JPS60145961A - 高強度耐熱セラミツクス焼結体の製造方法 - Google Patents

高強度耐熱セラミツクス焼結体の製造方法

Info

Publication number
JPS60145961A
JPS60145961A JP58247421A JP24742183A JPS60145961A JP S60145961 A JPS60145961 A JP S60145961A JP 58247421 A JP58247421 A JP 58247421A JP 24742183 A JP24742183 A JP 24742183A JP S60145961 A JPS60145961 A JP S60145961A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
powder
sialon
sintering
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58247421A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6343346B2 (ja
Inventor
和司 岸
正気 梅林
英治 谷
和夫 小林
浩 中村
木庭 敬一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Mitsui Mining Co Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Mitsui Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Mitsui Mining Co Ltd filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP58247421A priority Critical patent/JPS60145961A/ja
Publication of JPS60145961A publication Critical patent/JPS60145961A/ja
Publication of JPS6343346B2 publication Critical patent/JPS6343346B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

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】 本発明は高強度耐熱セラミックス焼結体の製造に係る粉
末組成物及び製造方法、さらに詳しくいえば、高温構造
材料として有用な、金属炭化物や金属窒化物金倉むβ−
サイアロン焼結体から成る高強度酬熱セラミックス焼結
体を製造するだめの粉末組成物及びその製造方法に関す
るものである。
ことでβ−サイアロンとは、5i3NAとAt303N
間の固溶体であって、一般にSi’6−z Alz O
z Ns −zで示され、そのZの値は0.25〜4.
2の範囲である。2の値が0.25より小さいとほとん
ど焼結が適寸ず緻密な焼結体を得ることができないし、
Zが4.2を超えると該β−サイアロンに固溶できない
余剰成分が粒界に析出し、β−サイアロンのもつ種々の
特性が失なわれてし壕う。したがって、前記式における
Zは0,25〜4.2の範囲でなければなら々い。
このようなβ−サイアロン焼結体は窒化ケイ素焼結体よ
りも耐酸化性に優れ、熱膨張率が小さく、かつ熱衝撃抵
抗及び溶融金属に対する面1食性が萬(、その上高温強
度が高いなどの特徴を有する材料として注目されており
、近年、とのβ−ツイアロン焼結体をタービンブレード
やノズル、あるいは熱交換器などの高温構造材料として
使用することを目的とした研究開発が行われている。
しか(7ながら、従来のβ−サイアロン焼結体において
は5i3NA−At203−A7N系又は5102−A
t−8i系などの組成を有する混合粉末を常圧又は力ロ
圧下で高温加熱することによって製造されており、この
ような方法で得られたβ−サイアロン焼結体の強度は、
高温構造材料として十分に満足しうるものではない。ま
た、焼結助剤としてY2O3やMgOなどの酸化物の粉
末をβ−サイアロン原料粉末に加えて焼結する方法があ
るが、この方法によって得られた焼結体は室温強度が著
しく改善されるものの、高温における強度は低下し、β
−サイ゛アロン焼結体が本来もつ優ノtた性質が失われ
るという欠点を有している。
本発明者らは、このような事情に鑑み、β−サイアロン
焼結体が本来有する優れた性質を損なうことなく強度を
向上させるような添加物について鋭意研究を重ねた結果
、ある特定の金属の炭化物や窒化物の粉末をβ−サイア
ロン原料粉末に対して所定茄添加して得られた粉末組成
物を焼結することにより、目的とするβ−サイアロン焼
結体が得られることを見出し、この知見に基づいて不発
末95〜60重量部及び(B)周期律表の一1a、5a
、6a、3b及び4b族の金属の炭化物及び窒化物の中
から選ばれた少なくとも1種の金属化合物粉末5〜40
重量部を含有して成る粉末組成物を非酸化性の雰囲気下
で焼結することを特徴とする高強度耐熱セラミックス焼
結体の製造に係る粉末組成物及びその製造方法を提供す
るものである。
本発明方法において用いるβ−サイアロン原料粉末は、
窒化ケイ素、窒化アルミニウム及びアルミナの混合粉末
、又は窒化ケイ素、窒化アルミニウム及びソリ力の混合
初末或いは・ソリ力、アルミニウム及びソリコンの混合
粉末であって、これらの各成分1d Si 6−X A
7X OX N 5−X(たたし、Z−0,25〜4.
2)の組成になるような割合で配合される。
前記各成分は、純度99係以上でかつ粒径が50μm以
下、好ましくは20μm以下の微粒子であることが望捷
(−い。粒径が50μmより大きな粒子が含1れている
と、得られた焼結体中に未反応物として残存し、該焼結
体の強度を著しく低下させる。
本発明方法において用いる添加成分は、周期律表の4a
、5a、6a、3b及び4b族の金属の炭化物及び窒化
物の中から選ばれた金属化合物であり、このようなもの
としては、例えばTiC,ZrC1HfC,NbCなど
の金属炭化物及びT’iN、 ZrN、HfN、Nt+
Nなどの金属窒化物が挙げられる。これらの化合物はそ
れぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用
いてもよい。
前記の金属炭化物や金属窒化物は、それ自体高硬度物質
でアシ、かつ高温において強度が低下しないことは一般
によく知られている。しか−ながら、これらの化合物は
、β−サイアロンと比較するとそのレベルは著しく低い
ものであって、添加量いかんによってはβ−サイアロン
のもつ耐酸化性や溶融金属との反応性が少ないという本
来の特末95〜60重量部に対℃て、5〜40重量部の
割合で配合される。
このようにして、β−サイアロン原料粉末に、金属炭化
物粉末や金属窒化物粉末を配合させた粉末組成物は、従
来セラミックス焼結体に用いられている方法、例えは反
応焼結法、ホットプレス法、雰囲気加圧焼結法、HIP
法々どによって焼結することができる。
緻密な焼結体を得るためには、焼結条件として、不活性
雰囲気下、1600〜2200℃の温度、常圧、好まし
くri100〜5001て9 / C+4の圧力で焼結
を行うことが望才しい。
焼結温度が1600℃未満では反応は十分に進行せず、
密度の低い焼結体となる。寸だ通常の焼結法においては
、焼結温度が1900℃より高いと生成したβ−サイア
ロンが熱分解するために緻密な焼結体が得られないが、
雰囲気加圧焼結法及びHIP法などにおいては、その雰
囲気の圧力を、該β−サイアロンの分解を抑11i−う
る圧力−まで商めることによって、該焼結温度を220
octで上昇させることが可能である。
焼結時間は通常15時間内、好ましくは1〜8時間の範
囲である。低温で時間が短かすぎると反応が不十分で緻
密化が進行していない焼結体となり、壕だ15時間を超
えると結晶の粒子が異常に成長したり、あるいは分解が
生じたりする。この焼結時間(は焼結時の温度及び圧力
に依存するため、高温高圧の条件下では焼結時間が短縮
されることはもちろんのことである。
本発明方法においては、焼結は非酸化性雰囲気下、例え
ば窒素又は窒素を含む不活性雰囲気下、あるいは窒素と
一酸化炭素とを含むりjy囲気下などで行われる。これ
はβ−サイアロンを生成するに当り、原料粉末の酸化を
防ぎ、かつ生成したβ−サイアロンの熱分解を防ぐため
である。
β−サイアロンの生成は、一般に酸素含有量の多いX相
にSi3N、4やAtN が溶解反応することによって
起り、焼結体の緻密化が進行するものと考えられている
。このようなβ−サイアロンの生成及び焼結過程におい
て、Ti、 Zr、 If、V、 Nb。
Ta=’Si、Atなどの炭化物や窒化物は少量の添加
においても焼結を促進し2、得られたβ−ツイアロン焼
結体の強度は著しく向−ヒする。さらにこれらの金属炭
化物や金属窒化物の添加量を任意に変化させることによ
って、強度面だけでなく、焼結体の熱伝導性も大きく改
善しうろことが明らかとなった。このような観点から、
本発明における全国炭化物や金属窒化物の添加量は、焼
結体の強度を向−ヒさせ、かつβ〜サイアロン焼結体の
優れた性質を維持するために、β−サイアロン原料粉末
95〜60重量部に対して5〜40市量部の範囲である
ことが心安である1、 このようにして、金属炭化物や金属窒化物を添加して得
られたβ−サイアロン焼結体において1は、添加した金
属炭化物や金属窒化物の一部が、生成したX相及び粒界
相に拡散し、粒界相でその結晶化が促進される。このよ
うに、粒界相ての結晶化が促進されることにより、Y2
O5やMgOなどの酸化物を添加剤として加えたものに
比べて、優れた高温特性をもつようにな9、高温におけ
る強度低下が生じない。
本発明方法によって得られた高強度耐熱セラミックス焼
結体は、耐酸化性に優れ1熱膨張率が小さく、かつ熱衝
撃抵抗及び溶融金属に対する耐食性が高く、その上高温
強度に優れるなどの性質を有しており、高温構造材料と
して各種の機器や部品に有効に用いられる。
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例」 平均粒径0.6Ltmの窒化ケイ素粉末、平均粒径′3
.0μmの窒化アルミニウム粉末及び平均粒径0.8μ
mの酸化アルミニウム粉末をそれぞれ83.4.6.9
及び9.7重量%の割合で混合したβ−サイアロン原料
粉末95重量部に、第1表に示すような金属炭化物5重
量部を添加した混合粉末を、1800℃で300に9/
U!の加圧下、窒素雰囲気中で60分間加圧焼結してβ
−サイアロン焼結体を得た。この焼結体はZ=1のβ−
サイアロンであり、このβ−サイアロン焼結体それぞれ
について、室温及び1200℃における抗折強度の測定
を行った。その結果を第1表に示す。
なお、比較のため、金属炭化物無添加の場合についても
、同様にして焼結体を作成し、抗折強度をめた。その結
果も第1表に示す。
第 1 表 実施例2 窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末及び酸化アルミ
ニウム粉末をそれぞれ49.7.16.2 及び34.
1重量%の組成で混合したβ−ザイアロン原料粉末65
重量部に、第2表に示すような種々の割合でTiC又は
TaC若しくはその両方を添加して十分混合し、得られ
た混合粉末を窒素雰囲気中、1850℃、300 K9
 / crlの加圧で60分間加圧焼結を行い、それぞ
れZ=3のβ−サイアロン焼結体を得た。得られたβ−
サイアロン焼結体の抗折強度をめ、その結果を第2表に
示す。
なお、比較のために、金属炭化物無添加の場合について
も、同様にして焼結体を作成し、抗折強度をめた。その
結果も第2表に示す。
第 2 表 実施例3 窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末及び酸化アルミ
ニウム粉末をそれぞれ66.5.11.6及び2】、9
重量%の組成で混合したβ−ザイアロン原料粉末95重
量部に、第3表に示すような添加物5重量部を添加した
混合粉末を、1850℃、350 K9 / cnlの
加圧下、窒素雰囲気中で120分間加圧焼結してβ−サ
イアロン焼結体を得た。この焼結体はZ=2のβ−サイ
アロンであり、それぞれについて、室温及び】200℃
における抗折強度の測定を行った。その結果を第3表に
示す。
なお、比較のために、添加物を加えない場合についても
、同様にして焼結体を作成し、抗折強度をめた。その結
果も第3表に示す。
第 3 表 zmffl) 〕0℃ うO 3 9 2 4 う8 6 9 3 5 8 実施例4 窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末及び酸化アルミ
ニウム粉末を、それぞれ33.0.20.8及び46.
2重量%の組成で混合したβ−ザイアロン原料粉末75
重量部に、第4表に示すような種々の割合でTickは
NbN若しくはその両方を添加して十分に混合し、得ら
れた混合粉末を窒素雰囲気中、1750℃、260に9
/caの加圧で180分間加圧焼結を行い、それぞれZ
=4のβ−サイアロン焼結体を得た。得られたβ−サイ
アロン焼結体の抗折強度をめ、その結果を第4表に示す
なお、比較のために、添加物を加えない場合についても
、同様にしてβ−サイアロン焼結体を作成し、抗折強度
をめた。その結果も第4表に小す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1全量100重量部当り(A)β−サイアロン原料粉末
    95〜60重量部及び(B)周期律表の−ia、5a、
    6a、3b及び4b族の金属の炭化物及び窒化物の中か
    ら選ばれた少なくとも1種の金属化合物粉末5〜40重
    量部を含有して成る粉末組成物及び該組成物を非酸化性
    の雰囲気下で焼結することを特徴とする高強度耐熱セラ
    ミックス焼結体の製造方法。
JP58247421A 1983-12-31 1983-12-31 高強度耐熱セラミツクス焼結体の製造方法 Granted JPS60145961A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58247421A JPS60145961A (ja) 1983-12-31 1983-12-31 高強度耐熱セラミツクス焼結体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58247421A JPS60145961A (ja) 1983-12-31 1983-12-31 高強度耐熱セラミツクス焼結体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60145961A true JPS60145961A (ja) 1985-08-01
JPS6343346B2 JPS6343346B2 (ja) 1988-08-30

Family

ID=17163184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58247421A Granted JPS60145961A (ja) 1983-12-31 1983-12-31 高強度耐熱セラミツクス焼結体の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60145961A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4816428A (en) * 1985-02-14 1989-03-28 Agency Of Industrial Science And Technology Process for producing high strength βsialon-silicon carbide composite
US4881950A (en) * 1986-05-30 1989-11-21 Gte Valenite Corporation Silicon nitride cutting tool
US5034022A (en) * 1987-10-05 1991-07-23 Gte Valenite Corporation Silicon nitride cutting tool

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3991655T (ja) * 1989-04-28 1992-06-25
CN109207786B (zh) * 2018-11-01 2020-08-07 西北工业大学 Zr3Al3C5-ZrAlxSiy复合材料制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5330612A (en) * 1976-09-03 1978-03-23 Toshiba Ceramics Co Manufacture of silicon nitride sintered articles
JPS5345313A (en) * 1976-10-06 1978-04-24 Tokyo Shibaura Electric Co Manufacture of high strength sintered bodies
JPS5450015A (en) * 1977-09-28 1979-04-19 Toshiba Ceramics Co Method of making refractory using betaasialon as binding matrix
JPS5450014A (en) * 1977-09-28 1979-04-19 Toshiba Ceramics Co Refractory using betaasialon as binding matrix and method of making same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5330612A (en) * 1976-09-03 1978-03-23 Toshiba Ceramics Co Manufacture of silicon nitride sintered articles
JPS5345313A (en) * 1976-10-06 1978-04-24 Tokyo Shibaura Electric Co Manufacture of high strength sintered bodies
JPS5450015A (en) * 1977-09-28 1979-04-19 Toshiba Ceramics Co Method of making refractory using betaasialon as binding matrix
JPS5450014A (en) * 1977-09-28 1979-04-19 Toshiba Ceramics Co Refractory using betaasialon as binding matrix and method of making same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4816428A (en) * 1985-02-14 1989-03-28 Agency Of Industrial Science And Technology Process for producing high strength βsialon-silicon carbide composite
US4881950A (en) * 1986-05-30 1989-11-21 Gte Valenite Corporation Silicon nitride cutting tool
US5034022A (en) * 1987-10-05 1991-07-23 Gte Valenite Corporation Silicon nitride cutting tool

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6343346B2 (ja) 1988-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS62182163A (ja) 窒化ケイ素セラミツクス焼結体およびその製造方法
JPS60145961A (ja) 高強度耐熱セラミツクス焼結体の製造方法
JPH0625039B2 (ja) 窒化珪素質焼結体及びその製造方法
JP3034100B2 (ja) 窒化珪素質焼結体およびその製造方法
JPS63236763A (ja) 炭化ほう素焼結体およびその製造方法
JP2001181053A (ja) 窒化ケイ素焼結体及びその製造方法
JP3454993B2 (ja) 窒化珪素質焼結体およびその製造方法
JPS5891072A (ja) 窒化珪素焼結体の製造法
JP3426823B2 (ja) 窒化珪素質焼結体およびその製造方法
JP2631115B2 (ja) 窒化珪素質焼結体の製法
JPH0259471A (ja) 高温高強度窒化珪素質焼結体及びその製造方法
JP3124865B2 (ja) 窒化珪素質焼結体及びその製造方法
JPS5969477A (ja) サイアロン基セラミツク焼結材料の製造法
JP2684250B2 (ja) 窒化珪素質焼結体及びその製造方法
JP2708136B2 (ja) 窒化珪素質焼結体およびその製造方法
JP3124867B2 (ja) 窒化珪素質焼結体及びその製造方法
JP2746761B2 (ja) 窒化珪素−炭化珪素質複合焼結体の製造方法
JPS6346029B2 (ja)
JP3034099B2 (ja) 窒化珪素質焼結体およびその製造方法
JPS59174572A (ja) 赤外線放射媒体
JP2783711B2 (ja) 窒化珪素質焼結体
JP2746760B2 (ja) 窒化珪素−炭化珪素質複合焼結体およびその製造方法
JP3124862B2 (ja) 窒化珪素質焼結体の製造方法
JPH0535107B2 (ja)
JP2691285B2 (ja) 窒化珪素質焼結体

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term