JPH07157362A - 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックス - Google Patents
高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックスInfo
- Publication number
- JPH07157362A JPH07157362A JP5329732A JP32973293A JPH07157362A JP H07157362 A JPH07157362 A JP H07157362A JP 5329732 A JP5329732 A JP 5329732A JP 32973293 A JP32973293 A JP 32973293A JP H07157362 A JPH07157362 A JP H07157362A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- al2o3
- based ceramic
- toughness
- aluminum oxide
- strength
- Prior art date
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度および高靭性を有するＡｌ2 Ｏ3 基セ
ラミックスを提供する。 【構成】 Ａｌ2 Ｏ3 基セラミックスが、全体に占める
割合で０．１〜３０重量％のＺｒＯ2 、安定化Ｚｒ
Ｏ2 、およびＭｇＯのうちの１種以上が、残部のＡｌ2
Ｏ3 の粒界に分布し、かつ前記Ａｌ2 Ｏ3 粒内に、高温
圧縮加工による塑性変形で形成された転位が、透過型電
子顕微鏡で測定して１×１０4 〜９×１０14cm-2の密度
で存在する組織を有する。
ラミックスを提供する。 【構成】 Ａｌ2 Ｏ3 基セラミックスが、全体に占める
割合で０．１〜３０重量％のＺｒＯ2 、安定化Ｚｒ
Ｏ2 、およびＭｇＯのうちの１種以上が、残部のＡｌ2
Ｏ3 の粒界に分布し、かつ前記Ａｌ2 Ｏ3 粒内に、高温
圧縮加工による塑性変形で形成された転位が、透過型電
子顕微鏡で測定して１×１０4 〜９×１０14cm-2の密度
で存在する組織を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度および高靭性
を有する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）
基セラミックスに関するものである。
を有する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）
基セラミックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般にＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス
が、各種の切削工具や、機械部品および治具などの製造
にエンジニアリングセラミックスとして用いられ、かつ
これが、例えば特公平１−３７３４８号公報に記載され
るように、全体に占める割合で０．１〜３０重量％（以
下、％は重量％を示す）の酸化ジルコニウム（以下、Ｚ
ｒＯ2 で示す）、ＺｒＯ2 に酸化イットリウム、酸化セ
リウム、および酸化マグネシウム（以下、それぞれＹ2
Ｏ3 ，ＣｅＯ2 、およびＭｇＯで示す）のうちの１種以
上を１〜２０モル％の割合で固溶させてなる安定化Ｚｒ
Ｏ2 、およびＭｇＯのうちの１種以上が、残部のＡｌ2
Ｏ3 の粒界に分布した組織をもつことも知られている。
が、各種の切削工具や、機械部品および治具などの製造
にエンジニアリングセラミックスとして用いられ、かつ
これが、例えば特公平１−３７３４８号公報に記載され
るように、全体に占める割合で０．１〜３０重量％（以
下、％は重量％を示す）の酸化ジルコニウム（以下、Ｚ
ｒＯ2 で示す）、ＺｒＯ2 に酸化イットリウム、酸化セ
リウム、および酸化マグネシウム（以下、それぞれＹ2
Ｏ3 ，ＣｅＯ2 、およびＭｇＯで示す）のうちの１種以
上を１〜２０モル％の割合で固溶させてなる安定化Ｚｒ
Ｏ2 、およびＭｇＯのうちの１種以上が、残部のＡｌ2
Ｏ3 の粒界に分布した組織をもつことも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種機械
装置の高性能化および小型化、さらに切削加工の高速化
はめざましく、これに伴ない、上記の各種構造部材や切
削工具にはより一段の強度と靭性が要求されるが、これ
らに適用されている上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 基セラミック
スにおいては、これに十分満足に対応することができる
強度と靭性を具備していないのが現状である。
装置の高性能化および小型化、さらに切削加工の高速化
はめざましく、これに伴ない、上記の各種構造部材や切
削工具にはより一段の強度と靭性が要求されるが、これ
らに適用されている上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 基セラミック
スにおいては、これに十分満足に対応することができる
強度と靭性を具備していないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 基セラミ
ックスに着目し、これの強度および靭性を向上させるべ
く研究を行なった結果、上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 基セラミ
ックスに、高温圧縮加工、望ましくは１３００〜１４０
０℃の温度で、４０〜９０％の加工率で鍛造的高温圧縮
加工を施して、これを塑性変形させると、上記高温圧縮
加工による塑性変形前のＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスにお
けるＡｌ2 Ｏ3 粒内には、通常転位が存在しないか、あ
るいはこれが存在しても透過型電子顕微鏡で測定して高
々１×１０3 cm-2程度の密度（以下、転位密度は透過型
電子顕微鏡による測定値を示す）でしかなかったもの
が、これより一段と高い密度で転位がＡｌ2 Ｏ3 粒内に
形成されるようになり、前記Ａｌ2 Ｏ3 粒内における転
位密度が１×１０4 〜９×１０14cm-2である場合にＡｌ
2 Ｏ3 基セラミックスは一段と高い強度と靭性をもつよ
うになるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 基セラミ
ックスに着目し、これの強度および靭性を向上させるべ
く研究を行なった結果、上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 基セラミ
ックスに、高温圧縮加工、望ましくは１３００〜１４０
０℃の温度で、４０〜９０％の加工率で鍛造的高温圧縮
加工を施して、これを塑性変形させると、上記高温圧縮
加工による塑性変形前のＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスにお
けるＡｌ2 Ｏ3 粒内には、通常転位が存在しないか、あ
るいはこれが存在しても透過型電子顕微鏡で測定して高
々１×１０3 cm-2程度の密度（以下、転位密度は透過型
電子顕微鏡による測定値を示す）でしかなかったもの
が、これより一段と高い密度で転位がＡｌ2 Ｏ3 粒内に
形成されるようになり、前記Ａｌ2 Ｏ3 粒内における転
位密度が１×１０4 〜９×１０14cm-2である場合にＡｌ
2 Ｏ3 基セラミックスは一段と高い強度と靭性をもつよ
うになるという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、全体に占める割合で０．１〜３
０％のＺｒＯ2 、安定化ＺｒＯ2 、およびＭｇＯのうち
の１種以上が、残部のＡｌ2 Ｏ3 粒界に分布し、かつＡ
ｌ2 Ｏ3 粒内に高温圧縮加工による塑性変形で形成され
た転位が１×１０4 〜９×１０14cm-2の密度で存在する
組織を有する、強度および靭性のすぐれたＡｌ2 Ｏ3 基
セラミックスに特徴を有するものである。
なされたものであって、全体に占める割合で０．１〜３
０％のＺｒＯ2 、安定化ＺｒＯ2 、およびＭｇＯのうち
の１種以上が、残部のＡｌ2 Ｏ3 粒界に分布し、かつＡ
ｌ2 Ｏ3 粒内に高温圧縮加工による塑性変形で形成され
た転位が１×１０4 〜９×１０14cm-2の密度で存在する
組織を有する、強度および靭性のすぐれたＡｌ2 Ｏ3 基
セラミックスに特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明のＡｌ2 Ｏ3 基セラミック
スにおいて、ＺｒＯ2 、安定化ＺｒＯ2 、およびＭｇＯ
の含有割合を０．１〜３０％としたのは、その割合が
０．１％未満では十分な焼結性が得られず、この結果所
望の強度および靭性を確保するのが困難となり、一方そ
の割合が３０％を越えると耐摩耗性が低下するようにな
るという理由にもとづくものであり、またＡｌ2 Ｏ3 粒
内の転位密度を１×１０4 〜９×１０14cm-2と定めたの
は、その転位密度が１×１０4 cm-2未満では強度および
靭性に一段の向上効果が得られず、一方転位密度が９×
１０14cm-2を越えると、応力集中によって破壊し易くな
り、高靭性を保持することができないという理由による
ものであり、この１×１０4 〜９×１０14cm-2の転位密
度、望ましくは１×１０6 〜１′×１０11cm-2の転位密
度は、上記の通り通常１３００〜１４００℃の温度で、
４０〜９０％の加工率、望ましくは６０〜９０％の加工
率で鍛造的高温圧縮加工を施すことにより形成すること
ができるものである。
スにおいて、ＺｒＯ2 、安定化ＺｒＯ2 、およびＭｇＯ
の含有割合を０．１〜３０％としたのは、その割合が
０．１％未満では十分な焼結性が得られず、この結果所
望の強度および靭性を確保するのが困難となり、一方そ
の割合が３０％を越えると耐摩耗性が低下するようにな
るという理由にもとづくものであり、またＡｌ2 Ｏ3 粒
内の転位密度を１×１０4 〜９×１０14cm-2と定めたの
は、その転位密度が１×１０4 cm-2未満では強度および
靭性に一段の向上効果が得られず、一方転位密度が９×
１０14cm-2を越えると、応力集中によって破壊し易くな
り、高靭性を保持することができないという理由による
ものであり、この１×１０4 〜９×１０14cm-2の転位密
度、望ましくは１×１０6 〜１′×１０11cm-2の転位密
度は、上記の通り通常１３００〜１４００℃の温度で、
４０〜９０％の加工率、望ましくは６０〜９０％の加工
率で鍛造的高温圧縮加工を施すことにより形成すること
ができるものである。
【０００７】
【実施例】つぎに、この発明のＡｌ2 Ｏ3 基セラミック
スを実施例により具体的に説明する。原料粉末として、
いずれも０．１〜０．８μｍの範囲内の平均粒径を有す
るＡｌ2 Ｏ3 粉末、ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 ：３モル％
含有の安定化ＺｒＯ2 粉末、ＣｅＯ2 ：８モル％含有の
安定化ＺｒＯ2 粉末、ＭｇＯ：９モル％含有の安定化Ｚ
ｒＯ2 粉末、およびＭｇＯ粉末を用意し、これら原料粉
末を表１に示される配合組成に配合し、遊星型ボールミ
ルにて５時間湿式混合した後、乾燥し、プレス成形にて
圧粉体Ａ〜Ｆを形成した。ついで、上記圧粉体Ａ〜Ｆ
を、それぞれＡｒ雰囲気中、１３００℃に１時間保持の
条件で低温予備焼結した後、これに１４００℃の温度で
５０ＭＰａの応力にて表２に示される加工率で鍛造的圧
縮加工を施して塑性変形させることにより本発明Ａｌ2
Ｏ3 基セラミックス（以下、本発明セラミックスとい
う）１〜１０をそれぞれ製造した。また、比較の目的
で、上記圧粉体Ａ〜Ｆを、Ａｒ雰囲気中、１５５０℃に
２時間保持の条件で普通焼結することにより従来Ａｌ2
Ｏ3 基セラミックス（以下、従来セラミックスという）
１〜６をそれぞれ製造した。
スを実施例により具体的に説明する。原料粉末として、
いずれも０．１〜０．８μｍの範囲内の平均粒径を有す
るＡｌ2 Ｏ3 粉末、ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 ：３モル％
含有の安定化ＺｒＯ2 粉末、ＣｅＯ2 ：８モル％含有の
安定化ＺｒＯ2 粉末、ＭｇＯ：９モル％含有の安定化Ｚ
ｒＯ2 粉末、およびＭｇＯ粉末を用意し、これら原料粉
末を表１に示される配合組成に配合し、遊星型ボールミ
ルにて５時間湿式混合した後、乾燥し、プレス成形にて
圧粉体Ａ〜Ｆを形成した。ついで、上記圧粉体Ａ〜Ｆ
を、それぞれＡｒ雰囲気中、１３００℃に１時間保持の
条件で低温予備焼結した後、これに１４００℃の温度で
５０ＭＰａの応力にて表２に示される加工率で鍛造的圧
縮加工を施して塑性変形させることにより本発明Ａｌ2
Ｏ3 基セラミックス（以下、本発明セラミックスとい
う）１〜１０をそれぞれ製造した。また、比較の目的
で、上記圧粉体Ａ〜Ｆを、Ａｒ雰囲気中、１５５０℃に
２時間保持の条件で普通焼結することにより従来Ａｌ2
Ｏ3 基セラミックス（以下、従来セラミックスという）
１〜６をそれぞれ製造した。
【０００８】ついで、この結果得られた各種のセラミッ
クスについて、Ａｌ2 Ｏ3 粒内の転位密度を測定すると
共に、強度および靭性を評価する目的で、曲げ強度およ
び破壊靭性値を測定した。これらの測定結果を表２に示
した。
クスについて、Ａｌ2 Ｏ3 粒内の転位密度を測定すると
共に、強度および靭性を評価する目的で、曲げ強度およ
び破壊靭性値を測定した。これらの測定結果を表２に示
した。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
【発明の効果】表２に示される結果から、高温圧縮加工
による塑性変形によってＡｌ2 Ｏ3 粒内に転位が形成さ
れた本発明セラミックス１〜１０は、いずれも前記転位
が存在しない従来セラミックス１〜６に比して一段とす
ぐれた強度と靭性をもつことが明らかである。上述のよ
うに、この発明のＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスは、極めて
高い強度と靭性を具備するものであるから、これが適用
される各種の産業分野ですぐれた性能を発揮するもので
ある。
による塑性変形によってＡｌ2 Ｏ3 粒内に転位が形成さ
れた本発明セラミックス１〜１０は、いずれも前記転位
が存在しない従来セラミックス１〜６に比して一段とす
ぐれた強度と靭性をもつことが明らかである。上述のよ
うに、この発明のＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスは、極めて
高い強度と靭性を具備するものであるから、これが適用
される各種の産業分野ですぐれた性能を発揮するもので
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】 全体に占める割合で０．１〜３０重量％
の酸化ジルコニウム、安定化酸化ジルコニウム、および
酸化マグネシウムのうちの１種以上が残部の酸化アルミ
ニウムの粒界に分布し、かつ前記酸化アルミニウム粒内
に、高温圧縮加工による塑性変形で形成された転位が、
透過型電子顕微鏡で測定して１×１０4 〜９×１０14cm
