JPS62119005A - 超塑性セラミツクス焼結体の加工方法 - Google Patents
超塑性セラミツクス焼結体の加工方法Info
- Publication number
- JPS62119005A JPS62119005A JP26196485A JP26196485A JPS62119005A JP S62119005 A JPS62119005 A JP S62119005A JP 26196485 A JP26196485 A JP 26196485A JP 26196485 A JP26196485 A JP 26196485A JP S62119005 A JPS62119005 A JP S62119005A
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- Japan
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- sintered body
- hollow
- processing
- mold
- ceramic
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- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、セラミックスの加工方法に関する。
従来の技術及びその問題点
セラミックス焼結体は、一般に耐熱性、耐摩耗性、耐食
性等に優れているので、従来から使用されでいる金属機
械部品に代替し得る構造用セラミックス製品としての開
発が進められている。しかしながら、セラミックス焼結
体は、一般に硬脆材料でおる為、ダイヤモンド等の超硬
砥粒による煩雑な加工を必要とし、しかも構造用部品等
に用いられるセラミックスは、ｍＫな形状の製品とする
ことは不可能でおる。焼結前の圧粉体を金型成形、射出
成形等によりほぼ所定の形状に対応する形状に成形した
後、焼結する試みも行なわれているが、圧粉体の密度、
焼結温度等によって収縮の度合か大巾に変動するので、
均一で寸法精度の高い焼結機械部品は得られない。
性等に優れているので、従来から使用されでいる金属機
械部品に代替し得る構造用セラミックス製品としての開
発が進められている。しかしながら、セラミックス焼結
体は、一般に硬脆材料でおる為、ダイヤモンド等の超硬
砥粒による煩雑な加工を必要とし、しかも構造用部品等
に用いられるセラミックスは、ｍＫな形状の製品とする
ことは不可能でおる。焼結前の圧粉体を金型成形、射出
成形等によりほぼ所定の形状に対応する形状に成形した
後、焼結する試みも行なわれているが、圧粉体の密度、
焼結温度等によって収縮の度合か大巾に変動するので、
均一で寸法精度の高い焼結機械部品は得られない。
問題点を解決するための手段
本発明者は、上記の如き従来の技術の問題点に鑑みて種
々研究を重ねた結果、成る種のセラミックス焼結体が、
特定の温度域において変形抵抗が低くなる、即ら比較的
低い応力で巨大な伸びを生ずるという超塑性現象を示す
ことを見出した。本発明は、この様なセラミックス焼結
体にあける超塑性現象を利用して、以下の如き加工方法
を提供するものでおる。
々研究を重ねた結果、成る種のセラミックス焼結体が、
特定の温度域において変形抵抗が低くなる、即ら比較的
低い応力で巨大な伸びを生ずるという超塑性現象を示す
ことを見出した。本発明は、この様なセラミックス焼結
体にあける超塑性現象を利用して、以下の如き加工方法
を提供するものでおる。
［型内に配置した超塑性セラミックス中空焼結体の中空
部に難焼結性粉体を充填し、中空焼結体か超塑性現象５
を示す温度域において難焼結性粉体を加圧することによ
り、中空焼結体を型に対応する形状に変化させることを
特徴とする超塑性セラミックス焼結体の加工方法。」 本発明の対象となる超塑性セラミックス中空焼結体の材
料としては、Ｙ２０３ 、ＭｇＯ，ＣａＯ１Ｃｅ Ｏ２
等の添加成分を含む部分安定化ジルコニア、アルミナ、
窒化珪素等が例示される。部分安定化ジルコニアの場合
には、立方晶系ジルコニア微結晶を２０体積％以上含有
し且つ結晶粒径が２μｍ以下であることが好ましく、１
μｍ以下であることかより好ましい。中空焼結体は、常
法に従って原料粉体を成形し、焼成したものを使用すれ
ば良い。
部に難焼結性粉体を充填し、中空焼結体か超塑性現象５
を示す温度域において難焼結性粉体を加圧することによ
り、中空焼結体を型に対応する形状に変化させることを
特徴とする超塑性セラミックス焼結体の加工方法。」 本発明の対象となる超塑性セラミックス中空焼結体の材
料としては、Ｙ２０３ 、ＭｇＯ，ＣａＯ１Ｃｅ Ｏ２
等の添加成分を含む部分安定化ジルコニア、アルミナ、
窒化珪素等が例示される。部分安定化ジルコニアの場合
には、立方晶系ジルコニア微結晶を２０体積％以上含有
し且つ結晶粒径が２μｍ以下であることが好ましく、１
μｍ以下であることかより好ましい。中空焼結体は、常
法に従って原料粉体を成形し、焼成したものを使用すれ
ば良い。
中空焼結体の中空部に充填される難焼結性粉体としでは
、Ｓ ｉ Ｃ，Ｃ，ＢＮ、ＡＱ２０３、ムライ１〜等が
例示され、粒度は、１〜１００μｍ程度とすることが好
ましい。
、Ｓ ｉ Ｃ，Ｃ，ＢＮ、ＡＱ２０３、ムライ１〜等が
例示され、粒度は、１〜１００μｍ程度とすることが好
ましい。
超塑性現象を示す温度域は、部分安定化ジルコニア中空
焼結体の場合、１０’ＯＯ℃程度以上でおるが、本発明
における加工は、通常１２００〜１６００’Ｃ程度、よ
り好ましくは１４００〜１５００℃程度で行なう。加工
温度が１２００’Ｃ程度未満では、変形もしくは加工速
度が遅くなって実用的でない。一方１６００’Ｃを上回
る場合には、ジルコニア結晶粒径の成長が著しく、臨界
粒径を越えて粗大化して至温において単斜晶となってし
まうので、応力誘起変態による強化機構が期待できなく
なる。この場合、変形加工は、容易となるものの、成形
体の強度は著しく低下する。
焼結体の場合、１０’ＯＯ℃程度以上でおるが、本発明
における加工は、通常１２００〜１６００’Ｃ程度、よ
り好ましくは１４００〜１５００℃程度で行なう。加工
温度が１２００’Ｃ程度未満では、変形もしくは加工速
度が遅くなって実用的でない。一方１６００’Ｃを上回
る場合には、ジルコニア結晶粒径の成長が著しく、臨界
粒径を越えて粗大化して至温において単斜晶となってし
まうので、応力誘起変態による強化機構が期待できなく
なる。この場合、変形加工は、容易となるものの、成形
体の強度は著しく低下する。
中空焼結体の材料がＡＱ２０３でおる場合には、加工温
度は１５００〜１６５０’Ｃ程度とし、Ｓ！３Ｎ４の場
合には、１４５０〜１７５０’Ｃ程度とする。
度は１５００〜１６５０’Ｃ程度とし、Ｓ！３Ｎ４の場
合には、１４５０〜１７５０’Ｃ程度とする。
中空焼結体の中空部に充填された難焼結性粉体に対して
加えられる圧力は、３０〜２００メガパスカル（ＭＰａ
＞程度とすることが好ましい。加工時の変形若しくはひ
ずみ速度は、温度が高い程大とすることか出来るが、通
常１２００〜１６００’Ｃの温度範囲においｒｌｏ−’
／ｓｅｃ以下でおることか好ましい。具体的には、変形
若しくはひずみ速度は、部分安定化ジルコニアについて
は、温度か１４５０°Ｃの場合、１Ｘ１０−’〜６ｘ１
０− ’ ／ｓｅｃ程度とすることが好ましい。
加えられる圧力は、３０〜２００メガパスカル（ＭＰａ
＞程度とすることが好ましい。加工時の変形若しくはひ
ずみ速度は、温度が高い程大とすることか出来るが、通
常１２００〜１６００’Ｃの温度範囲においｒｌｏ−’
／ｓｅｃ以下でおることか好ましい。具体的には、変形
若しくはひずみ速度は、部分安定化ジルコニアについて
は、温度か１４５０°Ｃの場合、１Ｘ１０−’〜６ｘ１
０− ’ ／ｓｅｃ程度とすることが好ましい。
変形若しくはひずみ速度が、１０−’／ｓｅｃを上回る
場合には、焼結体の結晶粒界におＣプるキャビティーの
生成及び成長か著るしくなり、加工中に焼結体が破壊し
たり、焼結体の強度が低下゛したりする。
場合には、焼結体の結晶粒界におＣプるキャビティーの
生成及び成長か著るしくなり、加工中に焼結体が破壊し
たり、焼結体の強度が低下゛したりする。
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
第１図において、超塑性セラミックス中空焼結体（１）
は、半割り型（３）及び（５）から７よる型内に配置さ
れている。中空焼結体（１）内には、難焼結性粉体（７
）が充填されており、該勿体の上下には、それぞれ往復
動可能な下部加圧棒〈９）及び下部加圧棒（１１）が配
置されている。
は、半割り型（３）及び（５）から７よる型内に配置さ
れている。中空焼結体（１）内には、難焼結性粉体（７
）が充填されており、該勿体の上下には、それぞれ往復
動可能な下部加圧棒〈９）及び下部加圧棒（１１）が配
置されている。
加工に際しては、上部加圧棒（９）及び／または下部加
圧棒（１１）を移動させてｆｉ焼結性扮休体７）を予備
圧縮することにより、粉体（７）を密充填し、中空焼結
体（１）を固定し、かつ上下の加工棒（９）及び〈１１
〉の圧力か均等に伝わる様にした後、中空焼結体を所定
の温度に保持した状態で、上部７ＪＤ圧棒（９）及び／
又は下部加圧棒（１１）を所定の速度で移動させて粉体
（７）を更に圧縮させると、粉体を媒介した圧力により
中空焼結体（１）か半割り型（３）及び（５）の凹部（
１３）及び（１５）に向けて膨張変形し、第２図に示す
如く、バルジ（１７）を有する製品が得られる。
圧棒（１１）を移動させてｆｉ焼結性扮休体７）を予備
圧縮することにより、粉体（７）を密充填し、中空焼結
体（１）を固定し、かつ上下の加工棒（９）及び〈１１
〉の圧力か均等に伝わる様にした後、中空焼結体を所定
の温度に保持した状態で、上部７ＪＤ圧棒（９）及び／
又は下部加圧棒（１１）を所定の速度で移動させて粉体
（７）を更に圧縮させると、粉体を媒介した圧力により
中空焼結体（１）か半割り型（３）及び（５）の凹部（
１３）及び（１５）に向けて膨張変形し、第２図に示す
如く、バルジ（１７）を有する製品が得られる。
尚、半割り型（３）及び（５）、上部加圧棒（９）及び
上部加圧棒（１１）としては、アルミナ、炭化珪素、ム
ライト等の耐熱材料からなるものを使用し、加工時に中
空焼結体（１）と反応しない様に加工温度に応じて適切
な材料を選択すれば良い。
上部加圧棒（１１）としては、アルミナ、炭化珪素、ム
ライト等の耐熱材料からなるものを使用し、加工時に中
空焼結体（１）と反応しない様に加工温度に応じて適切
な材料を選択すれば良い。
本発明方法を実施するに際しての雰囲気は、特に限定さ
れないか、酸化物セラミックスの場合には、通常は大気
中で行なえば良い。
れないか、酸化物セラミックスの場合には、通常は大気
中で行なえば良い。
本発明方法は、上記のバルジ部形成以外にも、種々の形
状の加工が可能である。例えば、中空焼結体（１）の側
部にほぼ同径の膨出部（１９）を形成した後、その先端
部分（２１）を切断することにより、Ｔ字管を形成する
ことも可能である（第３図参照）。この他にも、種々の
形態の製品を得ることが可能であり、本発明が、特定形
状の製品の製造にのみ限定されるものでないことば言う
までもない。
状の加工が可能である。例えば、中空焼結体（１）の側
部にほぼ同径の膨出部（１９）を形成した後、その先端
部分（２１）を切断することにより、Ｔ字管を形成する
ことも可能である（第３図参照）。この他にも、種々の
形態の製品を得ることが可能であり、本発明が、特定形
状の製品の製造にのみ限定されるものでないことば言う
までもない。
発明の効果
本発明によれば、以下の如き効果が奏される。
（ｉ）構造用部品としては複惟な形状を有するセラミッ
クス製品がはじめて製造可能となった。
クス製品がはじめて製造可能となった。
（１１）成形用型の内面を鏡面仕上げとしておくことに
より、セラミックス製品の面精度を容易に向上させるこ
とが出来る。
より、セラミックス製品の面精度を容易に向上させるこ
とが出来る。
（ｉｉｉ ）従って、構造用部材、機械部品等へのセラ
ミックス製品の利用範囲を大巾に拡大することが出来る
。
ミックス製品の利用範囲を大巾に拡大することが出来る
。
実 施 例
以下実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一
層明らかにする。
層明らかにする。
実施例 １
Ｙ２Ｏ２を３モル％固溶し、平均粒子径０．３μｍの正
方品系ジルコニア結晶を７０体積％含有するジルコニア
中空焼結体（内径７ｍｍ、外径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ
＞の中空部に平均粒径約１０μｍの炭化珪素粉末１．５
７を充填した後、型内に配置し、外径７ｍｍの炭化珪素
製加圧棒により上下から１０Ｋｇの予圧を加えた。この
状態で、大気中で温度１４５０’Ｃで押し込み速度０．
２ｍｍ／ｍｉｎで炭化珪素粉末充填部分を１０ｍｍ圧縮
した。
方品系ジルコニア結晶を７０体積％含有するジルコニア
中空焼結体（内径７ｍｍ、外径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ
＞の中空部に平均粒径約１０μｍの炭化珪素粉末１．５
７を充填した後、型内に配置し、外径７ｍｍの炭化珪素
製加圧棒により上下から１０Ｋｇの予圧を加えた。この
状態で、大気中で温度１４５０’Ｃで押し込み速度０．
２ｍｍ／ｍｉｎで炭化珪素粉末充填部分を１０ｍｍ圧縮
した。
その結果、ジルコニア焼結体は、型の内部形状に密着す
る様に膨出して、その中央部の外径は、１５ｍｍとなっ
た。
る様に膨出して、その中央部の外径は、１５ｍｍとなっ
た。
第１図及び第２図は、本発明方法の実施の１例を示す断
面図、第３図は、本発明方法により得られるセラミック
ス加工製品の１例を示す断面図である。 （１）・・・・・・中空焼結体、 （３）、（５）・・・・・・半割り型、（７）・・・・
・・ｉ！Ｉｔ焼結性粉体（９）・・・・・・上部加圧棒 （１１）・・・・・・上部加圧棒 （１３）、（１５）・・・・・・半割り型（３）、（５
）の四部 （１７）・・・・・・バルジ （１９）・・・・・・ｊ膨出部 （２１）・・・・・・膨出部（１９）の先端部（以 上
） 第１図 ｑ 第２図 第３図
面図、第３図は、本発明方法により得られるセラミック
ス加工製品の１例を示す断面図である。 （１）・・・・・・中空焼結体、 （３）、（５）・・・・・・半割り型、（７）・・・・
・・ｉ！Ｉｔ焼結性粉体（９）・・・・・・上部加圧棒 （１１）・・・・・・上部加圧棒 （１３）、（１５）・・・・・・半割り型（３）、（５
）の四部 （１７）・・・・・・バルジ （１９）・・・・・・ｊ膨出部 （２１）・・・・・・膨出部（１９）の先端部（以 上
） 第１図 ｑ 第２図 第３図
Claims (1)
- （１）型内に配置した超塑性セラミツクス中空焼結体の
中空部に難焼結性粉体を充填し、中空焼結体が超塑性現
象を示す温度域において難焼結性粉体を加圧することに
より、中空焼結体を型に対応する形状に変化させること
を特徴とする超塑性セラミツクス焼結体の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26196485A JPS62119005A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 超塑性セラミツクス焼結体の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26196485A JPS62119005A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 超塑性セラミツクス焼結体の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119005A true JPS62119005A (ja) | 1987-05-30 |
| JPH035282B2 JPH035282B2 (ja) | 1991-01-25 |
Family
ID=17369101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26196485A Granted JPS62119005A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 超塑性セラミツクス焼結体の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62119005A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0412122A1 (en) * | 1988-04-29 | 1991-02-13 | The Dow Chemical Company | Superplastic sintered magnesium-oxide ceramic |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP26196485A patent/JPS62119005A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0412122A1 (en) * | 1988-04-29 | 1991-02-13 | The Dow Chemical Company | Superplastic sintered magnesium-oxide ceramic |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH035282B2 (ja) | 1991-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |