WO2018012332A1 - 放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法 - Google Patents

放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018012332A1
WO2018012332A1 PCT/JP2017/024300 JP2017024300W WO2018012332A1 WO 2018012332 A1 WO2018012332 A1 WO 2018012332A1 JP 2017024300 W JP2017024300 W JP 2017024300W WO 2018012332 A1 WO2018012332 A1 WO 2018012332A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plasma sintering
punch
spacer
sintering
silicon carbide
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/024300
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一幸 掛川
宣夫 中村
Original Assignee
住友金属鉱山株式会社
一幸 掛川
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2016136794A external-priority patent/JP2018008833A/ja
Priority claimed from JP2016227848A external-priority patent/JP2018083969A/ja
Application filed by 住友金属鉱山株式会社, 一幸 掛川 filed Critical 住友金属鉱山株式会社
Publication of WO2018012332A1 publication Critical patent/WO2018012332A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering

Definitions

  • the present invention relates to a discharge plasma sintering spacer, a discharge plasma sintering apparatus, and a discharge plasma sintering method.
  • spark plasma sintering (SPS: Spark Plasma Sintering) is known as one of the sintering methods for metals and ceramics.
  • SPS Spark Plasma Sintering
  • This spark plasma sintering is a method in which a molding die is filled with a solid or powder molding material, and uniaxial pressurization and DC pulse voltage / current are simultaneously applied to the molding die and the molding material for sintering. .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a conventional discharge plasma sintering apparatus.
  • the conventional discharge plasma sintering apparatus 5 is configured by forming a discharge plasma sintering mold 51 and a spacer 52 and a pressure ram 53 on each of both ends thereof.
  • the spacer 52 is generally made of metal, but graphite, tungsten carbide, or the like may also be used.
  • the discharge plasma sintering mold 51 includes a hollow cylindrical cylinder 511 and two punches 512 inserted from both ends of the cylinder 511 toward the inside.
  • each of the punches is compressed and compressed by the two punches 512.
  • the molding material M is sintered by energizing and heating 512 and the cylinder 511.
  • the discharge plasma sintering mold is configured using, for example, graphite from the viewpoint of electrical conductivity and formability (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • graphite from the viewpoint of electrical conductivity and formability
  • the graphite is gradually consumed, so that sintering in the atmosphere becomes impossible. Therefore, in order to keep the periphery in a vacuum state or a state filled with an inert gas, it is necessary to provide a vacuum chamber for shutting off the portion where sintering proceeds and the peripheral portion from the outside.
  • the insertion / extraction of the molding die into / from such a vacuum chamber greatly reduces the productivity of the molded product.
  • a molding die made of graphite has insufficient mechanical strength, and the pressure applied to the molding material must be kept below 100 MPa, and it is difficult to sinter the molding material under ultrahigh pressure conditions exceeding 100 MPa. Met.
  • Non-Patent Document 1 Silicon carbide is not consumed even when heated to a high temperature in an oxygen atmosphere. Therefore, by using a mold composed of silicon carbide, sintering can be performed in the atmosphere, a vacuum chamber is not required, and mass productivity can be greatly improved. Furthermore, since silicon carbide is also a material having high strength, it can be sintered under ultrahigh pressure conditions exceeding 500 MPa.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a discharge plasma sintering apparatus provided with a silicon carbide spacer.
  • the discharge plasma sintering apparatus 6 includes a discharge plasma sintering mold 61, metal spacers 63 and pressurizing rams 64 disposed at both ends thereof, and a discharge plasma sintering mold. Between the punch 612 of the 61 and the metal spacer 63, a silicon carbide spacer 62 having a columnar shape or a disk shape is provided. Note that the discharge plasma sintering mold 61 includes a cylinder 611 and two punches 612. According to such a discharge plasma sintering apparatus 6, the metal spacer 63 can be prevented from being broken by the pressure from the punch 612.
  • silicon carbide is more brittle than graphite, and even if a cylindrical silicon carbide spacer 62 is used, a concave fracture occurs on the contact surface of the silicon carbide spacer 62 with the punch 612 during sintering. (For example, see FIG. 7. FIG. 7 is a photograph showing a state of destruction.)
  • the occurrence of such fracture in the silicon carbide spacer 62 often occurs during the sintering, and not only the good sintering of the molding material is impaired, but also proceeds each time the sintering process is repeated. Leading to the loss of large cylinders, hindering industrial mass production applications.
  • JP 11-335707 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-081649
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a silicon carbide spacer that suppresses the occurrence of breakdown due to discharge plasma sintering and enables stable discharge plasma sintering.
  • the purpose is to do.
  • the present inventor has intensively studied to solve the above-described problems.
  • a frustum-shaped silicon carbide spacer having two plane portions with different diameters is formed, and the small plane portion in the frustum shape is arranged and used on the punch side, so that the contact portion with the punch Has been found to be able to suppress the breakage of the plasma and can stably perform the discharge plasma sintering, and the present invention has been completed.
  • the present invention provides the following.
  • a first invention of the present invention is a spark plasma sintering spacer including silicon carbide and having a truncated cone shape.
  • the discharge plasma sintering spacer has a truncated cone shape having two flat portions having different diameters.
  • a small plane portion having a small diameter in the truncated cone shape is arranged on the punch side between the punch in the sintering mold including the cylinder and the punch and the pressure ram for applying pressure to the punch. It is a spacer for spark plasma sintering used.
  • the diameter (d s ) of the small plane portion is 1 ⁇ d s / a ⁇ 1 in a ratio to the diameter (a) of the punch.
  • .5 is a spacer for spark plasma sintering configured to satisfy the relationship of .5.
  • a fourth invention of the present invention is a discharge plasma sintering spacer according to any one of the first to third inventions, wherein the height (h) is 10 mm or more.
  • a fifth invention of the present invention is a spark plasma sintering spacer containing silicon carbide and having a frustum shape.
  • a sixth invention of the present invention includes silicon carbide, and includes a truncated cone part and a cylindrical part having a planar part having a diameter substantially equal to or larger than the diameter of the large planar part in the truncated cone part.
  • the discharge plasma sintering spacer has a shape in which the large flat surface portion of the truncated cone portion overlaps and is integrated with one flat surface portion of the cylindrical portion.
  • the diameter (d fs ) of the small planar portion in the truncated cone portion is a ratio of 1 ⁇ the diameter (a) of the punch. It is a spark plasma sintering spacer configured to satisfy the relationship of d fs /a ⁇ 1.5.
  • a ninth invention of the present invention is the spark plasma sintering spacer according to the sixth to eighth inventions, wherein the height (h f ) of the truncated cone part is 2 mm or more.
  • the tenth invention of the present invention is the spark plasma sintering spacer according to the sixth to ninth inventions, wherein the height (h c ) of the cylindrical portion is 2 mm or more.
  • the eleventh invention of the present invention includes silicon carbide, and includes a frustum portion and a column portion having a plane portion having a shape substantially the same as the shape of the large plane portion in the frustum portion, This is a spacer for spark plasma sintering having a shape in which the large flat surface portion of the frustum portion overlaps and is integrated with one flat surface portion.
  • a twelfth aspect of the present invention is a discharge plasma sintering apparatus including the discharge plasma sintering spacer according to any one of the first to eleventh aspects.
  • a molding material is charged into a sintering mold having a cylinder and a punch, and discharge plasma is applied to the molding material while pressing the punch with a pressure ram.
  • a sintering method for performing sintering wherein the truncated cone in the sintering mold includes silicon carbide and includes two flat portions having different diameters between the pressing ram.
  • This is a discharge plasma sintering method in which discharge plasma sintering is performed by disposing a shaped discharge plasma sintering spacer such that a small flat surface portion having a small diameter in the truncated cone shape is on the punch side.
  • a molding material is charged into a sintering mold having a cylinder and a punch, and discharge plasma is applied to the molding material while pressing the punch with a pressure ram.
  • a sintering method for performing sintering wherein a frustum shape having two plane portions having different sizes is included between the punch and the pressure ram in the sintering mold and containing silicon carbide.
  • This is a discharge plasma sintering method in which discharge plasma sintering is performed by disposing a discharge plasma sintering spacer such that a small plane portion of the frustum shape is on the punch side.
  • a molding material is charged into a sintering mold having a cylinder and a punch, and discharge plasma is applied to the molding material while pressing the punch with a pressure ram.
  • a sintering method for performing sintering comprising silicon carbide between the punch in the sintering mold and the pressure ram, a truncated cone part, and a large plane part in the truncated cone part And a cylindrical part having a flat part having a diameter substantially equal to or larger than the diameter, and a discharge plasma sintering having a shape in which the large flat part of the truncated cone part overlaps and is integrated with one flat part of the cylindrical part.
  • This is a discharge plasma sintering method in which discharge plasma sintering is performed by disposing a spacer for use so that the small plane portion of the truncated cone portion is on the punch side.
  • a molding material is charged into a sintering mold having a cylinder and a punch, and discharge plasma is applied to the molding material while pressing the punch with a pressure ram.
  • a sintering method for performing sintering comprising silicon carbide between the punch in the sintering mold and the pressure ram, a frustum portion, and a large plane portion of the frustum portion
  • the discharge plasma sintering method is such that discharge plasma sintering is performed such that the small plane portion of the frustum portion is on the punch side.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the structure of the discharge plasma sintering apparatus using the frustoconical-shaped discharge plasma sintering spacer. It is a figure which shows the structure of the spacer for discharge plasma sintering of a truncated cone shape, (a) is a top view, (b) is a front view. It is a figure which shows the structure of the spacer for spark plasma sintering provided with a truncated cone part and a cylindrical part, (a) is a top view, (b) is a front view. It is sectional drawing which shows the structure of the discharge plasma sintering apparatus using the spacer for discharge plasma sintering provided with a truncated cone part and a cylindrical part.
  • Spark plasma sintering equipment A discharge plasma sintering apparatus for performing discharge plasma sintering using a discharge plasma sintering mold will be described.
  • the discharge plasma sintering device directly applies pulsed electric energy to the molding material and applies the high energy of high temperature plasma generated instantaneously by spark discharge to thermal diffusion, electrolytic diffusion, etc. Including the holding time, for example, the sintering can be performed in a short time of about 3 to 30 minutes.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a discharge plasma sintering apparatus.
  • the discharge plasma sintering apparatus 1 includes a discharge plasma sintering mold 11. Further, silicon carbide spacers 12, metal spacers 13, and pressure rams 14 are provided in this order at both ends of the discharge plasma sintering mold 11, respectively.
  • the molding material M is inserted into the discharge plasma sintering mold 11, and sintering is performed by applying a voltage to the molding material M under pressure.
  • the discharge plasma sintering apparatus 1 surrounds the discharge plasma sintering mold 11 and the silicon carbide spacer 12 from the viewpoint of sufficiently ensuring the conductivity of the silicon carbide spacer 12 made of silicon carbide.
  • a heating unit can be provided. By this heating unit, the discharge plasma sintering mold 11 and the silicon carbide spacer 12 are heated, so that the sintering can be performed more efficiently.
  • the molding material M is not particularly limited as long as a sintered body is formed by spark plasma sintering. Specifically, for example, ceramics such as oxides, carbides, nitrides, borides, fluorides, metals, alloys, cermets, and the like can be used. Further, the shape is not particularly limited, and a powdery or solid raw material can be used.
  • the discharge plasma sintering mold 11 is a reaction field for performing discharge plasma sintering by applying a voltage while pressing a molding material.
  • the discharge plasma sintering mold 11 includes a cylinder 111 and two punches 112 (112A and 112B).
  • the molding material M is sintered in a pressurized state in a space surrounded by the cylinder 111 and the two punches 112.
