JPH08333165A - 窒化珪素複合セラミックスの製造方法 - Google Patents
窒化珪素複合セラミックスの製造方法Info
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- JPH08333165A JPH08333165A JP7136604A JP13660495A JPH08333165A JP H08333165 A JPH08333165 A JP H08333165A JP 7136604 A JP7136604 A JP 7136604A JP 13660495 A JP13660495 A JP 13660495A JP H08333165 A JPH08333165 A JP H08333165A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、高靭性、高硬度で耐摩耗性に優れた
窒化珪素複合材料であって、高温構造材料に応用可能な
セラミックス材料を提供する。 【構成】 窒化珪素をマトリックスとし、炭化珪素、炭
化チタン、窒化チタン及び硼化チタンよりなる群から選
ばれる１種又は２種類以上の粒子又はウィスカーが１〜
３０体積％分散してなる窒化珪素複合セラミックスを製
造するに当り、窒化珪素粉末に前記分散粒子又はウィス
カーを混合して、放電プラズマ焼結する。 【効果】 ナノサイズの分散粒子又はウィスカーにより
材料組織が緻密、均質化され、硬度、強度、靭性が改善
されるため、高温でも強度が維持される。低温短時間の
放電プラズマ焼結により窒化珪素と分散粒子又はウィス
カーとは強い界面を形成し、破壊靭性、硬度等の機械的
特性が著しく高くなる。
窒化珪素複合材料であって、高温構造材料に応用可能な
セラミックス材料を提供する。 【構成】 窒化珪素をマトリックスとし、炭化珪素、炭
化チタン、窒化チタン及び硼化チタンよりなる群から選
ばれる１種又は２種類以上の粒子又はウィスカーが１〜
３０体積％分散してなる窒化珪素複合セラミックスを製
造するに当り、窒化珪素粉末に前記分散粒子又はウィス
カーを混合して、放電プラズマ焼結する。 【効果】 ナノサイズの分散粒子又はウィスカーにより
材料組織が緻密、均質化され、硬度、強度、靭性が改善
されるため、高温でも強度が維持される。低温短時間の
放電プラズマ焼結により窒化珪素と分散粒子又はウィス
カーとは強い界面を形成し、破壊靭性、硬度等の機械的
特性が著しく高くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特殊構造の窒化珪素複
合セラミックスの製造方法に関する。更に、詳しくは特
殊構造を有し、高強度、高靭性、高硬度で、耐熱衝撃性
に優れた窒化珪素複合セラミックスの製造方法に関す
る。
合セラミックスの製造方法に関する。更に、詳しくは特
殊構造を有し、高強度、高靭性、高硬度で、耐熱衝撃性
に優れた窒化珪素複合セラミックスの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】窒化珪素は、耐熱性、耐食性や機械的特
性に優れることから、高温構造材料として、広く利用さ
れている。しかし、自動車用部材、ガスタービン部材な
どの先端的な構造材料分野への応用には、現在の窒化珪
素の破壊靭性、破壊強度、信頼性のレベルでは、未だ十
分でなく、更なる高靭化、高強度化、高信頼化などの特
性向上が必要である。
性に優れることから、高温構造材料として、広く利用さ
れている。しかし、自動車用部材、ガスタービン部材な
どの先端的な構造材料分野への応用には、現在の窒化珪
素の破壊靭性、破壊強度、信頼性のレベルでは、未だ十
分でなく、更なる高靭化、高強度化、高信頼化などの特
性向上が必要である。
【０００３】これらの特性の向上のために、セラミック
スの複合化が多くの分野で試みられている。この複合化
は、マトリックス中にさまざまな第二相を分散させ、微
細組織を不均質化することによって、特性向上を試みる
もので、その主たる目的は高靭化である。
スの複合化が多くの分野で試みられている。この複合化
は、マトリックス中にさまざまな第二相を分散させ、微
細組織を不均質化することによって、特性向上を試みる
