JPS62256768A - 窒化けい素焼結体 - Google Patents
窒化けい素焼結体Info
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- JPS62256768A JPS62256768A JP61098282A JP9828286A JPS62256768A JP S62256768 A JPS62256768 A JP S62256768A JP 61098282 A JP61098282 A JP 61098282A JP 9828286 A JP9828286 A JP 9828286A JP S62256768 A JPS62256768 A JP S62256768A
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、窒化けい素焼結体に係り、特に室温及び高温
下における強度低下が少なく、シかも耐酸化特性の良好
な窒化けい素焼結体に関する。
下における強度低下が少なく、シかも耐酸化特性の良好
な窒化けい素焼結体に関する。
従来、ガスタービン、熱交換器などの材料として、各種
耐熱金属合金が使用されてきたが。
耐熱金属合金が使用されてきたが。
近年このような金属材料では耐え得ない苛酷な使用条件
、とりわけ熱効率の改善、省エネルギー化を目的として
１０００℃を越える高温度に適用され得る材料として、
各種セラミックスの使用が試みられている。なかでも窒
化けい素（Ｓ１３Ｎ、）焼結体は、強度、耐摩耗性、耐
酸化性等に優れ、熱膨張係数も小さく、かつ高温での強
度や化学的安定性にも優れていることから、炭化けい素
（ＳａＣ）焼結体と共に、構造用材料として注目されて
いる。
、とりわけ熱効率の改善、省エネルギー化を目的として
１０００℃を越える高温度に適用され得る材料として、
各種セラミックスの使用が試みられている。なかでも窒
化けい素（Ｓ１３Ｎ、）焼結体は、強度、耐摩耗性、耐
酸化性等に優れ、熱膨張係数も小さく、かつ高温での強
度や化学的安定性にも優れていることから、炭化けい素
（ＳａＣ）焼結体と共に、構造用材料として注目されて
いる。
しかし、窒化けい素は共有結合性が高いため、焼結性に
乏しく、窒化けい素単体では高密度かつ高強度の焼結体
を得ることは困難である。そのため、従来より窒化けい
素を焼結するに際してはＭｇＯ、Ａ／１（）ｌ及び希土
類元素の酸化物を焼結助剤として添加配合し焼結するこ
とが試みられている。配合した焼結助剤は、焼結過程で
窒化けい素粉末の粒子表面に存在する５ｉ（４と反応し
て低融点のガラス相を形成し、焼結を促進し、最終の焼
結体は窒化けい素と粒界相とから構成される。
乏しく、窒化けい素単体では高密度かつ高強度の焼結体
を得ることは困難である。そのため、従来より窒化けい
素を焼結するに際してはＭｇＯ、Ａ／１（）ｌ及び希土
類元素の酸化物を焼結助剤として添加配合し焼結するこ
とが試みられている。配合した焼結助剤は、焼結過程で
窒化けい素粉末の粒子表面に存在する５ｉ（４と反応し
て低融点のガラス相を形成し、焼結を促進し、最終の焼
結体は窒化けい素と粒界相とから構成される。
このため、高温強度が大きく、しかも耐酸化性に優れた
焼結体を得るためには、焼結助剤としては、焼結促進効
果を有するばかシでなく、形成される粒界相の高温強度
が大きく、更に耐酸化性の良好な酸化皮膜を形成し得る
ものでなければならない。
焼結体を得るためには、焼結助剤としては、焼結促進効
果を有するばかシでなく、形成される粒界相の高温強度
が大きく、更に耐酸化性の良好な酸化皮膜を形成し得る
ものでなければならない。
特開昭５５−１１／１７１７１号公報には、高温強度の
改善を図るため窒化けい素にＡ ／、Ｑ、あるいはＡ／
Ｎと希土類酸化物とを添加配合し、粒界相をＥ１１３Ｎ
、・Ｒｙｅｓ ＣＲは周期表ｎｌａ族（スカンジウム系
列）元素を表わす］型構造の結晶で宿成し、高温高強度
材料とする方法が述べられている。
改善を図るため窒化けい素にＡ ／、Ｑ、あるいはＡ／
Ｎと希土類酸化物とを添加配合し、粒界相をＥ１１３Ｎ
、・Ｒｙｅｓ ＣＲは周期表ｎｌａ族（スカンジウム系
列）元素を表わす］型構造の結晶で宿成し、高温高強度
材料とする方法が述べられている。
当該方法によれば、例えば１Ｉｌａ族としてＹ（イツト
リウム）を採用した場合、粒界相としてＥｌ ｔ、Ｎ、
・Ｙｔ ｏ、が析出し、室温及び１２００℃の３点曲げ
強度は１１０ Ｋ９／ｍ”程度と大きいが、耐酸化性の
点で間粗のあることが判明した。
リウム）を採用した場合、粒界相としてＥｌ ｔ、Ｎ、
・Ｙｔ ｏ、が析出し、室温及び１２００℃の３点曲げ
強度は１１０ Ｋ９／ｍ”程度と大きいが、耐酸化性の
点で間粗のあることが判明した。
ま九、ガスタービンの熱効率の向上を、従来の耐熱合金
の代りに耐熱性の優れたセラミックスで実現する、セラ
ミックスガスタービンの開発が進められている。ガスタ
ービン用のセラミックス材料に要求される特性は、 （１） 高温下での高速回転による強力な遠心力に耐
え得るために、高温で高強度であること。
の代りに耐熱性の優れたセラミックスで実現する、セラ
ミックスガスタービンの開発が進められている。ガスタ
ービン用のセラミックス材料に要求される特性は、 （１） 高温下での高速回転による強力な遠心力に耐
え得るために、高温で高強度であること。
（２）燃焼及び停止時の熱衝撃に耐え得ること。
（３）高温での激しい酸化に耐えること。
等である。これら条件のすべてを満足する材料でなけれ
ば実用にならない。
ば実用にならない。
このガスタービン材料として、ＥｉｉＯ及びＳ ｉ、Ｎ
。
。
系材料が検討されているが、ＳｉＣは（１）及び（２）
の点で、またＳ ｉ３Ｎ、は（１）及び（３）の点で問
題があった。
の点で、またＳ ｉ３Ｎ、は（１）及び（３）の点で問
題があった。
上記従来技術は、粒界相にＳ ｉ、Ｎ、・Ｒｔへ（Ｒは
周期表１１ＩＩＩ族元素）を析出させ、高温強度を向上
させたことを特徴としているが、耐酸化性を評価したと
ころ、１３００℃、３００時間の酸化試験で約２．０
’＝／１ｍ”と大きな重量増加を生ずることがわかった
。このため、窒化けい素の特長が真に生かせる高温でこ
の材料を使用するには問題がある。
周期表１１ＩＩＩ族元素）を析出させ、高温強度を向上
させたことを特徴としているが、耐酸化性を評価したと
ころ、１３００℃、３００時間の酸化試験で約２．０
’＝／１ｍ”と大きな重量増加を生ずることがわかった
。このため、窒化けい素の特長が真に生かせる高温でこ
の材料を使用するには問題がある。
本発明の目的は、室温及び高温における機械強度に優れ
、しかも耐酸化特性の良好な窒化けい素焼給体を提供す
ることにある。
、しかも耐酸化特性の良好な窒化けい素焼給体を提供す
ることにある。
本発明と概説すれば、本発明は窒化けい素焼給体に関す
る発明であって、結晶粒界相を有する窒化けい素を主成
分とする焼結体において、該結晶粒界相に、一般式：馬
５ｉｔｏ＋及びＺｒ３穐０１゜〔式中Ｒｆｄ周期表ＩＩ
Ｉ族（スカンジウム系列）元素と表わす〕で示される結
晶が存在することを特徴とする。
る発明であって、結晶粒界相を有する窒化けい素を主成
分とする焼結体において、該結晶粒界相に、一般式：馬
５ｉｔｏ＋及びＺｒ３穐０１゜〔式中Ｒｆｄ周期表ＩＩ
Ｉ族（スカンジウム系列）元素と表わす〕で示される結
晶が存在することを特徴とする。
本発明者らは、焼結促進効果を持ち、かつ高温での強度
及び耐酸化性を兼備した粒界相を形成し得る焼結助剤を
種々検討した。その結果、焼結助剤として酸化ジルコニ
ウムと希土類酸化物を用いると、（１）焼結体中にはＳ
ｉ、Ｎ、表面の５ｉ０１が焼結助剤と反応したＲ、ｓｔ
、ｏ、（Ｒはｌｅａ族元素）結晶と焼結助剤同志が反応
したｚｒｓ Ｒ４０＋１結晶とが粒界に析出し、このた
め、高温下において強度低下が少ないこと、（２）高温
で酸化した表面には、α−クリストバライトとＲ１！９
１−＋（ト）と念主体としたち密な酸化皮膜が形成され
るため耐酸化性が極めて良好でラシ、条件によっては−
般に耐酸化性の特に優れた材料として知られているＳｉ
Ｃよりも耐酸化性のＳｉ、Ｎ、 が得られること、を
見出し本発明に至った。
及び耐酸化性を兼備した粒界相を形成し得る焼結助剤を
種々検討した。その結果、焼結助剤として酸化ジルコニ
ウムと希土類酸化物を用いると、（１）焼結体中にはＳ
ｉ、Ｎ、表面の５ｉ０１が焼結助剤と反応したＲ、ｓｔ
、ｏ、（Ｒはｌｅａ族元素）結晶と焼結助剤同志が反応
したｚｒｓ Ｒ４０＋１結晶とが粒界に析出し、このた
め、高温下において強度低下が少ないこと、（２）高温
で酸化した表面には、α−クリストバライトとＲ１！９
１−＋（ト）と念主体としたち密な酸化皮膜が形成され
るため耐酸化性が極めて良好でラシ、条件によっては−
般に耐酸化性の特に優れた材料として知られているＳｉ
Ｃよりも耐酸化性のＳｉ、Ｎ、 が得られること、を
見出し本発明に至った。
本発明では、高温において高強度でしかも耐酸化特性の
良好な性質を具備する材料を得るため、酸化ジルコニウ
ムと希土類酸化物とをモル比で２／９８〜９０／１０の
割合のものｔ全体の１〜４０重量％窒化けい素に含有す
ることが好ましい。このような組成の焼結助剤を用いる
ことによってはじめて、上記特性を有する材料が得られ
るのである。
良好な性質を具備する材料を得るため、酸化ジルコニウ
