JPH0769742A - 高強度セラミックス成形体の製造方法 - Google Patents

高強度セラミックス成形体の製造方法

Info

Publication number
JPH0769742A
JPH0769742A JP5235772A JP23577293A JPH0769742A JP H0769742 A JPH0769742 A JP H0769742A JP 5235772 A JP5235772 A JP 5235772A JP 23577293 A JP23577293 A JP 23577293A JP H0769742 A JPH0769742 A JP H0769742A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strength
compression
ceramics
compact
superplastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5235772A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirotoshi Nakayama
裕敏 中山
Mamoru Imuda
守 伊牟田
Naoki Kitamori
直樹 北森
Atsushi Goto
淳 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP5235772A priority Critical patent/JPH0769742A/ja
Publication of JPH0769742A publication Critical patent/JPH0769742A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックス焼結体を機械加工によらずに所
要の3次元形状の高強度成形体を得ることのできる高強
度セラミックス成形体の製造方法を提供する。 【構成】 結晶粒径10ミクロン以下のセラミックス粉
体を常圧焼結して作製した単純形状のセラミックス焼結
体に、1000℃以上の高温,1×10-2/秒以下のひ
ずみ速度で25%以上の圧縮超塑性変形を与えて所要の
3次元形状の高強度成形体を得ることを特徴とする高強
度セラミックス成形体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種構造材として適用
化を図る高強度セラミックス複合材料の作製の基礎とな
る高強度セラミックス成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のセラミックスの成形体を作るに
は、先ずセラミックス粉体を型に入れて予備成形し、次
にこの予備成形体(グリーン)を焼結し、次いでこの焼
結体を機械加工して成形体を作製している。(関連する
先行技術として特開昭62−119005号公報があ
る。)
【0003】ところで、上記の工程には次のような問題
がある。 予備成形体(グリーン)の焼結に於いて、多大の体積
収縮を伴うため、後加工が必要となる。 セラミックス焼結体は難加工材であり、その機械加工
には多大な労力を要し、成形コストの高騰の主要因とな
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、セラ
ミックス焼結体を機械加工によらずに所要の3次元形状
の高強度成形体を得ることのできる高強度セラミックス
成形体の製造方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の高強度セラミックス成形体の製造方法は、結
晶粒径10ミクロン以下のセラミックス粉体を常圧焼結
して作製した単純形状のセラミックス焼結体に、100
0℃以上の高温,1×10-2/秒以下のひずみ速度で2
5%以上の圧縮超塑性変形を与えて所要の3次元形状の
高強度成形体を得ることを特徴とするものである。
【0006】上記セラミックス焼結体は、アルミナ,ジ
ルコニア,マグネシア等の単純酸化物、ムラライト,ハ
イドロキシアパタイト等の複合酸化物の酸化物系セラミ
ックス、シリコンカーバイト,チタンカーバイト等の炭
化物、シリコンナイトライド,アルミナイトライド等の
窒化物の非酸化物系セラミックス、及び前記材料の複合
材料のいずれかよりなる。
【0007】
【作用】上記のように本発明の高強度セラミックス成形
体の製造方法は、常圧焼結の単純形状のセラミックス焼
結体を、1000℃以上の高温,1×10-2/秒以下の
ひずみ速度で25%以上の圧縮超塑性加工して、所要の
3次元形状の成形体とするので、素材であるセラミック
ス焼結体は成形治具との摩擦等による周囲拘束状態での
圧縮変形により、破壊起点となる欠陥(数10μm程度
のポア)が軽減され、曲げ強度が素材よりも大幅に向上
する。またこのように圧縮超塑性加工の1工程で高強度
セラミックス成形体を得ることができるので、機械加工
に比べ省力化され、生産性が向上し、高性能材料を低コ
ストで得ることができる。
【0008】尚、本発明の高強度セラミックス成形体の
製造方法に於いて、素材のセラミックス焼結体を100
0℃以上の高温で、圧縮超塑性加工する理由は、素材の
セラミックス焼結体が圧縮塑性変形し易くするためであ
り、また1×10-2/秒以下のひずみ速度で圧縮塑性加
工する理由は、クロスヘッド速度が変形と共に増加する
ことから素材の真応力が真ひずみに伴い増加するのを抑
えるためである。さらに、セラミックス焼結体を、25
%以上の圧縮超塑性加工する理由は、25%未満の圧縮
超塑性加工では高強度セラミックス成形体が得られない
からである。
【0009】
【実施例】本発明の高強度セラミックス成形体の製造方
法の一実施例を説明する。結晶粒径0.5〜2μmの3
mol%イットリア添加ジルコニア粉体を1500℃,2
時間常圧焼結を行って、図1のa,b,c,dに示す直
径20mm,高さ50mmの正方晶ジルコニア多結晶体1、
直径35mm,高さ10mmの正方晶ジルコニア多結晶体
2、直径35mm,高さ13mmの正方晶ジルコニア多結晶
体3、直径35mm,高さ16mmの正方晶ジルコニア多結
晶体4を作製した。この各正方晶ジルコニア多結晶体
1,2,3,4を夫々図2のaに示す直径25mm,深さ
5mmの凹部5を有する上下の治具6,7間、図2のbに
示す平坦な上下の治具8,9間、図2のcに示す平坦な
上治具8と凹部5を有する下治具7との間、図2のdに
示す凹部5を有する上下の治具6,7間にセットし、1
550℃,クロスヘッド速度0.1mm/minの成形条件
で、上治具6,8を下降し、約5〜10トンの荷重をか
けて圧縮超塑性変形を与えて、夫々図3のa,図3の
b,図3のc,図3のdに示すように成形体10,1
1,12,13を製造した。図3のaの成形体10は、
直径25mm,厚さ5mmの小径部と直径50mm,厚さ5mm
の大径部と直径25mm,厚さ5mmの小径部とよりなる3
段の成形体である。図3のbの成形体11は、直径50
mm,厚さ5mmの1段の成形体である。図3のcの成形体
12は、直径50mm,厚さ5mmの大径部と直径25mm,
厚さ5mmの小径部とよりなる2段の成形体である。図3
のdの成形体13は、直径25mm,厚さ5mmの小径部と
直径50mm,厚さ5mmの大径部と直径25mm,厚さ5mm
の小径部とよりなる3段の成形体である。
【0010】かかる実施例の製造方法における素材であ
る正方晶ジルコニア多結晶体1,2,3,4と、これを
圧縮超塑性加工して得た高強度セラミックス成形体1
0,11,12,13の実物写真を図4のa〜dに示
す。各実施例とも100%以上の圧縮超塑性変形が与え
られて、目的の基本形状に成形されていた。
【0011】然して圧縮超塑性変形による材料特性変化
を強度面から評価するために残存強度評価試験を実施し
た。圧縮超塑性加工が材料特性に与える影響としては、
熱処理によるものと変形によるものが考えられる。そこ
で、圧縮超塑性加工における熱処理,変形,変形方向等
の影響を総合的に判断するために、表1に示す7ケース
(1ケースにつき曲げ試験片数4体)に対し曲げ試験を
実施した。
【0012】
【表1】
【0013】圧縮超塑性加工後の曲げ試験片の内、15
00℃で加工したものは上記実施例とは別途作成した成
形体から、1550℃で加工したものは図3のbの成形
体11から切り出したものであり、これらは曲げ負荷面
が圧縮面と垂直、圧縮面と平行の2種類の曲げ試験片を
用意した。表1のバージン材,熱処理材,圧縮超塑性加
工材の曲げ試験片の直方体の寸法は、3mm×4mm×40
mmである。
【0014】残存強度評価試験は、極超高温材料試験装
置にて実施した。曲げ試験は、JIS R1601の3
点曲げ試験法に準拠して行った。
【0015】曲げ試験結果について、熱処理及び圧縮超
塑性変形に伴う強度変化を図5について示す。熱処理材
の曲げ強度は熱処理温度によらず、略一定値となった。
これに対し圧縮超塑性加工材の曲げ強度は、試験片採取
方向によらず、バージン材強度の2倍弱程度まで向上し
た。
【0016】この圧縮超塑性加工材の強度向上の原因
を、圧縮超塑性変形に伴う組織変化,残留圧縮応
力,内部欠陥の軽減の観点から究明した。バージン
材,熱処理材,圧縮超塑性加工材のX線回折結果を図6
に示す。熱処理材及び圧縮超塑性加工材のX線回折パタ
ーンはバージン材のそれと比較して本質的に変化はな
く、熱処理や圧縮超塑性変形により結晶構造的な変化は
ないことが判明した。また残留応力について、圧縮超塑
性加工直後の成形体には変形に伴う圧縮応力がかなり残
留している可能性があるが、1つの成形体から4体の曲
げ試験片が機械加工により切り出される時点で、曲げ試
験片に残留する圧縮応力はかなり解放される。
【0017】一方、バージン材及び1550℃圧縮超塑
性加工材の曲げ試験片にて観察される内部ポアを代表2
例ずつ図7,図8に示す。図7のa,bに示すバージン
材のポアは大きさ10μm程度のクラック形状であるの
に対して、図8のa,bに示す圧縮超塑性加工材のポア
は大きさ数μm程度のピンホール形状である。このよう
なポアのサイズ及び形状の変化により、破壊起点となり
得る欠陥(ポア)への応力集中は大幅に緩和されて、曲
げ強度が大幅に向上したことが判る。
【0018】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の高強度
セラミックス成形体の製造方法は、常圧焼結の単純形状
のセラミックス焼結体を、1000℃以上の高温,1×
10-2/秒以下のひずみ速度で25%以上の圧縮超塑性
加工して、所要形状の3次元形状の成形体を製造するの
で、素材であるセラミックス焼結体は、成形治具との摩
擦等による周囲拘束状態での圧縮変形により破壊起点と
なる数10μm程度のポアが軽減され、曲げ強度が素材
よりも大幅に向上した高強度セラミックス成形体が得ら
れる。また、このように圧縮超塑性加工の1工程で高強
度セラミックス成形体を製造できるので、機械加工に比
べ省力化され、生産性が向上し、高性能材料を低コスト
で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】a〜dは夫々本発明の高強度セラミックス成形
体の製造方法で用いる素材である正方晶ジルコニア多結
晶体を示す側面図である。
【図2】a〜dは夫々図1のa〜dの正方晶ジルコニア
多結晶体を圧縮超塑性加工するために上下の治具間にセ
ットした状態を示す図である。
【図3】a〜dは夫々図2のa〜dの上治具を下降して
各正方晶ジルコニア多結晶体を圧縮超塑性加工した状態
を示す図である。
【図4】a〜dは夫々図3のa〜dの圧縮超塑性加工に
より得た高強度セラミックス成形体を示す平面写真及び
側面写真である。
【図5】熱処理材と圧縮超塑性加工材の曲げ試験片の熱
処理・超塑性温度に対する3点曲げ強度の変化を示すグ
ラフである。
【図6】バージン材,熱処理材,圧縮超塑性加工材のX
線回折結果を示す図である。
【図7】a,bはバージン材の曲げ試験片に観察される
内部ポアを示すSEM組織写真である。
【図8】a,bは圧縮超塑性加工材の曲げ試験片に観察
される内部ポアを示すSEM組織写真である。
【符号の説明】
1,2,3,4 正方晶ジルコニア多結晶体
(セラミックス焼結体) 10,11,12,13 成形体(高強度成形体)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】a〜dは夫々図3のa〜dの圧縮超塑性加工に
より得た高強度セラミックス成形体を示す平面図及び側
面図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北森 直樹 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 後藤 淳 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶粒径10ミクロン以下のセラミック
    ス粉体を常圧焼結して作製した単純形状のセラミックス
    焼結体に、1000℃以上の高温,1×10-2/秒以下
    のひずみ速度で25%以上の圧縮超塑性変形を与えて所
    要の3次元形状の高強度成形体を得ることを特徴とする
    高強度セラミックス成形体の製造方法。
  2. 【請求項2】 セラミックス焼結体が、単純酸化物,複
    合酸化物の酸化物系セラミックス、炭化物,窒化物の非
    酸化物系セラミックス、上記材料の複合材料のいずれか
    よりなることを特徴とする高強度セラミックス成形体の
    製造方法。
JP5235772A 1993-08-27 1993-08-27 高強度セラミックス成形体の製造方法 Pending JPH0769742A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5235772A JPH0769742A (ja) 1993-08-27 1993-08-27 高強度セラミックス成形体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5235772A JPH0769742A (ja) 1993-08-27 1993-08-27 高強度セラミックス成形体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0769742A true JPH0769742A (ja) 1995-03-14

Family

ID=16991016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5235772A Pending JPH0769742A (ja) 1993-08-27 1993-08-27 高強度セラミックス成形体の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0769742A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003055826A1 (fr) * 2001-12-26 2003-07-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Procede de production d'elements optiques ceramiques

