JPH068166B2 - 炭化珪素粉末の製造方法 - Google Patents
炭化珪素粉末の製造方法Info
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- JPH068166B2 JPH068166B2 JP60085918A JP8591885A JPH068166B2 JP H068166 B2 JPH068166 B2 JP H068166B2 JP 60085918 A JP60085918 A JP 60085918A JP 8591885 A JP8591885 A JP 8591885A JP H068166 B2 JPH068166 B2 JP H068166B2
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- powder
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炭化珪素粉末の製造方法に関し、詳しくは、
ディーゼルエンジンやガスタービンエン等における、耐
熱性の特に必要とされる耐熱部材に適用するセラミック
部材を製造するための、優れた低温焼結性を有する2H
型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末の製造方法にか
かる。
ディーゼルエンジンやガスタービンエン等における、耐
熱性の特に必要とされる耐熱部材に適用するセラミック
部材を製造するための、優れた低温焼結性を有する2H
型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末の製造方法にか
かる。
従来、焼結セラミック部材を製造するための原料セラミ
ック材料として炭化珪素粉末が広く採用されている。
ック材料として炭化珪素粉末が広く採用されている。
そして、このような焼結セラミック部材を製造するため
の炭化珪素粉末原料としては、2H型炭化珪素を主成分
とする炭化珪素粉末が低温焼結性に優れていることから
望ましい。
の炭化珪素粉末原料としては、2H型炭化珪素を主成分
とする炭化珪素粉末が低温焼結性に優れていることから
望ましい。
ところで、この2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素
粉末の製造方法として、 Al化合物の存在下で酸化珪素の微粉末と炭素粉末
とを高温にて反応させて、 SiO+2C=SiC+CO SiO2+3C=SiC+2CO により示されるような固相/気相による化学反応によっ
て、2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末を生成
させる方法(例えば、特開昭58−49611号等)。
粉末の製造方法として、 Al化合物の存在下で酸化珪素の微粉末と炭素粉末
とを高温にて反応させて、 SiO+2C=SiC+CO SiO2+3C=SiC+2CO により示されるような固相/気相による化学反応によっ
て、2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末を生成
させる方法(例えば、特開昭58−49611号等)。
Al化合物の存在下でSi3N4の微粉末と炭素粉
末とを高温にて気相による化合反応によって、2H型炭
化珪素を主成分とする炭化珪素粉末を生成させる方法
(例えば、特開昭59−116116号等)。
末とを高温にて気相による化合反応によって、2H型炭
化珪素を主成分とする炭化珪素粉末を生成させる方法
(例えば、特開昭59−116116号等)。
等の製造方法が採用されている。
上述のような従来の技術の現状に鑑み、本発明が解決し
ようとする問題点は、上述のような従来の2H型炭化珪
素を主成分とする炭化珪素粉末の製造方法において、 の方法においては反応に供した炭素粉末の残存量が多
いことから、この残存炭素粉末を燃焼除去させようとす
るとSiCが酸化されてSiO2が再び生成されるた
め、さらに、SiO2を除去させる操作が必要となる。
ようとする問題点は、上述のような従来の2H型炭化珪
素を主成分とする炭化珪素粉末の製造方法において、 の方法においては反応に供した炭素粉末の残存量が多
いことから、この残存炭素粉末を燃焼除去させようとす
るとSiCが酸化されてSiO2が再び生成されるた
め、さらに、SiO2を除去させる操作が必要となる。
の方法においては生成された2H型炭化珪素を主成分
とする炭化珪素粉末中に混在するアルミニウムの除去が
困難である。
とする炭化珪素粉末中に混在するアルミニウムの除去が
困難である。
ということである。
従って、本発明の技術的課題とするところは、原料とし
て珪素及びアルミニウムの硫化物粉末の混合粉末を使用
して、アルミニウムの存在下における珪素と炭素との気
相による化学反応により2H型炭化珪素を主成分とする
炭化珪素粉末を生成させることによって、低温焼結性に
優れしかも焼結体の強度が高温まで低下することのない
