JPH0585827A - 窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体およびその製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0585827A JPH0585827A JP3273604A JP27360491A JPH0585827A JP H0585827 A JPH0585827 A JP H0585827A JP 3273604 A JP3273604 A JP 3273604A JP 27360491 A JP27360491 A JP 27360491A JP H0585827 A JPH0585827 A JP H0585827A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- oxide
- powder
- silica
- mixed oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 27
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 40
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract description 7
- 229910002244 LaAlO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 abstract 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 7
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 7
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- -1 silicate compound Chemical class 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 235000021323 fish oil Nutrition 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
靱性で信頼性の高いSi3N4 系酸化物焼結体とその製造方
法を提供する。 【構成】 希土類酸化物−アルミナ系酸化物にシリカを
添加した混合酸化物とSi3N4 を焼成することにより、該
焼結体の結晶粒径を30μm以下に制御して、異常粒成長
およびポアの発生を抑制し、もって酸化物焼結体の優れ
た靱性と Si3N4の高温強度に優れた特性を共に有する,
実用に適する組織的に均一な Si3N4−混合酸化物系焼結
体を容易に製造することができる。
Description
因となるセラミックス中のポアやマイクロクラックをな
くすことによって、高い強度と信頼性をもつ窒化ケイ素
( Si3N4)系酸化物セラミックスの焼結体に関し、特
に、組織的に均一な Si3N4−(Ln-Al-Si)酸化物系焼結
体(ただし、Lnは希土類元素およびそれらの化合物)と
これを製造する方法について提案する。
強度が大きく、耐熱性, 耐酸化性および耐食性に優れて
いることから、構造材料として有望である。特に、金属
の使用限界を超えた温度域で使用される構造材料に対
し、かかるセラミックスの応用に多大の関心が寄せられ
ている。こうしたセラミックスの中でも、 Si3N4は、耐
熱性や耐酸化性に優れているので、高温下で使用できる
構造材料の1つとして、極めて有望なものの1つであ
る。
いため、助剤の添加なしで緻密な焼結体を得ることが極
めて困難な材料である。このことから、従来、 Si3N4粉
は焼結助剤としてY2O3, CeO2, AL2O3, AlN, MgO などを
添加して焼成されていた。ところが、これらの酸化物の
単独あるいは組み合わせたものを焼結助剤として得られ
る Si3N4焼結体は、緻密で強度が大きいものの、ジルコ
ニアセラミックスに比べて靱性が低い。その結果、高温
における強度が大きく、しかも耐酸化性に優れている等
の特徴を有する Si3N4焼結体を、構造材料として使用す
るには、靱性がまだ低いために、信頼性の乏しい材料と
いえるものであった。
くする工夫として、 Si3N4結晶を異方的に成長させるこ
とにより、 Si3N4焼結体の強度および靱性値を向上させ
信頼性を改善する技術が、川島ら(川島健,岡本寛己,
