JPS61242956A - High tenacity ceramic alloy - Google Patents

High tenacity ceramic alloy

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JPS61242956A
JPS61242956A JP61083969A JP8396986A JPS61242956A JP S61242956 A JPS61242956 A JP S61242956A JP 61083969 A JP61083969 A JP 61083969A JP 8396986 A JP8396986 A JP 8396986A JP S61242956 A JPS61242956 A JP S61242956A
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ceramic
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高靭性を有するセラミック合金に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a ceramic alloy having high toughness.

(従来の技術とその問題点) 2種またはそれ以上の金属または非金属の混合物はそれ
ぞれ金属合金または非金属合金と呼ばれており、固溶体
を生成する2種またはそれ以上の金属酸化物の混合物は
セラミック合金と記述されることが多い。後者の例とし
て安定化したあるいは一部安定化したZr0zが良く知
られている。
(Prior art and its problems) A mixture of two or more metals or non-metals is called a metal alloy or a non-metal alloy, respectively, and a mixture of two or more metal oxides forming a solid solution. is often described as a ceramic alloy. A well-known example of the latter is stabilized or partially stabilized Zr0z.

微小構造に関して、2種の基本タイプの一部安定化した
多結晶Zr0z体が従来技術において論じられてきた。
Regarding the microstructure, two basic types of partially stabilized polycrystalline Zr0z bodies have been discussed in the prior art.

第1のタイプは比較的大きなサイズ(〜30−100ミ
クロン)の正方体Zr0z粒から成り、慣例上ドーパン
トを含み、中に低含量のドーパントを有するサブミクロ
ンサイズの正方品構造をもつZ「02の沈澱物を含み、
Zr0zの沈澱物が正方晶粒の粒界に沿って大きさが約
1〜10ミクロンの単斜晶および/または正方品構造を
有し、これによってZr0gと1種または2種以上の安
定剤を有するセラミック合金から成る微小構造を生成す
る。安定剤としては通常MvOおよび/またはCaOお
よび/またはY2O3が使用される。第2のタイプの一
部安定化した多結晶2「02体はZrO2と1種または
2種以上のサブミクロン粒径の安定剤を有し最も一般的
に正方品構造を有するセラミック合金から成る。この第
2のタイプのセラミック合金は、CeO2が使用されて
きたが、Y2O3とM(10および/またはCaOの組
み4わせも使用できるが、Z r OzとYgo3の組
み合わせが多い。基本的には、任意数の希土類金属酸化
物も合金として使用される。
The first type consists of tetragonal Zr0z grains of relatively large size (~30-100 microns), customarily containing dopants, and Z'02's with a submicron-sized tetragonal structure with a low content of dopants inside. Contains sediment,
The Zr0z precipitate has a monoclinic and/or tetragonal structure with a size of approximately 1 to 10 microns along the grain boundaries of the tetragonal grains, thereby allowing Zr0g and one or more stabilizers to be combined. produce microstructures made of ceramic alloys with MvO and/or CaO and/or Y2O3 are usually used as stabilizers. A second type of partially stabilized polycrystalline 2'02 body consists of a ceramic alloy with ZrO2 and one or more submicron grain size stabilizers, most commonly having a tetragonal structure. For this second type of ceramic alloy, CeO2 has been used, but the combination of Y2O3 and M(10) and/or CaO can also be used, but the combination of ZrOz and Ygo3 is more common.Basically, , any number of rare earth metal oxides are also used as alloys.

高靭性の値を示すZr0z含有セラミック体は大きい粒
径の上記微小構造を生成するためのMgOの安定化を包
含していた。このようなセラミック体は類ビーム、シェ
ブロンノツチビーム、およびシングルエツジノツチビー
ムタイプのに7.テストによって測定する場合、10M
PaJT−の過剰な靭性値を示した。反対に、実験室の
テストでは、上記の微細粒7rOzセラミツク合金は実
質的に低い靭性値を示した。例えば、3モル%のY2O
3を含む7「02の微細粒体は約6MPagのKIGを
示し、2モル%のY2O3を用いて安定化した微細粒Z
rO2は約10M P aJi″″よりも高くない値を
示した。
ZrOz-containing ceramic bodies exhibiting high toughness values included MgO stabilization to produce the above-mentioned microstructures of large grain size. Such ceramic bodies are available in double beam, chevron notch beam, and single edge notch beam types. 10M when measured by test
PaJT- exhibited excessive toughness values. On the contrary, in laboratory tests, the fine-grained 7rOz ceramic alloy described above showed substantially lower toughness values. For example, 3 mol% Y2O
The fine grains of 7"02 containing 3 exhibited a KIG of about 6 MPag, and the fine grains Z stabilized with 2 mol% Y2O3
rO2 showed values not higher than about 10 MPaJi''''.

破壊靭性におけるこの差は微細構造によって説明するこ
とができる。従って、上述のように、大きい粒径のセラ
ミック体は正方品構造を有するサブミクロンサイズの沈
澱物を含むだけでなく、粒界に沿つて正方品および/ま
たは単斜晶構造を有する大きいサイズ(〜1−10ミク
ロン)の沈澱物を含む。大きい粒径の沈澱物の正方品構
造は、セラミック体の製造温度から冷却する間に単斜晶
多形体に変化することができ、あるいは伝播亀裂によっ
て生じる応力場に変化することができる。単斜晶系構造
に変化した立方体のZl”Oxの粒界に沿って、これら
の比較的大きい寸法の沈澱物は、正方体粒内の一層小さ
いナイスの正方晶構造の沈澱物を単斜晶形状に変化させ
るように働くことができる高応力の領域である。光学電
子顕微鏡の検査では、伝4亀裂の回りに(大きい粒子お
よび小さい粒子の)変化した沈澱物の大きい、すなわち
〜100ミクロンの帯域の存在を示した。これが高靭性
への上昇を示す変化の大きい帯域である。
This difference in fracture toughness can be explained by the microstructure. Therefore, as discussed above, large grain size ceramic bodies not only contain submicron-sized precipitates with a tetragonal structure, but also large size precipitates with a tetragonal and/or monoclinic structure along the grain boundaries. ~1-10 microns). The tetragonal structure of the large grain size precipitate can change to a monoclinic polymorph during cooling from the production temperature of the ceramic body, or to a stress field caused by a propagating crack. Along the grain boundaries of the cubic Zl"Ox transformed into a monoclinic structure, these relatively large sized precipitates change the smaller size of the nice tetragonal precipitates within the tetragonal grains into a monoclinic shape. Optical electron microscopy examination reveals large, i.e. ~100 micron bands of altered precipitate (of large and small particles) around the crack. This is a band with large changes indicating an increase in toughness.

反対に、第2のタイプの一部安定化したZrO2体のミ
クロ構造は、粒径が全く均一であり、点火温度、焼結温
度での時間、出発バッチの物資の粒径および組成に依存
し、約0.3−1ミクロンの間で変化する。各正方品粒
子は単一の沈澱物として働くので、微細粒子の沈澱物は
生成しない。粒界に沿った大きいタイプの沈澱物の発生
がない。
On the contrary, the microstructure of the second type of partially stabilized ZrO2 bodies is quite uniform in grain size and depends on the ignition temperature, time at sintering temperature, grain size and composition of the materials of the starting batch. , varies between about 0.3-1 micron. Since each square particle acts as a single precipitate, no fine particle precipitate is formed. There is no occurrence of large type precipitates along grain boundaries.

その結果、このタイプのセラミック体において伝播する
亀裂の囲りの変化帯域は4ミクロンまたはそれ以下の程
度であるに過ぎない。靭性のレベルは直接、変化帯域の
ディメンションの平方根に比例しなければならない。2
つのタイプのセラミック体に関し上記の靭性の測定は女
性的に前述の予測を証明している。
As a result, the variation zone around a propagating crack in this type of ceramic body is only of the order of 4 microns or less. The level of toughness must be directly proportional to the square root of the dimension of the band of variation. 2
The toughness measurements described above for two types of ceramic bodies generally confirm the aforementioned predictions.

(問題点を解決するための手段) YNb & 、YTa O& 、MNI)04 、およ
びMTaOa(式中のMは+3の原子価をもつ多数の希
土類元素を示す)で表される化合物は室温(R。
(Means for solving the problem) Compounds represented by YNb&, YTaO&, MNI)04, and MTaOa (M in the formula represents a large number of rare earth elements with a valence of +3) are heated at room temperature (R .

T、)で単斜晶構造を有し、高温で正方晶構造を有する
化合物である。
It is a compound that has a monoclinic structure at T, ) and a tetragonal structure at high temperatures.

細かく粉砕した一部安定化したZr0g物体において単
斜晶Zr0zの生長に対する容易な核発生が欠番ノると
、伝播亀裂の広力の場において変化できる粒子の数が制
限され、順に達成され得る靭性のレベルを制限すること
が考えられる。本発明はYNbO4および/またはYT
aOaおよび/またはMNjlOaおよび/またはMT
aO<を一部安定化したZ「02本体に導入することに
よって、少ない第2相または固溶体として、単斜晶Zr
o2の核発生を一層容易にすると共に、室温にて正方晶
の結晶構造を維持することを基礎としている。この容易
な核発生は以下に示す3種の仮定した機構の1種または
2種以上によって、最終生成物の靭性を改良することが
できる。
The lack of easy nucleation for monoclinic Zr0z growth in finely ground, partially stabilized Zr0g bodies limits the number of grains that can be varied in the wide force field of a propagating crack, which in turn limits the toughness that can be achieved. It is possible to limit the level of The present invention relates to YNbO4 and/or YT
aOa and/or MNjlOa and/or MT
By introducing a partially stabilized Z'O2 into the main body, monoclinic Zr can be introduced as a small second phase or solid solution.
The basic idea is to make the nucleation of o2 easier and to maintain the tetragonal crystal structure at room temperature. This easy nucleation can improve the toughness of the final product through one or more of three hypothesized mechanisms:

第1の機構では、得られた物質が2相から成り、1相は
高レベルのYNb 04および/またはYTaOaおよ
び/またはMNbOiおよび/またはMTa Oaを含
有し、冷却時または伝播亀裂の応力部分において単斜晶
シンメトリ−に変化する。
In the first mechanism, the resulting material consists of two phases, one containing high levels of YNb 04 and/or YTaOa and/or MNbOi and/or MTa Oa, on cooling or in the stressed part of the propagating crack. Changes to monoclinic symmetry.

この変化は、2相間の粒界に沿った変化双晶の端部から
の転位および局部の高応力部分の発生によって、または
単純に全体の粒子と会合した応力部分によって、特に変
化時の容量変化が負である場合に、ZrO2に富んだ相
の隣接粒子の変化を助長する。第1の二者間の選択では
、YNbOaおよび/またはYTaOiおよび/または
MNb 04および/またはMTaO*の含量の高い各
粒子は、立方体Zr0zの粒界に沿って大きい寸法の沈
澱物と似た方法で、Zr0z  MoO系における組成
を有するセラミック合金の微細構造において見られたよ
うに挙動する。
This change can be caused by dislocations along the grain boundaries between the two phases and by the generation of local high stress areas from the edges of the change twins, or simply by stress areas associated with the entire grain, especially the change in capacitance during the change. is negative, favoring the transformation of adjacent grains of the ZrO2-rich phase. In the first binary choice, each grain with a high content of YNbOa and/or YTaOi and/or MNb 04 and/or MTaO* is distributed in a manner similar to large-sized precipitates along the grain boundaries of cubic Zr0z. , behaves as seen in the microstructure of ceramic alloys with compositions in the Zr0z MoO system.

第2の機構では、得られた物質は単一相固溶体から成り
、YNI)Oaおよび/またはYTaOmおよび/また
はMNbOaおよび/またはMTao4は単斜晶相の生
成に対する弾性エネルギーバリヤを低くするように、固
溶体の正方晶相および申斜晶相の異方性熱膨張率および
格子定数を調整し、あるいはYNI)Otおよび/また
はYTaO4および/またはMNI)Onおよび/また
はMTaomは格子定数を「低り」シ、これによって弾
性定数およびペイエルス応カバリヤを引下げ、従って結
局、亀裂の応力部分における単斜晶系のZragの成長
と満足すべき核発生の可能性を増加すると共に、その結
果として靭性を高める。
In the second mechanism, the resulting material consists of a single-phase solid solution in which YNI)Oa and/or YTaOm and/or MNbOa and/or MTao4 lower the elastic energy barrier to the formation of the monoclinic phase. Adjust the anisotropic thermal expansion coefficient and lattice constant of the tetragonal and monoclinic phases of the solid solution, or YNI)Ot and/or YTaO4 and/or MNI)On and/or MTaom "lower" the lattice constant. This lowers the elastic constant and the Peyerls response barrier, thus ultimately increasing the probability of monoclinic Zrag growth and satisfactory nucleation in the stressed portion of the crack, and thus increasing the toughness.

第3の機構は、スビノダル分解または定められた方法に
よって単−粒子内に2相を形成し、上述の211の機構
間の中間に示されるようなセラミック合金の製造を含む
A third mechanism involves the formation of two phases within a single particle by Subinodal decomposition or defined methods, producing a ceramic alloy as shown intermediate between the 211 mechanisms described above.

走査電子顕微鏡および透過電子顕微鏡による本発明の生
成物の研究では、若干の物質の組成は2和から成ること
が示されたが、第2および第3の仮定した機構も実施可
能である。従って、最終生成物の改良された靭性を基礎
とする最終機構は解明されなかった。
Although studies of the products of the invention by scanning and transmission electron microscopy have shown that the composition of some materials consists of a binary sum, the second and third postulated mechanisms are also viable. Therefore, the final mechanism underlying the improved toughness of the final product was not elucidated.

本発明の好適例は、0.9〜9モル%のYO3/2を用
いて一部安定化したZrO2に、次に示すそれぞれの範
囲から誘導された全体で約0.5〜8モル%のYNbO
aおよび/またはYTa 04を添加するが、YNI)
04および/またはYTaOiは酸化物を基準とした重
量%で示され、0.5〜76%のNb2O5および/ま
たは0.85〜12%のTa205から成る0、5〜1
2%のNbzOs+Tadosおよび2.4〜12.9
% (7) Y z O3e 含量、Al2O3のよう
な第3のマトリックス物質中の主な第2相、多数の希土
類酸化物およびMgO。
Preferred embodiments of the present invention include ZrO2 partially stabilized with 0.9-9 mol% YO3/2, with a total of about 0.5-8 mol% derived from each of the following ranges: YNbO
a and/or YTa 04, but YNI)
04 and/or YTaOi are expressed in weight percent based on oxide and consist of 0.5-76% Nb2O5 and/or 0.85-12% Ta205.
2% NbzOs+Tados and 2.4-12.9
% (7) Y z O3e content, the main second phase in the third matrix material such as Al2O3, numerous rare earth oxides and MgO.

CaOおよびSow’sは同じ働きをするので、正方晶
系マトリックスからの単斜晶Zr 02の核発生および
または正方晶Zr0zの核発生を改良する。従って、こ
れらの元素はモルを基礎としてYNb 04および/ま
7CはYTaOnにおいてイツトリウムを置換すること
ができる。実施可能な希土類酸化物はLa 203. 
Ce 02 、Cez O3、Prz03.Nb2O3
,5IzO3,Euz Os 、 Gd 20a 、 
Tb z O3,Dy 20s 。
CaO and Sow's perform the same function and thus improve the nucleation of monoclinic Zr 02 and/or tetragonal Zr 0z from the tetragonal matrix. Therefore, on a molar basis, YNb 04 and/or 7C can replace yttrium in YTaOn. A viable rare earth oxide is La 203.
Ce 02 , Cez O3, Prz03. Nb2O3
,5IzO3,EuzOs,Gd20a,
Tb z O3, Dy 20s.

Hog 03 、Erg O3,Ta203 、Ybz
 03、およびLu z O3を含むと共に、これらの
カチオンは+3の原子価を示し、イツトリウムカチオン
の置換は1:1で行われ、+2の原子価をもつこれらの
カチオンに対し3個の一部2のカチオンを2個の+3の
イツトリウムカチオンと置換する。
Hog 03, Erg O3, Ta203, Ybz
03, and Lu z O3, and these cations exhibit a valence of +3, the substitution of the yttrium cations is 1:1, and for these cations with a valence of +2, 3 parts Replace the 2 cation with two +3 yttrium cations.

若干の組成物に対して、ニオベートおよび/またはタン
タレートは分離相の化学を支配することができ、これは
最終の焼結した生成物を電子顕微鏡で検査することによ
って確かめられ、またZrO2の部分的な安定化はYz
 O3,CeO2、MgOおよびCaOのような既知の
安定剤の存在によって行われることが理解されるであろ
う。
For some compositions, niobate and/or tantalate can dominate the chemistry of the separate phase, as confirmed by electron microscopy of the final sintered product, and a partial presence of ZrO2 The stabilization is Yz
It will be appreciated that this is done through the presence of known stabilizers such as O3, CeO2, MgO and CaO.

さらに説明すると、0.5〜8モル%(〜1−15重量
%)のYNbO4を生成するために必要な過剰のYO3
/2はZr0gを部分的に安定化するように含ませるこ
とができる。従って、全量が12.9重量%のY2O3
はZr0gを部分的に安定化し、さらにZr 02−8
モル%YO3/2−8モル%YNbOaのような組成に
対し、14.1重量%のYNbO4を供給する必要があ
る。14.1重量%のYNbobのこの組成に対し、7
.6重量%のNbzO5が必要である。
To further explain, the excess YO3 required to produce 0.5-8 mol% (~1-15 wt%) YNbO4
/2 can be included to partially stabilize Zr0g. Therefore, the total amount is 12.9% by weight Y2O3
partially stabilizes Zr0g and further stabilizes Zr02-8
For a composition such as mol % YO3/2-8 mol % YNbOa, it is necessary to provide 14.1 wt % YNbO4. For this composition of 14.1 wt% YNbob, 7
.. 6% by weight NbzO5 is required.

次の説明として、Zr0t8モル%YOs/l−8モル
%YTaOaから成る生成物に対し、123重量%のY
z O3が°必要であり、一層大きい分子量のTa 2
0sによれば、12.0重量%のTa206が必要であ
る。
For the following explanation, for a product consisting of Zr0t8 mol% YOs/l-8 mol% YTaOa,
z O3 is required and the larger molecular weight Ta2
According to 0s, 12.0% by weight of Ta206 is required.

第3の例として、Zr0z  1モル%YO3/z−8
モル%YTaOnのような組成物に対し、約7.3重量
%のY2O3と12.71 ffi%のTar’sが必
要である。
As a third example, Zr0z 1 mol% YO3/z-8
For a composition such as mole % YTaOn, approximately 7.3 wt% Y2O3 and 12.71 ffi% Tar's are required.

一層経済的に使用するために、MgOおよび/またはC
aOを使用してZrO2を安定化させることができる。
For more economical use, MgO and/or C
aO can be used to stabilize ZrO2.

同様に、過剰の上記希土類酸化物を安定化を目的として
使用することができるが、このようにするためのコスト
は非常に高くする。
Similarly, an excess of the rare earth oxides mentioned above can be used for stabilization purposes, but the cost of doing so becomes very high.

本発明の最終生成物の電子顕微鏡、電子回折。Electron microscopy, electron diffraction of the final product of the invention.

およびXa回折による研究では、正方晶Zr0z。and tetragonal Zr0z when studied by Xa diffraction.

立方体Zr 02および単斜晶Zr Ox 、並びにニ
オベートおよび/またはタンタレートによって支配され
る第2相の存在を示した。この相の組成は、実際に、本
発明生成物の全体の組成と粒径と共に変化する相の組成
および金相のレベルと共に、2r O2、Yt O3お
よびNbzOsおよび/またはTa205の濃度を変化
する固溶体であることが理解されるであろう。
It showed the presence of cubic Zr 02 and monoclinic Zr 0x as well as a second phase dominated by niobate and/or tantalate. The composition of this phase is in fact a solid solution with varying concentrations of 2r O2, Yt O3 and NbzOs and/or Ta205, with the phase composition and the level of the gold phase varying with the overall composition and particle size of the inventive product. It will be understood that

本発明のセラミック合金は硬い耐火セラミックの靭性を
高めるために極めて有用である。従って、これら5容量
%の少量の合金が実質的に靭性を改善する。即ち、セラ
ミックマトリックスは95容陽%までの生成物から成る
。このようなセラミックマトリックスの例はα−アルミ
ナ、β−アルミナ。
The ceramic alloys of the present invention are extremely useful for increasing the toughness of hard refractory ceramics. Therefore, these small amounts of 5% by volume of alloy substantially improve toughness. That is, the ceramic matrix consists of up to 95% product by volume. Examples of such ceramic matrices are α-alumina and β-alumina.

β″−アルミナ、ALz 03 Cr z O3固溶体
β″-Alumina, ALz 03 Cr z O3 solid solution.

ムライト、シアロン、ナシコン、シリコンカーバイド、
窒化シリコンスピネル、チタニウムカーバイド、ニホウ
化チタン、ジルコン、およびジルコニウムカーバイドを
含む。
Mullite, Sialon, Nasicon, Silicon Carbide,
Includes silicon nitride spinel, titanium carbide, titanium diboride, zircon, and zirconium carbide.

7r Oz  YOs/z   YNb 04が50容
量%またはこれ以下のレベル程度でアルミナのようなマ
トリックス物質中に存在する場合、YNb Oaを生成
するために使用され量を超過する分量の(部分的に安定
化するために使用される)ZrOz−YNb 04相中
のYoV2を0.1モル%以下まで引下げることができ
、これらの組成は靭性を高めることができることを理解
されなければならない。
When 7r Oz YOs/z YNb 04 is present in a matrix material such as alumina at levels as low as 50% by volume or less, an amount in excess of the amount used to produce YNb Oa (partially stabilized) It must be understood that the YoV2 in the ZrOz-YNb04 phase (used for

また本発明のセラミック合金は耐火ファイバおよび/ま
たはホイスカを含有する強靭な複合体を生成する際に有
効である。一般に、ファイバおよびホイスカは生成物の
約80容量%までを含む。A9Lt−03,シリコンオ
キシカーバイド、ムライト。
The ceramic alloys of the present invention are also useful in producing tough composites containing refractory fibers and/or whiskers. Generally, the fibers and whiskers comprise up to about 80% by volume of the product. A9Lt-03, silicon oxycarbide, mullite.

