JPS61163168A - 炭化ケイ素質焼結体及びその製造方法 - Google Patents
炭化ケイ素質焼結体及びその製造方法Info
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- JPS61163168A JPS61163168A JP60002013A JP201385A JPS61163168A JP S61163168 A JPS61163168 A JP S61163168A JP 60002013 A JP60002013 A JP 60002013A JP 201385 A JP201385 A JP 201385A JP S61163168 A JPS61163168 A JP S61163168A
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は炭化ケイ素質焼結体に係シ、特に構造用、切削
用部材等として使用するのに好適な高強度でかつ高靭性
の炭化ケイ素質焼結体に関する。
用部材等として使用するのに好適な高強度でかつ高靭性
の炭化ケイ素質焼結体に関する。
従来、セラミックスの靭性を向上させる手段としては例
えば特開昭５８−１０４０６９号公報に示されるように
、炭化ケイ素のウィスカーやファイバーを窒化ケイ素の
母材中に分散する方法が仰られている。この方法により
靭性は若干向上するが向上の程度は不充分であり、また
セラミックス母ため、光分緻密な・焼結体を得ようとす
ると最終的にウィスカーやファイバーの形で焼結体中に
残らないといった問題がメジ、耐熱性の液も大金な炭化
ケイ素焼結体にはこの方法は適用できない。さらに例え
ばｑ！！開昭５８−６４２６８号公報、特開昭５５−１
１６６６８号公報等に示されるように、窒化ケイ素、炭
化ケイ素の母材中に金属の化合物を添加することにより
、耐熱衝撃性や耐摩耗性を向上させる方法がある。この
方法は製造方法とじては比較的簡単でろシ有効な方法で
あるが、靭性向上の度合いは今までのところまだ充分と
は言えない。
えば特開昭５８−１０４０６９号公報に示されるように
、炭化ケイ素のウィスカーやファイバーを窒化ケイ素の
母材中に分散する方法が仰られている。この方法により
靭性は若干向上するが向上の程度は不充分であり、また
セラミックス母ため、光分緻密な・焼結体を得ようとす
ると最終的にウィスカーやファイバーの形で焼結体中に
残らないといった問題がメジ、耐熱性の液も大金な炭化
ケイ素焼結体にはこの方法は適用できない。さらに例え
ばｑ！！開昭５８−６４２６８号公報、特開昭５５−１
１６６６８号公報等に示されるように、窒化ケイ素、炭
化ケイ素の母材中に金属の化合物を添加することにより
、耐熱衝撃性や耐摩耗性を向上させる方法がある。この
方法は製造方法とじては比較的簡単でろシ有効な方法で
あるが、靭性向上の度合いは今までのところまだ充分と
は言えない。
本発明の目的は、高靭性でかつ高強度、耐熱性を有する
炭化ケイ素質・焼結体を提供することにある。
炭化ケイ素質・焼結体を提供することにある。
本発明は主として炭化ケイ素から成る焼結体中に、アル
ミニウム＜ｈｔ＞、ケイ氷（８ｉ）、及び゛酸素（Ｏ）
を含む化合物から成る相が存在することにより、炭化ケ
イ素質焼結体の靭性を向上させたものである。この−ｅ
Ａａ体には、上記炭化ケイ素及び人ｔ、ｓｔ、ｏを含む
化合物相の他に、さらにこれらとは組成の異なる各種金
属又はそれら金属の炭化物、ケイ化物、窒化物、酸化物
等の化合物のうちから選ばれる少なくとも１櫨以上を複
合相として含有することもでき、これによって該炭化ケ
イ素質・焼結体の靭性をさらに向上できるものである。
ミニウム＜ｈｔ＞、ケイ氷（８ｉ）、及び゛酸素（Ｏ）
を含む化合物から成る相が存在することにより、炭化ケ
イ素質焼結体の靭性を向上させたものである。この−ｅ
Ａａ体には、上記炭化ケイ素及び人ｔ、ｓｔ、ｏを含む
化合物相の他に、さらにこれらとは組成の異なる各種金
属又はそれら金属の炭化物、ケイ化物、窒化物、酸化物
等の化合物のうちから選ばれる少なくとも１櫨以上を複
合相として含有することもでき、これによって該炭化ケ
イ素質・焼結体の靭性をさらに向上できるものである。
図面は本発明セラミックス焼結体の微構造の模式図であ
る。第１図は、主として炭化ケイ素から成る・焼結体中
に、Ａ ｔｒ ８１ ％及び０を含む化合物から成る相
が存在する焼結体のエツチング面を示しており、１けＡ
ｔ、Ｓｉ％及び０を含む化合物相、２は炭化ケイ素であ
る。第２図及び第３図は、炭化ケイ素及びＡｔ、ｓｔ、
