JP2002003276A - 炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料の反応合成 - Google Patents
炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料の反応合成Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単なその場化学反応を利用することによ
り、伝統的方法で得られた複合体と比べて、微細な組織
と高密度、高強度、低弾性率、高破壊靱性を有する炭化
ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造する方法及びその複
合材料を提供する。 【解決手段】 窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその
場化学反応に基づいて合成された、微細な窒化ホウ素粒
子を炭化ケイ素のマトリックスに均一に分散した炭化ケ
イ素−窒化ホウ素複合材料であって、その場化学反応に
必要とされる各成分の混合粉末を、成形、焼結すること
により得られる、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料、及
び前記の材料を製造する方法であって、窒化ケイ素、炭
化ホウ素及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成
分を混合し、必要により、さらに炭化ケイ素、窒化ホウ
素、あるいは窒化ケイ素のうちから選択される１種以上
の成分を添加した粉末を、成形、焼結することからなる
炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料の製造方法。
り、伝統的方法で得られた複合体と比べて、微細な組織
と高密度、高強度、低弾性率、高破壊靱性を有する炭化
ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造する方法及びその複
合材料を提供する。 【解決手段】 窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその
場化学反応に基づいて合成された、微細な窒化ホウ素粒
子を炭化ケイ素のマトリックスに均一に分散した炭化ケ
イ素−窒化ホウ素複合材料であって、その場化学反応に
必要とされる各成分の混合粉末を、成形、焼結すること
により得られる、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料、及
び前記の材料を製造する方法であって、窒化ケイ素、炭
化ホウ素及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成
分を混合し、必要により、さらに炭化ケイ素、窒化ホウ
素、あるいは窒化ケイ素のうちから選択される１種以上
の成分を添加した粉末を、成形、焼結することからなる
炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、その場化学反応に
より得られる、炭化ケイ素−窒化ホウ素又は炭化ケイ素
−窒化ケイ素−窒化ホウ素からなる炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素系複合材料及びその製造方法に関するものであり、
さらに詳しくは、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のそ
の場化学反応を利用して、非常に微細な窒化ホウ素粒子
を炭化ケイ素のマトリックスに均一に分散した炭化ケイ
素−窒化ホウ素系複合材料等を製造し、提供することに
関するものである。本発明は、強度、耐腐蝕性に優れ、
弾性率の低い、新規な材料に関するものであり、耐熱衝
撃材料、耐機械衝撃材料、耐熱材料、耐腐蝕性材料等と
して多くの用途に使用できる材料を提供するものであ
る。
より得られる、炭化ケイ素−窒化ホウ素又は炭化ケイ素
−窒化ケイ素−窒化ホウ素からなる炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素系複合材料及びその製造方法に関するものであり、
さらに詳しくは、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のそ
の場化学反応を利用して、非常に微細な窒化ホウ素粒子
を炭化ケイ素のマトリックスに均一に分散した炭化ケイ
素−窒化ホウ素系複合材料等を製造し、提供することに
関するものである。本発明は、強度、耐腐蝕性に優れ、
弾性率の低い、新規な材料に関するものであり、耐熱衝
撃材料、耐機械衝撃材料、耐熱材料、耐腐蝕性材料等と
して多くの用途に使用できる材料を提供するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】炭化ケイ素は、耐酸化性、耐熱性に優れ
るため、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化ホウ素やホウ化
チタン等を添加剤とした焼結材料が、例えば、米国特許
４３０４８７０等で知られている。
るため、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化ホウ素やホウ化
チタン等を添加剤とした焼結材料が、例えば、米国特許
４３０４８７０等で知られている。
【０００３】これらの材料は、耐酸化性と耐腐蝕性に優
れるため、大気炉用耐熱材料等として使用されており、
さらに性質を改善すれば、使用範囲が広がると期待され
る。特に、窒化ホウ素を添加する場合、得られた複合材
料の耐熱衝撃性が大幅に改善でき、航空機関連部材、ガ
スタービン部材の分野などへの応用が期待される。
れるため、大気炉用耐熱材料等として使用されており、
さらに性質を改善すれば、使用範囲が広がると期待され
る。特に、窒化ホウ素を添加する場合、得られた複合材
料の耐熱衝撃性が大幅に改善でき、航空機関連部材、ガ
スタービン部材の分野などへの応用が期待される。
