WO2021010477A1

WO2021010477A1 - 立方晶窒化硼素焼結体

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Publication number: WO2021010477A1
Application number: PCT/JP2020/027904
Authority: WO
Inventors: 麻佑雨宮; 克己岡村; 顕人石井; 久木野　暁; 浩也諸口
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: EP4001242B1; US11518718B2; US20220204412A1; JPWO2021010477A1; CN114144392B; JP6928196B2; CN114144392A; EP4001242A4; EP4001242A1

Abstract

２０体積％以上８０体積％以下の立方晶窒化硼素粒子と、２０体積％以上８０体積％以下の結合相と、を備える立方晶窒化硼素焼結体であって、結合相は、第１結合材粒子と、第２結合材粒子とを含み、記第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれは、チタンと、ジルコニウム、ハフニウム、周期律表の第５族元素、第６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１金属元素と、窒素及び炭素の一方又は両方と、からなる１種の化合物を含み、第１結合材粒子において、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率は０．０１％以上１０％未満であり、第２結合材粒子において、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率は１０％以上８０％以下であり、第２結合材粒子は、平均粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下である。

Description

立方晶窒化硼素焼結体

　本開示は、立方晶窒化硼素焼結体に関する。本出願は、２０１９年７月１８日に出願した日本特許出願である特願２０１９－１３３０２８号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

　切削工具等に用いられる高硬度材料として、立方晶窒化硼素焼結体（以下、「ｃＢＮ焼結体」ともいう。）がある。ｃＢＮ焼結体は、通常、立方晶窒化硼素粒子（以下、「ｃＢＮ粒子」ともいう。）と結合相とからなり、ｃＢＮ粒子の含有割合や結合相の組成によってその特性が異なる傾向がある。

　このため、切削加工の分野においては、被削材の材質、要求される加工精度等によって、切削工具に適用されるｃＢＮ焼結体の種類が使い分けられる。

　例えば、特開２０１７－０３００８２号公報（特許文献１）には、高硬度鋼の断続切削加工に用いることのできるｃＢＮ焼結体として、立方晶窒化硼素粒子と、結合相としてＴｉＣ相を含む立方晶窒化硼素焼結体が開示されている。

特開２０１７－０３００８２号公報

　本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、２０体積％以上８０体積％以下の立方晶窒化硼素粒子と、２０体積％以上８０体積％以下の結合相と、を備える立方晶窒化硼素焼結体であって、
　前記結合相は、第１結合材粒子と、第２結合材粒子とを含み、
　前記第１結合材粒子及び前記第２結合材粒子のそれぞれは、チタンと、ジルコニウム、ハフニウム、周期律表の第５族元素、第６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１金属元素と、窒素及び炭素の一方又は両方と、からなる１種の化合物を含み、
　前記第１結合材粒子において、前記チタンの原子数及び前記第１金属元素の原子数の合計に対する、前記第１金属元素の原子数の比率は０．０１％以上１０％未満であり、
　前記第２結合材粒子において、前記チタンの原子数及び前記第１金属元素の原子数の合計に対する、前記第１金属元素の原子数の比率は１０％以上８０％以下であり、
　前記第２結合材粒子は、平均粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下である、立方晶窒化硼素焼結体である。

図１は、本開示のｃＢＮ焼結体をＳＥＭで観察して得られた反射電子像の一例を示す画像である。図２は、図１の反射電子像を画像処理ソフトに読み込んだ画像である。図３は、上の画像は反射電子像であり、下の画像は該反射電子像から得られた濃度断面グラフである。図４は、黒色領域及び結合相の規定方法を説明するための図である。図５は、黒色領域と結合相との境界を説明するための図である。図６は、図１の反射電子像を二値化処理した画像である。図７は、本開示のｃＢＮ焼結体をＴＥＭ－ＥＤＸで観察して得られた元素マッピング像を画像処理ソフトに読み込んだ画像である。図８は、図７の画像から得られた濃度断面グラフである。図９は、図７の画像を二値化処理した画像である。図１０は、本開示の立方晶窒化硼素焼結体のＸ線スペクトルの一例である。

　[本開示が解決しようとする課題]
　自動車のギアやシャフト、ベアリング部品には、高い強度及び靱性を有する焼入鋼が用いられている。近年、これらの部品に対して、より高トルクに耐えうる機械特性が要求されている。焼入鋼の機械特性を向上させるため、例えば、焼入鋼素地に硬質粒子を分散させた高強度焼入鋼が開発されている。

　高強度焼入鋼は、非常に高い硬度を有するため、工具での加工が非常に困難である。特に、高能率加工の場面では、欠損による工具寿命の低下が生じにくい工具が求められている。

　本開示は、工具の材料として用いた場合に、特に高強度焼入鋼の高能率加工においても、工具の長寿命化を可能とする立方晶窒化硼素焼結体を提供することを目的とする。
[本開示の効果]

　本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、工具の材料として用いた場合に、特に高強度焼入鋼の高能率加工においても、工具の長寿命化を可能とする。

［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　（１）本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、
　２０体積％以上８０体積％以下の立方晶窒化硼素粒子と、２０体積％以上８０体積％以下の結合相と、を備える立方晶窒化硼素焼結体であって、
　前記結合相は、第１結合材粒子と、第２結合材粒子とを含み、
　前記第１結合材粒子及び前記第２結合材粒子のそれぞれは、チタンと、ジルコニウム、ハフニウム、周期律表の第５族元素、第６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１金属元素と、窒素及び炭素の一方又は両方と、からなる１種の化合物を含み、
　前記第１結合材粒子において、前記チタンの原子数及び前記第１金属元素の原子数の合計に対する、前記第１金属元素の原子数の比率は０．０１％以上１０％未満であり、
　前記第２結合材粒子において、前記チタンの原子数及び前記第１金属元素の原子数の合計に対する、前記第１金属元素の原子数の比率は１０％以上８０％以下であり、
　前記第２結合材粒子は、平均粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下である、立方晶窒化硼素焼結体である。

　（２）前記第２結合材粒子は、平均粒径が０．２５μｍ以上０．７μｍ以下であることが好ましい。これによると、本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、優れた靱性及び熱伝導率を維持することができる。

　（３）前記第１結合材粒子及び前記第２結合材粒子の合計質量に対する、前記第１結合材粒子の質量の比率は１０％以上９５％以下であることが好ましい。これによると、立方晶窒化硼素焼結体において、耐欠損性と耐摩耗性とがバランスよく向上する。

　（４）前記第１結合材粒子及び前記第２結合材粒子の合計質量に対する、前記第１結合材粒子の質量の比率は５０％以上８０％以下であることが好ましい。これによると、立方晶窒化硼素焼結体において、耐欠損性と耐摩耗性とが更にバランスよく向上する。

　（５）前記第１金属元素は、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素からなることが好ましい。これによると、立方晶窒化硼素焼結体において、耐欠損性と耐摩耗性とがバランスよく向上する。

　（６）前記第１金属元素は、ジルコニウム及びニオブの一方又は両方からなることが好ましい。これによると、立方晶窒化硼素焼結体において、耐欠損性と耐摩耗性とが更にバランスよく向上する。

　（７）前記立方晶窒化硼素粒子の含有率は、３５体積％以上７５体積％以下であることが好ましい。これによると、立方晶窒化硼素焼結体において、耐欠損性と耐摩耗性とがバランスよく向上する。

　［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の立方晶窒化硼素焼結体の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。

　本明細書において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。

　本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。たとえば「ＴｉＮｂＣＮ」と記載されている場合、ＴｉＮｂＣＮを構成する原子数の比は、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。このことは、「ＴｉＮｂＣＮ」以外の化合物の記載についても同様である。

　［第１の実施形態：立方晶窒化硼素焼結体］
　本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、２０体積％以上８０体積％以下の立方晶窒化硼素粒子と、２０体積％以上８０体積％以下の結合相と、を備える立方晶窒化硼素焼結体であって、結合相は、第１結合材粒子と、第２結合材粒子とを含み、第１結合材粒子及び前記第２結合材粒子のそれぞれは、チタンと、ジルコニウム、ハフニウム、周期律表の第５族元素、第６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１金属元素と、窒素及び炭素の一方又は両方と、からなる１種の化合物を含み、第１結合材粒子において、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率は０．０１％以上１０％未満であり、第２結合材粒子において、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率は１０％以上８０％以下であり、第２結合材粒子は、平均粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下である。

　本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、工具の材料として用いた場合に、特に高強度焼入鋼の高能率加工においても、工具の長寿命化を可能とする。この理由は明らかではないが、下記（i）～（iv）の通りと推察される。

　（i）本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、優れた強度及び靱性を有する立方晶窒化硼素粒子を２０体積％以上８０体積％以下含む。このため、ｃＢＮ焼結体も優れた強度及び靱性を有することができる。従って、該立方晶窒化硼素焼結体を用いた工具は、高強度焼入鋼の高能率加工においても、長い工具寿命を有することができる。

　（ii）本開示の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に含まれる第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれは、チタンと、ジルコニウム、ハフニウム、周期律表の第５族元素、第６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１金属元素と、窒素及び炭素の一方又は両方と、からなる１種の化合物（以下、「結合相化合物」ともいう）を含む。該結合相化合物は、従来の結合相に用いられていたＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮに、チタン（Ｔｉ）と原子半径が異なる第１金属元素が固溶して成る。このため、該結合相化合物には、格子欠陥（転位や積層欠陥）が多量に導入されている。

　結合相化合物中に格子欠陥が存在すると、工具の使用時に発生した亀裂進展のエネルギーが、格子欠陥の原子の不整合部分に吸収されるため、亀裂の伝播が抑制されると推察される。従って、該立方晶窒化硼素焼結体を用いた工具は、高強度焼入鋼の高能率加工においても、長い工具寿命を有することができる。

　（iii）本開示の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に含まれる第１結合材粒子と第２結合材粒子とは、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率が異なる。このため、第１結合材粒子と第２結合材粒子とは格子定数が異なる。結合相において、格子定数の異なる第１結合材粒子と第２結合材粒子とが接すると、結合材粒子内のみならず、第１結合材粒子と第２結合材粒子とが接する界面付近においても、格子欠陥が増加すると考えられる。

　本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相が格子欠陥を有するため、結合相において亀裂の伝播が抑制され、耐欠損性が向上している。よって、該立方晶窒化硼素焼結体を用いた工具は、高強度焼入鋼の高能率加工においても、長い工具寿命を有することができる。

　（iv）従来の立方晶窒化硼素焼結体では、高強度を確保するために、結合材粒子の粒径を０．１μｍ程度まで微細化していた。しかし、結合材粒子を微細化すると、結合相の強度は向上するが、靱性及び熱伝導率が低下する傾向があった。

　本開示の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に含まれる第２結合材粒子の平均粒径は０．２μｍ以上１μｍ以下である。第２結合材粒子は非常に高い強度を有するため、平均粒径を従来よりも大きくしても、高強度を確保することができる。更に、第２結合材粒子の粒径が大きいと、結合相の靱性及び熱伝導率も向上する。よって、該立方晶窒化硼素焼結体を用いた工具は、高強度焼入鋼の高能率加工においても、優れた耐欠損性を示し、長い工具寿命を有することができる。

　《組成》
　本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、２０体積％以上８０体積％以下の立方晶窒化硼素粒子と、２０体積％以上８０体積％以下の結合相と、を備える。該ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子と結合相とからなることができる。また、ｃＢＮ焼結体は、原材料、製造条件等に起因する不可避不純物を含み得る。ｃＢＮ焼結体中のｃＢＮ粒子の含有割合は、３５体積％以上７５体積％以下が好ましく、４５体積％以上７４．５体積％以下がより好ましい。ｃＢＮ焼結体中の結合相の含有割合は、２５体積％以上６５体積％以下が好ましく、２５．５体積％以上５５体積％以下がより好ましい。本開示の立方晶窒化硼素焼結体において、ｃＢＮ粒子の含有割合、結合相の含有割合、及び、不可避不純物の含有割合の合計は、１００体積％となる。

　本開示の立方晶窒化硼素焼結体において、ｃＢＮ粒子の含有割合、及び、結合相の含有割合の合計の下限は、９５体積％以上、９６体積％以上、９７体積％以上、９８体積％以上、９９体積％以上とすることができる。本開示の立方晶窒化硼素焼結体において、ｃＢＮ粒子の含有割合、及び、結合相の含有割合の合計の上限は、１００体積％以下、１００体積％未満とすることができる。本開示の立方晶窒化硼素焼結体において、ｃＢＮ粒子の含有割合、及び、結合相の含有割合の合計は、９５体積％以上１００体積％以下、９６体積％以上１００体積％以下、９７体積％以上１００体積％以下、９８体積％以上１００体積％以下、９９体積％以上１００体積％以下、９５体積％以上１００体積％未満、９６体積％以上１００体積％未満、９７体積％以上１００体積％未満、９８体積％以上１００体積％未満、９９体積％以上１００体積％未満とすることができる。

　ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の含有割合（体積％）及び結合相の含有割合（体積％）は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子社製の「ＪＳＭ－７８００Ｆ」（商標））付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）「Ｏｃｔａｎｅ　Ｅｌｅｃｔ（オクタンエレクト）　ＥＤＳ　システム」（商標））を用いて、ｃＢＮ焼結体に対し、組織観察、元素分析等を実施することによって確認することができる。

　具体的には、次のようにしてｃＢＮ粒子の含有割合（体積％）を求めることができる。まず、ｃＢＮ焼結体の任意の位置を切断し、ｃＢＮ焼結体の断面を含む試料を作製する。断面の作製には、集束イオンビーム装置、クロスセクションポリッシャ装置等を用いることができる。次に、上記断面をＳＥＭにて５０００倍で観察して、反射電子像を得る。反射電子像においては、ｃＢＮ粒子は黒く見え（暗視野）、結合相が存在する領域が灰色又は白色（明視野）となる。

　次に、上記反射電子像に対して画像解析ソフト（例えば、三谷商事（株）の「ＷｉｎＲＯＯＦ」）を用いて二値化処理を行う。二値化処理後の画像から、測定視野の面積に占める暗視野に由来する画素（ｃＢＮ粒子に由来する画素）の面積比率を算出する。算出された面積比率を体積％とみなすことにより、ｃＢＮ粒子の含有割合（体積％）を求めることができる。

　二値化処理後の画像から、測定視野の面積に占める明視野に由来する画素（結合相に由来する画素）の面積比率を算出することにより、結合相の含有割合（体積％）を求めることができる。

　二値化処理の具体的な方法について、図１～図６を用いて説明する。
　図１は、ｃＢＮ焼結体をＳＥＭで観察して得られた反射電子像の一例である。該反射電子像を画像処理ソフトに読み込む。読み込んだ画像を図２に示す。図２に示されるように、読み込んだ画像において、任意のラインＱ１を引く。

　ラインＱ１に沿って、濃度断面図の計測を行い、ＧＲＡＹ値を読み取る。ラインＱ１をＸ座標とし、ＧＲＡＹ値をＹ座標としたグラフ（以下、「濃度断面グラフ」ともいう。）を作製する。ｃＢＮ焼結体の反射電子像と、該反射電子像の濃度断面グラフを図３に示す（上の画像が反射電子像であり、下のグラフが濃度断面グラフである）。図３において、反射電子像の幅と濃度断面グラフのＸ座標の幅（２３．２７μｍ）とは一致している。従って、反射電子像におけるラインＱ１の左側端部から、ラインＱ１上の特定の位置までの距離は、濃度断面グラフのＸ座標の値で示される。

　図３の反射電子像においてｃＢＮ粒子が存在する黒く見える領域を任意に３箇所選ぶ。黒く見える領域は、例えば、図４の反射電子像において、符号ｃの楕円で示される部分である。

　該３箇所の黒く見える領域のそれぞれのＧＲＡＹ値を濃度断面グラフから読み取る。該３箇所の黒く見える領域のそれぞれのＧＲＡＹ値は、図４の濃度断面グラフにおいて、符号ｃの楕円で囲まれる部分のＧＲＡＹ値の平均値とする。該３箇所のそれぞれのＧＲＡＹ値の平均値を算出する。該平均値をｃＢＮのＧＲＡＹ値（以下、Ｇ_ｃｂｎともいう。）とする。

　図３の反射電子像において灰色で示される結合相が存在する領域を任意に３箇所選ぶ。結合相は、例えば、図４の反射電子像において、符号ｄの楕円で示される部分である。

　該３箇所の結合相のそれぞれのＧＲＡＹ値を濃度断面グラフから読み取る。該３箇所の結合相のそれぞれのＧＲＡＹ値は、図４の濃度断面グラフにおいて、符号ｄの楕円で囲まれる３箇所の各部分におけるＧＲＡＹ値の平均値とする。該３箇所のそれぞれのＧＲＡＹ値の平均値を算出する。該平均値を結合相のＧＲＡＹ値（以下、Ｇ_{ｂｉｎｄｅｒ}ともいう。）とする。

　（Ｇ_ｃｂｎ＋Ｇ_{ｂｉｎｄｅｒ}）／２で示されるＧＲＡＹ値を、ｃＢＮ粒子（黒く見える領域）と結合相との界面のＧＲＡＹ値と規定する。例えば、図４の濃度断面グラフにおいて、ｃＢＮ粒子（黒く見える領域）のＧＲＡＹ値Ｇ_ｃｂｎはラインＧ_ｃｂｎで示され、結合相のＧＲＡＹ値Ｇ_{ｂｉｎｄｅｒ}はラインＧ_{ｂｉｎｄｅｒ}で示され、（Ｇ_ｃｂｎ＋Ｇ_{ｂｉｎｄｅｒ}）／２で示されるＧＲＡＹ値はラインＧ１で示される。

　上記の通り、ｃＢＮ粒子（黒く見える領域）と結合相とを規定することにより、濃度断面グラフにおいて、ｃＢＮ粒子（黒く見える領域）と結合相との界面におけるＸ座標及びＹ座標の値を読み取ることができる。界面は任意に規定することができる。例えば、図５の上部の反射電子像では、界面を含む部分の一例として、符号ｅの楕円で囲まれる部分が挙げられる。図５の反射電子像において、ｃＢＮ粒子（黒く見える領域）と結合相との界面は、例えば符号ｅの楕円で示される部分である。図５の下部の濃度断面グラフにおいて、上記の符号ｅの楕円に相当するｃＢＮ粒子（黒く見える領域）と結合相との界面は矢印ｅで示される部分である。該矢印ｅの先端は、ＧＲＡＹ値の濃度断面グラフと、ＧＲＡＹ値（Ｇ_ｃｂｎ＋Ｇ_{ｂｉｎｄｅｒ}）／２を示すラインＧ１と、の交点の位置を示す。該矢印ｅの先端のＸ座標及び矢印ｅの先端のＹ座標の値が、ｃＢＮ粒子（黒く見える領域）と結合相との界面におけるＸ座標及びＹ座標の値に該当する。

　ｃＢＮ粒子（黒く見える領域）と結合相との界面におけるＸ座標及びＹ座標の値を閾値として二値化処理を行う。二値化処理後の画像を図６に示す。図６において、点線で囲まれる領域が、二値化処理が行われた領域である。なお、二値化処理後の画像は、明視野と暗視野の他に、二値化処理前の画像において白色であった領域に対応する白色領域（明視野よりも白い箇所）を含んでいてもよい。

　図６において、測定視野の面積に占める暗視野に由来する画素（ｃＢＮ粒子に由来する画素）の面積比率を算出する。算出された面積比率を体積％とみなすことにより、ｃＢＮ粒子の含有割合（体積％）を求めることができる。

　図６において、測定視野の面積に占める明視野に由来する画素（結合相に由来する画素）の面積比率を算出することにより、結合相の含有割合（体積％）を求めることができる。

　《ｃＢＮ粒子》
　ｃＢＮ粒子は、硬度、強度、靱性が高く、ｃＢＮ焼結体中の骨格としての役割を果たす。ｃＢＮ粒子のメジアン径Ｄ_５０（以下、「平均粒径」という。）は特に限定されず、例えば、０．１～１０．０μｍとすることができる。通常、Ｄ_５０が小さい方がｃＢＮ焼結体の硬度が高くなる傾向があり、粒径のばらつきが小さい方が、ｃＢＮ焼結体の性質が均質となる傾向がある。ｃＢＮ粒子のＤ_５０は、例えば、０．５～４．０μｍとすることが好ましい。

　ｃＢＮ粒子のＤ_５０は次のようにして求められる。まず上記のｃＢＮ粒子の含有割合の求め方に準じて、ｃＢＮ焼結体の断面を含む試料を作製し、反射電子像を得る。次いで、画像解析ソフト（三谷商事（株）の「ＷｉｎＲＯＯＦ（ｖｅｒ．７．４．５）」）を用いて反射電子像中の各暗視野（ｃＢＮに相当）の円相当径を算出する。５視野以上を観察することによって１００個以上のｃＢＮ粒子の円相当径を算出することが好ましい。

　次いで、各円相当径を最小値から最大値まで昇順に並べて累積分布を求める。累積分布において累積面積５０％となる粒径がＤ_５０となる。なお円相当径とは、計測されたｃＢＮ粒子の面積と同じ面積を有する円の直径を意味する。

　《結合相》
　結合相は、難焼結性材料であるｃＢＮ粒子を工業レベルの圧力温度で焼結可能とする役割を果たす。また、鉄との反応性がｃＢＮより低いため、高強度焼入鋼の切削において、化学的摩耗及び熱的摩耗を抑制する働きを付加する。また、ｃＢＮ焼結体が結合相を含有すると、高強度焼入鋼の高能率加工における耐摩耗性が向上する。

　本開示のｃＢＮ焼結体において、結合相は、第１結合材粒子と、第２結合材粒子とを含む。第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれは、チタンと、ジルコニウム、ハフニウム、周期律表の第５族元素、第６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１金属元素と、窒素及び炭素の一方又は両方と、からなる１種の化合物を含み、第１結合材粒子において、該チタンの原子数及び該第１金属元素の原子数の合計に対する、該第１金属元素の原子数の比率は０．０１％以上１０％未満であり、該第２結合材粒子において、該チタンの原子数及び該第１金属元素の原子数の合計に対する、該第１金属元素の原子数の比率は１０％以上８０％以下である。第１結合材粒子と第２結合材粒子とは、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率が異なる。

　ここで、周期律表の第５族元素は、例えば、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）を含む。第６族元素は、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）を含む。

　第１金属元素は、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素からなることが好ましい。

　チタンと第１金属元素と窒素とを含む化合物（窒化物）としては、例えば、窒化チタンジルコニウム（ＴｉＺｒＮ）、窒化チタンハフニウム（ＴｉＨｆＮ）、窒化チタンバナジウム（ＴｉＶＮ）、窒化チタンニオブ（ＴｉＮｂＮ）、窒化チタンタンタル（ＴｉＴａＮ）、窒化チタンクロム（ＴｉＣｒＮ）、窒化チタンモリブデン（ＴｉＭｏＮ）、窒化チタンタングステン（ＴｉＷＮ）、窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ、Ｔｉ_２ＡｌＮ、Ｔｉ_３ＡｌＮ）等を挙げることができる。

　チタンと第１金属元素と炭素とを含む化合物（炭化物）としては、例えば、炭化チタンジルコニウム（ＴｉＺｒＣ）、炭化チタンハフニウム（ＴｉＨｆＣ）、炭化チタンバナジウム（ＴｉＶＣ）、炭化チタンニオブ（ＴｉＮｂＣ）、炭化チタンタンタル（ＴｉＴａＣ）、炭化チタンクロム（ＴｉＣｒＣ）、炭化チタンモリブデン（ＴｉＭｏＣ）、炭化チタンタングステン（ＴｉＷＣ）、炭化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＣ、Ｔｉ_２ＡｌＣ、Ｔｉ_３ＡｌＣ）等を挙げることができる。

　チタンと第１金属元素と炭素と窒素とを含む化合物（炭窒化物）としては、例えば、炭窒化チタンジルコニム（ＴｉＺｒＣＮ）、炭窒化チタンハフニウム（ＴｉＨｆＣＮ）、炭窒化チタンバナジウム（ＴｉＶＣＮ）、炭窒化チタンニオブ（ＴｉＮｂＣＮ）、炭窒化チタンタンタル（ＴｉＴａＣＮ）、炭窒化チタンクロム（ＴｉＣｒＣＮ）、炭窒化チタンモリブデン（ＴｉＭｏＣＮ）、炭窒化チタンタングステン（ＴｉＷＣＮ）、炭窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＣＮ、Ｔｉ_２ＡｌＣＮ、Ｔｉ_３ＡｌＣＮ）等を挙げることができる。

　第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれは、結合相化合物のみからなることができる。又、第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれは、結合相化合物に加えて、他の成分を含むことができる。他の成分を構成する元素としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、レニウム（Ｒｅ）を挙げることができる。

　結合相は、上記の化合物由来の固溶体を含むことができる。ここで、上記の化合物由来の固溶体とは、２種類以上のこれらの化合物が互いの結晶構造内に溶け込んでいる状態を意味し、侵入型固溶体や置換型固溶体を意味する。

　結合相は、第１結合材粒子及び第２結合材粒子のみからなることができる。又、結合相は、第１結合材粒子及び第２結合材粒子に加えて、他の成分を含むことができる。他の成分を構成する元素としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、レニウム（Ｒｅ）を挙げることができる。
　ｃＢＮ焼結体に含まれる結合相の全体としての組成は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子社製の「ＪＳＭ－７８００Ｆ」（商標））付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）「Ｏｃｔａｎｅ　Ｅｌｅｃｔ（オクタンエレクト）　ＥＤＳ　システム」（商標））を用いた組織観察、元素分析等と、ＸＲＤ（Ｘ線回折測定）（装置：ＲＩＧＡＫＵ社製の「ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００」（商標））による結晶構造解析等を組み合わせることで確認することができる。

　第１結合材粒子において、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率は０．０１％以上１０％未満である。第１金属元素の原子数の比率が０．０１％以上１０％未満であると、第１結合材粒子と第２結合材粒子との格子定数の相違が大きくなる。この場合、第１結合材粒子と第２結合材粒子とが接すると、第１結合材粒子と第２結合材粒子とが接する界面付近にさらに格子欠陥が導入され、立方晶窒化硼素焼結体の耐欠損性が顕著に向上する。更に、第１金属元素の原子数の比率が１０％未満であると、第１結合材粒子の耐摩耗性が向上するため、立方晶窒化硼素焼結体において、耐欠損性と耐摩耗性とがバランスよく向上する。

　第１結合材粒子において、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率は、０．０２％以上５％以下が好ましく、０．０５％以上３％以下が更に好ましい。

　第２結合材粒子において、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率は１０％以上８０％以下である。第２金属元素の原子数の比率が１０％以上であると、第２結合材粒子中の格子欠陥が増加し、結合相において亀裂の伝播が抑制され、立方晶窒化硼素焼結体の耐欠損性が顕著に向上する。第２金属元素の原子数の比率が８０％以下であると、第２結合材粒子は優れた強度を有することができ、立方晶窒化硼素焼結体の強度が向上する。

　第２結合材粒子において、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率は、１１．５％以上６０％以下が好ましく、１３％以上５０％以下が更に好ましい。

　第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれの組成、並びに、第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれにおける、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率（以下、「第１金属元素の比率」ともいう。）の測定方法の手順について、下記（１－１）～（１－５）に説明する。

　（１－１）ｃＢＮ焼結体からサンプルを採取し、アルゴンイオンスライサー（ＪＥＯＬ社製）を用いて、サンプルを３０～１００ｎｍの厚みに薄片化して切片を作製する。該切片を透過型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ社製「ＪＥＭ－Ｆ２００」（商品名）、以下、「ＴＥＭ」ともいう。）にて５万倍で観察して第１画像を得る。第１画像において、ｃＢＮ粒子は黒色として観察され、結合相及び粒子間の界面は白色または灰色として観察される。

　（１－２）第１画像において、ｃＢＮ粒子（黒色）以外の領域が視野の中心となるように位置決めを行い、観察倍率を１０万倍に変更して観察することにより、第２画像を得る。

　（１－３）次に、第２画像に対し、ＥＤＸによる元素マッピング分析を実施して、チタン、第１金属元素、炭素及び窒素の分布を分析する。

　（１－４）第１金属元素の元素マッピング像において、第１金属元素の信号が最強の点（分析範囲：約２ｎｍ）と最低の点（分析範囲：約２ｎｍ）を特定し、かつその領域に硼素が１５原子％以上存在しないことを確認する。硼素が１５原子％以上存在する場合は、その領域を第１結合材粒子及び第２結合材粒子とみなさない。ここで、第１金属の信号が最強の点は、第２結合材粒子内に存在し、第１金属の信号が最低の点は、第１結合材粒子内に存在するものである。それぞれの点において、チタン、第１金属元素、炭素及び窒素の定量分析を行う。

　（１－５）上記（１－４）の結果から、第１金属の信号が最強の点における組成を特定する。該組成は、第２結合材粒子の組成に該当する。また、第１金属の信号が最強の点における、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率（第１金属元素の比率）を算出する。該比率を１０視野以上にて算出する。該１０視野以上の該比率の平均値が第２結合材粒子中の第１金属元素の比率に該当する。

　（１－６）上記（１－４）の結果から、第１金属の信号が最低の点における組成を特定する。該組成は、第１結合材粒子の組成に該当する。また、第１金属の信号が最低の点における、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、第１金属元素の原子数の比率（第１金属元素の比率）を算出する。該比率を１０視野以上にて算出する。該１０視野以上の該比率の平均値が第１結合材粒子中の第１金属元素の比率に該当する。

　なお、第１金属の信号が最強の点と、第１金属の信号が最低の点が、それぞれ別の結晶粒内に存在することは、以下の方法で確認することができる。まず、上記（１－１）で得られた第１画像と同一の視野に対して、高角散乱環状暗視野走査透過型電子顕微鏡を用いて、ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像を得る。更に、上記（１－１）で得られた第１画像と同一の視野に対して、明視野走査透過型電子顕微鏡を用いて、ＢＦ－ＳＴＥＭ像を得る。

　第１画像、ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像及びＢＦ－ＳＴＥＭ像に基づき結晶粒を特定する。結晶粒の結晶粒界は下記の方法で特定する。まず、上記で得られた第１金属元素（Ｍ）のマッピング像において、Ｍ含有量（原子％）／（Ｔｉ含有量（原子％）＋Ｍ含有量（原子％））が１０％未満の領域を表示しないように設定した画像を得る。該画像において、上記（１－３）で得られた元素マッピングを参照し、硼素が観察されない第１金属元素（Ｍ）のマッピング領域を結晶粒と定義し、該第１金属元素（Ｍ）のマッピング領域の境目を結晶粒界として特定する。

　本開示の立方晶窒化硼素焼結体において、第２結合材粒子は、平均粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下である。これによると、第２結合材粒子は優れた靱性及び熱伝導率を維持することができる。第２結合材粒子の平均粒径は、０．２５μｍ以上０．７μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以上０．６μｍ以下がより好ましい。

　本明細書において、第２結合材粒子の平均粒径とは、任意に選択された１０個以上の第２結合材粒子の結晶粒の円相当径の平均値を意味する。

　なお、出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限り、立方晶窒化硼素焼結体における測定視野の選択個所を変更して複数回算出しても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。

　第２結合材粒子の各結晶粒の円相当径の測定方法について下記（２－１）～（２－２）に説明する。

　（２－１）ｃＢＮ焼結体からサンプルを採取し、アルゴンイオンスライサー（ＪＥＯＬ社製）を用いて、サンプルを３０～１００ｎｍの厚みに薄片化して切片を作製する。該切片を透過型電子顕微鏡（以下、「ＴＥＭ」ともいう。）（ＪＥＯＬ社製「ＪＥＭ－２１００Ｆ／Ｃｓ」（商品名））にて２万倍で観察して第３画像を得る。第３画像において、ｃＢＮ粒子は黒色として観察され、結合相及び粒子間の界面は白色または灰色として観察される。観察視野の大きさは３．５μｍ×３．５μｍであり、該観察視野におけるｃＢＮ粒子（黒色）の面積割合は３０％以下とする。

　（２－２）次に、第３画像に対し、画像解析ソフト（三谷商事（株）の「ＷｉｎＲＯＯＦ」）を用いて二値化処理を行う。二値化処理後の画像から、画像解析ソフトを用いて各結晶粒の円相当径を算出する。この時、円相当径が２０ｎｍ未満の結晶粒は、測定上のノイズとして除去する。
　二値化処理の具体的な方法について、図７～図９を用いて説明する。
　図７は、ｃＢＮ焼結体をＴＥＭ－ＥＤＸで観察して得られた元素マッピング像を画像処理ソフトに読み込んだ画像である。図７に示されるように、読み込んだ画像において、任意のラインＱ２を引く。
　ラインＱ２に沿って、濃度断面図の計測を行い、ＧＲＡＹ値を読み取る。ラインＱ２をＸ座標とし、ＧＲＡＹ値をＹ座標としたグラフ（以下、「濃度断面グラフ」ともいう。）を作製する。図７の画像の濃度断面グラフを図８に示す。
　まず図７の元素マッピング像において、第１金属元素Ｍが存在する領域を１０点以上元素分析し、Ｔｉ、Ｍ、Ｃ、Ｎの原子％を導出し、Ｔｉの量＋Ｍの量が１００％となるように換算し、Ｍの値が１０原子％以上の値の平均値をαとする。これが第２結合材粒子のＭの平均値である。さらにＭの値が１０原子％未満の値の平均値をβとする。この値が第１結合粒子のＭの平均値である。αとβの中間の値をγとする。すなわちγ＝（α＋β）／２である。図８において、ＧＲＡＹ値の最大値Ｈにγ／αを掛けた値以上を第２結合材粒子と規定し、その境界のＸ座標及びＹ座標をしきい値として２値化処理を行う。２値化後の画像が図９であり、これが第２結合材粒子を示している。
　図９において、各明視野（第２結合材粒子に由来）の円相当径を算出する。算出された値が、第２結合材粒子の結晶粒の円相当径に該当する。

　本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、第１結合材粒子及び第２結合材粒子の合計質量に対する、第１結合材粒子の質量の比率は１０％以上９５％以下であることが好ましい。これによると、格子定数が異なる結晶粒が隣り合うことで粒界が不整合となり、格子欠陥、応力の効果により強度が向上し、耐欠損性が向上する。第１結合材粒子と第２結合材粒子の質量の合計に対する、第１結合材粒子の比率は３０％以上９０％以下がより好ましく、５０％以上８０％以下が更に好ましい。

　第１結合材粒子と第２結合材粒子の合計質量に対する、第１結合材粒子の質量の比率はＸ線回折法により測定することができる。具体的な測定方法について、下記（３－１）～（３－３）に説明する。

　（３－１）立方晶窒化硼素焼結体を平面研磨機で加工後、鏡面研磨装置で鏡面加工し、該鏡面加工面を観察面とする。

　（３－２）Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製「ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００」（商品名））を用いて立方晶窒化硼素焼結体の切断面のＸ線回折スペクトルを得る。このときのＸ線回折装置の条件は、下記の通りとする。
　特性Ｘ線：　Ｃｕ－Ｋα（波長１．５４Å）
　管電圧：　４０ｋＶ
　管電流：　１５ｍＡ
　フィルター：　多層ミラー
　光学系：　集中法
　Ｘ線回折法：　θ－２θ法。
　スキャンスピード：２θ＝４°／ｍｉｎ
　測定範囲：１０～１００°

　（３－３）得られたＸ線回折スペクトルにおいて、下記のピーク強度Ａ、ピーク強度Ｂを測定する。

　ピーク強度Ａ：得られたＸ線回折スペクトルデータを解析ソフト（Ｒｉｇａｋｕ社製の「ＰＤＸＬ２」（商品名））にて読み取ると、自動的にバックグラウンドが計算され、第１結合材粒子の（２２０）面のピーク情報の高さの項目にバックグラウンドが差し引かれた値が表示される。この値がピーク強度Ａである。

　ピーク強度Ｂ：得られたＸ線回折スペクトルデータを解析ソフトＰＤＸＬ２にて読み取ると、自動的にバックグラウンドが計算され、第２結合材粒子の（２２０）面のピーク情報の高さの項目にバックグラウンドが差し引かれた値が表示される。この値がピーク強度Ｂである。

　第１結合材粒子及び第２結合材粒子の合計質量に対する、第１結合材粒子の質量の比率は、ピーク強度Ａ／（ピーク強度Ａ＋ピーク強度Ｂ）の値を算出することにより得られる。

　上記（３－２）で得られたＸ線回折スペクトルの一例を図１０に示す。図１０に示されるように、第１結合材粒子のピーク（Ｓ１）及び第２結合材粒子のピーク（Ｓ２）の一部が重なり、１つのピーク（Ｓ）の高角度側又は低角度側にショルダーが観察される場合がある。この場合は、解析ソフト（Ｒｉｇａｋｕ社製の「ＰＤＸＬ２」（商品名））に２つのピークとして認識させて分析する。分析ソフトが自動で２つのピークを認識しない場合は、１つのピークの低角度側又は高角度側（図１０では低角度側）のショルダーを第２結合材粒子のピークと見做して、ピーク追加機能によりピークを追加し、フィッティングを行う。

　第１結合材粒子及び第２結合材粒子は、同程度の電子的な重みを有するため、上記のＸ線ピーク強度比を立方晶窒化硼素焼結体中の質量比と見なすことができる。

　［第２の実施形態：立方晶窒化硼素焼結体の製造方法］
　本開示のｃＢＮ焼結体の製造方法について説明する。本開示のｃＢＮ焼結体の製造方法は、立方晶窒化硼素粉末（以下、「ｃＢＮ粉末」ともいう）と、第１結合材粉末と、第２結合材粉末とを準備する工程（以下、「準備工程」ともいう。）と、前記ｃＢＮ粉末と前記結合材粉末とを混合して、混合粉末を調製する工程（以下、「調製工程」ともいう。）と、混合粉末を焼結して、立方晶窒化硼素焼結体を得る工程（以下、「焼結工程」ともいう。）と、を備えることができる。以下、各工程について詳述する。

　＜準備工程＞
　まず、ｃＢＮ粉末及び結合材粉末を準備する。ｃＢＮ粉末とは、ｃＢＮ焼結体に含まれるｃＢＮ粒子の原料粉末である。ｃＢＮ粉末は、特に限定されず、公知のｃＢＮ粉末を用いることができる。結合材粉末とは、ｃＢＮ焼結体に含まれる結合相の原料粉末である。

　本開示のｃＢＮ焼結体の結合相に含まれる化合物は、ＴｉＣ_ｘＮ_ｙ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ＞０である。）に、チタン（Ｔｉ）と原子半径が異なる第１金属元素が固溶して成り、ＴｉＭ２Ｃ_ｘＮ_ｙ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ＞０であり、Ｍ２は１以上の第１金属元素を示す。Ｔｉの原子数とＭ２の原子数の合計に対する、Ｍ２の原子数の比率は１０％以上８０％以下である。）の組成を有する。以下、該ＴｉＭ２Ｃ_ｘＮ_ｙの組成を有する結合材を主結合材という。

　チタンに原子半径の異なる金属元素を固溶させることは、従来の一般的な方法では困難である。本発明者らは、鋭意検討の結果、主結合材の原料を１８００℃以上の高温で熱処理（以下、「高温熱処理」ともいう。）を行うことにより、チタンに原子半径の異なる金属元素が固溶した主結合材粉末を作製できることを見出した。更に、主結合材に含まれる元素粉末を粉末熱プラズマ処理を行うことによっても、チタンに原子半径の異なる金属元素が固溶した主結合材粉末を作製できることを見出した。高温熱処理及び粉末熱プラズマ処理の詳細について、下記に説明する。

　（高温熱処理を用いる方法）
　高温熱処理を用いて主結合材粉末を作製する方法の一例について説明する。

　ＴｉＯ_２粉末、ジルコニウム、ハフニウム、周期律表の第５族元素、第６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物粉末、及び、炭素（Ｃ）粉末を混合して主結合材用混合粉末を得る。

　第１金属元素の酸化物粉末としては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）を挙げることができる。

　ＴｉＯ_２粉末と第１金属元素の酸化物粉末と炭素粉末との混合割合は、原子％基準で、チタン：第１金属元素：炭素＝０．９～０．２：０．１～０．８：０．１～０．９となるように配合することが好ましい。

　得られた主結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、１８００℃～２２００℃で６０分間熱処理する。これにより、ＴｉＭ２Ｃ_ｘＮ_ｙの組成を有する単相化合物が合成される。該単相化合物を湿式粉砕法で所望の粒径まで粉砕し、ＴｉＭ２Ｃ_ｘＮ_ｙの組成を有する主結合材粉末を得ることができる。

　（粉末熱プラズマ処理を用いる方法）
　粉末熱プラズマ処理を用いて主結合材粉末を作製する方法の一例について説明する。

　チタン（Ｔｉ）粉末、Ｍ（第１金属元素）粉末、及び、炭素（Ｃ）粉末を混合して結合材用混合粉末を得る。チタン（Ｔｉ）粉末とＭ（第１金属元素）粉末と炭素（Ｃ）粉末との混合割合は、重量比で、チタン（Ｔｉ）粉末：Ｍ（第１金属元素）粉末：炭素（Ｃ）粉末＝２０～８０：１０～８０：１～２０とすることができる。

　得られた結合材用混合粉末を、熱粉末プラズマ装置（ＪＥＯＬ製、ＴＰ－４００２０ＮＰＳ）にて処理する。例えば、熱粉末プラズマ装置のチャンバ内に主結合材用混合粉末をセットし、出力６ｋＷの条件でＮ_２ガスを３０Ｌ／分の流量で導入して処理する。これにより、ＴｉＭ２Ｃ_ｘＮ_ｙの組成を有する主結合材粉末を得ることができる。

　ｃＢＮ粉末と上記の主結合材粉末とを焼結するためには、Ｔｉ_２ＡｌＮ及び／又はＴｉ_２ＡｌＣを副結合材として用いることが好ましい。副結合材を用いることにより、ｃＢＮ粒子と主結合材との結合が促進される。更に、主結合材粉末と副結合材粉末とを混合して焼結することにより、主結合材粉末に含まれる第１金属元素（Ｍ２）の一部と、副結合材粉末とから、ＴｉＭ１Ｃ_ｘＮ_ｙ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ＞０であり、Ｍ１は上記Ｍ２と同一の第１金属元素を示す。Ｔｉの原子数及びＭ１の原子数の合計に対する、Ｍ１の原子数の比率は０．０１％以上１０％未満である。）の組成を有する化合物が生成される。該ＴｉＭ１Ｃ_ｘＮ_ｙの組成を有する化合物は、ｃＢＮ焼結体において第１結合材粒子を構成する。

　以下に、副結合材粉末として、Ｔｉ_２ＡｌＣ粉末を作製する方法の一例について説明する。チタン（Ｔｉ）粉末とアルミニウム（Ａｌ）粉末とＴｉＣ粉末とを、重量比でチタン（Ｔｉ）粉末：アルミニウム（Ａｌ）粉末：ＴｉＣ粉末＝３７：２２：４１の割合で混合して副結合材用混合粉末を得る。

　得られた副結合材用混合粉末を、アルゴン雰囲気下、１５００℃で６０分間熱処理する。これにより、Ｔｉ_２ＡｌＣの組成を有する単相化合物が合成される。該単相化合物を湿式粉砕法で所望の粒径まで粉砕し、Ｔｉ_２ＡｌＣの組成を有する副結合材粉末を得ることができる。

　＜調製工程＞
　本工程は、ｃＢＮ粉末と結合材粉末とを混合して、混合粉末を調製する工程である。ここで、結合材粉末は、主結合材粉末と副結合材粉末とを含むことができる。

　ｃＢＮ粉末と結合材粉末との混合割合は、混合粉末中のｃＢＮ粉末の割合が２０体積％以上８０体積％以下、かつ、結合材粉末の割合が２０体積％以上８０体積％以下となるように調整する。結合材粉末として主結合材粉末と副結合材粉末とを用いる場合は、主結合材粉末と副結合材粉末との混合割合は、副結合材が焼結後にＴｉＭ１Ｃ_ｘＮ_ｙとＡｌに分解すると仮定し、重量比でＴｉＭ１Ｃ_ｘＮ_ｙ：ＴｉＭ２Ｃ_ｘＮ_ｙ＝１０～９５：９０～５となるように計算して配合する。

　なお、混合粉末中のｃＢＮ粉末と、結合材粉末との混合割合は、該混合粉末を焼結して得られるｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子と、結合相との割合と実質的に同一となる。したがって、混合粉末中のｃＢＮ粉末と、結合材粉末との混合割合を調節することにより、ｃＢＮ焼結体中のｃＢＮ粒子と結合相との割合を、所望の範囲とすることができる。

　ｃＢＮ粉末と、結合材粉末との混合方法は特に制限されないが、効率よく均質に混合する観点から、ボールミル混合、ビーズミル混合、遊星ミル混合、及びジェットミル混合等を用いることができる。各混合方法は、湿式でもよく乾式でもよい。

　ｃＢＮ粉末と、結合材粉末とは、エタノール、アセトン等を溶媒に用いた湿式ボールミル混合により混合されることが好ましい。また、混合後は自然乾燥により溶媒が除去される。その後、熱処理により、表面に吸着した水分等の不純物を揮発させ表面を清浄化する。これにより、混合粉末が調製される。

　＜焼結工程＞
　本工程は、混合粉末を焼結してｃＢＮ焼結体を得る工程である。本工程において、混合粉末が高温高圧条件下に曝されて焼結されることにより、ｃＢＮ焼結体が製造される。

　まず、混合粉末中の水分や不純物除去のため、真空下で高温（例えば９００℃以上）熱処理（以下、「脱ガス処理」ともいう。）を行う。脱ガス処理後の混合粉末を、超高圧焼結用のカプセルに充填して、真空下で金属をシール材に用いて、真空シールする。

　次に、超高温高圧装置を用いて、真空シールされた混合粉末を焼結処理する。焼結条件は、例えば、５．５～８ＧＰａ及び１２００℃以上１８００℃未満で、５～６０分が好ましい。特に、コストと焼結性能とのバランスの観点から、６～７ＧＰａ及び１４００～１６００℃で、１０～３０分が好ましい。これにより、ｃＢＮ焼結体が製造される。

　［第３の実施形態：工具］
　本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、工具の材料として用いることができる。工具は、基材として上記ｃＢＮ焼結体を含むことができる。また工具は、基材となるｃＢＮ焼結体の表面に被膜を有していてもよい。

　工具の形状及び用途は特に制限されない。例えばドリル、エンドミル、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、クランクシャフトのピンミーリング加工用チップなどを挙げることができる。

　また、本実施形態に係る工具は、工具の全体がｃＢＮ焼結体からなるもののみに限らず、工具の一部（特に刃先部位（切れ刃部）等）のみがｃＢＮ焼結体からなるものも含む。例えば、超硬合金等からなる基体（支持体）の刃先部位のみがｃＢＮ焼結体で構成されるようなものも本実施形態に係る工具に含まれる。この場合は、文言上、その刃先部位を工具とみなすものとする。換言すれば、ｃＢＮ焼結体が工具の一部のみを占める場合であっても、ｃＢＮ焼結体を工具と呼ぶものとする。

　本実施形態に係る工具によれば、上記ｃＢＮ焼結体を含むことから、長寿命化が可能となる。

　本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。

　＜試料１＞
　（準備工程）
　ｃＢＮ粉末（平均粒径：３μｍ）と主結合材粉末（ＴｉＮｂＣＮ粉末）と副結合材粉末（Ｔｉ_２ＡｌＣ粉末）とを準備した。ｃＢＮ粉末は市販のものを準備した。

　主結合材粉末（ＴｉＮｂＣＮ粉末）は、高温熱処理を用いる方法で作製した。具体的には、ＴｉＯ_２粉末とＮｂ_２Ｏ_５粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、５７．１９：１６．７９：２６．０２の割合で混合し、主結合材用混合粉末を得た。該主結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＮｂＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、１．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．５μｍのＴｉＮｂＣＮ粉末を得た。

　該ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）とＴｉ_２ＡｌＣ粉末（副結合材粉末）とを混合して結合材粉末を準備した。ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）とＴｉ_２ＡｌＣ粉末（副結合材粉末）との混合割合は、焼結体中の第１結合材粒子と第２結合材粒子との割合が、重量基準で７０：３０となるように調節した。

　（調製工程）
　ｃＢＮ粉末と結合材粉末とを、体積比で、ｃＢＮ粉末：結合材粉末＝６７：３３の割合で混合し、ボールミルにより均一に混合して混合粉末を得た。

　（焼結工程）
　得られた混合粉末を、ＷＣ－６％Ｃｏの超硬合金製円盤に接した状態でＴａ製の容器に充填して真空シールし、ベルト型超高圧高温発生装置を用いて、６．５ＧＰａ、１５００℃で１５分間焼結した。これにより、ｃＢＮ焼結体が作製された。

