JPH06279123A

JPH06279123A - 窒化ケイ素焼結体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06279123A
Application number: JP5092286A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamagata; 伸一山形; Takehisa Yamamoto; 剛久山本; Yasushi Chikugi; 保志筑木; Akira Yamakawa; 晃山川
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】常温から中高温域で使用される機械部品用構
造材料として、十分な強度を備えると共に強度のバラツ
キが少ない窒化ケイ素焼結体を提供する。【構成】粒径を制御したα結晶化率５０％以上の窒化
ケイ素粉末と焼結助剤粉末からなる最大粒径３０μｍを
越える粒子を含まない混合粉末を、相対密度４５％以上
に成形し、β変態温度未満で相対密度８０％以上に予備
焼結し、β変態温度以上でα結晶化率４０％以上で１次
焼結し、１０気圧以上の窒素ガス中でα相が残存するよ
うに２次焼結して製造され、相対密度９９％以上で、β
相窒化ケイ素の柱状結晶の平均粒径が長軸方向で１０μ
ｍ以下で、内部に存在する不純物、気孔又は窒化ケイ素
異常成長結晶粒の最大寸法が３０μｍ以下であって、室
温から中高温での３点曲げ強度が１０００ＭＰａ以上の
窒化ケイ素焼結体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室温から中高温域にお
ける機械的強度に優れ、しかもそのバラツキが小さく信
頼性の高い窒化ケイ素焼結体、及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】窒化ケイ素は、強度、破壊靭性値、耐食
性、耐摩耗性、耐熱衝撃性、耐酸化性等においてバラン
スのとれた材料であるため、切削工具をはじめ摺動部品
その他の機械構造材料として広い範囲で利用され、近年
では優れた耐熱性や耐熱衝撃性に着目して、ガスタービ
ンやターボローター等の高温構造材料としての活用も検
討されている。更に最近では、その軽量性、耐摩耗性、
低摩耗係数に着目し、従来から金属材料が使用されてき
たエンジン部品等、常温から中高温（通常１１００℃ま
で）での強度が必要とされる分野への応用も検討され始
めている。

【０００３】しかしながら、窒化ケイ素焼結体は強度面
においても信頼性においても金属材料に劣るという問題
があり、エンジン部品等のように材料に対して高い信頼
性が要求される分野では、期待されたほど代替えが進ん
でいない現状であった。そのため、様々な焼結方法や焼
結助剤の添加が検討され、主として組織の改善により高
強度及び高信頼性を得るための努力がなされて来た。

【０００４】例えば、特公昭６２−１３３１０号公報に
記載の方法では、窒化ケイ素粉末と焼結助剤の成形体を
常圧下で予備焼結を行った後、５００気圧以上の高圧下
で熱間静水圧プレス処理する２段階焼結により、窒化ケ
イ素の大部分をβ化すると共に微細化することで、高強
度化を図っている。又、特公昭６３−８７０１号公報に
は、焼結助剤を希土類酸化物−Ａｌ₂Ｏ₃−ＡｌＮの組み
合わせとし、母相の窒化ケイ素をα’相とβ相の複合組
織で構成することにより、高強度化が達成されることが
記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、従来の
窒化ケイ素焼結体の高強度化の試みは、いずれも組織の
微細化や形状寸法の異なる結晶粒による複合化に留ま
り、得られる窒化ケイ素焼結体の強度は室温で最高１０
００ＭＰａ程度、及び中高温域では８００ＭＰａ程度で
しかなく、しかも最高強度が１０００ＭＰａを越える場
合でもワイブル係数は１０程度と強度のバラツキが大き
かった。このため、従来の窒化ケイ素焼結体は、エンジ
ン部品等として十分な強度特性と高い信頼性を備えるに
は至っていなかった。

【０００６】本発明はかかる従来の事情に鑑み、エンジ
ン部品等の常温から中高温域で使用される機械部品用構
造材料として、十分な強度を備えると共に強度のバラツ
キが少なく、高い信頼性を備えた窒化ケイ素焼結体、並
びにその製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する窒化ケイ素焼結体は、相対密度が
９９％以上であり、母相を構成する窒化ケイ素が主たる
β相以外にα相を含み、β相窒化ケイ素である柱状結晶
の平均粒径が長軸方向で１０μｍ以下であって、焼結体
内部に存在する不純物、気孔又は窒化ケイ素異常成長結
晶粒の最大寸法が３０μｍ以下であることを特徴とす
る。

【０００８】又、本発明の窒化ケイ素焼結体の製造方法
は、平均粒径２μｍ以下且つ最大粒径３０μｍ以下であ
ってα結晶化率５０％以上の窒化ケイ素粉末と、平均粒
径２μｍ以下且つ最大粒径３０μｍ以下であってＡｌ、
Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉの酸化物又はそれらの複合酸化物の少
なくとも１種からなる焼結助剤粉末５〜１５重量％とを
混合し、得られた最大粒径３０μｍを越える粒子を含ま
ない原料混合粉末を相対密度が４５％以上となるように
成形し、成形体を不活性ガス雰囲気中にてβ相への変態
温度未満で且つ液相生成温度以上の温度で相対密度８０
％以上まで予備焼結した後、β相への変態温度以上の温
度でα結晶化率が４０％以上に留まる範囲で１次焼結
し、更に１０気圧以上の窒素ガス雰囲気中にてβ相への
変態温度以上の温度でα相が残存し且つ相対密度が９９
％以上となるまで２次焼結することを特徴とする。

【０００９】

【作用】窒化ケイ素を含め構造用セラミックス材料の破
壊靭性は構造用金属材料の数十分の１であり、粒界相の
軟化といった問題がない常温から中高温においては、そ
の破壊は不均一部分若しくは欠陥への集中力により発生
するケースが多い。そこで本発明者らは、窒化ケイ素焼
結体の強度及び信頼性を改善するには、組織の微細化や
緻密化、粒径や形状の異なる結晶粒の組み合わせ等の複
合化といった組織の改善のみでは限界があり、むしろ破
壊の起点となる要因の制御が重要であると考えた。

【００１０】この考えに基づき、破壊の起点となった窒
化ケイ素焼結体の欠陥について詳細な調査を行った結
果、破壊の起点となる欠陥は不純物、気孔、窒化ケイ素
異常成長粒の３種に分類できること、しかも欠陥の大き
さは製造条件を厳密に管理することで制御が可能であ
り、欠陥を一定の大きさは以下に抑えることで窒化ケイ
素本来の強度が発現し且つそのバラツキも大幅に低下す
ることを見いだし、本発明に至ったものである。

【００１１】即ち、本発明の窒化ケイ素焼結体において
は、相対密度が９９％以上に緻密化され、母相を構成す
る窒化ケイ素が柱状結晶のβ相以外に微細結晶のα相を
含む複合組織であり、β相窒化ケイ素である柱状結晶の
平均粒径が長軸方向で１０μｍ以下に微細化されている
ことに加え、不純物、気孔又は窒化ケイ素異常成長結晶
粒の最大寸法を３０μｍ以下に抑えることが重要であ
る。

【００１２】かかる構成をとることによって、本発明の
窒化ケイ素焼結体では、室温から中高温で１０００ＭＰ
ａ以上の強度を安定して得ることができ、そのバラツキ
も大幅に減少する。これは、不純物、気孔又は窒化ケイ
素異常成長結晶粒により導入される欠陥寸法と焼結体を
構成する窒化ケイ素の結晶粒径とがほぼ等価となり、強
度が欠陥寸法の平方根に逆比例する線形破壊力学的な取
り扱いが適合されない領域になる結果、寸法欠陥のバラ
ツキに対応した強度依存性が減り、結晶粒の大きさや結
合力、粒界相の量や厚さ等の組織の効果に支配された材
質本来の強度特性が発現するためと考えられる。

【００１３】この様に焼結体内部に存在する不純物、気
孔又は窒化ケイ素異常成長結晶粒の最大寸法が３０μｍ
以下、好ましくは１５μｍ以下であることが重要であ
り、これらの最大寸法が３０μｍを越えると、これを起
点として破壊に至り易く、強度が急激に低下する。尚、
不純物、気孔又は窒化ケイ素異常成長結晶粒の最大寸法
とは、曲げ強度試験において破壊の起点となった上記欠
陥の寸法であり、その測定は破壊の起点、即ち破壊によ
り発生する扇状の亀裂の集中点を、１０００倍から５０
００倍に拡大観察して行う。

【００１４】又、不純物、気孔又は窒化ケイ素異常成長
結晶粒といった欠陥の最大寸法が３０μｍ以下であって
も、焼結体の相対密度が９９％以下であったり、母相を
構成する窒化ケイ素が柱状結晶のβ相のみであったり、
或はβ相窒化ケイ素である柱状結晶の平均粒径が長軸方
向で１０μｍを越えたりした場合には、材質本来の強度
特性自体が十分なものとなっていないから、室温から中
高温で１０００ＭＰａ以上の強度を得ることができず、
更にそのバラツキも大きくなる。

【００１５】次に、本発明の窒化ケイ素系焼結体の製造
方法について詳しく説明する。使用する窒化ケイ素粉末
は、平均粒径が２μｍ以下で且つ最大粒径が３０μｍ以
下であることが必要である。窒化ケイ素粉末の平均粒径
が２μｍを越えると、成形における粉末充填の均一性が
悪くなるため最大寸法３０μｍを越える大きな気孔を生
成しやすく、又窒化ケイ素粉末の最大粒径が３０μｍを
越えると、焼結後もその粗大な粒子が残存して最大寸法
３０μｍを越える欠陥を生成し、強度の低下を招くから
である。

【００１６】更に、α結晶化率が５０％以上の窒化ケイ
素粉末を用いることによって、α相からβ相への変態に
伴う収縮により最大寸法３０μｍを越える大きな気孔の
発生を防ぐことができ、且つ生成するβ窒化ケイ素の結
晶粒の微細化がなされ、最大寸法３０μｍを越える窒化
ケイ素異常成長結晶粒の発生を防止できる。尚、これら
の条件を満たせば、窒化ケイ素粉末の製法は問題ではな
く、直接窒化法、気相合成法、イミド分解法等により製
造したものであって良い。

【００１７】焼結助剤は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉの酸
化物又はそれらの複合酸化物の少なくとも１種から選ば
れる。これらの酸化物又は複合酸化物は低温で融解する
と共に、窒化ケイ素表面に存在するＳｉＯ₂と反応して
融点を下げ、焼結体の緻密化を促進する作用がある。
又、これらの酸化物のほかに、β相窒化ケイ素結晶の微
細化を促進するＹ又は希土類元素の酸化物又は複合酸化
物を焼結助剤として添加することが好ましい。

【００１８】これらの焼結助剤の添加量は、窒化ケイ素
粉末と焼結助剤との原料混合粉末全体の５〜１５重量％
とする。その理由は、添加量が５重量％未満では緻密化
が促進されず、最大寸法３０μｍを越える気孔が発生す
るか、又は過焼結による最大寸法３０μｍを越える窒化
ケイ素異常成長粒が生成するからである。又、添加量が
１５重量％を越えると窒化ケイ素の割合が少な過ぎるた
め緻密化が進まず、最大寸法３０μｍを越える気孔が発
生するからである。尚、焼結助剤粉末についても、前記
窒化ケイ素粉末と同様の理由で、平均粒径が２μｍ以下
で且つ最大粒径が３０μｍ以下のものを用いる。

【００１９】窒化ケイ素粉末と焼結助剤は通常のごとく
混合されるが、得られる原料混合粉末中には最大粒径が
３０μｍを越える粒子が含まれないことが必要である。
原料混合粉末中の窒化ケイ素、焼結助剤、不純物等の粒
子の最大粒径が３０μｍを越えると、その粗大な粒子が
焼結後も焼結体中にそのまま残り、最大寸法３０μｍを
越える不純物その他の欠陥となるからである。

【００２０】特に不純物粒子は混合工程において混入し
やすく、例えばボールミルやローターを用いて機械的に
混合する場合には、その部品の摩耗特性や材質に配慮し
て３０μｍを越える不純物粒子の混入を防ぐ必要があ
る。又、最大粒径３０μｍを越える粒子を含まない原料
混合粉末を得るための有効な手段としては、窒化ケイ素
粉末と焼結助剤を混合した原料混合粉末又は原料混合粉
末と水若しくは有機溶媒との混合溶液を、最大孔径３０
μｍの篩を用いて篩分けする方法がある。

【００２１】かくして得られた原料混合粉末は、プレス
成形、冷間静水圧成形、射出成形、鋳込み成形等の方法
を用いて製品形状に成形される。その場合、得られる成
形体の相対密度が４５％以上となるように、成形の方法
や条件、有機バインダーの種類や量を選択して成形す
る。成形体の相対密度は、成形性を向上させるため有機
物等のバインダーを添加した場合には、脱バインダー後
の成形体の相対密度を意味する。成形体の相対密度が４
５％未満では、造粒巣等の成形体中に存在する空隙が焼
結後も残り、焼結体中に最大寸法３０μｍを越える気孔
として残存しやすいからである。

【００２２】成形体は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気
中にて、β窒化ケイ素への変態温度未満で液相生成温度
以上の温度において相対密度が８０％以上になるまで予
備焼結し、その後上記変態温度以上の温度に昇温して、
α結晶化率が４０％以上に止まる範囲で１次焼結する。
予備焼結及びその後の１次焼結の温度は、生産性に優れ
たプッシャー式又はベルト式等の連続焼結炉を使用する
上で、それぞれ一定温度とすることが好ましいが、一定
温度でなくても液相の生成を考慮して昇温速度を厳密に
制御すれば焼結可能である。

【００２３】前記予備焼結では、β相への変態温度未満
の温度で相対密度８０％以上になるまで焼結するので、
窒化ケイ素のα相がβ相に変態する前に成形体中の気孔
径を大幅に減少でき、気孔内部へのβ窒化ケイ素の成長
により生成される窒化ケイ素異常成長結晶粒の最大寸法
を３０μｍ以下に抑えることができる。更に、この段階
で均一な液相が形成されるため、焼結助剤の偏析により
発生する窒化ケイ素異常成長結晶粒の最大寸法を３０μ
ｍ以下に抑えることができる。

【００２４】又、１次焼結では、β相への変態温度以上
の温度により焼結するので窒化ケイ素のβ化が進行する
が、α結晶化率を４０％以上の範囲に留める必要があ
る。α結晶化率が４０％未満となるまでβ化が進行する
と、β結晶間の結合が非常に強まり、その結果内在する
気孔を後の２次焼結によっても最大寸法３０μｍ以下に
抑えることが困難となるからである。尚、α窒化ケイ素
からβ窒化ケイ素への変態温度は、成形体に含まれる焼
結助剤の種類及びその添加量により変化するが、その成
形体の焼結温度と得られた焼結体のα結晶化率との相関
関係から求めることができる。又、α結晶化率はＸ線回
折により測定することができる。

【００２５】その後、１次焼結体は、１０気圧以上の窒
素ガス雰囲気中にてβ相への変態温度以上の温度で、α
相が残存し且つ相対密度が９９％以上となるまで２次焼
結される。この２次焼結により、得られる焼結体中の気
孔の最大寸法を３０μｍ以下にすることができる。又、
全てβ相とせずにα相が残存する範囲で焼結を止めるこ
とにより、過焼結により発生する窒化ケイ素異常成長結
晶粒や凝集粒の最大寸法を３０μｍ以下に抑えることが
できる。好ましくは、α相をα結晶化率で５〜３０％程
度残存させることによって、β相の柱状結晶とα相の微
細結晶との組み合わせによる緻密化が一層進行し、破壊
の起点となる気孔の生成を更に少なくすることができ
る。

【００２６】以上説明した本発明方法によれば、破壊の
起点となる要因、即ち焼結体内部に存在する不純物、気
孔又は窒化ケイ素異常成長結晶粒の最大寸法を３０μｍ
以下に抑えることが可能となり、その結果窒化ケイ素焼
結体の材質本来の強度特性が発現され、室温から中高温
で１０００ＭＰａ以上の強度を安定して得ることができ
且つ強度のバラツキも大幅に減少するので、その信頼性
は従来に比べて格段に上昇する。

【００２７】

【実施例】平均粒径０.４μｍ及び最大粒径５μｍで、
α結晶化率９６％のＳｉ₃Ｎ₄粉末９１重量％に、焼結助
剤としてそれぞれの平均粒径が０.８μｍ、０.４μｍ及
び０.５μｍで最大粒径が共に５μｍのＹ₂Ｏ₃粉末、Ａ
ｌ₂Ｏ₃粉末及びＭｇＯ粉末を各々５重量％、３重量％及
び１重量％添加し、ナイロン製ボールミルにてエタノー
ル中で１００時間の湿式混合を行った。

【００２８】この混合溶液を３０μｍメッシュで篩分け
し、３０μｍを越える不純物等の粒子を除去した。篩を
通過した混合溶液を乾燥して得られた原料混合粉末を、
３０００ｋｇ／ｃｍ²の圧力下に４０×５×８ｍｍの形
状に冷間静水圧成形し、相対密度５１％の成形体を得
た。

【００２９】次に、得られた成形体のβ変態温度を測定
したところ１５２０℃であり、１５００℃において３０
分の焼結で相対密度６８％及び２時間の焼結で相対密度
８０％となることを確認した後、成形体を窒素ガス雰囲
気中にて１５００℃で３時間予備焼結し、引き続いて１
５５０℃で３時間の１次焼結を行った。得られた１次焼
結体のα結晶化率は５５％であった。その後、１０００
気圧の窒素ガス雰囲気中にて１６５０℃で３時間の２次
焼結を行い、相対密度９９.２％及びα結晶化率７％の
焼結体を得た。

【００３０】更に、比較例として、上記と同様の方法で
あるが下記ａ〜ｇの条件のみを変えて焼結体をそれぞれ
製造した； (ａ) 平均粒径５μｍのＳｉ₃Ｎ₄粉末を使用する (ｂ) 平均粒径３０μｍのＦｅ₂Ｏ₃を１００ｐｐｍ混入
し、篩分けせず (ｃ) 成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ²で成形体の相対密
度４３％とする (ｄ) １５００℃で３０分予備焼結し、相対密度６８％
とする (ｅ) １５５０℃で６時間１次焼結し、α結晶化率２５
％とする (ｆ) １６００℃で３時間１次焼結し、α結晶化率３０
％とする (ｇ) １７００℃で３時間２次焼結し、α結晶化率０％
とする

【００３１】得られた各焼結体の複数の試料について、
ＪＩＳＲ１６０１に準拠して３点曲試験を実施した。
その後、破壊により発生した扇状の亀裂の集中点を電子
顕微鏡で観察し、破壊の起点の種類及びその最大寸法を
調べ、結果を本発明例の各焼結体については表１に及び
比較例の各試料については表２に、それぞれ試料毎に示
した。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１の結果から、本発明例の各試料におい
ては、不純物、気孔、窒化ケイ素異常成長結晶粒という
欠陥が少なく且つその寸法も小さく制御されているの
で、これらの欠陥が破壊の起点となることが少なく、材
質本来の強度特性の発現による極めて高い３点曲げ強度
が得られ、しかもそのワイブル係数は２１以上と従来と
比較して強度のバラツキも非常に小さいことが判った。

【００３４】

【表２】３点曲げ強度破壊の起点比較例試料常温(ＭＰａ) 種類寸法(μｍ) ａ（平均粒径５μｍのＳｉ₃Ｎ₄粉末を使用する）１１２５０気孔３０２９９５異常粒５７３１１６０異常粒３９４１３６５異常粒３３５１１５５気孔３９ｂ（平均粒径３０μｍのＦｅ₂Ｏ₃を１００ｐｐｍ混入し、篩分けせず）１９５０不純物４１２８００不純物４８３９３０不純物３６４１１１０不純物３０５１０２０不純物３３ｃ（成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ²で成形体の相対密度４３％とする）１１１８０気孔３９２１３５０気孔３８３９８０気孔４５４１２１０異常粒４４５１１３０気孔４１ｄ（１５００℃で３０分予備焼結し、相対密度６８％とする）１１２５０異常粒３３２１１００気孔４１３１４２０異常粒３０４１３３０異常粒３３５１１５０気孔４７ｅ（１５５０℃で６時間１次焼結し、α結晶化率２５％とする）１９８０気孔４１２８４５気孔５１３９２０気孔４５４１２００異常粒３６５１００５気孔５４ｆ（１６００℃で３時間１次焼結し、α結晶化率３０％とする）１８８５気孔５３２９９５気孔３８３１１２０異常粒５１４１０９５気孔５３５１１６０異常粒４８ｇ（１７００℃で３時間２次焼結し、α結晶化率０％とする）１９５０異常粒５７２８８５異常粒５３３１００５異常粒５２４９４５異常粒５１５１２１５異常粒４２

【００３５】表２の結果から判るように、比較例ａでは
平均粒径５μｍのＳｉ₃Ｎ₄粉末を使用したため、窒化ケ
イ素異常成長粒と、成形体中の粉末の不均一充填が原因
と思われる気孔が破壊の起点となっている。比較例ｂで
は不純物として平均粒径３０μｍのＦｅ₂Ｏ₃を１００ｐ
ｐｍ混入し且つ篩分けを実施していないので、いずれの
試料においても不純物が破壊の起点となっている。比較
例ｃでは成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ²で成形体の相対
密度を４３％と低く成形したので、成形体中の気孔が焼
結後も残存し、この残存した気孔と、その気孔中に生成
した窒化ケイ素異常成長結晶粒が破壊の起点となってい
る。

【００３６】比較例ｄでは予備焼結を１５００℃で３０
分と短縮したため、相対密度が６８％と８０％より低く
なり、しかも液相の生成が均一化する前にβ変態温度以
上での１次焼結に移ることとなり、これにより発生した
気孔と異常成長結晶粒が破壊の起点となっている。比較
例ｅでは１次焼結を１５５０℃で６時間と延長したた
め、α結晶化率が２５％とβ化が進行し過ぎ、緻密化が
阻まれて発生した気孔と異常成長結晶粒とが破壊の起点
となっている。比較例ｆは１次焼結温度を高くして１６
００℃で３時間としたため、比較例ｅと同様に緻密化が
阻まれて発生した気孔と異常成長結晶粒とが破壊の起点
となっている。

【００３７】比較例ｇでは２次焼結温度を高くして１７
００℃で３時間としたため、α結晶化率が０％と過焼結
の状態となり、全ての試料も異常成長結晶粒が破壊の起
点となっている。この様に、いずれの比較例において
も、３０μｍ以上の不純物、気孔又は窒化ケイ素異常成
長結晶粒が破壊の起点となっており、表１の本発明例の
試料と比較して３点曲げ強度の低下が著しい。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、破壊の起点となる欠陥
（不純物、気孔、窒化ケイ素異常成長粒）の大きさを製
造条件の厳密な管理により３０μｍ以下に抑えることに
より、結晶粒の大きさ等の組織の効果に支配された材質
本来の強度特性が発現し、室温から中高温で１０００Ｍ
Ｐａ以上の強度が得られ、しかも強度のバラツキが小さ
く、信頼性の高い窒化ケイ素焼結体を提供することがで
きる。

【００３９】かかる本発明の窒化ケイ素焼結体は、自動
車エンジン等の内燃機関の部材をはじめ、常温から中高
温（通常１１００℃まで）での強度が必要とされる分野
において、従来の金属材料に代わり得る構造用材料とし
て期待される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山川晃兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対密度が９９％以上であり、母相を構
成する窒化ケイ素が主たるβ相以外にα相を含み、β相
窒化ケイ素である柱状結晶の平均粒径が長軸方向で１０
μｍ以下であって、焼結体内部に存在する不純物、気孔
又は窒化ケイ素異常成長結晶粒の最大寸法が３０μｍ以
下であることを特徴とする窒化ケイ素焼結体。
【請求項２】母相を構成する窒化ケイ素が、α結晶化
率で５〜３０％のα相を含むことを特徴とする、請求項
１に記載の窒化ケイ素焼結体。
【請求項３】室温から１１００℃の中高温で３点曲げ
強度が１０００ＭＰａ以上であることを特徴とする、請
求項１又は２記載の窒化ケイ素焼結体。
【請求項４】平均粒径２μｍ以下且つ最大粒径３０μ
ｍ以下であってα結晶化率５０％以上の窒化ケイ素粉末
と、平均粒径２μｍ以下且つ最大粒径３０μｍ以下であ
ってＡｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉの酸化物又はそれらの複合
酸化物の少なくとも１種からなる焼結助剤粉末５〜１５
重量％とを混合し、得られた最大粒径３０μｍを越える
粒子を含まない原料混合粉末を相対密度が４５％以上と
なるように成形し、成形体を不活性ガス雰囲気中にてβ
相への変態温度未満で且つ液相生成温度以上の温度で相
対密度８０％以上まで予備焼結した後、β相への変態温
度以上の温度でα結晶化率が４０％以上に留まる範囲で
１次焼結し、更に１０気圧以上の窒素ガス雰囲気中にて
β相への変態温度以上の温度でα相が残存し且つ相対密
度が９９％以上となるまで２次焼結することを特徴とす
る窒化ケイ素焼結体の製造方法。
【請求項５】焼結助剤粉末として、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｔｉの酸化物又はそれらの複合酸化物のほかに、平
均粒径２μｍ以下且つ最大粒径３０μｍ以下のＹ又は希
土類元素の酸化物又はそれらの複合酸化物を更に添加す
ることを特徴とする、請求項４記載の窒化ケイ素焼結体
の製造方法。
【請求項６】２次焼結において、α相がα結晶化率で
５〜３０％含まれるように焼結することを特徴とする、
請求項４又５記載の窒化ケイ素焼結体の製造方法。