JPH013066A - Ceramic composite sintered body - Google Patents

Ceramic composite sintered body

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JPH013066A
JPH013066A JP63-72145A JP7214588A JPH013066A JP H013066 A JPH013066 A JP H013066A JP 7214588 A JP7214588 A JP 7214588A JP H013066 A JPH013066 A JP H013066A
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materials
zro
sintered body
alumina
ceramic
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クラエス トミー エクストローム
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サンドビック アクティエボラーグ
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミック材料及びその製造方法に関する。こ
の材料は工業技術用のセラミック材料又は金属切削の工
具としての例外なく良好な特性を有するものである。特
に、本発明は耐序耗性とタフネスが好ましい微細構造と
相組織によって増大しているアルミナ基材料に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to ceramic materials and methods of manufacturing the same. This material has exceptionally good properties as a ceramic material for industrial technology or as a tool for cutting metals. In particular, the present invention relates to alumina-based materials whose wear resistance and toughness are enhanced by favorable microstructure and phase structure.

クロム含有を目とジルコニアと組合された耐火硬質成分
の添加が好ましい特性のための基礎となっている。
The addition of refractory hard components combined with chromium-containing and zirconia is the basis for the favorable properties.

材料工学上の幾つかの最近の向上はぐんと機械的特性を
向上させたセラミックを製造することを可能にした。こ
れは、熱抵抗、腐蝕や浸食の抵抗及び軽量等の優れた特
性との組合せで、セラミックを、モータ部品、熱交換器
、金属切削工具、ベアリング等の新な用途に適用して有
益なものにしている。高性能材料としてのセラミックの
能力は非常に大きなものと評価されている。セラミック
材料の一般的に良好な物理的特性は工学、宇宙、海洋、
電子及びバイオの産業において必要な材料の急増する需
要に合致する可能性を与えるものである。新な分野での
一段と高まっている需要に合致する可能性とは別に、高
性能セラミックの導入は既存の構造物の材料に代替する
に適したものであり得る。
Several recent advances in materials engineering have made it possible to produce ceramics with significantly improved mechanical properties. This, combined with excellent properties such as thermal resistance, resistance to corrosion and erosion, and light weight, makes ceramics useful in new applications such as motor parts, heat exchangers, metal cutting tools, bearings, etc. I have to. Ceramic's potential as a high-performance material is highly valued. Generally good physical properties of ceramic materials are used in engineering, space, marine,
It offers the possibility of meeting the rapidly increasing demand for materials needed in the electronic and bio-industries. Apart from the possibility of meeting the ever-increasing demands of new sectors, the introduction of high-performance ceramics may be suitable to replace materials in existing structures.

セラミック材料の特殊な特性を長期的視野から使用出来
る応用分野は内燃機関のような高温技術分野への応用で
ある。この種の高熱分野では、非常に大きな量のエネル
ギーが一層高作業温度とそれに関連した高効率の可能性
によって実現され得る。セラミック成分の使用にとって
重要な他のファクターは一段と軽量化の出来ることにあ
る。セラミック材料の耐摩耗分野への適用はセラミック
の耐摩耗、耐腐蝕の抵抗の利用にある。特に、金属切削
工具としての使用を挙げ得る。それに加え、化学工業の
高腐蝕性環境におけるポンプ等のベアリングやシール等
としてアルミナ等のセラミック材料が既に重要な役割、
機能を果している。多大な精力がセラミック材料の機械
的特性の向上のためになされており、研究室やパイロッ
トスケールでの試験では非常に有望な成果を得ている。
An application field where the special properties of ceramic materials can be used from a long-term perspective is in high-temperature technology fields such as internal combustion engines. In high heat fields of this type, very large amounts of energy can be realized due to the higher working temperatures and the associated high efficiency possibilities. Another important factor for the use of ceramic components is the possibility of further weight reduction. The application of ceramic materials to the wear-resistant field lies in the use of ceramic's wear and corrosion resistance. In particular, mention may be made of the use as a metal cutting tool. In addition, ceramic materials such as alumina already play an important role in bearings and seals for pumps in the highly corrosive environment of the chemical industry.
It fulfills its function. Much effort has been devoted to improving the mechanical properties of ceramic materials, and laboratory and pilot scale tests have yielded very promising results.

多くの材料において、500MPaより大なるレベルの
曲げ強度が報告されている。セラミック材料の圧縮強度
は一般に非常に大きい。
Flexural strengths at levels greater than 500 MPa have been reported for many materials. The compressive strength of ceramic materials is generally very high.

セラミック材料は原子の結合エネルギーから決まる高い
理論強度を示す。しかし、これは今日の実用に合ってい
ない。セラミック工業材料のもっと一般的な使用にとっ
ての、難点は材料のもろさにある。このもろさは強度デ
ータに消散する傾向と共に過大負荷と熱衝撃に過大に敏
感な結果となる。
Ceramic materials exhibit high theoretical strength determined by the bonding energies of their atoms. However, this is not suitable for today's practice. A drawback to the more general use of ceramic engineering materials is the brittleness of the materials. This brittleness, along with a tendency to dissipate in strength data, results in excessive sensitivity to overload and thermal shock.

セラミック材料のもろさとそれに関係する低破壊しん性
に対処する方法は所謂強化メカニズム(応力誘起相変換
、マイクロクランク強化及び偏寄強化)と繊維強化(セ
ラミック母材にセラミックファイバやウィスカーの混入
)の使用である。
Methods to address the brittleness of ceramic materials and the associated low fracture toughness include so-called strengthening mechanisms (stress-induced phase transformation, micro-crank strengthening and biased strengthening) and fiber reinforcement (incorporation of ceramic fibers or whiskers into the ceramic matrix). is of use.

別の方法には、このセラミック複合材料の破壊しん性レ
ベルをセラミック炭化物ともろいスチールのレベルに近
づけることである。最も注目されているセラミック材料
はA l 203 、 Zr0t 、 Si3N4又は
SiCに基づく組成物である。
Another approach is to bring the fracture fragility level of the ceramic composite closer to that of ceramic carbides and brittle steels. The most interesting ceramic materials are compositions based on Al 203 , Zr0t , Si3N4 or SiC.

