JPH0481542B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は高密度、耐熱高強度かつ高信頼性を有
する炭化珪素質焼結体の製造方法に関するもので
ある。 （従来の技術） 炭化珪素は高硬度で耐磨性・耐酸化性に優れ、
熱膨張が小さく化学的に非常に安定なセラミツク
スとして有望視されている材料の一つである。ま
た炭化珪素の高密度の焼結体は、高温強度・耐熱
衝撃性も優れており、窒化珪素と共に高温用構造
材料としてエンジン部材、ガスタービン、高温熱
交換器等への応用が検討されている。 従来、炭化珪素質焼結体を得る方法としては反
応焼結法、常圧焼結法、ホツトプレス法、熱間静
水圧プレス法等がある。これらのうち、反応焼結
法による焼結体はその製法上必ず遊離の珪素を含
有するため1400℃以上の高温域で使用することが
極めて困難である。また、常圧焼結法では比較的
高密度の焼結体が得られるものの焼結過程におい
てβ相からα相への変態を伴つた異常粒成長（20
〜100μm程度）が生じやすく、緻密で微細な結晶
粒よりなる高強度の焼結体を得ることは困難であ
る。一方、ホツトプレス法及び熱間静水圧プレス
法等の加圧焼結法による場合は容易に嵩密度3.0
ｇ／cm³以上の高密度の焼結体が得られ、異常粒成
長が生じにくいことから、無加圧焼結法である反
応焼結法、常圧焼結法に比べて、高強度の焼結体
が得られるという利点を有している。 ところで、炭化珪素は共有結合性が極めて高い
化合物であるため炭化珪素単独では焼結が困難で
あり、このため炭化珪素に特定の焼結助剤を添加
することにより高密度の焼結体を製造しているの
が現状である。 焼結助剤としては、アルミニウムもしくはアル
ミニウム化合物、硼素及び炭素もしくはこれらの
化合物等が知られている。例えばジヤーニル・オ
ブ・アメリカン・セラミツクス・ソサイアテイ
（J.Am.Ceram.Soc.）Vol.39，p386〜389（1956年）
には炭化珪素粉末に酸化アルミニウムを添加し、
ホツトプレス法を用いて高密度炭化珪素質焼結体
を得ている。また例えば、アリメカン・セラミツ
ク・ブリテン（Am.Ceram.Soc.Bull.）Vol.52，
p885〜891（1973年）には炭化珪素粉末に硼素も
しくは硼素化合物を添加し、1950℃の温度、700
Kg／cm²の圧力でホツトプレス焼結を行い高密度炭
化珪素質焼結体を得ている。 しかしながら、例えば酸化アルミニウムを焼結
助剤としてホツトプレス法を用いて得られる炭化
珪素質焼結体は、室温における抗折強さは70〜
120Kg／mm²と高いものの1500℃高温中では20〜30
Kg／mm²と低く、高温構造物に使用する場合には信
頼性に欠ける。また硼素及び炭素を焼結助剤とし
て通常の加圧焼結法を用いて得られる炭化珪素質
焼結体は、常圧焼結法により得られる焼結体（室
温抗折強さ40〜70Kg／mm²、1500℃高温抗折強さ40
〜80Kg／mm²程度）に比べると高強度を示すものの
1500℃高温中で抗折強さ70〜110Kg／mm²であるの
に対し室温では50〜80Kg／mm²と低く、エンジン部
材、ガスタービン等温度変化が激しくかつ広範囲
の温度域で高い応力が負荷される過酷な条件下で
使用する場合に高い信頼性を維持するのは困難で
ある。酸化アルミニウムを焼結助剤として用いた
焼結体の高温強さの劣化は助剤である酸化アルミ
ニウムの液相化に起因すると考えられており、ま
た硼素、炭素等を焼結助剤として加圧焼結法によ
り得られる焼結体の室温強さが低い原因として
は、加圧焼結中に結晶粒界に偏析した焼結助剤も
しくは原料粉末中の不純物、及び加圧により粒成
長の阻害された極微細粒等の混在による組織の不
均質性による靭性の低下に起因すると考えられ
る。 炭化珪素質焼結体は本来、優れた耐熱性、高温
高強度、耐酸化性を有しているが、これらの特性
を十分に活用するためには、室温から高温までの
広い使用温度域全体にわたつて、安定して高い強
さを示すことが必要であり、特に硼素及び炭素を
