JPS5954677A - α−サイアロン焼結体の改良 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ウィスカーで強化したサイアロン焼結体に関
する。　　　　′　　□ 改−サイアロンは、一般式Ｍｘ（Ｓｉ、／１）ｉｚ（（
１，Ｎ）ｌｂ（Ｍは金属元素、０＜″）（’、、：２□
）、ρ−サイアロンは二股Ｅｓ”Ｚへ！ｚ　’Ｏｉ　Ｎ
１Ｌｚ　（Ｚ−’０”〜り、−２２で表わされるセラミ
ックであり、その１＃成はＳｔＢら、ＡＩ、ＯＢ。

ＡＩＮの固ｉとされる！製造７ｊ賛と、して出ｙａｒｉ
ｉｙ、ｚ＃をＳＩ：Ｎ＋、１．ａｒ２ｏ５、ＡＩＮとす
、るか、Ｓｉ、’、　ＡＩ’、、　５ｉｎ２．ζあるＶ
号≠テれ嵯含む声質・（例えばシラス）・をｊＩＳ発原
料の一部に用いるεとも提起されてい誌。′□サイ゛ア
ロンホ）′高＋ｆｉ＃Ｊ熱佳、高耐酸化性ならびに高耐
摩耗性を□有′１７′、最近の高温高強度構造体を目的
とするエンジニアリングセラミックスとして注目される
。′　□　　′　　　　　　　　　　　　□本発明は、
サイアロ□ンの□品質をさらに高めるために研究した結
果その組成の中にＳｌ、ｊＮ４をウィスカーとして分散
存在させると熱衝ｆＡ抵払を□増大きせることに卯裳り
効果の、あゑことを見出したものである。　　　　　　
　　１　　　　　　　−もともと室、化け、パ累０焼結
体の製造？０８し、下・イづ１．Ｎ４相とｉ＋ｓｔ、Ｎ
＋相の混合した存在がセフまじめ竺能向上に役立つこと
が報告きれており、Ｊ：　顕微ｍ世１野にお□いて５１
．Ｎ＋の０［状結黒の存在が認あられる場合もあり、微
粉体を出発原料としているにもかかわらず焼成中に針仏
結晶の成長があったものと考えられている。

また、この場合の針状結晶は、旧Ｐ（ホットアイソスタ
テイ’７クプレス）のような高温高圧下で　。

も成長力清めらＡｌｌ状状結晶概してｃｔ’Ｗの一合・
　　が多いが、ρ相とｑて存在することも明らかにされ
ている。

、じ 本発明は、このように焼感中で５ｔ３Ｎ４のＯＦ状結晶
を生成させるものでなく、出発原料、にはじめからＳｊ
ｇｌこのΦＦ状結晶、すなわち窒化けい素ウィスカーを
Ｍ（えておくことを特懲とする。

本発明をわかり實すくＴるた竿すケに実施例にもとづい
て説明すや。。

まず、■−サイアロンの強化に関して、つぎのような実
験成果を賛だ。

Ｍｘ　（Ｓｉｑ、ｉ、　ＡＩＢｙ＋）　　（０゜３＋　
Ｎａｇ、’）を躍１１こすものを考え、ＭとしてＣａ、
　ＹｌＣｅ、　Ｎｄ、　Ｌａ、　Ｐｒを用い、原「１混
合物をホットプレスして得られた焼結体について検討し
た。

原料の調ｉ１ｊ、Ｊは、α−サイアロンの上式を商足す
る配合比林（を決定し、所定のＡＩＮ、　Ｓｉ、Ｎ４お
よび、各種酸化物を精臀した後、アセ１−ン俗媒中で超
音波分散を行ない、赤外線にて乾燥させｌこ。　（ただ
し、Ｓ、ｉ、Ｎ４．は粉末ざ０ｗｔ％、ウィスカー２Ｑ
ｗｔ％ｂ）ら□なるものとする。） ・　　・イμ用原料の純度について第１表（ご示す。