【０００４】元来、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料
は、既に合成した炭化ケイ素と窒化ホウ素の粉末を機械
的方法で混合して、ホットプレス等により製造されてい
る。しかし、この方法では、窒化ホウ素粉末が粗大であ
れば、得られる複合材料の窒化ホウ素粒子が粗大とな
る。窒化ホウ素は、熱膨張異方性が大きく、界面でき裂
が発生しやすいので、粒子が粗大となると、得られる複
合材料の強度が低下する。したがって、窒化ホウ素粉末
は、微粒であることが好ましいが、そのような粉末は高
価格であり、また、粗い粉末を完全に除去することは困
難である。
は、既に合成した炭化ケイ素と窒化ホウ素の粉末を機械
的方法で混合して、ホットプレス等により製造されてい
る。しかし、この方法では、窒化ホウ素粉末が粗大であ
れば、得られる複合材料の窒化ホウ素粒子が粗大とな
る。窒化ホウ素は、熱膨張異方性が大きく、界面でき裂
が発生しやすいので、粒子が粗大となると、得られる複
合材料の強度が低下する。したがって、窒化ホウ素粉末
は、微粒であることが好ましいが、そのような粉末は高
価格であり、また、粗い粉末を完全に除去することは困
難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記方法の
問題点を解消することが可能な新しい複合材料及びその
製造方法の開発を目標として、その場化学反応によるセ
ラミックス複合材料の製造について鋭意研究を積み重ね
た結果、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその場化学
反応を利用して、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素の混
合粉末を、昇温速度を制御したホットプレスで処理する
ことにより、炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料を製造
することができることを見出した。さらにアルミナ、イ
ットリア等の焼結助剤を添加することにより、気孔のな
い、より緻密な材料を製造することができることを見出
し、これらの知見に基づいて、本発明を完成するに至っ
た。本発明は、その場化学反応により、非常に微細な窒
化ホウ素粒子を均一に炭化ケイ素のマトリックスに分散
した、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造し、提供
することを目的とするものである。また、本発明は、窒
化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその場化学反応を利用
して、炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を
製造し、提供することを目的とするものである。
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記方法の
問題点を解消することが可能な新しい複合材料及びその
製造方法の開発を目標として、その場化学反応によるセ
ラミックス複合材料の製造について鋭意研究を積み重ね
た結果、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその場化学
反応を利用して、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素の混
合粉末を、昇温速度を制御したホットプレスで処理する
ことにより、炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料を製造
することができることを見出した。さらにアルミナ、イ
ットリア等の焼結助剤を添加することにより、気孔のな
い、より緻密な材料を製造することができることを見出
し、これらの知見に基づいて、本発明を完成するに至っ
た。本発明は、その場化学反応により、非常に微細な窒
化ホウ素粒子を均一に炭化ケイ素のマトリックスに分散
した、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造し、提供
することを目的とするものである。また、本発明は、窒
化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその場化学反応を利用
して、炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を
製造し、提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその場化学反
応に基づいて合成された、微細な窒化ホウ素粒子を炭化
ケイ素のマトリックスに均一に分散した炭化ケイ素−窒
化ホウ素複合材料であって、その場化学反応に必要とさ
れる各成分の混合粉末を、成形、焼結することにより得
られる、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料。 （２）少なくとも窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のそ
の場化学反応に基づいて合成された炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素系複合材料であって、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び
炭素のその場化学反応に必要とされる各成分の混合粉末
に、さらに炭化ケイ素、窒化ホウ素、あるいは窒化ケイ
素の粉末を添加した粉末を、成形、焼結することにより
得られる、相組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素又は炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒化ホウ素からなる
炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料。 （３）少なくとも窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のそ
の場化学反応に基づいて合成された炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素複合材料であって、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭
素のその場化学反応に必要とされる各成分の混合粉末
に、さらに炭化ケイ素、あるいは窒化ホウ素の粉末を添
加した粉末を、成形、焼結することにより得られる、相
組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材
料。 （４）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の複合
材料を製造する方法であって、窒化ケイ素、炭化ホウ素
及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成分を混合
し、必要により、さらに炭化ケイ素、窒化ホウ素、ある
いは窒化ケイ素のうちから選択される１種以上の成分を
添加した粉末を、成形、焼結することにより、炭化ケイ
素−窒化ホウ素複合材料、又は炭化ケイ素−窒化ケイ素
−窒化ホウ素複合材料を製造することを特徴とする、炭
化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料の製造方法。
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその場化学反
応に基づいて合成された、微細な窒化ホウ素粒子を炭化
ケイ素のマトリックスに均一に分散した炭化ケイ素−窒
化ホウ素複合材料であって、その場化学反応に必要とさ
れる各成分の混合粉末を、成形、焼結することにより得
られる、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料。 （２）少なくとも窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のそ
の場化学反応に基づいて合成された炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素系複合材料であって、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び
炭素のその場化学反応に必要とされる各成分の混合粉末
に、さらに炭化ケイ素、窒化ホウ素、あるいは窒化ケイ
素の粉末を添加した粉末を、成形、焼結することにより
得られる、相組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素又は炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒化ホウ素からなる
炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料。 （３）少なくとも窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のそ
の場化学反応に基づいて合成された炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素複合材料であって、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭
素のその場化学反応に必要とされる各成分の混合粉末
に、さらに炭化ケイ素、あるいは窒化ホウ素の粉末を添
加した粉末を、成形、焼結することにより得られる、相
組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材
料。 （４）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の複合
材料を製造する方法であって、窒化ケイ素、炭化ホウ素
及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成分を混合
し、必要により、さらに炭化ケイ素、窒化ホウ素、ある
いは窒化ケイ素のうちから選択される１種以上の成分を
添加した粉末を、成形、焼結することにより、炭化ケイ
素−窒化ホウ素複合材料、又は炭化ケイ素−窒化ケイ素
−窒化ホウ素複合材料を製造することを特徴とする、炭
化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料の製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明についてさらに詳細
に説明する。本発明は、上述のように、窒化ケイ素、炭
化ケイ素及び炭素のその場化学反応に基づいて、非常に
微細な窒化ホウ素粒子を均一に炭化ケイ素のマトリック
スに分散した、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造
し、提供するものである。すなわち、本発明は、微細な
窒化ホウ素粒子をその場化学反応で均一に分散させるこ
とにより、得られる炭化ケイ素−室化ホウ素複合材料の
強度を低下させることなく、破壊靱性を向上させるとと
もに、弾性率を大幅に低下させることを実現したもので
ある。
に説明する。本発明は、上述のように、窒化ケイ素、炭
化ケイ素及び炭素のその場化学反応に基づいて、非常に
微細な窒化ホウ素粒子を均一に炭化ケイ素のマトリック
スに分散した、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造
し、提供するものである。すなわち、本発明は、微細な
窒化ホウ素粒子をその場化学反応で均一に分散させるこ
とにより、得られる炭化ケイ素−室化ホウ素複合材料の
強度を低下させることなく、破壊靱性を向上させるとと
もに、弾性率を大幅に低下させることを実現したもので
ある。
【０００８】さらに詳細に説明すると、本発明は、次の
化学反応： Ｓｉ3 Ｎ4 ＋Ｂ4 Ｃ＋２Ｃ＝３ＳｉＣ＋４ＢＮ に基づいて、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造す
るものである。本発明において、窒化ケイ素、炭化ケイ
素及び炭素のその場化学反応に基づいて合成される複合
材料とは、上記化学反応に基づいて合成される複合材料
を意味するものとして定義されるものである。この化学
反応により得られる相組成は、炭化ケイ素４６．２９ｖ
ｏｌ％、窒化ホウ素５３．７１ｖｏｌ％である。この場
合、窒化ケイ素の添加量を、この化学量論組成より多め
に、すなわち、過剰に添加すると、炭化ケイ素−窒化ケ
イ素−窒化ホウ素の複合材料となる。本発明では、窒化
ケイ素の添加量を、上記化学反応の化学量論組成より過
剰に添加することにより、炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒
化ホウ素複合材料を作製することができる。
化学反応： Ｓｉ3 Ｎ4 ＋Ｂ4 Ｃ＋２Ｃ＝３ＳｉＣ＋４ＢＮ に基づいて、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造す
るものである。本発明において、窒化ケイ素、炭化ケイ
素及び炭素のその場化学反応に基づいて合成される複合
材料とは、上記化学反応に基づいて合成される複合材料
を意味するものとして定義されるものである。この化学
反応により得られる相組成は、炭化ケイ素４６．２９ｖ
ｏｌ％、窒化ホウ素５３．７１ｖｏｌ％である。この場
合、窒化ケイ素の添加量を、この化学量論組成より多め
に、すなわち、過剰に添加すると、炭化ケイ素−窒化ケ
イ素−窒化ホウ素の複合材料となる。本発明では、窒化
ケイ素の添加量を、上記化学反応の化学量論組成より過
剰に添加することにより、炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒
化ホウ素複合材料を作製することができる。
【０００９】上記化学反応の各成分の混合粉末に、さら
に炭化ケイ素、あるいは窒化ホウ素の粉末を添加するこ
とにより、相組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素複合材料を製造することができる。また、炭化ケイ
素粉末、あるいは窒化ホウ素、あるいは窒化ケイ素粉末
を添加することにより、任意な相組成を有する炭化ケイ
素−窒化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造することが
できる。
に炭化ケイ素、あるいは窒化ホウ素の粉末を添加するこ
とにより、相組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホ
ウ素複合材料を製造することができる。また、炭化ケイ
素粉末、あるいは窒化ホウ素、あるいは窒化ケイ素粉末
を添加することにより、任意な相組成を有する炭化ケイ
素−窒化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造することが
できる。
【００１０】本発明では、基本的には、窒化ケイ素、炭
化ホウ素及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成
分を混合し、これを成形、焼結するが、この場合、必要
により、各成分の混合粉末に、さらに炭化ケイ素、窒化
ホウ素、あるいは窒化ケイ素のうちから選択される１種
以上の成分を添加した粉末を、成形、焼結することによ
り、相組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホウ素複
合材料、又は炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒化ホウ素複合
材料を製造することができる。
化ホウ素及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成
分を混合し、これを成形、焼結するが、この場合、必要
により、各成分の混合粉末に、さらに炭化ケイ素、窒化
ホウ素、あるいは窒化ケイ素のうちから選択される１種
以上の成分を添加した粉末を、成形、焼結することによ
り、相組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホウ素複
合材料、又は炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒化ホウ素複合
材料を製造することができる。
【００１１】本発明において、好適には、材料の窒化ケ
イ素として、例えば、平均粒径０．５μｍのα型窒化ケ
イ素粉末が使用でき、炭化ホウ素として、例えば、平均
粒径１μｍの炭化ホウ素粉末が使用でき、炭化ケイ素と
して、例えば、平均粒径０．６μｍのα型炭化ケイ素粉
末が使用でき、炭素として、例えば、平均粒径０．０１
μｍの炭素粉末が使用できるが、これらに制限されるも
のではない。これらの材料は、ボールミルにより混合
し、混合粉末とする。この混合粉末をホットプレスする
ことにより、適宜の形状に成形、焼結する。このホット
プレスは、好適には、例えば、窒化ケイ素、炭化ホウ素
及び炭素のその場化学反応を利用して、アルゴンガスな
どの不活性ガス雰囲気において、１０〜５０ＭＰａの圧
力で行うのが好ましい。
イ素として、例えば、平均粒径０．５μｍのα型窒化ケ
イ素粉末が使用でき、炭化ホウ素として、例えば、平均
粒径１μｍの炭化ホウ素粉末が使用でき、炭化ケイ素と
して、例えば、平均粒径０．６μｍのα型炭化ケイ素粉
末が使用でき、炭素として、例えば、平均粒径０．０１
μｍの炭素粉末が使用できるが、これらに制限されるも
のではない。これらの材料は、ボールミルにより混合
し、混合粉末とする。この混合粉末をホットプレスする
ことにより、適宜の形状に成形、焼結する。このホット
プレスは、好適には、例えば、窒化ケイ素、炭化ホウ素
及び炭素のその場化学反応を利用して、アルゴンガスな
どの不活性ガス雰囲気において、１０〜５０ＭＰａの圧
力で行うのが好ましい。
【００１２】この場合、好適には、さらにアルミナ、イ
ットリア、マグネシア、イッテルビア、ジルコニア、シ
リカ、ルテチア、セリア、スカンジアなどの焼結助剤を
添加することができ、これにより、気孔のない、緻密な
複合材料が得られる。本発明では、窒化ケイ素、炭化ホ
ウ素及び炭素のその場化学反応を利用して、各成分の混
合粉末を成形、焼結することにより、炭化ケイ素−窒化
ホウ素複合材料を合成するので、簡単な操作で、非常に
微細な窒化ホウ素粒子を均一に炭化ケイ素のマトリック
スに分散した炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造す
ることができる。
ットリア、マグネシア、イッテルビア、ジルコニア、シ
リカ、ルテチア、セリア、スカンジアなどの焼結助剤を
添加することができ、これにより、気孔のない、緻密な
複合材料が得られる。本発明では、窒化ケイ素、炭化ホ
ウ素及び炭素のその場化学反応を利用して、各成分の混
合粉末を成形、焼結することにより、炭化ケイ素−窒化
ホウ素複合材料を合成するので、簡単な操作で、非常に
微細な窒化ホウ素粒子を均一に炭化ケイ素のマトリック
スに分散した炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を製造す
ることができる。
【００１３】
【作用】従来、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料は、既
に合成した炭化ケイ素と窒化ホウ素の粉末を機械的方法
で混合して、ホットプレス等により処理して製造されて
いるが、窒化ホウ素粉末が粗大であれば、得られる複合
材料の窒化ホウ素粒子が粗大となり、複合材料の強度が
低下する。しかし、微粒な窒化ホウ素粉末は高コストで
あり、また、粗い粉末を完全に除去することは技術的に
難しい。本発明の、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素の
その場化学反応を利用した方法によれば、非常に微細な
窒化ホウ素粒子を炭化ケイ素のマトリックスに均一に分
散した炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を簡単な操作で
製造することができるので、炭化ケイ素−窒化ホウ素複
合材料の強度を低下させることなく、破壊靱性の向上と
弾性率の大幅な低下を達成することができる。これによ
り、高い性能を有する炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合体
を低コストで製造することができる。
に合成した炭化ケイ素と窒化ホウ素の粉末を機械的方法
で混合して、ホットプレス等により処理して製造されて
いるが、窒化ホウ素粉末が粗大であれば、得られる複合
材料の窒化ホウ素粒子が粗大となり、複合材料の強度が
低下する。しかし、微粒な窒化ホウ素粉末は高コストで
あり、また、粗い粉末を完全に除去することは技術的に
難しい。本発明の、窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素の
その場化学反応を利用した方法によれば、非常に微細な
窒化ホウ素粒子を炭化ケイ素のマトリックスに均一に分
散した炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料を簡単な操作で
製造することができるので、炭化ケイ素−窒化ホウ素複
合材料の強度を低下させることなく、破壊靱性の向上と
弾性率の大幅な低下を達成することができる。これによ
り、高い性能を有する炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合体
を低コストで製造することができる。
【００１４】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定される
ものではない。実施例 （１）原料組成 本実施例では、表１に示す原料組成の各成分粉末を用い
て、試験を行った。 （２）方法 本発明及び比較例の材料としては、前記の原料組成の各
成分粉末を混合し、ホットプレス等のこれまで知られて
いる成形、焼結法で製造した。例えば、表１のＢ５５で
は、約６０ｗｔ％の窒化ケイ素、２４ｗｔ％の炭化ホウ
素、１０ｗｔ％の炭素、４ｗｔ％のアルミナと２ｗｔ％
のイットリアを混合し、２０００℃、１時間でホットプ
レスを行い、気孔のない、緻密な材料を得た。 （３）結果 その強度、弾性率、破壊靱性値を、それぞれＪＩＳ Ｒ
１６０１に定める３点曲げ強さ試験方法、ＪＩＳ Ｒ１
６０２に定める超音波パルス法、ＪＩＳ Ｒ１６０７に
定めるＩＦ法で測定した結果、３点曲げ強さ約３５０Ｍ
Ｐａ、弾性率１０７ＧＰａ、破壊靱性値６．７ＭＰａｍ
1/2 の値を得た。この実施例を表１のＢ５５に、また、
上記方法と同様に試験したその他の実施例を表１に示
す。
明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定される
ものではない。実施例 （１）原料組成 本実施例では、表１に示す原料組成の各成分粉末を用い
て、試験を行った。 （２）方法 本発明及び比較例の材料としては、前記の原料組成の各
成分粉末を混合し、ホットプレス等のこれまで知られて
いる成形、焼結法で製造した。例えば、表１のＢ５５で
は、約６０ｗｔ％の窒化ケイ素、２４ｗｔ％の炭化ホウ
素、１０ｗｔ％の炭素、４ｗｔ％のアルミナと２ｗｔ％
のイットリアを混合し、２０００℃、１時間でホットプ
レスを行い、気孔のない、緻密な材料を得た。 （３）結果 その強度、弾性率、破壊靱性値を、それぞれＪＩＳ Ｒ
１６０１に定める３点曲げ強さ試験方法、ＪＩＳ Ｒ１
６０２に定める超音波パルス法、ＪＩＳ Ｒ１６０７に
定めるＩＦ法で測定した結果、３点曲げ強さ約３５０Ｍ
Ｐａ、弾性率１０７ＧＰａ、破壊靱性値６．７ＭＰａｍ
1/2 の値を得た。この実施例を表１のＢ５５に、また、
上記方法と同様に試験したその他の実施例を表１に示
す。
【００１５】
【表１】
【００１６】比較例 比較例として、表１にＢ０、炭素５５及び炭素２５の例
を示す。これらのうち、炭化ケイ素と窒化ホウ素の混合
粉末のホットプレス焼結体は、３点曲げ強さ約２５０Ｍ
Ｐａ、破壊靱性５ＭＰａｍ1/2 であり、各実施例の値と
比較して著しく低いことがわかる。
