４元素を所定の割合で含んでいれば
特に制約がなく、例えばＳｉ、Ｎ、、ＡＩＮの窒化物及
びその固溶体、ＳｉＯ□ｚＡｌｚＯ２ＮｚＯｉ、ムライ
トの酸化物、ＳｉＳＡｌの金属とその合金Ｎ２．０□等
のガスを出発物質にすることができる。なかでも簡便な
方法はＳｉ３Ｎ、にＡｈ（ｈとＳｉＯ□を添加する方法
である。
本発明の複合サイアロン焼結体を製造するには出発物質
の組成の制約がある。つまり熱力学的平衡組成がβ′相
とＯ°相の２相となる組成であり、具体的にはＳｔとＡ
ｔのモル比がＳｉ／ＡＩが５以上、望ましくは１０以上
でないと達成されない。０とＮのモル比は０／Ｎが０．
５以下望ましくは０．４以下にしなくてはならない。
の組成の制約がある。つまり熱力学的平衡組成がβ′相
とＯ°相の２相となる組成であり、具体的にはＳｔとＡ
ｔのモル比がＳｉ／ＡＩが５以上、望ましくは１０以上
でないと達成されない。０とＮのモル比は０／Ｎが０．
５以下望ましくは０．４以下にしなくてはならない。
さらに、この組成の制約以外に混合状態が重要な因子と
なる。つまり、例えばＳｉ３Ｎ、ｚＡｌｚＯ２Ｎ２Ｏ３
、ＳｉＯ□を出発物質とした焼結プロセスにおいてＳｉ
Ｏ□、Ａｌ２Ｏ３が消失するためにはこれらが均一に混
合されていなくてはならない。仮に１−以上の粒径を有
するＡｌ２Ｏ’ｌが存在したならば八１□０．が極端に
冨んだガラス相（あるいは液相）が出現し、このガラス
相（あるいは液相）は、β′相とＯ′相になることが出
来ずＸ相という形で最終的には残存して高温強度の低い
焼結体になってしまう。従って複合サイアロンを形成す
る出発物質はすべて微細な粉末であることが要求される
。Ａ１２ｏ、に関する限り粉体として添加する場合には
、ｌ ｐｍ以下であることが望ましい。望ましくは液相
やゾルで添加するのがよい。具体的にはＡＩ−アルコキ
シドを溶解した液相、アルミニウム硝酸塩、硫酸塩等の
水溶液、ベーマイトゾルによる添加が有効である。Ｓｉ
Ｏ□についても同様に粒径１ ｐｔａを越えるものが存
在すると最終的にＳｉｎｇのガラス相あるいはクリスト
バライト相が出現し、高温強度の低下を示す原因となる
。そこで、Ａ１．（ｈの場合と同様にＳｔ−アルコキシ
ドを溶解した液相あるいはＳｉＯｚゾルの形で添加する
のが望ましい。望ましい方法の一つにＳｉ、Ｎ、を酸化
させる方法がある。この方法によればＳｉＪ４表面にＳ
ｉＯ１がコーティングされ理想的な混合状態が達成され
る。従ってＳｉＪａとＡ１□０３とを混合する前あるい
は混合したあとに酸化雰囲気で熱処理を行えばＳｉ＋Ｎ
ａ、Ａ１□Ｏ１の均一混合体が達成される。この酸化雰
囲気の熱処理温度は８００℃以上１５００℃以下が望ま
しい。１５００℃を越えるとＳｉ、Ｎ、が急激に酸化し
、Ｓｉｎ、添加量を制御することが困難であるし、８０
０℃未満だと逆に酸化速度が低く、はとんど酸化せず出
発原料のＳｉ ２Ｎ４に含まれるＳｉｆｔ量とほとんど
変化せず現実的な方法ではない。この酸化によるＳｉＯ
□添加法では５ｔＪａの特性を充分に考慮する必要があ
る。粒径が１−を越え、比表面積が５ｒｒｆ／ｇ以下の
粉末の場合には均一でかつ充分なＳｉＯｚ皮膜が形成さ
れない。
なる。つまり、例えばＳｉ３Ｎ、ｚＡｌｚＯ２Ｎ２Ｏ３
、ＳｉＯ□を出発物質とした焼結プロセスにおいてＳｉ
Ｏ□、Ａｌ２Ｏ３が消失するためにはこれらが均一に混
合されていなくてはならない。仮に１−以上の粒径を有
するＡｌ２Ｏ’ｌが存在したならば八１□０．が極端に
冨んだガラス相（あるいは液相）が出現し、このガラス
相（あるいは液相）は、β′相とＯ′相になることが出
来ずＸ相という形で最終的には残存して高温強度の低い
焼結体になってしまう。従って複合サイアロンを形成す
る出発物質はすべて微細な粉末であることが要求される
。Ａ１２ｏ、に関する限り粉体として添加する場合には
、ｌ ｐｍ以下であることが望ましい。望ましくは液相
やゾルで添加するのがよい。具体的にはＡＩ−アルコキ
シドを溶解した液相、アルミニウム硝酸塩、硫酸塩等の
水溶液、ベーマイトゾルによる添加が有効である。Ｓｉ
Ｏ□についても同様に粒径１ ｐｔａを越えるものが存
在すると最終的にＳｉｎｇのガラス相あるいはクリスト
バライト相が出現し、高温強度の低下を示す原因となる
。そこで、Ａ１．（ｈの場合と同様にＳｔ−アルコキシ
ドを溶解した液相あるいはＳｉＯｚゾルの形で添加する
のが望ましい。望ましい方法の一つにＳｉ、Ｎ、を酸化
させる方法がある。この方法によればＳｉＪ４表面にＳ
ｉＯ１がコーティングされ理想的な混合状態が達成され
る。従ってＳｉＪａとＡ１□０３とを混合する前あるい
は混合したあとに酸化雰囲気で熱処理を行えばＳｉ＋Ｎ
ａ、Ａ１□Ｏ１の均一混合体が達成される。この酸化雰
囲気の熱処理温度は８００℃以上１５００℃以下が望ま
しい。１５００℃を越えるとＳｉ、Ｎ、が急激に酸化し
、Ｓｉｎ、添加量を制御することが困難であるし、８０
０℃未満だと逆に酸化速度が低く、はとんど酸化せず出
発原料のＳｉ ２Ｎ４に含まれるＳｉｆｔ量とほとんど
変化せず現実的な方法ではない。この酸化によるＳｉＯ
□添加法では５ｔＪａの特性を充分に考慮する必要があ
る。粒径が１−を越え、比表面積が５ｒｒｆ／ｇ以下の
粉末の場合には均一でかつ充分なＳｉＯｚ皮膜が形成さ
れない。
一方、焼結プロセスにおいて重要な工程はガラス相ある
いは液相からのβ′相とＯ′相の析出過程である。この
析出をスムーズに引き起こすためにはガラス相（あるい
は液相）の安定性を下げることがポイントである。不純
物としてＮａ、 Ｋ等のアルカリ金属Ｍｇ、 Ｃａ等の
アルカリ土類金属の混入があると、このガラス相（ある
いは液相）の安定性が増してβ′相、０′相が析出せず
粒界に多大なガラス相が残ってしまう。この現象は、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属の総計５００ ＰＰＭを
越えるとガラス相（あるいは液相）の安定性が顕著に増