ムと希土類酸化物とをモル比で２／９８〜９０／１０の
割合のものｔ全体の１〜４０重量％窒化けい素に含有す
ることが好ましい。このような組成の焼結助剤を用いる
ことによってはじめて、上記特性を有する材料が得られ
るのである。
粉末組成として上記組成範囲が好ましい理由２次に示す
。
。
（１）酸化ジルコニウム／希土類酸化物の配合比が２／
９８〜９０／１０である点について酸化ジルコニウムが
２／９８未満であると、焼結助剤としては希土類酸化物
のみの組成に近くなり、高温での強度低下が大きいばか
りでなく、ポーラスな酸化皮膜となシ耐酸化特性も悪い
ためである。また、９０／１０超であると、焼結助剤と
しては酸化ジルコニウムのみの組成に近くなり、耐酸化
性は良くなるが焼結が進みにくく、密度が上らず高強度
な焼結体が得られなくなるため上記組成範囲とした。
９８〜９０／１０である点について酸化ジルコニウムが
２／９８未満であると、焼結助剤としては希土類酸化物
のみの組成に近くなり、高温での強度低下が大きいばか
りでなく、ポーラスな酸化皮膜となシ耐酸化特性も悪い
ためである。また、９０／１０超であると、焼結助剤と
しては酸化ジルコニウムのみの組成に近くなり、耐酸化
性は良くなるが焼結が進みにくく、密度が上らず高強度
な焼結体が得られなくなるため上記組成範囲とした。
（２）上記酸化ジルコニウムと希土類酸化物との合計が
全体の１〜４０重量−である点について １重量％未満であると焼結助剤の量が足りず、焼結性が
劣化し、ち密な焼結体が得られない。一方、４０重量％
超であると、粒界相の量が増加し室温強度が低下するの
で１〜４０重量％とした。
全体の１〜４０重量−である点について １重量％未満であると焼結助剤の量が足りず、焼結性が
劣化し、ち密な焼結体が得られない。一方、４０重量％
超であると、粒界相の量が増加し室温強度が低下するの
で１〜４０重量％とした。
なお、窒化けい素、酸化ジルコニウム及び希土類酸化物
の粒径は１０／ｊ、、以下が望ましい。これら粉末の粒
径が１０ｐｍ超であると、ミクロ的に組成が不均一にな
り、焼結時のち密化を阻害するばかりでなく、目的とす
る粒界相を生成させるのにより長時間の焼結を必要とす
るようになるからでるる。また、これら原料粉末の純度
は９９％以上であることが望ましい。不純物成分はガラ
ス相を形成し易く、焼結体の高温強度を下げるためであ
る。
の粒径は１０／ｊ、、以下が望ましい。これら粉末の粒
径が１０ｐｍ超であると、ミクロ的に組成が不均一にな
り、焼結時のち密化を阻害するばかりでなく、目的とす
る粒界相を生成させるのにより長時間の焼結を必要とす
るようになるからでるる。また、これら原料粉末の純度
は９９％以上であることが望ましい。不純物成分はガラ
ス相を形成し易く、焼結体の高温強度を下げるためであ
る。
また、焼結法としては、ホットプレス焼結の場合につい
て述べたが、この方法に限らず、常圧焼結、雰囲気加圧
焼結、■ＩＰ等によっても本発明品を容易に得ることが
できる。
て述べたが、この方法に限らず、常圧焼結、雰囲気加圧
焼結、■ＩＰ等によっても本発明品を容易に得ることが
できる。
以上の本発明の窒化けい素焼結体を製造するには、窒化
けい素を主成分とし、これに酸化ジルコニウムと希土類
酸化物との割合がモル比で２／９８〜９０／１０のもの
を全体の１〜４０重量％含有させた配合粉末を混合粉砕
した後、粉末成形体を形成し、この成形体を１６００〜
１９５０℃の温度で非酸化性雰囲気中で焼結する。この
製造に関し、粉末の混合粉砕には、例えばボールミル等
を用いればよく、また、成形体の形成には、例えばラバ
ープレス等を用い、この際圧力としては１トン／百３程
度が望ましい。
けい素を主成分とし、これに酸化ジルコニウムと希土類
酸化物との割合がモル比で２／９８〜９０／１０のもの
を全体の１〜４０重量％含有させた配合粉末を混合粉砕
した後、粉末成形体を形成し、この成形体を１６００〜
１９５０℃の温度で非酸化性雰囲気中で焼結する。この
製造に関し、粉末の混合粉砕には、例えばボールミル等
を用いればよく、また、成形体の形成には、例えばラバ
ープレス等を用い、この際圧力としては１トン／百３程
度が望ましい。
焼結体は、１６００〜１９５０℃の温度範囲で常圧焼結
あるいは加圧焼結を行う。焼結温度が１６００℃より低
いと充分ち密化した焼結体が得られず、また１９５０℃
を越えると、窒化けい素自身の熱分解が激しくなり健全
な焼結体が得られない。また、粒界相にＲ４Ｓｉ□）及
びＺｒ３Ｒ４％ 結晶相を完全に析出させるためには、
焼結時間は３０分以上必要で、２時間程度が望ましい。
あるいは加圧焼結を行う。焼結温度が１６００℃より低
いと充分ち密化した焼結体が得られず、また１９５０℃
を越えると、窒化けい素自身の熱分解が激しくなり健全
な焼結体が得られない。また、粒界相にＲ４Ｓｉ□）及
びＺｒ３Ｒ４％ 結晶相を完全に析出させるためには、
焼結時間は３０分以上必要で、２時間程度が望ましい。
また焼結後の冷却速度は、粒界にガラス・相ｔできる限
り残さないようにするため、２０℃／分以下が良い。
り残さないようにするため、２０℃／分以下が良い。
以上のようにして製造した酸化ジルコニウムと希土類酸
化物とを焼結助剤とした窒化けい素焼結体は、室温から
１４００℃の温度では、はとんど強度が変化せず、１０
０１Ｋｇん一程度と大きく、シかも耐酸化特性の良好な
高温構造用部材となる。
化物とを焼結助剤とした窒化けい素焼結体は、室温から
１４００℃の温度では、はとんど強度が変化せず、１０
０１Ｋｇん一程度と大きく、シかも耐酸化特性の良好な
高温構造用部材となる。
本発明の窒化けい素焼結体は、室温及び高温強度が大き
く、耐酸化性が良好で、更に熱衝撃性にも優れているた
め第４図に示すようなガスタービン用材料として最適で
ある。第４図はガスタービン動楓の斜視図であり、符号
４はセラミックス動凡を意味する。
く、耐酸化性が良好で、更に熱衝撃性にも優れているた
め第４図に示すようなガスタービン用材料として最適で
ある。第４図はガスタービン動楓の斜視図であり、符号
４はセラミックス動凡を意味する。
本発明は、酸化ジルコニウムと希土類酸化物とをモル比
で２／９８〜９０／１０の割合のものを焼結助剤とする
ことにより、高温強度及び耐酸化性において従来品よシ
もけるかに優れた特性を有する焼結体の製造を可能にし
たものである。
で２／９８〜９０／１０の割合のものを焼結助剤とする
ことにより、高温強度及び耐酸化性において従来品よシ
もけるかに優れた特性を有する焼結体の製造を可能にし
たものである。
高温高強度を実現できるのは、上記組成の焼結助剤を窒
化けい素に添加すると結晶粒界に耐熱性の高いＲ，Ｅｌ
ｉ、Ｏｙ及びＺｒ３Ｒ４０＋ｔ 結晶が析出するためで
ある。１例として、例えばＺｒＱｚ 、！： ＹｂｔＯ
ｓ とを焼結助剤とする場合には、粒界相にＹｂ！８
１．Ｏｒ及びＺｒｇＹ％Ｏｎ結晶が析出するが、その融
点はそれぞれ１８５０℃及び２８００℃であり、従来材
のＳｉ、Ｎ４ ” Ｙｌ Ｏ，の融点（１８２５℃）と
比べるとより高温である。このため高温強度は従来材以
上になる。
化けい素に添加すると結晶粒界に耐熱性の高いＲ，Ｅｌ
ｉ、Ｏｙ及びＺｒ３Ｒ４０＋ｔ 結晶が析出するためで
ある。１例として、例えばＺｒＱｚ 、！： ＹｂｔＯ
ｓ とを焼結助剤とする場合には、粒界相にＹｂ！８
１．Ｏｒ及びＺｒｇＹ％Ｏｎ結晶が析出するが、その融
点はそれぞれ１８５０℃及び２８００℃であり、従来材
のＳｉ、Ｎ４ ” Ｙｌ Ｏ，の融点（１８２５℃）と
比べるとより高温である。このため高温強度は従来材以
上になる。
一方、高温で酸化させると従来材の場合には、酸化皮膜
は第２図に示すように気孔を有するポーラスなものにな
ってしまう。第２図は従来材の酸化皮膜の断面模式図で
あり、符号１は窒化ケイ素材料、２はち密な酸化皮膜、
３は気孔を意味する。このため、酸化増量は酸化時間に
比例して増大し、長時間の酸化試験を行うと、その酸化
増量は非常に大きく、実用にならない。
は第２図に示すように気孔を有するポーラスなものにな
ってしまう。第２図は従来材の酸化皮膜の断面模式図で
あり、符号１は窒化ケイ素材料、２はち密な酸化皮膜、
３は気孔を意味する。このため、酸化増量は酸化時間に
比例して増大し、長時間の酸化試験を行うと、その酸化
増量は非常に大きく、実用にならない。
ところが、本発明の材料では、酸化皮膜はクリストバラ
イトとＲ，Ｅ３１．（ト）金主体とする組成物とからな
り、第１図に示すようなち密なものとなる。
イトとＲ，Ｅ３１．（ト）金主体とする組成物とからな
り、第１図に示すようなち密なものとなる。
第１図は本発明材の酸化皮膜の断面模式図であり、符号
１及び２は第２図と同義である。このため、酸化増量は
時間に対して両対数で表わした場合、その傾きは１／２
に近く、長時間の酸化試験では従来材と比較してその酸
化増量が著しく少なくなる。
１及び２は第２図と同義である。このため、酸化増量は
時間に対して両対数で表わした場合、その傾きは１／２
に近く、長時間の酸化試験では従来材と比較してその酸
化増量が著しく少なくなる。
以下、本発明の詳細な説明するが、本発明はこれら実施
例に限定されない。
例に限定されない。
実施例１゜
平均粒径ｃＬ０５μ５、純度９９．９ ％の酸化ジルコ
ニウム（ＺｒＯ２）と、平均粒径５μ毒、純度９９．９
チの酸化イッテルビウム（ＹｂｔＯ３）とをモル比で２
：１の割合になるように配合し、この配合粉末を平均粒
径［ｌＬ６μ、の窒化けい素粉末（α化率９０チ）に対
して、全体のＣＬ５〜４５重量％になるように混合し、
第１表に示す試料番号１〜５の組成とした。
ニウム（ＺｒＯ２）と、平均粒径５μ毒、純度９９．９
チの酸化イッテルビウム（ＹｂｔＯ３）とをモル比で２
：１の割合になるように配合し、この配合粉末を平均粒
径［ｌＬ６μ、の窒化けい素粉末（α化率９０チ）に対
して、全体のＣＬ５〜４５重量％になるように混合し、
第１表に示す試料番号１〜５の組成とした。
粉末の粉砕、混合はボールミルで４８時間行い、１００
０ Ｖ−９／ 帰”の圧力で成形した。次にこの成形体
を１８５０℃、１気圧の窒素雰囲気中で２時間、Ｓ Ｏ
Ｏｋ１９／Ｉ？ｙＩ＋”の圧力でホットプレス焼結した
。この焼結体から５Ｘ４Ｘ４Ｑ、Ｈの試験片を切出し、
表面と研摩した後、スパン５０瓢、クロスヘッドスピー
ドｃＬ５■／分の条件で５点曲げ試験を行い、室温と１
３００℃での強度を測定した。また、曲げ試験片と同様
の方法で準備した試料をアルミナボート上に乗せ、電気
炉に入れ、１５００℃で５００時間保持し、その＠後で
の重量変化を測定して耐酸化性を調べた。その結果２第
１表に示す。
０ Ｖ−９／ 帰”の圧力で成形した。次にこの成形体
を１８５０℃、１気圧の窒素雰囲気中で２時間、Ｓ Ｏ
Ｏｋ１９／Ｉ？ｙＩ＋”の圧力でホットプレス焼結した
。この焼結体から５Ｘ４Ｘ４Ｑ、Ｈの試験片を切出し、
表面と研摩した後、スパン５０瓢、クロスヘッドスピー
ドｃＬ５■／分の条件で５点曲げ試験を行い、室温と１
３００℃での強度を測定した。また、曲げ試験片と同様
の方法で準備した試料をアルミナボート上に乗せ、電気
炉に入れ、１５００℃で５００時間保持し、その＠後で
の重量変化を測定して耐酸化性を調べた。その結果２第
１表に示す。
第１表より、窒化けい素にＺｒ０１／Ｙ％０３−２ ／
１組成の焼結助剤を全体の１〜４０重量％添加するこ
とにより、室温強度、１５００℃強度とも１００ ’に
９ ／ ｍ ”以上の高強度窒化けい素焼結体が得られ
、１５００℃、３００時間後の酸化増量も非常に少々い
ことがわかる。
１組成の焼結助剤を全体の１〜４０重量％添加するこ
とにより、室温強度、１５００℃強度とも１００ ’に
９ ／ ｍ ”以上の高強度窒化けい素焼結体が得られ
、１５００℃、３００時間後の酸化増量も非常に少々い
ことがわかる。
第３図に試料番号２のＸ線回折図形を示す。
第３図は本発明材のｘ！ｓ回折のグラフであり、横軸は
回折角２θ、縦軸はＸ線強度（Ｑｌ）１り、黒丸印はβ
−Ｅｌ ｉ、Ｎ、、白丸印はＹ￥０４１１）ｒ 、
白玉角印はＺｒ、Ｙｂ、Ｏ＋ｔを意味する。本発明品は
、β−Ｅｌｉ、Ｎ、とｙｂ、ｓ−（ト）とＺ ｒ３Ｙｂ
４０＋！結晶とを含有しておシ、高温強度の改善はこの
Ｙｌ）、８１．Ｏｒ結晶及びＺｒ３Ｙｔ１４０＋２結晶
の析出によるものである。また、１５００℃で、５００
時間、酸化試験を行った後の酸化皮膜を調べた結果、ク
リストバライトとＹｂ！Ｓ１．Ｏ＋が検出された。酸化
増量が少ないのは、この皮膜がち密なためである。
回折角２θ、縦軸はＸ線強度（Ｑｌ）１り、黒丸印はβ
−Ｅｌ ｉ、Ｎ、、白丸印はＹ￥０４１１）ｒ 、
白玉角印はＺｒ、Ｙｂ、Ｏ＋ｔを意味する。本発明品は
、β−Ｅｌｉ、Ｎ、とｙｂ、ｓ−（ト）とＺ ｒ３Ｙｂ
４０＋！結晶とを含有しておシ、高温強度の改善はこの
Ｙｌ）、８１．Ｏｒ結晶及びＺｒ３Ｙｔ１４０＋２結晶
の析出によるものである。また、１５００℃で、５００
時間、酸化試験を行った後の酸化皮膜を調べた結果、ク
リストバライトとＹｂ！Ｓ１．Ｏ＋が検出された。酸化
増量が少ないのは、この皮膜がち密なためである。
実施例２
実施例１と同じ窒化けい素、酸化ジルコニウム、酸化イ
ッテルビウムとの配合比を変えて、窒化けい素に対して
全体の４重量％になるように調製、混合した。
ッテルビウムとの配合比を変えて、窒化けい素に対して
全体の４重量％になるように調製、混合した。
これを実施例１と同じ方法でホットプレス焼結したあと
、室温及び１５００℃での曲げ強度を測定した。また１
５００℃、Ｓ００時間後の酸化増量も調べた。この結果
を第２表に示す。
、室温及び１５００℃での曲げ強度を測定した。また１
５００℃、Ｓ００時間後の酸化増量も調べた。この結果
を第２表に示す。
ｚｒｏ、／ｙｂ、ｏ３−２／９８〜９０／１０の組成範
囲のときに、室温及び１３００℃強度が大きく、シかも
耐酸化性にも優れていることがわかる。
囲のときに、室温及び１３００℃強度が大きく、シかも
耐酸化性にも優れていることがわかる。
一方、本発明の組成範囲外の試料番号１１．１２は室温
