JPS5926978A - 窒化珪素質摺動部材 - Google Patents
窒化珪素質摺動部材Info
- Publication number
- JPS5926978A JPS5926978A JP57136117A JP13611782A JPS5926978A JP S5926978 A JPS5926978 A JP S5926978A JP 57136117 A JP57136117 A JP 57136117A JP 13611782 A JP13611782 A JP 13611782A JP S5926978 A JPS5926978 A JP S5926978A
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- JP
- Japan
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- silicon nitride
- nitride
- sliding
- boron nitride
- sliding member
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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】
本発明は窒化珪素を1成分とする層動部刊に関するもの
である。窒化11素は耐熱性、対熱衝撃性、り]摩耗性
等が高く、りぐれlこ構造用レラミックスとして知られ
ている。この窒化珪素を用いで、エンジンのシリンダー
ブロック、ビス1〜ンヘツドミ9への応用が期待されて
いる。しかし、窒化珪素ハ、金属と1習動さVた場合、
耐摩耗1q:は非常に高いか、相手の金属材料を攻撃し
、相手の金属月利を人さ゛く摩耗J゛るという欠点があ
る。又、窒化工」素自体高温時に無潤滑で摺動した場合
には、摩耗が人さ゛いという問題点もある。従って、窒
化11素を摺動祠石として使用する場合には、種々の欠
〜貞を右Jる。
である。窒化11素は耐熱性、対熱衝撃性、り]摩耗性
等が高く、りぐれlこ構造用レラミックスとして知られ
ている。この窒化珪素を用いで、エンジンのシリンダー
ブロック、ビス1〜ンヘツドミ9への応用が期待されて
いる。しかし、窒化珪素ハ、金属と1習動さVた場合、
耐摩耗1q:は非常に高いか、相手の金属材料を攻撃し
、相手の金属月利を人さ゛く摩耗J゛るという欠点があ
る。又、窒化工」素自体高温時に無潤滑で摺動した場合
には、摩耗が人さ゛いという問題点もある。従って、窒
化11素を摺動祠石として使用する場合には、種々の欠
〜貞を右Jる。
本発明の[1的は、相手材料に金属を用いた場合に、相
手月利の摩耗が比較的少ない窒化珪素Ni摺動部材を与
えることにある。
手月利の摩耗が比較的少ない窒化珪素Ni摺動部材を与
えることにある。
発明者等は、このこの目的を達成づるためtこ、種々検
問した結果、窒化珪素より成るl!!1動部4Δに窒化
硼素の微粒子を分散させた場合、相′f−祠の席粍量も
少く、宜つ窒化珪素自体の耐摩耗性も向−1づることを
発見し、本発明を完成したしのむあるワタなわら、本発
明の窒化珪累賀摺動部(Δは、窒化珪素を主成分とする
バルク状の摺動部月におい゛(、少なくとも一部の表面
部分が窒化珪素あるいは窒化珪索固溶体を母材とし、該
母材中に1へ・8重M%の微細な窒化硼素粒子が分散し
ていることを特徴とりるものである。
問した結果、窒化珪素より成るl!!1動部4Δに窒化
硼素の微粒子を分散させた場合、相′f−祠の席粍量も
少く、宜つ窒化珪素自体の耐摩耗性も向−1づることを
発見し、本発明を完成したしのむあるワタなわら、本発
明の窒化珪累賀摺動部(Δは、窒化珪素を主成分とする
バルク状の摺動部月におい゛(、少なくとも一部の表面
部分が窒化珪素あるいは窒化珪索固溶体を母材とし、該
母材中に1へ・8重M%の微細な窒化硼素粒子が分散し
ていることを特徴とりるものである。
ここで窒化珪素を主成分とづるバルク状の摺動部材とは
、結晶学的に窒化珪素の結晶構造を持つ窒化珪素あるい
は窒化珪素固溶体で構成され、一定の容積を持ったバル
ク状である。通常かがる窒化珪素は、窒化珪素粉末を焼
結して得られる窒化珪素焼結イ4\どじで提供される。
、結晶学的に窒化珪素の結晶構造を持つ窒化珪素あるい
は窒化珪素固溶体で構成され、一定の容積を持ったバル
ク状である。通常かがる窒化珪素は、窒化珪素粉末を焼
結して得られる窒化珪素焼結イ4\どじで提供される。
