JPH0745349B2 - 繊維強化セラミックスの製造方法 - Google Patents
繊維強化セラミックスの製造方法Info
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- JPH0745349B2 JPH0745349B2 JP63118849A JP11884988A JPH0745349B2 JP H0745349 B2 JPH0745349 B2 JP H0745349B2 JP 63118849 A JP63118849 A JP 63118849A JP 11884988 A JP11884988 A JP 11884988A JP H0745349 B2 JPH0745349 B2 JP H0745349B2
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- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/597—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon oxynitride, e.g. SIALONS
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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、SiCホイスカ（whiskers）及び／又はβ−Si3
N4ホイスカにより強化した酸窒化珪素（Si2N2O）が主体
の繊維強化セラミックスの製造方法に関する。
N4ホイスカにより強化した酸窒化珪素（Si2N2O）が主体
の繊維強化セラミックスの製造方法に関する。
［従来の技術］ 近年、切削工具、セラミックバルブ等の自動車エンジン
部材、ガスタービンロータ等の熱機関部材に使用する高
強度、高靭性かつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性、耐熱
性に優れたセラミック材料が求められている。
部材、ガスタービンロータ等の熱機関部材に使用する高
強度、高靭性かつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性、耐熱
性に優れたセラミック材料が求められている。
耐酸化性、耐熱性に優れるセラミックス材料の一つとし
て、酸窒化珪素が知られており、その出発原料としてSi
3N4、SiO2及びSiC粉末を選定し、これらの混合物を焼結
して高温強度の高いセラミックス材料を得る製造方法
（例えば、特開昭54−123110号公報）や、出発原料とし
てSi3N4、SiO2及びCeO2を選定し、これらの混合物を焼
結して高強度の酸窒化珪素焼結体を得る製造方法（昭和
62年窯業協会年会、予稿集3A25）が知られている。
て、酸窒化珪素が知られており、その出発原料としてSi
3N4、SiO2及びSiC粉末を選定し、これらの混合物を焼結
して高温強度の高いセラミックス材料を得る製造方法
（例えば、特開昭54−123110号公報）や、出発原料とし
てSi3N4、SiO2及びCeO2を選定し、これらの混合物を焼
結して高強度の酸窒化珪素焼結体を得る製造方法（昭和
62年窯業協会年会、予稿集3A25）が知られている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記出発原料を選定する従来の酸窒化珪
素焼結体の製造方法には、次のような問題点が残されて
いる。
素焼結体の製造方法には、次のような問題点が残されて
いる。
即ち、得られた酸窒化珪素焼結体は耐熱性、耐酸化性に
優れ、かつ高強度であるが、十分な靭性を有していない
のである。
優れ、かつ高強度であるが、十分な靭性を有していない
のである。
また、Si3N4＋SiO2→2Si2N2Oの反応は緩慢なため、未反
応のSi3N4やSiO2が酸窒化珪素焼結体中に残留し好まし
くない。特に、SiO2の残留は、上記焼結体の熱間特性に
悪影響を与えやすい。一方、SiO2、Si3N4の残留量を低
減するために反応焼結時間を長くすると、上記反応によ
りいったん得られた酸窒化珪素の分解揮発の発生により
ポアが生じたり、酸窒化珪素の粒成長が進みすぎたりし
て、強度の低下を招きやすくなる。
