JPH0426563A - Ceramic sintered body having composite structure - Google Patents

Ceramic sintered body having composite structure

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JPH0426563A
JPH0426563A JP2128829A JP12882990A JPH0426563A JP H0426563 A JPH0426563 A JP H0426563A JP 2128829 A JP2128829 A JP 2128829A JP 12882990 A JP12882990 A JP 12882990A JP H0426563 A JPH0426563 A JP H0426563A
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勝村 祐次
Tetsuya Mitsuda
哲也 満田
Yuji Sato
裕二 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To prolong the service life of the sintered body when used for cutting tools by enclosing the disperse phase obtained by dispersing whiskers in a ceramic matrix with a ceramic matrix phase free of whiskers. CONSTITUTION:The ceramic sintered body contains 10-60wt.% whiskers, the balance grain consisting essentially of metal oxide and inevitable impurities as mentioned below. Namely, the sintered body consists of the first phase as a mixture of the first hard grain consisting essentially of metal oxides and whiskers and the second phase contg. the second hard grain consisting essentially of metal oxides or the grain contg. an extremely small amt. of whiskers as compared with the first phase, and the first phase is enclosed by the second phase. For example, the first phase contains 30-60wt.% silicon carbide whiskers and the first hard grain consisting essentially of aluminum oxide, and the second phase consists of the second hard grain of aluminum oxide.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、切削工具材料、耐摩耗工具材料などの工具材
料から耐腐蝕性材料又は各種の機械部品や電気部品など
にも応用できる複合組織を有するセラミックス焼結体に
関するものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is a composite structure that can be applied to cutting tool materials, wear-resistant tool materials, corrosion-resistant materials, and various mechanical parts and electrical parts. The present invention relates to a ceramic sintered body having the following characteristics.

(従来の技術) 従来の材料にウィスカーや繊維を含有させて、材料の強
度を高めることが行われている。この内、セラミックス
のマトリックス中にウィスカーを含有させてなる、所肩
繊維強化セラミウクスTFRCI についての検討も多
数行われている。このFRCについての代表的なものと
して、特開昭61−174165号公報及び特開昭61
−274803号公報がある。
(Prior Art) Whiskers and fibers are added to conventional materials to increase the strength of the materials. Among these, many studies have been conducted on fiber-reinforced ceramic TFRCI, which is made by containing whiskers in a ceramic matrix. Representative examples of this FRC include JP-A-61-174165 and JP-A-61.
There is a publication No.-274803.

(発明が解決しようとする問題点) 特開昭61−174165号公報には、アルミナ素地中
に1μm以下の径、20μm以下の長さの炭化ケイ素ウ
ィスカーを2〜30容積%分散させてなるアルミナ−炭
化ケイ素耐熱複合焼結体が開示されている。また、特開
昭61−274803号公報には、2〜40容積%のセ
ラミックス・ウィスカーをセラミックス・マトリックス
内に分散させてなる強化したセラミックス切削工具が開
示されている。
(Problems to be Solved by the Invention) JP-A-61-174165 describes an alumina prepared by dispersing silicon carbide whiskers having a diameter of 1 μm or less and a length of 20 μm or less in an amount of 2 to 30% by volume in an alumina matrix. - A silicon carbide heat-resistant composite sintered body is disclosed. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-274803 discloses a reinforced ceramic cutting tool in which 2 to 40 volume percent of ceramic whiskers are dispersed within a ceramic matrix.

これら両公報の内、前者は高温での曲げ強度及び硬度が
著しく改静されたこと、切削工具用チップとして著しい
向上が期待できると示唆されているもので、後者は実際
に、切削工具、特に金属の被削材を切削する切削工具材
料として著しい効果があるというものであるけれども、
両者共マトリックス中にウィスカーを単純に分散させた
ものであるために、切削工具として満足できるだけの寿
命が得られてないという問題がある。
Of these two publications, the former suggests that the bending strength and hardness at high temperatures have been significantly improved, and that significant improvements can be expected as tips for cutting tools, while the latter actually suggests that the bending strength and hardness at high temperatures have been significantly improved. Although it is said to be extremely effective as a cutting tool material for cutting metal work materials,
Since both of these tools have whiskers simply dispersed in a matrix, there is a problem in that they do not have a satisfactory lifespan as a cutting tool.

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には、セラミックス・マトリックス中にウィスカーを
分散させてなるウィスカー分散相をウィスカーの含有し
てないセラミックス・マトリックス相又は微量のウィス
カーの含有したセラミックス・マトリックス相でもって
包囲した組織構成にして切削工具寿命の向上を達成させ
たセラミックス焼結体の提供を目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems, and specifically, a whisker-dispersed phase formed by dispersing whiskers in a ceramic matrix is replaced with a ceramic matrix phase containing no whiskers or a trace amount of whiskers. The object of the present invention is to provide a ceramic sintered body that has a structure surrounded by a ceramic matrix phase containing .