しかし、必り“しも、窒化珪素粉末の焼結体で・ある必
要(よなく、例えt、r、反応焼結法等で、金属珪素粉
末より窒化反応を進めると同時に焼結を達成づる方法で
得られるバルク状の窒化珪素であっCもよい。尚、窒化
珪素粉末を焼結覆る場合に、焼結助剤としで、アルミナ
、)′ルミノー・7クネシ17スピネルあるいは、イツ
1〜すNノ等の微粉末が用いられる。焼結助剤の配合量
は1〜12重量%で゛ある。本発明の窒化]1素は、こ
れら焼結助剤を用いで得られるバルク状の焼結体を含む
。
要(よなく、例えt、r、反応焼結法等で、金属珪素粉
末より窒化反応を進めると同時に焼結を達成づる方法で
得られるバルク状の窒化珪素であっCもよい。尚、窒化
珪素粉末を焼結覆る場合に、焼結助剤としで、アルミナ
、)′ルミノー・7クネシ17スピネルあるいは、イツ
1〜すNノ等の微粉末が用いられる。焼結助剤の配合量
は1〜12重量%で゛ある。本発明の窒化]1素は、こ
れら焼結助剤を用いで得られるバルク状の焼結体を含む
。
本発明の摺動部材は、バルク状の窒化珪素の少なくとも
一部の表面部分が、窒化工」素あるい(よ窒化珪素固溶
体をB1拐と1)、該83月中に1〜13手F11%の
微細な窒化硼素粒子が分散しでいるしの=(パル]る。
一部の表面部分が、窒化工」素あるい(よ窒化珪素固溶
体をB1拐と1)、該83月中に1〜13手F11%の
微細な窒化硼素粒子が分散しでいるしの=(パル]る。
窒化珪素中に、微細な窒化41A累が分散することによ
り、摺動部材の磨耗特性が人さく改良♂ll′する。窒
化硼素粒子の配合割合(よ、1〜ε3重剤%(ある。1
重量%未満の場合には、耐17耗性改良の効果が部分で
ない。又、8重量%を越えると、強度等の機械的性質が
人さく劣化づる。分散している窒化+II ffiの粒
子径は細かい稈Jζく、10ミク【−1ン以下より好ま
しくは、2ミクロン以上が良い。
り、摺動部材の磨耗特性が人さく改良♂ll′する。窒
化硼素粒子の配合割合(よ、1〜ε3重剤%(ある。1
重量%未満の場合には、耐17耗性改良の効果が部分で
ない。又、8重量%を越えると、強度等の機械的性質が
人さく劣化づる。分散している窒化+II ffiの粒
子径は細かい稈Jζく、10ミク【−1ン以下より好ま
しくは、2ミクロン以上が良い。
窒化硼素が分散している部分は、第1図に例示リ−るよ
うに摺動部材の摺動に寄与りる表面部1のみで良く、他
の母材2(ま通常の窒化珪素r、J、く、摺動部材令C
に、窒化硼素粒子が分散している必要がない。尚、摺動
部材の製造ト、一部の表面部分のみに、窒化硼素粒子を
分散さけることが困&llな場合には、摺動部材全体に
窒化硼素粒子を分散さけても良い。しかし、窒化flJ
II素粒子が分散しく存在すると、機械的強度の低1讐
、焼結性等が悪化するlこめに、摺動−りる表面部のみ
に窒化硼素を分散し、その他の部分については、窒化r
a累が分散し−(い4〈い窒化珪素どづるのが好ましい
。窒化硼素が分散1ノだ表面部分の厚さは50〜500
ミク11ン稈麻てJ、い。% J3、摺動面となる表面
部分に存在づる気孔は潤滑油を保持づる作用があり、オ
イル潤滑の場合には摺動特性向−りに6献りる。
うに摺動部材の摺動に寄与りる表面部1のみで良く、他
の母材2(ま通常の窒化珪素r、J、く、摺動部材令C
に、窒化硼素粒子が分散している必要がない。尚、摺動
部材の製造ト、一部の表面部分のみに、窒化硼素粒子を
分散さけることが困&llな場合には、摺動部材全体に
窒化硼素粒子を分散さけても良い。しかし、窒化flJ
II素粒子が分散しく存在すると、機械的強度の低1讐
、焼結性等が悪化するlこめに、摺動−りる表面部のみ
に窒化硼素を分散し、その他の部分については、窒化r
a累が分散し−(い4〈い窒化珪素どづるのが好ましい
。窒化硼素が分散1ノだ表面部分の厚さは50〜500
ミク11ン稈麻てJ、い。% J3、摺動面となる表面
部分に存在づる気孔は潤滑油を保持づる作用があり、オ
イル潤滑の場合には摺動特性向−りに6献りる。
本発明の窒化珪素質摺動部材を得る方法は、従来の窒化
珪木質成形体の製造方法をそのまま採用づることがで゛
さる。そして、従来の組成原料に対して、1〜8重量%
の窒化硼素粒子を混合づることにより、本発明の摺動部
材が得られる。尚、窒化硼素粒子の配合mが増える程焼
結性能は悪化し、1qられる焼結体の気孔率が増入りる
傾向【こある。
珪木質成形体の製造方法をそのまま採用づることがで゛
さる。そして、従来の組成原料に対して、1〜8重量%