-2の密度で存在する組織を有することを特徴とする高強
度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミック
ス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5329732A JPH07157362A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5329732A JPH07157362A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07157362A true JPH07157362A (ja) | 1995-06-20 |
Family
ID=18224660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5329732A Pending JPH07157362A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07157362A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004103615A1 (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-02 | Japan Science And Technology Agency | 焼結体切削工具の表面強靱化方法及び高寿命焼結体切削工具 |
| EP1570953A1 (en) * | 2002-10-15 | 2005-09-07 | Japan Science and Technology Agency | Method for improving toughness of surface of ceramic and ceramic article |
| JPWO2005100283A1 (ja) * | 2004-04-12 | 2008-05-22 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 耐熱衝撃性表面改質方法とその部材 |
| KR20150101945A (ko) * | 2014-02-27 | 2015-09-04 | 티디케이가부시기가이샤 | 페라이트 소결체 및 이것을 사용한 전자 부품, 및 전원 장치 |
| WO2021152043A1 (de) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | Technische Universität Darmstadt | Polykristalline keramik mit verbesserten eigenschaften |
-
1993
- 1993-12-01 JP JP5329732A patent/JPH07157362A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1570953A1 (en) * | 2002-10-15 | 2005-09-07 | Japan Science and Technology Agency | Method for improving toughness of surface of ceramic and ceramic article |
| EP1570953A4 (en) * | 2002-10-15 | 2007-04-25 | Japan Science & Tech Agency | PROCESS FOR IMPROVING SURFACE RESISTANCE OF CERAMIC AND CERAMIC ARTICLE |
| WO2004103615A1 (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-02 | Japan Science And Technology Agency | 焼結体切削工具の表面強靱化方法及び高寿命焼結体切削工具 |
| JPWO2005100283A1 (ja) * | 2004-04-12 | 2008-05-22 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 耐熱衝撃性表面改質方法とその部材 |
| KR20150101945A (ko) * | 2014-02-27 | 2015-09-04 | 티디케이가부시기가이샤 | 페라이트 소결체 및 이것을 사용한 전자 부품, 및 전원 장치 |
| WO2021152043A1 (de) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | Technische Universität Darmstadt | Polykristalline keramik mit verbesserten eigenschaften |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001226 |