JPH035282B2 - - Google Patents
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- JPH035282B2 JPH035282B2 JP26196485A JP26196485A JPH035282B2 JP H035282 B2 JPH035282 B2 JP H035282B2 JP 26196485 A JP26196485 A JP 26196485A JP 26196485 A JP26196485 A JP 26196485A JP H035282 B2 JPH035282 B2 JP H035282B2
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Landscapes
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、セラミツクスの加工方法に関する。
従来の技術及びその問題点
セラミツクス焼結体は、一般に耐熱性、耐摩耗
性、耐食性等に優れているので、従来から使用さ
れている金属機械部品に代替し得る構造用セラミ
ツクス製品としての開発が進められている。しか
しながら、セラミツクス焼結体は、一般に硬脆材
料である為、ダイヤモンド等の超硬砥粒による煩
雑な加工を必要とし、しかも構造用部品等に用い
られるセラミツクスは、複雑な形状の製品とする
ことは不可能である。焼結前の圧粉体を金型成
形、射出成形等によりほぼ所定の形状に対応する
形状に成形した後、焼結する試みも行なわれてい
るが、圧粉体の密度、焼結温度等によつて収縮の
度合が大巾に変動するので、均一で寸法精度の高
い焼結機械部品は得られない。
性、耐食性等に優れているので、従来から使用さ
れている金属機械部品に代替し得る構造用セラミ
ツクス製品としての開発が進められている。しか
しながら、セラミツクス焼結体は、一般に硬脆材
料である為、ダイヤモンド等の超硬砥粒による煩
雑な加工を必要とし、しかも構造用部品等に用い
られるセラミツクスは、複雑な形状の製品とする
ことは不可能である。焼結前の圧粉体を金型成
形、射出成形等によりほぼ所定の形状に対応する
形状に成形した後、焼結する試みも行なわれてい
るが、圧粉体の密度、焼結温度等によつて収縮の
度合が大巾に変動するので、均一で寸法精度の高
い焼結機械部品は得られない。
問題点を解決するための手段
本発明者は、上記の如き従来の技術の問題点に
鑑みて種々研究を重ねた結果、或る種のセラミツ
クス焼結体が、特定の温度域において変形抵抗が
低くなる、即ち比較的低い応力で巨大な伸びを生
ずるという超塑性現象を示すことを見出した。本
発明は、この様なセラミツクス焼結体における超
塑性現象を利用して、以下の如き加工方法を提供
するものである。
鑑みて種々研究を重ねた結果、或る種のセラミツ
クス焼結体が、特定の温度域において変形抵抗が
低くなる、即ち比較的低い応力で巨大な伸びを生
ずるという超塑性現象を示すことを見出した。本
発明は、この様なセラミツクス焼結体における超
塑性現象を利用して、以下の如き加工方法を提供
するものである。
「型内に配置した超塑性セラミツクス中空焼結
体の中空部に難焼結性粉体を充填し、中空焼結体
が超塑性現象を示す温度域において難焼結性粉体
を加圧することにより、中空焼結体を型に対応す
る形状に変化させることを特徴とする超塑性セラ
ミツクス焼結体の加工方法。」 本発明の対象となる超塑性セラミツクス中空焼
結体の材料としては、Y2O3、MgO、CaO、CeO2
等の添加成分を含む部分安定化ジルコニア、アル
ミナ、窒化珪素等が例示される。部分安定化ジル
コニアの場合には、立方晶系ジルコニア微結晶を
20体積％以上含有し且つ結晶粒径が2μｍ以下で
あることが好ましく、1μｍ以下であることがよ
り好ましい。中空焼結体は、常法に従つて原料粉
体を成形し、焼成したものを使用すれば良い。
体の中空部に難焼結性粉体を充填し、中空焼結体
が超塑性現象を示す温度域において難焼結性粉体
を加圧することにより、中空焼結体を型に対応す
る形状に変化させることを特徴とする超塑性セラ
ミツクス焼結体の加工方法。」 本発明の対象となる超塑性セラミツクス中空焼
結体の材料としては、Y2O3、MgO、CaO、CeO2
等の添加成分を含む部分安定化ジルコニア、アル
ミナ、窒化珪素等が例示される。部分安定化ジル
コニアの場合には、立方晶系ジルコニア微結晶を
20体積％以上含有し且つ結晶粒径が2μｍ以下で
あることが好ましく、1μｍ以下であることがよ
り好ましい。中空焼結体は、常法に従つて原料粉
体を成形し、焼成したものを使用すれば良い。
中空焼結体の中空部に充填される難焼結性粉体
としては、SiC、Ｃ、BN、Al2O3、ムライト等が
例示され、粒度は、１〜100μｍ程度とすること
が好ましい。
としては、SiC、Ｃ、BN、Al2O3、ムライト等が
例示され、粒度は、１〜100μｍ程度とすること
が好ましい。
超塑性現象を示す温度域は、部分安定化ジルコ
ニア中空焼結体の場合、1000℃程度以上である
が、本発明における加工は、通常1200〜1600℃程
度、より好ましくは1400〜1500℃程度で行なう。
加工温度が1200℃程度未満では、変形もしくは加
工速度が遅くなつて実用的でない。一方1600℃℃
を上回る場合には、ジルコニア結晶粒径の成長が
著しく、臨界粒径を越えて粗大化して室温におい
て単斜晶となつてしまうので、応力誘起変態によ
る強化機構が期待できなくなる。この場合、変形
加工は、容易となるものの、成形体の強度は著し
く低下する。
ニア中空焼結体の場合、1000℃程度以上である
が、本発明における加工は、通常1200〜1600℃程
度、より好ましくは1400〜1500℃程度で行なう。
加工温度が1200℃程度未満では、変形もしくは加
工速度が遅くなつて実用的でない。一方1600℃℃
を上回る場合には、ジルコニア結晶粒径の成長が
著しく、臨界粒径を越えて粗大化して室温におい
て単斜晶となつてしまうので、応力誘起変態によ
る強化機構が期待できなくなる。この場合、変形
加工は、容易となるものの、成形体の強度は著し
く低下する。
中空焼結体の材料がAl2O3である場合には、加
工温度は1500〜1650℃程度とし、Si3N4の場合に
は、1450〜1750℃程度とする。
工温度は1500〜1650℃程度とし、Si3N4の場合に
は、1450〜1750℃程度とする。
中空焼結体の中空部に充填された難焼結性粉体
に対して加えられる圧力は、30〜200メガパスカ
ル（MPa）程度とすることが好ましい。加工時
の変形若しくはひずみ速度は、温度が高い程大と
することが出来るが、通常1200〜1600℃の温度範
囲において10-2／sec以下であることが好ましい。
具体的には、変形若しくはひずみ速度は、部分安
定化ジルコニアについては、温度が1450℃の場
合、１×10-4〜６×10-4／sec程度とすることが
好ましい。変形若しくはひずみ速度が、10-2／
secを上回る場合には、焼結体の結晶粒界におけ
るキヤビテイーの生成及び成長が著るしくなり、
加工中に焼結体が破壊したり、焼結体の強度が低
下したりする。
に対して加えられる圧力は、30〜200メガパスカ
ル（MPa）程度とすることが好ましい。加工時
の変形若しくはひずみ速度は、温度が高い程大と
することが出来るが、通常1200〜1600℃の温度範
囲において10-2／sec以下であることが好ましい。
具体的には、変形若しくはひずみ速度は、部分安
定化ジルコニアについては、温度が1450℃の場
合、１×10-4〜６×10-4／sec程度とすることが
好ましい。変形若しくはひずみ速度が、10-2／
secを上回る場合には、焼結体の結晶粒界におけ
るキヤビテイーの生成及び成長が著るしくなり、
加工中に焼結体が破壊したり、焼結体の強度が低
下したりする。
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明
する。
する。
第１図において、超塑性セラミツクス中空焼結
体１は、半割り型３及び５からなる型内に配置さ
れている。中空焼結体１内には、難焼結性粉体７
が充填されており、該粉体の上下には、それぞれ
往復動可能な上部加圧棒９及び下部加圧棒１１が
配置されている。
体１は、半割り型３及び５からなる型内に配置さ
れている。中空焼結体１内には、難焼結性粉体７
が充填されており、該粉体の上下には、それぞれ
往復動可能な上部加圧棒９及び下部加圧棒１１が
配置されている。
加工に際しては、上部加圧棒９及び／または下
部加圧棒１１を移動させて難焼結性粉体７を予備
圧縮することにより、粉体７を密充填し、中空焼
結体１を固定し、かつ上下の加工棒９及び１１の
圧力が均等に伝わる様にした後、中空焼結体を所
定の温度に保持した状態で、上部加圧棒９及び／
又は下部加圧棒１１を所定の速度で移動させて粉
体７を更に圧縮させると、粉体を媒介した圧力に
より中空焼結体１が半割り型３及び５の凹部１３
及び１５に向けて膨脹変形し、第２図に示す如
く、バルジ１７を有する製品が得られる。
部加圧棒１１を移動させて難焼結性粉体７を予備
圧縮することにより、粉体７を密充填し、中空焼
結体１を固定し、かつ上下の加工棒９及び１１の
圧力が均等に伝わる様にした後、中空焼結体を所
定の温度に保持した状態で、上部加圧棒９及び／
又は下部加圧棒１１を所定の速度で移動させて粉
体７を更に圧縮させると、粉体を媒介した圧力に
より中空焼結体１が半割り型３及び５の凹部１３
及び１５に向けて膨脹変形し、第２図に示す如
く、バルジ１７を有する製品が得られる。
尚、半割り型３及び５、上部加圧棒９及び下部
加圧棒１１としては、アルミナ、炭化珪素、ムラ
イト等の耐熱材料からなるものを使用し、加工時
に中空焼結体１と反応しない様に加工温度に応じ
て適切な材料を選択すれば良い。
加圧棒１１としては、アルミナ、炭化珪素、ムラ
イト等の耐熱材料からなるものを使用し、加工時
に中空焼結体１と反応しない様に加工温度に応じ
て適切な材料を選択すれば良い。
本発明方法を実施するに際しての雰囲気は、特
に限定されないが、酸化物セラミツクスの場合に
は、通常は大気中で行なえば良い。
に限定されないが、酸化物セラミツクスの場合に
は、通常は大気中で行なえば良い。
本発明方法は、上記のバルジ部形成以外にも、
種々の形状の加工が可能である。例えば、中空焼
結体１の側部にほぼ同径の膨出部１９を形成した
後、その先端部分２１を切断することにより、Ｔ
字管を形成することも可能である（第３図参照）。
この他にも、種々の形態の製品を得ることが可能
であり、本発明が、特定形状の製品の製造にのみ
限定されるものでないことは言うまでもない。
種々の形状の加工が可能である。例えば、中空焼
結体１の側部にほぼ同径の膨出部１９を形成した
後、その先端部分２１を切断することにより、Ｔ
字管を形成することも可能である（第３図参照）。