焼結助剤として加圧焼結した炭化珪素質焼結体で
は高い高温強さをほとんど損うことなく室温強さ
をも向上させた高信頼性を有する焼結体とするこ
とが望まれている。実際にセラミツクスを構造物
として設計する際の設計の基準となる強度は、構
造物として使用する温度の全領域における強度の
最低値（例えば加圧焼結体の場合室温強度）であ
る。 すなわち、セラミツクス等の焼結体を室温から
1500℃程度の高温までの広い温度範囲で使用しよ
うとする場合、焼結体の高温強度がいかに高く優
れていても、室温付近における強度が低ければ構
造物としての設計強度は室温での強度に大きく規
制されることになり、高温強度の優れた点は十分
生かされない。このことは逆の場合にもあてはま
ることである。したがつて、このような条件下で
使用される材料の特性を生かすには、室温〜高温
までの温度域での設計強度を支配する強度、すな
わち最低強度を向上させることが是非とも必要で
ある。 例えばここで構造物としての使用温度としてガ
スタービン等を考えた場合、使用温度としては、
室温から1500℃までの温度領域が考えられ、この
領域内における強度の最低平均強度を向上させる
ことが信頼性向上に特に必要である。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、硼素及び炭素もしくはそれら
の化合物を焼結助剤として加圧焼結法を用いて得
られる高温高強度炭化珪素質焼結体において、室
温での強度劣化をもたらしていると思われる焼結
助剤の偏析、結晶粒径の大きなばらつき等の組織
の不均質性を解消もしくは軽減させ、高温強度を
できるだけ高く維持するとともに室温強度を向上
させ、ひいては室温から高温域（例えば1500℃）
までの温度領域内での強度のレベルを向上させる
ことによつて高強度でかつ信頼性の高い炭化珪素
質焼結晶体を製造する方法を提供しようとするも
のである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、炭化珪素粉末と焼結助剤として硼素
又は硼素化合物及び炭素又は炭素化合物を混合し
成型した成形体を窒素を除く不活性雰囲気中、温
度1900〜2300℃、圧力100Kg／cm²以上で加圧焼結
して嵩密度を少なくとも3.0ｇ／cm³以上とした後、
該焼結体を大気圧以下の不活性雰囲気中において
2000℃以上で、４時間以下焼なますものである。 以下、本発明の内容について詳細に説明する。 この発明において使用される炭化珪素粉末は、
結晶質のβ型もしくはα型、又は両者の混合粉
末、または非晶質炭化珪素粉末であり、加圧焼結
時に十分に高い嵩密度とするために、平均粒径
5μm以下、望ましくは平均粒径0.4μm以下の微粒
子である。 本発明では焼結助剤として硼素及び炭素を添加
するがそれらの添加量は、前記炭化珪素粉末に対
して、硼素を0.2〜1.0重量％、炭素を0.4〜5.0重
量％とすることが好ましい。硼素量が少なすぎる
と焼結時に珪素、炭素の粒界拡散・体積拡散を助
長して焼結体を緻密化するという硼素の効果が十
分に得られず、また炭素量が少なすぎると炭化珪
素粉末表面に形成された酸化珪素被膜を還元作用
により除去し粒子間の拡散を助長するという炭素
の効果が十分に得られなくなり、その結果、焼結
体の高密度化が達成されなくなる。また硼素が多
すぎる場合には焼結過程中に炭化珪素の異常粒成
長が生じ易く、また炭素量が多すぎる場合は過剰
炭素が炭化珪素の焼結を阻害し、高密度化が達成
されなくなる。 この場合、硼素はその一部または全部を硼素含
有化合物として添加することが可能であり、また
炭素はその一部または全部を炭素含有化合物とし
て添加することも可能である。 これらの焼結助剤のうち、炭素は炭化珪素粉末
の表面に形成された酸化珪素被膜を還元作用によ
り除去し、炭化珪素粉末表面を活性化させること
により炭化珪素粒子間の拡散を助長させる作用を
有している。一方、硼素は焼結過程において炭化
珪素粉末の表面に拡散し炭化珪素の蒸発・凝縮お
よび表面拡散を抑制し、さらに炭化珪素粉末間の
界面エネルギーを低下させて珪素・炭素の粒界拡
散すなわち炭化珪素の緻密化を助長させる作用を
有している。 炭化珪素粉末にこれらの焼結助剤を混合して混
合粉末体とするが、このとき焼結助剤の凝集を防
ぎ焼結体が均一に緻密化するように、ボールミル
等によつて焼結助剤をできるだけ均一に分散混合
させ均質な混合粉末体とすることが望ましい。 本発明では、次に前記炭化珪素粉末及び焼結助
剤の均質混合粉末体を成形し、加圧焼結して高い
嵩密度とする。 加圧焼結法としては、ホツトプレス法もしくは
熱間静水圧プレス法等従来から知られている方法
を用いることができる。ホツトプレス法は粉体を
ダイス等の型で一軸加圧しながら加熱する方法
で、板・円柱等の単純な形状の成品を得るのに適
した焼結法である。一方熱間静水圧プレス法はガ
ス圧で等方的に成形体を加圧しながら加熱する方
法で、予め粉体を成形し、成形体表面の開口孔を
無くしておけば、型等を使用せずともガス圧によ
つて加圧できることからガスタービン等の複雑形
状品を得るのに適した焼結法である。それぞれの
加圧焼結法に応じて焼結前に混合粉末体の成形を
行なう。例えば、ホツトプレス法の場合は、黒鉛
ダイス等に前記混合粉末体を入れ加圧し成形体を
得た後、この成形体を引続き黒鉛ダイス中で加圧
しながら加熱して焼結するのが一般的である。ま
た例えば熱間静水圧プレス法の場合は、ガス圧に
よる加圧が可能となるように混合粉末体を常圧焼
結法等で予備焼結し、成形体の開口孔が無くなる
まで緻密化させた後、これを熱間静水圧プレス装
置に装入してガス圧で加圧しながら加熱焼結する
のが一般的である。なお成形体の開口孔を無くす
方法としては、上記の常圧焼結法のほか、反応焼
結法、ホツトプレス法、もしくは石英ガラス等高
温で軟化する容器を用いたカプセル法等を用いる
ことができる。 加圧焼結は、加圧によつて炭化珪素粉末内の珪
素及び炭素の体積拡散を助長し、炭化珪素粉末中
への焼結助剤固溶を抑制すると共に、粒界に分布
する硼素によつて珪素及び炭素の粒界拡散が促進
され、さらに炭素による炭化珪素粒の成長を抑制
することにより、その結果緻密で微細な組織を有
し、高温強度の著しい高い焼結体を得るものであ
る。加圧焼結は炭化珪素に対して不活性な雰囲
気、例えばアルゴン、ヘリウム、水素、ネオン、
キセノン等の一種または２種以上の混合雰囲気中
で行うのが一般的である。窒素は、上記不活性雰
囲気中に存在すると焼結助剤の硼素と反応し窒化
硼素結合を生じる場合があるので、できるだけ含
まれないようにするか、あるいは窒素ガス分圧が
10^-1Torr以下とすることが好ましい。加圧温度
は通常炭化珪素を加圧焼結する場合に用いられる
温度でよいが、後述するように高い嵩密度を得る
ためには1900℃以上とするのが好ましい。また高
すぎる温度では炭化珪素の異常粒成長が生じやす
く、焼結体の高温強さの低下を招くため、2300℃
を超えない方が望ましい。一方圧力は、焼結体に
おける加圧焼結の効果を発揮しうるに十分でかつ
高い嵩密度とする点から高圧力であることが必要
であるが少なくとも100Kg／cm²とすることが望ま
しい。 本発明においては、加圧焼結した後この焼結体
を焼なまし処理を行つて強度レベルの向上を図る
ものであり、加圧焼結後の焼なまし処理の効果を
生かし、高強度のものを得るには、焼結体の嵩密
度を高くする必要がある。緻密化が足りない状態
で焼やまし処理を行うと粒成長が生じ易く、また
β相を含有する炭化珪素粉末を出発原料とした場
合はβ相からα相への変態を伴つた板状粒の成長
が著しく生じる場合があり高温強度劣化の原因と
なるので勘圧焼結後の焼結体の嵩密度は3.0ｇ／
cm³以上とすることが望ましい。従つて、加圧焼結
の条件は上記の点を考慮して任意に選択すること
が可能である。 次いで、このように加圧焼結した後、焼結体の
焼なまし処理を行うものであるが、焼なまし処理
を施す際は不活性雰囲気とする。不活性雰囲気は
加圧焼結の際の不活性雰囲気と同様でよいが、窒
素雰囲気でもかまわない。この際焼なまし処理は
粒界偏析物の炭化珪素中への固溶及び結晶粒径の
均一化を十分に行うものであり、大気圧以下であ
ることが望ましい。焼なまし温度は、上記粒界偏
析物の固溶及び微細粒の再結晶等の原子の拡散が
十分に生じるような温度とすれば良いが、低温で
は長時間を要することになるので2000℃以上とす
ることが好ましい。しかし、あまり高い温度では
炭化珪素の蒸発がはげしくなるので好ましくは
2000〜2300℃の温度範囲である。焼なましの保持
時間は偏析物の固溶、微細粒の再結晶を十分に行
わしめる時間とするが、４時間より長い場合、炭
化珪素の結晶粒成長が生じ易く、特にβ相を含む
炭化珪素粉末を出発原料とした場合β相からα相
への粒成長を伴つた異常粒成長が生じる場合があ
り、強さの低下をもたらすため４時間以内とし、
さらに好ましくは２時間以内で焼なましすること
が望ましい。なお加圧焼結終了後から焼なましに
移行する際の温度履歴は任意に選択することがで
き、かならずしも室温を経る必要はなく、加圧焼
結過程において所定時間保持した後、降圧し温度
を維持したまま、もしくは所定の焼なまし温度に
連続的に昇降温し引続き焼なまし処理を施しても
かまわない。 このように、加圧焼結の後、焼なまし処理を施
こすことにより得られる炭化珪素質焼結体は、組
織が均質であり、室温から高温まで安定して高強
度を示すという特徴を有する。 （作用） 加圧焼結により緻密な焼結体を得た後、焼なま
し処理を施すという本方法により、加圧焼結中に
拡散を抑制されて粒界等に偏析した焼結助剤及び
不純物を粒内に均一に固溶・分散させ、さらに加
圧により粒成長の阻害された極微細粒を再結晶さ
せることにより、室温における強度低下の原因と
考えられている焼結助剤あるいは不純物等の結晶
粒界相を含まず、かつ粒度分布のばらつきの少な
い緻密で均質な組織をもつ焼結体が得られる。結
果として、室温から高温まで安定して高強度を示
す炭化珪素質焼結体が得られ、高温構造材料とし
ての信頼性が向上する。 次に本発明の実施例を比較例と共に説明する。 実施例１及び比較例１ 炭化珪素粉末（平均粒径0.3μm、β相ほぼ100
重量％）97.9ｇに炭化硼素粉末（平均粒径1μm、
Ｂ＝78重量％）0.38ｇとカーボンブラツク粉末
（平均粒径0.02μm）1.92ｇを溶媒としてアセトン
150mlを用いて24時間ボールミル混練した。 次いで、得られたスラリーを真空容器に入れ、
真空度１×10^-1〜５×10^-1Torr、温度20℃に保
持してアセトンを除去し乾燥した。続いて、乾燥
した混合粉末体を黒鉛ダイスに入れ、アルゴン不
活性ガス雰囲気中、400Kgｆ／cm²の圧力下で温度
2100℃、保持時間１時間のホツトプレス焼結を行
い、直径90mm、厚さ約５mmの焼結体を得た。 得られた焼結体の嵩密度は3.15ｇ／cm³であつ
た。 次に、この焼結体を熱処理炉に入れ、アルゴン
不活性ガス雰囲気中・大気圧にて、2200℃の温度
で時間をかえて焼なまし処理を施した。この焼な
ましにおける加熱昇度は、焼結体を熱処理炉に装
入後室温から所定温度まで50℃毎分で行つた。冷
却は炉中で自然冷却した。 焼結体は焼なまし処理した後JIS R1601に準拠
し、３mm×４mm×38mmの試験片に加工し、常温及
びアルゴンガス中1500℃でたわみ速度0.5mm毎分
の３点曲げ試験（下部スパン30mm）を行い抗析強
さを調べた。抗析強さは10本の平均値で表わし
た。また焼結体密度を測定した。 結果を第１表及び第１図に示す。なお、比較例
として長時間の焼なまし処理をした焼結体および
焼なまし処理を施さない焼結体の測定結果も併せ
て第１表に示す。なお、以下の実施例における焼
結体の測定結果は特に記さない限り本実施例１の
方法と同じである。

【表】 第１表および第１図に示す様に、ホツトプレス
焼結のみで焼なまし処理を施していない場合は、
高温強さに比べて室温強さが低いことが確かめら
れた。例えば比較例１−２においては室温平均強
さ62Kg／mm²、1500℃平均強さ110Kg／mm²である。