  • the cylinder 111 has a cylindrical shape, for example, and guides the vertical movement of two columnar punches 112 inserted into the hollow portion.
  • the molding material M is charged, and the molding material M is pressurized and compressed by applying pressure by the two punches 112.
  • the size of the cylinder 111 is not particularly limited and can be appropriately adjusted depending on the yield of the equipment and the sintered body.
  • the cylinder 111 is preferably made of a conductive material. Specifically, those composed of silicon carbide, graphite, tungsten carbide and the like are preferable, and among these, those composed of silicon carbide are more preferable. For example, by using the cylinder 111 made of silicon carbide, high-temperature plasma sintering can be performed in an oxygen atmosphere without using a vacuum atmosphere, and the generation of cracks can be suppressed even under such high-temperature heating conditions. it can.
  • the punch 112 has, for example, a cylindrical shape, and is compressed into the cylinder 111 together with the molding material charged into the cylinder 111 by being inserted into the hollow portion of the cylinder 111. Specifically, one punch 112B is inserted from one end of the hollow portion of the cylinder 111 in which the molding material M is inserted, and another punch 112A is inserted from the other end, and these punches 112A and 112B are used. The pressure is directly applied to the molding material M inside the cylinder 111.
  • the punches 112 ⁇ / b> A and 112 ⁇ / b> B are sized so that a part of the end is exposed from the opening 111 ⁇ / b> P of the cylinder 111 when pressure is applied to the molding material 15 by being inserted from both ends of the cylinder 111.
  • the size refers to the length of the punch 112 in the insertion direction into the cylinder 111.
  • the punch 112 is preferably made of a conductive material from the viewpoint of efficiently performing discharge plasma sintering on the molding material M.
  • a conductive material from the viewpoint of efficiently performing discharge plasma sintering on the molding material M.
  • those composed of silicon carbide, graphite, tungsten carbide or the like are preferable, and among these, those composed of silicon carbide are more preferable.
  • the punch 112 can be inserted into the hollow portion of the cylinder 111 and has a size (diameter) that can effectively apply pressure to the molding material M.
  • the diameter of the punch 112 is preferably slightly smaller than the diameter of the hollow portion of the cylinder 111 from the viewpoint of uniformly applying pressure to the molding material M.
  • the size of the hollow portion of the cylinder 111 is preferably 99.8% or less, and more preferably 99.6% or less.
  • the diameter of the punch 112 is preferably 99.3% or more, and more preferably 99.5% or more with respect to the diameter of the hollow portion of the cylinder 111.
  • a reaction preventing material can be provided between the punch 112 and the molding material M.
  • a reaction inhibitor for example, a metal plate or carbon paper can be used.
  • one punch 112 ⁇ / b> B is inserted from one end into the hollow portion of the cylinder 111, and then from the other end of the cylinder 111 to the inside thereof.
  • the molding material M is charged.
  • another punch 112A from the end on the side where the molding material M is inserted, a state in which pressure is applied to the molding material M by the punches 112A and 112B is set.
  • the discharge plasma sintering mold 11 in which the molding material M is charged in this way is placed in the discharge plasma sintering apparatus 1 and pressure is applied to the molding material M.
  • molding die 11 for discharge plasma sintering with which the cylindrical cylinder 111 and the column-shaped pair of punch 112 were provided was illustrated as a shaping
  • one of the hollow portions of the cylinder may be sealed, and a punch may be inserted only into the other hollow portion.
  • the silicon carbide spacer 12 is disposed between the discharge plasma sintering mold 11 and the pressure ram 14. Specifically, the silicon carbide spacer 12 is disposed so as to come into contact with the punch 112 in the discharge plasma sintering mold 11, and the pressure from the pressurization ram 14 is transmitted to the punch 112 to form the discharge plasma sintering mold. The molding material M charged in the mold 11 is compressed. By providing the silicon carbide spacer 12 in this way, the pressure of the punch 112 can be dispersed in a large plane portion having a larger area, and the metal spacer 13 can be protected.
  • the present embodiment is characterized in that the silicon carbide spacer 12 is formed of a material containing silicon carbide and has a truncated cone shape having two flat portions having different diameters. According to such a silicon carbide spacer 12, for example, even when discharge plasma sintering is performed while pressing under a high pressure condition exceeding 200 MPa, it is possible to effectively prevent the occurrence of breakage (damage) on the contact surface with the punch 112. And stable sintering can be performed. Details of silicon carbide spacer 12 will be described later.
  • the metal spacer 13 is used for protecting the pressure ram 14 and adjusting the vertical position of the discharge plasma sintering mold 11.
  • the metal spacer 13 is not particularly limited as long as it has conductivity and high strength, and various kinds of metal spacers can be used. Moreover, the thing made from a graphite and the thing made from tungsten carbide can also be used. Further, the shape and size of the metal spacer 13 are not particularly limited. For example, a metal spacer having a column shape that is slightly larger than the silicon carbide spacer 12 can be used.
  • the pressurization ram 14 applies a predetermined pressure to the molding material M through the punch 112 of the discharge plasma sintering mold 11 and a pulse voltage / current.
  • the silicon carbide spacer 12 provided in the discharge plasma sintering apparatus 1 will be described in more detail. As described above, the silicon carbide spacer 12 is installed between the punch 112 in the discharge plasma sintering mold 11 and the pressurization ram 14 that applies pressure to the punch 112, and the pressure from the pressurization ram 14 is reduced. It is used to disperse and apply pressure uniformly to the molding material M through the punch 112.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the silicon carbide spacer 12, in which (a) is a plan view and (b) is a front view.
  • Silicon carbide spacer 12 according to the present embodiment is configured to include silicon carbide, and has a truncated cone shape having two circular flat portions having different diameters. More specifically, as shown in FIG. 2, the silicon carbide spacer 12 includes a small planar portion 21 that is a planar portion having a small diameter and a small area, and a large planar portion 22 that is a planar portion having a large diameter and a large area. It has a truncated cone shape.
  • the diameter of the small plane portion 21 is “d s ”, the diameter of the large plane portion 22 is “d l ”, and the height of the truncated silicon carbide spacer 12 is “h”.
  • the “frustum shape” means a three-dimensional shape obtained by removing a cone that shares a vertex and is similarly reduced from a cone, in other words, by a cone surface and two parallel and similar planes. A three-dimensional shape enclosed.
  • the inventor found that the cause of the breakdown in the silicon carbide spacer in the conventional discharge plasma sintering apparatus is that the punch and the silicon carbide spacer in the discharge plasma sintering are It has been found that the silicon carbide spacer is locally heated due to the temperature difference.
  • the punch 612 has a relatively small diameter compared to the diameter of the silicon carbide spacer 62, and generates heat. The amount is large and the temperature is high.
  • the diameter of the silicon carbide spacer 62 is relatively larger than the diameter of the punch 612, and the temperature is low because heat flows in the direction of the pressure ram that is water-cooled.
  • the surface of the silicon carbide spacer 62 that is in contact with the punch 612 is locally heated by the heat from the punch 612 having a high temperature.
  • a temperature difference is also generated between the peripheral portion and the peripheral portion, so that a strain occurs on the contact surface of the silicon carbide spacer 62 with the punch 612, and a concave breakage occurs.
  • a truncated cone-shaped silicon carbide spacer 12 having planar portions (small planar portion 21 and large planar portion 22) having different diameters is used. Then, as shown in FIG. 1, the silicon carbide spacer 12 is arranged such that the small planar portion 21 having a small diameter in the truncated cone shape is disposed on the punch 112 side, and the small planar portion 21 and the surface of the punch 112 are in contact with each other. Use it like this.
  • the silicon carbide spacer 12 is configured in a truncated cone shape, and the small flat surface portion 21 having a small diameter is brought into contact with the punch 112, so that the amount of heat generated in the small flat surface portion 21 is increased, and the punch 112. And the temperature difference can be reduced.
  • the silicon carbide spacer 12 has a truncated cone shape whose diameter increases as the distance from the punch 112 increases, the amount of heat generation gradually decreases in the direction in which the diameter increases, and the temperature of the contact surface with the metal spacer 13 increases. Can be lowered.
  • the contact surface with the punch 112 that is, the small flat surface portion 21 is not locally heated, and further, the temperature difference from the surroundings becomes extremely small. It is possible to prevent the occurrence of a situation such as destruction in a concave shape. And by this, discharge plasma sintering can be performed stably.
  • the silicon carbide spacer 12 has a truncated cone shape as described above, and is configured such that the area of the contact surface with the metal spacer 13 is increased. The original function of dispersing the pressure applied through the terminal can be sufficiently achieved.
  • the diameter (d s ) of the small plane portion 21 of the silicon carbide spacer 12 is not particularly limited, but is a ratio (d s / a) to the diameter (a) of the punch 112 (hereinafter also referred to as “similarity ratio”). ) Preferably satisfies the relationship of 1 ⁇ ds / a ⁇ 1.5.
  • the diameter (d s) of Deng surface portion 21 is preferably similar ratio is d s /a ⁇ 1.4, it is more preferable that the d s /a ⁇ 1.3, d s / a More preferably, ⁇ 1.2.
  • the diameter (d s ) of the small planar portion 21 is in the relationship of 1 ⁇ d s / a, so that the shift between the silicon carbide spacer 12 and the punch 112 is prevented and uniform pressure is applied. Can be applied. Further, the relation that d s /a ⁇ 1.5, the small flat portion 21 and can be made smaller temperature difference between the periphery thereof, prevent the destruction of the carbide spacer 12 more effectively be able to.
  • the diameter (d 1 ) of the large planar portion 22 of the silicon carbide spacer 12 is not particularly limited, but is a ratio (d 1 / d s ) to the diameter (d s ) of the small planar portion 21, hereinafter referred to as “similarity ratio”.
  • the upper limit value of the diameter (d l ) of the large planar portion 22 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the size of the discharge plasma sintering apparatus 1 and the metal spacer 13 to be applied.
  • the height (h) of the silicon carbide spacer 12 It is preferable that it is 10 mm or more, It is more preferable that it is 20 mm or more, It is further more preferable that it is 30 mm or more.
  • the height (h) of the silicon carbide spacer 12 is 10 mm or more, the strength is improved, and sintering can be performed more stably even under high temperature and high pressure conditions.
  • the truncated cone-shaped silicon carbide spacer 12 having a circular planar portion has been described.
  • the shape is not limited to the truncated cone shape, and is molded. According to the molding shape of the material and the shape of the punch, other “frustum shape” can be used.
  • the shape of the small plane part and the large plane part can be constituted by a frustum shape which is a polygonal shape such as a quadrangle, for example. Even in the case of such other frustum shapes, the relationship between the similarity ratio between the small plane portion and the large plane portion and the similarity ratio between the small plane portion of the silicon carbide spacer and the contact surface of the punch is the same as that of the cone described above. This is almost the same as the trapezoidal shape.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the silicon carbide spacer 12 ′, (a) is a plan view, and (b) is a front view.
  • Silicon carbide spacer 12 ' accordinging to the present embodiment is configured to include silicon carbide, and includes a truncated cone portion having two circular plane portions having different diameters and a cylindrical portion. More specifically, as shown in FIG. 3, the silicon carbide spacer 12 ′ includes a small planar portion 311 that is a planar portion having a small diameter and a small area, and a large planar portion 312 that is a planar portion having a large diameter and a large area.
  • Such a silicon carbide spacer 12 ′ has a shape in which a cylindrical spacer (cylindrical portion 32) is connected to the large plane portion 22 of the truncated cone-shaped silicon carbide spacer 12 at the bottom surface. And by making the small plane part 311 with a small diameter in the truncated cone part 31 of a silicon carbide spacer contact with a punch, the emitted-heat amount in the small plane part 311 also becomes large, and a temperature difference with a punch is made small. be able to.
