JPS6335463A - アルミナ・シリカ系セラミツクスの製造方法 - Google Patents
アルミナ・シリカ系セラミツクスの製造方法Info
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- JPS6335463A JPS6335463A JP60280273A JP28027385A JPS6335463A JP S6335463 A JPS6335463 A JP S6335463A JP 60280273 A JP60280273 A JP 60280273A JP 28027385 A JP28027385 A JP 28027385A JP S6335463 A JPS6335463 A JP S6335463A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ａ、 産業上の利用分野
本発明は、従来のアルミナ・シリカ系セラミックスと比
べて、常温から１３００℃の高温にわたりすぐれた靭性
を有する、ホイスカーによって複合強化されたアルミナ
・シリカ系セラミックスの製造方法に関するものである
。
べて、常温から１３００℃の高温にわたりすぐれた靭性
を有する、ホイスカーによって複合強化されたアルミナ
・シリカ系セラミックスの製造方法に関するものである
。
ｂ、 従来の技術
ムライトは、３ Ａ ｊ！ ！０３＋ ２５ｉＯ１で代
表される組成のアルミナ・シリカ系酸化物であり、熱膨
張係数が酸化物セラミックス中では小さく、密度も低く
、代表的なセラミックスであるアルミナと比較して熱伝
導率が低く、高温での耐クリープ特性がすぐれるなどの
特徴があり、耐熱性構造材料としての応用の可能性があ
るため、国内外での研究開発が盛んになりつつある。
表される組成のアルミナ・シリカ系酸化物であり、熱膨
張係数が酸化物セラミックス中では小さく、密度も低く
、代表的なセラミックスであるアルミナと比較して熱伝
導率が低く、高温での耐クリープ特性がすぐれるなどの
特徴があり、耐熱性構造材料としての応用の可能性があ
るため、国内外での研究開発が盛んになりつつある。
従来、アルミナ・シリカ系原料は種々の方法で製造され
ている。しかし最近は、さらに均質かつ高純度な原料を
用いて、不純物の１度を所定値以下に低減せしめ、また
Ａ １ ｚＯｓ／５ｉＯｔ組成比は厳密に制御され、換
言すれば原子あるいは分子オーダーのレベルで均質に混
合されて、得られた混合物から原料が合成されている。
ている。しかし最近は、さらに均質かつ高純度な原料を
用いて、不純物の１度を所定値以下に低減せしめ、また
Ａ １ ｚＯｓ／５ｉＯｔ組成比は厳密に制御され、換
言すれば原子あるいは分子オーダーのレベルで均質に混
合されて、得られた混合物から原料が合成されている。
その結果、上記の方法で合成された原料から得られる焼
結体は、１３００℃までの高温において、常温強度と同
等かもしくは常温強度を越える強度が得られており、組
成範囲を厳密に制御することにより、常温強度の１．５
〜２倍程度の高温曲げ強度を有するセラミックスが得ら
れる。
結体は、１３００℃までの高温において、常温強度と同
等かもしくは常温強度を越える強度が得られており、組
成範囲を厳密に制御することにより、常温強度の１．５
〜２倍程度の高温曲げ強度を有するセラミックスが得ら
れる。
Ｃ１発明が解決しようとする問題点
しかし、これらのアルミナ・シリカ系セラミックスでは
、一般に必ずしも満足できる破壊靭性値が得られていな
いのが現状である。
、一般に必ずしも満足できる破壊靭性値が得られていな
いのが現状である。
ただし好ましい組成範囲、即ち高純度かつ適量のガラス
相が存在する組成範囲の燃結体は、高温になるにつれて
靭性が高くなる傾向があるが、低い温度域では、依然代
表的な耐熱性構造材セラミックスである５ｒｓＮａ と
比べて、アルミナ・シリカ系セラミックスは靭性が低い
のが現状である。そこで靭性が高いアルミナ・シリカ系
のセラミックスが要望されている。
相が存在する組成範囲の燃結体は、高温になるにつれて
靭性が高くなる傾向があるが、低い温度域では、依然代
表的な耐熱性構造材セラミックスである５ｒｓＮａ と
比べて、アルミナ・シリカ系セラミックスは靭性が低い
のが現状である。そこで靭性が高いアルミナ・シリカ系
のセラミックスが要望されている。
ｄ、 問題点を解決するための手段
本発明者らは、ホイスカーを用いて複合強化したアルミ
ナ・シリカ系セラミックスについて鋭意研究した結果、
酸化物セラミックスの中で共有結合性の強い、つまり高
温時における耐クリープ特性および耐熱耐衝撃性にすぐ
れたアルミナ・シリカ系セラミックスについて、その欠
点とされる低い靭性を改善するため、その材質のもつ理
論強度に近く、高弾性のボイスカーを用いて複合強化す
ることにより、靭性を向上させ得ることを見出し本発明
を完成した。
ナ・シリカ系セラミックスについて鋭意研究した結果、
酸化物セラミックスの中で共有結合性の強い、つまり高
温時における耐クリープ特性および耐熱耐衝撃性にすぐ
れたアルミナ・シリカ系セラミックスについて、その欠
点とされる低い靭性を改善するため、その材質のもつ理
論強度に近く、高弾性のボイスカーを用いて複合強化す
ることにより、靭性を向上させ得ることを見出し本発明
を完成した。
即ち、本発明は、アルミナ・シリカ系原料とホイスカー
との混合物を、１３００℃から１９００℃の温度範囲で
熱処理することを特徴とするアルミナ・シリカ系セラミ
ックスの製造方法にある。
との混合物を、１３００℃から１９００℃の温度範囲で
熱処理することを特徴とするアルミナ・シリカ系セラミ
ックスの製造方法にある。
アルミナ・シリカ系原料は、Ａ Ｉ ！ｏ３ とＳｉＯ
□の比がいかなる範囲のものでも用いることができるが
、好ましくはＡｌｔＯｓ６σ〜７３％（モル％で４６．
９〜６１．４％） 、５ｉＯｚ４０〜２７％（モル％で
５３．１〜３８．６％）の範囲に調整されたものが用い
られる。
□の比がいかなる範囲のものでも用いることができるが
、好ましくはＡｌｔＯｓ６σ〜７３％（モル％で４６．
９〜６１．４％） 、５ｉＯｚ４０〜２７％（モル％で
５３．１〜３８．６％）の範囲に調整されたものが用い
られる。
アルミナ・シリカ系原料として、不純物特にアルカリ土
類の濃度を所定値以下に低減させた高純賓かつ均質な出
発原料を用いて化学組成を原子あるいは分子レベルのオ
ーダーで制御した原料を用いる場合、上記の範囲であれ
ば常温強度と同等もしくはそれ以上の高温強度が得られ
、より好ましい範囲を選べば常温強度の１．５〜２倍程
度の曲げ強度を有する焼結体が得られる。
類の濃度を所定値以下に低減させた高純賓かつ均質な出
発原料を用いて化学組成を原子あるいは分子レベルのオ
ーダーで制御した原料を用いる場合、上記の範囲であれ
ば常温強度と同等もしくはそれ以上の高温強度が得られ
、より好ましい範囲を選べば常温強度の１．５〜２倍程
度の曲げ強度を有する焼結体が得られる。
複合強化に用いられるホイスカーは、シュラーディソツ
ホイス力−を含めた総称を意味し、その材質はＳｉＣ，
５ｉｓＮａ、Ａ Ｉ Ｎ、ＢａＣ，Ｂ、グラファイト。
ホイス力−を含めた総称を意味し、その材質はＳｉＣ，
５ｉｓＮａ、Ａ Ｉ Ｎ、ＢａＣ，Ｂ、グラファイト。
カーボン、八１ ｚ（ｈ、 ＭｇＯ，ＢＮ、 ＴｉＮ、
ＴｉＣ等であり、それらのボイスカーを単独あるいは
複数組合せて用いることができる。
ＴｉＣ等であり、それらのボイスカーを単独あるいは
複数組合せて用いることができる。
アルミナ・シリカ系原料とホイスカーとの混合物中に占
めるホイスカーの体積割合は１ないし５０％、好ましく
は１０ないし３０％とするのが良い。
めるホイスカーの体積割合は１ないし５０％、好ましく
は１０ないし３０％とするのが良い。
ボイスカーが少ないとホイスカー複合強化による高靭性
化の効果が少なくなり、またホイスカーが多いとホイス
カーの均一な分散が困難になり、ホイスカーの凝集体が
セラミックス中に残る傾向にある。また焼結体が高密度
化しない場合もある。
化の効果が少なくなり、またホイスカーが多いとホイス
カーの均一な分散が困難になり、ホイスカーの凝集体が
セラミックス中に残る傾向にある。また焼結体が高密度
化しない場合もある。
アノＣミナ・シリカ系原料とホイスカーとの混合物は、
成形後１３００℃から１９００℃の温度範囲で、好まし
くは１５００℃から１７５０℃の温度範囲で、真空中、
酸化性、非酸化性（窒素若しくはアルゴンなど）の雰囲
気ガス中で、常圧焼結するかあるいは加圧焼結するのが
良い。
成形後１３００℃から１９００℃の温度範囲で、好まし
くは１５００℃から１７５０℃の温度範囲で、真空中、
酸化性、非酸化性（窒素若しくはアルゴンなど）の雰囲
気ガス中で、常圧焼結するかあるいは加圧焼結するのが
良い。
ｅ、 実施例
１隻丘上
アルミニウムイソプロポキシド（Ａ １ （Ｃ（ｈＨｔ
）ｚ）とオルトケイ酸エチル（Ｓｉ （ＯＣＪｓ） ４
）を＾１２０゜含有１７１ 重量％に調整し、それぞれ
ベンゼン中に溶解、混合した。混合して得られた溶液を
、アンモニヤで、ＰＨＩＩに調整した蒸溜水にて加水分
解し、乾燥して粉末を合成した。この合成粉末を１２５
０℃で１時間仮焼することによりムライト化し、粉砕し
て、原料粉末を得た。
）ｚ）とオルトケイ酸エチル（Ｓｉ （ＯＣＪｓ） ４
）を＾１２０゜含有１７１ 重量％に調整し、それぞれ
ベンゼン中に溶解、混合した。混合して得られた溶液を
、アンモニヤで、ＰＨＩＩに調整した蒸溜水にて加水分
解し、乾燥して粉末を合成した。この合成粉末を１２５
０℃で１時間仮焼することによりムライト化し、粉砕し
て、原料粉末を得た。
一方ＳｉＣホイスカーは、水中でスラリー状にして分散
し、湿式で１５０メツシユのフルイを通過させ、乾燥さ
せた。ＳｉＣホイスカーの体積割合を、０〜３０％の範
囲で調整し、湿式混合して、乾燥させたものを、真空中
で４００瞼ｔ／ｄ １６５０℃６０分、ホットプレスに
て焼結体を作成した。
し、湿式で１５０メツシユのフルイを通過させ、乾燥さ
せた。ＳｉＣホイスカーの体積割合を、０〜３０％の範
囲で調整し、湿式混合して、乾燥させたものを、真空中
で４００瞼ｔ／ｄ １６５０℃６０分、ホットプレスに
て焼結体を作成した。
次いで、この焼結体から３Ｘ４Ｘ４０寵の試験片を作成
し、さらに暢１００ μ■、深さ約１ｍのノツチを導入
して破壊靭性値測定用試験片を作成した。
し、さらに暢１００ μ■、深さ約１ｍのノツチを導入
して破壊靭性値測定用試験片を作成した。
常温及び１３００℃において５ＥＮＢ法による破壊靭性
値を４点曲げにより測定した。結果を図面に示す。
値を４点曲げにより測定した。結果を図面に示す。
図において、常温の破壊靭性値をＱ印で、１３００℃に
おける破壊靭性値を○印で示す。
おける破壊靭性値を○印で示す。
この図かられかるように、常温及び１３００℃の高温に
おいてＳｉＣホイスカーを複合強化した焼結体は、Ｓｉ
Ｃホイスカーを複合強化していない焼結体を比べて、い
ずれも破壊靭性値が、１．５〜２倍向上していることが
わかる。
おいてＳｉＣホイスカーを複合強化した焼結体は、Ｓｉ
Ｃホイスカーを複合強化していない焼結体を比べて、い
ずれも破壊靭性値が、１．５〜２倍向上していることが
わかる。
ｆ、 発明の効果
以上述べた如く、本発明のアルミナ・シリカ系セラミッ
クスの製造方法では、従来の靭性の低いアルミナ・シリ
カ系セラミックスに比較的理論強度に近く高弾性のホイ
スカーを複合強化することにより、常温から１３００℃
の高温にわたり、高靭性を有するセラミックスを得るこ
とができ、本発明の方法は工業的に掻めて有用な方法で
ある。
クスの製造方法では、従来の靭性の低いアルミナ・シリ
カ系セラミックスに比較的理論強度に近く高弾性のホイ
スカーを複合強化することにより、常温から１３００℃
の高温にわたり、高靭性を有するセラミックスを得るこ
とができ、本発明の方法は工業的に掻めて有用な方法で
ある。
図面は、種々の割合でＳｉＣボイスカーを複合強化した
アルミナ・シリカ系セラミックスに対する常温と１３０
０℃における破壊靭性値を示す図表である。
アルミナ・シリカ系セラミックスに対する常温と１３０
０℃における破壊靭性値を示す図表である。
Claims (4)
- （１）アルミナ・シリカ系原料とホイスカーとの混合物
を、１３００℃から１９００℃の温度範囲で熱処理する
ことを特徴とするアルミナ・シリカ系セラミックスの製
造方法。 - （２）ホイスカーの材質はＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ａ
ＩＮ、Ｂ＿４Ｃ、Ｂ、グラファイト、カーボン、Ａｌ＿
２Ｏ＿３、ＭｇＯ、ＢＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣの群から選ば
れた少くとも１種であることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の製造方法。 - （３）混合物中に占めるホイスカーの体積割合が１〜５
０％の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項または第（２）項記載の製造方法。 - （４）熱処理が真空中又は雰囲気ガス中における常圧焼
結又は加圧焼結であることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項、第（２）項又は第（３）項記載の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280273A JPS6335463A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | アルミナ・シリカ系セラミツクスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280273A JPS6335463A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | アルミナ・シリカ系セラミツクスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6335463A true JPS6335463A (ja) | 1988-02-16 |
Family
ID=17622693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60280273A Pending JPS6335463A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | アルミナ・シリカ系セラミツクスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6335463A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03112857A (ja) * | 1989-09-27 | 1991-05-14 | Kyocera Corp | 複合ムライト質焼結体 |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60280273A patent/JPS6335463A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03112857A (ja) * | 1989-09-27 | 1991-05-14 | Kyocera Corp | 複合ムライト質焼結体 |
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