JPS63195170A - Manufacture of silicon nitride sintered body - Google Patents
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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】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、例えば耐熱性や耐食性などに優れていること
が要求される部品の素材として利用される窒化珪素質焼
結体を製造するのに好適な窒化珪素質焼結体の製造方法
に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to silicon nitride sintered material used as a material for parts that are required to have excellent heat resistance, corrosion resistance, etc. The present invention relates to a method of manufacturing a silicon nitride sintered body suitable for manufacturing a body.
(従来の技術)
窒化珪素を主成分とする焼結体は、常温および高温で化
学的に安定であり、耐熱性に優れていると共に、高い機
械的強度を有することから、軸受などの摺動部材や、タ
ーボチャージャロータなどのエンジン部材等として好適
な材料である。(Prior art) Sintered bodies whose main component is silicon nitride are chemically stable at room and high temperatures, have excellent heat resistance, and have high mechanical strength, making them suitable for sliding applications such as bearings. It is a suitable material for parts and engine parts such as turbocharger rotors.
従来の窒化珪素質焼結体の製造方法としては、例えば、
■珪素(Si)粉末の成形体を窒化する方法や、■窒化
珪素(Si3Na)粉末に酸化物助剤を添加して焼結す
る方法などが知られている。Conventional methods for manufacturing silicon nitride sintered bodies include, for example,
Known methods include (2) nitriding a molded body of silicon (Si) powder, and (2) adding an oxide auxiliary agent to silicon nitride (Si3Na) powder and sintering it.
これらのうち、前者のΦの方法により製造された窒化珪
素質焼結体は、高温まで強度が低下しないという特長を
有し、また、■の方法により製造された窒化珪素質焼結
体は、常温強度に優れているという特長を有しているが
、いずれも強度および破壊靭性値(K!c)がともに十
分であるとは言えなかった。Among these, the silicon nitride sintered body manufactured by the former method Φ has the feature that its strength does not decrease even at high temperatures, and the silicon nitride sintered body manufactured by the method Although they have the feature of excellent strength at room temperature, neither strength nor fracture toughness value (K!c) could be said to be sufficient.
一方、破壊靭性値が大きい窒化珪素質焼結体の製造方法
としては、窒化珪素(Si3Na)粉末に酸化物助剤と
ウィスカとを添加し、ホットプレスまたは常圧焼結によ
り焼成する方法があった。On the other hand, as a method for producing a silicon nitride sintered body with a high fracture toughness value, there is a method in which an oxide aid and whiskers are added to silicon nitride (Si3Na) powder, and then sintered by hot pressing or pressureless sintering. Ta.
しかしながら、この窒化珪素質焼結体の製造方法で製作
された窒化珪素質焼結体では、破壊靭性値(KIC)は
向上しているものの、強度の向上はさほど大きくないと
いう問題点があった。これは、ウィスカの導入により窒
化珪素のち密化が阻害されるため、ち密化が不十分であ
ったり、局部的なち密化不十分による欠陥が発生したり
するためである。However, although the silicon nitride sintered body produced by this method of manufacturing a silicon nitride sintered body has improved fracture toughness (KIC), the improvement in strength is not very large. . This is because the introduction of whiskers inhibits the densification of silicon nitride, resulting in insufficient densification or defects due to insufficient local densification.
(発明の目的)
本発明は、上述した従来の問題点に着目してなされたも
ので、強度および破壊靭性がともに優れている窒化珪素
質焼結体を得ることが可能である窒化珪素質焼結体の製
造方法を提供することを目的としているものである。(Objective of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is possible to obtain a silicon nitride sintered body having excellent strength and fracture toughness. The object of the present invention is to provide a method for producing a solid body.
[発明の構成コ
(問題点を解決するための手段)
本発明に係る窒化珪素質焼結体の製造方法は、珪素(S
i)粉末に、例えばセラミックス系のウィスカを添加混
合して原料粉末を調製したのち、前記原料粉末をより望
ましくは55%以上の密度に成形し、得られた成形体を
窒素雰囲気下で1ooo〜1500℃の温度で窒化処理
することによって、より望ましくは理論密度比が80%
以上の窒化珪素質焼結体を得るようにしたことを特徴と
しているものである。[Configuration of the Invention (Means for Solving the Problems) The method for producing a silicon nitride sintered body according to the present invention is characterized in that silicon (S
i) After preparing a raw material powder by adding and mixing, for example, ceramic whiskers to the powder, the raw material powder is molded to preferably a density of 55% or more, and the obtained molded body is heated to 100 to 100 mm in a nitrogen atmosphere. By nitriding at a temperature of 1500°C, the theoretical density ratio is more preferably 80%.
The present invention is characterized in that the silicon nitride sintered body described above is obtained.
本発明は、この発明に従って製造された窒化珪素質焼結
体が、従来の反応焼結窒化珪素質焼結体が持つ特長、す
なわち、高温まで強度が低下しないという特長を有し、
その欠点である低い強度および破壊靭性値(KIc)を
向上させたものとすることを狙いとしたものである。The present invention provides that the silicon nitride sintered body manufactured according to the present invention has the characteristics of the conventional reaction-sintered silicon nitride sintered body, that is, the strength does not decrease even at high temperatures.
The aim is to improve the low strength and fracture toughness value (KIc), which are disadvantageous.
この発明においては、珪、素粉束にウィスカを添加混合
して調製した原料粉末をより望ましくは55%以上の密
度に成形するようにしているが、これは成形体の密度が
55%よりも低いと、窒化後の密度が低くなり、焼結体
の強度が低下するおそれがでてくることによるものであ
る。In this invention, the raw material powder prepared by adding whiskers to a bundle of silicon and raw powder is molded to a density of more preferably 55% or more; This is because if it is low, the density after nitriding will be low and the strength of the sintered body may be reduced.
そして、上記成形体は窒素雰囲気下で焼成されるが、こ
のときの焼成雰囲気は必らずしも100%窒素雰囲気で
ある場合に限定されず、他のガスとの混合ガスであって
もよく、例えば、N2−10%H2雰囲気であってもよ
い、また、窒化速度増大のために高圧の窒素ガスを用い
てもよい。The molded body is then fired in a nitrogen atmosphere, but the firing atmosphere at this time is not necessarily limited to a 100% nitrogen atmosphere, and may be a mixed gas with other gases. For example, a N2-10% H2 atmosphere may be used, or high pressure nitrogen gas may be used to increase the nitriding rate.
一方、窒化反応を生じさせる焼成温度は、1000℃よ
りも低い温度では反応が遅く、1500°Cを超える温
度ではStの溶融が起るため、形状が保持できないこと
となる。したがって、焼成温度は1000〜1500℃
とするのがよい。On the other hand, when the firing temperature for causing the nitriding reaction is lower than 1000°C, the reaction is slow, and at a temperature higher than 1500°C, St melts, making it impossible to maintain the shape. Therefore, the firing temperature is 1000-1500℃
It is better to
この発明に従って製造したウィスカ添加窒化珪素質焼結
体は、理論密度比80%以上の高密度を有し、ウィスカ
が均一に分散されており、ウィスカなしの窒化珪素質焼
結体に比べて、強度および破壊靭性値(Kxc)がとも
に高い値を示す、また、反応焼結窒化珪素質焼結体の特
長である高温まで強度が低下しないという特長をもって
いる。The whisker-added silicon nitride sintered body manufactured according to the present invention has a high density of 80% or more of the theoretical density ratio, has whiskers evenly dispersed, and has a higher density than a silicon nitride sintered body without whiskers. It exhibits high values for both strength and fracture toughness (Kxc), and also has the feature that the strength does not decrease even at high temperatures, which is a feature of reaction-sintered silicon nitride sintered bodies.
本発明に係る窒化珪素質焼結体の製造方法は、珪素(S
t)粉末に例えばセラミックス系のウィスカを添加混合
するほかに、周期律表第1Ia族。The method for producing a silicon nitride sintered body according to the present invention includes silicon (S)
t) In addition to adding and mixing, for example, ceramic whiskers to the powder, whiskers of group 1Ia of the periodic table.
