JPH08133842A - 高靱性セラミックス及びその製造方法 - Google Patents
高靱性セラミックス及びその製造方法Info
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- JPH08133842A JPH08133842A JP6093900A JP9390094A JPH08133842A JP H08133842 A JPH08133842 A JP H08133842A JP 6093900 A JP6093900 A JP 6093900A JP 9390094 A JP9390094 A JP 9390094A JP H08133842 A JPH08133842 A JP H08133842A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、破壊靱性値を向上させた不均一サ
イズの粒子から成る高靱性セラミックス及びその製造方
法を提供する。 【構成】 本発明は、針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子７から成
る母材１中に、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が分散しており、
粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２の含有量を総重量の１０〜５０％
の範囲内でコントロールされている。粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒
子２は母材１中に任意に分布した状態に点在しており、
粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が一種のウィスカーによって補強
された複合材と同様な機能を発揮し、クラック、割れ等
の破壊をそらす作用を果たし、破壊割合に対する破壊靱
性値ＫI C を向上させ、機械的機能性を向上させる。
イズの粒子から成る高靱性セラミックス及びその製造方
法を提供する。 【構成】 本発明は、針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子７から成
る母材１中に、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が分散しており、
粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２の含有量を総重量の１０〜５０％
の範囲内でコントロールされている。粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒
子２は母材１中に任意に分布した状態に点在しており、
粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が一種のウィスカーによって補強
された複合材と同様な機能を発揮し、クラック、割れ等
の破壊をそらす作用を果たし、破壊割合に対する破壊靱
性値ＫI C を向上させ、機械的機能性を向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、小粒子のセラミック
母材中に大粒子のセラミックが分散されている不均一サ
イズの粒子から成るＳｉ3 Ｎ4 の高靱性セラミックス及
びその製造方法に関する。
母材中に大粒子のセラミックが分散されている不均一サ
イズの粒子から成るＳｉ3 Ｎ4 の高靱性セラミックス及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、窒化ケイ素は、高温下における強
度、良好な耐腐食性、良好な耐温度衝撃性を有している
ので、構造体への応用において注目されてきた。特に、
最近、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスについて、微小構造の焼
結を制御することにより、破壊靱性を向上させるという
開発が行なわれている。
度、良好な耐腐食性、良好な耐温度衝撃性を有している
ので、構造体への応用において注目されてきた。特に、
最近、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスについて、微小構造の焼
結を制御することにより、破壊靱性を向上させるという
開発が行なわれている。
【０００３】また、特開平３−２６１６６２号公報に
は、セラミック組成物及び該組成物によるセラミック部
材の製造方法が開示されている。該セラミック組成物に
よるセラミック部材の製造方法は、金属Ｓｉ粉末又は該
粉末にセラミック粉末を加えた混合粉末と、合計重量の
６〜２５ｗｔ％の添加量範囲の有機バインダ、解膠剤及
び水を含むセラミック組成物を成形型に注入して吸水固
化し、吸水固化した組成物を加熱して有機バインダを揮
発除去し、揮発除去した組成物を窒素ガス雰囲気中で焼
成して焼結体を作製するものである。
は、セラミック組成物及び該組成物によるセラミック部
材の製造方法が開示されている。該セラミック組成物に
よるセラミック部材の製造方法は、金属Ｓｉ粉末又は該
粉末にセラミック粉末を加えた混合粉末と、合計重量の
６〜２５ｗｔ％の添加量範囲の有機バインダ、解膠剤及
び水を含むセラミック組成物を成形型に注入して吸水固
化し、吸水固化した組成物を加熱して有機バインダを揮
発除去し、揮発除去した組成物を窒素ガス雰囲気中で焼
成して焼結体を作製するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｓｉ3 Ｎ4 について、機械的機能性を評価した場合に、
臨界応力拡大係数即ち破壊靱性は低く、そのため亀裂が
成長して破壊に至るという問題を有している。従って、
このようなＳｉ3 Ｎ4 セラミックスは、高い曲げ強さが
要求されるエンジン部品等の部材に適用するには不適当
である。
Ｓｉ3 Ｎ4 について、機械的機能性を評価した場合に、
臨界応力拡大係数即ち破壊靱性は低く、そのため亀裂が
成長して破壊に至るという問題を有している。従って、
このようなＳｉ3 Ｎ4 セラミックスは、高い曲げ強さが
要求されるエンジン部品等の部材に適用するには不適当
である。
【０００５】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、エンジン部品に適用できる十分に
高い破壊靱性値ＫI C を有するセラミックスを提供する
ことであり、大きなアスペクト比或いは大きく成長した
粗大β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を微小化された針状β−Ｓｉ3
Ｎ4 粒子の母材中に任意に成長して点在即ち分散してい
ることによって粗大β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子をウィスカーに
よって補強された複合物と同じように、割れをそらす機
能として作用させ、１１ＭＰａ・ｍ1 / 2 と同程度の破
壊靱性値を確保し、引っ張り強度を向上させる不均一サ
イズの粒子から成る高靱性セラミックス及びその製造方
法を提供することである。
解決することであり、エンジン部品に適用できる十分に
高い破壊靱性値ＫI C を有するセラミックスを提供する
ことであり、大きなアスペクト比或いは大きく成長した
粗大β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を微小化された針状β−Ｓｉ3
Ｎ4 粒子の母材中に任意に成長して点在即ち分散してい
ることによって粗大β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子をウィスカーに
よって補強された複合物と同じように、割れをそらす機
能として作用させ、１１ＭＰａ・ｍ1 / 2 と同程度の破
壊靱性値を確保し、引っ張り強度を向上させる不均一サ
イズの粒子から成る高靱性セラミックス及びその製造方
法を提供することである。
【０００６】また、この発明の別の目的は、Ｓｉ3 Ｎ4
セラミックス焼結体の組織中に発現する大きなβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 柱状晶により、ウィスカー強化セラミックスと同
様な機構で高靭性性を得るものであり、結晶成長核、粒
成長促進の助剤、焼成条件、焼結助剤等を適正化するも
のであり、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に結晶成長核を付与して
微細粒母材中に樹枝状粗大粒子即ちβ−Ｓｉ3 Ｎ4 柱状
晶を強力に且つ有効に発現即ち成長させた焼結体組織を
作製し、破壊靭性値の高いＳｉ3 Ｎ4 セラミックスを得
るものであり、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスを構造用材料と
して用いる際に高靭性で、加工性も良く、低コスト化を
図ることができる高靱性セラミックス及びその製造方法
を提供することである。
セラミックス焼結体の組織中に発現する大きなβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 柱状晶により、ウィスカー強化セラミックスと同
様な機構で高靭性性を得るものであり、結晶成長核、粒
成長促進の助剤、焼成条件、焼結助剤等を適正化するも
のであり、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に結晶成長核を付与して
微細粒母材中に樹枝状粗大粒子即ちβ−Ｓｉ3 Ｎ4 柱状
晶を強力に且つ有効に発現即ち成長させた焼結体組織を
作製し、破壊靭性値の高いＳｉ3 Ｎ4 セラミックスを得
るものであり、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスを構造用材料と
して用いる際に高靭性で、加工性も良く、低コスト化を
図ることができる高靱性セラミックス及びその製造方法
を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、微細な針状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒から成るマト
リックス中に前記Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒より粗大な樹枝状Ｓ
ｉ3 Ｎ4 結晶粒を分散させていることを特徴とする高靱
性セラミックスに関する。また、この高靱性セラミック
スにおいて、前記樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒がアスペクト
比が６〜８以上で短径が２μｍ以上の柱状粒で構成され
ている。
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、微細な針状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒から成るマト
リックス中に前記Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒より粗大な樹枝状Ｓ
