JPH04132665A - 窒化ホウ素系複合セラミックスの鋳込み成形用泥漿の調製方法 - Google Patents
窒化ホウ素系複合セラミックスの鋳込み成形用泥漿の調製方法Info
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- JPH04132665A JPH04132665A JP2251930A JP25193090A JPH04132665A JP H04132665 A JPH04132665 A JP H04132665A JP 2251930 A JP2251930 A JP 2251930A JP 25193090 A JP25193090 A JP 25193090A JP H04132665 A JPH04132665 A JP H04132665A
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- nitride
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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、窒化ホウ素系複合セラミックスの鋳込み成形
用泥漿の調製方法に関する。
用泥漿の調製方法に関する。
(従来技術およびその問題点)
窒化ホウ素は、耐熱性、耐熱衝撃性、溶融金属に対する
耐蝕性、潤滑性に優れたセラミックス材料である。最近
、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム等の窒化
物系高温耐熱材料に窒化ホウ素を複合化させ、窒化ホウ
素の上記のような優れた特性を付与した複合セラミック
スの開発が行われている。
耐蝕性、潤滑性に優れたセラミックス材料である。最近
、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム等の窒化
物系高温耐熱材料に窒化ホウ素を複合化させ、窒化ホウ
素の上記のような優れた特性を付与した複合セラミック
スの開発が行われている。
この複合セラミックスの・用途は、現在、高温耐熱材料
、鋳造部品等が主流であり、その形状は大型複雑形状の
ものが多い。このような複雑形状品の成形方法としては
、泥漿(スリップ)鋳込み成形法が一般的である。泥漿
鋳込み成形法は、特別の設備が不要なため、設備費が少
なくてすみ、しかも均一で精度の高い製品を得ることが
できる点で優れている。
、鋳造部品等が主流であり、その形状は大型複雑形状の
ものが多い。このような複雑形状品の成形方法としては
、泥漿(スリップ)鋳込み成形法が一般的である。泥漿
鋳込み成形法は、特別の設備が不要なため、設備費が少
なくてすみ、しかも均一で精度の高い製品を得ることが
できる点で優れている。
このセラミックスの鋳込み成形法における技術ポイント
は、均質で緻密な成形体を得るために、高濃度、低粘度
で経時変化の少ない泥漿をいかに調製するかにあり、セ
ラミックス原料粉末の種類により、解膠剤添加量や泥漿
濃度等の解膠条件を厳選しなければならない。
は、均質で緻密な成形体を得るために、高濃度、低粘度
で経時変化の少ない泥漿をいかに調製するかにあり、セ
ラミックス原料粉末の種類により、解膠剤添加量や泥漿
濃度等の解膠条件を厳選しなければならない。
通常、鋳込み成形用泥漿の調製方法は、セラミックス粉
末に適量の分散媒及び解膠剤を加え、所定時間ボールミ
ル処理する方法が用いられる。この場合の最適な訪込み
成形用泥漿は、この泥漿の最適解膠条件を満足するもの
であり、これは主として泥漿濃度、解膠剤添加量及びボ
ールミル処理時間の3つの条件によって決定される。即
ち、高濃度でかつ適度の流動性を有する泥漿濃度の下で
、解膠剤添加量及びボールミル処理時間に関して泥漿粘
度が最小となる条件を共に満足する条件が鋳込み成形用
最適解膠条件となる。
末に適量の分散媒及び解膠剤を加え、所定時間ボールミ
ル処理する方法が用いられる。この場合の最適な訪込み
成形用泥漿は、この泥漿の最適解膠条件を満足するもの
であり、これは主として泥漿濃度、解膠剤添加量及びボ
ールミル処理時間の3つの条件によって決定される。即
ち、高濃度でかつ適度の流動性を有する泥漿濃度の下で
、解膠剤添加量及びボールミル処理時間に関して泥漿粘
度が最小となる条件を共に満足する条件が鋳込み成形用
最適解膠条件となる。
ところで、窒化ホウ素や窒化ケイ素のような水と反応し
にくい非酸化物セラミンクスの鋳込み成形用泥漿の調製
方法としては、安価で安全性の高い水を分散媒とし、解
膠剤を添加して調製する方法が一般的である。
にくい非酸化物セラミンクスの鋳込み成形用泥漿の調製
方法としては、安価で安全性の高い水を分散媒とし、解
膠剤を添加して調製する方法が一般的である。
しかし、窒化ホウ素粉末は、表面が不活性で定常状態で