2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末の製造を、
安価でしかも高収率にて製造することにある。
て珪素及びアルミニウムの硫化物粉末の混合粉末を使用
して、アルミニウムの存在下における珪素と炭素との気
相による化学反応により2H型炭化珪素を主成分とする
炭化珪素粉末を生成させることによって、低温焼結性に
優れしかも焼結体の強度が高温まで低下することのない
2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末の製造を、
安価でしかも高収率にて製造することにある。
このような従来の技術における問題点に鑑み、本発明に
おける従来の技術の問題点を解決するための手段は、珪
素硫化物粉末を珪素含有量にて100重量部と、アルミ
ニウム硫化物粉末をアルミニウム含有量にて0.3〜2
重量部とからなる混合粉末を流動粒子反応炉に装填させ
る工程と、 前記流動粒子反応炉内に装填された前記混合粉末を、1
250〜1550℃に加熱保持した状態で前記流動粒子
反応炉の底部に配設された多孔板のガス吹出口から水素
と炭化水素ガスとからなる混合ガスを送給させることに
より流動させて、この混合粉末と混合ガスとの気相によ
る化学反応によって、2H型炭化珪素を主成分とする炭
化珪素粉末を生成させることを特徴とする炭化珪素粉末
の製造方法からなっている。
おける従来の技術の問題点を解決するための手段は、珪
素硫化物粉末を珪素含有量にて100重量部と、アルミ
ニウム硫化物粉末をアルミニウム含有量にて0.3〜2
重量部とからなる混合粉末を流動粒子反応炉に装填させ
る工程と、 前記流動粒子反応炉内に装填された前記混合粉末を、1
250〜1550℃に加熱保持した状態で前記流動粒子
反応炉の底部に配設された多孔板のガス吹出口から水素
と炭化水素ガスとからなる混合ガスを送給させることに
より流動させて、この混合粉末と混合ガスとの気相によ
る化学反応によって、2H型炭化珪素を主成分とする炭
化珪素粉末を生成させることを特徴とする炭化珪素粉末
の製造方法からなっている。
以下、本発明の作用について説明する。
本発明法において、珪素硫化物混合粉末に添加するアル
ミニウムの硫化物はアルミニウムとしての含有量が珪素
としての含有量に対して2重量部を越えると、生成され
た2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末中への不
純物として0.5%程度のアルミニウムが混入し、その
炭化珪素粉末から製作された炭化珪素焼結体の高温強度
を劣化させることから好ましくない。
ミニウムの硫化物はアルミニウムとしての含有量が珪素
としての含有量に対して2重量部を越えると、生成され
た2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末中への不
純物として0.5%程度のアルミニウムが混入し、その
炭化珪素粉末から製作された炭化珪素焼結体の高温強度
を劣化させることから好ましくない。
とりわけ、好ましいアルミニウム含有量は0.3%〜
1.0重量部であり、この範囲であれば生成された炭化
珪素粉末中の2H型炭化珪素の比率を95%以上とさせ
ることができるとともに、混入アルミニウム量を0.1
%程度以下とすることができるのである。
1.0重量部であり、この範囲であれば生成された炭化
珪素粉末中の2H型炭化珪素の比率を95%以上とさせ
ることができるとともに、混入アルミニウム量を0.1
%程度以下とすることができるのである。
なお、アルミニウムの硫化物を添加しない場合において
は、生成された炭化珪素粉末中の2H型炭化珪素の比率
は20%にも達しない。
は、生成された炭化珪素粉末中の2H型炭化珪素の比率
は20%にも達しない。
また、本発明法において、流動粒子反応炉内に装填され
た珪素硫化物とアルミニウム硫化物との混合粉末を、流
動粒子反応炉の底部に配設された多孔板のガス吹出口か
ら吹出された水素と炭化水素ガスとからなる混合ガスに
よりを流動させることとしているのは、上記混合粉末と
上記混合ガスとの接触を充分なものとして、2H型炭化
珪素を主成分とする炭化珪素粉末の生成反応を促進させ
るためである。
た珪素硫化物とアルミニウム硫化物との混合粉末を、流
動粒子反応炉の底部に配設された多孔板のガス吹出口か
ら吹出された水素と炭化水素ガスとからなる混合ガスに
よりを流動させることとしているのは、上記混合粉末と
上記混合ガスとの接触を充分なものとして、2H型炭化
珪素を主成分とする炭化珪素粉末の生成反応を促進させ
るためである。
また、本発明法において、流動粒子反応炉内に装填され
た珪素硫化物とアルミニウム硫化物とからなる混合粉末
と、水素と炭化水素ガスとからなる混合ガスとの反応温
度を1250〜1550℃としているのは、反応温度が
1250℃未満では2H型炭化珪素を主成分とする炭化
珪素粉末の生成速度は遅く、一方、1550℃を越える
と生成された2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉
末の粒子が粗大化して焼結処理に適さないからである。
た珪素硫化物とアルミニウム硫化物とからなる混合粉末
と、水素と炭化水素ガスとからなる混合ガスとの反応温
度を1250〜1550℃としているのは、反応温度が
1250℃未満では2H型炭化珪素を主成分とする炭化
珪素粉末の生成速度は遅く、一方、1550℃を越える
と生成された2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉
末の粒子が粗大化して焼結処理に適さないからである。
そして、反応温度は1350〜1450℃の範囲とする
と、生成された炭化珪素粉末中における2H型炭化珪素
の比率が95%以上となることから望ましい。
と、生成された炭化珪素粉末中における2H型炭化珪素
の比率が95%以上となることから望ましい。
また、上述の方法により生成された炭化珪素粉末におけ
る2H型炭化珪素以外の残部は3C型炭化珪素(β−S
iC)であった。
る2H型炭化珪素以外の残部は3C型炭化珪素(β−S
iC)であった。
なお、生成された炭化珪素粉末中の2H炭化珪素の定量
は以下の方法によった。
は以下の方法によった。
即ち、粉末X線回折(CuKα)の回折ピークの強度か
ら、 V2H=(100α)/(I+α) α=2.53I/(100−0.668I) ここで、 V2H;2H型炭化珪素のVo1%, I;CuKα回折線の2θ=35.6゜のピーク強度を
100とした場合の2θ=33.6゜のピーク強度値で
ある。
ら、 V2H=(100α)/(I+α) α=2.53I/(100−0.668I) ここで、 V2H;2H型炭化珪素のVo1%, I;CuKα回折線の2θ=35.6゜のピーク強度を
100とした場合の2θ=33.6゜のピーク強度値で
ある。
また、本発明法に使用する炭化水素ガスの種類としては
上記反応温度範囲にて効率よく熱分解して炭素を生成す
る炭化水素ガスであればよく、プロピレン,メタン,プ
ロパン,ベンゼン等を好適に適用することができる。
上記反応温度範囲にて効率よく熱分解して炭素を生成す
る炭化水素ガスであればよく、プロピレン,メタン,プ
ロパン,ベンゼン等を好適に適用することができる。
しかし、水素に対するその濃度は反応温度に依存し、多
過ぎると未反応炭素を生成された炭化珪素粉末中に残留
させることから好ましくなく、一方少な過ぎると2H型
炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末の生成反応が充分
に進行しない。
過ぎると未反応炭素を生成された炭化珪素粉末中に残留
させることから好ましくなく、一方少な過ぎると2H型
炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末の生成反応が充分
に進行しない。
そこで、例えばプロピレンの場合においては、1280
℃では6%程度,1540℃では22%程度とするのが
が望ましい。
℃では6%程度,1540℃では22%程度とするのが
が望ましい。
以下、添付図面に基づいて、本発明の1実施例を説明す
る。
る。
まず、平均粒径が5.5μの珪素硫化物を珪素含有量に
して107gと、平均粒径が4μのアルミニウム硫化物
をアルミニウム含有量にして1.3gの比率で、珪素含
有量とアルミニウム含有量として合計108.3gをボ
ールミルで均一に混合した後、転動造粒により平均直径
が0.2〜0.5mm程度の混合粉末粒状3とした。
して107gと、平均粒径が4μのアルミニウム硫化物
をアルミニウム含有量にして1.3gの比率で、珪素含
有量とアルミニウム含有量として合計108.3gをボ
ールミルで均一に混合した後、転動造粒により平均直径
が0.2〜0.5mm程度の混合粉末粒状3とした。
ついで、上述により形成した混合粉末球状粒子3を、孔
径が0.1mmのガス吹出口1aを約3mmの間隔で多数有
する多孔板1を底部に配設した縦型の流動粒子反応炉2
(直径;80mm,高さ;400mmの寸法を有する炭化珪
素焼結体により製作された反応筒)内に100gを装填
した。
径が0.1mmのガス吹出口1aを約3mmの間隔で多数有
する多孔板1を底部に配設した縦型の流動粒子反応炉2
(直径;80mm,高さ;400mmの寸法を有する炭化珪
素焼結体により製作された反応筒)内に100gを装填
した。
その後、第1図に示すように珪素硫化物の融点(約11
00℃)の温度までは水素のみを送給して、混合粉末球
状粒子3を流動粒子反応炉2の下方にて流動させ、その
後、反応温度まで急速に加熱させると同時に炭化水素ガ
スを水素に加えて送給して、第2図に示すように上記混
合粉末給状粒子3を流動させながら反応させて流動粒子
反応炉2の出口から2H型炭化珪素を主成分とする生成
炭化珪素微粉末5を気流に乗せて補集した。
00℃)の温度までは水素のみを送給して、混合粉末球
状粒子3を流動粒子反応炉2の下方にて流動させ、その
後、反応温度まで急速に加熱させると同時に炭化水素ガ
スを水素に加えて送給して、第2図に示すように上記混
合粉末給状粒子3を流動させながら反応させて流動粒子
反応炉2の出口から2H型炭化珪素を主成分とする生成
炭化珪素微粉末5を気流に乗せて補集した。
即ち、1460℃、炭化水素ガスとしてのプロピレン濃
度を水素に対する体積比率にて15%とし残部を水素と
した混合ガスを用いて、第2図に示すように混合粉末球
状粒子3を流動させて、 例えば、アルミニウム蒸気の存在下で、 3SiS2+C3H6+3H2 =3SiC+6H2S(2H型) に示されるような気相による化学反応によって、流動粒
子反応炉2の上部から気流に乗って採取された2H型炭
化珪素を主成分とする生成炭化珪素微粉末5となった。
度を水素に対する体積比率にて15%とし残部を水素と
した混合ガスを用いて、第2図に示すように混合粉末球
状粒子3を流動させて、 例えば、アルミニウム蒸気の存在下で、 3SiS2+C3H6+3H2 =3SiC+6H2S(2H型) に示されるような気相による化学反応によって、流動粒
子反応炉2の上部から気流に乗って採取された2H型炭
化珪素を主成分とする生成炭化珪素微粉末5となった。
次に、上述により製造した平均粒径が0.05μの2H
型炭化珪素(残部は3%のβ−SiC)を主成分とする
生成炭化珪素微粉末5に、非晶質ホウ素粉末の0.22
重量%とカーボンブラックの0.8重量%とを均一に混
合した後、3ton/cm2の静水圧により加圧圧粉成形し
た。
型炭化珪素(残部は3%のβ−SiC)を主成分とする
生成炭化珪素微粉末5に、非晶質ホウ素粉末の0.22
重量%とカーボンブラックの0.8重量%とを均一に混
合した後、3ton/cm2の静水圧により加圧圧粉成形し
た。
このようにして圧粉成形された炭化珪素成形体を、1気
圧の非酸化性雰囲気中において2020℃にて焼結し
た。
圧の非酸化性雰囲気中において2020℃にて焼結し
た。
このようにして製造した炭化珪素焼結体の密度は真密度
に比較して97.5%という高密度に達っし、この炭化
珪素焼結体を用いた3mm+4mm×45mmの大きさの10
本の試験片による3点曲げ強度は、室温において平均7
3Kg/mm2の抗折強度を有するとともに1300℃の高
温大気中においても75Kg/mm2の高抗折強度を確保す
ることができた。
に比較して97.5%という高密度に達っし、この炭化
珪素焼結体を用いた3mm+4mm×45mmの大きさの10
本の試験片による3点曲げ強度は、室温において平均7
3Kg/mm2の抗折強度を有するとともに1300℃の高
温大気中においても75Kg/mm2の高抗折強度を確保す
ることができた。
なお、曲げ試験における試験片の保持スパンは30mmと
した。
した。
以上により明らかなように、本発明にかかる炭化珪素粉
末の製造方法によれば、原料として珪素及びアルミニウ
ムの硫化物粉末の混合粉末を使用して、アルミニウムの
存在下における珪素と炭素との気相による化学反応によ
り2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末を生成さ
せることによって、低温焼結性に優れしかも焼結体の強
度が高温まで低下することのない2H型炭化珪素を主成
分とする炭化珪素粉末の製造を、安価でしかも高収率に
て製造することができる利点がある。
末の製造方法によれば、原料として珪素及びアルミニウ
ムの硫化物粉末の混合粉末を使用して、アルミニウムの
存在下における珪素と炭素との気相による化学反応によ
り2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素粉末を生成さ
せることによって、低温焼結性に優れしかも焼結体の強
度が高温まで低下することのない2H型炭化珪素を主成
分とする炭化珪素粉末の製造を、安価でしかも高収率に
て製造することができる利点がある。
また、一般にアルミニウムを存在させて2H型炭化珪素
を主成分とする炭化珪素粉末を生成させる場合、通常は
Al2O3が用いられるが、不純物として反応後に混入
されることから酸化物の場合においては、900〜10
00℃以上で炭化珪素焼結体の強度が低下傾向となるの
に対して、本発明法の炭化珪素粉末の製造方法によれ
ば、このような高温における強度低下を生じないという
利点がある。
を主成分とする炭化珪素粉末を生成させる場合、通常は
Al2O3が用いられるが、不純物として反応後に混入
されることから酸化物の場合においては、900〜10
00℃以上で炭化珪素焼結体の強度が低下傾向となるの
に対して、本発明法の炭化珪素粉末の製造方法によれ
ば、このような高温における強度低下を生じないという
利点がある。
とりわけ、反応中間生成物として揮発性の珪素の硫化物
とする化学反応形態を採用したことによって、気相にて
効率よく2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素微粉末
を製造することができるのである。
とする化学反応形態を採用したことによって、気相にて
効率よく2H型炭化珪素を主成分とする炭化珪素微粉末
を製造することができるのである。
ちなみに、珪素の硫化物としてはSiS,SiS2が知
られており、SiS2の融点は1090℃,沸点は11
30℃である。
られており、SiS2の融点は1090℃,沸点は11
30℃である。
また、アルミニウムの硫化物としてAl2S3が知ら
れ、その沸点と融点はそれぞれ1100℃と1550℃
である。
れ、その沸点と融点はそれぞれ1100℃と1550℃
である。
第1図は、流動粒子反応炉の底部に配設された多孔板の
ガス吹出口から水素を送給している状態における、混合
粉末球状粒子の流動状態を示す図, 第2図は、流動粒子反応炉の底部に配設された多孔板の
ガス吹出口から水素と炭化水素ガスとの混合ガスを送給
している状態における、混合粉末球状粒子の流動状態を
示す図である。 1……多孔板, 1a……ガス吹出口, 2……流動粒子反応炉, 3……混合粉末球状粒子, 4……気流案内版, 5……生成炭化珪素微粉末,
ガス吹出口から水素を送給している状態における、混合
粉末球状粒子の流動状態を示す図, 第2図は、流動粒子反応炉の底部に配設された多孔板の
ガス吹出口から水素と炭化水素ガスとの混合ガスを送給
している状態における、混合粉末球状粒子の流動状態を
示す図である。 1……多孔板, 1a……ガス吹出口, 2……流動粒子反応炉, 3……混合粉末球状粒子, 4……気流案内版, 5……生成炭化珪素微粉末,
Claims (1)
- 【請求項1】珪素硫化物粉末を珪素含有量にて100重
量部と、アルミニウム硫化物粉末をアルミニウム含有量
にて0.3〜2重量部とからなる混合粉末を流動粒子反
応炉に装填させる工程と、 前記流動粒子反応炉内に装填された前記混合粉末を、1
250〜1550℃に加熱保持した状態で前記流動粒子
反応炉の底部に配設された多孔板のガス吹出口から水素
と炭化水素ガスとからなる混合ガスを送給させることに
より流動させて、この混合粉末と混合ガスとの気相によ
る化学反応によって、2H型炭化珪素を主成分とする炭
化珪素粉末を生成させることを特徴とする炭化珪素粉末
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60085918A JPH068166B2 (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60085918A JPH068166B2 (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247613A JPS61247613A (ja) | 1986-11-04 |
| JPH068166B2 true JPH068166B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=13872170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60085918A Expired - Lifetime JPH068166B2 (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068166B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0380690B1 (en) * | 1988-07-28 | 1993-01-13 | Fanuc Ltd. | Method of controlling wire tension of a wire-cut discharge machining apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009269798A (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 炭化ケイ素粒子およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-04-22 JP JP60085918A patent/JPH068166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0380690B1 (en) * | 1988-07-28 | 1993-01-13 | Fanuc Ltd. | Method of controlling wire tension of a wire-cut discharge machining apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61247613A (ja) | 1986-11-04 |
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