JPS63319264A - 高強度低比重窒化ケイ素焼結体 - Google Patents
高強度低比重窒化ケイ素焼結体Info
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- JPS63319264A JPS63319264A JP62154356A JP15435687A JPS63319264A JP S63319264 A JPS63319264 A JP S63319264A JP 62154356 A JP62154356 A JP 62154356A JP 15435687 A JP15435687 A JP 15435687A JP S63319264 A JPS63319264 A JP S63319264A
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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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は高強度ながら比重の小さいＳｉｓ Ｎ４焼結体
に関する。
に関する。
（従来の技術）
Ｓｉ、 Ｎ、を主成分とする窒化ケイ素系セラミック性
等に優れており、エンジン部品その他の耐熱構造材料と
して注目されてきた。このような場合。
等に優れており、エンジン部品その他の耐熱構造材料と
して注目されてきた。このような場合。
ち密化によって強度を向上させることがその主な開発の
方向であった。一方、強度以外の耐熱性、耐食性等を利
用した耐火断熱材としても古くから断熱材、ルツボ、型
材等に用いられてきた。特に断熱性が要求されるような
場合には、ち密化させずに気孔を取り込ませた焼結体が
よく用いられてきた。
方向であった。一方、強度以外の耐熱性、耐食性等を利
用した耐火断熱材としても古くから断熱材、ルツボ、型
材等に用いられてきた。特に断熱性が要求されるような
場合には、ち密化させずに気孔を取り込ませた焼結体が
よく用いられてきた。
一般に焼結体の強度はち密化の度合に対応している。前
者のようにち密化をすすめた場合（嵩密度３．２１）／
ｃｃ以上）、中には１００ｋｇ／ｍｎ”を越える強度を
もつ焼結体も得られているが、断熱材として用いられる
焼結体（嵩密度２．５ｉ／ｅｃ程度）の強度は高々１０
〜２０）ｃｇ／ｍｍ”と低いものであった。
者のようにち密化をすすめた場合（嵩密度３．２１）／
ｃｃ以上）、中には１００ｋｇ／ｍｎ”を越える強度を
もつ焼結体も得られているが、断熱材として用いられる
焼結体（嵩密度２．５ｉ／ｅｃ程度）の強度は高々１０
〜２０）ｃｇ／ｍｍ”と低いものであった。
エンジン部品のような材料の中には、高強度よりはむし
ろ後者のような性質を必要とする部品も多数あり、断熱
性や軽量化といった点から、ある程度の強度を保ちなが
ら比重が小さく、また断熱性に優れたＳｉ３Ｎ、焼結体
が必要となっていた。
ろ後者のような性質を必要とする部品も多数あり、断熱
性や軽量化といった点から、ある程度の強度を保ちなが
ら比重が小さく、また断熱性に優れたＳｉ３Ｎ、焼結体
が必要となっていた。
（発明が解決しようとする問題点）
このように従来のＳｉ３Ｎ、焼結体では、強度を保ちつ
つ比重を低減させることは困難であった。
つ比重を低減させることは困難であった。
本発明の目的は、上記した問題を解決し、強度的に優れ
かつ比重の小さい５Ｌ３Ｎ、焼結体を提供することにあ
る。
かつ比重の小さい５Ｌ３Ｎ、焼結体を提供することにあ
る。
（問題点を解決するための手段）
本発明のＳｉ３Ｎ４焼結体は、α相からなるＳｉ３Ｎ。
ウィスカー１０〜９０重量％とβ相からなるＳｉ３Ｎ４
ウイスカ−５〜５０重量％とＹ２Ｏ，１〜１０重量％（
９重量％までＡｎ、ｏ３可）、残部がＳｉ、 Ｎ、粉末
からなる原料粉末組成を特徴とするものである。
ウイスカ−５〜５０重量％とＹ２Ｏ，１〜１０重量％（
９重量％までＡｎ、ｏ３可）、残部がＳｉ、 Ｎ、粉末
からなる原料粉末組成を特徴とするものである。
また、本発明のＳＬ、 Ｎ、焼結体は、特に上述のα本
発明のＳｉ□Ｎ４焼結体は、各成分を所定の割合で混合
、成形、焼結することで容易に製造することができる。
発明のＳｉ□Ｎ４焼結体は、各成分を所定の割合で混合
、成形、焼結することで容易に製造することができる。
このときの混合、成形、焼結方法やその条件は、それぞ
れボールミル混合法等、冷間られる方法やその条件でか
まわない。
れボールミル混合法等、冷間られる方法やその条件でか
まわない。
（作 用）
本発明のＳｉ３Ｎ、焼結体において、各成分の添加理由
、組成比並びにその限定理由は以下のとおりである。
、組成比並びにその限定理由は以下のとおりである。
本発明のＳｉ、 Ｎ、焼結体の原料粉末に含まれるα相
からなるＳｉ３Ｎ４ウィスカーは、焼結時に気孔を残し
ながら堅固な結合の焼結体を形成する作用がある。この