加し、高温強度の低い材料となる。また、Ｙ、 Ｃｅ等
の希土類についても充分に考慮する必要がある。例えば
Ｙ２Ｏ。
いは液相からのβ′相とＯ′相の析出過程である。この
析出をスムーズに引き起こすためにはガラス相（あるい
は液相）の安定性を下げることがポイントである。不純
物としてＮａ、 Ｋ等のアルカリ金属Ｍｇ、 Ｃａ等の
アルカリ土類金属の混入があると、このガラス相（ある
いは液相）の安定性が増してβ′相、０′相が析出せず
粒界に多大なガラス相が残ってしまう。この現象は、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属の総計５００ ＰＰＭを
越えるとガラス相（あるいは液相）の安定性が顕著に増
加し、高温強度の低い材料となる。また、Ｙ、 Ｃｅ等
の希土類についても充分に考慮する必要がある。例えば
Ｙ２Ｏ。
が混入するとこのガラス相あるいは液相がＹ２Ｏ３と反
応しイントリアシリケートを作り粒界に残る。
応しイントリアシリケートを作り粒界に残る。
これもまた高温強度の低下をまねく。実質的に５０ＰＰ
Ｍ以下であればこの現象が見られなくなる。
Ｍ以下であればこの現象が見られなくなる。
焼結プロセスが比較的低温で進行し、かつ充分に緻密化
が達成されるためには初期的にガラス相（あるいは液相
）と考えられる相を多く作り出すことが有効である。最
終的に消失するガラス相（あるいは液相）を利用する言
い換えれば非平衡状態を利用した易焼結プロセスを実現
するためには最終組成がどの相の安定域にあるか熟知し
ておく必要がある。
が達成されるためには初期的にガラス相（あるいは液相
）と考えられる相を多く作り出すことが有効である。最
終的に消失するガラス相（あるいは液相）を利用する言
い換えれば非平衡状態を利用した易焼結プロセスを実現
するためには最終組成がどの相の安定域にあるか熟知し
ておく必要がある。
つまり最終組成が単相のβ′相に非常に近いと、このガ
ラス相がほとんど現れることなく単相β′相となってし
まい、固相焼結により緻密化が進行する。従って非平衡
状態を利用した疑似液相焼結に比べその焼結速度が数段
遅（なる。
ラス相がほとんど現れることなく単相β′相となってし
まい、固相焼結により緻密化が進行する。従って非平衡
状態を利用した疑似液相焼結に比べその焼結速度が数段
遅（なる。
然るに本発明者らはβ′相からのずれ、つまりＯ′相と
の比率が重要なことと考えその比率について検討すべく
以下の実験を行った。
の比率が重要なことと考えその比率について検討すべく
以下の実験を行った。
β′相の標準試料として市販のβ−３ｉ３Ｎ、粉末を用
いＯ′相は自ら作製した。０′相の作製方法はＳｉ。
いＯ′相は自ら作製した。０′相の作製方法はＳｉ。
Ｎ４とＳｉＯｚを化学量論組成に混合し、さらにＣｅＯ
２を０．０３ｗｏｌ （４，９ｗｔ％）助剤として混合
した。これを１７５０℃で４時間ホットプレスし、粉砕
してＳｉ２Ｎ、０を合成した。粉砕はＷＣベッセルを用
いたためごく少量のＷＣが確認されたもののＳｉｇＮｚ
Ｑ単体のＸ線回折図形が得られた。β−Ｓｉ３Ｎｎ粉と
前述したＳｉｚＮ１０粉を所定の比率で混合しβ′相と
０′相の比率の検量線を作製した。この検量線に基き出
発物質の配合条件、酸化処理条件、焼結条件等種々の検
討を実施した結果、最終的にβ′相／Ｏ′相が重量比７
八以下３八以上の場合には緻密でかつ高温強度を有する
焼結体が作製された。この現象は、β′相／Ｏ′相の比
が７八を越えると充分にガラス相（あるいは液相）が出
現せず緻密化しなく、′へ未満だと、β′−サイアロン
の持っている高強度高耐酸化性が失われると共にガラス
相が最後まで残ると理解できる。
２を０．０３ｗｏｌ （４，９ｗｔ％）助剤として混合
した。これを１７５０℃で４時間ホットプレスし、粉砕
してＳｉ２Ｎ、０を合成した。粉砕はＷＣベッセルを用
いたためごく少量のＷＣが確認されたもののＳｉｇＮｚ
Ｑ単体のＸ線回折図形が得られた。β−Ｓｉ３Ｎｎ粉と
前述したＳｉｚＮ１０粉を所定の比率で混合しβ′相と
０′相の比率の検量線を作製した。この検量線に基き出
発物質の配合条件、酸化処理条件、焼結条件等種々の検
討を実施した結果、最終的にβ′相／Ｏ′相が重量比７
八以下３八以上の場合には緻密でかつ高温強度を有する
焼結体が作製された。この現象は、β′相／Ｏ′相の比
が７八を越えると充分にガラス相（あるいは液相）が出
現せず緻密化しなく、′へ未満だと、β′−サイアロン
の持っている高強度高耐酸化性が失われると共にガラス
相が最後まで残ると理解できる。
本発明のサイアロンの特徴のひとつは酸素を許容できる
点である。従って湿式混合する際の溶媒として、水系の
溶媒はＳｉ、Ｎ、を酸化させて問題があると言われてい
るが、本発明のβ′相−０′相複合サイアロンを製造す
る場合は溶媒に水を用いても何ら問題でない。もちろん
有機溶媒であっても使用できる。溶媒として水を用いる
ことができるので、プレス用粉末を作るスプレードライ
ヤーでも大気を使用することができ、非常に安易に粉体
を処理することができる。
点である。従って湿式混合する際の溶媒として、水系の
溶媒はＳｉ、Ｎ、を酸化させて問題があると言われてい
るが、本発明のβ′相−０′相複合サイアロンを製造す
る場合は溶媒に水を用いても何ら問題でない。もちろん
有機溶媒であっても使用できる。溶媒として水を用いる
ことができるので、プレス用粉末を作るスプレードライ
ヤーでも大気を使用することができ、非常に安易に粉体
を処理することができる。
成形はプレス成形、射出成形、押し出し成形、スリップ
キャスト等のセラミックスの一般成形法のなかから目的
とする形状に合せた成形法を選択することが可能である
。
キャスト等のセラミックスの一般成形法のなかから目的
とする形状に合せた成形法を選択することが可能である
。
焼成も成形同様種々の方法を用いて製造することができ
る。前述した易焼結プロセスを実現させるためには、高
温を必要とする。先に説明してきたごとく焼成温度は、
ガラス相の量、溶解すべき出発物質の量、析出すべきβ
′相とＯ′相の量により変化するのは言うまでもない。
る。前述した易焼結プロセスを実現させるためには、高
温を必要とする。先に説明してきたごとく焼成温度は、
ガラス相の量、溶解すべき出発物質の量、析出すべきβ
′相とＯ′相の量により変化するのは言うまでもない。
さらに加えて昇温速度によって焼成温度も大きく変化す
る。なぜならばガラス相（あるいは液相）は非平衡状態
で存在する相だからである。
る。なぜならばガラス相（あるいは液相）は非平衡状態
で存在する相だからである。
いずれの場合であっても１５５０℃以上の温度を有しな
いと前述したガラン１が生成せず焼くことが出来ない。
いと前述したガラン１が生成せず焼くことが出来ない。
また、２０５０″Ｃを越えると分解を抑制するガス圧が
１０００ａｔＩＩを越えるため工業的な手法でない。ま
たガラス相あるいは液相が生成した温度付近で圧力を利
用するもの有意義な手法である。
１０００ａｔＩＩを越えるため工業的な手法でない。ま
たガラス相あるいは液相が生成した温度付近で圧力を利
用するもの有意義な手法である。
ホットプレスを用いた場合には３００ｋｇ／ｃｄの圧力
をかけた場合には圧力をかたけない場合よりも約１００
℃の低温焼成が図れるし、ＨＩＰ （熱間静水圧プレス
）を用いて２０００ｋｇ／ｃＪの圧力を与えた場合には
約２００℃の低温焼成が可能である。
をかけた場合には圧力をかたけない場合よりも約１００
℃の低温焼成が図れるし、ＨＩＰ （熱間静水圧プレス
）を用いて２０００ｋｇ／ｃＪの圧力を与えた場合には
約２００℃の低温焼成が可能である。
また非酸化雰囲気で焼いても充分な緻密化が達成されな
い場合には、その後に旧Ｐをかけて緻密化を図ることも
可能である。この場合にはホットプレスの場合のダイス
による形状の制約や旧Ｐを用いたときのカプセル材の必
要がなく複雑形状品であっても緻密な焼結体を作製でき
る。非酸化雰囲気で焼いた焼結体の密度が９２％を超え
ない場合には、開気孔が残るため旧Ｐによる緻密化が達
成されない。一方ＨＩＰには緻密化以外にも２つの大き
な働きを有する。１つ目は焼結体中に含まれるＮａ、
Ｋなどの低融点化合物をＩＩＩＰ処理により焼結体の外
へ排出する効果である。従って旧Ｐ処理により粒界に存
在する極く少量の不可避不純物を取り除くことができ、
結果として耐酸化性が向上する。
い場合には、その後に旧Ｐをかけて緻密化を図ることも
可能である。この場合にはホットプレスの場合のダイス
による形状の制約や旧Ｐを用いたときのカプセル材の必
要がなく複雑形状品であっても緻密な焼結体を作製でき
る。非酸化雰囲気で焼いた焼結体の密度が９２％を超え
ない場合には、開気孔が残るため旧Ｐによる緻密化が達
成されない。一方ＨＩＰには緻密化以外にも２つの大き
な働きを有する。１つ目は焼結体中に含まれるＮａ、
Ｋなどの低融点化合物をＩＩＩＰ処理により焼結体の外
へ排出する効果である。従って旧Ｐ処理により粒界に存
在する極く少量の不可避不純物を取り除くことができ、
結果として耐酸化性が向上する。
２つ目は、相のコントロールが出来る点である。
例えば非酸化雰囲気で焼いた焼結体にχ−ザイアロンが
含まれていたとしてもＩＩＩＰ処理中にχ−サイアロン
が消失し、β′相０′相相補サイアロンに換えることも
可能である。
含まれていたとしてもＩＩＩＰ処理中にχ−サイアロン
が消失し、β′相０′相相補サイアロンに換えることも
可能である。
このようにして得られる本発明のセラミック物質は基本
的にＳｉ、 Ａｔ、 Ｏ、Ｎの４元素よりなり、β型Ｓ
ｉＪ、結晶構造を有するβ′相とＳｉ、Ｎ、０結晶構造
を有する０′相の入り混じった２相複合体である。
的にＳｉ、 Ａｔ、 Ｏ、Ｎの４元素よりなり、β型Ｓ
ｉＪ、結晶構造を有するβ′相とＳｉ、Ｎ、０結晶構造
を有する０′相の入り混じった２相複合体である。
β′相とＯ′相の比率は重量比で７：ｌないし３：５の
範囲内にある。不純物としてはＮａ、 Ｋ等のアルカリ
金属元素及びＭｇ、 Ｃａ等のアルカリ土類金属元素は
総針台有量で通常５００ ｐｐｍ以下であり、Ｙ、 Ｃ
ｅ等の希土類元素は総計含有量で通常５０ ｐｐｍ以下
である。
範囲内にある。不純物としてはＮａ、 Ｋ等のアルカリ
金属元素及びＭｇ、 Ｃａ等のアルカリ土類金属元素は
総針台有量で通常５００ ｐｐｍ以下であり、Ｙ、 Ｃ
ｅ等の希土類元素は総計含有量で通常５０ ｐｐｍ以下
である。
その他の不純物は本発明のセラミック物質の高強度を大
幅に損わない範囲で含むことができる。このような本発
明のセラミック物質は密度が高く通常３．０２〜３．１
４ ｇ／ｃｃ程度、特に３．０８〜３．１２ ｇ／ｃｃ
稈度であることが多い。また、３点曲げ強度は室温で５
０−１００ ｋｇ／ｎｆ程度、特に、６０〜９０ ｋｇ
／ｌｒｆ程度、１３００℃では５０〜９０ｋｇ／Ｍ程度
になる。
幅に損わない範囲で含むことができる。このような本発
明のセラミック物質は密度が高く通常３．０２〜３．１
４ ｇ／ｃｃ程度、特に３．０８〜３．１２ ｇ／ｃｃ
稈度であることが多い。また、３点曲げ強度は室温で５
０−１００ ｋｇ／ｎｆ程度、特に、６０〜９０ ｋｇ
／ｌｒｆ程度、１３００℃では５０〜９０ｋｇ／Ｍ程度
になる。
本発明のセラミック物質は前記のβ′相及び０′相に加
えてＳｉＣ，ＴｉｃＳＺｒＣ５＾Ｉ４Ｃ，、Ｂ、Ｃなど
の炭化物、ＴｉＮ、 ＺｒＮ、 ＢＮなどの窒化物、Ｔ
１ＣＮなどの炭窒化物、Ｔｉ８ｚ、Ｚｒ８□などのホウ
化物等を分散強化を目的に添加することもできる。この
場合にもサイアロンが５０％以上含まないと結合強度が
弱く焼き固まらなくなる。さらにまた分散粒子とβ′相
０′相で反応をして低融点の結晶あるいはガラス相を作
らないことも重要であり、前述してきたとおりβ′相と
０′相の比率も重要であることは言うまでもない。この