  • the silicon carbide spacer 12 ′ has the truncated cone portion 31, so that the same fracture suppression effect as that of the truncated cone shaped silicon carbide spacer 12 can be obtained.
  • the strength of the silicon carbide spacer 12 ′ can be further increased by having the cylindrical portion 32.
  • the diameter of the small plane part 311 in the truncated cone part is “d fs ”, the diameter of the large plane part 312 is “d fl ”, and the height of the truncated cone part 31 is “h f ”.
  • the diameter of the flat surface portion in the cylindrical portion 32 is “d c ”, and the height of the cylindrical portion 32 is “h c ”.
  • the “frustum shape” refers to a solid shape obtained by removing a cone that shares a vertex and is similarly reduced from a cone, in other words, by a cone surface and two parallel and similar planes. A three-dimensional shape enclosed.
  • a cylindrical portion 32 having plane portions 321a and 321b having substantially the same diameter as the diameter of the large plane portion 312) is provided, and the large plane portion 312 of the truncated cone portion 31 overlaps and is integrated with one plane portion 321a of the cylinder portion 32.
  • a silicon carbide spacer 12 'having a different shape is used. Then, as shown in FIG.
  • the silicon carbide spacer 12 ′ is arranged on the punch 112 side with the small flat surface portion 311 having a small diameter in the truncated cone portion, and the small flat surface portion 311 and the surface of the punch 112 are in contact with each other. Use as you do.
  • the silicon carbide spacer 12 ′ having the truncated cone part 31 and the cylindrical part 32 the small plane part 311 having a small diameter in the truncated cone part 31 is brought into contact with the punch 112.
  • the amount of heat generated in the small plane portion 311 also increases, and the temperature difference from the punch 112 can be reduced.
  • the silicon carbide spacer 12 ′ is gradually reduced in heat generation direction by the truncated cone portion 31 whose diameter increases as the distance from the punch 112 increases. Compared with the case where is used, the temperature of the contact surface with the metal spacer 13 can be lowered.
  • the contact surface with the punch 112 that is, the small flat surface portion 311 of the truncated cone portion 31 is not locally heated, and the temperature difference from the surroundings is extremely small. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a situation where the contact surface is broken into a concave shape. And by this, discharge plasma sintering can be performed stably.
  • flat portion 321b of cylindrical portion 32 is in contact with metal spacer 13, and the area of the contact surface between silicon carbide spacer 12 ′ and metal spacer 13 Therefore, the original function of dispersing the pressure applied from the pressure ram 14 through the metal spacer 13 can be sufficiently achieved.
  • the diameter (d fs ) of the small plane part 311 of the truncated cone part 31 is not particularly limited, but is a ratio (d fs / a) to the diameter (a) of the punch 112 (hereinafter also referred to as “similarity ratio”). ) Preferably satisfies the relationship of 1 ⁇ ds / a ⁇ 1.5.
  • the diameter (d fs ) of the small plane portion 311 is preferably such that the similarity ratio is d fs /a ⁇ 1.4, more preferably d fs /a ⁇ 1.3, and d fs / a More preferably, ⁇ 1.2.
  • the diameter (d fs ) of the small planar portion 311 is in the relationship of 1 ⁇ d fs / a, thereby preventing the shift between the silicon carbide spacer 12 ′ and the punch 112 and uniformly Pressure can be applied. Further, the relation that d fs /a ⁇ 1.5, the temperature difference between the small planar portion 311 surrounding portion more can be made small, the breakage of the silicon carbide spacers 12 'more effectively Can be prevented.
  • the diameter (d fl ) of the large flat surface portion 312 of the truncated cone portion 31 is not particularly limited, but the ratio (d fl / d fs ) with the diameter (d fs ) of the small flat surface portion 311, hereinafter referred to as “similarity ratio”. It is also preferable that d fl / d fs ⁇ 1.3, more preferably d fl / d fs ⁇ 1.5, and d fl / d fs ⁇ 1.8. More preferably, it is particularly preferable that d fl / d fs ⁇ 2.0.
  • the upper limit value of the diameter (d fl ) of the large planar portion 312 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the size of the discharge plasma sintering apparatus 1 and the metal spacer 13 to be applied.
  • the diameter (d c ) of the planar portion (321a, 221b) of the cylindrical portion 32 is substantially the same as the diameter (d fl ) of the large planar portion 312 in the truncated cone portion 31.
  • a silicon carbide spacer 12 ′ in which the diameter (d c ) of the planar portion (321 a, 321 b ) in the cylindrical portion 32 is greater than or equal to the diameter (d fl ) of the large planar portion 312 in the truncated cone portion 31 can be used.
  • the diameter (d c ) of the flat surface portions (321a, 321b) of the cylindrical portion 32 is equal to or larger than the diameter (d fl ) of the large flat surface portion 312 of the truncated cone portion 31, so that the truncated cone In the part 31, the effect of gradually reducing the heat generation amount in the direction of increasing the diameter can be maintained also in the cylindrical part 32, and as a result, the temperature of the contact surface with the metal spacer 13 can be efficiently lowered. it can. Further, the pressure applied from the pressure ram 14 through the metal spacer 13 can be dispersed.
  • the planar portion of the cylindrical portion 32 (321a, 321b) having a diameter (d c) is preferably substantially the same as the diameter of the large flat portion 312 (d fl) of frustoconical portion 31.
  • the diameter (d c ) of the flat surface portions (321 a, 321 b ) of the cylindrical portion 32 is substantially the same as the diameter (d fl ) of the large flat surface portion 312 of the circular truncated cone portion 31. It is possible to reduce the possibility of the occurrence of destruction at the boundary.
  • the height (h f ) of the truncated cone part 31 is not particularly limited, but is preferably 2 mm or more, more preferably 5 mm or more, further preferably 7 mm or more, and 10 mm or more. Is particularly preferred.
  • the upper limit value of the height (h f ) of the truncated cone part 31 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the size of the discharge plasma sintering apparatus 1 to be applied.
  • the height (h c ) of the cylindrical portion 32 is not particularly limited, but is preferably 2 mm or more, more preferably 5 mm or more, further preferably 7 mm or more, and preferably 10 mm or more. Particularly preferred. When the height (h c ) of the cylindrical portion 32 is 2 mm or more, the strength of the silicon carbide spacer 12 ′ is improved, and sintering can be performed more stably even under high temperature and high pressure conditions.
  • the upper limit value of the height (h c ) of the cylindrical portion 32 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the size of the applied discharge plasma sintering apparatus 1 or the like.
  • the frustum portion and the column portion are circular plane portions (the small plane portion 311 of the truncated cone portion 31, the large plane portion 312 of the truncated cone portion 31, the plane portions 321a and 321b of the columnar portion 32).
  • the shape of the planar portion is not limited to the circular shape, and may be configured with other shapes in accordance with the molding shape of the molding material and the punch shape. it can.
  • the shape of the small flat surface portion of the frustum portion, the large flat surface portion of the frustum portion, and the flat surface portion of the column portion may be configured by a polygonal shape such as a quadrangle.
  • the similarity ratio between the small plane part and the large plane part of the frustum part, and the area ratio between the plane part of the columnar part and the large plane part of the frustum part (similarity). Ratio)
  • the similarity ratio between the small plane portion of the silicon carbide spacer and the contact surface of the punch, and the relationship between the height of the frustum portion and the height of the column portion is substantially the same as in the case of the truncated cone shape described above.
  • the molding material M is charged into a molding die 11 for discharge plasma sintering provided with a cylinder 111 and a punch 112, and the punch 112 is pressurized with the pressurization ram 14.
  • This is a method of performing discharge plasma sintering on the molding material M.
  • the silicon carbide spacer 12 having a truncated cone shape is interposed between the punch 112 of the discharge plasma sintering mold 11 and the pressure ram 14 in the truncated cone shape.
  • Discharge plasma sintering is performed by arranging the small flat surface portion 21 having a small diameter on the punch 112 side (see FIG. 1).
  • a discharge plasma sintering method by using the truncated cone-shaped silicon carbide spacer 12 and arranging the small plane portion 21 so as to be in contact with the punch 112, sintering is performed, so that The difference in temperature between the two can be reduced, and the destruction of the silicon carbide spacer 12 can be suppressed. Thereby, the sintering failure by destruction of the silicon carbide spacer 12 can be prevented, and the sintering process can be performed stably.
  • the treatment conditions of the spark plasma sintering method are not particularly limited.
  • the treatment may be performed by applying a pressure of 100 MPa to 1 GPa under atmospheric conditions at a temperature condition of 1000 ° C. to 2000 ° C. (final temperature). it can.
  • FIG. 4 is a schematic view of a discharge plasma sintering apparatus using a spacer having a truncated cone part and a cylindrical part.
  • the discharge plasma sintering apparatus 1 ′ can be configured using a silicon carbide spacer 12 ′ having a truncated cone portion and a columnar portion.
  • a silicon carbide spacer 12 ′ having a truncated cone part and a cylindrical part is provided between the punch 112 of the discharge plasma sintering mold 11 and the pressure ram 14.
  • Discharge plasma sintering is performed by arranging the small flat surface portion 311 having a small diameter on the punch 112 side.
  • the shape of the small plane part of the frustum part, the large plane part of the frustum part, and the plane part of the column part is not circular, but has other shapes such as a polygonal plane part of silicon carbide. Even in the case where a spacer is used, in the same manner, the discharge plasma sintering spacer of the shape is placed between the punch in the sintering mold and the pressure ram, and the small plane portion of the frustum portion is It arrange
  • Example 1 First, a frustoconical silicon carbide spacer having two planes (a small plane part and a large plane part) as shown in FIG. 2 was prepared.
  • the diameter (d s ) of the small plane portion was 16 mm
  • the diameter (d l ) of the large plane portion was 30 mm
  • the height (h) was 10 mm.
  • a discharge plasma sintering apparatus as shown in FIG. 1 was configured using the produced silicon carbide spacer.
  • the punch for compressing and compressing the molding material a punch having a cylindrical shape and a diameter (a) of 15 mm was used.
  • the truncated cone-shaped silicon carbide spacer was configured such that the small plane portion was arranged on the punch side, and pressure was applied by the small plane portion contacting the punch and the plane.
  • the ratio ( ds / a) of the diameter ( ds ) of a small plane part of a silicon carbide spacer and the diameter (a) of a punch will be 1.07.
  • alumina powder is charged as a molding material, the pressurizing condition is 100 MPa, the heating temperature is 100 ° C./min, and the final temperature is 1800 ° C. Sintering was performed. In addition, the repetition test of 20 cycles was done by making sintering using the same spacer "1 cycle".
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, a test was performed in the same manner as in Example 1 except that a cylindrical spacer having a diameter of 30 mm and a height of 10 mm was used as the silicon carbide spacer and sintering was performed at an ultimate temperature of 1200 ° C. .
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, a test was performed in the same manner as in Example 1 except that a cylindrical spacer having a diameter of 30 mm and a height of 10 mm was used as the silicon carbide spacer and sintering was performed at an ultimate temperature of 1400 ° C. .
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, a test was performed in the same manner as in Example 1 except that a cylindrical spacer having a diameter of 30 mm and a height of 10 mm was used as the silicon carbide spacer, and sintering was performed at an ultimate temperature of 1600 ° C. .
  • Comparative Example 4 In Comparative Example 4, the test was performed in the same manner as in Example 1 except that a cylindrical spacer having a diameter of 30 mm and a height of 10 mm was used as the silicon carbide spacer.
  • Table 1 shows the results of repeated tests of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4.
  • the number of cycles when breakage occurs in the silicon carbide spacer in a 20-cycle repeated test is shown.
  • the presence or absence of destruction was evaluated by visually confirming the contact surface of the silicon carbide spacer with the punch, and the case where a concave damage was confirmed on the contact surface was regarded as having destruction.
  • Example 1 the destruction of the silicon carbide spacer was not confirmed even in the 20-cycle repeated test.
  • Comparative Example 4 in which the test was performed under the same sintering conditions as in Example 1, destruction occurred in the first cycle.
  • Comparative Examples 1 to 3 where the ultimate temperature was low, the silicon carbide spacer was broken by repeating several cycles.
  • Examples 2 to 6 A silicon carbide spacer having a truncated cone part and a cylindrical part as shown in FIG. 3 was produced.
  • the diameter (d fs ) of the small plane part of the truncated cone part is 16 mm
  • the diameter (d fl ) of the large plane part of the truncated cone part and the diameter (d c ) of the cylindrical part are 30 mm
  • the height (h f ) and the height of the cylindrical part (h c ) were 10 mm.
  • a discharge plasma sintering apparatus as shown in FIG. 4 was constructed using the produced silicon carbide spacer.
  • the punch for compressing and compressing the molding material a punch having a cylindrical shape and a diameter (a) of 15 mm was used.
  • the silicon carbide spacer including the truncated cone part and the cylindrical part is arranged such that the small plane part in the truncated cone part is arranged on the punch side, and the small plane part in the truncated cone part and the plane of the punch are in contact with each other.
  • the pressure was applied.
  • the ratio ( dfs / a) of the diameter ( dfs ) of the small plane part in the frustum part of a silicon carbide spacer and the diameter (a) of a punch will be 1.07.
  • yttrium aluminum garnet powder was charged as a molding material, and the pressure conditions were 200 MPa (Example 2), 250 MPa (Example 3), 300 MPa (Example 4), respectively. Spark plasma sintering was performed at 350 MPa (Example 5) and 400 MPa (Example 6) under the sintering temperature conditions of a temperature increase rate of 100 ° C./min and an ultimate temperature of 1800 ° C. In addition, the repetition test of 20 cycles was done by making sintering using the same spacer "1 cycle".
  • Comparative Examples 5 to 9 In Comparative Examples 5 to 9, tests were conducted in the same manner as in the Examples except that a cylindrical spacer having a diameter of 30 mm and a height of 10 mm was used as the silicon carbide spacer.
  • Table 2 shows the results of repeated tests of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 5 to 9.
  • the number of cycles when breakage occurs in the silicon carbide spacer in a 20-cycle repeated test is shown.
  • "-" indicates that no destruction occurred after 20 cycles.
  • the presence or absence of destruction was evaluated by visually confirming the contact surface of the silicon carbide spacer with the punch, and the case where a concave damage was confirmed on the contact surface was regarded as having destruction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

放電プラズマ焼結による破壊の発生を抑制して、その放電プラズマ焼結を安定的に行うことを可能にする炭化ケイ素スペーサーを提供する。　本発明に係る放電プラズマ焼結用スペーサーは、炭化ケイ素を含み、円錐台形状を有する炭化ケイ素スペーサー１２である。この炭化ケイ素スペーサー１２は、放電プラズマ焼結装置１において、シリンダー１１１と、パンチ１１２とを備える放電プラズマ焼結用成形型１１のそのパンチ１１２と、パンチ１１２に圧力を印加する加圧ラム１４との間に設置され、円錐台形状の小平面部２１がパンチ１１２側に配置されて用いられる。また、小平面部２１の直径（ｄｓ）は、パンチ１１２の直径（ａ）との比で、１≦ｄｓ／ａ≦１．５の関係を満たすように構成されることが好ましい。

Description

放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法
　本発明は、放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法に関する。
　従来、金属やセラミックスの焼結方法の一つとして、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ：Ｓｐａｒｋ　Ｐｌａｓｍａ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）が知られている。この放電プラズマ焼結は、固体状又は粉末状の成形材料を成形型に充填し、一軸性加圧と直流パルス電圧・電流を、成形型及び成形材料に同時に印加して焼結する方法である。
　例えば図５は、従来の放電プラズマ焼結装置の構成の一例を示す断面図である。従来の放電プラズマ焼結装置５は、放電プラズマ焼結用成形型５１と、その両端のそれぞれに、スペーサー５２と、加圧ラム５３とが配置されて構成されている。スペ－サ－５２は一般的には金属が用いられるが、グラファイトや炭化タングステン等も用いられることもある。また、放電プラズマ焼結用成形型５１は、中空の円筒形状をしたシリンダー５１１と、そのシリンダー５１１の両端から内部に向かって挿入される２つのパンチ５１２とで構成されている。そして、放電プラズマ焼結装置５においては、放電プラズマ焼結用成形型５１の内部に成形材料Ｍが装入されると、成形材料Ｍを２つのパンチ５１２により加圧圧縮しながら、それぞれのパンチ５１２及びシリンダー５１１に電流を通電して加熱することによって、成形材料Ｍを焼結する。
　このような放電プラズマ焼結装置において、放電プラズマ焼結成形型は、通電性及び成形性の観点から、例えばグラファイトを用いて構成される（例えば、特許文献１、２参照）。しかしながら、グラファイトにより構成された成形型では、酸素を含む雰囲気中で高温に加熱されると、次第にグラファイトが消耗されていくため、大気中で焼結を行うことは不可能となる。そのため、周囲を真空状態又は不活性ガスを充填した状態に保つべく、焼結が進行する部分やその周辺部分を外部と遮断するための真空チャンバーを設けることが必要となる。ところが、そのような真空チャンバーへの成形型の出し入れは、成形物の生産性を大きく低下させる。また、グラファイトにより構成された成形型は、その機械的強度が十分でなく、成形材料に加える圧力を１００ＭＰａ未満に抑える必要があり、１００ＭＰａを超える超高圧条件下での成形材料の焼結は困難であった。
　このような問題に対して、炭化ケイ素から構成される放電プラズマ焼結用成形型を用いる方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。炭化ケイ素は、酸素雰囲気中で高温に加熱されても消耗が無い。そのため、炭化ケイ素を用いて構成される成形型を用いることで、大気中で焼結を行うことが可能となり、真空チャンバーも不要となり、量産性を大きく改善することができる。さらに、炭化ケイ素は、高い強度を有する材料でもあるため、５００ＭＰａを超える超高圧条件で焼結を行うこともできる。
　さて、上述したような、炭化ケイ素により構成される成形型を用いた放電プラズマ焼結装置として、パンチと接触する金属スペーサーの破壊を防ぐために、そのパンチと金属スペーサーとの間に、同じ炭化ケイ素からなるスペーサー（炭化ケイ素スペーサー）を設けた装置が提案されている。例えば図６は、炭化ケイ素スペーサーを設けた放電プラズマ焼結装置の構成の一例を示す断面図である。
　この放電プラズマ焼結装置６は、放電プラズマ焼結用成形型６１と、その両端のそれぞれに、金属スペーサー６３と、加圧ラム６４とが配置されており、さらに、放電プラズマ焼結用成形型６１のパンチ６１２と金属スペーサー６３との間には、円柱状、円盤状等の炭化ケイ素スペーサー６２が設けられて構成されている。なお、放電プラズマ焼結用成形型６１は、シリンダー６１１と、２つのパンチ６１２とにより構成されている。このような放電プラズマ焼結装置６によれば、パンチ６１２からの圧力で金属スペーサー６３が破壊されることを防ぐことができる。
　しかしながら、炭化ケイ素は、グラファイトと比較して脆性が大きく、円柱状等の炭化ケイ素スペーサー６２を用いても、焼結中に炭化ケイ素スペーサー６２のパンチ６１２との接触面に凹状の破壊が発生することがあった（例えば、図７参照。図７は破壊したときの様子を示す写真図である。）。このような炭化ケイ素スペーサー６２における破壊の発生は、焼結中に発生することが多く、成形材料に対する良好な焼結が損なわれるだけでなく、焼結処理を重ねる度に進行していき、高額なシリンダーの損失にもつながり、工業的な大量生産への応用の妨げとなっている。
特開平１１－３３５７０７号公報 特開２００３－０８１６４９号公報
Ｋ．Ｋａｋｅｇａｗａ，　Ｃ．Ｍ．Ｗｅｎ，　Ｎ．Ｕｅｋａｗａ，　Ｔ．Ｋｏｊｉｍａ，　"ＳＰＳ　Ｕｓｉｎｇ　ＳｉＣ　Ｄｉｅ"，　Ｋｅｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　Ｖｏｌ．　６１７，　ｐｐ．　７２－７７，　Ｊｕｎ．　２０１４
　本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、放電プラズマ焼結による破壊の発生を抑制して、その放電プラズマ焼結を安定的に行うことを可能にする炭化ケイ素スペーサーを提供することを目的とする。
　本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、径の大きさの異なる２つの平面部を有する錐台形状の炭化ケイ素スペーサーを構成し、その錐台形状における小平面部をパンチ側に配置して用いることで、パンチとの接触部の破壊を抑制でき、安定的に放電プラズマ焼結を行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は、以下のものを提供する。
　（１）本発明の第１の発明は、炭化ケイ素を含み、円錐台形状を有する、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、当該放電プラズマ焼結用スペーサーは、径の大きさの異なる２つの平面部を有する円錐台形状であり、放電プラズマ焼結において、シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型における該パンチと、該パンチに圧力を印加する加圧ラムとの間に、前記円錐台形状における径の小さい小平面部が前記パンチ側に配置されて用いられる、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（３）本発明の第３の発明は、第２の発明において、前記小平面部の直径（ｄｓ）は、前記パンチの直径（ａ）との比で、１≦ｄｓ／ａ≦１．５の関係を満たすように構成される、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、高さ（ｈ）が１０ｍｍ以上である、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（５）本発明の第５の発明は、炭化ケイ素を含み、錐台形状を有する、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（６）本発明の第６の発明は、炭化ケイ素を含み、円錐台部と、該円錐台部における大平面部の直径と略同一又はそれ以上の直径の平面部を有する円柱部とを備え、前記円柱部の一方の平面部に前記円錐台部の大平面部が重なり合い一体となった形状を有する、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（７）本発明の第７の発明は、第６の発明において、放電プラズマ焼結において、シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型における該パンチと、該パンチに圧力を印加する加圧ラムとの間に、前記円錐台部の小平面部が該パンチ側に配置されて用いられる、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（８）本発明の第８の発明は、第７の発明において、前記円錐台部における小平面部の直径（ｄｆｓ）の直径は、前記パンチの直径（ａ）との比で、１≦ｄｆｓ／ａ≦１．５の関係を満たすように構成される、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（９）本発明の第９の発明は、第６乃至第８の発明において、前記円錐台部の高さ（ｈｆ）は、２ｍｍ以上である、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（１０）本発明の第１０の発明は、第６乃至第９の発明において、前記円柱部の高さ（ｈｃ）は、２ｍｍ以上である、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（１１）本発明の第１１の発明は、炭化ケイ素を含み、錐台部と、該錐台部における大平面部の形状と略同一の形状の平面部を有する柱部とを備え、前記柱部の一方の平面部に前記錐台部の大平面部が重なり合い一体となった形状を有する、放電プラズマ焼結用スペーサーである。
　（１２）本発明の第１２の発明は、第１乃至第１１のいずれかに係る放電プラズマ焼結用スペーサーを備える放電プラズマ焼結装置である。
　（１３）本発明の第１３の発明は、シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型に成形材料を装入し、加圧ラムにより該パンチを加圧しながら該成形材料に対して放電プラズマ焼結を行う焼結方法であって、前記焼結用成形型における前記パンチと、前記加圧ラムとの間に、炭化ケイ素を含み、径の大きさの異なる２つの平面部を有する円錐台形状の放電プラズマ焼結用スペーサーを、該円錐台形状における径の小さい小平面部が該パンチ側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う、放電プラズマ焼結方法である。
　（１４）本発明の第１４の発明は、シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型に成形材料を装入し、加圧ラムにより該パンチを加圧しながら該成形材料に対して放電プラズマ焼結を行う焼結方法であって、前記焼結用成形型における前記パンチと、前記加圧ラムとの間に、炭化ケイ素を含み、大きさの異なる２つの平面部を有する錐台形状の放電プラズマ焼結用スペーサーを、該錐台形状における小平面部が該パンチ側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う、放電プラズマ焼結方法である。
　（１５）本発明の第１５の発明は、シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型に成形材料を装入し、加圧ラムにより該パンチを加圧しながら該成形材料に対して放電プラズマ焼結を行う焼結方法であって、前記焼結用成形型における前記パンチと、前記加圧ラムとの間に、炭化ケイ素を含み、円錐台部と、該円錐台部における大平面部の直径と略同一又はそれ以上の直径の平面部を有する円柱部とを備え、該円柱部の一方の平面部に該円錐台部の大平面部が重なり合い一体となった形状を有する放電プラズマ焼結用スペーサーを、前記円錐台部の小平面部が前記パンチ側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う放電プラズマ焼結方法である。
　（１６）本発明の第１６の発明は、シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型に成形材料を装入し、加圧ラムにより該パンチを加圧しながら該成形材料に対して放電プラズマ焼結を行う焼結方法であって、前記焼結用成形型における前記パンチと、前記加圧ラムとの間に、炭化ケイ素を含み、錐台部と、該錐台部における大平面部の形状と略同一の形状の平面部を有する柱部とを備え、該柱部の一方の平面部に該錐台部の大平面部が重なり合い一体となった形状を有する放電プラズマ焼結用スペーサーを、前記錐台部の小平面部が前記パンチ側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う、放電プラズマ焼結方法である。
　本発明によれば、放電プラズマ焼結による炭化ケイ素スペーサーの破壊の発生を抑制して、放電プラズマ焼結を安定的に行うことができる。
円錐台形状の放電プラズマ焼結用スペーサーを用いた放電プラズマ焼結装置の構成を示す断面図である。 円錐台形状の放電プラズマ焼結用スペーサーの構成を示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が正面図である。 円錐台部及び円柱部を備える放電プラズマ焼結用スペーサーの構成を示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が正面図である。 円錐台部及び円柱部を備える放電プラズマ焼結用スペーサーを用いた放電プラズマ焼結装置の構成を示す断面図である。 従来の放電プラズマ焼結装置の構成を示す断面図である。 従来の放電プラズマ焼結装置の構成を示す断面図である。 放電プラズマ焼結用スペーサーにおいて発生した破壊の様子を示す写真図である。
　以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
　≪１．放電プラズマ焼結装置≫
　放電プラズマ焼結用成形型を用いて放電プラズマ焼結を行うための放電プラズマ焼結装置について説明する。放電プラズマ焼結装置は、成形材料に直接パルス状の電気エネルギーを投入し、火花放電により瞬時に発生する高温プラズマの高エネルギーを、熱拡散・電解拡散等に応用することで、昇温時間及び保持時間を含めて、例えば３～３０分程度の短時間で焼結を行うことを可能とするものである。
　図１は、放電プラズマ焼結装置の構成の一例を示す断面図である。放電プラズマ焼結装置１は、放電プラズマ焼結用成形型１１を備えている。また、その放電プラズマ焼結用成形型１１の両端には、炭化ケイ素スペーサー１２と、金属スペーサー１３と、加圧ラム１４とが、この順でそれぞれ設けられている。
　放電プラズマ焼結装置１においては、放電プラズマ焼結用成形型１１の内部に成形材料Ｍが装入され、成形材料Ｍに対して加圧下で電圧が印加することによって焼結を行う。
　放電プラズマ焼結装置１には、図示しないが、炭化ケイ素により構成される炭化ケイ素スペーサー１２の導電性を十分に確保する観点から、放電プラズマ焼結用成形型１１及び炭化ケイ素スペーサー１２を囲うように加熱部を設けることができる。この加熱部により、放電プラズマ焼結用成形型１１及び炭化ケイ素スペーサー１２を加熱することによって、より効率的に焼結を行うことができる。
　成形材料Ｍとしては、放電プラズマ焼結により焼結体が形成されるものであれば特に限定されない。具体的には、例えば、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、フッ化物等のセラミックスや、金属、合金、サーメット等を用いることができる。また、その形状についても、特に限定されず、粉末状又は固体状の原料を用いることができる。
　［放電プラズマ焼結用成形型］
　放電プラズマ焼結用成形型１１は、成形材料を加圧しつつ電圧を印加して放電プラズマ焼結を行うための反応場である。
　図１に示すように、放電プラズマ焼結用成形型１１は、シリンダー１１１と、２つのパンチ１１２（１１２Ａ，１１２Ｂ）とを備える。そして、放電プラズマ焼結用成形型１１では、成形材料Ｍが、シリンダー１１１と、２つのパンチ１１２とに囲まれる空間において加圧された状態で焼結される。
　（シリンダー）
　シリンダー１１１は、例えば、円筒形状のものであって、その中空部に挿入される円柱状の２つのパンチ１１２の上下動をガイドする。シリンダー１１１においては、成形材料Ｍが装入され、２つのパンチ１１２による圧力の印加によってその成形材料Ｍを加圧圧縮する。
　シリンダー１１１の大きさとしては、特に限定されず、設備や焼結体の収量によって適宜調整することができる。
　また、シリンダー１１１は、導電性材料により構成されるものであることが好ましい。具体的には、炭化ケイ素、グラファイト、炭化タングステン等により構成されるものが好ましく、その中でも、炭化ケイ素により構成されるものがより好ましい。例えば、炭化ケイ素からなるシリンダー１１１とすることで、真空雰囲気とすることなく、酸素雰囲気中で高温のプラズマ焼結を行うことができ、そのような高温加熱条件でもクラックの発生を抑制することができる。
　（パンチ）
　パンチ１１２は、例えば円柱形状を有するものであり、シリンダー１１１の中空部に挿入されることで、シリンダー１１１とともに、そのシリンダー１１１の内部に装入した成形材料を加圧圧縮する。具体的に、内部に成形材料Ｍが装入されたシリンダー１１１の中空部の一端から一つのパンチ１１２Ｂを挿入し、他端からもう一つのパンチ１１２Ａを挿入して、これらのパンチ１１２Ａ，１１２Ｂにより、シリンダー１１１の内部の成形材料Ｍに対して直接圧力を印加する。
　パンチ１１２Ａ，１１２Ｂは、シリンダー１１１の両端から挿入されて成形材料１５に圧力を印加する際、その端部における一部が、シリンダー１１１の開口部１１１Ｐから露出するような大きさとなっている。なお、ここでいう大きさとは、パンチ１１２のシリンダー１１１への挿入方向の長さをいう。
　また、パンチ１１２は、成形材料Ｍに対して効率的に放電プラズマ焼結を施す観点から、導電性材料により構成されるものであることが好ましい。具体的には、シリンダー１１１の構成材料と同様に、炭化ケイ素、グラファイト、炭化タングステン等により構成されるものが好ましく、その中でも、炭化ケイ素により構成されるものがより好ましい。
　また、パンチ１１２は、シリンダー１１１の中空部に挿入可能であって、成形材料Ｍに対して有効に圧力を印加できるような大きさ（径）で構成されている。具体的に、パンチ１１２の径としては、成形材料Ｍに対して均一に圧力を印加する観点から、シリンダー１１１の中空部の径より僅かに小さいことが好ましい。例えば、シリンダー１１１の中空部の径に対して、９９．８％以下の大きさであることが好ましく、９９．６％以下の大きさであることがより好ましい。一方で、パンチ１１２の径は、シリンダー１１１の中空部の径に対して、９９．３％以上の大きさであることが好ましく、９９．５％以上の大きさであることがより好ましい。
　なお、パンチ１１２が、高温条件下において成形材料Ｍと化学的に活性な材料で構成されている場合には、パンチ１１２と成形材料Ｍとの間に反応防止材を設けることができる。反応防止剤としては、例えば、金属板やカーボンペーパー等を用いることができる。
　ここで、放電プラズマ焼結用成形型１１においては、例えば、シリンダー１１１の中空部に、一方の端部から一つのパンチ１１２Ｂが挿入され、次いで、シリンダー１１１の他方の端部から、その内部に成形材料Ｍが装入される。その後、成形材料Ｍが装入された側の端部から、もう一つのパンチ１１２Ａを挿入することで、成形材料Ｍに対してパンチ１１２Ａ，１１２Ｂにより圧力を印加する状態がセットされる。このようにして成形材料Ｍが装入された放電プラズマ焼結用成形型１１は、放電プラズマ焼結装置１に設置され、成形材料Ｍに対する圧力の印加が行われる。
　なお、放電プラズマ焼結用成形型として、円筒状のシリンダー１１１と円柱状の一対のパンチ１１２とが設けられた態様（放電プラズマ焼結用成形型１１）を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、シリンダーの中空部の一方が封止され、もう一方の中空部のみにパンチが挿入されて構成されるものであってもよい。
　［炭化ケイ素スペーサー］
　炭化ケイ素スペーサー１２は、放電プラズマ焼結用成形型１１と加圧ラム１４との間に配置されるものである。具体的には、炭化ケイ素スペーサー１２は、放電プラズマ焼結用成形型１１におけるパンチ１１２と接触するように配置され、加圧ラム１４からの圧力をパンチ１１２に伝えて、放電プラズマ焼結用成形型１１内に装入された成形材料Ｍを圧縮する。このようにして炭化ケイ素スペーサー１２を設けることで、パンチ１１２の圧力をより大面積の大平面部に分散させ、金属スペーサー１３を保護することができる。
　本実施の形態においては、炭化ケイ素スペーサー１２が、炭化ケイ素を含む材料により構成され、径の大きさの異なる２つの平面部を有する円錐台形状であることを特徴としている。このような炭化ケイ素スペーサー１２によれば、例えば２００ＭＰａを超える高圧条件で加圧しながら放電プラズマ焼結を行った場合でも、パンチ１１２との接触面における破壊（損傷）の発生を効果的に防ぐことができ、安定的に焼結を行うことが可能となる。なお、炭化ケイ素スペーサー１２についての詳細は、後述する。
　［金属スペーサー］
　金属スペーサー１３は、加圧ラム１４の保護、及び放電プラズマ焼結用成形型１１の上下方向の位置調整のために用いられる。
　金属スペーサー１３としては、導電性及び高い強度を有するものであれば、特に限定されず、各種の金属製のものを用いることができる。また、グラファイト製のものや炭化タングステン製のものを用いることもできる。さらに、金属スペーサー１３の形状や大きさについても、特に限定されず、例えば、炭化ケイ素スペーサー１２よりもやや大きく、円柱形状のものを用いることができる。
　［加圧ラム］
　加圧ラム１４は、放電プラズマ焼結用成形型１１のパンチ１１２を通じて成形材料Ｍに対して所定の圧力を印加するとともに、パルス電圧・電流を印加する。
　≪２．放電プラズマ焼結用スペーサー≫
　（円錐台形状のスペーサー）
　次に、放電プラズマ焼結装置１に設けられる炭化ケイ素スペーサー１２について、より詳細に説明する。炭化ケイ素スペーサー１２は、上述したように、放電プラズマ焼結用成形型１１におけるパンチ１１２と、パンチ１１２に圧力を印加する加圧ラム１４との間に設置され、加圧ラム１４からの圧力を分散させるとともに、パンチ１１２を通じて成形材料Ｍに対して均一に圧力を印加させるために用いられる。
　図２は、炭化ケイ素スペーサー１２の構成を示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が正面図である。本実施の形態に係る炭化ケイ素スペーサー１２は、炭化ケイ素を含んで構成されており、径の大きさの異なる２つの円形状の平面部を有する円錐台形状からなっている。より具体的に、図２に示すように、炭化ケイ素スペーサー１２は、径が小さく面積の小さい平面部である小平面部２１と、径が大きく面積の大きい平面部である大平面部２２とを有する円錐台形状により構成されている。
　なお、小平面部２１の直径を「ｄｓ」とし、大平面部２２の直径を「ｄｌ」とし、また、円錐台形状の炭化ケイ素スペーサー１２の高さを「ｈ」としている。また、「錐台形状」とは、錐体から、頂点を共有し相似に縮小した錐体を取り除いた立体形状をいい、言い換えると、錐体面と、２枚の平行かつ相似である平面とにより囲まれる立体形状をいう。
　ここで、本発明者は、従来の放電プラズマ焼結装置（例えば図６に構成を示す装置）における炭化ケイ素スペーサーにおける破壊の発生の原因が、放電プラズマ焼結中のパンチと炭化ケイ素スペーサーとの温度差により、炭化ケイ素スペーサーが局所的に加熱されることに起因することを見出した。
　より具体的に説明すると、例えば図６に示すように、従来の放電プラズマ焼結装置６においては、パンチ６１２は、その径が炭化ケイ素スペーサー６２の径に比べて相対的に小さく、また、発熱量が大きいため温度が高い状態にある。一方で、炭化ケイ素スペーサー６２は、その径がパンチ６１２の径に比べて相対的に大きく、また、水冷されている加圧ラムの方向に熱が流れるため温度が低い状態となっている。従来の放電プラズマ焼結装置６においては、このようにして生じる温度差により、炭化ケイ素スペーサー６２におけるパンチ６１２との接触面で、温度が高いパンチ６１２からの熱により局所的に加熱され、その部分と周辺部との間にも温度差が生じることによって、その炭化ケイ素スペーサー６２のパンチ６１２との接触面に歪が発生し、凹状の破壊が生じる。
　そこで、本実施の形態においては、図２に示すように、径の大きさの異なる平面部（小平面部２１、大平面部２２）を有する円錐台形状の炭化ケイ素スペーサー１２を用いる。そして、図１に示すように、その炭化ケイ素スペーサー１２を、円錐台形状における径の小さい小平面部２１がパンチ１１２側に配置して、その小平面部２１とパンチ１１２の面とが接触するようにして使用する。
　このように、炭化ケイ素スペーサー１２を円錐台形状に構成し、径の小さい小平面部２１をパンチ１１２と接触させるようにすることで、その小平面部２１における発熱量も大きくなって、パンチ１１２との温度差を小さくすることができる。また、炭化ケイ素スペーサー１２が、パンチ１１２から離れるに従って径が大きくなる円錐台形状であることにより、径が大きくなる方向に徐々に発熱量が減少していき、金属スペーサー１３との接触面の温度を下げることができる。
　したがって、炭化ケイ素スペーサー１２においては、パンチ１１２との接触面、すなわち小平面部２１が局所的に加熱されることがなく、さらに、その周囲との温度差も極めて小さくなるため、その接触面において凹状に破壊されるといった事態の発生を防ぐことができる。そして、このことにより、放電プラズマ焼結を安定的に行うことができる。なお、炭化ケイ素スペーサー１２においては、上述したように円錐台形状となっており、金属スペーサー１３との接触面の面積が大きくなるように構成されていることから、加圧ラム１４から金属スペーサー１３を通じて印加される圧力を分散させという本来の機能も十分に奏し得る。
　ここで、炭化ケイ素スペーサー１２の小平面部２１の直径（ｄｓ）としては、特に限定されないが、パンチ１１２の直径（ａ）との比（ｄｓ／ａ，以下「相似比」ともいう。）で、１≦ｄｓ／ａ≦１．５の関係を満たすことが好ましい。また、小平面部２１の直径（ｄｓ）は、相似比がｄｓ／ａ≦１．４となることが好ましく、ｄｓ／ａ≦１．３となることがより好ましく、ｄｓ／ａ≦１．２となることがさらに好ましい。このように、小平面部２１の直径（ｄｓ）が、１≦ｄｓ／ａの関係にあることによって、炭化ケイ素スペーサー１２とパンチ１１２との間でずれが生じることを防ぎ、均一に圧力を印加することができる。また、ｄｓ／ａ≦１．５の関係にあることによって、その小平面部２１とその周辺部との温度差をより小さくすることができ、炭化ケイ素スペーサー１２の破壊をより効果的に防ぐことができる。
　また、炭化ケイ素スペーサー１２の大平面部２２の直径（ｄｌ）としては、特に限定されないが、小平面部２１の直径（ｄｓ）との比（ｄｌ／ｄｓ，以下「相似比」ともいう。）で、ｄｌ／ｄｓ≧１．３であることが好ましく、ｄｌ／ｄｓ≧１．５であることがより好ましく、ｄｌ／ｄｓ≧１．８であることがさらに好ましく、ｄｌ／ｄｓ≧２．０であることが特に好ましい。ｄｌ／ｄｓ≧１．３であることにより、大平面部２２の発熱量を減少させ、金属スペーサー１３との接触面の温度を下げることができる。なお、大平面部２２の直径（ｄｌ）の上限値としては、特に限定されず、適用する放電プラズマ焼結装置１や金属スペーサー１３の大きさ等に合わせて適宜選択することができる。
　炭化ケイ素スペーサー１２の高さ（ｈ）としては、特に限定されないが、１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましく、３０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。炭化ケイ素スペーサー１２の高さ（ｈ）が、１０ｍｍ以上であることにより、強度が向上し、高温、高圧条件であってもより安定的に焼結を行うことができる。なお、炭化ケイ素スペーサー１２の高さ（ｈ）の上限値としては、特に限定されず、適用する放電プラズマ焼結装置１の大きさ等に合わせて適宜選択することができる。
　（その他の錐台形状のスペーサー）
　上述した実施形態においては、円形状の平面部（小平面部２１、大平面部２２）を有する円錐台形状の炭化ケイ素スペーサー１２について説明したが、その形状は、円錐台形状に限られず、成形材料の成形形状やパンチの形状に合わせて、その他の「錐台形状」のもので構成することができる。
　具体的には、小平面部及び大平面部の形状が、例えば四角形等の多角形状である錐台形状により構成することができる。なお、このようなその他の錐台形状の場合においても、小平面部と大平面部との相似比、炭化ケイ素スペーサーの小平面部とパンチの接触面との相似比の関係は、上述した円錐台形状の場合とほぼ同様である。
　（円錐台部及び円柱部を備えるスペーサー）
　上述した円錐台形状の炭化ケイ素スペーサーの代わりに、円錐台部及び円柱部を備える炭化ケイ素スペーサーを用いることにより、円錐台形状の炭化ケイ素スペーサー１２に比べてさらに破壊の発生を抑制することができる。以下、このような円錐台部及び円柱部を備える炭化ケイ素スペーサーについて、より詳細に説明する。
　図３は、炭化ケイ素スペーサー１２’の構成を示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が正面図である。本実施の形態に係る炭化ケイ素スペーサー１２’は、炭化ケイ素を含んで構成されており、径の大きさの異なる２つの円形状の平面部を有する円錐台部、及び円柱部からなっている。より具体的に、図３に示すように、炭化ケイ素スペーサー１２’は、径が小さく面積の小さい平面部である小平面部３１１と、径が大きく面積の大きい平面部である大平面部３１２とを有する円錐台部３１、及び円錐台部における大平面部の直径と略同一の平面部３２１（３２１ａ，３２１ｂ）を有する円柱部３２により構成されている。そして、円錐台部３１における大平面部３１２と、円柱部３２における一方の平面部３２１ａが重なり合い、円錐台部３１と円柱部３２が一体となっている形状を有する。なお、「略同一」とは、同一又は両者の径の差異が相対的に大きい方の径に対して５％以内であることを言う。
　このような炭化ケイ素スペーサー１２’は、円錐台形状の炭化ケイ素スペーサー１２の大平面部２２に、円柱状スペーサー（円柱部３２）がその底面にて連結した形状を有している。そして、炭化ケイ素スペーサーの円錐台部３１における径の小さい小平面部３１１をパンチと接触させるようにすることで、その小平面部３１１における発熱量も大きくなって、パンチとの温度差を小さくすることができる。また、炭化ケイ素スペーサー１２’が、パンチ３１１から離れるに従って径が大きくなる円錐台部３１により、径が大きくなる方向に徐々に発熱量が減少していき、金属スペーサーとの接触面の温度を下げることができる。このように、炭化ケイ素スペーサー１２’においては、円錐台部３１を有していることにより、円錐台形状の炭化ケイ素スペーサー１２と同様の破壊抑制効果が得られる。そしてさらに、円柱部３２を有していることにより、炭化ケイ素スペーサー１２’の強度をより高めることができる。
　なお、円錐台部における小平面部３１１の直径を「ｄｆｓ」とし、大平面部３１２の直径を「ｄｆｌ」とし、また、円錐台部３１の高さを「ｈｆ」としている。また、円柱部３２における平面部の直径を「ｄｃ」とし、また、円柱部３２の高さを「ｈｃ」としている。さらに、「錐台形状」とは、錐体から、頂点を共有し相似に縮小した錐体を取り除いた立体形状をいい、言い換えると、錐体面と、２枚の平行かつ相似である平面とにより囲まれる立体形状をいう。
　本実施の形態においては、図３に示すように、径の大きさの異なる平面部（小平面部３１１、大平面部３１２）を有する円錐台部３１、及び円錐台部３１における大きい平面部（大平面部３１２）の直径と略同一の直径の平面部３２１ａ，３２１ｂを有する円柱部３２を備え、円柱部３２の一方の平面部３２１ａに円錐台部３１の大平面部３１２が重なり合い一体となった形状を有する炭化ケイ素スペーサー１２’を用いる。そして、図４に示すように、その炭化ケイ素スペーサー１２’を、円錐台部における径の小さい小平面部３１１がパンチ１１２側に配置して、その小平面部３１１とパンチ１１２の面とが接触するようにして使用する。
　このように、炭化ケイ素スペーサー１２’として円錐台部３１及び円柱部３２を備えるものを用い、その円錐台部３１における径の小さい小平面部３１１をパンチ１１２と接触させるようにすることで、その小平面部３１１における発熱量も大きくなって、パンチ１１２との温度差を小さくすることができる。また、炭化ケイ素スペーサー１２’が、パンチ１１２から離れるに従って径が大きくなる円錐台部３１により、径が大きくなる方向に徐々に発熱量が減少していき、従来法の円柱形状の炭化ケイ素スペーサー６２を用いた場合と比較して、金属スペーサー１３との接触面の温度を下げることができる。
　したがって、炭化ケイ素スペーサー１２’においては、パンチ１１２との接触面、すなわち円錐台部３１の小平面部３１１が局所的に加熱されることがなく、さらに、その周囲との温度差も極めて小さくなるため、その接触面において凹状に破壊されるといった事態の発生を防ぐことができる。そして、このことにより、放電プラズマ焼結を安定的に行うことができる。なお、炭化ケイ素スペーサー１２’においては、図４に示すように、円柱部３２における平面部３２１ｂが、金属スペーサー１３と接触しており、炭化ケイ素スペーサー１２’と金属スペーサー１３との接触面の面積が大きくなるように構成されていることから、加圧ラム１４から金属スペーサー１３を通じて印加される圧力を分散させるという本来の機能も十分に奏し得る。
　ここで、円錐台部３１の小平面部３１１の直径（ｄｆｓ）としては、特に限定されないが、パンチ１１２の直径（ａ）との比（ｄｆｓ／ａ，以下「相似比」ともいう。）で、１≦ｄｓ／ａ≦１．５の関係を満たすことが好ましい。また、小平面部３１１の直径（ｄｆｓ）は、相似比がｄｆｓ／ａ≦１．４となることが好ましく、ｄｆｓ／ａ≦１．３となることがより好ましく、ｄｆｓ／ａ≦１．２となることがさらに好ましい。このように、小平面部３１１の直径（ｄｆｓ）が、１≦ｄｆｓ／ａの関係にあることによって、炭化ケイ素スペーサー１２’とパンチ１１２との間でずれが生じることを防ぎ、均一に圧力を印加することができる。また、ｄｆｓ／ａ≦１．５の関係にあることによって、その小平面部３１１とその周辺部との温度差をより小さくすることができ、炭化ケイ素スペーサー１２’の破壊をより効果的に防ぐことができる。
　また、円錐台部３１の大平面部３１２の直径（ｄｆｌ）としては、特に限定されないが、小平面部３１１の直径（ｄｆｓ）との比（ｄｆｌ／ｄｆｓ，以下「相似比」ともいう。）で、ｄｆｌ／ｄｆｓ≧１．３であることが好ましく、ｄｆｌ／ｄｆｓ≧１．５であることがより好ましく、ｄｆｌ／ｄｆｓ≧１．８であることがさらに好ましく、ｄｆｌ／ｄｆｓ≧２．０であることが特に好ましい。ｄｆｌ／ｄｆｓ≧１．３であることにより、大平面部３１２の発熱量を減少させ、金属スペーサー１３との接触面の温度を下げることができる。なお、大平面部３１２の直径（ｄｆｌ）の上限値は、特に限定されず、適用する放電プラズマ焼結装置１や金属スペーサー１３の大きさ等に合わせて適宜選択することができる。
　また、上述の例では、円柱部３２の平面部（３２１ａ，２２１ｂ）の直径（ｄｃ）が、円錐台部３１における大平面部３１２の直径（ｄｆｌ）と略同一の例を示したが、円柱部３２における平面部（３２１ａ，３２１ｂ）の直径（ｄｃ）が、円錐台部３１における大平面部３１２における直径（ｄｆｌ）以上の炭化ケイ素スペーサー１２’を用いることもできる。このように、円柱部３２の平面部（３２１ａ，３２１ｂ）の直径（ｄｃ）が、円錐台部３１の大平面部３１２の直径（ｄｆｌ）と同一又はそれ以上であることにより、円錐台部３１において、径が大きくなる方向に徐々に発熱量が減少させる効果を、円柱部３２においても維持することができ、その結果、金属スペーサー１３との接触面の温度を効率的に下げることができる。また、加圧ラム１４から金属スペーサー１３を通じて印加される圧力を分散させることができる。なお、円柱部３２の平面部（３２１ａ，３２１ｂ）の直径（ｄｃ）は、円錐台部３１の大平面部３１２の直径（ｄｆｌ）と略同一であることが好ましい。円柱部３２の平面部（３２１ａ，３２１ｂ）の直径（ｄｃ）が、円錐台部３１の大平面部３１２の直径（ｄｆｌ）と略同一であることにより、円錐台部３１と円柱部３２の境界での破壊発生の可能性を低く抑えることができる。
　円錐台部３１の高さ（ｈｆ）としては、特に限定されないが、２ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、７ｍｍ以上であることがさらに好ましく、１０ｍｍ以上であることが特に好ましい。円錐台部３１の高さ（ｈｆ）が、２ｍｍ以上であることにより、炭化ケイ素スペーサー１２’の強度が向上し、高温、高圧条件であってもより安定的に焼結を行うことができる。なお、円錐台部３１の高さ（ｈｆ）の上限値は、特に限定されず、適用する放電プラズマ焼結装置１の大きさ等に合わせて適宜選択することができる。
　円柱部３２の高さ（ｈｃ）としては、特に限定されないが、２ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、７ｍｍ以上であることがさらに好ましく、１０ｍｍ以上であることが特に好ましい。円柱部３２の高さ（ｈｃ）が、２ｍｍ以上であることにより、炭化ケイ素スペーサー１２’の強度が向上し、高温、高圧条件であってもより安定的に焼結を行うことができる。なお、円柱部３２の高さ（ｈｃ）の上限値は、特に限定されず、適用する放電プラズマ焼結装置１の大きさ等に合わせて適宜選択することができる。
　（その他の錐台部及び柱部を備えるスペーサー）
　上述した実施形態においては、錐台部及び柱部が、円形状の平面部（円錐台部３１の小平面部３１１、円錐台部３１の大平面部３１２、円柱部３２の平面部３２１ａ、３２１ｂ）を有する炭化ケイ素スペーサー１２’について説明したが、それらの平面部の形状は、円形状に限られず、成形材料の成形形状やパンチの形状に合わせて、その他の形状のもので構成することができる。
　具体的には、錐台部の小平面部、錐台部の大平面部及び柱部の平面部の形状が、例えば四角形等の多角形状である形状により構成することができる。なお、このようなその他の錐台形状の場合においても、錐台部の小平面部と大平面部との相似比、柱状部の平面部と錐台部の大平面部との面積比（相似比）、炭化ケイ素スペーサーの小平面部とパンチの接触面との相似比、錐台部の高さと柱部の高さの関係は、上述した円錐台形状の場合と略同様である。
　≪３．放電プラズマ焼結方法≫
　次に、放電プラズマ焼結装置１による焼結方法について説明する。
　（錐台形状のスペーサーを用いた放電プラズマ焼結方法）
　本実施の形態に係る放電プラズマ焼結方法は、シリンダー１１１と、パンチ１１２とを備える放電プラズマ焼結用成形型１１に成形材料Ｍを装入し、加圧ラム１４によりパンチ１１２を加圧しながら成形材料Ｍに対して放電プラズマ焼結を行う方法である。そして、このとき、本実施の形態においては、放電プラズマ焼結用成形型１１のパンチ１１２と、加圧ラム１４との間に、円錐台形状を有する炭化ケイ素スペーサー１２を、その円錐台形状における径の小さい小平面部２１がパンチ１１２側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う（図１参照）。
　このような放電プラズマ焼結方法によれば、円錐台形状の炭化ケイ素スペーサー１２を用い、その小平面部２１をパンチ１１２に接触させるように配置して焼結を行うことで、その接触面における両者の温度の差を小さくすることができ、炭化ケイ素スペーサー１２の破壊を抑制することができる。このことにより、炭化ケイ素スペーサー１２の破壊による焼結不良を防ぎ、焼結処理を安定的に行うことができる。
　なお、円錐台形状ではなく、多角形状を呈した、大きさの異なる２つの平面部を有するような、他の錐台形状の炭化ケイ素スペーサーを用いた場合であっても、同様にして、焼結用成形型におけるパンチと、加圧ラムとの間に、その錐台形状の放電プラズマ焼結用スペーサーを、小平面部がパンチ側となるように配置して焼結を行うようにする。
　放電プラズマ焼結方法の処理条件としては、特に限定されず、例えば、大気条件下において、１０００℃～２０００℃の温度条件（到達温度）で、１００ＭＰａ～１ＧＰａの圧力を印加することによって行うことができる。
　（円錐台部及び円柱部を備えるスペーサーを用いた放電プラズマ焼結方法）
　図４は、円錐台部及び円柱部を備えるスペーサーを用いた放電プラズマ焼結装置の模式図である。このように、上述した円錐台形状の炭化ケイ素スペーサー１２の代わりに、円錐台部及び円柱部を備える炭化ケイ素スペーサー１２’を用いて放電プラズマ焼結装置１’を構成することもできる。また、そして、このとき、放電プラズマ焼結用成形型１１のパンチ１１２と、加圧ラム１４との間に、円錐台部及び円柱部を備える炭化ケイ素スペーサー１２’を、その円錐台部３１における径の小さい小平面部３１１がパンチ１１２側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う。
　なお、錐台部の小平面部、錐台部の大平面部及び柱部の平面部の形状が円状ではなく、例えば多角形状を呈した平面部を有するような、他の形状の炭化ケイ素スペーサーを用いた場合であっても、同様にして、焼結用成形型におけるパンチと、加圧ラムとの間に、その形状の放電プラズマ焼結用スペーサーを、錐台部の小平面部がパンチ側となるように配置して焼結を行うようにする。
　以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
　［実施例１］
　先ず、図２に示すような、２つの平面（小平面部、大平面部）を上下に有する円錐台形状の炭化ケイ素スペーサーを作製した。炭化ケイ素スペーサーにおいて、小平面部の直径（ｄｓ）を１６ｍｍとし、大平面部の直径（ｄｌ）と３０ｍｍとし、高さ（ｈ）を１０ｍｍとした。
　次に、作製した炭化ケイ素スペーサーを用いて、図１に示すような放電プラズマ焼結装置を構成した。その放電プラズマ焼結装置において、成形材料を加圧圧縮するパンチとしては、円柱形状であり、直径（ａ）が１５ｍｍのものを用いた。また、円錐台形状の炭化ケイ素スペーサーは、小平面部がパンチ側に配置されるようにし、その小平面部とパンチと平面とが接触することで圧力が印加されるように構成した。なお、炭化ケイ素スペーサーの小平面部の直径（ｄｓ）とパンチの直径（ａ）とは、その比（ｄｓ／ａ）が１．０７となる。
　このような放電プラズマ焼結装置を用い、成形材料としてアルミナ粉を装入して、加圧条件を１００ＭＰａとし、昇温速度１００℃／分、到達温度１８００℃の焼結温度条件で、放電プラズマ焼結を行った。なお、同一のスペーサーを用いた焼結を「１サイクル」として、２０サイクルの繰り返し試験を行った。
　［比較例１］
　比較例１では、炭化ケイ素スペーサーとして、直径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱形状のスペーサーを用い、到達温度を１２００℃として焼結し行ったこと以外は、実施例１と同様にして試験を行った。
　［比較例２］
　比較例２では、炭化ケイ素スペーサーとして、直径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱形状のスペーサーを用い、到達温度を１４００℃として焼結を行ったこと以外は、実施例１と同様にして試験を行った。
　［比較例３］
　比較例３では、炭化ケイ素スペーサーとして、直径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱形状のスペーサーを用い、到達温度を１６００℃として焼結を行ったこと以外は、実施例１と同様にして試験を行った。
　［比較例４］
　比較例４では、炭化ケイ素スペーサーとして、直径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱形状のスペーサーを用いたこと以外は、実施例１と同様にして試験を行った。
　表１に、実施例１及び比較例１～４の繰り返し試験の結果を示す。表１の結果における破壊発生の評価の欄では、２０サイクルの繰り返し試験において、炭化ケイ素スペーサーに破壊が発生したときのサイクル数を示す。なお、破壊の有無は、炭化ケイ素スペーサーのパンチとの接触面を目視で確認して評価し、その接触面に凹状の損傷が確認された場合を破壊有りとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１では、２０サイクルの繰り返し試験においも、炭化ケイ素スペーサーの破壊は確認されなかった。一方で、実施例１と同じ焼結条件で試験を行った比較例４では、１サイクル目で破壊が生じた。また、到達温度を低い条件とした比較例１～３においても、数サイクルの繰り返しにより、炭化ケイ素スペーサーに破壊が生じた。
　［実施例２～６］
　図３に示すような、円錐台部及び円柱部を備える形状の炭化ケイ素スペーサーを作製した。炭化ケイ素スペーサーにおいて、円錐台部の小平面部の直径（ｄｆｓ）を１６ｍｍ、円錐台部の大平面部の直径（ｄｆｌ）及び円柱部の直径（ｄｃ）を３０ｍｍ、円錐台部の高さ（ｈｆ）及び円柱部の高さ（ｈｃ）を１０ｍｍとした。
　次に、作製した炭化ケイ素スペーサーを用いて、図４に示すような放電プラズマ焼結装置を構成した。その放電プラズマ焼結装置において、成形材料を加圧圧縮するパンチとしては、円柱形状であり、直径（ａ）が１５ｍｍのものを用いた。また、円錐台部及び円柱部を備える炭化ケイ素スペーサーは、円錐台部における小平面部がパンチ側に配置されるようにし、その円錐台部における小平面部とパンチの平面とが接触することで圧力が印加されるように構成した。なお、炭化ケイ素スペーサーの錐台部における小平面部の直径（ｄｆｓ）とパンチの直径（ａ）とは、その比（ｄｆｓ／ａ）が１．０７となる。
　このような放電プラズマ焼結装置を用い、成形材料としてイットリウムアルミニウムガーネット粉を装入して、加圧条件をそれぞれ２００ＭＰａ（実施例２）、２５０ＭＰａ（実施例３）、３００ＭＰａ（実施例４）、３５０ＭＰａ（実施例５）、４００ＭＰａ（実施例６）とし、昇温速度１００℃／分、到達温度１８００℃の焼結温度条件で、放電プラズマ焼結を行った。なお、同一のスペーサーを用いた焼結を「１サイクル」として、２０サイクルの繰り返し試験を行った。
　［比較例５～９］
　比較例５～９では、炭化ケイ素スペーサーとして、直径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱形状のスペーサーを用いたこと以外は、実施例と同様にして試験を行った。
　表２に、実施例２～６及び比較例５～９の繰り返し試験の結果を示す。表１の結果における破壊発生の評価の欄では、２０サイクルの繰り返し試験において、炭化ケイ素スペーサーに破壊が発生したときのサイクル数を示す。表２中「－」で示したのは、２０サイクル繰り返して破壊が発生しなかったことを意味する。なお、破壊の有無は、炭化ケイ素スペーサーのパンチとの接触面を目視で確認して評価し、その接触面に凹状の損傷が確認された場合を破壊有りとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例２～６では、２０サイクルの繰り返し試験においても、炭化ケイ素スペーサーの破壊は確認されなかった。一方で、実施例と同じ焼結条件で試験を行った比較例５～９では、１サイクル目で破壊が生じた。
　１，１’　　放電プラズマ焼結装置
　１１　　放電プラズマ焼結用成形型
　１１１　　シリンダー
　１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ　　パンチ
　１２，１２’　　炭化ケイ素スペーサー
　１３　　金属スペーサー
　１４　　加圧ラム
　２１　　小平面部
　２２　　大平面部
　３１　　円錐台部
　３１１　　小平面部
　３１２　　大平面部
　３２　　柱部
　３２１，３２１ａ，３２１ｂ　　平面部

Claims (16)

  1. 　炭化ケイ素を含み、円錐台形状を有する
    　放電プラズマ焼結用スペーサー。
  2. 　当該放電プラズマ焼結用スペーサーは、径の大きさの異なる２つの平面部を有する円錐台形状であり、
    　放電プラズマ焼結において、
    　シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型における該パンチと、該パンチに圧力を印加する加圧ラムとの間に、前記円錐台形状における径の小さい小平面部が前記パンチ側に配置されて用いられる
    　請求項１に記載の放電プラズマ焼結用スペーサー。
  3. 　前記小平面部の直径（ｄｓ）は、前記パンチの直径（ａ）との比で、
    　　１≦ｄｓ／ａ≦１．５
    　の関係を満たすように構成される
    　請求項２に記載の放電プラズマ焼結用スペーサー。
  4. 　高さ（ｈ）が１０ｍｍ以上である
    　請求項１乃至３いずれか１項に記載の放電プラズマ焼結用スペーサー。
  5. 　炭化ケイ素を含み、錐台形状を有する
    　放電プラズマ焼結用スペーサー。
  6. 　炭化ケイ素を含み、
    　円錐台部と、該円錐台部における大平面部の直径と略同一又はそれ以上の直径の平面部を有する円柱部とを備え、
    　前記円柱部の一方の平面部に前記円錐台部の大平面部が重なり合い一体となった形状を有する
    　放電プラズマ焼結用スペーサー。
  7. 　放電プラズマ焼結において、
    　シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型における該パンチと、該パンチに圧力を印加する加圧ラムとの間に、前記円錐台部の小平面部が該パンチ側に配置されて用いられる
    　請求項６に記載の放電プラズマ焼結用スペーサー。
  8. 　前記円錐台部における小平面部の直径（ｄｆｓ）の直径は、前記パンチの直径（ａ）との比で、
    　　１≦ｄｆｓ／ａ≦１．５
    　の関係を満たすように構成される
    　請求項７に記載の放電プラズマ焼結用スペーサー。
  9. 　前記円錐台部の高さ（ｈｆ）は、２ｍｍ以上である
    　請求項６乃至８のいずれか１項に記載の放電プラズマ焼結用スペーサー。
  10. 　前記円柱部の高さ（ｈｃ）は、２ｍｍ以上である
    　請求項６乃至９のいずれか１項に記載の放電プラズマ焼結用スペーサー。
  11. 　炭化ケイ素を含み、
    　錐台部と、該錐台部における大平面部の形状と略同一の形状の平面部を有する柱部とを備え、
    　前記柱部の一方の平面部に前記錐台部の大平面部が重なり合い一体となった形状を有する
    　放電プラズマ焼結用スペーサー。
  12. 　請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放電プラズマ焼結用スペーサーを備える
    　放電プラズマ焼結装置。
  13. 　シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型に成形材料を装入し、加圧ラムにより該パンチを加圧しながら該成形材料に対して放電プラズマ焼結を行う焼結方法であって、
    　前記焼結用成形型における前記パンチと、前記加圧ラムとの間に、
    　炭化ケイ素を含み、径の大きさの異なる２つの平面部を有する円錐台形状の放電プラズマ焼結用スペーサーを、該円錐台形状における径の小さい小平面部が該パンチ側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う
    　放電プラズマ焼結方法。
  14. 　シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型に成形材料を装入し、加圧ラムにより該パンチを加圧しながら該成形材料に対して放電プラズマ焼結を行う焼結方法であって、
    　前記焼結用成形型における前記パンチと、前記加圧ラムとの間に、
    　炭化ケイ素を含み、大きさの異なる２つの平面部を有する錐台形状の放電プラズマ焼結用スペーサーを、該錐台形状における小平面部が該パンチ側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う
    　放電プラズマ焼結方法。
  15. 　シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型に成形材料を装入し、加圧ラムにより該パンチを加圧しながら該成形材料に対して放電プラズマ焼結を行う焼結方法であって、
    　前記焼結用成形型における前記パンチと、前記加圧ラムとの間に、
    　炭化ケイ素を含み、円錐台部と、該円錐台部における大平面部の直径と略同一又はそれ以上の直径の平面部を有する円柱部とを備え、該円柱部の一方の平面部に該円錐台部の大平面部が重なり合い一体となった形状を有する放電プラズマ焼結用スペーサーを、
    　前記円錐台部の小平面部が前記パンチ側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う
    　放電プラズマ焼結方法。
  16. 　シリンダーと、パンチとを備える焼結用成形型に成形材料を装入し、加圧ラムにより該パンチを加圧しながら該成形材料に対して放電プラズマ焼結を行う焼結方法であって、
    　前記焼結用成形型における前記パンチと、前記加圧ラムとの間に、
    　炭化ケイ素を含み、錐台部と、該錐台部における大平面部の形状と略同一の形状の平面部を有する柱部とを備え、該柱部の一方の平面部に該錐台部の大平面部が重なり合い一体となった形状を有する放電プラズマ焼結用スペーサーを、
    　前記錐台部の小平面部が前記パンチ側となるように配置して放電プラズマ焼結を行う
    　放電プラズマ焼結方法。
PCT/JP2017/024300 2016-07-11 2017-07-03 放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法 WO2018012332A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-136794 2016-07-11
JP2016136794A JP2018008833A (ja) 2016-07-11 2016-07-11 放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法
JP2016227848A JP2018083969A (ja) 2016-11-24 2016-11-24 放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法
JP2016-227848 2016-11-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018012332A1 true WO2018012332A1 (ja) 2018-01-18

Family

ID=60953030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/024300 WO2018012332A1 (ja) 2016-07-11 2017-07-03 放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018012332A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001048659A (ja) * 1999-08-03 2001-02-20 Bridgestone Corp ホットプレス装置、及びこれを用いた炭化ケイ素焼結体の製造方法
JP2004277769A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Kubota Corp 加圧焼結装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001048659A (ja) * 1999-08-03 2001-02-20 Bridgestone Corp ホットプレス装置、及びこれを用いた炭化ケイ素焼結体の製造方法
JP2004277769A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Kubota Corp 加圧焼結装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAKEGAWA, KAZUYUKI ET AL.: "SPS using SiC die", KEY ENGINEERING MATERIALS, vol. 617, 24 June 2014 (2014-06-24), pages 72 - 77, XP055602260, ISSN: 1013-9826, DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.617.72 *
OLEVSKY, EUGENE A. ET AL.: "Fundamental Aspects of Spark Plasma Sintering: 1. Experimental Analysis of Scalability", JOURNAL OF AMERICAN CERAMIC SOCIETY, vol. 95, no. 8, 2 May 2012 (2012-05-02) - 3 August 2012 (2012-08-03), pages 2406 - 2413, XP055602253, ISSN: 0002-7820, DOI: 10.1111/j.1551-2916.2012.05203.x *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guillon et al. Field‐assisted sintering technology/spark plasma sintering: mechanisms, materials, and technology developments
US20070172378A1 (en) Tungsten based sintered compact and method for production thereof
KR102132251B1 (ko) 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법
JP2011041983A (ja) 熱間等方圧加圧容器用装置及び方法
US9689067B2 (en) Method for producing molybdenum target
JP2008095196A (ja) 通電焼結装置
Prakasam et al. Ultrahigh pressure SPS (HP-SPS) as new syntheses and exploration tool in materials science
JP2015209583A (ja) 焼結装置および焼結方法
WO2018012332A1 (ja) 放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法
JP2018008833A (ja) 放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法
JP6475147B2 (ja) 放電プラズマ焼結用成形型及び放電プラズマ焼結方法
Yao et al. Fabrication of ultra-fine grain tungsten by combining spark plasma sintering with resistance sintering under ultra high pressure
JP2018083969A (ja) 放電プラズマ焼結用スペーサー、放電プラズマ焼結装置、及び放電プラズマ焼結方法
JP2017028141A (ja) 焼結磁石製造方法
KR20210059005A (ko) 티탄 봉재, 티탄판 및 그 제조 방법
US3365751A (en) High temperature high pressure apparatus
JP6654210B2 (ja) 焼結用型の作製方法
JP6947625B2 (ja) 焼結磁石の製造方法、ホットプレス用黒鉛型およびホットプレス用黒鉛型の製造方法
JP2018048357A (ja) 放電プラズマ焼結用パンチ、放電プラズマ焼結用成形型、放電プラズマ焼結装置及び放電プラズマ焼結方法
JP2019019026A (ja) 焼結用金型及びその作製方法
JP2015175035A (ja) 円筒型スパッタリングターゲット材の製造方法
JP6337254B2 (ja) 放電プラズマ焼結用型の作製方法
JP2022038259A (ja) 酸化物焼結体の製造方法
CN111405955B (zh) 导电性前端构件及其制造方法
JP4124461B2 (ja) 希土類焼結磁石の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17827462

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17827462

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1