今日のもう1つの問題は再現性に劣ることである。これ
もセラミック材料のもろさと低破壊しん性に関係してい
る。これは結果として最大許容欠陥サイズ(マイクロク
ランク、気孔、大きなグレンや結晶)を金属の1001
1In以上のサイズに対し、10〜20Innという小
さいサイズに抑えざるを得ない。
Another problem today is poor reproducibility. This is also related to the brittleness and low fracture resistance of ceramic materials. This results in a maximum allowable defect size (microcranks, pores, large grains or crystals) of 1001 in metals.
Compared to the size of 1 Inn or more, the size must be kept to a small size of 10 to 20 Inn.

これは原材料の純度と外物粒子の無いこと及びにこの種
欠陥を招来しないための製造工程に対する需要を極めて
大きくしている。
This places great demands on the purity of the raw materials and the absence of extraneous particles, as well as on manufacturing processes that do not introduce such defects.

更に、セラミック焼結体は機械加工で、強度の決定の尺
度となり得る表面に損傷が生じる。
Furthermore, machining of ceramic sintered bodies results in surface damage that can be used as a measure of strength.

もろさに起因して、セラミック材料は一般にその性質上
非鍛造性のものである、即ち単一の欠陥(最弱リンク)
が破壊を引き起こす。セラミック切削材料の破壊しん性
は極めて重要である。従来のモノリシックセラミック材
料は原則的には比較的低い破壊しん性を、ZrO□や部
分安定化ZrO,の存在する組成物の場合を例外として
、有している。
Due to their brittleness, ceramic materials are generally non-forgeable in nature, i.e. single defects (weakest link)
causes destruction. The fracture resistance of ceramic cutting materials is extremely important. Conventional monolithic ceramic materials have as a rule a relatively low fracture resistance, with the exception of compositions in which ZrO□ or partially stabilized ZrO is present.

ZrO□の正方晶系変態はち密焼結セラミック体中に、
又は小量のYzO:t 、 MgO及び/或いはCaO
をZrO,に焼結前に添加して成る複合物において、準
安定形に維持される。SiCとA l 20:I等のモ
ノリシック材料は、他方で3〜5MPam””の低破壊
しん性と200〜500MPaレベルの強度を有してい
る。金属切削用のアルミナ基セラミック切削工具は極端
に良好な化学安定性に特長があり、従って酸化や化学的
溶解による摩耗を被ることなくチソプフォーミング工作
を高速度で行うのに使用することが出来る。純粋なアル
ミナ材料の使用にとっての厳しい制約は、機械的衝撃に
この材料が敏感であることであり、この敏感さがフライ
ス加工等の断続切削作業のための有用性を減じてしまう
Tetragonal transformation of ZrO□ is in the densely sintered ceramic body,
or a small amount of YzO:t, MgO and/or CaO
is maintained in a metastable form in composites made by adding ZrO to ZrO, before sintering. Monolithic materials such as SiC and Al 20:I, on the other hand, have low fracture toughness of 3-5 MPa" and strengths on the order of 200-500 MPa. Alumina-based ceramic cutting tools for metal cutting are characterized by extremely good chemical stability and can therefore be used to carry out chisopforming operations at high speeds without suffering from wear due to oxidation or chemical dissolution. . A severe limitation to the use of pure alumina materials is the material's sensitivity to mechanical shock, which reduces its usefulness for interrupted cutting operations such as milling.

セラミック材料の破壊しん性が繊維やウィスカーを混入
することで著しく改良されることはよく知られている。
It is well known that the fracture resistance of ceramic materials can be significantly improved by incorporating fibers or whiskers.

ウィスカーは直径5廂以下、多くの場合2−以下の非常
に細い毛様単一結晶を一般には意味している。ファイバ
材料は常に多結晶であり、原則として5馳以上の直径で
ある。例えば、これまでの文献には、へβ20.母材中
の細いSicウィスカーが倍加した破壊しん性、−段と
優れた破壊強度及び倍以上の信頼性等の非常に好ましい
効果を充分な量のウィスカーの添加で以ってどうして得
られるのかについて充分な説明が為されている。しかし
、SiCウィスカー強化アルミナ材料では、高度の材料
特性を利用するがために要求される高密度にち密化する
ことは難しい。
Whiskers generally refer to very fine hair-like single crystals less than 5 feet in diameter, often less than 2 feet in diameter. The fiber material is always polycrystalline and, as a rule, has a diameter of 5 or more. For example, in previous literature, β20. How can thin SiC whiskers in the base metal provide extremely favorable effects such as doubled fracture resistance, much better fracture strength, and more than doubled reliability by adding a sufficient amount of whiskers? Sufficient explanation has been given. However, SiC whisker-reinforced alumina materials are difficult to densify to the high densities required to utilize advanced material properties.

無加圧、焼結方法は小量のSiCウィスカーを添加する
場合に用いられるが、これは最適の補強をもたらすもの
ではない。この添加量が多くなれば、それだけもっと高
価につくホットプレス或いはホット均衡プレスを適用し
なければならない。
Pressureless, sintering methods are used with the addition of small amounts of SiC whiskers, but this does not provide optimal reinforcement. The larger the amount added, the more expensive a hot press or hot isostatic press must be applied.

これらの改良は、機械的性能が限界要因とされていて、
アルミナのようなセラミック母材の多くの利点が利用出
来ない多くの分野への適用の可能性の門戸を開いている
。この種の重要な応用にはセラミックを切削加工、例え
ば旋削、フライス、穿削(ドリル)等に使用することで
ある。また内燃機関やガスタービンのような高温分野の
適用にも、改良された性能が新しい可能性の門戸を開い
ている。
Mechanical performance is considered to be the limiting factor for these improvements.
The many advantages of ceramic matrix materials such as alumina open the door to potential applications in many areas where they are not available. An important application of this type is the use of ceramics in cutting operations, such as turning, milling, drilling, etc. The improved performance also opens up new possibilities for high-temperature applications such as internal combustion engines and gas turbines.

アルミナ基セラミック材料に硬質構成要素の粒子を混入
すると好ましい効果、即ち耐摩耗性が現われる。例えば
、アルミナにTiCやTiNを添加すると、特定の金属
切削加工用のインデキシャブル切削インサートとして極
めて良好な特性を備えた材料を生み出す。
The incorporation of particles of hard components into alumina-based ceramic materials exhibits a favorable effect, namely wear resistance. For example, the addition of TiC or TiN to alumina produces a material with very good properties as an indexable cutting insert for certain metal cutting applications.

製造のためめ限界要因は、耐火硬質成分相が、粒子やフ
ァイバ形状の如何に依らず、ホン1〜プレスのような特
殊な方法を用いずには最適な効果を得るために望まれる
体積フラクションで高密度に焼結することは不可能であ
る。このホットプレスは高価な技術であり、複雑な外形
の焼結物の製造には限界がある。
The limiting factor for manufacturing is that the refractory hard component phase, regardless of the particle or fiber shape, has the desired volumetric fraction for optimum effectiveness without special methods such as pressing. It is impossible to sinter at high density. This hot pressing is an expensive technique, and there are limits to the production of sintered products with complex external shapes.

本発明者はアルミナに金属酸化物を添加し、この添加が
焼結性と構造とにどのように影響するのかを長期に亘っ
て研究して来た。その結果、大半の金属酸化物は悪影舌
があることが判明した。例えば、低密度やアルミナ上の
異常グレン成長が生じる。1例を挙げれば、本発明者は
、不活性ガス雰囲気での焼結時にアルミナへの酸化クロ
ム(CrzO+)の添加だけがグレンの異常成長を促す
ことを発見した。しかし、本発明は周期律表のTVB。
The present inventor has added metal oxides to alumina, and has studied for a long time how this addition affects sinterability and structure. As a result, it was found that most metal oxides have negative effects. For example, low density and abnormal grain growth on alumina occur. To give one example, the inventors have discovered that only the addition of chromium oxide (CrzO+) to alumina during sintering in an inert gas atmosphere promotes grain abnormal growth. However, the present invention is TVB of the periodic table.

VB又はVIB族の元素の適当な組合せと共にアルミナ
に酸化クロムを添加すると、上記のようなグレン異常成
長のような悪い挙動を呈しないという驚くべき事実を発
見した。その代り、極めて微細なグレンの均−且つち密
な複合物が得られた。本発明者はこの複合物が硬度と化
学的安定性が非常に高いと共に格段に増大したタフネス
挙動を示すことを発見した。タフネスの増大が硬質材を
ファイバ形態で、例えばZrO□の存在下でアルミナに
TiNやTiCのウィスカーを添加し且つクロムの添加
量が2 w、 t、%〜10w、t、%であるときに、
生じると特に断言することが出来る。切削工具材として
この複合物を試験した結果、これは非常に良好な挙動を
呈した。
It has been surprisingly discovered that when chromium oxide is added to alumina with a suitable combination of group VB or VIB elements, it does not exhibit the adverse behavior of grain overgrowth described above. Instead, a uniform and dense composite of very fine grains was obtained. The inventors have discovered that this composite exhibits significantly increased toughness behavior with very high hardness and chemical stability. Increased toughness can be obtained when the hard material is in the form of fibers, for example when TiN or TiC whiskers are added to alumina in the presence of ZrO and the amount of chromium added is between 2 w,t,% and 10 w,t,%. ,
It can be stated with particular certainty that this will occur. Testing of this composite as a cutting tool material showed that it behaved very well.

更に、別の実験によれば、Crz03以外のIVB。Furthermore, according to another experiment, IVB other than Crz03.

VB又はVIB族の元素の酸化物を少量、好ましくは当
該族の元素の炭化物、窒化物、又はほう化物等の硬質耐
火化合物と共に添加することによりアルミナ基複合物は
一層容易に焼結することが出来た。酸化物は、多かれ少
かれ、グレン境界にある液相を介してオキシカーバイド
のような相を生成する反応により焼結助勢するようにみ
える。このようにして、複合物材料の無加圧焼結が可能
となった。しかし、加熱中に1つの酸化物に分解する酸
化クロムやクロム化合物によって得られたような良好な
効果は見当らなかった。
Alumina-based composites can be sintered more easily by adding small amounts of oxides of elements from groups VB or VIB, preferably together with hard refractory compounds such as carbides, nitrides, or borides of elements from that group. done. Oxides appear to aid sintering to a greater or lesser extent by reactions that form oxycarbide-like phases via liquid phases at the grain boundaries. In this way, pressureless sintering of composite materials became possible. However, the good effects obtained with chromium oxide and chromium compounds, which decompose into one oxide during heating, were not found.

1つがクロミアである異なる酸化物と硬質成分を組合せ
ることにより、必要な特性を持ったセラミック複合物材
料が要望通りに得られる。例えば、約7%の酸化クロム
、2%のジルコニア及び30%の窒化チタン−炭化チタ
ン混合物をアルミナに添加したものから、窒素の保護雰
囲気の下での1600℃の無加圧焼結により注目に価す
る複合物材料が得られた。そのビッカース硬度はアルミ
ナセラミックよりも優れており、又破壊しん性は著しく
増大していた。この材料はち密で約11rm又はそれ以
下の微細なグレン状であり、且つ優れた切削工具挙動を
呈した。殆んど焼結スキン(sinteringski
n)は見当らなかった。この種の表面領域は通常高温処
理のときに雰囲気と焼結体の間の望ましくない反応によ
り生起する。従って、複雑な外形は低温下で最終的に形
成され、全熱又は殆んど研磨や後形成処理を必要としな
い。比較として、アルミナに7%の酸化クロムだけ又は
7%酸化クロムと2%Zr0gを添加したものは、16
00’Cより低い焼結温度ではち密な材料は得られない
′し、これより高い温度では異常グレン成長をもたらす
By combining hard components with different oxides, one of which is chromia, ceramic composite materials with the required properties can be obtained as desired. For example, from the addition of approximately 7% chromium oxide, 2% zirconia and 30% titanium nitride-titanium carbide mixture to alumina, a remarkable A suitable composite material was obtained. Its Vickers hardness was superior to that of alumina ceramics, and its fracture resistance was significantly increased. This material was dense, with fine grains of about 11 rm or less, and exhibited excellent cutting tool behavior. mostly sintering skin
n) was not found. This type of surface area usually occurs during high temperature processing due to undesirable reactions between the atmosphere and the sintered body. Therefore, the complex contours are finally formed at low temperatures and require no or little polishing or post-forming processing. For comparison, alumina with 7% chromium oxide alone or 7% chromium oxide and 2% Zr0g added to 16
Sintering temperatures lower than 00'C do not result in dense materials, and temperatures higher than this result in abnormal grain growth.

本発明者は、一連の実験をして、TiN及び/或いはT
iCの硬質成分を含有するアルミナ材料の微細構造に及
ぼす影舌をZrO2とCrzO+の添加量を変えて研究
した。電子マイクロプローブ分析はCr2O。
The inventor conducted a series of experiments and determined that TiN and/or T
The effects on the microstructure of alumina materials containing iC hard components were studied by varying the amounts of ZrO2 and CrzO+ added. Electron microprobe analysis is Cr2O.

の添加による微細構造への幾つかの驚くべき正の(有益
な)効果を明らかにした。ZrO2のみの添加では、焼
結材料の密度に関し小さな正効果が注目され得るが、な
お非常に高い約1800℃の焼結温度を必要とする。得
られた構造は2〜4陶の粗いグレン状であり、添加Zr
O□は非均質のチタン−ジルコニウム相(Ti 、 Z
r(C,N、O)のタイプ)を生成している硬質成分と
反応するか、或いは不活性酸化物相に変換している、即
ち活性の準安定正方晶系の変態に留っていなかった。
revealed some surprising positive (beneficial) effects on the microstructure by the addition of . With the addition of ZrO2 alone, a small positive effect on the density of the sintered material can be noted, but still requires a very high sintering temperature of approximately 1800°C. The structure obtained was a coarse grain-like structure with 2 to 4 grains, and the added Zr
O□ is a non-homogeneous titanium-zirconium phase (Ti, Z
r (of type C, N, O)) or is converted into an inactive oxide phase, i.e. does not remain in an active metastable tetragonal modification. Ta.

破壊しん性の測定値は低い値であった。CrzO:+を
ZrO2と共に添加したものは、前述したように、焼結
温度を約1600℃に低下させることが出来たし、それ
でもなお密度は非常に高い値であった。この場合、1−
より小さい非常に微細なグレン状の微細構造が得られた
。添加したZrO2は更には反応せず、その構造中で正
方晶系を高度に維持していた。
The measured value of fracture strength was low. As mentioned above, when CrzO:+ was added together with ZrO2, the sintering temperature could be lowered to about 1600°C, and the density was still very high. In this case, 1-
A smaller, very fine grain-like microstructure was obtained. The added ZrO2 did not react further, and the structure maintained a high degree of tetragonal system.

原料から来るSi とその他の不純物が非常に小量の結
晶相の中で冨むことになり高温特性を特に劣化せしめる
ものとして知られているガラス状フィルムとして残留し
ないので、CrzO3の添加はグレン境界を一層純化す
るように思われる。クロム含有材料に関する測定はこの
材料がHV 1 >1900の高硬度とK rc > 
5 MPam””の顕著に高い破壊しん性とを併せ有す
ることを示していた。
The addition of CrzO3 occurs at grain boundaries, since the Si and other impurities coming from the raw materials accumulate in very small amounts of the crystalline phase and do not remain as a glassy film, which is known to particularly degrade high-temperature properties. It seems to further purify the . Measurements on chromium-containing materials show that this material has a high hardness with HV 1 >1900 and K rc >
It was shown that the material had a significantly high fracture toughness of 5 MPam''.

本発明は、従って、アルミナに基づく並はづれた特性を
備えた材料に関する。この本発明の材料は耐火硬質成分
の添加により得られる利点を向上させた破壊しん性と組
合せるものである。微細構造と相組成の好ましい選択に
よってアルミナ基公知組成物より優れた特性の組合せが
得られた。本発明の他の面は、所謂無加圧焼結によりこ
の種の優れた材料を製造する方法である。
The invention therefore relates to materials with extraordinary properties based on alumina. This material of the invention combines the benefits obtained by the addition of a refractory hard component with improved fracture resistance. The favorable selection of microstructure and phase composition resulted in a combination of properties superior to those of known alumina-based compositions. Another aspect of the invention is a method for producing this type of superior material by so-called pressureless sintering.

この新規な複合物材料は幾つかの利点が得られる程度に
低い温度で焼結することが出来る。−層微細なグレン状
微細構造は一段と向上した機械的特性を与える。変換強
じん化メカニズムによってセラミ・ツク複合物のタフネ
スを大きく向上させるジルコニアやハフニアは他の不活
性化合物に変換されることなく添加され得る。代表的な
ものとしていえば、ジルコニアやハフニアの添加と窒素
の保護雰囲気下で一層高い温度で焼結することにより、
これらの化合物は良好な特性を劣化させるオキシ窒化物
や窒化物に変換される。
This new composite material can be sintered at low enough temperatures to provide several advantages. - Layer-fine grain-like microstructure provides improved mechanical properties. Zirconia and hafnia, which greatly improve the toughness of ceramic-tsuku composites through a conversion toughening mechanism, can be added without being converted into other inert compounds. Typically, by adding zirconia or hafnia and sintering at higher temperatures under a protective atmosphere of nitrogen,
These compounds are converted to oxynitrides and nitrides which degrade good properties.

添加したZrO□、 uroz又は部分安定化ジルコニ
アを低い温度において焼結材料中で準安定正方晶系の変
態として高度に留まっていることは重要なことである。
It is important that the added ZrO□, uroz or partially stabilized zirconia remains highly in the sintered material as a metastable tetragonal modification at low temperatures.

正方晶系のZr0zの相対量はX線回折分析により決る
値としての70%より高い。Zr0zの総量は2〜16
w、t、%で、好ましくは2〜1O−0z1%である。
The relative amount of tetragonal Zr0z is higher than 70% as determined by X-ray diffraction analysis. The total amount of Zr0z is 2 to 16
w, t, %, preferably 2 to 1 O-0z1%.

炭化物、窒化物又はホウ化物等の耐火材料は、特に5〜
50w、t、%、好ましくは10〜4o匈、t1%でア
ルミナ組成物に含有されるのが妥当である。この種材料
は単独、組合、又は混合結晶、例えばチタン炭窒化物と
して存在することが出来る。特に適した材料としては、
周期律表のIVB 、VB又はVIB族の元素又はアル
ミニウム、ホウ素、シリコン、好ましくはチタン、ジル
コニウム、モリブデン又はタングステンの炭化物、窒化
物又はホウ化物を挙げ得る。
Refractory materials such as carbides, nitrides or borides are particularly suitable for
It is appropriate that it be contained in the alumina composition in an amount of 50 w, t, %, preferably 10 to 4 o, t, 1%. Such materials can be present alone, in combination, or as mixed crystals, such as titanium carbonitride. Particularly suitable materials include
Mention may be made of the elements of groups IVB, VB or VIB of the periodic table or carbides, nitrides or borides of aluminium, boron, silicon, preferably titanium, zirconium, molybdenum or tungsten.

耐火材料は粒子及び/或いはウィスカー、ファイバー又
はプレートレットとして存在してよい。
The refractory material may be present as particles and/or whiskers, fibers or platelets.

好ましい微細構造を得るために、10卿以下、好ましく
は5p以下の平均グレンサイズを有していなければなら
ない。ウィスカー又はファイバーは直径が51!IIl
以下、好ましくは2 txn以下で、長さ/直径の比が
10より大きく、好ましくは15より大きいものである
べきである。プレートレットは5〜50ρの直径と0.
5〜8μmの肉厚を有しているべきである。
In order to obtain a preferred microstructure, it must have an average grain size of less than 10 microns, preferably less than 5 p. The diameter of the whisker or fiber is 51! IIl
It should preferably be less than or equal to 2 txn, and the length/diameter ratio should be greater than 10, preferably greater than 15. The platelets have a diameter of 5-50ρ and a diameter of 0.
It should have a wall thickness of 5-8 μm.

耐火ウィスカー、ファイバー又はプレートレットの添加
量はアルミナ母材に良好な強化効果を与えるために5 
w、 t、%より大きく、好ましくは10w、 t、%
より大きくするべきであるが、40v、t、%より小で
あるべきである。TiN 、 Tic及びTiBz又は
ウィスカー状のこれらの相の混合化合物は特に適してい
る。相対密度は理論密度(TD)の98%より冑<、好
ましくはTDの98%より高くあるべきである。同時添
加のZrO7やII f O2の量は2−9月9%より
大きく、クロミア(chromia)の添加量は1w、
t、%より大きくあるべきである。
The amount of refractory whiskers, fibers or platelets added is 5 to 5 to give a good reinforcing effect to the alumina matrix.
greater than w,t,%, preferably 10w,t,%
It should be larger, but smaller than 40v,t,%. TiN, Tic and TiBz or mixtures of these phases in the form of whiskers are particularly suitable. The relative density should be greater than 98% of the theoretical density (TD), preferably greater than 98% of TD. The amount of simultaneously added ZrO7 and II f O2 is larger than 9% in February-September, and the amount of chromia added is 1w,
t, should be greater than %.

本発明者は、最適な特性を得ろためにアルミナと耐火硬
質相とは別にセラミック複合物の相組成はZrO□、I
(fo□及び/或いは部分安定化ZrO,を含有すべき
であることを見い出した。ZrO□等の添加量は2〜1
6w、t、%、好ましくは2〜10iv、t、%であり
、正方晶系のZrO□O量はX線回折分析で決まる存在
しているZrO□量の70%より大で、好ましくは80
%より大であるべきである。クロムは上述の相の1つ、
主としてアルミナ及び/或いは耐火硬質相に一体化され
て存在しなければならないが、微細構造中の相を含有す
るクロム現体として存在することも許される。クロムの
総1はCr2O。
In order to obtain optimum properties, the inventors have determined that the phase composition of the ceramic composite is ZrO□, I
It has been found that it should contain fo□ and/or partially stabilized ZrO.The amount of ZrO□ etc. to be added is 2 to 1
6w,t,%, preferably 2 to 10iv,t,%, and the amount of tetragonal ZrO□O is greater than 70% of the amount of ZrO□ present as determined by X-ray diffraction analysis, preferably 80%.
Should be greater than %. Chromium is one of the phases mentioned above,
It must be primarily present integrated with the alumina and/or refractory hard phase, but it is also permissible to be present as a chromium entity containing phase in the microstructure. Total 1 of chromium is Cr2O.

として計算した1〜2C)v、t、%、好ましくは2〜
10w、t、%に相当するものであるべきである。材料
は98%以上、好ましくは99%以上の相対密度で以っ
てち密に焼結されるべきである。クロムは別の混合酸化
物、水酸化物等々の形式で添加してもよい。これらのも
のは加熱又は焼結工程で酸化物相を含有するクロムに分
解又は変換されるものである。
1-2C) v,t,%, preferably 2-2C calculated as
It should correspond to 10 w,t,%. The material should be densely sintered with a relative density of greater than 98%, preferably greater than 99%. Chromium may be added in the form of other mixed oxides, hydroxides, etc. These materials are decomposed or converted into chromium containing an oxide phase during the heating or sintering process.

本発明に係わるセラミック材料はこれを耐火硬質材料の
薄い摩耗抵抗層によって被覆することにより更に改良す
ることが出来る。このセラミック材料は、コア(芯部)
とは異なる組成及び/或いは構造を持った表面領域を得
るために、再度、即ち二次の焼結処理してもよい。この
表面領域の代表的なものは焼結スキンより厚く、研磨作
業後でも残留している。
The ceramic material according to the invention can be further improved by coating it with a thin abrasion-resistant layer of a refractory hard material. This ceramic material has a core (core part)
In order to obtain a surface area with a different composition and/or structure, a second or second sintering treatment may be performed. This surface area is typically thicker than the sintered skin and remains even after polishing operations.

倒」」進上1月 アルミナとジルコニアの原材料を注意深く粉砕して、準
ミクロンサイズにした。この粉砕原料を乾燥させて、果
粒にし、これを加圧して粉末コンパクトを作った。これ
を1600°Cで2時間、空気中で焼結した。結果の密
度は下記の表に示されている。この結果はTD(理論密
度)の98%より大きいがより多くのZrO□の添加の
場合におけるTDの99%より大きくない。X線回折測
定は正方晶系ZrO□の相対量がZrO□の添加量が小
さい場合に大きいが、16w、t、%のZrO□添加に
おいて75%の正方晶系ZrO,に降下した。この例は
16w、t、%以下のZrO□を正方晶系の割合が70
%を越えるならば添加することが出来る。
In January, the raw materials of alumina and zirconia were carefully crushed into sub-micron size. This pulverized raw material was dried and made into granules, which were then pressed to make a powder compact. This was sintered at 1600°C for 2 hours in air. The resulting densities are shown in the table below. This result is greater than 98% of TD (theoretical density) but not greater than 99% of TD in the case of more ZrO□ addition. X-ray diffraction measurements showed that the relative amount of tetragonal ZrO□ was large when the added amount of ZrO□ was small, but it decreased to 75% tetragonal ZrO when ZrO□ was added at 16 w, t, %. This example uses less than 16w,t,% of ZrO□ with a tetragonal proportion of 70%.
It can be added if it exceeds %.

TDの99%より高い密度を達成するために、ボスト−
)(IP (ホット均衡ブレス)を1500’c、10
0MPaで1時間行った。正方晶系ZrO□の相対量は
このホットプレスによる焼結によっては変化しなかった
To achieve density higher than 99% of TD, Bost-
) (IP (hot equilibrium breath) at 1500'c, 10
The test was carried out at 0 MPa for 1 hour. The relative amount of tetragonal ZrO□ was not changed by this hot press sintering.

以下余白 0              99.1      
99.82      96     99.0   
   99.84      93     98.9
      99.66       B5     
98,9      99.7B       79 
    98.8      99.816     
 75     98.7      99.920 
     67     98.5     99.7
24      62     9B、2      
99.5別λ−けり引用し アルミナと窒化チタンの原料を注意深く準ミクロンサイ
ズに粉砕した。この粉砕原料を乾燥して果粒にし、次い
で加圧して粉末コンパクトを作った。焼結は保護窒素雰
囲気の下で2時間、1775℃で行われた。
Below margin 0 99.1
99.82 96 99.0
99.84 93 98.9
99.66 B5
98,9 99.7B 79
98.8 99.816
75 98.7 99.920
67 98.5 99.7
24 62 9B, 2
The raw materials for alumina and titanium nitride were carefully ground to sub-micron size. This ground raw material was dried into granules and then pressed into powder compacts. Sintering was carried out at 1775° C. for 2 hours under a protective nitrogen atmosphere.

得られた密度は表Hに示されている。この密度は約25
w、t、%までのTiN添加ではTDの98%より高い
が、TiN添加ではTDの99%より高くはない。ポス
ト−HI P処理を1600℃、100MPaで2時間
行うことが密度の向上のために必要である。
The resulting densities are shown in Table H. This density is about 25
TiN additions up to w,t,% are higher than 98% of TD, but TiN additions are not higher than 99% of TD. A post-HIP treatment at 1600° C. and 100 MPa for 2 hours is necessary to improve the density.

この例は高焼結温度にも拘わらず、TiN等の代表的硬
質成分の添加がlQw、t、%より大きい量の添加にお
いて許容密度をもたらさない。
In this example, despite the high sintering temperature, the addition of typical hard components such as TiN does not result in acceptable densities at additions greater than 1Qw,t,%.

0    99.1      99.810    
9B、9      99.720    98.3 
     99.330    97.6      
99.440    96.9      99.15
0    95.7      98.8肛 ZrO,、TiN、 Tic及びCrzO=を添加した
多数のアルミナ材料を調製した。これらの材料光1〜阻
9を窒素雰囲気下で1775℃で2時間焼結した。全焼
結ブランクは1775℃では約0.1〜0.2 *wa
の焼結スキンを有していた。二つの材料(m21[L4
)は1600℃、 100MPaで2時間ボスト−HI
Pにより熱処理された。材料NQlo〜20は1650
℃で1時間焼結されたが、望ましくない目立った焼結ス
キンは見当らなかった。本発明に係わる材料は磁10〜
15と隅17〜20である。これら本発明の全ての材料
に関しては、焼結温度は低いにも拘わらず非常に良好な
、即ち高い密度が得られた。また、これらのケースでは
、ZrO2が存在し、正方晶系ZrO2の量は大きい。
0 99.1 99.810
9B, 9 99.720 98.3
99.330 97.6
99.440 96.9 99.15
A number of alumina materials doped with ZrO, TiN, Tic and CrzO= were prepared. These materials 1 to 9 were sintered at 1775° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. Fully sintered blank has a temperature of about 0.1 to 0.2 at 1775℃ *wa
It had a sintered skin. Two materials (m21[L4
) was Bost-HI for 2 hours at 1600℃ and 100MPa.
Heat treated with P. Material NQlo~20 is 1650
It was sintered for 1 hour at 0.degree. C. and no undesirable noticeable sintered skin was observed. The materials related to the present invention are magnetic 10~
15 and corners 17-20. For all these materials of the invention, very good, ie high, densities were obtained despite the low sintering temperatures. Also, in these cases, ZrO2 is present and the amount of tetragonal ZrO2 is large.

130%TiN         97.6   −2
30%TiN         99.4   − ポ
スト−旧515%TiN+15%TiC96,4730
%TiN、 2%Zr0z    9B、8   68
830%TiN、 4%Zr0t    99.5  
 489 30%TiN、8%Zr0t      9
9.3    332%ZrO2,2%Crz(h  
    98.6     >905NGN12041
2型の切削インサートを材料lIh2 、3゜4 、8
 、9.10,11,12,13.14及び15のブラ
ンクから研磨して作成した。材料隘10〜15は、本発
明に従って製造された。
130%TiN 97.6-2
30%TiN 99.4 - Post - Old 515%TiN+15%TiC96,4730
%TiN, 2%Zr0z 9B, 8 68
830%TiN, 4%Zr0t 99.5
489 30% TiN, 8% Zr0t 9
9.3 332%ZrO2,2%Crz(h
98.6 >905NGN12041
Cutting inserts of type 2 are made of materials lIh2, 3゜4, 8
, 9.10, 11, 12, 13.14 and 15 blanks. Materials Nos. 10-15 were manufactured in accordance with the present invention.

次の性能試験を行った。The following performance tests were conducted.

A、スチール5S2310(IIRC64)を60m/
分の速度で連続旋削。但し送り速度0.23mm/回転
:及び切削深さ0.5 m。寿命の判定規準は破壊であ
り、下記の表に与えられた値は6試験の平均値である。
A, Steel 5S2310 (IIRC64) 60m/
Continuous turning at a speed of minutes. However, the feed rate is 0.23 mm/rotation: and the cutting depth is 0.5 m. The criterion for life is failure and the values given in the table below are the average values of 6 tests.

以下余白 −l二」圭−−涛二〕L工止し 2         4.87 3         2.99 4         3.61 8         0.54 9         0.54 10         5.65 11         7.29 12         4.49 13         6.93 14         5.58 15         8.21 B、エツジ破壊しん性の試験のための特別の工作物に関
する鋳鉄の断続旋削。
Below is the margin -l2" Kei - Takuji] L finishing 2 4.87 3 2.99 4 3.61 8 0.54 9 0.54 10 5.65 11 7.29 12 4.49 13 6 .93 14 5.58 15 8.21 B. Interrupted turning of cast iron on special workpieces for testing edge fracture resistance.

但し、速度400m/分、送り0.2(bm/回転及び
切削深さ2**。
However, the speed is 400 m/min, the feed is 0.2 (bm/rotation, and the cutting depth is 2**.

寿命の判定規準は破壊であり、下記の表中の値は15個
のサンプル試験の平均値である。
The criterion for lifespan is failure, and the values in the table below are the average values of 15 sample tests.

−林一料一   −寿一命」圀[ 21゜ 48 3         1.31 4         1.67 13         2.49 9         2.59 10         1.28 11          2.20 12          1、 63 13          2.45 14          2.33 15          1.27 C0鋳鉄旋削(SSO125)における摩耗抵抗。− Hayashi Ichiryoichi − Kotobuki Ichimei” Kuni [ 21゜48 3 1.31 4 1.67 13 2.49 9       2.59 10 1.28 11 2.20 12 1, 63 13 2.45 14 2.33 15 1.27 Wear resistance in C0 cast iron turning (SSO125).

但し、速度600m/分、送り0.25m5/回転及び
切削深さ1. O*m。
However, the speed is 600 m/min, the feed is 0.25 m5/rotation, and the cutting depth is 1. O*m.

以下余白 D、スチール(SS2541−03)の旋削における寿
命。
Margin D below shows the life in turning steel (SS2541-03).

但し、切削速度475m/分、送り0.30mm/回転
、及び切削深さ’1**。
However, the cutting speed was 475 m/min, the feed was 0.30 mm/rotation, and the cutting depth was '1**.

寿命の判定規準は破壊であり、下記の表の値は3個のサ
ンプル試験の平均値である。
The criterion for longevity is failure and the values in the table below are the average of three sample tests.

以下余白 lセ(−−事Hし1飢− 21,2 31、2 40、8 80、5 91、0 101,5 111,4 121,0 131,6 141,4 151,5 E、バルク破壊しん性を試験するための特別の工作物に
おける鋳鉄(S50125)の断続旋削。
The following margins (--1 starvation) 21, 2 31, 2 40, 8 80, 5 91, 0 101, 5 111, 4 121, 0 131, 6 141, 4 151, 5 E, bulk destruction Interrupted turning of cast iron (S50125) in special workpieces for testing toughness.

但し、切削速度500m/分、送り0.50mm/回転
、及び切削深さ0.3sm。
However, the cutting speed was 500 m/min, the feed rate was 0.50 mm/rotation, and the cutting depth was 0.3 sm.

寿命の判定規串は破壊であり、下記の表の値は21個の
サンプル試験の平均値である。
The criterion for determining lifespan is failure, and the values in the table below are the average values of 21 sample tests.

−田1旧(−−涛二〕しkたと 3          1.41  。-Ta1 old (--Touji) and k 3 1.41.

10         1、 66 11         2.62 12         1.82 13         3.91 14         2.56 15         3.09 ML( 焼入鋼(IIRC62)のボールベアリングの連続旋削
10 1, 66 11 2.62 12 1.82 13 3.91 14 2.56 15 3.09 ML (Continuous turning of hardened steel (IIRC62) ball bearings.

但し、切削速度70m/分、送り0.711■/回転、
切削深さ0.5 w、切削用流体無し、及びインサート
タイプRNGN120800、工具寿命は三つの試験の
平均とした。
However, cutting speed 70m/min, feed 0.711■/rotation,
Cutting depth 0.5 w, no cutting fluid, and insert type RNGN120800, tool life was the average of three tests.

例3の材料隘3と隘15を用いた。材料隘3のインサー
トは完全5個分の寿命であったのに対し、材料tt15
のインサートは58個分の寿命であった。
Materials No. 3 and No. 15 of Example 3 were used. The insert with material TT15 had a lifespan of 5 complete inserts.
The lifespan of the inserts was 58.

■立 熱硬度をビッカースインデンテーション法により100
0 g負荷で測定した。材料は例3の11h2 、3゜
8及び15を用いた。4 w、 t、%のZrO,を添
加されたアルミナを参照材料として用いたが、本発明に
係る材料階15に熱硬度の向上が見られた。
■ Rising heat hardness is 100 by Vickers indentation method.
Measured with 0 g load. The materials used were 11h2, 3°8 and 15 of Example 3. Alumina doped with 4 w, t, % ZrO was used as a reference material, and an improvement in thermal hardness was observed in material grade 15 according to the present invention.

参照    1980   1180   730尉亙 硬質成分として23w、t、%のTiNと7 w、 t
、%のTiCを含む一連のアルミナ材料を低温度で異な
る金属酸化物を添加して焼結した。その結果は下記の表
に要約される。
Reference 1980 1180 730 23w,t,% TiN and 7w,t as hard components
A series of alumina materials containing ,% TiC were sintered at low temperature with the addition of different metal oxides. The results are summarized in the table below.

以下余白 1600   1    87.3    −−−” 
    2   88.5    −−〜1650  
 1   88.1    −−−〃2   89.7
    −− 1700   1   90.4    −−−〃2 
   91.8    −−− 3.5%Crz(h            1600
   1   96.2    −−−〃2   −9
7.3    −−〜 1650   1    97.9    −−−〃2
    98.G     −−−170019’1.
4    −−− ”     2    99.7    −m−4%Z
r0z、7%叶zoz     1600  1  9
8.4  86II2    99.I     Q3
1650   1    99.5    92〃2 
   99.5    92 1700   1    99.8   79〃2  
 99.7   82 29%ZrO,,10,5%Crz(h   1600
  1  99.6  >90〃2   +00.0 
  >90 1650  1   100.0   >90〃210
0.0〉90 1700   1   100.0   >90〃2 
  100.0   >90 8%7.rth、3.5?−6Crz(h     1
600  1   99.3   83〃2    9
9.3    87 1650   1    99.7   90〃2  
  99.3    80 1700   1   99.7   84〃2   
99.8   83 12%7rOz、 +2%CrzO31600199,
250〃2   99.6   56 1650   1   99.2   39”    
 2   99.2   531700   1   
99.2   30712   99.6   31 4%Zr0z、10.5%CrzOi    1600
  1   99.4   74=−299,576 1650199,570 〃2   99.7   7+ 1700   1   99.8   65〃2   
99.8   68 2%Zr0z、1%門o0z     1600  2
  93.2 41’jj%ll不可1650   1
    95.3     =2%1r02.6%門o
0i       1600  2   91.2  
   ”1650    ]     92.0   
  −22%Zr0z+ 10%Mo0i      
1600   ]    89.5     ”lG5
0]92.2ノI 2%Zr(h、6%−0,160029,1,7l/1
650   1    95.3     ”2%Zr
O2,6%v、o51600  2   92.716
50   1    93.0 2%Zr0z、6%NbzOs      1600 
 2   97.8   >901650   1  
  98.6   >902%Zr0z、10%Nbz
05    1600  2   98.8   >9
01650   1   99.1   >902%Z
r0z、6%FezOx     1600  2  
92.4  検知不可1650  1  92.1  
検知不可本発明に係わる材料は、一般に1600℃とい
う比較的低い焼結温度で非常に高い密度を与える。IV
B。
Margin below 1600 1 87.3 ---"
2 88.5---~1650
1 88.1 ---〃2 89.7
--- 1700 1 90.4 ---〃2
91.8 --- 3.5%Crz (h 1600
1 96.2 ---〃2 -9
7.3 ---~ 1650 1 97.9 ---〃2
98. G---170019'1.
4 --- ” 2 99.7 -m-4%Z
r0z, 7% Kanazoz 1600 1 9
8.4 86II2 99. I Q3
1650 1 99.5 92〃2
99.5 92 1700 1 99.8 79〃2
99.7 82 29%ZrO, 10.5%Crz (h 1600
1 99.6 >90〃2 +00.0
>90 1650 1 100.0 >90〃210
0.0〉90 1700 1 100.0 >90〃2
100.0 >90 8%7. rth, 3.5? -6Crz(h 1
600 1 99.3 83〃2 9
9.3 87 1650 1 99.7 90〃2
99.3 80 1700 1 99.7 84〃2
99.8 83 12%7rOz, +2%CrzO31600199,
250〃2 99.6 56 1650 1 99.2 39”
2 99.2 531700 1
99.2 30712 99.6 31 4%Zr0z, 10.5%CrzOi 1600
1 99.4 74=-299,576 1650199,570 〃2 99.7 7+ 1700 1 99.8 65〃2
99.8 68 2% Zr0z, 1% gate o0z 1600 2
93.2 41'jj%ll not allowed 1650 1
95.3 = 2%1r02.6%o
0i 1600 2 91.2
”1650 ] 92.0
-22%Zr0z+10%Mo0i
1600] 89.5”lG5
0]92.2noI 2%Zr(h, 6%-0,160029,1,7l/1
650 1 95.3 ”2% Zr
O2, 6%v, o51600 2 92.716
50 1 93.0 2%Zr0z, 6%NbzOs 1600
2 97.8 >901650 1
98.6 >902%Zr0z, 10%Nbz
05 1600 2 98.8 >9
01650 1 99.1 >902%Z
r0z, 6%FezOx 1600 2
92.4 Undetectable 1650 1 92.1
Non-detectable materials according to the present invention typically provide very high densities at relatively low sintering temperatures of 1600°C. IV
B.

VB又はVIB族の元素の酸化物を添加すると無添加に
較べ焼結能力が高まることも明白である。
It is also clear that the addition of oxides of VB or VIB group elements increases the sintering ability compared to no addition.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.アルミナ、耐火硬質成分相及びZrO_2、HfO
_2及び/或いは部分的安定化ZrO_2に基づく、9
8%より大なる相対密度を有するセラミック複合材料の
焼結体において、 1〜20w.t.%のCr_2O_3に対応する量のク
ロムが2〜16w.t.%のZrO_2、HfO_2及
び/或いは部分的安定化ZrO_2であって且つその7
0%より多くが正方晶系の結晶変態であるもの並びに1
0μmより小なるグレンサイズの粒子及び/或いは5p
mより小なる直径と10より大なる長さ/直径の比を有
するウィスカー又はファイバー及び/或いは5〜50μ
mの直径と0.5〜8μmの厚さを有するプレイトレッ
トと一体化していることを特徴とする焼結体。
1. Alumina, refractory hard component phase and ZrO_2, HfO
Based on _2 and/or partially stabilized ZrO_2, 9
In a sintered body of ceramic composite material having a relative density greater than 8%, from 1 to 20 w. t. The amount of chromium corresponding to % Cr_2O_3 is between 2 and 16 w. t. % of ZrO_2, HfO_2 and/or partially stabilized ZrO_2 and
More than 0% tetragonal crystal modification and 1
Grain size particles smaller than 0 μm and/or 5p
whiskers or fibers with a diameter less than m and a length/diameter ratio greater than 10 and/or from 5 to 50μ
A sintered body, characterized in that it is integrated with a platelet having a diameter of m and a thickness of 0.5 to 8 μm.
2.耐火硬質成分相が周期律表のVIB、VB又はVIBの
元素或いはホウ素、アルミニウム又はシリコンの1又は
それ以上の炭化物又は窒化物又はホウ化物であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の焼結体。
2. Claim 1, characterized in that the refractory hard component phase is one or more carbides, nitrides, or borides of elements VIB, VB, or VIB of the periodic table, or boron, aluminum, or silicon. The described sintered body.
3.耐火硬質成分相がチタン、ジルコニウム、モリブデ
ン又はタングステンの1又はそれ以上の窒化物、炭化物
、又はホウ化物であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項と第2項のいづれか1項に記載の焼結体。
3. Claims 1 and 2, characterized in that the refractory hard component phase is one or more nitrides, carbides, or borides of titanium, zirconium, molybdenum, or tungsten. sintered body.
4.耐火硬質成分相がTiN,TiC,TiB_2のウ
ィスカー或いはこれらの混合化合物として存在すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のいづれ
か1項に記載の焼結体。
4. The sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the refractory hard component phase exists as whiskers of TiN, TiC, and TiB_2 or a mixed compound thereof.
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