JPH013066A - セラミック複合材料の焼結体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミック材料及びその製造方法に関する。こ
の材料は工業技術用のセラミック材料又は金属切削の工
具としての例外なく良好な特性を有するものである。特
に、本発明は耐序耗性とタフネスが好ましい微細構造と
相組織によって増大しているアルミナ基材料に関する。

クロム含有を目とジルコニアと組合された耐火硬質成分
の添加が好ましい特性のための基礎となっている。

材料工学上の幾つかの最近の向上はぐんと機械的特性を
向上させたセラミックを製造することを可能にした。こ
れは、熱抵抗、腐蝕や浸食の抵抗及び軽量等の優れた特
性との組合せで、セラミックを、モータ部品、熱交換器
、金属切削工具、ベアリング等の新な用途に適用して有
益なものにしている。高性能材料としてのセラミックの
能力は非常に大きなものと評価されている。セラミック
材料の一般的に良好な物理的特性は工学、宇宙、海洋、
電子及びバイオの産業において必要な材料の急増する需
要に合致する可能性を与えるものである。新な分野での
一段と高まっている需要に合致する可能性とは別に、高
性能セラミックの導入は既存の構造物の材料に代替する
に適したものであり得る。

セラミック材料の特殊な特性を長期的視野から使用出来
る応用分野は内燃機関のような高温技術分野への応用で
ある。この種の高熱分野では、非常に大きな量のエネル
ギーが一層高作業温度とそれに関連した高効率の可能性
によって実現され得る。セラミック成分の使用にとって
重要な他のファクターは一段と軽量化の出来ることにあ
る。セラミック材料の耐摩耗分野への適用はセラミック
の耐摩耗、耐腐蝕の抵抗の利用にある。特に、金属切削
工具としての使用を挙げ得る。それに加え、化学工業の
高腐蝕性環境におけるポンプ等のベアリングやシール等
としてアルミナ等のセラミック材料が既に重要な役割、
機能を果している。多大な精力がセラミック材料の機械
的特性の向上のためになされており、研究室やパイロッ
トスケールでの試験では非常に有望な成果を得ている。

多くの材料において、５００ＭＰａより大なるレベルの
曲げ強度が報告されている。セラミック材料の圧縮強度
は一般に非常に大きい。

セラミック材料は原子の結合エネルギーから決まる高い
理論強度を示す。しかし、これは今日の実用に合ってい
ない。セラミック工業材料のもっと一般的な使用にとっ
ての、難点は材料のもろさにある。このもろさは強度デ
ータに消散する傾向と共に過大負荷と熱衝撃に過大に敏
感な結果となる。

セラミック材料のもろさとそれに関係する低破壊しん性
に対処する方法は所謂強化メカニズム（応力誘起相変換
、マイクロクランク強化及び偏寄強化）と繊維強化（セ
ラミック母材にセラミックファイバやウィスカーの混入
）の使用である。

別の方法には、このセラミック複合材料の破壊しん性レ
ベルをセラミック炭化物ともろいスチールのレベルに近
づけることである。最も注目されているセラミック材料
はＡ　ｌ　２０３　、　Ｚｒ０ｔ　、　Ｓｉ３Ｎ４又は
ＳｉＣに基づく組成物である。

今日のもう１つの問題は再現性に劣ることである。これ
もセラミック材料のもろさと低破壊しん性に関係してい
る。これは結果として最大許容欠陥サイズ（マイクロク
ランク、気孔、大きなグレンや結晶）を金属の１００１
１Ｉｎ以上のサイズに対し、１０〜２０Ｉｎｎという小
さいサイズに抑えざるを得ない。

これは原材料の純度と外物粒子の無いこと及びにこの種
欠陥を招来しないための製造工程に対する需要を極めて
大きくしている。

更に、セラミック焼結体は機械加工で、強度の決定の尺
度となり得る表面に損傷が生じる。

もろさに起因して、セラミック材料は一般にその性質上
非鍛造性のものである、即ち単一の欠陥（最弱リンク）
が破壊を引き起こす。セラミック切削材料の破壊しん性
は極めて重要である。従来のモノリシックセラミック材
料は原則的には比較的低い破壊しん性を、ＺｒＯ□や部
分安定化ＺｒＯ，の存在する組成物の場合を例外として
、有している。

