JPH08175873A

JPH08175873A - 窒化珪素質焼結体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08175873A
Application number: JP6324731A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tanaka; 広一田中; Sentarou Yamamoto; 泉太郎山元; Takehiro Oda; 武廣織田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】高温において優れた耐酸化性を有するとともに
室温から１５００℃までの高い抗折強度を有する窒化珪
素質焼結体を得る。【構成】α−窒化珪素を９０％以上含有する窒化珪素粉
末を７０〜９７モル％と、酸化珪素及び周期律表第３ａ
族酸化物を合計で３〜３０モル％からなり、ＳｉＯ₂量
の周期律表第３ａ族元素の酸化物換算量に対する比率が
２以上の割合からなる混合粉末を成形し、この成形体を
１５００〜１７００℃の温度でβ−窒化珪素の量が７０
％以上、粒界結晶相にダイシリケートおよび／またはモ
ノシリケートが析出した焼結体を得、さらに１７００℃
を超える温度で焼成し、窒化珪素結晶の平均粒径５μｍ
以下、該結晶粒子の粒界がダイシリケートおよび／また
はモノシリケートの結晶相からなり、窒素原子を含む結
晶相が存在しない焼結体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は室温から高温までの強度
特性に優れ、特に、ピストンピン、シリンダー、バル
ブ、カムローラ、ロッカーアーム、ピストンリング等の
自動車用部品やタービンロータ、タービンブレード、ノ
ズル、コンバスタ、スクロール、ノズルサポート、シー
ルリング、スプリングリング、ディフューザ、ダクト等
のガスタービンエンジン用部品等に使用される窒化珪素
質焼結体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、窒化珪素質焼結体は、耐熱
性、耐熱衝撃性、および、耐酸化特性に優れることから
エンジニアリングセラミックス、特に、ターボローター
等の熱機関用として応用が進められている。この窒化珪
素質焼結体は、一般には窒化珪素に対してＹ₂Ｏ₃、Ａ
ｌ₂Ｏ₃あるいはＭｇＯなどの焼結助剤を添加すること
により高密度で高強度の特性が得られている。このよう
な窒化珪素質焼結体に対しては、さらにその使用条件が
高温化するに際して、高温における強度および耐酸化特
性のさらなる改善が求められている。かかる要求に対し
て、これまで焼結助剤の検討や焼成条件等を改善する等
各種の改良が試みられている。

【０００３】その中で、従来より焼結助剤として用いら
れてきたＡｌ₂Ｏ₃等の低融点酸化物が高温特性を劣化
させるという見地から、窒化珪素に対してＹ₂Ｏ₃等の
周期律表第３ａ族元素酸化物（以下、ＲＥ₂Ｏ₃とい
う。）および酸化珪素からなる単純な３元系（Ｓｉ₃Ｎ
₄−ＳｉＯ₂−ＲＥ₂Ｏ₃）の組成からなる焼結体が提
案されている。

【０００４】一方、焼結体の高温強度を高めるために粒
界相を結晶化させることも提案されている。析出する結
晶相としてはＹＡＭ、アパタイト、ワラストナイトなど
のＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＯ₂−ＲＥ₂Ｏ₃系結晶、メリライ
トなどのＳｉ₃Ｎ₄−ＲＥ₂O₃系結晶、ダイシリケート
などのＳｉＯ₂−ＲＥ₂Ｏ₃系結晶、シリコンオキシナ
イトライドなどのＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＯ₂系結晶などが知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、粒界
相を結晶化させると、粒界が非晶質である場合に比較し
て高温強度はある程度改善されるものの、高温での耐酸
化性特性が不十分であり、また機械的特性に優れた安定
な結晶相の生成を行うことができないため、かかる焼結
体の実用化が阻害されており、さらなる強度の改良およ
び耐酸化性の向上が要求されている。

【０００６】このような耐酸化性を向上させるための１
つの方法として、粒界の結晶相としてダイシリケートや
シリコンオキシナイトライド等を析出させた窒化珪素質
焼結体も提案されている。しかしながら、このような結
晶相を析出させることにより耐酸化性を向上させること
ができるが、逆に高温強度が低下するといった問題があ
った。

【０００７】よって、本発明は、特に高温における耐酸
化性に優れるとともに、室温から１５００℃の高温まで
の温度領域で充分な強度を有する窒化珪素質焼結体と、
その製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本発明者らは上記の目
的に対してに検討を重ねた結果、粒界の結晶相としてダ
イシリケートおよび／またはモノシリケートからなり、
窒素を含むような結晶相の析出を抑え、且つ窒化珪素結
晶を微細な粒子として存在させることにより、高温強度
を劣化させることなく、高温耐酸化性を高めることがで
きることを見いだし、本発明に至った。

【０００９】即ち、本発明の窒化珪素質焼結体は、β−
窒化珪素を７０〜９７モル％以上含有し、周期律表第３
ａ族元素化合物および不純物的酸素を周期律表第３ａ族
元素化合物の酸化物換算および不純物的酸素のＳｉＯ₂
換算量で合計３〜３０モル％含有され、前記不純物的酸
素のＳｉＯ₂換算量の前記周期律表第３ａ族元素化合物
の酸化物換算量に対するモル比が２以上の組成からなる
焼結体であって、前記窒化珪素が平均粒径５μｍ以下の
結晶粒子として存在するとともに、該結晶粒子の粒界が
ダイシリケートおよび／またはモノシリケートの結晶相
からなり、窒素原子を含む結晶相が存在しないことを特
徴とするものである。

【００１０】また、本発明の窒化珪素質焼結体の製造方
法によれば、α−窒化珪素を９０％以上含有する窒化珪
素粉末を７０〜９７モル％と、酸化珪素及び周期律表第
３ａ族酸化物を合計で３〜３０モル％からなり、酸化珪
素量の周期律表第３ａ族元素の酸化物換算量に対する比
率が２以上の割合からなる混合粉末を成形する工程と、
該成形体を１５００〜１７００℃の温度で焼成し、β−
窒化珪素の量が７０％以上で、粒界結晶相にダイシリケ
ートおよび／またはモノシリケートが析出した焼結体を
得る工程と、該焼結体を１７００℃を超え、２０００℃
以下の温度で焼成し緻密化することを特徴とするもので
ある。

【００１１】さらに，本発明の窒化珪素質焼結体の製造
方法によれば、珪素、あるいは窒化珪素と珪素を窒化物
換算で７０〜９７モル％と、酸化珪素及び周期律表第３
ａ族酸化物を合計で３〜３０モル％からなり、酸化珪素
量の周期律表第３ａ族元素の酸化物換算量に対する比率
が２以上の割合からなる混合粉末を成形する工程と、該
成形体を窒素含有雰囲気中で８００〜１５００℃で熱処
理して前記珪素を窒化させる工程と、該窒化物を１５０
０〜１７００℃の温度で焼成し、β−窒化珪素の量が７
０％以上で、粒界結晶相にダイシリケートおよび／また
はモノシリケートが析出した焼結体を得る工程と、該焼
結体を１７００℃を超え、２０００℃以下の温度で焼成
し緻密化することを特徴とするものである。

【００１２】以下、本発明を詳述する。本発明の窒化珪
素質焼結体は、窒化珪素を主成分とするもので、さらに
周期律表第３ａ族元素および不純物的酸素を含む。ここ
で、不純物的酸素とは、焼結体中の全酸素量から酸化珪
素を除く添加成分に帰属する酸素量を差し引いた残りの
酸素量であり、そのほとんどは窒化珪素原料に含まれる
酸素、あるいは添加される酸化珪素、場合によっては製
造過程での吸着酸素などとして混入するものであり、こ
れらは全てＳｉ−Ｏの化学結合を含む、例えばＳｉＯ₂
を形成するものと考えられる。

【００１３】本発明の窒化珪素質焼結体は、組織的に
は、窒化珪素結晶相を主相とするものであるが、窒化珪
素結晶は、柱状晶から構成され、その短軸径の平均粒径
が５μｍ以下、特に１〜３μｍの微細な結晶粒子から構
成されるものである。また結晶粒子の長軸径／短軸径で
表されるアスペクト比は平均で５〜１５の比較的小さい
値を有することが大きな特徴である。このように結晶粒
子の平均径およびアスペクト比が小さいことに起因して
焼結体の機械的強度を高めることができる。従って、短
軸径の平均粒径が５μｍより大きいとこの窒化珪素結晶
粒子自体が破壊源となり、機械的強度が劣化する。また
アスペクト比は特に靱性に対して影響を及ぼすが、平均
で５より小さいと靱性が低く、１５を超えると強度が低
下する傾向にある。なお、この窒化珪素のほとんどはβ
−Ｓｉ₃Ｎ₄からなる。

【００１４】さらに、本発明の窒化珪素質焼結体は、窒
化珪素結晶相からなる主相の粒界相が結晶化しており、
その結晶がＲＥ₂Ｓｉ₂Ｏ₇で表されるダイシリケート
相および／またはＲＥ₂ＳｉＯ₅で表されるモノシリケ
ート相からなり、窒素を含むその他の結晶相は存在しな
いことが必要である。これは、上記の結晶相は酸化性雰
囲気における安定性に優れるが、窒素を含む、例えば、
ＹＡＭ、アパタイト、ワラストナイト、メリライト、シ
リコンオキシナイトライドなどの結晶は、先の結晶に比
較して酸化性雰囲気での安定性に欠けるため、これらの
窒素含有結晶相が粒界相に存在すると焼結体の耐酸化性
が劣化するためである。

【００１５】よって、窒素を含む上記の結晶相は、例え
ばＣｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折測定において、前述し
たダイシリケート相やモノシリケート相に起因する最大
ピークがチャートから突出しないような一般的な感度で
の測定において、窒素含有結晶に起因するピークが何ら
検出されないことが必要である。

【００１６】本発明における焼結体の具体的組成として
は、β−窒化珪素を７０〜９７モル％、特に８５〜９３
モル％含有し、周期律表第３ａ族元素化合物および不純
物的酸素を周期律表第３ａ族元素化合物の酸化物換算お
よび不純物的酸素のＳｉＯ₂換算量で合計３〜３０モル
％、特に７〜１５モル％含有され、前記不純物的酸素の
ＳｉＯ₂換算量の前記周期律表第３ａ族元素化合物の酸
化物換算量（ＲＥ₂Ｏ₃）に対するモル比、即ちＳｉＯ
₂／ＲＥ₂Ｏ₃モル比が２以上、特に２．１〜３．８の
組成からなる。組成を上記のように限定したのは、β−
窒化珪素量が７０モル％より低いか、周期律表第３ａ族
元素化合物および不純物的酸素の量が合計で３０モル％
を超えると、高温強度が劣化し、β−窒化珪素量が９７
モル％を超えたり、周期律表第３ａ族元素化合物および
不純物的酸素の量が合計で３モル％を下回ると、焼結が
不十分となり緻密な焼結体が得られにくい。また、Ｓｉ
Ｏ₂／ＲＥ₂Ｏ₃モル比が２未満では、前述したような
窒素含有結晶相が生成されてしまう。

【００１７】本発明において用いられる周期律表第３ａ
族元素としては、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂ、
Ｓｃ、Ｔｍ、Ｌｕなどが挙げられるが、これらの中で
も、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの元素はＹ等に比較してイ
オン半径が小さいことから、粒界において生成される結
晶相の粘性が高く焼結体の強度を高める作用が顕著であ
る。これらの中でも特にＬｕ（ルテチウム）を必須の元
素として含むことが望ましい。

【００１８】なお、本発明の焼結体中には、上記組成以
外にＴｉＮ、ＴｉＣ，ＴａＣ、ＴａＮ、ＶＣ、ＮｂＣ、
ＷＣ、ＷＳｉ₂、Ｍｏ₂Ｃ、ＷＯ₃などの周期律表４
ａ、５ａ、６ａ族金属やそれらの炭化物、窒化物、珪化
物またはＳｉＣなどが、分散粒子やウイスカーとして本
発明の焼結体中に独立した相として存在しても特性を劣
化させるような影響が小さ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行
うことも当然可能である。

【００１９】しかし、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅ等の金属
は低融点の酸化物を形成しこれにより粒界相の結晶化が
阻害されるとともに高温強度を劣化させるため、酸化物
換算量で合量で１重量％以下、特に０．５重量％以下、
さらに望ましくは０．１重量％以下に制御することがよ
い。

【００２０】次に、本発明の上述した窒化珪素質焼結体
を製造するための方法について説明すると、まず、出発
原料としてα−窒化珪素を９０％以上含有する窒化珪素
粉末を７０〜９７モル％、特に８５〜９３モル％と、周
期律表第３ａ族元素酸化物、および酸化珪素がが合計で
３〜３０モル％、特に７〜１５モル％であり、酸化珪素
量（ＳｉＯ₂）の周期律表第３ａ族元素酸化物に対する
（ＳｉＯ₂／ＲＥ₂Ｏ₃）モル比率が２以上、特に２．
１〜３．８になるように調合する。なお、酸化珪素につ
いては、窒化珪素粉末中に含まれる不純物酸素もＳｉＯ
₂として存在すると仮定して酸化珪素量に含めるもので
ある。

【００２１】なお、本発明において窒化珪素原料は０．
４〜１．２μｍの平均粒径を有し、陽イオン不純物は１
重量％以下、特に０．５重量％以下、不純物酸素量が
０．５〜２．０重量％が適当であり、直接窒化法、イミ
ド分解法などのいずれの製法によるものであっても構わ
ない。しかし、窒化珪素粉末中のα量を上記のように限
定したのは、α−窒化珪素量が９０％未満では焼結性が
低下し焼結過程での結晶粒子の制御が難しいため、微細
な組織を形成しにくくなり強度が低下するためである。
また、窒化珪素量、周期律表第３ａ族元素酸化物量、酸
化珪素量については、焼結体における組成限定と同様な
理由によるものである。

【００２２】上記のように調合された混合粉末を十分に
攪拌混合した後に、その混合粉末を公知の成形方法、例
えば、プレス成形、鋳込み成形、押出成形、射出成形、
排泥成形、冷間静水圧成形等により所望の形状に成形す
る。

【００２３】次に、得られた成形体を公知の焼成方法、
例えば、ホットプレス方法、常圧焼成、窒素ガス圧焼成
等を用いて焼成する。この時、本発明によれば、まず、
該成形体を１５００〜１７００℃の温度で焼成し、β−
窒化珪素の量が７０％以上、特に８０％以上で、粒界結
晶相にダイシリケート相および／またはモノシリケート
相が析出した焼結体を得る。この第１の焼成工程におい
て、β−窒化珪素の量を上記範囲に特定したのは、β−
窒化珪素の量が７０％より少ないと、その後、焼結過程
で窒化珪素の粒成長が盛んになる結果、窒化珪素結晶粒
が粗粒となり、緻密化しないためである。また、第１焼
成工程では、ダイシリケート相および／またはモノシリ
ケート相を析出させるために、分解反応等に伴う組成の
変動を抑制するために雰囲気においてＳｉＯガスを含有
させることが望ましい。このＳｉＯガスは、ＳｉＯ₂粉
末やＳｉ／ＳｉＯ₂混合粉末等を炉内に配置させること
により発生できる。

【００２４】次に、上記第１焼成工程に引き続き、昇温
して１７００℃を超える温度、望ましくは緻密化を完遂
できる温度であり、具体的には１８００〜２０００℃の
温度で焼成する。

【００２５】上記の焼成工程における雰囲気は、窒素を
含む雰囲気であることが必要であるが、焼成温度が高く
なると窒化珪素の分解が生じやすくなるため、温度に応
じ、窒化珪素の分解平衡圧以上の窒素ガスを導入するこ
とが望ましい。具体的には、第１の焼成工程を１〜３気
圧、第２の焼成工程を５〜１００気圧で、第１焼成工程
より第２焼成の方を高圧に設定することが望ましい。

【００２６】このような焼成工程後、さらに緻密化を促
進するために、５００〜２０００気圧のＡｒや窒素ガス
を用いて、１５００〜１９００℃で熱間静水圧焼成によ
りさらに緻密化を図ることもできる。

【００２７】また、本発明の製造方法によれば、高寸法
精度が要求されるような製品を作製する場合には、焼成
時の収縮を抑制するために焼成前の成形体の密度を高め
る必要がある。そのためには、出発原料として珪素、あ
るいは珪素と窒化珪素との混合粉末を所定形状に成形体
した後、窒素を含む雰囲気、特に窒素加圧中で１１５０
〜１４００℃の温度で熱処理して成形体中の珪素を窒化
させて珪素を体積膨張させることにより、成形体密度を
高めることができる。

【００２８】このようにして成形体の密度を高めた後、
前述したような第１焼成工程、および第２焼成工程を経
ることにより、本発明の微細な構造を有する高強度で耐
酸化性に優れるとともに、高寸法精度を有する窒化珪素
質焼結体が得られる。

【００２９】

【作用】本発明によれば、窒化珪素結晶粒子の粒界相を
制御し、ダイシリート相および／またはモノシリケート
相の結晶相を析出させ、窒素含有結晶相を析出させない
ことにより、高温での耐酸化性に優れた焼結体を得るこ
とができる。また、それと同時に窒化珪素結晶粒子をβ
型としその粒径を微細化することにより、高温強度を高
めることができる。

【００３０】また、かかる焼結体の製造方法において、
その焼成工程では、１７００℃以下の温度領域では、緻
密化よりも分解反応が激しいために組成が変化しやすい
ため、窒素を含む耐酸化性に劣る結晶相が生成されやす
くなる。この段階で一旦窒素含有結晶相が生成されてし
まうと、１７００℃を超える温度での焼成時には緻密化
が急激に進行するために最終焼結体中においても窒素含
有結晶相が残存してしまう。そのため、本発明では、１
７００℃以下の温度域で分解反応を抑制しながら、ダイ
シリケート相および／またはモノシリケート相を析出さ
せることにより窒素含有結晶の生成を抑制することがで
きる。

【００３１】また、本発明では、１７００℃以下の温度
においてα−窒化珪素をβ−窒化珪素量が７０％以上に
なるように制御することも必要である。このβ−窒化珪
素の析出が不十分なまま、１７００℃を超える温度に保
持すると１７００℃を超える温度で急激にβ−窒化珪素
が析出する。このようにして析出したβ−窒化珪素は粗
粒になりやすいため、緻密化を阻害したり、細かなボイ
ドが残りやすい。また、異常粒成長も発生しやすいため
に強度の劣化を引き起こすことになる。

【００３２】よって、１７００℃以下の温度において充
分にβ−窒化珪素を生成させることにより、窒化珪素結
晶の微細化とともにボイドの低減および異常粒成長を抑
制できる結果、室温から高温までの強度に優れた焼結体
を得ることができる。

【００３３】

【実施例】原料粉末として窒化珪素粉末（ＢＥＴ比表面
積７〜１０ｍ²／ｇ、α率８０〜９８％、酸素量１．０
〜１．２重量％、陽イオン不純物０．０５重量％以下、
イミド分解法）と周期律表第３ａ族元素酸化物粉末、酸
化珪素粉末を用いて表１、２に示す組成になるように調
合して混合後、ラバープレスにより３ｔｏｎ／ｃｍ²の
圧力で直径６０ｍｍ、厚み４０ｍｍの成形体を作製し
た。そして、得られた成形体をＧＰＳ焼成炉に配置し、
表１に示す第１焼成条件で焼成した後、第２焼成条件と
して１９００〜２０５０℃、Ｎ₂圧１０ａｔｍで１０時
間焼成した。なお、焼成炉中には組成変動を抑制するた
めにＳｉ／ＳｉＯ₂粉末を配置した。また、上記の焼成
過程において、第１焼成後の結晶相については、別途第
１焼成後の焼成物を取り出し、Ｘ線回折測定によりβ−
窒化珪素量および粒界結晶相の同定を行った。

【００３４】また、表中、試料Ｎo.２４〜２６について
は、出発原料に純度９９．９９％以上の珪素粉末を添加
し、試料Ｎo.２４では．珪素を窒化珪素換算で３０重量
％、窒化珪素粉末を５９．５重量％、試料Ｎo.２５では
珪素を窒化珪素換算で５０重量％，窒化珪素粉末を４
９．５重量％，試料Ｎo.２６では珪素を窒化珪素換算で
８９．５重量％添加したものであり、これらの混合粉末
を用いて成形した後、これらの混合粉末に対して成形し
た後，この成形体を窒素１０気圧下で、１１５０℃２時
間、１３００℃２時間、さらに１４００℃２時間の温度
パターンで熱処理して珪素を窒化珪素に変換した後、前
述と同様な方法により焼成を行った。

【００３５】得られた焼結体に対して、それぞれアルキ
メデス法に基づく比重測定を行い対理論密度比を算出す
るとともに、電子顕微鏡写真から窒化珪素結晶粒子の２
０個の平均粒径（短軸径）、および平均アスペクト比
（長軸径／短軸径）を求めた。

【００３６】また、焼結体より３×４×４０ｍｍのテス
トピース形状に切断研磨しＪＩＳＲ１６０１に基づき室
温および１５００℃の４点曲げ抗折強度試験を実施し、
１０個の試験結果の平均値を表１および表２に示した。
また、Ｘ線回折測定からβ−窒化珪素以外の粒界結晶相
の同定を行った。さらに、抗折試験片を用いて、９００
℃、１５００℃の大気中に１００時間保持後の重量増加
分を測定した。結果は、表１、２に示した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】表１、２の結果によれば、ＳｉＯ₂／ＲＥ
₂Ｏ₃比が２未満の試料Ｎo.７ではＹＡＭ相が析出して
おり、抗折強度は高いものの、高温酸化性に劣るもので
あった。ＳｉＯ₂／ＲＥ₂Ｏ₃比が２以上の試料の中
で、原料におけるα率が９０％未満の試料Ｎo.３では、
焼結体の窒化珪素粒子径が大きく、強度の向上が図れな
かった。また、試料Ｎo.１１は、出発組成では本発明の
範囲内であったが、第１焼成工程において長時間保持し
たため、組成が変動してＳｉＯ₂／ＲＥ₂Ｏ₃比が２を
下回り、粒界結晶相としてＹＡＭ相が生成された結果、
高温耐酸化性が大幅に劣化した。

【００４０】第１焼成における温度が１７００℃を超え
た試料Ｎo.９では、粒成長及びボイドが多数残存し強度
の低いものであった。第１焼成後におけるβ−窒化珪素
の生成量が７０％に満たない試料Ｎo.１０においてもボ
イドがあり、窒化珪素結晶粒も大きなものであった。さ
らに、第２焼成における温度が２０００℃を超える試料
Ｎo.１３では、異常粒成長が発生し強度も低いものであ
った。さらに、ＲＥ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂量の合計が３
モル％より少ない試料Ｎo.２２では、十分な密度が得ら
れなかった。

【００４１】これらの比較例に対して、本発明の試料
は、いずれも室温強度８００ＭＰａ以上、１５００℃強
度５００ＭＰａ以上、９００℃酸化増量０．１ｍｇ／ｃ
ｍ²以下、１５００℃酸化増量０．３ｍｇ／ｃｍ²以下
が達成され、特に周期律表第３ａ族元素としてＬｕを用
いたものは、１５００℃強度で６００ＭＰａ以上を有す
るものであった。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高温において優れた耐酸化性を有するとともに室温から
１５００℃までの高い抗折強度を有する窒化珪素質焼結
体を得ることができる。これにより、ガスタービン用部
品をはじめとする熱機関用部品や、構造用部品としての
応用をさらに促進できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】β−窒化珪素を７０〜９７モル％含有し、
周期律表第３ａ族元素化合物および不純物的酸素を周期
律表第３ａ族元素化合物の酸化物換算および不純物的酸
素のＳｉＯ₂換算量で合計３〜３０モル％含有され、前
記不純物的酸素のＳｉＯ₂換算量の前記周期律表第３ａ
族元素化合物の酸化物換算量に対するモル比が２以上の
組成からなる焼結体であって、前記窒化珪素が平均粒径
５μｍ以下の結晶粒子として存在するとともに、該結晶
粒子の粒界相がダイシリケートおよび／またはモノシリ
ケートの結晶相からなり、窒素原子を含む結晶相が存在
しないことを特徴とする窒化珪素質焼結体。
【請求項２】α−窒化珪素を９０％以上含有する窒化珪
素粉末を７０〜９７モル％と、酸化珪素及び周期律表第
３ａ族酸化物を合計で３〜３０モル％からなり、酸化珪
素量の周期律表第３ａ族元素の酸化物換算量に対する比
率が２以上の割合からなる混合粉末を成形する工程と、
該成形体を窒素含有雰囲気中で１５００〜１７００℃の
温度で焼成し、β−窒化珪素の量が７０％以上で、粒界
結晶相にダイシリケートおよび／またはモノシリケート
が析出した焼結体を得る工程と、該焼結体を１７００℃
を超え、２０００℃以下の温度で焼成し緻密化すること
を特徴とする窒化珪素質焼結体の製造方法。
【請求項３】珪素、あるいは窒化珪素と珪素を窒化物換
算で７０〜９７モル％と、酸化珪素及び周期律表第３ａ
族酸化物を合計で３〜３０モル％からなり、酸化珪素量
の周期律表第３ａ族元素の酸化物換算量に対する比率が
２以上の割合からなる混合粉末を成形する工程と、該成
形体を窒素含有雰囲気中で８００〜１５００℃で熱処理
して前記珪素を窒化させる工程と、該窒化物を１５００
〜１７００℃の温度で焼成し、β−窒化珪素の量が７０
％以上で、粒界結晶相にダイシリケートおよび／または
モノシリケートが析出した焼結体を得る工程と、該焼結
体を１７００℃を超え、２０００℃以下の温度で焼成し
緻密化することを特徴とする窒化珪素質焼結体の製造方
法。