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、 FRCの強度という観点からするとウ
ィスカーの含有量が多い程好ましいが1例えばSiCウ
ィスカーは鉄族金属と反応し易く、耐摩耗性を低下させ
ることからできるだけ含有量を少なくする方が好ましい
という相反する方向にあること、この相反する方向を打
開できるような、特に切削工具材料として天川化できる
ような強度及び耐摩耗性を有するウィスカー含有セラミ
ックスについて検討していた所、 FRCの強度の向上
には、焼結体中におけるウィスカーの分散状態が大きく
影響すること、このウィスカーの分散は、焼結体全体に
均一に分散させるよりも、マトリックス中に密にウィス
カーの混在してなる相をマトリックスの相又はマトリッ
クス中に相にウィスカーの混在してなる相でもって包囲
した状態の組織構成にすると強度及び耐摩耗性の向上が
著しく、切削工具としての寿命向上も顕著であるという
知見を得たものである。この知見に基づいて、本発明を
完成するに至ったものである。
(Means for Solving the Problems) The present inventors have found that from the viewpoint of the strength of FRC, the higher the content of whiskers, the better; however, for example, SiC whiskers tend to react with iron group metals and reduce wear resistance. In order to overcome this contradictory situation, it is preferable to reduce the content as much as possible because of the fact that the whisker-containing ceramic has strength and abrasion resistance that can be used as a material for cutting tools. While considering this, we found that the improvement in the strength of FRC is greatly influenced by the state of dispersion of whiskers in the sintered body, and that the dispersion of whiskers in the matrix is more important than dispersing them uniformly throughout the sintered body. By creating a structure in which a phase containing whiskers is densely surrounded by a matrix phase or a phase containing whiskers in a matrix, the strength and wear resistance are significantly improved, and it can be used as a cutting tool. This finding has shown that the lifespan of the battery is also significantly improved. Based on this knowledge, we have completed the present invention.

すなわち、本発明の複合組織を有するセラミックス焼結
体は、10〜60W量%のウィスカーと、づつ金属酸化
物を主成分とする硬質粒子と不可避不純物とならなるセ
ラミックス焼結体であって、コセラミックス焼結体が金
属酸化物を主成分とする第1硬質粒子とウィスカーとの
混在してなる第1相と、金属酸化物を主成分とする第2
硬質粒子又は該第2硬質粒子中に該第1相と比べて貧化
してなるウィスカーの含有してなる第2相とからなり、
かつ該第1相が第2相により包囲されている組織構成に
なっていることを特徴とするものである。
That is, the ceramic sintered body having a composite structure of the present invention is a ceramic sintered body consisting of whiskers of 10 to 60 W%, hard particles mainly composed of metal oxide, and inevitable impurities. The ceramic sintered body has a first phase consisting of a mixture of first hard particles mainly composed of metal oxide and whiskers, and a second phase mainly composed of metal oxide.
a second phase containing hard particles or whiskers that are enriched compared to the first phase in the second hard particles;
The first phase is also characterized by a structure in which the first phase is surrounded by the second phase.

本発明の複合組織を有するセラミックス焼結体における
第1相は、第1硬質粒子とウィスカーとの混在したもの
で、この相の大きさ及び形状についての詳細は、後述す
るが大体lO〜数100μmの大きさの相でなっており
、この内、第1硬質粒子の主成分である金属酸化物は、
例えば、具体的には、酸化アルミニウム、酸化ジルコニ
ウム、#化りロム、*化マグネシウム、ムライト(3A
2□03・2SiO,] 、スピネル(MgO・^j2
tos1.ジルコンfZrO−3i041  、コージ
ライトf2MgO・2Aρt’s・5Si口、)を代表
例して、ウィスカーは、炭化ケイ素ウィスカ、窒化ケイ
素ウィスカー、炭化チタンウィスカ、窒化チタンウィス
カー、炭化ホウ素ウィスカ、窒化ホウ素ウィスカーを代
表例として挙げることができる。この内、第1相が30
〜60重量%の炭化ケイ素ウィスカーと、残り酸化アル
ミニウムを主成分とする第1硬質粒子とでなる場合は、
強度の向上が顕著になるので好ましいことである。
The first phase in the ceramic sintered body having a composite structure of the present invention is a mixture of first hard particles and whiskers, and the size and shape of this phase will be described in detail later, but it is approximately 10 to several 100 μm. Of these, the metal oxide that is the main component of the first hard particles is
For example, specifically, aluminum oxide, zirconium oxide, chromium chloride, magnesium oxide, mullite (3A
2□03・2SiO, ] , spinel (MgO・^^2
tos1. The whiskers include silicon carbide whiskers, silicon nitride whiskers, titanium carbide whiskers, titanium nitride whiskers, boron carbide whiskers, and boron nitride whiskers. This can be cited as a representative example. Of these, 30 are in the first phase.
In the case of ~60% by weight of silicon carbide whiskers and the remainder of the first hard particles mainly composed of aluminum oxide,
This is preferable because the strength is significantly improved.

