JPS6121979A - ZrB↓2質焼結体 - Google Patents
ZrB↓2質焼結体Info
- Publication number
- JPS6121979A JPS6121979A JP59141400A JP14140084A JPS6121979A JP S6121979 A JPS6121979 A JP S6121979A JP 59141400 A JP59141400 A JP 59141400A JP 14140084 A JP14140084 A JP 14140084A JP S6121979 A JPS6121979 A JP S6121979A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- resistance
- oxidation resistance
- subcomponents
- zrb2
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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】
(産業上の利用分野)
本発明はZr% (2硼化ジルコニウム)質焼結体に関
するものである。
するものである。
一般的に金属硼化物セラミックスは高融点で高硬度、高
強度、高耐蝕の特徴を有し、従来から切削工具、熱機関
部品材料などとして用いられているが、実際に実用化さ
れているものの多くはチタンの硼化物であって、ジルコ
ニウムの硼化物は殆んど実用化されていないのが実状で
ある。
強度、高耐蝕の特徴を有し、従来から切削工具、熱機関
部品材料などとして用いられているが、実際に実用化さ
れているものの多くはチタンの硼化物であって、ジルコ
ニウムの硼化物は殆んど実用化されていないのが実状で
ある。
本発明のZrB1複合焼結体は、高融点、高強度、高耐
蝕、高硬度、導電性、耐酸化性等の優れた特徴を有する
ので高温耐蝕性部材、機械部材、発熱体、電極、誘導炉
用ルツボ等に広く使用できる“材料である。
蝕、高硬度、導電性、耐酸化性等の優れた特徴を有する
ので高温耐蝕性部材、機械部材、発熱体、電極、誘導炉
用ルツボ等に広く使用できる“材料である。
(従来の技術)
zrB!質の複合焼結体として現在広く実用化されてい
るものは殆んどないが特許などには種々のものが提案さ
れている。
るものは殆んどないが特許などには種々のものが提案さ
れている。
即ち、焼結助剤又は複合材などのZrB1焼結体におけ
る副成分としてはMo811などの珪化物、TaN 、
HfPi などの窒化物、Zr01などの酸化物、
1111c 、 B4Cなどの炭化物、種々の金属など
が知られている。
る副成分としてはMo811などの珪化物、TaN 、
HfPi などの窒化物、Zr01などの酸化物、
1111c 、 B4Cなどの炭化物、種々の金属など
が知られている。
(発明が解決しようとする問題点)
例えば珪化物については特公昭5B=6098にZrB
I!が、また米国特許第370.5112号にMoE
I ilなどが開示されているが、これらのex系化合
物は高温雰囲気下での焼結で溶融又は分解するため組織
が多孔質で結晶の粒成長が大きくなることが多く、その
ため強度も、耐蝕性も十分でないことが多いし、耐酸化
性も8103の皮膜としての効果が予測されるがこれら
の副成分のみで空気中での使用には十分でない。
I!が、また米国特許第370.5112号にMoE
I ilなどが開示されているが、これらのex系化合
物は高温雰囲気下での焼結で溶融又は分解するため組織
が多孔質で結晶の粒成長が大きくなることが多く、その
ため強度も、耐蝕性も十分でないことが多いし、耐酸化
性も8103の皮膜としての効果が予測されるがこれら
の副成分のみで空気中での使用には十分でない。
つぎに窒化物については、米国特許第3505374に
開示されているTaNは高硬度材料としてZrB1 、
TIB、−等に添加され、工具材料、装飾材に応用さ
れているが高硬度、高強度の点では優れているが高温耐
蝕部材、発熱体、電極、誘導炉用ルツボ等の高温酸化雰
囲気に使用する場合耐酸化性、耐スポール性、耐蝕性な
どの点で十分ではない。
開示されているTaNは高硬度材料としてZrB1 、
TIB、−等に添加され、工具材料、装飾材に応用さ
れているが高硬度、高強度の点では優れているが高温耐