第111a族、ZrおよびAiよりなる群から選択する
少なくとも1種の元素の酸化物を添加混合して原料粉末
等を調製したのち、前記原料粉末等を成形し、得られた
成形体を窒素雰囲気下で1000〜1500℃の温度で
処理し、次いで1気圧以上の窒素雰囲気下で1600〜
2200℃の温度で処理することによって、より望まし
くは理論密度比80%以上の窒化珪素質焼結体を得るよ
うにすることも好ましい。After preparing a raw material powder etc. by adding and mixing an oxide of at least one element selected from the group consisting of Group 111a, Zr and Ai, the raw material powder etc. is molded, and the obtained molded body is placed in a nitrogen atmosphere. treated at a temperature of 1000 to 1500 °C under
It is also preferable to obtain a silicon nitride sintered body having a theoretical density ratio of 80% or more by processing at a temperature of 2200°C.
この場合においても、上記製造方法に従って製造された
窒化珪素質焼結体が従来の反応焼結窒化珪素質焼結体が
持つ特長、すなわち高温まで強度が低下しないという特
長を有し、その欠点である低い強度および破壊靭性値(
KIC)を向上させたものとすることを狙いとしたもの
である。Even in this case, the silicon nitride sintered body manufactured according to the above manufacturing method has the advantage of the conventional reaction-sintered silicon nitride sintered body, that is, the strength does not decrease even at high temperatures, Some low strength and fracture toughness values (
The aim is to improve the KIC).
上記調製された原料粉末が所定形状に成形されたのち、
この成形体は窒素雰囲気下で焼成されるが、このときの
焼成雰囲気は必ずしも100%窒素雰囲気である場合に
限定されず、他のガスとの混合ガスであってもよく、例
えば、N2−10%H2雰囲気であってもよい、また、
窒化速度増大のために高圧の窒素ガスを用いてもよい。After the raw material powder prepared above is molded into a predetermined shape,
This molded body is fired in a nitrogen atmosphere, but the firing atmosphere at this time is not necessarily limited to a 100% nitrogen atmosphere, and may be a mixed gas with other gases, such as N2-10 %H2 atmosphere may be used, and
High pressure nitrogen gas may be used to increase the nitriding rate.
一方、窒化反応を生じさせる焼成温度は、1ooo℃よ
りも低い温度では反応が遅く、1500℃を超える温度
ではStの溶融が起るため、形状が保持できないことと
なるので、焼成温度は1000〜1500℃とするのが
よい。On the other hand, when the firing temperature for causing the nitriding reaction is lower than 100°C, the reaction is slow, and at a temperature higher than 1500°C, St melts and the shape cannot be maintained. The temperature is preferably 1500°C.
次に、上記焼成体に対して1気圧以上の窒素雰囲気下で
1600°C〜2200℃の温度で処理するのが好まし
く、この場合の1600〜2200℃における焼成は、
ホットプレスやHIP(熱間等方圧成形)等を用いて実
施することもできる。Next, it is preferable that the fired body is treated at a temperature of 1600°C to 2200°C in a nitrogen atmosphere of 1 atm or more, and in this case, firing at 1600°C to 2200°C:
It can also be carried out using hot press, HIP (hot isostatic pressing), or the like.
このような1気圧以上の窒素雰囲気下で1600〜22
00℃における焼成を行うことによって、上記選択され
た元素の酸化物の液相を生じさせると共に加圧によって
焼結体の内部に残っている気孔を消滅させ、これによっ
てより一層のち密化およびこのち密化による高強度化を
はかることができるようになる。しかし、1600℃よ
りも低いときには、上記酸化物の液相が十分に得られず
、2200℃よりも高くなると窒化珪素の粒成長が大き
くなり5強度の低下をもたらすこととなるので、160
0〜2200°Cの範囲のち密化処理とするのがよい。1600~22 under such a nitrogen atmosphere of 1 atm or more
By performing the firing at 00°C, a liquid phase of the oxide of the above-selected element is generated, and the pores remaining inside the sintered body are eliminated by pressurization, thereby further densifying the sintered body. It becomes possible to increase the strength by increasing the density. However, when the temperature is lower than 1600°C, a sufficient liquid phase of the oxide cannot be obtained, and when the temperature is higher than 2200°C, the grain growth of silicon nitride increases, resulting in a decrease in the strength of the 160°C.
It is preferable to perform the densification treatment at a temperature in the range of 0 to 2200°C.
本発明の方法によれば、従来の窒化珪素(S13NA)
を出発原料とする方法に比べて、収縮量が少なくてすむ
ため、ウィスカを多く含有してもち密化が阻害されず、
欠陥の発生が少ない、このため、強度および破壊靭性値
(Kxc)とも向上する。According to the method of the present invention, conventional silicon nitride (S13NA)
Compared to the method using the starting material, the amount of shrinkage is smaller, so the denseness is not inhibited even if it contains a large amount of whiskers.
