JPH09100164A - 硼化物セラミックス複合材料及びその製造方法 - Google Patents
硼化物セラミックス複合材料及びその製造方法Info
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- JPH09100164A JPH09100164A JP7256211A JP25621195A JPH09100164A JP H09100164 A JPH09100164 A JP H09100164A JP 7256211 A JP7256211 A JP 7256211A JP 25621195 A JP25621195 A JP 25621195A JP H09100164 A JPH09100164 A JP H09100164A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗部材、工具用材料、金属の熱間押出治
具及び溶湯部材等に有用な高硬度、高靭性、高強度、高
耐熱衝撃性硼化物セラミックス複合材料を提供する。 【解決手段】 平均粒径０．３〜５μｍのＴｉＢ2 ，Ｚ
ｒＢ2 又はＨｆＢ2 マトリックスの結晶粒内及び／又は
粒界に、粒子径５００ｎｍ以下のＣｒＢ３〜３０体積％
を分散させた硼化物セラミックス複合材料。硼化物とＣ
ｒＢとを混合成形した後、真空又は不活性雰囲気中１６
００℃以上で焼結する。 【効果】 マトリックス硼化物の結晶粒内及び／又は粒
界にナノサイズの分散粒子が存在する特殊な組織構造を
有し、マトリックス硼化物と分散粒子とが強い界面を形
成していることから、破壊靭性値、硬度等の機械的特性
が大幅に向上した。高温時でも高硬度・高強度の特性を
有し、耐摩耗部材、切削工具などに応用可能である。
具及び溶湯部材等に有用な高硬度、高靭性、高強度、高
耐熱衝撃性硼化物セラミックス複合材料を提供する。 【解決手段】 平均粒径０．３〜５μｍのＴｉＢ2 ，Ｚ
ｒＢ2 又はＨｆＢ2 マトリックスの結晶粒内及び／又は
粒界に、粒子径５００ｎｍ以下のＣｒＢ３〜３０体積％
を分散させた硼化物セラミックス複合材料。硼化物とＣ
ｒＢとを混合成形した後、真空又は不活性雰囲気中１６
００℃以上で焼結する。 【効果】 マトリックス硼化物の結晶粒内及び／又は粒
界にナノサイズの分散粒子が存在する特殊な組織構造を
有し、マトリックス硼化物と分散粒子とが強い界面を形
成していることから、破壊靭性値、硬度等の機械的特性
が大幅に向上した。高温時でも高硬度・高強度の特性を
有し、耐摩耗部材、切削工具などに応用可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特殊構造の硼化物
セラミックス複合材料及びその製造方法に係り、詳しく
は、耐摩耗部材、工具用材料、金属の熱間押出治具及び
溶湯部材などとして有用な高硬度、高靭性、高強度で耐
熱衝撃性に優れた硼化物セラミックス複合材料及びその
製造方法に関する。
セラミックス複合材料及びその製造方法に係り、詳しく
は、耐摩耗部材、工具用材料、金属の熱間押出治具及び
溶湯部材などとして有用な高硬度、高靭性、高強度で耐
熱衝撃性に優れた硼化物セラミックス複合材料及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】硼化物セラミックスは高融点、高硬度、
高電気伝導度といった優れた特性を有しており、高耐摩
耗材料、高耐蝕材料、切削工具などの工業用材料として
有望視されている。しかし、硼化物セラミックスは共有
結合性が強く、単相焼結では緻密かつ高特性の焼結体を
得ることは難しい。このために、焼結助剤の添加、或い
は、硼化物セラミックスのサーメット化といった改良が
施され、焼結性と強度についてはある程度改善効果が得
られている。
高電気伝導度といった優れた特性を有しており、高耐摩
耗材料、高耐蝕材料、切削工具などの工業用材料として
有望視されている。しかし、硼化物セラミックスは共有
結合性が強く、単相焼結では緻密かつ高特性の焼結体を
得ることは難しい。このために、焼結助剤の添加、或い
は、硼化物セラミックスのサーメット化といった改良が
施され、焼結性と強度についてはある程度改善効果が得
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、焼結助剤を用
いた場合、或いは、サーメット化した場合には、硼化物
セラミックス本来の高硬度の特性は生かされず、破壊靭
性も低く、アルミニウム用溶湯治具の一部の用途にしか
使用されていないのが現状である。
いた場合、或いは、サーメット化した場合には、硼化物
セラミックス本来の高硬度の特性は生かされず、破壊靭