作用はウィスカーが単結晶であるとともに一般的にアス
ペクト比で２０以上といった形態をとることに起因する
と考えられる。その原料粉末における割合は１０〜９０
重量％の範囲であるが、１０重量％未満であると比重の
低下が殆どみられず、９０重量％を越えると強度の低下
が大きくなる。
からなるＳｉ３Ｎ４ウィスカーは、焼結時に気孔を残し
ながら堅固な結合の焼結体を形成する作用がある。この
作用はウィスカーが単結晶であるとともに一般的にアス
ペクト比で２０以上といった形態をとることに起因する
と考えられる。その原料粉末における割合は１０〜９０
重量％の範囲であるが、１０重量％未満であると比重の
低下が殆どみられず、９０重量％を越えると強度の低下
が大きくなる。
本発明のＳｉ３Ｎ、焼結体の原料粉末に含まれるβ相か
らなるＳｉ３Ｎ４ウィスカーは、形態はα相からなるＳ
ｉ３Ｎ、ウィスカーと同様なものであるが、焼結後もそ
のアスペクト比の大きい形態を維持もしν くｉ焼結中の結晶成長によＶ顕著にして、焼結体の強度
を向上させる作用がある。これは一般的なＳｉ３Ｎ４焼
結体で提唱されている針状晶のプルツアウト機構による
強化をアスペクト比の大きいβ相Ｓｉ、 Ｎ、ウィスカ
ーによって顕著化したものである。
らなるＳｉ３Ｎ４ウィスカーは、形態はα相からなるＳ
ｉ３Ｎ、ウィスカーと同様なものであるが、焼結後もそ
のアスペクト比の大きい形態を維持もしν くｉ焼結中の結晶成長によＶ顕著にして、焼結体の強度
を向上させる作用がある。これは一般的なＳｉ３Ｎ４焼
結体で提唱されている針状晶のプルツアウト機構による
強化をアスペクト比の大きいβ相Ｓｉ、 Ｎ、ウィスカ
ーによって顕著化したものである。
ただし、β相Ｓｉ、 Ｎ、ウィスカー自身はα相Ｓｉ３
Ｎ４ウィスカーのような作用をもたず、本発明の目的は
α相Ｓｉ３Ｎ４ウィスカーと共存させた場合にのみ達成
される。その原料粉末における割合は５〜４０重量％の
範囲であるが、５重量％未満であると強度の維・持、向
上が殆どみられず、４０重量％を越えると強度を維持せ
ず低比重化してしまう。
Ｎ４ウィスカーのような作用をもたず、本発明の目的は
α相Ｓｉ３Ｎ４ウィスカーと共存させた場合にのみ達成
される。その原料粉末における割合は５〜４０重量％の
範囲であるが、５重量％未満であると強度の維・持、向
上が殆どみられず、４０重量％を越えると強度を維持せ
ず低比重化してしまう。
また、特に本発明のＳＬ、 Ｎ、焼結体はα相からなる
Ｓｉ、 Ｎ、ウィスカーが３０〜５０重量％とβ相から
なるＳｉ３Ｎ、ウィスカーが５〜２５重量％原料粉末に
含まれる時、強度はウィスカー無添加の場合と殆ど変ら
ず、比重のみ大幅に小さいものとなる。
Ｓｉ、 Ｎ、ウィスカーが３０〜５０重量％とβ相から
なるＳｉ３Ｎ、ウィスカーが５〜２５重量％原料粉末に
含まれる時、強度はウィスカー無添加の場合と殆ど変ら
ず、比重のみ大幅に小さいものとなる。
Ｙ２Ｏ３もしくはＹ、 Ｏ，とＡｆ１２０．は、主に焼
結助剤としての作用をもつ。特にＹ２Ｏ３は焼結時に針
状のβ粒を形成させやすくするといわれており、本発明
においても気孔を取り込むために有効となっている。こ
れらは原料粉末に占める割合は１〜１０重量％の範囲で
あるが、１重量％未満では強度が大きく低下し、１０重
量％を越えると比重の低下が殆どみられない。
結助剤としての作用をもつ。特にＹ２Ｏ３は焼結時に針
状のβ粒を形成させやすくするといわれており、本発明
においても気孔を取り込むために有効となっている。こ
れらは原料粉末に占める割合は１〜１０重量％の範囲で
あるが、１重量％未満では強度が大きく低下し、１０重
量％を越えると比重の低下が殆どみられない。
原料粉末において上記成分の残部を占めるＳｉ３Ｎ４粉
末にはα相、β相いずれかあるいはその混合からなって
いてもかまわない。
末にはα相、β相いずれかあるいはその混合からなって
いてもかまわない。
（実施例）
実施例１
表１に示した組成（サンプルａ ” ｈ ）の原料粉末
を４−ルミル混合して得、冷間プレスした成形体を１８
００℃、１時間、窒素中でホットプレスした。
を４−ルミル混合して得、冷間プレスした成形体を１８
００℃、１時間、窒素中でホットプレスした。
得られた焼結体のＪ Ｉ Ｓ−Ｃ：２１４１に準じた嵩
密度とＪ Ｉ Ｓ −Ｒ１６０１に準じた室温３点曲げ
強度を求め比強度（曲げ強度／嵩密度）を計算した。こ
れらの結果を表１にしめした。
密度とＪ Ｉ Ｓ −Ｒ１６０１に準じた室温３点曲げ
強度を求め比強度（曲げ強度／嵩密度）を計算した。こ
れらの結果を表１にしめした。
比較例１
原料粉末の組成が異なる他Ｖ実施例１と同様の操作によ
って、７種類の焼結体（サンプルｉ〜０）を得た。また
、ｉと同一組成で焼結時間を１／４にした場合をｊとし
た。これらの嵩密度、３点曲げ強度と比強度を表１に示
した。
って、７種類の焼結体（サンプルｉ〜０）を得た。また
、ｉと同一組成で焼結時間を１／４にした場合をｊとし