この第1相中の第1硬質粒子が酸化アルミニウムのみか
らなる場合には強度の向上が著しく、また酸化ジルコニ
ウム、酸化ハフニウム又は希土類金属の酸化物の中の少
なくとも1種を15重量%以下と、残り酸化アルミニウ
ムとからなる場合には焼結の促進及び強度の向上が著し
く、さらにTi。
When the first hard particles in the first phase are made only of aluminum oxide, the strength is significantly improved. When the remaining aluminum oxide is used, the sintering is accelerated and the strength is significantly improved.

V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 11.Siの
炭化物、窒化物、#化物、 Zr、 Hfの炭化物、窒
化物、炭酸化物、窒酸化物及びこれらの相互固溶体の中
の少なくとも1種を30重量%以下と、残り酸化アルミ
ニウムとかうなる場合には耐摩耗性及び強度の向上が著
しくなることから、特に好ましいものである。
V, Nb, Ta, Cr, Mo, 11. When at least 30% by weight of at least one of Si carbides, nitrides, #-rides, Zr, Hf carbides, nitrides, carbonates, nitrides, and mutual solid solutions thereof, and the remainder is aluminum oxide, etc. is particularly preferred since it significantly improves wear resistance and strength.

本発明の複合組織を有するセラミックス焼結体における
第2相は、金属酸化物を主成分とする第2硬質粒子、又
はこの第2硬質粒子と第1相中のウィスカー含有量と比
べて貧化してなるウィスカ、具体的には1例えば第1相
中のウィスカー含有量の50%以下、好ましくは20%
以下のウィスカーが第2硬質粒子中に混在してなる状態
の相である。
The second phase in the ceramic sintered body having a composite structure of the present invention is composed of second hard particles mainly composed of a metal oxide, or has a whisker content that is poor compared to the second hard particles and the first phase. whiskers, specifically 1, for example 50% or less of the whisker content in the first phase, preferably 20%
This is a phase in which the following whiskers are mixed in the second hard particles.

この第2相中の第2硬質粒子は2例えば5具体的には、
酸化アルミニウムのみがなる場合、酸化ジルコニウム、
aI化ハフニウム又は希を類金属の酸化物の中の少なく
とも1種を15@1%以下と残り酸化アルミニウムとか
らなる場合、もしくはT1、V、Nb、 Ta、 Cr
、 Mo、 L 5i(7)炭化物、窒化物、酸化物、
 Zr、 8Fの炭化物、窒化物、炭酸化物、窒酸化物
及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種を30重
量%以下と残り酸化アルミニウムとからなる場合を挙げ
ることができる。この第2硬質粒子は、第I硬質粒子と
同一組成成分の場合、又は異なった組成成分からなる場
合もある。
The second hard particles in this second phase are 2, for example, 5, specifically,
If only aluminum oxide is present, zirconium oxide,
When it consists of 15 @ 1% or less of at least one of hafnium chloride or rare metal oxides and the remainder aluminum oxide, or T1, V, Nb, Ta, Cr
, Mo, L 5i (7) carbide, nitride, oxide,
Examples include cases in which the amount of at least one of Zr, 8F carbides, nitrides, carbonates, nitroxides, and mutual solid solutions thereof is 30% by weight or less, and the remainder is aluminum oxide. The second hard particles may have the same composition as the first hard particles, or may have different compositions.

以」二の第1相と第2相とは1種々の組合せにすること
ができるもので1例えば第1相が炭化ケイ素ウィスカー
30〜60頃量%と5残り酸化アルミニウムの第1硬質
粒子とからなり、第2相が酸化アルミニウムの第2硬質
粒子(微量の炭化ケイ素ウィスカー含有)との組合わせ
、又は第1相が炭化ケイ素中イスカー30〜60重量%
と、酸化ジルコニウム、m化ハフニウム又は希を類金属
の酸化物の中の少なくとも1種を15重量%以下と残り
酸化アルミニウムの第蒼硬質粒子を4a〜70重量%と
からなり、第2相が酸化アルミニウムの第2硬質粒子(
微量の炭化ケイ素ウィスカー含有)との絹合わせ、もし
くは第1相が炭化ケイ素中イスカー30〜60重量%と
、il化ジルコニウム、酸化ハフニウム又は希土類金属
の酸化物の中の少なくとも1種を15重量%以下と残り
酸化アルミニウムの第!硬質粒子を40〜70重1%と
からなり、第2相がTIV、 Nb、 Ta、 Cr、
 Mo、胃、 Siの炭化物、窒化物、酸化物、 Zr
、 Hfの炭化物、窒化物、炭酸化物、窒酸化物及びこ
れらの相互固溶体の中の少なくとも1種を30重量%以
下と、残り酸化アルミニウムの第2硬質粒子(微量の炭
化ケイ素ウィスカー含有)との組合わせでなる場合には
、特に焼結の促進。
The first phase and the second phase can be combined in various ways, for example, the first phase is silicon carbide whiskers in an amount of 30 to 60% and the remainder is first hard particles of aluminum oxide. The second phase is a combination of aluminum oxide with second hard particles (containing a small amount of silicon carbide whiskers), or the first phase is 30 to 60% by weight of iscar in silicon carbide.
and 15% by weight or less of at least one of zirconium oxide, hafnium mide, or an oxide of a rare metal, and 4a to 70% by weight of the remaining blue hard particles of aluminum oxide, and the second phase is Second hard particles of aluminum oxide (
or the first phase is 30 to 60% by weight of iscar in silicon carbide and 15% by weight of at least one of zirconium oxide, hafnium oxide, or an oxide of a rare earth metal. Below and the rest of the aluminum oxide part! It consists of hard particles of 40 to 70% by weight, and the second phase is TIV, Nb, Ta, Cr,
Mo, stomach, Si carbide, nitride, oxide, Zr
, 30% by weight or less of at least one of Hf carbides, nitrides, carbonates, nitrides, and mutual solid solutions thereof, and the remaining second hard particles of aluminum oxide (containing a trace amount of silicon carbide whiskers). Acceleration of sintering, especially when used in combination.

粒成長抑制、耐摩耗性の向上、耐熱性の向上及び強度の
向上が顕著になることから好ましいことである。
This is preferable because it significantly suppresses grain growth, improves wear resistance, improves heat resistance, and improves strength.

本発明の複合組織を有するセラミックス焼結体における
第1相は、配向された状態になっていることが好ましく
、例えば一方向の断面では約lO〜数 100μmの情
円形状及び/又は円形状であるのに対し、この断面に対
し垂直方向の断面では、針状、棒状から情円状の形にな
っているものである。この第1相の周辺を約5〜20μ
m幅の第2相が連続した状態で包囲されてなる組織から
なるものである。
The first phase in the ceramic sintered body having a composite structure of the present invention is preferably in an oriented state, for example, in a cross section in one direction, it has a circular shape and/or a circular shape of about 10 to several 100 μm. On the other hand, in a cross section perpendicular to this cross section, the shape ranges from needle-like or rod-like to round-like. The area around this first phase is approximately 5 to 20 μm.
It consists of a structure in which a second phase having a width of m is surrounded in a continuous state.

この本発明の複合組織を有するセラミックス焼結体にお
けるウィスカーの含有量が10重量%未満になると、ウ
ィスカーによる強度の向上効果か弱く、逆にウィスカー
の含有量が60重量%を超えて多くなると、焼結し難く
、緻密な焼結体を得るのが困難になり、その結果強度低
下となる。このために、本発明の焼結体に含有するウィ
スカーは、10〜60重量%と定めたものである。
When the content of whiskers in the ceramic sintered body having a composite structure of the present invention is less than 10% by weight, the strength improvement effect of the whiskers is weak. It is difficult to sinter, making it difficult to obtain a dense sintered body, resulting in a decrease in strength. For this reason, the amount of whiskers contained in the sintered body of the present invention is determined to be 10 to 60% by weight.

本発明の複合組織を有するセラミックス焼結体は、従来
からの粉末冶金の製造方法を応用して得ることができる
けれども、特に重要なことは、第1相となる組成成分の
ものを造粒し、この造粒粉に第2相となる組成成分の粉
末を混在させ、次いで成形及び焼結する方法が好ましい
ことである。
Although the ceramic sintered body having a composite structure of the present invention can be obtained by applying conventional powder metallurgy manufacturing methods, it is particularly important to granulate the composition components that will become the first phase. Preferably, the granulated powder is mixed with a powder of the composition components that will become the second phase, and then molded and sintered.

この内、第1相を形成するための造粒粉の大きさ、形状
及び硬さが実際に焼結体となったときの第1相の大きさ
及び形状に影響を及ぼすので重要になってくるものであ
る。
Among these, the size, shape, and hardness of the granulated powder used to form the first phase are important because they affect the size and shape of the first phase when it actually becomes a sintered body. It is something that comes.

(作用) 本発明の複合組織を有するセラミックス焼結体は、第1
相が主として強度の向上に寄与し、特に第1相中に酸化
ジルコニウム、酸化ハフニウム又は希土類金属の酸化物
の中の少なくとも1種を含有している場合には、焼結の
促進を高める作用となり、第2相が主として耐摩耗性の
向上に寄与し、特に第2相中にTi、 V、 Nb、 
Ta、 Cr、 Mo、 WSiの炭化物、窒化物、酸
化物、Zr、 Hfの炭化物。
(Function) The ceramic sintered body having a composite structure of the present invention has a first
The phase mainly contributes to improving the strength, and especially when the first phase contains at least one of zirconium oxide, hafnium oxide, or rare earth metal oxide, it has the effect of increasing the acceleration of sintering. , the second phase mainly contributes to improving the wear resistance, especially in the second phase, Ti, V, Nb,
Ta, Cr, Mo, WSi carbides, nitrides, oxides, Zr, Hf carbides.

窒化物、炭酸化物、窒酸化物及びこれらの相互固溶体の
中の少なくとも1種を含有している場合には、微粒化、
高硬度化及び耐摩耗性の向上に寄与し、この第1相と第
2相との組合わせで、かつ第1相を第2相で包囲し、第
2相を連続化させることが耐摩耗性、耐熱性、耐酸化性
を高めると共に、強度をより一層高めるという作用にな
っているものである。
When containing at least one of nitrides, carbonates, nitrides, and mutual solid solutions thereof, atomization,
The combination of the first phase and the second phase, surrounding the first phase with the second phase, and making the second phase continuous contributes to high hardness and wear resistance. This has the effect of increasing hardness, heat resistance, and oxidation resistance, as well as further increasing strength.

(実施例) 実施例1 平均粒径0.5μmのA、9aOi粉末と平均直径0.
5  gm、平均長さ20μmのSiCウィスカー[5
iC(IIと記載]とを出発物質として、まず、第直に
第1表の第1相形成用造粒粉として示した組成成分をア
ルミナボールを用いて、(配合成分とボールの比はI:
lとした。)ボールミルにより湿式混合した。この混合
物を乾燥後、3%のパラフィンワックスを添加し、転造
法により造粒し、次いで篩別して、−60〜+325メ
ツシユの第1相形成用造粒粉を得た。この第1相形成用
造粒粉に第1表の第2相形成用造粒粉として示した組成
成分を追加添加し、■ブレンダーで混合して、混合物を
得た。この混合物をカーボンモールドに充填して、A「
雰囲気、  500kgf/cm”の圧力、 1850
℃1時間保持によるホットプレスにより50X 50X
 6III111寸法形状の焼結体を得た。こうして得
た本発明品1〜11及び比較品l〜6の各焼結体を所定
の形状に切断し、各試料の組織を金属顕微鏡で観察した
所、本発明品1−11及び本発明品を外れた比鮫品5.
6は、ホットプレスのプレス圧方向に対して垂直断面の
組織(第1図)が高含有ウィスカーでなる約50〜15
0μmの円形状及び楕円形状の第1相と、この第1相を
包囲してなる連続した第2相とからなる複合組織であり
、プレス圧方向に対して平行断面の組織(第2図)が高
含有ウィスカーでなる針状又は棒状の形の第1相とこの
第1相を包囲してなる連続した第2相とからなる複合組
織であった。一方、従来品に相当する比較品1〜4は、
プレス圧方向に対する平行及び垂直の各断面共、全体に
均一な単一相の組織であった。
(Example) Example 1 A, 9aOi powder with an average particle size of 0.5 μm and an average particle size of 0.5 μm.
5 gm, average length 20 μm SiC whiskers [5
Using iC (denoted as II) as a starting material, first, using alumina balls, the composition components shown as the granulated powder for forming the first phase in Table 1 (the ratio of the components to the balls is I :
It was set as l. ) Wet mixing was carried out using a ball mill. After drying this mixture, 3% paraffin wax was added, and the mixture was granulated by a rolling method, and then sieved to obtain granulated powder for forming the first phase having a mesh size of -60 to +325. The composition components shown as the granulated powder for forming the second phase in Table 1 were additionally added to this granulated powder for forming the first phase, and mixed in a blender (1) to obtain a mixture. Fill this mixture into a carbon mold and
Atmosphere, 500 kgf/cm” pressure, 1850
50X by hot pressing by holding for 1 hour at ℃ 50X
A sintered body having dimensions and shape of 6III111 was obtained. The thus obtained sintered bodies of the present invention products 1 to 11 and comparative products 1 to 6 were cut into predetermined shapes, and the structures of each sample were observed with a metallurgical microscope. 5.Hisame product that missed the mark.
No. 6 is about 50 to 15 in which the structure in the cross section perpendicular to the press pressure direction of the hot press (Fig. 1) is composed of high whisker content.
It is a composite structure consisting of a circular and elliptical first phase of 0 μm and a continuous second phase surrounding this first phase, and the structure has a cross section parallel to the press pressure direction (Figure 2). It was a composite structure consisting of an acicular or rod-shaped first phase made of whiskers with a high content of whiskers, and a continuous second phase surrounding this first phase. On the other hand, comparative products 1 to 4, which correspond to conventional products,
Each section parallel to and perpendicular to the press pressure direction had a uniform single-phase structure throughout.