Fewer defects occur, which improves both strength and fracture toughness (Kxc).
本発明で使用するウィスカとしては、例えば、SiCウ
ィスカ、5L3N4ウイスカ、A文203ウィスカなど
があるが、窒化珪素質焼結体中に添加混合してその特長
を発揮させうるちのであれば、とくに限定はされない、
そして、この場合に使用するウィスカの大きさは、直径
が0.2〜100gm程度、アスペクト比が10以上で
あるもめかとくに良好である。すなわち、直径が0.2
μmよりも細いものでは強度向上り効果が少なくなる傾
向にあり1反対に直径が100gmよりも太いものでは
ウィスカ導入部が欠陥となりやすいため強度が低下する
おそれがでてくることによる。また、アスペクト比が1
0未満であると強度向上への効果が少ないものとなる傾
向にある。一方、添加するウィスカの量は、最終焼結体
中のウィスカ量に換算して10〜30容量%程度とする
ことがより望ましい。この理由は、10メ
容量%よりも少ないと添加の効果が少なくなり、30容
量%よりも多いとち密化が困難となるおそれがでてくる
ためである。Examples of the whiskers used in the present invention include SiC whiskers, 5L3N4 whiskers, and A-203 whiskers. Not limited,
The size of the whisker used in this case is particularly suitable for whiskers having a diameter of about 0.2 to 100 gm and an aspect ratio of 10 or more. That is, the diameter is 0.2
If the diameter is smaller than 100 gm, the strength-improving effect tends to be less. On the other hand, if the diameter is larger than 100 gm, the whisker introduction part is likely to become a defect, which may reduce the strength. Also, the aspect ratio is 1
When it is less than 0, the effect on improving strength tends to be small. On the other hand, the amount of whiskers added is more preferably about 10 to 30% by volume in terms of the amount of whiskers in the final sintered body. The reason for this is that if the amount is less than 10% by volume, the effect of addition will be reduced, and if it is more than 30% by volume, densification may become difficult.
(実施例) 以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。(Example) Examples of the present invention will be described below along with comparative examples.
〈実施例1〉
平均粒径10gm、純度99.9%の珪素(St)粉末
と、平均直径0.6pm、平均長さ20gmの炭化珪素
(S i C)ウィスカとを、窒化反応後の重量比が第
1表に示す組成となるように配合し、エタノール中で2
4時間ボールミルにより混合して原料粉末を調製した。<Example 1> Silicon (St) powder with an average particle size of 10 gm and a purity of 99.9% and silicon carbide (S i C) whiskers with an average diameter of 0.6 pm and an average length of 20 gm were combined into a nitriding reaction product with a weight of 10 gm and a purity of 99.9%. Blend so that the ratio becomes the composition shown in Table 1, and 2
A raw material powder was prepared by mixing in a ball mill for 4 hours.
次に、上記原料粉末を6X6X50mmの寸法に200
Kgf/cm2の圧力で金型成形した。Next, the above raw material powder was made into a size of 6 x 6 x 50 mm by 200 mm.
It was molded at a pressure of Kgf/cm2.
ここで得られた成形体の圧粉後の密度は理論密度の48
〜50%であった0次いで、前記成形体にゴムコーティ
ングを施した後、100100O0/cm’の圧力でラ
バープレスを行った。The density of the compact obtained here after compaction was 48 of the theoretical density.
The molded body was then coated with a rubber coating, and then rubber pressed at a pressure of 100100 O0/cm'.
ここで得られた圧粉体のラバープレス後の密度は理論密
度の57〜60%であった。The density of the green compact obtained here after rubber pressing was 57 to 60% of the theoretical density.
続いて、前記圧粉体に対し第1図に示す処理スケジュー
ルエの条件により窒化処理を施したところ、第1表に示
すように、窒化後の焼結体の密度が理論密度の80%以
上であるSiCウィスカー窒化珪素複合材料からなる窒
化珪素質焼結体を得た。Subsequently, when the green compact was subjected to nitriding treatment under the conditions of the treatment schedule shown in Figure 1, as shown in Table 1, the density of the sintered compact after nitriding was 80% or more of the theoretical density. A silicon nitride sintered body made of a SiC whisker silicon nitride composite material was obtained.
次に、上記のようにして得られた各焼結体を切断して観
察したところ、その内部に未反応部分は存在しCいなか
った。また、各焼結体から3X4X40mmの寸法の曲
げ試験片を切り出し、スパン30mmによる4点曲げ試
験を行ったところ、同じく第1表に示す結果が得られた
。第1表においては、10本の試験片について測定した
平均の値を示している。さらに、各焼結体から3X4X
40mmの寸法をなしかつ中央にシェブロンノツチを形
成した衝撃試験片を作製し、3点曲げにより破壊靭性値
(K x c)を測定したところ、同じく第1表に示す
結果が得られた。Next, when each of the sintered bodies obtained as described above was cut and observed, it was found that no unreacted portion was present inside the body. In addition, bending test pieces with dimensions of 3 x 4 x 40 mm were cut out from each sintered body and subjected to a 4-point bending test with a span of 30 mm, and the results shown in Table 1 were also obtained. Table 1 shows the average values measured for 10 test pieces. Furthermore, from each sintered body, 3X4X
An impact test piece with a size of 40 mm and a chevron notch formed in the center was prepared, and the fracture toughness value (K x c) was measured by three-point bending, and the results shown in Table 1 were also obtained.
第1表に示す結果より明らかなように、高強度でかつ高
破壊靭性値(K x c)の窒化珪素質焼結体が得られ
たことが確かめられた。As is clear from the results shown in Table 1, it was confirmed that a silicon nitride sintered body with high strength and high fracture toughness value (K x c) was obtained.
〈実施例2〉
粒径10 pm 、純度99.9%の珪素(Si)粉末
と、y2o31 N d2 o3jMgO、Au203
、Sm203 、Z r02のうちから選ばれる
1種ないしは3種の粉末と、平均直径0.6pm、平均
長さ20ILmの炭化珪素(S i C)ウィスカとを
、窒化反応後の重量比が第2表に示す組成となるように
配合し、エタノール中で24時間ボールミルにより混合
して原料粉末を調製した。<Example 2> Silicon (Si) powder with a particle size of 10 pm and a purity of 99.9%, y2o31 N d2 o3j MgO, Au203
, Sm203, and Zr02, and silicon carbide (S i C) whiskers having an average diameter of 0.6 pm and an average length of 20 ILm, the weight ratio after the nitriding reaction is 2nd. The ingredients were blended to have the composition shown in the table and mixed in ethanol using a ball mill for 24 hours to prepare raw material powder.
次に上記原料粉末を8X6X50mmの寸法に200K
gf/am’の圧力で金型成形した0次いで、前記成形
体にゴムコーティングを施した後、2000Kgf/c
m2の圧力でラバープレスを行った。続いて、前記ラバ
ープレスした圧粉体に対し第2図に示す処理スケジュー
ル■の条件による窒化処理およびち密化処理を行ったと
ころ、第2表に示すように、窒化後の焼結体の密度が理
論密度の96%以上である高密度のSiCウィスカー窒
化珪素複合材料からなる窒化珪素質焼結体を得た。Next, the above raw material powder was heated to 200K to the dimensions of 8X6X50mm.
After molding with a mold at a pressure of gf/am', the molded body was then coated with rubber, and then heated at a pressure of 2000 kgf/c.
Rubber pressing was carried out at a pressure of m2. Subsequently, the rubber-pressed green compact was subjected to nitriding and densification according to the treatment schedule ① shown in Figure 2. As shown in Table 2, the density of the sintered compact after nitriding was A silicon nitride sintered body made of a high-density SiC whisker silicon nitride composite material having a density of 96% or more of the theoretical density was obtained.
次に、上記のようにして得られた各焼結体を切断して観
察したところ、その内部に未反応部分は存在していなか
った。また、各焼結体から3X4X40mmの寸法の曲
げ試験片を切り出し、スパン30mmによる4点曲げ試
験を行ったところ、同じく第2表に示す結果が(!Iら
れた。第2表においては、10本の試験片について測定
した平均の値を示している。さらに、各焼結体から3X
4X40mmの寸法をなしかつ中央にシェブロンノツチ
を形成した衝撃試験片を作製し、3点曲げにより破壊靭
性値(K ■c)を測定したところ、同じく、第2表に
示す結果が得られた。Next, when each of the sintered bodies obtained as described above was cut and observed, there was no unreacted portion inside. In addition, bending test pieces with dimensions of 3 x 4 x 40 mm were cut out from each sintered body, and a 4-point bending test with a span of 30 mm was performed, and the results shown in Table 2 were (!I). The average value measured for the book test piece is shown.Furthermore, 3X
An impact test piece with dimensions of 4 x 40 mm and a chevron notch formed in the center was prepared, and the fracture toughness value (K2c) was measured by three-point bending, and the results shown in Table 2 were also obtained.
第2表に示す結果より明らかなように、さらに高強度で
かつ高破壊靭性値(KIC)の窒化珪素質焼結体が得ら
れることが確かめられた。As is clear from the results shown in Table 2, it was confirmed that a silicon nitride sintered body with even higher strength and higher fracture toughness (KIC) could be obtained.
く比較例1〉
この比較例においては、珪素(Si)粉末にSiCウィ
スカを添加しなかったほかは、前記実施例1および実施
例2と同様のプロセスで、窒化珪素質焼結体を作製した
。そして、実施例1および2におけると同様に、窒化珪
素質焼結体の密度2曲げ強度および破壊靭性値(Ktc
)を測定したところ、第3表に示す結果が得られた。Comparative Example 1 In this comparative example, a silicon nitride sintered body was produced using the same process as in Examples 1 and 2, except that SiC whiskers were not added to the silicon (Si) powder. . As in Examples 1 and 2, the density 2 bending strength and fracture toughness value (Ktc
), the results shown in Table 3 were obtained.
第3表に示す結果より明らかなように、実施例1に対応
する比較の窒化珪素質焼結体(No、 8)および実施
例2に対応する比較の窒化珪素質焼結体(No、 9
、10)では、いずれも曲げ強度および破壊靭性値(K
xc)がかなり低い値となっていることが認められた。As is clear from the results shown in Table 3, the comparative silicon nitride sintered body (No. 8) corresponding to Example 1 and the comparative silicon nitride sintered body (No. 9) corresponding to Example 2
, 10), the bending strength and fracture toughness values (K
xc) was found to be a considerably low value.
く比較例2〉
平均粒径1.4pmのα−窒化珪素(Si:yN4)粉
末に、Y2O3およびNd2O3からなる酸化物と、炭
化珪素(S i C)ウィスカを、α−3i3 N4
:Y203 :Nd203 :SiCウィスカ=68:
6:6:20 (重量%)の割合となるように添加して
、ボールミルにより混合し、得られた混合粉末を6X6
X50mmの寸法に200kgf/cm2の圧力で金型
成形した。Comparative Example 2> An oxide consisting of Y2O3 and Nd2O3 and silicon carbide (S i C) whiskers were added to α-silicon nitride (Si:yN4) powder with an average particle size of 1.4 pm.
:Y203 :Nd203 :SiC whisker=68:
They were added in a ratio of 6:6:20 (wt%) and mixed using a ball mill, and the resulting mixed powder was 6×6
It was molded into a size of x50 mm with a pressure of 200 kgf/cm2.
次いで、得られた成形体にゴムコーティングを施した後
、2000kf g/cm2c7)圧力でラバープレス
を行った。次いで、ラバープレスにより(jIられた圧
粉体に対し第3図に示す処理スケジュール■の条件で焼
成して窒化珪素質焼結体を製造した。Next, the obtained molded body was rubber-coated, and then rubber-pressed at a pressure of 2000 kf g/cm2c7). Next, the pressed powder compact was fired using a rubber press under the conditions of the treatment schedule (3) shown in FIG. 3 to produce a silicon nitride sintered body.
このようにして製造された窒化珪素質焼結体の密度は、
理論密度の93.0%であって低く、曲げ強度は45.
3kgf/cm” 、破壊靭性値(Kyc)は6.2
MPaFiであッテこれも低い値であった。The density of the silicon nitride sintered body produced in this way is
It is 93.0% of the theoretical density, which is low, and the bending strength is 45.
3kgf/cm”, fracture toughness value (Kyc) is 6.2
MPaFi was also a low value.
[発明の効果]
以上説明してきたように、本発明の第一発明に係る窒化
珪素質焼結体の製造方法は、珪素粉末にウィスカを添加
して原料粉末を調製したのち、前記原料粉末を成形し、
得られた成形体を窒素雰囲気下で1000〜1500℃
の温度で処理して焼結体を得るようにしたものであり、
また、好ましくは珪素粉末に岡期律表第1Ia族、第1
1a族。[Effects of the Invention] As explained above, the method for producing a silicon nitride sintered body according to the first aspect of the present invention includes adding whiskers to silicon powder to prepare a raw material powder, and then adding the raw material powder to the silicon nitride sintered body. mold,
The obtained molded body was heated at 1000 to 1500°C under a nitrogen atmosphere.
A sintered body is obtained by processing at a temperature of
In addition, it is preferable that the silicon powder contains Group 1Ia, Group 1 of the Oka period table.
Group 1a.
ZrおよびAlよりなる群から選択する少なくとも1種
の元素の酸化物およびウィスカを添加混合して原料粉末
を調製したのち、前記原料粉末を成 。After preparing a raw material powder by adding and mixing an oxide of at least one element selected from the group consisting of Zr and Al and whiskers, the raw material powder is formed.
形し、得られた成形体を窒素雰囲気下で1000〜15
00℃の温度で処理し、次いで好ましくは1気圧以上の
窒素雰囲気下で1600〜22000°0の温度で処理
して焼結体を得るようにしたものであるから、強度およ
び破壊靭性がともに著しく優れた値を示す窒化珪素質焼
結体を製造することが可能であり、しかも高温まで強度
が低下しがたい優れた特性をもつ窒化珪素質焼結体を得
ることができるという著大なる効果がもたらされる。The obtained molded body was heated to 1000 to 15
Since the sintered body is obtained by processing at a temperature of 1,000°C and then preferably at a temperature of 1,600 to 22,000°C under a nitrogen atmosphere of 1 atm or more, both strength and fracture toughness are significantly improved. It is possible to produce a silicon nitride-based sintered body that exhibits excellent values, and it is also possible to obtain a silicon nitride-based sintered body that has excellent properties that do not easily lose strength even at high temperatures. is brought about.
第1図は本発明の実施例1において、圧粉体の窒化処理
に採用した処理スケジュールエを示すグラフ、第2図は
本発明の実施例2において、圧粉体の窒化処理およびち
密化処理に採用した処理スケジュール■を示すグラフ、
第3図は比較例2において、圧粉体の焼成処理に採用し
た処理スケジュール環を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the treatment schedule adopted for the nitriding treatment of the green compact in Example 1 of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the nitriding treatment and densification treatment of the green compact in Example 2 of the present invention. A graph showing the processing schedule adopted for
FIG. 3 is a graph showing the treatment schedule ring adopted for the firing treatment of the green compact in Comparative Example 2.
Claims (1)
製したのち、前記原料粉末を成形し、得られた成形体を
窒素雰囲気下で1000〜1500℃の温度で処理して
焼結体を得ることを特徴とする窒化珪素質焼結体の製造
方法。(1) After preparing a raw material powder by adding and mixing whiskers to silicon powder, the raw material powder is molded, and the resulting molded body is treated at a temperature of 1000 to 1500°C in a nitrogen atmosphere to form a sintered body. A method for producing a silicon nitride sintered body, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62024744A JPS63195170A (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Manufacture of silicon nitride sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62024744A JPS63195170A (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Manufacture of silicon nitride sintered body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63195170A true JPS63195170A (en) | 1988-08-12 |
Family
ID=12146652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62024744A Pending JPS63195170A (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Manufacture of silicon nitride sintered body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63195170A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63265864A (en) * | 1987-04-22 | 1988-11-02 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | High-strength si3n4-sic whisker composite and its production |
JPS6487570A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Kyocera Corp | Production of silicon nitride-based composite sintered body |
-
1987
- 1987-02-06 JP JP62024744A patent/JPS63195170A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63265864A (en) * | 1987-04-22 | 1988-11-02 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | High-strength si3n4-sic whisker composite and its production |
JPH0550470B2 (en) * | 1987-04-22 | 1993-07-29 | Yoshida Kogyo Kk | |
JPS6487570A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Kyocera Corp | Production of silicon nitride-based composite sintered body |
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