JPS63166753A - アルミナと窒化ホウ素から成る耐火性複合材料とその製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶融金属用に使用されるアルミナと窒化ホウ
素を含有するセラミックス複合材料に関するものである
。

［従来技術と問題点］ 現在、セラミックス材料が種々の溶融金属処理用に有効
に使用されている０通常、この種の処理は、会、速な温
度上昇および厳しい温度グラジェントなどの極端な環境
条件を前提としている。特に厳しい応用面は水平連続鋳
造機のブレークリングである。一般にプレー−クリング
は、極度に急速な温度上昇と、しばしば１０００℃／ａ
ｍを超える高い温度グラジェントを受ける。このような
条件は、破断防止のために優れた熱シヨツク抵抗を有す
る材料を必要とする。さらに、この材料は好ましくは溶
融金属に対する高い耐摩性と耐食性とを有し、機械加工
可能で、経済的に製造可能でなければならない。

窒化ホウ素は、その優れた熱シヨツク抵抗性と、耐食性
と、高温安定性と、加工性との故に、ブレークリングの
材料として有効に使用される。しかしこの材料は優れた
耐摩性に欠け、従って流動金属に露出された時に高度の
摩耗を受ける。さらに、ＢＮセラミックスは代表的には
Ｂ２Ｏ３結合剤相を含有し、これが化学的に溶融金属と
反応して、さらに窒化ホウ素セラミックスの一体性を損
なう可能性がある。ＢＮの劣化は、鋳造される金属につ
いて問題を生じる。ＢＮ粒子、およびＢ２０３と炭素と
の反応から生じるＢ２Ｏ３ガスまたはＣ○２ガスから成
る泡が同化中の金属中に捕捉される。

またはアルミナは、その硬度と、耐摩性と、化学的安定
性との故に溶融金属処理用に使用される。

アルミナセラミックスは有効ではあるが、しばしば低い
熱シヨツク抵抗性を有し、またその硬度の故に加工が困
難である。

Ａｌ２Ｏ３の耐摩性と化学的安定性とを有するが、また
ＢＮの熱シヨツク抵抗性と優れた加工性とを有する耐火
性材料を提供する事が好ましい。

ライス他は、「熱構造用セラミックス複合材料」、Ｃｅ
ｒ、Ｅｎｇ、Ｓｃｉ、Ｐｒｏｃ、、１：４２４−４３　
（Ｎｏｓ、７−８．１９８０）において、誘電用のアル
ミナ−窒化ホウ素複合材料を記載している。窒化ホウ素
の原料として、微細な凝集粒子を含有しないＢＮが好ま
しい、アルミナと窒化ホウ素を粉砕し、１８００℃以上
の温度で処理する。１７００℃またはこれ以下の処理温
度は不適当と述べられている。得られた複合材料は１９
３．０５〜１９９．９５Ｍ、Ｐａ　　（２８−２９ｐｓ
ｉ×１０６）のヤング係数を有していた。

ルーイス他は、［アルミナ−およびムライト−窒化ホウ
素果粒状セラミックス−セラミックス複合材料における
微構造および熱機械的特性ＪＣｅｒ＋Ｅｎｇ、ｓｃｉ、
Ｐｒｏｃ、、２：　７１９−２７　（Ｎ　ｏ　ｓ　、　
７−８　、１９８１　）において、微細な窒化ホウ素お
よびアルミナの果粒材料を１６−４０時間、アルコール
中において湿式ミル引きし、空気中または真空条件で熱
間プレスする事によって製造されたアルミナ／窒化ホウ
素複合材料を開示している。ルーイス他によって開示さ
れた複合材料は、理論密度の９４．５％〜９６６５％の
密度と、１０３−７７ＧＰａ　　（ＩＩ×１０’　−１
７ｘｌＯ’　ｐｓｉ）の平行ヤング係数と、２０×１０
−６ｌ／℃の平行ＣＴＥと、７Ｘ１０−６ｌ／℃の垂直
ＣＴＥとを有していた。