※ＣａＯは、ＣａＣ０１（タンカル粉末）（こて（・〕
！月１つぎに、配合比率を第１表に示す。

各各の都合粉末は、Ｎ１．ふ、ん囲気中、／７０００Ｃ
／ｈｒホットプレスされた。　（加圧条件：　２０　Ｉ
Ｎ、Ｑ焼結体寸法：ＳＯ〜Ｉ１１×１０〜ｌＳ順）各各
の焼結体の加圧焼成条件、＊密度、Ｘ線回折より同定し
１こ組成を第３表に示す。　（ただし、＊密パｆ７１１
１定用試料の界面は、−１１＋乙００以上の研摩仕上げ
となっている。ン、： 上記結果より、改−サイアロンとして格子間に侵入型同
浴する金属はＣａ、ＹＸＮｄ、ｒ’ｒでありＣｅ、　Ｌ
ｓは、固溶しないことが明らかとなった。

■＄電気陰性度、７．０−／、２の介龜囲（こあり、Ｊ
ｌｌ金金属の結合は、イオン性が強Ｖ１金）萬しぼとげ
−→ナイアロンの格子間に固ｉ′ｆＱされやすし）とし
１う報告（三友護、無機打所、窒化けい素耐１１田料）
ＩＪ５あることから、今回の侵へ冑固溶する金属と、そ
うでない金属について、電気陰性度および、イオンｖＩ
已を調べた結果を第ψ表もｑ示す。

第を表から、電気陰性度が、７．０〜／、２、イオン性
が（トＯ）間７３〜７９％１．（卜１−Ｎ　）ｌｉｉ３
３−／！、３％の範囲内にある金属であっても、ぴ−サ
イアロンを形成するとは言えなＩ／）。し力）シ５加圧
焼成条件あるいは、ＡＩの代わりにＭ２（Ｂｅ、Ｇａ）
金属を５１位置に固溶させる組合わせによってそれは達
成されるかもしれないが、現在のところ不明である。

その他、Ｍ′ｌ金属、とじて、、今後（ｉｆ’）究され
る可能性のあるものについて、第５表に結合性、イオン
□ダ１＝を示す。

？Ｗられた焼成体より、３Ｘ３’ｘ７（７開の角柱状試
片を切り出し、表面研摩を行なフッと後、三点曲げ強度
試験に供した。　　　　　　　□第乙表に室＋１ｉＡで
の各各焼粘体試片の曲げ！１ｉＩｉｉ度醐得られた焼結
体より、・３０×夕×／ｍｍの試片を切り出し、表面Ｓ
摩を行なった後、温度差による・熱衝撃黙抗に仝験に供
した。　　　　　　　。

米実験５おいて、熱衝＠抵抗は、１００Ｑ゛Ｃに保持さ
れ警炉官で・試料を１０　ｗｉｎ加熱した後・水中（／
３°Ｃ：）に投入する。この操作を繰り返し行なうこと
によって、試片が完全に破壊した時の回数を熱衝階抵１
冗として表わしたものである。

第７表に、測定結果を示す。

ウィスカー無ｎ加のＣａ７（ｉ−サイア・ロン焼結体は
、上記方法により７０回にて破壊した。これより、ウィ
スカーを添加すれば、熱１ｊ５に抵抗は約３倍改善され
たことが明らかである。

つぎにβ−ザイアロンの強化について述べる。

８−サイアロンは、一般式３１６−７、　ＡＩＺ　Ｏｖ
　Ｎｇ−ｚ（Ｚ＝（１）−Ｌ、２）　で示され、５ｔｆ
ｆＮ、、ＡＩＮ、　Ｃ１−Ａ１□０ヨの配合組成からな
り、通常、これら混合粉末をホットプレスすることによ
って、広く研究されている。

本発明は、Ｚ：／、ノ、３．１７の理論組成に苅し、そ
れぞれＳｉ、ｚを夕Ｗ（％過剰とし、ｓｉ、ｚウィスカ
ーを添加混合したものをホットプレスして得られた焼結
体について説明する。

〃−サイアロン（ｚ＝／、２，３．ゲ）の理論組成、　
　に対し、５１ａ％を３ｗｔ％過剰に配合した混合粉末
を、アセ１ヘン溶媒中で超音波分散させてから、赤外線
にてｋａ殖したっただし、ｓＩヨ鳴は粉末に（７ｗｔ％
ウィスカー２０ｗｔ％からなるものとする。

使用原石の純度については、第１表のとおりである。

つぎに、１１１発原料の配合比率を第ｇ表に示す。

各各の混合粉末は、Ｎ＞ふん囲気中、１７．００”Ｃ／
ｈｒホットプレスされた。（加圧条件：　２０　ＭＮ／
ｍ２焼結体寸法：！；０’ｍｍＸ／Ｑ〜／　ｊ；　’ｍ
ｍ　）各各の焼結体の加圧焼成条件、＊密度、Ｘ巌同折
より同定した組成を第９表に示す。　（ただし、私鋼度
ｔｕ、ｉ＋定用試料の表面は、＃乙ｏｏ以上の研摩仕上
げとなっている。） つぎに、ホットプレス焼結体の組成を第７０表に示す。

第９表で示した１ｍ度および混合品の理論Ｔｌ１１１度
から、相対密度を算出し、これを第１／表に示す得られ
た焼結体より、３×３×ｌｌＯ暉の角柱状試片を切り出
し、表面研摩を行なった後、三点１（１１弾度試験に供
した。

第７２友に、室温における各各焼粘体試片（１７：／〜
／Ｉ−）の曲げ強度測定値および、平均イ直（Ｎ−＝３
：Ｘ）を示ｆ０ 得られた焼結体より、３ＱＸＳ×／叩の試片を切り出し
、表面研摩を行なった後、温度差による熱衝＠抵抗試験
に供した。　　　　　　・５この方法は、ｉｆｆ記仮−
サイアロンの場合と同様である。

第７３表に、ｒｌｌＵ定結果を示す。

ライスカニ無添押の６−？イアロン（Ｚ−／）焼結体は
、ｊ記方俣により、〉２回にて破壊した。

これより、ウィスカーを添加すれば、熱（＃撃抵抗は約
グーｊ倍改善されることが明らかである。

なお、ｓｉ、Ｎ４ウイスカーの添加によって、焼成サイ
アロンρ硬度が著しく向上することは、第１ダ表によっ
て明らかである。

以上、実施例によって、ｃＬ、Ｂ−サイアロンとも、窒
化けい素ウィスカーを原料に添加した焼結体は、ウィス
カーを添加しないものよりはるかに熱衝解抵抗のすぐれ
たものとなり、エンジニアリ、　　ングセラミックスと
して、幅広い用途が期待できる。

特許出願人　　　タテホ化学工業株式会社。

代表者　刈込　正。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ／、一般式ＭＸ”（ＳＩ、’Ａ＋’ｉ＋ｚ’　（ｏ＋”
   ）’＋ｊ　、”′（Ｍハ金属元紫、δ＜”　ｘ’９゛）
   で−ねさ□れる′又−ザイアロレ規粘体において、窒化
   けυ１素ウィスカニーが／　車ｊ’＋ｔ１４＋ｉ以上３
   ０重科１部以下含有されることを特徴とする改二サイγ
   、口、、；焼結体功ｍ４法　１　　：４゜一般式３ｊ、
   （−ｚ、　、、Ａｔ？、’　（ｌｚ　Ｎ２−２　（、ｚ
   、１４　Ｑ　〜１７　、．２　）で甥わされる汐サイア
   ロン焼結体において、窒化けい素ウィスカーが／重ｈｋ
   部以上３’Ｑ　ｉｌｉ　ｉ代部以下含有されることを特
   徴とするρニサ、クアロン焼結体の載浩法　　　　　　
   　　　　・□