山本秀治,北村昭、窒化珪素セラミックス2、内田老鶴
圃、p135 〜146 )によって提案されている。すなわ
ち、生成形体をカプセル内に入れてガス圧をかけながら
焼結し、 Si3N4結晶を異方的に成長させることにより、
Y2O3とAL2O3 を焼結助剤とする Si3N4−希土類酸化物−
アルミナ系複合焼結体の靱性を向上させる方法が提案さ
れている。
は、カプセルを使ってガス圧をかけながら焼結する方法
であるため、カプセル材として適当なものが少なく、し
かも、カプセル内に生成形体を入れることから、複雑形
状のものを焼結することができず、製造コストが高くな
る。また、この方法で合成される Si3N4焼結体は、その
結晶が異方的に大きく成長しているため、焼結体内部に
大きな欠陥が存在することになり、それを起点に破壊が
おこるために、材料としての信頼性に欠け、実用上は問
題点を抱えていた。
結体の生成機構は次のように考えられる。まず、無加圧
下で焼結する第1段階で、希土類酸化物とアルミナから
酸化物固溶体、あるいは酸化物の化合物を生成する。次
いで、第2段階では、上記 Si3N4が前記酸化物中に固
溶, 拡散して Si3N4粒の粒成長が図られ収縮して緻密な
焼結体が生成する。
粉は酸化物に固溶すると同時に化学反応が起こり、 Si3
N4がアルミナと反応して分解しCOおよびNOなどのガ
スを発生する。その結果、焼結体中にボイドやポアなど
の欠陥が生じ、 Si3N4と酸化物との界面の強度が低下す
るという欠点を招くのである。
アルミナ系酸化物を焼成してなる Si3N4−希土類酸化物
−アルミナ系焼結体について、さらに、上述したような
ボイドやポアなどの欠陥がなく、高強度で、高い靭性を
もつ信頼性の高い焼結体を提供すると共に、その有利な
製造方法についての新規な技術を提案することにある。
めに鋭意研究した結果、本発明者らは、希土類酸化物−
アルミナ系酸化物に、さらに、シリカを混合することに
より、希土類酸化物−アルミナ−シリカ系粉体と Si3N4
との混合物焼成を行うこととした。このような混合物焼
成では、 Si3N4とアルミナとの反応が抑制されるので、
ポアの生成が減少し、かつ Si3N4と酸化物との焼結も穏
やかに進行するため、緻密な焼結体が得られやすいこと
が判った。
wt%,アルミナ4.9 〜94.9wt%およびシリカ0.1 〜10wt
%からなる混合酸化物5〜95wt%と;粉もしくはウイス
カー,またはこれらの混合物にかかるSi3N4 95〜5wt%
と;の混合物を成形し、その後、この成形体を非酸化性
雰囲気中において、5〜2000℃/分の昇温速度にて加熱
し、1500〜1900℃の温度域で0.1 〜600 分間保持して焼
成を行うことを特徴とする Si3N4−(Ln-Al-Si)酸化物
焼結体の製造方法と、これによって合成されるSi3N4−
(Ln-Al-Si)酸化物焼結体、ならびに、Ln4Al2O9もしく
はLnAlO3(ただし、Lnは希土類元素およびそれらの化合
物)99.9〜90wt%とシリカ0.1 〜10wt%との混合物5〜
95wt%と;粉もしくはウイスカー,またはこれらの混合
物にかかるSi3N4 95〜5wt%と;の混合物を成形し、そ
の後、この成形体を非酸化性雰囲気中において、5〜20
00℃/分の昇温速度にて加熱し、1500〜1900℃の温度域
で0.1 〜600 分間保持して焼成を行うことを特徴とする
Si3N4−(Ln-Al-Si)酸化物焼結体の製造方法と、これ
によって合成される Si3N4−(Ln-Al-Si)酸化物焼結体
である。
シリカは、融点が1550℃と低く、ガラス状態となって粒
界に析出し、高温強度を低下させると考えられている。
そのために、むしろこのシリカは添加したくない化合物
の1つであった。
目し、 Si3N4と(希土類酸化物−アルミナ−シリカ系粉
体)との混合物にすると焼結が可能となり、しかも、こ
のシリカは粒界に析出してガラスとなることもなく、さ
らには希土類酸化物−アルミナ系に固溶するか、固溶量
以上に存在する場合は、希土類酸化物あるいはアルミナ
と反応してシリケイト化合物を作るので、高温強度を低
下させるような問題が生じないことが判った。
のシリカを他の化合物中に添加することにより、むしろ
緻密な焼結体を得るのに有効に作用し、焼結体の酸化物
部分の強度と靱性を向上させるのに有効である。
存在する微少量のシリカは、これのみでは、酸化物の強
度と靱性とを上げるのに不十分である。
物は、希土類酸化物粉 5〜95wt%,アルミナ粉94.9〜4.