応のSi3N4やSiO2が酸窒化珪素焼結体中に残留し好まし
くない。特に、SiO2の残留は、上記焼結体の熱間特性に
悪影響を与えやすい。一方、SiO2、Si3N4の残留量を低
減するために反応焼結時間を長くすると、上記反応によ
りいったん得られた酸窒化珪素の分解揮発の発生により
ポアが生じたり、酸窒化珪素の粒成長が進みすぎたりし
て、強度の低下を招きやすくなる。
このように、製造過程（焼結過程）で起きる種々の反応
のため、同一の焼成条件で得られたセラミックス材料、
例えば酸窒化珪素焼結体の成分組成が近似していても、
その熱間特性、機械強度等は出発原料にどのような成分
を選定したかで著しく異なるのである。
のため、同一の焼成条件で得られたセラミックス材料、
例えば酸窒化珪素焼結体の成分組成が近似していても、
その熱間特性、機械強度等は出発原料にどのような成分
を選定したかで著しく異なるのである。
一方、マトリックス中に繊維を存在させてマトリックス
の高強度化ができるのと同様にSiCホイスカの添加によ
って、アルミナ、ムライト等の靭性を向上することは既
に知られていることである。しかし、SiCホイスカの添
加は必ずしもセラミックの靭性を上昇させるものではな
い。例えば、Si3N4にSiCホイスカを添加して焼結させて
も、靭性の向上が若干見られる程度に過ぎず、熱機関部
材に適用するには不十分である。
の高強度化ができるのと同様にSiCホイスカの添加によ
って、アルミナ、ムライト等の靭性を向上することは既
に知られていることである。しかし、SiCホイスカの添
加は必ずしもセラミックの靭性を上昇させるものではな
い。例えば、Si3N4にSiCホイスカを添加して焼結させて
も、靭性の向上が若干見られる程度に過ぎず、熱機関部
材に適用するには不十分である。
以上換言すると、熱機関部材に適したセラミック材料と
して酸窒化珪素主体の繊維強化セラミックスは極めて有
望であるが、熱機関部材に要求される特性を満足するに
は至っていない。
して酸窒化珪素主体の繊維強化セラミックスは極めて有
望であるが、熱機関部材に要求される特性を満足するに
は至っていない。
本発明は上記問題点を解決するためになされ、その目的
は、高強度、高靭性を備え、かつ耐摩耗性、耐欠損性、
耐酸化性及び耐熱性等に優れたセラミック材料を容易に
得ることのできる製造方法を提供することである。
は、高強度、高靭性を備え、かつ耐摩耗性、耐欠損性、
耐酸化性及び耐熱性等に優れたセラミック材料を容易に
得ることのできる製造方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の採用した手段は、 SiCホイスカを含むSiC及びβ−Si3N4ホイスカのなかか
ら選ばれた１種または２種のホイスカ含有成分５〜40重
量％と、 Al、Sc、Ｙ及び希土類元素のなかから選ばれた１種また
は２種以上の酸化物0.5〜30重量％と、 酸窒化珪素成分残部とを主成分とし、 上記SiCホイスカ及び／又はβ−Si3N4ホイスカが少なく
とも全主成分の５重量％以上である繊維強化セラミック
スの製造方法であって、 前記酸窒化珪素成分残部を焼成する原材料がSi3N4、SiO
2及びSi2N2Oの種結晶からなる混合物であることを特徴
とする繊維強化セラミックスの製造方法をその要旨とす
る。
ら選ばれた１種または２種のホイスカ含有成分５〜40重
量％と、 Al、Sc、Ｙ及び希土類元素のなかから選ばれた１種また
は２種以上の酸化物0.5〜30重量％と、 酸窒化珪素成分残部とを主成分とし、 上記SiCホイスカ及び／又はβ−Si3N4ホイスカが少なく
とも全主成分の５重量％以上である繊維強化セラミック
スの製造方法であって、 前記酸窒化珪素成分残部を焼成する原材料がSi3N4、SiO
2及びSi2N2Oの種結晶からなる混合物であることを特徴
とする繊維強化セラミックスの製造方法をその要旨とす
る。
次に、本発明の製造方法にて繊維強化セラミックスを製
造する際の、出発原料について説明する。
造する際の、出発原料について説明する。
SiCホイスカ，β−Si3N4ホイスカとしては、通常市販さ
れるものを使用することができ、その代表的形状は、平
均直径0.2〜５μｍ、平均長さ２〜200μｍである。特
に、Al、Ca、Mg、Ni、Fe、Co、Mn、Cr等のカチオン成分
