JPS61227968A - 炭化珪素質焼結体及びその製法 - Google Patents
炭化珪素質焼結体及びその製法Info
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- JPS61227968A JPS61227968A JP60068411A JP6841185A JPS61227968A JP S61227968 A JPS61227968 A JP S61227968A JP 60068411 A JP60068411 A JP 60068411A JP 6841185 A JP6841185 A JP 6841185A JP S61227968 A JPS61227968 A JP S61227968A
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- silicon carbide
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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、機械的強度が高（そして靭性の向上した炭化
珪素質焼結体及びその製法に関するものである。
珪素質焼結体及びその製法に関するものである。
（従来の技術及び問題点）
炭化珪素質焼結体はＩｔ酸化性、耐蝕性、耐熱性、耐熱
衝撃性、高温強度等の種々の優れた特性を有するため、
高温がスタービン用部品、自動車エンジン用部品、耐蝕
部材などとして好適な材料である。
衝撃性、高温強度等の種々の優れた特性を有するため、
高温がスタービン用部品、自動車エンジン用部品、耐蝕
部材などとして好適な材料である。
しかしながら、従来から提供されている炭化珪素質焼結
体には、機械的強度（曲げ強度）及び靭性（臨界応力拡
大係数Ｋ 、ｃ）が共に優れたものはない。
体には、機械的強度（曲げ強度）及び靭性（臨界応力拡
大係数Ｋ 、ｃ）が共に優れたものはない。
例えば、ボロン（Ｂ）及びカーボン（Ｃ）添加系では上
記強度が４０〜５０ＫＢ／＋ａ＋ａ”（４点曲げ強度）
と通常の値を有しているが、靭性において約３８ Ｎ
／ ｍ ３１２と劣っている。
記強度が４０〜５０ＫＢ／＋ａ＋ａ”（４点曲げ強度）
と通常の値を有しているが、靭性において約３８ Ｎ
／ ｍ ３１２と劣っている。
（問題を解決するための手段）
本発明者は以上の点に鑑み研究の結果、機械的強度が高
くかつ靭性も向上した炭、化珪素質焼結体を開発した。
くかつ靭性も向上した炭、化珪素質焼結体を開発した。
すなわち本発明は、粒界相に酸化アルミニウム（＾１）
及び／又はイツトリウム（Ｙ）の化合物を含む実質的に
α−ＳｉＣを主体とする焼結体であって、該焼結体中の
結晶主体が１０μ蘭以下の微細な等結晶ａ −ＳｉＣで
構成されていることを特徴とする炭化珪素質焼結体と、
酸化アルミニウムを１〜７重量％と、酸化イツトリウム
を０．１〜５重量％と、二酸化珪素を１〜５重量％と、
残部がα−ＳｉＣとからなる混合粉体を平均粒径１．０
μ論以下に粉砕後成形して得られた圧粉成形体を、非酸
化性雰囲気中において１８００〜１９５０℃で常圧焼成
することを特徴とする炭化珪素質焼結体の製法、である
。
及び／又はイツトリウム（Ｙ）の化合物を含む実質的に
α−ＳｉＣを主体とする焼結体であって、該焼結体中の
結晶主体が１０μ蘭以下の微細な等結晶ａ −ＳｉＣで
構成されていることを特徴とする炭化珪素質焼結体と、
酸化アルミニウムを１〜７重量％と、酸化イツトリウム
を０．１〜５重量％と、二酸化珪素を１〜５重量％と、
残部がα−ＳｉＣとからなる混合粉体を平均粒径１．０
μ論以下に粉砕後成形して得られた圧粉成形体を、非酸
化性雰囲気中において１８００〜１９５０℃で常圧焼成
することを特徴とする炭化珪素質焼結体の製法、である
。
本発明の炭化珪素質焼結体は機械的強度が高いものであ
って常温における３点曲げ強度は６０ｋｇ／１２以上で
あるが、その理由は焼結体が主に、結晶長手方向の平均
粒径が１０μ−以下の微細な等結晶（アスペクト比３以
下）ｃｒ −Ｓ ｉＣで構成されている均質な結晶組織
であるため、応力集中が起こらず、そのために曲げ強度
が高められているものと考えられる。
って常温における３点曲げ強度は６０ｋｇ／１２以上で
あるが、その理由は焼結体が主に、結晶長手方向の平均
粒径が１０μ−以下の微細な等結晶（アスペクト比３以
下）ｃｒ −Ｓ ｉＣで構成されている均質な結晶組織
であるため、応力集中が起こらず、そのために曲げ強度
が高められているものと考えられる。
また本発明の焼結体は靭性の向上したものであって、臨
界応力拡大係数Ｋ ＋ｃ（ＭＮ／ｍ３ｈ）が５以上であ
るが、これは理由は明らかでないけれども、粒界に液相
が残存し、クラックはこの粒界を選択的に伸展するため
、分岐及ゾジグザグな経路をとることによりエネルギー
が消費される。即ち、本発明ではアスペクト比が３以下
で、１０μｌ以下の微細な結晶組織であるため、クラッ
クが伸びる経路はより複雑なジグザグ経路となり、エネ
ルギーの消費がより多くなる。その結果として靭性が向
上したものと考えられる。