蝕部材、発熱体、電極、誘導炉用ルツボ等の高温酸化雰
囲気に使用する場合耐酸化性、耐スポール性、耐蝕性な
どの点で十分ではない。
つぎに炭化物については米国特許第3775137に8
10 、米国特許第5525300にB40や810が
開示されカどしているが、米国特許第5775137の
fileのみの添加では耐酸化性の点で不十分であり又
第5525500のMo511−1− B40 、 M
o811−1−81C−1−B40の添加ではMoB−
が焼結温度より低融点であり焼結中に融けて、分解した
シ、粒成長を促進するなど組織を多孔質化するため高密
度化しにくく、耐酸化性も十分ではない、 酸化物については特公昭47−58048にZrO2と
の複合体などが開示されているが、これは正方晶Zr0
1の転移強化による高強度、高靭性化を目標としたもの
であって高温酸化雰囲気などの状況で使用する場合には
高強度、高靭性化は正方晶ZrO2の単斜への転移によ
シ低下する事が認められ、又耐酸化性、耐スポール性の
点でも十分なものではない。
10 、米国特許第5525300にB40や810が
開示されカどしているが、米国特許第5775137の
fileのみの添加では耐酸化性の点で不十分であり又
第5525500のMo511−1− B40 、 M
o811−1−81C−1−B40の添加ではMoB−
が焼結温度より低融点であり焼結中に融けて、分解した
シ、粒成長を促進するなど組織を多孔質化するため高密
度化しにくく、耐酸化性も十分ではない、 酸化物については特公昭47−58048にZrO2と
の複合体などが開示されているが、これは正方晶Zr0
1の転移強化による高強度、高靭性化を目標としたもの
であって高温酸化雰囲気などの状況で使用する場合には
高強度、高靭性化は正方晶ZrO2の単斜への転移によ
シ低下する事が認められ、又耐酸化性、耐スポール性の
点でも十分なものではない。
さらに特開昭47−31831 、昭52−10084
、昭57−38°365等はTIBIを主成分とする焼
結体においては六方晶系BN やA/111を副成分と
するものや−に■ を主成分としてTIB、やZrB1
を副成分として添加しているものなどが、主に溶融金属
用容器又は真空蒸発モーグー等の非酸化物雰囲気下での
使用を用途にした、ものが知られている。
、昭57−38°365等はTIBIを主成分とする焼
結体においては六方晶系BN やA/111を副成分と
するものや−に■ を主成分としてTIB、やZrB1
を副成分として添加しているものなどが、主に溶融金属
用容器又は真空蒸発モーグー等の非酸化物雰囲気下での
使用を用途にした、ものが知られている。
しかしながらこのような例にみられるよ−うな難焼結性
のBN を添加した混合物では高密度化や耐酸化性は
著しく低く、空気中での使用には不適なものしか得られ
ない。
のBN を添加した混合物では高密度化や耐酸化性は
著しく低く、空気中での使用には不適なものしか得られ
ない。
このような点に鑑み、優れた特質を備えてい々からその
特質を生かしきれず極めて限られた用途にしか実際に使
われていないZr%質焼結体について、従来の問題点を
克服すべく研究を進めた結果、優れた高密度、高強度、
耐−化性、耐蝕性さらには耐スポール性などの諸性能を
兼ね備えかついくつかについてはその特質を著しく向上
せしめた焼結体の開発に成功したのである。
特質を生かしきれず極めて限られた用途にしか実際に使
われていないZr%質焼結体について、従来の問題点を
克服すべく研究を進めた結果、優れた高密度、高強度、
耐−化性、耐蝕性さらには耐スポール性などの諸性能を
兼ね備えかついくつかについてはその特質を著しく向上
せしめた焼結体の開発に成功したのである。
(問題を解決するための手段)
即ち、本発明は副成分として810及びBN を少く
ともそれぞれ重量%で1elb以上含み、これらの含量
が重量%で2〜50flIであって残部が実質的にZr
%からなるZ r%質複合焼結体を要旨とするものであ
る。
ともそれぞれ重量%で1elb以上含み、これらの含量
が重量%で2〜50flIであって残部が実質的にZr
%からなるZ r%質複合焼結体を要旨とするものであ
る。
本発明に用いるZrB1は例えば酸゛化ジルコニウム、
酸化硼素およびカーボンの混合物を高温で反応させるこ
とによシ得られ、本焼結体の製造には可及的に純度の高
いものを用いるのが好ましく、また粒径も可及的に小さ
い粉末が好ましい。
酸化硼素およびカーボンの混合物を高温で反応させるこ
とによシ得られ、本焼結体の製造には可及的に純度の高
いものを用いるのが好ましく、また粒径も可及的に小さ
い粉末が好ましい。
具体的には純度99−以上、平均粒径10μm特には5
pm 以下のものがそれである。
pm 以下のものがそれである。
また副成分として存在せしめるSSC及びBNについて
は、焼結体としてそのような化合物として所定量が存在
していればよいので、出発原料としてはどのよう左形態
のものとして配合してもよいが、StC及びBN 以外
の原料を使用した場合には焼結段階で特別な配慮が必要
となるため、通常配合原料、とし°てEIIO及びBN
として調整しておくのがよい。
は、焼結体としてそのような化合物として所定量が存在
していればよいので、出発原料としてはどのよう左形態
のものとして配合してもよいが、StC及びBN 以外
の原料を使用した場合には焼結段階で特別な配慮が必要
となるため、通常配合原料、とし°てEIIO及びBN
として調整しておくのがよい。
この810及びBN 原料゛についても可及的顛純度の
高いものが好ましく通常qq%以上のものがよい。
高いものが好ましく通常qq%以上のものがよい。
原料混合物は通常これら5種の微粉末を均一に混合する
事により調整するが、粉砕混合を目的として超微粉砕し
ても同様でおる。一般に混合原料の粒度は10μm以下
がよく好ましくは平均粒径1μm以下にまで十分調整し
ておくことである。
事により調整するが、粉砕混合を目的として超微粉砕し
ても同様でおる。一般に混合原料の粒度は10μm以下
がよく好ましくは平均粒径1μm以下にまで十分調整し
ておくことである。
本発明焼結体はこれらの混合物を例えば黒鉛型に充填し
、真空中又はアルゴン、ヘリウム、−酸化炭素などの中
性或は還元性の雰囲気下で、常圧焼成するか50〜20
00 kll / cJ程度の加圧下で焼成するかいず
れでも焼結可能である。
、真空中又はアルゴン、ヘリウム、−酸化炭素などの中
性或は還元性の雰囲気下で、常圧焼成するか50〜20
00 kll / cJ程度の加圧下で焼成するかいず
れでも焼結可能である。
賞、焼成温度は1600〜2200℃、焼成時間は30
〜1時間程度が適当である。
〜1時間程度が適当である。
本発明焼結体における副成分の割合は焼結体中において
重量S<以下同じ)で2〜50%であシ、残部は実質的
にZrBzからなっているものであるが、このZrB2
の一部をZrBzの特質を損わない程度の少量を他の成
分例えばTIBg等で置換することは差支えない。
重量S<以下同じ)で2〜50%であシ、残部は実質的
にZrBzからなっているものであるが、このZrB2
の一部をZrBzの特質を損わない程度の少量を他の成
分例えばTIBg等で置換することは差支えない。
副成分としてのBM 及びStCはそれぞれ少くとも1
%以上必要であるが、こ゛れはBN が1チ以下では
耐スポール性、耐酸化性、高耐蝕の特徴が・十分発揮さ
れず、1iiloが1チ以下では耐酸化性が十分でなく
高密度化も難かしくなるなどのためである。
%以上必要であるが、こ゛れはBN が1チ以下では
耐スポール性、耐酸化性、高耐蝕の特徴が・十分発揮さ
れず、1iiloが1チ以下では耐酸化性が十分でなく
高密度化も難かしくなるなどのためである。
StCの存在が何故に耐酸化性の向上を本焼結体におい
てもたらきれるのかについては明らかでないが、使用下
において高粘性のB、03−810゜系の皮膜が形成さ
れるためであろうと考えられ、このようなことは本焼結
体が発熱体のような用途にも十分耐用しうろことを示し
ている。
てもたらきれるのかについては明らかでないが、使用下
において高粘性のB、03−810゜系の皮膜が形成さ
れるためであろうと考えられ、このようなことは本焼結
体が発熱体のような用途にも十分耐用しうろことを示し
ている。
また発熱体のような用途では電気抵抗を可変的にしうろ
ことが有利であるが、この点本発明焼結体a atCと
ともに絶縁成分として作用するBN を併用している
ため大変有利である。
ことが有利であるが、この点本発明焼結体a atCと
ともに絶縁成分として作用するBN を併用している
ため大変有利である。
一方BN 及びSiOは牛れぞれが焼結体中において半
分量程度まで存在せしめることが可能であるが、BM
が50チを越えると焼結が困難となって高密産品が得ら
れないし、81Cが5〇−を越えると耐スポール性の効
果も発揮されなくなるので好゛ましくカく、いずれにし
てもZrB雪質の特質を本質的に損うことになるので、
BM とSaCの合量として50チまでにとどめる必
要がある。
分量程度まで存在せしめることが可能であるが、BM
が50チを越えると焼結が困難となって高密産品が得ら
れないし、81Cが5〇−を越えると耐スポール性の効
果も発揮されなくなるので好゛ましくカく、いずれにし
てもZrB雪質の特質を本質的に損うことになるので、
BM とSaCの合量として50チまでにとどめる必
要がある。
これらの範囲においてさらに望ましい範囲は81CとB
N の合量が5〜45チであって、81CとBN の
割合は両者の合量中前者を5〜s o %。
N の合量が5〜45チであって、81CとBN の
割合は両者の合量中前者を5〜s o %。
後者を95〜50%とすることである。
賞、副成分としても本発明焼結体の目的効果を本質的に
損わない範囲において他の成分が含まれていて勿論差支
えないが不可避的不純物を含めて可及的少量にとどめる
ことが必要である。
損わない範囲において他の成分が含まれていて勿論差支
えないが不可避的不純物を含めて可及的少量にとどめる
ことが必要である。
(発明の効果)
このようにして得られる本発明焼結体は、前述してきた
ように高密度で耐酸化性、耐スポール性、高強度、耐蝕
性に優れた導電性のある緻密な焼結体でちるため特に空
気中で使用するような高温耐蝕部材、発熱体、ルツボ等
に最適であシ、その他機械部品材料、工具等にも適用可
能であってZrB1質焼結体の特質を発揮した種々の用
途に使用できるものであってその実用的価値は多大であ
る。
ように高密度で耐酸化性、耐スポール性、高強度、耐蝕
性に優れた導電性のある緻密な焼結体でちるため特に空
気中で使用するような高温耐蝕部材、発熱体、ルツボ等
に最適であシ、その他機械部品材料、工具等にも適用可
能であってZrB1質焼結体の特質を発揮した種々の用
途に使用できるものであってその実用的価値は多大であ
る。
(実施例)
01部施例1
Zrち粉末(純度99%以上)85部、六方晶系BN
粉末10部EIIO粉末5部を十分に混合粉砕すべく、
ポットミルを使用しエタノール溶媒中で810ボールを
用い3時間粉砕混合した。得られた粉末をエバポレータ
ーでアルコール除去して十分乾燥し、平均粒径0.1,
5/jの粉末を得た。この粉末を黒鉛型に充填しアルゴ
ン雰囲気下で350 kg / ejの圧力下2000
℃で50分間加熱して焼結体を得た。
粉末10部EIIO粉末5部を十分に混合粉砕すべく、
ポットミルを使用しエタノール溶媒中で810ボールを
用い3時間粉砕混合した。得られた粉末をエバポレータ
ーでアルコール除去して十分乾燥し、平均粒径0.1,
5/jの粉末を得た。この粉末を黒鉛型に充填しアルゴ
ン雰囲気下で350 kg / ejの圧力下2000
℃で50分間加熱して焼結体を得た。
得られた焼結体の特性は相対密度98チ、曲げ強度45
kill / d、耐酸化性(注1)変化なし、耐ス
ポール性(注2)゛はts!=700℃であった。
kill / d、耐酸化性(注1)変化なし、耐ス
ポール性(注2)゛はts!=700℃であった。
0実施例2〜5.9〜11及び比較例1〜2実施例1と
同様のZkB@、BM 及び81C粉末の所定量を実施
例1と同様の黒鉛型に入れ、特定の焼結条件(雰囲気は
アルゴン)で焼結して得た。
同様のZkB@、BM 及び81C粉末の所定量を実施
例1と同様の黒鉛型に入れ、特定の焼結条件(雰囲気は
アルゴン)で焼結して得た。
0′実施例6〜8
上記粉末をラバープレスを用い2QQOkg/−で成形
し、アルゴン雰囲気で2100℃で1時間常圧焼成して
得た。
し、アルゴン雰囲気で2100℃で1時間常圧焼成して
得た。
各焼結体の特性を第1表に示す。
(伺、各焼結体中における重量割合は、試料組成の割合
と比べると粉砕ボールよシの1iio混入による810
の増加があるため実施例の試料組成割合内より2%程度
増える。同、比較例1はStCボールを使用せず乾式粉
砕混合をしたので810の混入はない。) 第 1 表 BM S量C 実施例 2 5 5 2000 !550
98 65 変化なし 4003 50
10 rt rt 95 35
/l 10004 10 jD
tt g 97 48 tt
6005 20 20 p tt
97 41 tt 8006
5 52100 常圧 95 41.
tt 5007 10 5 p
n 95 52 n 8008
20 10 tt /7 90
25 tt 9009 20 2
2000 550 95 20 tt
85010 2 10 tt p
97 5o’ # 30011
35 12 tt rt 92 1
B 7F 1000秦 表記するもの以外
′は不可避不純物を除いて全てZrB1であシ、記載の
量は100重量部からZrB1を差し引いた残部である
。
と比べると粉砕ボールよシの1iio混入による810
の増加があるため実施例の試料組成割合内より2%程度
増える。同、比較例1はStCボールを使用せず乾式粉
砕混合をしたので810の混入はない。) 第 1 表 BM S量C 実施例 2 5 5 2000 !550
98 65 変化なし 4003 50
10 rt rt 95 35
/l 10004 10 jD
tt g 97 48 tt
6005 20 20 p tt
97 41 tt 8006
5 52100 常圧 95 41.
tt 5007 10 5 p
n 95 52 n 8008
20 10 tt /7 90
25 tt 9009 20 2
2000 550 95 20 tt
85010 2 10 tt p
97 5o’ # 30011
35 12 tt rt 92 1
B 7F 1000秦 表記するもの以外
′は不可避不純物を除いて全てZrB1であシ、記載の
量は100重量部からZrB1を差し引いた残部である
。
(注1)耐酸化性は酸化雰囲気電気炉中1300℃X
12 hr での重量増加率の程度(注2)耐スポー
ル性は電気炉中で各温度に1分間急熱し水中に急冷した
試料の曲げ強度を測定し強度が急激に低下した試料の処
理温度を示したもので℃で表わす。
12 hr での重量増加率の程度(注2)耐スポー
ル性は電気炉中で各温度に1分間急熱し水中に急冷した
試料の曲げ強度を測定し強度が急激に低下した試料の処
理温度を示したもので℃で表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、副成分としてSiO及びBNを少くともそれぞれ重
量%で1%以上含み、これらの合量が重量%で2〜50
%であつて、残部が実質的にZrB_2からなるZrB
_2質複合焼結体。 2、SiCとBNの合量が5〜45%である特許請求の
範囲第1項記載の焼結体。 3、SiCとBNの割合が、SiCとBNの合量中Si
Cが5〜50%、BNが95〜50%である特許請求の
範囲第1項又は第2項記載の焼結体。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59141400A JPS6121979A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | ZrB↓2質焼結体 |
DE8585108000T DE3572468D1 (en) | 1984-07-10 | 1985-06-27 | Zrb2 composite sintered material |
EP85108000A EP0170864B1 (en) | 1984-07-10 | 1985-06-27 | Zrb2 composite sintered material |
US06/749,829 US4668643A (en) | 1984-07-10 | 1985-06-28 | ZrB2 composite sintered material |
US06/916,225 US4678759A (en) | 1984-07-10 | 1986-10-07 | ZrB2 composite sintered material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59141400A JPS6121979A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | ZrB↓2質焼結体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6121979A true JPS6121979A (ja) | 1986-01-30 |
JPS6337069B2 JPS6337069B2 (ja) | 1988-07-22 |
Family
ID=15291117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59141400A Granted JPS6121979A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | ZrB↓2質焼結体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6121979A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03150267A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-26 | Eagle Ind Co Ltd | 炭化ケイ素質摺動材 |
JPH0711213A (ja) * | 1993-06-01 | 1995-01-13 | Natl Starch & Chem Investment Holding Corp | 完全天然デンプンベースの耐水性段ボール用接着剤 |
JPH0776677A (ja) * | 1993-06-01 | 1995-03-20 | Natl Starch & Chem Investment Holding Corp | 流れ性の向上した段ボール用耐水性高アミロース接着剤 |
JPH07223285A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Ikeda Bussan Co Ltd | ダンボールおよび内装材 |
-
1984
- 1984-07-10 JP JP59141400A patent/JPS6121979A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03150267A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-26 | Eagle Ind Co Ltd | 炭化ケイ素質摺動材 |
JPH0711213A (ja) * | 1993-06-01 | 1995-01-13 | Natl Starch & Chem Investment Holding Corp | 完全天然デンプンベースの耐水性段ボール用接着剤 |
JPH0776677A (ja) * | 1993-06-01 | 1995-03-20 | Natl Starch & Chem Investment Holding Corp | 流れ性の向上した段ボール用耐水性高アミロース接着剤 |
JPH07223285A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Ikeda Bussan Co Ltd | ダンボールおよび内装材 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6337069B2 (ja) | 1988-07-22 |
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