9 wt%およびシリカ0.1 〜10wt%からなる混合酸化物5
〜95wt%と; Si3N4粉,あるいは Si3N4ウイスカー,も
しくはこれらの混合物95〜5wt%とを混合し焼成して得
られるものである。
は、混合酸化物の特性がアルミナ単独の特性に片寄った
ものとなり、Si3N4 との焼結性が悪くなる。また、アル
ミナが4.9 wt%未満では、混合酸化物の特性がほとんど
希土類酸化物単独の特性に片寄ったものとなり、Si3N4
との焼結性は悪くなる。
物の性質が希土類酸化物と変わりなくなり、アルミナが
94.9wt%超では、酸化物の性質がアルミナと変わらなく
なる。従って、この希土類酸化物粉とアルミナは、上記
範囲に限定されるのである。
は、焼結体の結晶粒の異常成長を抑制できないため、焼
結体の酸化物部分の強度と靱性が小さく、緻密な焼結体
を得ることができない。一方、このシリカの添加量が、
10wt%超では、添加効果は変わらないが、固溶量より多
いシリカが希土類酸化物あるいはアルミナと反応してシ
リケイト化合物を形成するため、却って好ましくない。
従って、シリカの添加量は、上記の範囲0.1 〜10wt%に
限定されるのである。
満では、 Si3N4との焼結性は悪くなり緻密な焼結体を得
ることができない。一方、 Si3N4の量が、5wt%未満,
すなわち混合酸化物の量が95wt%超では、 Si3N4の添加
効果である硬度と高温強度の優れた焼結体は得られな
い。従って、混合酸化物と Si3N4の配合割合は、このよ
うに限定したのである。
Sc2O3,Y2O3, La2O3, CeO2, Pr2O3,Nd2O3, Sm2O3,Eu2O3,
Gd2O3, Tb2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3,
Lu2O3が好適に用いられる。
Si3N4ウイスカーとの混合に当っては、粉体の混合ある
いは混練に用いられる通常の機械を使用することができ
る。この混合は、乾式,湿式のどちらでもよく、特に湿
式の場合はエチルアミン,魚油等の表面活性剤を使用す
ると効果的に混合できる。
は、一旦乾燥し、引続き所定形状の生成形体を成形す
る。この成形工程では、成形助剤として有機高分子( ポ
リエチレングリコール, ポリビニルアルコール等) を上
記混合原料に添加し、常法の既知成形技術を適用して成
形することができる。
本発明方法は、まず、上述のような混合割合で Si3N4と
(Ln-Al-Si)混合酸化物との混合物を成形する。次い
で、その生成形体は、5〜2000℃/分の昇温速度にて加
熱し、1500〜1900℃の温度に、0.1 〜600 分間保持する
焼成処理を行い焼結体とする。
な焼結体が得られず、2000℃/分より速く昇温すること
は実情不可能であるので、5〜2000℃/分の範囲に限定
される。
と、焼結が不十分なために緻密な焼結体を得ることがで
きず、一方、1900℃より高いと、 Si3N4とアルミナとの
反応により、 Si3N4が分解してポアを形成し、緻密化さ
れなくなる。このことから、適性焼成温度の範囲は、15
00〜1900℃の範囲に限定される。
し、焼成温度が低い時には長く、また高い時には短くす
ることが好ましいが、0.1 分より短いと焼結が不十分な
ために緻密な焼結体を得ることができず、一方 600分超
では焼結効果がほとんど変わらなくなるか、あるいは S
i3N4とアルミナとが反応して、却ってポアを形成するよ
うになるので、0.1 〜600 分の範囲に限定される。
気中では Si3N4が酸化されるため、非酸化雰囲気(例え
ば、窒素ガスやアルゴンガス,ヘリウムガス等の不活性
ガス)が好ましい。なかでも、窒素ガス雰囲気が良く、
窒素高圧ガス雰囲気では、Si3N4 の分解を抑制できるた
め、高温で緻密な焼結体を合成するのに有効である。
(Ln,Al,Si)酸化物系焼結体は、Si3N4 と酸化物が良く
焼結し、かつ酸化物の靱性と強度が、従来のシリカを含
まないものに比べ著しく改善された。
して強度と靱性に優れる高温でも使用可能な酸化物焼結
体を製造する上述のような技術は、焼成時にマルテンサ
イト変態を生じるLn4Al2O9あるいはLnAlO3なる化合物を
主成分とする希土類酸化物−アルミナ−シリカ系焼結体
のときに特に有効である。すなわち、組成がLn4Al2O9あ
るいはLnAlO3である希土類酸化物とアルミナの混合粉9
9.9〜90wt%と、シリカ粉0.1 〜10wt%からなる混合酸
化物5〜95wt%と;Si3N4 ,あるいは Si3N4ウイスカ
ー,もしくはこれらの混合物95〜5wt%とを混合して、
上述した方法によって合成される Si3N4−Ln4Al2O9焼結
体あるいはSiC−LnAlO3焼結体は、結晶粒径が30μm以
下に制御されているため、マルテンサイト変態によって
双晶を生成せず、強度および靱性に優れたものであっ
た。
晶が生成せず、クラックの進展に伴って初めて少ない数
の双晶が生成するが、この双晶は、クラックの歪みのエ
ネルギーを吸収し、かつ、この双晶面の動きによって
も、この歪みのエネルギーを吸収できるため、前記焼結
体の強度と靱性とを大きくすると考えられる。これは、
従来知られていない強靱化の機構で、発明者らの新規の
発見である。
60g,Y2O3 粉71.2g, Al2O3 粉16.1gおよびSiO2粉
2.7gの混合粉体を入れ、さらに2mlのジエチルアミン
を添加し、ボールミルを用いて72時間湿式混合した。混
合終了後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、5