ようにして作られた分散強化−β′相−〇′相複合サイ
アロンは高温強度に加え靭性も向上する。当然ながら前
記炭化物等の分散強化剤は粒子よりもウィスカー状の方
が望ましい。
えてＳｉＣ，ＴｉｃＳＺｒＣ５＾Ｉ４Ｃ，、Ｂ、Ｃなど
の炭化物、ＴｉＮ、 ＺｒＮ、 ＢＮなどの窒化物、Ｔ
１ＣＮなどの炭窒化物、Ｔｉ８ｚ、Ｚｒ８□などのホウ
化物等を分散強化を目的に添加することもできる。この
場合にもサイアロンが５０％以上含まないと結合強度が
弱く焼き固まらなくなる。さらにまた分散粒子とβ′相
０′相で反応をして低融点の結晶あるいはガラス相を作
らないことも重要であり、前述してきたとおりβ′相と
０′相の比率も重要であることは言うまでもない。この
ようにして作られた分散強化−β′相−〇′相複合サイ
アロンは高温強度に加え靭性も向上する。当然ながら前
記炭化物等の分散強化剤は粒子よりもウィスカー状の方
が望ましい。
β′相とＯ′相の定量方法は公知の方法によればよく、
例えばＸ線回折法、電子プローブ微量分析法等を利用す
ることができる。
例えばＸ線回折法、電子プローブ微量分析法等を利用す
ることができる。
Ｓｉ３Ｎａ−＾ｈＯｚ ＳｉＯ□の均一な混合状態が
達成された系における加熱変化は次のように考えられる
。
達成された系における加熱変化は次のように考えられる
。
１４００℃迄昇温するとＳｉＯ□とＡＩ、０．からムラ
イトが生成し、さらに温度を上げるとムライトとＳｉ３
Ｎ４が反応しＳｉ−ＡＩ−０〜Ｎからなるガラス相（あ
るいは液相）が形成する。このガラス相（あるいは液相
）にＳｉ３Ｎｎがさらに溶解し始める。ある程度飽和に
達した時点でガラス相（あるいは液相）からβ′相が析
出を初め、ガラス相（あるいは液相）の組成が徐々に変
化しながらβ′相は成長する。この析出反応と同時にＯ
′相も析出を開始する。ついにはＳｉＯ□、ＡＩ、０３
．Ｓｉ２Ｎ、はすべてガラス相（あるいは液相）に溶解
して消失し、最終的にはこのガラス相（あるいは液相）
もまたβ′相と０′相に変化して消失する。このような
焼結プロセスで代表されるプロセスによって得られるの
が本発明のβ′相−０″相複合サイアロンである。
イトが生成し、さらに温度を上げるとムライトとＳｉ３
Ｎ４が反応しＳｉ−ＡＩ−０〜Ｎからなるガラス相（あ
るいは液相）が形成する。このガラス相（あるいは液相
）にＳｉ３Ｎｎがさらに溶解し始める。ある程度飽和に
達した時点でガラス相（あるいは液相）からβ′相が析
出を初め、ガラス相（あるいは液相）の組成が徐々に変
化しながらβ′相は成長する。この析出反応と同時にＯ
′相も析出を開始する。ついにはＳｉＯ□、ＡＩ、０３
．Ｓｉ２Ｎ、はすべてガラス相（あるいは液相）に溶解
して消失し、最終的にはこのガラス相（あるいは液相）
もまたβ′相と０′相に変化して消失する。このような
焼結プロセスで代表されるプロセスによって得られるの
が本発明のβ′相−０″相複合サイアロンである。
このβ′相−Ｏ′相複合サイアロンは構造が緻密であっ
て高強度及び高酸化性等のすぐれた物性を達成している
。
て高強度及び高酸化性等のすぐれた物性を達成している
。
実施例１
２０１のｎ−ヘキサンにアルミニウムイソプロポキシド
をＡｔ、Ｏ３換算で０．９ｋｇ溶解した。この溶解液に
９．１ｋｇの市販イミド法ＳｉＪ＜粉を入れ、ボールミ
ルで２４時間混合してセラミックスラリ−を作製した。
をＡｔ、Ｏ３換算で０．９ｋｇ溶解した。この溶解液に
９．１ｋｇの市販イミド法ＳｉＪ＜粉を入れ、ボールミ
ルで２４時間混合してセラミックスラリ−を作製した。
このスラリーをＮ２ガスを用いて噴霧乾燥し、混合粉を
作製した。混合粉を９００℃大気雰囲気で仮焼し、残留
した有機溶媒を除去するとともに混合粉を酸化させた。
作製した。混合粉を９００℃大気雰囲気で仮焼し、残留
した有機溶媒を除去するとともに混合粉を酸化させた。
この仮焼粉を型に入れ一軸プレス（３０ＭＰａ） シ、
ＣＩＰ（冷間等方加エフレス）形成（３００ＭＰａ）
シ”’ｉ’ ２５ Ｘ１５ Ｘ ８０の圧粉体を作製し
た。焼結は、１０℃／ｍｉｎで１９００℃迄昇温し、同
温度で１０時間保持し、密度２．９８ｇ／ｃｃの焼結体
を作製した。さらに１９００℃１９００ａｔｍの条件で
２時間旧Ｐにかけ密度３．０９ｇ／ｃｃの焼結体を作製
した。
ＣＩＰ（冷間等方加エフレス）形成（３００ＭＰａ）
シ”’ｉ’ ２５ Ｘ１５ Ｘ ８０の圧粉体を作製し
た。焼結は、１０℃／ｍｉｎで１９００℃迄昇温し、同
温度で１０時間保持し、密度２．９８ｇ／ｃｃの焼結体
を作製した。さらに１９００℃１９００ａｔｍの条件で
２時間旧Ｐにかけ密度３．０９ｇ／ｃｃの焼結体を作製
した。
この焼結体を切断し研削したあと研削面のＸ線回折図形
をとったところ、結晶相はβ′相と０′相の２相のみで
あった。さらに０′相を定量すると、２１ｗｔ％と計算
された。この焼結体より３ Ｘ ４ Ｘ４０ｍｍの曲げ
試験片を切り出し室温１３００″Ｃで３点曲げ強度を求
めると各々８１．０．８２．３ｋｇ／ｒｒｆの高強度で
あった。３ Ｘ ４ Ｘ４０ａｎの曲げ試験片を１３０
０℃大気雰囲気で１００時間保持したところ酸化増量は
全く認められなかった。
をとったところ、結晶相はβ′相と０′相の２相のみで
あった。さらに０′相を定量すると、２１ｗｔ％と計算
された。この焼結体より３ Ｘ ４ Ｘ４０ｍｍの曲げ
試験片を切り出し室温１３００″Ｃで３点曲げ強度を求
めると各々８１．０．８２．３ｋｇ／ｒｒｆの高強度で
あった。３ Ｘ ４ Ｘ４０ａｎの曲げ試験片を１３０
０℃大気雰囲気で１００時間保持したところ酸化増量は
全く認められなかった。
実施例２
ｓｉ ３Ｎ４ （宇部興産■製）０．８７ｋｇとＡ１□
０３換算で０．０９廟のアルミナゾル、ＳｉＯ□換算で
０．０４ｋｇのコロイダルシリカを出発原料とし、ボー
ルミルで２４時間混合し、２００℃で真空乾燥した。メ
ノウ乳鉢で粉砕し２００メツシユ篩を通し、３０ Ｘ
４０ｍｍの断面を有するカーボン型に入れ、ホットプレ
ス焼結した。但し、使用したカーボン型表面にはＢＮを
塗布し、カーボン型と粉末の反応を未然に防止した。
０３換算で０．０９廟のアルミナゾル、ＳｉＯ□換算で
０．０４ｋｇのコロイダルシリカを出発原料とし、ボー
ルミルで２４時間混合し、２００℃で真空乾燥した。メ
ノウ乳鉢で粉砕し２００メツシユ篩を通し、３０ Ｘ
４０ｍｍの断面を有するカーボン型に入れ、ホットプレ
ス焼結した。但し、使用したカーボン型表面にはＢＮを
塗布し、カーボン型と粉末の反応を未然に防止した。
１２００’ｃまでコロイダルシリカ、アルミナゾルの脱
水を目的に０．０２ Ｔｏｒｒ以下の真空中で昇温し、
１２００℃を越えた時点でＮ２ガスを９ｋｇｆ／ｃ４ま
で加圧し、加圧雰囲気でホットプレスした。ホットプレ
ス温度は常温から１２００℃まで１時間、１２００℃か
ら１７５０℃までは２０℃／ｗｉｎで昇温し、１７５０
℃で１時間保持した後に放冷した。ホットプレス圧力は
常温から１７５０℃で１時間保持終了まで３００ｋｇ／
ｃｄの一定圧力で実施し、冷却時はプレス圧力を解放し
た。
水を目的に０．０２ Ｔｏｒｒ以下の真空中で昇温し、
１２００℃を越えた時点でＮ２ガスを９ｋｇｆ／ｃ４ま
で加圧し、加圧雰囲気でホットプレスした。ホットプレ
ス温度は常温から１２００℃まで１時間、１２００℃か
ら１７５０℃までは２０℃／ｗｉｎで昇温し、１７５０
℃で１時間保持した後に放冷した。ホットプレス圧力は
常温から１７５０℃で１時間保持終了まで３００ｋｇ／
ｃｄの一定圧力で実施し、冷却時はプレス圧力を解放し
た。
以上のようにして得られた３０Ｘ４０Ｘ８■の焼結体は
、密度３．０２ｇ／ｃｃであり、３ Ｘ ４ Ｘ４０［
１１１の曲げ試験片を切り出し、曲げ試験を行ったとこ
ろ、常温で６５ｋｇ／ｍｍ”１３００℃テ５８ｋｇ／Ｉ
ＩＩＩＩｚを示シタ。常温曲げ試験に供した試験片を−
Ｃ−ＣｏＣ−ＣｏヘラセルＸ線回折図形をとったところ
β′相は４７ｗｔ％Ｏ相は５３−１％であった。なお、
若干の肛と同定されるピークが存在したが、これは粉砕
によるものとして無視した。
、密度３．０２ｇ／ｃｃであり、３ Ｘ ４ Ｘ４０［
１１１の曲げ試験片を切り出し、曲げ試験を行ったとこ
ろ、常温で６５ｋｇ／ｍｍ”１３００℃テ５８ｋｇ／Ｉ
ＩＩＩＩｚを示シタ。常温曲げ試験に供した試験片を−
Ｃ−ＣｏＣ−ＣｏヘラセルＸ線回折図形をとったところ
β′相は４７ｗｔ％Ｏ相は５３−１％であった。なお、
若干の肛と同定されるピークが存在したが、これは粉砕
によるものとして無視した。
３ ｘ ４ Ｘ４０ｍｍの曲げ試験片を１３００℃大気
雰囲気で１００時盾保持したところ、酸化増量は０．１
２■／ｃｄを高耐酸化を示した。
雰囲気で１００時盾保持したところ、酸化増量は０．１
２■／ｃｄを高耐酸化を示した。
実施例３
実施例２で作製した３０Ｘ４０Ｘ８ａｉの焼結体に、１
９００℃１９００ａｔｍの条件のＩＩＩＰをかけ３ Ｘ
４ Ｘ４０ｍｏ＋に切り出し１３００℃大気雰囲気で
１００時間保持したところ酸化増量は０．０２■／ｄと
一層の耐酸化性を示した。
９００℃１９００ａｔｍの条件のＩＩＩＰをかけ３ Ｘ
４ Ｘ４０ｍｏ＋に切り出し１３００℃大気雰囲気で
１００時間保持したところ酸化増量は０．０２■／ｄと
一層の耐酸化性を示した。
なお、この試験片は常温で６２ｋｇ／ｍｍ２．１３００
″Ｃで５２ｋｇ／ｙｓｍ”を示し、β′相は４９ｗｔ％
、０′相は５１ｗｔ％であった。
″Ｃで５２ｋｇ／ｙｓｍ”を示し、β′相は４９ｗｔ％
、０′相は５１ｗｔ％であった。
実施例４
２００ｃｃのｎ−ヘキサンにＡｈＯｓ換算で４ｇのアル
ミニウムイソプロポキシドを溶解し、これにＳｔ。
ミニウムイソプロポキシドを溶解し、これにＳｔ。
Ｎ、（宇部興産側製）を９６ｇ入れ、ボールミルで２４
時間混合した。このスラリーを２００℃で真空乾燥し、
２００メツシユの篩を通した。この混合粉を３ ｔｏｎ
のＣＩＰにかけて、３０閤巾Ｘ６０［＋！１Ｌの円柱状
の圧粉体を作製した。この圧粉体を内径３４０中のパイ
コールガラスに入れ１２００℃でガラスカプセル内を真
空封止した。
時間混合した。このスラリーを２００℃で真空乾燥し、
２００メツシユの篩を通した。この混合粉を３ ｔｏｎ
のＣＩＰにかけて、３０閤巾Ｘ６０［＋！１Ｌの円柱状
の圧粉体を作製した。この圧粉体を内径３４０中のパイ
コールガラスに入れ１２００℃でガラスカプセル内を真
空封止した。
このガラスカプセルを１１１Ｐ炉に入れ１０００”Ｃ迄
０．２ＭＰａ以下の圧力以下に保ち、１ｏｏｏ’ｃ以上
の温度で２００ ＭＰａ（７）圧力テ１１１ＰＬ、た。
０．２ＭＰａ以下の圧力以下に保ち、１ｏｏｏ’ｃ以上
の温度で２００ ＭＰａ（７）圧力テ１１１ＰＬ、た。
１０００″Ｃまでは１０℃／１ＩＩｉｎ１３００℃で加
圧するまで待って加圧後は１８５０″Ｃまで１０℃／ｓ
ｉｎで昇温し１８５０℃で２時間保持した。なお、加圧
媒体としてＡｒガスを用いた。
圧するまで待って加圧後は１８５０″Ｃまで１０℃／ｓ
ｉｎで昇温し１８５０℃で２時間保持した。なお、加圧
媒体としてＡｒガスを用いた。
ガラスボトル１１１Ｐ後はサンドブラストでガラスカプ
セルを取り去り、２４．３ｍｍ巾、４Ｂ、９ｎ＋＋＋＋
Ｌの焼結体を作製した。この焼結体密度は３．１２ｇ／
ｃｃであった。
セルを取り去り、２４．３ｍｍ巾、４Ｂ、９ｎ＋＋＋＋
Ｌの焼結体を作製した。この焼結体密度は３．１２ｇ／
ｃｃであった。
円柱の一端を切り出し研削後焼結体のままＸ線にかけて
相同室した。この結果β′相と０′相の２相からなりＯ
゛相比率は１３ｗｔ％と計算された。この焼結体より３
Ｘ ４ Ｘ４０ｍの曲げ試験片を切り出し曲げ試験し
たところ常温テア２ｋｇ／ｌｌ１１２．１３５０″Ｃで
６２Ｋｇ／ｌ１１１１２の強度を示した。
相同室した。この結果β′相と０′相の２相からなりＯ
゛相比率は１３ｗｔ％と計算された。この焼結体より３
Ｘ ４ Ｘ４０ｍの曲げ試験片を切り出し曲げ試験し
たところ常温テア２ｋｇ／ｌｌ１１２．１３５０″Ｃで
６２Ｋｇ／ｌ１１１１２の強度を示した。
実施例５
４００ｃｃのｎ−ヘキサンにへ１□０３換算で９ｇのア
ルミニウムイソプロポキシドを溶解し、これに９１ｇの
ＳｉＪＬと６０ｇのＳｉＣを入れ、ボールミルで２４時
間混合した。
ルミニウムイソプロポキシドを溶解し、これに９１ｇの
ＳｉＪＬと６０ｇのＳｉＣを入れ、ボールミルで２４時
間混合した。
実施例１と同様な方法で成形し、１９５０℃で焼結１９
５０℃１９０ ＭＰａの条件で２時間旧Ｐにかけた。
５０℃１９０ ＭＰａの条件で２時間旧Ｐにかけた。
この焼結体のＸ線回折図形には、０′相とβ′相基以外
ＳｉＣのポリタイプと同定されるピークが存在した。こ
のＳｉＣのポリタイプのピークを除くと０′相は２６５
ｗｔ％β相は７４ｗｔ％と計算された。この焼結体より
３×４×４０１１１ｍｌの曲げ試験片を切り出し室温で
１３００℃で３点曲げ試験を実施したところ各々６５．
２．６４．７Ｋｇ／ａｍ”の強度であった。破壊靭性値
はＳｉＣを全く添加シナイ場合（７） ２．８ＭＮ／ｍ
””から３．８ＭＮ／ −２／２に向上した。
ＳｉＣのポリタイプと同定されるピークが存在した。こ
のＳｉＣのポリタイプのピークを除くと０′相は２６５
ｗｔ％β相は７４ｗｔ％と計算された。この焼結体より
３×４×４０１１１ｍｌの曲げ試験片を切り出し室温で
１３００℃で３点曲げ試験を実施したところ各々６５．
２．６４．７Ｋｇ／ａｍ”の強度であった。破壊靭性値
はＳｉＣを全く添加シナイ場合（７） ２．８ＭＮ／ｍ
””から３．８ＭＮ／ −２／２に向上した。
実施例６
宇部興産■製５ＩＪＪ８ ｇ ニＡｌ２Ｏ＊換算テ１２
ｇ（７）アルミナゾルを加え、ボールミルで２４時間混
合し、実施例３に示した方法と同一の方法で焼結体を作
製した。相同室した場合β′相と０′相以外にＸ相が１
ｉ！認された。曲げ試験を実施したところ常温で８６．
３Ｋｇ／ｍｍ２．１３００℃で４６．１にｇ／ｍｍ”と
高温で約半分の強度となった。
ｇ（７）アルミナゾルを加え、ボールミルで２４時間混
合し、実施例３に示した方法と同一の方法で焼結体を作
製した。相同室した場合β′相と０′相以外にＸ相が１
ｉ！認された。曲げ試験を実施したところ常温で８６．
３Ｋｇ／ｍｍ２．１３００℃で４６．１にｇ／ｍｍ”と
高温で約半分の強度となった。
この焼結体を１９５０℃Ｎｚ１０ＭＰａ下で２時間熱処
理し、再びＸ線をとったところＸ相は確認できなくなり
、β′相と０′相だけからなる２相複合サイアロンとな
った。Ｏ′相の比率を定量すると３２ｗ ｔ％、β′相
が６８−ｔ％であり、強度は常温で８４．８Ｋｇ／ｍｍ
”、１３００℃で８６．６Ｋｇ／ｍ＋ｗ２となり、１３
００℃における強度が約２倍に向上した。
理し、再びＸ線をとったところＸ相は確認できなくなり
、β′相と０′相だけからなる２相複合サイアロンとな
った。Ｏ′相の比率を定量すると３２ｗ ｔ％、β′相
が６８−ｔ％であり、強度は常温で８４．８Ｋｇ／ｍｍ
”、１３００℃で８６．６Ｋｇ／ｍ＋ｗ２となり、１３
００℃における強度が約２倍に向上した。
比較例Ｉ
Ｓｉ：＋Ｎａ（宇部興産■製）を１０００″Ｃで仮焼し
、そのまま成形し、実施例１と同一方法で焼成した。こ
の結果１９００″Ｃで焼成した密度１．６５ｇ／ｃｃ１
９００℃でＩＩＩＰした密度１．６７ｇ／ｃｃであり、
手で折れる程度の強度しか有しなかった。
、そのまま成形し、実施例１と同一方法で焼成した。こ
の結果１９００″Ｃで焼成した密度１．６５ｇ／ｃｃ１
９００℃でＩＩＩＰした密度１．６７ｇ／ｃｃであり、
手で折れる程度の強度しか有しなかった。
Ｘ線的にはα相５８−１％、β′相３８貨ｔ％、０′相
４匈ｔ％であった。
４匈ｔ％であった。
本発明のセラミック物質は高強度及び高耐酸化性に大き
な特徴があり、１３ＱＯ℃以上でしかも酸化雰囲気（例
えばガスタービン）に使用できる。
な特徴があり、１３ＱＯ℃以上でしかも酸化雰囲気（例
えばガスタービン）に使用できる。
特許出願人 工業技術院長 飯塚 幸三同 日本
鋼管株式会社 代 理 人 弁理士 国中 政浩
鋼管株式会社 代 理 人 弁理士 国中 政浩
Claims (5)
- （１）Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎの４元素で構成され、β型Ｓ
ｉ＿３Ｎ＿４結晶構造を有するβ′型サイアロン（Ｓｉ
＿６＿−＿ｚＡｌ＿ｚＯ＿２Ｎ＿２＿−＿ｚ）とＳｉ＿
２Ｎ＿２Ｏ結晶構造を有するＯ′型サイアロン（Ｓｉ＿
２＿−＿ｘＡｌ＿ｘＯ＿１＿＋＿ｘＮ＿２＿−＿ｘ）の
２相複合サイアロン焼結体であって、β′型サイアロン
／Ｏ′型サイアロンが重量比で７／１以下３／５以上で
あることを特徴とするセラミック物質 - （２）ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ａｌ＿４Ｃ＿３、Ｂ＿
４Ｃなどの炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＢＮなどの窒化物
、ＴｉＣＮなどの炭窒化物、ＴｉＢ＿２、ＺｒＢ＿２な
どのホウ化物の少なくとも１種を５０ｗｔ％未満含有し
、他相が２相複合サイアロンで構成され、２相複合サイ
アロンの構造がβ′型サイアロン／Ｏ′型サイアロンが
重量比で７／１以下３／５以上であることを特徴とする
セラミック物質 - （３）Ｓｉ＿２Ｎ＿４を８００℃以上１５００℃以下の
酸化雰囲気で仮焼し、Ｓｉ＿３Ｎ＿４表面にＳｉＯ＿２
皮膜を形成させたＳｉ＿３Ｎ＿４−ＳｉＯ＿２複合粉末
を出発物質に用いることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載のセラミック物質の製造方法 - （４）既成分に配合されたセラミック粉末を圧粉した後
、ガラスカプセルに入れ、１５５０℃以上１９００℃以
下の温度で熱間静水圧プレス処理することを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載のセラミック物質の製造方
法 - （５）既成分に配合されたセラミック粉体を圧粉した後
、非酸化雰囲気下で１７５０℃以上２０５０℃以下で焼
成し相対密度９２％以上の焼結体を作製し、その後にＨ
ＩＰ（熱間静水圧プレス）をかけることを特徴とする請
求項１又は２に記載のセラミック物質の製造方法
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63130339A JPH01301565A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 高強度高耐酸化性サイアロン焼結体 |
| EP89109541A EP0344642B1 (en) | 1988-05-30 | 1989-05-26 | High strength high oxidation-resistance sialon sintered body |
| US07/357,139 US4935389A (en) | 1988-05-30 | 1989-05-26 | High strength high oxidation-resistance sialon sintered body |
| DE89109541T DE68910187T2 (de) | 1988-05-30 | 1989-05-26 | Hochfeste, hochoxidationsbeständige Sialon-Sinterkörper. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63130339A JPH01301565A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 高強度高耐酸化性サイアロン焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301565A true JPH01301565A (ja) | 1989-12-05 |
| JPH0581557B2 JPH0581557B2 (ja) | 1993-11-15 |
Family
ID=15032014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63130339A Granted JPH01301565A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 高強度高耐酸化性サイアロン焼結体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4935389A (ja) |
| EP (1) | EP0344642B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01301565A (ja) |
| DE (1) | DE68910187T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011116635A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-06-16 | Ismanj:Kk | 二相共晶シリコン合金とその製造方法、及び同シリコン合金粉末を用いた焼結体の製造方法 |
| JP2012104385A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ素子の製造方法およびグロープラグの製造方法 |
| CN107353013A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-17 | 东北大学 | 一种致密高抗氧化性氮化锆‑赛隆复合陶瓷的制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107572A (ja) * | 1988-01-28 | 1990-04-19 | Hitachi Metals Ltd | 導電性サイアロン焼結体とヒータ |
| US5221647A (en) * | 1988-10-06 | 1993-06-22 | Benchmark Structural Ceramics Corporation | Sialon precursor composition |
| US5316856A (en) * | 1988-12-03 | 1994-05-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Silicon nitride base sintered body |
| US5030598A (en) * | 1990-06-22 | 1991-07-09 | Gte Products Corporation | Silicon aluminum oxynitride material containing boron nitride |
| US5096864A (en) * | 1990-09-18 | 1992-03-17 | Norton Company | Process of spray drying sialon |
| US5580510A (en) * | 1992-03-06 | 1996-12-03 | The Regents Of The University Of Michigan | Method for improving the toughness of silicon carbide-based ceramics |
| GB9220695D0 (en) | 1992-10-01 | 1992-11-11 | Cookson Group Plc | Heat treatment of nitrogen ceramics |
| US5316988A (en) * | 1993-08-02 | 1994-05-31 | Eg&G Idaho, Inc. | Sialon ceramic compositions and methods of fabrication |
| US5413972A (en) * | 1993-12-23 | 1995-05-09 | The Dow Chemical Company | SiAlON composites and method of preparing the same |
| DE69518750T2 (de) * | 1994-06-03 | 2001-06-28 | Ind Res Ltd | Herstellungsverfahren für keramik |
| US5459112A (en) * | 1994-09-14 | 1995-10-17 | The Carborundum Company | Reaction-bonded silicon carbide refractory product |
| US5521129A (en) * | 1994-09-14 | 1996-05-28 | The Carborundum Company | Sialon-bonded silicon carbide refractory |
| NZ280375A (en) * | 1996-05-01 | 1998-09-24 | Ind Res Ltd | A silicon oxynitride ceramic material characterised by its x-ray powder diffraction trace |
| US8367576B2 (en) | 2010-11-18 | 2013-02-05 | Kennametal Inc. | Charge-dispersing alpha prime-beta prime SiA1ON |
| CN102765942A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-11-07 | 天津大学 | 一种采用溶胶凝胶法制备O’/β-Sialon两相陶瓷的方法 |
| CN104531065B (zh) * | 2014-12-12 | 2016-10-19 | 广东工业大学 | 一种超硬磨料的制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2805292C2 (de) * | 1977-09-28 | 1982-03-11 | Toshiba Ceramics Co., Ltd., Tokyo | Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers |
| DE3460366D1 (en) * | 1983-02-26 | 1986-09-04 | Lucas Cookson Syalon Limited | Silicon aluminium oxynitride ceramic product and method of production |
| JPS61199585A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-04 | Toshiba Corp | 抵抗溶接装置 |
| GB8712683D0 (en) * | 1987-05-29 | 1987-07-01 | Cookson Group Plc | Ceramic material |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP63130339A patent/JPH01301565A/ja active Granted
-
1989
- 1989-05-26 DE DE89109541T patent/DE68910187T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-26 US US07/357,139 patent/US4935389A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-26 EP EP89109541A patent/EP0344642B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011116635A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-06-16 | Ismanj:Kk | 二相共晶シリコン合金とその製造方法、及び同シリコン合金粉末を用いた焼結体の製造方法 |
| JP2012104385A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ素子の製造方法およびグロープラグの製造方法 |
| CN107353013A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-17 | 东北大学 | 一种致密高抗氧化性氮化锆‑赛隆复合陶瓷的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0344642A1 (en) | 1989-12-06 |
| EP0344642B1 (en) | 1993-10-27 |
| DE68910187T2 (de) | 1994-02-17 |
| DE68910187D1 (de) | 1993-12-02 |
| US4935389A (en) | 1990-06-19 |
| JPH0581557B2 (ja) | 1993-11-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |