JPH0812417A - 希土類珪酸化物系焼結体及びその製造方法 - Google Patents
希土類珪酸化物系焼結体及びその製造方法Info
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- JPH0812417A JPH0812417A JP6142900A JP14290094A JPH0812417A JP H0812417 A JPH0812417 A JP H0812417A JP 6142900 A JP6142900 A JP 6142900A JP 14290094 A JP14290094 A JP 14290094A JP H0812417 A JPH0812417 A JP H0812417A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高温での安定性に優れ、その上、１４００℃の
高温まで塑性変形し難く、機械的強度の劣化が従来品よ
りはるかに小さい希土類珪酸化物系焼結体及びその製造
方法を得る。 【構成】ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 、ＲＥ2 ＳｉＯ5 で表される
周期律表第３ａ族元素の珪酸化物であるダイシリケー
ト、モノシリケートを一種以上含有し、酸化物に換算し
たＳｉＯ2 に対するＲＥ2 Ｏ3 のモル比が０．４〜１．
２であり、前記モル比が０．４〜１．２の焼結体組成と
なるように、周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ
3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）から成る成形体を、酸化
性あるいは非酸化性雰囲気中、１１００〜１８５０℃の
温度で焼成して緻密化する。
高温まで塑性変形し難く、機械的強度の劣化が従来品よ
りはるかに小さい希土類珪酸化物系焼結体及びその製造
方法を得る。 【構成】ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 、ＲＥ2 ＳｉＯ5 で表される
周期律表第３ａ族元素の珪酸化物であるダイシリケー
ト、モノシリケートを一種以上含有し、酸化物に換算し
たＳｉＯ2 に対するＲＥ2 Ｏ3 のモル比が０．４〜１．
２であり、前記モル比が０．４〜１．２の焼結体組成と
なるように、周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ
3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）から成る成形体を、酸化
性あるいは非酸化性雰囲気中、１１００〜１８５０℃の
温度で焼成して緻密化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は航空宇宙産業や金属産
業、化学産業用をはじめ、発電用や自動車用セラミック
ガスタービン等に至る耐熱構造部材として好適な高温強
度と優れた耐酸化性を有する希土類珪酸化物系焼結体及
びその製造方法に関するものである。
業、化学産業用をはじめ、発電用や自動車用セラミック
ガスタービン等に至る耐熱構造部材として好適な高温強
度と優れた耐酸化性を有する希土類珪酸化物系焼結体及
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、耐熱構造部材として、ニッケ
ル（Ｎｉ）・コバルト（Ｃｏ）系合金等の各種耐熱合金
が用いられてきたが、使用環境がますます厳しくなり前
記耐熱合金ではその要求を満足することができなくなっ
ていた。
ル（Ｎｉ）・コバルト（Ｃｏ）系合金等の各種耐熱合金
が用いられてきたが、使用環境がますます厳しくなり前
記耐熱合金ではその要求を満足することができなくなっ
ていた。
【０００３】そこで、従来の金属材料よりはるかに熱膨
張係数が小さく、機械的強度や耐熱性、耐摩耗性に優
れ、かつ比重が小さく製品の軽量小型化が可能なセラミ
ックスが注目されるようになり、アルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）やジルコニア（ＺｒＯ2 ）、マグネシア（Ｍｇ
Ｏ）等の酸化物系セラミックスをはじめ、炭化珪素（Ｓ
ｉＣ）や窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等の炭化物系や窒化物
系、あるいは硼化物系等の非酸化物系セラミックスが検
討されてきた。
張係数が小さく、機械的強度や耐熱性、耐摩耗性に優
れ、かつ比重が小さく製品の軽量小型化が可能なセラミ
ックスが注目されるようになり、アルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）やジルコニア（ＺｒＯ2 ）、マグネシア（Ｍｇ
