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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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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