は酸素や水と反応しにくく、他の窒化物セラミックス粉
末に比較して水に解膠させることが極めて困難である。
は酸素や水と反応しにくく、他の窒化物セラミックス粉
末に比較して水に解膠させることが極めて困難である。
特に、窒化ホウ素系複合セラミックスにおいては、窒化
ホウ素の特性を十分に発現させるために、粒子相互の分
散性を高める必要がある。それゆえ、この泥漿の解膠に
関しては、高性能な解膠剤を使用したり、解膠剤を多量
に添加したりしなければならない。
ホウ素の特性を十分に発現させるために、粒子相互の分
散性を高める必要がある。それゆえ、この泥漿の解膠に
関しては、高性能な解膠剤を使用したり、解膠剤を多量
に添加したりしなければならない。
さらに、従来、窒化ホウ素系複合セラミックスの鋳込み
成形用泥漿を調製する方法は、窒化ホウ素粉末と窒化物
セラミックス粉末との混合粉末に分散媒として水、更に
解膠剤を適量添加し、所定時間ボールミルを行うという
ものであった。しかるに、この方法では、先に述べたよ
うに窒化ホウ素粉末と窒化物セラミックス粉末の粒径、
比表面積その他の諸特性の相違により、各粉末の鋳込み
泥漿の最適解膠条件が異なるため、混合粉末に対する鋳
込み泥漿の最適解膠条件を求めてもこの条件によって調
製された泥漿については、粘度やpH等の経時変化が生
・しるという欠点があった。
成形用泥漿を調製する方法は、窒化ホウ素粉末と窒化物
セラミックス粉末との混合粉末に分散媒として水、更に
解膠剤を適量添加し、所定時間ボールミルを行うという
ものであった。しかるに、この方法では、先に述べたよ
うに窒化ホウ素粉末と窒化物セラミックス粉末の粒径、
比表面積その他の諸特性の相違により、各粉末の鋳込み
泥漿の最適解膠条件が異なるため、混合粉末に対する鋳
込み泥漿の最適解膠条件を求めてもこの条件によって調
製された泥漿については、粘度やpH等の経時変化が生
・しるという欠点があった。
従って、このような経時変化の生じる泥漿を使用するこ
とは、排泥鋳込み成形において、効率が悪いばかりでな
く、この泥漿を鋳込み成形して得られる成形体あるいは
この成形体を焼結して得られる焼結体に亀裂や欠陥が生
じたり、成形体密度、焼結体密度及びその他の諸特性が
著しく低下し、目的とする複合効果が得られないという
問題を生じていた。
とは、排泥鋳込み成形において、効率が悪いばかりでな
く、この泥漿を鋳込み成形して得られる成形体あるいは
この成形体を焼結して得られる焼結体に亀裂や欠陥が生
じたり、成形体密度、焼結体密度及びその他の諸特性が
著しく低下し、目的とする複合効果が得られないという
問題を生じていた。
(発明の目的)
本発明の目的は、前記問題点を解決し、p H及び粘度
等の経時変化がなく、かつ高密度の成形体及び焼結体を
得ることができる鋳込み成形用泥漿の調製方法を提供す
るものである。
等の経時変化がなく、かつ高密度の成形体及び焼結体を
得ることができる鋳込み成形用泥漿の調製方法を提供す
るものである。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、窒化ホウ素系鋳込み成形用泥漿及び窒化物セ
ラミックス系鋳込み成形用泥漿を、同一の解膠剤及び分
散媒を用いて、それぞれの最適解膠条件で調製した後、
両者を混合することを特徴とする窒化ホウ素系複合セラ
ミックスの鋳込み成形用泥漿の調製方法に関するもので
ある。
ラミックス系鋳込み成形用泥漿を、同一の解膠剤及び分
散媒を用いて、それぞれの最適解膠条件で調製した後、
両者を混合することを特徴とする窒化ホウ素系複合セラ
ミックスの鋳込み成形用泥漿の調製方法に関するもので
ある。
本発明における窒化ホウ素粉末としては、−次粒子径が
1μm以下、BET比表面積が20rd/g以上のもの
が好ましい。−次粒子径が1μmよりも大きく、BET
比表面積が20 ra / gよりも小さいものでは、
複合すべき窒化物セラミックス粒子マトリックス間への
分散性が悪く、焼結体密度及び強度等の特性が劣り、複
合効果が発現できない。
1μm以下、BET比表面積が20rd/g以上のもの
が好ましい。−次粒子径が1μmよりも大きく、BET
比表面積が20 ra / gよりも小さいものでは、
複合すべき窒化物セラミックス粒子マトリックス間への
分散性が悪く、焼結体密度及び強度等の特性が劣り、複
合効果が発現できない。
また、本発明の窒化物セラミックスとしては、窒化ケイ
素、サイアロン、窒化アルミニウム等の窒化物セラミッ
クス粉末が使用できる。
素、サイアロン、窒化アルミニウム等の窒化物セラミッ
クス粉末が使用できる。
分散媒としては、水やエタノール等の有機溶媒を使用す
ることができるが、安全性の高い水を使用することが望
ましい。
ることができるが、安全性の高い水を使用することが望
ましい。
解膠剤としては、NaOH,HCI等のように酸やアル
カリとして作用するものや、ソーダ灰、ポリリン酸塩の
ように多価陽イオンに対して不溶性塩や錯塩を形成する
無機塩や、CMC塩、ポリカルボン酸塩等の有機質のポ
リアニオンを形成するものが挙げられる。特に、少量の
添加で解膠作用の大きい有機質のポリアニオンを形成す
るものが、窒化ホウ素粉末の解膠に有利であり、コスト
的にも望ましい。
カリとして作用するものや、ソーダ灰、ポリリン酸塩の
ように多価陽イオンに対して不溶性塩や錯塩を形成する
無機塩や、CMC塩、ポリカルボン酸塩等の有機質のポ
リアニオンを形成するものが挙げられる。特に、少量の
添加で解膠作用の大きい有機質のポリアニオンを形成す
るものが、窒化ホウ素粉末の解膠に有利であり、コスト
的にも望ましい。
本発明においては、窒化ホウ素系鋳込み成形用泥漿及び
窒化物セラミックス系鋳込み成形用泥漿を、同一の解膠
剤及び分散媒を用いて、それぞれの最適解膠条件で調製
する。
窒化物セラミックス系鋳込み成形用泥漿を、同一の解膠
剤及び分散媒を用いて、それぞれの最適解膠条件で調製
する。
最適解膠条件は、以下のようにして求められる。
ボールミル用ポットに窒化ホウ素粉末又は窒化物セラミ
ックス粉末、分散媒として水及び解膠剤を適量加え、所
定時間ボールミル処理し、鋳込み成形用泥漿を調製する
。ここで、水の添加量即ち、泥漿濃度は、高濃度で、ボ
ールミル処理後の泥漿が適度の流動性を示すような状態
になるようにする。
ックス粉末、分散媒として水及び解膠剤を適量加え、所
定時間ボールミル処理し、鋳込み成形用泥漿を調製する
。ここで、水の添加量即ち、泥漿濃度は、高濃度で、ボ
ールミル処理後の泥漿が適度の流動性を示すような状態
になるようにする。
この泥漿濃度の下で、解膠剤添加量を一定とした泥漿粘
度とボールミル処理時間の関係及びボールミル処理時間
を一定とした泥漿粘度と解膠剤添加量の関係を調べ、粘
度が最小となるボールミル処理時間及び解膠剤添加量が
最適解膠条件となる。
度とボールミル処理時間の関係及びボールミル処理時間
を一定とした泥漿粘度と解膠剤添加量の関係を調べ、粘
度が最小となるボールミル処理時間及び解膠剤添加量が
最適解膠条件となる。
このようにして求めた最適解膠条件で窒化ホウ素系鋳込
み成形用泥漿及び窒化物セラミックス系鋳込み成形用泥
漿が調製される。
み成形用泥漿及び窒化物セラミックス系鋳込み成形用泥
漿が調製される。
次いで、これらの窒化ホウ素系鋳込み成形用泥漿及び窒
化物セラミックス系鋳込め成形用泥漿を所望の割合に混
合し、2〜3日十分に混合攪拌することにより、複合セ
ラミックス鋳込み成形用泥漿が得られる。
化物セラミックス系鋳込め成形用泥漿を所望の割合に混
合し、2〜3日十分に混合攪拌することにより、複合セ
ラミックス鋳込み成形用泥漿が得られる。
このようにして得られる鋳込み成形用泥漿は、経時変化
が生じない。また、この泥漿を鋳込み成形して得られる
成形体及び焼結体には、亀裂や欠陥が全くなく、成形体
密度、焼結体密度及び強度等の特性において優れている
。これは、窒化ホウ素系鋳込み成形用泥漿及び窒化物セ
ラミックス系鋳込め成形用泥漿の各々が最適解膠条件を
満足しているために、これらを混合することによって、
各成分の均一な分散がなされ、優れた特性が得られるも
のと思われる。
が生じない。また、この泥漿を鋳込み成形して得られる
成形体及び焼結体には、亀裂や欠陥が全くなく、成形体
密度、焼結体密度及び強度等の特性において優れている
。これは、窒化ホウ素系鋳込み成形用泥漿及び窒化物セ
ラミックス系鋳込め成形用泥漿の各々が最適解膠条件を
満足しているために、これらを混合することによって、
各成分の均一な分散がなされ、優れた特性が得られるも
のと思われる。
また、この方法によれば、窒化ホウ素と窒化物セラミッ
クスの複合比を任意に変えたい場合には、窒化ホウ素系
鋳込み成形用泥漿と窒化物セラミックス系鋳込み成形用
泥漿を調製しておけば、その後は両泥漿を所望の割合に
混合するだけで容易に複合セラミックス鋳込み成形用泥
漿が得られる。
クスの複合比を任意に変えたい場合には、窒化ホウ素系
鋳込み成形用泥漿と窒化物セラミックス系鋳込み成形用
泥漿を調製しておけば、その後は両泥漿を所望の割合に
混合するだけで容易に複合セラミックス鋳込み成形用泥
漿が得られる。
(実施例)
以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。
に説明する。
実施例1
ボールミル用ポットに六方晶窒化ホウ素粉末(−次粒子
径0.1μm、BET比表面積45n(7g)25gと
泥漿濃度が50重量%になるように分散媒として水を配
合した。さらに、この中に解膠剤としてポリカルボン酸
アンモニウム塩を窒化ホウ素粉末に対して4重量%添加
し、10時間ボールミル処理して、窒化ホウ素系鋳込み
成形用泥漿を調製した。
径0.1μm、BET比表面積45n(7g)25gと
泥漿濃度が50重量%になるように分散媒として水を配
合した。さらに、この中に解膠剤としてポリカルボン酸
アンモニウム塩を窒化ホウ素粉末に対して4重量%添加
し、10時間ボールミル処理して、窒化ホウ素系鋳込み
成形用泥漿を調製した。
別に、ボールミル用ポットにβ−サイアロン粉末(−次
粒子径0.5μm、BET比表面積7nイ/g)100
gと泥漿濃度が68重量%になるように分散媒として水
を配合した。さらに、この中に解膠剤としてポリカルボ
ン酸アンモニウム塩をβサイアロン粉末に対して0.2
重量%添加し、40時間ボールミル処理して、β−サイ
アロン系鋳込み成形用泥漿を調製した。
粒子径0.5μm、BET比表面積7nイ/g)100
gと泥漿濃度が68重量%になるように分散媒として水
を配合した。さらに、この中に解膠剤としてポリカルボ
ン酸アンモニウム塩をβサイアロン粉末に対して0.2
重量%添加し、40時間ボールミル処理して、β−サイ
アロン系鋳込み成形用泥漿を調製した。
次いで、窒化ホウ素系鋳込み成形用泥漿とβサイアロン
系鋳込み成形用泥漿を重量比で窒化ホウ素/β−サイア
ロン−2/8となるように混合し、48時間攪拌して、
窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミックス鋳込み
成形用泥漿を調製した。
系鋳込み成形用泥漿を重量比で窒化ホウ素/β−サイア
ロン−2/8となるように混合し、48時間攪拌して、
窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミックス鋳込み
成形用泥漿を調製した。
この泥漿を80X45X10mmの石膏型に鋳込み成形
して成形体を得た。この成形体を窒素ガス雰囲気中、7
00°C12時間脱脂した後、高周波誘導炉にて175
0°C14時間焼結した。
して成形体を得た。この成形体を窒素ガス雰囲気中、7
00°C12時間脱脂した後、高周波誘導炉にて175
0°C14時間焼結した。
結果を第1表に示す。
比較例1
実施例1において、窒化ホウ素系鋳込み成形用泥漿のボ
ールミル処理時間を40時間に変えたほかは、実施例1
と同様にして窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミ
ックス鋳込み成形用泥漿を調製し、さらに成形体及び焼
結体を製造した。
ールミル処理時間を40時間に変えたほかは、実施例1
と同様にして窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミ
ックス鋳込み成形用泥漿を調製し、さらに成形体及び焼
結体を製造した。
結果を第1表に示す。
比較例2
実施例1において、β−サイアロン系鋳込み成形用泥漿
の解膠剤の添加量を4重量%に変えたほかは、実施例1
と同様にして窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミ
ックス鋳込み成形用泥漿を調製し、さらに成形体及び焼
結体を製造した。
の解膠剤の添加量を4重量%に変えたほかは、実施例1
と同様にして窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミ
ックス鋳込み成形用泥漿を調製し、さらに成形体及び焼
結体を製造した。
結果を第1表に示す。
比較例3
ボールミル用ポットに実施例1と同様の六方晶窒化ホウ
素粉末25g及びβ−サイアロン粉末100gと、実施
例1の窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミックス
鋳込み成形用泥漿の泥漿濃度及び解膠剤添加量と同じに
なるように、水及び解膠剤としてポリカルボン酸アンモ
ニウム塩を添加し、40時間ボールミル処理して、窒化
ホウ素β−サイアロン系複合セラミックス鋳込み成形用
泥漿を調製した。
素粉末25g及びβ−サイアロン粉末100gと、実施
例1の窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミックス
鋳込み成形用泥漿の泥漿濃度及び解膠剤添加量と同じに
なるように、水及び解膠剤としてポリカルボン酸アンモ
ニウム塩を添加し、40時間ボールミル処理して、窒化
ホウ素β−サイアロン系複合セラミックス鋳込み成形用
泥漿を調製した。
この泥漿を用いて実施例1と同様にして成形体及び焼結
体を製造した。
体を製造した。
結果を第1表に示す。
比較例4
ボールミル用ポットに実施例1におけるβ−サイアロン
系鋳込み成形用泥漿と同量のβ−サイアロン粉末、水及
び解膠剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩を添加し
、20時間ボールミル処理した。
系鋳込み成形用泥漿と同量のβ−サイアロン粉末、水及
び解膠剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩を添加し
、20時間ボールミル処理した。
次に、このボールミル用ポットに実施例1における窒化
ホウ素系鋳込み成形用泥漿調製時と同量の六方晶窒化ホ
ウ素粉末、水及び解膠剤としてポリカルボン酸アンモニ
ウム塩を添加し、サラに20時間ボールミル処理して、
窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミックス鋳込み
成形用泥漿を調製した。
ホウ素系鋳込み成形用泥漿調製時と同量の六方晶窒化ホ
ウ素粉末、水及び解膠剤としてポリカルボン酸アンモニ
ウム塩を添加し、サラに20時間ボールミル処理して、
窒化ホウ素−β−サイアロン系複合セラミックス鋳込み
成形用泥漿を調製した。
この泥漿を用いて実施例1と同様にして成形体及び焼結
体を製造した。
体を製造した。
結果を第1表に示す。
本発明により得られる窒化ホウ素系複合セラミックス鋳
込み成形用泥漿は、粘度やpH等の経時変化がなく、こ
の泥漿を鋳込み成形して得られる成形体及び焼結体は、
亀裂や欠陥が全くなく、組織が均質であり、優れた特性
を有するので、溶融金属耐蝕部材、鋳造部品等に好適に
使用することができる。
込み成形用泥漿は、粘度やpH等の経時変化がなく、こ
の泥漿を鋳込み成形して得られる成形体及び焼結体は、
亀裂や欠陥が全くなく、組織が均質であり、優れた特性
を有するので、溶融金属耐蝕部材、鋳造部品等に好適に
使用することができる。
第1表
Claims (1)
- 窒化ホウ素系鋳込み成形用泥漿及び窒化物セラミック
ス系鋳込み成形用泥漿を、同一の解膠剤及び分散媒を用
いて、それぞれの最適解膠条件で調製した後、両者を混
合することを特徴とする窒化ホウ素系複合セラミックス
の鋳込み成形用泥漿の調製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251930A JPH04132665A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 窒化ホウ素系複合セラミックスの鋳込み成形用泥漿の調製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251930A JPH04132665A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 窒化ホウ素系複合セラミックスの鋳込み成形用泥漿の調製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132665A true JPH04132665A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17230089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2251930A Pending JPH04132665A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 窒化ホウ素系複合セラミックスの鋳込み成形用泥漿の調製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04132665A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009029681A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Mitsui Kozan Material Kk | 快削性セラミックスの製造方法 |
| JP2010247487A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Tateho Chem Ind Co Ltd | 寸法精度に優れたセラミック焼結体及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2251930A patent/JPH04132665A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009029681A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Mitsui Kozan Material Kk | 快削性セラミックスの製造方法 |
| JP2010247487A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Tateho Chem Ind Co Ltd | 寸法精度に優れたセラミック焼結体及びその製造方法 |
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