強度、１３００℃強度、耐酸化性のうちのいずれかが、
本発明品よりも劣ることがわかる。
強度、１３００℃強度、耐酸化性のうちのいずれかが、
本発明品よりも劣ることがわかる。
、なお、実施例１、実施例２ではＺｒヘーＹｂ、 Ｏ，
系について述べたが、Ｙｔ）、０３の代りに、Ｌζ％、
Ｎａｔへ、”ｍ！ ’！ 、ＢｕｔＯｇ、Ｇ（Ｌ、０３
、Ｄ７２０ｍ、”２ｏｓｓ ”ｒｔ Ｏｓ 、Ｔｍ２
０Ｂ、Ｙ２Ｏ２を添加しても同様の効果が認められた。
系について述べたが、Ｙｔ）、０３の代りに、Ｌζ％、
Ｎａｔへ、”ｍ！ ’！ 、ＢｕｔＯｇ、Ｇ（Ｌ、０３
、Ｄ７２０ｍ、”２ｏｓｓ ”ｒｔ Ｏｓ 、Ｔｍ２
０Ｂ、Ｙ２Ｏ２を添加しても同様の効果が認められた。
実施例五
Ｓ ｉ３Ｎ、 に２．５モル％のＹ’ｂ、Ｚｒ、Ｏｙを
加え、実施例１と同様な方法で焼結体を得た。得られた
焼結体の空気中１５００℃、２０時間における酸化増量
は０．０６〜／ ｆｆｉ ” と、ＳｉＯ焼結体の酸化
。
加え、実施例１と同様な方法で焼結体を得た。得られた
焼結体の空気中１５００℃、２０時間における酸化増量
は０．０６〜／ ｆｆｉ ” と、ＳｉＯ焼結体の酸化
。
増ｉ＃ｏ、 １■／６ｎ２ よりも小さかつ、た。また
、この焼結体の強度は、室温〜１３００℃の間で１００
ゆ／、２以上あり、また、ｓｉｃ焼結体に比べて破壊じ
ん性値や耐熱衝撃性の大きいことがわかった。
、この焼結体の強度は、室温〜１３００℃の間で１００
ゆ／、２以上あり、また、ｓｉｃ焼結体に比べて破壊じ
ん性値や耐熱衝撃性の大きいことがわかった。
以上のように、本発明によれば、室温並びに高温におけ
る機械強度に優れ、しかも耐酸化特性の良好な窒化けい
素焼結体を得ることができるので、信頼性の高いガスタ
ービン部品等の高温構造用材料を容易に製造できる。
る機械強度に優れ、しかも耐酸化特性の良好な窒化けい
素焼結体を得ることができるので、信頼性の高いガスタ
ービン部品等の高温構造用材料を容易に製造できる。
第１図は本発明材の酸化皮膜の断面模式図、第２図は従
来材の酸化皮膜の断面模式図、第３図は本発明材のＸ線
回折のグラフそして第４図はガスタービン動翼の斜視図
である。
来材の酸化皮膜の断面模式図、第３図は本発明材のＸ線
回折のグラフそして第４図はガスタービン動翼の斜視図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、結晶粒界相を有する窒化けい素を主成分とする焼結
体において、該結晶粒界相に、一般式：Ｒ＿２Ｓｉ＿２
Ｏ＿７及びＺｒ＿３Ｒ＿４Ｏ＿１＿２（式中Ｒは周期表
III族（スカンジウム系列）元素を表わす〕で示される
結晶が存在することを特徴とする窒化けい素焼結体。 ２、該焼結体原料が、窒化けい素を主成分とし、これに
酸化ジルコニウムと希土類酸化物とのモル比で２／９８
〜９０／１０の割合のものが１〜４０重量％含有されて
いるものである特許請求の範囲第１項記載の窒化けい素
焼結体。 ３、該原料である窒化けい素、酸化ジルコニウム及び希
土類酸化物の各粉末が、共に平均粒径が１０μｍ以下、
純度が９９％以上のものである特許請求の範囲第２項記
載の窒化けい素焼結体。 ４、該希土類酸化物における希土類元素が、イットリウ
ム、ランタン、ガドリニウム、ツリウム、ネオジム、サ
マリウム、ユーロピウム、ジスプロシウム、ホルミウム
、エルビウム及びイッテルビウムよりなる群から選択し
た少なくとも１種の元素である特許請求の範囲第２項又
は第３項記載の窒化けい素焼結体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61098282A JPS62256768A (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 窒化けい素焼結体 |
| EP87303811A EP0244226B1 (en) | 1986-04-30 | 1987-04-29 | Silicon nitride sintered body and method for producing same |
| DE8787303811T DE3764531D1 (de) | 1986-04-30 | 1987-04-29 | Siliziumnitrid-sinterformkoerper und verfahren zu seiner herstellung. |
| US07/044,203 US4806510A (en) | 1986-04-30 | 1987-04-30 | Silicon nitride sintered body and method for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61098282A JPS62256768A (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 窒化けい素焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62256768A true JPS62256768A (ja) | 1987-11-09 |
| JPH0449509B2 JPH0449509B2 (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=14215571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61098282A Granted JPS62256768A (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 窒化けい素焼結体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4806510A (ja) |
| EP (1) | EP0244226B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62256768A (ja) |
| DE (1) | DE3764531D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6451379A (en) * | 1987-08-24 | 1989-02-27 | Sumitomo Electric Industries | Silicon nitride sintered body |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5238884A (en) * | 1990-01-23 | 1993-08-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Silicon nitride bodies and a process for producing the same |
| US5120685A (en) * | 1990-12-18 | 1992-06-09 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Sintered silicon nitride |
| JPH0565809A (ja) * | 1991-09-04 | 1993-03-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | アジヤステイングシム |
| KR0143870B1 (ko) * | 1993-12-27 | 1998-07-01 | 사토 후미오 | 고열전도성 질화규소 구조부재 및 반도체 패키지, 히터, 서멀헤드 |
| WO1996029736A1 (fr) * | 1995-03-20 | 1996-09-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Substrat de circuit au nitrure de silicium |
| JPH0987037A (ja) * | 1995-07-18 | 1997-03-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化ケイ素質焼結体とその製造方法 |
| KR100270608B1 (ko) * | 1997-12-27 | 2000-11-01 | 최동환 | 내외층의 미세구조가 제어된 질화규소 소결체 및 그의 제조방법 |
| US6682821B2 (en) * | 2001-12-28 | 2004-01-27 | Kyocera Corporation | Corrosion-resistant ceramics |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59190272A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体の製造法 |