た。これらの嵩密度、３点曲げ強度と比強度を表１に示
した。
表から明らかなようにα相およびβ相Ｓｉ、 Ｎ、ウィ
スカーの添加により、嵩密度の低下と強度の維持が達成
され、比強度の大きい焼結体が得られた。
スカーの添加により、嵩密度の低下と強度の維持が達成
され、比強度の大きい焼結体が得られた。
これに対して、ウィスカー無添加材やその添加量が本発
明の組成範囲外のものでは密度低下と強度維持を十分に
達成することは困難であり、比強度を比較しても本発明
の利点が確認された。また、α相Ｓｉ３Ｎ、ウィスカー
３０〜５０重量％およびβ相Ｓｉ、 Ｎ４ ウィスカー
５〜２５重量％において、特に嵩密度の低下にもかかわ
らず高強度を保っていた。
明の組成範囲外のものでは密度低下と強度維持を十分に
達成することは困難であり、比強度を比較しても本発明
の利点が確認された。また、α相Ｓｉ３Ｎ、ウィスカー
３０〜５０重量％およびβ相Ｓｉ、 Ｎ４ ウィスカー
５〜２５重量％において、特に嵩密度の低下にもかかわ
らず高強度を保っていた。
実施例２
原料粉末の組成をｂと同一にし、成形法をスリップキャ
スト法とした場合（サンプルＰ）、焼結法を常圧焼結と
した場合（サンプルｔ）の焼結体の嵩密度、３点曲げ強
度、比強度を表１に示した。
スト法とした場合（サンプルＰ）、焼結法を常圧焼結と
した場合（サンプルｔ）の焼結体の嵩密度、３点曲げ強
度、比強度を表１に示した。
実施例１と比べて嵩密度、強度の値に変化がみられるも
のの、やはり高強度で低比重の焼結体が得られた。
のの、やはり高強度で低比重の焼結体が得られた。
本発明のＳｉ３Ｎ、焼結体は、原料粉末にα相およびβ
相からなるＳｉ３Ｎ４ウィスカーを添加することにより
、強度的に優れかつ比重を低減させたものである。
相からなるＳｉ３Ｎ４ウィスカーを添加することにより
、強度的に優れかつ比重を低減させたものである。
（以下余白）
Claims (2)
- （１）α相からなるＳｉ＿３Ｎ＿４ウィスカー１０〜９
０重量％とβ相からなるＳｉ＿３Ｎ＿４ウィスカー５〜
４０重量％とＹ＿２Ｏ＿３１〜１０重量％（ただし９重
量％までＡｌ＿２Ｏ＿３置換分）、残部がＳｉ＿３Ｎ＿
４粉末からなる原料粉末組成を特徴とする高強度低比重
窒化ケイ素焼結体。 - （２）α相からなるＳｉ＿ａＮ＿４ウィスカーが３０〜
５０重量％とβ相からなるＳｉ＿３Ｎ＿４ウィスカーが
５〜２５重量％原料粉末に含まれる特許請求の範囲第１
項記載の高強度低比重窒化ケイ素焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62154356A JPS63319264A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 高強度低比重窒化ケイ素焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62154356A JPS63319264A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 高強度低比重窒化ケイ素焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63319264A true JPS63319264A (ja) | 1988-12-27 |
Family
ID=15582368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62154356A Pending JPS63319264A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 高強度低比重窒化ケイ素焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63319264A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023189539A1 (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | デンカ株式会社 | 窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-06-23 JP JP62154356A patent/JPS63319264A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023189539A1 (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | デンカ株式会社 | 窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
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