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6291480A (ja) * 1985-06-14 1987-04-25 工業技術院長 セラミツクスの成形方法
JPS6374959A (ja) * 1986-09-16 1988-04-05 本田技研工業株式会社 高温軟化性セラミツク焼結体およびそれを使用するセラミツク製品の製造方法
JPH01242461A (ja) * 1988-03-24 1989-09-27 Narumi China Corp 塑性セラミック焼結体およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6291480A (ja) * 1985-06-14 1987-04-25 工業技術院長 セラミツクスの成形方法
JPS6374959A (ja) * 1986-09-16 1988-04-05 本田技研工業株式会社 高温軟化性セラミツク焼結体およびそれを使用するセラミツク製品の製造方法
JPH01242461A (ja) * 1988-03-24 1989-09-27 Narumi China Corp 塑性セラミック焼結体およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003055826A1 (fr) * 2001-12-26 2003-07-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Procede de production d'elements optiques ceramiques
US8110140B2 (en) 2001-12-26 2012-02-07 Sumimoto Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing ceramic optical components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5122317A (en) Method of superplastically deforming zirconia materials
WO1996010546A1 (fr) Ceramique au nitrure de silicium et procede de conformation de cette ceramique
WO1996020902A1 (de) Herstellung eines aluminidhaltigen keramischen formkörpers
JPS6291480A (ja) セラミツクスの成形方法
JPH0769742A (ja) 高強度セラミックス成形体の製造方法
US4752427A (en) Method for plastic working of ceramics
CN109627045B (zh) 一种碳化硅陶瓷磨削后微裂纹的原位弥合方法
Wu et al. Processing, Sintering Behavior and MEchanical Properties of Reaction-Bonded Al2O3/ZrO2 Ceramics
RU2610744C1 (ru) Шихта на основе нитрида кремния и способ изготовления изделий из нее
KR101279555B1 (ko) 교차압연법을 이용한 산화물 분산강화형 백금재료의 제조방법
JP3001827B2 (ja) セラミックス成形体の製造方法
JP2972836B2 (ja) 複合セラミックスの成形法
JP3359443B2 (ja) アルミナ質焼結体およびその製造方法
JPS6357204A (ja) 球体の製造方法
JP2922713B2 (ja) 工具用ジルコニア質焼結体
JPH05221738A (ja) 配向した長軸結晶を有するセラミックス及びその製造方法
JP2657979B2 (ja) 複合セラミックスの成形加工法
JP2600116B2 (ja) 超塑性窒化ケイ素焼結体とその製造方法
JPH0511063B2 (ja)
JP2826672B2 (ja) セラミックスの接合方法
JP2002308675A (ja) 構造用セラミックス及びその製造方法
JPS62107006A (ja) 塑性加工用超硬合金部材およびその製造方法
JPH04295064A (ja) Al2 O3 /TiC複合材料の接合方法
Morita et al. Fabrication of Dense Nanostructured Bulk Ceramics by Means of Spark-Plasma-Sintering (SPS) Processing
JPH01145368A (ja) セラミックス線引ダイス