JPH0547510B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0547510B2 JPH0547510B2 JP1093177A JP9317789A JPH0547510B2 JP H0547510 B2 JPH0547510 B2 JP H0547510B2 JP 1093177 A JP1093177 A JP 1093177A JP 9317789 A JP9317789 A JP 9317789A JP H0547510 B2 JPH0547510 B2 JP H0547510B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strength
- tib
- sintered body
- minutes
- ceramic sintered
- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/0072—Heat treatment
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はTiB2系セラミツクス焼結体の強度、
靭性を向上させる熱処理方法に関するものであ
る。
靭性を向上させる熱処理方法に関するものであ
る。
TiB2は高硬度、高電気伝導度に優れるため切
削工具や耐摩耗部材として有望視されている。し
かし、TiB2は難焼結性のため単独で焼結するこ
とは難しく、焼結助剤としてTiC、B4C、Al2O3、
ZrO2、SiC、MoSi2、Cr、Ti、Mo、Ni、Ｃ等を
単独又は組合せて混合してから焼結されている。
削工具や耐摩耗部材として有望視されている。し
かし、TiB2は難焼結性のため単独で焼結するこ
とは難しく、焼結助剤としてTiC、B4C、Al2O3、
ZrO2、SiC、MoSi2、Cr、Ti、Mo、Ni、Ｃ等を
単独又は組合せて混合してから焼結されている。
強度や靭性を向上させるためには助剤や組織お
よび製造プロセスの改良による方法が一般的であ
るが、最終部材に、イオン注入やPVD、CVDを
利用して異材料をコーテイングするなどの表面改
質方法も有効である。またAl2O3やSi3N4焼結体
では酸化処理すると強度上昇することが知られて
いる。しかし、TiB2系セラミツクスに関して、
強度上昇を目的とした処理方法は報告されていな
い。
よび製造プロセスの改良による方法が一般的であ
るが、最終部材に、イオン注入やPVD、CVDを
利用して異材料をコーテイングするなどの表面改
質方法も有効である。またAl2O3やSi3N4焼結体
では酸化処理すると強度上昇することが知られて
いる。しかし、TiB2系セラミツクスに関して、
強度上昇を目的とした処理方法は報告されていな
い。
TiB2系セラミツクスは難焼結性のため、焼結
助剤を添加した焼結体でもその曲げ強度は高々50
〜60Kgｆ／mm2、破壊靭性は5MPam1/2程度で構造
部材として用いるには十分でない。
助剤を添加した焼結体でもその曲げ強度は高々50
〜60Kgｆ／mm2、破壊靭性は5MPam1/2程度で構造
部材として用いるには十分でない。
また、強度向上のため最終焼結部材表面に、イ
オン注入やPVD、CVDにより異材料をコーテイ
ングするなどの表面処理による方法では特殊な装
置を必要とし、また量産部品への適用は困難で実
用的ではない。
オン注入やPVD、CVDにより異材料をコーテイ
ングするなどの表面処理による方法では特殊な装
置を必要とし、また量産部品への適用は困難で実
用的ではない。
TiB2の原料粉末はなるべく不純物を含まない
ものがよく、純度が99重量％以上のものが適当で
ある。粒度は細かいものがよく、平均粒径で3μ
ｍ以下、特に1μｍ以下のものが好ましい。
ものがよく、純度が99重量％以上のものが適当で
ある。粒度は細かいものがよく、平均粒径で3μ
ｍ以下、特に1μｍ以下のものが好ましい。
焼結体中のTiB2の含有率は70％以上であり、
好ましくは70〜90％程度である。
好ましくは70〜90％程度である。
本発明の焼結体はさらにTiC、B4C、Al2O3、
ZrO2、SiC、MoSi2、Cr、Ti、Mo、Ni、Si又は
Ｃの一種以上を少なくとも含む。これらのなかで
はTiC、B4C、ZrO2及びSiCが好ましい。これら
の原料粉末もなるべく不純物を含まないものがよ
く、やはり純度が99重量％以上のものが適当であ
る。粒度も細かいものがよく平均粒度で3μｍ以
下、特に1μｍ以下のものが好ましい。焼結体に
おけるこれらの含有率は0.5〜30重量％程度であ
り、５〜25重量％の範囲が特に好ましい。含有率
が30重量％を越えると硬度及び強度の低下が問題
になり、一方、0.5重量％未満では添加効果が不
充分になる。
ZrO2、SiC、MoSi2、Cr、Ti、Mo、Ni、Si又は
Ｃの一種以上を少なくとも含む。これらのなかで
はTiC、B4C、ZrO2及びSiCが好ましい。これら
の原料粉末もなるべく不純物を含まないものがよ
く、やはり純度が99重量％以上のものが適当であ
る。粒度も細かいものがよく平均粒度で3μｍ以
下、特に1μｍ以下のものが好ましい。焼結体に
おけるこれらの含有率は0.5〜30重量％程度であ
り、５〜25重量％の範囲が特に好ましい。含有率
が30重量％を越えると硬度及び強度の低下が問題
になり、一方、0.5重量％未満では添加効果が不
充分になる。
本発明のセラミツクスはその特性を損なわない
範囲で他の成分を含むことができる。
範囲で他の成分を含むことができる。
他の成分の例としてはTiC、VC、ZrC、NbC、
Cr3C2、TaC、TiN、Ti（Ｃ、Ｎ）、TaB2、ZrB2、
NbB2、HfO2、Y2O3、MgO、CeO2等を挙げるこ
とができる。含有率は通常10重量％以下であり、
特に５重量％以下が適当である。
Cr3C2、TaC、TiN、Ti（Ｃ、Ｎ）、TaB2、ZrB2、
NbB2、HfO2、Y2O3、MgO、CeO2等を挙げるこ
とができる。含有率は通常10重量％以下であり、
特に５重量％以下が適当である。
本発明の原料であるセラミツクス焼結体を製造
するにあたつては上記の原料粉末をまず均一に混
合する。混合にはボールミル等を用いて混合粉末
全体をさらに微粉化することが好ましい。ボール
ミルを用いる場合には焼結体のいずれかの成分の
ボールを用いればこの工程におけるボールの摩耗
等による不純物の混入を避けることができる。次
に、この混合粉末を成形して理論密度比で約50％
以上の成形体をつくる。この成形体を焼結炉に入
れて1600〜2000℃の非酸化雰囲気で焼結して緻密
な焼結体とする。この焼結体は必要により熱間静
水圧プレス（HIP）処理することによつてさらに
緻密化することができる。
するにあたつては上記の原料粉末をまず均一に混
合する。混合にはボールミル等を用いて混合粉末
全体をさらに微粉化することが好ましい。ボール
ミルを用いる場合には焼結体のいずれかの成分の
ボールを用いればこの工程におけるボールの摩耗
等による不純物の混入を避けることができる。次
に、この混合粉末を成形して理論密度比で約50％
以上の成形体をつくる。この成形体を焼結炉に入
れて1600〜2000℃の非酸化雰囲気で焼結して緻密
な焼結体とする。この焼結体は必要により熱間静
水圧プレス（HIP）処理することによつてさらに
緻密化することができる。
TiB2系セラミツクス焼結体を酸素ガスを含む
雰囲気で400〜800℃で10〜1800分間保持する。保
持時間は低温では長く、高温では短くする必要が
あり、600℃では1400分位の保持時間が望ましい。
雰囲気で400〜800℃で10〜1800分間保持する。保
持時間は低温では長く、高温では短くする必要が
あり、600℃では1400分位の保持時間が望ましい。
本処理によりTiB2系セラミツクス焼結体の表
面のTiB2が酸化されてTi酸化物を形成し、この
酸化物が表面欠陥の破壊強度に及ぼす影響を低下
させたり亀裂先端を強化し、亀裂進展抵抗を増大
させたりすることにより強度や破壊靭性を向上さ
せると考えられる。
面のTiB2が酸化されてTi酸化物を形成し、この
酸化物が表面欠陥の破壊強度に及ぼす影響を低下
させたり亀裂先端を強化し、亀裂進展抵抗を増大
させたりすることにより強度や破壊靭性を向上さ
せると考えられる。
実施例 １
焼結助剤として20％TiCを含有したTiB2系セ
ラミツクス焼結体より幅４mm、高さ３mm、長さ40
mmの曲げ試験片を作製し、この試験片を大気中で
200〜1000℃で1440分間保持し室温にて曲げ試験
を行つた。第１図に処理温度と曲げ強度の関係を
示す。何も処理を施さない試験片の曲げ強度は60
Kgｆ／mm2であるが、400〜700℃で1440分間保持し
た試験片では強度上昇を示し、特に600℃で保持
したものは、90Kgｆ／mm2にも上昇した。
ラミツクス焼結体より幅４mm、高さ３mm、長さ40
mmの曲げ試験片を作製し、この試験片を大気中で
200〜1000℃で1440分間保持し室温にて曲げ試験
を行つた。第１図に処理温度と曲げ強度の関係を
示す。何も処理を施さない試験片の曲げ強度は60
Kgｆ／mm2であるが、400〜700℃で1440分間保持し
た試験片では強度上昇を示し、特に600℃で保持
したものは、90Kgｆ／mm2にも上昇した。
実施例 ２
焼結助剤として20％TiCを含有したTiB2系セ
ラミツクス焼結体より幅４mm、高さ３mm、長さ40
mmの曲げ試験片を作製し、この試験片を大気中で
400〜1400℃で10分間保持したのち、同温度で曲
げ試験を行つた。第２図に試験温度と曲げ強度の
関係を示す。室温の強度は60Kgｆ／mm2であるが、
400〜800℃で10分間保持し、同温度で曲げ試験し
たものは強度上昇を示し、特に800℃で処理し、
試験したものは85Kgｆ／mm2にも上昇した。
ラミツクス焼結体より幅４mm、高さ３mm、長さ40
mmの曲げ試験片を作製し、この試験片を大気中で
400〜1400℃で10分間保持したのち、同温度で曲
げ試験を行つた。第２図に試験温度と曲げ強度の
関係を示す。室温の強度は60Kgｆ／mm2であるが、
400〜800℃で10分間保持し、同温度で曲げ試験し
たものは強度上昇を示し、特に800℃で処理し、
試験したものは85Kgｆ／mm2にも上昇した。
なお、真空中で同様の試験をしたものは強度上
昇は示さず、強度上昇はTiB2の酸化によるTi酸
化物の形成と考えられる。
昇は示さず、強度上昇はTiB2の酸化によるTi酸
化物の形成と考えられる。
実施例 ３
焼結助剤として20％TiCを含有したTiB2系セ
ラミツクス焼結体より幅３mm、高さ４mm、長さ40
mmの破壊靭性試験片を作製し、中央部に人工亀裂
を導入し、この試験片を大気中で400〜1400℃で
10分間保持した後、同温度で破壊靭性試験を行つ
た。第３図に試験温度と破壊靭性との関係を示
す。室温の破壊靭性は5MPam1/2であつたが、
400〜800℃で10分間保持し、同温度で破壊靭性試
験したものは破壊靭性の向上を示し、特に400℃
で処理し試験したものは7MPam1/2にも上昇し
た。
ラミツクス焼結体より幅３mm、高さ４mm、長さ40
mmの破壊靭性試験片を作製し、中央部に人工亀裂
を導入し、この試験片を大気中で400〜1400℃で
10分間保持した後、同温度で破壊靭性試験を行つ
た。第３図に試験温度と破壊靭性との関係を示
す。室温の破壊靭性は5MPam1/2であつたが、
400〜800℃で10分間保持し、同温度で破壊靭性試
験したものは破壊靭性の向上を示し、特に400℃
で処理し試験したものは7MPam1/2にも上昇し
た。
本発明の方法により高強度で高靭性のTiB2系
セラミツクス焼結体を作ることができる。また、
400〜800℃に維持できる大気炉のような単純な設
備でバツチ処理により多量の熱処理を行う事が可
能である。
セラミツクス焼結体を作ることができる。また、
400〜800℃に維持できる大気炉のような単純な設
備でバツチ処理により多量の熱処理を行う事が可
能である。
第１図は熱処理温度と室温における曲げ強度と
の関係を、第２図は熱処理温度とその温度におけ
る曲げ強度との関係を、そして第３図は熱処理温
度とその温度における破壊靭性との関係をそれぞ
れ示すグラフである。
の関係を、第２図は熱処理温度とその温度におけ
る曲げ強度との関係を、そして第３図は熱処理温
度とその温度における破壊靭性との関係をそれぞ
れ示すグラフである。
Claims (1)
- １ TiB2を70％以上含みさらにTiC、B4C、
Al2O3、ZrO2、SiC、MoSi2、Cr、Ti、Mo、Ni、
Si又はＣを単独又は組合せて含有するTiB2系セ
ラミツクス焼結体を酸素ガスを含む雰囲気中で
400〜800℃で10〜1800分間保持することを特徴と
するTiB2系セラミツクス焼結体の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093177A JPH02275773A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | ＴｉＢ↓２系セラミックスの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093177A JPH02275773A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | ＴｉＢ↓２系セラミックスの熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275773A JPH02275773A (ja) | 1990-11-09 |
| JPH0547510B2 true JPH0547510B2 (ja) | 1993-07-16 |
Family
ID=14075294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1093177A Granted JPH02275773A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | ＴｉＢ↓２系セラミックスの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02275773A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108997015A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-12-14 | 宁夏昌杨科技有限公司 | 一种碳化硼基防弹陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN112430761A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-03-02 | 湘潭大学 | 一种TiB2/Ti(C,N)/Al2O3陶瓷刀具材料的制备方法 |
| CN113774377B (zh) * | 2021-09-15 | 2024-02-06 | 广西斯达奔材料科技有限公司 | 一种提高截齿耐磨性能的等离子熔覆焊涂层配方及工艺 |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1093177A patent/JPH02275773A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02275773A (ja) | 1990-11-09 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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