JPS6360162A - 窒化ケイ素焼結体 - Google Patents
窒化ケイ素焼結体Info
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- JPS6360162A JPS6360162A JP61203864A JP20386486A JPS6360162A JP S6360162 A JPS6360162 A JP S6360162A JP 61203864 A JP61203864 A JP 61203864A JP 20386486 A JP20386486 A JP 20386486A JP S6360162 A JPS6360162 A JP S6360162A
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- silicon nitride
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- powder
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- nitride sintered
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- Pending
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は窒化ケイ素焼結体に係り、より詳しく述べると
ＨｆＺｎＯ２を添加して強度と靭性を改良した窒化ケイ
素焼結体に関する。
ＨｆＺｎＯ２を添加して強度と靭性を改良した窒化ケイ
素焼結体に関する。
自動車用エンジン部品その他の高温構造用セラミックス
として窒化ケイ素焼結体が注目され、実際に、広く使用
されまた開発が進められている。
として窒化ケイ素焼結体が注目され、実際に、広く使用
されまた開発が進められている。
代表的な窒化ケイ素焼結体の製造方法は、窒化ケイ素粉
末にアルミナ、イツトリア、マグネシアなどの適当な焼
結助剤を添加したものを加圧成形、射出成形、押出成形
、鋳込成形などの手法で成形した後、非酸化性雰囲気、
典型的には窒素雰囲気中で焼成して焼結体とするもので
ある。 一方、このような窒化ケイ素焼結体の強度およ
び靭性を向上させるために、窒化ケイ素母相中に酸化ジ
ルコニウムを分散させた焼結体が知られている（例えば
、特開昭５８−２０７８３号公報参照）。
末にアルミナ、イツトリア、マグネシアなどの適当な焼
結助剤を添加したものを加圧成形、射出成形、押出成形
、鋳込成形などの手法で成形した後、非酸化性雰囲気、
典型的には窒素雰囲気中で焼成して焼結体とするもので
ある。 一方、このような窒化ケイ素焼結体の強度およ
び靭性を向上させるために、窒化ケイ素母相中に酸化ジ
ルコニウムを分散させた焼結体が知られている（例えば
、特開昭５８−２０７８３号公報参照）。
しかしながら、酸化ジルコニウムを添加しただけでは窒
化ケイ素焼結体の強度、靭性等の向上には限界があり、
さらに他の化合物を添加する必要がある。上記特開昭５
８−２０７８３号公報では、酸化イツトリウムを固溶し
た酸化ジルコニウム粉末を用いることを提案している。
化ケイ素焼結体の強度、靭性等の向上には限界があり、
さらに他の化合物を添加する必要がある。上記特開昭５
８−２０７８３号公報では、酸化イツトリウムを固溶し
た酸化ジルコニウム粉末を用いることを提案している。
しかしながら、このようにして酸化イツトリウムを固溶
した酸化ジルコニウム粉末を用いた場合にも、窒化ケイ
素焼結体の高温強度および靭性はまだ十分ではない。
した酸化ジルコニウム粉末を用いた場合にも、窒化ケイ
素焼結体の高温強度および靭性はまだ十分ではない。
本発明は、上記問題点を解決するために、窒化ケイ素焼
結体中にＨｆＩ−ｗ ＺｒＸ Ｏ！（０＜ Ｘ ＜ １
）を１〜２０重量％含有することを特徴とする窒化ケイ
素焼結体を提供する。
結体中にＨｆＩ−ｗ ＺｒＸ Ｏ！（０＜ Ｘ ＜ １
）を１〜２０重量％含有することを特徴とする窒化ケイ
素焼結体を提供する。
ＨｆＩ−ＸＺｌ”Ｘ ＯｘはＨｆ０１とＺｒＯ２の固溶
体である。Ｘの値は０．２〜０．６の範囲内が好ましい
。この範囲内においてＨｆ０ｚ添加による靭性向上効果
が大きいためである。Ｈｆ１−Ｘ Ｚｒ、 ０□は出発
