JPH07109179A - 低熱伝導、高靱性セラミックス - Google Patents
低熱伝導、高靱性セラミックスInfo
- Publication number
- JPH07109179A JPH07109179A JP5278959A JP27895993A JPH07109179A JP H07109179 A JPH07109179 A JP H07109179A JP 5278959 A JP5278959 A JP 5278959A JP 27895993 A JP27895993 A JP 27895993A JP H07109179 A JPH07109179 A JP H07109179A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal conductivity
- high toughness
- low thermal
- component
- fibers
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ＳｉとＡｌの複合酸化物とを原料として複合し
た反応焼結セラミックスを母相とし、ＳｉＣ繊維を複合
させたセラミックス焼結体。 【効果】高強度、高靱性でかつ遮熱性に優れている。
た反応焼結セラミックスを母相とし、ＳｉＣ繊維を複合
させたセラミックス焼結体。 【効果】高強度、高靱性でかつ遮熱性に優れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遮熱性に優れ、高い靱性
を有する低熱伝導、高靱性セラミックスに関する。
を有する低熱伝導、高靱性セラミックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスの靱性を向上させるため、
長短繊維との複合化を行うことは広く知られている。そ
して常圧、ガス圧焼結では焼結時に３次元的に収縮が生
ずるため複合化は困難であり、このためホットプレスや
ＣＶＩ（気相含浸法）、また有機珪素ポリマ−による含
浸などの方法が行われている。
長短繊維との複合化を行うことは広く知られている。そ
して常圧、ガス圧焼結では焼結時に３次元的に収縮が生
ずるため複合化は困難であり、このためホットプレスや
ＣＶＩ（気相含浸法）、また有機珪素ポリマ−による含
浸などの方法が行われている。
【０００３】一方、反応焼結セラミックスでは一般に焼
結時の収縮が極めて小さいため、焼結のみでの繊維との
複合化は可能であり、例えば特開昭６１−９１０６３号
公報、特開昭６１−１９７４７２号公報などの他、数件
の出願が公開公報に示されている。
結時の収縮が極めて小さいため、焼結のみでの繊維との
複合化は可能であり、例えば特開昭６１−９１０６３号
公報、特開昭６１−１９７４７２号公報などの他、数件
の出願が公開公報に示されている。
【発明が解決しようとする課題】上述の公開公報では焼
結によりセラミックスと繊維との複合化を行い靱性の向
上が図られているが、遮熱性が着目されていないため、
繊維にて強化した反応焼結セラミックスの遮熱性が不足
しているという問題がある。
結によりセラミックスと繊維との複合化を行い靱性の向
上が図られているが、遮熱性が着目されていないため、
繊維にて強化した反応焼結セラミックスの遮熱性が不足
しているという問題がある。
【０００４】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は反応焼結セラミックスの低靱性
を改善するとともに、熱伝導率をさらに低下させた低熱
伝導、高靱性セラミックスを提供することにある。
ものであり、その目的は反応焼結セラミックスの低靱性
を改善するとともに、熱伝導率をさらに低下させた低熱
伝導、高靱性セラミックスを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、Ｓｉ、Ｏ、Ｎの全ての元素と、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、の元素群のうち、少なくとも１
種以上の元素とからなり、分散相が互いに隣接するか、
あるいは取囲んでいる２つ以上の相で構成され、かつ繊
維が配されている低熱伝導、高靱性セラミックスが提供
される。
めに本発明によれば、Ｓｉ、Ｏ、Ｎの全ての元素と、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、の元素群のうち、少なくとも１
種以上の元素とからなり、分散相が互いに隣接するか、
あるいは取囲んでいる２つ以上の相で構成され、かつ繊
維が配されている低熱伝導、高靱性セラミックスが提供
される。
【０００６】
【作用】Ｓｉと特定の複合酸化物を原料として複合した
低い熱伝導性の反応焼結セラミックスを母相として繊維
を複合させたので、今までの低靱性が改善でき、低熱伝
導で高靱性を持つセラミックスが得られた。
低い熱伝導性の反応焼結セラミックスを母相として繊維
を複合させたので、今までの低靱性が改善でき、低熱伝
導で高靱性を持つセラミックスが得られた。
【０００７】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。まず、実施例１として平均粒径３μｍ
のＳｉと、Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13（ムライト）とを６５：３
５の重量比となるように秤量し、これに約１．５倍の蒸
留水を加え、ボ−ルミルにより約２０時間混合する。
詳細に説明する。まず、実施例１として平均粒径３μｍ
のＳｉと、Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13（ムライト）とを６５：３
５の重量比となるように秤量し、これに約１．５倍の蒸
留水を加え、ボ−ルミルにより約２０時間混合する。
【０００９】そして、乾燥させた後、加圧ニ−ダを用い
て有機バインダ−と混合して組成物とする。
て有機バインダ−と混合して組成物とする。
【００１０】このようにして得られた組成物は流動性に
優れ、成形時に圧力をかけることにより僅かな間隙にも
十分に浸み込ませることが可能である。
優れ、成形時に圧力をかけることにより僅かな間隙にも
十分に浸み込ませることが可能である。
【００１１】一方、２次元的に繊維状に織り込ませた５
ｃｍ×５ｃｍのＳｉＣ繊維を金型に納め、その表面に上
記の組成物をできるだけ均一な厚さになるように塗布
し、さらにその上に繊維を重ねるというプロセスを繰返
えして、約３ｃｍの厚さで２０層の構成とする。
ｃｍ×５ｃｍのＳｉＣ繊維を金型に納め、その表面に上
記の組成物をできるだけ均一な厚さになるように塗布
し、さらにその上に繊維を重ねるというプロセスを繰返
えして、約３ｃｍの厚さで２０層の構成とする。
【００１２】そしてこの状態にて１０００ｋｇｆ／ｃｍ
2 の圧力をかけて成形体とし、この成形後に取出して、
Ｎ2 雰囲気内で最高５５０℃まで加熱して脱脂した後、
０．９３ＭｐａのＮ2 雰囲気中で最高１４００℃まで加
熱を行い反応焼結させ、さらに酸化雰囲気にて１０００
℃の加熱処理を実施する。
2 の圧力をかけて成形体とし、この成形後に取出して、
Ｎ2 雰囲気内で最高５５０℃まで加熱して脱脂した後、
０．９３ＭｐａのＮ2 雰囲気中で最高１４００℃まで加
熱を行い反応焼結させ、さらに酸化雰囲気にて１０００
℃の加熱処理を実施する。
【００１３】図１はこのようにして得られた材料の構造
の概念図であり、図２は得られた材料の諸特性で、繊維
強化のない材料に比してその特性が向上しており、その
組織をＥＰＭＡで分析した処、Ａｌを含む相は分散相と
して存在している事が判った。
の概念図であり、図２は得られた材料の諸特性で、繊維
強化のない材料に比してその特性が向上しており、その
組織をＥＰＭＡで分析した処、Ａｌを含む相は分散相と
して存在している事が判った。
【００１４】つぎに実施例２として、前記の実施例１に
より得られた材料を加工し、黒鉛ダイスに収納できる大
きさに形成して納め、これを窒素雰囲気にて１４５０℃
に熱し２０ＭＰａの荷重を加えて緻密化を行う。
より得られた材料を加工し、黒鉛ダイスに収納できる大
きさに形成して納め、これを窒素雰囲気にて１４５０℃
に熱し２０ＭＰａの荷重を加えて緻密化を行う。
【００１５】図３はこのようなホットプレス処理した実
施例２と、実施例１との比較を示すが熱伝導率はやや上
昇するものの、強度の大きなものが得られている。
施例２と、実施例１との比較を示すが熱伝導率はやや上
昇するものの、強度の大きなものが得られている。
【００１６】つぎに実施例３であるが、平均粒径３μｍ
のＳｉと、Ａｌ2 ＴｉＯ5 とを６５：３５の重量比とな
るように秤量し、これに約１．５倍の蒸留水を加えてボ
−ルミルにより約２０時間混合する。
のＳｉと、Ａｌ2 ＴｉＯ5 とを６５：３５の重量比とな
るように秤量し、これに約１．５倍の蒸留水を加えてボ
−ルミルにより約２０時間混合する。
【００１７】そして乾燥させた後、加圧ニ−ダを用いて
有機バインダ−と混合して組成物とする。
有機バインダ−と混合して組成物とする。
【００１８】一方、２次元的に繊維状に織り込まれた５
ｃｍ×５ｃｍのＳｉ、Ｔｉ、Ｏ、Ｎを主要構成元素とす
る繊維を金型内に入れ、その表面に前記の組成物をでき
るだけ均一な厚さになるように塗布し、さらにその上に
繊維を重ねるというプロセスを繰返えして厚さが約３ｃ
ｍの２０層の構造とする。
ｃｍ×５ｃｍのＳｉ、Ｔｉ、Ｏ、Ｎを主要構成元素とす
る繊維を金型内に入れ、その表面に前記の組成物をでき
るだけ均一な厚さになるように塗布し、さらにその上に
繊維を重ねるというプロセスを繰返えして厚さが約３ｃ
ｍの２０層の構造とする。
【００１９】この状態にて１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧
力をかけて成形体とし、この成形後に取出してＮ2 の雰
囲気中で最高５５０℃まで加熱して脱脂を行う。ついで
Ｎ2雰囲気内で０．９３ＭＰａの荷重をかけ、最高１４
００℃までの加熱を行って反応焼結させ、さらに酸化雰
囲気にて１０００℃の加熱処理を行う。
力をかけて成形体とし、この成形後に取出してＮ2 の雰
囲気中で最高５５０℃まで加熱して脱脂を行う。ついで
Ｎ2雰囲気内で０．９３ＭＰａの荷重をかけ、最高１４
００℃までの加熱を行って反応焼結させ、さらに酸化雰
囲気にて１０００℃の加熱処理を行う。
【００２０】図４はこのような処理を行った材料のデ−
タであり、その組織のうちマトリックスの部分について
ＥＰＭＡで分析した処、Ｓｉの富んだ相の内にＡｌ、Ｔ
ｉが相分離しており、またＡｌの富んだ相がＴｉの富ん
だ相に囲まれている分離相が形成されていることが判っ
た（図５）。
タであり、その組織のうちマトリックスの部分について
ＥＰＭＡで分析した処、Ｓｉの富んだ相の内にＡｌ、Ｔ
ｉが相分離しており、またＡｌの富んだ相がＴｉの富ん
だ相に囲まれている分離相が形成されていることが判っ
た（図５）。
【００２１】実施例４として、平均粒径３μｍのＳｉ、
非晶質Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13とを、４５：２
０：３５の重量比となるように秤量し、これに約１．５
倍の蒸留水を加えてボ−ルミルにより約２０時間混合す
る。この乾燥後、加圧ニ−ダを用いて有機バインダ−と
混合して組成物とする。
非晶質Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13とを、４５：２
０：３５の重量比となるように秤量し、これに約１．５