ＺｒＯ□の正方晶系変態はち密焼結セラミック体中に、
又は小量のＹｚＯ：ｔ　、　ＭｇＯ及び／或いはＣａＯ
をＺｒＯ，に焼結前に添加して成る複合物において、準
安定形に維持される。ＳｉＣとＡ　ｌ　２０：Ｉ等のモ
ノリシック材料は、他方で３〜５ＭＰａｍ””の低破壊
しん性と２００〜５００ＭＰａレベルの強度を有してい
る。金属切削用のアルミナ基セラミック切削工具は極端
に良好な化学安定性に特長があり、従って酸化や化学的
溶解による摩耗を被ることなくチソプフォーミング工作
を高速度で行うのに使用することが出来る。純粋なアル
ミナ材料の使用にとっての厳しい制約は、機械的衝撃に
この材料が敏感であることであり、この敏感さがフライ
ス加工等の断続切削作業のための有用性を減じてしまう
。

セラミック材料の破壊しん性が繊維やウィスカーを混入
することで著しく改良されることはよく知られている。

ウィスカーは直径５廂以下、多くの場合２−以下の非常
に細い毛様単一結晶を一般には意味している。ファイバ
材料は常に多結晶であり、原則として５馳以上の直径で
ある。例えば、これまでの文献には、へβ２０．母材中
の細いＳｉｃウィスカーが倍加した破壊しん性、−段と
優れた破壊強度及び倍以上の信頼性等の非常に好ましい
効果を充分な量のウィスカーの添加で以ってどうして得
られるのかについて充分な説明が為されている。しかし
、ＳｉＣウィスカー強化アルミナ材料では、高度の材料
特性を利用するがために要求される高密度にち密化する
ことは難しい。

無加圧、焼結方法は小量のＳｉＣウィスカーを添加する
場合に用いられるが、これは最適の補強をもたらすもの
ではない。この添加量が多くなれば、それだけもっと高
価につくホットプレス或いはホット均衡プレスを適用し
なければならない。

これらの改良は、機械的性能が限界要因とされていて、
アルミナのようなセラミック母材の多くの利点が利用出
来ない多くの分野への適用の可能性の門戸を開いている
。この種の重要な応用にはセラミックを切削加工、例え
ば旋削、フライス、穿削（ドリル）等に使用することで
ある。また内燃機関やガスタービンのような高温分野の
適用にも、改良された性能が新しい可能性の門戸を開い
ている。

アルミナ基セラミック材料に硬質構成要素の粒子を混入
すると好ましい効果、即ち耐摩耗性が現われる。例えば
、アルミナにＴｉＣやＴｉＮを添加すると、特定の金属
切削加工用のインデキシャブル切削インサートとして極
めて良好な特性を備えた材料を生み出す。

製造のためめ限界要因は、耐火硬質成分相が、粒子やフ
ァイバ形状の如何に依らず、ホン１〜プレスのような特
殊な方法を用いずには最適な効果を得るために望まれる
体積フラクションで高密度に焼結することは不可能であ
る。このホットプレスは高価な技術であり、複雑な外形
の焼結物の製造には限界がある。

本発明者はアルミナに金属酸化物を添加し、この添加が
焼結性と構造とにどのように影響するのかを長期に亘っ
て研究して来た。その結果、大半の金属酸化物は悪影舌
があることが判明した。例えば、低密度やアルミナ上の
異常グレン成長が生じる。１例を挙げれば、本発明者は
、不活性ガス雰囲気での焼結時にアルミナへの酸化クロ
ム（ＣｒｚＯ＋）の添加だけがグレンの異常成長を促す
ことを発見した。しかし、本発明は周期律表のＴＶＢ。