の窒化硼素粒子を混合づることにより、本発明の摺動部
材が得られる。尚、窒化硼素粒子の配合mが増える程焼
結性能は悪化し、1qられる焼結体の気孔率が増入りる
傾向【こある。
従つ゛(、必要どりる表面部分のみに窒化l1lIl素
粒子を分散した混合原料粉末を配置し、残りの部分を窒
化411D &粒子が含まない窒化珪素を主成分とJる
原お1粉末どし、それを圧密化しくグリンニ〕ンパクI
−等を形成し、その状態(゛焼結りることにより、摺動
部材を作るのがりrましい。尚、焼結1,1間、焼結温
度等については、窒化(1jI素粒子が配合され(いて
も特に変ることがない。又、窒化硼素粒J”を・配合づ
ることにシ、る焼結性の悪化を駆出りるために、ホット
プレス等の焼結方法を採用4ることbで゛ぎる。
粒子を分散した混合原料粉末を配置し、残りの部分を窒
化411D &粒子が含まない窒化珪素を主成分とJる
原お1粉末どし、それを圧密化しくグリンニ〕ンパクI
−等を形成し、その状態(゛焼結りることにより、摺動
部材を作るのがりrましい。尚、焼結1,1間、焼結温
度等については、窒化(1jI素粒子が配合され(いて
も特に変ることがない。又、窒化硼素粒J”を・配合づ
ることにシ、る焼結性の悪化を駆出りるために、ホット
プレス等の焼結方法を採用4ることbで゛ぎる。
本発明の窒化珪素質摺動部材Δを用いると、相丁月であ
る金属月利の摩耗量は潤滑油使用時の摺動条件で、1/
2以下、良い条1′1では、1/10以Fになる。又、
窒化珪素質摺動部利自体の摩耗1jjは2/3以下、J
:り良い条例では、115以下に低Fする。
る金属月利の摩耗量は潤滑油使用時の摺動条件で、1/
2以下、良い条1′1では、1/10以Fになる。又、
窒化珪素質摺動部利自体の摩耗1jjは2/3以下、J
:り良い条例では、115以下に低Fする。
以下、試験例をあげて説明Jる。
窒化珪素として、平均粒径0.8ミク[」ンの窒化珪素
粉末を用いた。又、窒化rllll素どし−(は、Np
均粒径1ミク[−1ンの窒化硼素粉末を、焼結助剤どし
で平均粒径2ミク[1ンのングネシ〜))ノルミノスピ
ネルを用いた。さらに平均粒径1ミクロンのイットリA
7粉末を用いた。窒化硼系の配合量は第1表に示すにう
に0〜16重量%の範囲で配合し、その他の成分として
、焼結助剤Cあるマグネジ17アルミナスピネル2重量
%、イツトす172重量%、残部を窒化珪素粉末とした
。イして第1表に示す10種類の原お1粉末を調製した
。各原11粉末は、ブフスチック製のボールミル中でア
ル二1−ルを添加し、(5時間湿式混合し、その後、3
重量%のポリビニルアル11−ルを含む水溶液を添加し
、スプレードライ)アーににり乾燥、顆粒化した。この
顆粒状原料を金型ブレスに入れ、棒状の圧縮体とした。
粉末を用いた。又、窒化rllll素どし−(は、Np
均粒径1ミク[−1ンの窒化硼素粉末を、焼結助剤どし
で平均粒径2ミク[1ンのングネシ〜))ノルミノスピ
ネルを用いた。さらに平均粒径1ミクロンのイットリA
7粉末を用いた。窒化硼系の配合量は第1表に示すにう
に0〜16重量%の範囲で配合し、その他の成分として
、焼結助剤Cあるマグネジ17アルミナスピネル2重量
%、イツトす172重量%、残部を窒化珪素粉末とした
。イして第1表に示す10種類の原お1粉末を調製した
。各原11粉末は、ブフスチック製のボールミル中でア
ル二1−ルを添加し、(5時間湿式混合し、その後、3
重量%のポリビニルアル11−ルを含む水溶液を添加し
、スプレードライ)アーににり乾燥、顆粒化した。この
顆粒状原料を金型ブレスに入れ、棒状の圧縮体とした。
さらに、ラバープレスにて、ε300 klJ 70m
2の静水1.Iを作用し、グリシコンパクトを得た。こ
れらのグリシ」ンバクトを、1700℃で4時間、9気
1−[の窒累雰囲気十で焼結し、窒化珪素質焼結体より
なる摺動部44を得Iこ。((Iられた各摺動部側につ
いて、気孔率、3点曲げ強度、摩耗量を調べた。摩耗量
は、第2図に承りように、軸受(ノ鋼(SU、ノ2 )
’−(’作られた、直径40mm、幅6mmのリング
状の相手+43を使用し、そのリング状相手材3を1分
間に180回転で回転し、15.7111111゜6、
3mm、 10.1mmに加工した摺動部側4を加!1
80k(Jでリング状相手材3の外周面に押しイ]第
1 表 ()、モータオイル潤滑(商標名キ17ツスルAイル1
0W−30)で1時間S擦試験を行・−)だ。摩1寮試
験後、リング状相手IJ 3の摩耗(7iを重1il減
にJ、す、摺動部(440R粍石(こついでは、摺動に
より形成される線状凹部の深さを表面荒さylで測定し
、その深さを摩耗けの目安とした。それらの結果を第1
表に合μて示づ。
2の静水1.Iを作用し、グリシコンパクトを得た。こ
れらのグリシ」ンバクトを、1700℃で4時間、9気
1−[の窒累雰囲気十で焼結し、窒化珪素質焼結体より
なる摺動部44を得Iこ。((Iられた各摺動部側につ
いて、気孔率、3点曲げ強度、摩耗量を調べた。摩耗量
は、第2図に承りように、軸受(ノ鋼(SU、ノ2 )
’−(’作られた、直径40mm、幅6mmのリング
状の相手+43を使用し、そのリング状相手材3を1分
間に180回転で回転し、15.7111111゜6、
3mm、 10.1mmに加工した摺動部側4を加!1
80k(Jでリング状相手材3の外周面に押しイ]第
1 表 ()、モータオイル潤滑(商標名キ17ツスルAイル1
0W−30)で1時間S擦試験を行・−)だ。摩1寮試
験後、リング状相手IJ 3の摩耗(7iを重1il減
にJ、す、摺動部(440R粍石(こついでは、摺動に
より形成される線状凹部の深さを表面荒さylで測定し
、その深さを摩耗けの目安とした。それらの結果を第1
表に合μて示づ。
第1表より窒化1i111累を含有りる摺動部側は、N
O,1、NO,9、No、10にみられる窒化硼素無添
加の1?]動部材と比較し−U I!擦係数が小ざく、
相手材a3よび摺動部H自体の摩耗量も少なく、窒化珪
素質摺動部4Aの槽動Q4i性がとしく向上しでいるこ
とが認められる。そして、この摺動鞘付の向」二傾向は
、窒化1i111累配合吊が増りにつれC良好となる。
O,1、NO,9、No、10にみられる窒化硼素無添
加の1?]動部材と比較し−U I!擦係数が小ざく、
相手材a3よび摺動部H自体の摩耗量も少なく、窒化珪
素質摺動部4Aの槽動Q4i性がとしく向上しでいるこ
とが認められる。そして、この摺動鞘付の向」二傾向は
、窒化1i111累配合吊が増りにつれC良好となる。
しかし逆に窒化硼素配合量が増えるにつれ、気孔率が人
さくなり、強1良低下も増大づる。第1表より、窒化硼
県配合倒1〜8重量%の窒化珪素摺動部(Δが摩擦係数
が小さく、摩耗量が比較的少なく、かつ曲げ強度が40
k(+/ 1111112以北て゛あり、摺動部Hと
してりくれていると考えられる。
さくなり、強1良低下も増大づる。第1表より、窒化硼
県配合倒1〜8重量%の窒化珪素摺動部(Δが摩擦係数
が小さく、摩耗量が比較的少なく、かつ曲げ強度が40
k(+/ 1111112以北て゛あり、摺動部Hと
してりくれていると考えられる。
尚、配合りる窒化tll素の粒子径の形管を見るために
、窒化硼素の粉砕時間を変え、窒化硼素の平均粒径の異
なる55+!類の窒化+11素粉末を調整し、第 2
表 これら5種類の窒化硼素粉末を用し\−’C、−1,L
iic!とl1ilじ方法窒化珪素質焼成体よりなる
摺動8B #、1を製j告した。この例では、窒化)罰
素粉末の^己含Iii苓・4・「・量%とした。その他
の焼結助剤、窒イヒ■1素0)西己合世は、上記の場合
と同一である。でしCqrJらfr、 /こ5種類の摺
動部側を上記の試験とIii+ +、* &こし−C気
イし率、曲げ強度、摩擦係数、摩耗h1を3 ?l11
1定しIご。3Llこ摺動部側中の窒化硼素の粒子径ノ
・ン酸(JJ、01ツヂングした後S [E v写真に
とり測定しIこ。得られlこ粒子径とともに結果を第2
表に合わせで示す。
、窒化硼素の粉砕時間を変え、窒化硼素の平均粒径の異
なる55+!類の窒化+11素粉末を調整し、第 2
表 これら5種類の窒化硼素粉末を用し\−’C、−1,L
iic!とl1ilじ方法窒化珪素質焼成体よりなる
摺動8B #、1を製j告した。この例では、窒化)罰
素粉末の^己含Iii苓・4・「・量%とした。その他
の焼結助剤、窒イヒ■1素0)西己合世は、上記の場合
と同一である。でしCqrJらfr、 /こ5種類の摺
動部側を上記の試験とIii+ +、* &こし−C気
イし率、曲げ強度、摩擦係数、摩耗h1を3 ?l11
1定しIご。3Llこ摺動部側中の窒化硼素の粒子径ノ
・ン酸(JJ、01ツヂングした後S [E v写真に
とり測定しIこ。得られlこ粒子径とともに結果を第2
表に合わせで示す。
第2表J、り窒化硼素の粒子径が小さい程摩擦係数が小
さく、摩耗伍が少なくなっているのが見られる。窒化硼
素の粒子径どし−Cは、10ミクロン以1;、よりり1
′ましく 4,12ミク[]ン以壬どするのがよい。
さく、摩耗伍が少なくなっているのが見られる。窒化硼
素の粒子径どし−Cは、10ミクロン以1;、よりり1
′ましく 4,12ミク[]ン以壬どするのがよい。
第1図は本発明の摺動部月の一例を示づ断面図、第2図
は本発明の摺動部Hの摺動特性を測定するために用いた
摩擦試験装置の概略を示づ図である。 図中棺弓1は母材、2は表面部分、3はリング状41」
手利、4は窒化珪累貿摺動部拐を示す。 特りel出願人 1−ヨタ自動車株式会社代理人
弁i!lJ1 大川 広間 弁理上 膝行
修 同 弁理上 丸山明夫 第1図 第2図
は本発明の摺動部Hの摺動特性を測定するために用いた
摩擦試験装置の概略を示づ図である。 図中棺弓1は母材、2は表面部分、3はリング状41」
手利、4は窒化珪累貿摺動部拐を示す。 特りel出願人 1−ヨタ自動車株式会社代理人
弁i!lJ1 大川 広間 弁理上 膝行
修 同 弁理上 丸山明夫 第1図 第2図
Claims (3)
- (1)窒化珪素を主成ブ)どりるバルク状の摺動部Hに
おい゛(、少なくとら一部の表面部分が窒化珪素あるい
は窒化珪素固溶体を母相とし、該L」材中に1〜8弔徂
%の微細な窒化硼素粒子が分散していることを特徴とり
る窒化珪素質摺動部材。 - (2)窒化硼素粒子はその平均直径が10ミクロン以上
(パあるfj訂請求の範囲第1項記載の摺動部月。 - (3)窒化tII素粒子を含む表面部分の気孔率は2〜
20%(′ある特許請求の範囲第1項記載の摺動部側。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57136117A JPS5926978A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 窒化珪素質摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57136117A JPS5926978A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 窒化珪素質摺動部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5926978A true JPS5926978A (ja) | 1984-02-13 |
Family
ID=15167694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57136117A Pending JPS5926978A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 窒化珪素質摺動部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5926978A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63275392A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-14 | ロックウエル − リモルディ・エス・ピー・エー | ミシン部材用案内スリーブ |
EP0705805A2 (en) | 1994-09-16 | 1996-04-10 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Sintered body of silicon nitride for use as sliding member |
-
1982
- 1982-08-03 JP JP57136117A patent/JPS5926978A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63275392A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-14 | ロックウエル − リモルディ・エス・ピー・エー | ミシン部材用案内スリーブ |
EP0705805A2 (en) | 1994-09-16 | 1996-04-10 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Sintered body of silicon nitride for use as sliding member |
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