JPH02196069A - 炭化珪素ウイスカー強化アルミナージルコニア複合セラミックス焼結体 - Google Patents
炭化珪素ウイスカー強化アルミナージルコニア複合セラミックス焼結体Info
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- JPH02196069A JPH02196069A JP1015924A JP1592489A JPH02196069A JP H02196069 A JPH02196069 A JP H02196069A JP 1015924 A JP1015924 A JP 1015924A JP 1592489 A JP1592489 A JP 1592489A JP H02196069 A JPH02196069 A JP H02196069A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高靭化、高強度化をはかったウィスカー強化ア
ルミナ−ジルコニア複合セラミック焼結体に関する。
ルミナ−ジルコニア複合セラミック焼結体に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕近年、
セラミックの靭性を改善する目的で、複合化の手段を使
った様々な試みが行なわれている。
セラミックの靭性を改善する目的で、複合化の手段を使
った様々な試みが行なわれている。
特公昭５９−２４７５１号に示されているようなジルコ
ニアの変態を利用したもの、大阪工業技術試験所季報３
３ ［１］ 、ｐＨ４〜１１７．１９８２や、Ｃｏｍｍ
ｕｎｉｃａｔｉ。
ニアの変態を利用したもの、大阪工業技術試験所季報３
３ ［１］ 、ｐＨ４〜１１７．１９８２や、Ｃｏｍｍ
ｕｎｉｃａｔｉ。
ｎｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ ５ｏ
ｃｉｅｔｙ ６７［１２］ ｐ、ｃ−２６７〜ｃ−２６
９，１９８４に報告されているようなウィスカーを利用
したものから、さらには、特公昭６１−２７０２６６号
に示されているようにジルコニアと炭化珪素ウィスカー
の両方を利用し、複数の高靭化機構を働かせる（マルチ
クフニング）ことをめざｊ７た技術へと発展してきてい
る。
ｃｉｅｔｙ ６７［１２］ ｐ、ｃ−２６７〜ｃ−２６
９，１９８４に報告されているようなウィスカーを利用
したものから、さらには、特公昭６１−２７０２６６号
に示されているようにジルコニアと炭化珪素ウィスカー
の両方を利用し、複数の高靭化機構を働かせる（マルチ
クフニング）ことをめざｊ７た技術へと発展してきてい
る。
なお上記特開昭６１−２７０２６６号に開示の゛γアル
ミナルコニアー炭化珪素複合焼結体においては、炭化珪
素ウィスカーによるブリッジングや、クラック偏向作用
を利用するとともに、ジルコニーｒの変態を利用する方
法等、数種類の高靭化機構を組合せている。これにより
アルミナ系としては従来にない高靭性、高強度を達成す
ることができ、切削工具、ダイス等に効果的に使用され
ている。しかしながら、近年益々高くなる高靭化及び高
強度の要求レベルに対し、その信頼性において、まだ十
分とはいい難い。
ミナルコニアー炭化珪素複合焼結体においては、炭化珪
素ウィスカーによるブリッジングや、クラック偏向作用
を利用するとともに、ジルコニーｒの変態を利用する方
法等、数種類の高靭化機構を組合せている。これにより
アルミナ系としては従来にない高靭性、高強度を達成す
ることができ、切削工具、ダイス等に効果的に使用され
ている。しかしながら、近年益々高くなる高靭化及び高
強度の要求レベルに対し、その信頼性において、まだ十
分とはいい難い。
したがって本発明の１」的は、高強度で高靭性を有し、
より信頼性の高い複合セラミック焼結体を提供すること
である。
より信頼性の高い複合セラミック焼結体を提供すること
である。
〔課題を解決するだめの手段〕
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結
果、添加する炭化珪素ウィスカーとして、比較的大径の
ウィスカーと比較的細径のウィスカーの両方を用い、同
時に混在さゼるこ七によ２つて、ウィスカーブリッジン
グによる高靭性化及びジルコニアの微細分散をはかり、
もって信頼性の高い複合セラミックスとすることができ
ることを発見し、本発明を完成させた。
果、添加する炭化珪素ウィスカーとして、比較的大径の
ウィスカーと比較的細径のウィスカーの両方を用い、同
時に混在さゼるこ七によ２つて、ウィスカーブリッジン
グによる高靭性化及びジルコニアの微細分散をはかり、
もって信頼性の高い複合セラミックスとすることができ
ることを発見し、本発明を完成させた。
ずなわら、本発明の複合セラミック焼結体は、炭化珪素
ウィスカーによって強化されたアルミナジルコニア複合
セラミック焼結体であ−、て、平均のウィスカー径が０
．５〜１．０μｍの炭化珪素ウィスカーと平均の径が０
．３μｍ以下の炭化珪素ウィスカーの両方を同時に混在
させたことを特徴とする。
ウィスカーによって強化されたアルミナジルコニア複合
セラミック焼結体であ−、て、平均のウィスカー径が０
．５〜１．０μｍの炭化珪素ウィスカーと平均の径が０
．３μｍ以下の炭化珪素ウィスカーの両方を同時に混在
させたことを特徴とする。
本発明を以下詳細に説明する。
まず、径の異なるウィスカーを混在させる理由を述べる
。
。
ウィスカー強化した複合セラミックにおいては、最近、
ウィスカーブリッジングによる高靭化機構が重視され、
靭性の増加はウィスカー径の５乗に比例するという理論
から、炭化珪素ウィスカーは大径のもの、たとえば、１
μｍμｍ以上３稈４）のまで検討されている。１７かし
ながら、実際にはウィスカーの径が太くなるにつれて導
入されるウィスカー内の格子欠陥が増え、ウィスカーの
強度が低ドするので、単純に太いウィスカーを使用１、
ても靭性が咬みされない場合が多い。系統的実験の結果
、実際ｊＪ−は０．５−１、０μｍ径の範囲のものが最
も明性改りの効果が大きいことが見出されている。
ウィスカーブリッジングによる高靭化機構が重視され、
靭性の増加はウィスカー径の５乗に比例するという理論
から、炭化珪素ウィスカーは大径のもの、たとえば、１
μｍμｍ以上３稈４）のまで検討されている。１７かし
ながら、実際にはウィスカーの径が太くなるにつれて導
入されるウィスカー内の格子欠陥が増え、ウィスカーの
強度が低ドするので、単純に太いウィスカーを使用１、
ても靭性が咬みされない場合が多い。系統的実験の結果
、実際ｊＪ−は０．５−１、０μｍ径の範囲のものが最
も明性改りの効果が大きいことが見出されている。
志、−ろで、シルコニγは、微細にかつ均一にマトリッ
クス中に分散されることが望ましいが、炭化珪素ウィス
カーといっしょに複合される時は炭化珪素ウィスカーに
接触ｊ．，て分布する傾向にあり、したがって十分微細
な一次粒子径を持つジルコニアの分散状態は炭化珪素ウ
ィスカーのサイズ（特に径）によって支配される。すな
わち、径の細い炭化珪素ウィスカーの複合により、シル
コニｒの均一な微細分散が促進される。
クス中に分散されることが望ましいが、炭化珪素ウィス
カーといっしょに複合される時は炭化珪素ウィスカーに
接触ｊ．，て分布する傾向にあり、したがって十分微細
な一次粒子径を持つジルコニアの分散状態は炭化珪素ウ
ィスカーのサイズ（特に径）によって支配される。すな
わち、径の細い炭化珪素ウィスカーの複合により、シル
コニｒの均一な微細分散が促進される。
したがって、ウィスカーブリッジングによる高靭化機構
の視点から０．５＝１．Ｏμｍ口径の比較的大径のウィ
スカーを配合］７、ジルコニアの微細分散という観点か
ら０．３μｍ以ド０比較的細径のウィスカーを同時に複
合することにより、総合的に高靭性化、高強度化がはか
られ、信頼性の高い複合セラミックが提供される。
の視点から０．５＝１．Ｏμｍ口径の比較的大径のウィ
スカーを配合］７、ジルコニアの微細分散という観点か
ら０．３μｍ以ド０比較的細径のウィスカーを同時に複
合することにより、総合的に高靭性化、高強度化がはか
られ、信頼性の高い複合セラミックが提供される。
本発明では、ウィスカー径の異なる二種類の炭化珪素ウ
ィスカーを焼結体に含有させるが、そイ１ぞれの炭化珪
素ウィスカー・においてウィスカー径のばらつきは小さ
く、大径、細径ともに径のそイ）ったウィスカーを用い
るのが好ましい。、−のように径のばらつきの小さな炭
化珪素ウィスカーを用いることにより、単に径のバラツ
キが大ぎく、もって０．３μｍ以下の径から １．０μ
ｍの径までのウィスカーを幅広く含む一種類のウィスカ
ーを用いる場合より高靭性で、高強度の焼結体を得る、
−一。
ィスカーを焼結体に含有させるが、そイ１ぞれの炭化珪
素ウィスカー・においてウィスカー径のばらつきは小さ
く、大径、細径ともに径のそイ）ったウィスカーを用い
るのが好ましい。、−のように径のばらつきの小さな炭