ＶＢ又はＶＩＢ族の元素の適当な組合せと共にアルミナ
に酸化クロムを添加すると、上記のようなグレン異常成
長のような悪い挙動を呈しないという驚くべき事実を発
見した。その代り、極めて微細なグレンの均−且つち密
な複合物が得られた。本発明者はこの複合物が硬度と化
学的安定性が非常に高いと共に格段に増大したタフネス
挙動を示すことを発見した。タフネスの増大が硬質材を
ファイバ形態で、例えばＺｒＯ□の存在下でアルミナに
ＴｉＮやＴｉＣのウィスカーを添加し且つクロムの添加
量が２　ｗ、　ｔ、％〜１０ｗ、ｔ、％であるときに、
生じると特に断言することが出来る。切削工具材として
この複合物を試験した結果、これは非常に良好な挙動を
呈した。

更に、別の実験によれば、Ｃｒｚ０３以外のＩＶＢ。

ＶＢ又はＶＩＢ族の元素の酸化物を少量、好ましくは当
該族の元素の炭化物、窒化物、又はほう化物等の硬質耐
火化合物と共に添加することによりアルミナ基複合物は
一層容易に焼結することが出来た。酸化物は、多かれ少
かれ、グレン境界にある液相を介してオキシカーバイド
のような相を生成する反応により焼結助勢するようにみ
える。このようにして、複合物材料の無加圧焼結が可能
となった。しかし、加熱中に１つの酸化物に分解する酸
化クロムやクロム化合物によって得られたような良好な
効果は見当らなかった。

１つがクロミアである異なる酸化物と硬質成分を組合せ
ることにより、必要な特性を持ったセラミック複合物材
料が要望通りに得られる。例えば、約７％の酸化クロム
、２％のジルコニア及び３０％の窒化チタン−炭化チタ
ン混合物をアルミナに添加したものから、窒素の保護雰
囲気の下での１６００℃の無加圧焼結により注目に価す
る複合物材料が得られた。そのビッカース硬度はアルミ
ナセラミックよりも優れており、又破壊しん性は著しく
増大していた。この材料はち密で約１１ｒｍ又はそれ以
下の微細なグレン状であり、且つ優れた切削工具挙動を
呈した。殆んど焼結スキン（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇｓｋｉ
ｎ）は見当らなかった。この種の表面領域は通常高温処
理のときに雰囲気と焼結体の間の望ましくない反応によ
り生起する。従って、複雑な外形は低温下で最終的に形
成され、全熱又は殆んど研磨や後形成処理を必要としな
い。比較として、アルミナに７％の酸化クロムだけ又は
７％酸化クロムと２％Ｚｒ０ｇを添加したものは、１６
００’Ｃより低い焼結温度ではち密な材料は得られない
′し、これより高い温度では異常グレン成長をもたらす
。

本発明者は、一連の実験をして、ＴｉＮ及び／或いはＴ
ｉＣの硬質成分を含有するアルミナ材料の微細構造に及
ぼす影舌をＺｒＯ２とＣｒｚＯ＋の添加量を変えて研究
した。電子マイクロプローブ分析はＣｒ２Ｏ。

の添加による微細構造への幾つかの驚くべき正の（有益
な）効果を明らかにした。ＺｒＯ２のみの添加では、焼
結材料の密度に関し小さな正効果が注目され得るが、な
お非常に高い約１８００℃の焼結温度を必要とする。得
られた構造は２〜４陶の粗いグレン状であり、添加Ｚｒ
Ｏ□は非均質のチタン−ジルコニウム相（Ｔｉ　、　Ｚ
ｒ（Ｃ，Ｎ、Ｏ）のタイプ）を生成している硬質成分と
反応するか、或いは不活性酸化物相に変換している、即
ち活性の準安定正方晶系の変態に留っていなかった。

破壊しん性の測定値は低い値であった。ＣｒｚＯ：＋を
ＺｒＯ２と共に添加したものは、前述したように、焼結
温度を約１６００℃に低下させることが出来たし、それ
でもなお密度は非常に高い値であった。この場合、１−
より小さい非常に微細なグレン状の微細構造が得られた
。添加したＺｒＯ２は更には反応せず、その構造中で正
方晶系を高度に維持していた。

原料から来るＳｉ　とその他の不純物が非常に小量の結
晶相の中で冨むことになり高温特性を特に劣化せしめる
ものとして知られているガラス状フィルムとして残留し
ないので、ＣｒｚＯ３の添加はグレン境界を一層純化す
るように思われる。クロム含有材料に関する測定はこの
材料がＨＶ　１　＞１９００の高硬度とＫ　ｒｃ　＞　
５　ＭＰａｍ””の顕著に高い破壊しん性とを併せ有す
ることを示していた。