ｉ3 Ｎ4 結晶粒を分散させていることを特徴とする高靱
性セラミックスに関する。また、この高靱性セラミック
スにおいて、前記樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒がアスペクト
比が６〜８以上で短径が２μｍ以上の柱状粒で構成され
ている。
【０００８】或いは、この発明は、μｍオーダのサイズ
の針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子から成る母材中に高密度の粗
大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が分散されており、前記粗大Ｓｉ3 Ｎ
4 粒子の含有量が総重量の１０〜５０％の範囲でコント
ロールされていることを特徴とする高靱性セラミックス
に関する。また、この高靱性セラミックスにおいて、前
記粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子はアスペクト比が６〜８で且つ短
い方の長さが２μｍ程度である細長い粒子及び／又は成
長した大きな粒子から成る。
の針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子から成る母材中に高密度の粗
大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が分散されており、前記粗大Ｓｉ3 Ｎ
4 粒子の含有量が総重量の１０〜５０％の範囲でコント
ロールされていることを特徴とする高靱性セラミックス
に関する。また、この高靱性セラミックスにおいて、前
記粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子はアスペクト比が６〜８で且つ短
い方の長さが２μｍ程度である細長い粒子及び／又は成
長した大きな粒子から成る。
【０００９】又は、この発明は、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の
表面に成長核を付与した後に、前記β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体
の表面に結晶粒成長促進剤となる材料をコーティング
し、これに結晶粒成長抑制剤を含んだα−Ｓｉ3 Ｎ4 粉
体を混合した混合粉体を焼結し、樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶
粒を微細なβ−Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒マトリックス中に形成
させた焼結体から成ることを特徴とする高靱性セラミッ
クスの製造方法に関する。また、この高靱性セラミック
スの製造方法において、前記結晶粒成長促進剤は３ａ
族，６ａ族の元素及びそれらの酸化物のうち１つ又は複
数から成る。また、前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体に添加する
前記β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の割合が１０〜５０％である。
表面に成長核を付与した後に、前記β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体
の表面に結晶粒成長促進剤となる材料をコーティング
し、これに結晶粒成長抑制剤を含んだα−Ｓｉ3 Ｎ4 粉
体を混合した混合粉体を焼結し、樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶
粒を微細なβ−Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒マトリックス中に形成
させた焼結体から成ることを特徴とする高靱性セラミッ
クスの製造方法に関する。また、この高靱性セラミック
スの製造方法において、前記結晶粒成長促進剤は３ａ
族，６ａ族の元素及びそれらの酸化物のうち１つ又は複
数から成る。また、前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体に添加する
前記β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の割合が１０〜５０％である。
【００１０】或いは、この発明は、粗大β−Ｓｉ3 Ｎ4
粒子と結晶粒成長促進剤との混合物を仮焼成して前記粗
大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の表面に前記結晶粒成長促進剤を固定
した仮焼成粒子を作製し、前記仮焼成粒子に微細α−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉末及び助剤を混合して焼成し、微細α−Ｓｉ
3 Ｎ4 粉末をβ−Ｓｉ3 Ｎ4 から成る母材に転化させ、
該母材中に前記仮焼成粒子から成長した粗大β−Ｓｉ3
Ｎ4 粒子を点在させたことを特徴とする高靱性セラミッ
クスの製造方法に関する。また、この高靱性セラミック
スの製造方法において、前記結晶粒成長促進剤は３ａ
族，４ａ族の元素及び鉄の酸化物のうち１つ又は複数か
ら成る。また、前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体に添加する前記
β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の割合が１０〜５０％に調整されて
いる。更に、前記仮焼成粒子と、結晶粒成長抑制剤とし
ての２ａ族の酸化物の１つ又は複数を含むミクロン以下
の前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末との混合物を焼成したもので
ある。また、前記仮焼成粒子と、前記結晶粒成長抑制剤
としてのＣａＯ，ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 を含む前記α−
Ｓｉ3 Ｎ4 粉末との混合物を窒素ガス圧の下で１７５０
〜２０００℃程度で焼成したものである。更に、前記窒
素ガス圧は１０ｋｇ／ｃｍ2 程度であり、前記粗大Ｓｉ
3 Ｎ4 粒子の平均サイズが１６μｍ程度である。
粒子と結晶粒成長促進剤との混合物を仮焼成して前記粗
大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の表面に前記結晶粒成長促進剤を固定
した仮焼成粒子を作製し、前記仮焼成粒子に微細α−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉末及び助剤を混合して焼成し、微細α−Ｓｉ
3 Ｎ4 粉末をβ−Ｓｉ3 Ｎ4 から成る母材に転化させ、
該母材中に前記仮焼成粒子から成長した粗大β−Ｓｉ3
Ｎ4 粒子を点在させたことを特徴とする高靱性セラミッ
クスの製造方法に関する。また、この高靱性セラミック
スの製造方法において、前記結晶粒成長促進剤は３ａ
族，４ａ族の元素及び鉄の酸化物のうち１つ又は複数か
ら成る。また、前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体に添加する前記
β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の割合が１０〜５０％に調整されて
いる。更に、前記仮焼成粒子と、結晶粒成長抑制剤とし
ての２ａ族の酸化物の１つ又は複数を含むミクロン以下
の前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末との混合物を焼成したもので
ある。また、前記仮焼成粒子と、前記結晶粒成長抑制剤
としてのＣａＯ，ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 を含む前記α−
Ｓｉ3 Ｎ4 粉末との混合物を窒素ガス圧の下で１７５０
〜２０００℃程度で焼成したものである。更に、前記窒
素ガス圧は１０ｋｇ／ｃｍ2 程度であり、前記粗大Ｓｉ
3 Ｎ4 粒子の平均サイズが１６μｍ程度である。
【００１１】また、この高靱性セラミックスの製造方法
において、前記結晶粒成長促進剤は、Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｚｒ
Ｏ2 ，Ｙ2 Ｏ3 及びＡｌ−Ｚｒ−Ｏ系化合物のうち１つ
又は複数から成る。また、前記結晶粒成長抑制剤は、Ｃ
ａ，Ｓｉ，Ｔｉから選ばれた少なくとも１種以上の元素
及びその酸化物から成るものである。
において、前記結晶粒成長促進剤は、Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｚｒ
Ｏ2 ，Ｙ2 Ｏ3 及びＡｌ−Ｚｒ−Ｏ系化合物のうち１つ
又は複数から成る。また、前記結晶粒成長抑制剤は、Ｃ
ａ，Ｓｉ，Ｔｉから選ばれた少なくとも１種以上の元素
及びその酸化物から成るものである。
【００１２】
【作用】この発明による高靱性セラミックス及びその製
造方法は、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、この高靱性セラミックスは、微細なＳｉ
3 Ｎ4 結晶粒から成るマトリックス中に前記Ｓｉ3 Ｎ4
結晶粒より粗大な樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒を含むもので
あり、靱性の高いＳｉ3 Ｎ4 セラミックスを得ることが
できる。この高靱性セラミックスを製造するには、結晶
成長核を固定したβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末表面を結晶成長に
有効に作用する助剤でコーティングした後、α−Ｓｉ3
Ｎ4 粉末と粒成長抑制効果を有する焼結助剤粉末とを混
合し、成形した後、焼成を行うことにより、焼結体中に
これまで存在しなかった樹枝状のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒
を形成させるものである。
造方法は、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、この高靱性セラミックスは、微細なＳｉ
3 Ｎ4 結晶粒から成るマトリックス中に前記Ｓｉ3 Ｎ4
結晶粒より粗大な樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒を含むもので
あり、靱性の高いＳｉ3 Ｎ4 セラミックスを得ることが
できる。この高靱性セラミックスを製造するには、結晶
成長核を固定したβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末表面を結晶成長に
有効に作用する助剤でコーティングした後、α−Ｓｉ3
Ｎ4 粉末と粒成長抑制効果を有する焼結助剤粉末とを混
合し、成形した後、焼成を行うことにより、焼結体中に
これまで存在しなかった樹枝状のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒
を形成させるものである。
【００１３】又は、この高靱性セラミックスは、μｍオ