化珪素ウィスカーを用いることにより、単に径のバラツ
キが大ぎく、もって０．３μｍ以下の径から １．０μ
ｍの径までのウィスカーを幅広く含む一種類のウィスカ
ーを用いる場合より高靭性で、高強度の焼結体を得る、
−一。
ができる。
次に、本発明の複合セラミック焼結体は、炭化珪素ウィ
スカーを１０〜４０容積％、ジルコニアを；３へ・３０
容積％含有することを特徴とする。
スカーを１０〜４０容積％、ジルコニアを；３へ・３０
容積％含有することを特徴とする。
これは炭化珪素ウィスカーの含有が１０容積％未満では
ウィスカーによる高靭化機構の発現が顕著ではなく、ま
た４０容積％を超えて冬型になると混合が困難で欠陥を
導入し、強度がかえって低下するからである。
ウィスカーによる高靭化機構の発現が顕著ではなく、ま
た４０容積％を超えて冬型になると混合が困難で欠陥を
導入し、強度がかえって低下するからである。
またジルコニアの含有量が３容積％未満では、変態高靭
化の効果が顕著ではなく、３０容積％を超えるとジルコ
ニア同士がネットワークを形成し、独立に微細分散する
状況からはずれ、意図した組織が得られなくなる。した
がって炭化珪素ウィスカーとジルコニアの配合はそれぞ
れｌＯ〜４０容積％及容積−３０容積％とする。
化の効果が顕著ではなく、３０容積％を超えるとジルコ
ニア同士がネットワークを形成し、独立に微細分散する
状況からはずれ、意図した組織が得られなくなる。した
がって炭化珪素ウィスカーとジルコニアの配合はそれぞ
れｌＯ〜４０容積％及容積−３０容積％とする。
また本発明の複合セラミック焼結体では径が異なった二
種類の炭化珪素ウィスカーを加えるが、０．５〜１．０
μｍ径のウィスカーと、ＯＪμｍ径以下のウィスカーと
の容積比は５０ ： ５０〜９５：５の範囲であること
を特徴とする。理由は以下の通りである。
種類の炭化珪素ウィスカーを加えるが、０．５〜１．０
μｍ径のウィスカーと、ＯＪμｍ径以下のウィスカーと
の容積比は５０ ： ５０〜９５：５の範囲であること
を特徴とする。理由は以下の通りである。
太径ウィスカーが５０％以下ではウィスカーブリッジン
グによるウィスカー本来の高靭化機構の効果が小さく、
逆に細径ウィスカーが５％以下ではジルコニアの微細分
散に対する効果が小さくなり均一なジルコニアの分散が
得られない。
グによるウィスカー本来の高靭化機構の効果が小さく、
逆に細径ウィスカーが５％以下ではジルコニアの微細分
散に対する効果が小さくなり均一なジルコニアの分散が
得られない。
なお、ジルコニア粉末は、できるだけ微細分散できるよ
うにＢＢＴ比表面積１０ｍ’／ｇ以上の一次粒子径の微
細な粉末を使用し、焼結体の基地となるアルミナは、９
９％以上の純度でＢＥＴ比表面積が３ｍ゛／ｇ以上の一
次粒子径の微細な粉末を使用することが好ましい。
うにＢＢＴ比表面積１０ｍ’／ｇ以上の一次粒子径の微
細な粉末を使用し、焼結体の基地となるアルミナは、９
９％以上の純度でＢＥＴ比表面積が３ｍ゛／ｇ以上の一
次粒子径の微細な粉末を使用することが好ましい。
また、ウィスカーは平均２０μｍの長さを有するものを
使用するのが好ましい。
使用するのが好ましい。
平均のウィスカー径が０．５〜１．０μｍと、０．３μ
ｍ以下の二種類の炭化珪素ウィスカーを同時に混在させ
ることにより、高強度で高靭性の複合セラミック焼結体
を得ることができる。これは、平均のウィスカー径が０
．５〜１．０μｍと比較的大径の炭化珪素ウィスカーに
よりウィスカーブリッジングによる高靭性化が促進され
、また同時に平均のウィスカー径が０．３μｍ以下の比
較的細径の炭化珪素ウィスカーの存在により、ジルコニ
アの均一な微細分散が得られるからである。
ｍ以下の二種類の炭化珪素ウィスカーを同時に混在させ
ることにより、高強度で高靭性の複合セラミック焼結体
を得ることができる。これは、平均のウィスカー径が０
．５〜１．０μｍと比較的大径の炭化珪素ウィスカーに
よりウィスカーブリッジングによる高靭性化が促進され
、また同時に平均のウィスカー径が０．３μｍ以下の比
較的細径の炭化珪素ウィスカーの存在により、ジルコニ
アの均一な微細分散が得られるからである。
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１．２及び３
０．７μｍ径の比較的大径の炭化珪素ウィスカーと、０
．２μｍ径の比較的細径の炭化珪素ウィスカーを用いて
、アルミナとジルコニアを配合し、アルミナポットとア
ルミナボールを使用するボールミル中でエチルアルコー
ルを混合液として２４時時間式混合し、乾燥して混合粉
とした。このときの配合比をそれぞれ第１表に示す。
．２μｍ径の比較的細径の炭化珪素ウィスカーを用いて
、アルミナとジルコニアを配合し、アルミナポットとア
ルミナボールを使用するボールミル中でエチルアルコー
ルを混合液として２４時時間式混合し、乾燥して混合粉
とした。このときの配合比をそれぞれ第１表に示す。
これらの混合粉をアルゴンガス気流中、黒鉛型中で直径
５５ｍｍ、厚さ ５．５韻の円板にホットプレスした。
５５ｍｍ、厚さ ５．５韻の円板にホットプレスした。
ホットプレスにあける成形圧は４００ｋｇ ／ ｃｄ
。
。
温度１６００℃、時間は１時間である。これらの焼結体
から３ ｍｍｘ ４ ｍｍｘ ３６ｍ＋ａの曲げ試験片
を採取し、支点間距離３０ｍｍ、クロスヘツドスピード
０．５ｍｍ／分の三点曲げ試験を行なった。また、走査
電子顕微鏡による反゛射電子像からジルコニアの分散状
態について観察した。
から３ ｍｍｘ ４ ｍｍｘ ３６ｍ＋ａの曲げ試験片
を採取し、支点間距離３０ｍｍ、クロスヘツドスピード
０．５ｍｍ／分の三点曲げ試験を行なった。また、走査
電子顕微鏡による反゛射電子像からジルコニアの分散状
態について観察した。
曲げ試験の結果を第１表に、走査電子顕微鏡によるジル
コニアの分散状態の観察結果を第１図に示す。
コニアの分散状態の観察結果を第１図に示す。
比較例１．２
比較例として、太径（０，７μｍ）ウィスカーが細径（
０，２μｍ）ウィスカーより少ない（１２：２０＞配合
のウィスカーを含む焼結体（比較例１）と、ウィスカー
径が０．７μｍのウィスカーのみを含む焼結体（比較例
２）を試作した。このときの炭化珪素ウィスカーの量は
、両比較例ともに実施例と同様で３２容積％とした。な
お、焼結体の作成方法及び作成条件はすべて実施例と同
様である。
０，２μｍ）ウィスカーより少ない（１２：２０＞配合
のウィスカーを含む焼結体（比較例１）と、ウィスカー
径が０．７μｍのウィスカーのみを含む焼結体（比較例
２）を試作した。このときの炭化珪素ウィスカーの量は
、両比較例ともに実施例と同様で３２容積％とした。な
お、焼結体の作成方法及び作成条件はすべて実施例と同
様である。
次に作成した焼結体の曲げ試験及びジルコニアの分散状
態の観察を、実施例と同様に行った。結果をそれぞれ第
１表及び第１図に示す。
態の観察を、実施例と同様に行った。結果をそれぞれ第
１表及び第１図に示す。
第１表かられかるように、本発明の複合セラミック焼結
体は、高強度化が計られ、信頼性（例えば１％破壊確率
における曲げ強度）が高い。
体は、高強度化が計られ、信頼性（例えば１％破壊確率
における曲げ強度）が高い。
また、第１図かられかるように、細径ウィスカーの混合
量の増加に従って、ジルコニアの分散もより微細になっ
ている（第１図の電子顕微鏡写真において白い部分がジ
ルコニア）。したがって、細径ウィスカーの混合により
焼結体の強度が向上することが期待できる。
量の増加に従って、ジルコニアの分散もより微細になっ
ている（第１図の電子顕微鏡写真において白い部分がジ
ルコニア）。したがって、細径ウィスカーの混合により
焼結体の強度が向上することが期待できる。
以上説明したように、ウィスカー径の異なる二種類の炭
化珪素ウィスカーの混合により、炭化珪素ウィスカーの
ブリッジングによる高靭化と、ジルコニアの均一な微細
分散による高靭化との複数の高靭化機構が働くので、本
発明の焼結体は高靭性で高強度の複合セラミック焼結体
となり、その信頼性も高くなる。
化珪素ウィスカーの混合により、炭化珪素ウィスカーの
ブリッジングによる高靭化と、ジルコニアの均一な微細
分散による高靭化との複数の高靭化機構が働くので、本
発明の焼結体は高靭性で高強度の複合セラミック焼結体
となり、その信頼性も高くなる。
第１図は本発明の実施例及び比較例による焼結体の粒子
の結晶構造を示す電子顕微鏡写真であり、ジルコニアの
微細分散の状態を示す。
の結晶構造を示す電子顕微鏡写真であり、ジルコニアの
微細分散の状態を示す。
Claims (3)
- （１）炭化珪素ウィスカーによって強化されたアルミナ
−ジルコニア複合セラミック焼結体において、平均のウ
ィスカー径が０．５〜１．０μｍの炭化珪素ウィスカー
と、平均の径が０．３μｍ以下の炭化珪素ウィスカーと
の両方を同時に混在させたことを特徴とする複合セラミ
ック焼結体。 - （２）請求項１に記載の複合セラミック焼結体において