スピネル、窒化シリコン、A5!、N、Ba C,BN
Spinel, silicon nitride, A5! , N, Ba C, BN
.

zr Ox 、ジルコン、およびSiCは有用なファイ
バおよびボイス力の例である。
zrOx, zircon, and SiC are examples of useful fibers and voice forces.

トIf 02 オよヒHr Ot  Zr Og 固溶
体ハca O,MOO,Yt 03および希土類酸化物
で部分的に安定化することができるが、これらの部分的
に安定化した物質、特に高いHf0zレベルをもつ物質
において正方晶相は室温で単斜晶相に変化する場合が多
い。これらの因子のため、HfO2およびト4f Ot
 −Z r Ox WIIlB体をYNbO<および/
またはYTaOaおよびその類似物を用いてz「02に
似た方法で強靭にすると共に部分的に安定化することが
でき、高靭性の合金を生成し、順に、セラミックマトリ
ックスおよび/または耐火ファイバおよび/またはホイ
スカ含有の物体に混入し、さらにその靭性を改良する。
Although solid solutions can be partially stabilized with O, MOO, Yt 03 and rare earth oxides, these partially stabilized materials, especially at high Hf0z levels, In many cases, the tetragonal phase changes to the monoclinic phase at room temperature. Because of these factors, HfO2 and To4fOt
−Z r Ox WIIlB body as YNbO< and/
or YTaOa and its analogs can be toughened and partially stabilized in a manner similar to Z'02, producing high-toughness alloys, which in turn can be combined with ceramic matrices and/or refractory fibers and/or Or mixed into whisker-containing objects to further improve their toughness.

従来技術と本発明の 較 米国特許第3,522,604号は、3〜10重量%(
7)CaQと2〜15重量%のNbtO!1から成る5
〜20重量%のCa Q−Nb t Os e用いT、
170G” 〜2100℃にてこのような組成物を焼成
して安定化したZrO2を含有する耐火体の製造を開示
しているが、この焼成温度は本発明で用いる焼結温度よ
りはるかに高い温度である。最終生成物のX線回折分析
は約10〜20重機%の単斜晶ZrO2および残りの立
方晶Zr0iの存在を同定した。反対に、本発明により
得られた焼結した生成物の電子顕微鏡、m子回折、およ
びX線口折の研究は、大部分の組成物において正方晶相
のがなりの分量のZr0tおよび本発明の範囲に含まれ
た全組成物において少なくとも小さいmiの正方晶相の
存在を示した。さらに、本発明生成物の電子顕微鏡での
研究は、大部分の組成物に対しニオベートおよび/また
はタンタレートに富んだ相の存在を同定し、並びにZr
O2に富んだ成分が正方品結晶構造を示し、これらの情
況が本発明生成物の変化する靭性に必要なミクロ構造を
与えることを同定した。
Comparison of the prior art and the present invention U.S. Pat. No. 3,522,604 discloses that the
7) CaQ and 2-15 wt% NbtO! 5 consisting of 1
~20% by weight of CaQ-NbtOs e,
discloses the production of stabilized ZrO2-containing refractories by firing such compositions at temperatures between 170 G'' and 2100°C, which firing temperatures are much higher than the sintering temperatures used in the present invention. X-ray diffraction analysis of the final product identified the presence of about 10-20% monoclinic ZrO2 and the remaining cubic ZrOi.On the contrary, the sintered product obtained according to the present invention Electron microscopy, m-son diffraction, and X-ray optical diffraction studies have shown that a large amount of Zr0t in the tetragonal phase in most compositions and at least a small mi square in all compositions within the scope of the present invention. Additionally, electron microscopic studies of the products of the invention identified the presence of niobate- and/or tantalate-rich phases for most of the compositions, as well as Zr
It has been identified that the O2-rich components exhibit a tetragonal crystal structure and that these circumstances provide the microstructure necessary for the varying toughness of the products of the invention.

米国特許第4,266.979号は平均粒径が2〜10
ミクロンの立方晶Zr0z粒子の集合体と平均粒径が0
.2〜1ミクロンの単斜晶Z「02粒子を含むZ r 
Ot  Y203の固体電解質から成る酸素センサセラ
ミックの製造が開示されており、立方晶Zr□、の集合
体は互いに接触し、単斜晶ZrO2は立方晶Zr0zの
集合体の間の隙間に集合体として分散している。
U.S. Pat. No. 4,266.979 has an average particle size of 2 to 10
An aggregate of micron cubic Zr0z particles and an average particle size of 0
.. Zr containing monoclinic Z"02 particles of 2-1 micron
The fabrication of an oxygen sensor ceramic consisting of a solid electrolyte of Ot Y203 is disclosed, in which aggregates of cubic Zr□, are in contact with each other, and monoclinic ZrO2 is formed as aggregates in the interstices between the aggregates of cubic Zr0z. Dispersed.

Nb2O5およびTazOsについては、どこにも記述
されていない。
Nb2O5 and TazOs are not described anywhere.

米国特許第4,298,385号は、高靭性の焼結セラ
ミック製品の製造が記載されている。この製品は等方性
マトリックス、例えばAjLz O3、およびその中に
分散された少なくとも1相のセラミック埋込物質、例え
ば0.3〜7.25ミクロンの平均径を有する粒子から
成る粉末から形成されたZrO2から成る。好適例にお
いて安定化していないZrozは製品中の微小亀裂の発
生をもたらす埋込物質を含む。
US Pat. No. 4,298,385 describes the production of high toughness sintered ceramic products. The product is formed from a powder consisting of an isotropic matrix, e.g. AjLz O3, and at least one phase of ceramic embedding material dispersed therein, e.g. particles having an average diameter of 0.3 to 7.25 microns. Consists of ZrO2. In preferred embodiments, the unstabilized Zroz contains embedded material that results in the creation of microcracks in the product.

Nb2O5とTa20aについてはどこにも記載がない
There is no description anywhere about Nb2O5 and Ta20a.

米国特許第4,316,964号は構造中に正方晶zr
02の準安定粒子を混入して強靭な強いA9J20iZ
roz焼結セラミックの調製に関するものでab e 
a 2ミクロン以下の直径をもつ正方晶zr02粒子5
〜95容量%から成り、Yt O3,CeO2、Er 
z 03およびl−ago、、の群から選ばれた希土類
酸化物と残りのALzO3から成る。
U.S. Patent No. 4,316,964 has a tetragonal ZR structure in its structure.
Tough and strong A9J20iZ mixed with 02 metastable particles
Regarding the preparation of roz sintered ceramics ab e
a Tetragonal ZR02 particles with a diameter of 2 microns or less 5
Consisting of ~95% by volume, YtO3, CeO2, Er
It consists of a rare earth oxide selected from the group of z03 and l-ago, and the remainder ALzO3.

Nl12O5およびTazOsについてはどこにも記載
がない。
There is no description anywhere about Nl12O5 and TazOs.

米国特許第4,322,249号はマトリックス、例え
ばALz Os 、 Si C,または5i3N4、約
01〜5ミクロンの粒子の少なくとも1秒のセラミック
埋込物質、例えば安定化していないZr0zまたはHf
0zを全体に分散して成る焼結したまたは熱圧したセラ
ミック製品を製造することに関する。
U.S. Pat. No. 4,322,249 describes a matrix, e.g.
It relates to the production of sintered or hot-pressed ceramic articles having Oz dispersed throughout.

N1)zosおよびTazQsについてはどこにも記載
がない。
N1) There is no description anywhere about zos and TazQs.

米国特許第4,343,909号は切断道具のための挿
入物として有効なセラミック組成物が開示されている。
U.S. Pat. No. 4,343,909 discloses ceramic compositions useful as inserts for cutting tools.

この組成物は基本的には重量%で1〜15%のZr 0
2 、5〜20%のT i 82 、60〜90%のA
fLz 03.0〜2%+7)MgO,J5よヒo〜1
0%のTiQ2から成る。
The composition essentially contains 1-15% Zr 0 by weight.
2, 5-20% T i 82 , 60-90% A
fLz 03.0~2%+7) MgO, J5yo~1
Consists of 0% TiQ2.

NbzOsおよびTa2’sについてはどこにも記載が
ない。
There is no description anywhere about NbzOs and Ta2's.

米国特許第4,358,516号はβ−A Lz 03
 、β”  A 応z 03 、およびNatlxZr
zSixP3−XO!2から成る固体の電解液の製造に
関し、物体の強度と靭性は2ミクロン以下の粒径をもつ
5〜40容量%の正方晶ZrO2を混入することによっ
て改良され、その構造においてY203 、 CeO2
、Er 203 、および1−a203から選ばれた希
土類酸化物を含む。
U.S. Patent No. 4,358,516 is β-A Lz 03
, β” A response z 03 , and NatlxZr
zSixP3-XO! Regarding the production of a solid electrolyte consisting of 2, the strength and toughness of the object is improved by incorporating 5-40% by volume of tetragonal ZrO2 with a particle size of less than 2 microns, and in its structure Y203, CeO2.
, Er 203 , and 1-a203.

N1)20aおよびTazOsについてはどこにも記載
がない。
N1) 20a and TazOs are not described anywhere.

米国特許第4,366.254号は切断道具として適し
ているセラミック体の構造を記載しており、セラミック
体は4〜20容量%のZrO2、60〜90容量%のA
Q、203および周期律表第1V B族および第VB族
金属のカーバイド、窒化物、およびカーボニトリドおよ
び第VIB族金属のカーバイドの群から選ばれた3〜3
0容量%の耐大金属化合物から成る。
U.S. Pat. No. 4,366,254 describes the construction of a ceramic body suitable as a cutting tool, the ceramic body containing 4-20% by volume ZrO2, 60-90% by volume A
Q, 203 and 3 to 3 selected from the group of carbides, nitrides, and carbonitrides of Group 1V B and VB metals of the Periodic Table and carbides of Group VIB metals.
Consisting of 0% by volume large metal compound.

Nb2O3およびTa2o!1についてはどこにも記載
がない。
Nb2O3 and Ta2o! 1 is not mentioned anywhere.

米国特許第4,396,724号はA応zoa、ZrO
2およびWCから成る切断道具に有用なセラミック体を
記載している。
U.S. Patent No. 4,396,724 discloses Azoa, ZrO
2 and WC are described.

NbtOsおよびTazOsについてはどこにも記載が
ない。
There is no mention of NbtOs and TazOs anywhere.

米国特許第4,360,598号はY203  : Z
r 02のモル比が約2:98〜7:93のZrO□お
よびY2O3を主成分とする一部安定化したZrO2を
与える。この物体は正方晶zr Oxおよび立方晶Zr
O2を主成分とする混合相を有するか、または正方晶2
1”02から成る相を有する結晶粒から成り、結晶粒子
の平均径は2ミクロンより大きくない。この特許は30
モル%までのYt 03をQaO,Mo O,またはY
b20:s 、80203 、Nbzo3.および81
tO3のような希土類酸化物と任意に置換することに注
目しており、唯一の具体例ではYb2O3を含んだ希土
類酸化物の置換を行っている。従って、本発明において
定義した系内の組成物を有する最終生成物の開示がない
U.S. Patent No. 4,360,598 Y203:Z
A partially stabilized ZrO2 based on ZrO□ and Y2O3 with a molar ratio of r02 of about 2:98 to 7:93 is provided. This object consists of tetragonal Zr Ox and cubic Zr
Has a mixed phase mainly composed of O2, or has a tetragonal 2
It consists of grains with a phase consisting of 1"02, and the average diameter of the grains is not larger than 2 microns.
up to mol% of Yt 03 as QaO, MoO, or Y
b20:s, 80203, Nbzo3. and 81
The focus is on optional substitution with rare earth oxides such as tO3, and the only specific example involves substitution with a rare earth oxide containing Yb2O3. Therefore, there is no disclosure of a final product having a composition within the system defined in the present invention.

米国特許第4,507,394号は高い電気抵抗率と機
械的強度を示すジルコニアおよび/またはハフニア含有
セラミックスが引用されており、これはY03/z  
+  3c O3/z  l  8103/l  + 
 ELI  03/2  *Gd 03/2 、 Tb
 O3/l 、 Dy O3/z 、 Ho Os/1
mEr03/zeTfllOs/1eYbO3/2eL
u03/l、 Ca OおよびMaOから成る群Aの少
なくとも1成分を5〜30モル%、N b OS/2お
よび/またはT a O6/2から成る群Bの少なくと
も1成分を5〜40モル%、およびz「02およびHf
O2から成る群Cの少なくとも1成分を30〜90モル
%を主成分としており、前記セラミックスは好ましくは
次式を満足する。
U.S. Pat. No. 4,507,394 cites zirconia- and/or hafnia-containing ceramics exhibiting high electrical resistivity and mechanical strength, which are Y03/z
+ 3c O3/z l 8103/l +
ELI 03/2 *Gd 03/2, Tb
O3/l, Dy O3/z, Ho Os/1
mEr03/zeTfllOs/1eYbO3/2eL
u03/l, 5 to 30 mol% of at least one component of group A consisting of CaO and MaO, and 5 to 40 mol% of at least one component of group B consisting of NbOS/2 and/or TaO6/2. , and z “02 and Hf
The ceramic mainly contains 30 to 90 mol% of at least one component of group C consisting of O2, and preferably satisfies the following formula.

乏[4−(群Aの各成分のイオン原子価数)×(群Aの
各成分のモル数)1≦(群8の成分の全モル数) また前記セラミックスの結晶相は正方晶相を主成分とす
ることが好ましい。
In addition, the crystal phase of the ceramic is a tetragonal phase. It is preferable to use it as the main component.

この特許ではどのセラミックスも靭性が測定されていな
い。この特許の発明者は高い強度をもつセラミックスを
クレームに記載しているが、これらの物質を測定して一
番高い曲げ強度は4789/ltm2であった。前述の
米国特許第4,360,598%は主として正方晶の結
晶相のZr 0x−Yz 03セラミツクスを記載して
いる。この特許に引用された最大曲げ強さは112N9
/am+2であり、米国特許第4.507,394号に
引用された47tCJ / am ”の曲げ強さよりも
2倍高いファクタである。シュンシー・マセは2つの特
許の発明者であるので、米国特許第4.507,394
@に記載されたセラミックが関連した組成および結晶構
造の前のセラミックスよりも強度が劇的に劣ることに気
付いていたと思われるのは当然である。従って米国特許
第4,507,394号に記載されたセラミックスは高
い電気抵抗率とは別の観点では目立ったものは何もない
。このように、本発明による生成した高靭性の物質は当
業者が全く予想も期待もしていなかったものである。さ
らに、Zr 02  YO37t  YNb 04およ
び/l。
The toughness of none of the ceramics was measured in this patent. The inventor of this patent claims ceramics with high strength, and the highest bending strength measured for these materials was 4789/ltm2. The aforementioned US Pat. No. 4,360,598% describes Zr 0x-Yz 03 ceramics with a predominantly tetragonal crystalline phase. The maximum bending strength cited in this patent is 112N9
/am+2, which is a factor of two times higher than the bending strength of 47tCJ/am'' cited in U.S. Patent No. 4,507,394. No. 4.507,394
It stands to reason that they would have realized that the ceramics described in @ were dramatically less strong than previous ceramics of related composition and crystal structure. The ceramics described in U.S. Pat. No. 4,507,394 are therefore unremarkable apart from high electrical resistivity. Thus, the high toughness material produced by the present invention was completely unexpected and unexpected by those skilled in the art. Additionally, Zr 02 YO37t YNb 04 and/l.

203のようなマトリックス物質の組み合せから高靭性
合金を生成することは全く期待されておらず、米国特許
第4.507.394号によっても自明のものではない
Producing a high toughness alloy from a combination of matrix materials such as 203 is not at all expected, nor is it obvious by US Pat. No. 4,507,394.

好適例の説明 YNI)Onが好適例を構成するので、次の記載はこの
物質に関するものである。同様に、Zr0zまたはY2
O3によつて一部安定化したZrO2は好ましいZr0
zおよび/またはH「02成分を含む。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS YNI)On constitutes a preferred example and the following description relates to this material. Similarly, Zr0z or Y2
ZrO2 partially stabilized by O3 is the preferred Zr0
Contains z and/or H'02 components.

2つの一般的方法はZr Oz  Yt Os −YN
bO4系における所望の組成の報かに粉砕した焼結可能
な粉末を生成するために用いられた。第1の方法は共沈
技術を含むのに対し、第2の方法は単にY(NO3)3
 ・68tOの形のイツトリウムおよびNb  (OH
)sおよびN1)zosの形のニオブを付加して改変し
たベース物質として市販のZ r Ox −3モル%Y
2O3粉末を使用した。
Two common methods are Zr Oz Yt Os -YN
It was used to produce a finely ground sinterable powder of the desired composition in the bO4 system. The first method involves a coprecipitation technique, whereas the second method simply involves Y(NO3)3
・Yttrium in the form of 68tO and Nb (OH
)s and N1) Commercially available Z r Ox -3 mol % Y as base material modified with the addition of niobium in the form of zos
2O3 powder was used.

次の実施例ではYNbOaの密度をZr0tの密度と等
しいと仮定し、YNbO4の容量%をYNl)Omの重
量%と等しいとした。
In the following examples, the density of YNbOa was assumed to be equal to the density of Zr0t, and the volume % of YNbO4 was assumed to be equal to the weight % of YNl)Om.

共沈方法 NbCR,sを水性HCLに溶解し、0.3〜1ミクロ
ンフィルターに通してデ遇することができる。
Co-precipitation method NbCR,s can be dissolved in aqueous HCL and filtered through a 0.3-1 micron filter.

溶液を生成した。溶液は空気にさらされるので、ニオブ
は極めて細かく分散した水酸化物の形にすることができ
る。ジルコニル硝酸塩およびY(N03 ) 3 ・6
 Hz 0(7)濃イ水性?WleNbCQ、s/ H
CIll、溶液に添加した。高濃度のニオブは水酸化ニ
オブの沈澱を妨げるように追加のHO2,を必要とし、
高濃度のイツトリウムは溶液中にイツトリウム塩を保持
するように追加の水と少量のHNO3を必要とした。次
の水酸化物沈澱反応中に発生した大量の熱のために、溶
液を100−ずつに分けた。NHaOHを一滴ずつ添加
し、過飽和度が高くなるように大過剰に使用して、カチ
オンの凝離を避けるように迅速に沈澱を行った。対す過
飽和度は、極めて細かく粉砕し良く混合しゲルを生成す
る水酸化物粒子を与える高い核発生率を生じる。その後
で沈澱したゲルを、州が10以上の水性NHa OHM
液を用いて少なくとも3回洗浄し、所望により遠心分離
容器にゲルを入れ数分間振とうし、次いでゲルを遠心分
離によって洗浄水から分離した。洗浄はゲル中に残って
いるN1−140fL塩を除くために必要である。ゲル
中にトラップした水はり遇し次に凍結乾燥して除去した
A solution was produced. Since the solution is exposed to air, the niobium can be in the form of a very finely dispersed hydroxide. Zirconyl nitrate and Y(N03) 3 ・6
Hz 0(7) Concentrated aqueous? WleNbCQ,s/H
CIll was added to the solution. High concentrations of niobium require additional HO2, to prevent precipitation of niobium hydroxide,
High concentrations of yttrium required additional water and a small amount of HNO3 to keep the yttrium salt in solution. Due to the large amount of heat generated during the subsequent hydroxide precipitation reaction, the solution was divided into 100-parts. NHaOH was added dropwise, using a large excess to achieve high supersaturation, and precipitation was performed quickly to avoid separation of the cations. Supersaturation, on the other hand, results in high nucleation rates resulting in hydroxide particles that are very finely ground and mix well to form gels. The precipitated gel was then treated with aqueous NHa OHM with a state of 10 or more.
If desired, the gel was placed in a centrifuge vessel and shaken for several minutes, and then the gel was separated from the wash water by centrifugation. Washing is necessary to remove the N1-140fL salt remaining in the gel. The water trapped in the gel was then removed by lyophilization.

その後、物質を1000℃で2時間か焼し、か焼物のイ
ソプロピルアルコールスラリー コニアビーズを用いて振動粉砕した。スラリーをスクリ
ーンに通してビーズを抽出し、粉末を乾燥させた。粉末
をイソプロピルアルコールで僅かに湿めらせ、直径7.
27 as ( 0.5インチ)めビルを一軸に低圧、
すなわち約70.3〜357.5Kg/al ( 10
00〜5000Dsi )で圧縮し、平衡に3163.
5Kg/cj( 45000pS i )まで冷却した
The material was then calcined at 1000° C. for 2 hours and vibromilled using calcined isopropyl alcohol slurry Conia beads. The slurry was passed through a screen to extract the beads and the powder was dried. Moisten the powder slightly with isopropyl alcohol and make a diameter 7.
27 as (0.5 inch) low pressure around the building as one axis,
That is, about 70.3 to 357.5 Kg/al (10
00~5000Dsi) and balanced at 3163.
It was cooled to 5Kg/cj (45000pS i ).

この方法の変更例として、市販のZr ox −3モル
%Y203の粉末をメタノール中に分散させ、適当層の
Nb Claをスラリー中に溶かした。スラリーをはげ
しく振とうさせた後、Nl−1401−1をその中に混
ぜ、再びスラリーをはげしく振とうさせ、ZrOz3モ
ル%YzO3プラス水酸化ニオブ[Nb  (OH)a
 ]を沈澱物を遠心分離した。
In a modification of this method, a commercially available Zr ox -3 mole % Y203 powder was dispersed in methanol and the appropriate layer of Nb Cla was dissolved in the slurry. After shaking the slurry vigorously, Nl-1401-1 was mixed into it and shaking the slurry vigorously again, ZrOz3 mol% YzO3 plus niobium hydroxide [Nb(OH)a
] and the precipitate was centrifuged.

物質を数回NHnOH含有メタノールで洗浄し州を高レ
ベルに保持し、次に洗浄液から遠心分離によって分離し
た。
The material was washed several times with NHnOH-containing methanol to keep the particles at a high level and then separated from the washings by centrifugation.

その後、物質を700℃で2時間か焼した。適当量のY
(NO3)3 ・6H20をメタノール中に溶解し、か
焼粉末をメタノール溶液に混合させた。
The material was then calcined at 700°C for 2 hours. Appropriate amount of Y
(NO3)3.6H20 was dissolved in methanol and the calcined powder was mixed into the methanol solution.

メタノールをゆっくりと僅かに高温の状態で蒸発させ、
スラリーを時折かきまぜた。再度、得ら考だ粉末を70
0℃で2時間か焼し、が焼物を上記のような方法でビル
に圧縮した。表7. I[、および■にリストされてい
る組成物を市販の7r Ot−3モル%YzO3の分散
と塩化ニオブからの水酸化ニオブの沈澱によって生成し
たが、このうち実施例11および16のみ、2日間振動
粉砕して組成の均一性を改良した。
The methanol is slowly evaporated at slightly elevated temperatures,
The slurry was stirred occasionally. Again, add 70% of the powder
Calcined at 0° C. for 2 hours, the calcined material was compressed into buildings as described above. Table 7. The compositions listed in I[, and ■ were produced by dispersion of commercially available 7r Ot-3 mol% YzO3 and precipitation of niobium hydroxide from niobium chloride, of which only Examples 11 and 16 were prepared for 2 days. Vibratory milling was used to improve composition uniformity.

l糺へ11 この技術では、ZrOz2モル%Yt Os−4重量%
YNb 04を、粉末のZrOz3モル%Y2 03か
ら、メタノールと粉末のzr Ox −3モル%Yg 
O3から成るスラリーに計算量の粉末試薬用Nb20,
を単に混合し、2.5日間2「02ビーズを用いて振動
粉砕して調製した。スラリーをスクリーンに通してビー
ズを除去し、メタノールをスラリーからゆっくりと蒸発
させ、得られた粉末を2時間700℃にてか焼した。約
12.7。
11 In this technology, ZrOz2 mol% YtOs-4 wt%
YNb 04 was converted from powdered ZrOz 3 mol% Y2 03 to methanol and powdered zrOx -3 mol% Yg.
A calculated amount of Nb20 for powder reagent is added to the slurry consisting of O3,
The slurry was prepared by simply mixing and vibratory milling using 2"02 beads for 2.5 days. The slurry was passed through a screen to remove the beads, the methanol was slowly evaporated from the slurry, and the resulting powder was milled for 2 hours. Calcined at 700°C. Approximately 12.7.

(2インチ)の直径をもつビルを、上記技術のが焼物か
ら一軸に約10.3〜357.5Kg/Cl!(10o
o〜5。
(2 inches) in diameter, about 10.3 to 357.5 Kg/Cl! (10o
o~5.

00psi )で圧縮し、平衡に3183.58’l/
 cd ( 45000psi)まで冷却した。ビルの
製造には分散剤も結合剤も使用しなかった。
00psi) and at equilibrium 3183.58'l/
cd (45,000 psi). No dispersants or binders were used in the manufacture of the building.

共沈方法または簡単な追加の技術によって調製したビル
を、種々のスケジュールによって焼結しl〔。若干量を
100℃/時の加熱冷却速度で空気中2時(g1100
0℃にて予備焼結加熱処理をした後、800℃/時の加
熱冷却速度で1300°〜1G00℃の温度で2時間真
空炉中で焼成した。他の物を空気中で1400℃または
1450℃にて2時間焼成し、ioo℃/時の加熱速度
で1000℃まで、50℃/時の加熱速度で1400℃
または1450℃まで、100℃/時の冷却速度であっ
た。
Buildings prepared by coprecipitation methods or simple addition techniques were sintered according to various schedules. A small amount was heated and cooled at a heating and cooling rate of 100°C/hour for 2 hours (g1100
After pre-sintering heat treatment at 0°C, it was fired in a vacuum furnace at a heating and cooling rate of 800°C/hour at a temperature of 1300° to 1G00°C for 2 hours. Calcinate other items in air at 1400°C or 1450°C for 2 hours, heating rate of ioo°C/hour to 1000°C, heating rate of 50°C/hour to 1400°C.
or 1450°C, at a cooling rate of 100°C/hour.

1成分を添加すると(ZrOz  2モル%Y203−
4重1%YNb Oa ) 、m径50.8s++ (
 2 インチ)および厚さ9.525as+ ( 3 
/ 8インチ)のディスクの形状の試験片寸法まで拡大
した。3個の直径47.625as+ ( 1−iイン
チ)のディスクを低圧、すなわち約70.3に’J/ 
cd ( 10001)St )で圧縮し、平衡ニ31
G3.5に9 / al ( 45000psi )ま
で冷却した。
When one component is added (ZrOz 2 mol% Y203-
4-ply 1% YNb Oa), m diameter 50.8s++ (
2 inches) and thickness 9.525as+ (3
/8 inch) specimen size in the form of a disk. Three 47.625 as+ (1-i inch) diameter disks were placed at low pressure, approximately 70.3'J/
cd (10001)St), and the equilibrium Ni 31
Cooled to G3.5 to 9/al (45000 psi).

圧縮した1個のディスクを次の3つのスケジュールの1
つを用いて焼結した: (a )室i1 (R,T、 〜25℃)と150℃の
間テ50℃/時にて空気中で加熱;100℃/時にて1
000℃まで加熱:50℃/時にて1420℃まで加熱
=1420℃にて2時間保持;室温まで100℃/時に
て冷却: (b)空気中における加熱および冷却速度は上記と同じ
であるが、1420℃よりは1390℃にて2時間保持
;および (C)800℃にて2時間空気中で加熱;室温まで冷却
し真空炉中に放置;400℃/時にて800℃tで加熱
;  800℃/ II ニア 146.0’Cまで加
熱=1460℃にて2時間保持:800℃/時にて80
0℃まで冷却=400℃/時にて室温まで冷却。
One of the following three schedules for one compressed disk
sintered using: (a) heating in air at 50°C/h between chamber i1 (R,T, ~25°C) and 150°C; 1 at 100°C/h;
Heating to 000°C: heating to 1420°C at 50°C/hour = holding at 1420°C for 2 hours; cooling to room temperature at 100°C/hour: (b) Heating and cooling rates in air are the same as above, but From 1420°C, hold at 1390°C for 2 hours; and (C) heat in air at 800°C for 2 hours; cool to room temperature and leave in vacuum oven; heat at 400°C/hour to 800°C; 800°C / II Near Heating to 146.0'C = Holding at 1460°C for 2 hours: 80 at 800°C/hour
Cooling to 0°C = Cooling to room temperature at 400°C/hour.

直径約12.7m (2インチ)および断面的7,93
8am(5/16インチ)の追加タイプのZl”Oz 
 2モル%Y203−4重量%YNb Oaの1個のデ
ィスクを、2時間1450℃にて427.8に9/cd
 (6000psi )の圧力で黒鉛型に真空熱圧縮し
た。加熱速度は約り00℃/時および冷却速度は約り0
0℃/時であった。加熱中に600°〜700℃で圧縮
し、冷却中に約500℃にてゆるめた。
Approximately 12.7 m (2 in) in diameter and 7,93 in cross section
8am (5/16 inch) additional type Zl”Oz
One disk of 2 mol% Y203-4 wt% YNb Oa was heated to 427.8 9/cd at 1450°C for 2 hours.
It was vacuum heat pressed into a graphite mold at a pressure of (6000 psi). Heating rate is approximately 00℃/hour and cooling rate is approximately 0
The temperature was 0°C/hour. It was compressed at 600° to 700°C during heating and loosened at about 500°C during cooling.

人工は上記研究過程において調製した若干の組成物を示
している。実施例3〜8および18は、共沈プロセスに
よって誘導された:実施例9〜16は市販のZr0z 
 3モル%Y2O3とNbCQ、aを用いてNb(OH
)aとNHaOl−1を沈澱させて生成させた:実施例
17はNb2O5を市販のZroz3モル%Y2O3に
添加した。表■は若干の実施例で行った湿潤化学分析を
結果を示しており、酸化物を基礎とした重量%で表した
。ト1fO2含最はZr0z成分中の不純物を示す。
Artificial shows some compositions prepared in the course of the above research. Examples 3-8 and 18 were derived by coprecipitation process: Examples 9-16 were derived from commercially available Zr0z
Nb(OH
) a and NHaOl-1 were precipitated: Example 17 added Nb2O5 to commercially available Zroz 3 mol% Y2O3. Table 1 shows the results of the wet chemical analysis carried out on some of the examples, expressed in weight percent based on oxide. 1fO2 content indicates impurities in the Zr0z component.

五−一ユ             力末塗−組   
  成 (Zr 02  5.5モル%YO3/2−5.25モ
ル%YNb Os )   ’6       Zr0
z3モル%Y203 +25重量%YNb04(ZrO
z   5  モル%YO3/2−14.3モル%YN
bOa>    ’7       Zl’02 3モ
ル%Y203+so重層%YNbOa(Zr 02  
3.8モル%YO3/2−33.3モル%YN110a
)     ’8        zro2−2モル%
Y203 +4重量%YNbo4(Zr 02−3.8
モル%YO312−2モル%YNll Oa )   
   19       Zr0z3モル%Y203 
+4重量%YNtlO4圀        監−一−−
虞 (Zr 02−4.8モル%YO31t −2モル%Y
NI)Oa )4      2rOz   2.5モ
ル%Y203 +6重量%YNbOs(Zr 02  
4.7モル%YO3/2  3.1モル%YNtl 0
4 )5        Zr Of −3,5モル%
Y203+4tlibR%YNbOa(Zr ox −
e、eモル%YO3/2 2モル%YNb Oa )6
       zro2−2モル%Y203+4重量%
YNbOa(Zr 02−3.8モル%YO3/2 2
モル%YNb Oa )7       Zr0z  
2モル%Y20s +4重量%YNbOa(Zr Ox
 −3,8モル%YO3/2−2モル%YNb Oa 
)8       Zr 02− o、25モル%Y2
03 +16重間重量%I)Ot(Zr Oz −0,
5モ/L/%YO3/2−8.7モル%YNb 04 
)川 1 ″ 川 i 〆 〜 川 ; 二 古 =1  ト−−−− 011−〜 川 11 =1 ; 二 〆 パ J  j  c;  Φ 臂 臂         〜    〜 ツ  − 、1− 鳴 j  j ?ニー””− の1 d J 膿 0 〜騒 に = 1 −17 ″、=1 葛  6 表■は、人工の組成物を2時間焼結した温度、焼結した
試料の示したビッカース硬度の測定(直(GPa )お
よびMPafで表された下記の式b\ら計算した破壊靭
性(K工C)値をまとめて示している。200G P 
aのヤング率を計算で推測した。
5-1 Yu Chikarasue-nuri-gumi
(Zr 02 5.5 mol% YO3/2-5.25 mol% YNb Os) '6 Zr0
z3 mol% Y203 +25 wt% YNb04 (ZrO
z 5 mol% YO3/2-14.3 mol% YN
bOa>'7 Zl'02 3 mol% Y203+so layer% YNbOa (Zr 02
3.8 mol% YO3/2-33.3 mol% YN110a
) '8 zro2-2 mol%
Y203 +4wt% YNbo4 (Zr 02-3.8
Mol%YO312-2mol%YNllOa)
19 Zr0z3 mol% Y203
+4wt%YNtlO4Kuni Supervisor-1--
(Zr 02-4.8 mol% YO31t -2 mol% Y
NI) Oa )4 2rOz 2.5 mol% Y203 +6 wt% YNbOs(Zr 02
4.7 mol% YO3/2 3.1 mol% YNtl 0
4) 5 Zr Of -3.5 mol%
Y203+4tlibR%YNbOa(Zr ox −
e, emol%YO3/2 2mol%YNb Oa)6
zro2-2 mol% Y203+4 wt%
YNbOa (Zr 02-3.8 mol% YO3/2 2
Mol% YNb Oa ) 7 Zr0z
2 mol% Y20s + 4 wt% YNbOa (Zr Ox
-3,8 mol% YO3/2-2 mol% YNb Oa
)8 Zr 02-o, 25 mol% Y2
03 +16 interweight %I)Ot(Zr Oz -0,
5mol/L/%YO3/2-8.7mol%YNb 04
) 川 1 ″ 川 i 〆 〜 川 ; 2 古=1 ト−−−− 011−〜 川 11 = 1 ; 2 〆 PaJ j c; ``-1 dJ pus 0 ~ noise = 1 -17'', = 1 kudzu 6 Table ■ shows the temperature at which the artificial composition was sintered for 2 hours, and the Vickers hardness of the sintered sample (directly measured). The fracture toughness (K-C) values calculated using the following formula b\ expressed in (GPa) and MPaf are collectively shown. 200G P
The Young's modulus of a was estimated by calculation.

K、、 −0,016(E’hP’h dC−(、ts
)式中のE −200GPa ;P−5,1o、 3o
、または50に9の荷重;d−インデントダイアゴナル
:C−インデント効果の中心からのクラック長さを示す
K,, -0,016(E'hP'h dC-(,ts
) E in the formula -200GPa; P-5, 1o, 3o
, or a load of 9 on 50; d-indentation diagonal: C-indicates the crack length from the center of the indentation effect.

7.854P H−硬度、  H− 焼結した試料を粉砕し磨いて、5.10.30および5
0に9荷重を用いて微小硬度試験を行った。表■での測
定はすべて10Kg荷重を用いて行ったが、1個の星印
の試料には30Kg荷重を用い、2個の星印の試料には
50Kg荷重を用い、YNbOtには5 Kg荷重を用
いた。
7.854P H-hardness, H- crushed and polished sintered sample, 5.10.30 and 5
A microhardness test was conducted using a load of 0 to 9. All measurements in Table ■ were performed using a 10 Kg load, but a 30 Kg load was used for the sample marked with one star, a 50 Kg load was used for the samples marked with two stars, and a 5 Kg load was used for YNbOt. was used.

宜朧豊  焼結温痰   ビッカース硬度    KX
Cl     ・1300℃     11,8   
    15.21400℃     11,6   
    17.61450℃     12,2   
    14.11500’C11,314,4 1550℃     10,9       17.0
1     1450℃*     17.1    
   10.51500℃*     17.0   
    12.11550℃*     17.0  
     13,21     1450℃**   
 17.8       7.415oO℃**   
 i3、s        6・21550℃**  
  17.2       9.42     145
0℃     12.2       4.51460
℃     17.6       5.11500’
C11,64,9 1550℃     11,66.4 16oO℃     17.6       5.93
     1400℃     17.1      
 4.81460℃     17.3       
4.61(2)’CIo、3       8.016
00’C*     10.5       5.44
     1400’C10,05,61450℃  
   9.3       6.61460℃    
 9.1       9.51500’C8,49,
5 1550℃     8,2       17.81
G00’CB、5        5.4丸囲  mM
a  t?”堕二刈呟   KIc5    1400
℃    10,5      5.01450℃  
   9,3      8.31460℃     
9,1      11J15oO℃     8,4
      17.81550℃     8,417
.0 16oO℃    10,1      7.2614
00℃    10,1      2.21450℃
    9,9      2.51500’C9,3
2,5 1600’C6,92,6 71400℃    9,11,9 1460’C9,2< 2.1 1600”C9,42,4 81400’C10,114,1 14ω”C9,816,0 1460’C*     9,2      16.0
1600℃    11,6      3.79  
  1450℃    17.1      6.31
460℃    10.9      12.4150
0℃    17.1      9.01550℃ 
   10.4      12.31600℃   
 10.4      10.410    1450
℃    10.4      7.71460℃  
  10゜1      17.71500℃    
10.4      12.51550℃    10
.2      17.61600℃     8.2
7.4 ス施廻  amt:’ム祉≦蓬瓜   K風11   
  1300℃     9,3       10.
31400”C9,315,7 1450℃     9,6      15.215
00℃     8,4       5.51550
℃     8.4       6.312    
 1450℃     9,8       15.5
1460℃     9,3       16.51
500℃      9.4       15.31
550℃     9゜813゜9 拓■℃7.63.3 13     1450℃     11,0    
    9,21460℃      9,8    
   13.615oO℃     10.8    
   17.71550℃     10,2    
   17.81600℃9,1        3.
514     1450℃     10,4   
    13.71460’C9,813,6 1500℃     10.5        14.
21550℃      9,8       12.
7ieoo℃      5.7        7.
4Is      1450℃     17.3  
     5.01460’C9,610,2 1500℃     17.0        7.0
1550℃      9,8       17.7
1600”CIo、5       17.7m例  
a!iJI!!   n    Kzc16     
1450℃     10.4       113.
21500℃     10.4       15.
31550℃     10,1       14.
71600℃     9,8       16.1
16     1450℃*     10.5   
    15.01500℃*     10,1  
     16.81550℃*     10j  
      17.516     1450℃** 
   11,2       14.915oO℃**
    10,8       16.01550℃*
*    10,5       18.517   
  1390℃(air )    −>14.014
20℃(air )    −>14.01460℃ 
(vacucng)    9.8         
  15.41450℃(hot pressed )
  −>14.018     1400’C微小亀裂 1460℃ 1000℃ 19     >16(ハ’C3,52,2試料はすべ
て孔が閉塞するまで焼結し、光学顕微鏡によって試験し
た場合、理論値の約97%以上の密度をもっていること
が明らかとなった。大抵のサンプルでは一層大きい面積
は理論値の100%の密度をもつと現われたが、多くの
場合、孔の密集が一層大きくなった。粒径は0.5ミク
ロン以下から2ミクロンを超えるまでの範囲であった。
Yirouho Sintered warm sputum Vickers hardness KX
Cl ・1300℃ 11.8
15.21400℃ 11.6
17.61450℃ 12,2
14.11500'C11,314,4 1550℃ 10,9 17.0
1 1450℃* 17.1
10.51500℃* 17.0
12.11550℃* 17.0
13,21 1450℃**
17.8 7.415oO℃**
i3,s 6・21550℃**
17.2 9.42 145
0℃ 12.2 4.51460
℃ 17.6 5.11500'
C11,64,9 1550℃ 11,66.4 16oO℃ 17.6 5.93
1400℃ 17.1
4.81460℃ 17.3
4.61(2)'CIo, 3 8.016
00'C* 10.5 5.44
1400'C10,05,61450℃
9.3 6.61460℃
9.1 9.51500'C8,49,
5 1550℃ 8,2 17.81
G00'CB, 5 5.4 mm
At? ``Fallen Mutter KIc5 1400
℃ 10,5 5.01450℃
9,3 8.31460℃
9,1 11J15oO℃ 8,4
17.81550℃ 8,417
.. 0 16oO℃ 10,1 7.2614
00℃ 10,1 2.21450℃
9,9 2.51500'C9,3
2,5 1600'C6,92,6 71400℃ 9,11,9 1460'C9,2< 2.1 1600"C9,42,4 81400'C10,114,1 14ω"C9,816,0 1460'C *9,2 16.0
1600℃ 11.6 3.79
1450℃ 17.1 6.31
460℃ 10.9 12.4150
0℃ 17.1 9.01550℃
10.4 12.31600℃
10.4 10.410 1450
℃ 10.4 7.71460℃
10゜1 17.71500℃
10.4 12.51550℃ 10
.. 2 17.61600℃ 8.2
7.4 Suse amt: 'Mushi ≦ Gourd K style 11
1300℃ 9.3 10.
31400"C9,315,7 1450℃ 9,6 15.215
00℃ 8,4 5.51550
°C 8.4 6.312
1450℃ 9.8 15.5
1460℃ 9.3 16.51
500℃ 9.4 15.31
550℃ 9゜813゜9 Taku■℃7.63.3 13 1450℃ 11,0
9,21460℃ 9,8
13.615oO℃ 10.8
17.71550℃ 10.2
17.81600℃9,1 3.
514 1450℃ 10,4
13.71460'C9,813,6 1500℃ 10.5 14.
21550℃ 9,8 12.
7ieoo℃ 5.7 7.
4Is 1450℃ 17.3
5.01460'C9,610,2 1500℃ 17.0 7.0
1550℃ 9,8 17.7
1600” CIo, 5 17.7m example
a! iJI! ! n Kzc16
1450℃ 10.4 113.
21500℃ 10.4 15.
31550℃ 10.1 14.
71600℃ 9,8 16.1
16 1450℃* 10.5
15.01500℃* 10.1
16.81550℃* 10j
17.516 1450℃**
11,2 14.915oO℃**
10,8 16.01550℃*
* 10,5 18.517
1390℃ (air) -> 14.014
20℃(air) ->14.01460℃
(vacucng) 9.8
15.41450℃ (hot pressed)
->14.018 1400'C Microcracks 1460°C 1000°C 19 >16 (C'C3, 52, 2 samples were all sintered until the pores were closed and tested by optical microscope, approximately 97% of the theoretical value In most samples, the larger area appeared to have a density of 100% of the theoretical value, but in many cases the pore density was even larger. The range was from less than 0.5 microns to more than 2 microns.

共沈プロセスによってgllJし、市販のZrOz3モ
ル%Y2O3とNHaOHを沈澱させ、さらにか焼後、
粉砕した微小構造は全体の組成物および粒径において均
一であることが明らかになった。
gllJ by coprecipitation process to precipitate commercially available ZrOz 3 mol% Y2O3 and NHaOH, and further after calcination,
The milled microstructures were found to be uniform in overall composition and particle size.

実施例1および16の比較は特に興味あるものである。The comparison of Examples 1 and 16 is of particular interest.

実施例1(ZrOz、  2モル%Y2O3)の靭性は
、刻み目の荷重が増加するにつれて減少している。反対
に実施例16(ZrOz  2モル%Y2O3+4重量
%のYNbOa)の測定した靭性は、刻み目の荷重が増
加することにつれて基本的に一定のままである。このよ
うな挙動はYNbO4の添加によって実質的にZ r 
02Y203組成物の靭性を改善できることを見出した
証拠であると考えられる。
The toughness of Example 1 (ZrOz, 2 mol% Y2O3) decreases as the score load increases. In contrast, the measured toughness of Example 16 (ZrOz 2 mol % Y2O3 + 4 wt. % YNbOa) remains essentially constant as the indentation load increases. Such behavior is substantially reduced by the addition of YNbO4
This is considered evidence that the toughness of the 02Y203 composition has been found to be improved.

実施例2と実施例3〜5.9および10の比較は、YN
bO4が含まれるとベースのZrOz3モル%Y2O3
体に与えられる靭性がかなり増加することを示している
。しかし、実施例6および7は、靭性を改善するために
はYNbOiの添加が20重間%以下に保持されなけれ
ばならないことを示している。
Comparison of Example 2 and Examples 3 to 5.9 and 10 shows that YN
When bO4 is included, the base ZrOz3 mol% Y2O3
It shows that the toughness imparted to the body increases considerably. However, Examples 6 and 7 show that the addition of YNbOi must be kept below 20% by weight to improve toughness.