ｏを含む化合物相の他に、さらにこれらとは組成の異な
る各種金属又はそれら金属の化合物のうちから選ばれる
少なくとも１種以上をき有する・焼結体の断面を示して
お９、図において１．２は４１図と同じ、３０本発明の
推奨される一例によれば、熱分解により炭化ケイ素とな
る有機ケイ素高分子化合物であるポリカルボシランと炭
化ケイ素粉末を混合し、更にＡｔ又はＡｔを含む化合物
、例えば窒化アルミニウム（ＡｚＮ）、アルミナ（Ａｌ
ｘ Ｏｓ ）を焼結助剤として添加、混合した粉末を成
形した後、５０〜８００Ｃで酸化熱処理し、更に不活性
雰囲気中、１８００〜２３００Ｃで焼成したところ、Ａ
ｔ。
る。第１図は、主として炭化ケイ素から成る・焼結体中
に、Ａ ｔｒ ８１ ％及び０を含む化合物から成る相
が存在する焼結体のエツチング面を示しており、１けＡ
ｔ、Ｓｉ％及び０を含む化合物相、２は炭化ケイ素であ
る。第２図及び第３図は、炭化ケイ素及びＡｔ、ｓｔ、
ｏを含む化合物相の他に、さらにこれらとは組成の異な
る各種金属又はそれら金属の化合物のうちから選ばれる
少なくとも１種以上をき有する・焼結体の断面を示して
お９、図において１．２は４１図と同じ、３０本発明の
推奨される一例によれば、熱分解により炭化ケイ素とな
る有機ケイ素高分子化合物であるポリカルボシランと炭
化ケイ素粉末を混合し、更にＡｔ又はＡｔを含む化合物
、例えば窒化アルミニウム（ＡｚＮ）、アルミナ（Ａｌ
ｘ Ｏｓ ）を焼結助剤として添加、混合した粉末を成
形した後、５０〜８００Ｃで酸化熱処理し、更に不活性
雰囲気中、１８００〜２３００Ｃで焼成したところ、Ａ
ｔ。
Ｓｉ及び０を含有し、かつ焼結助剤とは異なる組成の新
しい相（以下、２次相という）が焼結体中の炭化ケイ素
の粒子間にほぼ均一に存在する新しい焼結体が得られ虎
。
しい相（以下、２次相という）が焼結体中の炭化ケイ素
の粒子間にほぼ均一に存在する新しい焼結体が得られ虎
。
この２次相を含む炭化ケイ素・焼結体の破壊靭性値は、
従来の２次相を含まない焼結体に比べて約２倍に向上す
る。これは粒子間に析出したｈｔｓｉ。
従来の２次相を含まない焼結体に比べて約２倍に向上す
る。これは粒子間に析出したｈｔｓｉ。
Ｏｔ−含む２次相が焼結体粒子の結合を強固にしている
ため、あるいは破壊の際、クラックのもつエネルギーを
この２次相中で吸収しているため、焼結体の靭性が向上
し念ものと考えられる。
ため、あるいは破壊の際、クラックのもつエネルギーを
この２次相中で吸収しているため、焼結体の靭性が向上
し念ものと考えられる。
さらに他の例によれば、炭化ケイ素粉末にタングステン
及び・焼結助剤としてのＡｔ又はＡｔを含む化合物、例
えばＡ Ｌ Ｎ 、 ＡＪａ Ｏｓ 等を添加、混合し
、成形後１８００〜２２００Ｃで焼成したところ、タン
グステンが反応して焼結体中に炭化タングステンが生成
するとともに、Ｗｆ：含まず、ｈｔ、ｓｔ。
及び・焼結助剤としてのＡｔ又はＡｔを含む化合物、例
えばＡ Ｌ Ｎ 、 ＡＪａ Ｏｓ 等を添加、混合し
、成形後１８００〜２２００Ｃで焼成したところ、タン
グステンが反応して焼結体中に炭化タングステンが生成
するとともに、Ｗｆ：含まず、ｈｔ、ｓｔ。
０を含有し、かつ焼結助剤とも異なる成分、組成をもつ
２次相が複合焼結体中に析出した。なお、炭化ケイ素粉
末にタングステンの代わりに炭化タングステンと、Ａｔ
系の焼結助剤を添加し、上記と同様の方法で複合焼結体
を製造したが、２次相は観察されなかった。
２次相が複合焼結体中に析出した。なお、炭化ケイ素粉
末にタングステンの代わりに炭化タングステンと、Ａｔ
系の焼結助剤を添加し、上記と同様の方法で複合焼結体
を製造したが、２次相は観察されなかった。
（ＳｉＣ＠結体への０導入法）
このように炭化ケイ素＊４結体中に、人ｔ、Ｓｔ。
０を含有する相が生成するためには、まず添加原料中に
ｄｉ（Ｏ）が含まれていなければならない。
ｄｉ（Ｏ）が含まれていなければならない。
この酸素（Ｏ）の導入方法としては、まず焼結助剤とし
て酸化物を用いる方法、原料に有機ケイ素（高分子）化
合物を加え、これを焼結前に酸化性雰囲気中で熱処理し
た夛、酸化性雰囲気中で紫外線照射することにより酸化
処理して有機ケイ素（高分子）化合物中に酸素を導入す
る方法、さらに添加する金属及びＳｉＣ粒子のまわシに
存在する酸化膜や不可避酸化物不純物を王たる導入源と
する方法などが上げられる。
て酸化物を用いる方法、原料に有機ケイ素（高分子）化
合物を加え、これを焼結前に酸化性雰囲気中で熱処理し
た夛、酸化性雰囲気中で紫外線照射することにより酸化
処理して有機ケイ素（高分子）化合物中に酸素を導入す
る方法、さらに添加する金属及びＳｉＣ粒子のまわシに
存在する酸化膜や不可避酸化物不純物を王たる導入源と
する方法などが上げられる。
さらに本発明のＡｚ、ｓ＜、ｏ含有相生成のためには、
焼結中にＳｉが生成し、・焼結助剤として導入されるＡ
ｔ成分及び原料に上記方法のいずれかにより導入された
酸素（Ｏ）成分と生成したＳｉが反応することが必要で
あると考えられる。
焼結中にＳｉが生成し、・焼結助剤として導入されるＡ
ｔ成分及び原料に上記方法のいずれかにより導入された
酸素（Ｏ）成分と生成したＳｉが反応することが必要で
あると考えられる。
有機ケイ素（高分子）化合物を用いた場合にはこれが分
解する途中で一５ｉ−８ｉ−結合又はこれに類似の結合
が起こり、微視的にはＳｉもしくはＳｉＫ＠似の物質が
生成していると考えられる。
解する途中で一５ｉ−８ｉ−結合又はこれに類似の結合
が起こり、微視的にはＳｉもしくはＳｉＫ＠似の物質が
生成していると考えられる。
また一方、ＳｉＣ中に金属を添加して完結した場合には
、この添／７０金属がＳｉＣのＣと反応して炭化物を作
れば、Ｓｉが生成すると考えられる、この２次相を含ま
ない炭化タングステン複合・焼結体の破壊靭性値は炭化
ケイ素単体の焼結体に比べてあまり大きな向上は見られ
ないが、２次相を含む炭化タングステン値合・完結体で
は炭化ケイ素単体の焼結体に比べて約３倍に靭性が向上
した。
、この添／７０金属がＳｉＣのＣと反応して炭化物を作
れば、Ｓｉが生成すると考えられる、この２次相を含ま
ない炭化タングステン複合・焼結体の破壊靭性値は炭化
ケイ素単体の焼結体に比べてあまり大きな向上は見られ
ないが、２次相を含む炭化タングステン値合・完結体で
は炭化ケイ素単体の焼結体に比べて約３倍に靭性が向上
した。
従って炭化ケイ素質・完結体は、この２次相が存在する
ことによって靭性が向上していることが明らかでるる、 特に本発明の炭化ケイ素質完結体においては、炭化ケイ
素と、Ａｔ、Ｓｉ、０を含む２次相の他に金属又は金属
の化合物から成る相が存在することが臂効と考えられる
。これらの金属又は金属化合物は母材の炭化ケイ素とは
機械的性質が異るために完結体中を進展するクラックを
炭化ケイ素と曾属又は金属化合物との界面で屈曲したシ
、分岐したりする効果を持ち、２次相による靭性向上効
果との相乗作用で破壊靭性値を特に大きくする効果を持
つ、これら金４化合物のうちでは、特に金属炭化物が破
壊靭性の向上に有効であり、炭化ケイ素質完結体が２次
相と金属炭化物を持つ場合にげ破壊靭性値ＫｒｃはＩＯ
ＭＮ／ｍ”２以上と、炭化ケイ素焼結体の３倍以上の値
となることがわかった。
ことによって靭性が向上していることが明らかでるる、 特に本発明の炭化ケイ素質完結体においては、炭化ケイ
素と、Ａｔ、Ｓｉ、０を含む２次相の他に金属又は金属
の化合物から成る相が存在することが臂効と考えられる
。これらの金属又は金属化合物は母材の炭化ケイ素とは
機械的性質が異るために完結体中を進展するクラックを
炭化ケイ素と曾属又は金属化合物との界面で屈曲したシ
、分岐したりする効果を持ち、２次相による靭性向上効
果との相乗作用で破壊靭性値を特に大きくする効果を持
つ、これら金４化合物のうちでは、特に金属炭化物が破
壊靭性の向上に有効であり、炭化ケイ素質完結体が２次
相と金属炭化物を持つ場合にげ破壊靭性値ＫｒｃはＩＯ
ＭＮ／ｍ”２以上と、炭化ケイ素焼結体の３倍以上の値
となることがわかった。
この２次相と金属炭化物を富んだ炭化ケイ素質・焼結体
を得るためには、炭化ケイ素粉末に炭化物を生成しやす
い金属と、Ａｔ系の完結助剤を加えて完結しても良いし
、炭化ケイ素に炭化物を生成しやすい金属とＡｔ系の焼
結助剤、及び有機ケイ素高分子化合物又はシリコーン樹
脂等を加えて焼結しても良い、いずれの場合も用いる金
属の種類としては炭化ケイ素中、高温で炭化物として安
定な金属が最も好ましい。具体的には、チタン（Ｔｆ）
。
を得るためには、炭化ケイ素粉末に炭化物を生成しやす
い金属と、Ａｔ系の完結助剤を加えて完結しても良いし
、炭化ケイ素に炭化物を生成しやすい金属とＡｔ系の焼
結助剤、及び有機ケイ素高分子化合物又はシリコーン樹
脂等を加えて焼結しても良い、いずれの場合も用いる金
属の種類としては炭化ケイ素中、高温で炭化物として安
定な金属が最も好ましい。具体的には、チタン（Ｔｆ）
。
ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニクム（Ｈｆ）、バナジウ
ム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｉ’ａ）、及び
タングステン（Ｗ）を用いることが好ましい。
ム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｉ’ａ）、及び
タングステン（Ｗ）を用いることが好ましい。
これら金属の添刀口量としては、５〜２５ｖｏｔ％が望
ましい。添７ＪＯｔが５ＶＯ１＊よシ少ないと靭性向上
の効果が小さく、２５ｖｏｔ％を越えると焼結体の耐酸
化性が著しく低下し、好ましくない。
ましい。添７ＪＯｔが５ＶＯ１＊よシ少ないと靭性向上
の効果が小さく、２５ｖｏｔ％を越えると焼結体の耐酸
化性が著しく低下し、好ましくない。
破壊靭性値は、大きいほどセラミックスはねばり強くな
り、信頼性が増すことが知られている、特Ｋ Ｋ ｒ
ｃがＩＯＭＮ／ｍ””以上になると、セラミックス破壊
発生源となる内部や表面の欠陥として１００μｍ程度ま
での欠陥が存在していたとしても、その強度は３００
ｔ４Ｎ／ｍ”以上となるので、ターボチャージャやガス
タービンなどの回転構造物の強既設計の許容＋ｉを満足
し、使用時の破損などの問題は起こらない。またセラミ
ックスの欠陥として１１００７ｊ以上の欠陥が存在する
場合にはそれらの欠陥はＸ線透過法、超音波深傷法、目
視法などの手段によって製造ラインで非破壊的に容易に
発見し、除去することができる。このようにＫ ！ｃが
ｉ０ＭＮ／＋ｎ””以上のセラミックスを用いればセラ
ミックスに不可避の内部欠陥や表面傷などによる破損事
故を防止することができ、セラミックス構造物の信頼性
を大巾に高めることができる。さらに、ＫＸｃが大きい
と、セラミックス中に存在するり２ツクが成長するのに
大きなエネルギーが必要となるので、結果としてクラッ
クの成長が阻止されるために、セラミックスの機械的な
性質が長期に誂って安定で信頼性の高いものとなる、 本発明による炭化ケイ素質完結体では、クラック成長の
ためのエネルギーは、従来の炭化ケイ素・完結体の４〜
１０倍程度と大きくなってい−る。
り、信頼性が増すことが知られている、特Ｋ Ｋ ｒ
ｃがＩＯＭＮ／ｍ””以上になると、セラミックス破壊
発生源となる内部や表面の欠陥として１００μｍ程度ま
での欠陥が存在していたとしても、その強度は３００
ｔ４Ｎ／ｍ”以上となるので、ターボチャージャやガス
タービンなどの回転構造物の強既設計の許容＋ｉを満足
し、使用時の破損などの問題は起こらない。またセラミ
ックスの欠陥として１１００７ｊ以上の欠陥が存在する
場合にはそれらの欠陥はＸ線透過法、超音波深傷法、目
視法などの手段によって製造ラインで非破壊的に容易に
発見し、除去することができる。このようにＫ ！ｃが
ｉ０ＭＮ／＋ｎ””以上のセラミックスを用いればセラ
ミックスに不可避の内部欠陥や表面傷などによる破損事
故を防止することができ、セラミックス構造物の信頼性
を大巾に高めることができる。さらに、ＫＸｃが大きい
と、セラミックス中に存在するり２ツクが成長するのに
大きなエネルギーが必要となるので、結果としてクラッ
クの成長が阻止されるために、セラミックスの機械的な
性質が長期に誂って安定で信頼性の高いものとなる、 本発明による炭化ケイ素質完結体では、クラック成長の
ためのエネルギーは、従来の炭化ケイ素・完結体の４〜
１０倍程度と大きくなってい−る。
また、この２次相の耐食性、耐酸化ｉはいずれも良好で
めった。また、この２次相の大きさは、炭化ケイ素の平
均結晶粒径と比べて、同程度以下であるので、この２次
相を含んだことによる焼結体強度の低′Ｆは認められな
かった。
めった。また、この２次相の大きさは、炭化ケイ素の平
均結晶粒径と比べて、同程度以下であるので、この２次
相を含んだことによる焼結体強度の低′Ｆは認められな
かった。
以上より、本発明によって高強度、高靭性でかり耐熱性
にも優れた炭化ケイ素質焼結体が得られる、 （８ｉＣ焼結体中のｈｔ、ｓｒ、ｏの量）Ａｌ、Ｓｉ及
び０を含有する炭化ケイ素質・焼結体もしくは、ｈｔ、
ｓ ｉ及びＯ含有相の他に、更に６攬金属乃至金属化合
物を複合相として分散含有して成る炭化ケイ素質・焼結
体において、Ａｔ。
にも優れた炭化ケイ素質焼結体が得られる、 （８ｉＣ焼結体中のｈｔ、ｓｒ、ｏの量）Ａｌ、Ｓｉ及
び０を含有する炭化ケイ素質・焼結体もしくは、ｈｔ、
ｓ ｉ及びＯ含有相の他に、更に６攬金属乃至金属化合
物を複合相として分散含有して成る炭化ケイ素質・焼結
体において、Ａｔ。
Ｓｉ及び０を含む化合物から成る相の該炭化ケイ素質焼
結体に対する体積チは０．０５へ５チが好ましい。Ｏ，
ＯＳ＊よシ少ない場合には、このＡｔ。
結体に対する体積チは０．０５へ５チが好ましい。Ｏ，
ＯＳ＊よシ少ない場合には、このＡｔ。
Ｓｉ、Ｏ含有相（以下、２次相という）による靭性向上
の効果がなく、又５％を越えると焼結体の高温強度及び
靭性が著しく低下するので好ましくない。上記２次相は
微小であシ、また焼結体中に均一に分散しているので、
これを取出して化学分析を行なうことは不可能であるた
め、この２次相を構成する各元素の量を正確に定量する
ことは困難である。しかしながら電子顕微鏡付属のＸ線
分析装置を用いて、これによシ得られる２次Ｘ線の強度
を比較する方法によシ、この２次相に含まれるＡｔとＳ
ｉの相対強度比から量的関係を苅ることができる。本発
明による２次相をエネルギー分散量Ｘ線分析装置を用い
てＡｔとＳｊのピーク強度を調べたところ、その強度比
はＩｈｔ ／ Ｉ ａｔ ＝０、８〜０．１となる２次
相が多く見られ、その際、高強度、高靭性の、すぐれた
機械的性質が認められた。
の効果がなく、又５％を越えると焼結体の高温強度及び
靭性が著しく低下するので好ましくない。上記２次相は
微小であシ、また焼結体中に均一に分散しているので、
これを取出して化学分析を行なうことは不可能であるた
め、この２次相を構成する各元素の量を正確に定量する
ことは困難である。しかしながら電子顕微鏡付属のＸ線
分析装置を用いて、これによシ得られる２次Ｘ線の強度
を比較する方法によシ、この２次相に含まれるＡｔとＳ
ｉの相対強度比から量的関係を苅ることができる。本発
明による２次相をエネルギー分散量Ｘ線分析装置を用い
てＡｔとＳｊのピーク強度を調べたところ、その強度比
はＩｈｔ ／ Ｉ ａｔ ＝０、８〜０．１となる２次
相が多く見られ、その際、高強度、高靭性の、すぐれた
機械的性質が認められた。
実施例１
平均粒径０．５μｍの炭化ケイ素粉末７５ ＶＯ１％に
対して、数平均分子量１８５０．室温で固体のポリカル
ボシランを、これが・焼成後、主として炭化ケイ素から
成る無機物となった量に換算して２５ｖｏｔチ となる
量を秤量した。
対して、数平均分子量１８５０．室温で固体のポリカル
ボシランを、これが・焼成後、主として炭化ケイ素から
成る無機物となった量に換算して２５ｖｏｔチ となる
量を秤量した。
炭化ケイ素粉末及びポリカルボシランの焼成後の総重量
に対し、焼結助剤として２ｖ□ｔチの窒化アルミニウム
粉末を、炭化ケイ素粉末及びポリカルボシランと共にら
いかい機で混合し、さらに、キシン／を、粉末５０ｇに
対して１０〜１５ｍＡの割合で加えて混合した。この混
合粉末を造粒、成形した後、金型成形したゆ該成形体は
、３５０Ｃで３時間、大気中で熱処理した後、より高温
で・焼成した。この焼成は、２０５０Ｃで３０顕保持、
３０ＭＰ、の圧力を加えて真空中でホットプレス焼結し
た。
に対し、焼結助剤として２ｖ□ｔチの窒化アルミニウム
粉末を、炭化ケイ素粉末及びポリカルボシランと共にら
いかい機で混合し、さらに、キシン／を、粉末５０ｇに
対して１０〜１５ｍＡの割合で加えて混合した。この混
合粉末を造粒、成形した後、金型成形したゆ該成形体は
、３５０Ｃで３時間、大気中で熱処理した後、より高温
で・焼成した。この焼成は、２０５０Ｃで３０顕保持、
３０ＭＰ、の圧力を加えて真空中でホットプレス焼結し
た。
焼結体の表面ｔ−鏡面研摩し九凌、エツチングして、そ
の微構造ｆ！：８ＥＭで観察したところ、炭化ケイ素の
結晶粒のすき間を埋めるような形で白色に見える２次相
が観察できた。
の微構造ｆ！：８ＥＭで観察したところ、炭化ケイ素の
結晶粒のすき間を埋めるような形で白色に見える２次相
が観察できた。
この２次相を波長分散型Ｘ線分析装置によシ分析した結
果、この２次相中には、ｈｔ、Ｓ ｉ及び０が、他の部
分に比べて多く含まれていることが明らかとなった。こ
の試料を透過戒顕（’Ｌ’ ｇＭ）で銭察し、２次相部
分をエネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅｌ）Ｍ）したところ
、ｈｔとＳｉのピーク強度比エムｚ／Ｉｓ＋は０． ｌ
でありた。ＳｉＣバルク中のＩ ｈｔ／ Ｉ ａｔは０
．０３であった。
果、この２次相中には、ｈｔ、Ｓ ｉ及び０が、他の部
分に比べて多く含まれていることが明らかとなった。こ
の試料を透過戒顕（’Ｌ’ ｇＭ）で銭察し、２次相部
分をエネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅｌ）Ｍ）したところ
、ｈｔとＳｉのピーク強度比エムｚ／Ｉｓ＋は０． ｌ
でありた。ＳｉＣバルク中のＩ ｈｔ／ Ｉ ａｔは０
．０３であった。
また焼結体のＸ線回折図形を調べたところ、焼結助剤と
して添加したＡｔＮの回折ピークは認められず、このこ
とからもこの２次相がＡｔＮではないことが明らかとな
った。
して添加したＡｔＮの回折ピークは認められず、このこ
とからもこの２次相がＡｔＮではないことが明らかとな
った。
更にこの２次相は、７ツ硝酸に対する耐食性が良好で、
耐酸化性にも優れていた。
耐酸化性にも優れていた。
焼結体の密度は、理論密度の９８％以上で、４点曲げ強
度が約ｅ ｓ ＯＭＮ／ｉ、破壊靭性値。
度が約ｅ ｓ ＯＭＮ／ｉ、破壊靭性値。
Ｋ ｒ ｃ が約７ＭＮ／ｍ の焼結体が得られ
た。
た。
従来の２次相を含まない炭化ケイ素焼結体のＫＩＣは３
〜４ Ｍ Ｎ ／ ｍ ３／２であるので、靭性はこれ
らに比べて約２倍に向上している。
〜４ Ｍ Ｎ ／ ｍ ３／２であるので、靭性はこれ
らに比べて約２倍に向上している。
実施例２
平均粒径０．７μｍの炭化ケイ素粉末８４ｖｏｔ％、平
均粒径１０μｍのチタン粉末１４ ｖｏｔｅ、さらに焼
結助剤として平均粒径３μｍの窒化アル、Ｓ ＝ラム粉
末をＺｖｏｔチ、ボールミルで混合し、さらに成形用パ
イ／ダとしてシリコーン樹脂の５０チキシレン溶液を粉
末５０ｇに対して１０〜１５ｍｚの割合で加えた。この
混合粉末を金星成形したｆｉ、２１００Ｇで３０ＭＰ、
の荷重を加えて真空中でホットプレス焼結した、 焼結体のエツチング面を８ＥＭ観察及びＸ線分析したと
ころ、添加したチタンはすべて炭化チタンとなっており
、この炭化チタン及び炭化ケイ素粒子以外に、Ｔ ＋成
分を含まず、Ａｔ、Ｓｉ、０を含んだ化合物よ構成る２
次相が数多く見られた。
均粒径１０μｍのチタン粉末１４ ｖｏｔｅ、さらに焼
結助剤として平均粒径３μｍの窒化アル、Ｓ ＝ラム粉
末をＺｖｏｔチ、ボールミルで混合し、さらに成形用パ
イ／ダとしてシリコーン樹脂の５０チキシレン溶液を粉
末５０ｇに対して１０〜１５ｍｚの割合で加えた。この
混合粉末を金星成形したｆｉ、２１００Ｇで３０ＭＰ、
の荷重を加えて真空中でホットプレス焼結した、 焼結体のエツチング面を８ＥＭ観察及びＸ線分析したと
ころ、添加したチタンはすべて炭化チタンとなっており
、この炭化チタン及び炭化ケイ素粒子以外に、Ｔ ＋成
分を含まず、Ａｔ、Ｓｉ、０を含んだ化合物よ構成る２
次相が数多く見られた。
同様にＥＪＪＭによシ分析したところエムｚ／Ｉｇｔは
０．６でレフ九。
０．６でレフ九。
Ｘ線回折の結果からはｋｔＮの存在は認められず、助剤
として添加し九ＡｔＮはすべて分解していると考えられ
る。酸素はシリコーン樹脂及びｓｔｃ、Ｔｉ粉衣表面酸
化膜から供給されると考えられる。
として添加し九ＡｔＮはすべて分解していると考えられ
る。酸素はシリコーン樹脂及びｓｔｃ、Ｔｉ粉衣表面酸
化膜から供給されると考えられる。
本焼結体の特性を表に示す。
実施例３
平均８径０．７ ｔｔ ｍの炭化ケイ素粉末８８．５
ＶＯ／、％、平均粒径０．５μｍのタングステン粉末８
ｖｏＬ％、・焼結助剤として平均粒径０．３μｍのアル
ミナの粉末２ｖｏｔ％、さらに炭素１．５ＶＯ４％を秤
量し、成形用バインダとして５％ＰＶＡ溶液を加えて、
充分に混合した。この粉末を造粒、金型成形した後、実
施例２と同じ条件でホットプレス・完結した。
ＶＯ／、％、平均粒径０．５μｍのタングステン粉末８
ｖｏＬ％、・焼結助剤として平均粒径０．３μｍのアル
ミナの粉末２ｖｏｔ％、さらに炭素１．５ＶＯ４％を秤
量し、成形用バインダとして５％ＰＶＡ溶液を加えて、
充分に混合した。この粉末を造粒、金型成形した後、実
施例２と同じ条件でホットプレス・完結した。
焼結体ｔ−観察したところ、添加したタングステンは全
て炭化タングステンとなっており、さらにこの炭化タン
グステン及び炭化ケイ素粒子以外に、Ｗ成分を含まず、
Ａｔ、 Ｓｒ及びＯを含有する化合を吻より成る２次相
が数多く見られた。Ｉｈｂ／Ｉｇ＋は０．４であったＪ
Ｓｉ成分はＳｉＣとＷとが反応してＷＣが生成される結
果生じるものと考えられる。
て炭化タングステンとなっており、さらにこの炭化タン
グステン及び炭化ケイ素粒子以外に、Ｗ成分を含まず、
Ａｔ、 Ｓｒ及びＯを含有する化合を吻より成る２次相
が数多く見られた。Ｉｈｂ／Ｉｇ＋は０．４であったＪ
Ｓｉ成分はＳｉＣとＷとが反応してＷＣが生成される結
果生じるものと考えられる。
本焼結体の特性を表に示す。
実施例４
平均粒径０．５μｍの炭化ケイ素粉末７１３ ｖｏＬチ
