JPH0545551B2 - - Google Patents
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- JPH0545551B2 JPH0545551B2 JP62088060A JP8806087A JPH0545551B2 JP H0545551 B2 JPH0545551 B2 JP H0545551B2 JP 62088060 A JP62088060 A JP 62088060A JP 8806087 A JP8806087 A JP 8806087A JP H0545551 B2 JPH0545551 B2 JP H0545551B2
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- silicon nitride
- sintering
- less
- whiskers
- temperature
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、窒化ケイ素を主成分とし窒化ケイ素
ウイスカーで強化したセラミツクス複合体の製造
方法に関する。 〔従来の技術〕 従来から、窒化ケイ素質セラミツクスは靱性に
優れしかも高温における特性劣化が小さいため、
セラミツクスエンジン等の高温構造部材として期
待されてきた。 しかし、かかる窒化ケイ素質セラミツクスもセ
ラミツクスエンジン等として実用に供されるには
信頼性において未だ不充分であり、特にその高温
特性及び靱性を更に一層向上させることが必要と
されている。 そこで、窒化ケイ素質セラミツクスの高温特性
及び靱性を向上させるために種々の方法が検討さ
れ、特に特公昭60−35316号等に示されるごとく
各種繊維を配合して強化した複合体に関する研究
が数多く行われてきた。これ等の研究の中でもウ
イスカーと呼ばれる繊維状単結晶を用いて強化す
る方法の開発が急速に進んできている。 しかしながら、窒化ケイ素は焼結が困難である
ため、通常の焼結でも高密度で高強度の焼結体が
得がたい上、繊維やウイスカーを添加すると益々
焼結が困難となり、期待された強度や高温特性及
び靱性を得ることができなかつた。従つて、窒化
ケイ素の繊維強化複合体の焼結には、これ等の特
性を少しでも向上させるためにホツトプレス法を
採用せざるを得なかつた。しかるに、ホツトプレ
ス法は製造工程が複雑であつて連続焼結が困難な
ため、製品コストが非常に高くなる等の欠点があ
つた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、上記した従来の事情に鑑み、ホツト
プレス法のような加圧焼結によらなくても、高強
度であつて、且つ高温特性及び靱性に優れた窒化
ケイ素質セラミツクス複合体を安価に製造できる
方法を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製
造方法は、短径が2μm以下及び長さが１mm以下の
β型窒化ケイ素ウイスカー１〜70重量％と、実質
的に残部の金属ケイ素粉末とを混合し、この混合
物の成形体を窒素ガス雰囲気中において1300〜
1500℃で窒化と同時に焼結することを特徴とする
ものである。 本方法では、金属ケイ素粉末の成形体を窒化と
同時に焼結する反応焼結によつて、ホツトプレス
等の加圧焼結によらなくても緻密な窒化ケイ素質
焼結体が得られる。しかし、金属ケイ素粉末に予
め通常の焼結助剤を少量添加しておき、上記反応
焼結に引き続いてHIP等により加圧焼結するか、
又は高温焼結を行い、更に加圧緻密化することも
可能であり、本発明の範囲に含まれる。 〔作用〕 本発明においては、強化用の繊維としてβ型窒
化ケイ素（β−Si3N4）ウイスカーを使用する。
β−Si3N4ウイスカーは高温型でα型（低温型）
に比べて安定であり、反応焼結によつても損傷が
少ないため、複合体中で本来の特性を維持して十
分な補強効果が得られる。 β−Si3N4ウイスカーの使用量は１〜70重量％
とする。１重量％未満ではウイスカー添加による
補強効果がほとんどなく、70重量％をこえると焼
結体の緻密化が困難だからである。又、使用する
β−Si3N4ウイスカーは短径が2μm以下及び長さ
（長径）が１mm以下であることが必要で、アスペ
クト比（長さ／短径の比）が1000以下のものが好
ましい。短径が2μmをこえるとウイスカーの強度
が低下するので添加による補強効果が小さく、又
長さが１mmをこえると金属ケイ素との混合中に損
傷を受けやすく取り扱いが困難だからである。 更に、本発明においては、原料粉末として金属
ケイ素の粉末を使用し、窒化と同時に焼結する反
応焼結を採用している。この反応焼結は窒素ガス
雰囲気中において1300〜1500℃で行う。反応温度
が1300℃未満では窒化反応が十分に進行せず、逆
に温度が1500℃をこえるとケイ素の溶融等の問題
が生じるからである。又、使用する金属ケイ素粉
末は、粗粒粉末では窒化反応が進行し難い為、平
均粒径が2μm以下の微粉末が好ましい。 〔実施例〕 下表に示す配合比でβ−Si3N4ウイスカー（短
径0.5μm、長さ50μm）を金属Si粉末（平均粒径
2μm）に添加し、十分に混合した後、静水圧プレ
スして10mm×10mm×40mmの成形体を得た。この成
形体を１気圧の窒素ガス雰囲気中において1350℃
の温度で10時間窒化させると同時に焼結して反応
焼結体を夫々製造した。 比較例として、上記実施例と同様に実施した
が、β−Si3N4ウイスカーの代りにα−Si3N4ウ
イスカー（短径及び長さは上記β型と同様）を40
重量％添加した比較例ａ、及びβ−Si3N4ウイス
カーを添加しない比較例ｂを夫々製造した。 得られた各実施例及び比較例について、相対密
度（％）、室温及び高温（1300℃）での曲げ強度
（Kg／mm2）、並びにシヤルピー衝撃値（Kg・ｍ／
cm2）を測定し、その結果を下表に併せて示した。
ウイスカーで強化したセラミツクス複合体の製造
方法に関する。 〔従来の技術〕 従来から、窒化ケイ素質セラミツクスは靱性に
優れしかも高温における特性劣化が小さいため、
セラミツクスエンジン等の高温構造部材として期
待されてきた。 しかし、かかる窒化ケイ素質セラミツクスもセ
ラミツクスエンジン等として実用に供されるには
信頼性において未だ不充分であり、特にその高温
特性及び靱性を更に一層向上させることが必要と
されている。 そこで、窒化ケイ素質セラミツクスの高温特性
及び靱性を向上させるために種々の方法が検討さ
れ、特に特公昭60−35316号等に示されるごとく
各種繊維を配合して強化した複合体に関する研究
が数多く行われてきた。これ等の研究の中でもウ
イスカーと呼ばれる繊維状単結晶を用いて強化す
る方法の開発が急速に進んできている。 しかしながら、窒化ケイ素は焼結が困難である
ため、通常の焼結でも高密度で高強度の焼結体が
得がたい上、繊維やウイスカーを添加すると益々
焼結が困難となり、期待された強度や高温特性及
び靱性を得ることができなかつた。従つて、窒化
ケイ素の繊維強化複合体の焼結には、これ等の特
性を少しでも向上させるためにホツトプレス法を
採用せざるを得なかつた。しかるに、ホツトプレ
ス法は製造工程が複雑であつて連続焼結が困難な
ため、製品コストが非常に高くなる等の欠点があ
つた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、上記した従来の事情に鑑み、ホツト
プレス法のような加圧焼結によらなくても、高強
度であつて、且つ高温特性及び靱性に優れた窒化
ケイ素質セラミツクス複合体を安価に製造できる
方法を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製
造方法は、短径が2μm以下及び長さが１mm以下の
β型窒化ケイ素ウイスカー１〜70重量％と、実質
的に残部の金属ケイ素粉末とを混合し、この混合
物の成形体を窒素ガス雰囲気中において1300〜
1500℃で窒化と同時に焼結することを特徴とする
ものである。 本方法では、金属ケイ素粉末の成形体を窒化と
同時に焼結する反応焼結によつて、ホツトプレス
等の加圧焼結によらなくても緻密な窒化ケイ素質
焼結体が得られる。しかし、金属ケイ素粉末に予
め通常の焼結助剤を少量添加しておき、上記反応
焼結に引き続いてHIP等により加圧焼結するか、
又は高温焼結を行い、更に加圧緻密化することも
可能であり、本発明の範囲に含まれる。 〔作用〕 本発明においては、強化用の繊維としてβ型窒
化ケイ素（β−Si3N4）ウイスカーを使用する。
β−Si3N4ウイスカーは高温型でα型（低温型）
に比べて安定であり、反応焼結によつても損傷が
少ないため、複合体中で本来の特性を維持して十
分な補強効果が得られる。 β−Si3N4ウイスカーの使用量は１〜70重量％
とする。１重量％未満ではウイスカー添加による
補強効果がほとんどなく、70重量％をこえると焼
結体の緻密化が困難だからである。又、使用する
β−Si3N4ウイスカーは短径が2μm以下及び長さ
（長径）が１mm以下であることが必要で、アスペ
クト比（長さ／短径の比）が1000以下のものが好
ましい。短径が2μmをこえるとウイスカーの強度
が低下するので添加による補強効果が小さく、又
長さが１mmをこえると金属ケイ素との混合中に損
傷を受けやすく取り扱いが困難だからである。 更に、本発明においては、原料粉末として金属
ケイ素の粉末を使用し、窒化と同時に焼結する反
応焼結を採用している。この反応焼結は窒素ガス
雰囲気中において1300〜1500℃で行う。反応温度
が1300℃未満では窒化反応が十分に進行せず、逆
に温度が1500℃をこえるとケイ素の溶融等の問題
が生じるからである。又、使用する金属ケイ素粉
末は、粗粒粉末では窒化反応が進行し難い為、平
均粒径が2μm以下の微粉末が好ましい。 〔実施例〕 下表に示す配合比でβ−Si3N4ウイスカー（短
径0.5μm、長さ50μm）を金属Si粉末（平均粒径
2μm）に添加し、十分に混合した後、静水圧プレ
スして10mm×10mm×40mmの成形体を得た。この成
形体を１気圧の窒素ガス雰囲気中において1350℃
の温度で10時間窒化させると同時に焼結して反応
焼結体を夫々製造した。 比較例として、上記実施例と同様に実施した
が、β−Si3N4ウイスカーの代りにα−Si3N4ウ
イスカー（短径及び長さは上記β型と同様）を40
重量％添加した比較例ａ、及びβ−Si3N4ウイス
カーを添加しない比較例ｂを夫々製造した。 得られた各実施例及び比較例について、相対密
度（％）、室温及び高温（1300℃）での曲げ強度
（Kg／mm2）、並びにシヤルピー衝撃値（Kg・ｍ／
cm2）を測定し、その結果を下表に併せて示した。
本発明によれば、高密度で高強度であつて、高
温特性や靱性にも優れた窒化ケイ素質セラミツク
ス複合体を安価に提供することができる。 従つて、この窒化ケイ素質セラミツクス複合体
はガスタービン部材やセラミツクスエンジン部材
等の高温強度並びに高信頼性を要求される用途に
好適なばかりか、切削用工具等の耐摩耗部材とし
ても優れた性能を発揮するものである。
温特性や靱性にも優れた窒化ケイ素質セラミツク
ス複合体を安価に提供することができる。 従つて、この窒化ケイ素質セラミツクス複合体
はガスタービン部材やセラミツクスエンジン部材
等の高温強度並びに高信頼性を要求される用途に
好適なばかりか、切削用工具等の耐摩耗部材とし
ても優れた性能を発揮するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 短径が2μm以下及び長さが１mm以下のβ型窒
化ケイ素ウイスカー１〜70重量％と、実質的に残
部の金属ケイ素粉末とを混合し、この混合物の成
形体を窒素ガス雰囲気中において1300〜1500℃で
窒化と同時に焼結することを特徴とする窒化ケイ
素質セラミツクス複合体の製造方法。 ２ 金属ケイ素粉末は平均粒径が2μm以下である
ことを特徴とする、特許請求の範囲１記載の窒化
ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62088060A JPS63252966A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62088060A JPS63252966A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252966A JPS63252966A (ja) | 1988-10-20 |
| JPH0545551B2 true JPH0545551B2 (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=13932303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62088060A Granted JPS63252966A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63252966A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01252583A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 高靭性セラミックス |
| DE4336311C2 (de) * | 1993-10-25 | 1996-03-14 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von dichten Siliciumnitrid-Werkstoffen |
| JP5503236B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2014-05-28 | 株式会社クボタ | セラミックフィルター及びセラミックフィルターの製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627672A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | 株式会社 香蘭社 | 繊維強化された窒化ケイ素セラミツクの製造方法 |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP62088060A patent/JPS63252966A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627672A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | 株式会社 香蘭社 | 繊維強化された窒化ケイ素セラミツクの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63252966A (ja) | 1988-10-20 |
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