JPH0534307B2 - - Google Patents

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JPH0534307B2
JPH0534307B2 JP62008985A JP898587A JPH0534307B2 JP H0534307 B2 JPH0534307 B2 JP H0534307B2 JP 62008985 A JP62008985 A JP 62008985A JP 898587 A JP898587 A JP 898587A JP H0534307 B2 JPH0534307 B2 JP H0534307B2
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JP
Japan
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sintered body
silicon carbide
weight
powder
crystals
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62008985A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS63182257A (en
Inventor
Norihiro Murakawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority to JP62008985A priority Critical patent/JPS63182257A/en
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(技術分野) 本発明は微細組織の優れた炭化ケイ素焼結体の
新規な製造方法に関する。 (背景技術) 炭化ケイ素の微粉末を焼結して得られるセラミ
ツク焼結体は、高温構造材料として用途の拡大が
期待されている。 炭化ケイ素焼結体の保有する注目すべき長所と
して、高温下での高い強度、優れた耐蝕性、高い
熱伝導率、低い熱膨張率などが挙げられる。従つ
て、これらの長所を持つている炭化ケイ素焼結体
は自動車用ガスタービン部材及びエンジン部材、
高温用熱交換器、ベアリング、燃焼炉用バーナー
などの用途への研究開発が積極的に進められてい
る。 複雑形状のセラミツク焼結体を工業的に製造す
るに適する方法は無加圧焼結法である。 しかしながら、炭化ケイ素粉末は代表的な難焼
結物質であるので、無加圧焼結を可能にするには
特別の工夫が必要である。従来、炭化ケイ素の焼
結方法については、特許を含めいくつかの方法が
提案されており、その代表的な方法としては、ホ
ウ素及び炭素を焼結助剤として使用する下記2つ
の米国特許及びこれに対する日本特許が挙げられ
る。すなわち: (1) 米国特許4004934号公報、 (特公昭57−32035号公報) (2) 米国特許4321954号公報、 (特公昭59−34147号公報 (1)の方法はβ晶炭化ケイ素粉末に対し、0.3〜
3.0重量%の単体ホウ素に相当する量のホウ素化
合物と0.1〜1.0重量%の単体炭素に相当する量の
炭素源とを添加混合した後、この混合物を成形
し、不活性な雰囲気下において無加圧で1900〜
2100℃の高温に加熱して炭化ケイ素焼結体を得る
方法である。 (2)の方法は5重量%以上のα晶を含む炭化ケイ
素粉末に対し、0.15〜3.0重量%の単体ホウ素に
相当する量のホウ素化合物と0.5〜5.0重量%の単
体炭素に相当する量の炭素化合物とを加えて高温
に加熱し、炭化ケイ素の粉末と焼結体とが実質的
に結晶形態の変化を生じることなく、すなわち、
出発原料である炭化ケイ素粉末中の炭化ケイ素の
結晶形態が最終的な焼結体中の結晶形態と本質的
に同じ割合になるようにして、炭化ケイ素焼結体
を得る方法である。 これらの方法で得られる炭化ケイ素焼結体は、
炭化ケイ素の理論密度の95%以上に達する緻密な
焼結体である。しかしながらこれらの方法で得ら
れた炭化ケイ素焼結体は、自動車用ガスタービン
などの機械的負荷の大きい用途に対しては、機械
的強度が低くかつ強度のバラツキが大きすぎると
いう問題があつて工業的実用化の障害となつてい
る。 一般にセラミツク焼結体の機械的物性と焼結体
の微細組織とは関連が強いことが知られており、
強度が高い焼結体であるためには、その微細組織
が下記する(a)〜(c)の3つの条件を満足することが
好ましいとされている。ここで焼結体の微細組織
とは、焼結体を構成する粒子及び欠陥(空隙)の
三次元的構造をいう。 (a) 焼結体に含まれる欠陥が少なくかつ小さいこ
と。 (b) 焼結体を構成する単一粒子の粒子径が小さい
こと。 (c) 焼結体中には50μを越すような特異的に成長
した粗大粒子が存在しないこと。 また、更に最近定説になりつつあるが次の(d)の
条件を満足することである。 (d) 焼結体を構成する粒子の形状に異方性がある
こと。 ここで上記(c)の粗大粒子の発生は、従来は焼結
時における相転移にその原因があるとの見解があ
り、相転移を生じさせない焼結条件の把握に努力
が払われてきた。例えば前記特公昭57−32035号
公報には、β晶からα晶への相転移が粒子を粗大
に成長させる原因になるとして、同公報はその5
頁右段に、窒素雰囲気を使用するこの防止法を提
案している。また特公昭59−34147号公報の3頁
左段には、「出発原料中の炭化ケイ素の結晶形態
が最終的な非加圧焼結体の結晶形態と本質的に同
じ割合になる。」と明確に記載されている。 更に(d)の条件である粒子の形状に異方性のある
ということは、焼結体が破損する際に生じる破断
面が増加することであり、従つてこの破断面の増
加は焼結体の破壊に要するエネルギーを増大させ
るためと推察される。すなわち焼結体が破壊され
にくいということである。ここで粒子の形状の異
方性とは、板状や棒状のように粒子の形状に三次
元的な異方性があることをいう。なお、言うまで
もなく、焼結体全体としては特定方向の粒子の配
向性がないことが必要である。 従来の技術ではこれら上記(a)〜(d)の条件をいず
れも満足する炭化ケイ素焼結体は得られていな
い。例えば本発明者らの実験によれば、前記(1)の
方法(特公昭57−32035号公報の方法)では、粗
大粒子が発生し易いといつた欠点を克服すること
が出来ず、また(2)の方法(特公昭59−34147号公
報の方法)では、焼結体の単一粒子に異方性がな
く、強度の高い焼結体が得られないという問題が
ある。 (基本的着想) 本発明者等は、機械的強度が高くかつそのバラ
ツキが小さい炭化ケイ素焼結体を得ることを目的
とし、焼結体を構成する粒子の微細構造が、その
指針として従来より提言されてきた前記(a)〜(d)の
条件をいずれも満足する焼結体を得ることを目標
として鋭意検討を進めた結果、以下に記す原料粉
末を使用し、かつ焼結条件を特定することによ
り、上記(a)〜(d)の条件を満足する微細組織が再現
性よく得られることを見出し、更に(a)〜(d)の条件
の微細組織を有する焼結体は事実として機械的強
度が高く、かつそのバラツキが小さいことを確認
し、本発明を完成するに到つたものである。 (発明の詳細な開示) すなわち、本発明に従えば、 (1) 炭化ケイ素粉末100重量部に0.05〜0.3重量部
のホウ素及び0.5〜3.0重量部の炭素を添加混合
した後、該混合物を成形し、1900〜2050℃にて
加熱焼結させて炭化ケイ素焼結体を得る方法に
おいて、 該炭化ケイ素粉末の物性は以下に示す(イ)、
(ロ)、(ハ)の条件を満足するものであり: (イ) 平均粒子径ρが0.1〜0.2μであること。 (ロ) 粒子径の標準偏差が0.8×ρ以下であるこ
と。 (ハ) 結晶形は97〜80重量%のβ晶と、3〜20重
量%の低温型α晶を含むものであること。 該混合物成形体を加熱昇温するに際し、1750
〜1900℃の温度域では1〜10℃/分の昇温速度
を保持した後、1900〜2050℃にて加熱焼結せし
め: 下記する(ニ)、(ホ)、(ヘ)の特性により特徴ずけら
れる焼結体を得ることからなる、炭化ケイ素焼
結体の新規な製造方法。 (ニ) 焼結体密度が3.10g/c.c.以上であること。 (ホ) 微細組織の平均粒子径が3〜15μでアスペ
クト比が5〜20であること。 (ヘ) 結晶形は80重量%以上のβ晶と20重量%以