ーダのサイズの針状微細Ｓｉ3 Ｎ4粒子から成る母材中
に、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が分散され、しかも前記粗大Ｓ
ｉ3Ｎ4 粒子の含有量を総重量の１０〜５０％の範囲で
コントロールしたので、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子は針状微細
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の母材中に任意に分布した状態に点在
し、該粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が一種のウィスカーによって
補強された複合材と同様な機能を発揮し、クラック、割
れ等の破壊をそらす作用を果たす。従って、この高靱性
セラミックスは、破壊割合に対する破壊靱性値ＫI C を
向上させて１１ＭＰａ・ｍ1 / 2 と同程度の破壊靱性が
得られ、機械的機能性を向上させることができ、セラミ
ックスの破壊に至る引っ張り強度をアップすることがで
きる。
ーダのサイズの針状微細Ｓｉ3 Ｎ4粒子から成る母材中
に、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が分散され、しかも前記粗大Ｓ
ｉ3Ｎ4 粒子の含有量を総重量の１０〜５０％の範囲で
コントロールしたので、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子は針状微細
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の母材中に任意に分布した状態に点在
し、該粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が一種のウィスカーによって
補強された複合材と同様な機能を発揮し、クラック、割
れ等の破壊をそらす作用を果たす。従って、この高靱性
セラミックスは、破壊割合に対する破壊靱性値ＫI C を
向上させて１１ＭＰａ・ｍ1 / 2 と同程度の破壊靱性が
得られ、機械的機能性を向上させることができ、セラミ
ックスの破壊に至る引っ張り強度をアップすることがで
きる。
【００１４】この高靱性セラミックスについては、結晶
粒成長促進剤となるＹ2 Ｏ3 或いはＺｒＯ2 を粗大β−
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の表面に膜、粒子等の形態で固定されて
針状の粗大な仮焼成粒子が形成され、その仮焼成粒子と
微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末及びＡｌ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，Ｍｇ
Ｏ，ＴｉＯ2 等の助剤とを混合して焼成することによっ
て、微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末が針状粒子のβ−Ｓｉ3 Ｎ
4 から成る母材に転化し、該母材中に前記仮焼成粒子が
点在即ち混在した状態になった組織を発現することがで
き、高靱性のＳｉ3 Ｎ4 セラミックスが提供できる。
粒成長促進剤となるＹ2 Ｏ3 或いはＺｒＯ2 を粗大β−
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の表面に膜、粒子等の形態で固定されて
針状の粗大な仮焼成粒子が形成され、その仮焼成粒子と
微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末及びＡｌ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，Ｍｇ
Ｏ，ＴｉＯ2 等の助剤とを混合して焼成することによっ
て、微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末が針状粒子のβ−Ｓｉ3 Ｎ
4 から成る母材に転化し、該母材中に前記仮焼成粒子が
点在即ち混在した状態になった組織を発現することがで
き、高靱性のＳｉ3 Ｎ4 セラミックスが提供できる。
【００１５】この高靱性セラミックスは、結晶成長核を
付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体が焼成中に優先的に粒成長
し、その他のマトリックス部分は、粒成長抑制剤の効果
によって微細な結晶粒となるものであり、特に、結晶成
長核が予めあるβ−Ｓｉ3 Ｎ4 結晶には樹枝状β−Ｓｉ
3 Ｎ4 が成長する。そして、微細粒で形成されたマトリ
ックス中に樹枝状を呈する粗大粒が分散され、絡み合っ
た構造を持つＳｉ3 Ｎ4 セラミックスとなる。
付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体が焼成中に優先的に粒成長
し、その他のマトリックス部分は、粒成長抑制剤の効果
によって微細な結晶粒となるものであり、特に、結晶成
長核が予めあるβ−Ｓｉ3 Ｎ4 結晶には樹枝状β−Ｓｉ
3 Ｎ4 が成長する。そして、微細粒で形成されたマトリ
ックス中に樹枝状を呈する粗大粒が分散され、絡み合っ
た構造を持つＳｉ3 Ｎ4 セラミックスとなる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明による高靱
性セラミックス及びその製造方法の実施例を説明する。
図１はセラミックスの破壊割合％に対する破壊靱性値Ｋ
IC を示すグラフ、及び図２はこの発明による高靱性セ
ラミックスの製造方法の一実施例の工程を示す説明図で
ある。
性セラミックス及びその製造方法の実施例を説明する。
図１はセラミックスの破壊割合％に対する破壊靱性値Ｋ
IC を示すグラフ、及び図２はこの発明による高靱性セ
ラミックスの製造方法の一実施例の工程を示す説明図で
ある。
【００１７】この発明による高靱性セラミックスは、図
２における後焼成後の模式図で示すように、μｍオーダ
のサイズの針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子７から成る母材１中
に巨大晶粒である粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が配され即ち分
散されており、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２の含有量が総重量
の１０〜５０％の範囲内でコントロールされている不均
一サイズの粒子から成るものである。粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒
子２は、その縦横比即ちアスペクト比が６〜８であり、
短い方の長さが２μｍ程度である細長い粒子及び／又は
成長した大きな粒子から構成され、平均粒度のサイズが
１６μｍ程度である。粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２は、結晶粒
成長促進剤として、多くの添加物をコントロールして加
えることによって作製されている。
２における後焼成後の模式図で示すように、μｍオーダ
のサイズの針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子７から成る母材１中
に巨大晶粒である粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が配され即ち分
散されており、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２の含有量が総重量
の１０〜５０％の範囲内でコントロールされている不均
一サイズの粒子から成るものである。粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒
子２は、その縦横比即ちアスペクト比が６〜８であり、
短い方の長さが２μｍ程度である細長い粒子及び／又は
成長した大きな粒子から構成され、平均粒度のサイズが
１６μｍ程度である。粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２は、結晶粒
成長促進剤として、多くの添加物をコントロールして加
えることによって作製されている。
【００１８】この高靱性セラミックスは、粗大Ｓｉ3 Ｎ
4 粒子５、球状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子３及び添加剤即ち助
剤４として酸化物を添加して混合物を作製し、これを焼
結して高密度のＳｉ3 Ｎ4 に転化させることができるも
のである。この時、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子５としては、大
きな縦横比即ちアスペクト比を有する不規則に成長した
細長い粒子或いは成長して大きな粒子となっている高密
度のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を用いる。粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子
５の表面には、結晶粒成長促進剤６として作用するＹ2
Ｏ3 又はＺｒＯ2 を仮焼成で固定して仮焼成粒子５を作
製する。また、球状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子３は、焼成され
て針状微細β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子７から成る母材１とな
る。
4 粒子５、球状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子３及び添加剤即ち助
剤４として酸化物を添加して混合物を作製し、これを焼
結して高密度のＳｉ3 Ｎ4 に転化させることができるも
のである。この時、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子５としては、大
きな縦横比即ちアスペクト比を有する不規則に成長した
細長い粒子或いは成長して大きな粒子となっている高密
度のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を用いる。粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子
５の表面には、結晶粒成長促進剤６として作用するＹ2
Ｏ3 又はＺｒＯ2 を仮焼成で固定して仮焼成粒子５を作
製する。また、球状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子３は、焼成され
て針状微細β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子７から成る母材１とな
る。
【００１９】この高靱性セラミックスは、主として、仮
焼成粒子５に、ミクロン以下の球状微細α−Ｓｉ3 Ｎ4
粒子３及び助剤としてＡｌ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，ＴｉＯ2 又
はＭｇＯを混合して焼成することによって作製できる。
焼成によって微細α−Ｓｉ3Ｎ4 は、針状微細β−Ｓｉ
3 Ｎ4 粒子７から成る母材１に転化し、母材１中に樹枝
状Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が点在した状態に成長して高靱性セ
ラミックスが作製される。仮焼成粒子５に固定する結晶
粒成長促進剤６は、３ａ族，４ａ族の元素及び鉄の酸化
物のうち１つ又は複数から選択することができ、例え
ば、Ｙ2 Ｏ3 及びＺｒＯ2 のうち１つ又は複数を選定す
ることができる。結晶粒成長抑制剤６としての助剤は、
２ａ族の酸化物の１つ又は複数を選定でき、例えば、Ｃ
ａＯ，ＳｉＯ2 ，ＭｇＯ及びＴｉＯ2 を選定することが
できる。仮焼成粒子５、球状微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子３
及び助剤４から成る混合物は、１０ｋｇ／ｃｍ2 程度の
窒素ガス圧の下で１７５０〜２０００℃程度で焼成する
ことによって高靱性セラミックスを作製することができ
る。
焼成粒子５に、ミクロン以下の球状微細α−Ｓｉ3 Ｎ4
粒子３及び助剤としてＡｌ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，ＴｉＯ2 又
はＭｇＯを混合して焼成することによって作製できる。
焼成によって微細α−Ｓｉ3Ｎ4 は、針状微細β−Ｓｉ
3 Ｎ4 粒子７から成る母材１に転化し、母材１中に樹枝
状Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が点在した状態に成長して高靱性セ
ラミックスが作製される。仮焼成粒子５に固定する結晶
粒成長促進剤６は、３ａ族，４ａ族の元素及び鉄の酸化
物のうち１つ又は複数から選択することができ、例え
ば、Ｙ2 Ｏ3 及びＺｒＯ2 のうち１つ又は複数を選定す
ることができる。結晶粒成長抑制剤６としての助剤は、
２ａ族の酸化物の１つ又は複数を選定でき、例えば、Ｃ
ａＯ，ＳｉＯ2 ，ＭｇＯ及びＴｉＯ2 を選定することが
できる。仮焼成粒子５、球状微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子３
及び助剤４から成る混合物は、１０ｋｇ／ｃｍ2 程度の
窒素ガス圧の下で１７５０〜２０００℃程度で焼成する
ことによって高靱性セラミックスを作製することができ
る。
【００２０】この高靱性セラミックスについての不規則
な粒子の成長は、焼結する場合の添加剤４，５の種類と
量、最初のＳｉ3 Ｎ4 粉末の相構造、及び高密度にされ
た窒化ケイ素の粒子の大きさの分布によりコントロール
されるものである。この高靱性セラミックスは、その微
小構造において、母材１中の粗大樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 粒子
２が割れ、クラック等をそらし、橋わたしする作用によ
って破壊靱性値ＫI Cを高めることができるものであ
る。
な粒子の成長は、焼結する場合の添加剤４，５の種類と
量、最初のＳｉ3 Ｎ4 粉末の相構造、及び高密度にされ
た窒化ケイ素の粒子の大きさの分布によりコントロール
されるものである。この高靱性セラミックスは、その微
小構造において、母材１中の粗大樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 粒子
２が割れ、クラック等をそらし、橋わたしする作用によ
って破壊靱性値ＫI Cを高めることができるものであ
る。
【００２１】この実施例の高靱性セラミックスにおい
て、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２のアスペクト比は６〜８程度
であり、短い方の長さの平均が略２μｍである。この高
靱性セラミックスは、製造工程の混合段階において、長
く延ばされた即ち細長い粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子及び／又は
その表面に粒成長促進剤６を有する粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子
を添加することによって、該粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が粒
子成長の核となり、母材１の中で任意の方向に成長する
ため、破壊靱性値ＫI C が従来のものよりかなり高い
値、例えば、１２ＭＰａ・ｍ1 / 2 以上に至ることにな
る。
て、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２のアスペクト比は６〜８程度
であり、短い方の長さの平均が略２μｍである。この高
靱性セラミックスは、製造工程の混合段階において、長
く延ばされた即ち細長い粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子及び／又は
その表面に粒成長促進剤６を有する粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子
を添加することによって、該粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が粒
子成長の核となり、母材１の中で任意の方向に成長する
ため、破壊靱性値ＫI C が従来のものよりかなり高い
値、例えば、１２ＭＰａ・ｍ1 / 2 以上に至ることにな
る。
【００２２】更に、この高靱性セラミックスの製造方法
において、母材１に転化した針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子７
の形状及び大きさだけでなく、母材１中に含有させる粗
大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２の含有量をコントロールすることに
よって破壊靱性値ＫI C を向上させ、強度を向上させる
ことができるものである。また、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２
の粒子自体のアスペクト比を６〜８にコントロールし、
且つ短い方の長さを略２μｍにコントロールすることに
よって、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が割れをそらすことがで
きるばかりでなく、繊維で補強された複合材と同じよう
に、割れを橋わたしするように作用するために、製品設
計上で大いに役立つ部品を提供できるようになる。
において、母材１に転化した針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子７
の形状及び大きさだけでなく、母材１中に含有させる粗
大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２の含有量をコントロールすることに
よって破壊靱性値ＫI C を向上させ、強度を向上させる
ことができるものである。また、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２
の粒子自体のアスペクト比を６〜８にコントロールし、
且つ短い方の長さを略２μｍにコントロールすることに
よって、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が割れをそらすことがで
きるばかりでなく、繊維で補強された複合材と同じよう
に、割れを橋わたしするように作用するために、製品設
計上で大いに役立つ部品を提供できるようになる。
【００２３】次に、この高靱性セラミックスの製造方法
の別の実施例を図４を参照して説明する。この実施例の
高靱性セラミックスの製造方法において、まず、粗大な
樹枝状結晶粒を構成するβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の表面に、
ＳｉＣ，β−Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣＮ，Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ等の
結晶成長核を付与する。β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の表面に
は、Ｈ2 ，ＮＨ3 ，Ａｒ，Ｎ2 ガス等の雰囲気中で有機
ケイ素ポリマーの熱分解、或いはＳｉ粉末の窒化等によ
り結晶成長核を付与することができる（ステップ１）。
その後に、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の表面にＹ2 Ｏ3 、Ｚｒ
Ｏ2 等の結晶粒成長促進剤となる材料をコーティングし
（ステップ２）、該混合物をスプレードライヤで造粒し
て粗大な造粒粉を作る（ステップ３）。一方、微細なα
−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子３にＡｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ
Ｏ2 ，ＣａＯ等の粒成長抑制効果のある焼結助剤から成
る混合物をスプレードライヤで造粒して微細な造粒粉を
作る（ステップ４）。次いで、粗大な造粒粉と微細な造
粒粉とを混合して混合粉体を作り（ステップ５）、該混
合粉体を焼結した樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒を微細なβ−
Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒マトリックス中に形成させた焼結体を
作製するものである（ステップ６）。
の別の実施例を図４を参照して説明する。この実施例の
高靱性セラミックスの製造方法において、まず、粗大な
樹枝状結晶粒を構成するβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の表面に、
ＳｉＣ，β−Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣＮ，Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ等の
結晶成長核を付与する。β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の表面に
は、Ｈ2 ，ＮＨ3 ，Ａｒ，Ｎ2 ガス等の雰囲気中で有機
ケイ素ポリマーの熱分解、或いはＳｉ粉末の窒化等によ
り結晶成長核を付与することができる（ステップ１）。
その後に、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の表面にＹ2 Ｏ3 、Ｚｒ
Ｏ2 等の結晶粒成長促進剤となる材料をコーティングし
（ステップ２）、該混合物をスプレードライヤで造粒し
て粗大な造粒粉を作る（ステップ３）。一方、微細なα
−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子３にＡｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ
Ｏ2 ，ＣａＯ等の粒成長抑制効果のある焼結助剤から成
る混合物をスプレードライヤで造粒して微細な造粒粉を
作る（ステップ４）。次いで、粗大な造粒粉と微細な造
粒粉とを混合して混合粉体を作り（ステップ５）、該混
合粉体を焼結した樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒を微細なβ−
Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒マトリックス中に形成させた焼結体を
作製するものである（ステップ６）。
【００２４】この高靱性セラミックスの製造方法におけ
るステップ１において、β−Ｓｉ3Ｎ4 粉体への結晶成
長核の固定の一実施例として、有機ケイ素ポリマーを用
いる場合には、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体と有機ケイ素ポリマ
ー溶液を所定比で混合して乾燥させ、次いで、有機ケイ
素ポリマーがβ−ＳｉＣに転化する温度で雰囲気ガス中
で焼成を行う。この操作により、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の
表面に転化したβ−ＳｉＣ結晶が固定される。又は、同
様に有機ケイ素ポリマーをＳｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ2Ｎ2 Ｏ等
に転化させてもよいものである。この場合に、用いる有
機ケイ素ポリマー溶液は、焼成によってβ−ＳｉＣ，Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏに転化するものであればよく、
有機ケイ素ポリマーの種類、組成分子量は限定されない
ものである。また、有機ケイ素ポリマー溶液をβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 粉体に付与する方法は、スプレー、混合等によっ
て達成できるものである。或いは、有機ケイ素ポリマー
溶液に予めβ−ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ等の
微粉末を混合して用いてもよいものである。
るステップ１において、β−Ｓｉ3Ｎ4 粉体への結晶成
長核の固定の一実施例として、有機ケイ素ポリマーを用
いる場合には、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体と有機ケイ素ポリマ
ー溶液を所定比で混合して乾燥させ、次いで、有機ケイ
素ポリマーがβ−ＳｉＣに転化する温度で雰囲気ガス中
で焼成を行う。この操作により、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の
表面に転化したβ−ＳｉＣ結晶が固定される。又は、同
様に有機ケイ素ポリマーをＳｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ2Ｎ2 Ｏ等
に転化させてもよいものである。この場合に、用いる有
機ケイ素ポリマー溶液は、焼成によってβ−ＳｉＣ，Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏに転化するものであればよく、
有機ケイ素ポリマーの種類、組成分子量は限定されない
ものである。また、有機ケイ素ポリマー溶液をβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 粉体に付与する方法は、スプレー、混合等によっ
て達成できるものである。或いは、有機ケイ素ポリマー
溶液に予めβ−ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ等の
微粉末を混合して用いてもよいものである。
【００２５】この高靱性セラミックスの製造方法におけ
るステップ１において、β−Ｓｉ3Ｎ4 粉体への結晶成
長核の固定の別の実施例として、Ｓｉ粉末を用いる場合
には、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体とＳｉ粉末を所定比で混合
し、次いで、Ｎ2 ガス及びＮＨ3 ガス雰囲気ガス中で焼
成を行う。Ｓｉ粉末が窒化された場合に、α−Ｓｉ3 Ｎ
4 とβ−Ｓｉ3 Ｎ4 とが混在する。焼成により発生する
α−Ｓｉ3 Ｎ4 とβ−Ｓｉ3 Ｎ4 との存在比率は、
Ｏ2 ，Ｎ2 の分圧に依存する。窒化の際の反応熱でβ−
Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の表面上にα−Ｓｉ3 Ｎ4 とβ−Ｓｉ3
Ｎ4 との微結晶が固定される。
るステップ１において、β−Ｓｉ3Ｎ4 粉体への結晶成
長核の固定の別の実施例として、Ｓｉ粉末を用いる場合
には、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体とＳｉ粉末を所定比で混合
し、次いで、Ｎ2 ガス及びＮＨ3 ガス雰囲気ガス中で焼
成を行う。Ｓｉ粉末が窒化された場合に、α−Ｓｉ3 Ｎ
4 とβ−Ｓｉ3 Ｎ4 とが混在する。焼成により発生する
α−Ｓｉ3 Ｎ4 とβ−Ｓｉ3 Ｎ4 との存在比率は、
Ｏ2 ，Ｎ2 の分圧に依存する。窒化の際の反応熱でβ−
Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の表面上にα−Ｓｉ3 Ｎ4 とβ−Ｓｉ3
Ｎ4 との微結晶が固定される。
【００２６】この高靱性セラミックスの製造方法におけ
るステップ２において、結晶成長核を付与したβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 粉体の表面へ焼結助剤をコーティングするが、焼
結助剤は結晶粒成長促進剤であるＹ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 の
うちから選ばれた物質を少なくとも１種以上含んだ膜及
び粉末でコーティングを行う。結晶粒成長促進剤として
は、Ｙ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 の他に、３ａ族元素、４ａ族元
素の酸化物を使用することができる。
るステップ２において、結晶成長核を付与したβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 粉体の表面へ焼結助剤をコーティングするが、焼
結助剤は結晶粒成長促進剤であるＹ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 の
うちから選ばれた物質を少なくとも１種以上含んだ膜及
び粉末でコーティングを行う。結晶粒成長促進剤として
は、Ｙ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 の他に、３ａ族元素、４ａ族元
素の酸化物を使用することができる。
【００２７】この高靱性セラミックスの製造方法におけ
るステップ２において、β−Ｓｉ3Ｎ4 粉体の表面へ焼
結助剤をコーティングする別の実施例として、金属アル
コキシドを用いる方法は、Ｙアルコキシド溶液若しくは
Ｚｒアルコキシド溶液、及びその混合溶液中に、結晶成
長核を付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体を分散させ、スプレ
ードライを行う。次いで、得られた粉末を大気中で約５
００〜６００℃で加熱を行うことによってβ−Ｓｉ3 Ｎ
4 粉体の表面にコーティングを行う。
るステップ２において、β−Ｓｉ3Ｎ4 粉体の表面へ焼
結助剤をコーティングする別の実施例として、金属アル
コキシドを用いる方法は、Ｙアルコキシド溶液若しくは
Ｚｒアルコキシド溶液、及びその混合溶液中に、結晶成
長核を付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体を分散させ、スプレ
ードライを行う。次いで、得られた粉末を大気中で約５
００〜６００℃で加熱を行うことによってβ−Ｓｉ3 Ｎ
4 粉体の表面にコーティングを行う。
【００２８】この高靱性セラミックスの製造方法におけ
るステップ２において、β−Ｓｉ3Ｎ4 粉体の表面へ焼
結助剤をコーティングする更に別の実施例として、粉体
を用いる方法は、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 のうちの１種、
及びその混合物と、結晶成長核を付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ
4 粉末の混合スラリーを作製し、これを乾燥してＮ2ガ
ス雰囲気中で１４００〜１６００℃で焼成した後、焼結
体の粉砕を行う。Ｙ2Ｏ3 ，ＺｒＯ2 の量及び混合組成
は、使用するβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の大きさにより調節す
る。
るステップ２において、β−Ｓｉ3Ｎ4 粉体の表面へ焼
結助剤をコーティングする更に別の実施例として、粉体
を用いる方法は、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 のうちの１種、
及びその混合物と、結晶成長核を付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ
4 粉末の混合スラリーを作製し、これを乾燥してＮ2ガ
ス雰囲気中で１４００〜１６００℃で焼成した後、焼結
体の粉砕を行う。Ｙ2Ｏ3 ，ＺｒＯ2 の量及び混合組成
は、使用するβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の大きさにより調節す
る。
【００２９】次に、この高靱性セラミックスの製造方法
において、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の表面に焼結助剤をコー
ティングして粒状物を作製した後に、これをα−Ｓｉ3
Ｎ4粉体と混合する工程を説明する（ステップ５）。焼
結助剤をコーティングしたβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体にα−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉体、Ａｌ2 Ｏ3 及びＣａＯ，ＳｉＯ2 ，Ｔｉ
Ｏ2 を含む粒成長抑制剤を混合し、Ｎ2 ガス雰囲気中で
１７５０℃〜２０００℃の所定温度にて焼成を行う（ス
テップ６）。
において、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の表面に焼結助剤をコー
ティングして粒状物を作製した後に、これをα−Ｓｉ3
Ｎ4粉体と混合する工程を説明する（ステップ５）。焼
結助剤をコーティングしたβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体にα−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉体、Ａｌ2 Ｏ3 及びＣａＯ，ＳｉＯ2 ，Ｔｉ
Ｏ2 を含む粒成長抑制剤を混合し、Ｎ2 ガス雰囲気中で
１７５０℃〜２０００℃の所定温度にて焼成を行う（ス
テップ６）。
【００３０】この高靱性セラミックスの製造方法は、上
記の工程によって、結晶成長核を付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ
4 粉体が焼成中に優先的に粒成長し、その他のマトリッ
クス部分は、粒成長抑制剤の効果によって微細な結晶粒
となる。この際、結晶成長核が予めあるβ−Ｓｉ3 Ｎ4
結晶は樹枝状晶に成長する。以上のように、この高靱性
セラミックスにおける焼結体微細組織は、針状微細β−
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子で形成されたマトリックス中に樹枝状を
呈する粗大粒が分散され、絡み合った構造を持つＳｉ3
Ｎ4 セラミックスとなる。この高靱性セラミックスは、
従来の粗大粒セラミックスを含んだものに比較して、針
状微細粒中に樹枝状構造が分散しているので、クラック
ディフラクション等の効果が大きく、図３に示すよう
に、高靱性を持つＳｉ3 Ｎ4 セラミックスを製造するこ
とができる。図３は、β−Ｓｉ3 Ｎ4 の添加量％に対す
る破壊靱性値ＫI C を示しているものである。図３に示
すように、本発明による高靱性セラミックスはβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 に粒成長核を付与したものであり、粒成長核を付
与していないβ−Ｓｉ3 Ｎ4 に比較して、β−Ｓｉ3Ｎ
4 の各添加量％において破壊靱性値ＫI C が高くなって
いることが分かる。
記の工程によって、結晶成長核を付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ
4 粉体が焼成中に優先的に粒成長し、その他のマトリッ
クス部分は、粒成長抑制剤の効果によって微細な結晶粒
となる。この際、結晶成長核が予めあるβ−Ｓｉ3 Ｎ4
結晶は樹枝状晶に成長する。以上のように、この高靱性
セラミックスにおける焼結体微細組織は、針状微細β−
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子で形成されたマトリックス中に樹枝状を
呈する粗大粒が分散され、絡み合った構造を持つＳｉ3
Ｎ4 セラミックスとなる。この高靱性セラミックスは、
従来の粗大粒セラミックスを含んだものに比較して、針
状微細粒中に樹枝状構造が分散しているので、クラック
ディフラクション等の効果が大きく、図３に示すよう
に、高靱性を持つＳｉ3 Ｎ4 セラミックスを製造するこ
とができる。図３は、β−Ｓｉ3 Ｎ4 の添加量％に対す
る破壊靱性値ＫI C を示しているものである。図３に示
すように、本発明による高靱性セラミックスはβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 に粒成長核を付与したものであり、粒成長核を付
与していないβ−Ｓｉ3 Ｎ4 に比較して、β−Ｓｉ3Ｎ
4 の各添加量％において破壊靱性値ＫI C が高くなって
いることが分かる。
【００３１】次に、この発明による高靱性セラミックス
の製造方法の具体的な実施例を説明する。 〔実施例１〕この高靱性セラミックスの製造方法におい
て、平均粒径が１６μｍのμｍオーダのサイズのβ−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉末に、焼結添加剤として５ｗｔ％のＹ2 Ｏ3
と１ｗｔ％のＡｌ2 Ｏ3 とを配合し、メタノールを加え
てボールミルで２４時間混合した。混合物の懸濁液を乾
燥し、混合物粉末を窒素ガス雰囲気中で１４００〜１６
００°の温度で仮焼成した。そこで、仮焼成した仮焼成
体を粉砕して仮焼成粒子５を作製した。次いで、仮焼成
粒子５に、ミクロン以下のサイズのα−Ｓｉ3Ｎ4 粉
末、１ｗｔ％のＹ2 Ｏ3 及び５ｗｔ％のＡｌ2 Ｏ3 を配
合し、メタノールを加えてボールミルで混合して粉末混
合物を作製した。この時、仮焼成粒子５の割合は、総重
量の１０から５０重量％の範囲にコントロールした。次
いで、粉末混合物をスプレードライヤで造粒処理して粒
状物を作製した。そこで、粒状物をＣＩＰによって２０
００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で圧縮して成形体を作製した。
次いで、成形体を、１０ｋｇ／ｃｍ2 の窒素ガス圧の下
で１７５０〜２０００℃で４〜１０時間焼結してＳｉ3
Ｎ4 焼結体を作製し、不均一サイズのＳｉ3 Ｎ4 粒子か
ら成る構造に構成した。Ｓｉ3 Ｎ4 焼結体を、３ｍｍ×
４ｍｍ×５０ｍｍの試験片に切断し、該試験片の曲げ強
度と破壊靱性値ＫI C を測定した。
の製造方法の具体的な実施例を説明する。 〔実施例１〕この高靱性セラミックスの製造方法におい
て、平均粒径が１６μｍのμｍオーダのサイズのβ−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉末に、焼結添加剤として５ｗｔ％のＹ2 Ｏ3
と１ｗｔ％のＡｌ2 Ｏ3 とを配合し、メタノールを加え
てボールミルで２４時間混合した。混合物の懸濁液を乾
燥し、混合物粉末を窒素ガス雰囲気中で１４００〜１６
００°の温度で仮焼成した。そこで、仮焼成した仮焼成
体を粉砕して仮焼成粒子５を作製した。次いで、仮焼成
粒子５に、ミクロン以下のサイズのα−Ｓｉ3Ｎ4 粉
末、１ｗｔ％のＹ2 Ｏ3 及び５ｗｔ％のＡｌ2 Ｏ3 を配
合し、メタノールを加えてボールミルで混合して粉末混
合物を作製した。この時、仮焼成粒子５の割合は、総重
量の１０から５０重量％の範囲にコントロールした。次
いで、粉末混合物をスプレードライヤで造粒処理して粒
状物を作製した。そこで、粒状物をＣＩＰによって２０
００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で圧縮して成形体を作製した。
次いで、成形体を、１０ｋｇ／ｃｍ2 の窒素ガス圧の下
で１７５０〜２０００℃で４〜１０時間焼結してＳｉ3
Ｎ4 焼結体を作製し、不均一サイズのＳｉ3 Ｎ4 粒子か
ら成る構造に構成した。Ｓｉ3 Ｎ4 焼結体を、３ｍｍ×
４ｍｍ×５０ｍｍの試験片に切断し、該試験片の曲げ強
度と破壊靱性値ＫI C を測定した。
【００３２】〔比較例〕実施例１と同じ成分の材料を混
合させたが、この場合には、粒成長促進剤としてのＹ2
Ｏ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 を前もって表面に固定していない粗大
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を用いた。但し、実施例１と比較例との
添加剤の総量は、等しいものである。図１には、実施例
１で作製したＳｉ3 Ｎ4 焼結体と比較例で作製したＳｉ
3 Ｎ4 焼結体とについての割れに対する破壊靱性値Ｋ
I C を示している。
合させたが、この場合には、粒成長促進剤としてのＹ2
Ｏ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 を前もって表面に固定していない粗大
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を用いた。但し、実施例１と比較例との
添加剤の総量は、等しいものである。図１には、実施例
１で作製したＳｉ3 Ｎ4 焼結体と比較例で作製したＳｉ
3 Ｎ4 焼結体とについての割れに対する破壊靱性値Ｋ
I C を示している。
【００３３】図１から分かるように、仮焼成して粒成長
促進剤を表面に固定した粗大Ｓｉ3Ｎ4 粒子の破壊靱性
値ＫI C は、比較例のものに比較してかなり高い値を示
している。破壊靱性値ＫI C は、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の
量が増大するほど大きくなる。これらのＳｉ3 Ｎ4 焼結
体を走査電子顕微鏡ＳＥＭで観察した破断面では、粗大
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が母材１中に任意に分布して点在して
いることが確認できた。また、焼結されたサンプルに対
する立体的な粒子サイズの測定は、ＨＦ−アシストされ
た粒子分割の後に行なった。意図的にもたらされた、粒
成長促進剤を表面に固定した粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の成長
は、Ｓｉ3 Ｎ4 の母材１中の他の部分よりかなり高めら
れることが確認できた。それ故に、このＳｉ3 Ｎ4 焼結
体は、破壊靱性が高められた高靱性セラミックスを提供
し、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子による割れをそらし、割れを橋
わたしするという機能を発揮すると考えられる。
促進剤を表面に固定した粗大Ｓｉ3Ｎ4 粒子の破壊靱性
値ＫI C は、比較例のものに比較してかなり高い値を示
している。破壊靱性値ＫI C は、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の
量が増大するほど大きくなる。これらのＳｉ3 Ｎ4 焼結
体を走査電子顕微鏡ＳＥＭで観察した破断面では、粗大
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子２が母材１中に任意に分布して点在して
いることが確認できた。また、焼結されたサンプルに対
する立体的な粒子サイズの測定は、ＨＦ−アシストされ
た粒子分割の後に行なった。意図的にもたらされた、粒
成長促進剤を表面に固定した粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の成長
は、Ｓｉ3 Ｎ4 の母材１中の他の部分よりかなり高めら
れることが確認できた。それ故に、このＳｉ3 Ｎ4 焼結
体は、破壊靱性が高められた高靱性セラミックスを提供
し、粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子による割れをそらし、割れを橋
わたしするという機能を発揮すると考えられる。
【００３４】〔実施例２〕実施例１と同じ成分の材料を
混合したが、この場合には、粒成長促進剤としての５ｗ
ｔ％のＺｒＯ2 を仮焼成によって前もって表面に固定し
た粗大Ｓｉ3 Ｎ4粒子を用いた。その他については実施
例１と同様に焼成してＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作製した。こ
の実施例で作製したＳｉ3 Ｎ4 焼結体は、その破壊靱性
値ＫI C が１２ＭＰａ・ｍ1 / 2 に達し、比較例のサン
プルよりも高くなっていることが確認できた。表面に固
着した粒成長促進剤によって高められた不規則な粗大Ｓ
ｉ3Ｎ4 粒子の成長が、実施例１と同様に観察された。
このＳｉ3 Ｎ4 焼結体では、母材中に粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒
子が分布することによって、破壊靱性値ＫI C が高く改
善されていることが確認できた。
混合したが、この場合には、粒成長促進剤としての５ｗ
ｔ％のＺｒＯ2 を仮焼成によって前もって表面に固定し
た粗大Ｓｉ3 Ｎ4粒子を用いた。その他については実施
例１と同様に焼成してＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作製した。こ
の実施例で作製したＳｉ3 Ｎ4 焼結体は、その破壊靱性
値ＫI C が１２ＭＰａ・ｍ1 / 2 に達し、比較例のサン
プルよりも高くなっていることが確認できた。表面に固
着した粒成長促進剤によって高められた不規則な粗大Ｓ
ｉ3Ｎ4 粒子の成長が、実施例１と同様に観察された。
このＳｉ3 Ｎ4 焼結体では、母材中に粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒
子が分布することによって、破壊靱性値ＫI C が高く改
善されていることが確認できた。
【００３５】〔実施例３〕実施例１と同じ成分の材料を
混合したが、この場合には、粒成長促進剤としてのＹ2
Ｏ3 及び／又はＺｒＯ2 を仮焼成によって前もって表面
に固定した粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の仮焼成粒子を用いると
共に、該仮焼成粒子をＳｉ3 Ｎ4 粒子と混合するのに先
立って、球状微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に成長抑制剤、例
えば、ＣａＯ，ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 の１つ又は複数を
選定して混合して母材混合物を作製した。そして、仮焼
成粒子と母材混合物とを混合し、実施例１と同様の条件
で焼成してＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作製した。このＳｉ3 Ｎ
4 焼結体については、その破壊靱性値ＫI C が同様に、
１２ＭＰａ・ｍ1 / 2 の高い値を示した。更に、このＳ
ｉ3 Ｎ4 焼結体は、そのワイブル係数が２０であり、強
度のバラツキが向上されていることを示しており、コン
トロールされた母材の微小構造に起因すると考えられ
る。
混合したが、この場合には、粒成長促進剤としてのＹ2
Ｏ3 及び／又はＺｒＯ2 を仮焼成によって前もって表面
に固定した粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の仮焼成粒子を用いると
共に、該仮焼成粒子をＳｉ3 Ｎ4 粒子と混合するのに先
立って、球状微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に成長抑制剤、例
えば、ＣａＯ，ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 の１つ又は複数を
選定して混合して母材混合物を作製した。そして、仮焼
成粒子と母材混合物とを混合し、実施例１と同様の条件
で焼成してＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作製した。このＳｉ3 Ｎ
4 焼結体については、その破壊靱性値ＫI C が同様に、
１２ＭＰａ・ｍ1 / 2 の高い値を示した。更に、このＳ
ｉ3 Ｎ4 焼結体は、そのワイブル係数が２０であり、強
度のバラツキが向上されていることを示しており、コン
トロールされた母材の微小構造に起因すると考えられ
る。
【００３６】〔実施例４〕実施例３と同じ成分の材料を
用いたが、この実施例では、同一サイズのＳｉ3Ｎ4 粉
末を使用した。それ故に、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の一方のグル
ープは、Ｙ2 Ｏ3，Ａｌ2 Ｏ3 が高い比で混合され、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉末の他方のグループは、Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ
3 が低い比で混合されている。両方の粉末混合物は、ボ
ールミルで混合して混合物を作製し、次いで混合物の造
粒処理を行なって粒状物を作製し、実施例１と同様に仮
焼成して仮焼成粒子を作製した。２つのグループの粉末
混合物を、更に異なる比率で混合して、実施例１と同１
の条件で焼成した。得られたＳｉ3 Ｎ4 焼結体ついて、
その破壊靱性値ＫI C は、図１に示すように、比較例の
ものより高くなっていることを確認した。
用いたが、この実施例では、同一サイズのＳｉ3Ｎ4 粉
末を使用した。それ故に、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の一方のグル
ープは、Ｙ2 Ｏ3，Ａｌ2 Ｏ3 が高い比で混合され、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉末の他方のグループは、Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ
3 が低い比で混合されている。両方の粉末混合物は、ボ
ールミルで混合して混合物を作製し、次いで混合物の造
粒処理を行なって粒状物を作製し、実施例１と同様に仮
焼成して仮焼成粒子を作製した。２つのグループの粉末
混合物を、更に異なる比率で混合して、実施例１と同１
の条件で焼成した。得られたＳｉ3 Ｎ4 焼結体ついて、
その破壊靱性値ＫI C は、図１に示すように、比較例の
ものより高くなっていることを確認した。
【００３７】
【発明の効果】この発明による高靱性セラミックス及び
その製造方法は、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、この高靱性セラミックスは、
μｍオーダのサイズの針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子から成る
母材中に高密度の粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が分散され、前記
粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の含有量が総重量の１０〜５０％の
範囲でコントロールされ、この場合の前記粗大Ｓｉ3 Ｎ
4 粒子はアスペクト比が６〜８で且つ短い方の長さが２
μｍ程度である細長い粒子及び／又は成長した大きな粒
子にコントロールされて、不均一サイズの粒子から構成
されているので、破壊割合％に対する破壊靱性値ＫI C
を１２ＭＰａ・ｍ1 / 2 程度の高破壊靱性を得ることが
でき、機械的機能性を向上させることができる。従っ
て、この高靱性セラミックスは、高い応力が負荷され且
つ高い信頼性が要求される分野、例えば、エンジン部品
等を作製する材料として高範囲に利用することができ
る。しかも、この高靱性セラミックスの製造において
は、材料費として安価な粗大Ｓｉ3Ｎ4 粒子及び球状微
細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を用い、しかも再現性が良好である。
その製造方法は、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、この高靱性セラミックスは、
μｍオーダのサイズの針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子から成る
母材中に高密度の粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が分散され、前記
粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の含有量が総重量の１０〜５０％の
範囲でコントロールされ、この場合の前記粗大Ｓｉ3 Ｎ
4 粒子はアスペクト比が６〜８で且つ短い方の長さが２
μｍ程度である細長い粒子及び／又は成長した大きな粒
子にコントロールされて、不均一サイズの粒子から構成
されているので、破壊割合％に対する破壊靱性値ＫI C
を１２ＭＰａ・ｍ1 / 2 程度の高破壊靱性を得ることが
でき、機械的機能性を向上させることができる。従っ
て、この高靱性セラミックスは、高い応力が負荷され且
つ高い信頼性が要求される分野、例えば、エンジン部品
等を作製する材料として高範囲に利用することができ
る。しかも、この高靱性セラミックスの製造において
は、材料費として安価な粗大Ｓｉ3Ｎ4 粒子及び球状微
細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を用い、しかも再現性が良好である。
【００３８】また、この高靱性セラミックスにおいて、
粗大β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子と粒成長促進剤との混合物を仮
焼成してβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の表面に粒成長促進剤を固
定した仮焼成粒子を作製することができ、前記仮焼成粒
子に微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末及び助剤を混合して焼成
し、微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末をβ−Ｓｉ3 Ｎ4 から成る
母材に転化させて該母材中に前記仮焼成粒子を点在させ
た不均一サイズの粒子から成る高靱性セラミックスを作
製できる。
粗大β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子と粒成長促進剤との混合物を仮
焼成してβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の表面に粒成長促進剤を固
定した仮焼成粒子を作製することができ、前記仮焼成粒
子に微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末及び助剤を混合して焼成
し、微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末をβ−Ｓｉ3 Ｎ4 から成る
母材に転化させて該母材中に前記仮焼成粒子を点在させ
た不均一サイズの粒子から成る高靱性セラミックスを作
製できる。
【００３９】この高靱性セラミックスは、結晶成長核を
付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体が焼成中に優先的に粒成長
し、その他のマトリックス部分は、粒成長抑制剤の効果
によって微細な結晶粒となるものであり、この際、結晶
成長核が予めあるβ−Ｓｉ3Ｎ4 結晶は樹枝状晶に成長
し、それによって、その焼結体微細組織が微細粒で形成
されたマトリックス中に樹枝状を呈する粗大粒が分散さ
れ、絡み合った構造を持つＳｉ3 Ｎ4 セラミックスにな
る。この高靱性セラミックスは、従来の粗大粒セラミッ
クスを含んだものに比較して樹枝状構造を有するので、
クラックディフラクション等の効果が大きく、高靱性を
持つＳｉ3 Ｎ4 セラミックスを製造できる。従って、こ
の高靱性セラミックスは、非常に高い靱性を有するの
で、エンジン部品等の構造材料としての適用範囲が拡大
され、しかも加工等による強度への影響が少ないＳｉ3
Ｎ4 セラミックスを提供できる。
付与したβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体が焼成中に優先的に粒成長
し、その他のマトリックス部分は、粒成長抑制剤の効果
によって微細な結晶粒となるものであり、この際、結晶
成長核が予めあるβ−Ｓｉ3Ｎ4 結晶は樹枝状晶に成長
し、それによって、その焼結体微細組織が微細粒で形成
されたマトリックス中に樹枝状を呈する粗大粒が分散さ
れ、絡み合った構造を持つＳｉ3 Ｎ4 セラミックスにな
る。この高靱性セラミックスは、従来の粗大粒セラミッ
クスを含んだものに比較して樹枝状構造を有するので、
クラックディフラクション等の効果が大きく、高靱性を
持つＳｉ3 Ｎ4 セラミックスを製造できる。従って、こ
の高靱性セラミックスは、非常に高い靱性を有するの
で、エンジン部品等の構造材料としての適用範囲が拡大
され、しかも加工等による強度への影響が少ないＳｉ3
Ｎ4 セラミックスを提供できる。
【図１】この発明による高靱性セラミックスと従来の窒
化ケイ素とについての破壊割合に対する破壊靱性値を示
すグラフである。
化ケイ素とについての破壊割合に対する破壊靱性値を示
すグラフである。
【図２】この発明による高靱性セラミックスの製造方法
の一実施例における製造工程を示す説明図である。
の一実施例における製造工程を示す説明図である。
【図３】この発明による高靱性セラミックスのＳｉ3 Ｎ
4 セラミックスと従来のＳｉ3Ｎ4 セラミックスについ
てのβ−Ｓｉ3 Ｎ4 の添加量に対する破壊靱性値を示す
グラフである。
4 セラミックスと従来のＳｉ3Ｎ4 セラミックスについ
てのβ−Ｓｉ3 Ｎ4 の添加量に対する破壊靱性値を示す
グラフである。
【図４】この発明による高靱性セラミックスの製造方法
の別の実施例における製造工程を示す説明図である。
の別の実施例における製造工程を示す説明図である。
１ 母材 ２ 粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子 ３ 球状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子 ４ 助剤 ５ 仮焼成粒子 ６ 粒成長促進剤 ７ 針状微細Ｓｉ3 Ｎ4 粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 １０２ Ｒ １０２ Ｇ １０２ Ｈ １０２ Ａ １０２ Ｄ (72)発明者 岩田 洋子 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内 (72)発明者 沼尾 久孝 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内
Claims (15)
- 【請求項１】 微細なＳｉ3 Ｎ4 結晶粒から成るマトリ
ックス中に前記Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒より粗大な樹枝状Ｓｉ
3 Ｎ4 結晶粒が分散していることを特徴とする高靱性セ
ラミックス。 - 【請求項２】 前記樹枝状Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒がアスペク
ト比が６〜８以上で短径が２μｍ以上の柱状粒で構成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の高靱性セラ
ミックス。 - 【請求項３】 μｍオーダのサイズの針状微細Ｓｉ3 Ｎ
4 粒子から成る母材中に高密度の粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が
分散されており、前記粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の含有量が総
重量の１０〜５０％の範囲内でコントロールされている
ことを特徴とする高靱性セラミックス。 - 【請求項４】 前記粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子はアスペクト比
が６〜８で且つ短い方の長さが２μｍ程度である細長い
粒子及び／又は成長した大きな粒子から成ることを特徴
とする請求項３に記載の高靱性セラミックス。 - 【請求項５】 粗大な樹枝状結晶粒を構成するβ−Ｓｉ
3 Ｎ4 粉体の表面に成長核を付与した後に、前記β−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉体の表面に結晶粒成長促進剤となる材料をコ
ーティングし、これに結晶粒成長抑制剤を含んだα−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 粉体を混合した混合粉体を焼結し、樹枝状Ｓｉ
3 Ｎ4 結晶粒を微細なβ−Ｓｉ3 Ｎ4結晶粒のマトリッ
クス中に分散させた焼結体から成ることを特徴とする高
靱性セラミックスの製造方法。 - 【請求項６】 前記結晶粒成長促進剤は３ａ族，６ａ族
の元素及びそれらの酸化物のうち１つ又は複数から成る
ことを特徴とする請求項５に記載の高靱性セラミックス
の製造方法。 - 【請求項７】 前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体に添加する前記
β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の割合が１０〜５０％であることを
特徴とする請求項５に記載の高靱性セラミックスの製造
方法。 - 【請求項８】 粗大β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子と結晶粒成長促
進剤との混合物を仮焼成して前記粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の
表面に前記結晶粒成長促進剤を固定した仮焼成粒子を作
製し、前記仮焼成粒子に微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末及び助
剤を混合して焼成し、微細α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を針状微
細β−Ｓｉ3 Ｎ4 から成る母材に転化させ、該母材中に
前記仮焼成粒子から成長した粒子が分散していることを
特徴とする高靱性セラミックスの製造方法。 - 【請求項９】 前記結晶粒成長促進剤は３ａ族，４ａ族
の元素及び鉄の酸化物のうち１つ又は複数から成ること
を特徴とする請求項８に記載の高靱性セラミックスの製
造方法。 - 【請求項１０】 前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体に添加する前
記β−Ｓｉ3 Ｎ4 粉体の割合が１０〜５０％に調整され
ていることを特徴とする請求項８に記載の高靱性セラミ
ックスの製造方法。 - 【請求項１１】 前記仮焼成粒子と、結晶粒成長抑制剤
としての２ａ族の酸化物の１つ又は複数を含むミクロン
以下の前記α−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末との混合物を焼成したこ
とを特徴とする請求項８に記載の高靱性セラミックスの
製造方法。 - 【請求項１２】 前記仮焼成粒子と、結晶粒成長抑制剤
としてのＣａＯ，ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 を含む前記α−
Ｓｉ3 Ｎ4 粉末との混合物を窒素ガス圧の下で１７５０
〜２０００℃程度で焼成したことを特徴とする請求項８
に記載の高靱性セラミックスの製造方法。 - 【請求項１３】 前記窒素ガス圧は１０ｋｇ／ｃｍ2 程
度であり、前記粗大Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の平均サイズが１６
μｍ程度であることを特徴とする請求項１２に記載の高
靱性セラミックスの製造方法。 - 【請求項１４】 前記結晶粒成長促進剤はＡｌ2 Ｏ3 ，
ＺｒＯ2 ，Ｙ2 Ｏ3及びＡｌ−Ｚｒ−Ｏ系化合物のうち
１つ又は複数から成ることを特徴とする請求項５又は８
に記載の高靱性セラミックスの製造方法。 - 【請求項１５】 前記結晶粒成長抑制剤はＣａ，Ｓｉ，
Ｔｉから選ばれた少なくとも１種以上の元素及びその酸
化物から成ることを特徴とする請求項５又は８に記載の
高靱性セラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6093900A JPH08133842A (ja) | 1993-11-16 | 1994-04-08 | 高靱性セラミックス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-308605 | 1993-11-16 | ||
| JP5308605A JPH07138072A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 不均一サイズの粒子から成る高靱性セラミックス及びその製造方法 |
| JP6093900A JPH08133842A (ja) | 1993-11-16 | 1994-04-08 | 高靱性セラミックス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08133842A true JPH08133842A (ja) | 1996-05-28 |
Family
ID=26435179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6093900A Pending JPH08133842A (ja) | 1993-11-16 | 1994-04-08 | 高靱性セラミックス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08133842A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113939474A (zh) * | 2019-05-13 | 2022-01-14 | 住友电气工业株式会社 | 碳化钨粉末及其制造方法 |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP6093900A patent/JPH08133842A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113939474A (zh) * | 2019-05-13 | 2022-01-14 | 住友电气工业株式会社 | 碳化钨粉末及其制造方法 |
| CN113939474B (zh) * | 2019-05-13 | 2024-01-16 | 住友电气工业株式会社 | 碳化钨粉末及其制造方法 |
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