や、メリライト（Melillite、Si3N4・Y2O3）等の不純物
が少なく、くびれ、枝分れ、面欠陥等の少ないひげ状結
晶であると好ましい。また、上記各ホイスカの表面にB
N、カーボン等のコーティングが施してあってもよい。
れるものを使用することができ、その代表的形状は、平
均直径0.2〜５μｍ、平均長さ２〜200μｍである。特
に、Al、Ca、Mg、Ni、Fe、Co、Mn、Cr等のカチオン成分
や、メリライト（Melillite、Si3N4・Y2O3）等の不純物
が少なく、くびれ、枝分れ、面欠陥等の少ないひげ状結
晶であると好ましい。また、上記各ホイスカの表面にB
N、カーボン等のコーティングが施してあってもよい。
本発明は、このSiCホイスカ及び／又はβ−Si3N4ホイス
カが、全主成分の５重量％より少ないと十分な靭性を示
さない。また、SiCホイスカを含むSiC及びβ−Si3N4ホ
イスカのなかから選ばれた１種または２種のホイスカ含
有成分が５重量％より少ないと、焼結時に酸窒化珪素の
分解を抑えることができないと共に、上記各ホイスカに
よる靭性の向上もない。一方、ホイスカ含有成分が40重
量％を越えると焼結性が悪くなり、所望の繊維強化セラ
ミックスを得ることができない。ホイスカ含有成分が10
〜30重量％であると特に靭性が高くなるとともに焼結性
も良くなり好ましい。
カが、全主成分の５重量％より少ないと十分な靭性を示
さない。また、SiCホイスカを含むSiC及びβ−Si3N4ホ
イスカのなかから選ばれた１種または２種のホイスカ含
有成分が５重量％より少ないと、焼結時に酸窒化珪素の
分解を抑えることができないと共に、上記各ホイスカに
よる靭性の向上もない。一方、ホイスカ含有成分が40重
量％を越えると焼結性が悪くなり、所望の繊維強化セラ
ミックスを得ることができない。ホイスカ含有成分が10
〜30重量％であると特に靭性が高くなるとともに焼結性
も良くなり好ましい。
なお、Si3N4ホイスカには本発明で用いるβ−Si3N4ホイ
スカの他にα−Si3N4ホイスカが存在する。しかし、α
−Si3N4ホイスカをβ−Si3N4ホイスカに替えて添加した
場合、α−Si3N4ホイスカが焼結中に溶解析出過程を経
て結晶変態しβ−Si3N4結晶に転移する。従って、焼結
後にホイスカ形状としてセラミックス中に残留しないの
で、α−Si3N4ホイスカは何ら靭性の向上等に寄与する
ことはなく、本発明の製造方法の出発原料として用いる
ことはできない。
スカの他にα−Si3N4ホイスカが存在する。しかし、α
−Si3N4ホイスカをβ−Si3N4ホイスカに替えて添加した
場合、α−Si3N4ホイスカが焼結中に溶解析出過程を経
て結晶変態しβ−Si3N4結晶に転移する。従って、焼結
後にホイスカ形状としてセラミックス中に残留しないの
で、α−Si3N4ホイスカは何ら靭性の向上等に寄与する
ことはなく、本発明の製造方法の出発原料として用いる
ことはできない。
Al、Sc、Ｙ及び希土類元素のなかから選ばれた１種又は
２種以上の酸化物が0.5重量％より少ないと、焼結性が
悪くなり所望の繊維強化セラミックスを得ることができ
ない。一方、この酸化物が30重量％を越えると、繊維強
化セラミックス中のガラス成分が多くなり過ぎて、強
度、耐熱性、耐酸化性の低下がみられる。
２種以上の酸化物が0.5重量％より少ないと、焼結性が
悪くなり所望の繊維強化セラミックスを得ることができ
ない。一方、この酸化物が30重量％を越えると、繊維強
化セラミックス中のガラス成分が多くなり過ぎて、強
度、耐熱性、耐酸化性の低下がみられる。
酸窒化珪素成分残部を焼成する原材料の一部として選定
したSi3N4とSiO2にできるだけ高純度で微細な粉末を用
いると、高特性な酸窒化珪素焼結体を得ることができ好
ましい。また。上記Si3N4、SiO2以外の原材料として選
定した種結晶のSi2N2Oにできるだけ高純度で微細な結晶
性の良いものを用いると、緻密で高特性な上記焼結体を
得ることができ好ましい。しかも前述した。
したSi3N4とSiO2にできるだけ高純度で微細な粉末を用
いると、高特性な酸窒化珪素焼結体を得ることができ好
ましい。また。上記Si3N4、SiO2以外の原材料として選
定した種結晶のSi2N2Oにできるだけ高純度で微細な結晶
性の良いものを用いると、緻密で高特性な上記焼結体を
得ることができ好ましい。しかも前述した。
Si3N4＋SiO2→2Si2N2O の反応の進行を促進させる。酸窒化珪素成分の原材料混
合物（Si3N4,SiO2,種結晶のSi2N2O）に対する種結晶のS
i2N2Oの配合比率は適宜決定すれば良いが、ホイスカ含
有成分の添加量、即ち重量％が多い場合には、上記Si2N
2Oの配合比率を高めることが好ましい。又、種結晶のSi
2N2Oの配合比率が上記混合物に対して１〜50mol％程度
であると、緻密性等の向上が見られ好ましい。
合物（Si3N4,SiO2,種結晶のSi2N2O）に対する種結晶のS
i2N2Oの配合比率は適宜決定すれば良いが、ホイスカ含
有成分の添加量、即ち重量％が多い場合には、上記Si2N
2Oの配合比率を高めることが好ましい。又、種結晶のSi
2N2Oの配合比率が上記混合物に対して１〜50mol％程度
であると、緻密性等の向上が見られ好ましい。
Al、Sc、Ｙ及び希土類元素の酸化物や、SiO2は初めから
粉末形態である必要はなく、それぞれ金属アルコキシド
溶液及びコロイダルシリカ（シリカゾル）の形態で混合
し、加水分解及び仮焼を経たものを本発明の原料素地と
することも可能である。
粉末形態である必要はなく、それぞれ金属アルコキシド
溶液及びコロイダルシリカ（シリカゾル）の形態で混合
し、加水分解及び仮焼を経たものを本発明の原料素地と
することも可能である。
上記したホイスカ含有成分等を選定した後の本発明によ
る製造工程は、例えば公知のホットプレス法、非酸化性
ガス雰囲気中でのガス圧焼結法等による焼結、HIP法に
よる焼結などの焼成工程である。
る製造工程は、例えば公知のホットプレス法、非酸化性
ガス雰囲気中でのガス圧焼結法等による焼結、HIP法に
よる焼結などの焼成工程である。
なお、酸化物としてAl2O3を選択した場合には、得られ
たセラミックスの酸窒化珪素中にAl2O3の一部又は全部
が固溶してSi2-xAlxO1+xN2-x（Ｏ′−Sialon,O′−サイ
アロン）となっていても差し支えない。また、焼結体特
性に悪影響を与えない程度のY2Si2O7、Ce2Si2O7、Ce
4.67（SiO4）3O等の意図しない結晶相が焼成され、焼結
体中に含まれることになってもよい。
たセラミックスの酸窒化珪素中にAl2O3の一部又は全部
が固溶してSi2-xAlxO1+xN2-x（Ｏ′−Sialon,O′−サイ
アロン）となっていても差し支えない。また、焼結体特
性に悪影響を与えない程度のY2Si2O7、Ce2Si2O7、Ce
4.67（SiO4）3O等の意図しない結晶相が焼成され、焼結
体中に含まれることになってもよい。
［作用・効果］ 酸窒化珪素は、1700℃を越えると 3Si2N2O→Si3N4＋3SiO＋N2 の反応によって急速に分解する。
しかし、本発明の製造方法による焼結過程では、SiCや
β−Si3N4ホイスカが焼結時における酸窒化珪素の分解
を抑制すると共に、Al、Sc、Ｙ及び希土類元素のなかか
ら選ばれた１種または２種以上の酸化物が酸窒化珪素の
焼結を促進するために、十分緻密な繊維強化セラミック
スを得ることができる。しかも、SiCホイスカ及び／又
はβ−Si3N4ホイスカを焼結体中に存在させることによ
り、繊維強化セラミックスに高い靭性を付与することを
可能としている。即ち、上記ホイスカのクラックディフ
レクション、プルアウト効果（引き抜き効果）により、
繊維強化セラミックスは高い靭性を有するのである。な
お、プルアウト効果とは、マトリックスに発生したクラ
ック先端の応力場において、マトリックスからホイスカ
が引き抜かれることにより、クラック先端の応力集中を
著しく低下させ、靭性を向上させる効果である。
β−Si3N4ホイスカが焼結時における酸窒化珪素の分解
を抑制すると共に、Al、Sc、Ｙ及び希土類元素のなかか
ら選ばれた１種または２種以上の酸化物が酸窒化珪素の
焼結を促進するために、十分緻密な繊維強化セラミック
スを得ることができる。しかも、SiCホイスカ及び／又
はβ−Si3N4ホイスカを焼結体中に存在させることによ
り、繊維強化セラミックスに高い靭性を付与することを
可能としている。即ち、上記ホイスカのクラックディフ
レクション、プルアウト効果（引き抜き効果）により、
繊維強化セラミックスは高い靭性を有するのである。な
お、プルアウト効果とは、マトリックスに発生したクラ
ック先端の応力場において、マトリックスからホイスカ
が引き抜かれることにより、クラック先端の応力集中を
著しく低下させ、靭性を向上させる効果である。
さらに、上記ホイスカが焼結体中に存在することによ
り、焼結時酸窒化珪素の粒成長、酸窒化珪素の分解揮発
に基づくポアの発生が抑制され、高強度化がもたらされ
ている。
り、焼結時酸窒化珪素の粒成長、酸窒化珪素の分解揮発
に基づくポアの発生が抑制され、高強度化がもたらされ
ている。
一方、上記ホイスカは前述した Si3N4＋SiO2→2Si2N2O の反応に無関係であるため、本来緩慢な上記反応は、焼
結体中にホイスカが存在することによって一層進行しな
くなる。即ち、ホイスカにより反応が阻外される。しか
しながら、本発明では、上記反応式の左辺の各成分であ
るSi3N4,SiO2の他にSi2N2Oの種結晶を存在させて焼成し
た。従って、この種結晶による上記反応の促進効果が上
述したホイスカによる反応の阻外効果を上回り、Si
3N4、SiO2が未反応のまま残留することが少なくなる。
また、酸窒化珪素を焼成する原材料をSi2N2Oの粉末だけ
とした場合に比べて緻密化しやすいことも確認された。
結体中にホイスカが存在することによって一層進行しな
くなる。即ち、ホイスカにより反応が阻外される。しか
しながら、本発明では、上記反応式の左辺の各成分であ
るSi3N4,SiO2の他にSi2N2Oの種結晶を存在させて焼成し
た。従って、この種結晶による上記反応の促進効果が上
述したホイスカによる反応の阻外効果を上回り、Si
3N4、SiO2が未反応のまま残留することが少なくなる。
また、酸窒化珪素を焼成する原材料をSi2N2Oの粉末だけ
とした場合に比べて緻密化しやすいことも確認された。
以上説明したように、本発明の繊維強化セラミックの製
造方法によれば、５〜40重量％の上記したホイスカのホ
イスカ含有成分と、0.5〜30重量％の上記した酸化物
と、Si3N4、SiO2及びの種結晶のSi2N2Oからなる混合物
とを出発原料に選定し、かつホイスカ含有成分中のホイ
スカを全出発原料の５重量％に調節した後、公知の焼結
法等により成型・焼結するだけで高強度、高靭性を備
え、かつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性及び耐熱性等に
優れた繊維強化セラミックを製造することができる。即
ち、本発明の製造方法は、極めて有益な繊維強化セラミ
ックスを特別な工程を必要とすることなく極めて容易に
得ることが可能な繊維強化セラミックスの製造方法とな
る。
造方法によれば、５〜40重量％の上記したホイスカのホ
イスカ含有成分と、0.5〜30重量％の上記した酸化物
と、Si3N4、SiO2及びの種結晶のSi2N2Oからなる混合物
とを出発原料に選定し、かつホイスカ含有成分中のホイ
スカを全出発原料の５重量％に調節した後、公知の焼結
法等により成型・焼結するだけで高強度、高靭性を備
え、かつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性及び耐熱性等に
優れた繊維強化セラミックを製造することができる。即
ち、本発明の製造方法は、極めて有益な繊維強化セラミ
ックスを特別な工程を必要とすることなく極めて容易に
得ることが可能な繊維強化セラミックスの製造方法とな
る。
［実施例］ 本発明の実施例について説明する。
以下に示す各原料を第１表に示す割合で配合し、ボール
ミルを用いエタノール中で16時間均一に分散混合した
後、乾燥し、造粒して素地粉末とした。
ミルを用いエタノール中で16時間均一に分散混合した
後、乾燥し、造粒して素地粉末とした。
原料 Si3N4:平均粒径0.6μｍ、純度98％、α率90％ SiO2:平均粒径15nm、純度99.9％ Si2N2O:平均粒径１μｍ、純度95％ （以上Si3N4、SiO2、Si2N2Oを表中では酸窒化珪素成分
と表示） Al、Sc、Ｙ及び希土類元素の酸化物（表中では酸化物成
分と表示）：平均粒径２μｍ以下 SiC粉末：平均粒径1.6μｍ、 純度96％、 SiCホイスカ：平均直径0.6μｍ、 長さ10〜80μｍ、 β−Si3N4ホイスカ：平均直径１μｍ、 長さ５〜50μｍ、 この素地粉末を、第１表に示す温度、時間、圧力でホッ
トプレスにより焼結し、4mm×3mm×40mmの寸法に研磨加
工して試料とした。
と表示） Al、Sc、Ｙ及び希土類元素の酸化物（表中では酸化物成
分と表示）：平均粒径２μｍ以下 SiC粉末：平均粒径1.6μｍ、 純度96％、 SiCホイスカ：平均直径0.6μｍ、 長さ10〜80μｍ、 β−Si3N4ホイスカ：平均直径１μｍ、 長さ５〜50μｍ、 この素地粉末を、第１表に示す温度、時間、圧力でホッ
トプレスにより焼結し、4mm×3mm×40mmの寸法に研磨加
工して試料とした。
その後、JIS−R1601に基づく抗折強度、JIS−R1604に基
づく1000℃における抗折強度、破壊靭性（インデンティ
ションマイクロフラクチャー法、荷重10kgによる）につ
いて測定した。また、試料中の結晶相をＸ線回折を用い
て同定し、その結果を上記各試験結果とともに第１表に
記した。
づく1000℃における抗折強度、破壊靭性（インデンティ
ションマイクロフラクチャー法、荷重10kgによる）につ
いて測定した。また、試料中の結晶相をＸ線回折を用い
て同定し、その結果を上記各試験結果とともに第１表に
記した。
なお、電子顕微鏡による試料観察、Ｘ線回折の結果よ
り、SiCホイスカ及び／又はβ−Si3N4ホイスカは他の成
分と化学的に反応することなく試料にホイスカ形状で分
散、残留していることが確認された。
り、SiCホイスカ及び／又はβ−Si3N4ホイスカは他の成
分と化学的に反応することなく試料にホイスカ形状で分
散、残留していることが確認された。
第１表から次のことが判明した。
実施例（試料NO.1〜10）の全ての試料について、抗折
強度、破壊靭性の高い繊維強化セラミックスを得ること
ができた。
強度、破壊靭性の高い繊維強化セラミックスを得ること
ができた。
実施例（試料NO.1〜10）の全ての試料について、Si2N
2Oの焼結、添加したホイスカの残留が確認されていると
ともに、酸窒化珪素成分の原材料であるSi3N4及びSiO2
の残留は認められない。このことは、強度及び靭性の向
上の裏づけである。なお、試料NO.4,6についてのＸ線回
折結果はβ−Si3N4の残留を示しているが、β−Si3N4ホ
イスカの存在を示すものであり、酸窒化珪素成分の原材
料であるSi3N4の残留を示すものではない。
2Oの焼結、添加したホイスカの残留が確認されていると
ともに、酸窒化珪素成分の原材料であるSi3N4及びSiO2
の残留は認められない。このことは、強度及び靭性の向
上の裏づけである。なお、試料NO.4,6についてのＸ線回
折結果はβ−Si3N4の残留を示しているが、β−Si3N4ホ
イスカの存在を示すものであり、酸窒化珪素成分の原材
料であるSi3N4の残留を示すものではない。
比較例（試料NO.13,19,20,21）ではセラミックスを得
ることができたが、実施例と異なりSi2N2Oが添加されて
いないので強度又は靭性の少なくとも一方が十分向上し
ていない。更に、未反応のSi3N4（α−もしくはβ−Si3
N4）の残留も認められる。即ち、Si2N2Oの種結晶を原材
料に用いることによってSi3N4＋SiO2→2Si2N2Oの反応が
促進されていると言える。
ることができたが、実施例と異なりSi2N2Oが添加されて
いないので強度又は靭性の少なくとも一方が十分向上し
ていない。更に、未反応のSi3N4（α−もしくはβ−Si3
N4）の残留も認められる。即ち、Si2N2Oの種結晶を原材
料に用いることによってSi3N4＋SiO2→2Si2N2Oの反応が
促進されていると言える。
比較例（試料NO.13）ではセラミックを焼結するのに
４時間を要している。一方、実施例（試料NO.1）のよう
に0.5時間の短時間で焼結が完了している。しかも、強
度、靭性についても実施例のほうが優れている。
４時間を要している。一方、実施例（試料NO.1）のよう
に0.5時間の短時間で焼結が完了している。しかも、強
度、靭性についても実施例のほうが優れている。
比較例（試料NO.11,16,17,18）では、種結晶としての
Si2N2Oの又は酸化物を出発原料としないため、実施例と
同じ条件で焼成しても焼結時にガラスの生成がなく又は
Si2N2Oの生成が進まず焼結体を得ることができない。
Si2N2Oの又は酸化物を出発原料としないため、実施例と
同じ条件で焼成しても焼結時にガラスの生成がなく又は
Si2N2Oの生成が進まず焼結体を得ることができない。
比較例（試料NO.12,14,15）では、実施例と異なり種
結晶としてのSi2N2Oを出発原料とせず、しかもホイスカ
が５重量％より少ないために、Si2N2Oの分解揮発を抑制
することができず、十分な焼結体を得ることができな
い。
結晶としてのSi2N2Oを出発原料とせず、しかもホイスカ
が５重量％より少ないために、Si2N2Oの分解揮発を抑制
することができず、十分な焼結体を得ることができな
い。
比較例（試料NO.22,23）では、出発原料である酸化物
成分又はホイスカ含有成分が本発明の範囲外であるの
で、焼結性が悪く焼結体を得ることができない。
成分又はホイスカ含有成分が本発明の範囲外であるの
で、焼結性が悪く焼結体を得ることができない。
即ち、ホイスカ含有成分５〜40重量％と、酸化物成分0.
5〜30重量％と、酸窒化珪素成分残部の原材料であるSi3
N4,SiO2及びSi2N2Oの種結晶とを出発原料とし、ホイス
カが少なくとも出発原料、即ちホイスカ含有成分と酸化
物成分と酸窒化珪素成分残部との全主成分の５重量％以
上に調整して焼成すると、高強度、高靭性でかつ耐摩耗
性、耐欠損性、耐酸化性、耐熱性に優れたセラミック材
料を得ることができる。
5〜30重量％と、酸窒化珪素成分残部の原材料であるSi3
N4,SiO2及びSi2N2Oの種結晶とを出発原料とし、ホイス
カが少なくとも出発原料、即ちホイスカ含有成分と酸化
物成分と酸窒化珪素成分残部との全主成分の５重量％以
上に調整して焼成すると、高強度、高靭性でかつ耐摩耗
性、耐欠損性、耐酸化性、耐熱性に優れたセラミック材
料を得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】SiCホイスカを含むSiC及びβ−Si3N4ホイ
スカのなかから選ばれた１種または２種のホイスカ含有
成分５〜40重量％と、 Al、Sc、Ｙ及び希土類元素のなかから選ばれた１種また
は２種以上の酸化物0.5〜30重量％と、 酸窒化珪素成分残部とを主成分とし、 上記SiCホイスカ及び／又はβ−Si3N4ホイスカが少なく
とも全主成分の５重量％以上である繊維強化セラミック
スの製造方法であって、 前記酸窒化珪素成分残部を焼成する原材料がSi3N4、SiO
2及びSi2N2Oの種結晶からなる混合物であることを特徴
とする繊維強化セラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118849A JPH0745349B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 繊維強化セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118849A JPH0745349B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 繊維強化セラミックスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01290566A JPH01290566A (ja) | 1989-11-22 |
| JPH0745349B2 true JPH0745349B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=14746664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63118849A Expired - Lifetime JPH0745349B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 繊維強化セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745349B2 (ja) |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP63118849A patent/JPH0745349B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01290566A (ja) | 1989-11-22 |
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