、前記炭化珪素ウィスカーを合計で１０〜４０容量％、
前記ジルコニアを３〜３０容量％含有することを特徴と
する複合セラミック焼結体。 - （３）請求項１又は２に記載の複合セラミック焼結体に
おいて、前記炭化珪素ウィスカーのうち、平均の径が０
．５〜１．０μｍのウィスカーと、平均の径が０．３μ
ｍ以下のウィスカーとの容積比が５０：５０〜９５：５
の範囲内にあることを特徴とする複合セラミック焼結体
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1015924A JP2770179B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 炭化珪素ウイスカー強化アルミナージルコニア複合セラミックス焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1015924A JP2770179B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 炭化珪素ウイスカー強化アルミナージルコニア複合セラミックス焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196069A true JPH02196069A (ja) | 1990-08-02 |
| JP2770179B2 JP2770179B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=11902331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1015924A Expired - Lifetime JP2770179B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 炭化珪素ウイスカー強化アルミナージルコニア複合セラミックス焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2770179B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270266A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | 株式会社リケン | 高強度、高硬度アルミナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体及びその製造方法 |
| JPS63265872A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-02 | Inax Corp | 繊維強化セラミツクスの製法 |
| JPS645981A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-10 | Asahi Glass Co Ltd | Composite ceramic |
-
1989
- 1989-01-25 JP JP1015924A patent/JP2770179B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270266A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | 株式会社リケン | 高強度、高硬度アルミナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体及びその製造方法 |
| JPS63265872A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-02 | Inax Corp | 繊維強化セラミツクスの製法 |
| JPS645981A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-10 | Asahi Glass Co Ltd | Composite ceramic |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2770179B2 (ja) | 1998-06-25 |
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