を示す。これらのうち、炭化ケイ素と窒化ホウ素の混合
粉末のホットプレス焼結体は、３点曲げ強さ約２５０Ｍ
Ｐａ、破壊靱性５ＭＰａｍ1/2 であり、各実施例の値と
比較して著しく低いことがわかる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、窒化ケ
イ素、炭化ホウ素及び炭素のその場化学反応に基づい
て、各成分の混合粉末を、成形、焼結することにより得
られる炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料、及びその製造
方法に係るものであり、本発明によれば、１）非常に微
細な窒化ホウ素粒子を炭化ケイ素のマトリックスに均一
に分散した炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料を製造
し、提供することができる、２）窒素ケイ素、炭化ホウ
素と炭素のその場反応を利用して、各成分粉末を混合
後、ホットプレスを行うことにより、簡単な工程で、室
温で高強度、低弾性率で、高い破壊靱性を有する炭化ケ
イ素−窒化ホウ素系複合材料を得ることができる、３）
高い性能を有する窒化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料を
低コストで製造することができる、という格別の効果が
奏される。
イ素、炭化ホウ素及び炭素のその場化学反応に基づい
て、各成分の混合粉末を、成形、焼結することにより得
られる炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料、及びその製造
方法に係るものであり、本発明によれば、１）非常に微
細な窒化ホウ素粒子を炭化ケイ素のマトリックスに均一
に分散した炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料を製造
し、提供することができる、２）窒素ケイ素、炭化ホウ
素と炭素のその場反応を利用して、各成分粉末を混合
後、ホットプレスを行うことにより、簡単な工程で、室
温で高強度、低弾性率で、高い破壊靱性を有する炭化ケ
イ素−窒化ホウ素系複合材料を得ることができる、３）
高い性能を有する窒化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料を
低コストで製造することができる、という格別の効果が
奏される。
Claims (4)
- 【請求項１】 窒化ケイ素、炭化ホウ素及び炭素のその
場化学反応に基づいて合成された、微細な窒化ホウ素粒
子を炭化ケイ素のマトリックスに均一に分散した炭化ケ
イ素−窒化ホウ素複合材料であって、その場化学反応に
必要とされる各成分の混合粉末を、成形、焼結すること
により得られる、炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料。 - 【請求項２】 少なくとも窒化ケイ素、炭化ホウ素及び
炭素のその場化学反応に基づいて合成された炭化ケイ素
−窒化ホウ素系複合材料であって、窒化ケイ素、炭化ホ
ウ素及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成分の
混合粉末に、さらに炭化ケイ素、窒化ホウ素、あるいは
窒化ケイ素の粉末を添加した粉末を、成形、焼結するこ
とにより得られる、相組成を任意に調整した炭化ケイ素
−窒化ホウ素又は炭化ケイ素−窒化ケイ素−窒化ホウ素
からなる炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料。 - 【請求項３】 少なくとも窒化ケイ素、炭化ホウ素及び
炭素のその場化学反応に基づいて合成された炭化ケイ素
−窒化ホウ素複合材料であって、窒化ケイ素、炭化ホウ
素及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成分の混
合粉末に、さらに炭化ケイ素、あるいは窒化ホウ素の粉
末を添加した粉末を、成形、焼結することにより得られ
る、相組成を任意に調整した炭化ケイ素−窒化ホウ素複
合材料。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の複
合材料を製造する方法であって、窒化ケイ素、炭化ホウ
素及び炭素のその場化学反応に必要とされる各成分を混
合し、必要により、さらに炭化ケイ素、窒化ホウ素、あ
るいは窒化ケイ素のうちから選択される１種以上の成分
を添加した粉末を、成形、焼結することにより、炭化ケ
イ素−窒化ホウ素複合材料、又は炭化ケイ素−窒化ケイ
素−窒化ホウ素複合材料を製造することを特徴とする、
炭化ケイ素−窒化ホウ素系複合材料の製造方法。
Priority Applications (3)
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| JP2000180931A JP3607939B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料の反応合成 |
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2000180931A JP3607939B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料の反応合成 |
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|---|---|
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ID=18681929
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|---|---|---|---|
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| JP2008222497A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Osaka Univ | 複合粉末および複合材料ならびにそれらの製造方法、 |
| CN102821898A (zh) * | 2010-10-27 | 2012-12-12 | 住友电工硬质合金株式会社 | 立方氮化硼烧结体和立方氮化硼烧结体工具 |
| WO2015003508A1 (zh) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 高绝缘碳化硅/氮化硼陶瓷材料及其制备方法 |
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| JP2015087922A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 富士フイルム株式会社 | 医療機器の修理情報管理装置とその動作方法及び制御プログラム、並びに修理情報管理システム |
| CN117303912A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-12-29 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种氮化硅复合材料及其制备方法、一种密封环及其制备方法 |
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| US20060084566A1 (en) * | 2004-10-19 | 2006-04-20 | General Electric Company | Multiphase ceramic nanocomposites and method of making them |
| US7166550B2 (en) * | 2005-01-07 | 2007-01-23 | Xin Chen | Ceramic composite body of silicon carbide/boron nitride/carbon |
| US7871947B2 (en) * | 2007-11-05 | 2011-01-18 | Milliken & Company | Non-woven composite office panel |
| WO2009152432A1 (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Volume-change resistant silicon oxy-nitride or silicon oxy-nitride and silicon nitride bonded silicon carbide refractory |
| US9446989B2 (en) | 2012-12-28 | 2016-09-20 | United Technologies Corporation | Carbon fiber-reinforced article and method therefor |
| US9732005B2 (en) | 2014-04-07 | 2017-08-15 | United Technologies Corporation | Method of forming in-situ boron nitride for ceramic matrix composite environmental protection |
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| US4135938A (en) * | 1977-03-31 | 1979-01-23 | The Carborundum Company | High density thermal shock resistant sintered silicon carbide |
| US4701427A (en) * | 1985-10-17 | 1987-10-20 | Stemcor Corporation | Sintered silicon carbide ceramic body of high electrical resistivity |
| JPH03150267A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-26 | Eagle Ind Co Ltd | 炭化ケイ素質摺動材 |
| JP3150267B2 (ja) | 1995-03-31 | 2001-03-26 | ティーディーケイ株式会社 | 光記録媒体 |
| JP4312293B2 (ja) * | 1999-03-16 | 2009-08-12 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 炭化珪素系セラミック複合材料とその製造方法 |
-
2000
- 2000-06-16 JP JP2000180931A patent/JP3607939B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-27 US US09/747,939 patent/US20020016248A1/en not_active Abandoned
-
2003
- 2003-06-02 US US10/449,770 patent/US6764974B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2006076858A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 複合セラミックス |
| JP2008222497A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Osaka Univ | 複合粉末および複合材料ならびにそれらの製造方法、 |
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| US20030211930A1 (en) | 2003-11-13 |
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