%のポリエチレングリコール水溶液に入れて攪拌混合
し、これを乾燥した。その後、45×20×5mm3 の大きさ
の生成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中
で2℃/分の昇温速度で500℃まで昇温し、500 ℃で1
時間保持して仮焼した。次いで、この仮焼試料を、窒素
ガス9.8kgf/cm2の圧力下において50℃/分の昇温速度で
1650℃まで昇温し、1650℃に20分間保持して焼結体を得
た。
り、ポアーはほとんど観察されたかった。また、焼結体
の曲げ強度は1100MPa であり、破壊靱性値KIC=16MP・
m1/2であった。
に、 Si3N4粉80g,Gd2O3 粉 17.01g,Al2O3 粉2.39g
およびSiO2粉 0.6gの混合粉体を入れ、1.5ml のジエチ
ルアミンを添加し、ボールミルを用いて72時間湿式混合
した。混合終了後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発
させ、次いで、5%のポリエチレングリコール水溶液に
入れて攪拌混合し、これを乾燥した。その後、45×20×
5mm3 の大きさの生成形体に成形した。次に、この生成
形体を空気中において2℃/分の昇温速度で500 ℃まで
昇温し、500 ℃で2時間保持して仮焼した。次いで、こ
の仮焼試料を窒素ガス9.8kgf/cm2の圧力下において80℃
/分の昇温速度で1750℃まで昇温し、1750℃に5分間保
持して焼結体を得た。
り、ポアーはほとんど観察されたかった。また、焼結体
の曲げ強度は1200MPa であり、破壊靱性値KIC=14MP・
m1/2であった。
に、 Si3N4粉67.9g,Nd2O3 粉 22.33g,Al2O3 粉6.77
gおよびSiO2粉 3.0gの混合粉体を入れ、さらに 1.5ml
のジエチルアミンを添加し、ボールミルを用いて72時間
湿式混合した。混合終了後、60℃に加熱して、アルコー
ルを蒸発させ、次いで、5%のポリエチレングリコール
水溶液に入れて攪拌混合し、これを乾燥した。その後、
45×20×5mm3 の大きさの生成形体に成形した。次に、
この生成形体を、空気中において2℃/分の昇温速度で
500 ℃まで昇温し、500 ℃で2時間保持して仮焼した。
この仮焼試料を、窒素ガス5kgf/cm2 の圧力下において
50℃/分の昇温速度で1800℃まで昇温し、1800℃に2分
間保持して焼結体を得た。
り、ポアーはほとんど観察されたかった。また、焼結体
の曲げ強度は 1050MPaであり、破壊靱性値KIC=13MP・
m1/2であった。
に、Si3N4 粉90g,Y2O3 粉 7.0g,Al2O3 粉 2.0gお
よびSiO2粉 3.0gの混合粉体を入れ、さらに1.5ml のジ
エチルアミンを添加し、ボールミルを用いて72時間湿式
混合した。混合終了後、60℃に加熱して、アルコールを
蒸発させ、次いで、5%のポリエチレングリコール水溶
液に入れて攪拌混合し、これを乾燥した。その後、45×
20×5mm3 の大きさの生成形体に成形した。次に、この
生成形体を、空気中において2℃/分の昇温速度で500
℃まで昇温し、500 ℃で2時間保持して仮焼した。この
仮焼試料を、窒素ガス30kgf/cm2 の圧力下において500
℃/分の昇温速度で1800℃まで昇温し、1800℃で10分間
保持して焼結体を得た。
り、ポアーはほとんど観察されたかった。また、焼結体
の曲げ強度は1100MPa であり、破壊靱性値KIC=13MP・
m1/2であった。
に、Si3N4 粉10g,Ho2O3 粉78.9g,Al2O3 粉10.65 g
およびSiO2粉0.45gの混合粉体を入れ、さらに1.5ml の
ジエチルアミンを添加し、ボールミルを用いて72時間湿
式混合した。混合終了後、60℃に加熱して、アルコール
を蒸発させ、次いで、5%のポリエチレングリコール水
溶液に入れて攪拌混合し、これを乾燥した。その後、45
×20×5mm3 の大きさの生成形体を成形した。次に、こ
の生成形体を、空気中において2℃/分の昇温速度で50
0 ℃まで昇温し、500 ℃で2時間保持して仮焼した。次
いで、この仮焼試料を、窒素ガス中において50℃/分の
昇温速度で1680℃まで昇温し、1680℃に20分間保持して
焼結体を得た。
り、ポアーはほとんど観察されたかった。また、焼結体
の曲げ強度は1050MPa であり、破壊靱性値KIC=14MP・
m1/2であった。
に、 Si3N4粉50g,Er2O3 粉 42.36g,Al2O3 粉5.64g
およびSiO2粉 2.0gの混合粉体を入れ、さらに1.5ml の
ジエチルアミンを添加し、ボールミルを用いて72時間湿
式混合した。混合終了後、60℃に加熱して、アルコール
を蒸発させ、次いで、5%のポリエチレングリコール水
溶液に入れて攪拌混合し、これを乾燥した。その後、45
×20×5mm3 の大きさの生成形体に成形した。次に、こ
の生成形体を、空気中において2℃/分の昇温速度で50
0 ℃まで昇温し、500 ℃で2時間保持して仮焼した。次
いで、この仮焼試料を、空気中で80℃/分の昇温速度で
1800℃まで昇温し、1800℃に10分間保持して焼結体を得
た。
り、ポアーはほとんど観察されたかった。また、焼結体
の曲げ強度は 1100MPaであり、破壊靱性値KIC=15MP・
m1/2であった。
−(Ln,Al,Si)酸化物系焼結体は、緻密でポアがなく、
平均結晶粒径30μm以下の粒子で構成されている。しか
も、本発明の焼結体は、実用に供されるに充分な強度な
らびに破壊靱性値を有する。特に破壊靱性値に関して
