JPH03126661A - 複合ムライト質焼結体 - Google Patents
複合ムライト質焼結体Info
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- JPH03126661A JPH03126661A JP1263554A JP26355489A JPH03126661A JP H03126661 A JPH03126661 A JP H03126661A JP 1263554 A JP1263554 A JP 1263554A JP 26355489 A JP26355489 A JP 26355489A JP H03126661 A JPH03126661 A JP H03126661A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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、主にセラミックガスタービン等の高温熱機関
部品用材料として用いられる複合ムライト質焼結体に関
する。
部品用材料として用いられる複合ムライト質焼結体に関
する。
（従来の技術）
ムライト質焼結体は、酸化物セラミックスの中でも共有
結合性が高く、その為１４００ ’Ｃ程度まで強度劣化
がなく、また低熱膨張性であることから、上記高温熱機
関部品に適した材料として注目されている。しかし、破
壊靭性に乏しく、この破壊靭性を改善する為の手段とし
てムライト−８ｉＣウイス力−複合焼結体が提唱されて
いる（（」本セラミックス協会学術論文誌、第９７巻、
８９５頁、第２４回窯業基礎討論会講演要旨集−１９８
６年）。
結合性が高く、その為１４００ ’Ｃ程度まで強度劣化
がなく、また低熱膨張性であることから、上記高温熱機
関部品に適した材料として注目されている。しかし、破
壊靭性に乏しく、この破壊靭性を改善する為の手段とし
てムライト−８ｉＣウイス力−複合焼結体が提唱されて
いる（（」本セラミックス協会学術論文誌、第９７巻、
８９５頁、第２４回窯業基礎討論会講演要旨集−１９８
６年）。
尚、ムライトは３ＡＱ２０３・２Ｓｉ○２の組成式で表
されるアルミノケイ酸塩であるが、これを合成する場合
、出発物質のうちＳｉＯ２を」二記絹或比より多くする
と過剰のＳｊ○２がガラス化して、３ Ａ、 Ｑ ２０
３・２Ｓｉ○２相の粒界に残存する。本願ではこのよう
な過剰のＳｉ０２によるガラス質相を含むものなムライ
ト質と云う１、 （発明が解’７３！： Ｌ、よ）とする課題）上記ムラ
ｆＩ＝ＳｉＣつイスカー複合焼結体は、ＳｉＣウィスカ
ーの添加により強化され、破壊靭性等は改善される。し
かし、上記セラミックガスタービンの熱（逆開部品とし
て使用するには、抗折強度及び破壊靭性専か更に強化さ
れる必要がある。
されるアルミノケイ酸塩であるが、これを合成する場合
、出発物質のうちＳｉＯ２を」二記絹或比より多くする
と過剰のＳｊ○２がガラス化して、３ Ａ、 Ｑ ２０
３・２Ｓｉ○２相の粒界に残存する。本願ではこのよう
な過剰のＳｉ０２によるガラス質相を含むものなムライ
ト質と云う１、 （発明が解’７３！： Ｌ、よ）とする課題）上記ムラ
ｆＩ＝ＳｉＣつイスカー複合焼結体は、ＳｉＣウィスカ
ーの添加により強化され、破壊靭性等は改善される。し
かし、上記セラミックガスタービンの熱（逆開部品とし
て使用するには、抗折強度及び破壊靭性専か更に強化さ
れる必要がある。
因みに、１．記電業基礎討論会で報；Ｓされた１１ライ
Ｉ〜−８ｉＣウイス力−複合焼結体の抗折強度は室温で
５００ Ｍ Ｐ ａ、破壊靭性は４ Ｍ Ｐ ａ ｆｉ
−程度である。
Ｉ〜−８ｉＣウイス力−複合焼結体の抗折強度は室温で
５００ Ｍ Ｐ ａ、破壊靭性は４ Ｍ Ｐ ａ ｆｉ
−程度である。
（発明の目的）
本発明は、−［ユ記に鑑み史に研究した結果なされたも
のであり、抗折強度及び破壊靭性等が更に強化された新
規な複合１１ライＩ・質焼結体を提供せんとするもので
ある。
のであり、抗折強度及び破壊靭性等が更に強化された新
規な複合１１ライＩ・質焼結体を提供せんとするもので
ある。
（課題を解決する為の手段）
本発明の複合ムライト質焼結体は、少量のガラス質相を
含む２８．２〜５０東量％のＳ ｉ Ｏ２及び残部のＡ
Ｑ２０．から代る１１ライＩ−質相と、該ムライト質相
１００容量部に対し１〜２５容量部の周期律表第１Ｖ
ａ族酸化物（以ｆ、単ｋｌ ■ａ ／Ａ、酸化物と云う
）と、１１ライ１へ質相１００容敏部しこ対し合算量で
１〜４０容量部のＳ ｉ （−’、及び／またはＳｉ、
Ｎ４とが複合されて成ることを特徴とする、そして、上
記ｒＶａ族酸化物、Ｓ ｊ、 Ｃ及び／＋：たは５５３
Ｎ４は、多結品のファイバー若しくはｒ′）イスカーで
あることが望ましいが、粉末（′！５］粒体も含む）の
使用も除外されるものではない。
含む２８．２〜５０東量％のＳ ｉ Ｏ２及び残部のＡ
Ｑ２０．から代る１１ライＩ−質相と、該ムライト質相
１００容量部に対し１〜２５容量部の周期律表第１Ｖ
ａ族酸化物（以ｆ、単ｋｌ ■ａ ／Ａ、酸化物と云う
）と、１１ライ１へ質相１００容敏部しこ対し合算量で
１〜４０容量部のＳ ｉ （−’、及び／またはＳｉ、
Ｎ４とが複合されて成ることを特徴とする、そして、上
記ｒＶａ族酸化物、Ｓ ｊ、 Ｃ及び／＋：たは５５３
Ｎ４は、多結品のファイバー若しくはｒ′）イスカーで
あることが望ましいが、粉末（′！５］粒体も含む）の
使用も除外されるものではない。
ここで、ムライト質相中、Ｓ ｘ Ｏ２が５０重ｉ％を
超えると、液相（ガラス質相）が過多どなる為１．２０
０℃での抗折強度が低下する傾向となり、２８．２重敗
％未満の場合、ガラス質相がなくなる為、焼結不良が発
生する。また、１１ライ１〜質相１００容量部に対する
ＩＶａ族酸化物の量が２５容量部を超えると、１２００
℃での抗折強度が低下する傾向となり、上容量部未満の
場合粒子分散効果が一１分でなく破壊靭性及び抗折強度
の向上が見られなくなる。更にムライト質相１００容量
部に対するＳｉＣ及び／またはＳｉ、Ｎ４の合算量が４
；１ ０８融部を超えると焼結・＋＋が悪くむり、１容置部未
謂の場合これらの補強効果が１−分ではない。
超えると、液相（ガラス質相）が過多どなる為１．２０
０℃での抗折強度が低下する傾向となり、２８．２重敗
％未満の場合、ガラス質相がなくなる為、焼結不良が発
生する。また、１１ライ１〜質相１００容量部に対する
ＩＶａ族酸化物の量が２５容量部を超えると、１２００
℃での抗折強度が低下する傾向となり、上容量部未満の
場合粒子分散効果が一１分でなく破壊靭性及び抗折強度
の向上が見られなくなる。更にムライト質相１００容量
部に対するＳｉＣ及び／またはＳｉ、Ｎ４の合算量が４
；１ ０８融部を超えると焼結・＋＋が悪くむり、１容置部未
謂の場合これらの補強効果が１−分ではない。
また、この複合ムライト質焼結体の製造にあた−）で（
オ、公用のｌｊ法を採用出来ろ。即ち、前述した割合に
調介さ１１．たＳｉ（’ｌ、 とＡｉｌ、Ｏ，との混合
粉末に対し、ｒＶ ａ族酸化物、）ｔ、びに！、； ｉ
Ｃ及び／またはＳ、ｉ、 、Ｉ Ｎ 、、１を所定量
Ｌｍえた後にＶ混合合する。
オ、公用のｌｊ法を採用出来ろ。即ち、前述した割合に
調介さ１１．たＳｉ（’ｌ、 とＡｉｌ、Ｏ，との混合
粉末に対し、ｒＶ ａ族酸化物、）ｔ、びに！、； ｉ
Ｃ及び／またはＳ、ｉ、 、Ｉ Ｎ 、、１を所定量
Ｌｍえた後にＶ混合合する。
或いは、Ｓ１０．とＡｅ、Ｏ，、どをｐめ５００〜１７
０ （’１℃で仮焼処理を施し、て１５た粉末に、ＩＶ
ａ族酸化物やＳｉＣ及び／またはＳｉ、Ｎ、を加えて
も良い１．この混合物を乾燥後、公知の成形法、例えば
プレス成形、射出成形、鋳込み成形等によって１茂形し
焼１戊する。３尭１茂は、カーボン架にセソトシ、ｌＧ
５０・−２００ｄ℃の温度で０．５〜１０時間描度行ど
ｒう。焼成法は、ホノｌ〜プレス法の他、Ｉ−ＴＴＰ法
（熱間静水１１：、焼成法）でも行なうことが出来る３
゜ （作用） ｌ二記構成の複合ムライ１−質焼結体に於いては、ムラ
イト質相の粒界に、ＴＶ ａ族酸化物、Ｓ ｉ Ｃ及４ び／またはＳ ｉ、Ｎ、がマトリックス的に結合し、こ
れにより強化されて抗折強度及び破壊靭性が向］−，す
る。特に、ＳｉＣ及び／または８．１ ：＋ Ｎ ４が
ファイバー若しくはウィスカーである場合、微小なりラ
ンクの末端に位置するこれらファイバー名しくはウィス
カーの引き抜き効果によりクラックの進展が抑止され、
更にＩＶａ族酸化物の粒子分散効果が相乗されてクラッ
クの進展が抑止される。この結果、抗折強度及び破壊靭
性が飛Ｉ＋＃４的に向」二する。また、ムライト質相に
は過剰のＳ ］、 Ｏ０７によるガラス質相が含まれ、
これが焼結助剤として作用する結果、ムライト質相相互
の粒界結合が強化され．上記抗折強度及び破壊靭性をよ
り高める。
０ （’１℃で仮焼処理を施し、て１５た粉末に、ＩＶ
ａ族酸化物やＳｉＣ及び／またはＳｉ、Ｎ、を加えて
も良い１．この混合物を乾燥後、公知の成形法、例えば
プレス成形、射出成形、鋳込み成形等によって１茂形し
焼１戊する。３尭１茂は、カーボン架にセソトシ、ｌＧ
５０・−２００ｄ℃の温度で０．５〜１０時間描度行ど
ｒう。焼成法は、ホノｌ〜プレス法の他、Ｉ−ＴＴＰ法
（熱間静水１１：、焼成法）でも行なうことが出来る３
゜ （作用） ｌ二記構成の複合ムライ１−質焼結体に於いては、ムラ
イト質相の粒界に、ＴＶ ａ族酸化物、Ｓ ｉ Ｃ及４ び／またはＳ ｉ、Ｎ、がマトリックス的に結合し、こ
れにより強化されて抗折強度及び破壊靭性が向］−，す
る。特に、ＳｉＣ及び／または８．１ ：＋ Ｎ ４が
ファイバー若しくはウィスカーである場合、微小なりラ
ンクの末端に位置するこれらファイバー名しくはウィス
カーの引き抜き効果によりクラックの進展が抑止され、
更にＩＶａ族酸化物の粒子分散効果が相乗されてクラッ
クの進展が抑止される。この結果、抗折強度及び破壊靭
性が飛Ｉ＋＃４的に向」二する。また、ムライト質相に
は過剰のＳ ］、 Ｏ０７によるガラス質相が含まれ、
これが焼結助剤として作用する結果、ムライト質相相互
の粒界結合が強化され．上記抗折強度及び破壊靭性をよ
り高める。
亦、ＳｉＣやＳｉ、、Ｎ、は酸化され易い為、これらの
みによって強化されたムライト質焼結体を大気中高温雰
囲気下に晒すと、酸化増量が大きくなるが、本発明の焼
結体は耐酸化性の優れたＩＶ ａ族酸化物が併用されて
いるから酸化増量が少なく、高温下大気中での使用適性
を有する。
みによって強化されたムライト質焼結体を大気中高温雰
囲気下に晒すと、酸化増量が大きくなるが、本発明の焼
結体は耐酸化性の優れたＩＶ ａ族酸化物が併用されて
いるから酸化増量が少なく、高温下大気中での使用適性
を有する。
（実施例）
次に実施例により本発明を更に詳述する。
（ａ）平均粒径５７＋ｍのＡＱ、○、粉末及び平均粒径
５μｍのＳ Ｉ ＯＦ粉末を第１表の如き配合で秤量混
合し、この混合物とｌｖａ族（Ｚｒ、Ｈｆ若しくはＴ
ｉ ）酸化物、ＳｉＣ，Ｓｊ、Ｎ、（ファイバ、ウィス
カー若しくは粉末）とを、第１表の如き容量比となるよ
う秤量混合した。尚、Ａｊｌ、Ｏ，。
５μｍのＳ Ｉ ＯＦ粉末を第１表の如き配合で秤量混
合し、この混合物とｌｖａ族（Ｚｒ、Ｈｆ若しくはＴ
ｉ ）酸化物、ＳｉＣ，Ｓｊ、Ｎ、（ファイバ、ウィス
カー若しくは粉末）とを、第１表の如き容量比となるよ
う秤量混合した。尚、Ａｊｌ、Ｏ，。
及びｇ 、ｉ、 ０７ の混合物敏びにＩＶａ１１Ａｉ
ｉ化物、ＳｊＣ，Ｓｊ、Ｎ４の容積は、これら各材料の
真比重から算出し、この割算結果に基づき第１表の如き
容積比となるよう秤量混合した。亦、これら材料は、焼
＃！ｉ後もその真比重・容積が変化しないので、出発物
質の配合比が焼結体の夫々の組成化に符合する。更に、
ｒＶａ族酸化物、Ｓ ｉ Ｃ，Ｓ ｉ、Ｎ、がファイバ
ー又はウィスカーの場合、アスペクト比ｌＯ〜１． Ｏ
ＯＯのものを使用し、粉末の場合平均粒径５μｍのもの
を使用した。
ｉ化物、ＳｊＣ，Ｓｊ、Ｎ４の容積は、これら各材料の
真比重から算出し、この割算結果に基づき第１表の如き
容積比となるよう秤量混合した。亦、これら材料は、焼
＃！ｉ後もその真比重・容積が変化しないので、出発物
質の配合比が焼結体の夫々の組成化に符合する。更に、
ｒＶａ族酸化物、Ｓ ｉ Ｃ，Ｓ ｉ、Ｎ、がファイバ
ー又はウィスカーの場合、アスペクト比ｌＯ〜１． Ｏ
ＯＯのものを使用し、粉末の場合平均粒径５μｍのもの
を使用した。
（ｂ）上記Ａａ、Ｑ、、Ｓｉ、０２ＩＶａ族酸化物、Ｓ
ｉＣ及び／または５ｘｉＮ４ｉｆｆ１合物を、プレス成
形後１９００℃で１時間焼成して複合ムライト質焼− 鞘体を得た。
ｉＣ及び／または５ｘｉＮ４ｉｆｆ１合物を、プレス成
形後１９００℃で１時間焼成して複合ムライト質焼− 鞘体を得た。
（ｃ）破ｌ５ＩＩＪＪ性の測定；
」二記焼結体のナス１−ピースについてＭｌｒ、ｉによ
り破壊靭性を測定した。
り破壊靭性を測定した。
（ｄ）抗折強度の測定；
上記焼結体のテスＩ・ピースについて、ＪＩＳＲ１６０
］に暴づき室温及び１２００℃で抗折強度を測定した。
］に暴づき室温及び１２００℃で抗折強度を測定した。
（ｅ）耐酸化性の測定；
上記焼結体のテスＩ・ピースを、大気中１２００℃、２
４時間熱処理し、その重量の増加量を測定した。
４時間熱処理し、その重量の増加量を測定した。
（ｆ）比較例として、ＳｉＣウィスカーのみを用いた焼
結体を準備し、これについて上記と同要領で破壊靭性及
び耐酸化性を測定した、 上ｇ（ｃ）乃更（ｓ）の結果を配合比と共に第工表に示
す。
結体を準備し、これについて上記と同要領で破壊靭性及
び耐酸化性を測定した、 上ｇ（ｃ）乃更（ｓ）の結果を配合比と共に第工表に示
す。
（以下余白）
８
第１表の結果から、試料Ｎｎ １．２．８乃至１４の抗
折強度及び破壊靭性はいずれも比較例より大幅に優れ且
つ耐酸化性も優れていることが理解される。また、試料
Ｎｏ、 ３はＳｉＣ及びＳｉ３Ｎ４の量が少ない為抗折
強度及び破壊靭性の大幅な向上がない。試料Ｎα４はＳ
ｉＯ２の量が過剰な為高温時での抗折強度が低く、試料
Ｎｏ、 ５はＳｉＯ２の量が少ない為破壊靭性の大幅な
向上がない。更に、試料Ｎα６はＩＶａ族酸化物が過剰
な為高温時での抗折強度が低く、試料Ｎα７はＳｉＣ及
びＳｉ３Ｎ４の量が過剰な為焼結性が悪くなっている。
折強度及び破壊靭性はいずれも比較例より大幅に優れ且
つ耐酸化性も優れていることが理解される。また、試料
Ｎｏ、 ３はＳｉＣ及びＳｉ３Ｎ４の量が少ない為抗折
強度及び破壊靭性の大幅な向上がない。試料Ｎα４はＳ
ｉＯ２の量が過剰な為高温時での抗折強度が低く、試料
Ｎｏ、 ５はＳｉＯ２の量が少ない為破壊靭性の大幅な
向上がない。更に、試料Ｎα６はＩＶａ族酸化物が過剰
な為高温時での抗折強度が低く、試料Ｎα７はＳｉＣ及
びＳｉ３Ｎ４の量が過剰な為焼結性が悪くなっている。
尚、補強材としてウィスカー或いはファイバーを用いる
場合、ウィスカー又はファイバーの表面をジルコニアで
コーティングしたものも使用可能である。このように表
面がジルコニアでコーティングされていると、焼結時の
ムライト質相とこれら補強材との固相反応が阻止され、
亀裂の進展に伴う引き抜き効果或いは粒子分散効果の減
退を生じさせず、また焼結前のウィスカー或いはファイ
バーの傷付も生じずその補強効果が十分発揮される。
場合、ウィスカー又はファイバーの表面をジルコニアで
コーティングしたものも使用可能である。このように表
面がジルコニアでコーティングされていると、焼結時の
ムライト質相とこれら補強材との固相反応が阻止され、
亀裂の進展に伴う引き抜き効果或いは粒子分散効果の減
退を生じさせず、また焼結前のウィスカー或いはファイ
バーの傷付も生じずその補強効果が十分発揮される。
（発明の効果）
叙上の如く、本発明の複合ムライト質焼結体は、ＳｉＣ
及び／若しくはＳｉ、Ｎ、の補強効果に加え、ＩＶａ族
酸化物による粒子分散効果が相乗されるから、抗折強度
及び破壊靭性が大幅に向上し、更にＩＶａ族酸化物の優
れた耐酸化性によってＳｊＣ及び／若しくはＳｉ、Ｎ４
による耐酸化性劣化が緩和されるから高温下大気中での
使用適性が維持される。従って、これをセラミックガス
タービン等の高温熱機関部品等に応用すれば、ムライト
質焼結体の特性が遺憾無く発揮され、その適性が飛躍的
に向上する。
及び／若しくはＳｉ、Ｎ、の補強効果に加え、ＩＶａ族
酸化物による粒子分散効果が相乗されるから、抗折強度
及び破壊靭性が大幅に向上し、更にＩＶａ族酸化物の優
れた耐酸化性によってＳｊＣ及び／若しくはＳｉ、Ｎ４
による耐酸化性劣化が緩和されるから高温下大気中での
使用適性が維持される。従って、これをセラミックガス
タービン等の高温熱機関部品等に応用すれば、ムライト
質焼結体の特性が遺憾無く発揮され、その適性が飛躍的
に向上する。
一以上一
Claims (3)
- １．少量のガラス質相を含む２８．２〜５０重量％のＳ
ｉＯ＿２及び残部のＡｌ＿２Ｏ＿３から成るムライト質
相と、該ムライト質相１００容量部に対し１〜２５容量
部の周期律表第IVａ族酸化物と、ムライト質相１００容
量部に対し合算量で１〜４０容量部のＳｉＣ及び／また
はＳｉ＿３Ｎ＿４とが複合されて成る複合ムライト質焼
結体。 - ２．上記周期律表第IVａ族酸化物、ＳｉＣ及びＳｉ＿３
Ｎ＿４が多結晶のファイバーである請求項１記載の複合
ムライト質焼結体。 - ３．上記周期律表第IVａ族酸化物、ＳｉＣ及びＳｉ＿３
Ｎ＿４がウイスカーである請求項１記載の複合ムライト
質焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1263554A JPH03126661A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 複合ムライト質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1263554A JPH03126661A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 複合ムライト質焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126661A true JPH03126661A (ja) | 1991-05-29 |
Family
ID=17391162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1263554A Pending JPH03126661A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 複合ムライト質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03126661A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6162517A (en) * | 1996-05-14 | 2000-12-19 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Image-receiving sheet for thermal transfer printing |
-
1989
- 1989-10-09 JP JP1263554A patent/JPH03126661A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6162517A (en) * | 1996-05-14 | 2000-12-19 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Image-receiving sheet for thermal transfer printing |
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