界応力拡大係数Ｋ ＋ｃ（ＭＮ／ｍ３ｈ）が５以上であ
るが、これは理由は明らかでないけれども、粒界に液相
が残存し、クラックはこの粒界を選択的に伸展するため
、分岐及ゾジグザグな経路をとることによりエネルギー
が消費される。即ち、本発明ではアスペクト比が３以下
で、１０μｌ以下の微細な結晶組織であるため、クラッ
クが伸びる経路はより複雑なジグザグ経路となり、エネ
ルギーの消費がより多くなる。その結果として靭性が向
上したものと考えられる。
そしてまた、本発明では焼成温度が非加圧法としてはか
なり低いが、これは主に含有５ｉｎ２の液相形成能力に
よるものと考えられ、混合粉体の平均粒径が１．０μ−
以下と微細であり、また焼成温度が低くできるので焼成
中における粒成長が抑制され、したがって焼結体中の結
晶主体が１０μ論以下の微細な等結晶Ｑ−ＳｉＣで構成
されるものと考えられる。
なり低いが、これは主に含有５ｉｎ２の液相形成能力に
よるものと考えられ、混合粉体の平均粒径が１．０μ−
以下と微細であり、また焼成温度が低くできるので焼成
中における粒成長が抑制され、したがって焼結体中の結
晶主体が１０μ論以下の微細な等結晶Ｑ−ＳｉＣで構成
されるものと考えられる。
次に、本発明で規定する成分及び範囲限定につぃて説明
する。
する。
本発明における各組成の重を比を、＾１□Ｏ１を１〜７
重量％としたのは、１％より少ないと焼結作用が不充分
で緻密な焼結体が得られず、７重１％を越えると焼成物
の分解が激しく形状が保でな（なるからであり、Ｙ２Ｏ
３を０．１〜５重量％とじたのは０．１％より少ないと
、焼結が進まず充分な緻密体が得られなく 、５％より
多いと緻密化は進むが分解が激しく焼結体内部にボアが
発生して強度劣化の原因となるからである。
重量％としたのは、１％より少ないと焼結作用が不充分
で緻密な焼結体が得られず、７重１％を越えると焼成物
の分解が激しく形状が保でな（なるからであり、Ｙ２Ｏ
３を０．１〜５重量％とじたのは０．１％より少ないと
、焼結が進まず充分な緻密体が得られなく 、５％より
多いと緻密化は進むが分解が激しく焼結体内部にボアが
発生して強度劣化の原因となるからである。
また５ｉＯｚを１〜５重量％とじたのは、５％より多い
と焼成時の分解が激しくボアの発生が見られ高強度な焼
結体が得られないからであり、それを少なくとも１％の
必須成分としたのは前述したごとく、焼結体を無加圧で
かつ比較的低温焼成で得るようにするためである。
と焼成時の分解が激しくボアの発生が見られ高強度な焼
結体が得られないからであり、それを少なくとも１％の
必須成分としたのは前述したごとく、焼結体を無加圧で
かつ比較的低温焼成で得るようにするためである。
更に本発明の焼成法において配合成分を発明要旨のとお
りの数値範囲としたのは、そうした範囲のものを１８０
０〜１９５０℃で焼成することにより前記木登Ｉｌｌの
橙詰儂−４ｒ椙ムｈスためで本り棹虚進守については、
１８００℃より低温で行うと焼結が満足できる程に進ま
ず、 １９５０℃以上では焼成物め分解が激しくなって
ボイドが発生してしまう。
りの数値範囲としたのは、そうした範囲のものを１８０
０〜１９５０℃で焼成することにより前記木登Ｉｌｌの
橙詰儂−４ｒ椙ムｈスためで本り棹虚進守については、
１８００℃より低温で行うと焼結が満足できる程に進ま
ず、 １９５０℃以上では焼成物め分解が激しくなって
ボイドが発生してしまう。
なお非酸化性雰囲気中で焼成するのは、酸化性雰囲気で
焼成するとＳｉＣＩＪ’ｌＶｔ化されて多量の５ｉ（ｌ
ｚを生成してしまうからである。
焼成するとＳｉＣＩＪ’ｌＶｔ化されて多量の５ｉ（ｌ
ｚを生成してしまうからである。
そしてまた、原料粉末を平均粒径１，０μｍ以下とした
のは、１μｍ以上であると焼結がし辛く、焼結助剤添加
量を増す必要があるが、それに伴い焼成時の分解が激し
くなり、ボアの発生原因となり本発明の一目的である高
強度高緻密体が得られないためである。
のは、１μｍ以上であると焼結がし辛く、焼結助剤添加
量を増す必要があるが、それに伴い焼成時の分解が激し
くなり、ボアの発生原因となり本発明の一目的である高
強度高緻密体が得られないためである。
（実施例）
例１：
炭化珪素（ａ−Ｓ ｉＣ１乎均粒径０，４μＷ）粉末に
アルミナ（平均粒径０．６μｍ）粉末及び酸化イツトリ
ウム（０，６μｌｌ１）粉末、二酸化珪素（平均粒径０
．１μｌｌ１）粉末を表１に示すとおり配合した。
アルミナ（平均粒径０．６μｍ）粉末及び酸化イツトリ
ウム（０，６μｌｌ１）粉末、二酸化珪素（平均粒径０
．１μｌｌ１）粉末を表１に示すとおり配合した。
この配合粉末をボットミルにて２４時間、エタノール溶
媒を用いて湿式混合を行った後、得られた混金粉末にポ
リビニルアルコール等の成形用バインダーを加えて乾燥
造粒し、それを原料として金型に入れ成形圧ｉｔ／ｃｍ
２でプレス成形して成形体を得た。成形体は脱バインダ
ー処理後、アルゴンガス雰囲気中で第１表に示す焼成温
度下で無加圧焼成し、試料１〜１９を得た。
媒を用いて湿式混合を行った後、得られた混金粉末にポ
リビニルアルコール等の成形用バインダーを加えて乾燥
造粒し、それを原料として金型に入れ成形圧ｉｔ／ｃｍ