| JPS59190270A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体およびその製造法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1117334B (it) * | 1977-12-23 | 1986-02-17 | Fiat Spa | Procedimento per la sinterizazzione di nitruro di silicio reaction bonded |
| US4234343A (en) * | 1979-01-04 | 1980-11-18 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Structural silicon nitride materials containing rare earth oxides |
| JPS55116671A (en) * | 1979-02-27 | 1980-09-08 | Tokyo Shibaura Electric Co | Manufacture of silicon nitride sintered body |
| CA1178066A (en) * | 1980-03-07 | 1984-11-20 | Vinod K. Sarin | Abrasion resistant silicon nitride based articles |
| JPS5860676A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 窒化珪素焼結体及びその製造方法 |
| US4440547A (en) * | 1982-05-20 | 1984-04-03 | Gte Laboratories Incorporated | Alumina coated silicon nitride cutting tools |
| US4650498A (en) * | 1984-12-14 | 1987-03-17 | Gte Laboratories Incorporated | Abrasion resistant silicon nitride based articles |
| JPH0633170B2 (ja) * | 1985-02-25 | 1994-05-02 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素質焼結体及びその製造法 |
| US4652276A (en) * | 1986-03-10 | 1987-03-24 | Gte Valeron Corporation | High toughness silicon nitride cutting tools |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP61098282A patent/JPS62256768A/ja active Granted
-
1987
- 1987-04-29 DE DE8787303811T patent/DE3764531D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-29 EP EP87303811A patent/EP0244226B1/en not_active Expired
- 1987-04-30 US US07/044,203 patent/US4806510A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59190272A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体の製造法 |
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| JPS6451379A (en) * | 1987-08-24 | 1989-02-27 | Sumitomo Electric Industries | Silicon nitride sintered body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4806510A (en) | 1989-02-21 |
| DE3764531D1 (de) | 1990-10-04 |
| JPH0449509B2 (ja) | 1992-08-11 |
| EP0244226A3 (en) | 1988-03-23 |
| EP0244226A2 (en) | 1987-11-04 |
| EP0244226B1 (en) | 1990-08-29 |
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