この他にも、種々の形態の製品を得ることが可能
であり、本発明が、特定形状の製品の製造にのみ
限定されるものでないことは言うまでもない。
発明の効果
本発明によれば、以下の如き効果が奏される。
(i) 構造用部品としては複雑な形状を有するセラ
ミツクス製品がはじめて製造可能となつた。
ミツクス製品がはじめて製造可能となつた。
(ii) 成形用型の内面を鏡面仕上げとしておくこと
により、セラミツクス製品の面精度を容易に向
上させることが出来る。
により、セラミツクス製品の面精度を容易に向
上させることが出来る。
(iii) 従つて、構造用部材、機械部品等へのセラミ
ツクス製品の利用範囲を大巾に拡大することが
出来る。
ツクス製品の利用範囲を大巾に拡大することが
出来る。
実施例
以下実施例を示し、本発明の特徴とするところ
をより一層明らかにする。
をより一層明らかにする。
実施例 １
Y2O3を３モル％固溶し、平均粒子径0.3μｍの
正方晶系ジルコニア結晶を70体積％含有するジル
コニア中空焼結体（内径７mm、外径10mm、長さ50
mm）の中空部に平均粒径約10μｍの炭化珪素粉末
1.5ｇを充填した後、型内に配置し、外径７mmの
炭化珪素製加圧棒により上下から10Kgの予圧を加
えた。この状態で、大気中で温度1450℃で押し込
み速度0.2mm／minで炭化珪素粉末充填部分を10
mm圧縮した。
正方晶系ジルコニア結晶を70体積％含有するジル
コニア中空焼結体（内径７mm、外径10mm、長さ50
mm）の中空部に平均粒径約10μｍの炭化珪素粉末
1.5ｇを充填した後、型内に配置し、外径７mmの
炭化珪素製加圧棒により上下から10Kgの予圧を加
えた。この状態で、大気中で温度1450℃で押し込
み速度0.2mm／minで炭化珪素粉末充填部分を10
mm圧縮した。
その結果、ジルコニア焼結体は、型の内部形状
に密着する様に膨出して、その中央部の外径は、
15mmとなつた。
に密着する様に膨出して、その中央部の外径は、
15mmとなつた。
第１図及び第２図は、本発明方法の実施の１例
を示す断面図、第３図は、本発明方法により得ら
れるセラミツクス加工製品の１例を示す断面図で
ある。 １……中空焼結体、３，５……半割り型、７…
…難焼結性粉体、９……上部加圧棒、１１……下
部加圧棒、１３，１５……半割り型３，５の凹
部、１７……バルジ、１９……膨出部、２１……
膨出部１９の先端部。
を示す断面図、第３図は、本発明方法により得ら
れるセラミツクス加工製品の１例を示す断面図で
ある。 １……中空焼結体、３，５……半割り型、７…
…難焼結性粉体、９……上部加圧棒、１１……下
部加圧棒、１３，１５……半割り型３，５の凹
部、１７……バルジ、１９……膨出部、２１……
膨出部１９の先端部。
Claims (1)
- １ 型内に配置した超塑性セラミツクス中空焼結
体の中空部に難焼結性粉体を充填し、中空焼結体
が超塑性現象を示す温度域において難焼結性粉体
を加圧することにより、中空焼結体を型に対応す
る形状に変化させることを特徴とする超塑性セラ
ミツクス焼結体の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26196485A JPS62119005A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 超塑性セラミツクス焼結体の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26196485A JPS62119005A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 超塑性セラミツクス焼結体の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119005A JPS62119005A (ja) | 1987-05-30 |
| JPH035282B2 true JPH035282B2 (ja) | 1991-01-25 |
Family
ID=17369101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26196485A Granted JPS62119005A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 超塑性セラミツクス焼結体の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62119005A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989010337A1 (en) * | 1988-04-29 | 1989-11-02 | Dow Chemical Company Limited | Superplastic sintered magnesium-oxide ceramic |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP26196485A patent/JPS62119005A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119005A (ja) | 1987-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |