JPH03232772A - セラミックス複合体及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス複合体及びその製造方法Info
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- JPH03232772A JPH03232772A JP2028524A JP2852490A JPH03232772A JP H03232772 A JPH03232772 A JP H03232772A JP 2028524 A JP2028524 A JP 2028524A JP 2852490 A JP2852490 A JP 2852490A JP H03232772 A JPH03232772 A JP H03232772A
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- si3n4
- al2o3
- ceramic composite
- sic whisker
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Landscapes
- 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】
[産業上の利用分野]
本発明は、高強度、高靭性を有するセラミックス複合体
及びその製造方法に関する。
及びその製造方法に関する。
[従来の技術]
セラミックス焼結体は現在まで多種多様のものが開発さ
れ、それぞれの特性を利用して広範囲の用途に使用され
ている。しかし、−船釣に、これらセラミックス焼結体
は強度及び靭性に乏しく、信頼性が低いために安定的に
使用できないという問題点が指摘されている。
れ、それぞれの特性を利用して広範囲の用途に使用され
ている。しかし、−船釣に、これらセラミックス焼結体
は強度及び靭性に乏しく、信頼性が低いために安定的に
使用できないという問題点が指摘されている。
そこで従来からセラミックス焼結体の強度等の特性を改
善し、信頼性を向上させる試みが種々提案されている。
善し、信頼性を向上させる試みが種々提案されている。
例えば、硬質粒子等の第2相、の分散による強化、ジル
コニア等の分散相の相転移を利用した強化及びセラミッ
クスファイバーの添加による強化等を主なものとして挙
げることができる。
コニア等の分散相の相転移を利用した強化及びセラミッ
クスファイバーの添加による強化等を主なものとして挙
げることができる。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上記の強化法にもそれぞれ欠点があるた
め、充分な強度並びに信頼性が得られるに至っていない
。すなわち、第2相の分散強化法の場合は、第2相が粒
状では強化の効果が小さく、相転移を利用した強化法の
場合には高温域では相転移か起こらないため強化効果か
全くなく、また、セラミックスファイバー添加の場合、
かえって強度か低下することが多かった。
め、充分な強度並びに信頼性が得られるに至っていない
。すなわち、第2相の分散強化法の場合は、第2相が粒
状では強化の効果が小さく、相転移を利用した強化法の
場合には高温域では相転移か起こらないため強化効果か
全くなく、また、セラミックスファイバー添加の場合、
かえって強度か低下することが多かった。
そこで、本発明は高強度かつ高靭性のセラミックス複合
体を提供することを目的とするものである。
体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]
本発明は、SiCウィスカ:10〜30vol%Y2O
3 : 7〜10 mol%Al2O3:
4〜10mol% を含有し、残部が実質的にS i 3 N4である混合
粉末より焼結された焼結体であって、生成焼結体中に5
Y203・Si3N+ ・Al2O3を含有し、主要部
がSi3N+であることを特徴とする高強度、高靭性セ
ラミックス複合体並びに、上記混合粉末を窒素ガス雰囲
気中で1600〜2000℃の範囲内の温度で焼結する
ことによって、上記セラミックス複合体を製造する方法
である。なお、焼結はホットプレスで行うことが望まし
い。
3 : 7〜10 mol%Al2O3:
4〜10mol% を含有し、残部が実質的にS i 3 N4である混合
粉末より焼結された焼結体であって、生成焼結体中に5
Y203・Si3N+ ・Al2O3を含有し、主要部
がSi3N+であることを特徴とする高強度、高靭性セ
ラミックス複合体並びに、上記混合粉末を窒素ガス雰囲
気中で1600〜2000℃の範囲内の温度で焼結する
ことによって、上記セラミックス複合体を製造する方法
である。なお、焼結はホットプレスで行うことが望まし
い。
[作 用コ
本発明者等は上記した本発明の目的に鑑みてSi3N4
−3iCウイス力セラミツクス複合体について、SiC
ウィスカ添加量及び焼結助剤について種々検討した結果
、Si3N4−SiCウィスカセラミックス複合体の焼
結において、10〜30 vo1%のSiCウィスカと
焼結助剤として7〜10IIio1%のY2O3及び4
〜10mol%のAl2O3を使用することにより、生
成焼結体中のSizN+マトリツクスとSiCウィスカ
の界面に 5Y203・Si3N+Al2O3を形成せ
しめ、これにより高強度、高靭性を達成することに成功
したものである。
−3iCウイス力セラミツクス複合体について、SiC
ウィスカ添加量及び焼結助剤について種々検討した結果
、Si3N4−SiCウィスカセラミックス複合体の焼
結において、10〜30 vo1%のSiCウィスカと
焼結助剤として7〜10IIio1%のY2O3及び4
〜10mol%のAl2O3を使用することにより、生
成焼結体中のSizN+マトリツクスとSiCウィスカ
の界面に 5Y203・Si3N+Al2O3を形成せ
しめ、これにより高強度、高靭性を達成することに成功
したものである。
すなわち、本発明は、5Y20:l・Si3N4・Al
2O3をSizN+マトリツクスとSiCウィスカの界
面に生成することにより、SizN4マトリツクスとS
iCウィスカの結合力を増大し、その結果として強度、
靭性を向上させたものである。
2O3をSizN+マトリツクスとSiCウィスカの界
面に生成することにより、SizN4マトリツクスとS
iCウィスカの結合力を増大し、その結果として強度、
靭性を向上させたものである。
本発明において、焼結体製造用の混合粉末中のSiCウ
ィスカの添加量が10vo1%未満では、SiCウィス
カの量が不足して、強化及び靭化効果が小さく、所望の
特性が得られない。又、SiCウィスカの添加量が30
vo1%を超えると、ウィスカの分散が困難となり、焼
結性が低下する。したがって、SiCウィスカは混合粉
末中10〜30 vo1%の範囲で含有されるのが好ま
しい。
ィスカの添加量が10vo1%未満では、SiCウィス
カの量が不足して、強化及び靭化効果が小さく、所望の
特性が得られない。又、SiCウィスカの添加量が30
vo1%を超えると、ウィスカの分散が困難となり、焼
結性が低下する。したがって、SiCウィスカは混合粉
末中10〜30 vo1%の範囲で含有されるのが好ま
しい。
Y2O3とAl2O3は、本発明における混合粉末中の
Si3N4粒子の表面に存在するSiO2と反応して液
相を形成し、Si3N+マトリツクスを緻密化させる。
Si3N4粒子の表面に存在するSiO2と反応して液
相を形成し、Si3N+マトリツクスを緻密化させる。
混合粉末中のY2O3の含有量か4mol%未満の場合
には、液相生成量が少なく、SizN+マトリツクスの
緻密化が達成されず、7mol%未満では5Y203
SizN4やAl2O3の生成が困難である。又、10
mol%を超えると、Si3N4・Y2O3(メリライ
ト)が生じ、SizN+マトリツクスの強度が低下する
。したがって、Y203は混合粉末中7〜10 vo1
%の範囲で含有されるのが好ましい。
には、液相生成量が少なく、SizN+マトリツクスの
緻密化が達成されず、7mol%未満では5Y203
SizN4やAl2O3の生成が困難である。又、10
mol%を超えると、Si3N4・Y2O3(メリライ
ト)が生じ、SizN+マトリツクスの強度が低下する
。したがって、Y203は混合粉末中7〜10 vo1
%の範囲で含有されるのが好ましい。
混合粉末中のAl2O3の含有量が4a+o1%未満の
場合には、Y2O3と同様に緻密化の達成が困難となり
、10mol%を超えると混合粉末中のSiCウィスカ
と著しい反応を生じ、SiCウィスカの添加効果を低下
させる。したがって、Al2O3は混合粉末中4〜10
mol%の範囲で含有させるのが好ましい。
場合には、Y2O3と同様に緻密化の達成が困難となり
、10mol%を超えると混合粉末中のSiCウィスカ
と著しい反応を生じ、SiCウィスカの添加効果を低下
させる。したがって、Al2O3は混合粉末中4〜10
mol%の範囲で含有させるのが好ましい。
本発明の製造方法において、焼結を窒素雰囲気中で行う
のは、SizN4の高温酸化を防止するためであり、減
圧又は加圧下で焼結を実施してもよい。焼結温度につい
て説明すると、1600℃未満ではSi3N4マトリッ
クスの焼結が十分に進行せず、緻密化の達成が困難であ
る。
のは、SizN4の高温酸化を防止するためであり、減
圧又は加圧下で焼結を実施してもよい。焼結温度につい
て説明すると、1600℃未満ではSi3N4マトリッ
クスの焼結が十分に進行せず、緻密化の達成が困難であ
る。
一方2000℃を超える焼結温度ではS i 3 N4
マトリツクスの粒成長か激しくなり、強度が低下する要
因となる。
マトリツクスの粒成長か激しくなり、強度が低下する要
因となる。
[実施例]
以下、本発明を実施例により詳細に説明するか、これら
の実施例は例示であって、本発明の範囲をなんら制限す
るものではないことはもちろんである。
の実施例は例示であって、本発明の範囲をなんら制限す
るものではないことはもちろんである。
実施例I
S i 3 N 4粉末にSiCウィスカを20vo1
%、Al2O3を6mol%、Y2O3を表1に示す通
りに添加混合し、この混合粉末を1.01on/cm
’の圧力で静圧成形した。この成形体をホットプレスに
より1800℃、150kg/cm 2の加圧力で窒素
雰囲気中において1時間焼結して、各焼結体を得た。得
られた焼結体について、破壊靭性値、X線回折による
5Y203 Si3N4・めAl2O3の生成につい
て測定した結果を表1と第1図に示す。この結果から明
らかなように、5Y203・Si3N4・A12o3が
生成している焼結体は5Y203・Si3N4Al2O
3の生成していない焼結体よりも靭性が向上しているこ
とがわかる。
%、Al2O3を6mol%、Y2O3を表1に示す通
りに添加混合し、この混合粉末を1.01on/cm
’の圧力で静圧成形した。この成形体をホットプレスに
より1800℃、150kg/cm 2の加圧力で窒素
雰囲気中において1時間焼結して、各焼結体を得た。得
られた焼結体について、破壊靭性値、X線回折による
5Y203 Si3N4・めAl2O3の生成につい
て測定した結果を表1と第1図に示す。この結果から明
らかなように、5Y203・Si3N4・A12o3が
生成している焼結体は5Y203・Si3N4Al2O
3の生成していない焼結体よりも靭性が向上しているこ
とがわかる。
表 1
実施例2
S i 3 N 4粉末に表2に示すSiCウィスカ、
Y2O3粉末及びAl2O3粉末を添加混合し、この混
合粉末を1.oton/cm 2の圧力て静圧成形した
。この成形体をホットプレスにより表2に示す温度及び
150kg/cm 2の加圧力で窒素雰囲気中において
1時間焼結して、各焼結体試料を得た。得られた焼結体
について、曲げ強度、破壊靭性値、X線回折にょる 5
Y203Si3N4・Al2O3の生成について測定し
た結果を表2に示す。
Y2O3粉末及びAl2O3粉末を添加混合し、この混
合粉末を1.oton/cm 2の圧力て静圧成形した
。この成形体をホットプレスにより表2に示す温度及び
150kg/cm 2の加圧力で窒素雰囲気中において
1時間焼結して、各焼結体試料を得た。得られた焼結体
について、曲げ強度、破壊靭性値、X線回折にょる 5
Y203Si3N4・Al2O3の生成について測定し
た結果を表2に示す。
表2
以上実施例によりSizN4−8iCウイス力焼結体に
5Y203・Si3N<Al2O3を生成させること
により強度、靭性が向上することがわかる。
5Y203・Si3N<Al2O3を生成させること
により強度、靭性が向上することがわかる。
[発明の効果]
上述した如く、本発明によれば強度及び靭性に優れるS
i3N4−3iCウイス力複合体が得られ、強度、靭性
を要求される自動車部品あるいは機械部分に応用して有
用である。
i3N4−3iCウイス力複合体が得られ、強度、靭性
を要求される自動車部品あるいは機械部分に応用して有
用である。
第1図は本発明の実施例1の5Y203Si3N4・A
l2O3の生成と破壊靭性体との関係を示すグラフであ
る。
l2O3の生成と破壊靭性体との関係を示すグラフであ
る。
Claims (3)
- (1)SiCウィスカ:10〜30vol%Y_2O_
3:7〜10mol% Al_2O_3:4〜10mol% を含有し、残部が実質的にSi_3N_4である混合粉
末より焼結された焼結体であって、 生成焼結体中に5Y_2O_3・Si_3N_4・Al
_2O_3を含有し、主要部がSi_3N_4であるこ
とを特徴とするセラミックス複合体。 - (2)SiCウィスカ:10〜30vol%Y_2O_
3:7〜10mol% Al_2O_3:4〜10mol% を含有し、残部が実質的にSi_3N_4である混合粉
末を窒素ガス雰囲気中で1600〜2000℃の範囲内
の温度で焼結することを特徴とする5Y_2O_3・S
i_3N_4・Al_2O_3を含有し、主要部がSi
_3N_4であるセラミックス複合体の製造方法。 - (3)請求項(2)において、焼結をホットプレスで行
うセラミックス複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2028524A JPH03232772A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | セラミックス複合体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2028524A JPH03232772A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | セラミックス複合体及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03232772A true JPH03232772A (ja) | 1991-10-16 |
Family
ID=12251056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2028524A Pending JPH03232772A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | セラミックス複合体及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03232772A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102723372A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 苏州嘉言能源设备有限公司 | 非真空槽式太阳能发电用抗氧化涂层 |
-
1990
- 1990-02-09 JP JP2028524A patent/JPH03232772A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102723372A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 苏州嘉言能源设备有限公司 | 非真空槽式太阳能发电用抗氧化涂层 |
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