実施例18は極めて低いY2O3レベルでは、YNb 
O4を添加しても、正方晶相は焼結温度から冷却する際
に単斜晶相に変化し、その結果微小亀裂体になることを
示しいる。
Example 18 shows that at very low Y2O3 levels, YNb
It is shown that even with the addition of O4, the tetragonal phase changes to the monoclinic phase upon cooling from the sintering temperature, resulting in microcracked bodies.

1400℃、 1460℃または1600℃にて2時間
焼結した実施例3,7および8、および1400℃およ
び1600℃にて2時間焼結した実施例4および5の例
ではNHaF−HF中で磨きエツチングし、次に走査電
子顕微鏡で試験した。主結晶相および小数結晶相が観察
され、後者は主結晶相よりも容易にエツチングされ大き
い粒径を有していた。この第2の相の明らかな面積割合
はYNb 04とY203の濃度の増加と共に増加し、
焼結温度の増加と共に増加した。ニフフ化アンモニウム
がZr0zの立方晶相をエツチングし、この相は安定剤
(Y2O2)の含量がzrOzの正方晶相よりも一層速
く、後者の相が一層低い含mの安定剤を含有するので、
7r 02  Y203−YNb O4の粒径が一層大
きいこの相はY203の濃度が高いが、粒径が一層細か
い相では正方品である。
Examples 3, 7 and 8 sintered for 2 hours at 1400°C, 1460°C or 1600°C, and Examples 4 and 5 sintered for 2 hours at 1400°C and 1600°C were polished in NHaF-HF. etched and then examined under a scanning electron microscope. A main crystalline phase and a minority crystalline phase were observed, the latter being more easily etched and having a larger grain size than the main crystalline phase. The apparent area fraction of this second phase increases with increasing concentrations of YNb04 and Y203;
increased with the increase of sintering temperature. Ammonium niphride etches the cubic phase of ZrOz, and this phase has a higher content of stabilizer (Y2O2) than the tetragonal phase of zrOz, since the latter phase contains a lower m content of stabilizer.
7r 02 Y203-YNb This phase with larger O4 grain size has a high concentration of Y203, while the finer grain size phase is a tetragonal product.

上記実験データから幾つかの結果が引き出される。第1
に、Zr0z3モル%Y2O3の焼結体は6MPa、/
i−より若干大きい破壊靭性を示し、焼結YNbO4体
は2MPa5−付近の破壊靭性を示すが、これら成分の
組み合せから成る焼結体はt2.5M P aWを超過
する破壊靭性レベルを示すことができる。一層低レベル
のYz 03を含む組成、すなわちZr0z2モル%Y
2O3とYNb Oの添加レベルまたはこれ以下で、破
壊靭性値は15Mpa、/ii−を超えることができる
。第2は、0.5fi量%のYNbOaをZr0g3モ
ル%Y2O3に添加した量に等しい量のYNbOaを含
ませることは、焼結した7:r 02  Y203体に
よって示される性質に対し何ら明らかな効果を与えるに
十分でないことである。第3は、Zr0z  3モル%
Y2O3に対し25重量%を添加した量に等しい間のY
NbO4を混入すると、Zf’02  Y2O2の焼結
体によって示される靭性に対し極めて有害に影響する。
Several results can be drawn from the above experimental data. 1st
The sintered body of Zr0z3 mol% Y2O3 has a pressure of 6 MPa, /
The sintered YNbO4 body shows a fracture toughness of around 2 MPa5-, but the sintered body made of a combination of these components can exhibit a fracture toughness level exceeding t2.5 MPaW. can. Compositions containing lower levels of Yz03, i.e. Zr0z2mol%Y
At or below addition levels of 2O3 and YNbO, fracture toughness values can exceed 15 Mpa,/ii-. Second, the inclusion of an amount of YNbOa equal to the addition of 0.5 fi wt% YNbOa to Zr0g3 mol% Y2O3 has no obvious effect on the properties exhibited by the sintered 7:r 02 Y203 body. It is not enough to give. The third is Zr0z 3 mol%
Y during the amount equal to 25% by weight added to Y2O3
The incorporation of NbO4 has a very detrimental effect on the toughness exhibited by the Zf'02 Y2O2 sinter.

表IVは上記研究過程でw4!1された別のグループの
組成物を示している。この組成物はYNbOaを添加し
た、および添加していないZr O2−Y2O2を含む
。各サンプルは上記の水酸化アンモニウム沈澱方法を用
いてlI製したが、実施例20を除いて、7r O2,
Zr 02 2モル%Y2O3゜7rOt   2,5
モル%Y203 、Zr 02−3モル%Yz03.ま
たはZr0z  6モル%Y2O3の市販品として入手
できる静)末を用いた。これらの沈澱物全部を2日問振
動粉砕した。実施例20では、Nb2O5を市販のZ「
02粉末に添加して2日間振動粉砕した。実施例21の
7rQ、−2,5モル%YzOsは市販品である。
Table IV shows another group of compositions w4!1 during the above research process. The composition includes ZrO2-Y2O2 with and without addition of YNbOa. Each sample was prepared using the ammonium hydroxide precipitation method described above, except for Example 20.
Zr 02 2 mol% Y2O3゜7rOt 2,5
Mol% Y203, Zr02-3 Mol% Yz03. Alternatively, Zr0z 6 mol % Y2O3 powder, which is commercially available, was used. All of these precipitates were vibrated for two days. In Example 20, Nb2O5 was converted into commercially available Z''
02 powder and vibration-pulverized for 2 days. 7rQ, -2.5 mol% YzOs of Example 21 is a commercially available product.

五−一層               Σ加実施例 
          組     成        
        と20      2r 02−2.
5重量%Nb 20s(Zr 02  2.3モル%N
b Of1/2 )              3C
21Zr 02−2.5モル%Y203  (市販品)
(Zr 02−4.9モル%YO3/2 )     
           3+22       Zr0
2−5モル%Y2O3(Zr 02−9.5モル%YO
3/2 )                3223
       Zr 02−7.5モル%Y2O3(Z
r O2−14モル%YO3/2 )        
         3:24        Zr0z
   1モル%Y203 +12重量%YNb04(Z
r 02−7.9モル%YO3/2−6.4モル%YN
b Os )   3/25       Zr 02
−2モル%Y203+8重量%YNbOt(Zr 02
−3.8モル%YO3/z   4.2−Eル%YNb
 04 )   3!26       Zr 02−
2モル%Yz O:s +10重量%YNb 0a(Z
r 02−3.7モル%YO3/2−5.3モル%YN
b 04 )   3C27ZrO2−3モ)Lt%Y
203 +15Iffi%YNb 0a(Zr 02−
5.4モル%YO3/2  8.1モル%YNb Oa
 >   3ii!i          粧−−−一
層ZrO25モル%Y2O3+10fflffi%YN
I)04(Zr 02−9モル%YO3/、−5,2モ
ル%YNb 04 )ZrOz  5モル%Y2O3+
15重量%YNbOi(Zr Of −a、sモル%Y
O3/2  8.1モル%YNb Ot )Zr O2
−7,5モル%Y203 +10重量%YNI)Oa(
Zr 02−13.2モル%YO3/2−5.2モル%
YNb 04 )ZrOz  2重量%YNbOa (Zr02−1モル%YNb 04 )Zr02−6重
量%YNtlOn (Zr O2−3,1モル%YNbOa )Zr 02
 +10重間重量%b 0a(Zr 02−5.3モル
%YNb O4)Zr O2+14重出%YNbOa (Zr 02−7.Sモル%YNb 04 )ZrOz
−0,5モル%Y203 +3重量%YNb 04<Z
r0z   1モル%YO3721,5モル%YNb 
Os >Zr O2−0,5モル%Y203+7重量%
YNb 04(zr 02−1 モ)Lt%YO3/2
−3.6モル%YNb 04 )実施例       
  鮭−一一一凰38       Zr 02−0.
5モル%Y203 +11mff1%YNb 04(Z
r 02−0.9モル%YCh72 5.8モル%YN
b Oa >39      Zr0z −1モル%Y
20a +2重量%YNbOa(ZrO22モル%YO
3/2 1モル%YNb 04 )40       
Zr0z  1モル%YzO3+4fiffi%YNb
O4(Zr Oz   7.9モル%YO3/2 2モ
ル%YNII 04 )41       Zr0z 
 1モル%Y203 +8重量%YNbOa(Zr (
h   7.9モル%YO3/2−4.2モル%YNb
 04 )42       Zr Ox  1 モ/
L/%YZ O3+181ffi%YNb 0a(Zr
 O2−1,8モル%YO3/2   ’、9モル%Y
Nb 04)43       Zr 02−7.5−
Eル%Yz Oa +21iffi%YNb04(Zr
 02−2.9Eル%Y03/z  1モル%YNb 
Oa )44       Zr0z  2モル%Y2
03 +2重量%YNb 04(Zr 02  3.9
モル%YO3/2−1モル%YNb 04 )45  
    2r 02−3モル%Y203 +18重量%
YNbOa(Zr 02−5.2モル%YO3/2  
9.9モル%YNbOt )46       Zr 
Oz   1,1モル%Yz O3+161ffi%Y
Nb 04(ZrOz  2モル%YO3/2−8.7
モル%YNb Oa )(Zr Oz −1aモル%Y
O3/2 8モル%NbO!1/2)約12.7111
1(0,5インチ)の直径をもつピルを上述の方法で圧
縮し焼結した。各サンプルは800℃/峙の加熱冷却速
度を用いて、第1表に記した温度にて真空中2時間焼結
した。ビッカース硬FJ!測定値(GPa )およびM
Pa/i−で畦算した破壊靭性値(K、、)を、5 K
g荷重を用いた星印のサンプルを除いて、10Kg荷重
を用いて導いた。
5-One-layer Σaddition example
Composition
and 20 2r 02-2.
5 wt% Nb 20s (Zr 02 2.3 mol% N
bOf1/2) 3C
21Zr 02-2.5 mol% Y203 (commercial product)
(Zr 02-4.9 mol% YO3/2)
3+22 Zr0
2-5 mol% Y2O3 (Zr 02-9.5 mol% YO
3/2) 3223
Zr 02-7.5 mol% Y2O3 (Z
r O2-14 mol% YO3/2)
3:24 Zr0z
1 mol% Y203 + 12 wt% YNb04 (Z
r 02-7.9 mol% YO3/2-6.4 mol% YN
b Os ) 3/25 Zr 02
-2 mol% Y203 + 8 wt% YNbOt(Zr 02
-3.8mol%YO3/z 4.2-El%YNb
04) 3!26 Zr 02-
2 mol% Yz O:s + 10 wt% YNb 0a (Z
r 02-3.7 mol% YO3/2-5.3 mol% YN
b 04) 3C27ZrO2-3Mo) Lt%Y
203 +15Iffi%YNb 0a (Zr 02-
5.4 mol% YO3/2 8.1 mol% YNb Oa
> 3ii! i Decoration --- One layer ZrO25 mol% Y2O3 + 10fffffi% YN
I) 04 (Zr 02-9 mol% YO3/, -5,2 mol% YNb 04 ) ZrOz 5 mol% Y2O3+
15 wt% YNbOi (Zr Of -a, s mol% Y
O3/2 8.1 mol% YNb Ot ) Zr O2
-7,5 mol% Y203 +10 wt% YNI) Oa(
Zr 02-13.2 mol% YO3/2-5.2 mol%
YNb 04 ) ZrOz 2% by weight YNbOa (Zr02-1 mol% YNb 04 ) Zr02-6% by weight YNtlOn (Zr O2-3, 1 mol% YNbOa) Zr 02
+10 mol% b 0a (Zr 02-5.3 mol% YNb O4) Zr O2 + 14 mol% YNbOa (Zr 02-7.S mol% YNb 04) ZrOz
-0.5 mol% Y203 +3 wt% YNb 04<Z
r0z 1 mol% YO3721, 5 mol% YNb
Os > Zr O2-0.5 mol% Y203+7 wt%
YNb 04 (zr 02-1 mo) Lt%YO3/2
-3.6 mol% YNb 04 ) Example
Salmon-111-038 Zr 02-0.
5mol%Y203 +11mff1%YNb 04(Z
r 02-0.9 mol% YCh72 5.8 mol% YN
b Oa >39 Zr0z -1 mol%Y
20a +2 wt% YNbOa (ZrO22 mol% YO
3/2 1 mol% YNb 04 ) 40
Zr0z 1 mol% YzO3 + 4fiffi% YNb
O4 (ZrOz 7.9mol%YO3/2 2mol%YNII 04)41 Zr0z
1 mol% Y203 + 8 wt% YNbOa (Zr (
h 7.9 mol% YO3/2-4.2 mol% YNb
04 ) 42 Zr Ox 1 mo/
L/%YZ O3+181ffi%YNb 0a(Zr
O2-1, 8 mol% YO3/2', 9 mol% Y
Nb 04) 43 Zr 02-7.5-
Eru%Yz Oa +21iffi%YNb04(Zr
02-2.9Ele%Y03/z 1mol%YNb
Oa)44 Zr0z 2 mol% Y2
03 +2wt% YNb 04 (Zr 02 3.9
Mol% YO3/2-1 Mol% YNb 04 ) 45
2r 02-3 mol% Y203 +18% by weight
YNbOa (Zr 02-5.2 mol% YO3/2
9.9 mol% YNbOt)46 Zr
Oz 1,1 mol%Yz O3+161ffi%Y
Nb 04 (ZrOz 2 mol% YO3/2-8.7
Mol% YNb Oa ) (Zr Oz -1a Mol% Y
O3/2 8 mol% NbO! 1/2) Approximately 12.7111
Pills with a diameter of 1 (0.5 inches) were compressed and sintered in the manner described above. Each sample was sintered in vacuum for 2 hours at the temperatures listed in Table 1 using a heating and cooling rate of 800°C/square. Vickers hard FJ! Measured value (GPa) and M
The fracture toughness value (K, ) calculated by Pa/i- is 5K
A 10Kg load was used to derive the results, except for the samples marked with an asterisk, which used a g load.

去−V 堡   焼結温度   ビッカース硬度    K工。Leaving-V Barrier: Sintering temperature: Vickers hardness: K.

20     1400’C微小亀裂 1500℃ 1600℃        〃 21     1300’C12,45,21400’
CI2,0       5.01450℃     
11,8       5.115oO℃     1
1,8       5.11550℃     17
.6       5.81600’C11,07,4 221400℃     12,4       2.
91500℃     12.0       3.4
1600”C14,03,9 231400℃     17.6       2.
01500℃     17.9       2.2
16oO℃*     12.2       7.9
24     1400℃     8,4     
  13.91450℃     8.4      
 13.9isoo℃     8.4       
13.91550℃     8.0       1
3,21600’C微小亀裂 力H鹿品醸  ζ堕二塁呟   K工C251300’
C10,45,5 1400’C10,310,9 1450℃    9,8      14.1150
0℃    10,1      13.91550℃
    8.4      7.716oO℃    
 微小亀裂 26     1300℃     8,4     
  5.31400℃     10.1      
 7.81450℃     9.9       1
2.61500℃     9.5       13
.81550℃     B、2       5.0
迅■℃     微小亀裂 27     1400℃     11,8    
   5.2isoo℃     9,8      
 7,216oO℃     8.5       9
.228     1400℃     12.4  
     3,715oO℃     11,6   
    4.31600’C11,04,5 291400℃     It、6       3.
51500’C10,64,3 16oO℃     17.6       4.73
0     1400℃1:     10,7   
    2,615oO℃     10.4    
   3.21600℃     10.4     
  3.7力賠  鹿韻遁  く」二碧胆   Ktc
31    1400’C11,32,31500℃ 
   12,4       2.1迅ω℃*    
 17.4       2゜032     130
0’C微小亀裂 14oO℃ 1500℃ 1600℃ 33     1300’C微小亀裂 14oO℃ 1000℃ 1600℃ 34     1300℃     微小亀裂1400
℃ 1500’C 1eoo’c 35     1300℃     微zJJl裂14
00’C 1500℃ 1600”C 361300’C微小亀裂 14oO℃ 1500’C’ 1000℃ 1600℃ 実施例  鹿醋遮  く乙辷り1瓜   Kx37  
   1300℃     微小亀裂1400”C 1500’C 1600℃ 38     1300’C微小亀裂 1400’C’ 15oO℃ 柘■℃       〃 39     1300℃     微小亀裂1400
℃ 1000℃ 柘ω℃ 40     1300℃     微小亀裂14oO
℃       〃 1soo℃ 1600℃       〃 41     1300”C微小亀裂 1400℃ 1500’Cv 16oO℃ 42     1300”C8,44,91400℃ 
    9,8       4,915oO℃   
  9,1       5.6柘ω’C9,16,4 割目  鹿征遁  く」二ぷ狐   K恥43    
1300℃    10,1     15.4140
0℃     9,4      9.Qisoo℃ 
    9,3      5.3柘■℃     微
小亀裂 44     1300’C12,48,914oO℃
     17.6       12.61500℃
     10.8       15.71600℃
     10,4       15.145   
  1300℃     9.8       2.8
1400℃     10,9       2.91
5oO℃     10.4       3,6槍■
’C10,44,0 461300℃     g、9       4.9
1400℃     9,8       5.215
00℃     9,3       7.21600
℃     9.1       8.1上記データを
探査することによって幾つかの結論を引出すことができ
る。
20 1400'C Microcracks 1500°C 1600°C 〃 21 1300'C12,45,21400'
CI2,0 5.01450℃
11,8 5.115oO℃ 1
1,8 5.11550℃ 17
.. 6 5.81600'C11,07,4 221400℃ 12,4 2.
91500℃ 12.0 3.4
1600"C14,03,9 231400℃ 17.6 2.
01500℃ 17.9 2.2
16oO℃* 12.2 7.9
24 1400℃ 8,4
13.91450℃ 8.4
13.9isoo℃ 8.4
13.91550℃ 8.0 1
3,21600'C micro-crack force H Kishinjo ζ fallen second base mutter K engineering C251300'
C10,45,5 1400'C10,310,9 1450℃ 9,8 14.1150
0℃ 10,1 13.91550℃
8.4 7.716oO℃
Microcracks 26 1300℃ 8,4
5.31400℃ 10.1
7.81450℃ 9.9 1
2.61500℃ 9.5 13
.. 81550℃ B, 2 5.0
Quick■℃ Microcracks 27 1400℃ 11,8
5.2isoo℃ 9,8
7,216oO℃ 8.5 9
.. 228 1400℃ 12.4
3,715oO℃ 11,6
4.31600'C11,04,5 291400℃ It, 6 3.
51500'C10,64,3 16oO℃ 17.6 4.73
0 1400℃1: 10,7
2,615oO℃ 10.4
3.21600℃ 10.4
3.7 Rikiyaku Rokuuntonku” Nipeika Ktc
31 1400'C11, 32, 31500℃
12,4 2.1 ω℃*
17.4 2゜032 130
0'C Microcracks 14oO℃ 1500℃ 1600℃ 33 1300'C Microcracks 14oO℃ 1000℃ 1600℃ 34 1300℃ Microcracks 1400
℃ 1500'C 1eoo'c 35 1300℃ slight zJJl crack 14
00'C 1500℃ 1600"C 361300'C Microcracks 14oO℃ 1500'C' 1000℃ 1600℃ Example 1 melon Kx37
1300℃ Microcracks 1400"C 1500'C 1600℃ 38 1300'C Microcracks 1400'C' 15oO℃ 柘■℃〃 39 1300℃ Microcracks 1400
℃ 1000℃ 柘ω℃ 40 1300℃ Microcracks 14oO
℃〃 1soo℃ 1600℃ 〃 41 1300"C micro crack 1400℃ 1500'Cv 16oO℃ 42 1300"C8, 44, 91400℃
9,8 4,915oO℃
9, 1 5.6 柘ω'C 9, 16, 4 Wariku Deka Seiton Ku” Nipu fox K shame 43
1300℃ 10,1 15.4140
0℃ 9,4 9. Qisoo℃
9,3 5.3 柘■℃ Microcracks 44 1300'C12,48,914oO℃
17.6 12.61500℃
10.8 15.71600℃
10,4 15.145
1300℃ 9.8 2.8
1400℃ 10.9 2.91
5oO℃ 10.4 3,6 spear■
'C10,44,0 461300℃ g, 9 4.9
1400℃ 9,8 5.215
00℃ 9,3 7.21600
C 9.1 8.1 Several conclusions can be drawn by exploring the above data.

まず、実施例32〜41はYNbO4の追加量が10重
量%に等しいかまたはこれ以下である場合、微小亀裂か
ら全くフリーである物体を形成するには若干過剰(1モ
ル%より大きい)Y203が必要であることを明らかに
している。実施例24.42および46は、大量の(約
12重量%またはこれ以上の)YNb 04をZr02
−1モル%Y2O3に添加する場合、全く微小亀裂を生
じていない物体が得られる。これは焼結温度から冷却中
に微小亀裂が生じることを避けるため、約2モル%のY
2O3を必要とする二成分系ZrO2Y2O3と対称的
である。従って、当該分野に知られているZ「02  
YzO3組成物(〜2−7モル%Y2O3)を強靭にす
る靭性変化を高める他に、少量のYNl)04を含ませ
ると、部分的安定化効果を与える。
First, Examples 32-41 show that when the added amount of YNbO4 is equal to or less than 10 wt%, a slight excess (greater than 1 mol%) of Y203 is required to form a body that is completely free from microcracks. It is clear that it is necessary. Examples 24.42 and 46 show that a large amount (approximately 12 wt% or more) of YNb 04 was added to Zr02.
When added to -1 mol % Y2O3, bodies are obtained that are completely free of microcracks. This is about 2 mol% Y to avoid microcracks from occurring during cooling from the sintering temperature.
This is in contrast to the binary system ZrO2Y2O3, which requires 2O3. Therefore, Z "02" known in the art
Besides enhancing the toughness changes that toughen the YzO3 composition (~2-7 mol% Y2O3), the inclusion of small amounts of YNl)04 provides a partial stabilizing effect.

この現象は、所望により同じ働きを行うための若干過剰
のY2O3を必要としない。
This phenomenon does not require a slight excess of Y2O3 to perform the same function as desired.

第2に、Y203含量が約5モル%以下である7r O
2−Y203組成物にYNbO<を添加するとその靭性
を一層高レベルのYz O3、すなわら、約7,5モル
%Y203にて改良することができるが、このような添
加は靭性を促進するとは思われない。後者の状況は組成
物が基本的に立方晶構造を生成する事実に困るものと思
われる。すなわち生成物中に正方晶ZrO2が欠けてい
るためである。この状態は10重量%のYNb 04を
ZrQ、−7,5モル%Y2O3に添加した実施例31
に明らかである。
Second, 7rO with a Y203 content of about 5 mol% or less
Although the addition of YNbO< to a 2-Y203 composition can improve its toughness at higher levels of YzO3, i.e., about 7.5 mol% Y203, such additions do not promote toughness. I don't think so. The latter situation appears to be troubled by the fact that the composition essentially forms a cubic crystal structure. That is, this is due to the lack of tetragonal ZrO2 in the product. This state was obtained in Example 31 in which 10 wt% YNb 04 was added to ZrQ, -7.5 mol% Y2O3.
It is clear that

第3に、NbzOsのみをドープしていないZ「02 
(実施例30)に添加すると、基本的に単斜晶構造の非
常に微小亀裂を生じた物体を生成することである。従っ
てNbzOsのみをZr0zに添加しても靭性を^めな
い。
Third, Z “02” which is not doped only with NbzOs
(Example 30) to produce a highly microcracked body of essentially monoclinic structure. Therefore, even if only NbzOs is added to Zr0z, the toughness will not be deteriorated.

第1図は組成物を前記温度範囲で焼結後、生成した微小
亀裂体または全く完全な物体を試験した組成範囲を示す
。第1図は特定の組成に対し測定したjl高の靭性を示
す。8.5M P aJi″以上の最高の靭性の物質は
、0.25モル%以上のYNbOa(0,5重量%)の
添加物および約8モル%以下のYNbO4(約15重量
%以下)の添加物を有する。
FIG. 1 shows the composition range in which the resulting microcracked bodies or completely intact bodies were tested after sintering the composition at the temperature range mentioned above. FIG. 1 shows the measured jl height toughness for specific compositions. The highest toughness material of 8.5 M PaJi'' or higher is the addition of 0.25 mol% or more YNbOa (0.5% by weight) and up to about 8 mol% YNbO4 (up to about 15% by weight). have something

高い靭性はYNbOaの添加を無視すると約9モル%以
下のYO3/l  (4,7モル%以下のYtO3)で
のみ起こる。この最後の現象は立方晶相の量がかなり多
く、単斜晶に変化する正方晶の量が少なすぎるためであ
ると思われる。
High toughness occurs only at approximately 9 mol% or less YO3/l (4.7 mol% or less YtO3), ignoring the addition of YNbOa. This last phenomenon appears to be due to the amount of cubic phase being too high and the amount of tetragonal crystals converting to monoclinic being too low.

人工〜Vおよび第1図に示したデータから、0.5モル
%(1重量%)をZr O,−2,2〜9モル%Y0,
7g  (約7.1〜4.7モル%Yt O3)に含ま
せた量に等しい最小量のYNbOaは、得られる生成物
の靭性をかなり高めるために必要であると思われ、また
約8モル%以下(約15重量%)をZr0z−約0.8
〜8モル%YO3/2!  (約0.4〜4.5モル%
Y2O3)に混入させた量に等しいYNl)Onは好ま
しい最大量を含むと思われた。特にYNbO4の量が増
加し過剰のYO3/2を減らすことができる。好ましい
方法は、約3〜10重量%のYNt)04 (約7.5
〜5−E−ル%)をZr0z−約1〜3モル%YzOs
(約2〜6モル%Y O3/2)に添加した量に等しい
量のYNbOiを使用すると、かなり靭性を高めると考
えられる。
From the artificial ~V and the data shown in Figure 1, 0.5 mol% (1% by weight) was added to
A minimum amount of YNbOa equal to that included in 7 g (approximately 7.1-4.7 mol% YtO3) appears to be necessary to significantly increase the toughness of the resulting product, and approximately 8 mol % or less (approximately 15% by weight) of Zr0z-approximately 0.8
~8 mol% YO3/2! (approximately 0.4 to 4.5 mol%
YNl)On equal to the amount incorporated into Y2O3) appeared to contain the preferred maximum amount. In particular, the amount of YNbO4 increases and excess YO3/2 can be reduced. A preferred method is about 3-10% by weight YNt)04 (about 7.5
~5-E-le%) to ZrOz-about 1-3 mol% YzOs
It is believed that using an amount of YNbOi equal to the amount added to (approximately 2-6 mol% Y O3/2) significantly increases toughness.

マセらは米国特許第4,507,394号に、ジルコニ
ア、ニオピア(タンタラ)およびイツトリア(希土類酸
化物)組成物は^い電気抵抗を示すことを記載している
。彼らが試験した4組成物は表■に示す。本発明者また
、米国特許第4,507,394号のコラム5,6,7
.8および10に与えられた記述によってこれらの組成
物を試験した。
Mase et al., in US Pat. No. 4,507,394, describe that zirconia, niopia (tantala) and ittria (rare earth oxide) compositions exhibit high electrical resistance. The four compositions they tested are shown in Table ■. The inventor also writes in columns 5, 6, and 7 of U.S. Pat. No. 4,507,394.
.. These compositions were tested according to the description given in 8 and 10.

五−−M + 3fljm%A fez O:+ (Zr 02  7.1モル%Nb 06/2−11モ
ル%Eu Nb 04 )注:ダッシュ(′)の符号は
マセらの組成物を(マセらの米国特許第4,507,3
94号と容易に比較するため)示すために使用するが、
この仕事で試験された多数の組成物から上記4種の組成
物を区別した。
5--M + 3fljm% A fez O: + (Zr 02 7.1 mol % Nb 06/2-11 mol % Eu Nb 04 ) Note: The dash (') sign refers to the composition of Mase et al. (Mase et al. U.S. Patent No. 4,507,3
For easy comparison with No. 94), it is used to show that
The above four compositions were distinguished from the large number of compositions tested in this work.

前記サンプルに使用したY2O3を添加していない同じ
市販のZrO2粉末もここでは使用した。
The same commercially available ZrO2 powder without addition of Y2O3 used in the previous sample was also used here.

市販のTaxes 、Nbz Os 、AfLt O3
,Y(NO3)3 6Hz OおよびEU  (NO3
)3−68zOを使用した。ZrO2、NI)gOsま
たはTa 20s +およびY (NO3> 36H2
0またはEu  (NO3)3 68z Oを湿潤プロ
セスによって混合し、混合物を完全に乾燥させた。
Commercially available Taxes, NbzOs, AfLtO3
,Y(NO3)3 6Hz O and EU(NO3
)3-68zO was used. ZrO2, NI) gOs or Ta 20s + and Y (NO3>36H2
0 or Eu(NO3)368zO were mixed by wet process and the mixture was completely dried.

混合物を800℃にか焼した。例えばサンプル番号′2
′では、A57.zo3焼結促進剤を添加した。4組成
物を次に、0.5重量%のポリエチレングリコールを用
いて20〜200時間社・魔が”fttr= 、得られ
た粉末を圧縮成型し、次に1325℃で空気中2時間焼
成した。他のサンプルを圧縮成型し。1000℃にて空
気中で予備焼成し、次に真空中で1325℃にて2時間
焼成した。
The mixture was calcined to 800°C. For example, sample number'2
', A57. Zo3 sintering accelerator was added. 4 composition was then compression molded using 0.5% by weight polyethylene glycol for 20-200 hours, the resulting powder was then calcined at 1325°C for 2 hours in air. Another sample was compression molded and prefired in air at 1000°C, then fired in vacuum at 1325°C for 2 hours.

サンプルを光学顕微鏡によって試験し、微/JX亀裂を
生じなかった1組成物を磨き、人工〜■の前述のサンプ
ルに対して使用した方法と同じ方法で破壊靭性を測定し
た。表Vlはその結果を示したちのである。
The samples were examined by optical microscopy, and one composition that did not produce micro/JX cracks was polished and fracture toughness was measured in the same manner as used for the synthetic to ■ samples described above. Table Vl shows the results.

−−M トI          K1Lc 竺2z止邑  焼結温度  焼結雰囲気  Ω旦aMP
aJ11’     1325℃    空 気   
 微小亀裂1325℃    真 空    微小亀裂
2’     1325℃    空 気    微小
亀裂1325℃    真 空   微小亀裂3’  
 1325℃  空気 7,3 8.11325℃  
真空 7,3 7,3 22’     1325℃    空 気    微
小亀裂1325℃    真 空    微小亀裂表■
はこれら4種の組成物のうち1種のみが、マセらが記述
した時には微小亀裂がなかったことを示している。組成
物1’ 、2’および22′の微小亀裂は表I−Vに示
したイツトリアを少量または過剰にならずに(0〜0.
5モル%YOs/z)含有する組成物に生じている。微
小亀裂のない組成物3′は例外的な靭性は示さず8.I
MPaJ’j−であり硬度は7.3G P aであり、
これは実施例19のYNbOaを除いて、微小亀裂しな
かった人工〜Vに記載した全部のセラミックよりも劣っ
ている。
--M トI K1Lc 纺2z髂 Sintering temperature Sintering atmosphere ΩdanaMP
aJ11' 1325℃ Air
Microcrack 1325℃ Vacuum Microcrack 2' 1325℃ Air Microcrack 1325℃ Vacuum Microcrack 3'
1325℃ Air 7,3 8.11325℃
Vacuum 7,3 7,3 22' 1325℃ Air Microcracks 1325℃ Vacuum Microcracks table■
shows that only one of these four compositions was free of microcracks when described by Mase et al. Microcracks in compositions 1', 2', and 22' were caused by small amounts or no excess of ittria (0 to 0.
5 mol% YOs/z). Composition 3' without microcracks shows no exceptional toughness8. I
MPaJ'j- and the hardness is 7.3G Pa,
This is inferior to all the ceramics described in Artificial to V, except for YNbOa of Example 19, which did not microcrack.

特に興味あるものは表■およびVの実施例4Gの組成物
である。この組成物は7a 20sをNbzO5で置換
した表Vlおよびvlの3′のものと同じである。実施
例4Gは単に8.IMPaffの最大靭性を示すだけで
あり、この仕事で試験したZr0z−Y203セラミッ
クに少量のYNり04を添加した種々の組成物において
見られる17.7MPaJ′i′″〜18.5MpaJ
i″の靭性と比較する場合、これは例外的ではない。
Of particular interest is the composition of Example 4G in Tables II and V. This composition is the same as 3' of Tables Vl and vl with NbzO5 replacing 7a 20s. Example 4G is simply 8. The maximum toughness of IMPaff is 17.7 MPaJ'i''' to 18.5 MPaJ found in various compositions with a small amount of YN04 added to the Zr0z-Y203 ceramic tested in this work.
This is not exceptional when compared to the toughness of i''.

マセらの試験した組成物全部を人工〜Vlのデー夕と比
較すると、組成物31を除いて、物質は極めて低い約5
MP85以下の靭性を示し、微小亀裂している。前述の
ように、組成物3′によって達せられる8、IMPai
の靭性およびニオピア類似の実施例46の靭性は小量の
YNbOaをZrO2Y2O3セラミック合金に添加し
た組成物によって達せられる靭性の関係において顕著で
ない。
Comparing all of the compositions tested by Mase et al. with artificial to Vl data, with the exception of Composition 31, the substances were found to be extremely low at approximately 5
It has a toughness of MP85 or less and has microcracks. 8, IMPai achieved by composition 3', as mentioned above.
The toughness of Example 46 and the Niopia-like Example 46 are not remarkable in relation to the toughness achieved by compositions with small amounts of YNbOa added to the ZrO2Y2O3 ceramic alloy.

イツトリウムニオベートに する類似物ジルコニア含有
体の靭性を高めるためにYNbo4以外の化合物の使用
を調べるため、表■に示した幾つかの組成物を〈容量%
およびモル%において)式で表した。組成物には、イツ
トリウムをイツトリウムの原子価を示す元素と一部また
は全部置換したもの、およびニオブをニオブの原子価′
を示す元素と一部または全部置換したものを含む。
To investigate the use of compounds other than YNbo4 to increase the toughness of zirconia-containing bodies analogous to yttrium niobate, several compositions shown in Table
and in mole %). The composition includes those in which yttrium is partially or completely replaced with an element showing the valence of yttrium, and niobium in which the valence of niobium is replaced.
Including those that are partially or completely replaced with elements that show.

得られた化合物はYNbOaに似た構造と耐火性を示し
た。[これらの実験のためこれら希土類ニオベートおよ
び/またはタンタレートのモル容量をZrO□のモル容
量の2倍とした。従って、例えば、Z「02において5
容量%のLaNb0aはZr0zにおいて2.5モル%
のLaNb0aに等しい。] 各サンプルは前記概略の水酸化アンモニウム沈澱技術を
用いて調製した。直径が約12.7am (0゜5イン
チ)のビル標本を上記方法で圧縮し焼結した。
The resulting compound exhibited a structure and fire resistance similar to YNbOa. [For these experiments, the molar volume of these rare earth niobate and/or tantalate was twice the molar volume of ZrO□. Therefore, for example, if Z "5 in 02
Volume % LaNb0a is 2.5 mol% in Zr0z
is equal to LaNb0a. ] Each sample was prepared using the ammonium hydroxide precipitation technique outlined above. Building specimens approximately 0.5 inches in diameter were compacted and sintered in the manner described above.

各サンプルを2時間表■に示した温度で焼結した。Each sample was sintered for 2 hours at the temperature shown in Table 3.

ピッカール硬度測定値(GPa )およびMPa、ri
で計算した破壊靭性値(K 7. )を10PCg荷重
を用いて導いた。
Pickard hardness measurements (GPa) and MPa, ri
The fracture toughness value (K 7.) calculated using 10 PCg load was derived.

去−−−■ 実施例      組    成     於植墨庶 
Ω旦aぢ〕S47  90% (Zr 02−3モ)I
i%Y2O3)1300℃  10.6 4.5+10
%YTa O41400℃  10,7 12.6(Z
r 02−7.3モル%YO3/2  1500℃  
ffi小m裂−5,2−E−ル%YTa 04 ) 4896%(Zr 02−2モル%Yz Oa ) 1
300℃  11,3 13.4+4%YTa Os 
        1400’CIo、7 15.5(Z
r 02−3.8モル%YO3/2  1500℃  
9,5 7.1−2モル%YTa Oa ) 49  90%(ZrOz−2モ/Lz%Y203 )
 1300℃  10.1 6.4+10%YTa 0
4         1400℃  9.8 13.8
(Zr 02−3.7モル%YO3/2  1500℃
  微小亀裂−5,3モ/L、%YTa 04 ) 5090%(Zr 02−3モル%Y20s ) 13
00℃  10.4 4.9+10%Y(Nbo、tT
ao、5)Oa   1400℃  10,9 5,4
[Zr 02−7.3モル%YO3/2  1500℃
  9.8 12.7−5.2モル%Y <TaosN
bos )  1600℃  微小亀裂04] 5195%(Zr 02−3モル%Y203 ) 13
00℃  9.8 5.2+5%l、a Nb Oa 
       1400℃  10,4 12.1(Z
r 02−5.7モル%YO3/2  1500℃  
微小亀裂−2,6モル%la Nb 04 )    
1600℃  微小亀裂実広例     粧−−−見 
   触桔渠庶q旭に於52  95% (Zr Oz
 −3モ/Lz%Y203 > 1300’CIo、9
 4.5+5%Nd Nb Oa         1
400℃  10.9 12.0(Zr 0z−5,7
t−ル%YO3/2isoo’c   微小亀裂−2,
6’Eル%Nd Nb Oa )    1600’C
ta小m1453  95% (Zr 02−3モ/l
/%Y203 ) 1300’C11,64,3+5%
(Ybo、gGdo、g)NbOa  1400℃  
17.9 4.8[Zr 02−5.7モル%YO3/
2  1500℃  10.9 17.5−2.6モル
%(Ybas Gda、+; )   1600’C微
小亀裂Nb Oa ] 5494%(Zr 02.−3モル%     100
0℃  9.1 6.1[Yb Gd ] z 03 
)       1400’CIo、7 9.8+6%
(Ybo、5Gda、g)NbOa  1500℃  
微小亀裂czr02−5.6モル%      160
0℃  微小亀裂(Yba、s Gd o、tt ) 
03/2−3.1モル%(Ybo、g Gd o、t 
) Nb Oa表■の研究から明らかなように、種々の
希土類元素をイツトリウムと置換することができ、タン
タルはニオブと置換することができ、イツトリウムをド
ープしたジルコニア含有体の靭性の改良することができ
る際に有害な作用を示さない。従ってYNbO4は最も
好ましい強化剤を構成するが、YTa 04およびYN
I)OmとYTa 04の混合物は取扱うことができ、
また希土類ニオベート(MNb Oa )、希土類タン
タレート(MTaQ番)、およびYNbOiおよび/ま
たはYTaO4とMNI)04および/またはMTaO
nの混合物も同様である。
■Example Composition
Ωdanaぢ]S47 90% (Zr 02-3mo) I
i%Y2O3) 1300℃ 10.6 4.5+10
%YTa O41400℃ 10.7 12.6(Z
r 02-7.3 mol% YO3/2 1500℃
ffi m fission-5,2-E-le% YTa 04 ) 4896% (Zr 02-2 mol% Yz Oa ) 1
300℃ 11.3 13.4+4%YTaOs
1400'CIo, 7 15.5 (Z
r 02-3.8 mol% YO3/2 1500℃
9,5 7.1-2 mol% YTaOa) 49 90% (ZrOz-2Mo/Lz%Y203)
1300℃ 10.1 6.4+10%YTa 0
4 1400℃ 9.8 13.8
(Zr 02-3.7 mol% YO3/2 1500℃
Microcracks - 5,3 mo/L, % YTa 04 ) 5090% (Zr 02-3 mol % Y20s ) 13
00℃ 10.4 4.9+10%Y(Nbo,tT
ao, 5) Oa 1400℃ 10,9 5,4
[Zr 02-7.3 mol% YO3/2 1500℃
9.8 12.7-5.2 mol% Y <TaosN
bos) 1600°C Microcracks 04] 5195% (Zr 02-3 mol% Y203) 13
00℃ 9.8 5.2+5%l, a Nb Oa
1400℃ 10.4 12.1 (Z
r 02-5.7 mol% YO3/2 1500℃
Microcracks - 2,6 mol% la Nb 04 )
1600℃ Micro crack actual example
52 95% (Zr Oz
-3mo/Lz%Y203 >1300'CIo, 9
4.5+5%Nd Nb Oa 1
400℃ 10.9 12.0 (Zr 0z-5,7
t-le%YO3/2isoo'c Microcracks-2,
6'Eru%NdNbOa) 1600'C
ta small m1453 95% (Zr 02-3 mo/l
/%Y203) 1300'C11,64,3+5%
(Ybo, gGdo, g)NbOa 1400℃
17.9 4.8 [Zr 02-5.7 mol% YO3/
2 1500°C 10.9 17.5-2.6 mol% (Ybas Gda, +; ) 1600'C Microcracks Nb Oa] 5494% (Zr 02.-3 mol% 100
0°C 9.1 6.1 [Yb Gd ] z 03
) 1400'CIo, 7 9.8+6%
(Ybo, 5Gda, g) NbOa 1500℃
Microcracks czr02-5.6 mol% 160
0℃ Microcracks (Yba, s Gdo, tt)
03/2-3.1 mol% (Ybo, g Gd o, t
) As is clear from the study of Nb Oa Table 2, various rare earth elements can be replaced with yttrium, tantalum can be replaced with niobium, and the toughness of zirconia-containing bodies doped with yttrium can be improved. No harmful effects when possible. YNbO4 thus constitutes the most preferred reinforcement, while YTa 04 and YN
I) A mixture of Om and YTa 04 can be handled,
Also rare earth niobate (MNbOa), rare earth tantalate (MTaQ number), and YNbOi and/or YTaO4 and MNI)04 and/or MTaO
The same applies to mixtures of n.

さらに、実施例54は希土類酸化物は両方のYNl)O
aにおいてイツトリアを完全に置換できることを示して
おり、ジルコニアにおける「一部安定化」したドーパン
トと同様である。これら合金の可能な相間のカチオンの
正確な分布は知られていないので、実施例57.52お
よび53はイツトリア全量の1/3以上がLa z O
3、Nd 203またはYb Gd O3によって置換
できることを証明している。Ce 02 、pr 20
3.La 203およびNdzO3を含む種々の希土類
酸化物ならびに希土類酸化物の混合物は、これらの組成
物において完全にイツトリアを置換できると仮定したこ
とは理由がある。
Furthermore, Example 54 shows that the rare earth oxides are both YNl)O
It has been shown that itria can be completely substituted in a, similar to "partially stabilized" dopants in zirconia. Since the exact distribution of cations among the possible phases of these alloys is not known, Examples 57, 52 and 53 contain more than 1/3 of the total amount of yttria.
3, proves that it can be replaced by Nd 203 or Yb Gd O3. Ce 02, pr 20
3. It was reasoned to assume that various rare earth oxides and mixtures of rare earth oxides, including La 203 and NdzO3, could completely replace yttria in these compositions.

上記7r 02  Y203  YNb O4セラミッ
ク合金によって示される固有の高い靭性値のために、種
々の高い耐火性のセラミックマトリックスにおける強化
剤として使用することが研究された。
Due to the inherent high toughness values exhibited by the above 7r 02 Y203 YNb O4 ceramic alloy, its use as a reinforcing agent in various highly refractory ceramic matrices has been investigated.

広範囲のセラミックマトリックスの迅速粗雑な調査は一
般の効力を決定するために行われた。
A quick rough survey of a wide range of ceramic matrices was conducted to determine general efficacy.

研究のためのII製では、次の3種の組成物Zr02−
YzO3YNbOaの粉末を、NHAOト1を用いた沈
澱を含めて上に概略で示した共沈法を変更して用いた。
For research purposes, the following three compositions Zr02-
YzO3YNbOa powder was used with a modification of the coprecipitation method outlined above, including precipitation with NHAO.

3種の組成物は、zrOz−2モル%Yt O3+81
量%YNb Oa 、 Zr O2−2モル%Y2O3
+10重量%YNI)Oa、およびZrO21モル%Y
2O3+12重量%YNbO4である。zr Ot  
Y203  YNI)Oa組成物の他の粉末サンプル、
すなわちzr Ox −2モル%Y2O3+4重量%Y
NI)Oaを、前記酸化物添加方法を用いて調製した。
The three compositions are zrOz-2 mol% Yt O3+81
Amount % YNb Oa, Zr O2-2 mol% Y2O3
+10 wt% YNI) Oa, and ZrO21 mol% Y
2O3+12% by weight YNbO4. zr Ot
Y203 YNI) Other powder samples of Oa composition,
That is, zr Ox −2 mol% Y2O3 + 4 wt% Y
NI)Oa was prepared using the oxide addition method described above.

以下に詳細に説明するように、これらの粉末はアルミナ
粉末、マグネシウムに富んだスピネル粉末、アルミナに
富んだスピネル粉末、ジルコン粉末、二フフ化チタン粉
末、ジルコニウムカーバイド粉末、ムライト粉末、シリ
コンカーバイド粉末およびシリコンカーバイドホイスカ
と組合せた。
As detailed below, these powders include alumina powder, magnesium-rich spinel powder, alumina-rich spinel powder, zircon powder, titanium difluoride powder, zirconium carbide powder, mullite powder, silicon carbide powder and Combined with silicon carbide whiskers.

得られた粉末混合物並びにマトリックス物質のナンプル
のみを、比較的大きいZr’02粉砕媒体を用いてイソ
プロピルアルコール中で24時間振動粉砕した。
The resulting powder mixture as well as the matrix material samples were vibratory milled for 24 hours in isopropyl alcohol using relatively large Zr'02 milling media.

約12.7. (0,5インチ)の直径をもつビルを、
酸化物粉末から約70.3〜357.57(IF/ c
i (1000〜5000psi )にて−軸に圧縮し
、このビルを3163.5/(g/cd (45000
psi)にて平衡に冷圧した。その後、ビルを空気中で
2時間1000℃まで予備焼成し、次に2時間真空炉中
で1450°〜1650℃の温度で焼結した。焼結の研
究のための加熱速度および冷却速度は800℃/時であ
った。
Approximately 12.7. A building with a diameter of (0.5 inches),
Approximately 70.3-357.57 (IF/c
i (1000-5000 psi) and compressed this building to 3163.5/(g/cd (45000
Cold pressure was applied to equilibrium at psi). Thereafter, the building was precalcined in air for 2 hours to 1000°C and then sintered in a vacuum furnace for 2 hours at a temperature of 1450° to 1650°C. Heating and cooling rates for the sintering studies were 800° C./hour.

炭化物、ホウ化物、および酸化物を2時間1450℃ま
たは1650℃にて287.2Ng/cd(4000p
si )の圧力で真空上黒鉛型を用いる誘導加熱ホット
プレスで熱圧し、直径が約38.1ae+ (1,5イ
ンチ)および断面が約7.94 III (5/ 16
インチ)のディスクを生成した。焼結し熱圧したサンプ
ルを粉砕し1ミクロンダイアモンド仕上げに磨き、これ
らのサンプルを光学顕微鏡によって試験した。
Carbides, borides, and oxides were heated at 1450°C or 1650°C for 2 hours at 287.2Ng/cd (4000p
hot pressed in an induction heated hot press using graphite molds on vacuum at a pressure of
inch) disk. The sintered, hot-pressed samples were ground and polished to a 1 micron diamond finish, and the samples were examined by optical microscopy.

磨いたディスクに1oKy荷重を用いて微小硬度試験を
行った。ジルコニアイツトリウムニオベートの弾性率を
200G P aとした。アルミナの弾性率を3800
Paとした。スピネルの弾性率を260GPaとした。
Microhardness tests were conducted on polished discs using a 1 oKy load. The elastic modulus of zirconia ystrium niobate was set to 200 GPa. The elastic modulus of alumina is 3800
It was set as Pa. The elastic modulus of spinel was 260 GPa.

ジルコンの弾性率を2000 P aとした。ニホウ化
チタニウムの弾性率を515GPaとした。ジルコニウ
ムカーバイドの弾性率を410GPaとした。ムライト
の弾性率を2000Paとした。そしてシリコンカーバ
イド粉末およびシリ−1ンカーバイドホイス力の弾性率
を450G p aとした。種々の酸化物および非酸化
物の組合せを含む組成物に対して、合金の弾性率を、成
分の弾性率の単純な線状の組合せ(容量によって)とし
た。
The elastic modulus of zircon was set to 2000 Pa. The elastic modulus of titanium diboride was 515 GPa. The elastic modulus of zirconium carbide was set to 410 GPa. The elastic modulus of mullite was set to 2000 Pa. The elastic modulus of the silicon carbide powder and the silicon carbide Huis force was set to 450 Gpa. For compositions containing various combinations of oxides and non-oxides, the modulus of the alloy was a simple linear combination (by volume) of the moduli of the components.

破壊靭性を上記式から計算した。Fracture toughness was calculated from the above formula.

焼結したアルミナジルコニアイツトリウムニオベート組
成物の数例をX線回折によって試験した。
Several examples of sintered alumina zirconia ytrium niobate compositions were tested by X-ray diffraction.

X線回折走査はCu放放線線用いて26°〜36°の範
囲の20領域に制限した。正方晶ジルコニア・イツトリ
ウム・ニオベート相の量および単斜晶ジルコニア・イツ
トリウム・ニオベート相の量を、2θ領域の相の相対的
なピークの高さから定性的に算定した。
The X-ray diffraction scan was limited to 20 regions ranging from 26° to 36° using the Cu radiation. The amount of tetragonal zirconia-yttrium-niobate phase and the amount of monoclinic zirconia-yttrium-niobate phase were qualitatively calculated from the relative peak heights of the phases in the 2θ region.

ジルコニアφイツトリウム番ニオベート−シリコンカー
バイトホイスカ組成物の場合、ボイス力とジルコニア・
イツトリウム・ニオベート粉末は24時間蒸留水で振動
粉砕した。2種のZrOg−YNllO*/ガラス/S
iCホイスカ組成物の調整では、ガラス粉末は重量%で
約33.3%A9,203 、33.3%S i 02
 、 iHヨヒ33,3%Yz O3h’ら成り、Aル
ア03と5iQ2を一緒に粉砕し、ガラス粉末とY(N
O3)3 ・6820の蒸留水スラリーを調製し、50
0℃にて残っている物質をが焼して生成した。その後、
ガラス粉末、シリコンカーバイド小イス力、およびジル
コニア・イツトリウム・ニオベート粉末を48時間ジル
コニア粉砕媒体を用いて蒸留水中で振動粉砕した。三種
の全組成物に対して得られた粉末を乾燥し、粒状にし、
2時間黒鉛型の中で1450℃にて287.2Kg/ 
ci (4000psi )で真空熱圧した。添加した
ガラスの弾性率は69Qpaとした。
In the case of the zirconia φ yttrium niobate-silicon carbide whisker composition, the voice force and the zirconia
Yttrium niobate powder was vibrated with distilled water for 24 hours. Two types of ZrOg-YNllO*/Glass/S
In preparing the iC whisker composition, the glass powder was approximately 33.3% A9,203, 33.3% Si02 by weight.
, iH Yohi 33.3% Yz O3h', A Lua 03 and 5iQ2 were ground together, glass powder and Y(N
O3)3 ・6820 distilled water slurry was prepared and 50
The remaining material was calcined at 0°C. after that,
Glass powder, silicon carbide powder, and zirconia yttrium niobate powder were vibrationally milled in distilled water using zirconia milling media for 48 hours. The powders obtained for all three compositions were dried and granulated;
287.2Kg/at 1450℃ in a graphite mold for 2 hours
Vacuum heat pressure was applied at ci (4000 psi). The elastic modulus of the added glass was 69Qpa.

アルミナ−ジルコニア・イットリ ム・ニオベー、辷− 上述のアルミナとジルコニア・イツトリウム・ニオベー
トの粉末組合せの他に、2種のAQ=zOs  7r 
02  Y203−YNb Os組成物を共沈し、他の
共沈試料に関して上述した方法で焼結した。2種の組成
物を以下に実施例AおよびBとして記録する。これら2
種の組成物の粉末の割合は、NHaOHを用いる沈澱を
含む共沈技術を変更して用い、Nb2O6とY2O3を
添加して変化させた。これら2種の組成物を以下に実施
例CとDとして記録する。
Alumina - zirconia yttrium niobate, lint - In addition to the above-mentioned powder combination of alumina and zirconia yttrium niobate, two types of AQ = zOs 7r
The 02 Y203-YNb Os composition was coprecipitated and sintered as described above for the other coprecipitated samples. Two compositions are recorded below as Examples A and B. These 2
The powder proportion of the seed composition was varied using a modified coprecipitation technique involving precipitation with NHaOH and the addition of Nb2O6 and Y2O3. These two compositions are recorded below as Examples C and D.

アルミナとジルコニア・イツトリウム・ニオベートの3
種の粉末の組合せを、実施例E、FおよびGとして、ま
た、アルミナ単独の試料を実施例日として以下に表にし
て示す。
Alumina and zirconia yztrium niobate 3
The seed powder combinations are tabulated below as Examples E, F and G, and the alumina alone sample as Example Day.

表■は各サンプルの組成(容量%)およびサンプルを焼
結した温度、並びに上記式から計算し、Mpa、/ii
で表した破壊靭性値(KLC/)およびビッカース硬度
測定値(GPa )を示している。先に述べたように、
焼結した試料は全部、粉砕し、磨いた後で101g荷重
を用いて、微小硬度測定を行った。
Table ■ is calculated from the composition (volume %) of each sample, the temperature at which the sample was sintered, and the above formula, and Mpa, /ii
The fracture toughness value expressed as (KLC/) and the measured Vickers hardness value (GPa) are shown. As mentioned earlier,
All sintered samples were ground and polished prior to microhardness measurements using a 101 g load.

去−rX 末塵堡     組  成  物     焼結温度 
Ω旦LK風A   20%(Zr 0x−3モル%Y2
03 ) 1450℃  15.2 4.3+ 7.2
5 %YNb Oa       1”℃  12.2
 4.7+ 78.75%A応t Oa       
1650℃  12,6 4,2[343%(Zr 0
2−3モル%Y203 ) 1450℃  14.8 
5.1+3%YNb Os         1500
℃  13.5 4.8+54%八Q、2へ03   
     1550℃  13.1 6.61600”
CI2.4 6.5 1650℃  12.7 5.7 C18%(Zr 02−0モル%Y203 ) 145
0℃  12.4 6.9+6%YNb 04    
    1550℃  微小亀裂+16%A5!、g 
03        1650℃D   40%(Zr
 02−2モル%Y203 ) 1450℃  13,
5 4.7+8%YNb Oa         15
50℃  13.5 6.7+52%A9.t 03 
        1650℃  12.0 6,4E 
  21%(Zr Oz −1モル%Y203) 14
50℃  17.6 5.6+4%YNb 04155
0℃  14.5 5.4+75%A9J203165
0℃  12.4 6.7実施例    粧−」L−1
叫胡醸母シにヨF  45%(Zr 02−2Tニル%
Y203 ) 1450℃  12,7 6.2+5%
YNb Os         1550℃  12゜
27.8+50%A9Jz 031650℃  17.
5 8.7G   72%(Zr 02−2モル%Y2
03 ) 1450℃  12,0 11,5+3%Y
Nb 04        1500’CI2,4 1
2,5→−25%△応2031550℃  12,2 
12.21600℃  9,8 3.6 1650℃  9,8 4,4 H100%A9J203    1450℃ 有孔15
00’CI5,4 4.5 1550℃  15.0 4,3 和ω”C14,55,0 1650℃  15,0 5,4 1450℃で焼結したALzO3試料は有効率が高く、
1500℃で焼結したものはかなりの有効率を示した。
-rX Dust box Composition Sintering temperature
Ωdan LK style A 20% (Zr 0x-3 mol% Y2
03) 1450℃ 15.2 4.3+ 7.2
5%YNb Oa 1”℃ 12.2
4.7+ 78.75%A
1650℃ 12,6 4,2 [343% (Zr 0
2-3 mol% Y203) 1450°C 14.8
5.1+3%YNb Os 1500
℃ 13.5 4.8 + 54% 8Q, 2 to 03
1550℃ 13.1 6.61600”
CI2.4 6.5 1650°C 12.7 5.7 C18% (Zr 02-0 mol% Y203) 145
0℃ 12.4 6.9+6%YNb 04
1550℃ micro crack +16% A5! ,g
03 1650℃D 40% (Zr
02-2 mol% Y203) 1450°C 13,
5 4.7+8%YNb Oa 15
50℃ 13.5 6.7+52%A9. t 03
1650℃ 12.0 6,4E
21% (Zr Oz -1 mol% Y203) 14
50℃ 17.6 5.6+4%YNb 04155
0℃ 14.5 5.4+75%A9J203165
0℃ 12.4 6.7 Example Cosmetic L-1
Shōkojyo Mother Shiniyo F 45% (Zr 02-2T Nil%
Y203) 1450℃ 12.7 6.2+5%
YNb Os 1550℃ 12゜27.8+50%A9Jz 031650℃ 17.
5 8.7G 72% (Zr 02-2 mol% Y2
03) 1450℃ 12,0 11,5+3%Y
Nb 04 1500'CI2,4 1
2,5 → -25%△ corresponding 2031550℃ 12,2
12.21600℃ 9,8 3.6 1650℃ 9,8 4,4 H100%A9J203 1450℃ Perforated 15
00'CI5,4 4.5 1550℃ 15.0 4,3 Sum ω''C14,55,0 1650℃ 15,0 5,4 The ALzO3 sample sintered at 1450℃ has a high effectiveness rate;
The material sintered at 1500°C showed a considerable efficiency.

しかし、1450℃で焼成した場合、25容醋%のジル
コニア+イツトリウム・ニオベートを少量添加すると、
セラミック合金は完全に密度が高くなった。さらに、合
金の粒径はAR,2o3サンプルで見られたものよりも
かなり小さかった。従って、Zr0z  YNI)Oa
を含ませると焼結を促進し、粒子の成長は第2相を添加
することによって妨げられる。
However, when firing at 1450℃, if a small amount of 25% by volume zirconia + yttrium niobate is added,
Ceramic alloys are fully densified. Furthermore, the grain size of the alloy was significantly smaller than that seen in the AR,2o3 sample. Therefore, Zr0z YNI)Oa
The inclusion of sintering promotes sintering, while grain growth is inhibited by the addition of a second phase.

表IXから明らかなように、ジルコニア・イツトリウム
・ニオベートを含有するサンプル全部の靭性はA9Jt
o3試料の靭性よりも大きいが、硬度に関しては逆が真
実であった。75容恐%のジルコニア・イツトリウム・
ニオベートを含有する試料の靭性は組成物を1600℃
と1650℃にて焼結した際に劇的に低下した。また硬
度の値もこれら2つの焼結温度でかなり低下した。
As is clear from Table IX, the toughness of all samples containing zirconia yttrium niobate is A9Jt.
Although the toughness was greater than that of the o3 sample, the opposite was true regarding the hardness. 75% zirconia yztrium
The toughness of samples containing niobate was determined when the composition was heated to 1600°C.
It decreased dramatically when sintered at 1650°C. The hardness values also decreased considerably at these two sintering temperatures.

走査電子顕微鏡から、共沈した組成物は混合物質よりも
若干均一な空間的分布のアルミナおよびジルコニア・イ
ツトリウム・ニオベート相を有していることが明らかと
なった。また共沈物質の粒径は所定の焼結温度に対する
よりも僅かに小さかった。最後に明らかに共沈チンプル
中のAQ、2O3粒子内に閉じ込まれたジルコニア・イ
ツトリウム・ニオベートは一層粒子内粒子である。
Scanning electron microscopy revealed that the co-precipitated composition had a slightly more uniform spatial distribution of alumina and zirconia-yttrium-niobate phases than the mixed material. Also, the particle size of the coprecipitated material was slightly smaller than for a given sintering temperature. Finally, it is clear that the zirconia yttrium niobate trapped within the AQ, 2O3 particles in the coprecipitated chimples are more intragranular particles.

2種の共沈サンプルにつき湿潤化学分析を行い、その結
果を表Xにまとめて示す。HfO2はZrO2物質中の
不純物である。
Wet chemical analysis was performed on the two coprecipitated samples and the results are summarized in Table X. HfO2 is an impurity in the ZrO2 material.

表    X A 77.425.10.922.180.43B 4
4,144,81,974,320.84実施例Cの試
料、は1450℃以上の高温で焼結したものであり、硬
度試験から押込圧にかけ激しい微小亀裂を行ったが、信
頼できる硬度または靭性値を得ることができなかった。
Table X A 77.425.10.922.180.43B 4
4,144,81,974,320.84 The sample of Example C was sintered at a high temperature of 1450°C or higher, and although severe microcracks occurred during the hardness test and the indentation pressure was applied, it did not show reliable hardness or toughness. Couldn't get value.

複数のサンプルのX線回折分析は正方品および単斜晶Z
「02とYNbOaの含量に関して、すなわち50容量
%以上のAQ、go3を含有する物体および50容聞%
以下のA9J203を含有する物体について、高靭性の
微小構造に2種の基本的様式が存在することを示した。
X-ray diffraction analysis of multiple samples shows tetragonal and monoclinic Z
"With respect to the content of 02 and YNbOa, i.e. objects containing more than 50% by volume of AQ, go3 and 50% by volume
For the following A9J203-containing objects, we have shown that there are two basic modes of high toughness microstructure.

説明すると、実施例G(75容量%のジルコニア・イツ
トリウム・ニオベート)はジルコニア・イツトリウム・
ニオベート単独の回折パターンに(勿論A9.zosの
ピークを含めて)全く類似した回折パターンを示した。
To illustrate, Example G (75% by volume zirconia yttrium niobate) is a zirconia yttrium niobate.
It showed a diffraction pattern completely similar to that of niobate alone (including the peak of A9.zos, of course).

高靭性を示したサンプルは単斜晶相が極めて少ないかま
たはないことを立証した。低靭性のサンプルは優勢な部
分として正方晶相をまだ含んでいたが、かなりの量の単
斜晶相が存在していた。反対に、約50容量%またはこ
れにより少ないジルコニアイツトリウムニオベートを含
む試料は、回折パターンが正方晶相のみの存在を示す場
合、最高の靭性を示さなかった。最高の靭性のサンプル
は単斜晶状態でサンプル中にジルコニア・イツトリウム
・ニオベートを全量の約20〜50容量%含んでいた。
Samples that exhibited high toughness demonstrated very little or no monoclinic phase. The low toughness samples still contained the tetragonal phase as the predominant part, but a significant amount of the monoclinic phase was present. In contrast, samples containing about 50% by volume or less zirconia ytrium niobate did not exhibit the highest toughness when the diffraction pattern indicated the presence of only the tetragonal phase. The toughest samples contained about 20-50% by volume of zirconia yttrium niobate in the sample in the monoclinic state.

大多数のジルニア・イツトリウムが単斜晶相中にある場
合、試料は微小亀裂および低い靭性を示した。
When the majority of Zirnia yttrium was in the monoclinic phase, the samples showed microcracks and low toughness.

表Xはlii!度および靭性の効果を示すアルミナを含
む粉末をさらに組合せた組成物を示している。
Table X is lii! 2 shows compositions further combined with alumina-containing powders that exhibit strength and toughness effects.

この組合Vは、各試料を焼結した温度、ビッカース硬度
測定値(GPa)、およびMParaで計碑0た破壊靭
性値(Kxc)と共に容量%で表にまとめた。また各焼
結したピルを粉砕し磨いた後で、1ON9荷重を用いて
微小硬度を測定した。
This combination V was tabulated in volume % along with the temperature at which each sample was sintered, the measured Vickers hardness (GPa), and the fracture toughness value (Kxc) measured in MPara. Microhardness was also measured using a 1ON9 load after each sintered pill was crushed and polished.

去−−X工    Kw 実施例     組 成 物    焼結温度 p王)
a 1ylpa 1mI    15%7r 0215
50℃ 17.6  7.1十85%A免203   
   1650℃ 11,3   7.4J    2
5%Zr 02       1550℃ 12.0 
 7,7+75%A応203      1650℃ 
17.6  <8.6K    25%(Zr 02−
1モル%  1550℃ 13.5  5.9Yz O
s )         1650℃ 10,9  5
.4+75%A9J1103 1   50%7r 021450℃  微小亀裂+5
0%A9Jz 03     1550℃   〃16
50℃   〃 M    50%(Zr 02−2モル%  1450
℃ 12.9  6.8Y20.>         
1550℃ 13,0  10,2+50%A免203
     1650℃ 12.7  6.9N    
75%Zr Q21450℃  微小亀裂+25%A5
Lz 03     1550℃    〃1650℃ 0  75%(Zr 02−2モル%  1450℃ 
12.4  7.5Y20s )         1
550℃ 12,2  8.9+25%A9Jz 03
     1650℃ 12.0  17.2P   
 24%(ZrO,−2,3モル% 1450℃  微
小亀裂Nb 0slt )        1550℃
    〃+16%A見203     1650℃Q
    24%(Zr02 −11モル% 1450℃
  微小亀裂Nb 057g )        15
50℃    〃+76%A応z 03     16
50℃    〃HKtc 実施例     組 成 物    焼結温度 Ω上’
aMPa J−R14,5%7r 021550℃ 1
4.0  7.8十〇、5%YNb Os     1
650℃ チッピングのため+85%A応203   
       測定困難S    14%Zr 02 
      1550℃ 14,0  5.7+1%Y
Nb Oa      1650℃ チッピングのため
+85%A応zo3         W14定困難T
    12%Zr 02       1550℃ 
17,1  4.3+3%YNb Oa      1
650℃ 15.4  5.9+85%AQ、z 03 U    24%Zr 02       1550℃
 10.9  6.7+1%YNb Os      
1650℃ 10.9  10.0+75%AQ、z0
3 V   22%Zr 021550℃12.2 < 5
.7+3%YNb Oa      1650℃ 9.
3  9.1十75%A応203 W    19%Zr 02       1550℃
 14,0  4,4+6%YNb 04     1
650℃ 12.0  6,0+15%A見203 X    24%(Zr02−1モル%  1550℃
 14,2  5.OY2 03  )+ 1%YNb
  04 1B50℃  12.4    6.1+7
5%A見203 Y    22%(Zr Ox −1モル%  155
0℃ 14.0  5.7Y203 )+3%YNb 
041650℃ 14.0  4.G+15%A応20
3 2   19%(Zr 02−1−Eル%  1550
℃ 14,5  4.OY203)+5%YNb Oa
 1650℃ 13.7  4.1+15%A免203 表IXおよびXlの試験は多くの結論を示した。
(Example Composition Sintering temperature pK)
a 1ylpa 1mI 15%7r 0215
50℃ 17.6 7.185%A exemption 203
1650℃ 11.3 7.4J 2
5% Zr 02 1550℃ 12.0
7,7+75%A 203 1650℃
17.6 <8.6K 25% (Zr 02-
1 mol% 1550℃ 13.5 5.9Yz O
s) 1650℃ 10,9 5
.. 4+75%A9J1103 1 50%7r 021450℃ Micro crack +5
0%A9Jz 03 1550℃〃16
50°C 〃 M 50% (Zr 02-2 mol% 1450
℃ 12.9 6.8Y20. >
1550℃ 13.0 10.2 + 50%A exemption 203
1650℃ 12.7 6.9N
75%Zr Q21450℃ Microcracks +25%A5
Lz 03 1550°C 〃1650°C 0 75% (Zr 02-2 mol% 1450°C
12.4 7.5Y20s) 1
550℃ 12,2 8.9+25%A9Jz 03
1650℃ 12.0 17.2P
24% (ZrO, -2,3 mol% 1450°C Microcracks Nb 0slt) 1550°C
〃+16%A 203 1650℃Q
24% (Zr02 -11 mol% 1450℃
Microcracks Nb 057g) 15
50℃ +76%A 03 16
50℃ 〃HKtc Example Composition Sintering temperature Ω above'
aMPa J-R14, 5%7r 021550℃ 1
4.0 7.800, 5%YNb Os 1
650℃ +85%A for chipping 203
Difficult to measure S 14% Zr 02
1550℃ 14.0 5.7+1%Y
Nb Oa 1650℃ +85%A due to chipping zo3 W14 difficult to determine T
12% Zr 02 1550℃
17,1 4.3+3%YNb Oa 1
650℃ 15.4 5.9+85%AQ, z 03 U 24%Zr 02 1550℃
10.9 6.7+1%YNbOs
1650℃ 10.9 10.0+75%AQ, z0
3V 22%Zr 021550℃12.2<5
.. 7+3%YNb Oa 1650℃9.
3 9.175%A 203 W 19%Zr 02 1550℃
14,0 4,4+6%YNb 04 1
650℃ 12.0 6,0+15%A203X 24% (Zr02-1mol% 1550℃
14,2 5. OY2 03 ) + 1%YNb
04 1B50℃ 12.4 6.1+7
5% A 203 Y 22% (Zr Ox -1 mol% 155
0℃ 14.0 5.7Y203)+3%YNb
041650℃ 14.0 4. G+15%A response 20
3 2 19% (Zr 02-1-Ele% 1550
℃ 14.5 4. OY203)+5%YNb Oa
1650°C 13.7 4.1 + 15% A exemption 203 The tests in Tables IX and Xl showed a number of conclusions.

第1に、イツトリウム・ニオベートの添加は同じ温度で
50〜25容量%のアルミナと2モル%のイツトリアを
用いて一部安定化した50〜15容量%のジルコニアの
靭性を改良することができる。対になった試料G−0と
F−Mを比較すると明らかである。
First, the addition of yttrium niobate can improve the toughness of 50-15 volume % zirconia partially stabilized with 50-25 volume % alumina and 2 mole % yttrium at the same temperature. This is clear when comparing the paired samples G-0 and FM.

第2に、イツトリウム・ニオベートを若干添加すると、
15または25容量%のジルコニアまたはジルコニア・
イツトリアの相との組成物の靭性を増加する。ジルコニ
ア−イツトリア−イツトリウム・ニオベート相(単相ま
たは複相)に対し15および25容量%にて、少量のイ
ツトリウム・ニオベートを添加すると靭性を増すが、大
量では靭性を減らす。実施例■対実施例R,SおよびT
;実施例J対U、■およびW;および実施例に対実施例
X。
Second, if you add some yttrium niobate,
15 or 25% by volume zirconia or zirconia
Increases the toughness of the composition with the Ittria phase. Addition of small amounts of yttrium niobate at 15 and 25% by volume to the zirconia-yttria-yttrium niobate phase (single phase or multi-phase) increases toughness, while large amounts reduce toughness. Example ■ vs. Examples R, S and T
; Example J vs. U, ■ and W; and Example vs. Example X.

YおよびZo 第3に、実施例PおよびQはニオピア単独をアルミナジ
ルコニアセラミック合金に添加すると全部非微小亀裂体
とならない。
Y and Zo Thirdly, in Examples P and Q, when Niopia alone is added to the alumina-zirconia ceramic alloy, no microcracked bodies are formed.

第4に、イツトリアまたはイツトリウムニオベートを含
まないジルコニアをアルミナに15〜25容吊%のレベ
ルで添加すると、アルミナを強靭にする、実施例■およ
びJl一方50〜75容量%のレベルでは物質をひどく
微小亀裂させる、実施例しおよびN、2モル%のイツト
リアを有するジルコニアを50〜15容M%レベルでア
ルミナに添加する場合、物質は微小亀裂がなく強化され
る、実施例MおよびOoこれらのデータはジルコニア・
イツトリア・アルミナ系に対し、少数の成分のイツトリ
アの調整は、物体の機械的結合性および靭性に決定的影
響を与えることを示している。
Fourth, adding yttrium or yttrium niobate-free zirconia to alumina at a level of 15-25% by volume toughens the alumina, Examples ■ and Jl, while levels of 50-75% by volume Examples M and Oo are severely microcracked, and when zirconia with N, 2 mol % ittria is added to alumina at a level of 50-15 vol M%, the material is microcracking free and strengthened. These data are based on zirconia
For the yttria-alumina system, the adjustment of a small number of yttria components has been shown to have a decisive influence on the mechanical integrity and toughness of the object.

表IXおよびXlのデータは、上述のジルコニア・イツ
トリア・アルミナ系の場合に似た方法で、イツトリウム
ニオベートを含む組成を調整すると、靭性に対しやはり
決定的影響をもたらすことを示している。特に、少量の
イツトリウム・ニオベートは靭性を増すが、大量のYN
b 04は明らかに正方晶相を安定化するために役立ち
、単斜晶相への変化を妨げるので、靭性を低くする。こ
の効果は明らかでなく、当業者にも予想されないことで
ある。
The data in Tables IX and Xl show that adjusting the composition containing yttrium niobate in a manner similar to that of the zirconia-yttria-alumina system described above still has a decisive effect on toughness. In particular, a small amount of yttrium niobate increases toughness, but a large amount of YN
b 04 apparently serves to stabilize the tetragonal phase and prevents its transformation to the monoclinic phase, thus reducing the toughness. This effect is not obvious and would not have been expected by those skilled in the art.

スピネル−ジルコニア・イットリ ム・ニオベー、トー マグネシアに富んだスピネルは、重量%で、28.9%
MgQ、 77.1%A応203を主成分とし、アルミ
ナに富んだスピネルは重量%で26,65%のMQ Q
、 73.35%のAQ、zo3を主成分とする。セラ
ミック合金サンプルの焼結温度および組成の関数として
靭性(MPa、/”ir″の式のKz)およびビッカー
ス硬度(GPa )データは、下の表XIにはマグネシ
アの豊富なスピネル試料として、表Xiにはアルミナの
豊富なスピネル試料として示されている。各スピネル単
独の焼結した試料に対する値も比較のために示した。
Spinel - Spinel rich in zirconia, yttrium, niobe, and thomagnesia is 28.9% by weight.
MgQ, 77.1%A-203 as main component, alumina-rich spinel with weight% MQQ of 26.65%
, 73.35% AQ, mainly composed of zo3. Toughness (MPa, Kz in the formula /"ir") and Vickers hardness (GPa) data as a function of sintering temperature and composition for ceramic alloy samples are shown in Table XI below, as for magnesia-rich spinel samples, Table Xi is shown as an alumina-rich spinel sample. Values for sintered samples of each spinel alone are also shown for comparison.

去−−X工 実施例     組  成  物     焼結温0!
 Ω工!ム匹AA   21%(Zr 02−1モル%
Y203) 1450℃  11,8 3.7+4%Y
Nb 04        1550℃  17.6 
2.4+15%スピネル         1650℃
  微小亀裂BB   45%(Zr Ox −2モル
%Yz O3) 1450℃  12.0 5,1+5
%YNb 04        1550℃  10,
4 6.1+50%スピネル         165
0℃  微小亀裂CG   72%(Zr 02−2モ
ル%Y203 ) 1450℃  10.6 9.9+
3%YNb 04        1500℃  10
,8 14.0+25%スピネル         1
550℃  10,4 7.2ieoo’c   微小
亀裂 DD   100%スヒネ/L、          
1550℃  10,3 2.716GO’C8,02
,5 1650℃  10.4 2.3 スピネル単独では1450°および1500℃の温度で
高密度まで焼結しないが、合金試料ではこれらの温度で
焼成後、高密度であった。ジルコニア・イツトリウム・
ニオベートを含有する全試料は1650℃に焼成後、極
度に微小亀裂を生じていた。合金サンプルの硬度はスピ
ネル単独のものよりも若干大きく、合金サンプルの靭性
は50容量%およびこれ以上のジルコニア・イツトリウ
ム・ニオベート部分でスピネルの靭性の約2倍である。
Ex-X Example Composition Sintering temperature 0!
Omega! AA 21% (Zr 02-1 mol%
Y203) 1450℃ 11.8 3.7+4%Y
Nb 04 1550℃ 17.6
2.4+15% spinel 1650℃
Microcracks BB 45% (Zr Ox -2 mol% Yz O3) 1450°C 12.0 5,1+5
%YNb 04 1550℃ 10,
4 6.1+50% Spinel 165
0°C Microcracks CG 72% (Zr 02-2 mol% Y203) 1450°C 10.6 9.9+
3%YNb 04 1500℃ 10
,8 14.0+25% spinel 1
550℃ 10.4 7.2ieoo'c Microcracks DD 100% Shine/L,
1550℃ 10,3 2.716GO'C8,02
,5 1650°C 10.4 2.3 Spinel alone does not sinter to high density at temperatures of 1450° and 1500°C, but alloy samples did have high density after firing at these temperatures. Zirconia Yztrium
All samples containing niobate were extremely microcracked after firing to 1650°C. The hardness of the alloy sample is slightly greater than that of spinel alone, and the toughness of the alloy sample is approximately twice that of spinel at 50 volume percent zirconia yttrium niobate fraction and above.

去−Jl 実施例     組     成     焼結温度 
GPaKzcEE   21%(Zr 02−1モル%
Y203 ) 1450℃  10,9 3゜9+4%
YNb O4+75%スピネル 1550℃  8.8
 2.91650℃  微小亀裂 FF   45%(Zr Oz −2モル%Y203 
) 1450℃  10.9 4.8+5%YNb 0
4 +50%スピネル 1550℃  6.9 2.5
1650℃  微小亀裂 GO72%(Zr 02−2モル%Y203 ) 14
50℃  10.4 8.2+3%YNbO,+25%
スビネ/L、  1500’C11,112,7155
0℃  10,0 13.0 柘■℃  微小亀裂 HH100%スヒネル1500℃  9.8 2.31
550℃  8.1 3.4 1600’C6,7− 1650℃  8.4 3.3 スピネル単独では1450℃にて高密度まで焼結されな
かったが、セラミック合金は、この温度にて焼成する場
合、良好な密度を示した。合金サンプルの硬度は勿論、
スピネル単独のものよりも僅かに高く、焼成温度が高く
なると共に減少する同じ傾向を示した。合金サンプルの
靭性は低レベルのジルコニア・イツトリウム・ニオベー
トの添加ではスピネル単独のものよりも僅かに高かった
が、50容量%以上の添加では急に上昇した。光学顕微
鏡は、焼結したスピネル−ジルコニア・イツトリウム・
ニオベート合金の粒径は焼結したスピネル試料に存在す
るものよりもかなり小さいことを示した。同じ観察はア
ルミナ・ジルコニア・イツトリウム・ニオベート合金に
関しても認められた。
-Jl Example Composition Sintering temperature
GPaKzcEE 21% (Zr 02-1 mol%
Y203) 1450℃ 10,9 3゜9+4%
YNb O4+75% spinel 1550℃ 8.8
2.91650℃ Microcracks FF 45% (Zr Oz -2 mol% Y203
) 1450℃ 10.9 4.8+5%YNb 0
4 +50% Spinel 1550℃ 6.9 2.5
1650°C Microcracks GO72% (Zr 02-2 mol% Y203) 14
50℃ 10.4 8.2+3%YNbO,+25%
Subine/L, 1500'C11,112,7155
0℃ 10.0 13.0 柘■℃ Microcracks HH100% Schinel 1500℃ 9.8 2.31
550°C 8.1 3.4 1600'C6,7 - 1650°C 8.4 3.3 Spinel alone did not sinter to high density at 1450°C, but ceramic alloys do when fired at this temperature. , showed good density. Of course, the hardness of the alloy sample
It was slightly higher than that of spinel alone and showed the same tendency to decrease with increasing firing temperature. The toughness of the alloy samples was slightly higher than that of spinel alone at low levels of zirconia yttrium niobate addition, but increased sharply at additions of 50% by volume and above. The optical microscope uses sintered spinel-zirconia yttrium.
The grain size of the niobate alloy was shown to be significantly smaller than that present in the sintered spinel sample. The same observation was made for alumina-zirconia-yttrium-niobate alloys.

ジルコン−ジルコニア・イツトリウム・ニオベー、トー 粉末ジルコン単独のサンプルは1450℃および150
0℃にて高密度まで焼結しなかった。この研究で用いた
ジルコン粉末は上記で用いたアルミナおよびスピネル粉
末よりも粗かったので、その粒子は1450℃で焼結し
たとき、25容量%のジルコニア・イツトリウム・ニオ
ベートを含有する試料が完全に密にならないように十分
に集合していた。高温では、ジルコン単独の試料は真空
炉の減圧で解離を開始した。従って、1600℃および
1650℃にて焼成したジルコン試料は、1550℃に
て焼結したジルコン体よりも孔の多い特にサンプル表面
近くの領域を実証した。これらの有孔領域は大量の第2
の相、例えばZr0zおよび粒界シリケート相を含んで
いた。サンプルの内側の他の領域は孔が多くなく、小量
のZr0zとシリケート相を含んでいることが明らかで
あった。合金試料は高温で焼結した場合、孔が多いよう
ではなかった。ジルコニア・イツトリウム・ニオベート
の存在はジルコンの解離を抑えるように思われる。
Zircon - zirconia yztrium niobe, tow powder zircon sample at 1450℃ and 150℃
It did not sinter to high density at 0°C. The zircon powder used in this study was coarser than the alumina and spinel powders used above, so that when the particles were sintered at 1450°C, the sample containing 25% by volume zirconia yttrium niobate was completely There were enough people gathered to avoid crowding. At high temperatures, zircon alone samples began to dissociate under reduced pressure in the vacuum furnace. Thus, the zircon samples fired at 1600°C and 1650°C demonstrated more porosity, especially in the areas near the sample surface, than the zircon bodies sintered at 1550°C. These porous areas contain a large amount of secondary
phases, such as Zr0z and grain boundary silicate phases. Other regions inside the sample were less porous and were evident to contain small amounts of Zr0z and silicate phases. The alloy samples did not appear to be highly porous when sintered at high temperatures. The presence of zirconia yztrium niobate appears to suppress zircon dissociation.

セラミック合金サンプルの靭性(MPa、/i−の式の
KIQ)および焼結温度の関数としてのビッカース硬度
(GPa )データおよび容量梶での組成を、下の表X
IVに示す。ジルコン単独の焼結試料の値も比較のため
に表に示す。
The toughness (MPa, KIQ of the /i-formula) and Vickers hardness (GPa) data as a function of sintering temperature and composition in the capacitor of the ceramic alloy samples are shown in Table X below.
Shown in IV. The values for sintered samples of zircon alone are also shown in the table for comparison.

去−J[ 実施例     組     成     焼結温度 
Ω王色監■1 21%(Zr 02−1モル%Y203
 ) 1450℃  5.9 5.5+4%YNb 0
4 +75%ジルコン 1550℃  8,4 5.1
1650℃  微小亀裂 JJ   45%(Zr 02−2モル%Y203 )
 1450℃  10,4 4.9+5%YNb 04
 +50%ジルコン 1550℃  10.1 5.5
1650℃  微小亀裂 KK   72%(Zr Oz −2モル%Y203 
) 1450℃  10.9 9.0+3%YNbOa
 +25%ジルコン15oo℃9.34.81550℃
  8.9 5.1 1600℃  9.0 5.4 1650℃  微小亀裂 しL1oo%ジルコン1500℃  6,9 2.81
550℃  8.4 3.1 1600℃  8.0 2.7 1650℃  g、0 2,9 勿論、合金試料はジルコン単独よりも僅かに硬く、問題
なくかなり靭性があった。
-J [Example Composition Sintering temperature
ΩOishokukan ■1 21% (Zr 02-1 mol% Y203
) 1450℃ 5.9 5.5+4%YNb 0
4 +75% zircon 1550℃ 8,4 5.1
1650℃ Microcracks JJ 45% (Zr 02-2 mol% Y203)
1450℃ 10,4 4.9+5%YNb 04
+50% zircon 1550℃ 10.1 5.5
1650℃ Microcracks KK 72% (Zr Oz -2 mol% Y203
) 1450℃ 10.9 9.0+3%YNbOa
+25% Zircon 15oo℃9.34.81550℃
8.9 5.1 1600℃ 9.0 5.4 1650℃ Microcracks L1oo% Zircon 1500℃ 6,9 2.81
550°C 8.4 3.1 1600°C 8.0 2.7 1650°C g, 0 2,9 Of course, the alloy sample was slightly harder than zircon alone and fairly tough without problems.

ジルコニウム・カーバイド単独のサンプルおよび3種の
ジルコニウム・カーバイド−ジルコニア・イツトリウム
・ニオベートセラミック合金の異なるレベルのサンプル
を1450℃にて高密度まで熱圧した。靭性(MPa/
’i″の式のに島)およびビッカース硬度(GPa )
データの容量%の組成物の関数として下の表Xvに示す
Samples of zirconium carbide alone and samples of different levels of three zirconium carbide-zirconia yttrium niobate ceramic alloys were hot pressed to high density at 1450°C. Toughness (MPa/
'i'' formula) and Vickers hardness (GPa)
The data are shown in Table Xv below as a function of volume % composition.

去−−xy 未廊倒     組  成  物       Ω上!
  」94MM   21%(Zr 02−1モル%Y
2O3)    −5,2+4%YNb Oa +75
%7r Ca、ttNN   45%(ZrOx−2モ
ル%Y203)   12.7   8.1+5%YN
b 04 +25%Zr C,、。
Leave--xy Mid-route composition Ω top!
"94MM 21% (Zr 02-1 mol% Y
2O3) -5,2+4%YNb Oa +75
%7r Ca, ttNN 45% (ZrOx-2 mol% Y203) 12.7 8.1+5% YN
b 04 +25% Zr C,.

00 69%(Zr Ot −2モル%Y203 ) 
  17.3   6.7+6%YNb 04 +25
%Zr c6.v9PP   100%7r cll、
t9           10,4   4.9表X
vから明らかなようにセラミック合金はジルコニウム・
カーバイド単独よりも若干硬く強靭であった。
00 69% (Zr Ot -2 mol% Y203)
17.3 6.7+6%YNb 04 +25
%Zr c6. v9PP 100%7r cll,
t9 10,4 4.9Table X
As is clear from v, the ceramic alloy is zirconium.
It was slightly harder and stronger than carbide alone.

ムライト−ジルコニア・イツトリウム・ニオベー、辷− 表X■は各サンプル(容量%)の組成および試料を焼結
した温度、ビッカース硬度測定(GPa )およびMP
aJTの式で計算した破壊靭性値(K、c)を示す。上
記サンプルと同様の方法で、各焼結したサンプルをすり
つぶし、磨いた後、微小硬度の測定を、1ONy荷重を
用いて行った。
Mullite - Zirconia Yztrium Niobe, Table X■ shows the composition of each sample (volume %), the temperature at which the sample was sintered, Vickers hardness measurement (GPa) and MP
The fracture toughness values (K, c) calculated using the aJT formula are shown. After grinding and polishing each sintered sample in a manner similar to the samples described above, microhardness measurements were performed using a 1ONy load.

去−−X豆 宋廊倒     組     成     焼結温度 
Ω王!ム茎QQ  24%Zr0z+1%YNb 04
 1450℃ 有孔÷15%ムライト        
 1550℃  8.4 4.51650℃  8.9
 5.I RR24%(Zr 02−2モル%Y203 ) 14
50℃   有 孔+1%YNbO,+75%ムライト
 1550℃  17.3 3.788  48%(Z
r Oz −2モル%Y203) 1450℃  9.
5 5.2+2%YNbOa +so%ムライト 15
50℃  9.8 4.91650℃  微小亀裂 TT   72%(Zr 02−2モル%Yt O3)
 1450℃  10,7 7.0+3%YNb 04
 +25%ムライト 1550℃  8.9 4.31
650℃  微小亀裂 UU1oO%ムライト1450℃   有 孔1550
℃ 有孔 1650℃  10.7 2.1 上記データは、ムライト体の靭性がジルコニア・イツト
リウム・ニオベートによってかなり改善され、ジルコニ
ア・イツトリウム・ニオベートがムライト体の焼結を促
進できることを示している。
Composition Sintering temperature
Omega King! Mu stem QQ 24%Zr0z+1%YNb 04
1450℃ Perforated ÷ 15% Mullite
1550℃ 8.4 4.51650℃ 8.9
5. I RR24% (Zr02-2 mol% Y203) 14
50℃ Pore +1% YNbO, +75% Mullite 1550℃ 17.3 3.788 48% (Z
r Oz -2 mol% Y203) 1450°C 9.
5 5.2+2%YNbOa +so% Mullite 15
50℃ 9.8 4.91650℃ Microcracks TT 72% (Zr 02-2 mol% Yt O3)
1450℃ 10,7 7.0+3%YNb 04
+25% mullite 1550℃ 8.9 4.31
650℃ Microcracks UU1oO% Mullite 1450℃ With holes 1550
C. Porous 1650.degree. C. 10.7 2.1 The above data show that the toughness of mullite bodies is significantly improved by zirconia yttrium niobate and that zirconia yttrium niobate can promote the sintering of mullite bodies.

SiC粉末−ジルコニア・イツトリウム・ニオベート 表■は各サンプル(容量%)の組成およびサンプルを熱
圧した温度、並びにビッカース硬度測定値(GPa )
およびMPaJ”i”の式で計算した破壊靭性値(K’
lC)を示す。各熱圧体をすりつぶして磨いた後、微小
硬度の測定を10Ky荷重を用いて行った。
SiC powder - zirconia yttrium niobate Table ■ shows the composition of each sample (volume %), the temperature at which the sample was hot-pressed, and the measured Vickers hardness (GPa)
and the fracture toughness value (K'
1C). After each hot pressure body was ground and polished, the microhardness was measured using a 10 Ky load.

!LJC 実施例     組     成     熱圧温度 
Ω■〕[五W  100%Si C1650℃ 有孔W
   24%(Zr 02−2モル%Yz O3) 1
650℃  12,4 5.4+1%YNbO4+75
%5iC XX   48%(Zr 02−2モル%Yz O3)
 1450℃  9,8 7.3+2%YNbO4+5
0%5iC YY   73%(Zr Ox −2モル%Yt Os
 ) 1450℃  12.4 5.6+3%YNbO
a +24%5iC 8iCは5iC−ジルコニア・イツトリウム・ニオベー
トの密な組成物を生成する温度と圧力では完全に密な物
体まで熱圧することはできなかった。技術文献は約2〜
4MPa/”iiの間の市販のSiCの靭性値を記録し
た。表X■のデータはジルコニア・イツトリウム・ニオ
ベートの添加はgiC体の靭性を高める。
! LJC Example Composition Heat Pressure Temperature
Ω■] [5W 100%Si C1650℃ Perforated W
24% (Zr 02-2 mol% Yz O3) 1
650℃ 12,4 5.4+1%YNbO4+75
%5iC XX 48% (Zr 02-2 mol% Yz O3)
1450℃ 9,8 7.3+2%YNbO4+5
0% 5iC YY 73% (Zr Ox -2 mol% Yt Os
) 1450℃ 12.4 5.6+3%YNbO
a +24% 5iC 8iC could not be hot pressed to a fully dense body at the temperatures and pressures that would produce a dense composition of 5iC-zirconia yttrium niobate. Approximately 2 to 2 technical documents
Toughness values of commercially available SiC between 4 MPa/''ii were recorded. The data in Table X■ shows that the addition of zirconia yttrium niobate increases the toughness of the giC body.

SiCホイスカージルコニア・イットリ ムニオベート SiCボイス力とジルコニア・イツトリウム・ニオベー
トから成る1サンプル、およびSiCホイスカ、ジルコ
ニア・イツトリウム・ニオベートおよび15容聞%の上
記ガラスから成る2サンプルを1450℃に熱圧した。
SiC Whisker Zirconia Yttrium One sample consisting of SiC voice force and zirconia yttrium niobate, and two samples consisting of SiC whiskers, zirconia yttrium niobate and 15% by volume of the above glass were hot pressed to 1450°C.

ガラスは密な物体を製造し易いように混入した。容量%
の組成物の関数としてビッカース硬fJt(GPa)お
よび靭性(MPa5の式のに工Q)を下の表X■に示す
Glass was mixed in to facilitate the production of dense objects. capacity%
The Vickers hardness fJt (GPa) and toughness (MPa5 formula) as a function of composition are shown in Table X■ below.

五−」1 実施例     組     成       GPa
   KxcZZ   72% (Zr O2−2−E
/L+%Y20s )   12.6   8.5+3
%YNbO4+25%ボイスカ AAA  34%(Zr 02−2モル%Yt O3)
   13.0   6.4+1%YNbO4+15%
ガラス +50%ホイスカ BBB  57%(Zr 02−2モ/L/%Y203
)   17.7   5.2+3%’1’Nb Q4
+15%ガラス+25%ホイスカ ニホウ化チタン−ジルコニア・イツトリウム・ニオベー
ト 表XIXは1450℃にて熱圧した複数のニホウ化チタ
ン−ジルコニア・イツトリウム・ニオベート合金につい
て、容量%の組成物の関数としてビッカース硬度(GP
a )および靭性(MPa/i″の式のKz)データを
示ず。ニホウ化チタンの靭性は4MPari″以下であ
る。純粋なニホウ化チタンを同じ熱圧工程にかけた場合
、物質は密にならなかった。
5-1 Example Composition GPa
KxcZZ 72% (Zr O2-2-E
/L+%Y20s) 12.6 8.5+3
%YNbO4 + 25% Voiska AAA 34% (Zr 02-2 mol% Yt O3)
13.0 6.4+1%YNbO4+15%
Glass + 50% Whisker BBB 57% (Zr 02-2Mo/L/%Y203
) 17.7 5.2+3%'1'Nb Q4
+15% glass + 25% whiskani titanium diboride-zirconia yttrium niobate Table
a) and toughness (Kz of MPa/i'' formula) data not shown. The toughness of titanium diboride is 4 MPari'' or less. When pure titanium diboride was subjected to the same heat-pressure process, the material did not become dense.

lバ y     組     成       り王ケ  
」9遍CCG  21%(Zr 02−1モ/lz%Y
203)   13.1   8.4+4%YNb O
a +75%Ti B2DD0 45%(Zr 02−
2モ/lz%Y2O3)   17.0    −+5
%YNbOa  ト50%Tt  BzEEE69%(
Zr 02−2モル%Yz O3)   10.4  
 7.7+6%YNb Oa +75%Ti 82上記
では熱圧および焼結と同様の方法で生成した焼結物体を
引用したが、この物体という術語は、ビーズ、コーティ
ング、ファイバ、ハニカム、およびシートのような広範
囲の当該分野に知られた方法、例えばアーク溶融、化学
蒸着、押出成形。
lby composition riohke
”9pen CCG 21% (Zr 02-1mo/lz%Y
203) 13.1 8.4+4%YNbO
a +75%Ti B2DD0 45% (Zr 02-
2mo/lz%Y2O3) 17.0 -+5
%YNbOa 50%Tt BzEEE69% (
Zr 02-2 mol% Yz O3) 10.4
7.7 + 6% YNb Oa + 75% Ti 82 Although above we have referred to sintered objects produced by methods similar to hot pressing and sintering, the term object also applies to objects such as beads, coatings, fibers, honeycombs, and sheets. A wide variety of methods are known in the art, such as arc melting, chemical vapor deposition, extrusion.

プラズマスプレー、スカル溶融、および帯域溶融法を含
めた方法を用いて製造したものを含む。例えば、本発明
物質によって示された硬度と靭性を、摩擦抵抗と熱バリ
ヤコーティングとして使用することが推せんされる。
Includes those manufactured using methods including plasma spray, skull melting, and zone melting. For example, the hardness and toughness exhibited by the materials of the invention encourage their use as friction resistance and thermal barrier coatings.

上記好適例に基づいて、第2図に示したポリゴン0−P
−Q−R−8−T−U =V−W−X−Y−2−0は本
発明で実施できる組成物を取り囲むことを見出した。Y
O3/2が部分的な安定化を生む添加物である次のパラ
メーターに基いて前記ポリゴンを引出した。
Based on the above preferred example, the polygon 0-P shown in FIG.
-Q-R-8-T-U = V-W-X-Y-2-0 has been found to encompass compositions that can be practiced in the present invention. Y
The polygons were derived based on the following parameters where O3/2 is an additive that produces partial stabilization.

(a)YNbOaおよび/またはYTa O,および/
またハM N b 04 オよび/*たはMTa。
(a) YNbOa and/or YTaO, and/
Also, HA M N b 04 O and /* or MTa.

4の量が約0.5〜4.4モル%である場合、Y。Y when the amount of 4 is about 0.5 to 4.4 mol%.

3/2は約2.2〜9モル%の範囲である。3/2 ranges from about 2.2 to 9 mole percent.

(b)YNbOaおよび/またはYTaOaおよび/ま
たはMNtlOaおよび/またはMTaO4の量が約4
.4〜5モル%である場合、YO3/2は約7.2〜9
モル%の範囲である。
(b) the amount of YNbOa and/or YTaOa and/or MNtlOa and/or MTaO4 is about 4;
.. When it is 4-5 mol%, YO3/2 is about 7.2-9
The range is mole %.

(c )YNb 04および/またはYTaOaおよび
/またはMNbO4および/またはMTa 04のmが
5〜6モル%である場合、Y O3/2は約7.2〜8
.6モル%の範囲である。
(c) When m of YNb04 and/or YTaOa and/or MNbO4 and/or MTa04 is 5-6 mol%, YO3/2 is about 7.2-8
.. It is in the range of 6 mol%.

(d)YNbOaおよび/またはYTaOaおよび/ま
たはMNI)Onおよび/またはMTa 04のlが約
6〜7モル%である場合、Y03/2は約0.〜8.6
モル%の範囲である。
(d) YNbOa and/or YTaOa and/or MNI) On and/or MTa When l of 04 is about 6-7 mol%, Y03/2 is about 0. ~8.6
The range is mole %.

(e )YNb Oaおよび/またはYTaOaおよび
/またはMNbOaおよび/またはMTa04の量が約
7〜8モル%である場合、Y O3/2は約0.8〜8
モル%の範囲である。
(e) When the amount of YNbOa and/or YTaOa and/or MNbOa and/or MTa04 is about 7-8 mol%, YO3/2 is about 0.8-8
The range is mole %.

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

第1図は焼結体の微小亀裂が無きずの完全な物体を生成
する場合に重大な問題となる領域を区別するために、本
発明において研究された組成物の例を示すグラフである
。靭性値はvpa、/ii−の式で表現されており、各
そのままの試料で測定したものを記録している。 第2図は高靭性の焼結体をそのまま得る際に操作できる
本発明組成物の領域を封じ込んでいるボ’)コン0−P
−Q−R−8−T−LJ−V−W−X−y−z−oを示
す図である。 %Y03/2□ F7g、2 特許庁長官 殿          昭和61年4月1
582、発明の名称 高靭性のセラミック合金 3、補正をする者 事件との1」係    特許出願人 任 所 アメリカ合衆国 ニューヨーク州コーニング 
(番地なし) 名 称 コーニング グラス ワークス4、代理人 〒106  東京都港区六本木5−2−15、補正命令
の日付   な  し 6、補正により増加する発明の数   な  し7、?
11正の対象  図 面 A−2 @ 14’70’7ラー、7t、r−8−3七−レ %
Yo3ノ2−一一一 モ、1v % YOs t 2−一一−hν、2
FIG. 1 is a graph showing examples of compositions investigated in the present invention to distinguish areas of the sintered body where microcracks are a significant problem in producing a flawless body. The toughness value is expressed by the formula vpa,/ii-, and the values measured for each as-is sample are recorded. Figure 2 shows a button 0-P that confines the region of the composition of the present invention that can be manipulated when obtaining a high-toughness sintered body as it is.
-Q-R-8-T-LJ-V-W-X-y-zo. %Y03/2□ F7g, 2 Commissioner of the Patent Office April 1, 1986
No. 582, Title of Invention "High Toughness Ceramic Alloy 3, Amended Person's Case No. 1" Patent Applicant Location Corning, New York, United States of America
(No address) Name Corning Glass Works 4, Agent 5-2-15 Roppongi, Minato-ku, Tokyo 106 Date of amendment order None 6 Number of inventions increased by amendment None 7, ?
11 Positive object Drawing Plane A-2 @ 14'70'7r, 7t, r-8-37-re %
Yo3ノ2-11mo, 1v % YOs t 2-11-hν, 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1) YNbO_4および/またはYTaO_4および
/またはMNbO_4および/またはMTaO_4(式
中のMはMg^+^2、Ca^+^2、Sc^+^3、
および/またはLa^+^3、Ce^+^4、Ce^+
^3、Pr^+^3、Nd^+^3、Sm^+^3、E
u^+^3、Gd^+^3、Tb^+^3、Dy^+^
3、Ho^+^3、Er^+^3、Tm^+^3、Yb
^+^3、およびLu^+^3から成る群から選ばれる
希土類金属を示し、後者はYに対し置換され、2個の+
2カチオンは3個の+3Yカチオンに対し置換される)
の群から選ばれる強靭剤を酸化物を基礎として約0.5
〜8モル%含有することによつて、高靭性を示すZrO
_2、一部安定化したZrO_2、ZrO_2−HfO
_2固溶体、一部安定化したZrO_2−HfO_2固
溶体、一部安定化したHfO_2、およびHfO_2の
群のうち少なくとも1種を主成分とするセラミック合金
。 2) YO_3_/_2が第2図のポリゴンO−P−Q
−R−S−T−U−V−W−X−Y−Z−O内の組成を
有する一部安定化を生じる添加物である特許請求の範囲
第1項記載のセラミック合金。 3) 前記強靭剤が、酸化物を基礎として表わされる重
量%で、約2.4〜12.9%のY_2O_3、および
0.5〜7.6%のNb_2O_5および/または0.
85〜12.0%のTa_2O_5から成る0.5〜1
2.0%のNb_2O_5+Ta_2O_5を主成分と
するYNbO_4および/またはYTaO_4の群から
選ばれる特許請求の範囲第2項記載のセラミック合金。 4) YNbO_4および/またはYTaO_4および
/またはMNbO_4および/またはMTaO_4(式
中のMはMo^+^2、Ca^+^2、Sc^+^3、
および/またはLa^+^3、Ce^+^4、Ce^+
^3、Pr^+^3、Nd^+^3、Sm^+^3、E
u^+^3、Gd^+^3、Tb^+^3、Dy^+^
3、Ho^+^3、Er^+^3、Tm^+^3、Yb
^+^3、およびLu^+^3から成る群から選ばれる
希土類金属を示し、後者はYに対し置換され、2個の+
2カチオンは3個の+3Yカチオンに対し置換される)
の群から選ばれる強靭剤を酸化物を基礎として約0.5
〜8モル%含有することによつて、高靭性を示すZrO
_2、一部安定化したZrO_2、ZrO_2−HfO
_2固溶体、一部安定化したZrO_2−HfO_2固
溶体、一部安定化したHrO_2、およびHfO_2の
群のうち少なくとも1種を主成分とするセラミック合金
を少なくとも5容量%と、硬い耐火セラミックである残
部とを主成分とする改良された靭性のセラミック体。 5) 前記硬い耐火セラミックが、α−アルミナ、β−
アルミナ、β”−アルミナ、Al_2O_3−Cr_2
O_3固溶体、ムライト、シアロン、ナシコン、シリコ
ンカーバイド、窒化シリコン、スピネル、チタニウムカ
ーバイド、ニホウ化チタン、ジルコン、およびジルコニ
ウムカーバイドの群の少なくとも1種から成る特許請求
の範囲第4項記載のセラミック体。 6) YNbO_4および/またはYTaO_4および
/またはMNbO_4および/またはMTaO_4(式
中のMはMg^+^2、Ca^+^2、Sc^+^3、
および/またはLa^+^3、Ce^+^4、Ce^+
^3、Pr^+^3、Nd^+^3、Sm、^+^3、
Eu^+^3、Gd^+^3、Tb^+^3、Dy^+
^3、Ho^+^3、Er^+^3、Tm^+^3、Y
b^+^3、およびLu^+^3から成る群から選ばれ
る希土類金属を示し、後者はYに対し置換され、2個の
^+^2カチオンは3個の+3Yカチオンに対し置換さ
れる)の群から選ばれる強靭剤を酸化物を基礎として約
0.5〜8モル%含有することによって、高靭性を示す
ZrO_2、一部安定化したZrO_2、ZrO_2−
HrO_2固溶体、一部安定化したZrO_2−HfO
_2固溶体、一部安定化したHfO_2、およびHfO
_2の群のうち少なくとも1種を主成分とするセラミッ
ク合金を少なくとも5容量%と、80容量%までの耐火
セラミックファイバおよび/またはホイスカを主成分と
する改良された靭性のセラミック複合体。 7) 前記ファイバおよび/またはホイスカが、アルミ
ナ、ムライト、シアロン、シリコンカーバイド、窒化シ
リコン、AlN、BN、B_4C、ZrO_2、ジルコ
ン、シリコンオキシカーバイド、およびスピネルの群の
少なくとも1種から成る特許請求の範囲第6項記載のセ
ラミック複合体。 8) さらに硬い耐火性セラミックを含む特許請求の範
囲第6項記載のセラミック複合体。 9) 前記硬い耐火性セラミックが、α−アルミナ、β
−アルミナ、β”−アルミナ、Al_2O_3−Cr_
2O_3固溶体、ムライト、シアロン、ナシコン、シリ
コンカーバイド、窒化シリコン、スピネル、チタニウム
カーバイド、ニホウ化チタン、ジルコン、およびジルコ
ニウムカーバイドの群の少なくとも1種から成る特許請
求の範囲第8項記載のセラミック複合体。 10) 前記ファイバおよび/ホイスカがアルミナ、ム
ライト、シアロン、シリコンカーバイド、窒化シリコン
、AlN、BN、B_4C、ZrO_2、ジルコン、シ
リコンオキシカーバイド、およびスピネルの群の少なく
とも1種から成る特許請求の範囲第9項記載のセラミッ
ク複合体。
[Claims] 1) YNbO_4 and/or YTaO_4 and/or MNbO_4 and/or MTaO_4 (M in the formula is Mg^+^2, Ca^+^2, Sc^+^3,
and/or La^+^3, Ce^+^4, Ce^+
^3, Pr^+^3, Nd^+^3, Sm^+^3, E
u^+^3, Gd^+^3, Tb^+^3, Dy^+^
3, Ho^+^3, Er^+^3, Tm^+^3, Yb
^+^3, and Lu^+^3, the latter being substituted for Y, and two +
2 cations are substituted for 3 +3Y cations)
A toughening agent selected from the group of about 0.5
ZrO exhibits high toughness by containing ~8 mol%
_2, partially stabilized ZrO_2, ZrO_2-HfO
_2 solid solution, partially stabilized ZrO_2-HfO_2 solid solution, partially stabilized HfO_2, and a ceramic alloy having at least one member from the group of HfO_2 as a main component. 2) YO_3_/_2 is the polygon O-P-Q in Figure 2
2. A ceramic alloy according to claim 1, which is a partially stabilizing additive having a composition within -R-S-T-U-V-W-X-Y-Z-O. 3) The toughening agent is comprised of approximately 2.4-12.9% Y_2O_3, and 0.5-7.6% Nb_2O_5 and/or 0.5% by weight, expressed on an oxide basis.
0.5-1 consisting of 85-12.0% Ta_2O_5
Ceramic alloy according to claim 2, which is selected from the group of YNbO_4 and/or YTaO_4, the main components of which are 2.0% Nb_2O_5 + Ta_2O_5. 4) YNbO_4 and/or YTaO_4 and/or MNbO_4 and/or MTaO_4 (M in the formula is Mo^+^2, Ca^+^2, Sc^+^3,
and/or La^+^3, Ce^+^4, Ce^+
^3, Pr^+^3, Nd^+^3, Sm^+^3, E
u^+^3, Gd^+^3, Tb^+^3, Dy^+^
3, Ho^+^3, Er^+^3, Tm^+^3, Yb
^+^3, and Lu^+^3, the latter being substituted for Y, and two +
2 cations are substituted for 3 +3Y cations)
A toughening agent selected from the group of about 0.5
ZrO exhibits high toughness by containing ~8 mol%
_2, partially stabilized ZrO_2, ZrO_2-HfO
_2 solid solution, partially stabilized ZrO_2-HfO_2 solid solution, partially stabilized HrO_2, and at least 5% by volume of a ceramic alloy based on at least one member of the group HfO_2, and the remainder being a hard refractory ceramic. Ceramic body with improved toughness based on. 5) The hard refractory ceramic is α-alumina, β-
Alumina, β”-alumina, Al_2O_3-Cr_2
5. The ceramic body of claim 4, comprising at least one member of the group consisting of O_3 solid solution, mullite, sialon, nasicon, silicon carbide, silicon nitride, spinel, titanium carbide, titanium diboride, zircon, and zirconium carbide. 6) YNbO_4 and/or YTaO_4 and/or MNbO_4 and/or MTaO_4 (M in the formula is Mg^+^2, Ca^+^2, Sc^+^3,
and/or La^+^3, Ce^+^4, Ce^+
^3, Pr^+^3, Nd^+^3, Sm, ^+^3,
Eu^+^3, Gd^+^3, Tb^+^3, Dy^+
^3, Ho^+^3, Er^+^3, Tm^+^3, Y
indicates a rare earth metal selected from the group consisting of b^+^3, and Lu^+^3, the latter being substituted for Y, and two ^+^2 cations being substituted for three +3Y cations. ) ZrO_2, partially stabilized ZrO_2, and ZrO_2- exhibiting high toughness by containing about 0.5 to 8 mol% of a toughening agent selected from the group based on the oxide.
HrO_2 solid solution, partially stabilized ZrO_2-HfO
_2 solid solution, partially stabilized HfO_2, and HfO
Ceramic composite of improved toughness based on at least 5% by volume of a ceramic alloy based on at least one member of the group __2 and up to 80% by volume of refractory ceramic fibers and/or whiskers. 7) Claims in which the fiber and/or whisker comprises at least one member of the group consisting of alumina, mullite, sialon, silicon carbide, silicon nitride, AlN, BN, B_4C, ZrO_2, zircon, silicon oxycarbide, and spinel. The ceramic composite according to item 6. 8) The ceramic composite according to claim 6, further comprising a hard refractory ceramic. 9) The hard refractory ceramic is made of α-alumina, β
-Alumina, β''-Alumina, Al_2O_3-Cr_
9. The ceramic composite according to claim 8, comprising at least one member of the group consisting of 2O_3 solid solution, mullite, sialon, nasicon, silicon carbide, silicon nitride, spinel, titanium carbide, titanium diboride, zircon, and zirconium carbide. 10) Claim 9, wherein said fibers and/or whiskers are comprised of at least one member of the group consisting of alumina, mullite, sialon, silicon carbide, silicon nitride, AlN, BN, B_4C, ZrO_2, zircon, silicon oxycarbide, and spinel. Ceramic composites as described in Section.
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