Ｏ）等の酸化物系セラミックスをはじめ、炭化珪素（Ｓ
ｉＣ）や窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等の炭化物系や窒化物
系、あるいは硼化物系等の非酸化物系セラミックスが検
討されてきた。
【０００４】その結果、前記酸化物系セラミックスや非
酸化物系セラミックスは、従来の他の材料に比べてはる
かに高温での機械的強度と耐酸化性が良好なため、該セ
ラミック焼結体を前記各種耐熱構造部材として利用する
ことが種々研究され提案されるようになってきた（特開
平６−１５７１２６号公報参照）。
酸化物系セラミックスは、従来の他の材料に比べてはる
かに高温での機械的強度と耐酸化性が良好なため、該セ
ラミック焼結体を前記各種耐熱構造部材として利用する
ことが種々研究され提案されるようになってきた（特開
平６−１５７１２６号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記セ
ラミック焼結体を耐熱構造部材として使用した場合、酸
化物系セラミック焼結体は、とりわけ酸化性雰囲気中で
は室温で安定した機械的特性を有するものであるが、高
温では転位の運動が発生し易いことから、軟化して塑性
変形し、一般的に９００℃付近の温度で機械的強度が急
激に低下するため、例えば断熱材等のように応力がさほ
ど加わらない部材としてならば実用可能ではあるもの
の、高温に曝され応力が作用する条件下では構造部材と
しては使用できず、信頼性に欠けるという課題があっ
た。
ラミック焼結体を耐熱構造部材として使用した場合、酸
化物系セラミック焼結体は、とりわけ酸化性雰囲気中で
は室温で安定した機械的特性を有するものであるが、高
温では転位の運動が発生し易いことから、軟化して塑性
変形し、一般的に９００℃付近の温度で機械的強度が急
激に低下するため、例えば断熱材等のように応力がさほ
ど加わらない部材としてならば実用可能ではあるもの
の、高温に曝され応力が作用する条件下では構造部材と
しては使用できず、信頼性に欠けるという課題があっ
た。
【０００６】一方、前記炭化物系や窒化物系、あるいは
硼化物系等の非酸化物系セラミック焼結体は、高温でも
優れた機械的特性を有する材料だが、高温雰囲気下では
雰囲気との相互作用により酸化、もしくは分解が起こる
ため、常温からの機械的強度の劣化が大きく、これま
で、添加助剤の種類や添加量および焼結条件を調整する
ことが種々検討され、いくらか材料特性の向上は見られ
るものの、まだまだ不十分であり、高温用の耐熱構造部
材として常温との機械的強度の劣化が小さいという特性
を満足する材料が要求されている。
硼化物系等の非酸化物系セラミック焼結体は、高温でも
優れた機械的特性を有する材料だが、高温雰囲気下では
雰囲気との相互作用により酸化、もしくは分解が起こる
ため、常温からの機械的強度の劣化が大きく、これま
で、添加助剤の種類や添加量および焼結条件を調整する
ことが種々検討され、いくらか材料特性の向上は見られ
るものの、まだまだ不十分であり、高温用の耐熱構造部
材として常温との機械的強度の劣化が小さいという特性
を満足する材料が要求されている。
【０００７】
【発明の目的】本発明は前記課題に鑑み成されたもの
で、その目的は、高温での耐酸化性に優れ、その上、室
温から１４００℃の高温まで機械的強度の劣化が従来の
セラミック焼結体よりはるかに小さい希土類珪酸化物系
焼結体及びその製造方法を提供することにある。
で、その目的は、高温での耐酸化性に優れ、その上、室
温から１４００℃の高温まで機械的強度の劣化が従来の
セラミック焼結体よりはるかに小さい希土類珪酸化物系
焼結体及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、高温で長
期間使用しても機械的強度がさほど劣化しない酸化物の
中でも、高温での塑性変形抵抗が大きい対称性の低い結
晶が、高温で高い機械的強度を示す可能性があるという
見地に基づき検討を重ねた結果、周期律表第３ａ族元素
（ＲＥ）と珪素（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）から成る三元系
の組成比及び焼成条件を制御して得られた周期律表第３
ａ族元素のダイシリケート（ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 ）、モノ
シリケート（ＲＥ2 ＳｉＯ5 ）の一種以上を含有する焼
結体が、室温から１４００℃の高温まで優れた耐酸化性
を有し、かつ機械的強度の劣化が極めて小さいことを見
いだした。
期間使用しても機械的強度がさほど劣化しない酸化物の
中でも、高温での塑性変形抵抗が大きい対称性の低い結
晶が、高温で高い機械的強度を示す可能性があるという