こうして得た本発明品1〜11及び比較品5.6の第1
相と第2相の組成成分は、金属顕微鏡観察、 SEM観
察、 EPM^分析で調べた所、略第1表の配合組成成
分の状態で、特に第2相中には約5重量%の炭化ケイ素
ウィスカーの含有した状態であった。この本発明品1〜
11及び比較品1〜6をISO規格のSNG +204
08 (ブレホーニング0.I5+amX−25°)の
チップに形成し、被削材:ワスバロイ、切削速度:  
l50m/min 、切込み: 1.Omm 、送り+
 0.1  aim/rev 、湿式切削の条件でもっ
てチップが欠損又はチッピングするまで切削し、そのと
きの切削時間を求めて第1表に併記した。
The first of the thus obtained invention products 1 to 11 and comparative product 5.6
The compositional components of the phase and the second phase were investigated by metallurgical microscopic observation, SEM observation, and EPM^ analysis, and found that they were approximately as shown in Table 1, with approximately 5% by weight of carbonization in the second phase. It contained silicon whiskers. This invention product 1~
11 and comparative products 1 to 6 as ISO standard SNG +204
08 (brehoning 0.I5+amX-25°), work material: Wasburoy, cutting speed:
l50m/min, depth of cut: 1. Omm, feed +
Cutting was performed under wet cutting conditions of 0.1 aim/rev until the chip broke or chipped, and the cutting time at that time was determined and is also listed in Table 1.

以下余白 実施例2 実施例1で用いたAβJ3粉末、5iCfl!l及び・
V均粒径0.5umのZr0z (3mog%Y20.
含有)粉末を出発物質として、実施例1と同様に第2表
に示した第1相形成用造粒粉をボールミル湿式混合及び
造粒し、別に、第2表の第2相形成粉をボールミル湿式
混合し、次いでこの第1相形成用造粒粉と第2相形成粉
を実施例Iと同様Vブレンダーで混合して、混合物を得
た。この混合物を^「雰囲気、200〜50口kgf/
cがの圧力、 1700〜1850℃の温度、1時間保
持によるホットプレスにより焼結体を得た。こうして得
た本発明品12〜20及び比較品7〜9の焼結体の組織
を実施例1と同様にして確コし、実施例1と同条件によ
る切削試験を行ない、その結果を第2表に併記した。
The following margin is Example 2 AβJ3 powder used in Example 1, 5iCfl! l and・
Zr0z (3mog%Y20.
Using the granulated powder shown in Table 2 as a starting material, the granulated powder for forming the first phase shown in Table 2 was wet mixed in a ball mill and granulated, and separately, the powder for forming the second phase shown in Table 2 was mixed in a ball mill. Wet mixing was performed, and then the granulated powder for forming the first phase and the powder for forming the second phase were mixed in a V blender as in Example I to obtain a mixture. This mixture is heated to an atmosphere of 200 to 50 kgf/
A sintered body was obtained by hot pressing at a pressure of 1,700 to 1,850° C. for 1 hour. The structures of the sintered bodies of the invention products 12 to 20 and comparative products 7 to 9 thus obtained were confirmed in the same manner as in Example 1, and a cutting test was conducted under the same conditions as in Example 1. Also listed in the table.

以下余白 実施例3 実施例1で用いたへβ20.粉末、 SiC(wl及び
平均粒径0.5μmのTiC粉末を出発物質として、第
3表に示した配合組成成分からなるそれぞれの試料を実
施例1と同様にして、本発明品21〜29及び比較品1
0〜12の焼結体を得た。これらの焼結体の組織を実施
例1と同様にして確認し、ビッカース硬度計で硬さを測
定した所、本発明品21〜29は第1相が約14rJO
〜2600Hv、第2相が1900〜2000Hvで、
平均硬さ約2250〜2350Hvであったのに対し、
比較品I2は全体の硬さが2300Hvと略均−であっ
た。
Below is the margin Example 3 β20 used in Example 1. Using SiC powder, SiC (wl) and TiC powder with an average particle size of 0.5 μm as starting materials, each sample consisting of the composition components shown in Table 3 was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare products 21 to 29 and 29 of the present invention. Comparison product 1
0 to 12 sintered bodies were obtained. The structures of these sintered bodies were confirmed in the same manner as in Example 1, and the hardness was measured using a Vickers hardness tester, and the first phase of products 21 to 29 of the present invention was approximately 14 rJO.
~2600Hv, the second phase is 1900~2000Hv,
While the average hardness was about 2250-2350Hv,
Comparative product I2 had an approximately average overall hardness of 2300 Hv.

次に、本発明品21〜29及び比較品IO〜12を実施
例1と同条件による切削試験を行い、その結果を第3表
に併記した。
Next, the products 21 to 29 of the present invention and the comparative products IO to 12 were subjected to a cutting test under the same conditions as in Example 1, and the results are also listed in Table 3.