本発明は、従って、アルミナに基づく並はづれた特性を
備えた材料に関する。この本発明の材料は耐火硬質成分
の添加により得られる利点を向上させた破壊しん性と組
合せるものである。微細構造と相組成の好ましい選択に
よってアルミナ基公知組成物より優れた特性の組合せが
得られた。本発明の他の面は、所謂無加圧焼結によりこ
の種の優れた材料を製造する方法である。

この新規な複合物材料は幾つかの利点が得られる程度に
低い温度で焼結することが出来る。−層微細なグレン状
微細構造は一段と向上した機械的特性を与える。変換強
じん化メカニズムによってセラミ・ツク複合物のタフネ
スを大きく向上させるジルコニアやハフニアは他の不活
性化合物に変換されることなく添加され得る。代表的な
ものとしていえば、ジルコニアやハフニアの添加と窒素
の保護雰囲気下で一層高い温度で焼結することにより、
これらの化合物は良好な特性を劣化させるオキシ窒化物
や窒化物に変換される。

添加したＺｒＯ□、　ｕｒｏｚ又は部分安定化ジルコニ
アを低い温度において焼結材料中で準安定正方晶系の変
態として高度に留まっていることは重要なことである。

正方晶系のＺｒ０ｚの相対量はＸ線回折分析により決る
値としての７０％より高い。Ｚｒ０ｚの総量は２〜１６
ｗ、ｔ、％で、好ましくは２〜１Ｏ−０ｚ１％である。

炭化物、窒化物又はホウ化物等の耐火材料は、特に５〜
５０ｗ、ｔ、％、好ましくは１０〜４ｏ匈、ｔ１％でア
ルミナ組成物に含有されるのが妥当である。この種材料
は単独、組合、又は混合結晶、例えばチタン炭窒化物と
して存在することが出来る。特に適した材料としては、
周期律表のＩＶＢ　、ＶＢ又はＶＩＢ族の元素又はアル
ミニウム、ホウ素、シリコン、好ましくはチタン、ジル
コニウム、モリブデン又はタングステンの炭化物、窒化
物又はホウ化物を挙げ得る。

耐火材料は粒子及び／或いはウィスカー、ファイバー又
はプレートレットとして存在してよい。

好ましい微細構造を得るために、１０卿以下、好ましく
は５ｐ以下の平均グレンサイズを有していなければなら
ない。ウィスカー又はファイバーは直径が５１！ＩＩｌ
以下、好ましくは２　ｔｘｎ以下で、長さ／直径の比が
１０より大きく、好ましくは１５より大きいものである
べきである。プレートレットは５〜５０ρの直径と０．
５〜８μｍの肉厚を有しているべきである。

耐火ウィスカー、ファイバー又はプレートレットの添加
量はアルミナ母材に良好な強化効果を与えるために５　
ｗ、　ｔ、％より大きく、好ましくは１０ｗ、　ｔ、％
より大きくするべきであるが、４０ｖ、ｔ、％より小で
あるべきである。ＴｉＮ　、　Ｔｉｃ及びＴｉＢｚ又は
ウィスカー状のこれらの相の混合化合物は特に適してい
る。相対密度は理論密度（ＴＤ）の９８％より冑＜、好
ましくはＴＤの９８％より高くあるべきである。同時添
加のＺｒＯ７やＩＩ　ｆ　Ｏ２の量は２−９月９％より
大きく、クロミア（ｃｈｒｏｍｉａ）の添加量は１ｗ、
ｔ、％より大きくあるべきである。

本発明者は、最適な特性を得ろためにアルミナと耐火硬
質相とは別にセラミック複合物の相組成はＺｒＯ□、Ｉ
（ｆｏ□及び／或いは部分安定化ＺｒＯ，を含有すべき
であることを見い出した。ＺｒＯ□等の添加量は２〜１
６ｗ、ｔ、％、好ましくは２〜１０ｉｖ、ｔ、％であり
、正方晶系のＺｒＯ□Ｏ量はＸ線回折分析で決まる存在
しているＺｒＯ□量の７０％より大で、好ましくは８０
％より大であるべきである。クロムは上述の相の１つ、
主としてアルミナ及び／或いは耐火硬質相に一体化され
て存在しなければならないが、微細構造中の相を含有す
るクロム現体として存在することも許される。クロムの
総１はＣｒ２Ｏ。

として計算した１〜２Ｃ）ｖ、ｔ、％、好ましくは２〜
１０ｗ、ｔ、％に相当するものであるべきである。材料
は９８％以上、好ましくは９９％以上の相対密度で以っ
てち密に焼結されるべきである。クロムは別の混合酸化
物、水酸化物等々の形式で添加してもよい。これらのも
のは加熱又は焼結工程で酸化物相を含有するクロムに分
解又は変換されるものである。

本発明に係わるセラミック材料はこれを耐火硬質材料の
薄い摩耗抵抗層によって被覆することにより更に改良す
ることが出来る。このセラミック材料は、コア（芯部）
とは異なる組成及び／或いは構造を持った表面領域を得
るために、再度、即ち二次の焼結処理してもよい。この
表面領域の代表的なものは焼結スキンより厚く、研磨作
業後でも残留している。

倒」」進上１月 アルミナとジルコニアの原材料を注意深く粉砕して、準
ミクロンサイズにした。この粉砕原料を乾燥させて、果
粒にし、これを加圧して粉末コンパクトを作った。これ
を１６００°Ｃで２時間、空気中で焼結した。結果の密
度は下記の表に示されている。この結果はＴＤ（理論密
度）の９８％より大きいがより多くのＺｒＯ□の添加の
場合におけるＴＤの９９％より大きくない。Ｘ線回折測
定は正方晶系ＺｒＯ□の相対量がＺｒＯ□の添加量が小
さい場合に大きいが、１６ｗ、ｔ、％のＺｒＯ□添加に
おいて７５％の正方晶系ＺｒＯ，に降下した。この例は
１６ｗ、ｔ、％以下のＺｒＯ□を正方晶系の割合が７０
％を越えるならば添加することが出来る。

ＴＤの９９％より高い密度を達成するために、ボスト−
）（ＩＰ　（ホット均衡ブレス）を１５００’ｃ、１０
０ＭＰａで１時間行った。正方晶系ＺｒＯ□の相対量は
このホットプレスによる焼結によっては変化しなかった
。

以下余白 ０　　　　　　　　　　　　　　９９．１　　　　　　
９９．８２　　　　　　９６　　　　　９９．０　　　
　　　９９．８４　　　　　　９３　　　　　９８．９
　　　　　　９９．６６　　　　　　　Ｂ５　　　　　
９８，９　　　　　　９９．７Ｂ　　　　　　　７９　
　　　　９８．８　　　　　　９９．８１６　　　　　
　７５　　　　　９８．７　　　　　　９９．９２０　
　　　　　６７　　　　　９８．５　　　　　９９．７
２４　　　　　　６２　　　　　９Ｂ、２　　　　　　
９９．５別λ−けり引用し アルミナと窒化チタンの原料を注意深く準ミクロンサイ
ズに粉砕した。この粉砕原料を乾燥して果粒にし、次い
で加圧して粉末コンパクトを作った。焼結は保護窒素雰
囲気の下で２時間、１７７５℃で行われた。

得られた密度は表Ｈに示されている。この密度は約２５
ｗ、ｔ、％までのＴｉＮ添加ではＴＤの９８％より高い
が、ＴｉＮ添加ではＴＤの９９％より高くはない。ポス
ト−ＨＩ　Ｐ処理を１６００℃、１００ＭＰａで２時間
行うことが密度の向上のために必要である。

この例は高焼結温度にも拘わらず、ＴｉＮ等の代表的硬
質成分の添加がｌＱｗ、ｔ、％より大きい量の添加にお
いて許容密度をもたらさない。

０　　　　９９．１　　　　　　９９．８１０　　　　
９Ｂ、９　　　　　　９９．７２０　　　　９８．３　
　　　　　９９．３３０　　　　９７．６　　　　　　
９９．４４０　　　　９６．９　　　　　　９９．１５
０　　　　９５．７　　　　　　９８．８肛 ＺｒＯ，、ＴｉＮ、　Ｔｉｃ及びＣｒｚＯ＝を添加した
多数のアルミナ材料を調製した。これらの材料光１〜阻
９を窒素雰囲気下で１７７５℃で２時間焼結した。全焼
結ブランクは１７７５℃では約０．１〜０．２　＊ｗａ
の焼結スキンを有していた。二つの材料（ｍ２１［Ｌ４
）は１６００℃、　１００ＭＰａで２時間ボスト−ＨＩ
Ｐにより熱処理された。材料ＮＱｌｏ〜２０は１６５０
℃で１時間焼結されたが、望ましくない目立った焼結ス
キンは見当らなかった。本発明に係わる材料は磁１０〜
１５と隅１７〜２０である。これら本発明の全ての材料
に関しては、焼結温度は低いにも拘わらず非常に良好な
、即ち高い密度が得られた。また、これらのケースでは
、ＺｒＯ２が存在し、正方晶系ＺｒＯ２の量は大きい。

１３０％ＴｉＮ　　　　　　　　　９７．６　　　−２
３０％ＴｉＮ　　　　　　　　　９９．４　　　−　ポ
スト−旧５１５％ＴｉＮ＋１５％ＴｉＣ９６，４７３０
％ＴｉＮ、　２％Ｚｒ０ｚ　　　　９Ｂ、８　　　６８
８３０％ＴｉＮ、　４％Ｚｒ０ｔ　　　　９９．５　　
　４８９　３０％ＴｉＮ、８％Ｚｒ０ｔ　　　　　　９
９．３　　　　３３２％ＺｒＯ２，２％Ｃｒｚ（ｈ　　
　　　　９８．６　　　　　＞９０５ＮＧＮ１２０４１
２型の切削インサートを材料ｌＩｈ２　、３゜４　、８
　、９．１０，１１，１２，１３．１４及び１５のブラ
ンクから研磨して作成した。材料隘１０〜１５は、本発
明に従って製造された。

次の性能試験を行った。

Ａ、スチール５Ｓ２３１０（ＩＩＲＣ６４）を６０ｍ／
分の速度で連続旋削。但し送り速度０．２３ｍｍ／回転
：及び切削深さ０．５　ｍ。寿命の判定規準は破壊であ
り、下記の表に与えられた値は６試験の平均値である。

以下余白 −ｌ二」圭−−涛二〕Ｌ工止し ２　　　　　　　　　４．８７ ３　　　　　　　　　２．９９ ４　　　　　　　　　３．６１ ８　　　　　　　　　０．５４ ９　　　　　　　　　０．５４ １０　　　　　　　　　５．６５ １１　　　　　　　　　７．２９ １２　　　　　　　　　４．４９ １３　　　　　　　　　６．９３ １４　　　　　　　　　５．５８ １５　　　　　　　　　８．２１ Ｂ、エツジ破壊しん性の試験のための特別の工作物に関
する鋳鉄の断続旋削。

但し、速度４００ｍ／分、送り０．２（ｂｍ／回転及び
切削深さ２＊＊。

寿命の判定規準は破壊であり、下記の表中の値は１５個
のサンプル試験の平均値である。

−林一料一　　　−寿一命」圀［ ２１゜　４８ ３　　　　　　　　　１．３１ ４　　　　　　　　　１．６７ １３　　　　　　　　　２．４９ ９　　　　　　　　　２．５９ １０　　　　　　　　　１．２８ １１　　　　　　　　　　２．２０ １２　　　　　　　　　　１、　６３ １３　　　　　　　　　　２．４５ １４　　　　　　　　　　２．３３ １５　　　　　　　　　　１．２７ Ｃ０鋳鉄旋削（ＳＳＯ１２５）における摩耗抵抗。

但し、速度６００ｍ／分、送り０．２５ｍ５／回転及び
切削深さ１．　Ｏ＊ｍ。

以下余白 Ｄ、スチール（ＳＳ２５４１−０３）の旋削における寿
命。

但し、切削速度４７５ｍ／分、送り０．３０ｍｍ／回転
、及び切削深さ’１＊＊。

寿命の判定規準は破壊であり、下記の表の値は３個のサ
ンプル試験の平均値である。

以下余白 ｌセ（−−事Ｈし１飢− ２１，２ ３１、２ ４０、８ ８０、５ ９１、０ １０１，５ １１１，４ １２１，０ １３１，６ １４１，４ １５１，５ Ｅ、バルク破壊しん性を試験するための特別の工作物に
おける鋳鉄（Ｓ５０１２５）の断続旋削。

但し、切削速度５００ｍ／分、送り０．５０ｍｍ／回転
、及び切削深さ０．３ｓｍ。

寿命の判定規串は破壊であり、下記の表の値は２１個の
サンプル試験の平均値である。

−田１旧（−−涛二〕しｋたと ３　　　　　　　　　　１．４１　　。

１０　　　　　　　　　１、　６６ １１　　　　　　　　　２．６２ １２　　　　　　　　　１．８２ １３　　　　　　　　　３．９１ １４　　　　　　　　　２．５６ １５　　　　　　　　　３．０９ ＭＬ（ 焼入鋼（ＩＩＲＣ６２）のボールベアリングの連続旋削
。

但し、切削速度７０ｍ／分、送り０．７１１■／回転、
切削深さ０．５　ｗ、切削用流体無し、及びインサート
タイプＲＮＧＮ１２０８００、工具寿命は三つの試験の
平均とした。

例３の材料隘３と隘１５を用いた。材料隘３のインサー
トは完全５個分の寿命であったのに対し、材料ｔｔ１５
のインサートは５８個分の寿命であった。

■立 熱硬度をビッカースインデンテーション法により１００
０　ｇ負荷で測定した。材料は例３の１１ｈ２　、３゜
８及び１５を用いた。４　ｗ、　ｔ、％のＺｒＯ，を添
加されたアルミナを参照材料として用いたが、本発明に
係る材料階１５に熱硬度の向上が見られた。

参照　　　　１９８０　　　１１８０　　　７３０尉亙 硬質成分として２３ｗ、ｔ、％のＴｉＮと７　ｗ、　ｔ
、％のＴｉＣを含む一連のアルミナ材料を低温度で異な
る金属酸化物を添加して焼結した。その結果は下記の表
に要約される。

以下余白 １６００　　　１　　　　８７．３　　　　−−−”　
　　　　２　　　８８．５　　　　−−〜１６５０　　
　１　　　８８．１　　　　−−−〃２　　　８９．７
　　　　−− １７００　　　１　　　９０．４　　　　−−−〃２　
　　　９１．８　　　　−−− ３．５％Ｃｒｚ（ｈ　　　　　　　　　　　　１６００
　　　１　　　９６．２　　　　−−−〃２　　　−９
７．３　　　　−−〜 １６５０　　　１　　　　９７．９　　　　−−−〃２
　　　　９８．Ｇ　　　　　−−−１７００１９’１．
４　　　　−−− ”　　　　　２　　　　９９．７　　　　−ｍ−４％Ｚ
ｒ０ｚ、７％叶ｚｏｚ　　　　　１６００　　１　　９
８．４　　８６ＩＩ２　　　　９９．Ｉ　　　　　Ｑ３
１６５０　　　１　　　　９９．５　　　　９２〃２　
　　　９９．５　　　　９２ １７００　　　１　　　　９９．８　　　７９〃２　　
　９９．７　　　８２ ２９％ＺｒＯ，，１０，５％Ｃｒｚ（ｈ　　　１６００
　　１　　９９．６　　＞９０〃２　　　＋００．０　
　　＞９０ １６５０　　１　　　１００．０　　　＞９０〃２１０
０．０〉９０ １７００　　　１　　　１００．０　　　＞９０〃２　
　　１００．０　　　＞９０ ８％７．ｒｔｈ、３．５？−６Ｃｒｚ（ｈ　　　　　１
６００　　１　　　９９．３　　　８３〃２　　　　９
９．３　　　　８７ １６５０　　　１　　　　９９．７　　　９０〃２　　
　　９９．３　　　　８０ １７００　　　１　　　９９．７　　　８４〃２　　　
９９．８　　　８３ １２％７ｒＯｚ、　＋２％ＣｒｚＯ３１６００１９９，
２５０〃２　　　９９．６　　　５６ １６５０　　　１　　　９９．２　　　３９”　　　　
　２　　　９９．２　　　５３１７００　　　１　　　
９９．２　　　３０７１２　　　９９．６　　　３１ ４％Ｚｒ０ｚ、１０．５％ＣｒｚＯｉ　　　　１６００
　　１　　　９９．４　　　７４＝−２９９，５７６ １６５０１９９，５７０ 〃２　　　９９．７　　　７＋ １７００　　　１　　　９９．８　　　６５〃２　　　
９９．８　　　６８ ２％Ｚｒ０ｚ、１％門ｏ０ｚ　　　　　１６００　　２
　　９３．２　４１’ｊｊ％ｌｌ不可１６５０　　　１
　　　　９５．３　　　　　＝２％１ｒ０２．６％門ｏ
０ｉ　　　　　　　１６００　　２　　　９１．２　　
　　　”１６５０　　　　］　　　　　９２．０　　　
　　−２２％Ｚｒ０ｚ＋　１０％Ｍｏ０ｉ　　　　　　
１６００　　　］　　　　８９．５　　　　　”ｌＧ５
０］９２．２ノＩ ２％Ｚｒ（ｈ、６％−０，１６００２９，１，７ｌ／１
６５０　　　１　　　　９５．３　　　　　”２％Ｚｒ
Ｏ２，６％ｖ、ｏ５１６００　　２　　　９２．７１６
５０　　　１　　　　９３．０ ２％Ｚｒ０ｚ、６％ＮｂｚＯｓ　　　　　　１６００　
　２　　　９７．８　　　＞９０１６５０　　　１　　
　　９８．６　　　＞９０２％Ｚｒ０ｚ、１０％Ｎｂｚ
０５　　　　１６００　　２　　　９８．８　　　＞９
０１６５０　　　１　　　９９．１　　　＞９０２％Ｚ
ｒ０ｚ、６％ＦｅｚＯｘ　　　　　１６００　　２　　
９２．４　　検知不可１６５０　　１　　９２．１　　
検知不可本発明に係わる材料は、一般に１６００℃とい
う比較的低い焼結温度で非常に高い密度を与える。ＩＶ
Ｂ。

ＶＢ又はＶＩＢ族の元素の酸化物を添加すると無添加に
較べ焼結能力が高まることも明白である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．アルミナ、耐火硬質成分相及びＺｒＯ＿２、ＨｆＯ
   ＿２及び／或いは部分的安定化ＺｒＯ＿２に基づく、９
   ８％より大なる相対密度を有するセラミック複合材料の
   焼結体において、 １〜２０ｗ．ｔ．％のＣｒ＿２Ｏ＿３に対応する量のク
   ロムが２〜１６ｗ．ｔ．％のＺｒＯ＿２、ＨｆＯ＿２及
   び／或いは部分的安定化ＺｒＯ＿２であって且つその７
   ０％より多くが正方晶系の結晶変態であるもの並びに１
   ０μｍより小なるグレンサイズの粒子及び／或いは５ｐ
   ｍより小なる直径と１０より大なる長さ／直径の比を有
   するウィスカー又はファイバー及び／或いは５〜５０μ
   ｍの直径と０．５〜８μｍの厚さを有するプレイトレッ
   トと一体化していることを特徴とする焼結体。
2. ２．耐火硬質成分相が周期律表のVIＢ、ＶＢ又はVIＢの
   元素或いはホウ素、アルミニウム又はシリコンの１又は
   それ以上の炭化物又は窒化物又はホウ化物であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の焼結体。
3. ３．耐火硬質成分相がチタン、ジルコニウム、モリブデ
   ン又はタングステンの１又はそれ以上の窒化物、炭化物
   、又はホウ化物であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項と第２項のいづれか１項に記載の焼結体。
4. ４．耐火硬質成分相がＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＢ＿２のウ
   ィスカー或いはこれらの混合化合物として存在すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいづれ
   か１項に記載の焼結体。