JPH09249456A - 硼化物複合セラミックス及びその製造方法 - Google Patents
硼化物複合セラミックス及びその製造方法Info
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- JPH09249456A JPH09249456A JP8057623A JP5762396A JPH09249456A JP H09249456 A JPH09249456 A JP H09249456A JP 8057623 A JP8057623 A JP 8057623A JP 5762396 A JP5762396 A JP 5762396A JP H09249456 A JPH09249456 A JP H09249456A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高性能硼化物セラミックス材料を提供する。
【解決手段】 ＴｉＢ2 又はＺｒＢ2 のマトリックスの
結晶粒内及び／又は粒界に、粒子径５００ｎｍ以下のＳ
ｉＣ，ＴｉＣ又はＢ4 Ｃの１種又は２種以上の分散微粒
子３〜３０体積％とＮｉ−Ｚｒ粒子０．０１〜３体積％
とを分散させた硼化物複合セラミックス。硼化物と分散
微粒子とＮｉ−Ｚｒ粒子とを混合成形した後、真空又は
不活性雰囲気中１７００℃以上で焼結する。 【効果】 マトリックスの結晶粒及び／又は粒界にナノ
サイズの分散微粒子が存在する特殊な組織構造を有し、
少量のＮｉ−Ｚｒ粒子の添加で、常圧焼結でも緻密化が
可能な上に、硼化物の結晶粒子を柱状又は針状に制御で
き、破壊靭性値、硬度などの機械的特性が著しく高い。
結晶粒内及び／又は粒界に、粒子径５００ｎｍ以下のＳ
ｉＣ，ＴｉＣ又はＢ4 Ｃの１種又は２種以上の分散微粒
子３〜３０体積％とＮｉ−Ｚｒ粒子０．０１〜３体積％
とを分散させた硼化物複合セラミックス。硼化物と分散
微粒子とＮｉ−Ｚｒ粒子とを混合成形した後、真空又は
不活性雰囲気中１７００℃以上で焼結する。 【効果】 マトリックスの結晶粒及び／又は粒界にナノ
サイズの分散微粒子が存在する特殊な組織構造を有し、
少量のＮｉ−Ｚｒ粒子の添加で、常圧焼結でも緻密化が
可能な上に、硼化物の結晶粒子を柱状又は針状に制御で
き、破壊靭性値、硬度などの機械的特性が著しく高い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特殊な組織構造を
有した硼化物複合セラミックス及びその製造法方法に係
り、詳しくは、アルミニウム缶製造治具用材料、耐摩耗
部材、工具用材料、金属の熱間押出治具及び溶湯治具な
どとして有用な高強度、高靭性の硼化物複合セラミック
ス及びその製造方法に関する。
有した硼化物複合セラミックス及びその製造法方法に係
り、詳しくは、アルミニウム缶製造治具用材料、耐摩耗
部材、工具用材料、金属の熱間押出治具及び溶湯治具な
どとして有用な高強度、高靭性の硼化物複合セラミック
ス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】硼化物セラミックスは高融点、高硬度、
高電気伝導度といった優れた特性を有しており、高耐摩
耗材料、高耐蝕材料、工具材料などの工業用材料として
有望視されている。しかし、硼化物セラミックスは共有
結合性が強く、単相焼結では緻密かつ高特性の焼結体を
得ることは難しい。このために、焼結助剤の添加、或い
は、硼化物セラミックスのサーメット化といった改良が
施され、焼結性と強度についてはある程度改善されてい
る。
高電気伝導度といった優れた特性を有しており、高耐摩
耗材料、高耐蝕材料、工具材料などの工業用材料として
有望視されている。しかし、硼化物セラミックスは共有
結合性が強く、単相焼結では緻密かつ高特性の焼結体を
得ることは難しい。このために、焼結助剤の添加、或い
は、硼化物セラミックスのサーメット化といった改良が
施され、焼結性と強度についてはある程度改善されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合に
は、硼化物セラミックス本来の高硬度の特性は生かされ
ず、破壊靭性値も低く、アルミニウム用溶湯治具の一部