２でプレス成形して成形体を得た。成形体は脱バインダ
ー処理後、アルゴンガス雰囲気中で第１表に示す焼成温
度下で無加圧焼成し、試料１〜１９を得た。
得られた試料の結晶組織と粒径、常温強度（４点曲げ強
度）、圧痕法で求めた靭性値（Ｋ ＋ｃ）及びアルキメ
デス法で求めた焼結体の比重を測定した結果を表１に示
す。
度）、圧痕法で求めた靭性値（Ｋ ＋ｃ）及びアルキメ
デス法で求めた焼結体の比重を測定した結果を表１に示
す。
表１に記載のデータは本発明範囲のものと、範囲外のも
のを表しており、Ｎｏ１〜６，１０〜１２は本発明範囲
外のものである。
のを表しており、Ｎｏ１〜６，１０〜１２は本発明範囲
外のものである。
該”データから明らかなように、本発明の試料番号７〜
９．１３〜１９は、強度（６０Ｋｇ／ｍａ＋”以上）及
び靭性（７４Ｎ／−３／２ ＝ ５以上）に優れている
。 しかし表１のデータから判るように試料番号１〜６
．１０〜１２のものは、成分組成が本発明の範囲から逸
脱するものであって、焼結体の強度、靭性又は電気比抵
抗が悪かったり、焼結が不充分であるものや焼結体の分
解が激しくボイドが生じていたりしている。
９．１３〜１９は、強度（６０Ｋｇ／ｍａ＋”以上）及
び靭性（７４Ｎ／−３／２ ＝ ５以上）に優れている
。 しかし表１のデータから判るように試料番号１〜６
．１０〜１２のものは、成分組成が本発明の範囲から逸
脱するものであって、焼結体の強度、靭性又は電気比抵
抗が悪かったり、焼結が不充分であるものや焼結体の分
解が激しくボイドが生じていたりしている。
例２：
なお、ＳｉＣは導電性に優れ、放電加工が可能なため、
精密な微細加工が要求される、例えば精密な微細孔を有
する噴射ノズルなどの用途に適している材料で知られて
いるが、添加組成の重量比又は混合等の条件により導電
率（電気比抵抗）にがなりの差が生じる。したがって、
前記試料７〜９及び１３〜１９についてその電気比抵抗
を測定してみたところ各々多少のバラツキはあるものの
、いずれも１０Ω・Ｃ鶴以下の値を示しており、放電加
工が充分可能であることが分かった。
精密な微細加工が要求される、例えば精密な微細孔を有
する噴射ノズルなどの用途に適している材料で知られて
いるが、添加組成の重量比又は混合等の条件により導電
率（電気比抵抗）にがなりの差が生じる。したがって、
前記試料７〜９及び１３〜１９についてその電気比抵抗
を測定してみたところ各々多少のバラツキはあるものの
、いずれも１０Ω・Ｃ鶴以下の値を示しており、放電加
工が充分可能であることが分かった。
（発明の効果）
以上本発明によれば、従来例に比して比較的低温の１８
００〜１９５０℃の焼成温度で目的とする焼結体が得ら
れ、得られた焼結体は以下の優れた特性を有するもので
あって、従来にないものである。
００〜１９５０℃の焼成温度で目的とする焼結体が得ら
れ、得られた焼結体は以下の優れた特性を有するもので
あって、従来にないものである。
すなわち、機械的強度が常温のＪＩＳＡ点曲げ強度で８
０Ｋｇ／ｍｏ＋”以上であり、靭性は臨界応力拡大係数
Ｋ 、ｃ（８８７ａｍコ′２）として５以上である。
０Ｋｇ／ｍｏ＋”以上であり、靭性は臨界応力拡大係数
Ｋ 、ｃ（８８７ａｍコ′２）として５以上である。
なお、導電性については電気比抵抗が１０Ω・ｃｌＩ＋
以下であることが理解されたが、因に、ボロン−炭素系
焼結助剤を用いた一般の炭化珪素質焼結体のそれが１０
５″′″６Ω・Ｃ鴫であることと比較すると格段の差が
ある。
以下であることが理解されたが、因に、ボロン−炭素系
焼結助剤を用いた一般の炭化珪素質焼結体のそれが１０
５″′″６Ω・Ｃ鴫であることと比較すると格段の差が
ある。
Claims (2)
- （１）粒界相に酸化アルミニウム（Ａｌ）及び／又はイ
ットリウム（Ｙ）の化合物を含む実質的にα−ＳｉＣを
主体とする焼結体であって、該焼結体中の結晶主体が１
０μｍ以下の微細な等軸晶α−ＳｉＣで構成されている
ことを特徴とする炭化珪素質焼結体。 - （２）酸化アルミニウムを１〜７重量％と、酸化イット
リウムを０．１〜５重量％と、二酸化珪素を１〜５重量
％と、残部がα−ＳｉＣとからなる混合粉体を平均粒径
１．０μｍ以下に粉砕後成形して得られた圧粉成形体を
、非酸化性雰囲気中において１８００〜１９５０℃で常
圧焼成することを特徴とする炭化珪素質焼結体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068411A JPH0712980B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | 炭化珪素質焼結体及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068411A JPH0712980B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | 炭化珪素質焼結体及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227968A true JPS61227968A (ja) | 1986-10-11 |
| JPH0712980B2 JPH0712980B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=13372905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60068411A Expired - Lifetime JPH0712980B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | 炭化珪素質焼結体及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712980B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993006060A1 (fr) * | 1991-09-26 | 1993-04-01 | Mamoru Omori | Ceramique composite a base d'oxydes mixtes et production de cette ceramique |
| WO1997003030A1 (de) * | 1995-07-13 | 1997-01-30 | Negawatt Gmbh | Verfahren zur herstellung von elektrisch isolierendem siliziumkarbid |
| EP3301080A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-04 | Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc. | Ceramic component comprising sic and method of forming same |
| CN109803942A (zh) * | 2016-09-30 | 2019-05-24 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 陶瓷部件及其形成方法 |
-
1985
- 1985-04-02 JP JP60068411A patent/JPH0712980B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993006060A1 (fr) * | 1991-09-26 | 1993-04-01 | Mamoru Omori | Ceramique composite a base d'oxydes mixtes et production de cette ceramique |
| US5439853A (en) * | 1991-09-26 | 1995-08-08 | Omori; Mamoru | Mixed oxide composite ceramics and method of producing the same |
| WO1997003030A1 (de) * | 1995-07-13 | 1997-01-30 | Negawatt Gmbh | Verfahren zur herstellung von elektrisch isolierendem siliziumkarbid |
| EP3301080A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-04 | Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc. | Ceramic component comprising sic and method of forming same |
| CN109803942A (zh) * | 2016-09-30 | 2019-05-24 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 陶瓷部件及其形成方法 |
| JP2019529320A (ja) * | 2016-09-30 | 2019-10-17 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | セラミック構成要素およびその形成方法 |
| JP2021104928A (ja) * | 2016-09-30 | 2021-07-26 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティドＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ａｎｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ， Ｉｎｃ． | セラミック構成要素およびその形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0712980B2 (ja) | 1995-02-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |