JPS62265173A - 炭化珪素ウイスカ−強化複合材料 - Google Patents
炭化珪素ウイスカ−強化複合材料Info
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- JPS62265173A JPS62265173A JP61106741A JP10674186A JPS62265173A JP S62265173 A JPS62265173 A JP S62265173A JP 61106741 A JP61106741 A JP 61106741A JP 10674186 A JP10674186 A JP 10674186A JP S62265173 A JPS62265173 A JP S62265173A
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- reinforced composite
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Landscapes
- Ceramic Products (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
本発明は炭化珪素（ＳｉＣ）ウィスカーを用いて補強し
てなる窒化珪素系複合材料に関し、特に切削工具、自動
車用エンジン部材、耐摩耗性部材、耐食部材又は耐熱部
材等に広く有用な複合材料に関する。
てなる窒化珪素系複合材料に関し、特に切削工具、自動
車用エンジン部材、耐摩耗性部材、耐食部材又は耐熱部
材等に広く有用な複合材料に関する。
従来の技術 発明が解決すべき問題点
窒化珪素（８１ｓ Ｎａ ）を主成分とする窒化珪素系
セラミックスは、強度、耐酸化性、耐摩耗性、耐熱衝撃
性、耐食性等の特性に優れているので、エンジン部品等
の高温構造材料や切削工具材料として実用化が始まって
いる。
セラミックスは、強度、耐酸化性、耐摩耗性、耐熱衝撃
性、耐食性等の特性に優れているので、エンジン部品等
の高温構造材料や切削工具材料として実用化が始まって
いる。
しかし、この様な優れた特長を持つにもか＼わらず、金
属と比較すると品質安定性、均質性に乏しく、信頼性の
向上や高特性と言う視点から高靭性材料である５１ｓＮ
ａＫ於てもより一層の高靭性化 ゛が望まれており、
破壊靭性値（にｉｃ）を１０ ＭＮ／ｍ／近くにできれ
ば大幅な用途の拡大が可能であると考えられる。
属と比較すると品質安定性、均質性に乏しく、信頼性の
向上や高特性と言う視点から高靭性材料である５１ｓＮ
ａＫ於てもより一層の高靭性化 ゛が望まれており、
破壊靭性値（にｉｃ）を１０ ＭＮ／ｍ／近くにできれ
ば大幅な用途の拡大が可能であると考えられる。
そのため、特公昭５Ｂ−５１９１１、特公昭６０−３５
３１６、特公昭６０−５５４６９、特開昭５９−１０２
６２等ＳｉＣウィスカーを強化材として用い複合化する
試みが行なわれているが、なお一層の高特性化への期待
が高まっている。
３１６、特公昭６０−５５４６９、特開昭５９−１０２
６２等ＳｉＣウィスカーを強化材として用い複合化する
試みが行なわれているが、なお一層の高特性化への期待
が高まっている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記のような状況の下に鋭意研究の結果なされ
たもので、その概要は以下のとおりである。
たもので、その概要は以下のとおりである。
本発明は、８１３Ｎ４をマトリックスとし、平均長さ１
〜５ＩｇＲのＳｉＣウィスカーを全体の５〜５０重量％
含有せしめ、更にＭｇ、 Ｃａ、 Ａｌ、 Ｓｉ、 Ｙ
、 Ｚｒ 及びランタノイドの群から選択された金属の
酸化物の１種以上を焼結助剤として全体の５〜２０重ａ
Ｓ含有せしめ、材料の相対密度を９８％以上にした複合
材料である。
〜５ＩｇＲのＳｉＣウィスカーを全体の５〜５０重量％
含有せしめ、更にＭｇ、 Ｃａ、 Ａｌ、 Ｓｉ、 Ｙ
、 Ｚｒ 及びランタノイドの群から選択された金属の
酸化物の１種以上を焼結助剤として全体の５〜２０重ａ
Ｓ含有せしめ、材料の相対密度を９８％以上にした複合
材料である。
作用
ＳｉＣウィスカーは針状の単結晶体からなるもので、市
販されているものは数種類ある。
販されているものは数種類ある。
ここで市販されているＳｉＣウィスカーの種類によって
直径の異なるものを潟、又、市販されているＳｉＣウィ
スカーから粒子形状粉を除去し、ボールミリングによっ
て粉砕し、その粉砕条件によって長さの異なるものを得
て、下記のような平均直径と平均長さに差を持ったＳｉ
Ｃウィスカーを作ったＯ 平均直径 直径のバラツキ ０．２μｍ ｏ、ｏ ｓ〜０．５μｍＯ，６’
０．１ 〜１．０１１．０ ’
０．２ 〜２．０′平均長さ 長さのバラツキ １μｍ１に０．８〜５μｍ ５″ ２〜１２′ １０ ′ ４〜２０ ′２
０ ＃ ６〜４０ ＃そし
てこれらのＳｉＣライスカーを用いて８１□Ｎ４粉末及
び焼結助剤と混合し素地製作後、ホットプレス焼成して
試料を作り特性値への影響を調べた。
直径の異なるものを潟、又、市販されているＳｉＣウィ
スカーから粒子形状粉を除去し、ボールミリングによっ
て粉砕し、その粉砕条件によって長さの異なるものを得
て、下記のような平均直径と平均長さに差を持ったＳｉ
Ｃウィスカーを作ったＯ 平均直径 直径のバラツキ ０．２μｍ ｏ、ｏ ｓ〜０．５μｍＯ，６’
０．１ 〜１．０１１．０ ’
０．２ 〜２．０′平均長さ 長さのバラツキ １μｍ１に０．８〜５μｍ ５″ ２〜１２′ １０ ′ ４〜２０ ′２
０ ＃ ６〜４０ ＃そし
てこれらのＳｉＣライスカーを用いて８１□Ｎ４粉末及
び焼結助剤と混合し素地製作後、ホットプレス焼成して
試料を作り特性値への影響を調べた。
その結果ウィスカーの平均直径の差によっては一定の傾
向が見出せなかった。その原因は一つの種類で平均直径
の異なるものを作ったのではなく、市販されている異な
る種類のもので千泊直径の異なるものを得ているため、
ウィスカーの１種類によって相違してい−る特性差の影
響が大きいためと考えられる。
向が見出せなかった。その原因は一つの種類で平均直径
の異なるものを作ったのではなく、市販されている異な
る種類のもので千泊直径の異なるものを得ているため、
ウィスカーの１種類によって相違してい−る特性差の影
響が大きいためと考えられる。
これに対し、ウィスカーの長さによっては一定の傾向が
認められた。
認められた。
即ちＳｉ、Ｎ、に対しＳｉＣウィスカーの量を２０重量
％、及び３０重ｊ！１％とした場合、第１図に示すよう
にＳｉＣウィスカーの平均長さが１〜５Ｐ の場合、相
対密度が９９％以上で抗折強度（室温）が１３０ ＃
／ｗ’以上という優れたものを得ることができる。
％、及び３０重ｊ！１％とした場合、第１図に示すよう
にＳｉＣウィスカーの平均長さが１〜５Ｐ の場合、相
対密度が９９％以上で抗折強度（室温）が１３０ ＃
／ｗ’以上という優れたものを得ることができる。
次にＳｉ、Ｎ、とＳｉＣウィスカーの配合比の異なるも
のを作成し各種特性値を調べた。これを表示すれば第１
表のとおりである。
のを作成し各種特性値を調べた。これを表示すれば第１
表のとおりである。
又、 ＳｉＣウィスカー量の変化に対する破壊靭性値（
Ｋｉｃ ）を検討したところ、（すＫｉｃをＱＭＮ／−
に以上とするには５〜５０重ｆｉ％ｓ［ウィスカーを含
有すると得られ、（２）Ｋｉｃを１１ＭＮ／繭貝上とす
るＫは１０〜３０重ｉ％ｓｉｃウィスカーを含有すると
得られることが判明した。尚ピーク値は２０重量％にあ
ることも判明した。
Ｋｉｃ ）を検討したところ、（すＫｉｃをＱＭＮ／−
に以上とするには５〜５０重ｆｉ％ｓ［ウィスカーを含
有すると得られ、（２）Ｋｉｃを１１ＭＮ／繭貝上とす
るＫは１０〜３０重ｉ％ｓｉｃウィスカーを含有すると
得られることが判明した。尚ピーク値は２０重量％にあ
ることも判明した。
このような検討の結果本発明の範囲を満足する複合材料
の特性は破壊靭性、室温抗折強度、硬度等に優れた材料
であり、特にＳｉＣウィスカーの含有量を１０〜３０重
量係、相対密度を９９係以上とした場合にはより一層そ
れらの特性が向上しているものが得られることが判った
。
の特性は破壊靭性、室温抗折強度、硬度等に優れた材料
であり、特にＳｉＣウィスカーの含有量を１０〜３０重
量係、相対密度を９９係以上とした場合にはより一層そ
れらの特性が向上しているものが得られることが判った
。
又、表１から、ＳｉＣウィスカーの量を多くした場合、
ホットプレス温度を高くシ、キープ時間を長くするとと
Ｋよって、緻密化を果している。そこで更Ｋ ＳｉＣウ
ィスカーが比較的多い組成に関しいくつかの焼結助剤の
効果を確認した。その結果表２に示すようにＭｇ 、
Ｃａ 、 Ａｌ 、 Ｓｉ 、 Ｙ 、 Ｚｒ又はラン
タノイドの群から選択された金属の酸化物を５〜２０重
量％含有せしめることにより相対密度９８憾以上のもの
を容易に提供することができる。
ホットプレス温度を高くシ、キープ時間を長くするとと
Ｋよって、緻密化を果している。そこで更Ｋ ＳｉＣウ
ィスカーが比較的多い組成に関しいくつかの焼結助剤の
効果を確認した。その結果表２に示すようにＭｇ 、
Ｃａ 、 Ａｌ 、 Ｓｉ 、 Ｙ 、 Ｚｒ又はラン
タノイドの群から選択された金属の酸化物を５〜２０重
量％含有せしめることにより相対密度９８憾以上のもの
を容易に提供することができる。
実施例
試作試験１
Ｓｉ、Ｎ４とＳｉＣウィスカーの配合比、ＳｉＣウィス
カーの形状、ホットプレス条件を変えて試料な作成シ、
密度（アルキメデス法）、破壊靭性（インデンテーショ
ン法）、抗折強度（ＪＩＳ Ｒ−１６ｏ１）ビッカース
硬度を測定した。本発明のうち相対密度９８憾以上のも
のは破壊靭性ｑｗＮ７ｍ１以上、抗折強度室温１００１
ｇ／Ｍｌ”以上、１０００℃で８０に９．／Ｉ”以上、
ビッカース硬度１７００ ｋｇ７＊ｄ以上と言うかなり
優れた成果が得られた。又、相対密度９９チ以上の場合
は破壊靭性１１ ＮＮ ／ ｎｓイ、抗折強度室温で１
３０＃／ｆｌ”以上、１０００°Ｃで８０１ｇ ／ ｔ
ｍ”以上、ビッカース硬度１８００１ｇ／Ｗ２以上が得
られ、非常に優れた特性を有する材料が得られた。
カーの形状、ホットプレス条件を変えて試料な作成シ、
密度（アルキメデス法）、破壊靭性（インデンテーショ
ン法）、抗折強度（ＪＩＳ Ｒ−１６ｏ１）ビッカース
硬度を測定した。本発明のうち相対密度９８憾以上のも
のは破壊靭性ｑｗＮ７ｍ１以上、抗折強度室温１００１
ｇ／Ｍｌ”以上、１０００℃で８０に９．／Ｉ”以上、
ビッカース硬度１７００ ｋｇ７＊ｄ以上と言うかなり
優れた成果が得られた。又、相対密度９９チ以上の場合
は破壊靭性１１ ＮＮ ／ ｎｓイ、抗折強度室温で１
３０＃／ｆｌ”以上、１０００°Ｃで８０１ｇ ／ ｔ
ｍ”以上、ビッカース硬度１８００１ｇ／Ｗ２以上が得
られ、非常に優れた特性を有する材料が得られた。
試作試験例２
ＳｉＣウィスカ−３０〜４０重量幅、焼結助剤５〜２０
重量％の範囲で変え、ホットプレス条件も変えて試料を
作成し、焼結体の特性を測定した。
重量％の範囲で変え、ホットプレス条件も変えて試料を
作成し、焼結体の特性を測定した。
その結果は表２に示すとおりで表１に示したものよりも
低いホットプレス温度で同程度の緻密化が得られ、Ｍｇ
、 Ｃａ 、 ＡＩ 、 Ｓｉ 、 Ｙ 、 Ｚｒ又
は２ンタノイドの群から選択された金属酸化物による緻
密化への寄与が認められた。又特性的には破壊靭性１２
ＭＮ／ｍイ以上、抗折強度室温で１４０１ｇ ／ｌｘ”
以上も容易に得られている。
低いホットプレス温度で同程度の緻密化が得られ、Ｍｇ
、 Ｃａ 、 ＡＩ 、 Ｓｉ 、 Ｙ 、 Ｚｒ又
は２ンタノイドの群から選択された金属酸化物による緻
密化への寄与が認められた。又特性的には破壊靭性１２
ＭＮ／ｍイ以上、抗折強度室温で１４０１ｇ ／ｌｘ”
以上も容易に得られている。
発明の効果
本発明によれば、相対密度、破壊靭性、室温及び高温強
度硬度等の特性が極めて優れた焼結体を得ることができ
る。
度硬度等の特性が極めて優れた焼結体を得ることができ
る。
特ＧＣＳｉＣウィスカーが全体の１０〜３０重量％で相
対密度を９９％以上としたものはそれらの特性を一層向
上したものが得られる。
対密度を９９％以上としたものはそれらの特性を一層向
上したものが得られる。
第１図はＳｉＣウィスカー平均長さと相対密度及び室温
強度との関係を示すグラフ。第２図はＳｉＣウィスカー
の添加量と破壊靭性の関係を示すグラフである。 代理人 弁理士 竹 内 守 菊１図 クイズカー率均長−＝（ｐｍ） 手続補正書（自発） 昭和６１年６月２３日
強度との関係を示すグラフ。第２図はＳｉＣウィスカー
の添加量と破壊靭性の関係を示すグラフである。 代理人 弁理士 竹 内 守 菊１図 クイズカー率均長−＝（ｐｍ） 手続補正書（自発） 昭和６１年６月２３日
Claims (3)
- （１）窒化珪素（Ｓｉ＿３Ｎ＿４）をマトリックスとし
、平均長さ１〜５μｍの炭化珪素（ＳｉＣ）ウィスカー
を全体の５〜５０重量％、焼結助剤を全体の５〜２０重
量％含有せしめ、材料の相対密度を９８％以上としたこ
とを特徴とする炭化珪素ウィスカー強化複合材料 - （２）ＳｉＣウィスカーが全体の１０〜３０重量％で、
相対密度を９９％以上としたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の炭化珪素ウィスカー強化複合材料 - （３）焼結助剤がＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｚｒ及
びランタノイドの群から選択された金属の酸化物の１種
以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の炭化珪素ウィスカー強化複合材料
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61106741A JPS62265173A (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 炭化珪素ウイスカ−強化複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61106741A JPS62265173A (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 炭化珪素ウイスカ−強化複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62265173A true JPS62265173A (ja) | 1987-11-18 |
Family
ID=14441345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61106741A Pending JPS62265173A (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 炭化珪素ウイスカ−強化複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62265173A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63134567A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-07 | 株式会社豊田中央研究所 | セラミツクス複合体 |
| JPS63265864A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-02 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 高強度Ｓｉ３Ｎ４―ＳｉＣウィスカー複合体 |
| JPS63288967A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-25 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ガスタービン用強靱セラミック材料の製造方法 |
| JPH07118070A (ja) * | 1993-10-25 | 1995-05-09 | Toshiba Corp | 窒化ケイ素系セラミックス焼結体 |
-
1986
- 1986-05-12 JP JP61106741A patent/JPS62265173A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63134567A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-07 | 株式会社豊田中央研究所 | セラミツクス複合体 |
| JPS63265864A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-02 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 高強度Ｓｉ３Ｎ４―ＳｉＣウィスカー複合体 |
| JPH0550470B2 (ja) * | 1987-04-22 | 1993-07-29 | Yoshida Kogyo Kk | |
| JPS63288967A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-25 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ガスタービン用強靱セラミック材料の製造方法 |
| JPH07118070A (ja) * | 1993-10-25 | 1995-05-09 | Toshiba Corp | 窒化ケイ素系セラミックス焼結体 |
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