JPS63233082A - セラミック材料の製造方法 - 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】

この発明は５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ型材料に関し、さらに詳
述すると金属加工において使用される切削インサートの
製造に有用な二重相Ｓｉ　　Ａｌ　−０−Ｎ材料に係る
ものである。 シリコン窒化物材料にアルミニウムおよび酸素原子を添
加することによって生成された比較的に新しいＳｉ　−
ＡＩ　−０−Ｎ材料を記載する多数の論文や特許がある
。 最近、これら・の材料は金属加工工業への道を以下余白 見出しかつ鋳鉄および他の類似物の加工の可能性を与え
た。 さらに詳述すると、米国特許第４，１２７，４１６号に
従って作られた５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ型材料はある種の金
属加工において有用であることが実証された。上記米国
特許によって作られる型の材料は、はぼｔｏ　−２０％
のガラス質相が存在するところの主要素をなす単相β−
８ｉ−ＡＩ−０−Ｎ材料として製造される。 この材料は本質的には該特許に記載されているように作
られ、その方法の初段階としてポリタイプ材料の形成を
含むものである。ポリタイプ材料はついでｔｔｆｌＪ御
された蛍のシリコン窒化物およびイツトリウム、リチウ
ムまたはカルシウムの酸化物と反応させられて少なくと
も関％、好適には９５％が単相β型５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ
であるセラミックを形成する。 このような材料は、生成されたとぎ、後記実施例で記載
される手順を使用して１００．０００−１１０．０００
　ｐｓｉの範囲内の曲げ破断強度および１００ｆｆ荷重
において１４５０−１８００ｇｌ、４．／の範囲内スー
プ硬度を有する。 本′９＠明に従って、切削インサート材料として特に有
用な、二重相５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ材料が生成される。こ
の二１相はαおよびβ相５ｉ−ＡＩ−０−Ｎから構成さ
れる。 混合物中のアルミナの量の制イ卸ならびに摩砕用中性媒
体は、αおよびβ型５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ相が串現するよ
うに最終材料の組成のル１」御を可能にすることが発見
された。アルミナの麓が小さくなるとα相Ｓｉ　−ＡＩ
　−ＯＮＬｖｊｔが大きくなる。他の出発成分の制御も
また同一効果を生じ、例えば、より少ないシリカ、より
多いアルミニウム家化物、より多いポリタイプ、より多
いイツトリウムはすべて最終製品中により多いα−８ｉ
　−ＡＪ　−０７Ｎ　を生成する。好適には、α相Ｓｉ
　−ＡＩ−Ｏ−Ｎは１０−７０重量％の範囲内にあり、
組成物中のβ相Ｓｉ　−ＡＩ　−０−ＮハＡ　−９０ｉ
量％の範囲内にある。ｏ−ｔｏｎ′ｊ！に％の５屹四内
のガラス質相もまた存在する。 組成物中の付加α−８ｉ−ＡＩ−０−Ｎは材料の曲げ破
断強度にあまり影響を及ばずことな゛（硬度を増大させ
る。 イツトリウムの化合物は上記製品の製造において焼結助
剤として使用されるが、同様の結果はスカンジウム、セ
リウム、ランタンおよびランタン系列の元素の酸化物で
も得られることが認められるべきである。 好適焼結助剤としてのイツトリウムの使用はガラス質相
から主としてなる粒間成分を生じるが、これはまた他の
相も富みつる。□他の相としテハ、式Ｙｓ　Ａｌｉ　Ｏ
ｔ／ｒ：有する立方晶相であるところのＹＡＧ　（イツ
トリウム　アルミニウム　ガーネット）、式ＹＳｉＯ，
，Ｎの単斜晶相であるところのＹ−Ｎ−〆珪灰石、式Ｙ
、ＡＩ、０９の単斜晶相であるところのＹＡＭ、ＹＡＭ
と同型構造を有しかつそれと完全固溶体を形成する、式
Ｙ４　Ｓｉ　、　Ｏｐ　ＮＬの単斜晶相であるところの
Ｎ　−ＹＡＭがある。 本発明の本質は添付図面と関連する以下の詳細な説明を
参照することによってさらに明瞭になるであろう。 この発明は二重相セラミック製品および前記製品を製造
する方法に関するものであり、この方法では、元素シリ
コ／、アルミニウム、酸素および窒素を含有する化合物
からなる第一の成分から本質的になる粉末混合物を形成
し、元素の割合はシリコンおよびアルミニウム原子の総
数と酸素および窒素原子の総数との比が０．７３５〜０
．７７の範囲内にあるようにされかつ前記化合物が後続
の焼結工程中第二の成分と共に反応して二亘相セラミッ
ク材料を生成し、第一の相は一般式ＳにｚＡｌｚ　Ｏｚ
　Ｎｏ−ｚ　Ｋ　従イ、式中ＺＧ’！、０．３８〜１．
５であり、第二の相は六方晶相でありかつ一般式（Ｓｉ
、Ａｌ稿鳩（０、Ｎ）、６に従い、式中Ｍはリチウム、
カルシウムまたはイツトリウム、あるいはランタン系列
の任意のものであり、Ｘは０．１〜０．２である。第二
の成分は第一および第二の成分の全重量を基準にして０
．１〜１０％を構成し、第二の成分はさらに元素イツト
リウム、スカンジウム、セリウム、う／り／、およびう
ンタン系列の金属の少なくとも１つの酸化物である。前
記混合物はついで保護環境中で、圧力を加えまたは加え
ないで、１６００〜２０００℃の温度で、少なくとも１
０分〜少なくとも５時間の、温度の増加と共に減少する
、時間焼結され、これにより少なくとも９０体積％の前
記二重相セラミック材料を含有するセラミック材料を生
成し、前記第二の相は前記第二の成分の一部を含有する
。 前述した方法において、第一の成分の化付物は化合物中
の全シリコンおよびアルミニウム原子の相を全虚素およ
び窒素原子の相で割ったものがＱ、７３５〜０．７７、
好適には０．７４５〜０．７６　になるように配合され
る。二成分混合切はフいで保護環境、好適には非酸化性
環境さらに好適には還元性環境中で、１６００〜２００
０℃の温度で、少なくとも別体積％の上記式のシリコン
アルミニウム酸鼠化物を生成するのに十分な時間焼結さ
れる。所要焼結時１ｂ」は温度の増加と共に減少し、２
０００℃の焼結温度の場合には最少時間はわずか１０分
であるが、１６００℃の温度の場合には少なくとも５時
間の焼結時間が要求される。 酸混合物の第一の成分を形成する化合物は便利にはシリ
コン窒化物、アルミニウム！化物、アルミナおよびシリ
カであり、シリカおよびアルミニウム窒化物上に固有不
純物として存在する。 あるいは、第一の成分はシリコン電化物おりコンアルミ
ニウム酸窒化物を含有するセラミック中間物によって規
定されてもよい。このような材料はポリタイプと称され
かつ前記米幽特許第４，１２７，４１６号に記載されて
いる。 実施例７−１７は前記米国特許に規足された２１ＲＷポ
リタイプを利用するものである。 好適には、セラミック中間物のシリコン窒化物は好適に
はアルミナ、アルミニウムおよびシリコンの粉末混合物
を窒化雰囲気中で１２００〜１４００℃の温度に加熱す
ることによって形成され、加熱速度は発熱を実質的に防
止するように制御され、ついで１５００〜１９００”Ｃ
の温度で電化混合物を焼結する。 あるいは、中間物はアルミナ、アルミニウム窒化物およ
びシリコン電化物の粉末混合物を１２００〜２０００℃
の温度で保護環境、好適には非酸化性環境、さらに好適
には還元性環境中で加熱することによって形成される。 上述した方法において、混合物中に存在する化合物の相
対量はａｌｌ整され、これＫより一般式Ｓｉ、、ＡＩ□
０□Ｎ６−２に従う第一の相および一般式（Ｓｉ　、　
ＡＩ）、２Ｍｘ（０、Ｎ）１６に従う第二の相を有する
二重相セラミックを生成する。 上式中２は０．３８〜１．５であり、その理由は、これ
らの限界内Ｚ値を持つことは焼結が圧力を加えないで行
なわれたときでも高い強度を有するーＸｊＲ品を生成す
ることが見出されているからである。一方、２値が０．
３８よりも低くなった場合には、材料は圧力を加えない
で焼結することが田畑になり、Ｚ値が１．５よりも高く
なった場合には製品の強度が劣化する。 さらに、第一の成分中の化合物の相対量は０．７３５〜
０．７７の前記原子比を与えるように調整される。すな
わち、その比が０．７３５よりも低（なると、混合物は
酸素が多（なりすべることが見出されている。これは焼
結中過量のガラスを生成することになり、これは製品の
高温強度特性に悪影響を及ぼずだけでなく、また低温強
度特性にも悪影響を及ぼすことが見出されている。さら
に、ガラスは以下に詳述する熱処理工程で除去できない
ことが見出されている。これに対し、前記原子比が０．
７７を超過する場合には、製品の５虫化を達成するため
に必要なガラスを形成するのには不十分な酸素が存在す
ることが見出されている。 出発混合物の第二の成分に対する０、　１−１０重ｉ％
の許容範囲はやはりそれが焼結製品中に満足な酸累言量
を与えることに基づいて選択されている。第二の成分に
選択された元素はセリウム、イツトリウム、スカンジウ
ム、ランタンまたはランタン系列の１つである。 すなわち、これらは高度に耐火性の酸化物を持ち、これ
らのば化物は存在するシリカおよびアルミナと共に高融
点ガラスを生成し、したがってその製品は低融点ガラス
の場合よりも高い温度で使用され５る。 第二の成分もまた第一の成分のα−３ｉ　−ＡＰ″〇−
Ｎ相の形成のために必要である。すなわち定義により、
α−８ｉ　−ＡＩ　−０−Ｎはイツトリウムまたはラン
タン系列の１つを含有する。第二の成分に選択された元
素のうちで、イツトリウムは好適である。すなわち、焼
結混合物中のイツトリアの存在は圧力を加えなくても高
強度の製品を生じることが見出されている。 上述した方法を遂行することにより、少なくとも９０体
棋％の二重相シリコンアルミニウム酸窒化物が形成され
、これと共に主とじてガラス質相かもなるが、またおそ
らくＹＡＧ、ＹＡＭ、Ｎ−ＹＡＭおよびＹ−Ｎ−α−珪
灰石のような他の相を含有する粒間成分が形成される。 ガラスの存在は焼栢中製品の類比を助長するが、最終成
分の高温特注の低下を生じる望向がある。しかしながら
、焼結製品中のガラス相の量は製品を最終熱処理工程に
かけることによって低減されうろことが見出された。こ
の最終熱処理工程では、製品の温度をガラスの融点の２
００−Ｃ以内の温度（すなわち、イツトリウムカラスの
場合には約１４００”ｃ）に上昇サセ、ついで製品を冷
却してガラスの少な（とも一部なＹＡＧ、　ＹＡＭ、　
Ｎ−”ひ■およびＹ−Ｎ−α−珪灰石のような他の相を
含有する粒間成分に結晶させる。 五ユ上 この発明に使用される出発材料は以下に列挙された通り
であるが、前記米国特許ｉ？　４，１２７，４１６号に
示された出発材料、またはＳｉ　　Ａｌ−０−Ｎ材料の
製造のための既知条件を満たず他の既知材料の任意のも
のであってもよい。 シリコ：／（ＥｌｋｅｍＭｅｔａｌｓ）Ｆｅ（１，０％
ＣＯｌ−０４％　典型的 Ｃａ（００７％　　典型的 ん＜０５３％ −２００メツシユ粒度 イツトリウム（Ｍｏｌｙｃｏｒｐ、Ｕｎｉｏｎ　７６の
ディビジョｙ）９９．９９％純度 −３２５メツシユ粒度 アルミニウム（Ａｌｃ＾ｎ　Ａｌｕｎｉｎｕｍ　Ｃｏｒ
ｐｏｒａｔｉｏｎ）９９．３％純度 １６　　ミクロン平均粒度 アルミナ（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ）　Ｒｃ　　−１７２ＤＢ
Ｍ９９．７％　Ａ１２） ０．０４％　Ｎａ２０ ０．０７％　Ｓ　ｉ　０２ ０．０３％　Ｆｅ２Ｏ。 粒度く１ミクロン アルミナ（Ａｌｃｏａ）　　　Ａ−１６ＳＧ９９．５％
　Ａ１□Ｏ８ ０，０５−０，０９％　Ｎａ２０ ０．０２−０．０４％　５ｉｎ２ ０．０１−０．０２％　Ｆｅ２Ｏ３ 粒度　く　１ミクロン 第２表において、パーセントα−８ｉ−ＡＩ−０−Ｎお
よびβ−８ｉ−ＡＩ−０−Ｎは初めから１００パーセン
トを基準としたものであった。それは他の結晶質相が存
在せずかつＸ　ＭＭ回折によって定量できない１０パー
セントガラスを無視したからである。このパーセンテー
ジは

【Ｏパーセントガラスを含むように変更され、した
がって、α−３ｉ　−尤−０−Ｎ　　およびβ−３ｉ−
ＡＩ−０−Ｎのパーセンテージは合計凹パーセントであ
り、このパーセンテージは第２表（続き）Ｋ示されてい
る。 −且ｈ」Ｌ。 ９２重量部のシリコン窒化物粉末（約４１量％の表面シ
リカ含有）と、５重油部のアルミニウム窒化物（約６重
量％の表面アルミナ含有）と、５正量部のアルミナと、
７Ｍｉ部のインドリウム酸化物とからなる組成物がイン
グロバノール中で５ｉ−ＡＩ−〇−Ｎ　　媒体を使用し
て９６時間摩砕されて０．９ｆ’ｉミクロンの平均粒度
のもの圧された。 乾燥吹、この粉末はｂａメツシュふるいを通してふるい
分けされかつ３Ｑ、０００ｐｓｉの圧力で均衡圧扁され
た。 生材料の断片が均衡圧縮スラグかも切り取られかつ黒鉛
るつぼ内の５０１５０重世割合のボロン窒化物とシリコ
ン窒化物の粉末混曾物に埋め込まれた。るつぼは黒鉛エ
レメント低抗加熱炉中に置かれ、真空中で５００℃に加
熱され、ついで１気圧のｍＸ中で１８３０℃に〆加熱さ
れ、この温度に４υ分間保持された。Ｊ會却後焼結材料
のｏ、２Ｘ　Ｏ，２Ｘ　ｏ、ｓ　インチ　の禅が６００
粒度の研摩車な使用して研摩され、ダイチェック役、０
．５６インチの外スパンを封する３点ペンドで破断され
た。破断片は密度および硬度１３１＋１定ならびにＸ蔵
回折による相決定のために使用された。材料の特性は第
１表に示されている。 実施例２ 実施例１と同様であるが、焼結は１８３０℃で６０分間
行なわれた。 実施例３ ９２重量部のシリコン窒化物粉末（約４重量％の表面シ
リカ含有）と、５１泣部のアルミニウム窒化物（約６１
量％の表面アルミナ含有）と、３重量部のアルミナと、
７重ｔ　ＭＶｊのイツトリウム酸化物とからなる組成物
がイソプロパツール中でアルミナ研摩媒体を使用して４
８時間摩砕された。このような媒体からの摩損は１，９
重量部に上り、これはネチ合組成に合体した。 摩砕粉末の平均粒度は、１．４９ミクロンであった。粉
末は実施例１と同様に処理されたが、玩結は１７８０℃
で４０分間および１８３０℃で１５分間行なわれた。特
性は第１表に示されている。 実施例４ ９２重鍵部のシリコン蝋化物粉末（約４重ｉ％の表面シ
リカ含有）と、８重量部のアルミニウム窒化物（約６重
量％の表面アルミナ含有）と、７重量部のイツトリウム
酸化物とからなる組成物がイソプロパツール中で高密度
５ｉ−ＡＩ−ＯＮ媒体を使用して１６８時間摩砕されて
０．６３ミクロンの平均粒度のものにされた。その後の
処理は実施例１と同様であった。 実施例５ 実施例４と同様の材料が静止窒素雰囲気中で１４００℃
の温度で５時間熱処桿された。その鮎イ°は第１ｉに示
されている。 実施例６ ９２ム世部のシリコン窒化物粉末（約４重量％の表面シ
リカ含有）と、８］Ｅｉ部のアルミニウム窒化物（６重
量％の表面アルミナ含有）と、５Ｍ量部のイツトリウム
酸化物とからなる組成物がイソプロパツール中でアルミ
ナ研摩媒体を使用して４８時間摩砕された。 この媒体からの摩損は２，０重世部に上り、これは総合
組成に合体された。摩砕粉末の平均粒度は１．４７　ミ
クロンであった。ついで実施例１と同様に処理されたが
、焼結は１８５０℃で６０分間行なわれた。その結果は
第１衣に示されている。 実施例７ ８６．９　重ｆｆｉ％のシリコン窒化物と、Ｇ、　５９
　Ｍ　ｉ　％の２１　ｒｔポリタイプと、６．５４　ｚ
　Ｈ％のイツトリアとからなる粉末混合物が構成された
。粉末混合物はついで媒体としてＳｉ　−ＡＩ　−０−
Ｎサイクロイドを使用して２日間摩砕され、得られた平
均粒径は１．０７ミクロンでありかつ９０％は２．２１
ミクロンよりも小さかった。この粉末はついで３０．０
００ｐｓｉの圧力で冷間均衡圧縮され、化スラグはつい
で先行実施例と同一条件の下で１８３０℃で５０分間焼
結された。 硯結材料はついで分析され、その特性は第２表に示され
ている。 実施例８ 粉末は実ＪＪＩ！ｉ例７に記載されたように処理された
が、出発粉末混合物は８１．３重量％のシリコン！化物
と、１２．１重量％の２１　］’Ｌポリタイプと、６、
５４　Ｍ　、ｉｆ％のイツトリアとからなるものであっ
た。焼結材料は分析され、その特性は第２表に示されて
いる。 実施例９ この粉末の処理は実施例７．８のものと・同一であった
が、ボール摩砕媒体はアルミナサイクロイドであった。 原粉末は８６．９重量％のシリコン窒化物と、６．５４
重量％の２］　Ｒポリタイプと６．５４重ｉｔ％のイツ
トリアとからなるものであった。粉末は０．９１ミクロ
ンの平均粒径に摩砕され、その９０％は１．７２ミクロ
ンよりも小さかった。粉末混合物はアルミナサイクロイ
ドからの追加の３、５５　ｘ量％の摩擦ピックアップを
持つことが見出された。 混合物はついで１７８０℃で４０分間および１８３０℃
で５分間焼結された。焼結材料は分析され、その時性は
８ｉ８２表に示されている。 実施例【０ ８２．２厘量％のシリコン窒化物と、１１．２厘量％の
２Ｊ　Ｒポリタイプと、６．５４重量％のイツトリアと
、ボール摩砕中のアルミナサイクロイドの摩損からの追
加の３．５７重量％のアルミナとからなる粉末混合物が
処理された。 平均粒径はｏ、９３ミクロンであり、９０％は１．７７
ミクロンよりも小さかった。この組成物は実施νす９の
ものと同様にｌＡ結された。焼結材料は分析され、その
特性は第２表に示されている。 ・　実施例１■ ＳＳ　Ｚ　ｆｉ％のシリコン窒化物と、８．４重量％の
２１　Ｒポリタイプと、６．５４　Ｍ　ｍ％のイツトリ
アと、直接添加の２．５１１厘量のアルミナおよび０．
１重量％のシリカとからなる粉末混合物が処理された。 混合物は５ｉ−ＡＩ−〇−Ｎ媒体を使用して１．０ミク
ロンの平均粒径に摩砕された。焼結材料は分析され、そ
の特性は第２表に示されている。 実施例１２ ８３重量部の％　Ｎ、ｔ（表面層として１．Ｏｉ景％０
を含有）と、　１７重量部の２Ｊ　Ｒポリタイプと、７
重量部のイツトリアと、３ｉ：！１部のアルミナとから
なる組成物がインプロパツール中でＳｉ　−ＡＪ−０−
Ｎ７４体を使用して１２時間摩砕されて０．７１ミクロ
ンの平均粒度のものにされた。乾燥後、粉末は（資）メ
°ツシュふるいを通してふるい分けされかつ３０，００
０ｐｓｉの圧力で均衡圧縮された。 生材料の断片が均衡圧縮スラグから切り取られかつ黒鉛
るつぼ内の２５／７５ｇＪ１割合のシリコン窒化物とボ
ロ／電化物の粉末混合物に埋め込まれた。るつぼは黒鉛
エレメント抵抗加熱炉内に置かれ、真空下で９００℃に
加熱され、ついで１気圧輩素中で１７８０℃に４０分間
加熱され、ついで１８３０℃で５分間加熱され、ついで
ほぼ刃分間で１０００℃に冷却された。その特性は第２
表に示されている。 実施例１３ ７７重厘部のシリコン窒化ｖＩ（表面層としてＷｌ、ｏ
９％０含有）と、βｍｍ一部の２Ｊ　Ｒボリシイプと、
７ｍｔ部のイツトリアと、３重ｉ一部のアルミナとから
なる組成物が実施例１２と同一に処理された。摩砕粉末
の平均粒度は０．８４ミクロンであった。その特性は第
２表に示されている。 実施例１４ ７５重量部のシリコン窒化物（表面層として１．０９重
量％０含有）と、２５重量部の２１　Ｒポリタイプと、
７ｉｍ部のインｌ−１７７と、３重量部のアルミナとか
らなる組成物が実施例１２と同一に処理された。摩砕粉
末の平均粒度はｏ−９ｚミクロンであった。その特性は
第２表に示されている。 実施例１５ ７５重量部のシリコン窒化物（表面ｊ−として０．７７
重量％Ｏ含有）と、２５重量部の２Ｊ　Ｒポリタイプと
、７重量部のイツトリアと、９１量部のアルミニウム醒
化物とからなる組成物が実施例／２と同一に処理された
。摩砕粉末の平均粒度は０．８２ミクロンであった。 その特性は第２表に示されている。 実施例１６ ８５重量部のシリコン窒化物と、１５重量部の２】Ｒポ
リタイプと、７ｉ量Ｉｔｓのイツトリアと、１，０重量
部のアルミナとからなる組成物が実施例１２と同一に処
理された。摩砕粉末の平均粒度は０．９５ミクロンであ
った。その特性は第２表に示されている。 実施例■７ ８５Ｘｆ］を部のシリコン電化物と、１５Ｍ量部のポリ
タイプと、７京量部のイツトリアと、８重量部のアルミ
ナとからなる組成物が実施例工２と同一に処理された。 摩砕粉末の平均粒度は１．０９　ミクロンであった。そ
の特性は第２表に示されている。 上記各実施例で生成された複合材料は切削インサートと
して使用されたときすぐれた金属切削結果を示した。す
ぐれた結果は鋳鉄およびニッケル基合金を１幾械加工す
るときに得られた。 初めの１１の実施例に関して表に報告された試験結果は
、Ｌｕｃａｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　　の米国特許第
４．１２７，４１６号に記載された方法および上記実施
例１で特定された寸法で決定された、材料の曲げ破断強
度を報告した。 その後に、材料の破断靭性が曲げ破断強度よりもはるか
によく材料の金属切削能力を示すものであることが決断
された。新実施例１２−１７では、これらの値が曲げ破
断強度の代りに報告されている。 破断靭性試験では１８にノ荷■によるビッカースダイヤ
モンド圧こんが使用された。破断靭性は圧こんおよび関
連クラックの寸法ならびに荷重およびＪｏｕｒｎａｌ　
ｏｆ　ｔｌｌｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃ　
５ａｃｉｅｔｙ　Ｖｏｌ　５９　（１９７６）　　Ｄ　
・３７１に記載された方法を使用する３０５０Ｐａのヤ
ング率値から計算された。 以下余白 実施例１０．１２．１３．１４はポリタイプの増加と共
にパーセントα−５ｉ−ん−０−Ｎが増加することを示
している。実施例１６．１７．１４．１５はアルミナ含
量と共にα−８ｉ−ＡＩ−０−Ｎ含量および硬度が減小
することを示している。 本発明はさらに第１図に関連して規定される。 Ｌｕｃａｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの米国特許第４，１
２７，４１６号および第４，１１３，５０３号を参照す
ると、５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ状態図が示されている。 Ｌｕｃａｓによって請求された長方形組成区域は添付口
面に大要が示されている。境界線は０．３８および１．
５の２値に設定され、Ｚはβ−８ｉ　−ＡＩ−〇−Ｎの
式５ｉ６−ｚん２０□八−２に見出されるものである。 上部および下部境界線は０．７３５およびＱ、７７０カ
チオン対アニオン比（Ｃ／ａ　）である。 Ｌｕｃａｓ　＋ｉ必比をモルシリコンプラスモルアルミ
ニウムＪ１モル酸素グラスモル窒素量で割ったものと定
義した。イツトリアの寄与は含ま゛れなかった。上限ｃ
／ａ　　比を超えるとガラスが多（なりすぎ、これは単
相β−５ｉ−ＡＩ−０−Ｎの特性にとって有害である。 単相β−８ｉ−ＡＩ−０−Ｎの規結は０．７７０よりも
高い比では困難である。 Ｌｕｃａｓ区域とオーバラップする組成区域が明確な差
異をもって画定された。ｚ＝Ｑ、３３およびＺ＝１．５
に設定された境界線はＬｕｃａｓと共通であるが、上部
および下部境界線は２相セラミツク、α−８ｉ−ＡＩ−
０−Ｎプラスβ−３ｉ　−ＡＩ　−０−Ｎの存在に基づ
いたものである。Ｃ／ａ　　比はモルシリコンプラスモ
ルアルミニウムプラスモルイツトリウム量をモル酸素プ
ラスモル窒素量で割ったものと定義されている。 イツトリアはＣ／ａ比忙含まれており、イツトリウムは
α−８ｉ　−ＡＩ−０−Ｈの一体部分であるからそれは
適切である。 第二に、Ｌｕｃａｓによって計算された当世はＹ、０３
　　を除外した、Ｓｉ、ん、０、Ｎのみを考慮している
。本発明の組成物はイツトリアを入れて計算された当量
を有し、その結果として状゛態図上の茫乎面よりもやや
高い所ＶＣ＠成点を生じている。この組成点はついで茫
乎面上へ投影され、シリコンおよびアルミニウムに対す
る有効当量を生じている。酸素および箪素は影響を及ぼ
されない。有効当量は第１図にプロットされている。下
記の表は実施例９に対するＬｕｃａｓと木兄ψ３の方法
との間の差異を示している。 第１表 有効 当量Ｃ）９２０８０Ω７９３０Ω７５３０９２４７　−
　−このようにして、組成領域が泰平面上に画定されて
いるが、これはイツトリアの影響を間接的に脱明するも
のであり、イントリアα−３ｉ　−ＡＩ−０−Ｎ構造に
入るからそれは重要である。 ０．７３９の一定ｃ／ａ比を有する上部境界セグメント
は０−１０％α−３ｉ　−ＡＩ　−０−Ｎ間の最終組成
の有効光′Ｗ組成物を表わしている。実施例１７゜１５
はＯ有効当量＝　０．１６４４　（ＡＩ有効当量）　＋
０．０８　ｆｉ　５の、ソＡを画定し、この線は（０，
１１４３，０，１０５３）において０．７３９の一定Ｃ
／ａｃ７）崖とまた（　０．２０８４．０．１２０８　
）においてＺ：１．５の纒と交差している。 ｃ／ａ比ｏ、７３９ｍセグメントと上述した交差点間の
セグメントとの組合せは、Ｏ−１（１％の最終α−３ｉ
　−ＡＩ−０−Ｎ含量を生じる有効当量パーセントを有
する組成物を表わしている。下部境界線は０．７９４の
一定Ｃ／ａ比を表わしている。 Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｏ［ｉｃｅ　Ｕ
ｎｉ【ｅｄ　５ｔａＬｅｓ　Ａｒｍｙ　Ｇｒａｎｔ　Ｎ
ｏ　ＤＡＥＲＯ−７８−Ｇ　−０１２のために、”Ｔｈ
ｅ　Ｒｏｌｅ　ｏｆ　Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ　ｉｎ　ｔｈ
ｅ　Ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏ（Ｎｉ　ｔｒｏｇ
ｅｎ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ’　（１９７９年１０月）にお
いて、Ｋ　、　Ｉ−Ｉ　、　Ｊａｃｋが提案したａ−８
ｉ　−ＡＩ　−０−Ｎ一般式は−ｆｘ　Ｓｉｒｔ−（ｍ
十ｎ　）　　Ａ１ｍ＋ｎ　　０ｎＮ１６−ｎであり、式
中Ｘ＝Ｏ−２、ｍ＝１−４　、ｎ＝ｏ、１．ｒである。 相の定義 １、　β１は、Ｏ＜Ｚ＜４．２である、一般式５ｉ６−
ｚＡ１ｚＯｚＮ８−Ｚを有する六方晶相であり、ｚ＝。 およびＺ＝＝４βＩ（Ｃ対するＸ線回折特性パターンに
よって検出される。 ２、α１は、Ｍ　＝　Ｌｉ、　Ｃａ、　Ｙ４たは他のラ
ンタン系列である、一般式（Ｓｉ　、　ＡＩ）ｔｚ　Ｍ
ｘ　（０，Ｎ）＋ａ　ヲ有する六方晶相である。埋虐的
最値はＸ＝２であり、これはＣａの場合に接近されるが
、Ｙの場合、実際の最大値は約０．７である。Ｘ線回折
によって検出される。 ３、　α−３１３Ｎ４はＳｔ３　Ｎ４の非置換同素体で
ある。 ４、　　Ｎ−ＹＡＭは式Ｙ４Ｓｉ２０□Ｎ２の単斜晶相
であり、ＹＡＭ　−Ｙ４　ＡＩ２０ｉ１と同型構造であ
りかつこれと完全固溶体を形成する。 ５、　　Ｙ−Ｎ−α−珪灰石は式ＹＳｒＣｈＮの単斜晶
相である。 ６、　　ＹＡＧは式Ｙｓ　Ａｌｓ　０１２　ノ立方晶ａ
　テア６　ｏ　ＳｉによるＡ１のある程度の置換および
ＮにょるＯの同時置換が起こり５る。

【図面の簡単な説明】

ｗ１１図は本発明で画定されたＳｉ　−ＡＩ　−０−Ｎ
状態図の茫乎面のシリコン窒化物コーナを示す。 代理人弁理士　斎　　　藤　　　　　侑外１名 鴻艷輌電− 手続補正書 昭和７３年Ｚ月１日 特許庁長官ａ〜１１１六ヒ丸　殿 １、事件の表示 昭和／Ｚ年　竹願第）２７了−Ｈ号 ２、　　各迂θバー、２込 くシ釈＝７Ｐ才４寸　／７５μ八又りし谷にンに３、補
正をする者

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　シリコンおよびアルミニウム原子の総数と酸素および
   窒素原子の総数との比が０．７３５〜０．７７の範囲内
   にあるような割合で元素シリコン、アルミニウム、酸素
   および窒素を含有する化合物からなりかつ前記化合物は
   後続の焼結工程中第二の成分と共に反応して二重相セラ
   ミック材料を生成し、その第一の相は一般式 Ｓｉ＿６−＿ｚＡｌ＿ｚＯ＿ｚＮ＿６−＿ｚに従い、式
   中ｚは０．３８−１．５であり、第二の相は一般式（Ｓ
   ｉ、Ａｌ）＿１＿２Ｍ＿ｘ（Ｏ、Ｎ）＿１＿６に従うよ
   うにするところの第一の成分と、元素イットリウム、ス
   カンジウム、セリウム、ランタンおよびランタン系列の
   金属の少なくとも１つの酸化物の形態の１０重量％以下
   の第二の成分とから本質的になる粉末混合物を形成し、
   前記混合物を保護環境中で圧力を加えまたは加えないで
   １６００−２０００℃の温度で少なくとも１０分−少な
   くとも５時間の、温度の増大と共に減少する時間焼結し
   、少なくとも９０体積％の前記二重相セラミック材料な
   らびに焼結中ガラス質相であるところの前記少なくとも
   １つの元素を含有する第二の相を含有するセラミック材
   料を生成するようにしたことを特徴とするセラミック製
   品を製造する方法。