JPH03228876A - セラミックスの複合方法 - Google Patents
セラミックスの複合方法Info
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- Ceramic Products (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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、高温試験治具等に使用されるセラミックスの
複合方法に関し、特にムライト／ジルコニア複合セラミ
ックスを更に複合化する複合方法に関する。
複合方法に関し、特にムライト／ジルコニア複合セラミ
ックスを更に複合化する複合方法に関する。
（従来の技術）
一般に、ムライトは熱膨張率が低いため熱衝撃に強く、
耐酸化性も優れていることから高温月料として注目され
ていたが、強度的な面で実用化には問題があった。
耐酸化性も優れていることから高温月料として注目され
ていたが、強度的な面で実用化には問題があった。
ところが、近年粉末調整技術の進歩により、高純度、高
強度のムライトが製造されるようになったため、その特
性を生かして高温試験治具等に実用化されるようになっ
た。そして、現在では、ムライトの靭性を補うためムラ
イトに高靭性のジルコニアを添加したムライト／ジルコ
ニアが開発され、さらに高強度高靭性化を目的にそれに
ＳｉＣ等の粒子や繊維を分散した複合セラミックスの開
発が進められている。
強度のムライトが製造されるようになったため、その特
性を生かして高温試験治具等に実用化されるようになっ
た。そして、現在では、ムライトの靭性を補うためムラ
イトに高靭性のジルコニアを添加したムライト／ジルコ
ニアが開発され、さらに高強度高靭性化を目的にそれに
ＳｉＣ等の粒子や繊維を分散した複合セラミックスの開
発が進められている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、ムライＩ・／ジルコニア複合セラミック
スにＳｉＣ等の粒子や繊維を分散させる場合には、その
焼結性が著しく低下するため特別な設備が必要となりコ
ストが大幅に上昇する。また、ＳｉＣ等の粒子や繊維を
埋め込むことにより部分的に複合強化しようとしても従
来の技術では塑性変形を利用したものでないので、粒子
や繊維が容易にセラミックス内に埋まらず、ムライト／
ジルコニアに欠け、割れ等の損傷を与えることがある等
の問題がある。
スにＳｉＣ等の粒子や繊維を分散させる場合には、その
焼結性が著しく低下するため特別な設備が必要となりコ
ストが大幅に上昇する。また、ＳｉＣ等の粒子や繊維を
埋め込むことにより部分的に複合強化しようとしても従
来の技術では塑性変形を利用したものでないので、粒子
や繊維が容易にセラミックス内に埋まらず、ムライト／
ジルコニアに欠け、割れ等の損傷を与えることがある等
の問題がある。
本発明はこのような点に鑑み、ムライト／ジルコニア複
合セラミックスの必要部分にＳｉＣ等の粒子または繊維
で容易に複合化することができ、しかも複合化に際して
ムライト／ジルコニア複合セラミックスに損傷が生じる
ことがない複合方法を得ることを目的とする。
合セラミックスの必要部分にＳｉＣ等の粒子または繊維
で容易に複合化することができ、しかも複合化に際して
ムライト／ジルコニア複合セラミックスに損傷が生じる
ことがない複合方法を得ることを目的とする。
第１の発明は、ＳｉＣ等の粒子または繊維上にムライト
／ジルコニア複合セラミックスを載置し、これらを１０
００℃〜１７００℃の温度で加熱しながら１５ｋｇ／＋
ｏｎ＋２以下の圧力で加圧して、上記ムライト／ジルコ
ニアセラミックスを塑性変形させ、ムライト／ジルコニ
アセラミックスの表面にＳｉＣ等の粒子または繊維を埋
め込むことを特徴とするものである。
／ジルコニア複合セラミックスを載置し、これらを１０
００℃〜１７００℃の温度で加熱しながら１５ｋｇ／＋
ｏｎ＋２以下の圧力で加圧して、上記ムライト／ジルコ
ニアセラミックスを塑性変形させ、ムライト／ジルコニ
アセラミックスの表面にＳｉＣ等の粒子または繊維を埋
め込むことを特徴とするものである。
また、第２の発明は、複数のムライト／ジルコニア複合
セラミックス板の間にそれぞれＳｉＣ等の粒子または繊
維を介装し、これらの積層体を１０００℃〜１７００℃
の温度で加熱しながら１５ｋｇ／＋１Ｔａ２以下の圧力
で加圧して、上記ムライト／ジルコニア複合セラミック
スを塑性変形させムライト／ジルコニア複合セラミック
ス板同士を接合するとともに、そのムライト／ジルコニ
アセラミックス内にＳｉＣ等の粒子またはｍ維を拡散さ
せることを特徴とする。
セラミックス板の間にそれぞれＳｉＣ等の粒子または繊
維を介装し、これらの積層体を１０００℃〜１７００℃
の温度で加熱しながら１５ｋｇ／＋１Ｔａ２以下の圧力
で加圧して、上記ムライト／ジルコニア複合セラミック
スを塑性変形させムライト／ジルコニア複合セラミック
ス板同士を接合するとともに、そのムライト／ジルコニ
アセラミックス内にＳｉＣ等の粒子またはｍ維を拡散さ
せることを特徴とする。
（作 用）
ＳｉＣ等の粒子または繊維上にムライト／ジルコニア複
合セラミックスを載置し、或は上記ＳｉＣ等の粒子また
は繊維をムライト／ジルコニア複合セラミックス板間に
介装して、これらを１０００℃〜１７００℃の温度で加
熱しながら１５ｋｇ／＋ａｍ２以下の圧力で加圧すると
、ムライト／ジルコニア複合セラミックスは容易に塑性
変形し、ＳｆＣ等の粒子またはｍ維が上記ムライト／ジ
ルコニア複合セラミックスの表面内に埋め込まれ、上記
複合セラミックスの表面の複合強化が行なわれ、或はム
ライト／ジルコニア複合セラミックス板同士が強固に一
体的に拡散接合され、接合近傍部内に上記粒子等が埋め
込まれてムライト／ジルコニア複合セラミックス内の複
合強化が行なわれる。
合セラミックスを載置し、或は上記ＳｉＣ等の粒子また
は繊維をムライト／ジルコニア複合セラミックス板間に
介装して、これらを１０００℃〜１７００℃の温度で加
熱しながら１５ｋｇ／＋ａｍ２以下の圧力で加圧すると
、ムライト／ジルコニア複合セラミックスは容易に塑性
変形し、ＳｆＣ等の粒子またはｍ維が上記ムライト／ジ
ルコニア複合セラミックスの表面内に埋め込まれ、上記
複合セラミックスの表面の複合強化が行なわれ、或はム
ライト／ジルコニア複合セラミックス板同士が強固に一
体的に拡散接合され、接合近傍部内に上記粒子等が埋め
込まれてムライト／ジルコニア複合セラミックス内の複
合強化が行なわれる。
（実施例）
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。
する。
第１図において、符号１は耐熱性の受は型であって、こ
の受は型１上にはＳｉＣ等の粒子または繊維２を載置し
、さらにその上にムライト／ジルコニア複合セラミック
ス３を載置し、この複合セラミックス等を１０００℃〜
１７００℃の温度で加熱しながら、押し型４によって上
記ムライト／ジルコニア複合セラミックス３を上方から
１５ｋｇ／ ｍｍ ２以下の圧力で加圧する。
の受は型１上にはＳｉＣ等の粒子または繊維２を載置し
、さらにその上にムライト／ジルコニア複合セラミック
ス３を載置し、この複合セラミックス等を１０００℃〜
１７００℃の温度で加熱しながら、押し型４によって上
記ムライト／ジルコニア複合セラミックス３を上方から
１５ｋｇ／ ｍｍ ２以下の圧力で加圧する。
すると、上記ムライト／ジルコニア複合セラミックス３
は高温下で容品に塑性変形し、押し型４による加圧によ
って受は型１上のＳｉＣ等の粒子または繊維２が塑性変
形した上記ムライト／ジルコニア複合セラミックス３の
下面内に埋め込まれ、ムライト／ジルコニア複合セラミ
ックス３の下面の複合強化が行なわれる。
は高温下で容品に塑性変形し、押し型４による加圧によ
って受は型１上のＳｉＣ等の粒子または繊維２が塑性変
形した上記ムライト／ジルコニア複合セラミックス３の
下面内に埋め込まれ、ムライト／ジルコニア複合セラミ
ックス３の下面の複合強化が行なわれる。
なお、本発明の対象となるムライト／ジルコニア複合セ
ラミックスの結晶粒径は、その結晶粒径が３μｍを超え
ると容易に塑性変形せずに加圧中にクラックが生ずるこ
とがあるので、３μｍ以下が好ましく、特に２μｍ以下
がより好ましい、また、埋め込むための加熱温度は、１
０００℃以下ではムライト／ジルコニア複合セラミック
ス３が塑性変形しにくく、また１７００℃以上では結晶
の粒成長が著しいため望ましくない。さらに加圧時の変
形速度は、それが１ ｘ １０’ｌ ／ｓｅｅより速い
と結晶粒界にキャビティーの生成および成長が著しくな
り、強度が低下することがあるので、Ｉ Ｘ １０−３
１ ／ｓｅｅ以下にすることが望ましい。
ラミックスの結晶粒径は、その結晶粒径が３μｍを超え
ると容易に塑性変形せずに加圧中にクラックが生ずるこ
とがあるので、３μｍ以下が好ましく、特に２μｍ以下
がより好ましい、また、埋め込むための加熱温度は、１
０００℃以下ではムライト／ジルコニア複合セラミック
ス３が塑性変形しにくく、また１７００℃以上では結晶
の粒成長が著しいため望ましくない。さらに加圧時の変
形速度は、それが１ ｘ １０’ｌ ／ｓｅｅより速い
と結晶粒界にキャビティーの生成および成長が著しくな
り、強度が低下することがあるので、Ｉ Ｘ １０−３
１ ／ｓｅｅ以下にすることが望ましい。
また、変形応力は加圧中にクラックが生じることを防止
するため１５ｋｇ／ｍｍ２以下であることが好ましく、
さらに、複合強化する粒子または繊維の熱膨張率は、こ
れがムライト／ジルコニアのそれよりかなり大きいと埋
め込み後の冷却中に粒子または繊維とムライト／ジルコ
ニアとの間に空隙が生じ易いため、ムライト／ジルコニ
アの熱膨張率より小さいか同程度とすることが好ましい
。
するため１５ｋｇ／ｍｍ２以下であることが好ましく、
さらに、複合強化する粒子または繊維の熱膨張率は、こ
れがムライト／ジルコニアのそれよりかなり大きいと埋
め込み後の冷却中に粒子または繊維とムライト／ジルコ
ニアとの間に空隙が生じ易いため、ムライト／ジルコニ
アの熱膨張率より小さいか同程度とすることが好ましい
。
第２図は本発明の他の実施例を示す図であり、受は型１
内には、ＳｉＣ等の粒子または繊維２とムライト／ジル
コニア複合セラミックス薄板５を交互に積層し、その最
上部の粒子または繊維２の上にムライト／ジルコニア複
合セラミックス体６を載置し、第１実施例の場合と同様
に１０００℃〜１７００℃の温度で加熱するとともに、
押し型４によって１５ｋｇ／ｍｍ２以下の圧力で上記積
層体を加圧する。
内には、ＳｉＣ等の粒子または繊維２とムライト／ジル
コニア複合セラミックス薄板５を交互に積層し、その最
上部の粒子または繊維２の上にムライト／ジルコニア複
合セラミックス体６を載置し、第１実施例の場合と同様
に１０００℃〜１７００℃の温度で加熱するとともに、
押し型４によって１５ｋｇ／ｍｍ２以下の圧力で上記積
層体を加圧する。
このことにより、ムライト／ジルコニア複合セラミック
スは容易に塑性変形し、ムライト／ジルコニア複合セラ
ミックス薄板５同士および最上部のムライト／ジルコニ
ア複合セラミックス体６とがすばやくかつ強固に拡散接
合し、これと同時に各ムライト／ジルコニア複合セラミ
ックス薄板５間等にあった粒子または繊維２がムライト
／ジルコニア複合セラミックス薄板５およびムライト／
ジルコニア複合セラミックス体６内に埋め込まれ、ムラ
イト／ジルコニア複合セラミックスの表面から或範囲内
までの複合強化が行なわれる。
スは容易に塑性変形し、ムライト／ジルコニア複合セラ
ミックス薄板５同士および最上部のムライト／ジルコニ
ア複合セラミックス体６とがすばやくかつ強固に拡散接
合し、これと同時に各ムライト／ジルコニア複合セラミ
ックス薄板５間等にあった粒子または繊維２がムライト
／ジルコニア複合セラミックス薄板５およびムライト／
ジルコニア複合セラミックス体６内に埋め込まれ、ムラ
イト／ジルコニア複合セラミックスの表面から或範囲内
までの複合強化が行なわれる。
また、ムライト／ジルコニア複合セラミックスの側面に
も粒子または繊維を埋め込む場合には、第３図のように
、受は型１の底面上および側面に粒子または繊維２を置
き、その中にムライト／ジルコニア複合セラミックス３
を配設し、第２実施例等と同様に加熱しながら押し型４
で加圧する。
も粒子または繊維を埋め込む場合には、第３図のように
、受は型１の底面上および側面に粒子または繊維２を置
き、その中にムライト／ジルコニア複合セラミックス３
を配設し、第２実施例等と同様に加熱しながら押し型４
で加圧する。
実例１
ゾル−ゲル法により得られたジルコニアを１５ｖｏ１％
含有したムライト／ジルコニア粉末を１６００℃、１時
間で常圧焼結した後、切断研削し、２０ｍｍＸ ２０ｍ
ｎ＋Ｘ １． Ｏｍｍの平板とし、第１図に示したよう
に受は型上のＳｉＣ粒子（平均粒径：５μｍ）上に上記
平板を載置して、５Ｘ１０−５Ｔｏｒｒの真空中で１５
５０℃、３０ＭＰａの条件で圧縮して、ＳｉＣ粒子をム
ライト／ジルコニア平板に埋め込んだ。
含有したムライト／ジルコニア粉末を１６００℃、１時
間で常圧焼結した後、切断研削し、２０ｍｍＸ ２０ｍ
ｎ＋Ｘ １． Ｏｍｍの平板とし、第１図に示したよう
に受は型上のＳｉＣ粒子（平均粒径：５μｍ）上に上記
平板を載置して、５Ｘ１０−５Ｔｏｒｒの真空中で１５
５０℃、３０ＭＰａの条件で圧縮して、ＳｉＣ粒子をム
ライト／ジルコニア平板に埋め込んだ。
この場合、ムライト／ジルコニアは約５％変形し、Ｓｉ
Ｃの粒子は完全に埋め込まれた。そして、光学顕微鏡お
よび走査型電子顕微鏡による観察でも、ムライト／ジル
コニアとＳｉＣ粒子の間に空隙やクラックは認められな
かった。
Ｃの粒子は完全に埋め込まれた。そして、光学顕微鏡お
よび走査型電子顕微鏡による観察でも、ムライト／ジル
コニアとＳｉＣ粒子の間に空隙やクラックは認められな
かった。
実例２
ＳｉＣウィスカー（長さ１０〜１００μｍ）を実例１と
同様にして埋め込んだ。
同様にして埋め込んだ。
この場合も、ＳｉＣウィスカーはムライト／ジルコニア
の表面に完全に埋め込まれた。
の表面に完全に埋め込まれた。
実例３
実例１と同じムライト／ジルコニアの平板（２０ｍｍＸ
２０ｍｍＸ １０ｗｍ）と薄板（２０＋ｎｎ＋Ｘ２０
ｍｍＸ０．５ｍｍ）の３枚を重ね、第２図のようにして
ＳｉＣの粒子（平均粒径：５μｍ）を５×１０−５Ｔｏ
ｒｒの真空中で、１５５０℃、３０ＭＰａの条件で圧縮
して、ムライト／ジルコニア同士を接合させて複合化し
た。
２０ｍｍＸ １０ｗｍ）と薄板（２０＋ｎｎ＋Ｘ２０
ｍｍＸ０．５ｍｍ）の３枚を重ね、第２図のようにして
ＳｉＣの粒子（平均粒径：５μｍ）を５×１０−５Ｔｏ
ｒｒの真空中で、１５５０℃、３０ＭＰａの条件で圧縮
して、ムライト／ジルコニア同士を接合させて複合化し
た。
この場合、ムライト／ジルコニアは約５％変形しムライ
ト／ジルコニア同士は完全に接合され、ＳｉＣ粒子はそ
の間にはさみ込まれる形で複合化された。
ト／ジルコニア同士は完全に接合され、ＳｉＣ粒子はそ
の間にはさみ込まれる形で複合化された。
また、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡による観察で
も、ムライト／ジルコニア同士は接合面が判別できない
ほど完全に接合され、ムライト／ジルコニアとＳｉＣ粒
子の間に空隙やクラックは認められなかった。
も、ムライト／ジルコニア同士は接合面が判別できない
ほど完全に接合され、ムライト／ジルコニアとＳｉＣ粒
子の間に空隙やクラックは認められなかった。
以上説明したように、本発明はＳｉＣ等の粒子または繊
維上にムライト／ジルコニア複合セラミックスを載置し
、或は上記粒子または繊維をムライト／ジルコニア複合
セラミックス板の間に介装し、それらを１０００ ℃〜
１７００℃の温度で加圧することによって複合化するよ
うにしたので、複合化をきわめて容易に行なうことがで
き、しかも必要な部分のみの複合化が可能で全体を複合
化するのに比べ大幅なコストダウンを図ることができる
。また、塑性変形により複合化するため、粒子または繊
維によるムライト／ジルコニアの損傷を防止することが
でき品質の向上を図ることができる。
維上にムライト／ジルコニア複合セラミックスを載置し
、或は上記粒子または繊維をムライト／ジルコニア複合
セラミックス板の間に介装し、それらを１０００ ℃〜
１７００℃の温度で加圧することによって複合化するよ
うにしたので、複合化をきわめて容易に行なうことがで
き、しかも必要な部分のみの複合化が可能で全体を複合
化するのに比べ大幅なコストダウンを図ることができる
。また、塑性変形により複合化するため、粒子または繊
維によるムライト／ジルコニアの損傷を防止することが
でき品質の向上を図ることができる。
第１図乃至第３図はそれぞれ本発明の複合方法を示す説
明図である。 １・・・受は型、２・・・ＳｉＣ等の粒子または繊維、
３・・・ムライト／ジルコニア複合セラミックス、１
］ ４・・・押し型、 ５・・・ムライト／ジルコニア複合セラミックス薄板、 ６・・・ムライト／ジルコニア複合セ ラミックス体。
明図である。 １・・・受は型、２・・・ＳｉＣ等の粒子または繊維、
３・・・ムライト／ジルコニア複合セラミックス、１
］ ４・・・押し型、 ５・・・ムライト／ジルコニア複合セラミックス薄板、 ６・・・ムライト／ジルコニア複合セ ラミックス体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＳｉＣ等の粒子または繊維上にムライト／ジルコニ
ア複合セラミックスを載置し、これらを１０００℃〜１
７００℃の温度で加熱しながら１５ｋｇ／ｍｍ＾２以下
の圧力で加圧して、上記ムライト／ジルコニアセラミッ
クスを塑性変形させ、ムライト／ジルコニアセラミック
スの表面にＳｉＣ等の粒子または繊維を埋め込むことを
特徴とする、セラミックスの複合方法。 ２、複数のムライト／ジルコニア複合セラミックス板の
間にそれぞれＳｉＣ等の粒子または繊維を介装し、これ
らの積層体を１０００℃〜１７００℃の温度で加熱しな
がら１５ｋｇ／ｍｍ＾２以下の圧力で加圧して、上記ム
ライト／ジルコニア複合セラミックスを塑性変形させム
ライト／ジルコニア複合セラミックス板同士を接合する
とともに、そのムライト／ジルコニアセラミックス内に
ＳｉＣ等の粒子または繊維を拡散させることを特徴とす
る、セラミックスの複合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085790A JP2946594B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックスの複合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085790A JP2946594B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックスの複合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03228876A true JPH03228876A (ja) | 1991-10-09 |
| JP2946594B2 JP2946594B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=12038785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2085790A Expired - Lifetime JP2946594B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックスの複合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946594B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2085790A patent/JP2946594B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2946594B2 (ja) | 1999-09-06 |
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