は、従来の Si3N4焼結体あるいはそれの複合材料の約3
倍の値を有し、強度に関しても、50%以上大きい値を有
する。
類酸化物−アルミナ−シリカ系の混合酸化物と Si3N4を
焼成して、焼結体の結晶粒径を30μm以下に制御し、ポ
アの形成を阻止することにより、酸化物焼結体の優れた
靱性と Si3N4の高温強度に優れた特性を共に有する,緻
密で高い強度と靱性を有する組織的に均一な Si3N4−
(Ln,Al,Si)酸化物系焼結体を容易に得ることができ
る。
ガスタービン翼,ガスタービン用部品,耐腐食性装置部
品,坩堝,ボールミル用部品,高温炉用熱交換器,耐熱
材,高空飛翔体用耐熱材,燃焼管,ダイカスト用部品,
絶縁材料,核融合炉材料,原子炉用材料,太陽炉材料,
工具,熱遮蔽材料,電子回路用基体,シール材,継手や
バルブ用部品,人工骨や人工歯根等の生体材料,誘電材
料,刃物やカッター刃,スポーツ用品,ポンプ,ノズ
ル,磁気ヘッド,ローラー,ガイド,軸受,フェルー
ル,その他の広い分野で有効に用いられるものを提供で
きる。
Claims (4)
- 【請求項1】 窒化ケイ素95〜5wt%と、希土類酸化物
95〜5wt%,アルミナ4.9 〜94.9wt%およびシリカ0.1
〜10wt%からなる混合酸化物5〜95wt%との焼結体から
なる窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体。 - 【請求項2】 上記混合酸化物が、Ln4Al2O9もしくはLn
AlO3(ただし、Lnは希土類元素およびそれらの化合物)
99.9〜90wt%とシリカ0.1 〜10wt%からなる請求項1に
記載の焼結体。 - 【請求項3】 窒化ケイ素95〜5wt%と、希土類酸化物
95〜5wt%,アルミナ4.9 〜94.9wt%およびシリカ0.1
〜10wt%からなる混合酸化物5〜95wt%との混合物を成
形し、その後、得られた成形体を非酸化性雰囲気中にお
いて、5〜2000℃/分の昇温速度にて加熱し、1500〜19
00℃の温度域で0.1 〜600 分間保持して焼成を行うこと
を特徴とする窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体の製造方
法。 - 【請求項4】 上記混合酸化物が、Ln4Al2O9もしくはLn
AlO3(ただし、Lnは希土類元素およびそれらの化合物)
99.9〜90wt%とシリカ0.1 〜10wt%からなる請求項3に
記載の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273604A JP3007732B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体およびその製造方法 |
| US08/064,179 US5439853A (en) | 1991-09-26 | 1992-09-28 | Mixed oxide composite ceramics and method of producing the same |
| PCT/JP1992/001237 WO1993006060A1 (en) | 1991-09-26 | 1992-09-28 | Composite mixed oxide ceramic and production thereof |
| DE4293405T DE4293405T1 (de) | 1991-09-26 | 1992-09-28 | Mischoxid-Verbundkeramik und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273604A JP3007732B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0585827A true JPH0585827A (ja) | 1993-04-06 |
| JP3007732B2 JP3007732B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=17530076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3273604A Expired - Lifetime JP3007732B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3007732B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006225185A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Ngk Insulators Ltd | イットリア焼結体、セラミックス部材、及び、イットリア焼結体の製造方法 |
| JP2010042967A (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Ngk Insulators Ltd | セラミックス部材、セラミックス部材の作成方法及び静電チャック |
| WO2011004722A1 (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | 株式会社村田製作所 | 複合酸化物粉末の製造方法および複合酸化物粉末 |
| US12426506B2 (en) | 2019-07-19 | 2025-09-23 | Evatec Ag | Piezoelectric coating and deposition process |
