JPS60245767A - Metal dispersion strengthened ceramics and its production - Google Patents

Metal dispersion strengthened ceramics and its production

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JPS60245767A
JPS60245767A JP59100896A JP10089684A JPS60245767A JP S60245767 A JPS60245767 A JP S60245767A JP 59100896 A JP59100896 A JP 59100896A JP 10089684 A JP10089684 A JP 10089684A JP S60245767 A JPS60245767 A JP S60245767A
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metal
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ceramics
ceramic
matrix
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欽生 宮本
Osamu Yamada
修 山田
Mitsue Koizumi
小泉 光恵
Osamu Komura
修 小村
Eiji Kamijo
栄治 上條
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Abstract

PURPOSE:To obtain a titled strengthened ceramics having improved toughness and strength by dispersing unreacted metals into the matrix obtd. by subjecting a powder mixture composed of selected metallic elements and non-metallic elements to exothermic reaction under high pressure and sintering the same. CONSTITUTION:Respective powders of >=1 kinds of metallic elements selected from Groups III, IVa, Va and VIa and >=1 kinds of non-metallic powders selected from B, C, Si and N are mixed at the ratio at which the metallic powder is more than the stoichiometric compsn. Such powder mixture is subjected to the exothermic reaction under the high pressure to synthesize the ceramics. The powder is sintered by the reaction heat so that the unreacted metals are diffused into the ceramic matrix. The dispersed metallic particles are chemically securely bound with the ceramics. The metal dispersion-strengthened ceramics has high hardness and wear resistance and has an excellent high-temp. characteristic and corrosion resistance as well.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)技術分野 本発明は、セラミックスのマトリックス中に球状でしか
もマトリックスのセラミックスと化学的に強固に結合し
た金属粒子を公的させることによって、靭性および強度
を向上させたセラミックスと、その製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] (a) Technical Field The present invention improves toughness and strength by incorporating spherical metal particles in a ceramic matrix that are chemically strongly bonded to the ceramic matrix. This invention relates to ceramics and their manufacturing method.

この金属分散強化セラミックスを焼結するのに必要なエ
ネルギーは、金属元素と非金属元素を化合させてセラミ
・ノクスを合成する際に発生する反応熱によって供給さ
れ、セラミックスの合成−1焼結と金属粒子の分散が1
つの工程で同時に完了するところに特徴がある。
The energy required to sinter this metal dispersion strengthened ceramic is supplied by the reaction heat generated when combining metal and non-metal elements to synthesize ceramic nox. Dispersion of metal particles is 1
It is unique in that it is completed in two steps at the same time.

(ロ)従来技術の問題点 一般にセラミックスは金属に比べて硬度が高(、耐摩耗
性に優れているため、金属では摩耗が著しい加工工具や
摺動部品などに使用されている。
(b) Problems with the conventional technology Ceramics generally have higher hardness (and better wear resistance) than metals, so they are used in processing tools and sliding parts that are subject to significant wear compared to metals.

この時、セラミックスを使用するにあたって最も問題と
なるのは、強度と靭性の問題である。強度と靭性はひい
ては材料の信頼性につながる。
At this time, the most important issues when using ceramics are strength and toughness. Strength and toughness, in turn, lead to material reliability.

セラミックスは共存島台しているものが大半であり、金
属と比べると弾性率も数倍大きく、弾性変形も塑性変形
もほとんど起こさない。
Most ceramics are coexisting islands, have a modulus of elasticity several times higher than metals, and hardly cause either elastic or plastic deformation.

このため、焼結体内部の欠陥に非常に敏感であり、亀裂
が一旦進展しはじめると途中で止めることはほとんど不
可能で、−気に破壊に到ってしまう。この点が金属と最
も大きく異なる点であり、このセラミックスの脆さを改
良するために現在まで種々の試みがなされてきた。
For this reason, it is extremely sensitive to defects inside the sintered body, and once cracks begin to develop, it is almost impossible to stop them midway, resulting in destruction. This point is the biggest difference from metals, and various attempts have been made to date to improve the brittleness of ceramics.

その1つは、部分安定化ZrO2に代表されるセラミッ
クス分散相の相変態に伴う体積膨張を利用して亀裂先端
に圧縮応力をかけて亀裂の進展を止めようとするもので
ある。しかしながら、この方法では温度の上昇に伴って
応力をかける前に相変態が起こってしまい、強靭化の機
構が消滅してしまう。
One of these attempts to stop the propagation of a crack by applying compressive stress to the tip of the crack by utilizing the volumetric expansion accompanying the phase transformation of a ceramic dispersed phase, typified by partially stabilized ZrO2. However, with this method, phase transformation occurs before stress is applied as the temperature rises, and the toughening mechanism disappears.

また1つはサーメットに代表されるようなセラミックス
粒子を金属粒界相で結合して強靭化しようとするもので
ある。この方法ではセラミックス粒子間に靭性の高い金
属相が介在していることによって、衝撃に対する緩衝効
果が大きいが、高温での使用に対しては粒界相の軟化か
サーメット全体の強度に大きく反映され、急激な強度減
少を起こす。
Another method is to strengthen ceramic particles such as cermet by bonding them through a metal grain boundary phase. This method has a strong impact buffering effect due to the presence of a highly tough metal phase between the ceramic particles, but when used at high temperatures, the softening of the grain boundary phase or the impact on the overall strength of the cermet is affected. , causing a rapid decrease in strength.

さらに、セラミ、クスのマトリックス中に5%1I11
のセラミックス繊維を分散させることにより、亀裂の進
展を枝分かれさせて破壊エネルギーを大きくする繊維強
化の機構を利用した強靭化も研究されているが、セラミ
ックス繊維を均一に分散させる技術が難しく、マトリッ
クスのセラミックスとセラミックス繊維のぬれ性などに
ついても十分には解明されておらず、未だ実用段階には
達していない。
In addition, 5% 1I11 in the matrix of ceramic and camphorax
Research has also been conducted on increasing toughness by dispersing ceramic fibers in the matrix to branch out the propagation of cracks and increase fracture energy. However, the technology to uniformly disperse ceramic fibers is difficult, and The wettability of ceramics and ceramic fibers has not been fully elucidated, and the technology has not yet reached the practical stage.

以上述べたように現在使用されているセラミックスでは
靭性を改良するための種々の方策が行われているが、未
だ不十分であるか或は肪性以外の特性を@牲にしたもの
となっている。
As mentioned above, various measures have been taken to improve the toughness of currently used ceramics, but they are still insufficient or have sacrificed properties other than fatness. There is.

製造法の面から従来技術を考えると、本発明のようなセ
ラミックスのマトリックスの中に球状の金属粒子が分散
したような組織をもつセラミックスを得ようとすれば、
従来法ではセラミックスの粉末と金属粉末の混合物を高
圧下で焼結するのが一般的であろう。しかしながらセラ
ミックスの焼結・温度は金属の融点よりも高いことが多
く、その場合には焼結中に金属が溶融しセラミック粒子
間を金属が埋めるような組織になり、本発明のようなセ
ラミックスのマトリックスの中に球状の金属粒子が分散
した組織は得られない。逆に金属の融点の方がセラミッ
クスの焼結温度よりも高い場合でも、セラミックス粒子
と金属粒子のぬれ性が悪いとセラミックスのM&密化が
阻害され、焼結体内に多数の空孔が残留する。また金属
の体積率が大きくなるにつれて添加した金属粒子の合体
が進行し、金属が微細均一に分布した組織は得られず金
属の粗大粒子が偏在した!J1織になる可能性が大きい
Considering the conventional technology from the manufacturing method point of view, if one attempts to obtain a ceramic having a structure in which spherical metal particles are dispersed in a ceramic matrix like the present invention,
Conventional methods typically involve sintering a mixture of ceramic powder and metal powder under high pressure. However, the sintering temperature of ceramics is often higher than the melting point of the metal, and in that case, the metal melts during sintering, creating a structure in which the metal fills the spaces between the ceramic particles. A structure in which spherical metal particles are dispersed in a matrix cannot be obtained. On the other hand, even if the melting point of the metal is higher than the sintering temperature of the ceramic, poor wettability between ceramic particles and metal particles will inhibit the M&densification of the ceramic, resulting in a large number of pores remaining in the sintered body. . Furthermore, as the volume fraction of the metal increases, the coalescence of the added metal particles progresses, and a structure in which the metal is finely and evenly distributed is not obtained, but coarse particles of the metal are unevenly distributed! There is a high possibility that it will be a J1 weave.

以上述へたように、従来の焼結方法では、本発明のよう
な球状の金属粒子が微細均一に分散した高靭性セラミッ
クスを得ることは難しがった。本発明者らは以上の問題
点に鑑み、金属粒子によって分散強化された高靭性セラ
ミックスの焼結方法に関して研究開発を進めた結果、本
発明に到ったものである。
As mentioned above, with conventional sintering methods, it is difficult to obtain high toughness ceramics in which spherical metal particles are finely and uniformly dispersed as in the present invention. In view of the above-mentioned problems, the present inventors conducted research and development on a method for sintering high-toughness ceramics dispersed and strengthened by metal particles, and as a result, they arrived at the present invention.

(ハ)発明の開示 本発明が従来のセラミックス複1合材料と最も大きく異
なる点は、セラミックス粉末と金属などの分散材の混合
物を焼結して複合材料を得るのではなく、金属粉末と非
金属元素からセラミックスを合成同時焼結する際に、化
学量論組成よりも過剰の金属を含んだ混合物を反応させ
ることにより、焼結後に未反応の金属粒子をセラミック
スマトリックス中に均一に分散させるところにある。
(C) Disclosure of the Invention The biggest difference between the present invention and conventional ceramic composite materials is that the composite material is not obtained by sintering a mixture of ceramic powder and a dispersion material such as metal, but by combining metal powder and non-dispersed material. During simultaneous sintering of ceramics from metal elements, by reacting a mixture containing metal in excess of the stoichiometric composition, unreacted metal particles are uniformly dispersed in the ceramic matrix after sintering. It is in.

従来技術の問題点の項でも述べたように、セラミックス
粉末と金属粉末の混合物を出発原料きした場合には、金
属の融点と焼結温度の問題や、セラミックス粒子と金属
粒子のぬれ性の問題、金属粒子の合体による粗大粒子の
生成など多くの問題がある。これに対して本発明ではセ
ラミックスの合成同時焼結を利用することによって、こ
れらの問題を解決できた。
As mentioned in the section on problems with conventional technology, when a mixture of ceramic powder and metal powder is used as a starting material, there are problems with the melting point and sintering temperature of the metal, and problems with the wettability of ceramic particles and metal particles. There are many problems such as the formation of coarse particles due to coalescence of metal particles. In contrast, in the present invention, these problems can be solved by utilizing simultaneous sintering of ceramics.

まず金属の融点と焼結温度の問題であるが、セラミック
スの合成同時焼結の温度が金属の融点より゛も高い場合
でも、セラミックスの合成過程で非金属元素に接してい
る金属粒子は表面から順次内部に向かってセラミックス
化が進行するため、一時的に金属の融点を越すような温
度になっても、セラミックスの殻の中で金属が溶融し殻
の外へ流れ出すことはない。従って冷却後セラミックス
のマトリックス中に球状の金属粒子が分散した組織得る
ことができる。
First, there is the issue of the melting point and sintering temperature of metals. Even if the simultaneous sintering temperature of ceramics is higher than the melting point of metals, metal particles that are in contact with nonmetallic elements during the ceramics synthesis process are removed from the surface. Ceramicization progresses inward, so even if the temperature temporarily exceeds the melting point of the metal, the metal will melt inside the ceramic shell and will not flow out of the shell. Therefore, after cooling, a structure in which spherical metal particles are dispersed in the ceramic matrix can be obtained.

例えばTiB2のマトリックス中に球状の金属Tiが分
散している複合材料を作製する場合を考えると、 T i +2B + T i B2+70.0Kcaj
!7moL(288°K) −−−(1)(1)式に示
すようにTiB2の生成に伴って70.0Kca2/m
oえの反応熱が発生する。このため化学m論組成よりも
Tiを過剰に添加したTiとBの粉末混合物を加圧下で
圧密しながら、混合物の一部分を加熱点火し、強制的に
(1)式の反応を開始させると、あとは発生する反応熱
によって隣接する部分が順次反応を開始し、粉末成形体
全体へと連鎖的に反応が進行し、セラミックスの合成と
焼結が同時に完了する。TiB2が生成する場合には一
時的にではあるが、2000℃を越すような温度になっ
ているものと考えられる。このため化学量論組成よりも
過剰に添加した’rtB2の合成反応には関与しない金
属Tiは一時的に溶融している可能性があるが、金属T
iの外殻がTiB2に変化し、溶融したTjが粒子間へ
流れ出すのを防いでいるため、冷却後は第1図に示すよ
うな灰色のセラミックスのマトリックス中に球状の金属
Tiの粒子が分散した組織が得られる。第1図はTiB
zのマトリックス中に金属TIの粒子が分散している様
子を示したものである。
For example, considering the case of producing a composite material in which spherical metal Ti is dispersed in a TiB2 matrix, T i +2B + T i B2 + 70.0Kcaj
! 7moL (288°K)---(1) As shown in equation (1), 70.0Kca2/m with the production of TiB2
The heat of reaction is generated. For this reason, if a powder mixture of Ti and B to which Ti is added in excess of the chemical composition is consolidated under pressure, a portion of the mixture is heated and ignited to force the reaction of formula (1) to start. Next, the reaction heat generated causes adjacent parts to start reacting one after another, and the chain reaction progresses to the entire powder compact, completing the synthesis and sintering of the ceramic at the same time. When TiB2 is generated, it is thought that the temperature exceeds 2000° C., albeit temporarily. Therefore, the metal Ti that is added in excess of the stoichiometric composition and does not participate in the synthesis reaction of 'rtB2 may be temporarily melted, but the metal T
The outer shell of i changes to TiB2 and prevents the molten Tj from flowing between the particles, so after cooling, spherical metallic Ti particles are dispersed in the gray ceramic matrix as shown in Figure 1. The tissue obtained is as follows. Figure 1 shows TiB
This figure shows how metal TI particles are dispersed in the matrix of z.

マトリックスのセラミックスと分散している金属粒子の
ぬれ性に、関しては、金属粒子の表面がら内側に向かっ
てセラミック化が進行し、この外殻セラミックスが焼結
してマトリックスを形成するため、マトリックスと分散
粒子のぬれ性は非常に良く、また化学的にも強固に結合
している。
Regarding the wettability of the matrix ceramic and the dispersed metal particles, ceramicization progresses from the surface of the metal particle toward the inside, and this outer ceramic shell is sintered to form the matrix. The wettability of the dispersed particles is very good, and they are also strongly chemically bonded.

第1図にも示すようにTiB2のマトリックスと金属T
i分散粒子は隙間なく強固に結合している。
As shown in Figure 1, the matrix of TiB2 and the metal T
i The dispersed particles are firmly bonded without any gaps.

また本発明の合成同時焼結法によれば、焼結中セラミッ
クスの合成反応に寄与しない過剰の11部分はTiB2
の外殻によって隔てられるため、直接接触する確率が小
さく、金属粒子の粗大化が起こりにくい利点がある。第
1図にも示すように大半の金属Tiの分散粒子は独立し
て存在している。
Furthermore, according to the synthesis and simultaneous sintering method of the present invention, the excess 11 parts that do not contribute to the synthesis reaction of ceramics during sintering are TiB2
Since the metal particles are separated by the outer shell, there is a low probability of direct contact, which has the advantage that the metal particles are less likely to become coarse. As shown in FIG. 1, most of the dispersed particles of metallic Ti exist independently.

以上のようにして作製した金属分散強化セラミックスは
、マトリックスがセラミックスであるため、硬度が非常
に高く耐摩耗性に優れていると同時に、分散している金
属粒子が衝撃力に対してクツ/コン材の役割をするため
耐?l17撃性が大+11に向上している。また、硬度
の高いマトリックスの中に硬度の低い金属粒子を分散さ
せることにより、摺動特性が向上する可能性が高い。事
実摩擦係数に関して言えば金属の分散粒子を含まないセ
ラミックスのみの場合に比べて小さくなった。
The metal dispersion-strengthened ceramics produced in the above manner have extremely high hardness and excellent wear resistance because the matrix is ceramic, and at the same time, the dispersed metal particles resist impact forces. Is it durable because it acts as a material? l17 attack power has been improved to +11. Furthermore, by dispersing metal particles with low hardness in a matrix with high hardness, there is a high possibility that the sliding properties will be improved. In fact, the coefficient of friction is smaller than that of ceramics alone, which does not contain dispersed metal particles.

また高温強度に関しても、サーメットの場合には、セラ
ミックス粒子間に存在する金属粒界相の軟化によって高
温強度が急倣に低下する欠点があったが、本発明の金属
分散強化セラミックスでは粒子間に存在する骨格がセラ
ミックスであるため、高温での強度並びに硬度め低下の
割合が、サーメットに比べて非常に小さい。
Regarding high-temperature strength, cermets have the disadvantage that high-temperature strength rapidly decreases due to the softening of the metal grain boundary phase existing between ceramic particles, but in the metal dispersion-strengthened ceramic of the present invention, Since the existing skeleton is ceramic, the rate of decrease in strength and hardness at high temperatures is very small compared to cermet.

耐食性に関しても、サーメットのように連続した粒界に
金属が存在する場合には、酸やアルカリによって金属粒
界相が優先的に腐食を受けるため、セラミックス粒子を
つなぎとめておくことができなくなり、飼料として使用
できなくなる欠点があったが、本発明の金属分散強化セ
ラミックスではマトリックスが耐食性に優れたセラミッ
クスであり、腐食に弱い金属はセラミックスのマトリッ
クスによって周囲を保護されているため、直接腐食性の
雰囲気と接触しないため、耐食性も大1]に向」ニジて
いる。
Regarding corrosion resistance, when metal exists in continuous grain boundaries like cermet, the metal grain boundary phase is preferentially corroded by acid or alkali, making it impossible to hold the ceramic particles together, making it difficult to feed food. However, in the metal dispersion-strengthened ceramic of the present invention, the matrix is a ceramic with excellent corrosion resistance, and metals that are susceptible to corrosion are protected by the ceramic matrix, so they cannot be used directly in corrosive atmospheres. Since there is no contact with the metal, corrosion resistance is also improved.

以上述べたように、本発明の金属分散強化セラミックス
は、硬度が高く耐摩耗性に優れており、高温特性、耐食
性にも優れているというセラミックスの長所と、靭性が
高く耐衝撃性に優れている金属の長所をあわせ持つ材料
である。
As described above, the metal dispersion-strengthened ceramic of the present invention has the advantages of ceramics, such as high hardness and excellent wear resistance, high-temperature properties, and corrosion resistance, as well as high toughness and excellent impact resistance. It is a material that has the advantages of other metals.

以下実施例によって本発明を説明する。The present invention will be explained below with reference to Examples.

実施例1 一325メッシュの金属Ti粉末71.85g(1,5
モル)と、平均粒径1.0μmのB粉末21.[i2g
(2モル)を混合した後、この粉末の1部を金型プレス
を用いて2ton/c♂の圧力て直径5順高さ5鰭の円
柱伏に成形した。この成形体をBN製の容器内に収納し
た後、成形体の上端面をカーボンヒーターに接触させな
がら、超高圧発生装置内に置き、30000気圧に加圧
しながら、カーボンヒーターに通電して点火した。電流
はTiBzの生成反応がOn始すると直ちに遮断した。
Example 1 - 71.85 g of 325 mesh metal Ti powder (1,5
mole) and B powder 21. with an average particle size of 1.0 μm. [i2g
After mixing (2 moles), a portion of this powder was molded into a cylinder with a diameter of 5 and a height of 5 fins using a mold press at a pressure of 2 tons/c♂. After storing this molded body in a BN container, the molded body was placed in an ultra-high pressure generator with the upper end surface in contact with a carbon heater, and while pressurized to 30,000 atmospheres, the carbon heater was energized and ignited. . The current was cut off immediately after the TiBz production reaction started.

上記のようにして得られた金g4Ti分散強化TiB2
焼結体の密度は理論密度の99.4%であった。
Gold g4Ti dispersion strengthened TiB2 obtained as above
The density of the sintered body was 99.4% of the theoretical density.

この時の焼結体内部の組織を第1図に示す。The structure inside the sintered body at this time is shown in FIG.

E PMAで分析した結果、第1図で分散している粒子
は金WA Tf NマトリックスはTiB2であった。
As a result of analysis by E PMA, the particles dispersed in FIG. 1 were gold WA Tf N matrix was TiB2.

実施例2 一325メ、ンユの全1imMo粉末239.85g(
2,5モル)と、平均粒径1.0μm(7)C粉末+z
、otg(1モルIヲa合した後、Mo製の密封容器に
真空封入した。この密封容器には点火装置としてカーボ
ンヒーターが組込まれており、リード線が容器の外に取
り出されている。この密封容器を高圧発生装置内に置き
、密封容器を800℃に予熱し2000気圧のArガス
で加圧しながら、カーボンヒーターにjlll電して点
火した。電流はMO2Cの生成反応が開始すると直ちに
遮断した。
Example 2 A total of 239.85 g of 1 im Mo powder (
2.5 mol) and average particle size 1.0 μm (7) C powder +z
, otg (1 mol I) was combined, and then vacuum sealed in a Mo sealed container. A carbon heater was built into this sealed container as an igniter, and a lead wire was taken out of the container. This sealed container was placed in a high-pressure generator, and while the sealed container was preheated to 800°C and pressurized with 2000 atm Ar gas, the carbon heater was ignited by electricity.The current was cut off as soon as the MO2C production reaction started. did.

上記のようにして得られた金属Mo分散強化MO2C焼
結体の密度は理論密度の991%であった。
The density of the metallic Mo dispersion-strengthened MO2C sintered body obtained as described above was 991% of the theoretical density.

