JPH0465351A - MgO焼結体及びその製造方法 - Google Patents
MgO焼結体及びその製造方法Info
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- JPH0465351A JPH0465351A JP2178402A JP17840290A JPH0465351A JP H0465351 A JPH0465351 A JP H0465351A JP 2178402 A JP2178402 A JP 2178402A JP 17840290 A JP17840290 A JP 17840290A JP H0465351 A JPH0465351 A JP H0465351A
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- JP
- Japan
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- mgo
- sintered body
- fine powder
- powder
- raw material
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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MgO焼結体及びその製造方法に係り、詳しく
は、高純度金属の溶解用ルツボ、鉄や合金の真空溶解用
ルツボ、高周波炉による金属溶解用ルツボ、電子セラミ
ックス焼成用ルツボ又は耐火物サヤ等の基材として好適
な、MgO焼結体及びその製造方法に関する。
は、高純度金属の溶解用ルツボ、鉄や合金の真空溶解用
ルツボ、高周波炉による金属溶解用ルツボ、電子セラミ
ックス焼成用ルツボ又は耐火物サヤ等の基材として好適
な、MgO焼結体及びその製造方法に関する。
[従来の技術]
一般に、セラミックスの焼結とは、加熱により相接する
粒子が接近し、全体が収縮して焼き固まる現象をいう。
粒子が接近し、全体が収縮して焼き固まる現象をいう。
この焼結の駆動力は、粒子集合体の総表面積を小さくす
ることによって、系の表面自由エネルギーを最小にしよ
うとする力である。
ることによって、系の表面自由エネルギーを最小にしよ
うとする力である。
このように、焼結は固体の表面エネルギーを原動力とし
、固体内の物質の移動によっておこる現象であることか
ら、緻密、微細で均一な組織を有し、安定な性能を有す
る焼結体を得るためには、原料の調整方法が根本的で重
要な問題点とされ、まず、原料粉末を十分に細かく粉砕
すること、その他、焼結助剤、焼成条件を選定すること
などによって、粒子内における物質移動を助長する方策
が検討されている。
、固体内の物質の移動によっておこる現象であることか
ら、緻密、微細で均一な組織を有し、安定な性能を有す
る焼結体を得るためには、原料の調整方法が根本的で重
要な問題点とされ、まず、原料粉末を十分に細かく粉砕
すること、その他、焼結助剤、焼成条件を選定すること
などによって、粒子内における物質移動を助長する方策
が検討されている。
例えば、高純度マグネシア(MgO)焼結体の製造にお
いて、原料を細かく粉砕する方法としては、鋼製ボール
ミル等を用いて粉砕する方法がある。しかるに、この方
法は不純物除去のため、後に酸処理、水洗い等の処理を
必要とするという問題があるため、最近ではジンターコ
ルンド質のボットミルで粉砕している。この場合、原料
は、その粉末の粒度が大部分は100μm以下で、その
うち相当の部分が10μm以下であるように粉砕される
。
いて、原料を細かく粉砕する方法としては、鋼製ボール
ミル等を用いて粉砕する方法がある。しかるに、この方
法は不純物除去のため、後に酸処理、水洗い等の処理を
必要とするという問題があるため、最近ではジンターコ
ルンド質のボットミルで粉砕している。この場合、原料
は、その粉末の粒度が大部分は100μm以下で、その
うち相当の部分が10μm以下であるように粉砕される
。
このようにして調整されたMgO原料粉末を焼成するに
あたっては、焼結温度を低下させ、あるいは結晶の成長
を抑制するために微量ないし少量の焼結助剤が加えられ
る。MgO焼成にあたっては、5i02、ZrO2、C
aO等が焼結助剤として添加混合される。しかして、こ
の混合物は可塑性がないことから、通常、有機質バイン
ダーを1〜2重量重量%添加口、ラバープレス、押出成
形等の方法で成形し、1300〜2000℃で焼成し、
焼結体を得ている。
あたっては、焼結温度を低下させ、あるいは結晶の成長
を抑制するために微量ないし少量の焼結助剤が加えられ
る。MgO焼成にあたっては、5i02、ZrO2、C
aO等が焼結助剤として添加混合される。しかして、こ
の混合物は可塑性がないことから、通常、有機質バイン
ダーを1〜2重量重量%添加口、ラバープレス、押出成
形等の方法で成形し、1300〜2000℃で焼成し、
焼結体を得ている。
[発明が解決しようとする諜!!!]
このように、焼結助剤として5iO2
Zr02、CaO等を添加混合して焼成する従来の方法
によれば、比較的容易にMgO焼結体を得ることが可能
となる。しかるに、このような従来法により得られたM
gO焼結体は、緻密性において十分満足し得るものとは
いえず、このため、ルツボやサヤの基材として用いた場
合、焼結助剤のSiO2,ZrO2,CaO等が、電子
セラミックス等の被焼成物にコンタミネーションを起こ
すという問題が生しる。更に、従来法によるMgO焼結
体はサーマルショックに対しては強くない等の欠点があ
った。
によれば、比較的容易にMgO焼結体を得ることが可能
となる。しかるに、このような従来法により得られたM
gO焼結体は、緻密性において十分満足し得るものとは
いえず、このため、ルツボやサヤの基材として用いた場
合、焼結助剤のSiO2,ZrO2,CaO等が、電子
セラミックス等の被焼成物にコンタミネーションを起こ
すという問題が生しる。更に、従来法によるMgO焼結
体はサーマルショックに対しては強くない等の欠点があ
った。
本出願人は、上記従来法の問題点を解決するべく種々検
討を重ねた結果、アルコキシド法で生成されるAj!2
03を超微粒子焼結助剤として添加混合することによっ
て、低温でしかも短時間で極めて緻密なMgO焼結体を
製造することができることを見出し、高純度MgO原料
に焼結助剤として超微粒子アルコキシドAl1203を
添加混合し、更にバインダーを添加混合し、得られた混
合物を成形した後焼成する高純度MgO焼結体の製造方
法を先に特許8願した(特開昭62−83358号。
討を重ねた結果、アルコキシド法で生成されるAj!2
03を超微粒子焼結助剤として添加混合することによっ
て、低温でしかも短時間で極めて緻密なMgO焼結体を
製造することができることを見出し、高純度MgO原料
に焼結助剤として超微粒子アルコキシドAl1203を
添加混合し、更にバインダーを添加混合し、得られた混
合物を成形した後焼成する高純度MgO焼結体の製造方
法を先に特許8願した(特開昭62−83358号。
以下「先願」という。)
上記先願の方法によれば、m密で高強度な高純度MgO
焼結体が提供される。
焼結体が提供される。
本発明は上記先順を更に改良し、より一層m密で、耐熱
強度、機械的強度の高いMgO焼結体及びその製造方法
を提供することを目的とする。
強度、機械的強度の高いMgO焼結体及びその製造方法
を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
請求項(1)のMgO焼結体は、高純度MgO原料及び
AfL2oa微粉と、MgO原料及びAIL203微粉
との合計重量に対して0.1〜2重量%のT i 02
rIi、粉とを含む混合物を成形した後焼成して得ら
れることを特徴とする 請求項(2)のMgO焼結体の製造方法は、高純度Mg
O原料及びAIL20a微粉と、MgO原料及びAf2
0s微粉との合計重量に対して0.1〜21量%のTi
O2微粉とを含む混合物を成形した後焼成することを特
徴とする。
AfL2oa微粉と、MgO原料及びAIL203微粉
との合計重量に対して0.1〜2重量%のT i 02
rIi、粉とを含む混合物を成形した後焼成して得ら
れることを特徴とする 請求項(2)のMgO焼結体の製造方法は、高純度Mg
O原料及びAIL20a微粉と、MgO原料及びAf2
0s微粉との合計重量に対して0.1〜21量%のTi
O2微粉とを含む混合物を成形した後焼成することを特
徴とする。
以下に本発明の詳細な説明する。
なお、以下において、r%ノは「重量%」を示す。
本発明において、MgO原料としては、高純度MgOを
用いる。高純度MgO原料としては、純度99.0%以
上の高純度品が好ましい。
用いる。高純度MgO原料としては、純度99.0%以
上の高純度品が好ましい。
本発明において、MgO原料は、平均粒径が10μm0
μm以下程りわけ5μm以下程度の粉末が好ましい。M
gO原料の平均粒径が大き過ぎると、焼結による物質移
動が十分ではなく、m密な焼結体とならないばかりでな
く、機械的強度も小さいものとなる。なお、MgO原料
としては、軽焼又は重焼のMgOや、マグネシアクリン
カ−電融マグネシア等を使用することができる。
μm以下程りわけ5μm以下程度の粉末が好ましい。M
gO原料の平均粒径が大き過ぎると、焼結による物質移
動が十分ではなく、m密な焼結体とならないばかりでな
く、機械的強度も小さいものとなる。なお、MgO原料
としては、軽焼又は重焼のMgOや、マグネシアクリン
カ−電融マグネシア等を使用することができる。
Al1203微粉としては、アルコキシドを加水分解し
て得られたAj22 o3の微粉を用いるのが好ましい
。具体的にはAJ2のアルコキシドを加水分解して得ら
れた粉末を必要に応じて粉砕、仮焼したものが用いられ
る。このアルコキシド法によるAA2 os微粉の平均
粒径は0.1μm以下、特に0.01〜o、ootμm
であることが好ましい。
て得られたAj22 o3の微粉を用いるのが好ましい
。具体的にはAJ2のアルコキシドを加水分解して得ら
れた粉末を必要に応じて粉砕、仮焼したものが用いられ
る。このアルコキシド法によるAA2 os微粉の平均
粒径は0.1μm以下、特に0.01〜o、ootμm
であることが好ましい。
Ti02t!粉としては、ルチル型、アナターゼ型のい
ずれも使用し得るが、通常はルチル型の微粒子を用いる
。TiO2微粉は平均粒径10μm以下、特に5μm以
下、とりわけ1μm以下のサブミクロン粒子が好ましい
。
ずれも使用し得るが、通常はルチル型の微粒子を用いる
。TiO2微粉は平均粒径10μm以下、特に5μm以
下、とりわけ1μm以下のサブミクロン粒子が好ましい
。
本発明において、Al2O3微粉及びTiO2微粉は焼
結助剤として添加するが、その添加量は次のような範囲
とする。即ち、Al1203微粉の添加量はMgO原料
に対して0.005〜1.0%とするのが好ましい。A
l2203微粉が0.005%未満では、本発明による
十分な改善効果が得られず、1.0%を超えるとAl1
203が多過ぎてムライトの析出が過剰となり、逆に強
度の低下をひき起こす。また、TiO2微粉は、MgO
原料、Al2203微粉及びTiO2微粉の合計重量に
対して0.1〜2%とする。TiO2微粉の割合が0.
1%未満では本発明による十分な改善効果が得られず、
2%を超えるとMgOの物性に多少影響を与えることが
ある。
結助剤として添加するが、その添加量は次のような範囲
とする。即ち、Al1203微粉の添加量はMgO原料
に対して0.005〜1.0%とするのが好ましい。A
l2203微粉が0.005%未満では、本発明による
十分な改善効果が得られず、1.0%を超えるとAl1
203が多過ぎてムライトの析出が過剰となり、逆に強
度の低下をひき起こす。また、TiO2微粉は、MgO
原料、Al2203微粉及びTiO2微粉の合計重量に
対して0.1〜2%とする。TiO2微粉の割合が0.
1%未満では本発明による十分な改善効果が得られず、
2%を超えるとMgOの物性に多少影響を与えることが
ある。
MgO原料、A 1120 s微粉及びTiO2微粉の
原料混合物には、可塑性を付与するために必要に応じて
バインダーを添加する。バインダーとしては、通常用い
られる有機質バインダーが使用される。有機質バインダ
ーとしてはPEG、PVB等が挙げられる。バインダー
の添加量はMgO原料に対して0.5〜5.0%とする
のが好ましい。
原料混合物には、可塑性を付与するために必要に応じて
バインダーを添加する。バインダーとしては、通常用い
られる有機質バインダーが使用される。有機質バインダ
ーとしてはPEG、PVB等が挙げられる。バインダー
の添加量はMgO原料に対して0.5〜5.0%とする
のが好ましい。
本発明においては、まずMgO原料に
Al1203微粉の所定量を湿式又は乾式で添加混合し
た後、又はAl203微粉と共に、必要量のバインダー
を添加混合する。そして、更にTi0pffa粉の所定
量を添加混合し、得られた混合物を加圧成形法等の成形
法により成形する。加圧成形法により成形する場合、成
形圧力は500〜2000 K g / c rn’程
度が好適である。なお、成形にあたっては、原料混合物
の成形性を向上させる目的でスプレードライによる造粒
等の前処理を施すのが好ましい。
た後、又はAl203微粉と共に、必要量のバインダー
を添加混合する。そして、更にTi0pffa粉の所定
量を添加混合し、得られた混合物を加圧成形法等の成形
法により成形する。加圧成形法により成形する場合、成
形圧力は500〜2000 K g / c rn’程
度が好適である。なお、成形にあたっては、原料混合物
の成形性を向上させる目的でスプレードライによる造粒
等の前処理を施すのが好ましい。
得られた成形体の焼成は、まず常温から、400〜60
0℃の間の所定温度(例えば500℃)までloo 〜
200’C/hrで昇温し、該所定温度から1500〜
1800’Cの間の最終焼成温&(例えば1600t)
まで1oo〜25゜’C/ h rで昇温した後、該最
終焼成温度に1〜2時間保持するものが好ましい。
0℃の間の所定温度(例えば500℃)までloo 〜
200’C/hrで昇温し、該所定温度から1500〜
1800’Cの間の最終焼成温&(例えば1600t)
まで1oo〜25゜’C/ h rで昇温した後、該最
終焼成温度に1〜2時間保持するものが好ましい。
[作用]
M g OA 12203系に第三成分としてTiO2
を添加したものは、MgOAl2203系におけるムラ
イトの結合に加えて、MgO−TiO2系によるチタン
酸マグネシウムが結晶粒界に生成し、このチタン酸マグ
ネシウムが粒界を埋めて結晶粒子間の結合強度を高める
と共に、MgO結晶の粒成長をコントロールする。この
ため、緻密で耐熱性のMgO焼結体が得られる。
を添加したものは、MgOAl2203系におけるムラ
イトの結合に加えて、MgO−TiO2系によるチタン
酸マグネシウムが結晶粒界に生成し、このチタン酸マグ
ネシウムが粒界を埋めて結晶粒子間の結合強度を高める
と共に、MgO結晶の粒成長をコントロールする。この
ため、緻密で耐熱性のMgO焼結体が得られる。
ところで、Mg0−Al2203系におイテ、A12o
3の添加量が多い場合、ムライト買の析出が過剰となっ
て強度の低下をひき起こすが、TiO2はMgOマトリ
ックスとなじみの良いチタン酸マグネシウムを生成する
ため、強度低下等、物性に与える悪影響は殆どない。こ
のため、TiO2は比較的多く添加した場合でも、Al
22 o3のような不具合を生じることはない。
3の添加量が多い場合、ムライト買の析出が過剰となっ
て強度の低下をひき起こすが、TiO2はMgOマトリ
ックスとなじみの良いチタン酸マグネシウムを生成する
ため、強度低下等、物性に与える悪影響は殆どない。こ
のため、TiO2は比較的多く添加した場合でも、Al
22 o3のような不具合を生じることはない。
なお、本発明において、Al1203としてアルコキシ
ド法によるAl120sを用いた場合には、更に次のよ
うな効果が奏される。
ド法によるAl120sを用いた場合には、更に次のよ
うな効果が奏される。
一般に、アルコキシド法により得られる粉末は、粒径が
小さく、表面が活性でしかも高純度である。
小さく、表面が活性でしかも高純度である。
このため、高純度のMgO原料に、アルコキシド法によ
り得られた超微粒子AjZ203を添加混合することに
よって、MgO原料粉末の粒子間に超微粒子粉末のAl
2O3が均一に拡散分布されるようになるため、低い焼
成温度で均一かつ緻密な焼結体を得ることが可能となる
。
り得られた超微粒子AjZ203を添加混合することに
よって、MgO原料粉末の粒子間に超微粒子粉末のAl
2O3が均一に拡散分布されるようになるため、低い焼
成温度で均一かつ緻密な焼結体を得ることが可能となる
。
この超微粒子アルコキシドAjZ203は、1200″
’Ci度の温度でMgO粉末粒子間に拡散し始め、約1
500℃で完全に固溶する。従って、添加したアルコキ
シドAl2O3が残存することなく、MgO粒子はスピ
ネルボンドされて強固に結合し、得られる焼結体はより
一層緻密で高強度となり、また、耐コンタミネーション
性、耐サーマルショック性に優れたものとなる。
’Ci度の温度でMgO粉末粒子間に拡散し始め、約1
500℃で完全に固溶する。従って、添加したアルコキ
シドAl2O3が残存することなく、MgO粒子はスピ
ネルボンドされて強固に結合し、得られる焼結体はより
一層緻密で高強度となり、また、耐コンタミネーション
性、耐サーマルショック性に優れたものとなる。
[実施例]
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
実施例1,2、比較例1
純度99.0%の高純度MgO(平均粒径10μm以下
)に、アルコキシド法により得られた、粒径10〜1o
oA、純度99,9%の高純度Al2O3微粉を0.4
%添加混合し、更に有機質バインダーとしてPE01%
を添加混合した。
)に、アルコキシド法により得られた、粒径10〜1o
oA、純度99,9%の高純度Al2O3微粉を0.4
%添加混合し、更に有機質バインダーとしてPE01%
を添加混合した。
この混合物に、TiO2微粉(平均粒径1μm)を第1
表に示す割合で添加しくただし、比較例1では添加せず
)、更に混合して得られた混合物をラバープレス法によ
り、成形圧力1500K g / c m”で成形した
。次いで、成形体を常温より500℃まで150℃/
h rで昇温し、500から1700℃まで200℃/
h rで昇温し、更に1700℃でlhr保持するこ
とにより焼成し、MgO焼結体を得た。このMgO焼結
体の各種物性を測定し、結果を第1表に示した。
表に示す割合で添加しくただし、比較例1では添加せず
)、更に混合して得られた混合物をラバープレス法によ
り、成形圧力1500K g / c m”で成形した
。次いで、成形体を常温より500℃まで150℃/