下の高温型α晶を含むものであること。 が提供される。 以下、本発明を詳細に説明する。 まず、本発明で使用する原料炭化ケイ素粉末は
次の3つの要件を満足するものであることが要請
される。 第1の要件は粉末の平均粒子径ρが0.1〜0.2μ
であることである。その理由は、ρが0.2μを越え
ると得られる炭化ケイ素焼結体の密度が3.10g/
c.c.を超えにくいからであり、ρが0.1μ未満である
と焼結の駆動力が大き過ぎるためか、焼結体に粗
大粒子が発生し易いためであり、何れにしても本
発明の目的を達成することは出来ない。 第2の要件は粉末の粒子径の標準偏差が0.8×
ρ以下の粒径分布の狭いものであることである。
けだし、焼結体の微細組織の粒子径分布が狭く粗
大粒子を発生させないためには、原料粉末の粒径
分布が狭いことが不可欠であるという、本発明者
等の実験的知見に基づくものである。なお、粒子
径の測定法は後記する〔粒子径測定法〕に詳述し
た如く、電子顕微鏡像より求める方法を採用する
ことが好ましい。 第3の要件は、炭化ケイ素粉末の結晶形が、97
〜80重量%以上のβ晶と、3〜20重量%の低温型
α晶(2H)を含むことである。低温型α晶
(2H)が3〜20重量%であるとは、すなわち焼結
時に最終的な結晶形は別にして、一旦β晶に相転
移し得る結晶形を3〜20重量%含むことを意味す
る。この第3の要件が満足される場合についての
み、焼結体の粒子に異方性(アスペクト比で表示
される)が生じるという本発明者等の実験的知見
に基づくものである。更に炭化ケイ素粉末に含ま
れる高温型α晶(4H,6H,15R)の含有量は、
1%以下の痕跡程度であることが好ましい。 上記3つの要件を満足する炭化ケイ素粉末は、
基本的に、本発明者等が先に特開昭59−83922号
公報にて提案した方法、すなわち分解性ケイ素化
合物と分解性炭素化合物より一旦化学反応によつ
てケイ素酸化物と単体炭素とが極めて微細に混合
した粉末を製造し次にこの粉末を0.15g/c.c.以上
の嵩密度に緊縮した後、1600〜1900℃程度に加熱
することにより容易に得ることが出来る。 なお、β晶を主成分とする炭化ケイ素微粉末の
他の製造法としては、従来、次の2つの方法が代
表的な方法として知られている。すなわち、 (イ) ケイ素酸化物と炭素またはシリコンと炭素と
を機械的に混合した後、2000℃以下に加熱し、
生成した炭化ケイ素を微粉砕する方法。 (ロ) SiH4,Si(CH34などのケイ素化合物とCH4
C2H6などの炭素化合物とを、1200℃以上に加
熱されたプラズマ雰囲気中に導入し、水素の存
在下で気相反応せしめて炭化ケイ素を生成させ
る方法。 しかしながら、本発明者等が上記(イ)(ロ)の2つの
方法を追跡実験した結果では、(イ)の方法で得られ
る粉末は、0.1μ以下に微粉砕された粒子と数μの
粒子とが共存する粒度分布の広い粉末であり、ま
た、(ロ)の方法で得られる粉末は、単一粒子は0.1μ
程度の大きさであるが、粒子と粒子が強固に凝集
していて、見掛け上の粒径が大きく粒径分布の広
い粉末である。従つて、上記(イ)及び(ロ)の方法で得
られる炭化ケイ素粉末はいずれも本発明の原料と
しては適当でない。 さて、炭化ケイ素焼結体は炭化ケイ素粉末を所
望の形状に形成した後焼結して得られるが、本発
明においては、成形に先立つて炭化ケイ素粉末
に、単体ホウ素またはホウ素化合物及び単体炭素
の焼結を促進させるための焼結助剤として少量添
加混合して混合物とする。その添加量は、炭化ケ
イ素粉末100部に対し、前者は単体ホウ素換算と
して0.05〜0.3重量部、後者は0.5〜3.0重量部であ
る。 当然のことであるが、焼結助剤はその目的上、
炭化ケイ素粉末と出来るだけ均一に混合させるこ
とが望ましく、そのためには、これを比表面積で
表示した場合、単体ホウ素またはホウ素化合物は
比表面積が3m2/g以上、また単体炭素は比表面
積が30m2/g以上の微粉末状のものが好ましい。 炭化ケイ素粉末と上記焼結助剤の混合はボール
ミル、振動ミル等を用いて行われるが、より均一
な混合物を得るためには、水あるいはメタノー
ル、エタノールなどの有機溶媒を加えて、湿式で
ボールミル、振動ミル等を使用して混合する方法
が好ましい。すなわち、単体ホウ素微粉末または
ホウ素化合物微粉末、単体炭素微粉末及び炭化ケ
イ素微粉末に、水あるいはメタノール等の有機溶
媒を加えて混合した後、水あるいは有機溶媒を蒸
発する方法である。 なお、本発明で使用し得る上記ホウ素化合物と
しては、微粉末状のB4C,BN,BP,AlB2など
が好ましいものとして挙げられる。また微粉末状
の単体炭素としてはカーボンブラツク、アセチレ
ンブラツク、などが好ましいものとして挙げられ
る。 かくして得られた焼結助剤を少量含有した炭化
ケイ素粉末からなる混合物は、次にこれを所望す
る形状に成形し、次いで真空中もしくはアルゴ
ン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で無加圧
下、すなわち成形体の表面に機械的な圧力を作用
させることなく、1900〜2050℃にて加熱焼結する
ことによつて炭化ケイ素焼結体とする。 本発明においては、この場合、該1900〜2050℃
の加熱温度迄の昇温過程における昇温速度を1750
〜1900℃の温度域では1〜10℃/分の特定の範囲
に保持することが要請される。けだし、昇温速度
があまり大きく10℃/分を超えると、低温型α晶
からβ晶への相転移よりも低温型α晶から高温型
α晶への相転移の方が生じ易くなり、焼結体の粒
子の異方性の確保が不充分となる不都合があるか
らである。逆に昇温速度があまり小さく1℃/分
未満では、焼結体の粒子が粗大化し易くなりこれ
また本発明の目的を達成することが出来ないとい
う、本発明者らの実験的知見によるものである。 以上詳細に述べた如く本発明の方法に従えば、
以下に述べる3つの特性を併せもつ炭化ケイ素焼
結体を得ることが出来る。すなわち: まず第1に、焼結体の密度が3.10g/c.c.以上で
あり、第2に、微細組織の平均粒子径が3〜15μ
でかつアスペクト比が5〜20であるようなもので
ある。 なお、微細組織とは先述した如く焼結体を構成
する粒子及び欠陥の三次元的構造をいうが、ここ
で云う平均粒子径及びアスペクト比の測定は、焼
結体の表面を平滑にし、これを顕微鏡で拡大して
(通常100〜1000倍)観られる像より求めるものと
し、粒子径とはこの像におけるそれぞれの粒子の
最大長Lと最小長Dの平均値とし、平均粒子径と
は粒子径の算術平均値とし、アスペクト比はL/
Dの算術平均値としたものである。これらは通常
300個以上の粒子について求めれば充分である。 さらに、第3に、本発明の焼結体の結晶形は80
重量%以上のβ晶と20%重量以下の高温型α晶を
含む焼結体であり、更に好ましくは高温型α晶が
5%以下の焼結体であるようなものである。 本発明者等の実験的知見からすれば、低温型α
晶が3〜20重量%以下(残りはβ晶)、より好ま
しくは5〜20重量%以下含まれる炭化ケイ素粉末
を原料として、先述の如き条件で焼結すれば、高
温型α晶が20重量%以下(残りはβ晶)、より好
ましくは5重量%以下の組成の炭化ケイ素焼結体
が極めて再現性良く得られるものである。この焼
結体は本発明で目的とする優れた微細構造を有し
ていることは勿論である。 (発明の作用効果) 本発明は、従来より技術的思想としては、強く
望まれながらも、現実にはその製造法が確立され
ていなかつた、優れた微細構造を有する炭化ケイ
素焼結体の製造法を、原料炭化ケイ素粉末の物性
及び焼結条件を特定することによつて確立したも
のである。 本発明の方法によつて得られた焼結体の機械的
強度を測定した結果は、後記実施例に示すように
従来の焼結体よりも明らかに強度が高くかつその
バラツキも小さく、また破壊靱性値(KIC)も高
いことが確認された。 本発明の方法によつて得られる炭化ケイ素焼結
体は、上記の如く優れた微細構造を有するが、そ
の理由は次のように推察される。 (イ) 原料粉末が易焼結性であるので、焼結助剤で
あるホウ素の添加量が0.05〜0.3重量部と従来
技術よりも少ない量で焼結が可能であり、この
ため焼結体中の粗大粒子の発生が抑えられる。 (ロ) 易焼結性の原料粉末を用いるので、焼結温度
が1900〜2050℃と従来よりも低くすることが可
能であり、このため焼結体粒子の粗大化が抑え
られる。 (ハ) 焼結過程において低温型α晶が一旦β品に相
転移しそれに伴い、焼結体粒子に異方性が生じ
る。 (実施例及び比較例) 以下、本発明のより具体的な実施の形態を実施
例により説明する。 炭化ケイ素粉末 実施例及び比較例には表−1に示す品質の炭化
ケイ素粉末を使用した。 表−1における粉末1〜3は、本発明者等が先
に特開昭59−83922号公報において提案した方法、
すなわち水素を空気で燃焼させて得た火災の中
に、ケイ素化合物としてSiCl4を、炭素化合物と
してC9留分を同時に注入して得た、33.6%のSiO2
と66.3%の単体炭素を含むスス状の極めて微細な
混合物を、一旦0.5g/c.c.の嵩密度に緊縮した後、
それぞれ1700℃、1800℃、1900℃に加熱し、下記
(1)式に示す反応式により炭化ケイ素を生成せしめ
た後余剰の炭素を燃焼除去して得たものである。 SiO2+3C→SiC+2CO …(1) 粉末4は、SiH4,CH4及びH2とを直接気相で
反応させて得たもので、従来公知の方法〔例え
ば、日本化学会誌、2,188−193(1980)〕に準じ
て1400℃の反応温度で生成させたものである。 粉末5及び6は市販品であり、その顕微鏡像か
ら、二酸化ケイ素もしくはシリコンと単体炭素と
を混合し、加熱して得られた炭化ケイ素の粗粒を
振動ミル等で長時間粉砕して微粉化したものと推
定された。
(Technical Field) The present invention relates to a novel method for producing a silicon carbide sintered body having an excellent microstructure. (Background Art) Ceramic sintered bodies obtained by sintering fine powder of silicon carbide are expected to have expanded applications as high-temperature structural materials. Notable advantages of silicon carbide sintered bodies include high strength at high temperatures, excellent corrosion resistance, high thermal conductivity, and low coefficient of thermal expansion. Therefore, silicon carbide sintered bodies having these advantages can be used as gas turbine parts and engine parts for automobiles.
Research and development is actively underway for applications such as high-temperature heat exchangers, bearings, and burners for combustion furnaces. A pressureless sintering method is suitable for industrially producing ceramic sintered bodies with complex shapes. However, since silicon carbide powder is a typical material that is difficult to sinter, special measures are required to enable pressureless sintering. Conventionally, several methods including patents have been proposed for sintering silicon carbide, and representative methods include the following two U.S. patents that use boron and carbon as sintering aids; There is a Japanese patent for this. Namely: (1) U.S. Patent No. 4004934, (Japanese Patent Publication No. 57-32035) (2) U.S. Pat. , 0.3~
After adding and mixing a boron compound in an amount equivalent to 3.0% by weight of elemental boron and a carbon source in an amount equivalent to 0.1 to 1.0% by weight of elemental carbon, this mixture is shaped and heated under an inert atmosphere without any additives. 1900~ at pressure
This method involves heating to a high temperature of 2100°C to obtain a silicon carbide sintered body. Method (2) uses a boron compound in an amount equivalent to 0.15 to 3.0 weight % of elemental boron and an amount equivalent to 0.5 to 5.0 weight % of elemental carbon to silicon carbide powder containing 5 weight % or more of α crystals. A carbon compound is added and heated to a high temperature to form a silicon carbide powder and a sintered body without substantially changing the crystal form, that is,
This is a method for obtaining a silicon carbide sintered body by making the crystalline form of silicon carbide in silicon carbide powder, which is a starting material, have essentially the same proportion as the crystalline form in the final sintered body. The silicon carbide sintered body obtained by these methods is
It is a dense sintered body with more than 95% of the theoretical density of silicon carbide. However, the silicon carbide sintered bodies obtained by these methods have problems of low mechanical strength and too large variations in strength for applications that require heavy mechanical loads such as gas turbines for automobiles, and are not suitable for industrial use. This has become an obstacle to practical application. It is generally known that there is a strong relationship between the mechanical properties of ceramic sintered bodies and the microstructure of sintered bodies.
In order to obtain a sintered body with high strength, it is said that it is preferable that its microstructure satisfies the following three conditions (a) to (c). Here, the microstructure of a sintered body refers to a three-dimensional structure of particles and defects (voids) that constitute the sintered body. (a) The defects contained in the sintered body are few and small. (b) The particle size of the single particles constituting the sintered body is small. (c) There are no specifically grown coarse particles exceeding 50μ in the sintered body. Furthermore, the following condition (d), which has recently become established theory, must be satisfied. (d) There is anisotropy in the shape of the particles that make up the sintered body. Here, the generation of coarse particles in (c) above has conventionally been considered to be caused by phase transition during sintering, and efforts have been made to understand sintering conditions that do not cause phase transition. For example, in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 57-32035, it states that the phase transition from β crystal to α crystal causes grains to grow coarsely.
A method of preventing this using a nitrogen atmosphere is proposed on the right side of the page. Furthermore, on the left side of page 3 of Japanese Patent Publication No. 59-34147, it is stated that ``The crystalline form of silicon carbide in the starting material has essentially the same proportion as the crystalline form of the final non-pressure sintered body.'' clearly stated. Furthermore, the condition (d), that the particle shape is anisotropic, means that the fracture surface that occurs when the sintered body breaks increases; It is presumed that this is to increase the energy required for destruction. In other words, the sintered body is difficult to break. Here, the anisotropy of particle shape refers to the presence of three-dimensional anisotropy in the shape of particles, such as plate-like or rod-like shape. Needless to say, the sintered body as a whole must have no grain orientation in a specific direction. Conventional techniques have not produced a silicon carbide sintered body that satisfies all of the above conditions (a) to (d). For example, according to experiments conducted by the present inventors, method (1) described above (method disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-32035) cannot overcome the drawback that coarse particles are likely to be generated; The method 2) (the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-34147) has the problem that a single particle of the sintered body has no anisotropy, and a sintered body with high strength cannot be obtained. (Basic idea) The present inventors aimed to obtain a silicon carbide sintered body with high mechanical strength and small variations in mechanical strength, and the microstructure of the particles constituting the sintered body has been used as a guideline for this purpose. As a result of intensive studies with the goal of obtaining a sintered body that satisfies all of the proposed conditions (a) to (d) above, we determined that the following raw material powders were used and the sintering conditions were specified. By doing this, we found that a microstructure that satisfies the conditions (a) to (d) above can be obtained with good reproducibility, and furthermore, it is true that a sintered body with a microstructure that satisfies the conditions (a) to (d) above is It was confirmed that the mechanical strength was high and the variation was small, and the present invention was completed. (Detailed Disclosure of the Invention) That is, according to the present invention, (1) 0.05 to 0.3 parts by weight of boron and 0.5 to 3.0 parts by weight of carbon are added and mixed to 100 parts by weight of silicon carbide powder, and then the mixture is molded. In the method of obtaining a silicon carbide sintered body by heating and sintering at 1900 to 2050°C, the physical properties of the silicon carbide powder are as shown below (a):
It satisfies the conditions (b) and (c): (a) The average particle diameter ρ is 0.1 to 0.2μ. (b) The standard deviation of particle diameter is 0.8×ρ or less. (c) The crystal form must contain 97 to 80% by weight of β crystals and 3 to 20% by weight of low-temperature α crystals. When heating and raising the temperature of the mixture molded body, 1750
In the temperature range of ~1900℃, after maintaining the heating rate of 1~10℃/min, it is heated and sintered at 1900~2050℃: Characterized by the following characteristics (d), (e), and (f). A novel method for producing a silicon carbide sintered body, which comprises obtaining a sintered body that can be removed. (d) The density of the sintered body must be 3.10g/cc or more. (e) The average grain size of the microstructure is 3 to 15μ and the aspect ratio is 5 to 20. (f) The crystal form must contain 80% by weight or more of β crystals and 20% by weight or less of high-temperature α crystals. is provided. The present invention will be explained in detail below. First, the raw material silicon carbide powder used in the present invention is required to satisfy the following three requirements. The first requirement is that the average particle diameter ρ of the powder is 0.1 to 0.2μ.
It is to be. The reason is that when ρ exceeds 0.2μ, the density of the silicon carbide sintered body obtained is 3.10g/
This is because it is difficult to exceed cc, and if ρ is less than 0.1 μ, the driving force for sintering is too large, or coarse particles are likely to be generated in the sintered body. It cannot be achieved. The second requirement is that the standard deviation of the powder particle size is 0.8×
The particle size distribution must be narrow below ρ.
This is based on the experimental findings of the present inventors that in order to prevent the generation of coarse particles, the particle size distribution of the fine structure of the sintered body is narrow, and that it is essential that the particle size distribution of the raw material powder is narrow. be. As a method for measuring the particle size, it is preferable to employ a method of determining the particle size from an electron microscope image, as detailed in the section [Particle Size Measurement Method] below. The third requirement is that the crystal form of silicon carbide powder is 97
It contains ~80% by weight or more of β crystals and 3 to 20% by weight of low-temperature α crystals (2H). 3 to 20% by weight of low-temperature α-crystals (2H) means that, apart from the final crystal form during sintering, it contains 3 to 20% by weight of crystal forms that can undergo a phase transition to β-crystals. means. This is based on the experimental findings of the present inventors that anisotropy (indicated by aspect ratio) occurs in the particles of the sintered body only when this third requirement is satisfied. Furthermore, the content of high-temperature α crystals (4H, 6H, 15R) contained in silicon carbide powder is
Preferably, the amount is at a trace level of 1% or less. Silicon carbide powder that satisfies the above three requirements is
Basically, the method proposed by the present inventors in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-83922 is used, that is, once a decomposable silicon compound and a decomposable carbon compound are combined into a silicon oxide and an elemental carbon through a chemical reaction. It can be easily obtained by producing an extremely finely mixed powder, compressing this powder to a bulk density of 0.15 g/cc or more, and then heating it to about 1600 to 1900°C. Note that, as other methods for producing fine silicon carbide powder containing β crystals as a main component, the following two methods are conventionally known as typical methods. That is, (a) After mechanically mixing silicon oxide and carbon or silicon and carbon, heating to 2000°C or less,
A method of finely pulverizing the silicon carbide produced. (b) Silicon compounds such as SiH 4 and Si(CH 3 ) 4 and CH 4 ,
A method in which silicon carbide is produced by introducing a carbon compound such as C 2 H 6 into a plasma atmosphere heated to over 1200°C and causing a gas phase reaction in the presence of hydrogen. However, according to the results of follow-up experiments conducted by the present inventors on the two methods (a) and (b) above, the powder obtained by method (a) has two types: particles pulverized to 0.1 μm or less and particles of several μm. It is a powder with a wide particle size distribution in which
Although the size is small, the particles are strongly aggregated, and the apparent particle size is large and the powder has a wide particle size distribution. Therefore, neither of the silicon carbide powders obtained by the above methods (a) and (b) is suitable as a raw material for the present invention. Now, a silicon carbide sintered body is obtained by forming silicon carbide powder into a desired shape and then sintering it, but in the present invention, elemental boron or a boron compound and elemental carbon are added to silicon carbide powder prior to shaping. A small amount is added and mixed as a sintering aid to accelerate sintering to form a mixture. The amount added is 0.05 to 0.3 parts by weight of the former and 0.5 to 3.0 parts by weight of the latter in terms of elemental boron, per 100 parts of silicon carbide powder. Naturally, the purpose of the sintering aid is to
It is desirable to mix it with silicon carbide powder as uniformly as possible, and for this purpose, when expressed in terms of specific surface area, elemental boron or boron compounds must have a specific surface area of 3 m 2 /g or more, and elemental carbon must have a specific surface area of 30 m 2 /g. 2 /g or more in fine powder form is preferred. The silicon carbide powder and the above-mentioned sintering aid are mixed using a ball mill, vibration mill, etc., but in order to obtain a more homogeneous mixture, water or an organic solvent such as methanol or ethanol is added and a wet ball mill is used. , a method of mixing using a vibrating mill or the like is preferred. That is, it is a method in which water or an organic solvent such as methanol is added to and mixed with elemental boron fine powder, boron compound fine powder, elemental carbon fine powder, and silicon carbide fine powder, and then the water or the organic solvent is evaporated. Preferable examples of the boron compound that can be used in the present invention include finely powdered B 4 C, BN, BP, AlB 2 and the like. Preferable examples of fine powdered elemental carbon include carbon black and acetylene black. The thus obtained mixture of silicon carbide powder containing a small amount of sintering aid is then molded into a desired shape, and then molded in vacuum or in an inert gas atmosphere such as argon or helium without pressure. That is, a silicon carbide sintered body is obtained by heating and sintering at 1900 to 2050°C without applying mechanical pressure to the surface of the molded body. In the present invention, in this case, the 1900 to 2050°C
The heating rate in the heating process up to the heating temperature of 1750
In the temperature range of ~1900°C, it is required to maintain the temperature within a specific range of 1~10°C/min. However, if the heating rate is too high and exceeds 10°C/min, the phase transition from low-temperature α-crystals to high-temperature α-crystals will occur more easily than the phase transition from low-temperature α-crystals to β-crystals, and the sintering This is because there is a problem in that the anisotropy of the particles of the solid body is insufficiently ensured. On the other hand, according to the experimental findings of the present inventors, if the heating rate is too low and it is less than 1°C/min, the particles of the sintered body tend to become coarse and the object of the present invention cannot be achieved. It is. According to the method of the present invention as described in detail above,
A silicon carbide sintered body having the following three properties can be obtained. Namely: First, the density of the sintered body is 3.10 g/cc or more, and second, the average particle size of the microstructure is 3 to 15 μm.
It is large and has an aspect ratio of 5 to 20. As mentioned above, the microstructure refers to the three-dimensional structure of the particles and defects that make up the sintered body, but the measurement of the average particle diameter and aspect ratio is carried out by smoothing the surface of the sintered body and The particle size is determined from an image magnified (usually 100 to 1000 times) with a microscope, and the particle size is the average value of the maximum length L and minimum length D of each particle in this image. The arithmetic mean value of the diameter, and the aspect ratio is L/
This is the arithmetic mean value of D. These are usually
It is sufficient to calculate for 300 or more particles. Furthermore, thirdly, the crystal form of the sintered body of the present invention is 80
It is a sintered body containing at least 20% by weight of β crystals and 20% or less of high-temperature α crystals, and more preferably a sintered body containing 5% or less of high-temperature α crystals by weight. According to the experimental findings of the present inventors, the low-temperature α
If silicon carbide powder containing 3 to 20% by weight or less of crystals (the rest is β crystals), more preferably 5 to 20% by weight or less, is used as a raw material and sintered under the conditions described above, high-temperature α crystals will be 20% by weight. % (the remainder being β crystals), more preferably 5% by weight or less, can be obtained with extremely good reproducibility. It goes without saying that this sintered body has the excellent microstructure that is the object of the present invention. (Operations and Effects of the Invention) The present invention is directed to the production of a silicon carbide sintered body having an excellent microstructure, which has been strongly desired as a technical concept, but for which no production method has been established in reality. The method was established by specifying the physical properties of the raw material silicon carbide powder and the sintering conditions. The results of measuring the mechanical strength of the sintered body obtained by the method of the present invention show that the strength is clearly higher than that of the conventional sintered body and the variation is small, as shown in the examples below. It was confirmed that the toughness value (K IC ) was also high. The silicon carbide sintered body obtained by the method of the present invention has an excellent microstructure as described above, and the reason for this is presumed to be as follows. (b) Since the raw material powder is easily sinterable, sintering can be performed with the added amount of boron, which is a sintering aid, of 0.05 to 0.3 parts by weight, which is smaller than that in conventional technology, and therefore the sintered body can be easily sintered. The generation of coarse particles inside is suppressed. (b) Since raw material powder that is easily sinterable is used, the sintering temperature can be lowered to 1,900 to 2,050°C, which is lower than before, and therefore, coarsening of the sintered body particles can be suppressed. (c) During the sintering process, the low-temperature α-crystal undergoes a phase transition to a β-crystal, and as a result, anisotropy occurs in the sintered particles. (Examples and Comparative Examples) Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described with reference to Examples. Silicon Carbide Powder Silicon carbide powder having the quality shown in Table 1 was used in the Examples and Comparative Examples. Powders 1 to 3 in Table 1 are prepared using the method previously proposed by the present inventors in JP-A-59-83922.
That is, 33.6% SiO 2 was obtained by simultaneously injecting SiCl 4 as a silicon compound and C 9 fraction as a carbon compound into a fire obtained by burning hydrogen with air.
Once a soot-like extremely fine mixture containing 66.3% elemental carbon was compressed to a bulk density of 0.5 g/cc,
Heated to 1700℃, 1800℃, and 1900℃, respectively, and the following
It is obtained by burning off excess carbon after producing silicon carbide according to the reaction formula shown in equation (1). SiO 2 +3C→SiC+2CO...(1) Powder 4 is obtained by directly reacting SiH 4 , CH 4 and H 2 in the gas phase using a conventionally known method [for example, Journal of the Chemical Society of Japan, 2, 188- 193 (1980)] at a reaction temperature of 1400°C. Powders 5 and 6 are commercially available products, and their microscopic images indicate that they are made by mixing silicon dioxide or silicon with elemental carbon, heating the resulting coarse particles of silicon carbide, and grinding them for a long time using a vibrating mill or the like. It is assumed that the

【表】 表−1の数値が示す通り、粉末1〜3は本発明
の原料としての物性条件(イ)、(ロ)、(ハ)をすべて満足
している。これに比べ粉末4〜6は平均粒子径ρ
およびその標準偏差が本発明の規定値よりいずれ
も大きい。粉末6は結晶形がβ晶を含まずしかも
高温形のα晶のみである。このように粉末4〜6
は本発明で規定する原料としての物性条件をいず
れも満足していない。 表−1に示した平均粒子径ρ及び粒子径の標準
偏差の測定法は後記分析法の総括の項で述べる
〔粒子径測定法〕に、同じく結晶形の割合は〔結
晶形定量法〕によつて求めた。 粉末1,4,5の透過型電子顕微鏡像をそれぞ
れ図−1,2,3に、粉末1の粉末X線回折像を
図−4に示した。 実施例 1〜3 表−1に示した粉末1〜3のそれぞれ100gに、
ホウ素源として比表面積が10.4m2/gのB4C粉末
0.25gと、単体炭素源として比表面積が120.5m2
gのカーボンブラツク2gと、更にエタノールを
50c.c.加えて、これらを樹脂製のボールミルで20時
間混合した。得られた混合物を加熱してエタノー
ルを蒸発除去して得た粉末の50gを、円筒容器に
入れ0.5T/cm2の荷重で1軸圧縮した後、2T/cm2
の静水圧でラバープレスし成形した。得られたそ
れぞれの粉末成形体の密度を表−2に示した。 次にこれらの粉末成形体を高周波加熱炉を用い
10-1〜1Torrの真空下窒素雰囲気中で1950℃の温
度にて30分間加熱し、炭化ケイ素焼結体を得た。
昇温速度は、室温より1750℃までは50℃/分、
1750℃より1900℃までは5℃/分とした。その
後、さらに1950℃に昇温して30分焼結した。得ら
れた焼結体の密度、微細組織の平均粒子径アスペ
クト比及び結晶形を表−2に示した。 なお、上記のそれぞれの粉末成形体と同一の粉
末成形体を、上記と同一の昇温速度で加熱し、 1900℃に達した段階で加熱を停止し、放冷させ
て炭化ケイ素焼結中間体を得た。得られた焼結中
間体の結晶形を表−2に示した。この焼結中間体
の結晶形が、上記1950℃で30分間加熱して得た炭
化ケイ素焼結体の1つの中間状態を示すものと推
察した。 得られたそれぞれの炭化ケイ素焼結体より各20
片の試験片を切り出し、JIS R−1601の方法に従
つて曲げ強度を測定した。また同様に各20片の試
験片より、ビツカーズ圧痕法によつて破壊靱性値
KICを測定した。これらの測定値を表−2に示し
た。 表−2の数値が示す様に、本発明の条件を満た
す物性の原料粉末を使用し、本発明が特定する条
件で焼結させた炭化ケイ素焼結体は、いずれも本
発明の目的を満足する特性を持つたものであつ
た。
[Table] As shown by the values in Table 1, Powders 1 to 3 satisfy all physical property conditions (a), (b), and (c) as raw materials of the present invention. In comparison, powders 4 to 6 have an average particle size ρ
and its standard deviation are both larger than the specified values of the present invention. Powder 6 does not contain any β-crystals and is only high-temperature α-crystals. Like this powder 4-6
does not satisfy any of the physical property conditions as a raw material specified in the present invention. The method for measuring the average particle diameter ρ and the standard deviation of particle diameter shown in Table 1 is described in the [Particle diameter measurement method] described in the summary of analysis methods below. I turned and asked. Transmission electron microscope images of powders 1, 4, and 5 are shown in Figures 1, 2, and 3, respectively, and a powder X-ray diffraction image of powder 1 is shown in Figure 4. Examples 1 to 3 To 100 g of each of powders 1 to 3 shown in Table 1,
B 4 C powder with a specific surface area of 10.4 m 2 /g as a boron source
0.25g and a specific surface area of 120.5m 2 /
2g of carbon black and more ethanol
50 c.c. were added and mixed in a resin ball mill for 20 hours. 50 g of the powder obtained by heating the resulting mixture to remove ethanol by evaporation was placed in a cylindrical container and uniaxially compressed under a load of 0.5 T/cm 2 .
Rubber pressed and molded using hydrostatic pressure. Table 2 shows the density of each powder compact obtained. Next, these powder compacts are heated using a high-frequency heating furnace.
A silicon carbide sintered body was obtained by heating at a temperature of 1950° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere under a vacuum of 10 −1 to 1 Torr.
The heating rate is 50℃/min from room temperature to 1750℃,
The rate was 5°C/min from 1750°C to 1900°C. Thereafter, the temperature was further increased to 1950°C and sintered for 30 minutes. Table 2 shows the density, average grain size aspect ratio of the microstructure, and crystal shape of the obtained sintered body. In addition, a powder compact identical to each of the above powder compacts was heated at the same temperature increase rate as above, and when the temperature reached 1900°C, the heating was stopped and allowed to cool to form a silicon carbide sintered intermediate. I got it. The crystal form of the obtained sintered intermediate is shown in Table 2. It was presumed that the crystal form of this sintered intermediate represented one intermediate state of the silicon carbide sintered body obtained by heating at 1950° C. for 30 minutes. 20 pieces each from each silicon carbide sintered body obtained.
A test piece was cut out and its bending strength was measured according to the method of JIS R-1601. Similarly, fracture toughness values were determined using the Bitkers indentation method from each of the 20 test pieces.
K IC was measured. These measured values are shown in Table-2. As shown by the values in Table 2, any silicon carbide sintered body produced by using raw material powder with physical properties that meet the conditions of the present invention and sintered under the conditions specified by the present invention satisfies the purpose of the present invention. It was something that had the characteristics of

【表】 比較例 1〜2 実施例3で用いたと同じ粉末の成形体を、高周
波加熱炉で用いて加熱するにおいて、1750℃より
1900℃までの昇温速度を表−2に示した値とする
以外は、実施例3と全く同様にして炭化ケイ素焼
結体を得た。得られた焼結体の密度、微細組織の
平均粒子径等を表−2に示した。 なお、実施例3と同様にして、1900℃に達した
段階での焼結中間体の結晶形を推定し、更に焼結
体の曲げ強度及びKICを測定した。これらの測定
値を表−2に示した。 表−2の数値が示す様に、1750℃〜1900℃まで
の昇温速度が本発明で規定するより速い比較例1
の場合は、焼結中間体中のα晶の含有量が高かつ
た。また焼結体を構成する粒子のアスペクト比が
低く、このためか得られた炭化ケイ素焼結体は曲
げ強度が低くかつ標準偏差も大きかつた。逆に上
記昇温速度が本発明で規定するよりも遅い比較例
2の場合は、焼結体を構成する粒子の平均粒子径
が大きく、そのためか得られた炭化ケイ素焼結体
は、比較例1より更に曲げ強度が低く、かつその
標準偏差も大きなものであつた。 比較例 3〜5 表−1に示す、本発明で規定する条件を満たさ
ない粉末4,5,6を用い、実施例と同一方法、
同一条件にて炭化ケイ素焼結体を得た。得られた
焼結体についてその密度を測定した結果は、表−
3に示す通り何れも本発明の目標値3.10g/c.c.以
上を大きく下廻つている。
[Table] Comparative Examples 1 to 2 When heating the same powder compact as used in Example 3 in a high-frequency heating furnace, the heating temperature was higher than 1750°C.
A silicon carbide sintered body was obtained in exactly the same manner as in Example 3, except that the temperature increase rate up to 1900°C was set to the value shown in Table 2. The density of the obtained sintered body, the average particle diameter of the microstructure, etc. are shown in Table 2. In addition, in the same manner as in Example 3, the crystal form of the sintered intermediate was estimated at the stage when the temperature reached 1900° C., and the bending strength and K IC of the sintered body were also measured. These measured values are shown in Table-2. As shown by the values in Table 2, Comparative Example 1 has a faster temperature increase rate from 1750℃ to 1900℃ than specified by the present invention.
In the case of , the content of α crystals in the sintered intermediate was high. Furthermore, the aspect ratio of the particles constituting the sintered body was low, and perhaps because of this, the obtained silicon carbide sintered body had low bending strength and a large standard deviation. On the other hand, in the case of Comparative Example 2, where the temperature increase rate is slower than specified in the present invention, the average particle diameter of the particles constituting the sintered body is large, and the resulting silicon carbide sintered body is The bending strength was even lower than that of No. 1, and its standard deviation was also large. Comparative Examples 3 to 5 Using powders 4, 5, and 6 shown in Table 1 that do not meet the conditions specified in the present invention, the same method as in the example,
A silicon carbide sintered body was obtained under the same conditions. The results of measuring the density of the obtained sintered body are shown in Table-
As shown in Figure 3, all of them are significantly below the target value of 3.10 g/cc or more of the present invention.

【表】 比較例 6〜10 表−1に示す、本発明で規定する条件を満たさ
ない粉末4,5,6を用い、焼結体密度を上げる
べく焼結条件等を探索し、表−4に示す条件に変
更して(表−3に記載の条件以外は実施例と同一
条件)炭化ケイ素焼結体を得た。得られた焼結体
の密度は表−3に記載の通り、粉末4については
(比較例6)、B4Cの添加量を増加させることで
上昇可能であり、粉末5,6については(比較例
7〜10)、加熱温度を高くすると上昇可能である
ことが認められた。
[Table] Comparative Examples 6 to 10 Using powders 4, 5, and 6 shown in Table 1, which do not meet the conditions specified in the present invention, sintering conditions etc. were searched to increase the density of the sintered body, and the results were obtained in Table 4. A silicon carbide sintered body was obtained by changing the conditions to those shown in (same conditions as in the example except for the conditions listed in Table 3). As shown in Table 3, the density of the obtained sintered body can be increased by increasing the amount of B 4 C added for powder 4 (comparative example 6), and for powders 5 and 6 ( Comparative Examples 7 to 10), it was recognized that the heating temperature could be increased by increasing the heating temperature.

【表】 そこで、焼結体密度が3.10g/c.c.以上に達した
比較例6,8,10で得た焼結体について、実施例
と全く同様な方法で微細組織の平均粒子径、結晶
形、曲げ強度等を測定し、それらを表−5に示し
た。 その結果は、焼結体密度が増加し、(ニ)の要件を
充足することが出来たのであるが、比較例6,8
では平均粒子径が規定値より高く、また、比較例
10ではアスペクト比が規定値より低く、何れも、
本発明の目的を達成する焼結体は得られないこと
が認められた。さらに実施例1〜3と比較して、
曲げ強度の平均も低く、標準偏差も大であり、さ
らにKICも低い。
[Table] Therefore, for the sintered bodies obtained in Comparative Examples 6, 8, and 10, in which the sintered body density reached 3.10 g/cc or more, the average particle size of the microstructure, , bending strength, etc. were measured and shown in Table 5. As a result, the density of the sintered body increased and it was possible to satisfy the requirement (d), but Comparative Examples 6 and 8
In the comparative example, the average particle diameter is higher than the specified value.
10, the aspect ratio is lower than the specified value, and in both cases,
It has been found that a sintered body that achieves the objectives of the invention cannot be obtained. Furthermore, in comparison with Examples 1 to 3,
The average bending strength is low, the standard deviation is large, and the K IC is also low.

【表】【table】

〔粒子径測定〕[Particle size measurement]

本発明における粒子径の測定法は、粒子を直接
観察する唯一の方法である顕微鏡像により求める
方法とし、顕微鏡は透過型電子顕微鏡を用いる。 衆知の如く、粉末の粒子を電子顕微鏡の試料支
持台に担持する際には、粒子の凝集や偏析が生じ
易く、粉末の全体を代表する試料を作成すること
はかなり困難である。この問題を防ぐために従来
より検討が重ねられている(例えば粉体工学研究
会編「粉体粒度測定法」(養賢堂発行、昭和42年)
の第4章に種々の方法が記載されている)。 本発明者等はこれら種々の方法を鋭意検討した
結果、コロジオンを支持膜としたシートメツシユ
に、粉末粒子を分散させたスラリーをネブライザ
ーを用いて噴霧し、粉末粒子をコロジオン膜に担
持させて得た試料が最も良好な結果が得られるこ
とを確認した。 本発明においては、粉末の粒子径の測定はこの
噴霧法によつて得られた試料の電子顕微鏡像より
求めるものとする。スラリーはイソブタノールを
分散媒とすることが好ましく、粉末のスラリー濃
度は0.3〜0.7%の範囲が好ましい。ここで粉末を
分散させる際には超音波細胞破砕器の様な強力な
超音波分散器を用い数分間作用させて行う方法が
好ましい。 粉末の粒子径は、この様にして得られた試料の
顕微鏡像より求めるが、ここでは粒子径は円相当
径とする。この円相当径とは、粒子像の面積を測
定して、その像と等しい面積の円を仮定し、その
円の直径で表した値である。 ここで本発明においてはある影像を単一の粒子
とみなすか、複数の粒子とみなすかに任意性が入
る余地をなくすために、例えば瓢箪状の影像の様
に一部でも接続したものは、全て単一の粒子とみ
なすものとする。なお、支持膜に担持された粉末
の量が増加すると、複数の粒子が見掛け上接続し
て単一の粒子に見える確率が増すため、本発明に
おける粒子径は、影像全体に占める粒子像の面積
が5〜15%の範囲にある様に作成された試料より
求めるものとする。 なお、平均粒子径は円相当径の算術平均値とす
る。 〔結晶形定量法〕 炭化ケイ素粉末及び焼結体に含まれる低温型α
晶(2H)、β晶(3C)、高温型α晶(4H,6H,
15R)の定量は、CuKα線を光源としモノクロメ
ーターを受光側に入れた粉末X線回折法で得られ
る図形より求める。図形の各ピーク高さより各成
分を算出する方法は、窒業協会誌、87,576−582
(1979)に記載の方法に従うものとする。なお、
焼結体を粉末X線回折法で測定する際には、焼結
体を100メツシユ以下に粉砕して測定する。
In the present invention, the particle diameter is measured using a microscope image, which is the only method for directly observing particles, and a transmission electron microscope is used as the microscope. As is well known, when powder particles are supported on a sample support of an electron microscope, agglomeration and segregation of particles tend to occur, making it quite difficult to prepare a sample that represents the entire powder. In order to prevent this problem, studies have been carried out in the past (for example, "Powder Particle Size Measurement Method" edited by the Powder Engineering Research Group (published by Yokendo, 1962))
Various methods are described in Chapter 4). As a result of intensive study of these various methods, the present inventors sprayed a slurry in which powder particles were dispersed onto a sheet mesh using collodion as a support film using a nebulizer, and the powder particles were supported on the collodion film. It was confirmed that the sample gave the best results. In the present invention, the particle size of the powder is determined from an electron microscope image of a sample obtained by this spraying method. The slurry preferably uses isobutanol as a dispersion medium, and the powder slurry concentration is preferably in the range of 0.3 to 0.7%. When dispersing the powder, it is preferable to use a powerful ultrasonic dispersion device such as an ultrasonic cell disrupter and allow it to act for several minutes. The particle size of the powder is determined from the microscopic image of the sample obtained in this way, and here the particle size is defined as the equivalent circle diameter. The equivalent circle diameter is a value expressed by measuring the area of a particle image, assuming a circle with the same area as the image, and expressing the diameter of the circle. Here, in the present invention, in order to eliminate the possibility of arbitrariness as to whether a certain image is regarded as a single particle or a plurality of particles, for example, when an image is partially connected, such as a gourd-shaped image, All shall be considered as a single particle. Note that as the amount of powder supported on the support film increases, the probability that multiple particles will apparently connect and appear as a single particle increases, so the particle diameter in the present invention is defined as the area of the particle image in the entire image. It shall be determined from a sample prepared such that it is in the range of 5 to 15%. Note that the average particle diameter is the arithmetic mean value of equivalent circle diameters. [Crystal form determination method] Low-temperature α contained in silicon carbide powder and sintered body
crystal (2H), β crystal (3C), high temperature α crystal (4H, 6H,
15R) is determined from the pattern obtained by powder X-ray diffraction using CuKα radiation as the light source and a monochromator on the receiving side. The method of calculating each component from the height of each peak of the figure is described in Nitrogen Industry Association Journal, 87, 576-582.
(1979) shall be followed. In addition,
When measuring a sintered body using powder X-ray diffraction, the sintered body is ground into 100 meshes or less.

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

第1〜3図は、本発明の実施例及び比較例で用
いたそれぞれ粉末1,4,5の、透過型電子顕微
鏡で撮影した粒子状態を示す拡大写真である。倍
率はいずれも8000倍である。第4図は、粉末1の
粉末X線回折図を示す。第5図〜7図は、それぞ
れ実施例1、比較例6,10で得た焼結体の表面
を、光学顕微鏡で撮影した表面組織を示す拡大写
真である。倍率はいずれも500倍である。第8図
は、実施例1で得た焼結体の粉末X線回折図を示
す。第9図は、(粒子径の標準偏差/ρ)と微細
組織の平均粒子径との関係を示すグラフである。
第10図は、焼結中間体のα晶含有量と微細組織
のアスペクト比との関係を示す図である。
FIGS. 1 to 3 are enlarged photographs showing the state of particles of powders 1, 4, and 5 used in Examples and Comparative Examples of the present invention, respectively, taken with a transmission electron microscope. The magnification is 8000x in both cases. FIG. 4 shows the powder X-ray diffraction pattern of Powder 1. 5 to 7 are enlarged photographs showing the surface structures of the surfaces of the sintered bodies obtained in Example 1 and Comparative Examples 6 and 10, respectively, taken with an optical microscope. The magnification is 500x in both cases. FIG. 8 shows a powder X-ray diffraction diagram of the sintered body obtained in Example 1. FIG. 9 is a graph showing the relationship between (standard deviation of particle diameter/ρ) and the average particle diameter of the microstructure.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the α crystal content and the aspect ratio of the microstructure of the sintered intermediate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 炭化ケイ素粉末100重量部に0.05〜0.3重量部
のホウ素及び0.5〜3.0重量部の炭素を炭化混合し
た後、該混合物を成形し、1900〜2050℃にて加熱
焼結させて炭化ケイ素焼結体を得る方法におい
て、 該炭化ケイ素粉末の物性は以下に示す(イ)、
(ロ)、(ハ)の条件を満足するものであり: (イ) 平均粒子径ρが0.1〜0.2μであること。 (ロ) 粒子径の標準偏差が0.8×ρ以下であるこ
と。 (ハ) 結晶形は97〜80重量%のβ晶と、3〜20重
量%の低音型α晶を含むものであること。 該混合物成形体を加熱昇温するに際し、1750
〜1900℃の温度域では1〜10℃/分の昇温速度
を保持した後、1900〜2050℃にて加熱焼結せし
め: 下記する(ニ)、(ホ)、(ヘ)の特性により特徴ずけら
れる焼結体を得ることからなる、炭化ケイ素焼
結体の新規な製造方法。 (ニ) 焼結体密度が3.10g/c.c.以上であること。 (ホ) 微細組織の平均粒子径が3〜15μでアスペ
クト比が5〜20であること。 (ヘ) 結晶形は80重量%以上のβ晶と20重量%以
下の高温型α晶を含むものであること。 2 原料炭化ケイ素粉末中には低温型α晶が5〜
20重量%含まれていて、得られる炭化ケイ素焼結
体中には高温型α晶が5重量%以下含まれている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
法。
[Claims] 1. After carbonizing and mixing 100 parts by weight of silicon carbide powder with 0.05 to 0.3 parts by weight of boron and 0.5 to 3.0 parts by weight, the mixture is molded and heated and sintered at 1900 to 2050°C. In the method for obtaining a silicon carbide sintered body, the physical properties of the silicon carbide powder are as shown below (a):
It satisfies the conditions (b) and (c): (a) The average particle diameter ρ is 0.1 to 0.2μ. (b) The standard deviation of particle diameter is 0.8×ρ or less. (c) The crystal form must contain 97 to 80% by weight of β crystals and 3 to 20% by weight of low-pitched α crystals. When heating and raising the temperature of the mixture molded body, 1750
In the temperature range of ~1900℃, after maintaining the heating rate of 1~10℃/min, it is heated and sintered at 1900~2050℃: Characterized by the following characteristics (d), (e), and (f). A novel method for producing a silicon carbide sintered body, which comprises obtaining a sintered body that can be removed. (d) The density of the sintered body must be 3.10g/cc or more. (e) The average grain size of the microstructure is 3 to 15μ and the aspect ratio is 5 to 20. (f) The crystal form must contain 80% by weight or more of β crystals and 20% by weight or less of high-temperature α crystals. 2 There are 5 to 5 low-temperature α crystals in the raw material silicon carbide powder.
20% by weight, and the resulting silicon carbide sintered body contains 5% by weight or less of high-temperature α crystals.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54122311A (en) * 1978-03-15 1979-09-21 Hiroshige Suzuki High density silicon carbide sintered body and preparation thereof
JPS56169181A (en) * 1980-05-30 1981-12-25 Ibigawa Electric Ind Co Ltd Manufacture of high strength silicon carbide sintered body
JPS5983922A (en) * 1982-11-04 1984-05-15 Mitsui Toatsu Chem Inc Preparation of silicon carbide powder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54122311A (en) * 1978-03-15 1979-09-21 Hiroshige Suzuki High density silicon carbide sintered body and preparation thereof
JPS56169181A (en) * 1980-05-30 1981-12-25 Ibigawa Electric Ind Co Ltd Manufacture of high strength silicon carbide sintered body
JPS5983922A (en) * 1982-11-04 1984-05-15 Mitsui Toatsu Chem Inc Preparation of silicon carbide powder

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