の用途にしか使用されていないのが現状である。
は、硼化物セラミックス本来の高硬度の特性は生かされ
ず、破壊靭性値も低く、アルミニウム用溶湯治具の一部
の用途にしか使用されていないのが現状である。
【０００４】従って、より一層の特性向上のためには、
従来とは異なる材料設計と焼結方法の開発が必要にな
る。
従来とは異なる材料設計と焼結方法の開発が必要にな
る。
【０００５】本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされ
たものであって、硼化物セラミックス材料を製造するに
当たり、特殊な焼結助剤を採用することにより、硼化物
の特性改善を図り、高性能の硼化物セラミックス材料、
即ち、例えば構造部材においては、使用中の破壊特性を
大幅に改善した材料を提供することを目的とする。
たものであって、硼化物セラミックス材料を製造するに
当たり、特殊な焼結助剤を採用することにより、硼化物
の特性改善を図り、高性能の硼化物セラミックス材料、
即ち、例えば構造部材においては、使用中の破壊特性を
大幅に改善した材料を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の硼化物複合セ
ラミックスは、硼化チタン又は硼化ジルコニウムをマト
リックスとし、その結晶粒内及び／又は粒界に、平均粒
径５００ｎｍ以下の炭化珪素、炭化チタン及び炭化硼素
よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の微粒子３〜
３０体積％と、ニッケル及びジルコニウム粒子０．０１
〜３体積％とが分散しており、硼化物の結晶粒子形状が
柱状又は針状であることを特徴とする。
ラミックスは、硼化チタン又は硼化ジルコニウムをマト
リックスとし、その結晶粒内及び／又は粒界に、平均粒
径５００ｎｍ以下の炭化珪素、炭化チタン及び炭化硼素
よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の微粒子３〜
３０体積％と、ニッケル及びジルコニウム粒子０．０１
〜３体積％とが分散しており、硼化物の結晶粒子形状が
柱状又は針状であることを特徴とする。
【０００７】請求項２の硼化物複合セラミックスは、請
求項１に記載のセラミックスにおいて、ニッケルとジル
コニウムの出発原料は、ニッケル粉末及びジルコニウム
粉末、或いは、ニッケル−ジルコニウム合金粉末であ
り、ニッケルとジルコニウムとの割合（重量％）が、Ｎ
ｉ：Ｚｒ＝１０〜９０：９０〜１０であることを特徴と
する。
求項１に記載のセラミックスにおいて、ニッケルとジル
コニウムの出発原料は、ニッケル粉末及びジルコニウム
粉末、或いは、ニッケル−ジルコニウム合金粉末であ
り、ニッケルとジルコニウムとの割合（重量％）が、Ｎ
ｉ：Ｚｒ＝１０〜９０：９０〜１０であることを特徴と
する。
【０００８】請求項３の硼化物複合セラミックスは、請
求項１に記載のセラミックスにおいて、硼化物の結晶粒
子のアスペクト比が２〜１０であることを特徴とする。
求項１に記載のセラミックスにおいて、硼化物の結晶粒
子のアスペクト比が２〜１０であることを特徴とする。
【０００９】請求項４の硼化物複合セラミックスの製造
方法は、請求項１に記載のセラミックスを製造する方法
であって、硼化チタン又は硼化ジルコニウムと、炭化珪
素、炭化チタン及び炭化硼素よりなる群から選ばれる１
種又は２種以上の粉末と、ニッケル及びジルコニウムの
粉末とを混合して成形した後、真空又は不活性雰囲気中
で１７００℃以上の温度で焼結することを特徴とする。
方法は、請求項１に記載のセラミックスを製造する方法
であって、硼化チタン又は硼化ジルコニウムと、炭化珪
素、炭化チタン及び炭化硼素よりなる群から選ばれる１
種又は２種以上の粉末と、ニッケル及びジルコニウムの
粉末とを混合して成形した後、真空又は不活性雰囲気中
で１７００℃以上の温度で焼結することを特徴とする。
【００１０】請求項５の硼化物複合セラミックスの製造
方法は、請求項４に記載の方法において、成形後、水素
雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した後、焼結する