性も低く、アルミニウム用溶湯治具の一部の用途にしか
使用されていないのが現状である。
【０００４】従って、硼化物セラミックスの特性向上の
ためには、今までと異なる材料設計と焼結方法が必要と
なる。
ためには、今までと異なる材料設計と焼結方法が必要と
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、耐摩耗部材、工具用材料、金属の熱間押
出治具及び溶湯部材などとして有用な高硬度、高靭性、
高強度で耐熱衝撃性に優れた硼化物セラミックス複合材
料及びその製造方法を提供することを目的とする。
ものであって、耐摩耗部材、工具用材料、金属の熱間押
出治具及び溶湯部材などとして有用な高硬度、高靭性、
高強度で耐熱衝撃性に優れた硼化物セラミックス複合材
料及びその製造方法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】本発明の硼化物セラミッ
クス複合材料は、粒子径０．３〜５μｍの結晶粒子を有
する元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元
素の硼化物をマトリックス（以下「マトリックス硼化
物」と称する場合がある。）とし、その結晶粒内及び／
又は粒界に、平均粒径５００ｎｍ以下の硼化クロム微粒
子を３〜３０体積％分散させる、あるいは上記の硼化物
混合粉体にニッケルとモリブデンとの合金、ニッケル、
クロム、鉄及びイットリアよりなる群から選ばれる１種
又は２種以上の粉末（以下、「第２分散粒子」と称する
場合がある。）を、マトリックス硼化物と硼化クロムと
の合計に対して１〜１０体積％分散させたことを特徴と
する。
クス複合材料は、粒子径０．３〜５μｍの結晶粒子を有
する元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元
素の硼化物をマトリックス（以下「マトリックス硼化
物」と称する場合がある。）とし、その結晶粒内及び／
又は粒界に、平均粒径５００ｎｍ以下の硼化クロム微粒
子を３〜３０体積％分散させる、あるいは上記の硼化物
混合粉体にニッケルとモリブデンとの合金、ニッケル、
クロム、鉄及びイットリアよりなる群から選ばれる１種
又は２種以上の粉末（以下、「第２分散粒子」と称する
場合がある。）を、マトリックス硼化物と硼化クロムと
の合計に対して１〜１０体積％分散させたことを特徴と
する。
【０００７】なお、本発明において、硼化クロム（Ｃｒ
Ｂ）微粒子の分散割合は、マトリックス硼化物とＣｒＢ
との合計に対する体積％であり、また、第２分散粒子の
分散割合は、マトリックス硼化物とＣｒＢとの合計に対
する外割の体積％である。
Ｂ）微粒子の分散割合は、マトリックス硼化物とＣｒＢ
との合計に対する体積％であり、また、第２分散粒子の
分散割合は、マトリックス硼化物とＣｒＢとの合計に対
する外割の体積％である。
【０００８】本発明においては、マトリックス硼化物の
結晶粒内及び／又は粒界に硼化クロム微粒子を分散させ
たナノ複合化、即ち、セラミックスの最小構成単位であ
る結晶粒の複合化を行うことにより、材料の機械的特性
を改善した。即ち、マトリックス硼化物の結晶粒内に硼
化クロム微粒子を分散させることで、マトリックス硼化
物と硼化クロム微粒子との熱膨張係数の差により、残留
応力を生じさせる。そして、この残留応力により隣接す
る粒子の粒界に圧縮応力を生じさせ、伝播しようとする
クラック先端をピンニングないしシーリングしたり、デ
ィフレクションしたりすることにより、クラックの伝播
を防止する。本発明における硼化クロム微粒子、及びニ
ッケル−モリブデン合金粉末などの第２分散粒子の役割
は、次の通りである。
結晶粒内及び／又は粒界に硼化クロム微粒子を分散させ
たナノ複合化、即ち、セラミックスの最小構成単位であ
る結晶粒の複合化を行うことにより、材料の機械的特性
を改善した。即ち、マトリックス硼化物の結晶粒内に硼
化クロム微粒子を分散させることで、マトリックス硼化
物と硼化クロム微粒子との熱膨張係数の差により、残留
応力を生じさせる。そして、この残留応力により隣接す
る粒子の粒界に圧縮応力を生じさせ、伝播しようとする
クラック先端をピンニングないしシーリングしたり、デ
ィフレクションしたりすることにより、クラックの伝播
を防止する。本発明における硼化クロム微粒子、及びニ
ッケル−モリブデン合金粉末などの第２分散粒子の役割
は、次の通りである。
【０００９】 マトリックス硼化物の結晶粒内及び／
又は粒界に分散した硼化クロムは、焼結工程の緻密化段
階で、マトリックスの粒界移動を抑制し、マトリックス
粒子の粒成長制御の効果をもたらす。その結果、マトリ
ックスの異常粒成長は抑制され、均一な組織になり破壊
強度と硬度が向上する。また、焼結温度が高くてもマト
リックスの粒成長は抑制されるために、緊密化可能な下
限の焼結温度よりも高い温度で焼結することにより、粒
子形状を制御することも可能であり、破壊靭性値が向上
する。
又は粒界に分散した硼化クロムは、焼結工程の緻密化段
階で、マトリックスの粒界移動を抑制し、マトリックス
粒子の粒成長制御の効果をもたらす。その結果、マトリ
ックスの異常粒成長は抑制され、均一な組織になり破壊
強度と硬度が向上する。また、焼結温度が高くてもマト
リックスの粒成長は抑制されるために、緊密化可能な下
限の焼結温度よりも高い温度で焼結することにより、粒
子形状を制御することも可能であり、破壊靭性値が向上
する。
【００１０】 ニッケル−モリブデン合金粉末や、ク
ロム、イットリアなどの第２分散粒子は、マトリックス
硼化物の粒界での濡れ性を改善し、焼結性を向上させ
る。また、焼結過程で結晶粒を板状又は柱状粒子に制御
することも可能であり、クラック偏向により、破壊靭性
の向上にも寄与する。
ロム、イットリアなどの第２分散粒子は、マトリックス
硼化物の粒界での濡れ性を改善し、焼結性を向上させ
る。また、焼結過程で結晶粒を板状又は柱状粒子に制御
することも可能であり、クラック偏向により、破壊靭性
の向上にも寄与する。
【００１１】なお、第２分散粒子としてニッケル−モリ
ブデン合金を用いる場合、ニッケルとモリブデンとの合
金組成の割合（重量％）は、Ｎｉ：Ｍｏ＝３０〜８０：
７０〜２０であることが好ましい。
ブデン合金を用いる場合、ニッケルとモリブデンとの合
金組成の割合（重量％）は、Ｎｉ：Ｍｏ＝３０〜８０：
７０〜２０であることが好ましい。
【００１２】このような本発明の硼化物セラミックス複
合材料は、本発明の硼化物セラミックス複合材料の製造
方法に従って、マトリックス硼化物と、硼化クロムと、
更に必要に応じて、ニッケルとモリブデンとの合金、ニ
ッケル、クロム、鉄及びイットリアよりなる群から選ば
れる１種又は２種以上の粉末とを、混合して成形した
後、真空又は不活性雰囲気中で１６００℃以上（第２分
散粒子を添加する場合は１５００℃以上）の温度で焼結
することにより製造される。
合材料は、本発明の硼化物セラミックス複合材料の製造
方法に従って、マトリックス硼化物と、硼化クロムと、
更に必要に応じて、ニッケルとモリブデンとの合金、ニ
ッケル、クロム、鉄及びイットリアよりなる群から選ば
れる１種又は２種以上の粉末とを、混合して成形した
後、真空又は不活性雰囲気中で１６００℃以上（第２分
散粒子を添加する場合は１５００℃以上）の温度で焼結
することにより製造される。
【００１３】この方法において、成形後、水素雰囲気中
７００〜８００℃で還元処理した後、焼結することによ
り、硼化物粉末の表面に存在する酸化物を除去して、焼
結性をより一層改善することができる。また、粒界に脆
弱な反応相を形成しないために、高特性の硼化物セラミ
ックス複合材料が得られる。
７００〜８００℃で還元処理した後、焼結することによ
り、硼化物粉末の表面に存在する酸化物を除去して、焼
結性をより一層改善することができる。また、粒界に脆
弱な反応相を形成しないために、高特性の硼化物セラミ
ックス複合材料が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１５】本発明の硼化物セラミックス複合材料は、
結晶粒径０．３〜５μｍ、好ましくは２μｍ以下の、元
素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼
化物、即ち、硼化チタン（ＴｉＢ2 ），硼化ジルコニウ
ム（ＺｒＢ2 ），硼化ハフニウム（ＨｆＢ2 ）をマトリ
ックスとし、このマトリックスの結晶粒内及び／又は粒
界に、平均粒径が５００ｎｍ以下のＣｒＢ微粒子３〜３
０体積％、あるいは前記の硼化物混合粉末に第２分散粒
子として、ニッケルとモリブデンとの合金（Ｎｉ−Ｍｏ
合金）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆ
ｅ）及びイットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）よりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の粉末を、マトリックス硼化物とＣ
ｒＢとの合計に対して１〜１０体積％分散させてなる構
造のセラミックス複合材料である。なお、第２分散粒子
の平均粒径は５００ｎｍ以下とするのが好ましい。
結晶粒径０．３〜５μｍ、好ましくは２μｍ以下の、元
素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼
化物、即ち、硼化チタン（ＴｉＢ2 ），硼化ジルコニウ
ム（ＺｒＢ2 ），硼化ハフニウム（ＨｆＢ2 ）をマトリ
ックスとし、このマトリックスの結晶粒内及び／又は粒
界に、平均粒径が５００ｎｍ以下のＣｒＢ微粒子３〜３
０体積％、あるいは前記の硼化物混合粉末に第２分散粒
子として、ニッケルとモリブデンとの合金（Ｎｉ−Ｍｏ
合金）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆ
ｅ）及びイットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）よりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の粉末を、マトリックス硼化物とＣ
ｒＢとの合計に対して１〜１０体積％分散させてなる構
造のセラミックス複合材料である。なお、第２分散粒子
の平均粒径は５００ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００１６】本発明において、ＣｒＢ微粒子及び第２分
散粒子の平均粒径を上記のような値とする理由は、マト
リックスの結晶粒内に取り込まれ易いこと、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。
散粒子の平均粒径を上記のような値とする理由は、マト
リックスの結晶粒内に取り込まれ易いこと、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。
【００１７】また、マトリックスである元素周期律表第
４ａ族よりなる群から選ばれる元素の硼化物の結晶粒径
を０．３〜５μｍにする理由は、得られる材料の特性が
高くなるためであり、好ましくは２μｍ以下である。
４ａ族よりなる群から選ばれる元素の硼化物の結晶粒径
を０．３〜５μｍにする理由は、得られる材料の特性が
高くなるためであり、好ましくは２μｍ以下である。
【００１８】ＣｒＢ微粒子の含有割合を３〜３０体積％
とする理由は、焼結時におけるマトリックス硼化物粒子
の寸法、形状の制御に効果があり、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、破壊靭性などを
高める効果が十分に得られるためである。
とする理由は、焼結時におけるマトリックス硼化物粒子
の寸法、形状の制御に効果があり、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、破壊靭性などを
高める効果が十分に得られるためである。
【００１９】また、第２分散粒子の含有割合を１〜１０
体積％とする理由は、マトリックス硼化物セラミックス
の有する高硬度を損なうことなく、焼結性を改善できる
ことによる。この割合が１０体積％を超えると、焼結性
は向上するが、組織の制御が困難となり、硬度も低下す
る。
体積％とする理由は、マトリックス硼化物セラミックス
の有する高硬度を損なうことなく、焼結性を改善できる
ことによる。この割合が１０体積％を超えると、焼結性
は向上するが、組織の制御が困難となり、硬度も低下す
る。
【００２０】なお、第２分散粒子としてＮｉ−Ｍｏ合金
粉末を用いる場合、Ｎｉ−Ｍｏ合金粉末の合金組成の割
合（重量％）は、Ｎｉ：Ｍｏ＝３０〜８０：７０〜２０
とするのが好ましい。この範囲外の割合では、硼化物セ
ラミックスの良好な特性が得られない場合がある。
粉末を用いる場合、Ｎｉ−Ｍｏ合金粉末の合金組成の割
合（重量％）は、Ｎｉ：Ｍｏ＝３０〜８０：７０〜２０
とするのが好ましい。この範囲外の割合では、硼化物セ
ラミックスの良好な特性が得られない場合がある。
【００２１】本発明の硼化物セラミックス複合材料は、
本発明の方法に従って、好ましくは次のようにして製造
される。
本発明の方法に従って、好ましくは次のようにして製造
される。
【００２２】即ち、まず、平均粒径３μｍ以下、好まし
くは１μｍ以下の元素周期律表第４ａ族よりなる群から
選ばれる１元素の硼化物粉末と、平均粒径５００ｎｍ以
下のＣｒＢ粉末と、更に必要に応じて平均粒径５００ｎ
ｍ以下の第２分散粒子とを所定割合で混合して、所定形
状に成形する。得られた成形体は、好ましくは水素雰囲
気中７００〜８００℃で１〜２時間還元処理した後、不
活性雰囲気又は真空中で１６００℃以上（第２分散粒子
を添加した場合は１５００℃以上）で焼結する。焼結温
度が１６００℃未満（第２分散粒子を添加した場合は１
５００℃未満）であると十分な緻密化が図れず、高特性
の焼結体が得られない。
くは１μｍ以下の元素周期律表第４ａ族よりなる群から
選ばれる１元素の硼化物粉末と、平均粒径５００ｎｍ以
下のＣｒＢ粉末と、更に必要に応じて平均粒径５００ｎ
ｍ以下の第２分散粒子とを所定割合で混合して、所定形
状に成形する。得られた成形体は、好ましくは水素雰囲
気中７００〜８００℃で１〜２時間還元処理した後、不
活性雰囲気又は真空中で１６００℃以上（第２分散粒子
を添加した場合は１５００℃以上）で焼結する。焼結温
度が１６００℃未満（第２分散粒子を添加した場合は１
５００℃未満）であると十分な緻密化が図れず、高特性
の焼結体が得られない。
【００２３】焼結は、真空又は不活性雰囲気で常圧焼
結、常圧焼結＋ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）処理、或い
は、ホットプレス焼結にて行なうのが好ましい。
結、常圧焼結＋ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）処理、或い
は、ホットプレス焼結にて行なうのが好ましい。
【００２４】この焼結に先立ち、所定条件で還元処理す
ることにより、粉末表面の酸化物を除去し、焼結性を高
めるという効果が奏される。
ることにより、粉末表面の酸化物を除去し、焼結性を高
めるという効果が奏される。
【００２５】なお、本発明の硼化物セラミックス複合材
料の製造に際しては、Ｎｉ−Ｍｏ合金の出発原料として
は、Ｎｉ−Ｍｏ合金粉末の他、ＮｉとＭｏの各金属粉末
の混合物や、還元によりＮｉ，Ｍｏを生じる酸化物等を
用いることもできる。
料の製造に際しては、Ｎｉ−Ｍｏ合金の出発原料として
は、Ｎｉ−Ｍｏ合金粉末の他、ＮｉとＭｏの各金属粉末
の混合物や、還元によりＮｉ，Ｍｏを生じる酸化物等を
用いることもできる。
【００２６】このように、元素周期律表第４ａ族よりな
る群から選ばれる１元素の硼化物をマトリックスとし、
その結晶粒内及び／又は粒界にＣｒＢ微粒子を３〜３０
体積％分散させ、或は更にＮｉ−Ｍｏ合金、ニッケル、
クロム、鉄、又はイットリアよりなる第２分散粒子を分
散させて、焼結することにより高性能の硼化物セラミッ
クス複合材料を提供することができ、摺動部材において
は、硼化物の粒成長を制御し、耐摩耗性のある構造部材
においては、使用中の破壊特性が著しく改善された材料
を得ることができる。
る群から選ばれる１元素の硼化物をマトリックスとし、
その結晶粒内及び／又は粒界にＣｒＢ微粒子を３〜３０
体積％分散させ、或は更にＮｉ−Ｍｏ合金、ニッケル、
クロム、鉄、又はイットリアよりなる第２分散粒子を分
散させて、焼結することにより高性能の硼化物セラミッ
クス複合材料を提供することができ、摺動部材において
は、硼化物の粒成長を制御し、耐摩耗性のある構造部材
においては、使用中の破壊特性が著しく改善された材料
を得ることができる。
【００２７】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
更に詳しく説明するが、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い。
更に詳しく説明するが、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い。
【００２８】なお、実施例及び比較例で用いた原料は次
の通りである。
の通りである。
【００２９】マトリックス硼化物粉末 ＴｉＢ2 （出光マテリアル社製，平均粒径１．２μｍ） ＺｒＢ2 （日本新金属社製，平均粒径１．５μｍ） ＨｆＢ2 （日本新金属社製，平均粒径１．５μｍ）ＣｒＢ粉末 ＣｒＢ（日本新金属社製，平均粒径２μｍの粉砕・分級
品）第２分散粒子粉末 Ｎｉ（インコ社製，平均粒径０．８μｍ） Ｍｏ（日本新金属社製，平均粒径０．６μｍ） Ｃｒ（ＭＭＣ社製，平均粒径１０μｍの粉砕・分級品） Ｆｅ（ＭＭＣ社製，平均粒径１０μｍの粉砕・分級品） Ｙ2 Ｏ3 （信越化学社製，平均粒径０．２μｍ） なお、第２分散粒子としてのＮｉ−Ｍｏ合金は、上記Ｎ
ｉ及びＭｏの混合物として添加した。
品）第２分散粒子粉末 Ｎｉ（インコ社製，平均粒径０．８μｍ） Ｍｏ（日本新金属社製，平均粒径０．６μｍ） Ｃｒ（ＭＭＣ社製，平均粒径１０μｍの粉砕・分級品） Ｆｅ（ＭＭＣ社製，平均粒径１０μｍの粉砕・分級品） Ｙ2 Ｏ3 （信越化学社製，平均粒径０．２μｍ） なお、第２分散粒子としてのＮｉ−Ｍｏ合金は、上記Ｎ
ｉ及びＭｏの混合物として添加した。
【００３０】実施例１〜１８，比較例１〜７ マトリックス硼化物粉末にＣｒＢ粉末及び第２分散粒子
粉末を表１〜３に示す配合割合で加え、分散媒としてエ
タノールを用いて撹拌ミルで２時間湿式混合し、これを
十分に乾燥した後、乾式ボールミルで解砕混合した。
粉末を表１〜３に示す配合割合で加え、分散媒としてエ
