JPH06128025A - 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックスの製造方法 - Google Patents
高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックスの製造方法Info
- Publication number
- JPH06128025A JPH06128025A JP4305975A JP30597592A JPH06128025A JP H06128025 A JPH06128025 A JP H06128025A JP 4305975 A JP4305975 A JP 4305975A JP 30597592 A JP30597592 A JP 30597592A JP H06128025 A JPH06128025 A JP H06128025A
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- Japan
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- toughness
- density ratio
- based ceramics
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度および高靭性を有するＡｌ2 Ｏ3 基セ
ラミックスを製造する。 【構成】 ５０〜９０％の理論密度比を有するＡｌ2 Ｏ
3 を主成分とする焼結体に、鍛造開始温度：１１５０〜
１４５０℃、最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2
の条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以上の理論密度
比をもったＡｌ2Ｏ3 基セラミックスを製造する。
ラミックスを製造する。 【構成】 ５０〜９０％の理論密度比を有するＡｌ2 Ｏ
3 を主成分とする焼結体に、鍛造開始温度：１１５０〜
１４５０℃、最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2
の条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以上の理論密度
比をもったＡｌ2Ｏ3 基セラミックスを製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度および高靭性
を有する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）
基セラミックスに関するものである。
を有する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）
基セラミックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、例えば特開平３−１２３
５６号公報に記載されるように、原料粉末として、いず
れも０．３μｍ以下の平均粒径を有するＡｌ2 Ｏ3 粉
末、酸化ジルコニウム（以下、ＺｒＯ2 で示す）粉末、
酸化イットリウム（以下、Ｙ2 Ｏ3 で示す）や酸化マグ
ネシウム（以下、ＭｇＯで示す）、さらに酸化セリウム
（以下、ＣｅＯ2 で示す）などの安定化剤を０．１〜２
０モル％の割合で含有してなる安定化ＺｒＯ2 粉末、Ｙ
2 Ｏ3 粉末、ＭｇＯ粉末、および希土類元素の酸化物
（以下、ＲＯｘで示す）粉末を用い、これら原料粉末
を、重量％で（以下、組成に関する％は重量％を示
す）、ＺｒＯ2 および／または安定化ＺｒＯ2 ：０．５
〜５０％、必要に応じて、Ｙ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ、およびＲ
Ｏｘのうちの１種または２種以上：０．０１〜１％、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ：残り、からなる配合組成に配合し、通常の条
件で混合した後、４５〜６５％の理論密度比を有する圧
粉体に成形し、この圧粉体を大気中、１３００〜１４５
０℃の温度で焼結することにより９５％以上の理論密度
比をもったＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスを製造する方法が
知られており、かつこのＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスが切
削工具やテープスリッターなどの刃物、さらにスライダ
ーなどの耐摩部品などとして用いられていることも良く
知られるところである。
５６号公報に記載されるように、原料粉末として、いず
れも０．３μｍ以下の平均粒径を有するＡｌ2 Ｏ3 粉
末、酸化ジルコニウム（以下、ＺｒＯ2 で示す）粉末、
酸化イットリウム（以下、Ｙ2 Ｏ3 で示す）や酸化マグ
ネシウム（以下、ＭｇＯで示す）、さらに酸化セリウム
（以下、ＣｅＯ2 で示す）などの安定化剤を０．１〜２
０モル％の割合で含有してなる安定化ＺｒＯ2 粉末、Ｙ
2 Ｏ3 粉末、ＭｇＯ粉末、および希土類元素の酸化物
（以下、ＲＯｘで示す）粉末を用い、これら原料粉末
を、重量％で（以下、組成に関する％は重量％を示
す）、ＺｒＯ2 および／または安定化ＺｒＯ2 ：０．５
〜５０％、必要に応じて、Ｙ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ、およびＲ
Ｏｘのうちの１種または２種以上：０．０１〜１％、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ：残り、からなる配合組成に配合し、通常の条
件で混合した後、４５〜６５％の理論密度比を有する圧
粉体に成形し、この圧粉体を大気中、１３００〜１４５
０℃の温度で焼結することにより９５％以上の理論密度
比をもったＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスを製造する方法が
知られており、かつこのＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスが切
削工具やテープスリッターなどの刃物、さらにスライダ
ーなどの耐摩部品などとして用いられていることも良く
知られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種機械
装置の小型化および軽量化はめざましく、これに伴ない
これらの構造部材にも薄肉化が強く要求される傾向にあ
るが、上記の従来方法で製造されたＡｌ2 Ｏ3 基セラミ
ックスは、十分な強度および靭性を具備するものではな
いために、これらの要求に満足に対応することができな
いのが現状である。
装置の小型化および軽量化はめざましく、これに伴ない
これらの構造部材にも薄肉化が強く要求される傾向にあ
るが、上記の従来方法で製造されたＡｌ2 Ｏ3 基セラミ
ックスは、十分な強度および靭性を具備するものではな
いために、これらの要求に満足に対応することができな
いのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高強度および高靭性を有するＡ
ｌ2 Ｏ3 基セラミックスを製造すべく研究を行なった結
果、従来の９５％以上の理論密度比を有するＡｌ2 Ｏ3
基セラミックスに比して、相対的に低い５０〜９０％の
理論密度比をもったＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする焼結体
（Ａｌ2 Ｏ3 基セラミックス）を形成し、この焼結体
に、 鍛造開始温度：１１５０〜１４５０℃、 最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2 、 の条件で高温高圧鍛造を施して、その理論密度比を９８
％以上にすると、この結果のＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス
にはきわめて高い残留歪が内蔵されるようになり、これ
によって高強度と高靭性を具備するようになるという研
究結果を得たのである。
上述のような観点から、高強度および高靭性を有するＡ
ｌ2 Ｏ3 基セラミックスを製造すべく研究を行なった結
果、従来の９５％以上の理論密度比を有するＡｌ2 Ｏ3
基セラミックスに比して、相対的に低い５０〜９０％の
理論密度比をもったＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする焼結体
（Ａｌ2 Ｏ3 基セラミックス）を形成し、この焼結体
に、 鍛造開始温度：１１５０〜１４５０℃、 最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2 、 の条件で高温高圧鍛造を施して、その理論密度比を９８
％以上にすると、この結果のＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス
にはきわめて高い残留歪が内蔵されるようになり、これ
によって高強度と高靭性を具備するようになるという研
究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、５０〜９０％の理論密度比を有
するＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする焼結体に、 鍛造開始温度：１１５０〜１４５０℃、 最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2 、 の条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以上の理論密度
比とすることにより高強度および高靭性を有するＡｌ2
Ｏ3 基セラミックスを製造する方法に特徴を有するもの
である。
なされたものであって、５０〜９０％の理論密度比を有
するＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする焼結体に、 鍛造開始温度：１１５０〜１４５０℃、 最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2 、 の条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以上の理論密度
比とすることにより高強度および高靭性を有するＡｌ2
Ｏ3 基セラミックスを製造する方法に特徴を有するもの
である。
【０００６】つぎに、この発明の方法において、製造条
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） 焼結体の理論密度比 その理論密度比が５０％未満では、高温高圧鍛造時に割
れが発生し易く、一方その理論密度比が９０％を越える
と、高温高圧鍛造時の加工率が不十分で、所望の残留歪
の蓄積ができず、この結果所望の強度および靭性を確保
することができなくなることから、その理論密度比を５
０〜９０％と定めた。
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） 焼結体の理論密度比 その理論密度比が５０％未満では、高温高圧鍛造時に割
れが発生し易く、一方その理論密度比が９０％を越える
と、高温高圧鍛造時の加工率が不十分で、所望の残留歪
の蓄積ができず、この結果所望の強度および靭性を確保
することができなくなることから、その理論密度比を５
０〜９０％と定めた。
【０００７】（ｂ） 高温高圧鍛造時の鍛造開始温度 その温度が１１５０℃未満では鍛造時に割れが発生し易
く、一方その温度が１４５０℃を越えると粒成長が起っ
て、特に強度の低下が著しくなることから、その温度を
１１５０〜１４５０℃に定めた。
く、一方その温度が１４５０℃を越えると粒成長が起っ
て、特に強度の低下が著しくなることから、その温度を
１１５０〜１４５０℃に定めた。
【０００８】（ｃ） 高温高圧鍛造時の最高付加圧力 その圧力が１００kg／cm2 未満では鍛造加工が困難であ
り、一方その圧力が５０００kg／cm2 を越えると割れが
発生するようになることから、その圧力を１００〜５０
００kg／cm2 と定めた。
り、一方その圧力が５０００kg／cm2 を越えると割れが
発生するようになることから、その圧力を１００〜５０
００kg／cm2 と定めた。
【０００９】（ｄ） セラミックスの理論密度比 その理論密度比が９８％未満では所望の高強度および高
靭性を確保することができないことから、高温高圧鍛造
終了時点でセラミックスが９８％以上の理論密度比をも
つようにしなければならない。
靭性を確保することができないことから、高温高圧鍛造
終了時点でセラミックスが９８％以上の理論密度比をも
つようにしなければならない。
【００１０】
【実施例】つぎに、この発明のＡｌ2 Ｏ3 基セラミック
スの製造方法を実施例により具体的に説明する。原料粉
末として、いずれも０．３μｍ以下の範囲内の所定の平
均粒径を有するＡｌ2 Ｏ3 粉末、ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ
3 ：３モル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、ＭｇＯ：９モ
ル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、ＣｅＯ2 ：１２モル％
固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉末、ＭｇＯ粉
末、およびＬａ2 Ｏ3 粉末を用意し、これら原料粉末を
表１に示される配合組成に配合し、遊星型ボールミルを
用い、メタノール媒体中で５時間の粉砕混合を行ない、
乾燥して混合粉末Ａ〜Ｊとし、これらの混合粉末からそ
れぞれ０．５〜２ton ／cm2 の範囲内の所定の圧力で表
２，３に示される理論密度比をもった圧粉体をプレス成
形し、これらの圧粉体を、大気中、同じく表２，３に示
される温度に２時間保持の条件で焼結して、同じく表
２，３に示される理論密度比をもったＡｌ2 Ｏ3 を主成
分とする焼結体とし、この結果得られた９５％以上の理
論密度比を有する焼結体が従来法１〜１０によって製造
されたＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスであり、ついで理論密
度比が５０〜９０％の焼結体に対しては、大気中、同じ
く表２に示される条件で１時間の高温高圧鍛造を施すこ
とにより本発明法１〜１０を実施し、表２に示される理
論密度比をもったＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスをそれぞれ
製造した。
スの製造方法を実施例により具体的に説明する。原料粉
末として、いずれも０．３μｍ以下の範囲内の所定の平
均粒径を有するＡｌ2 Ｏ3 粉末、ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ
3 ：３モル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、ＭｇＯ：９モ
ル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、ＣｅＯ2 ：１２モル％
固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉末、ＭｇＯ粉
末、およびＬａ2 Ｏ3 粉末を用意し、これら原料粉末を
表１に示される配合組成に配合し、遊星型ボールミルを
用い、メタノール媒体中で５時間の粉砕混合を行ない、
乾燥して混合粉末Ａ〜Ｊとし、これらの混合粉末からそ
れぞれ０．５〜２ton ／cm2 の範囲内の所定の圧力で表
２，３に示される理論密度比をもった圧粉体をプレス成
形し、これらの圧粉体を、大気中、同じく表２，３に示
される温度に２時間保持の条件で焼結して、同じく表
２，３に示される理論密度比をもったＡｌ2 Ｏ3 を主成
分とする焼結体とし、この結果得られた９５％以上の理
論密度比を有する焼結体が従来法１〜１０によって製造
されたＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスであり、ついで理論密
度比が５０〜９０％の焼結体に対しては、大気中、同じ
く表２に示される条件で１時間の高温高圧鍛造を施すこ
とにより本発明法１〜１０を実施し、表２に示される理
論密度比をもったＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスをそれぞれ
製造した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【表３】
【００１４】この結果得られた各種のＡｌ2 Ｏ3 基セラ
ミックスについて、強度および靭性を評価する目的で破
壊靭性値および曲げ強度を測定し、この測定結果を表
２，３に示した。また表２，３にはビッカース硬さ（Ｈ
ｖ）も合せて示した。
ミックスについて、強度および靭性を評価する目的で破
壊靭性値および曲げ強度を測定し、この測定結果を表
２，３に示した。また表２，３にはビッカース硬さ（Ｈ
ｖ）も合せて示した。
【００１５】
【発明の効果】表２，３に示される結果から、本発明法
１〜１０によって製造されたＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス
は、いずれも従来法１〜１０によって製造されたＡｌ2
Ｏ3 基セラミックスに比して一段とすぐれた強度と靭性
をもつことが明らかである。上述のように、この発明の
方法によれば、高強度と高靭性を有するＡｌ2 Ｏ3基セ
ラミックスを製造することができ、したがってこの結果
のＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスは各種機械装置の小型化お
よび軽量化に寄与するところ大なるものがあるなど工業
上有用な効果がもたらされるのである。
１〜１０によって製造されたＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス
は、いずれも従来法１〜１０によって製造されたＡｌ2
Ｏ3 基セラミックスに比して一段とすぐれた強度と靭性
をもつことが明らかである。上述のように、この発明の
方法によれば、高強度と高靭性を有するＡｌ2 Ｏ3基セ
ラミックスを製造することができ、したがってこの結果
のＡｌ2 Ｏ3 基セラミックスは各種機械装置の小型化お
よび軽量化に寄与するところ大なるものがあるなど工業
上有用な効果がもたらされるのである。
Claims (1)
- 【請求項１】 ５０〜９０％の理論密度比を有する酸化
アルミニウムを主成分とする焼結体に、 鍛造開始温度：１１５０〜１４５０℃、 最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2 、 の条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以上の理論密度
比とすることを特徴とする高強度および高靭性を有する
酸化アルミニウム基セラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4305975A JPH06128025A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4305975A JPH06128025A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06128025A true JPH06128025A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=17951559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4305975A Pending JPH06128025A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06128025A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996038278A1 (en) * | 1995-06-02 | 1996-12-05 | A.H. Casting Services Limited | Ceramic material with high density and thermal shock resistance, and method of preparation |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP4305975A patent/JPH06128025A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996038278A1 (en) * | 1995-06-02 | 1996-12-05 | A.H. Casting Services Limited | Ceramic material with high density and thermal shock resistance, and method of preparation |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001010 |