ことを特徴とする。
方法は、請求項４に記載の方法において、成形後、水素
雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した後、焼結する
ことを特徴とする。
【００１１】なお、本発明において、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、炭化チタン（ＴｉＣ）及び炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）よ
りなる群から選ばれる１種又は２種以上の微粒子（以下
「分散微粒子」と称す。）の割合は、マトリックスとこ
れらの分散微粒子との合計に対する体積％であり、ま
た、ニッケル（Ｎｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）粒子
（以下「Ｎｉ−Ｚｒ粒子」と称す。）の割合は、マトリ
ックスと上記分散微粒子との合計に対する外割の体積％
である。
Ｃ）、炭化チタン（ＴｉＣ）及び炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）よ
りなる群から選ばれる１種又は２種以上の微粒子（以下
「分散微粒子」と称す。）の割合は、マトリックスとこ
れらの分散微粒子との合計に対する体積％であり、ま
た、ニッケル（Ｎｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）粒子
（以下「Ｎｉ−Ｚｒ粒子」と称す。）の割合は、マトリ
ックスと上記分散微粒子との合計に対する外割の体積％
である。
【００１２】本発明においては、マトリックスである硼
化チタン又は硼化ジルコニウムの結晶粒内及び／又は粒
界に炭化硼素などの微粒子を分散させると共に、焼結助
剤としてＮｉ−Ｚｒ粒子を添加することにより、構造材
料としての問題点を克服した。
化チタン又は硼化ジルコニウムの結晶粒内及び／又は粒
界に炭化硼素などの微粒子を分散させると共に、焼結助
剤としてＮｉ−Ｚｒ粒子を添加することにより、構造材
料としての問題点を克服した。
【００１３】本発明に係る分散微粒子とＮｉ−Ｚｒ粒子
の役割は、次の通りである。
の役割は、次の通りである。
【００１４】 Ｎｉ−Ｚｒ粒子は、焼結中に合金相を
形成しながらマトリックスである硼化物との粒界での濡
れ性を改善し、焼結性を向上させる。また、少量添加し
たＮｉ−Ｚｒ粒子は硼化物が粒成長する時の成長核の役
割を果たし、柱状又は針状の硼化物の成長を促進する。
この硼化物結晶粒子は、Ｎｉ−Ｚｒ粒子を核にして成長
するために、各硼化物結晶粒子の径とアスペクト比は制
御されて均一になる。そのために、破壊靭性値は向上
し、硼化物粒子が成長しても破壊源は増大しないので、
破壊強度も向上する。また、硼化物セラミックスの持つ
高硬度も維持される。ただし、Ｎｉ−Ｚｒ粒子の割合が
ある値以上になると、硼化物結晶粒子の柱状化又は針状
化を阻害する。この領域では破壊靭性値は低下し始め、
それにつれて破壊強度も減少する。
形成しながらマトリックスである硼化物との粒界での濡
れ性を改善し、焼結性を向上させる。また、少量添加し
たＮｉ−Ｚｒ粒子は硼化物が粒成長する時の成長核の役
割を果たし、柱状又は針状の硼化物の成長を促進する。
この硼化物結晶粒子は、Ｎｉ−Ｚｒ粒子を核にして成長
するために、各硼化物結晶粒子の径とアスペクト比は制
御されて均一になる。そのために、破壊靭性値は向上
し、硼化物粒子が成長しても破壊源は増大しないので、
破壊強度も向上する。また、硼化物セラミックスの持つ
高硬度も維持される。ただし、Ｎｉ−Ｚｒ粒子の割合が
ある値以上になると、硼化物結晶粒子の柱状化又は針状
化を阻害する。この領域では破壊靭性値は低下し始め、
それにつれて破壊強度も減少する。
【００１５】 マトリックスの結晶粒内及び／又は粒
界に分散した炭化硼素などの分散微粒子は、焼結の緻密
化段階で、マトリックスの粒界移動を抑制し、マトリッ
クス結晶粒子の粒成長制御の効果をもたらし、異常粒成
長が抑制される。また、分散微粒子は焼結助剤であるＮ
ｉ−Ｚｒ粒子により柱状又は針状化される硼化物結晶粒
子のアスペクト比を制御する。その結果、焼結助剤だけ
を添加した場合に比べて、破壊靭性値、強度などの特性
が向上する。
界に分散した炭化硼素などの分散微粒子は、焼結の緻密
化段階で、マトリックスの粒界移動を抑制し、マトリッ
クス結晶粒子の粒成長制御の効果をもたらし、異常粒成
長が抑制される。また、分散微粒子は焼結助剤であるＮ
ｉ−Ｚｒ粒子により柱状又は針状化される硼化物結晶粒
子のアスペクト比を制御する。その結果、焼結助剤だけ
を添加した場合に比べて、破壊靭性値、強度などの特性
が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１７】本発明の硼化物セラミックスは、硼化チタ
ン（ＴｉＢ2 ）又は硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）をマ
トリックスとし、このマトリックスの結晶粒内及び／又
は粒界に、平均粒径が５００ｎｍ以下の前記分散微粒子
３〜３０体積％と、Ｎｉ−Ｚｒ粒子０．０１〜３体積％
とが均一に分散してなる構造の柱状又は針状組織を有す
る硼化物セラミックスである。
ン（ＴｉＢ2 ）又は硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）をマ
トリックスとし、このマトリックスの結晶粒内及び／又
は粒界に、平均粒径が５００ｎｍ以下の前記分散微粒子
３〜３０体積％と、Ｎｉ−Ｚｒ粒子０．０１〜３体積％
とが均一に分散してなる構造の柱状又は針状組織を有す
る硼化物セラミックスである。
【００１８】本発明において、Ｂ4 Ｃ等の分散微粒子の
平均粒径を５００ｎｍ以下とする理由は、マトリックス
の結晶粒内に取り込まれ易いこと、硼化物セラミックス
の組織を制御できること等による。
平均粒径を５００ｎｍ以下とする理由は、マトリックス
の結晶粒内に取り込まれ易いこと、硼化物セラミックス
の組織を制御できること等による。
【００１９】Ｂ4 Ｃ等の分散微粒子の含有割合を３〜３
０体積％とする理由は、焼結体の緻密化が可能であり、
マトリックスの粒成長が抑制でき、粒子の寸法、形状の
制御に効果があり、機械的特性を高める効果が十分に得
られるためである。
０体積％とする理由は、焼結体の緻密化が可能であり、
マトリックスの粒成長が抑制でき、粒子の寸法、形状の
制御に効果があり、機械的特性を高める効果が十分に得
られるためである。
【００２０】また、Ｎｉ−Ｚｒ粒子の含有割合を０．０
１〜３体積％とする理由は、硼化物セラミックスの有す
る高硬度を損なうことなく、焼結性を改善できること、
及び、硼化物結晶粒子の形状を柱状又は針状に制御でき
ることによる。この割合が３体積％を超えると、焼結性
は向上するが、組織の制御が困難となり、硬度も低下す
る。
１〜３体積％とする理由は、硼化物セラミックスの有す
る高硬度を損なうことなく、焼結性を改善できること、
及び、硼化物結晶粒子の形状を柱状又は針状に制御でき
ることによる。この割合が３体積％を超えると、焼結性
は向上するが、組織の制御が困難となり、硬度も低下す
る。
【００２１】このＮｉ−Ｚｒ粒子のＮｉとＺｒとの割合
（重量％）は、Ｎｉ：Ｚｒ＝１０〜９０：９０〜１０と
するのが好ましい。この範囲外の割合では、硼化物セラ
ミックスの良好な特性が得られない。なお、Ｎｉ−Ｚｒ
粒子としては、Ｎｉ粉末及びＺｒ粉末よりなるものであ
っても良く、Ｎｉ−Ｚｒ合金粉末であっても良い。更
に、Ｎｉ−Ｚｒ合金粉末と、Ｎｉ粉末及び／又はＺｒ粉
末とを併用しても良い。
（重量％）は、Ｎｉ：Ｚｒ＝１０〜９０：９０〜１０と
するのが好ましい。この範囲外の割合では、硼化物セラ
ミックスの良好な特性が得られない。なお、Ｎｉ−Ｚｒ
粒子としては、Ｎｉ粉末及びＺｒ粉末よりなるものであ
っても良く、Ｎｉ−Ｚｒ合金粉末であっても良い。更
に、Ｎｉ−Ｚｒ合金粉末と、Ｎｉ粉末及び／又はＺｒ粉
末とを併用しても良い。
【００２２】なお、マトリックスである硼化チタン又は
硼化ジルコニウムの結晶粒子のアスペクト比は２〜１０
であり、その粒径は０．３〜５μｍであることが好まし
く、このようなアスペクト比及び粒径であれば、得られ
る材料の特性が高くなる。
硼化ジルコニウムの結晶粒子のアスペクト比は２〜１０
であり、その粒径は０．３〜５μｍであることが好まし
く、このようなアスペクト比及び粒径であれば、得られ
る材料の特性が高くなる。
【００２３】このような本発明の硼化物複合セラミック
スは、本発明の方法に従って、好ましくは次のようにし
て製造される。
スは、本発明の方法に従って、好ましくは次のようにし
て製造される。
【００２４】即ち、まず、平均粒径３μｍ以下、好まし
くは１μｍ以下の硼化チタン又は硼化ジルコニウムの粉
末と、平均粒径５００ｎｍ以下のＢ4 Ｃ等の分散微粒子
の粉末と、Ｎｉ−Ｚｒ粒子の粉末（Ｎｉ粉末及びＺｒ粉
末、Ｎｉ−Ｚｒ合金粉末、或いは、Ｎｉ−Ｚｒ合金粉末
とＮｉ粉末及び／又はＺｒ粉末等）とを所定割合で混合
して、所定形状に成形する。得られた成形体は、好まし
くは水素雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した後、
不活性雰囲気又は真空中で１７００℃以上で焼結する。
焼結温度が１７００℃未満であると十分な緻密化が図れ
ず、高特性の焼結体が得られない。
くは１μｍ以下の硼化チタン又は硼化ジルコニウムの粉
末と、平均粒径５００ｎｍ以下のＢ4 Ｃ等の分散微粒子
の粉末と、Ｎｉ−Ｚｒ粒子の粉末（Ｎｉ粉末及びＺｒ粉
末、Ｎｉ−Ｚｒ合金粉末、或いは、Ｎｉ−Ｚｒ合金粉末
とＮｉ粉末及び／又はＺｒ粉末等）とを所定割合で混合
して、所定形状に成形する。得られた成形体は、好まし
くは水素雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した後、
不活性雰囲気又は真空中で１７００℃以上で焼結する。
焼結温度が１７００℃未満であると十分な緻密化が図れ
ず、高特性の焼結体が得られない。
【００２５】焼結は、真空又は不活性雰囲気で常圧焼
結、常圧焼結＋ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）処理、或い
は、ホットプレス焼結にて行うのが好ましい。ＨＩＰを
採用する場合、ガス圧は広範囲に用いられるが、特に１
０００〜２０００Ｋｇ／ｃｍ2の範囲が好ましい。
結、常圧焼結＋ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）処理、或い
は、ホットプレス焼結にて行うのが好ましい。ＨＩＰを
採用する場合、ガス圧は広範囲に用いられるが、特に１
０００〜２０００Ｋｇ／ｃｍ2の範囲が好ましい。
【００２６】この焼結に先立ち、所定条件で還元処理す
ることにより、粉末表面の酸化物を除去し、焼結性を高
めるという効果が奏される。
ることにより、粉末表面の酸化物を除去し、焼結性を高
めるという効果が奏される。
【００２７】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
更に詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
更に詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２８】なお、実施例及び比較例において用いた各
原料粉末は次の通りである。
原料粉末は次の通りである。
【００２９】マトリックス硼化物原料 ＴｉＢ2 ：出光マテリアル社製（平均粒径０．８μｍ） ＺｒＢ2 ：日本新金属社製（平均粒径１．５μｍ）分散微粒子の原料 Ｂ4 Ｃ：出光マテリアル社製（平均粒径０．４μｍ） ＳｉＣ：昭和電工社製（平均粒径０．３μｍ） ＴｉＣ：古河電気金属社製（平均粒径０．２μｍ）Ｎｉ−Ｚｒ粒子の原料 Ｎｉ：インコ社製（平均粒径０．８μｍ） Ｚｒ：ニラコ社製（平均粒径１０μｍ） Ｎｉ7 Ｚｒ2 ：ＣＨＥＭＥＴＡＬＬ ＧＭＢＨ社製（平
均粒径１０μｍ） 実施例１〜１６，比較例１〜１０ 硼化物粉末に分散微粒子及びＮｉ−Ｚｒ粒子を表１〜４
に示す配合割合で加え、分散媒としてエタノールを用い
て撹拌ミルで１時間湿式混合した。この混合スラリーを
十分乾燥した後、乾式ボールミルで解砕混合して原料粉
末とした。
均粒径１０μｍ） 実施例１〜１６，比較例１〜１０ 硼化物粉末に分散微粒子及びＮｉ−Ｚｒ粒子を表１〜４
に示す配合割合で加え、分散媒としてエタノールを用い
て撹拌ミルで１時間湿式混合した。この混合スラリーを
十分乾燥した後、乾式ボールミルで解砕混合して原料粉
末とした。
【００３０】この原料粉末を成形（内径φ６０ｍｍ）し
た後、該成形体を焼結炉（富士電波工業社製）で焼結し
た。焼結条件は、焼結温度１８００℃まで昇温させた
後、１時間保持するものとした。ただし、比較例では、
焼結温度１９００℃で１時間焼結した。また、実施例の
一部のものについては、焼結前に成形体を水素雰囲気中
にて７５０℃で１時間還元処理した。
た後、該成形体を焼結炉（富士電波工業社製）で焼結し
た。焼結条件は、焼結温度１８００℃まで昇温させた
後、１時間保持するものとした。ただし、比較例では、
焼結温度１９００℃で１時間焼結した。また、実施例の
一部のものについては、焼結前に成形体を水素雰囲気中
にて７５０℃で１時間還元処理した。
【００３１】得られた各種の焼結体は、切り出し、研削
・研摩加工して、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準じた３×４×
４０ｍｍの３点曲げ試験片の大きさとし、密度、破壊強
度、破壊靭性値及び硬度を調べ、結果を表１〜４に示し
た。また、硼化物の結晶粒子の形状及びそのアスペクト
化を電子顕微鏡の撮影像より測定し、結果を表１〜４に
示した。
・研摩加工して、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準じた３×４×
４０ｍｍの３点曲げ試験片の大きさとし、密度、破壊強
度、破壊靭性値及び硬度を調べ、結果を表１〜４に示し
た。また、硼化物の結晶粒子の形状及びそのアスペクト
化を電子顕微鏡の撮影像より測定し、結果を表１〜４に
示した。
【００３２】なお、曲げ強度は、３点曲げ試験法によ
り、荷重速度０．５ｍｍ／ｍｉｎ．、スパン長さ３０ｍ
ｍにて測定した。破壊靭性値は、５ｋｇ重、保持時間１
０秒で、ＩＦ法により測定した。硬度はビッカース硬度
計により測定した。
り、荷重速度０．５ｍｍ／ｍｉｎ．、スパン長さ３０ｍ
ｍにて測定した。破壊靭性値は、５ｋｇ重、保持時間１
０秒で、ＩＦ法により測定した。硬度はビッカース硬度
計により測定した。
【００３３】表１〜６から明らかなように、本発明によ
れば、微細な分散微粒子と少量のＮｉ−Ｚｒ粒子を添加
することにより、常圧焼結で緻密な複合焼結体が得られ
る。また、硼化物の結晶粒子を柱状又は針状に制御で
き、比較例に比べて、硼化物セラミックスの持つ高硬度
が損なわれずに特性が改善されている。
れば、微細な分散微粒子と少量のＮｉ−Ｚｒ粒子を添加
することにより、常圧焼結で緻密な複合焼結体が得られ
る。また、硼化物の結晶粒子を柱状又は針状に制御で
き、比較例に比べて、硼化物セラミックスの持つ高硬度
が損なわれずに特性が改善されている。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の硼化物複合
セラミックスは、マトリックスの結晶粒内及び／又は粒
界にナノサイズの分散微粒子が存在する特殊な組織構造
を有するものであって、少量のＮｉ−Ｚｒ粒子の添加に
より、常圧焼結でも緻密化が可能となる上に、硼化物の
結晶粒子が柱状又は針状に制御され、破壊靭性値、硬度
などの機械的特性が著しく高い。従って、本発明によれ
ば、工業用材料に応用可能な高特性のセラミックス材料
が提供される。本発明によれば、加工が困難な硼化物セ
ラミックスを常圧焼結で緻密化できることから、安価に
製造することが可能となる。
セラミックスは、マトリックスの結晶粒内及び／又は粒
界にナノサイズの分散微粒子が存在する特殊な組織構造
を有するものであって、少量のＮｉ−Ｚｒ粒子の添加に
より、常圧焼結でも緻密化が可能となる上に、硼化物の
結晶粒子が柱状又は針状に制御され、破壊靭性値、硬度
などの機械的特性が著しく高い。従って、本発明によれ
ば、工業用材料に応用可能な高特性のセラミックス材料
が提供される。本発明によれば、加工が困難な硼化物セ
ラミックスを常圧焼結で緻密化できることから、安価に
製造することが可能となる。
Claims (5)
- 【請求項１】 硼化チタン又は硼化ジルコニウムをマト
リックスとし、その結晶粒内及び／又は粒界に、平均粒
径５００ｎｍ以下の炭化珪素、炭化チタン及び炭化硼素
よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の微粒子３〜
３０体積％と、ニッケル及びジルコニウム粒子０．０１
〜３体積％とが分散しており、 硼化物の結晶粒子形状が柱状又は針状であることを特徴
とする硼化物複合セラミックス。 - 【請求項２】 請求項１に記載のセラミックスにおい
て、ニッケルとジルコニウムの出発原料は、ニッケル粉
末及びジルコニウム粉末、或いは、ニッケル−ジルコニ
ウム合金粉末であり、ニッケルとジルコニウムとの割合
（重量％）が、Ｎｉ：Ｚｒ＝１０〜９０：９０〜１０で
あることを特徴とする硼化物複合セラミックス。 - 【請求項３】 請求項１に記載のセラミックスにおい
て、硼化物の結晶粒子のアスペクト比が２〜１０である
ことを特徴とする硼化物複合セラミックス。 - 【請求項４】 請求項１に記載のセラミックスを製造す
る方法であって、硼化チタン又は硼化ジルコニウムと、
炭化珪素、炭化チタン及び炭化硼素よりなる群から選ば
れる１種又は２種以上の粉末と、ニッケル及びジルコニ
ウムの粉末とを混合して成形した後、真空又は不活性雰
囲気中で１７００℃以上の温度で焼結することを特徴と
する硼化物複合セラミックスの製造方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の方法において、成形
後、水素雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した後、
焼結することを特徴とする硼化物複合セラミックスの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057623A JPH09249456A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 硼化物複合セラミックス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057623A JPH09249456A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 硼化物複合セラミックス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09249456A true JPH09249456A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13061015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8057623A Withdrawn JPH09249456A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 硼化物複合セラミックス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09249456A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114315359A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用固溶耦合法制备高强韧复相高熵陶瓷的方法和应用 |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP8057623A patent/JPH09249456A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114315359A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用固溶耦合法制备高强韧复相高熵陶瓷的方法和应用 |
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|---|---|---|---|
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