もので、その主たる目的は高靭化である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような複
合化では、相補的な効果の付与が主流であり、線形的に
予測できる範囲の複合化しか期待されない。従って、よ
り一層の特性向上のためには、従来の複合化とは異なる
材料設計と焼結方法の考えが必要になる。
合化では、相補的な効果の付与が主流であり、線形的に
予測できる範囲の複合化しか期待されない。従って、よ
り一層の特性向上のためには、従来の複合化とは異なる
材料設計と焼結方法の考えが必要になる。
【０００５】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、窒化珪素マトリックス粒子中に特定の微
粒子又はウィスカーを分散複合化した構造のセラミック
ス材料を製造するに当り、特殊な焼結法を採用すること
により、窒化珪素の特性改善を図り、高性能の複合セラ
ミックス材料、即ち、摺動部材においては、窒化珪素の
粒成長を制御し、耐摩耗性を高め、また、高温構造部材
においては、使用中の破壊特性を大幅に改善した材料を
提供することを目的とする。
ものであって、窒化珪素マトリックス粒子中に特定の微
粒子又はウィスカーを分散複合化した構造のセラミック
ス材料を製造するに当り、特殊な焼結法を採用すること
により、窒化珪素の特性改善を図り、高性能の複合セラ
ミックス材料、即ち、摺動部材においては、窒化珪素の
粒成長を制御し、耐摩耗性を高め、また、高温構造部材
においては、使用中の破壊特性を大幅に改善した材料を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、以
下の構成要件からなる各発明によって、達成される。
下の構成要件からなる各発明によって、達成される。
【０００７】請求項１の窒化珪素複合セラミックスの製
造方法は、窒化珪素をマトリックスとし、炭化珪素、炭
化チタン、窒化チタン及び硼化チタンよりなる群から選
ばれる１種又は２種類以上の粒子又はウィスカーが１〜
３０体積％分散してなる窒化珪素複合セラミックスを製
造する方法であって、窒化珪素粉末に前記分散粒子又は
ウィスカーを混合して、放電プラズマ焼結することを特
徴とする。
造方法は、窒化珪素をマトリックスとし、炭化珪素、炭
化チタン、窒化チタン及び硼化チタンよりなる群から選
ばれる１種又は２種類以上の粒子又はウィスカーが１〜
３０体積％分散してなる窒化珪素複合セラミックスを製
造する方法であって、窒化珪素粉末に前記分散粒子又は
ウィスカーを混合して、放電プラズマ焼結することを特
徴とする。
【０００８】請求項２の窒化珪素複合セラミックスの製
造方法は、請求項１に記載の方法において、放電プラズ
マ焼結を、真空又は窒素雰囲気中で、温度１４００℃以
上及びプレス圧１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で
行うことを特徴とする。
造方法は、請求項１に記載の方法において、放電プラズ
マ焼結を、真空又は窒素雰囲気中で、温度１４００℃以
上及びプレス圧１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で
行うことを特徴とする。
【０００９】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１０】本発明の窒化珪素複合セラミックスの製造
方法は、マトリックスとして窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）
を、分散粒子又はウィスカーとして、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）及
び硼化チタン（ＴｉＢ2 ）よりなる群から選ばれる１種
又は２種以上を用い、これらを混合して放電プラズマ焼
結することが特徴である。
方法は、マトリックスとして窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）
を、分散粒子又はウィスカーとして、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）及
び硼化チタン（ＴｉＢ2 ）よりなる群から選ばれる１種
又は２種以上を用い、これらを混合して放電プラズマ焼
結することが特徴である。
【００１１】本発明において、分散粒子の平均粒子径は
５００ｎｍ以下、また、分散ウィスカーの平均径は０．
３〜５μｍである。このような分散粒子又はウィスカー
を用いる理由は、窒化珪素結晶内に取り込まれ易いこ
と、そして、材料欠陥となるほどのマイクロクラックが
発生しない範囲であること等による。
５００ｎｍ以下、また、分散ウィスカーの平均径は０．
３〜５μｍである。このような分散粒子又はウィスカー
を用いる理由は、窒化珪素結晶内に取り込まれ易いこ
と、そして、材料欠陥となるほどのマイクロクラックが
発生しない範囲であること等による。
【００１２】また、分散粒子又はウィスカーの割合を１
〜３０体積％とする理由は、この組成範囲であれば焼結
時における窒化珪素粒子の寸法、形状の制御に効果があ
り、得られる複合焼結体の組織を均質化して、常温及び
高温時の破壊強度、破壊靭性、硬度などを高めることが
できるためである。分散粒子又はウィスカーは前述のも
のの中から２種以上併用配合することもできるが、いず
れの場合もその合計で１〜３０体積％とする。
〜３０体積％とする理由は、この組成範囲であれば焼結
時における窒化珪素粒子の寸法、形状の制御に効果があ
り、得られる複合焼結体の組織を均質化して、常温及び
高温時の破壊強度、破壊靭性、硬度などを高めることが
できるためである。分散粒子又はウィスカーは前述のも
のの中から２種以上併用配合することもできるが、いず
れの場合もその合計で１〜３０体積％とする。
【００１３】一方、マトリックスを構成する窒化珪素粉
末の平均粒子径は０．２μｍ以下とするのが好ましい。
このような粒子径であれば高強度窒化珪素複合セラミッ
クスを得ることができる。
末の平均粒子径は０．２μｍ以下とするのが好ましい。
このような粒子径であれば高強度窒化珪素複合セラミッ
クスを得ることができる。
【００１４】本発明においては、窒化珪素粉末と上述の
分散粒子又はウィスカーとを所定割合で混合し、この窒
化珪素粉末と分散粒子又はウィスカーとの合計に対して
５〜１０重量％の焼結助剤を混合し、得られた混合物を
放電プラズマ焼結する。
分散粒子又はウィスカーとを所定割合で混合し、この窒
化珪素粉末と分散粒子又はウィスカーとの合計に対して
５〜１０重量％の焼結助剤を混合し、得られた混合物を
放電プラズマ焼結する。
【００１５】この放電プラズマ焼結は、真空又は窒素雰
囲気中で温度１４００℃以上、特に１５００〜１６００
℃、プレス圧１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で行
うのが好ましい。焼結温度が１４００℃未満であった
り、プレス圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ2 未満であると十分
に緻密な焼結をなし得ない。
囲気中で温度１４００℃以上、特に１５００〜１６００
℃、プレス圧１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で行
うのが好ましい。焼結温度が１４００℃未満であった
り、プレス圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ2 未満であると十分
に緻密な焼結をなし得ない。
【００１６】
【作用】本発明は、放電プラズマ焼結により、窒化珪素
マトリックス中に分散した炭化珪素等の分散粒子又はウ
ィスカーに、以下のような役割を与えることにより、高
温構造材料としての問題点を克服した。即ち、本発明で
製造される窒化珪素複合セラミックスにおいて、放電プ
ラズマ焼結及び窒化珪素マトリックス中に分散した分散
粒子又はウィスカーの役割は、次の，である。
マトリックス中に分散した炭化珪素等の分散粒子又はウ
ィスカーに、以下のような役割を与えることにより、高
温構造材料としての問題点を克服した。即ち、本発明で
製造される窒化珪素複合セラミックスにおいて、放電プ
ラズマ焼結及び窒化珪素マトリックス中に分散した分散
粒子又はウィスカーの役割は、次の，である。
【００１７】 プラズマ焼結では、低温、短時間焼結
で緻密化が可能であり、焼結条件によって、α−Ｓｉ3
Ｎ4 とβ−Ｓｉ3 Ｎ4 の割合を制御できる。放電プラズ
マ焼結では、ホットプレスの焼結促進要素である加熱に
よる拡散と、加圧による塑性流動の他に、放電プラズマ
の発生に伴う粒子表面の活性化、粒子間での放電による
自己発熱などによる拡散や物質移動の拘束化が焼結に寄
与している。また、従来の焼結方法では、窒化珪素粒内
に分散した分散粒子の役割は、特願平５−２６３３７７
号で報告しているように、α−Ｓｉ3 Ｎ4 が焼結助剤に
起因して生成する粒界相に融解し、そこからβ−Ｓｉ3
Ｎ4 として析出するときの成長核の役割を果たし、柱状
のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 の成長を促進するものである。この柱
状β−Ｓｉ3 Ｎ4 は、ナノサイズの分散粒子を核にして
成長するために、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の寸法が良く制御さ
れ、分散粒子の添加量とともに破壊靭性は向上し、柱状
のＳｉ3 Ｎ4 が成長しても破壊源は増大しないので、同
時に破壊強度も向上する。
で緻密化が可能であり、焼結条件によって、α−Ｓｉ3
Ｎ4 とβ−Ｓｉ3 Ｎ4 の割合を制御できる。放電プラズ
マ焼結では、ホットプレスの焼結促進要素である加熱に
よる拡散と、加圧による塑性流動の他に、放電プラズマ
の発生に伴う粒子表面の活性化、粒子間での放電による
自己発熱などによる拡散や物質移動の拘束化が焼結に寄
与している。また、従来の焼結方法では、窒化珪素粒内
に分散した分散粒子の役割は、特願平５−２６３３７７
号で報告しているように、α−Ｓｉ3 Ｎ4 が焼結助剤に
起因して生成する粒界相に融解し、そこからβ−Ｓｉ3
Ｎ4 として析出するときの成長核の役割を果たし、柱状
のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 の成長を促進するものである。この柱
状β−Ｓｉ3 Ｎ4 は、ナノサイズの分散粒子を核にして
成長するために、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の寸法が良く制御さ
れ、分散粒子の添加量とともに破壊靭性は向上し、柱状
のＳｉ3 Ｎ4 が成長しても破壊源は増大しないので、同
時に破壊強度も向上する。
【００１８】放電プラズマ焼結では、更にこのような役
割に加え、α−Ｓｉ3 Ｎ4 とβ−Ｓｉ3 Ｎ4 の割合の制
御、微細組織の制御が可能である。また、マトリックス
と分散粒子又はウィスカーとの結合が強く、柱状β−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 の割合が減り、α−Ｓｉ3 Ｎ4 の割合が多い焼
結体でも破壊靭性値が高く、また、α相とβ相の割合が
逆な場合でも、破壊強度と硬度を向上させることができ
る。
割に加え、α−Ｓｉ3 Ｎ4 とβ−Ｓｉ3 Ｎ4 の割合の制
御、微細組織の制御が可能である。また、マトリックス
と分散粒子又はウィスカーとの結合が強く、柱状β−Ｓ
ｉ3 Ｎ4 の割合が減り、α−Ｓｉ3 Ｎ4 の割合が多い焼
結体でも破壊靭性値が高く、また、α相とβ相の割合が
逆な場合でも、破壊強度と硬度を向上させることができ
る。
【００１９】しかし、分散粒子又はウィスカーの割合が
３０体積％を超えると、低温焼結では緻密な焼結体は得
られず、緻密化のために高温で焼結すると従来のナノ複
合セラミックスの特性と同程度のものしか得られないた
め、この分散割合は３０体積％以下とする。
３０体積％を超えると、低温焼結では緻密な焼結体は得
られず、緻密化のために高温で焼結すると従来のナノ複
合セラミックスの特性と同程度のものしか得られないた
め、この分散割合は３０体積％以下とする。
【００２０】 分散粒子又はウィスカーは、マトリッ
クスのＳｉ3 Ｎ4 と不純物を介することなく直接結合
し、粒界の構造制御を行ない、高温まで強い界面を実現
する。そのために高温で粒界の軟化により生じる粒界の
すべりやスローラックグロースが抑制され、高温まで脆
性的な破壊が維持され、高温での硬度、破壊強度などが
改善される。
クスのＳｉ3 Ｎ4 と不純物を介することなく直接結合
し、粒界の構造制御を行ない、高温まで強い界面を実現
する。そのために高温で粒界の軟化により生じる粒界の
すべりやスローラックグロースが抑制され、高温まで脆
性的な破壊が維持され、高温での硬度、破壊強度などが
改善される。
【００２１】本発明では、このように、放電プラズマ焼
結により、窒化珪素マトリックス中に特定の割合で分散
させた特定の分散粒子又はウィスカーに、以上述べた役
割を与えることにより、従来の窒化珪素の機械的特性を
改善することが可能になった。その結果、高温領域まで
高強度、高靭性、高硬度を維持し、耐熱衝撃性を要求さ
れる高温構造材料用窒化珪素複合セラミックスの実現を
可能とした。
結により、窒化珪素マトリックス中に特定の割合で分散
させた特定の分散粒子又はウィスカーに、以上述べた役
割を与えることにより、従来の窒化珪素の機械的特性を
改善することが可能になった。その結果、高温領域まで
高強度、高靭性、高硬度を維持し、耐熱衝撃性を要求さ
れる高温構造材料用窒化珪素複合セラミックスの実現を
可能とした。
【００２２】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。以下においては、分散粒子として、ＴｉＮ，
ＴｉＣ，ＳｉＣ，ＴｉＢ2 粉末を、また、分散ウィスカ
ーとしてＳｉＣウィスカーを添加した実施例を挙げる
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く、分散粒子又はウィスカーの種
類や組み合せ等において、他の構成を採用し得る。な
お、用いた原料は次の通りである。
説明する。以下においては、分散粒子として、ＴｉＮ，
ＴｉＣ，ＳｉＣ，ＴｉＢ2 粉末を、また、分散ウィスカ
ーとしてＳｉＣウィスカーを添加した実施例を挙げる
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く、分散粒子又はウィスカーの種
類や組み合せ等において、他の構成を採用し得る。な
お、用いた原料は次の通りである。
【００２３】Ｓｉ3 Ｎ4 粉末：宇部興産社製「ＳＮ−Ｅ
１０」（平均粒子径０．３μｍ） ＳｉＣ粉末：昭和電工社製「ウルトラデンシックＤＵＢ
−１」（平均粒径０．３μｍ） ＴｉＣ粉末：古河機械金属社製「ＳＴＤ」（平均粒径
０．２μｍ） ＴｉＮ粉末：Ｔｉｏｘｉｄｅ社製（平均粒径０．２μ
ｍ） ＴｉＢ2 粉末：出光マテリアル社製（平均粒径０．７μ
ｍの粉砕品） ＳｉＣウィスカー：東海カーボン社製「ＴＷＳ−４０
０」（平均径１．０μｍ，アスペクト比１０） 実施例１〜１１，比較例１〜３ Ｓｉ3 Ｎ4 粉末に対して、分散粒子を表１に記載の配合
割合で添加し（実施例２のみウィスカーを用い、他はす
べて粒子を用いた。）、更に、このＳｉ3 Ｎ4粉末と分
散粒子（又はウィスカー）との合計に対して８重量％の
Ｙ2 Ｏ3 を添加し、エタノールを分散媒として、撹拌ミ
ルで１時間湿式混合（ウィスカー添加の場合はボールミ
ルで混合）した。混合スラリーをスプレードライヤーで
乾燥造粒して、原料粉末とした。
１０」（平均粒子径０．３μｍ） ＳｉＣ粉末：昭和電工社製「ウルトラデンシックＤＵＢ
−１」（平均粒径０．３μｍ） ＴｉＣ粉末：古河機械金属社製「ＳＴＤ」（平均粒径
０．２μｍ） ＴｉＮ粉末：Ｔｉｏｘｉｄｅ社製（平均粒径０．２μ
ｍ） ＴｉＢ2 粉末：出光マテリアル社製（平均粒径０．７μ
ｍの粉砕品） ＳｉＣウィスカー：東海カーボン社製「ＴＷＳ−４０
０」（平均径１．０μｍ，アスペクト比１０） 実施例１〜１１，比較例１〜３ Ｓｉ3 Ｎ4 粉末に対して、分散粒子を表１に記載の配合
割合で添加し（実施例２のみウィスカーを用い、他はす
べて粒子を用いた。）、更に、このＳｉ3 Ｎ4粉末と分
散粒子（又はウィスカー）との合計に対して８重量％の
Ｙ2 Ｏ3 を添加し、エタノールを分散媒として、撹拌ミ
ルで１時間湿式混合（ウィスカー添加の場合はボールミ
ルで混合）した。混合スラリーをスプレードライヤーで
乾燥造粒して、原料粉末とした。
【００２４】焼結には、住友プラズマ焼結装置（住友石
炭鉱業社製）を使用し、原料粉末を黒鉛ダイスに充填し
て真空中で、焼結温度１５５０℃で５〜１０分間保持し
た。比較例１〜３では焼結温度１６５０℃とした。この
時のプレス圧は４００ｋｇｆ／ｃｍ2 とした。得られた
焼結体の機械的特性の評価はＪＩＳに準じて行った。
炭鉱業社製）を使用し、原料粉末を黒鉛ダイスに充填し
て真空中で、焼結温度１５５０℃で５〜１０分間保持し
た。比較例１〜３では焼結温度１６５０℃とした。この
時のプレス圧は４００ｋｇｆ／ｃｍ2 とした。得られた
焼結体の機械的特性の評価はＪＩＳに準じて行った。
【００２５】破壊強度は３点曲げ試験法、硬度はビッカ
ース硬度計（荷重１ｋｇ，荷重時間１０秒，室温〜１４
００℃，真空中）、破壊靭性値はＩＦ法により測定し
た。
ース硬度計（荷重１ｋｇ，荷重時間１０秒，室温〜１４
００℃，真空中）、破壊靭性値はＩＦ法により測定し
た。
【００２６】表１に、Ｓｉ3 Ｎ4 と分散粒子の組成配合
による破壊靭性値、硬度、破壊強度の特性を示す。
による破壊靭性値、硬度、破壊強度の特性を示す。
【００２７】比較例４〜６ 表１に示す組成割合で混合したものを、焼結温度１７０
０℃で４時間常圧焼結したこと以外は実施例１と同様に
して焼結体を得、その機械的特性を測定し、結果を表１
に示した。
０℃で４時間常圧焼結したこと以外は実施例１と同様に
して焼結体を得、その機械的特性を測定し、結果を表１
に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１から明らかなように、本発明の窒化珪
素複合セラミックスは、ナノサイズの分散粒子により材
料組織が微細、均質化され、本発明の組成範囲外の比較
例１〜３及び従来の焼結方法による比較例４〜６の焼結
体に比べて、硬度、破壊強度、破壊靭性が改善されてい
る。
素複合セラミックスは、ナノサイズの分散粒子により材
料組織が微細、均質化され、本発明の組成範囲外の比較
例１〜３及び従来の焼結方法による比較例４〜６の焼結
体に比べて、硬度、破壊強度、破壊靭性が改善されてい
る。
【００３０】なお、実施例３で得られた窒化珪素複合セ
ラミックスと、分散粒子を用いずに別途製造したＳｉ3
Ｎ4 単相の焼結体について、高温硬度を調べた結果を図
１に示す。
ラミックスと、分散粒子を用いずに別途製造したＳｉ3
Ｎ4 単相の焼結体について、高温硬度を調べた結果を図
１に示す。
【００３１】図１より明らかなように、Ｓｉ3 Ｎ4 単相
では、１２００℃以上の高温で著しい硬度の低下を生じ
るのに対し、ＳｉＣを分散させてプラズマ焼結した本発
明の窒化珪素複合セラミックスでは、分散粒子が窒化珪
素と不純物を介することなく直接結合し、高温まで強い
結合界面を形成しており、高温硬度の低下が抑制されて
いる。
では、１２００℃以上の高温で著しい硬度の低下を生じ
るのに対し、ＳｉＣを分散させてプラズマ焼結した本発
明の窒化珪素複合セラミックスでは、分散粒子が窒化珪
素と不純物を介することなく直接結合し、高温まで強い
結合界面を形成しており、高温硬度の低下が抑制されて
いる。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の窒化珪素複
合セラミックスの製造方法により製造された窒化珪素複
合セラミックスは、窒化珪素の結晶粒内及び／又は粒界
にナノサイズの分散粒子又はウィスカーが存在する特殊
な組織構造を有する窒化珪素複合セラミックスであっ
て、低温短時間の放電プラズマ焼結により窒化珪素と分
散粒子又はウィスカーとは強い結合界面を形成している
ことから、破壊靭性、硬度等の機械的特性が著しく高
い。その上、高温時でも高硬度・高強度の特性を有する
材料である。従って、本発明によれば、高温構造材料に
応用可能な高特性セラミックス材料が提供される。
合セラミックスの製造方法により製造された窒化珪素複
合セラミックスは、窒化珪素の結晶粒内及び／又は粒界
にナノサイズの分散粒子又はウィスカーが存在する特殊
な組織構造を有する窒化珪素複合セラミックスであっ
て、低温短時間の放電プラズマ焼結により窒化珪素と分
散粒子又はウィスカーとは強い結合界面を形成している
ことから、破壊靭性、硬度等の機械的特性が著しく高
い。その上、高温時でも高硬度・高強度の特性を有する
材料である。従って、本発明によれば、高温構造材料に
応用可能な高特性セラミックス材料が提供される。
【図１】実施例３で製造された窒化珪素複合セラミック
スと、Ｓｉ3 Ｎ4 単相の焼結体の高温硬度を示すグラフ
である。
スと、Ｓｉ3 Ｎ4 単相の焼結体の高温硬度を示すグラフ
である。
Claims (2)
- 【請求項１】 窒化珪素をマトリックスとし、炭化珪
素、炭化チタン、窒化チタン及び硼化チタンよりなる群
から選ばれる１種又は２種類以上の粒子又はウィスカー
が１〜３０体積％分散してなる窒化珪素複合セラミック
スを製造する方法であって、窒化珪素粉末に前記分散粒
子又はウィスカーを混合して、放電プラズマ焼結するこ
とを特徴とする窒化珪素複合セラミックスの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、放電プ
ラズマ焼結を、真空又は窒素雰囲気中で、温度１４００
℃以上及びプレス圧１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条
件で行うことを特徴とする窒化珪素複合セラミックスの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7136604A JPH08333165A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 窒化珪素複合セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7136604A JPH08333165A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 窒化珪素複合セラミックスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08333165A true JPH08333165A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15179188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7136604A Withdrawn JPH08333165A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 窒化珪素複合セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPH08333165A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040067A1 (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-06 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | カーボンナノチューブ分散複合材料とその製造方法並びにその適用物 |
| WO2005040066A1 (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-06 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | カーボンナノチューブ分散複合材料とその製造方法並びにその適用物 |
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| CN112266251A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-01-26 | 齐鲁工业大学 | 一种基于放电等离子烧结的氮化硅/碳化钛陶瓷材料制备方法 |
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| CN118851779A (zh) * | 2024-05-07 | 2024-10-29 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料及其制备方法 |
-
1995
- 1995-06-02 JP JP7136604A patent/JPH08333165A/ja not_active Withdrawn
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