タノールを用いて撹拌ミルで２時間湿式混合し、これを
十分に乾燥した後、乾式ボールミルで解砕混合した。
【００３１】この原料粉末を黒鉛ダイスに充填し、真空
中で表１〜３に示す温度で焼結した。一部のサンプルに
ついては、焼結前に水素雰囲気中にて７５０℃で２時間
還元処理した。焼結にはホットプレス装置（富士電波工
業社製）を用い、プレス圧は３００ｋｇｆ／ｃｍ2 とし
た。
中で表１〜３に示す温度で焼結した。一部のサンプルに
ついては、焼結前に水素雰囲気中にて７５０℃で２時間
還元処理した。焼結にはホットプレス装置（富士電波工
業社製）を用い、プレス圧は３００ｋｇｆ／ｃｍ2 とし
た。
【００３２】得られた各種の焼結体の機械的特性をＪＩ
Ｓ（硬度：ビッカース硬度計（荷重５ｋｇ、荷重時間１
０秒），破壊靭性値：ＩＦ法）に準じて評価し、評価を
表１〜３に示した。
Ｓ（硬度：ビッカース硬度計（荷重５ｋｇ、荷重時間１
０秒），破壊靭性値：ＩＦ法）に準じて評価し、評価を
表１〜３に示した。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】表１〜３より、本発明の硼化物セラミック
ス複合材料は、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、硬度、破壊靭性が改善されているこ
とが明らかである。
ス複合材料は、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、硬度、破壊靭性が改善されているこ
とが明らかである。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の硼化物セラ
ミックス複合材料においては、マトリックス硼化物の結
晶粒内及び／又は粒界にナノサイズの分散粒子が存在す
る特殊な組織構造を有し、また、マトリックス硼化物と
分散粒子は強い界面を形成していることから、破壊靭性
値、硬度等の機械的特性が大幅に向上した。
ミックス複合材料においては、マトリックス硼化物の結
晶粒内及び／又は粒界にナノサイズの分散粒子が存在す
る特殊な組織構造を有し、また、マトリックス硼化物と
分散粒子は強い界面を形成していることから、破壊靭性
値、硬度等の機械的特性が大幅に向上した。
【００３８】また、本発明の硼化物セラミックス複合材
料は、高温時でも高硬度、高強度を有する材料であり、
本発明によれば耐摩耗部材、切削工具などに応用可能な
高特性セラミックス複合材料が提供される。
料は、高温時でも高硬度、高強度を有する材料であり、
本発明によれば耐摩耗部材、切削工具などに応用可能な
高特性セラミックス複合材料が提供される。
【００３９】本発明の硼化物セラミックス複合材料の製
造方法によれば、このような本発明の硼化物セラミック
ス複合材料を容易かつ効率的に製造することができる。
造方法によれば、このような本発明の硼化物セラミック
ス複合材料を容易かつ効率的に製造することができる。
Claims (6)
- 【請求項１】 粒子径０．３〜５μｍの結晶粒子を有す
る元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元素
の硼化物をマトリックスとし、その結晶粒内及び／又は
粒界に、平均粒径５００ｎｍ以下の硼化クロム微粒子を
３〜３０体積％分散させたことを特徴とする硼化物セラ
ミックス複合材料。 - 【請求項２】 請求項１に記載のセラミックス複合材料
において、更に、ニッケルとモリブデンとの合金、ニッ
ケル、クロム、鉄及びイットリアよりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の粉末を、元素周期律表第４ａ族よ
りなる群から選ばれる１元素の硼化物と硼化クロムとの
合計に対して１〜１０体積％分散させたことを特徴とす
る硼化物セラミックス複合材料。 - 【請求項３】 請求項２に記載のセラミックス複合材料
において、ニッケルとモリブデンとの合金組成の割合
（重量％）が、Ｎｉ：Ｍｏ＝３０〜８０：７０〜２０で
あることを特徴とする硼化物セラミックス複合材料。 - 【請求項４】 請求項１に記載の硼化物セラミックス複
合材料を製造する方法であって、元素周期律表第４ａ族
よりなる群から選ばれる１元素の硼化物と、硼化クロム
粉末とを混合して成形した後、真空又は不活性雰囲気中
で１６００℃以上の温度で焼結することを特徴とする硼
化物セラミックス複合材料の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２又は３に記載の硼化物セラミッ
クス複合材料を製造する方法であって、元素周期律表第
４ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化物と、硼化
クロム粉末と、ニッケルとモリブデンとの合金、ニッケ
ル、クロム、鉄及びイットリアよりなる群から選ばれる
１種又は２種以上の粉末とを、混合して成形した後、真
空又は不活性雰囲気中で１５００℃以上の温度で焼結す
ることを特徴とする硼化物セラミックス複合材料の製造
方法。 - 【請求項６】 請求項４又は５に記載の方法において、
成形後、水素雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した
後、焼結することを特徴とする硼化物セラミックス複合
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7256211A JPH09100164A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 硼化物セラミックス複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7256211A JPH09100164A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 硼化物セラミックス複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09100164A true JPH09100164A (ja) | 1997-04-15 |
Family
ID=17289475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7256211A Withdrawn JPH09100164A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 硼化物セラミックス複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09100164A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114804888A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-29 | 郑州大学 | 一种三元二硼化物固溶体基复合陶瓷的制备方法 |
| CN115124350A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-30 | 林萍华 | 一种应用于高温环境下的陶瓷复合材料的制备工艺 |
| CN116083769A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-05-09 | 湘潭大学 | 一种二硼化铬基金属陶瓷材料及其制备方法和应用 |
| CN119640119A (zh) * | 2025-01-02 | 2025-03-18 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种原位生成高稳定纳米金属颗粒弥散增强Mo合金及其制备方法 |
-
1995
- 1995-10-03 JP JP7256211A patent/JPH09100164A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114804888A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-29 | 郑州大学 | 一种三元二硼化物固溶体基复合陶瓷的制备方法 |
| CN115124350A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-30 | 林萍华 | 一种应用于高温环境下的陶瓷复合材料的制备工艺 |
| CN115124350B (zh) * | 2022-06-24 | 2024-03-08 | 林萍华 | 一种应用于高温环境下的陶瓷复合材料的制备工艺 |
| CN116083769A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-05-09 | 湘潭大学 | 一种二硼化铬基金属陶瓷材料及其制备方法和应用 |
| CN119640119A (zh) * | 2025-01-02 | 2025-03-18 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种原位生成高稳定纳米金属颗粒弥散增强Mo合金及其制备方法 |
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