JPH06157133A - 高靭性アルミナ系複合焼結体およびその製造方法 - Google Patents
高靭性アルミナ系複合焼結体およびその製造方法Info
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- JPH06157133A JPH06157133A JP4310114A JP31011492A JPH06157133A JP H06157133 A JPH06157133 A JP H06157133A JP 4310114 A JP4310114 A JP 4310114A JP 31011492 A JP31011492 A JP 31011492A JP H06157133 A JPH06157133 A JP H06157133A
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- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、高靭性を有するアルミナ系複合焼結
体およびその組織制御による製造方法に関する。 【構成】 板状又は棒状のコランダムまたはアルミナ系
化合物組織と、微細な粒状のコランダム組織とが均一に
分散している高靭性アルミナ系複合焼結体、およびアル
ミナ粉体に結晶成長剤を混合した混合物Ａと、アルミナ
粉体に結晶抑制剤を混合した混合物Ｂとを、少なくとも
一方を造粒した顆粒とし、これらを混合して焼成する方
法である。結晶成長剤としてはＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ
3、ＺｎＯ、ＭｎＯ2、ＬｉＦ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3の少な
くとも１種、結晶抑制剤としてはＺｒＯ2、ＭｇＯの１
種が用いられる。 【効果】 本発明品は高強度および高靭性で緻密な焼結
体であり、又、その製造方法により、焼成工程の管理の
容易さ、又、製品の組織制御の容易さなどの効果を奏す
る。
体およびその組織制御による製造方法に関する。 【構成】 板状又は棒状のコランダムまたはアルミナ系
化合物組織と、微細な粒状のコランダム組織とが均一に
分散している高靭性アルミナ系複合焼結体、およびアル
ミナ粉体に結晶成長剤を混合した混合物Ａと、アルミナ
粉体に結晶抑制剤を混合した混合物Ｂとを、少なくとも
一方を造粒した顆粒とし、これらを混合して焼成する方
法である。結晶成長剤としてはＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ
3、ＺｎＯ、ＭｎＯ2、ＬｉＦ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3の少な
くとも１種、結晶抑制剤としてはＺｒＯ2、ＭｇＯの１
種が用いられる。 【効果】 本発明品は高強度および高靭性で緻密な焼結
体であり、又、その製造方法により、焼成工程の管理の
容易さ、又、製品の組織制御の容易さなどの効果を奏す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度、高靭性を有す
るアルミナ系複合焼結体および組織制御により高強度、
高靭性を有するアルミナ系複合焼結体を製造する方法に
関する。
るアルミナ系複合焼結体および組織制御により高強度、
高靭性を有するアルミナ系複合焼結体を製造する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高強度、高靭性のセラミック材
料を得るため、種々のウィスカー又は繊維等を添加する
ことが行われている。しかしながら、ウィスカー又は繊
維等を添加し、これを焼成した複合焼結体を得た場合、
焼結体の緻密化が困難であるため、製品の高強度化およ
び強靱化が困難である。
料を得るため、種々のウィスカー又は繊維等を添加する
ことが行われている。しかしながら、ウィスカー又は繊
維等を添加し、これを焼成した複合焼結体を得た場合、
焼結体の緻密化が困難であるため、製品の高強度化およ
び強靱化が困難である。
【０００３】又、特開昭６２−７２５２２号公報並びに
特公平４−２４３０５号公報には、アルミナ−チタニア
複合粉体およびコランダム相アルミナとルチル相チタニ
アとからなるコランダム−ルチル複合焼結体について開
示されている。上記複合粉体の焼結体および複合焼結体
は、コランダムアルミナ単相からなる焼結体に比べて高
靭性を示す。
特公平４−２４３０５号公報には、アルミナ−チタニア
複合粉体およびコランダム相アルミナとルチル相チタニ
アとからなるコランダム−ルチル複合焼結体について開
示されている。上記複合粉体の焼結体および複合焼結体
は、コランダムアルミナ単相からなる焼結体に比べて高
靭性を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載されるコランダム−チタニア複合焼結体におい
ては、焼結の際の温度コントロールが難しいとともに、
温度を上げて焼結体の緻密化をさらに進めようとした場
合、全てが板状又は棒状組織となって、これ以上の高靭
性化が計れないという問題を有する。
報に記載されるコランダム−チタニア複合焼結体におい
ては、焼結の際の温度コントロールが難しいとともに、
温度を上げて焼結体の緻密化をさらに進めようとした場
合、全てが板状又は棒状組織となって、これ以上の高靭
性化が計れないという問題を有する。
【０００５】そして、上記製造方法においては、アルミ
ナと添加剤とが均一に分散した混合系を作っておき、そ
れを成形、焼成し、混合組織からなる焼結体を作製する
ため、組織の自由なコントロールが困難であるという問
題を有する。そこで、本発明は、緻密でかつ高強度およ
び高靭性を有するアルミナ系複合焼結体および組織制御
が自由にコントロールでき、その組織制御により、容易
に前記優れた特性を有するアルミナ系複合焼結体の製造
方法を提供することを目的とするものである。
ナと添加剤とが均一に分散した混合系を作っておき、そ
れを成形、焼成し、混合組織からなる焼結体を作製する
ため、組織の自由なコントロールが困難であるという問
題を有する。そこで、本発明は、緻密でかつ高強度およ
び高靭性を有するアルミナ系複合焼結体および組織制御
が自由にコントロールでき、その組織制御により、容易
に前記優れた特性を有するアルミナ系複合焼結体の製造
方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、板状又
は棒状のコランダムまたはアルミナ系化合物組織と、微
細な粒状のコランダム組織と不可避的不純物を含む組織
からなることを特徴とする高靭性アルミナ系複合焼結体
である。そして、板状又は棒状のコランダムまたはアル
ミナ系化合物組織の好ましい大きさは、１０〜１００μ
ｍであり、又、微細な粒状のコランダム組織の好ましい
大きさは１〜１０μｍである。そして、板状又は棒状の
コランダムまたはアルミナ系化合物組織を体積率で２０
〜８０％含むことにより、破壊靭性値５．５（ＭＰａｍ
1/2）以上を示す高靭性を有する製品が得られる。本発
明で棒状または板状に成長する組織は、コランダム（α
−Ａｌ2Ｏ3）またはアルミナ系化合物であり、例えば添
加剤がＴｉＯ2またはＭｎＯ2の場合、コランダムとなり
（ＴｉＯ2、ＭｎＯ2が不純物として残る場合がある
が）、ＣａＯ、Ｂ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＬｉＦ、Ｚ
ｎＯの場合、それぞれＣａＡｌ12Ｏ19（ＣａＯ・６Ａｌ
2Ｏ3）、Ｂ2Ａｌ8Ｏ15（Ｂ2Ｏ3・４Ａｌ2Ｏ3）、ＬａＡ
ｌ11Ｏ15（ＬａＯ3・１１Ａｌ2Ｏ3）、Ｙ3Ａｌ5Ｏ
12（２Ｙ2Ｏ3・５Ａｌ2Ｏ3）、ＬｉＡｌＯ2、ＺｎＡｌ2
Ｏ4の化合物が成長する。また微細な粒状のコランダム
組織においては、添加剤をＭｇＯとした場合、不純物と
してＭｇＡｌ2Ｏ4が、またＺｒＯ2とした場合、不純物
としてＺｒＯ2が組織中に残る。本発明において、不可
避的不純物は、添加剤がそのまま組織中に残ったもの、
主としてアルミナと添加剤とが反応した化合物が組織中
に残ったもの等である。
は棒状のコランダムまたはアルミナ系化合物組織と、微
細な粒状のコランダム組織と不可避的不純物を含む組織
からなることを特徴とする高靭性アルミナ系複合焼結体
である。そして、板状又は棒状のコランダムまたはアル
ミナ系化合物組織の好ましい大きさは、１０〜１００μ
ｍであり、又、微細な粒状のコランダム組織の好ましい
大きさは１〜１０μｍである。そして、板状又は棒状の
コランダムまたはアルミナ系化合物組織を体積率で２０
〜８０％含むことにより、破壊靭性値５．５（ＭＰａｍ
1/2）以上を示す高靭性を有する製品が得られる。本発
明で棒状または板状に成長する組織は、コランダム（α
−Ａｌ2Ｏ3）またはアルミナ系化合物であり、例えば添
加剤がＴｉＯ2またはＭｎＯ2の場合、コランダムとなり
（ＴｉＯ2、ＭｎＯ2が不純物として残る場合がある
が）、ＣａＯ、Ｂ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＬｉＦ、Ｚ
ｎＯの場合、それぞれＣａＡｌ12Ｏ19（ＣａＯ・６Ａｌ
2Ｏ3）、Ｂ2Ａｌ8Ｏ15（Ｂ2Ｏ3・４Ａｌ2Ｏ3）、ＬａＡ
ｌ11Ｏ15（ＬａＯ3・１１Ａｌ2Ｏ3）、Ｙ3Ａｌ5Ｏ
12（２Ｙ2Ｏ3・５Ａｌ2Ｏ3）、ＬｉＡｌＯ2、ＺｎＡｌ2
Ｏ4の化合物が成長する。また微細な粒状のコランダム
組織においては、添加剤をＭｇＯとした場合、不純物と
してＭｇＡｌ2Ｏ4が、またＺｒＯ2とした場合、不純物
としてＺｒＯ2が組織中に残る。本発明において、不可
避的不純物は、添加剤がそのまま組織中に残ったもの、
主としてアルミナと添加剤とが反応した化合物が組織中
に残ったもの等である。
【０００７】本発明の第二は、上記複合焼結体の製造方
法であってアルミナ粉体に結晶を成長させる添加剤を混
合して混合物Ａを作製し、一方アルミナ粉体に結晶の成
長を抑える添加剤を混合して混合物Ｂを作製し、次いで
上記混合物Ａと混合物Ｂの少なくとも一方を造粒した顆
粒とし、これらを混合して焼成し、混合物Ａのコランダ
ム結晶またはアルミナ系化合物を成長させることを特徴
とする高靭性アルミナ系複合焼結体の製造方法である。
法であってアルミナ粉体に結晶を成長させる添加剤を混
合して混合物Ａを作製し、一方アルミナ粉体に結晶の成
長を抑える添加剤を混合して混合物Ｂを作製し、次いで
上記混合物Ａと混合物Ｂの少なくとも一方を造粒した顆
粒とし、これらを混合して焼成し、混合物Ａのコランダ
ム結晶またはアルミナ系化合物を成長させることを特徴
とする高靭性アルミナ系複合焼結体の製造方法である。
【０００８】以下、この製造方法の詳細を図１に基づい
て説明する。結晶を成長させる混合物Ａは、アルミナ粉
体と水とを混合し、これに結晶を成長させる添加剤を加
え、これを混合することにより得られる。一方、結晶の
成長を抑える混合物Ｂは、アルミナ粉体と水とを混合
し、これに結晶の成長を抑える添加剤を加え、これを混
合することにより得られる。このようにして得られた混
合物Ａと混合物Ｂのいずれか一方又は双方を造粒し、顆
粒とする。このようにして得られた混合物と顆粒又は顆
粒同士を混合し、これを成形し、焼成することにより複
合焼結体を得る。図１において造粒する工程をかっこ書
きしたのは、上記でも説明したが、いずれか一方の混合
物のみを造粒しても良いためである。
て説明する。結晶を成長させる混合物Ａは、アルミナ粉
体と水とを混合し、これに結晶を成長させる添加剤を加
え、これを混合することにより得られる。一方、結晶の
成長を抑える混合物Ｂは、アルミナ粉体と水とを混合
し、これに結晶の成長を抑える添加剤を加え、これを混
合することにより得られる。このようにして得られた混
合物Ａと混合物Ｂのいずれか一方又は双方を造粒し、顆
粒とする。このようにして得られた混合物と顆粒又は顆
粒同士を混合し、これを成形し、焼成することにより複
合焼結体を得る。図１において造粒する工程をかっこ書
きしたのは、上記でも説明したが、いずれか一方の混合
物のみを造粒しても良いためである。
【０００９】又、混合物Ａに用いる結晶を成長させる添
加剤（成長剤）としては、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、
ＺｎＯ、ＭｎＯ2、ＬｉＦ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3の少なく
とも１種が特に有効であり、これらの添加剤はアルミナ
粉体に対し１０ｗｔ％以下添加することが有効である。
添加剤の添加量が１０ｗｔ％を超えた場合、添加剤の粗
大な単相が出現し、この単相が成長し、高強度、高靭性
を有する焼結体が得られなくなるとともに、アルミナと
の化合物を形成し、焼結体の緻密化、高強度化、高靭性
化が行えなくなるためである。
加剤（成長剤）としては、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、
ＺｎＯ、ＭｎＯ2、ＬｉＦ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3の少なく
とも１種が特に有効であり、これらの添加剤はアルミナ
粉体に対し１０ｗｔ％以下添加することが有効である。
添加剤の添加量が１０ｗｔ％を超えた場合、添加剤の粗
大な単相が出現し、この単相が成長し、高強度、高靭性
を有する焼結体が得られなくなるとともに、アルミナと
の化合物を形成し、焼結体の緻密化、高強度化、高靭性
化が行えなくなるためである。
【００１０】一方、結晶の成長を抑える添加剤（抑止
剤）としては、ＺｒＯ2、ＭｇＯの一種が特に有効であ
る。なお、ＺｒＯ2にはＹ2Ｏ3で安定化あるいは一部安
定化されたＺｒＯ2をも含むものである。これらの添加
剤は、アルミナ粉体に対して３０ｗｔ％以下添加するこ
とが有効である。この場合、添加量が３０ｗｔ％を超え
ても抑制効果は変らないので、アルミナ系においてはこ
れ以上添加する必要がないためである。
剤）としては、ＺｒＯ2、ＭｇＯの一種が特に有効であ
る。なお、ＺｒＯ2にはＹ2Ｏ3で安定化あるいは一部安
定化されたＺｒＯ2をも含むものである。これらの添加
剤は、アルミナ粉体に対して３０ｗｔ％以下添加するこ
とが有効である。この場合、添加量が３０ｗｔ％を超え
ても抑制効果は変らないので、アルミナ系においてはこ
れ以上添加する必要がないためである。
【００１１】混合物Ａを混合物Ｂに２０ないし８０ｗｔ
％添加することが有効であるが、添加量が８０ｗｔ％を
超えた場合、結晶の成長が必要以上に大きくなり、本発
明の目的である焼結体の緻密化、高強度化、高靭性化が
行えない。又、添加量が２０ｗｔ％未満であると、本発
明の目的達成のための、棒状又は板状のアルミナ組織が
必要量得られない。
％添加することが有効であるが、添加量が８０ｗｔ％を
超えた場合、結晶の成長が必要以上に大きくなり、本発
明の目的である焼結体の緻密化、高強度化、高靭性化が
行えない。又、添加量が２０ｗｔ％未満であると、本発
明の目的達成のための、棒状又は板状のアルミナ組織が
必要量得られない。
【００１２】又、本発明の製造方法において組織のコン
トロールは、混合物Ａ又は／および混合物Ｂの顆粒の大
きさおよび混合割合を調整することにより容易に行える
が、本発明の目的を達成するために行う組織コントロー
ルに適した顆粒の大きさは１０ないし１００μｍであ
る。１０μｍ未満である場合、造粒して顆粒となる効果
が期待できないからであり、１００μｍを超えた場合、
本発明の目的を達成するために必要な棒状又は板状のコ
ランダム組織が得られないか、又は所望の結晶の大きさ
が得られない。
トロールは、混合物Ａ又は／および混合物Ｂの顆粒の大
きさおよび混合割合を調整することにより容易に行える
が、本発明の目的を達成するために行う組織コントロー
ルに適した顆粒の大きさは１０ないし１００μｍであ
る。１０μｍ未満である場合、造粒して顆粒となる効果
が期待できないからであり、１００μｍを超えた場合、
本発明の目的を達成するために必要な棒状又は板状のコ
ランダム組織が得られないか、又は所望の結晶の大きさ
が得られない。
【００１３】
【実施例】以下実施例に基づいて本発明を具体的に説明
する。平均粒径サブミクロンに粒度調整されたアルミナ
粉体と水とを混合し、これに結晶を成長させる添加剤
（成長剤）として、ＴｉＯ2又はＭｎＯ2をアルミナ粉体
に対して１ｗｔ％添加し、混合して、２種の結晶を成長
させる混合物Ａを作製した。又、平均粒径サブミクロン
に粒度調整されたアルミナ粉体と水とを混合し、これに
結晶の成長を抑える添加剤（抑止剤）として、ＹＳＺ
（ＺｒＯ2−３ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）をアルミナ粉体に対し
１０ｗｔ％添加し、これを混合して結晶の成長を抑える
混合物Ｂを作製した。
する。平均粒径サブミクロンに粒度調整されたアルミナ
粉体と水とを混合し、これに結晶を成長させる添加剤
（成長剤）として、ＴｉＯ2又はＭｎＯ2をアルミナ粉体
に対して１ｗｔ％添加し、混合して、２種の結晶を成長
させる混合物Ａを作製した。又、平均粒径サブミクロン
に粒度調整されたアルミナ粉体と水とを混合し、これに
結晶の成長を抑える添加剤（抑止剤）として、ＹＳＺ
（ＺｒＯ2−３ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）をアルミナ粉体に対し
１０ｗｔ％添加し、これを混合して結晶の成長を抑える
混合物Ｂを作製した。
【００１４】次に得られた混合物ＡおよびＢのそれぞれ
を造粒し、顆粒とし、これらの顆粒を適量づつ容器内で
混合し、混合したものを低圧にて成形し、常圧にて焼成
し、アルミナ系複合焼結体［（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％Ｙ
ＳＺ）−２０ｗｔ％（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）］
（以下供試材１という）、［（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％Ｙ
ＳＺ）−２０ｗｔ％（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＭｎＯ2）］
（以下供試材２という）、［（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％Ｔｉ
Ｏ2）−３０ｗｔ％（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％ＹＳＺ）］
（以下供試材３という）を作製した。又、比較材として
（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）からなる焼結体を作製
した。
を造粒し、顆粒とし、これらの顆粒を適量づつ容器内で
混合し、混合したものを低圧にて成形し、常圧にて焼成
し、アルミナ系複合焼結体［（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％Ｙ
ＳＺ）−２０ｗｔ％（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）］
（以下供試材１という）、［（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％Ｙ
ＳＺ）−２０ｗｔ％（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＭｎＯ2）］
（以下供試材２という）、［（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％Ｔｉ
Ｏ2）−３０ｗｔ％（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％ＹＳＺ）］
（以下供試材３という）を作製した。又、比較材として
（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）からなる焼結体を作製
した。
【００１５】得られた供試材について、焼成温度と嵩密
度の関係、焼成温度と曲げ強さの関係および焼成温度と
破壊靭性値との関係について調べた。なお、曲げ強さは
三点曲げ試験により測定し、破壊靭性値はＳＥＰＢ法に
よる測定値により評価を行った。これらの測定結果を図
２、図３および図４に示す。
度の関係、焼成温度と曲げ強さの関係および焼成温度と
破壊靭性値との関係について調べた。なお、曲げ強さは
三点曲げ試験により測定し、破壊靭性値はＳＥＰＢ法に
よる測定値により評価を行った。これらの測定結果を図
２、図３および図４に示す。
【００１６】図２によれば、本発明の供試材１，２およ
び３においても、嵩密度が約４（ｇ／ｃｍ3）と高い値
を示すとともに、達成温度が変化しても嵩密度の変化が
少ないということが分かる。
び３においても、嵩密度が約４（ｇ／ｃｍ3）と高い値
を示すとともに、達成温度が変化しても嵩密度の変化が
少ないということが分かる。
【００１７】図３によれば、本発明の供試材１，２およ
び３においても、曲げ強さが３００（ＭＰａ）と高い値
を示すとともに、焼成温度を変化させても、曲げ強さが
２５０〜３５０（ＭＰａ）と高い値を示すということが
分かる。
び３においても、曲げ強さが３００（ＭＰａ）と高い値
を示すとともに、焼成温度を変化させても、曲げ強さが
２５０〜３５０（ＭＰａ）と高い値を示すということが
分かる。
【００１８】図４によれば、本発明の供試材１，２およ
び３とも、焼成温度を高くすることにより、高い破壊靭
性値を示し、焼成温度によっては破壊靭性値６（ＭＰａ
ｍ1/2）又は６（ＭＰａｍ1/2）以上を示すということが
分かる。特に、供試材３では、破壊靭性値８（ＭＰａｍ
1/2）と極めて優れた値を示していることが分かる。こ
れはコランダムアルミナ単相からなる焼結体が３．５
（ＭＰａｍ1/2）であることを考慮すると本発明のアル
ミナ系複合焼結体が破壊靭性により優れていることが分
かる。
び３とも、焼成温度を高くすることにより、高い破壊靭
性値を示し、焼成温度によっては破壊靭性値６（ＭＰａ
ｍ1/2）又は６（ＭＰａｍ1/2）以上を示すということが
分かる。特に、供試材３では、破壊靭性値８（ＭＰａｍ
1/2）と極めて優れた値を示していることが分かる。こ
れはコランダムアルミナ単相からなる焼結体が３．５
（ＭＰａｍ1/2）であることを考慮すると本発明のアル
ミナ系複合焼結体が破壊靭性により優れていることが分
かる。
【００１９】なお、本発明の製造方法において、それぞ
れの顆粒を低圧にて成形し、常温にて焼成したが、焼成
温度を二段にて行ったり、ＣＩＰ、ＨＩＰ法等を用いる
ことにより、上記それぞれの特性値がより向上すること
は、本発明にて容易に想到し得る範囲である。
れの顆粒を低圧にて成形し、常温にて焼成したが、焼成
温度を二段にて行ったり、ＣＩＰ、ＨＩＰ法等を用いる
ことにより、上記それぞれの特性値がより向上すること
は、本発明にて容易に想到し得る範囲である。
【００２０】又、本発明は低圧成形、常温焼成にても上
記優れた特性が得られることは、特に製造方法の有用性
を示すものである。
記優れた特性が得られることは、特に製造方法の有用性
を示すものである。
【００２１】又、（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％ＹＳＺ）から
なる顆粒と、（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）からなる
顆粒との混合量による破壊靭性値の変化について調べ
た。この結果を図５に示す。図５において、混合物Ａは
（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）の顆粒の添加量であ
る。図５によれば、破壊靭性値は、混合物Ａの添加量が
２０ｗｔ％から急激に上昇し、約８０ｗｔ％近傍で急激
に低下していることが分かるとともに、混合物Ａの添加
量が２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％で破壊靭性値約５．５（Ｍ
Ｐａｍ1/2）以上を示していることが分かる。又、混合
物Ａの添加量が２０ｗｔ％未満で破壊靭性値の変化が少
ないのは、棒状又は板状のコランダム組織が必要以上に
得られていないことに起因していると考えられ、混合物
Ａの添加量が８０ｗｔ％を超える範囲で、破壊靭性値の
変化が少ないのは、結晶の成長が必要以上に大きくなる
（複数の棒状又は板状組織がつながり、粗大な組織とな
る）ことに起因しているものと考えられ、顕著な効果が
期待できないものと考えられる。
なる顆粒と、（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）からなる
顆粒との混合量による破壊靭性値の変化について調べ
た。この結果を図５に示す。図５において、混合物Ａは
（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）の顆粒の添加量であ
る。図５によれば、破壊靭性値は、混合物Ａの添加量が
２０ｗｔ％から急激に上昇し、約８０ｗｔ％近傍で急激
に低下していることが分かるとともに、混合物Ａの添加
量が２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％で破壊靭性値約５．５（Ｍ
Ｐａｍ1/2）以上を示していることが分かる。又、混合
物Ａの添加量が２０ｗｔ％未満で破壊靭性値の変化が少
ないのは、棒状又は板状のコランダム組織が必要以上に
得られていないことに起因していると考えられ、混合物
Ａの添加量が８０ｗｔ％を超える範囲で、破壊靭性値の
変化が少ないのは、結晶の成長が必要以上に大きくなる
（複数の棒状又は板状組織がつながり、粗大な組織とな
る）ことに起因しているものと考えられ、顕著な効果が
期待できないものと考えられる。
【００２２】上記供試材３における特徴的な複合組織を
示すＳＥＭ写真を図６に示す。図６によれば板状又は棒
状粒子が発達した組織と、微細な粒状粒とから構成さ
れ、板状又は棒状の組織に微細な粒状組織が均一に分散
していることが分かる。
示すＳＥＭ写真を図６に示す。図６によれば板状又は棒
状粒子が発達した組織と、微細な粒状粒とから構成さ
れ、板状又は棒状の組織に微細な粒状組織が均一に分散
していることが分かる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、板状又は棒状からなる
コランダムまたはアルミナ系化合物組織と、微細な粒状
からなるコランダム組織とにより構成される混相組織と
することにより、得られるアルミナ系複合焼結体は緻密
なものとなるとともに、高強度および高靭性の優れた特
性を有するものとなる。又、本発明の製造方法によれ
ば、事前に作製される混合物の少なくとも一方を造粒し
た顆粒とすることにより、焼成工程の管理が容易とな
り、又、得られるアルミナ系複合焼結体の組織制御が容
易に行えるとともに、上述の優れた特性を有するアルミ
ナ系複合焼結体を容易に製造することができる。
コランダムまたはアルミナ系化合物組織と、微細な粒状
からなるコランダム組織とにより構成される混相組織と
することにより、得られるアルミナ系複合焼結体は緻密
なものとなるとともに、高強度および高靭性の優れた特
性を有するものとなる。又、本発明の製造方法によれ
ば、事前に作製される混合物の少なくとも一方を造粒し
た顆粒とすることにより、焼成工程の管理が容易とな
り、又、得られるアルミナ系複合焼結体の組織制御が容
易に行えるとともに、上述の優れた特性を有するアルミ
ナ系複合焼結体を容易に製造することができる。
【図１】本発明の製造方法の工程図を示す。
【図２】本発明製品と比較材の焼成温度と嵩密度の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】同じく焼成温度と曲げ強さの関係を示すグラフ
である。
である。
【図４】同じく焼成温度と破壊靭性値の関係を示すグラ
フである。
フである。
【図５】混合物Ａ（Ａｌ2Ｏ3−１ｗｔ％ＴｉＯ2）と混
合物Ｂ（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％ＹＳＺ）との混合量によ
る破壊靭性値の変化を示すグラフである。
合物Ｂ（Ａｌ2Ｏ3−１０ｗｔ％ＹＳＺ）との混合量によ
る破壊靭性値の変化を示すグラフである。
【図６】本発明供試材３の金属組織を示すＳＥＭ写真で
ある。
ある。
Claims (7)
- 【請求項１】 板状又は棒状のコランダムまたはアルミ
ナ系化合物組織と、微細な粒状のコランダム組織と不可
避的不純物を含む組織からなることを特徴とする高靭性
アルミナ系複合焼結体。 - 【請求項２】 板状又は棒状のコランダムまたはアルミ
ナ系化合物組織と、粒状のコランダム組織とが均一に分
散している請求項１記載の高靭性アルミナ系複合焼結
体。 - 【請求項３】 板状又は棒状のコランダムまたはアルミ
ナ系化合物組織が体積率で２０〜８０％含まれている請
求項１記載の高靭性アルミナ系複合焼結体。 - 【請求項４】 アルミナ粉体に結晶を成長させる添加剤
を混合して混合物Ａを作製し、一方アルミナ粉体に結晶
の成長を抑える添加剤を混合して混合物Ｂを作製し、次
いで、上記混合物Ａと混合物Ｂの少なくとも一方を造粒
した顆粒とし、これらを混合して焼成し、混合物Ａのコ
ランダム結晶またはアルミナ系化合物を成長させること
を特徴とする高靭性アルミナ系複合焼結体の製造方法。 - 【請求項５】 混合物Ａにおける結晶を成長させる添加
剤がＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＭｎＯ2、Ｌｉ
Ｆ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3の少なくとも１種であり、これを
アルミナ粉体に対し１０ｗｔ％以下添加する請求項４記
載の高靭性アルミナ系複合焼結体の製造方法。 - 【請求項６】 混合物Ｂにおける結晶の成長を抑える添
加剤がＺｒＯ2、ＭｇＯの１種であり、これをアルミナ
粉体に対して３０ｗｔ％以下添加する請求項４記載の高
靭性アルミナ系複合焼結体の製造方法。 - 【請求項７】 混合物Ａを混合物Ｂに２０ないし８０ｗ
ｔ％添加する請求項４記載の高靭性アルミナ系複合焼結
体の製造方法。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP4310114A JP2945221B2 (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | 高靭性アルミナ系複合焼結体の製造方法 |
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| DE69324329T DE69324329T2 (de) | 1992-11-19 | 1993-11-19 | Gesinterter Verbundwerkstoff auf Aluminiumoxidbasis von hoher Zähigkeit sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| EP93118676A EP0598414B1 (en) | 1992-11-19 | 1993-11-19 | Sintered high-toughness alumina-based composite body and production process thereof |
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|---|---|---|---|
| JP4310114A JP2945221B2 (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | 高靭性アルミナ系複合焼結体の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2945221B2 JP2945221B2 (ja) | 1999-09-06 |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9272954B2 (en) | 2009-07-24 | 2016-03-01 | Capacity Holdings Llc | Composition useful as mortar or coatings refractories |
| US8679995B1 (en) | 2012-07-25 | 2014-03-25 | Superior Technical Ceramics Corporation | Addition of magnesium oxide to zirconia toughened alumina |
| FR2994177B1 (fr) * | 2012-08-01 | 2014-08-15 | Saint Gobain Ct Recherches | Particule frittee a base d'alumine |
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| DE102018112069A1 (de) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | Schott Ag | Verwendung eines Flachglases in elektronischen Bauteilen |
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|---|---|---|---|---|
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| US4316964A (en) * | 1980-07-14 | 1982-02-23 | Rockwell International Corporation | Al2 O3 /ZrO2 ceramic |
| JPS57198578A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-06 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | Material for magnetic head and slider |
| US5204300A (en) * | 1984-07-18 | 1993-04-20 | Kawasaki Steel Corporation | Methods of seeding sintered objects |
| JPS63117952A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-21 | 呉羽化学工業株式会社 | 高靭性コランダム−ルチル複合焼結体およびその製造方法 |
| US5002911A (en) * | 1989-04-07 | 1991-03-26 | Cerametec, Inc. | Ceramics with high toughness, strength and hardness |
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| US5135896A (en) * | 1989-10-31 | 1992-08-04 | North American Refractories Company | Spinel bondable ceramic composition |
| AU639326B2 (en) * | 1990-05-23 | 1993-07-22 | Atochem | Ceramic preforms comprising monocrystalline hexagonal platelets of alpha-alumina, their production and applications thereof |
| US5403795A (en) * | 1992-04-23 | 1995-04-04 | Mitsubishi Materials Corporation | Platelet α-Al2 O3 based ceramic composite |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP4310114A patent/JP2945221B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-11-18 US US08/153,989 patent/US5432133A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-19 DE DE69324329T patent/DE69324329T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-19 EP EP93118676A patent/EP0598414B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-04-07 US US08/418,478 patent/US5599756A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08259926A (ja) * | 1995-03-22 | 1996-10-08 | Showa Denko Kk | アルミナ質焼結砥粒およびその製造方法 |
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|---|---|
| DE69324329D1 (de) | 1999-05-12 |
| EP0598414B1 (en) | 1999-04-07 |
| DE69324329T2 (de) | 1999-10-14 |
| US5599756A (en) | 1997-02-04 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |