JPS63162583A - 繊維強化セラミツクスの製造方法 - Google Patents
繊維強化セラミツクスの製造方法Info
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- JPS63162583A JPS63162583A JP61308788A JP30878886A JPS63162583A JP S63162583 A JPS63162583 A JP S63162583A JP 61308788 A JP61308788 A JP 61308788A JP 30878886 A JP30878886 A JP 30878886A JP S63162583 A JPS63162583 A JP S63162583A
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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〕
本発明は繊維強化セラミックス（Ｆ ＲＣ）の製造方法
に係り、より詳しく述べると、常圧焼結法により靭性の
優れた繊維強化セラミックス焼結体を製造する方法に関
する。
に係り、より詳しく述べると、常圧焼結法により靭性の
優れた繊維強化セラミックス焼結体を製造する方法に関
する。
セラミックスは耐熱性、耐食性が大きいので高温構造材
料として有用であるが、機械的あるいは熱的衝撃に弱い
という欠点を有している。そこで、セラミックス母相マ
トリックス中に高強度の繊維を配合して強度および靭性
を向上させる技術は公知である。特に、窒化ケイ素や炭
化ケイ素のような高温構造材料では窒化ケイ素あるいは
炭化ケイ素の短繊維（ウィスカーを含む）による強化が
行なわれているが、その焼結法としては母相マトリック
スと強化繊維との密着性を確保し高密度化するためにホ
ットプレス（−軸加圧）法あるいはＨＩＰ（熱間等方加
圧）法が採用されている。
料として有用であるが、機械的あるいは熱的衝撃に弱い
という欠点を有している。そこで、セラミックス母相マ
トリックス中に高強度の繊維を配合して強度および靭性
を向上させる技術は公知である。特に、窒化ケイ素や炭
化ケイ素のような高温構造材料では窒化ケイ素あるいは
炭化ケイ素の短繊維（ウィスカーを含む）による強化が
行なわれているが、その焼結法としては母相マトリック
スと強化繊維との密着性を確保し高密度化するためにホ
ットプレス（−軸加圧）法あるいはＨＩＰ（熱間等方加
圧）法が採用されている。
上記のように、従来の繊維強化セラミックスはホットプ
レス法あるいはＨＩＰ法で焼結することが必要とされ、
常圧焼結法では高密度な焼結体が得られないという問題
がある。ホットプレス焼結は一軸に加圧する為平行面を
もつ単純な形状のものしか焼結できないという欠点があ
る。又）（ＩＰ焼結では装置が非常に高価であることか
らセラミック部品の量産化にはコスト面で不利である。
レス法あるいはＨＩＰ法で焼結することが必要とされ、
常圧焼結法では高密度な焼結体が得られないという問題
がある。ホットプレス焼結は一軸に加圧する為平行面を
もつ単純な形状のものしか焼結できないという欠点があ
る。又）（ＩＰ焼結では装置が非常に高価であることか
らセラミック部品の量産化にはコスト面で不利である。
また、一般にセラミックスを強化するために使用されて
いるウィスカーはアスペクト比が大きく相互にからみ合
う為混合時に凝集塊となり、破壊源となる場合がある。
いるウィスカーはアスペクト比が大きく相互にからみ合
う為混合時に凝集塊となり、破壊源となる場合がある。
これはウィスカーのアスペクト比が大きい為、反焼き締
りやからみ合いを起こすものである。
りやからみ合いを起こすものである。
本発明は、上記問題点を解決するために、強化に用いる
短繊維のアスペクト比と繊維径を所定範囲に特定するこ
とによって、常圧焼結法にて高密度、高強度、高靭性の
焼結体を得るものである。
短繊維のアスペクト比と繊維径を所定範囲に特定するこ
とによって、常圧焼結法にて高密度、高強度、高靭性の
焼結体を得るものである。
すなわち、本発明は、アスペクト比がｌθ〜５０の範囲
内にありかつ繊維径が母相セラミ・ツク原料粒子の平均
粒径の０．２〜３倍であるセラミ・ツク短繊維を分散し
たセラミックス原料粒子成形体を常圧焼結することを特
徴とする繊維強化セラミックスの製造方法にある。
内にありかつ繊維径が母相セラミ・ツク原料粒子の平均
粒径の０．２〜３倍であるセラミ・ツク短繊維を分散し
たセラミックス原料粒子成形体を常圧焼結することを特
徴とする繊維強化セラミックスの製造方法にある。
セラミック母相としては、Ｓｉ３ Ｎ４ 、 ＳｉＣ。
サイアロン等非酸化物系セラミックスやＡ１２ ｏ３Ｚ
ｒ０２ ＊ムライト等酸化物系セラミックスに、必要
に応じて焼結助剤その他の添加剤を加えたものが用いら
れる。
ｒ０２ ＊ムライト等酸化物系セラミックスに、必要
に応じて焼結助剤その他の添加剤を加えたものが用いら
れる。
セラミック短繊維としてはウィスカーのほか結晶質ある
いはアモルファス質の短繊維のいずれでもよいが、代表
的には、Ｓ＋ Ｃｐ Ｓｉ３ Ｎ４ ｐＡｊ！２０３
、ＺｒＯ２、Ｂ４ Ｃ、ＢｅＯ等のセラミックウィスカ
ーを用いる。
いはアモルファス質の短繊維のいずれでもよいが、代表
的には、Ｓ＋ Ｃｐ Ｓｉ３ Ｎ４ ｐＡｊ！２０３
、ＺｒＯ２、Ｂ４ Ｃ、ＢｅＯ等のセラミックウィスカ
ーを用いる。
セラミック短繊維のアスペクト比は１０〜５０の範囲内
のものを用いる。アスペクト比が小さすぎると強化繊維
としての特質が十分に発揮されず、強度向上環の効果が
十分でない。また、アスペクト比が大きくすぎると、ウ
ィスカーの凝集塊ができる等の理由から、密度および強
度がかえって低下する。また、セラミック短繊維の繊維
径はセラミックス原料粒子の平均粒径の０．２〜３倍の
範囲内のものを用いる。繊維径が小さすぎると破壊時の
引き抜は効果が不足し、強化の効果が十分にあられれず
、一方、繊維径が大きすぎると母相粒子・間に粗大な不
純物が存在することになり強度低下環の不利がある。
のものを用いる。アスペクト比が小さすぎると強化繊維
としての特質が十分に発揮されず、強度向上環の効果が
十分でない。また、アスペクト比が大きくすぎると、ウ
ィスカーの凝集塊ができる等の理由から、密度および強
度がかえって低下する。また、セラミック短繊維の繊維
径はセラミックス原料粒子の平均粒径の０．２〜３倍の
範囲内のものを用いる。繊維径が小さすぎると破壊時の
引き抜は効果が不足し、強化の効果が十分にあられれず
、一方、繊維径が大きすぎると母相粒子・間に粗大な不
純物が存在することになり強度低下環の不利がある。
このような短繊維をセラミックス粒子中に分散させ、成
形する方法、および常圧焼結法は、それぞれの従来一般
的に用いられている方法によることができる。なお、本
発明における常圧焼結法には大気圧以上（例えばＩＯ気
圧）の加圧ガス雰囲気中でも焼結を含むものである。
形する方法、および常圧焼結法は、それぞれの従来一般
的に用いられている方法によることができる。なお、本
発明における常圧焼結法には大気圧以上（例えばＩＯ気
圧）の加圧ガス雰囲気中でも焼結を含むものである。
大旌勇上
Ｓｉ３Ｎ４粉末（平均粒径１μｍ）に焼結助剤としてＡ
Ｊ２０３を５ｗｔχ添加、混合したものに、ＳｉＣウィ
スカーをアスペクト比の分布中央値が１０゜２０ 、５
０ 、１００のものをそれぞれ２０ νへ添加し、混合
した。
Ｊ２０３を５ｗｔχ添加、混合したものに、ＳｉＣウィ
スカーをアスペクト比の分布中央値が１０゜２０ 、５
０ 、１００のものをそれぞれ２０ νへ添加し、混合
した。
次いで、成形した後、９．５気圧の窒素雰囲気中１７０
０℃で４時間の条件で常圧焼結した。
０℃で４時間の条件で常圧焼結した。
得られた焼結体より３ Ｘ ４ ｘ４Ｑｗの試験片を切
り出し、密度、４点曲げ強度、シェブロンノツチ法によ
る破壊靭性を測定した。
り出し、密度、４点曲げ強度、シェブロンノツチ法によ
る破壊靭性を測定した。
その結果を第１図に示す。
これによるとアスペクト比が２０まではＳｉ３ Ｎ４単
味と同等の高密度体が得られ、強度、破壊靭性値の向上
が見られた。さらにアスペクト比が５０までは密度の低
下が見られたが、強度、破壊靭性値はＳｉ３ Ｎ４単味
と同等であった。以上のものの強度試験片破面にはＳｉ
Ｃウィスカー塊らしき起点は見られなかった。しかし、
アスペクト比が１００では密度強度とも非常に低下して
おり、この試験片の破面にはＳｉＣウィスカー塊らしき
起点が見られたなお、第１図中、アスペクト比１００で
は低密度のため破壊靭性値は測定できなかった。
味と同等の高密度体が得られ、強度、破壊靭性値の向上
が見られた。さらにアスペクト比が５０までは密度の低
下が見られたが、強度、破壊靭性値はＳｉ３ Ｎ４単味
と同等であった。以上のものの強度試験片破面にはＳｉ
Ｃウィスカー塊らしき起点は見られなかった。しかし、
アスペクト比が１００では密度強度とも非常に低下して
おり、この試験片の破面にはＳｉＣウィスカー塊らしき
起点が見られたなお、第１図中、アスペクト比１００で
は低密度のため破壊靭性値は測定できなかった。
尖施開１
実施例１と同様にしてＳｉＣウィスカーで強化したＳｉ
３ Ｎ４焼結体を作製した。但し、平均粒径が１μｍ、
１０．ｃｒｍのＳｉ３Ｎ４粉末を用い、かつそのそれぞ
れの場合に、ＳｉＣウィスカー径のＳｉ３ Ｎ４粉末の
平均粒径に対する比率が０．２，１，２．３になるよう
にウィスカー径を選んで実施した。
３ Ｎ４焼結体を作製した。但し、平均粒径が１μｍ、
１０．ｃｒｍのＳｉ３Ｎ４粉末を用い、かつそのそれぞ
れの場合に、ＳｉＣウィスカー径のＳｉ３ Ｎ４粉末の
平均粒径に対する比率が０．２，１，２．３になるよう
にウィスカー径を選んで実施した。
得られた焼結体について曲げ強度を測定した。
その結果を第２図に示す。
第２図に見られる如く、粒子径が１μｍ、１０μ羨のい
ずれの場合にも同様の傾向が見られ、ウィスカー径／粒
子径が０．２以下では、強度が最高レベルに対して２０
％程低下し、ウィスカー添加効果が無かった。これは、
粒子径に対しウィスカー径が小さすぎ破壊時の引き抜は
効果がほとんど無い為と思われる。一方、ウィスカー径
の大きい範囲では、比率３を超すと、強度低下が著しい
。
ずれの場合にも同様の傾向が見られ、ウィスカー径／粒
子径が０．２以下では、強度が最高レベルに対して２０
％程低下し、ウィスカー添加効果が無かった。これは、
粒子径に対しウィスカー径が小さすぎ破壊時の引き抜は
効果がほとんど無い為と思われる。一方、ウィスカー径
の大きい範囲では、比率３を超すと、強度低下が著しい
。
これは、粒子間に粗大な不純物が存在することとなり、
不利であると思われる。
不利であると思われる。
以上より、ウィスカー径／粒子径比率は０．２〜３の範
囲にあることが適当であると認められる。
囲にあることが適当であると認められる。
本発明によれば、セラミックス短繊維で強化したセラミ
ックス焼結体を常圧焼結法で製造して構造用部品として
用いることができるので、生産コストを低減することが
でき、また複雑な形状にも適用できる利点があり、さら
にウィスカー塊がなく（８頼性が向上する。
ックス焼結体を常圧焼結法で製造して構造用部品として
用いることができるので、生産コストを低減することが
でき、また複雑な形状にも適用できる利点があり、さら
にウィスカー塊がなく（８頼性が向上する。
第１図は強化用ウィスカーの７スペクト比と焼結体の密
度２強度、靭性との関係を示すグラフ図、第２図は強化
用ウィスカーのウィスカー径／母相セラミック粒子径比
率と焼結体の強度との関係を示すグラフ図である。
度２強度、靭性との関係を示すグラフ図、第２図は強化
用ウィスカーのウィスカー径／母相セラミック粒子径比
率と焼結体の強度との関係を示すグラフ図である。
Claims (1)
- １、アスペクト比が１０〜５０の範囲内にありかつ繊維
径が母相セラミック原料粒子の平均粒径の０．２〜３倍
であるセラミック短繊維を分散したセラミックス原料粒
子成形体を常圧焼結することを特徴とする繊維強化セラ
ミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61308788A JPS63162583A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 繊維強化セラミツクスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61308788A JPS63162583A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 繊維強化セラミツクスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63162583A true JPS63162583A (ja) | 1988-07-06 |
Family
ID=17985312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61308788A Pending JPS63162583A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 繊維強化セラミツクスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63162583A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265872A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-02 | Inax Corp | 繊維強化セラミツクスの製法 |
| JPS6475249A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Seiko Epson Corp | Ink cartridge |
| JPH09208334A (ja) * | 1994-01-10 | 1997-08-12 | Nikkiso Co Ltd | 無機質繊維強化セラミックスの成形方法 |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61308788A patent/JPS63162583A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265872A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-02 | Inax Corp | 繊維強化セラミツクスの製法 |
| JPS6475249A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Seiko Epson Corp | Ink cartridge |
| JPH09208334A (ja) * | 1994-01-10 | 1997-08-12 | Nikkiso Co Ltd | 無機質繊維強化セラミックスの成形方法 |
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