倍の蒸留水を加えてボ−ルミルにより約２０時間混合す
る。この乾燥後、加圧ニ−ダを用いて有機バインダ−と
混合して組成物とする。
【００２２】ついで、前記の実施例１、２、３と同様な
工程を行って複合セラミックスを作製し、その特性を調
べた処、図６に示す諸デ−タが得られており、非晶質の
物質の添加によりフォノン散乱が大になって遮熱性が改
善されている。また、得られた材料の組織についてＥＰ
ＭＡで分析した処、Ｓｉ、Ｏのリッチな相の周囲をＳ
ｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎの相が取囲んだ分散相が形成されてい
ることが判った。
工程を行って複合セラミックスを作製し、その特性を調
べた処、図６に示す諸デ−タが得られており、非晶質の
物質の添加によりフォノン散乱が大になって遮熱性が改
善されている。また、得られた材料の組織についてＥＰ
ＭＡで分析した処、Ｓｉ、Ｏのリッチな相の周囲をＳ
ｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎの相が取囲んだ分散相が形成されてい
ることが判った。
【００２３】以上、上述の実施例によって本発明を説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
【００２４】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
Ｓｉと所定の複合酸化物を原料として複合した低い熱伝
導率を備えた反応焼結セラミックスを母相となし、これ
に繊維を複合させたため、高強度で低い熱伝導率を有す
るとともに、高靱性を有するセラミックスを得ることが
できる。
Ｓｉと所定の複合酸化物を原料として複合した低い熱伝
導率を備えた反応焼結セラミックスを母相となし、これ
に繊維を複合させたため、高強度で低い熱伝導率を有す
るとともに、高靱性を有するセラミックスを得ることが
できる。
【図１】本発明の実施例の構造を示す概念図である。
【図２】実施例１にて得られた材料の特性図表図であ
る。
る。
【図３】実施例２と実施例１との特性の図表図である。
【図４】実施例３による材料の特性の図表図である。
【図５】得られた材料における元素のＥＰＭＡによる分
散状態図である。
散状態図である。
【図６】実施例４による材料の特性の図表図である。
Claims (3)
- 【請求項１】Ｓｉ、Ｏ、Ｎの全ての元素と、Ａｌ、Ｔ
ｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、の元素群のうち、少なくとも１種以上
の元素とからなり、分散相が互いに隣接するか、あるい
は取囲んでいる２つ以上の相で構成され、かつ繊維が配
されていることを特徴とする低熱伝導、高靱性セラミッ
クス。 - 【請求項２】上記の繊維がＳｉを含んでいることを特徴
とする請求項１記載の低熱伝導、高靱性セラミックス。 - 【請求項３】前記の元素の複合体は非晶質の分散相を有
することを特徴とする請求項１記載の低熱伝導、高靱性
セラミックス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5278959A JPH07109179A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 低熱伝導、高靱性セラミックス |
| US08/787,995 US6040256A (en) | 1993-10-12 | 1997-01-23 | Method for producing a reaction sintered ceramic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5278959A JPH07109179A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 低熱伝導、高靱性セラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07109179A true JPH07109179A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17604454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5278959A Pending JPH07109179A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 低熱伝導、高靱性セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109179A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0941885A2 (en) | 1998-03-12 | 1999-09-15 | Toyo Roki Seizo Kabushiki Kaisha | Fuel supplying apparatus |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP5278959A patent/JPH07109179A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0941885A2 (en) | 1998-03-12 | 1999-09-15 | Toyo Roki Seizo Kabushiki Kaisha | Fuel supplying apparatus |
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