JPS5864274A - 窒化けい素の焼結方法 - Google Patents
窒化けい素の焼結方法Info
- Publication number
- JPS5864274A JPS5864274A JP56163278A JP16327881A JPS5864274A JP S5864274 A JPS5864274 A JP S5864274A JP 56163278 A JP56163278 A JP 56163278A JP 16327881 A JP16327881 A JP 16327881A JP S5864274 A JPS5864274 A JP S5864274A
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- JP
- Japan
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- sintering
- atmosphere
- silicon nitride
- atm
- temperature
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は高温強度が高く、高密度を有する窒化けい素
焼給体を得る丸めの窒化けい素の焼結方法に関するもの
である。
焼給体を得る丸めの窒化けい素の焼結方法に関するもの
である。
最近セラミックス材料、特に耐熱性材料としてのセラミ
ックスの開発が盛んに行われており、なかでも高1kに
おいて安定な耐熱性物質である共有結合性化合物、特に
’ll化ゆい素(Si、N4)が非常′にすぐれ丸材料
であることが知られている。
ックスの開発が盛んに行われており、なかでも高1kに
おいて安定な耐熱性物質である共有結合性化合物、特に
’ll化ゆい素(Si、N4)が非常′にすぐれ丸材料
であることが知られている。
一般にセラミックスは、#Nセラミックス粉末を成形焼
結して使用されるものであるが、51gN4の場合は、
一般の酸化物セラミックスと異なり、難焼結性物質であ
るため、単独組成たとえばSi IN4粉末のみを焼結
しても緻密な焼結一体を得ることけ困難である。
結して使用されるものであるが、51gN4の場合は、
一般の酸化物セラミックスと異なり、難焼結性物質であ
るため、単独組成たとえばSi IN4粉末のみを焼結
しても緻密な焼結一体を得ることけ困難である。
コ12) * J6 St、N4粉、t4D場合& ト
K FiMgO,Az、o、 。
K FiMgO,Az、o、 。
Y2O2e CeO2、BeOなどの酸化物粉末を焼結
助剤として添加して焼結することが行われている。
助剤として添加して焼結することが行われている。
しかしてこのような焼結助剤を加えた別aN4粉末を使
用して辿常行われているプレス成形をして真空あるいは
常圧で加熱焼結する方法は、焼結コストが低く工業的に
有用ではあるが、S輸N、焼結体に微孔がそのまま残存
するので高密度の焼結体を得ることは困難である。
用して辿常行われているプレス成形をして真空あるいは
常圧で加熱焼結する方法は、焼結コストが低く工業的に
有用ではあるが、S輸N、焼結体に微孔がそのまま残存
するので高密度の焼結体を得ることは困難である。
これに対して、高配下で加圧しながら焼結するホットプ
レス&ハ、より緻密な焼結体を得ることはできるが、高
温において強度低下が生ずる欠点があり、また焼結コス
トが高くつくという難点がある。
レス&ハ、より緻密な焼結体を得ることはできるが、高
温において強度低下が生ずる欠点があり、また焼結コス
トが高くつくという難点がある。
この高温における強度低下は、焼結助剤の添加により5
ilN4の粉末界面に低融点物質か生成することによる
ものであると考えられ、焼結助剤を使用する場合は不可
避である。
ilN4の粉末界面に低融点物質か生成することによる
ものであると考えられ、焼結助剤を使用する場合は不可
避である。
さらKf#:、結助剤の混合割合を減少し、あるいは焼
結助剤を添加せずに高圧ガス雰aX中で焼結し九り、爆
発成型などで粉末に瞬間的に高圧を加えて粉砕し九のち
、焼結するなどの方法が試みられているが、何れの方法
も焼結コストが高く、また高温強度の敏下現象が伐る欠
点があり、工柴的な方法としてtL功していない。
結助剤を添加せずに高圧ガス雰aX中で焼結し九り、爆
発成型などで粉末に瞬間的に高圧を加えて粉砕し九のち
、焼結するなどの方法が試みられているが、何れの方法
も焼結コストが高く、また高温強度の敏下現象が伐る欠
点があり、工柴的な方法としてtL功していない。
本発明者らは上記のJ:LK鑑みて焼結助剤を用いなが
ら高温強度、高密度の5lIN4焼結体を得るSi、N
4粉本の焼結法について、けい素以外の各柚査鵬鹸化物
を添加し九5isN4粉末をプレス成形し友のち、真空
、減圧あるいは加圧などの各種の雰囲気および麺皮など
焼結条件を変化させて焼結を行って試験を繰返した結果
、この発明に至ったものである。
ら高温強度、高密度の5lIN4焼結体を得るSi、N
4粉本の焼結法について、けい素以外の各柚査鵬鹸化物
を添加し九5isN4粉末をプレス成形し友のち、真空
、減圧あるいは加圧などの各種の雰囲気および麺皮など
焼結条件を変化させて焼結を行って試験を繰返した結果
、この発明に至ったものである。
卸ち、こO発lj1は焼結助剤としてSiO□以外のM
gO,A1.20B、 Zr01などの金属鹸化物を添
加したSi、N4粉末の成形体を焼結するに際して焼結
温度に達するまでの昇温過程の雰囲気を110−8at
以下の真空雰囲気から10−′〜G、9atmの減圧窒
素雰囲気、ついて1 atm以上の加圧室JI!雰囲気
と段階的にかえて焼結することを特徴とするものであり
、これによって前記焼結体特性の欠点卸ち、高温特性の
劣化を解消し、高密度で高温強度にすぐれたSi@N4
焼結体が得られるのである。
gO,A1.20B、 Zr01などの金属鹸化物を添
加したSi、N4粉末の成形体を焼結するに際して焼結
温度に達するまでの昇温過程の雰囲気を110−8at
以下の真空雰囲気から10−′〜G、9atmの減圧窒
素雰囲気、ついて1 atm以上の加圧室JI!雰囲気
と段階的にかえて焼結することを特徴とするものであり
、これによって前記焼結体特性の欠点卸ち、高温特性の
劣化を解消し、高密度で高温強度にすぐれたSi@N4
焼結体が得られるのである。
以1この発明の焼結法を詐1111c説用する。
即ち、けい素以外の全綱酸化物の少くとも1種以上を焼
結助剤とし゛[%加した窒化けい素粉末を成形体とした
のち、この成形体を焼結炉に装填して焼結するに際し、
焼結時の昇温過程を(1) 0〜1100℃壕での4
JS1段階を10−”atm以上の真空雰囲気とする。
結助剤とし゛[%加した窒化けい素粉末を成形体とした
のち、この成形体を焼結炉に装填して焼結するに際し、
焼結時の昇温過程を(1) 0〜1100℃壕での4
JS1段階を10−”atm以上の真空雰囲気とする。
(2)1100〜1600℃の第2段階を10 〜09
itmの窒豪分圧を有する減圧雰囲気とする。
itmの窒豪分圧を有する減圧雰囲気とする。
(311600〜2000℃の@8段階を1 atm以
トの加圧窒素雰囲気とする。
トの加圧窒素雰囲気とする。
のs段階の雰囲気とするものであり、C1)の10−’
atm以下の真空雰囲気によって焼結助剤を含有するS
i@N4粉末成形体に吸着している酸素や水分を除去し
、(2)の段階で該S1.N4粉末成形体表向の酸化層
を除去するものであり、そして(3)の1 atm以上
の加圧窒素雰囲気にてSi3H4の分解を抑制しつつ焼
結を完結させるのである。
atm以下の真空雰囲気によって焼結助剤を含有するS
i@N4粉末成形体に吸着している酸素や水分を除去し
、(2)の段階で該S1.N4粉末成形体表向の酸化層
を除去するものであり、そして(3)の1 atm以上
の加圧窒素雰囲気にてSi3H4の分解を抑制しつつ焼
結を完結させるのである。
しかしてSi3H4の焼結Fi41,2pi階の110
0〜14i 00CKて大きく進行するのであし、その
時の雰囲気圧力はできるたけ小さい方か、焼結体中に微
孔が残存しない点から好ましい。
0〜14i 00CKて大きく進行するのであし、その
時の雰囲気圧力はできるたけ小さい方か、焼結体中に微
孔が残存しない点から好ましい。
またこの第2段FIkKおける1 04〜0.9 at
m 1.) B圧雰−気−としては、N重ガス、N2+
H2の混合ガスN1+COの混合ガスあるいtiN!十
〇、+COの混合ガスが有効である。
m 1.) B圧雰−気−としては、N重ガス、N2+
H2の混合ガスN1+COの混合ガスあるいtiN!十
〇、+COの混合ガスが有効である。
第1図、第2図は上記に説明したこの発明の焼結工WK
おける雰囲気圧力と焼結時間、温度の関係を示したもの
であり、第1図(A) Fi第2段階の減圧雰囲気KN
、*スを用いたものの雰囲気圧力と焼結時mおよび第1
図(B) Viその場合の焼結温度と時間の関係を示し
、後述する実施例1に相当する鋺輿図である。
おける雰囲気圧力と焼結時間、温度の関係を示したもの
であり、第1図(A) Fi第2段階の減圧雰囲気KN
、*スを用いたものの雰囲気圧力と焼結時mおよび第1
図(B) Viその場合の焼結温度と時間の関係を示し
、後述する実施例1に相当する鋺輿図である。
そしテ電! II (A)、(B)も第1図(A)、(
11)と同様の崗O#を示すが、第2設階の減圧雰囲気
をN2カスとCOガスの混合ガス雰@気としたもので後
述の実施例2に相当するm用図である。
11)と同様の崗O#を示すが、第2設階の減圧雰囲気
をN2カスとCOガスの混合ガス雰@気としたもので後
述の実施例2に相当するm用図である。
ま友、この発明にで5iIN、粉末に混合する焼結助剤
としてHlSin、以外の金属酸化物でめれはよく、例
えば目e B e t Mg e AZ e ’rl
e Ca e Y a Zr e ha #Ceなどの
酸化物の少くとも1f(l[以上が良好である。
としてHlSin、以外の金属酸化物でめれはよく、例