以下余白 実施例4 実施例2および3で用いた出発物質を用いて、 38w
L%^Q gOi −60wt%5iC(’I11−8
wL%Z「02の造粒粉と70豐L%八ρ、(1,−3
0wt%TiCの造粒粉を実施例1と同様にして作製し
た後2各造粒扮をl:1にしてVブレンダーで混合して
混合物を得た。この混合物を200kgf/cm”の圧
力、 1700℃の温度、1時間保持でホットプレスし
た。こうして得た本発明品30を実施例Iと同様に調べ
た所2相対密度 100%、平均硬さ2300Hv、焼
結体の組織は2略38wt%AI!、xis −60w
t%5iC(ll) −8wt%Zr0iの第1相と7
0wt%All gOi −30w1:%TiC[約5
wt%SiC(W)含有]からなっていた。
Below is the margin Example 4 Using the starting materials used in Examples 2 and 3, 38w
L%^Q gOi -60wt%5iC('I11-8
wL%Z'02 granulated powder and 70ton L%8ρ, (1,-3
Granulated powder of 0 wt% TiC was prepared in the same manner as in Example 1, and then the two granulated powders were mixed in a ratio of 1:1 using a V-blender to obtain a mixture. This mixture was hot-pressed at a pressure of 200 kgf/cm" and a temperature of 1700°C for 1 hour. The thus obtained product 30 of the present invention was examined in the same manner as in Example I and found to have a relative density of 100% and an average hardness of 2300 Hv. , the structure of the sintered body is 2 approximately 38wt% AI!, xis -60w
t%5iC(ll) -8wt%Zr0i first phase and 7
0wt%All gOi -30w1:%TiC [about 5
wt% SiC (W) content].

次に、実施例1と同条件による切削試験を行い、その時
の欠損するまでの切削時間(寿命時間)を求めた所、6
分30秒であった。
Next, a cutting test was conducted under the same conditions as in Example 1, and the cutting time (life time) until chipping was determined.
The time was 30 minutes.

(発明の効果) 本発明の複合組織を有するセラミックス焼結体は、従来
のウィスカーが均一に分散してなる単−相組織のセラミ
ックス焼結体及び本発明の範囲を外れたセラミックス焼
結体に比べて耐摩耗性。
(Effects of the Invention) The ceramic sintered body having a composite structure of the present invention is different from the conventional ceramic sintered body having a single-phase structure in which whiskers are uniformly dispersed and the ceramic sintered body outside the scope of the present invention. Abrasion resistant compared to

耐欠損性にすぐれており、その結果、切削工具として用
いた場合に、約1.6〜78倍も寿命が向上するという
顕著な効果がある。このことから1本発明の複合組織を
有するセラミックス焼結体は、従来のセラミックス焼結
体が用いられていた切削工具材料、耐摩耗性材料などの
工具材料、耐腐蝕性材料9機械部品材料及び電気部品材
料から、さらに強度不足で実用できなかった用途又は形
状として実用できる産業上有用な材料である。
It has excellent fracture resistance, and as a result, when used as a cutting tool, it has the remarkable effect of improving the life by about 1.6 to 78 times. From this, the ceramic sintered body having a composite structure of the present invention can be used for cutting tool materials, wear-resistant materials and other tool materials, corrosion-resistant materials, machine parts materials, etc., in which conventional ceramic sintered bodies have been used. It is an industrially useful material that can be used not only as an electrical component material but also for purposes or shapes that could not be put to practical use due to insufficient strength.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、実施例1で得た本発明のセラミックス焼結体
のプレス圧方向に対して垂直断面における組織概略図で
ある。第2図は、実施例!で得た本発明のセラミックス
焼結体のプレス圧方向に対して平行断面における組織概
略図である。 図中、1が第1相、2が第2相を示す。 特許出願人 東芝タンガロイ株式会社
FIG. 1 is a schematic diagram of the structure of the ceramic sintered body of the present invention obtained in Example 1 in a cross section perpendicular to the press pressure direction. Figure 2 is an example! FIG. 2 is a schematic diagram of the structure of the ceramic sintered body of the present invention obtained in a cross section parallel to the press pressure direction. In the figure, 1 indicates the first phase and 2 indicates the second phase. Patent applicant: Toshiba Tungaloy Corporation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)10〜60重量%のウイスカーと、残り金属酸化
物を主成分とする硬質粒子と不可避不純物とからなるセ
ラミックス焼結体において、該セラミックス焼結体は金
属酸化物を主成分とする第1硬質粒子とウイスカーとの
混在してなる第1相と、金属酸化物を主成分とする第2
硬質粒子又は該第2硬質粒子中に該第1相と比べて貧化
してなるウイスカーの含有してなる第2相とからなり、
かつ該第1相が第2相により包囲されていることを特徴
とする複合組織を有するセラミックス焼結体。
(1) A ceramic sintered body consisting of 10 to 60% by weight of whiskers, remaining hard particles mainly composed of metal oxides, and unavoidable impurities. 1. A first phase consisting of a mixture of hard particles and whiskers, and a second phase consisting mainly of metal oxides.
a second phase comprising hard particles or whiskers that are enriched compared to the first phase in the second hard particles;
A ceramic sintered body having a composite structure, wherein the first phase is surrounded by a second phase.
(2)上記第1相が炭化ケイ素ウイスカーを30〜60
重量%と、残り酸化アルミニウムを主成分とする第1硬
質粒子とでなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の複合組織を有するセラミックス焼結体。
(2) The first phase contains 30 to 60 silicon carbide whiskers.
The ceramic sintered body having a composite structure according to claim 1, characterized in that the ceramic sintered body has a composite structure of 1% by weight and the remaining first hard particles mainly composed of aluminum oxide.
(3)上記第1相が炭化ケイ素ウイスカーを30〜60
重量%と、残り酸化アルミニウムを主成分とする第1硬
質粒子とからなり、かつ上記第2相が酸化アルミニウム
の第2硬質粒子でなることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の複合組織を有するセラミックス焼結体。
(3) The first phase contains 30 to 60 silicon carbide whiskers.
% by weight and first hard particles whose main component is residual aluminum oxide, and wherein the second phase is comprised of second hard particles of aluminum oxide. Ceramic sintered body with structure.
(4)上記第1相が炭化ケイ素ウイスカーを30〜60
重量%と、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム又は希土
類金属の酸化物の中の少なくとも1種を15重量%以下
と、残り酸化アルミニウムの第1硬質粒子を40〜70
重量%とからなることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の複合組織を有するセラミックス焼結体。
(4) The first phase contains 30 to 60 silicon carbide whiskers.
15% by weight or less of at least one of zirconium oxide, hafnium oxide, or rare earth metal oxide, and 40 to 70% of the remaining first hard particles of aluminum oxide.
% by weight.
A ceramic sintered body having a composite structure as described in 1.
(5)上記第1相が炭化ケイ素ウイスカーを30〜60
重量%と、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム又は希土
類金属の酸化物の中の少なくとも1種を15重量%以下
と残り酸化アルミニウムとの第1硬質粒子を40〜70
重量%とからなり、かつ上記第2相が酸化アルミニウム
の第2硬質粒子でなることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の複合組織を有するセラミックス焼結体。
(5) The first phase contains 30 to 60 silicon carbide whiskers.
% by weight, 15% by weight or less of at least one of zirconium oxide, hafnium oxide, or rare earth metal oxide, and the remainder aluminum oxide, the first hard particles are 40 to 70% by weight.
% by weight, and wherein the second phase is comprised of second hard particles of aluminum oxide.
(6)上記第2相がTi、V、Nb、Ta、Cr、Mo
、W、Siの炭化物、窒化物、酸化物、Zr、Hfの炭
化物、窒化物、炭酸化物、窒酸化物及びこれらの相互固
溶体の中の少なくとも1種を30重量%以下と、残り酸
化アルミニウムの第2硬質粒子でなることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の複合組織を有するセラミッ
クス焼結体。
(6) The second phase is Ti, V, Nb, Ta, Cr, Mo
, W, Si carbides, nitrides, oxides, Zr, Hf carbides, nitrides, carbonates, nitride oxides, and mutual solid solutions of these in an amount of 30% by weight or less, and the remaining aluminum oxide. A ceramic sintered body having a composite structure according to claim 1, characterized in that it is made of second hard particles.
(7)上記第1相が炭化ケイ素ウイスカーを30〜60
重量%と、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム又は希土
類金属の酸化物の中の少なくとも1種を15重量%以下
と残り酸化アルミニウムとの第1硬質粒子を40〜70
重量%とからなり、かつ上記第2相がTi、V、Nb、
Ta、Cr、Mo、W、Siの炭化物、窒化物、酸化物
、Zr、Hfの炭化物、窒化物、炭酸化物、窒酸化物及
びこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種を30重量
%以下と、残り酸化アルミニウムの第2硬質粒子でなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の複合組織
を有するセラミックス焼結体。
(7) The first phase contains 30 to 60 silicon carbide whiskers.
% by weight, 15% by weight or less of at least one of zirconium oxide, hafnium oxide, or rare earth metal oxide, and the remainder aluminum oxide, the first hard particles are 40 to 70% by weight.
% by weight, and the second phase is Ti, V, Nb,
At least one of carbides, nitrides, oxides of Ta, Cr, Mo, W, Si, carbides, nitrides, carbonates, nitrides of Zr, Hf, and mutual solid solutions thereof is 30% by weight or less. 2. A ceramic sintered body having a composite structure according to claim 1, wherein the ceramic sintered body is made of second hard particles of aluminum oxide.
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