これに対し本発明のホツトプレス焼結後焼なまし
処理を施した場合には、いずれも室温強さが向上
しており、併せて室温から1500℃までの温度範囲
中の最低平均強度が62Kg／mm²から78〜102Kg／mm²
へと著しく向上していることが認められた。特に
実施例１−２では室温平均強さ105Kg／mm²、1500
℃平均強さ102Kg／mm²と室温から高温まで安定し
て高強度を示すことが確かめられた。 また透過型電子顕微鏡観察及び同視野における
UTW（Ultra Thin Window）法を用いたEDX
（Energy Dispersion of Ｘ−ray）分析による元
素分析を行つたところ、焼なまし処理を施さなか
つた焼結体では平均結晶粒径約0.5〜1.0μmの粒状
微細構造を呈しているが0.1μm以下の極微細粒か
ら1.5μm位の比較的大きな結晶粒まで広い粒径分
布を有しており、また結晶粒界には焼結助剤であ
る炭素、硼素及び若干の鉄、ニツケル、アルミニ
ウム、クロムの不純物からなる偏析粒（径0.1μm
以下）が多数観察された。またこの組織の不均質
部が室温抗析試験の破壊の起点となつている場合
が多いことが認められた。一方、本発明例の焼な
まし処理を施した焼結体の平均結晶粒径は約1μm
で、粒径はほぼ均一であり焼なまし前に観察され
た0.1μm以下の極微細粒は再結晶し、粒径分布の
幅は焼なまし前に比べて狭くなつていた。また結
晶粒界には、焼結助剤及び不純物から成る偏析粒
がまつたく観察されなかつた。また、Ｘ線回折測
定においては、本発明の焼なまし処理を施した焼
結体の結晶相は、焼なまし前と同様にほぼβ相を
呈し焼なまし処理による結晶相変化は観察されな
かつた。 焼なまし処理を施した場合でも比較例１−１に
示すように、高温で長時間の焼なまし処理を行な
つたものは強度も低く、しばしば粒径100μm以上
に達するβ相からα相への変態を伴う異常粒成長
による粗大粒子が観察され、この粗大粒子が破壊
の起点となる場合があることが認められた。 実施例２及び比較例２ 炭化珪素粉末（平均粒径0.2μm、β相約95重量
％）94.7ｇに炭化硼素粉末0.38ｇとカーボンブラ
ツク粉末4.92ｇの混合粉末体に実施例１と同様の
処理をし、第２表に示す条件でホツトプレス焼結
及び焼なまし処理を施して焼結体を得た。得られ
た焼結体の抗析強さ及び嵩密度を第２表に示す。
また比較例として1800℃で焼なまし処理を施した
場合及び焼なまし処理を施さなかつた場合の焼結
体の結果も併せて第２表に示す。

【表】 第２表に示す様に、本発明の焼なまし処理を施
した場合は、焼なまし処理を施さない場合に比べ
て室温抗析強さが向上し、室温から1500℃の高温
域での最低強度も71Kg／mm²から93〜94Kg／mm²へと
向上していることが認められた。また焼なまし後
の結晶組織は平均粒径約0.8μmの均質微細粒であ
ることが確認された。また比較例２−１に示すよ
うに、低温の焼なまし処理では組織の不均質性の
改善は見られず、強度の向上も認められなかつ
た。 実施例３及び比較例３ 炭化珪素粉末（平均粒径0.3μm、β相ほぼ100
重量％）98.0ｇに炭化硼素粉末1.28ｇとカーボン
ブラツク粉末0.72ｇの混合粉末体を用い、第３表
に示す条件以外の方法は実施例１と同様の方法と
し、ホツトプレス焼結を施した後、温度を変えて
焼なまし処理を施し焼結体を得た。得られた焼結
体の物性値を第３表に示す。また比較例として焼
なまし処理を施さなかつた場合の焼結体物性も併
せて第３表に示す。

【表】 第３表に示す様に、本発明の焼なまし処理を施
した場合は、焼なまし処理を施さない場合に比べ
て、室温から1500℃の高温までの温度域での最低
強度が53Kg／mm²から55〜78Kg／mm²へと向上してい
る。 実施例 ４ 実施例１と同様のホツトプレス焼結条件（温度
2100℃、圧力400Kgｆ／cm²、１時間保持）にてホ
ツトプレスし、所定時間経過後降圧し大気圧とし
た後、ホツトプレス焼結時の温度から降温するこ
となく引続いて2200℃の温度に昇温し第４表に示
