JPH02180767A

JPH02180767A - アルミナ―ムライト―炭化珪素系複合焼結体

Info

Publication number: JPH02180767A
Application number: JP63331450A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Oshima; 浩明大嶋; Takeshi Okamoto; 剛岡本; Seijiro Tanaka; 征二郎田中; Tatsuo Kawakami; 川上　辰男
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、アルミナ合焼結体に関する。

ムライト−炭化珪素系複〔従来技術とその課題〕一般に、セラミックス材料は、電気絶縁性１．硬度、化
学的安定性等が必要とされる場合に最適の素材として使
用されている。中でも、アルミナ焼結体は電気絶縁性、
硬度、化学的安定性等に優れる上、安価であるため、最
も広範囲に使用されている。しかしながら、近年、セラ
ミックス材料の使用条件は過酷になる一方であり、窒化
珪素、炭化珪素、部分安定化ジルコニア等の電気絶縁性
、硬度、化学的安定性等に一層優れた素材を中心とした
応用研究が進められており、アルミナは機械的特性によ
ってその適用範囲が限界に近付いているのが実情である
。

即ち、アルミナ基セラミックスは、化学的に安定であり
、高硬度であるため化学機器用治具、耐摩耗用粉体輸送
管等、−殻構造用材料として利用されているが、強度、
耐衝撃性、靭性等が比較的低く、その用途に限界が生じ
ている。

このような実情を打破するために、最近になって高強度
アルミナ基セラミックス材としてアルミナ−ジルコニア
−炭化珪素複合焼結体が提案されている。このアルミナ
−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体は、靭性を高めるた
めにアルミナに炭化珪素ウィスカーを添加し、耐熱性、
耐衝撃性等を高めるために部分安定化ジルコニアを配合
している。このアルミナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼
結体は耐熱衝撃性、熱間強度等の機械的特性が必ずしも
十分ではなく、その適用範囲を広げる上では不満が残さ
れているが、現在までのところ、これより高強度なアル
ミナ基セラミックス材は提案されていない。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、
従来よりも耐熱衝撃性、高温強度、靭性の優れたアルミ
ナ基セラミックス材を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るアルミナ−ムライト−炭化珪素系複合焼結
体は、上記の目的を達成するため、平均粒径０．１〜Ｉ
Ｏμｍのアルミナ３５〜７０重量％、平均粒径０．１〜
１０μｍのシリカ１０〜２５重量％、直径１０μｍ以下
、アスペクト比３〜２００の炭化珪素ウィスカ−５ル４
０成され、あるいは、この構成中のアルミナ、シリカの一
部分あるいは全部が平均粒径０．１〜１０μｍのムライ
トで置換した混合体を、ホットプレス焼結により焼結さ
せてなる。

〔作　用〕

本発明においては、アルミナに炭化珪素ウィスカーを添
加することによりアルミナ基セラミックスの靭性が高め
られ、また、高温下での強度低下も少なくでき、しかも
、耐熱衝撃性を高めることができる。即ち、−船釣に炭
化珪素ウィスカーは嵩が大きく緻密化が困難であるが、
本発明においては配合された各素材を焼結する方法とし
てホットプレスによる焼結を採用することにより簡単に
炭化珪素ウィスカーを緻密化させ、これにより、高温時
の強度低下が特に小さく、タラツクデフレクション、ウ
ィスカーの引き抜き等の複合効果により高強度、高靭性
を兼備した材料が得られる。

また、高温下での強度低下はムライトあるいは焼成によ
りムライト組成が得られるアルミナとシリカとを配合す
ることにより一層減少される。

本発明において、ムライトはアルミナとシリカとを出発
原料とし、焼結中にムライト組成になるようにしてもよ
（、市販されているムライト粉末を使用してもよい。

アルミナ、シリカを添加する場合、その粒径は０、１μ
ｍ〜１０μｍが好ましい。粒径０．１μｍ以下の微粉で
は凝集の問題があり、取扱に困難が生じるので好ましく
ない。また、１０μｍ以上になるとウィスカーとの混合
性及び焼結特性が損なわれるので好ましくない。

アルミナの配合量は３５〜７０重量％の範囲が好ましい
。３５重量％以下ではシリカの割合がムライト組成より
も多くなり、低融点物を生成し易くなり安定性が損なわ
れるので好ましくなく、また、７０重量％以上ではシリ
カ及び炭化珪素つ゛イスカーを添加することにより得ら
れる効果が薄（なるので好ましくない。

シリカの配合量は１０〜２５重量％であることが好まし
い。シリカの配合量が１０重量％以下では、シリカを添
加することにより得られる効果が薄くなるので好ましく
なく、２５重量％以上になるとシリカの割合がムライト
組成よりも多（なり。

低融点物を生成し易くなり安定性が損なわれるので好ま
しくない。

炭化珪素ウィスカーの添加量は５〜４０重量％であるこ
とが好ましい。５重量％以下では、炭化珪素ウィスカー
を添加することにより得られる効果が薄くなるので好ま
しくなく、４０重量％以上ではウィスカーの混合が困難
になり、得られる成形体も嵩高となり、強度も小さくな
るので好ましくない。

この炭化珪素ウィスカーのアスペクト比は３〜２００の
ものが好ましい．アスペクト比が３以下では粒子に近い
形状になって引き抜き効果が著しく低下するので好まし
くない。また、アスペクト比が２００以上になるとウィ
スカーどうしの絡まりが著しくなり、粉末との混合に難
点が生じるので好ましくない。

〔実施例〕

平均粒径０．６μｍ、純度９９％以上のアルミナ粉末３
０重量％と、平均粒径０．４μｍ、純度９９％以上のシ
リカ粉末８．５重量％と、液相プロセスにより製造され
た平均粒径０．５μｍ、純度９９％のムライト粉末３１
．５重量％と、直径０．１〜１．０μｍ、長さ２０〜２
００μｍ、アスペクト比２０〜２００の炭化珪素ウィス
カー３０重量％を配合してアルミナポットで湿式混合し
、この配合物を乾燥造粒した。この混合粉の一部分を黒
鉛型中に充填し、アルゴンガス雰囲気中で１６００℃、
１８００℃の各温度でホントブレス焼結を実施した。ホ
ットプレスの圧力は３００ｋｇ／−とし、ホットプレス
時間は６０分とした。

〔比較例〕

実施例と同じ混合粉を静水圧プレスによってｌｔ／ｃｊ
で成形した後、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で焼結温
度１６００℃あるいは１７００℃、焼結時間３時間で常
圧の下で焼結した。

また、別の比較例として常法によりアルミナ焼結体を形
成した。

〔比較試験〕

実施例及び比較例で得た焼結体からそれぞれ厚さ３１１
×幅４關×長さ４０龍の試験片を採取し、ＪＩＳＲ１６
０１に規定される方法によって３点曲げ試験を室温で行
った。又、試験片を１３００℃に保持し同様な曲げ試験
を行った。更に、ビッカース硬度計を使用してＩＭ法に
よって破壊靭性を測定した。耐熱衝撃性は所定の温度に
１５分間材料を保持した後水中に入れて急冷し、室温で
の曲げ強度が低下するときの保持温度を耐熱衝撃温度差
（ΔＴ）として評価した。これらの結果を第１表と第２
表に示す。

これらの表から明らかなように、上記実施例は高温時に
おける機械的強度がアルミナ及び従来のアルミナ複合材
等の従来のアルミナ基セラミックス材よりも大幅に改善
されており、靭性も高められている。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るアルミナ−ムライト−炭化
珪素系複合焼結体によれば、耐熱衝撃性、高温強度、靭
性が優れ、従来よりも過酷な使用条件の下でも使用でき
る。

Claims

【特許請求の範囲】〔１〕平均粒径０．１〜１０μｍのアルミナ３５〜７０
重量％、平均粒径０．１〜１０μｍのシリカ１０〜２５
重量％、直径１０μｍ以下、アスペクト比３〜２００の
炭化珪素ウィスカー５〜４０重量％からなる混合体をホ
ットプレス焼結により焼結させたアルミナ−ムライト−
炭化珪素系複合焼結体。〔２〕アルミナ、シリカの一部分あるいは全部が平均粒
径０．１〜１０μｍのムライトで置換さた請求項１に記
載のアルミナ−ムライト−炭化珪素系複合焼結体。