h rで昇温し、500から1700℃まで200℃/
h rで昇温し、更に1700℃でlhr保持するこ
とにより焼成し、MgO焼結体を得た。このMgO焼結
体の各種物性を測定し、結果を第1表に示した。
第 1 表
*:理論値に対する割合
表1から、本発明により、著しくm密で高強度なMgO
焼結体が容易に得られることが明らかである。
焼結体が容易に得られることが明らかである。
[発明の効果]
以上詳述した通り、本発明によれば、極めて緻密で高純
度なMgO焼結体が提供される。従つて、本発明のMg
O焼結体は、サーマルショックに対して耐久性が高く、
しかも、ルツボ、サヤ等の基材とした場合の被焼成物、
溶融物に対する耐コンタミネーション性にも優れたもの
となる。
度なMgO焼結体が提供される。従つて、本発明のMg
O焼結体は、サーマルショックに対して耐久性が高く、
しかも、ルツボ、サヤ等の基材とした場合の被焼成物、
溶融物に対する耐コンタミネーション性にも優れたもの
となる。
本発明により製造される高純度MgO焼結体は、高純度
金属の溶解用ルツボ、鉄や合金の真空溶解用ルツボ、高
周波炉による金属溶解用ルツボ、電子セラミックス焼成
用ルツボ又は耐火物サヤ等の基材として、工業的に極め
て有用である。
金属の溶解用ルツボ、鉄や合金の真空溶解用ルツボ、高
周波炉による金属溶解用ルツボ、電子セラミックス焼成
用ルツボ又は耐火物サヤ等の基材として、工業的に極め
て有用である。
Claims (2)
- (1) 高純度MgO原料及びAl_2O_3微粉と、
MgO原料及びAl_2O_3微粉との合計重量に対し
て0.1〜2重量%のTiO_2微粉とを含む混合物を
成形した後焼成して得られることを特徴とするMgO焼
結体。 - (2) 高純度MgO原料及びAl_2O_3微粉と、
MgO原料及びAl_2O_3微粉との合計重量に対し
て0.1〜2重量%のTiO_2微粉とを含む混合物を
成形した後焼成することを特徴とするMgO焼結体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2178402A JPH0465351A (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | MgO焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2178402A JPH0465351A (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | MgO焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465351A true JPH0465351A (ja) | 1992-03-02 |
Family
ID=16047874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2178402A Pending JPH0465351A (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | MgO焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0465351A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52142708A (en) * | 1976-05-22 | 1977-11-28 | Mino Yogyo Kk | Basic refractories |
| JPH03159956A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-09 | Harima Ceramic Co Ltd | ガス吹き込み用ポーラス耐火物の製造方法 |
-
1990
- 1990-07-05 JP JP2178402A patent/JPH0465351A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52142708A (en) * | 1976-05-22 | 1977-11-28 | Mino Yogyo Kk | Basic refractories |
| JPH03159956A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-09 | Harima Ceramic Co Ltd | ガス吹き込み用ポーラス耐火物の製造方法 |
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