見地に基づき検討を重ねた結果、周期律表第３ａ族元素
（ＲＥ）と珪素（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）から成る三元系
の組成比及び焼成条件を制御して得られた周期律表第３
ａ族元素のダイシリケート（ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 ）、モノ
シリケート（ＲＥ2 ＳｉＯ5 ）の一種以上を含有する焼
結体が、室温から１４００℃の高温まで優れた耐酸化性
を有し、かつ機械的強度の劣化が極めて小さいことを見
いだした。
【０００９】即ち、本発明の希土類珪酸化物系焼結体
は、ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 とＲＥ2 ＳｉＯ5 で表される周期
律表第３ａ族元素の珪酸化物であるダイシリケート、モ
ノシリケートの一種以上を含有し、酸化物に換算した二
酸化珪素（ＳｉＯ2 ）に対する周期律表第３ａ族元素の
酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）のモル比が０．４〜１．２である
ことを特徴とするものであり、とりわけ周期律表第３ａ
族元素（ＲＥ）は、Ｙ、Ｓｃ及びＤｙ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｙ
ｂ、Ｌｕの重希土類元素であることが望ましいものであ
る。
は、ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 とＲＥ2 ＳｉＯ5 で表される周期
律表第３ａ族元素の珪酸化物であるダイシリケート、モ
ノシリケートの一種以上を含有し、酸化物に換算した二
酸化珪素（ＳｉＯ2 ）に対する周期律表第３ａ族元素の
酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）のモル比が０．４〜１．２である
ことを特徴とするものであり、とりわけ周期律表第３ａ
族元素（ＲＥ）は、Ｙ、Ｓｃ及びＤｙ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｙ
ｂ、Ｌｕの重希土類元素であることが望ましいものであ
る。
【００１０】また、係る希土類珪酸化物系焼結体の製造
方法として、酸化物に換算した二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）
に対する周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）
のモル比が０．４〜１．２の焼結体組成となるように、
周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）と二酸化
珪素（ＳｉＯ2 ）から成る成形体を、酸化性あるいは非
酸化性雰囲気中、１１００〜１８５０℃の温度で焼成し
て緻密化することを特徴とするものである。
方法として、酸化物に換算した二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）
に対する周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）
のモル比が０．４〜１．２の焼結体組成となるように、
周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）と二酸化
珪素（ＳｉＯ2 ）から成る成形体を、酸化性あるいは非
酸化性雰囲気中、１１００〜１８５０℃の温度で焼成し
て緻密化することを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明の希土類珪酸化物系焼結体及びその製造
方法によれば、ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 とＲＥ2 ＳｉＯ5 で表
される周期律表第３ａ族元素の珪酸化物であるダイシリ
ケート、モノシリケートを一種以上含有することから、
該ダイシリケートやモノシリケートが、結晶構造の対称
性が低く、主として単斜結晶構造を有するために塑性変
形し難く、１４００℃のような高温でも機械的強度がほ
とんど低下せず、また、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、ジル
コニア（ＺｒＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の酸化物
系セラミックスと同等の耐食性を示すようになる。
方法によれば、ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 とＲＥ2 ＳｉＯ5 で表
される周期律表第３ａ族元素の珪酸化物であるダイシリ
ケート、モノシリケートを一種以上含有することから、
該ダイシリケートやモノシリケートが、結晶構造の対称
性が低く、主として単斜結晶構造を有するために塑性変
形し難く、１４００℃のような高温でも機械的強度がほ
とんど低下せず、また、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、ジル
コニア（ＺｒＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の酸化物
系セラミックスと同等の耐食性を示すようになる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の希土類珪酸化物系焼結体及び
その製造方法を実施例に基づき詳述する。
その製造方法を実施例に基づき詳述する。
【００１３】本発明の希土類珪酸化物系焼結体は、周期
律表第３ａ族元素（ＲＥ）を一種類以上含有し、組織的
には周期律表第３ａ族元素のダイシリケート（ＲＥ2 Ｓ
ｉ2Ｏ7 ）、モノシリケート（ＲＥ2 ＳｉＯ5 ）の一種
以上を含有するものであって、ダイシリケート（ＲＥ2
Ｓｉ2 Ｏ7 ）の結晶構造は三斜、単斜、斜方のα、β、
γ、δ、ｙ型のいずれでも良いが、とりわけ高温安定相
であるβ、γ、δ相が好ましい。
律表第３ａ族元素（ＲＥ）を一種類以上含有し、組織的
には周期律表第３ａ族元素のダイシリケート（ＲＥ2 Ｓ
ｉ2Ｏ7 ）、モノシリケート（ＲＥ2 ＳｉＯ5 ）の一種
以上を含有するものであって、ダイシリケート（ＲＥ2
Ｓｉ2 Ｏ7 ）の結晶構造は三斜、単斜、斜方のα、β、
γ、δ、ｙ型のいずれでも良いが、とりわけ高温安定相
であるβ、γ、δ相が好ましい。
【００１４】尚、ＲＥ−Ｓｉ−Ｏ三元系では、別の組成
の結晶、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）や周期律表第３
ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）も形成するが、本発明
では希土類元素のダイシリケート（ＲＥ2 Ｓｉ
2 Ｏ7 ）、モノシリケート（ＲＥ2 ＳｉＯ5 ）を一種以
上含有することが重要である。
の結晶、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）や周期律表第３
ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）も形成するが、本発明
では希土類元素のダイシリケート（ＲＥ2 Ｓｉ
2 Ｏ7 ）、モノシリケート（ＲＥ2 ＳｉＯ5 ）を一種以
上含有することが重要である。
【００１５】即ち、前記ＳｉＯ2 やＲＥ2 Ｏ3 は耐熱性
が低いため、これらの相を主相とすると、高温での機械
的強度が低下することになる。
が低いため、これらの相を主相とすると、高温での機械
的強度が低下することになる。
【００１６】従って、本発明の希土類珪酸化物系焼結体
の組成は、周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ
2 Ｏ3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の酸化物に換算し、
ＳｉＯ2 に対するＲＥ2 Ｏ3 のモル比、即ちＲＥ2 Ｏ3
／ＳｉＯ2 で表記する組成比が０．４〜１．２の範囲で
あれば良い。
の組成は、周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ
2 Ｏ3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の酸化物に換算し、
ＳｉＯ2 に対するＲＥ2 Ｏ3 のモル比、即ちＲＥ2 Ｏ3
／ＳｉＯ2 で表記する組成比が０．４〜１．２の範囲で
あれば良い。
【００１７】その理由は、前記ＲＥ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 で
表したモル比が０．４より小さいと、ＳｉＯ2 が多く形
成され、逆に前記モル比が１．２より大きいと、ＲＥ2
Ｏ3が多く形成され、いずれの場合も材料の耐熱性を低
下させることになるからである。
表したモル比が０．４より小さいと、ＳｉＯ2 が多く形
成され、逆に前記モル比が１．２より大きいと、ＲＥ2
Ｏ3が多く形成され、いずれの場合も材料の耐熱性を低
下させることになるからである。
【００１８】尚、本発明に用いられる周期律表第３ａ族
元素（ＲＥ）としては、Ｙ、Ｓｃ及びランタノイド元素
が挙げられるが、特にＹ、Ｓｃ及びＤｙ、Ｅｒ、Ｈｏ、
Ｙｂ、Ｌｕなどの重希土類元素は、イオン半径が小さい
ために形成するシリケート結晶の結合強度が強く、従っ
て高温での機械的特性に優れるため好ましい。
元素（ＲＥ）としては、Ｙ、Ｓｃ及びランタノイド元素
が挙げられるが、特にＹ、Ｓｃ及びＤｙ、Ｅｒ、Ｈｏ、
Ｙｂ、Ｌｕなどの重希土類元素は、イオン半径が小さい
ために形成するシリケート結晶の結合強度が強く、従っ
て高温での機械的特性に優れるため好ましい。
【００１９】一方、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族金属
や、その酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、または炭化
珪素（ＳｉＣ）等は、分散粒子や、ウイスカーとして本
発明の耐熱部材に少量存在しても特性を劣化させるよう
な影響が少ないことから、これらを周知技術に基づき、
適量添加して複合材料として特性の改善をおこなうこと
も当然可能である。
や、その酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、または炭化
珪素（ＳｉＣ）等は、分散粒子や、ウイスカーとして本
発明の耐熱部材に少量存在しても特性を劣化させるよう
な影響が少ないことから、これらを周知技術に基づき、
適量添加して複合材料として特性の改善をおこなうこと
も当然可能である。
【００２０】次に、本発明の希土類珪酸化物系焼結体の
製造方法について説明する。
製造方法について説明する。
【００２１】本発明によれば、出発原料として主として
周期律表第３ａ族元素である希土類元素の酸化物（ＲＥ
2 Ｏ3 ）及び二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の各粉末を用い
る。
周期律表第３ａ族元素である希土類元素の酸化物（ＲＥ
2 Ｏ3 ）及び二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の各粉末を用い
る。
【００２２】尚、前記出発原料としては、希土類元素と
珪素の原料粉末を混合後、酸素雰囲気で酸化処理するこ
ともでき、それら原料粉末の粒子径は０．３〜２．０μ
m が適当である。
珪素の原料粉末を混合後、酸素雰囲気で酸化処理するこ
ともでき、それら原料粉末の粒子径は０．３〜２．０μ
m が適当である。
【００２３】また、前記原料粉末を用いて製造した希土
類珪酸化物系焼結体に含有する希土類元素と珪素の組成
が、希土類元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）及び二酸化珪素
（ＳｉＯ2 ）に換算して、ＲＥ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 で表さ
れるモル比が０．４〜１．２、とりわけ０．４５〜１．
１の範囲が好適である。
類珪酸化物系焼結体に含有する希土類元素と珪素の組成
が、希土類元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）及び二酸化珪素
（ＳｉＯ2 ）に換算して、ＲＥ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 で表さ
れるモル比が０．４〜１．２、とりわけ０．４５〜１．
１の範囲が好適である。
【００２４】上記割合となるように混合した原料粉末を
所望の成形手段、例えば、金型プレス、鋳込み成形、押
し出し成形、射出成形、冷間静水圧プレス等により任意
の形状に成形する。
所望の成形手段、例えば、金型プレス、鋳込み成形、押
し出し成形、射出成形、冷間静水圧プレス等により任意
の形状に成形する。
【００２５】次に、この成形体を公知の焼結法、例え
ば、ホットプレス法、常圧焼成法、窒素ガス加圧焼成
法、更にはこれらの焼成後に熱間静水圧処理（ＨＩＰ）
を施したり、ガラスシール後、熱間静水圧処理（ＨＩ
Ｐ）を施したりして、対理論密度比９５％以上の緻密な
焼結体を得る。
ば、ホットプレス法、常圧焼成法、窒素ガス加圧焼成
法、更にはこれらの焼成後に熱間静水圧処理（ＨＩＰ）
を施したり、ガラスシール後、熱間静水圧処理（ＨＩ
Ｐ）を施したりして、対理論密度比９５％以上の緻密な
焼結体を得る。
【００２６】また、焼成雰囲気は酸化性あるいは非酸化
性雰囲気のいずれでも良く、焼成温度は機械的強度が高
い、緻密な焼結体を得るためには、１１００〜１８５０
℃の温度で、特に１３００〜１７５０℃の温度で焼成す
ることが望ましい。
性雰囲気のいずれでも良く、焼成温度は機械的強度が高
い、緻密な焼結体を得るためには、１１００〜１８５０
℃の温度で、特に１３００〜１７５０℃の温度で焼成す
ることが望ましい。
【００２７】以上のような製造方法により、均質で微粒
かつ緻密な希土類珪酸化物系焼結体が得られる。
かつ緻密な希土類珪酸化物系焼結体が得られる。
【００２８】本発明の希土類珪酸化物系焼結体及びその
製造方法を評価するために、原料粉末として希土類酸化
物（ＲＥ2 Ｏ3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を用いて、
表１及び表２に示す組成比となるように調合し、先ず１
ｔ／ｃｍ2 の圧力で静水圧処理をして成形体を作製し
た。
製造方法を評価するために、原料粉末として希土類酸化
物（ＲＥ2 Ｏ3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を用いて、
表１及び表２に示す組成比となるように調合し、先ず１
ｔ／ｃｍ2 の圧力で静水圧処理をして成形体を作製し
た。
【００２９】次に、前記成形体を表１及び表２に示すよ
うに、大気中で常圧焼成する場合は各焼成温度に５時間
保持して、またホットプレス焼成する場合は常圧のアル
ゴン（Ａｒ）雰囲気中、あるいは窒素（Ｎ2 ）雰囲気
中、０．３ｔ／ｃｍ2 の圧力で各焼成温度に１時間保持
して焼成した。
うに、大気中で常圧焼成する場合は各焼成温度に５時間
保持して、またホットプレス焼成する場合は常圧のアル
ゴン（Ａｒ）雰囲気中、あるいは窒素（Ｎ2 ）雰囲気
中、０．３ｔ／ｃｍ2 の圧力で各焼成温度に１時間保持
して焼成した。
【００３０】かくして得られた焼結体をＪＩＳ−Ｒ１６
０１の規格に準じた所定寸法に研磨して抗折試験片を作
製し、この抗折試験片について室温及び１４００℃での
４点曲げ抗折試験を実施した。
０１の規格に準じた所定寸法に研磨して抗折試験片を作
製し、この抗折試験片について室温及び１４００℃での
４点曲げ抗折試験を実施した。
【００３１】一方、前記同様の抗折試験片を１４００℃
の空気中に１００時間暴露する熱処理をした後、室温で
４点曲げ抗折試験を実施した。
の空気中に１００時間暴露する熱処理をした後、室温で
４点曲げ抗折試験を実施した。
【００３２】また、ＲＥ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 で表されるモ
ル比は、前記焼結体を粉砕後、ＩＣＰ法によりＲＥとＳ
ｉの重量比を測定し、算出した。
ル比は、前記焼結体を粉砕後、ＩＣＰ法によりＲＥとＳ
ｉの重量比を測定し、算出した。
【００３３】更に、前記評価用の希土類珪酸化物系焼結
体中の結晶相はＸ線回折測定により同定した。
体中の結晶相はＸ線回折測定により同定した。
【００３４】尚、従来のアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）質焼結
体から成る酸化物材料を比較例とした。以上の結果を表
１乃至表４に示す。
体から成る酸化物材料を比較例とした。以上の結果を表
１乃至表４に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】前記結果によると、試料番号６０、６１の
比較例では、１４００℃の抗折強度試験では測定試料が
変形してしまい、測定不能であり、ＲＥ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ
2 の比が０．４より小さい試料番号１、８、１５、２
２、２９、３６、４３及びＲＥ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 の比が
１．２より大きい試料番号７、１４、２１、２８、３
５、４２、４９は、高温での強度劣化が常温に比べて８
０ＭＰａ以上と著しく大であるのに対して、本発明の希
土類珪酸化物系焼結体はいずれも７０ＭＰａ以下と極め
て小であり、耐酸化性もアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）と同等
であることが明らかとなった。
比較例では、１４００℃の抗折強度試験では測定試料が
変形してしまい、測定不能であり、ＲＥ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ
2 の比が０．４より小さい試料番号１、８、１５、２
２、２９、３６、４３及びＲＥ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 の比が
１．２より大きい試料番号７、１４、２１、２８、３
５、４２、４９は、高温での強度劣化が常温に比べて８
０ＭＰａ以上と著しく大であるのに対して、本発明の希
土類珪酸化物系焼結体はいずれも７０ＭＰａ以下と極め
て小であり、耐酸化性もアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）と同等
であることが明らかとなった。
【００４０】
【発明の効果】叙上の如く、本発明の希土類珪酸化物系
焼結体は、ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 とＲＥ2ＳｉＯ5 で表され
る周期律表第３ａ族元素の珪酸化物であるダイシリケー
ト、モノシリケートを一種以上含有し、酸化物に換算し
た二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）に対する周期律表第３ａ族元
素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）のモル比が０．４〜１．２で
あり、その製造方法は、酸化物に換算した二酸化珪素
（ＳｉＯ2 ）に対する周期律表第３ａ族元素の酸化物
（ＲＥ2 Ｏ3 ）のモル比が０．４〜１．２の焼結体組成
となるように、周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2
Ｏ3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）から成る成形体を、酸
化性あるいは非酸化性雰囲気中、１１００〜１８５０℃
の温度で焼成して緻密化することから、高温での耐酸化
性に優れ、室温から１４００℃の高温まで塑性変形し難
く、機械的強度の劣化が従来のセラミック焼結体よりは
るかに小さい希土類珪酸化物系焼結体及びその製造方法
を得ることができる。
焼結体は、ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 とＲＥ2ＳｉＯ5 で表され
る周期律表第３ａ族元素の珪酸化物であるダイシリケー
ト、モノシリケートを一種以上含有し、酸化物に換算し
た二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）に対する周期律表第３ａ族元
素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）のモル比が０．４〜１．２で
あり、その製造方法は、酸化物に換算した二酸化珪素
（ＳｉＯ2 ）に対する周期律表第３ａ族元素の酸化物
（ＲＥ2 Ｏ3 ）のモル比が０．４〜１．２の焼結体組成
となるように、周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2
Ｏ3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）から成る成形体を、酸
化性あるいは非酸化性雰囲気中、１１００〜１８５０℃
の温度で焼成して緻密化することから、高温での耐酸化
性に優れ、室温から１４００℃の高温まで塑性変形し難
く、機械的強度の劣化が従来のセラミック焼結体よりは
るかに小さい希土類珪酸化物系焼結体及びその製造方法
を得ることができる。
Claims (3)
- 【請求項１】主相が周期律表第３ａ族元素（ＲＥ）の珪
酸化物であるダイシリケート（ＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 ）、モ
ノシリケート（ＲＥ2 ＳｉＯ5 ）の一種以上から成り、
酸化物に換算した二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）に対する周期
律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）のモル比が
０．４〜１．２であることを特徴とする希土類珪酸化物
系焼結体。 - 【請求項２】前記周期律表第３ａ族元素（ＲＥ）がＹ、
Ｓｃ及びＤｙ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｌｕの重希土類元素
であることを特徴とする請求項１記載の希土類珪酸化物
系焼結体。 - 【請求項３】周期律表第３ａ族元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ
3 ）と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）から成り、酸化物に換算
した二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）に対する周期律表第３ａ族
元素の酸化物（ＲＥ2 Ｏ3 ）のモル比が０．４〜１．２
の焼結体組成となる成形体を、酸化性あるいは非酸化性
雰囲気中、１１００〜１８５０℃の温度で焼成すること
を特徴とする希土類珪酸化物系焼結体の製造方法。
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| JP06142900A JP3091085B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 希土類珪酸化物系焼結体及びその製造方法 |
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