すように保持時間を変えて焼なまし処理を施し
た。 得られた焼結体ならびに比較例１−２の結果を
第４表に示す。

【表】

【表】 第４表に示す様に、焼なまし処理を施さなかつ
た比較例１−２の結果と比べて本発明の焼なまし
処理を施した場合は室温抗析強さが高く、併せて
室温から1500℃の高温までの温度域での最低強度
も62Kg／mm²から82〜96Kg／mm²と向上が認められ
る。このことにより加圧焼結過程において所定時
間保持後降圧し、引続き所定の焼なまし温度に昇
温し、焼なまし処理を施す場合も、実施例１の場
合と同様の焼なまし効果が得られることが認めら
れた。 実施例５及び比較例４ 炭化珪素粉末（平均粒径0.3μm、α相ほぼ100
重量％）97.9ｇに炭化硼素粉末0.38ｇとレゾール
樹脂（炭素収率33.0重量％）5.81ｇを溶媒として
メタノール150mlを用いて24時間ボールミル混練
した。 次いで、ボールミル混合により得られたスラリ
ーを真空容器に入れ、真空度１×10^-1〜５×
10^-1Torr、温度20℃に保持してメタノールを除
去し乾燥した。この混合粉末体を金型を用いて圧
力1000Kgｆ／cm²で加圧成形し、さらに冷間静水圧
プレス装置を用いて圧力7000Kgｆ／cm²で再加圧し
て45mm×45mm×５mmの成形体を得た。 次に、前記成形体をアルゴン不活性ガス雰囲気
中、大気圧下にて2050℃の温度で保持時間１時間
の常圧焼結を行い、開口孔を無くした。このとき
焼結体の嵩密度は3.02ｇ／cm³であつた。 得られた常圧焼結体を、アルゴン不活性ガス雰
囲気中、2000Kgｆ／cm²の圧力下で温度2000℃、保
持時間１時間の熱間静水圧プレス焼結を行つたの
ち減圧し、冷却した。 得られた熱間静水圧プレス焼結体は3.17ｇ／cm³
の嵩密度を有していた。 次に、得られた熱間静水圧プレス焼結体をアル
ゴン不活性ガス雰囲気中、大気圧下にて2200℃の
温度で第５表に示すように保持時間を変えて、焼
なまし処理を施した。この焼なましにおける加熱
昇温冷却方法は実施例１と同様である。得られた
焼結体の結果を第５表に示す。

【表】 第５表に示す様に、熱間静水圧プレス焼結のみ
で焼なまし処理を施していない場合は、ホツトプ
レス焼結のみの場合と同様に、いずれも高温強さ
に比べて室温強さが低く、一方、本発明の熱間静
水圧プレス焼結後焼なまし処理を施した場合には
室温強度が向上するとともに、室温から1500℃の
高温までの温度域での最低強度も83Kg／mm²から86
〜87Kg／mm²へと向上が認められた。また、この発
明例によつて得られる焼なまし処理を施した焼結
体の平均結晶粒径は約1μmで、実施例１と同様に
均質な組織を有していた。 実施例６及び比較例５ β相がほぼ100重量％の炭化珪素粉末（平均粒
径0.3μm）を用いて実施例５と同様の方法で混合
粉末体を得た。実施例５と同様に常圧焼結後第５
表に示す条件で熱間静水圧プレス焼結を行ない焼
なまし処理を施した。 得られた焼結体および比較例として焼なましを
行なわない焼結体の結果を第６表に示す。

【表】

【表】 第６表に示す様に、本発明の焼なまし処理を施
した場合は、焼なまし処理を施していない場合に
比べて室温から1500℃の高温までの温度域での最
低強度が78Kg／mm²から80〜90Kg／mm²へと向上して
おり、また室温から高温まで安定して高強度を示
すことが認められた。また焼なまし後の焼結体は
実施例１同様均質な組織を呈していた。 実施例７及び比較例６ 炭化珪素粉末（平均粒径0.3μm、β相約100重
量％）98.3ｇと炭化硼素粉末0.26ｇとカーボンブ
ラツク粉末1.44ｇを実施例１と同様に混練・乾燥
した。続いて実施例１同様、アルゴン不活性ガス
雰囲気中、400Kgｆ／cm²の圧力下で温度2100℃、
保持時間１時間のホツトプレス焼結を行い、直径
90mm、厚さ約５mmの焼結体を得た。ホツトプレス
焼結体の嵩密度は3.16ｇ／cm³であつた。 次に、得られたホツトプレス焼結体に、さらに
アルゴン不活性ガス雰囲気中、2000Kgｆ／cm²の圧
力下で温度2000℃、保持時間１時間の熱間静水圧
プレス焼結を施した。 得られた熱間静水圧プレス焼結体は、3.21ｇ／
cm³の嵩密度を有していた。 次いで、得られた焼結体をアルゴン不活性ガス
雰囲気中、大気圧下にて2200℃の温度で第７表に
示すように保持時間を変えて焼なまし処理を施し
た。この焼なましにおける加熱昇温、冷却および
試験方法は、実施例１と同様である。得られた焼
結体および比較例として焼なまし処理をしない焼
結体の結果を第７表に示す。

【表】

【表】 第７表に示す様に、焼なまし処理を施した場合
は、焼なまし処理を施していない場合比べて、室
温から1500℃の高温までの温度域での最低強度が
88Kg／mm²から112〜116Kg／mm²と著しく向上してい
る。特に実施例７−１では室温強度116Kg／mm²、
1500℃強度120Kg／mm²と室温から高温まで安定し
て極めて高い強度を示すことが認められた。また
焼なまし前の焼結体の結晶組織は平均結晶粒径
0.8μmの粒状微細構造を呈しているが、実施例１
と同様結晶粒径分布の幅が広く、また結晶粒界に
は偏析粒が観察された。一方、焼なまし処理を施
した焼結体は、実施例１同様、結晶粒径分布の幅
は狭く、かつ粒界偏析粒はまつたく観察されなか
つた。 実施例８及び比較例７ 炭化珪素粉末（平均粒径0.3μm、β相約100重
量％）99.4ｇに炭化硼素粉末0.26ｇとカーボンブ
ラツク粉末0.34ｇの混合粉末体を用い、実施例７
と同様にホツトプレス焼結による成形後、熱間静
水圧プレス焼結を施し、さらに焼なまし処理を施
した。 得られた焼結体ならびに焼なまし処理をしなか
つた焼結体の結果を第８表に示す。

【表】

【表】 第８表に示すように、実施例７同様焼なまし処
理を施すことにより、室温から1500℃の高温まで
の温度域での最低強度が73Kg／mm²から89Kg／mm²〜
90Kg／mm²へと向上が認められた。 （発明の効果） 本発明により得られる炭化珪素質焼結体は、加
圧焼結による緻密化の後、焼なまし処理を施すこ
とにより粒界偏析物の炭化珪素中への固溶及び極
微細結晶粒の再結晶による結晶粒径の均一化等の
組織均質化がはかられ、室温から1500℃で高温温
度領域中の最低強度レベルが焼なましにより向上
することから、室温から高温まで安定して高強度
を示すという非常に優れた特性を有し、高温構造
材料としての信頼性が優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例において調べた炭化
珪素質焼結体の焼なまし条件と抗折強さの関係を
示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭化珪素粉末と焼結助剤として硼素又は硼素
   化合物及び炭素又は炭素化合物とからなる混合粉
   末体を成形し、前記成形体を窒素を除く不活性雰
   囲気中、温度1900〜2300℃、圧力100Kg／cm²以上
   で加圧焼結して嵩密度を少なくとも3.0ｇ／cm³以
   上とした後、該焼結体を大気圧以下の不活性雰囲
   気中において2000℃以上で４時間以下保持して焼
   なますことを特徴とする炭化珪素質焼結体の製造
   方法。 ２ 焼なまし条件が2000℃以上の温度で、２時間
   以下の時間である特許請求の範囲第１項に記載の
   炭化珪素質焼結体の製造方法。 ３ 加圧焼結して除荷重したのち引続き所定の焼
   なまし温度範囲に維持して焼なまし処理する特許
   請求の範囲第１項に記載の炭化珪素質焼結体の製
   造方法。 ４ 炭化珪素と焼結助剤の混合粉末において、前
   記混合粉末体が焼結助剤として0.2〜1.0重量％の
   硼素または該量に相当する硼素化合物、および
   0.4〜5.0重量％の炭素または炭素化合物を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の炭
   化珪素質焼結体の製造方法。