［発明の目的および効果］ 本発明の１つのアスペクトは、果粒状アルミナと窒化ホ
ウ素の混合物を加熱圧縮する事によって製造された複合
材料において、この複合材料は本質的に、約５０重量％
乃至約９０重量％のアルミナと、約１０重量％乃至約５
０重量％の窒化ホウ素とから成り、前記複合材料は、理
論密度の９３％以下、好ましくは約７３％乃至約９３％
、さらに好ましくは８３％乃至９３％の密度と、０以上
、約１５Ｘ１０−６ｌ／℃以下の複合材料圧縮方向に平
行に切断された試料について測定された熱膨張係数（’
ＣＴＥ）と、０以上、約１１×１０６ｐｓ　ｉ　（７６
０Ｐａ）以下の、好ましくは約５×１０６乃至約９×１
０６　ｐｓｉ　（３４乃至６２ＧＰａ）の、複合材料の
圧縮方向に平行に切断された試料について測定されたヤ
ング率とを有する複合材料にある。

本発明の他のアスペクトは、 （、）本質的に約５０乃至９０重量％の果粒状アルミナ
および１０乃至５０重量％の果粒状窒化ホウ素とから成
る混合物を準備する段階と、（ｂ）前記混合物を乾式混
合する段階と、（Ｃ）前記混合物を、金型中において、
約１６００乃至約１８００℃の温度、および約１８００
乃至約２５００ｐｓｉ　　（１２，４−１７，２ＭＰａ
）の成形圧において、非酸化性雰囲気条件のもとに、圧
縮混合物の密度を安定させセラミックス複合材料を形成
するに十分な時間、加熱圧縮する段階と、（ｄ）複合材
料を冷却する段階と、 （ｅ）金型から複合材料を型出しする段階とを含むアル
ミナ−窒化ホウ素複合材料の製造方法にある。

アルミナは好ましくは約９９．９重量％以上、さらに好
ましくは９９．９９重量％以上の純度を有する。窒化ホ
ウ素は好ましくは、９９重量％以上、さらに好ましくは
９９．５重量％以上の純度を有する。

本発明の複合材料は任意適当な用途に使用する事ができ
るが、特に溶融金属の処理用に適している。さらに詳し
くは、本発明の複合材料は、連続鋳造機に使用それるブ
レークリングなど、高い熱シヨツク抵抗性を必要とする
熱間金属処理用に適当である。前述のようにブレークリ
ングはしばしば、室温から数１０００度までの急速な温
度上昇を受ける。さらに、ブレークリングを通しての温
度グラジェントは非常に高くしばしば１０００℃／ｃｍ
以上である。

この用途における本発明の複合材料の特性は、現在この
種の用途において使用されている加熱圧縮された窒化ホ
ウ素セラミックスと同等、または多くの場合これより優
れている。窒化ホウ素セラミックスに対する本発明の窒
化ホウ素／アルミナ複合材料の利点は下記である。

１、高いロックウェル硬度によって示されるような改良
された耐摩性、 ２、Ｂ２０３および／または揮発性不純物含有量が低い
、 ３．８Ｎと同等またはこれ以下のヤング率によって示さ
れるように、同等または改良された熱シヨツク抵抗性。

４、改良された高温曲げ強さ、 ５、溶融金属に対する改良された腐食抵抗、６、安価な
原材料と製造中の処理温度の低い事により、窒化ホウ素
セラミックスよりも低コストの可能性のある事。

７、本発明の複合材料を使用した場合、溶融金属中の摩
耗と反応が低い事による金属製品の品質の改良。

８、長い貯蔵寿命。

［発明の説明Ｊ 本発明の複合材料は、「熱間圧縮」によって、°すなわ
ち果粒状材料、この場合果粒状アルミナと窒化ホウ素と
を加熱圧縮する事によって製造される種類のセラミック
複合材料に属する０本発明の複合材料は本質的に、約５
０〜約９０重量％のアルミナと、約１０〜５０重量％の
窒化ホウ素とから成る０本発明の複合材料は、アルミナ
および窒化ホウ素のほか、少量の不純物、主として、ア
ルミナと窒化ホウ素との反応生成物を含み、これより少
ない割合で原材料中のアダルテラントを含有する１本発
明の複合材料を汚染する主たるアルミナ−窒化ホウ素反
応生成物はＢ２Ｏ３であって、これより少量のＡＩＮを
含有する０本発明の複合材料の利点は、Ｂ２０−４含有
量が窒化ホウ素セラミックスよりも低い事にある。窒化
ホウ素セラミックスは代表的には３〜９重量％のＢ２０
ｓを含有する０本発明の複合材料は、約３重量％以下の
Ｂ２Ｏ３、さらに好ましくは１重量％以下のＢ２Ｏ３を
含有する。

さらに本発明の複合材料は優れた熱シヨツク抵抗性を有
する。これは、その低い熱膨張係数（ＣＴＥ）と低いヤ
ング率とによって示される１本発明の複合材料は、約１
５Ｘ１０−６ｌ／℃以下の。

複合材料の圧縮方向に対して平行方向に切断された試料
棒材について測定されたＣＴＥと、約１１×１０’　ｐ
ｓｉ　（７６ＧＰａ）以下の、複合材料の圧縮方向に対
して平行方向に切断された棒材について測定されたヤン
グ率とを有す、る、好ましくは、ヤング率（平行）は約
５×１０６ｐｓｉ乃至約９×１０６　ｐｓｉ　（３４，
５−６２，ＩＧＰａ）の範囲とする。密度は理論値の約
７３％〜約９３％、好ましくは約８３％〜約９３％であ
る。このような低い密度は低いヤング率と改良された熱
シコック抵抗性に貢献し、またこの低い密度は高い多孔
度を与えるので、ヒビ割れの拡大を抑止する。

また低密度は１機械加工性に役立つ、なぜかならば高密
度はしばしば過大な固さを示し１機械加工が困難だから
である１本発明の複合材料は、低い密度と、ＣＴＥと、
ヤング率との組合せにより、驚くほど優れた熱シヨツク
抵抗性と、ヒビ割れ抵抗と、機械加工性とを示す。

本発明の好ましい複合材料は、その機械加工性の故に、
約１１０〜約１３０、さらに好ましくは約１１５〜１２
０のロックウェルＲスケール硬度を有するる また本発明の好ましい複合材料は、ＢＮセラミックスよ
り優れた高い高温強さによって示されるように、熱金属
による摩耗抵抗が高い、従って、本発明の複合材料の圧
縮方向に対して平行に切断された試料棒材の１５００℃
における曲げ強さは、３５００ｐｓｉ　（２４Ｍｐａ）
以上、好ましくは５５００ｐ　ｓ　ｉ　（３８Ｍｐ　ａ
）以上である。一般に、平行切断試料について測定され
た１５００”Ｃでの曲げ強さは１１０００ｐｓｉ　（７
６Ｍｐａ）以下である。

複合材料が一軸圧縮法によって製造−された場合、この
圧縮軸に対して平行に切断された試料棒材についてＣＴ
Ｅ、ヤング率および１５００’Ｃ曲げ強さを測定する。

この圧縮軸に対して垂直方向に切断された棒材について
測定された値は特許請求の範囲に記載の範囲と異なる場
合がある。しかしその場合、平行方向に切断された棒材
について測定された範囲が特許請求の範囲の範囲内にあ
るならば、この複合材料は本発明の主旨の範囲内にある
ものとする。

複合材料が等方性圧縮法によって製造される場合１つの
圧縮方向があるのではなく、複合材料は等方性となる０
等方性圧縮複合材料については、任意の方向に切断され
た棒材についてＣＴＥ、ヤング率および曲げ強さを測定
する事ができる。

本発明は本発明のアルミナ−窒化ホウ素複合材料の製造
法を包含する０本発明の方法においては、約５０〜９０
重量％の果粒状アルミナと、約１０〜５０重量％の果粒
状窒化ホウ素とから成る混合物が準備される。アルミナ
と窒化ホウ素は実質的に純粋な材料である。アルミナの
純度は好ましくは９９．９重量％、さらに好ましくは９
９．９９重量％以上のＡ　ｌ　２０　ｓでなければなら
ない、窒化ホウ素の純度は、約９９重量％以上、さらに
好ましくは９９．５重量％以上のＢＮとしなければなら
ない、純度とは、処理温度において液相を形成し、また
は反応して液相を形成する不純物の存在しない事を言い
、主たる不純物は一般にＢ２Ｏ３と鉄である。Ａ１２０
ｉおよび／またはＢＮ中のこれらの不純物は焼成中にガ
ラス状態の粒界相を形成する。その結果一般に、本発明
の複合材料より高い密度とＣＴＥとを有する生成物が生
じる。

非液相形成不純物はこれより多量に存在しても。

その複合材料は本発明の主旨の範囲内にある。

混合物は乾式配合によって製造される。「乾式配合」と
は１例えばプレーンタンブラ−中での混合のように、果
粒状材料の新しい面を形成し、この面の上に粒子を分布
させる事によって混合させる乾燥状態での同相混合法を
言う、この混合は穏やかでなければならないが、アルミ
ナと窒化ホウ素の粒子を実質的に矩散させなければなら
ない。

さらに大きな凝集粒子を破砕しなければならない。

しかしすべての凝集粒子を完全に破砕する必要はなく、
あるいはＡｌ２０ｇ粒子とＢＮ粒子の小さな凝集体の形
成を防止する必要はない、アルミナと窒化ホウ素を微細
に粉砕しまたは分割する事は望ましくない、これは不当
に高い密度を有する最終複合材料を生じるからである。

適当なミキサーは各種のタンブラ−１例えばダブルコー
ンブレンダー、ツインシェルまたはＶ　−ブレンダー、
ドラムブレンダーなどである１粒子そのものの過度の粉
砕を生じない限り、大きな凝集粒子を破砕するため、タ
ンブラ−の中にバッフル、インテンシファイアバーおよ
びその他の衝撃部材などの混合器具を使用する事ができ
る０例えば、ミュラー、ボールミルおよびロッドミルな
ど、材料の混合のために主として剪断力または圧縮力ま
たは研磨作用に依存する混合装置は一般に適当でない、
これらの型のミキサーは過度の粒径減少を生じ、その結
果不当に高い密度を生じる。また、セラミックスの製造
において一般に使用される湿式ミリングは、乾式混合法
または本発明の方法から生じるものよりも小粒径の均質
混合物を生じる。

従って湿式ミリングされた混合物は不当に高い最終密度
を生じる。この湿式混合と異なり、本発明による乾式配
合はＡｌ２Ｏ３粒子とＢＮ粒子の凝集体を生じ、これが
低密度の複合材料を形成させる。

アルミナと窒化ホウ素を混合した後に、この混合物を金
型中で加熱してセラミックス材料を形成する。加熱−圧
縮法は、セラミックス製造に使用される通常の熱間プレ
ス法とする事ができる。圧縮は一軸圧縮または等方性圧
縮とする事ができる。

成形温度は約１６００〜約１８００℃の範囲とし、成形
圧は約１８００〜約２５００ｐ　ｓ　ｉ　（１２゜４〜
１７．２ＭＰａ）の範囲とする。過度に高い処理温度（
１８００℃以上）はＢＮとＡ　Ｉ　２０３の過度の反応
を生じて、Ｂ２Ｏ３相を形成する。

Ｂ２Ｏ３相は処理温度で液相となり、複合材料の高密度
化を生じる。同じく、前記より高い圧力を使用すれば、
高密度の複合材料を生じる一０前記より低い温度と圧力
は、十分に結合されていない複合材料を生じる可能性が
ある。

圧縮と加熱は、アルミナと窒化ホウ素に対して非酸化性
の雰囲気中において同時に実施される。

適当な非酸化性雰囲気は真空、または貴ガス（すなわち
アルゴン）、アンモニヤまたは窒素などの非酸化性ガス
とする。空気などの酸化性雰囲気中において、ＢＮは酸
化してＢ２Ｏ３相を生じ、これが焼成中に液相を成し、
粒子を密着させる。

混合物の圧縮−加熱中に、混合物は密度を増大して結合
複合材料を形成する。前記の温度と圧力での圧縮−加熱
を十分時間実施した後、密度の増大は本質的にに止まる
。密度が安定して粒子が十分に結合された後、圧力を解
除し、得られたアルミナ窒化ホウ素の峯うミックス複合
材料を冷却し、金型から出す事ができる。

［実施例］ 下記の実施例は本発明を説明するためのものであって、
本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１ 本発明の複合材料を本発明の方法によって下記のように
製作した。アルミナ（９９，９９重量％の純粋Ａ１２０
！　、５−２０ｍ２７ｇの表面積、０．３〜０．８ミク
ロンの粒径）を窒化ホウ素（ＢＮ）と混合した。この窒
化ホウ素は、１９００℃までの温度で、０．２重量％の
Ｂ２Ｏ３，０゜５重量％の格子酸素（０２として測定）
まで精製されていた。ＢＮは１０〜１５ｍ２／ｇの表面
積を有し、少なくとも９４．５％が−３２５メツシユ粒
径（４４ミクロン以下）を有する。アルミナは商品であ
って、容易に入手される。適当な窒化ホウ素は、コネチ
カット、ダンベリ、ユニオンカーバイド社のＨＣＰグレ
ードである。

これらの粉末を、インテンシファイアバー付きＶ−ブレ
ンダーの中で６０分間、混合した。

つぎに、この粉末を黒鉛金型を有する通常の果粒状セラ
ミックス製造用ホットプレス装置の中に導入し、２２０
０ｐｓｉ　（１５ＭＰａ）まで−軸プレスし、１７００
〜１７５０℃に加熱した。

加圧率と加熱率および保持時間は試料のサイズに依存す
る。金型中の混合物の密度が安定化するまで圧力と温度
を保持する。

実施例■ ３５０　、　Ｏｇ　（７）　Ａ　１２０　ｓ　　（７５
重量％）と１１６．７ＨのＢＮ（２５重量％）とを、イ
ンテンシファイアバー付きツインシェルソーブレンダ−
をもつ−（１時間混合した。Ａｌ２Ｏ３はユニオンカー
バイド社製であって、純度９９．９９％であり、１７．
４ｍ２／ｇの表面積を有し、０．５ミクロンの平均粒径
を有していた。ＢＮはユニオンカーバイド社のグレード
ＨＣＰであって、０．５％以下の格子０２を含有し、純
度は９９．０％以上であり、その９４．５重量％が一３
２５メツシュ（４４ミクロン）以下の粒径を有し、約１
０〜１５ｍ２／ｇの表面積を有していた。ユニオンカー
バイイドＨＣＰは、高いＢ２Ｏ３含有量と格子蒸発し格
子酸素の大部分が除去されるまで、この温度に保持する
事によって製造される。

配合された材料（２７５，０グラム）を微粒子黒鉛金型
（ユニオンカーバイド社グレードＡＴＪ）の中に予圧入
した。この金型の寸法は、内径−２インチ（５ｃｍ）、
外径−３３／４　（９，５ｃｍ）、長さ−１８１／１６
　（４５，９ｃｍ）であった。

この金型と内容物を直径４インチ（１０ｃｍ）の抵抗加
熱管炉の中に装入し、窒素雰囲気中で油圧ラムをもって
１７００℃および２５００ｐｓｉ　（１７，２ＭＰａ）
まで加熱し一軸圧縮し、この温度と圧力に２時間保持し
た。加熱速度と加圧速度はそれぞれ６００℃／時および
８００ｐｓｉ／時（５，５ＭＰａ／時）であった１台型
を冷却させ、ビレットを金型から出した。

つぎに、圧縮方向に対して平行にビレットがら試料バー
を切り出し、複合材料の特性を測定した。

その処理条件および特性を別表Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄにおいて
試料Ｉ−１として示す０表りは、ＳＩユニット中の表Ａ
、Ｂ、ＣおよびＤと同一のデータを示す、密度、ヤング
率、室温曲げ強さ、１５００℃曲げ強さおよびロックウ
ェルＲ硬度は、５／１６ｘ５／１６インチ（０，８ＸＱ
、８ｃｍ）Ｘビレット長のバーについて測定した。　Ｃ
Ｔ］ｌｉ：は５／１６Ｘ５／１６インチ（０、８Ｘ　０
　、８　ａｍ）　Ｘ　２１／２インチ長（６３，５ｃｍ
）のバーを使用して測定された。

ＣＴＥは、試料バーを支持ピン上に配置し、黒鉛管炉の
中に長手方に挿入する事によって測定された。２個の平
行望遠鏡視界を具備し、視界軸線の間隔を調節できるよ
うに取り付けた光学エキステンソメータを使用した。視
界間隔を測定するためにキャリパーを使用した。炉中の
視界管を通して、試料バーの両端に視界を収束させた。

炉を不活性雰囲気中で加熱し、適当温度間隔で試料の長
さをキャリパ−をもって測定した。ＣＴＥは、試料の長
さの分数変動を摂氏温度上昇分で割った商として計算さ
れた。

１５℃と室温における曲げ強さはＡＳＴＭ−Ｄ−６９０
三点荷重法によって測定された。

粉砕された室温曲げ強さバーについて、メタノールをも
ってＢ２Ｏ３を抽出し、核電磁共鳴法によってメタノー
ルのホウ素含有量を測定する事によって、Ｂ２Ｏ３含有
量を測定した。

実施例■ 組成と処理条件を変動させる以外は、前記実施例■のも
のと同様の複合材料を製作した。下記の表Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄにおいて、処理条件と特性を試料Ｉ−２〜ｌ−１０と
して示した。使用されたアルミナは実施例■において使
用したものと同一または類似であった。アルミナの表面
積は、試料Ｉ−１、Ｉ−３、Ｉ−６において１７．４２
ｍ”７ｇ、試料Ｉ−２、Ｉ−４、Ｉ−８、Ｉ−９におい
て８．９５ｍ２／ｇ、また試料Ｉ−５および■−７にお
いて１６．０７ｍ２／ｇであった。アルミナの純度は、
約９９．９９重量％Ａ　１２０　ｚであった。ＢＮは実
施例Ｈにおいて使用されたものと同一であった。すべて
の試料を２２００〜２５００ｐｓｉ　（１５，２−１７
，２ＭＰａ）の圧でプレスした。

また比較のため、ＢＮ耐火セラミックスの平均特性を表
Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄにおいて試料Ｃ−１として示す。

また本発明の複合材料が溶融金属によって濡れるか否か
を判断するためのテストを実施した。これらのテストは
溶融した鉄、ニッケル、およびステンレス鋼を使用して
実施された。複合材料の濡れは観察されなかった。これ
は、複合材料が濡れていないので、複合材料の低密度に
よる多孔性が複合材料構造中への金属の進入を生じない
事を示す、さらに本発明の複合材料は、溶融金属の存在
において著しく摩耗されない事が観察された。これは、
高い１５００℃曲げ強さと硬度による。これは現在使用
されているＢＮセラミックス（Ｃ−１参照）と対照的で
ある。これらのＢＮセラミックスは、遥かに低い１５０
０℃曲げ強さと硬度を有し、従って溶融金属に対して低
い摩耗抵抗を有する。

実施例■ ９９．９重量％以下のＡｌ２Ｏ３を含有するアルミナを
使用した事以外は、実施例■と実質的に同様にしてアル
ミナ／窒化ホウ素複合材料を製作した。このアルミナは
３２５メツシユ（４４ミクロン）以下の粒径と、２．０
６ｍ２／ｇの表面積と、９９．５重量％の純度とを有し
、管状または小板状結晶モルフォロジーを有していた。

処理条件と特性を表Ａ、Ｂ、Ｃ１およびＤにおいて、■
−１１として示す、この複合材料は、低いＣＴＥとヤン
グ率データの故に優れた熱シヨツク抵抗性を示したが、
低い１５００℃曲げ強さを有するが故に好ましくない。

対照例 アルミナと窒化ホウ素の混合物を本発明の複合材料のよ
うに乾式配合するのでなく、ボールミル中で湿式粉砕す
る事以外は、実施例■と実質的に同様にして、アルミナ
／窒化ホウ素複合材料を製作した。この複合材料の処理
条件と特性は表Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄにおいて試料Ｃ−３とし
て示されている。

これのデータを比較する事により、湿式粉砕は著しく密
で、比較的低いヤング率を有する複合材料を生じた事が
見られる。この複合材料は本発明の複合材料の優れた熱
シヨツク抵抗性を有しない。

さらに、１５００℃曲げ強さが著しく低い、従ってこの
複合材料は、本発明の複°合材料の優れた溶融金属耐摩
性を有しない。

別表に示したデータは、従来技術のアルミナ／窒化ホウ
素複合材料と比較して本発明の複合材料の優越性を示す
、ライス他およびルーイス他の前記の複合材料に対して
、本発明の複合材料は溶融金属に対する優れた応用性を
示す０本発明の複合材料は、従来の複合材料よりも低い
密度と、低いヤング率と、低い熱膨張係数とを有する。

これらのＣＴＥおよびヤング率のデータは、従来の複合
材料に対して著しく優れた熱シヨツク抵抗性を示す、熱
シヨツク抵抗性は、ブレークリングなどの溶融金属に対
する応用部材の最も重要な特性である、また本発明の複
合材料の低密度は複合材料の低ヤング／率に貢献する。

さらに、低密度は多孔性と、低密度粒子（ａｉｌ集粒子
粒子存在を示し、これは複合材料が応力を受けた時のひ
び割れストッパとして作用する。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
主旨の範囲内において任意に変更実施できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、果粒状アルミナと窒化ホウ素の混合物を加熱圧縮す
   る事によって製造された耐熱性複合材料において、この
   複合材料は本質的に、約５０重量％乃至約９０重量％の
   アルミナと、約１０重量％乃至約５０重量％の窒化ホウ
   素とから成り、前記複合材料は、理論密度の約９３％以
   下の密度と、約１５×１０＾−＾６ｌ／℃以下の複合材
   料圧縮方向に平行に切断された試料について測定された
   熱膨張係数（ＣＴＥ）と、約１１×１０＾６ｐｓｉ以下
   の、複合材料の圧縮方向に平行に切断された試料につい
   て測定されたヤング率とを有する複合材料。 ２、複合材料の圧縮方向に対して平行方向に切断された
   試料について１５００℃で測定された曲げ強さが３５０
   ０ｐｓｉ以上である特許請求の範囲第１項の複合材料。 ３、１３０以下のロックウェルＲスケール硬度を有する
   特許請求の範囲第１項の複合材料。 ４、複合材料の圧縮方向に対して平行方向に切断された
   試料について測定されたヤング率が約５×１０＾６乃至
   約９×１０＾６ｐｓｉの範囲内にある特許請求の範囲第
   １項による複合材料。 ５、ロックウェルＲ硬度が約１１５乃至約１２０である
   特許請求の範囲第３項による複合材料。 ６、複合材料の圧縮方向に対して平行方向 に切断された試料について１５００℃で測定された曲げ
   強さが約５５００ｐｓｉ乃至約１１０００ｐｓｉである
   特許請求の範囲第２項による複合材料。 ７、複合材料が３重量％以下のＢ＿２Ｏ＿３を含有する
   特許請求の範囲第１項による複合材料。 ８、前記複合材料は１重量％以下のＢ＿２Ｏ＿３を有す
   る特許請求の範囲第１項による複合材料。 ９、果粒状アルミナと窒化ホウ素の混合物を加熱圧縮す
   る事によって製造された複合材料において、この複合材
   料は本質的に、約５０重量％乃至約９０重量％のアルミ
   ナと、約１０重量％乃至約５０重量％の窒化ホウ素とか
   ら成り、前記複合材料は、理論密度の９３％以下の密度
   と、約１５×１０＾−＾６ｌ／℃以下の複合材料圧縮方
   向に平行に切断された試料について測定された熱膨張係
   数（ＣＴＥ）と、約１１×１０＾６ｐｓｉ以下の、複合
   材料の圧縮方向に平行に切断された試料について測定さ
   れたヤング率と、１３０以下のロックウェルＲスケール
   硬度と、３５００ｐｓｉ以上の、複合材料の圧縮方向に
   対して平行方向に切断された試料について１５００℃で
   測定された曲げ強さとを有する複合材料。 １０、 （ａ）本質的に約５０乃至９０重量％の果粒状アルミナ
   と１０乃至５０重量％の果粒状窒化ホウ素とから成る混
   合物を準備する段階と、 （ｂ）前記混合物を乾式混合する段階と、 （ｃ）前記混合物を、金型中において、約１６００乃至
   約１８００℃の温度、および約１８００乃至約２５００
   ｐｓｉの成形圧において、非酸化性雰囲気条件のもとに
   、圧縮混合物の密度を安定させセラミックス複合材料を
   形成するに十分な時間、加熱圧縮する段階と、 （ｄ）複合材料を冷却する段階と、 （ｅ）金型から複合材料を型出しする段階とを含むアル
   ミナ−窒化ホウ素複合材料の製造方法。 １１、アルミナは約９９．９重量％以上の純度を有する
   特許請求の範囲第１０項の方法。 １２、アルミナは約９９．９９重量％以上の純度を有す
   る特許請求の範囲第１０項の方法。 １３、窒化ホウ素は約９９重量％以上の純度を有する特
   許請求の範囲第１０項の方法。 １４、窒化ホウ素は約９９．５重量％以上の純度を有す
   る特許請求の範囲第１０項の方法。 １５、（ａ）本質的に約９９．９重量％以上の純度を有
   する約５０乃至９０重量％の果粒状アルミナと９９重量
   ％以上の純度を有する１０乃至５０重量％の果粒状窒化
   ホウ素とから成る混合物を準備する段階と、 （ｂ）前記混合物を乾式混合する段階と、 （ｃ）前記混合物を、金型中において、約１６００乃至
   約１８００℃の温度、および約１８００乃至約２５００
   ｐｓｉの成形圧において、非酸化性雰囲気条件のもとに
   、圧縮混合物の密度を安定させセラミックス複合材料を
   形成するに十分な時間、加熱圧縮する段階と、 （ｄ）複合材料を冷却する段階と、 （ｅ）金型から複合材料を型出しする段階とを含むアル
   ミナ−窒化ホウ素複合材料の製造方法。 １６、特許請求の範囲第１項の複合材料を含む水平連続
   鋳造に使用されるブレークリング。