えば目e B e t Mg e AZ e ’rl
e Ca e Y a Zr e ha #Ceなどの
酸化物の少くとも1f(l[以上が良好である。
以下この発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1
1型を90g6以上含むSi3N2 (西独シュタルク
社製)loOfK対してMg05 fをボールミルで混
合し粉砕を行った。
社製)loOfK対してMg05 fをボールミルで混
合し粉砕を行った。
次いでこの粉末を2 t、/ciの圧力で擾さ50■、
#1iI25園、厚さ10mの&に成形したのち、′焼
結炉に装填した。
#1iI25園、厚さ10mの&に成形したのち、′焼
結炉に装填した。
そして炉内を真空(1,8X 10−’atm)にした
のち、昇温をけじめ1100℃に達したところで流@
6 t/―でN、ガスを導入し、排気パルプを111i
1qkして0.6atmK設定し、さらに昇温をつづけ
、1600℃に達したところで排気バルブを止め、NL
ガスを導入して雰囲気圧力を10atmとし’7111
1800℃まで昇温し九のち同温度に1時開保持して焼
結を行った。
のち、昇温をけじめ1100℃に達したところで流@
6 t/―でN、ガスを導入し、排気パルプを111i
1qkして0.6atmK設定し、さらに昇温をつづけ
、1600℃に達したところで排気バルブを止め、NL
ガスを導入して雰囲気圧力を10atmとし’7111
1800℃まで昇温し九のち同温度に1時開保持して焼
結を行った。
次いで炉内を1oOO111:tで降温したのち、雰−
気圧力を1atmKしてさらに降′Mをつづけた。
気圧力を1atmKしてさらに降′Mをつづけた。
十分に冷却したのち焼結体を炉から取出し、得られた焼
結体の特性を―べたところ第1−kに示す結果を得え。
結体の特性を―べたところ第1−kに示す結果を得え。
なお比較例として実施例1と向じ粉末を用いて昇諷初胸
よ?) 1 aimあるい#il (l atmのN2
ガス雰−気で焼結したもの、および1100t:までは
真空、1100℃以上を10 atmのN2力°ス雰囲
気として焼結した焼結体を示し良。
よ?) 1 aimあるい#il (l atmのN2
ガス雰−気で焼結したもの、および1100t:までは
真空、1100℃以上を10 atmのN2力°ス雰囲
気として焼結した焼結体を示し良。
実施例2
実施例IKおゆる流量6t/―のN!ガスを導入Lテ(
L 6 atm K11k’ilT J)という110
0〜1600’Cの舛ム過程を流量57/廟のN2ガス
と流1に2t/mのH,ガスを同時に導入して圧カ倉◎
、8atmK[定した以外tit夾施稠lと全く同様に
して焼結し、5ilN4焼結体を得え。
L 6 atm K11k’ilT J)という110
0〜1600’Cの舛ム過程を流量57/廟のN2ガス
と流1に2t/mのH,ガスを同時に導入して圧カ倉◎
、8atmK[定した以外tit夾施稠lと全く同様に
して焼結し、5ilN4焼結体を得え。
その物性Fi第2表に示した。
第 2 表
上表の第1表、1B2表をみると実施例1に比べて綾索
含有蓋の低い実施例2の方が鳥湿曲げ1度も高くなるこ
とが―められた。
含有蓋の低い実施例2の方が鳥湿曲げ1度も高くなるこ
とが―められた。
第1図(A)はこの発明の一実施例の焼結工程における
焼結雰囲気圧力と焼結時i−のll係を示す図表、第1
図(B)は同じく焼結−灰と焼結時間の1佳を示す図表
、第2図(A)は他の実施例としての焼結雰囲気圧力と
焼結時間の関係を示す図表、第2図(B) 1i1−し
く焼結温度と焼結時−の−係を下す図表である。 特許出願人 住友電気工業株式会社同
代理人 弁理士和1) 昭第1図(A) 第1図(B) 所@(H) 第2図(A) 時開 (1−1) 第2図(B) 面間 (H) 昭和57年 9月20日 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和56年特許顧第163278号 2、発明の名称 窒化けい素の焼結方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市東区北浜5丁目15番地名 称
(213)住友電気工業株式会社4、代理人 住 所 大阪市大淀区中津1丁目18番18号6、
補正により増加する発明の数 7、補正の対象 ’7−、−、 ルし・、 −二i 1、特許請求の範囲を別紙の通り訂正(−ます。 2、明m@第5頁7行目 「焼結時の昇温過程を1を 「焼結時の昇温がら焼結児了1での過程?、例えば」と
訂正します。 3、同第5頁18行目 「除去するものであり、」と[そして1の間に次の文章
を挿入し1丁。 「かつ粒界組成金コントロールし、5IBN4結M。 の粗大成長を抑制し均一化する効果がある。づらに柱状
晶成長のC軸/a軸比を大ならしめ締維強大の効果もあ
る。」 4、同第5@最下行の次に下記の文章全挿入(71すO 「latm以−ヒの加圧窒素雰囲気とけ、2〜150a
tmの加圧雰囲気、 2000atm程度の熱間静圧成
型(HI P)のいずれでもよい。」 5、同第6頁4行11と5行日の間に次の文章を挿入し
ます 「これらのことにより、気孔残存が少なく、密度向上刃
Iすれ強度強化が可能になる。」特許請求の範囲 (1) けい素板外の金属酸化物の1種またVi2種
以上kfi結助剤として添加した窒化けい素粉末の成形
体を焼結するに際し、昇温から焼結に至る過程の雰囲気
を真空雰囲気から減圧窒素雰囲気についで加圧窒素雰囲
気と段階的にかえて焼結することを特徴とする窒化けい
素の焼結方法。 (2)真空雰囲気が100−8at以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の窒化けい素の焼結
方法。 (3)減圧窒素雰囲気が窒素分圧10−3〜0.9at
mであることを特徴とする特許請求の範囲第1工自n己
載の窒化けい素の焼結方法。 (4)加圧窒素雰囲気がlatm以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項ml賊の窒化けい素の焼結
方法。 (5)焼結助剤がSi以外のLL Be、 Mg、 A
/、Ca、 Ti、 Y、 Zr。 Ba、Ce等の全域の酸化物であることを特徴とする特
許請求の範囲@ 1 ft4記載の窒化けい素の#結方
法・・
焼結雰囲気圧力と焼結時i−のll係を示す図表、第1
図(B)は同じく焼結−灰と焼結時間の1佳を示す図表
、第2図(A)は他の実施例としての焼結雰囲気圧力と
焼結時間の関係を示す図表、第2図(B) 1i1−し
く焼結温度と焼結時−の−係を下す図表である。 特許出願人 住友電気工業株式会社同
代理人 弁理士和1) 昭第1図(A) 第1図(B) 所@(H) 第2図(A) 時開 (1−1) 第2図(B) 面間 (H) 昭和57年 9月20日 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和56年特許顧第163278号 2、発明の名称 窒化けい素の焼結方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市東区北浜5丁目15番地名 称
(213)住友電気工業株式会社4、代理人 住 所 大阪市大淀区中津1丁目18番18号6、
補正により増加する発明の数 7、補正の対象 ’7−、−、 ルし・、 −二i 1、特許請求の範囲を別紙の通り訂正(−ます。 2、明m@第5頁7行目 「焼結時の昇温過程を1を 「焼結時の昇温がら焼結児了1での過程?、例えば」と
訂正します。 3、同第5頁18行目 「除去するものであり、」と[そして1の間に次の文章
を挿入し1丁。 「かつ粒界組成金コントロールし、5IBN4結M。 の粗大成長を抑制し均一化する効果がある。づらに柱状
晶成長のC軸/a軸比を大ならしめ締維強大の効果もあ
る。」 4、同第5@最下行の次に下記の文章全挿入(71すO 「latm以−ヒの加圧窒素雰囲気とけ、2〜150a
tmの加圧雰囲気、 2000atm程度の熱間静圧成
型(HI P)のいずれでもよい。」 5、同第6頁4行11と5行日の間に次の文章を挿入し
ます 「これらのことにより、気孔残存が少なく、密度向上刃
Iすれ強度強化が可能になる。」特許請求の範囲 (1) けい素板外の金属酸化物の1種またVi2種
以上kfi結助剤として添加した窒化けい素粉末の成形
体を焼結するに際し、昇温から焼結に至る過程の雰囲気
を真空雰囲気から減圧窒素雰囲気についで加圧窒素雰囲
気と段階的にかえて焼結することを特徴とする窒化けい
素の焼結方法。 (2)真空雰囲気が100−8at以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の窒化けい素の焼結
方法。 (3)減圧窒素雰囲気が窒素分圧10−3〜0.9at
mであることを特徴とする特許請求の範囲第1工自n己
載の窒化けい素の焼結方法。 (4)加圧窒素雰囲気がlatm以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項ml賊の窒化けい素の焼結
方法。 (5)焼結助剤がSi以外のLL Be、 Mg、 A
/、Ca、 Ti、 Y、 Zr。 Ba、Ce等の全域の酸化物であることを特徴とする特
許請求の範囲@ 1 ft4記載の窒化けい素の#結方
法・・
Claims (3)
- (1)けい素以外の金属酸化物の1種また#′i2m以
上を焼結助剤として添加した窒化ゆい素粉束の成形体を
焼結するに際し、焼結温度に達するまでの昇温過程の雰
囲気を真空雰囲気から減圧窒素雰囲気ついで加圧窒素雰
囲気と段階的Kかえて焼結することを特徴とする窒化け
い素の焼結方法。 - (2)真空雰囲気が10””atm以下であることを特
徴とする特許vI求の範囲第1rj4記載の窒化けい素
の焼結方法。 - (3) 減圧窒素雰囲気が窒素分圧10−”〜0.9
atmであることを特徴とする特is求の範囲第1項記
載の窒化けい素の焼結方法。 素の焼結方法。 (&) 焼結助剤がSi以外のL+、 Be、 Mg
、 Aj、 Ca。 Ti * Ye Zr * Bi e Ce qIの金
属の酸化物であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の窒化けい素の焼結方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56163278A JPS5864274A (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | 窒化けい素の焼結方法 |
DE8282305421T DE3266050D1 (en) | 1981-10-12 | 1982-10-12 | Method for sintering silicon nitride |
EP19820305421 EP0079678B1 (en) | 1981-10-12 | 1982-10-12 | Method for sintering silicon nitride |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56163278A JPS5864274A (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | 窒化けい素の焼結方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5864274A true JPS5864274A (ja) | 1983-04-16 |
JPH021793B2 JPH021793B2 (ja) | 1990-01-12 |
Family
ID=15770767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56163278A Granted JPS5864274A (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | 窒化けい素の焼結方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5864274A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60171268A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-09-04 | トヨタ自動車株式会社 | 窒化珪素焼結体の製造方法 |
US4883776A (en) * | 1988-01-27 | 1989-11-28 | The Dow Chemical Company | Self-reinforced silicon nitride ceramic of high fracture toughness and a method of preparing the same |
US4919689A (en) * | 1988-01-27 | 1990-04-24 | The Dow Chemical Company | Self-reinforced silicon nitride ceramic of high fracture toughness |
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US5091347A (en) * | 1990-08-15 | 1992-02-25 | The Dow Chemical Company | Self-reinforced silicon nitride ceramic body and a method of preparing the same |
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US5160508A (en) * | 1988-01-27 | 1992-11-03 | The Dow Chemical Company | Self-reinforced silicon nitride ceramic of high fracture toughness |
US5312785A (en) * | 1993-05-18 | 1994-05-17 | The Dow Chemical Company | Sintered self-reinforced silicon nitride |
-
1981
- 1981-10-12 JP JP56163278A patent/JPS5864274A/ja active Granted
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Publication date |
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JPH021793B2 (ja) | 1990-01-12 |
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