、平均粒径１０μｍの７．ｒ粉末Ｉ Ｑ ｖａｔ％、室
温で固体のポリカルボシランを・焼成後の炭化ケイ素量
に換算して１０ ＶＯｔＴｏ、及び・焼結助剤として平
均粒径３μｍのＡ／、Ｎ粉末２ ｖｏＬ％を秤量し、ら
いかい機でキシレンを加えて混合し、乾燥した。この混
合粉末を用いて、実施例１と同様の方法によ＃）焼結体
を得た。
、平均粒径１０μｍの７．ｒ粉末Ｉ Ｑ ｖａｔ％、室
温で固体のポリカルボシランを・焼成後の炭化ケイ素量
に換算して１０ ＶＯｔＴｏ、及び・焼結助剤として平
均粒径３μｍのＡ／、Ｎ粉末２ ｖｏＬ％を秤量し、ら
いかい機でキシレンを加えて混合し、乾燥した。この混
合粉末を用いて、実施例１と同様の方法によ＃）焼結体
を得た。
焼結体をＳｇＭで覗祭した結果、炭化ケイ素（ＳｉＣ）
粒子、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）粒子の他に、２次相
が見られた、更にＸ線分析した結果、この相には７．ｒ
は含まれておらず、Ａｔ。
粒子、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）粒子の他に、２次相
が見られた、更にＸ線分析した結果、この相には７．ｒ
は含まれておらず、Ａｔ。
ｓｉ、ｏが含まれていることがわかつ九、エムＬ／Ｉ
ｓｔは０．８であった。
ｓｔは０．８であった。
本焼結体の特性を表に示す。
比較例１
平均粒径０．７μｍの炭化ケイ素粉末８４ｖｏｔ％、平
均粒径２μｍの炭化チタン粉末１４ｖｏｔ＊、さらに・
焼結助剤として平均粒径３μｍの窒化アルミニウム粉末
ｚｖｏｌ係をボールミルで混合し、さらに成形用バイン
ダとして５％ＰＶＡ（ポリビニルア゛ルコール）１＠液
を加えて、混合した。この混合粉末を金型成形した後、
２１００Ｃで３０ＭＰ、の荷重を加えて真空中でホット
プレス焼結した。
均粒径２μｍの炭化チタン粉末１４ｖｏｔ＊、さらに・
焼結助剤として平均粒径３μｍの窒化アルミニウム粉末
ｚｖｏｌ係をボールミルで混合し、さらに成形用バイン
ダとして５％ＰＶＡ（ポリビニルア゛ルコール）１＠液
を加えて、混合した。この混合粉末を金型成形した後、
２１００Ｃで３０ＭＰ、の荷重を加えて真空中でホット
プレス焼結した。
焼結体の微構造を８８Ｍ観察したところ、同じ炭化チタ
ンを含む′焼結体でろ９ながら実施例２で見られたよう
な２次相は見られなかった。
ンを含む′焼結体でろ９ながら実施例２で見られたよう
な２次相は見られなかった。
得られた焼結体の特性を表に示すゆ
比較例２
実施例３において、タングステンの代わりに炭化タング
ステン粉末を用い、炭素を添加せずに炭化ケイ素ｔ−９
０ｖｏ４−として、他は実施例３と同様の方法を用いて
焼結体を得た、 焼結体の微構造ｆｔ８ｇＭで観察したところ、実施例３
で見られたような２次相は観察されなかった。
ステン粉末を用い、炭素を添加せずに炭化ケイ素ｔ−９
０ｖｏ４−として、他は実施例３と同様の方法を用いて
焼結体を得た、 焼結体の微構造ｆｔ８ｇＭで観察したところ、実施例３
で見られたような２次相は観察されなかった。
得られた焼結体の特性を表に示す。
表
〔発明の効果〕
本発明によれば、構造部材、切削部材等に好適な高強度
、高靭性でかつ耐熱性にも優れる炭化ケイ素系・焼結体
が得られる。
、高靭性でかつ耐熱性にも優れる炭化ケイ素系・焼結体
が得られる。
第１図は本発明の一実施例に係る炭化ケイ素質・焼結体
のエツチング面模式図、第２図及びａ３図は本発明の実
施例に係る炭化ケイ素質焼結体の複合相分散状態を示す
断面模式図である。 ｌ・・・ｈｔ、８：、０を含む化合物相、２・・・炭化
ケイ素相、３・・・金属・金属化合物相。
のエツチング面模式図、第２図及びａ３図は本発明の実
施例に係る炭化ケイ素質焼結体の複合相分散状態を示す
断面模式図である。 ｌ・・・ｈｔ、８：、０を含む化合物相、２・・・炭化
ケイ素相、３・・・金属・金属化合物相。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）及び酸素（
Ｏ）を含む化合物から成る相を分散含有してなることを
特徴とする炭化ケイ素質焼結体。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、更に各種金属
乃至金属化合物を複合相として分散含有してなることを
特徴とする炭化ケイ素質焼結体。 ３、特許請求の範囲第２項記載において、前記金属化合
物は炭化物であることを特徴とする炭化ケイ素質焼結体
。 ４、特許請求の範囲第３項記載において、前記炭化物は
炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化ジ
ルコニウム、炭化ニオブ、炭化バナジウム、炭化ハフニ
ウムから選ばれることを特徴とする炭化ケイ素質焼結体
。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60002013A JPS61163168A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 炭化ケイ素質焼結体及びその製造方法 |
| EP85309482A EP0188129B1 (en) | 1985-01-11 | 1985-12-24 | High toughness ceramics and process for the preparation thereof |
| DE8585309482T DE3582238D1 (de) | 1985-01-11 | 1985-12-24 | Keramikwerkstoff mit hoher zaehigkeit und verfahren zu seiner herstellung. |
| KR1019850010035A KR910006898B1 (ko) | 1985-01-11 | 1985-12-30 | 강인성 세라믹스 및 그 제조방법 |
| US06/816,303 US4729972A (en) | 1985-01-11 | 1986-01-06 | High toughness ceramics and process for the preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60002013A JPS61163168A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 炭化ケイ素質焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163168A true JPS61163168A (ja) | 1986-07-23 |
| JPH0510293B2 JPH0510293B2 (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=11517476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60002013A Granted JPS61163168A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 炭化ケイ素質焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61163168A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02175655A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合材料の製造方法および原料組成物 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895646A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-07 | 旭硝子株式会社 | 炭化珪素質焼結体及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP60002013A patent/JPS61163168A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895646A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-07 | 旭硝子株式会社 | 炭化珪素質焼結体及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02175655A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合材料の製造方法および原料組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0510293B2 (ja) | 1993-02-09 |
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