　＜試料２＞
　準備工程において、ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）の平均粒径が０．２３μｍとなるように粉砕した（粉砕時間２．２時間）以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　＜試料３＞
　準備工程において、ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）の平均粒径が０．１μｍとなるように粉砕した（粉砕時間３．０時間）以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　＜試料４＞
　準備工程において、ＴｉＯ_２粉末とＮｂ_２Ｏ_５粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、７０．４９：２．３９：２７．１２の割合で混合した以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　＜試料５～試料９＞
　準備工程において、ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）とＴｉ_２ＡｌＣ粉末（副結合材粉末）との混合割合を、焼結体中の第１結合材粒子と第２結合材粒子との割合が、重量基準で、試料５は５１：４９、試料６は９２：８、試料７は２５：７５、試料８は９６：４、試料９は５：９５となるように調節した以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　＜試料１０＞
　主結合材粉末として、ＴｉＮｂＣＮ粉末に代えて、ＴｉＺｒＣＮ粉末を用いた以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　ＴｉＺｒＣＮ粉末は、以下の方法で作製した。ＴｉＯ_２粉末とＺｒＯ_２粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、５８．３５：１５．８８：２５．７７の割合で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＺｒＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、１．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．５μｍのＴｉＺｒＣＮ粉末を得た。

　＜試料１１＞
　主結合材粉末として、ＴｉＮｂＣＮ粉末に代えて、ＴｉＭｏＣＮ粉末を用いた以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　ＴｉＭｏＣＮ粉末は、以下の方法で作製した。ＴｉＯ_２粉末とＭｏＯ_３粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、５５．９９：１７．８０：２６．２１の割合で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＭｏＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、１．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．５μｍのＴｉＭｏＣＮ粉末を得た。

　＜試料１２＞
　主結合材粉末として、ＴｉＮｂＣＮ粉末に代えて、ＴｉＨｆＣＮ粉末を用いた以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　ＴｉＨｆＣＮ粉末は、以下の方法で作製した。ＴｉＯ_２粉末とＨｆＯ_２粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、５２．４５：２４．３８：２３．１７の割合で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＨｆＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、１．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．５μｍのＴｉＨｆＣＮ粉末を得た。

　＜試料１３＞
　主結合材粉末として、ＴｉＮｂＣＮ粉末に代えて、ＴｉＴａＣＮ粉末を用いた以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　ＴｉＴａＣＮ粉末は、以下の方法で作製した。ＴｉＯ_２粉末とＴａ_２Ｏ_５粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、５１．４７：２５．１１：２３．４２の割合で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＴａＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、１．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．５μｍのＴｉＴａＣＮ粉末を得た。

　＜試料１４＞
　主結合材粉末として、ＴｉＮｂＣＮ粉末に代えて、ＴｉＷＣＮ粉末を用いた以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　ＴｉＷＣＮ粉末は、以下の方法で作製した。ＴｉＯ_２粉末とＷＯ_３粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、５１．５３：２６．３９：２２．０８の割合で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＷＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、１．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．５μｍのＴｉＷＣＮ粉末を得た。

　＜試料１５＞
　主結合材粉末として、ＴｉＮｂＣＮ粉末に代えて、ＴｉＣｒＣＮ粉末を用いた以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　ＴｉＣｒＣＮ粉末は、以下の方法で作製した。ＴｉＯ_２粉末とＣｒ_２Ｏ_３粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、６２．６４：１０．５２：２６．８４の割合で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＣｒＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、１．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．５μｍのＴｉＣｒＣＮ粉末を得た。

　＜試料１６＞
　主結合材粉末として、ＴｉＮｂＣＮ粉末に代えて、ＴｉＶＣＮ粉末を用いた以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　ＴｉＶＣＮ粉末は、以下の方法で作製した。ＴｉＯ_２粉末とＶ_２Ｏ_５粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、６０．３９：１２．１３：２７．４８の割合で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＶＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、１．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．５μｍのＴｉＶＣＮ粉末を得た。

　＜試料１７～試料２２＞
　調整工程において、ｃＢＮ粉末と結合材粉末との混合割合を、体積比で、試料１７は７４：２６、試料１８は４０：６０、試料１９は７８：２２、試料２０は２２：７８、試料２１は８５：１５、試料２２は１５：８５とした以外は、試料１と同じ製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　＜試料２３＞
　（準備工程）
　ｃＢＮ粉末（平均粒径：３μｍ）と主結合材粉末と副結合材粉末とを準備した。主結合材粉末は、高温熱処理を用いる方法で作製した。具体的には、ＴｉＯ_２粉末とＣｒ_２Ｏ_３粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、６２．６４：１０．５２：２６．８４の割合で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＣｒＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、２時間粉砕を行い、平均粒径が０．２５μｍのＴｉＣｒＣＮ粉末を得た。

　該ＴｉＣｒＣＮ粉末（主結合材粉末）とＴｉ_２ＡｌＣ粉末（副結合材粉末）とを混合して結合材粉末を準備した。ＴｉＣｒＣＮ粉末（主結合材粉末）とＴｉ_２ＡｌＣ粉末（副結合材粉末）との混合割合は、焼結体中の第１結合材粒子と第２結合材粒子との割合が、重量基準で９６：４となるように調節した。

　（調製工程）
　ｃＢＮ粉末と結合材粉末とを、体積比で、ｃＢＮ粉末：結合材粉末＝７８：２２の割合で混合し、ボールミルにより均一に混合して混合粉末を得た。

　＜試料２４＞
　準備工程において、ＴｉＣｒＣＮ粉末（主結合材粉末）の平均粒径が０．５μｍとなるように粉砕した（粉砕時間１．５時間）以外は、試料２３と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　＜試料２５、試料２６＞
　準備工程において、ＴｉＣｒＣＮ粉末（主結合材粉末）とＴｉ_２ＡｌＣ粉末（副結合材粉末）との混合割合を、焼結体中の第１結合材粒子と第２結合材粒子との割合が、重量基準で試料２５は９２：８、試料２６は７０：３０となるように調節した以外は、試料２３と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。

　＜試料２７＞
　主結合材粉末として、ＴｉＣｒＣＮ粉末に代えて、ＴｉＨｆＣＮ粉末を用いた以外は、試料２６と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。ＴｉＨｆＣＮ粉末は、試料１２と同一の方法で作製した。

　＜試料２８＞
　（準備工程）
　ｃＢＮ粉末（平均粒径：３μｍ）と主結合材粉末と副結合材粉末とを準備した。主結合材粉末は、高温熱処理を用いる方法で作製した。具体的には、ＴｉＯ_２粉末とＮｂ_２Ｏ_５粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、５７．１９：１６．７９：２６．０２の割合で混合し、主結合材用混合粉末を得た。該主結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＮｂＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　該単相化合物をビーズミル（アシザワ・ファインテック社製「ラボスターミニ」（商品名））を用いて粉砕した。具体的には、エタノール溶媒中に該単相化合物及びＺｒＯ_２ビーズを投入して、スラリー濃度２０％のスラリーを作製した。該スラリーをビーズミルに投入して、２．５時間粉砕を行い、平均粒径が０．２μｍのＴｉＮｂＣＮ粉末を得た。

　ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）とＡｌ粉末（ミナルコ社製「ミナルコ９００Ｆ」（商品名））とを混合して結合材粉末を準備した。なお、ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）とＡｌ粉末との混合割合は、結合材粉末中のアルミニウム（Ａｌ）の割合が５重量％となるように調整した。

　（焼結工程）
　得られた混合粉末を、ＷＣ－６％Ｃｏの超硬合金製円盤に接した状態でＴａ製の容器に充填して真空シールし、ベルト型超高圧高温発生装置を用いて、６．５ＧＰａ、１５００℃で１５分間焼結した。これにより、ｃＢＮ焼結体が作製された。
　＜試料２９＞
　焼結温度を１３００度とする以外は試料１と同一の製法及び結合材を用いてｃＢＮ焼結体を作製した。
　＜試料３０＞
　焼結温度を１８００度とする以外は試料１と同一の製法及び結合材を用いてｃＢＮ焼結体を作製した。
　＜試料３１＞
　準備工程において、ＴｉＯ_２粉末とＮｂ_２Ｏ_５粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、６２．１０：１１．４８：２６．４２の割合で混合した以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。
　＜試料３２＞
　準備工程において、ＴｉＯ_２粉末とＮｂ_２Ｏ_５粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、１０．１７：６７．６８：２２．１５の割合で混合した以外は、試料１と同一の製法でｃＢＮ焼結体を作製した。
　＜試料３３＞
　ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）の平均粒径が１．０μｍとなるように粉砕した（粉砕時間１時間）以外は、試料１と同一の製法、組成でｃＢＮ焼結体を作製した。
　＜試料３４＞
　ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）の平均粒径が２．０μｍとなるように粉砕した（粉砕時間０．５時間）以外は、試料１と同一の製法、組成でｃＢＮ焼結体を作製した。
　＜試料３５＞
　ＴｉＮｂＣＮ粉末（主結合材粉末）の平均粒径が０．８μｍとなるように粉砕した（粉砕時間１．２時間）以外は、試料１と同一の製法、組成でｃＢＮ焼結体を作製した。
　＜試料３６＞
　主結合材粉末として、ＴｉＮｂＣＮ粉末に代えて、ＴｉＡｌＣＮ粉末（主結合材粉末）を用いた以外は、試料１と同一の製法、組成でｃＢＮ焼結体を作製した。
　ＴｉＡｌＣＮ粉末は、以下の方法で作製した。ＴｉＯ_２粉末とＡｌ_２Ｏ_３粉末と炭素（Ｃ）粉末とを、重量比で、６４．８９：７．３１：２７．８０で混合し、結合材用混合粉末を得た。該結合材用混合粉末を、窒素雰囲気下、２２５０℃で６０分間熱処理して、ＴｉＡｌＣＮ組成の単相化合物を合成した。

　［評価］
　《ｃＢＮ粒子及び結合相の含有割合》
　試料１～試料３６のｃＢＮ焼結体について、ｃＢＮ粒子及び結合相のそれぞれの含有割合（体積％）を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）を用いて測定した。具体的な測定方法は第１の実施形態に記載されているため、その説明は繰り返さない。結果を表１～表３の「立方晶窒化硼素焼結体」の「ｃＢＮ粒子（体積％）」及び「結合相（体積％）」の欄に示す。

　測定の結果、全ての試料において、ｃＢＮ焼結体中のｃＢＮ粒子及び結合相のそれぞれの含有割合は、ｃＢＮ粉末及び結合相粉末の合計（体積％）（すなわち、混合粉末）におけるｃＢＮ粉末及び結合材粉末のそれぞれの含有割合を維持していることが確認された。

　《第１結合材粒子及び第２結合材粒子の組成、第１金属元素の比率》
　試料１～試料３６のｃＢＮ焼結体について、第１結合材粒子及び第２結合材粒子の組成、並びに、第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれにおける構成元素の含有量（原子数基準）をＴＥＭ－ＥＤＸを用いて測定した。具体的な測定方法は第１の実施形態に記載されているため、その説明は繰り返さない。

　測定の結果、各試料において、第１結合材粒子及び第２結合材粒子とともに、ＴｉＢ_２、ＡｌＮ及びＡｌ_２Ｏ_３が確認された。各試料における第１結合材粒子及び第２結合材粒子の具体的な結合材組成を、それぞれ、表１～表３の「第１結合材粒子」の「組成」欄、及び「第２結合材粒子」の「組成」欄に示す。

　更に、第１結合材粒子及び第２結合材粒子のそれぞれにおいて、チタンの原子数及び第１金属元素の原子数の合計に対する、チタンの原子数の比率（以下、「Ｔｉ比率」ともいう。）及び第１金属元素の原子数の比率（以下、第１結合材粒子中の第１金属元素の原子数の比率を「Ｍ１比率」、第２結合材粒子中の第１金属元素の原子数の比率を「Ｍ２比率」ともいう。）を算出した。結果を、表１～表３の「第１結合材粒子」の「Ｔｉ比率（％）」及び「Ｍ１比率（％）」欄、「第２結合材粒子」の「Ｔｉ比率（％）」及び「Ｍ２比率（％）」欄に示す。

　《第２結合材粒子の平均粒径》
　試料１～試料３６のｃＢＮ焼結体について、第２結合材粒子の平均粒径を測定した。具体的な測定方法は第１の実施形態に記載されているため、その説明は繰り返さない。結果を表１～表３の「第２結合材粒子の平均粒径」欄に示す。

　《切削試験》
　試料１～試料３６のｃＢＮ焼結体を刃先に用いた切削工具（工具型番：ＤＮＧＡ１５０４１２、刃先処理Ｓ０１２２５）を作製した。これを用いて、下記の切削条件下で切削試験を実施した。
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．
送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．
切込み：０．２５ｍｍ
クーラント：ＤＲＹ
切削方法：断続切削
旋盤：ＬＢ４００（オークマ株式会社製）
被削材：焼入鋼（ＳＣｒ４１５浸炭焼入鋼、硬度６０ＨＲＣ、外周部がＶ溝の断続切削）
　上記の切削条件は、高強度焼入鋼の高能率加工に該当する。

　切削距離０．１ｋｍ毎に刃先を観察し、刃先のチッピングの大きさを測定した。刃先のチッピングの大きさは、切削前の刃先稜線の位置を基準とし、主分力方向の欠けの大きさと定義した。刃先のチッピングの大きさが０．１ｍｍ以上となる時点の切削距離を測定した。なお、切削距離が長いほど、切削工具の寿命が長いことを意味する。結果を表１～表３の「距離（ｋｍ）」欄に示す。

　《考察》
　試料１、試料２、試料５～試料２０、試料２３～試料２７、試料２９～試料３５、試料３６のｃＢＮ焼結体は実施例に該当する。これらの試料のｃＢＮは、工具の材料として用いた場合に、高強度焼入鋼の高能率加工においても、優れた工具寿命を示すことが確認された。

　試料３のｃＢＮ焼結体は、第２結合材粒子の平均粒径が０．１μｍであり、比較例に該当する。試料３のｃＢＮ焼結体は、工具の材料として用いた場合に、工具寿命が上記の実施例よりも短かった。

　試料４のｃＢＮ焼結体は、第２結合材粒子における第１金属元素の原子数の比率が２％であり、比較例に該当する。試料４のｃＢＮ焼結体は、工具の材料として用いた場合に、工具寿命が上記の実施例よりも短かった。

　試料２１のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子の含有割合が８５体積％であり、比較例に該当する。試料２１のｃＢＮ焼結体は、工具の材料として用いた場合に、工具寿命が上記の実施例よりも短かった。

　試料２２のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子の含有割合が１５体積％であり、比較例に該当する。試料２２のｃＢＮ焼結体は、工具の材料として用いた場合に、工具寿命が上記の実施例よりも短かった。

　試料２８のｃＢＮ焼結体は、第１結合材粒子を含まず、比較例に該当する。試料２８のｃＢＮ焼結体は、工具の材料として用いた場合に、工具寿命が上記の実施例よりも短かった。

　試料３４のｃＢＮ焼結体は、第２結合材粒子の平均粒径が２．０μｍであり、比較例に該当する。試料３４のｃＢＮ焼結体は、工具の材料として用いた場合に、工具寿命が上記の実施例よりも短かった。

　以上のように本開示の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

　２０体積％以上８０体積％以下の立方晶窒化硼素粒子と、２０体積％以上８０体積％以下の結合相と、を備える立方晶窒化硼素焼結体であって、
　前記結合相は、第１結合材粒子と、第２結合材粒子とを含み、
　前記第１結合材粒子及び前記第２結合材粒子のそれぞれは、チタンと、ジルコニウム、ハフニウム、周期律表の第５族元素、第６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１金属元素と、窒素及び炭素の一方又は両方と、からなる１種の化合物を含み、
　前記第１結合材粒子において、前記チタンの原子数及び前記第１金属元素の原子数の合計に対する、前記第１金属元素の原子数の比率は０．０１％以上１０％未満であり、
　前記第２結合材粒子において、前記チタンの原子数及び前記第１金属元素の原子数の合計に対する、前記第１金属元素の原子数の比率は１０％以上８０％以下であり、
　前記第２結合材粒子は、平均粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
　前記第２結合材粒子は、平均粒径が０．２５μｍ以上０．７μｍ以下である、請求項１に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
　前記第１結合材粒子及び前記第２結合材粒子の合計質量に対する、前記第１結合材粒子の質量の比率は１０％以上９５％以下である、請求項１又は請求項２に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
　前記第１結合材粒子及び前記第２結合材粒子の合計質量に対する、前記第１結合材粒子の質量の比率は５０％以上８０％以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
　前記第１金属元素は、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素からなる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
　前記第１金属元素は、ジルコニウム及びニオブの一方又は両方からなる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
　前記立方晶窒化硼素粒子の含有率は、３５体積％以上７５体積％以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体。