原料として５ｉＪａ粉末と混合するほか、ＨｆＯ，とＺ
ｒ０ｔの混合物を添加して焼結の際に生成されてもよい
。また、出発原料として）Ｉｆ、−、Ｚｒ、 ０．を添
加する場合、大部分は反応せず靭性向上剤として働くが
、一部分は５ｔＪ４と反応して焼結助剤として働くこと
も考えられる。
体である。Ｘの値は０．２〜０．６の範囲内が好ましい
。この範囲内においてＨｆ０ｚ添加による靭性向上効果
が大きいためである。Ｈｆ１−Ｘ Ｚｒ、 ０□は出発
原料として５ｉＪａ粉末と混合するほか、ＨｆＯ，とＺ
ｒ０ｔの混合物を添加して焼結の際に生成されてもよい
。また、出発原料として）Ｉｆ、−、Ｚｒ、 ０．を添
加する場合、大部分は反応せず靭性向上剤として働くが
、一部分は５ｔＪ４と反応して焼結助剤として働くこと
も考えられる。
いずれにせよ、５ｉＪｎ焼結体中のＨｆ、□Ｚｒえ０□
の量は１〜２０重量％の範囲内であるべきである。
の量は１〜２０重量％の範囲内であるべきである。
１重量％未満では靭性向上の効果がなく、また２０重量
％を越えると高温強度が低下して実用的ではない。
％を越えると高温強度が低下して実用的ではない。
このＳｉ３Ｎ、焼結体を製造するに当っては、典型的に
は、Ｓｉ：１ｌＬａ粉末に酸化物、非酸化物またはこれ
らの混合物からなる焼結助剤０〜２０重量％とＨｆ１−
ｘ Ｚｒ、 ｏｘ （０＜ｘ＜ １）粉末１〜２０重量
％とを混合し、常法に従って成形し、焼結する。このと
きＳｉＪｍ粉末の粒径は０．２〜１．２μｍの範囲内、
Ｈｆ１−ｇ Ｚｒｘ Ｏｘ粉末の粒径は０゜２〜１゜Ｏ
ｐｍの範囲内であることが好ましい、また、Ｈｆ１−＋
ｃ Ｚｒｘ Ｏ□粉末の粒径が５ｉＪｉ粉末の粒径の８
０％以下であることが望ましい。
は、Ｓｉ：１ｌＬａ粉末に酸化物、非酸化物またはこれ
らの混合物からなる焼結助剤０〜２０重量％とＨｆ１−
ｘ Ｚｒ、 ｏｘ （０＜ｘ＜ １）粉末１〜２０重量
％とを混合し、常法に従って成形し、焼結する。このと
きＳｉＪｍ粉末の粒径は０．２〜１．２μｍの範囲内、
Ｈｆ１−ｇ Ｚｒｘ Ｏｘ粉末の粒径は０゜２〜１゜Ｏ
ｐｍの範囲内であることが好ましい、また、Ｈｆ１−＋
ｃ Ｚｒｘ Ｏ□粉末の粒径が５ｉＪｉ粉末の粒径の８
０％以下であることが望ましい。
高じん化機構に関しては現在種々の方法及び理論が報告
されているが、今回はその中でも粒子分散によるクラッ
クの湾曲、クラ・ツクの偏向及びＺｒＯ□ｔ １（ｆＯ
ｚ等に見られる応力誘起相転移によるき裂先端における
ｔ−Ｚｒ０□のｍ−Ｚｒ０ｚへの相転移による破壊応力
の緩和に起因するものと考えられる。
されているが、今回はその中でも粒子分散によるクラッ
クの湾曲、クラ・ツクの偏向及びＺｒＯ□ｔ １（ｆＯ
ｚ等に見られる応力誘起相転移によるき裂先端における
ｔ−Ｚｒ０□のｍ−Ｚｒ０ｚへの相転移による破壊応力
の緩和に起因するものと考えられる。
夫施貞上
窒化ケイ素粉末（平均粒径０．８μｍ）９０ｗｔ％およ
びＨｆ００５ Ｚｒｏ、ｓ Ｏｘ粉末（平均粒径０．３
１！ｍ）１０−ｔ％の組成の混合物を熱可塑性樹脂と混
合し、混練したものを５Ｘ５Ｘ５０１１！１のテストピ
ースに射出成形した。これを脱脂後、カプセル化してＡ
ｒを圧力媒体として２００ａ ｔｍ、２０００℃Ｘ４Ｈ
ｒで）（ＩＰ焼結した。
びＨｆ００５ Ｚｒｏ、ｓ Ｏｘ粉末（平均粒径０．３
１！ｍ）１０−ｔ％の組成の混合物を熱可塑性樹脂と混
合し、混練したものを５Ｘ５Ｘ５０１１！１のテストピ
ースに射出成形した。これを脱脂後、カプセル化してＡ
ｒを圧力媒体として２００ａ ｔｍ、２０００℃Ｘ４Ｈ
ｒで）（ＩＰ焼結した。
この焼結体を３Ｘ４Ｘｂ
試料片を４点曲げ試験（上スパン１０ｍｍ、下スパン３
０１、クロスヘッドスピード０．５μｍ／濁ｉｎ）及び
チェブロンノツチ法により強度と破壊靭性値を求めた。
０１、クロスヘッドスピード０．５μｍ／濁ｉｎ）及び
チェブロンノツチ法により強度と破壊靭性値を求めた。
その結果を表１に示す。
尖旅肛
窒化ケイ素粉末（平均粒径０．８μｍ）８５ｗｔ％、１
１ｆ０゜ｓ Ｚｒｏ、５０２粉末（平均粒径０．３ μ
ｒｎ） １０ｗｔ％およびイツトリア粉末（平均粒径
０．５μｍ） ５−ｔ％の組成の混合粉から出発して実
施例１と同様の手順で、１８００℃Ｘ４）（ｒでＨＩ
Ｐ焼成して焼結体を作成し、焼結体の強度と破壊靭性値
を測定した。その結果を表１に示す。
１ｆ０゜ｓ Ｚｒｏ、５０２粉末（平均粒径０．３ μ
ｒｎ） １０ｗｔ％およびイツトリア粉末（平均粒径
０．５μｍ） ５−ｔ％の組成の混合粉から出発して実
施例１と同様の手順で、１８００℃Ｘ４）（ｒでＨＩ
Ｐ焼成して焼結体を作成し、焼結体の強度と破壊靭性値
を測定した。その結果を表１に示す。
実−施朋１
窒化ケイ素粉末（平均粒径０．８．ｉｌｍ）８５賀ｔ％
、Ｈｆｏ、 ｓ Ｚｒ６． ｓ Ｏｘ粉末（平均粒径０
．３μｍ）１０ｗｔ％および窒化アルミニウム粉末（平
均粒径０．５μｍ）５ｗｔ％の組成の混合粉から出発し
て実施例１と同様の手順で、但し１９００℃Ｘ ４ Ｈ
ｒでＨＩ Ｐ焼成して焼結体を作成し、強度と破壊靭性
値を測定した。その結果を表１に示す。
、Ｈｆｏ、 ｓ Ｚｒ６． ｓ Ｏｘ粉末（平均粒径０
．３μｍ）１０ｗｔ％および窒化アルミニウム粉末（平
均粒径０．５μｍ）５ｗｔ％の組成の混合粉から出発し
て実施例１と同様の手順で、但し１９００℃Ｘ ４ Ｈ
ｒでＨＩ Ｐ焼成して焼結体を作成し、強度と破壊靭性
値を測定した。その結果を表１に示す。
また、実施例１〜３で得られた各焼結体についてＸ線回
折分析を行なったところ、いずれにも１１ｆ６． ｓ
Ｚｒｐ、 ５０ｚの存在が確認され、添加したＨｆ０゜
ｓ Ｚｒｏ、ｓ ０２は殆んどがＨｆｏ、ｓ Ｚｒ６，
６０ｚとして存在すると考えられた。
折分析を行なったところ、いずれにも１１ｆ６． ｓ
Ｚｒｐ、 ５０ｚの存在が確認され、添加したＨｆ０゜
ｓ Ｚｒｏ、ｓ ０２は殆んどがＨｆｏ、ｓ Ｚｒ６，
６０ｚとして存在すると考えられた。
此較貫
窒化ケイ素粉末（平均粒径０．８１Ｊ ｍ） ９０ｗｔ
％、アルミナ粉末（平均粒径０．５μｍ）５ｗｔ％およ
びイツトリア粉末（平均粒径Ｏ８５μｍ）５ｗｔ％の組
成の混合粉を実施例１と同様の手順で成形し、ただし焼
成は、Ｎ２雰囲気中１０ａｔｍ １７５０℃×４Ｈｒと
した。焼結体の強度と破壊靭性値を測定した。この結果
も表１に示す。
％、アルミナ粉末（平均粒径０．５μｍ）５ｗｔ％およ
びイツトリア粉末（平均粒径Ｏ８５μｍ）５ｗｔ％の組
成の混合粉を実施例１と同様の手順で成形し、ただし焼
成は、Ｎ２雰囲気中１０ａｔｍ １７５０℃×４Ｈｒと
した。焼結体の強度と破壊靭性値を測定した。この結果
も表１に示す。
表Ｉ ５ｉＪ４焼結体の特性
表１から、本発明の実施例の焼結体は比較例の焼結体と
比べて破壊靭性値が大幅に向上し、強度も向上している
ことが認められる。
比べて破壊靭性値が大幅に向上し、強度も向上している
ことが認められる。
本発明により、窒化ケイ素焼結体の強度と破壊靭性値が
向上し、セラミック部品の信頼性が向上する。
向上し、セラミック部品の信頼性が向上する。
Claims (1)
- １、窒化ケイ素焼結体中にＨｆ＿１＿−＿ｘＺｒ＿ｘＯ
＿２（０＜ｘ＜１）を１〜２０重量パーセント含有する
ことを特徴とする窒化ケイ素焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61203864A JPS6360162A (ja) | 1986-09-01 | 1986-09-01 | 窒化ケイ素焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61203864A JPS6360162A (ja) | 1986-09-01 | 1986-09-01 | 窒化ケイ素焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360162A true JPS6360162A (ja) | 1988-03-16 |
Family
ID=16480966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61203864A Pending JPS6360162A (ja) | 1986-09-01 | 1986-09-01 | 窒化ケイ素焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6360162A (ja) |
-
1986
- 1986-09-01 JP JP61203864A patent/JPS6360162A/ja active Pending
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