この焼結体をX線回折した結果、はぼモル比に相当する
Mo2CとMoのピークがあられれた。
As a result of X-ray diffraction of this sintered body, peaks of Mo2C and Mo corresponding to approximately the same molar ratio were observed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例によって作製したTiB2−T
i系の分散強化セラミックスのl000倍拡大の顕微鏡
写真である。 図面の浄書(内容に変更なし) 才1図 100O 第1頁の続き ■Int、CI、’ 識別記号 庁内整理−■発明者 
上條 栄治 伊丹市昆國 製作所内 北1丁目1番1号 住友電気工業株式会社伊丹手続補正
書彷式) 昭和59年 9月/δ日 特許庁長官 志 賀 学 殿 2、発明の名称 金属分散強化セラミックス及びその製造 法3、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 任 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社長 用上哲部 4、代理人 住 所 大阪市此花区島屋1丁目1番3号住友電気工業
株式会社内 「願書」、明細書中、「図面の簡単な説明」の欄、及び
「図面」。 7、補正の内容 (1)発明の名称を正確に記載した「願書」を別紙の通
り提出致します。 (2)明細書第14頁11行目、 「の」とrlo00倍」の間にrTiBQ中に金属Ti
が分散している組織の」の文章を挿入する。 (3)正當な「図面」を別紙の通り提出致します。
Figure 1 shows TiB2-T produced according to an example of the present invention.
This is a micrograph of i-based dispersion-strengthened ceramics magnified 1000 times. Engraving of the drawing (no change in content) 1 diagram 100O Continuation of the 1st page ■Int, CI,' Identification symbol Internal organization - ■Inventor
Eiji Kamijo 1-1-1 Uchikita, Konkuni Seisakusho, Itami City Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Procedural Amendment Form) September 1981/δ Date Commissioner of the Patent Office Manabu Shiga 2, Name of the invention: Metal dispersion strengthening Ceramics and Their Manufacturing Act 3, Relationship with the Amendment Person Case Name of Patent Applicant: 5-15 Kitahama, Higashi-ku, Osaka Name (213)
) President of Sumitomo Electric Industries, Ltd. Tetsube 4, agent address: 1-1-3 Shimaya, Konohana-ku, Osaka City, Sumitomo Electric Industries, Ltd. "Application", "Brief explanation of drawings" in the description column, and “Drawing”. 7. Contents of the amendment (1) We will submit an "application" with the exact title of the invention as attached. (2) On page 14, line 11 of the specification, between “no” and “rlo00 times”, metal Ti is present in rTiBQ.
Insert the sentence ``In an organization where the organization is dispersed.'' (3) We will submit the correct "drawings" as attached.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)周期律表第m族、第1Va族、第Va族、第Vl
a族から選ばれた少くとも1種の金属元素とB、C,N
。 Siからなる群より選ばれた少くとも1種の非金属元素
からなる混合物から発熱反応によって合成されたセラミ
ックスをマトリックスとし、このマトリックス中に該セ
ラミックスを構成する金属と同一の金属粒子が分散して
両者が強固に化学的に結合していることを特徴とする金
属分散強化セラミックス。
(1) Group m, Group 1 Va, Group Va, and Vl of the periodic table
At least one metal element selected from group a and B, C, N
. The matrix is a ceramic synthesized by an exothermic reaction from a mixture consisting of at least one nonmetallic element selected from the group consisting of Si, and metal particles identical to the metal constituting the ceramic are dispersed in this matrix. Metal dispersion-strengthened ceramics are characterized by a strong chemical bond between the two.
(2)該分散金属粒子がお\むね球状であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の金属分散強化セラミ
ックス。
(2) The metal dispersion-strengthened ceramic according to claim 1, wherein the dispersed metal particles are generally spherical.
(3)分散金属粒子相の体積率が70%以下であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の金属分散強化
セラミックス。
(3) The metal dispersion-strengthened ceramic according to claim 1, wherein the volume fraction of the dispersed metal particle phase is 70% or less.
(4)周期律表第■族、第1Va族、第Va族、第Vi
a族から選ばれた少くとも1種の金属元素とB+C+S
 i 。 Nから選ばれた少くとも1種の非金属元素の粉末混合物
を、両者から得られる化学量論組成よりも金属粉末を多
く含むようにした混合粉末を高圧力下で発熱反応によっ
て反応させセラミックを合成すると共に該セラミ、クス
のマトリックス中に未反応の金属を分散させて焼結する
ことを特徴とする金属分散強化セラミックスの製造法。
(4) Group ■, Group 1 Va, Group Va, and Vi of the periodic table
At least one metal element selected from group a and B+C+S
i. A powder mixture of at least one nonmetallic element selected from N containing more metal powder than the stoichiometric composition obtained from both is reacted under high pressure by an exothermic reaction to form a ceramic. 1. A method for producing metal dispersion-strengthened ceramics, which comprises synthesizing and sintering unreacted metals in the matrix of the ceramic or matrix.
(5)周期律表第■族、第■a族、第Va族、第■a族
から選ばれた少くとも1種の金属元素とB+C+S l
 +Nから選ばれた少くとも1種の非金属元素の粉末混
合物を、両者から得られる化学量論組成よりも金属粉末
を多く含むようにした混合粉末を成型しって隣接する部
分の合成反応を誘起し、順次成型体全体まで反応させ焼
結まで至らしめることを特徴とするセラミツクスをマト
リックスとし、このマトリックス中に該セラミックスを
構成する金属と同一の金属粒子が分散して両者が強固に
化学的に結合していることを特徴とする金属分散強化セ
ラミックスの製造法。
(5) At least one metal element selected from Group ■, Group ■a, Group Va, and Group ■a of the periodic table and B+C+S l
A powder mixture of at least one nonmetallic element selected from The matrix is made of ceramics, which are characterized by the ability to induce a reaction in order to cause the entire molded body to react, leading to sintering.In this matrix, the same metal particles as the metal constituting the ceramic are dispersed, and both are strongly chemically bonded. A method for producing metal dispersion strengthened ceramics characterized by bonding to.
(6)周期律表第■族、第1Va族、第Va族、第Vl
a族から選ばれた少くとも1種の金属元素とB+C+S
 I+Nから選ばれた少くとも1種の非金属元素の粉末
混合物を、両者から得られる化学量論組成よりも金属粉
末を多く含むようにした混合粉末を反応させて、セラミ
ックスを合成する際に発生する反応熱を主として利用し
て、外熱を加えることなく、あるいは通常のセラミック
スの合成温度よりもはるかに低い温度で反応を開始し、
焼結迄至らしめることを特徴とするセラミックスをマト
リ、クスとし、このマトリ、ラス中に該セラミックスを
構成する金属と同一の金属粒子が分散して両者が強固に
化学的に結合していることを特徴とする金属分散強化セ
ラミックスの製造法。
(6) Group ■, Group 1 Va, Group Va, and Vl of the periodic table
At least one metal element selected from group a and B+C+S
Occurs when synthesizing ceramics by reacting a powder mixture of at least one nonmetallic element selected from I+N with a mixture containing more metal powder than the stoichiometric composition obtained from both. The reaction heat is mainly used to start the reaction without adding external heat or at a temperature far lower than the synthesis temperature of ordinary ceramics.
Ceramics that are characterized by being sintered are used as matrices and laths, and metal particles identical to the metal constituting the ceramics are dispersed in the matrices and laths, and the two are strongly chemically bonded. A method for producing metal dispersion-strengthened ceramics characterized by:
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