-
1991
- 1991-09-26 JP JP3273604A patent/JP3007732B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006225185A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Ngk Insulators Ltd | イットリア焼結体、セラミックス部材、及び、イットリア焼結体の製造方法 |
| JP2010042967A (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Ngk Insulators Ltd | セラミックス部材、セラミックス部材の作成方法及び静電チャック |
| WO2011004722A1 (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | 株式会社村田製作所 | 複合酸化物粉末の製造方法および複合酸化物粉末 |
| US12426506B2 (en) | 2019-07-19 | 2025-09-23 | Evatec Ag | Piezoelectric coating and deposition process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3007732B2 (ja) | 2000-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2951771B2 (ja) | 希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体およびその製造方法 | |
| JP3007730B2 (ja) | 希土類酸化物−アルミナ焼結体およびその製造方法 | |
| US5439853A (en) | Mixed oxide composite ceramics and method of producing the same | |
| JPH0222175A (ja) | 炭化珪素ホイスカー又は窒化珪素粉末を含む反応結合窒化珪素複合材料の製造及び焼結 | |
| JP3007732B2 (ja) | 窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体およびその製造方法 | |
| JP2960591B2 (ja) | 炭化ケイ素−窒化ケイ素−混合酸化物系焼結体およびその製造方法 | |
| JP3007731B2 (ja) | 炭化ケイ素−混合酸化物系焼結体およびその製造方法 | |
| JP2742619B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JP3034100B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JP2944787B2 (ja) | SiC系酸化物焼結体およびその製造方法 | |
| JP2687632B2 (ja) | 窒化珪素焼結体の製造方法 | |
| JPH0769715A (ja) | 高靱性酸化物セラミックスおよびその製造方法 | |
| JPH0227306B2 (ja) | ||
| JPH0987009A (ja) | アルミナ−ムライト複合焼結体及びその製造方法 | |
| JPH078746B2 (ja) | 窒化ケイ素質セラミツクス及びその製造方法 | |
| JP2694369B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JP2581128B2 (ja) | アルミナ−サイアロン複合焼結体 | |
| JP3034099B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JP3124867B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法 | |
| JP3434963B2 (ja) | 窒化アルミニウム質焼結体及びその製造方法 | |
| JP2811493B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JPH06100376A (ja) | β−サイアロン質焼結体及びその製造方法 | |
| JP2783702B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JP2687634B2 (ja) | 窒化珪素焼結体の製造方法 | |
| JP2687633B2 (ja) | 窒化珪素焼結体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081126 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091126 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101126 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101126 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111126 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |