JPH02204375A - Fiber reinforced ceramics - Google Patents
Fiber reinforced ceramicsInfo
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- JPH02204375A JPH02204375A JP1022995A JP2299589A JPH02204375A JP H02204375 A JPH02204375 A JP H02204375A JP 1022995 A JP1022995 A JP 1022995A JP 2299589 A JP2299589 A JP 2299589A JP H02204375 A JPH02204375 A JP H02204375A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、SiCウィスカ(whisker)により強
化した酸窒化珪素(Si2N2O)を主成分とする繊維
強化セラミックスに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to fiber-reinforced ceramics mainly composed of silicon oxynitride (Si2N2O) reinforced with SiC whiskers.
[従来の技術]
近年、切削工具、摺動部材、セラミックバルブ等の自動
車エンジン部材、ガスタービンロータ等の熱機関部材な
どに使用する高強度、高靭性でかつ耐摩耗性、耐欠損性
、耐酸化性、耐熱性に優れたセラミックス材料が求めら
れている。[Prior art] In recent years, high strength, high toughness, wear resistance, chipping resistance, and acid resistance are being used in cutting tools, sliding members, automobile engine parts such as ceramic valves, and heat engine parts such as gas turbine rotors. There is a need for ceramic materials with excellent chemical resistance and heat resistance.
耐酸化性、耐熱性に優れるセラミックス材料の1つとし
て、特開昭63−176369号、特開昭63−129
067号、特開昭62−223066号、特開昭59−
169981号及び特開昭54−123110号の公報
に記載されている酸窒化珪素が知られている。As one of the ceramic materials with excellent oxidation resistance and heat resistance, JP-A-63-176369 and JP-A-63-129
No. 067, JP-A-62-223066, JP-A-59-
Silicon oxynitrides described in Japanese Patent Laid-Open No. 169981 and Japanese Patent Application Laid-open No. 123110/1988 are known.
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、上記従来の酸窒化珪素焼結体は、耐熱性、耐酸
化性に優れているが、各種構造部材に用いるには、強度
、靭性、硬度といった機械的特性が不十分である。例え
ば、強度に関して、特開昭63−176369号のよう
に窒化珪素と酸化珪素の混合物からなるつめ粉中で焼結
する方法や、特開昭54−123110号のように、5
i3Na−5iO2SiCからなる焼結体もあるが、抗
折強度で40〜60 k g/mm”程度であり、上述
した用途に使用するには未だ十分な強度とはいい難い。[Problems to be Solved by the Invention] However, although the conventional silicon oxynitride sintered body has excellent heat resistance and oxidation resistance, it is difficult to use it for various structural members due to its mechanical strength, toughness, and hardness. characteristics are insufficient. For example, regarding strength, there is a method of sintering in nail powder made of a mixture of silicon nitride and silicon oxide as in JP-A-63-176369, and
Although there is a sintered body made of i3Na-5iO2SiC, its bending strength is about 40 to 60 kg/mm'', which is still not sufficient for use in the above-mentioned applications.
こうした課題に対処するための手法として、SICウィ
スカのi兵加によって、アルミナ(AQ203)、ムラ
イト<3AQ203・2SiCh)等の靭性を向上させ
ることは既に知られていることであるが、SiCウィス
カの添加は必ずしもセラミックスの靭性を上昇させるも
のではない。例えば、下記文献にみられるように本願と
組成の似ている5L3N4にSiCウィスカを添加して
も、靭性の向上が若干ある程度か、もしくは、逆に低下
する場合もある。As a method to deal with these issues, it is already known that the toughness of alumina (AQ203), mullite <3AQ203・2SiCh), etc. can be improved by i-addition of SIC whiskers. Addition does not necessarily increase the toughness of ceramics. For example, as seen in the following document, even if SiC whiskers are added to 5L3N4, which has a similar composition to that of the present invention, the toughness may only be improved to a certain degree, or may even be reduced.
〈文献〉 第25回窯業基礎討論会講演要旨集。<Literature> Collection of lecture abstracts of the 25th Ceramics Industry Basics Conference.
2A15 (1987) 第7回高温材料基礎討論会講演要旨集。2A15 (1987) Collection of abstracts from the 7th High Temperature Materials Basics Conference.
25〜29 (1987)
Arn、CCra、m、Sac、Bul 1゜66 (
2)、330−333
本願発明者らは、このような事情に鑑みて、各種の実験
を行った結果、SiCウィスカの添加量や焼結助剤を工
夫することにより靭性をある程度向上させた繊維強化セ
ラミックスを提供している(特願昭63−127687
号)6
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、先の
発明の焼結助剤を改良することにより、−層、耐熱性や
耐酸化性だけでなく、強度、靭性及び硬度等の機械的特
性に優れたm維強化セラミックスを提供することを目的
とする。25-29 (1987) Arn, CCra, m, Sac, Bul 1°66 (
2), 330-333 In view of the above circumstances, the inventors of the present application have conducted various experiments and have developed a fiber whose toughness has been improved to some extent by modifying the amount of SiC whiskers added and the sintering aid. We provide reinforced ceramics (Patent application 127687/1987)
No.) 6 The present invention was made in view of the above circumstances, and by improving the sintering aid of the previous invention, it improves not only the strength, toughness and hardness of the layer, but also the heat resistance and oxidation resistance. The purpose of the present invention is to provide m-fiber-reinforced ceramics with excellent mechanical properties.
[課題を解決するための手段]
本発明は、上記課題を解決するために次の手段を採用し
た。[Means for Solving the Problems] The present invention employs the following means to solve the above problems.
即ち、本願の発明の第1の要旨は、
SiCウィスカを含むSiCと、
八〇、Sc、Y及び希土類元素の酸化物の中から選ばれ
た1種又は2種以上からなる第1の焼結助剤と、
周期表VA、¥IA族に属する金属元素の酸化物の中か
ら選ばれた1種又は2種以上からなる第2の焼結助剤と
残部、酸窒化珪素もしくは、窒化珪素と酸化珪素から成
る酸窒化珪素生成成分もしくは、両者の混合物とで出発
原料を形成し、焼成する繊維強化セラミックスであって
、
上記各成分の組成として、SiCを5〜50重量%で、
そのうちSiCウィスカを少なくとも全主成分の5重量
%以上に調製するとともに、上記第1の焼結助剤を0.
1〜25重量%に、第2の焼結助剤を0.05〜5重量
%に調製したことを特徴とする。That is, the first gist of the invention of the present application is: a first sintered material comprising: SiC containing SiC whiskers; and one or more oxides selected from oxides of 80, Sc, Y, and rare earth elements. an auxiliary agent, a second sintering agent consisting of one or more oxides of metal elements belonging to groups VA and IA of the periodic table, and the remainder, silicon oxynitride or silicon nitride. A fiber-reinforced ceramic in which a starting material is formed with a silicon oxynitride-forming component consisting of silicon oxide or a mixture of the two and fired, the composition of each of the above components being 5 to 50% by weight of SiC,
Among them, SiC whiskers are prepared to account for at least 5% by weight or more of the total main components, and the first sintering aid is adjusted to 0.0% by weight.
It is characterized in that the amount of the second sintering aid is 0.05 to 5% by weight.
ここで、SiCウィスカとしては、通常市販されている
ものを使用することができ、その代表的形状は、平均直
径0.2〜5um、平均長さ2〜200μmである。特
に、AQ、 Ca、 Mg、 Ni、Fe、Co、
Mn、Cr等のカチオン不純物が少なく、くびれ、枝分
れ1面欠陥等の少ないひげ状結晶であると好ましい。ま
た、このSiCウィスカ表面にBN、 カーボン等のコ
ーティングが施してあってもよい。Here, commercially available SiC whiskers can be used, and their typical shape is an average diameter of 0.2 to 5 um and an average length of 2 to 200 um. In particular, AQ, Ca, Mg, Ni, Fe, Co,
It is preferable that the crystal be a whisker-like crystal with less cationic impurities such as Mn and Cr, and less constrictions, branching, and single-plane defects. Furthermore, the surface of this SiC whisker may be coated with BN, carbon, or the like.
本発明は、このSiCウィスカが全主成分の5重量%よ
り少ないと、十分な強度、靭性を示さない。また、Si
Cウィスカを含むSiCが5重量%より少ないと、焼結
時に酸窒化珪素の分解を抑えることができないと共に、
SiCウィスカによる強度、靭性の向上もない。一方、
SiCが50重量%を越えると焼結性が悪くなり1.所
望の、繊維強化セラミックスを得ることができない。S
iCがSiCウィスカのみによって構成され、がっ、そ
の添加量が全土成分の10〜45重量%であると特に強
度、靭性が高く、焼結性も十分で好ましい。In the present invention, if the SiC whiskers are less than 5% by weight of the total main components, sufficient strength and toughness are not exhibited. Also, Si
If the content of SiC containing C whiskers is less than 5% by weight, it is not possible to suppress the decomposition of silicon oxynitride during sintering, and
There is no improvement in strength or toughness due to SiC whiskers. on the other hand,
If SiC exceeds 50% by weight, sinterability deteriorates.1. The desired fiber-reinforced ceramics cannot be obtained. S
It is preferable that the iC is composed only of SiC whiskers, and the amount thereof added is 10 to 45% by weight of the total component, since the strength and toughness are particularly high, and the sinterability is also sufficient.
本セラミックスには、第1の焼結助剤及び第2の焼結助
剤が添加されている。A first sintering aid and a second sintering aid are added to this ceramic.
まず、第1の焼結助剤は、AQ、Sc、Y及び希土類元
素の酸化物の1種又は2種以上を選択したものからなり
、特に好ましくは、5C203,Y20a、 L a
20a、 Ce 02. N d203. D
y20i。First, the first sintering aid is made of one or more selected oxides of AQ, Sc, Y, and rare earth elements, and is particularly preferably 5C203, Y20a, La
20a, Ce 02. Nd203. D
y20i.
HO203,Yb20:+の化合物群から選択すればよ
い。その添加量は、0.1重量%より少ないと、焼結性
が悪くなり、所望の繊維強化セラミックスを得ることが
できないことから、0. 1重量%以上含有されている
ことが必要であり、特にその添加量が、0.5〜10重
量%であると、強度が高く、耐熱性、耐酸化性にも優れ
て好ましい。It may be selected from the compound group of HO203, Yb20:+. If the amount added is less than 0.1% by weight, sinterability will deteriorate and the desired fiber-reinforced ceramics cannot be obtained. It is necessary that the content is 1% by weight or more, and it is particularly preferable that the amount added is 0.5 to 10% by weight because it has high strength and excellent heat resistance and oxidation resistance.
なお、酸化物としてA Q 203を選択した場合には
、得られた焼結体の酸窒化珪素中にAs2O3の一部又
は全部が固溶してS l 2−XA Q X O+。X
N2−X(O”−サイアコン、X≦0.2)となってい
ても差し支えない。Note that when A Q 203 is selected as the oxide, part or all of As2O3 is dissolved in silicon oxynitride of the obtained sintered body to form S l 2-XA Q X O+. X
There is no problem even if N2-X (O”-siacon, X≦0.2).
また、第2の焼結助剤は、周期表VA、VIA族に属す
る金属元素の酸化物の中から選択したものからなり、特
に好ましくは、V2O5,T apo5゜Cr2chの
化合物群から選択すればよい。その添加量は、0,05
重量%より少ないと、その寄与はほとんど無く、一方、
5重量%よりも多いと、例えば、カーボン型と反応し、
種々の化合物を形成し、強度の低下をまねくことから、
0.05〜5重量%が適当であり、特に0.1〜2.0
重量%であると焼結性が良く好ましい。The second sintering aid is selected from oxides of metal elements belonging to Groups VA and VIA of the periodic table, and is particularly preferably selected from the group of compounds V2O5, Tapo5°Cr2ch. good. The amount added is 0.05
If it is less than % by weight, there is almost no contribution; on the other hand,
If it is more than 5% by weight, for example, it will react with carbon type,
Because it forms various compounds and causes a decrease in strength,
0.05 to 5% by weight is suitable, especially 0.1 to 2.0% by weight.
It is preferable that the amount is % by weight because the sinterability is good.
後述するように酸窒化珪素が極めて分解しやすい化合物
であるので、これらの第2の焼結助剤である酸化物は、
−層臓密化を促進すると共に、残留5L3N4等を低減
するために添加される。As described below, silicon oxynitride is a compound that easily decomposes, so these oxides, which are the second sintering aids,
- Added to promote layer densification and reduce residual 5L3N4, etc.
なお、上記第1の焼結助剤と第2の焼結助剤の合計量が
30重量%を越えると、繊維強化セラミックス中のガラ
ス成分が多くなりすぎて、強度。Note that if the total amount of the first sintering aid and the second sintering aid exceeds 30% by weight, the glass component in the fiber-reinforced ceramic will become too large and the strength will deteriorate.
耐熱性、耐酸化性の低下がみられることから、30重量
%以下とする必要がある。Since a decrease in heat resistance and oxidation resistance is observed, the content needs to be 30% by weight or less.
残部は、酸窒化珪素成分から構成される。酸窒化珪素成
分として、酸窒化珪素粉末や、窒化珪素と二酸化珪素の
混合粉末、もしくは、両者の混合粉末を用いることがで
きる。窒化珪素と二酸化珪素の混合比は特に限定しない
が、高特性の繊維強化セラミックスを得るために、モル
比で、5i3Nn:5jo2=1: 1.2〜1.2:
1種度であることが望ましい。The remainder consists of a silicon oxynitride component. As the silicon oxynitride component, a silicon oxynitride powder, a mixed powder of silicon nitride and silicon dioxide, or a mixed powder of both can be used. The mixing ratio of silicon nitride and silicon dioxide is not particularly limited, but in order to obtain fiber-reinforced ceramics with high characteristics, the molar ratio is 5i3Nn:5jo2=1: 1.2 to 1.2:
It is desirable to have a degree of 1 degree.
なお、本発明に用いる酸化物や5i02は初めから粉末
状態である必要はなく、それぞれ金属アルコキシド)容
を夜及びコロイダルシリカ(シリカッ”ル)形態で混合
し、加水分解及び仮焼を経たものを本発明の原料素地と
することも可能である。Note that the oxide and 5i02 used in the present invention do not need to be in powder form from the beginning, but can be prepared by mixing the metal alkoxide (metal alkoxide) and colloidal silica (silica silica) forms, and then hydrolyzing and calcining them. It is also possible to use it as the raw material base of the present invention.
また、上記主成分以外に、特性に影響を与えない程度の
β−513Na、Re2s 1207 (Re:希土類
元素)等を含んでもよいが、より高特性な繊維強化セラ
ミックスであるためには、焼結体のX線回IJTテ、S
12N20. S i C以外(7)化合物c7)
最強ピークの積分強度が、S 12NpOの最強ピーク
((200)もしくは(l l I) )の積分強度に
対して1/2以下であることが望ましい。In addition to the above main components, β-513Na, Re2s 1207 (Re: rare earth element), etc. may be included to an extent that does not affect the properties, but in order to obtain fiber-reinforced ceramics with higher properties, it is necessary to Body X-ray circuit IJT Te, S
12N20. Other than S i C (7) Compound c7)
It is desirable that the integrated intensity of the strongest peak is 1/2 or less of the integrated intensity of the strongest peak ((200) or (l l I)) of S 12NpO.
次に上記組成からなる繊維強化セラミックスの製法を概
説すると、まず上述した各種成分を選定・混合し、その
後に、例えば公知のホットプレス(HP )法、ガス圧
焼結(GPS)法、熱間等方静水圧(E−IIP)法等
による焼成工程を行う。ここで、いずれの焼結法におい
ても、非酸化性雰囲気中とすることが必要であり、N2
雰囲気の場合には、N2分圧を1気圧以上の非酸化性雰
囲気とし、1600〜2000℃で焼結を行う。好まし
くは、1気圧以上のN2雰囲気中で行う。最も望ましい
焼成工程は、1気圧以上のN2雰囲気中にて、HP法に
より、焼結することである。このように1気圧以上のN
2雰囲気中で行うのは、酸窒化珪素は後述するように極
めて分解しやすく、分解抑制にはN2分圧が1気圧以上
の方が望ましいからである。Next, to outline the manufacturing method of fiber-reinforced ceramics having the above composition, first, the various components mentioned above are selected and mixed, and then, for example, the well-known hot press (HP) method, gas pressure sintering (GPS) method, hot A firing process is performed using an isostatic hydrostatic pressure (E-IIP) method or the like. In any sintering method, it is necessary to use a non-oxidizing atmosphere, and N2
In the case of the atmosphere, sintering is performed at 1600 to 2000° C. in a non-oxidizing atmosphere with a N2 partial pressure of 1 atm or more. Preferably, it is carried out in a N2 atmosphere of 1 atm or more. The most desirable sintering process is sintering by the HP method in a N2 atmosphere of 1 atm or higher. In this way, N of 1 atm or more
The reason why this is carried out in a 2 atmosphere is that silicon oxynitride is extremely easily decomposed as described later, and it is preferable for the N2 partial pressure to be 1 atm or more in order to suppress decomposition.
したがって、N2により酸窒化珪素の分解抑制を効果的
にするには、N2分圧は、焼成温度が高いほど、また、
前述の各種酸化物の添加量が少ないほど、高くする必要
がある。Therefore, in order to effectively suppress the decomposition of silicon oxynitride by N2, the N2 partial pressure should be adjusted as the firing temperature increases and
The smaller the amount of the various oxides mentioned above, the higher the amount needs to be.
また、焼結温度を上述のように設定するのが好ましいの
は、1600℃以下では、十分wI密な繊維強化セラミ
ックスを得ることはできないからであり、また、200
0℃を越える場合には、酸窒化珪素の分解抑制が極めて
困難になるからである。Furthermore, it is preferable to set the sintering temperature as described above because it is not possible to obtain fiber-reinforced ceramics with sufficient wI density at temperatures below 1600°C;
This is because if the temperature exceeds 0° C., it becomes extremely difficult to suppress the decomposition of silicon oxynitride.
[作用・効果コ
本発明に用いられる各種添加物及び焼結条件は、以下の
ように作用すると考えられる。[Functions and Effects] The various additives and sintering conditions used in the present invention are thought to function as follows.
酸窒化珪素成分として窒化珪素と二酸化珪素を用いた場
合、両者の化学反応式は■の如く示される。When silicon nitride and silicon dioxide are used as silicon oxynitride components, the chemical reaction formula between the two is shown as shown in (3).
S 1aNa+s i 02→2SjaN20 ・・
・■■の反応は固相ではほとんど進行しない。ここで、
八〇、Sc、Y及び希土類元素の中から選ばれた1種又
は2種以上の酸化物からなる第1の焼結助剤は、二酸化
珪素とともに液相を生じさせ、■の反応を促進させると
共に生成した5i2N20の焼結を促進する。このとき
、予め種結晶として812N20を添加しておくと■の
反応は一層速くなる。S 1aNa+s i 02→2SjaN20...
・The reaction of ■■ hardly progresses in the solid phase. here,
80. The first sintering aid consisting of one or more oxides selected from Sc, Y, and rare earth elements generates a liquid phase together with silicon dioxide and promotes the reaction (2). It also promotes sintering of 5i2N20 produced. At this time, if 812N20 is added in advance as a seed crystal, the reaction (2) becomes even faster.
また、周朋衷VA、VIA族に属する金属元素の酸化物
の中から選ばれた第2の焼結助剤は、Si3N4への酸
素供給剤として働いていると考えられ、■の反応を促進
する。これは、これらの金属元素の価数が極めて変化し
やすいためである。すなわち、この第2の焼結助剤の添
加により、残留543N4等を低減して、焼結体を一層
緻密化することができる。In addition, the second sintering aid selected from oxides of metal elements belonging to the VA and VIA groups is thought to work as an oxygen supply agent to Si3N4, promoting the reaction (2). do. This is because the valence of these metal elements is extremely variable. That is, by adding this second sintering aid, residual 543N4 and the like can be reduced, and the sintered body can be made more dense.
■の反応はこれらの添加物の存在下で1600℃以上で
急激に進行する。そして1700℃を越えると今度は、
■の反応式によって急激に分解する。The reaction (2) rapidly proceeds at 1600°C or higher in the presence of these additives. Then, when the temperature exceeds 1700℃,
Rapidly decomposes according to reaction formula (2).
3Sj2N20→S i3N4+3S i O+N2
・・・■焼成工程において、カーボン製の鞘や型を用
いた場合、5iCe添加することにより、■の分解を抑
制することができる。これは分解によって生じたSiO
が反応活性なため、周囲のカーボンと反応し、緻密化の
障害となるSiCを焼結体外周部に生成しやすいので、
予めSiCを添加しておくことでこのSiOとCの反応
が抑制されるため■の分解を抑制するものと考えられる
。このSiCの分解抑制作用をSiCウィスカを含むS
iCにより行わせて徹密体を形成するとともに、本発明
の構成相のもとにおいでは、SiCウィスカ自体による
素材の強化作用が効果的に発揮され、臓維強化セラミッ
クスに高い強度と靭性を具備させることができる。3Sj2N20→S i3N4+3S i O+N2
...■ When a carbon sheath or mold is used in the firing process, the decomposition of ■ can be suppressed by adding 5iCe. This is SiO produced by decomposition.
Because it is reactive, it reacts with surrounding carbon and tends to generate SiC on the outer periphery of the sintered body, which is an obstacle to densification.
It is thought that adding SiC in advance suppresses the reaction between SiO and C, thereby suppressing the decomposition of (2). This effect of suppressing the decomposition of SiC can be achieved by using SiC containing SiC whiskers.
In addition to forming a dense body through iC, under the constituent phase of the present invention, the strengthening effect of the material by the SiC whisker itself is effectively exhibited, providing high strength and toughness to the organ-reinforced ceramics. can be done.
なお、焼成工程における1気圧以上のN2が■の分解を
抑制することは、■式から明らかである。It is clear from equation (2) that N2 at a pressure of 1 atm or higher in the firing process suppresses the decomposition of (2).
したがって、本発明の構成によって、高強度。Therefore, the structure of the present invention provides high strength.
高靭性で、かつ耐摩耗性、耐欠損性、耐酸化性、耐熱性
に優れたセラミックス材料を提供することを可能とした
。This made it possible to provide a ceramic material that is highly tough and has excellent wear resistance, chipping resistance, oxidation resistance, and heat resistance.
[実施例] 本発明の実施例について説明する。[Example] Examples of the present invention will be described.
以下に示す各原料を第1表に示す割合で配合し、ボール
ミルを用いエタノール中で16時間均一に分散混合した
後、乾燥し、造粒して素地粉末とした。The raw materials shown below were blended in the proportions shown in Table 1, uniformly dispersed and mixed in ethanol for 16 hours using a ball mill, dried, and granulated to obtain a base powder.
く原料〉 (1)酸窒化珪素成分 ■ 5i3Nz:平均粒径0. 6ttm。raw materials> (1) Silicon oxynitride component ■ 5i3Nz: Average particle size 0. 6ttm.
純度98%、α率90% ■ SiO2:平均粒径15nm。Purity 98%, alpha rate 90% ■ SiO2: average particle size 15 nm.
純度99.9% ■ 5i2N20:平均粒径1μm。Purity 99.9% ■ 5i2N20: Average particle size 1 μm.
純度95%
(2)第Iの焼結助剤
AC!、Sc、Y及び希土類元素の酸化物:平均粒径2
μm以下
(3)第2の焼結助剤
周期表VA、VIA族の金属元素の酸化物:平均粒径2
μm以下
(4)SiC
■ SiC粉末:平均粒径1. 6μm。Purity 95% (2) First sintering aid AC! , Sc, Y and rare earth element oxides: average particle size 2
Less than μm (3) Second sintering aid Oxide of metal element in groups VA and VIA of the periodic table: Average particle size 2
Less than μm (4) SiC ■ SiC powder: average particle size 1. 6 μm.
純度96%
■ SiCウィスカ:平均直径0.6μm長さ10〜8
0um
この素地粉末を、第1表に示す温度、圧力1時間、雰囲
気、N2分圧でホットプレスにより焼結し、4mmX3
rr)mX40mmの寸法に加工して試料とした。Purity 96% ■ SiC whisker: average diameter 0.6 μm length 10-8
0um This base powder was sintered by hot pressing at the temperature and pressure shown in Table 1 for 1 hour in an atmosphere and N2 partial pressure to form a 4mm x 3
rr) The sample was processed into a size of 40 mm x 40 mm.
その後、試料について、室温及び1000℃における曲
げ強度(JIS−R1601に基づく抗折強度)、@壊
靭性(インデンティションマイクロフラクチャー法、荷
重10kg)、 ビッカース硬度(荷重10Kg)を
測定した。また、試料中の結晶相をX線回折を用いて同
定し、その結果を上記各試験結果とともに第2表に記し
た。Thereafter, bending strength (flexural strength based on JIS-R1601), fracture toughness (indentation microfracture method, load 10 kg), and Vickers hardness (load 10 kg) were measured for the sample at room temperature and at 1000°C. In addition, the crystal phase in the sample was identified using X-ray diffraction, and the results are listed in Table 2 together with the above test results.
なお、電子顕微鏡による試料観察、X線回折の結果より
、SiCウィスカは他の成分と化学的に反応することな
く、試料にウィスカ形状で分散。Furthermore, the results of sample observation using an electron microscope and X-ray diffraction revealed that SiC whiskers were dispersed in the sample in the form of whiskers without chemically reacting with other components.
残留していることが確認された。It was confirmed that it remained.
第1表及び第2衷から次のことが分かった。The following was found from Tables 1 and 2.
■ 試料No、13.14のように、第1の焼結助剤、
第2の焼結助剤及びSiCウィスカを含むSiCを含有
しないと緻密化しない。■ As in sample No. 13.14, the first sintering aid,
Unless the second sintering aid and SiC containing SiC whiskers are included, densification will not occur.
■ 焼結助剤を添加しても、SiCウィスカを使用しな
い場合には、試料No、15のように5i2N20成分
が分解揮発するために、焼結できないか、試料No、1
6のように低温で焼結しても機械的強度の低いものしか
得られない。■ Even if a sintering aid is added, if SiC whiskers are not used, the 5i2N20 component decomposes and volatilizes as shown in sample No. 15, so sintering may not be possible, or sample No. 1
Even if it is sintered at a low temperature like No. 6, only a product with low mechanical strength can be obtained.
■ 試料No、17のように、SiCウィスカを含むS
iCが5重量%より少ないと、5i2N20の分解揮発
を抑制することができない。■ S containing SiC whiskers, such as sample No. 17
When iC is less than 5% by weight, decomposition and volatilization of 5i2N20 cannot be suppressed.
■ 試料No、18のように、SiCウィスカを含むS
iCが40重量%より多く添加されている場合には、第
2の焼結助剤が添加されていないと緻密化できない。す
なわち、第2の焼結助剤の添加により、焼結性が向上し
、SiCウィスカが40重量%以上添加されていても緻
密化できる。■ Like sample No. 18, S containing SiC whiskers
When more than 40% by weight of iC is added, densification cannot be achieved unless the second sintering aid is added. That is, the addition of the second sintering aid improves the sinterability and allows densification even when SiC whiskers are added in an amount of 40% by weight or more.
■ 試料No、19のように、酸窒化珪素成分とSiC
ウィスカを含むSiCだけでは緻密化できない。■ Like sample No. 19, silicon oxynitride component and SiC
SiC containing whiskers alone cannot be densified.
■ 試料No、20のように、焼結助剤の添加量が1重
量%より少ない場合には、第1の焼結助剤だけではm密
化できない。(2) When the amount of the sintering aid added is less than 1% by weight, as in sample No. 20, m-density cannot be achieved using only the first sintering aid.
■ 試料No、21のように、焼結助剤が30重量%以
上添加されている場合には、熱間強度が低下する。(2) When the sintering aid is added in an amount of 30% by weight or more, as in sample No. 21, the hot strength decreases.
■ 試料No、22のように、SiCウィスカが全体の
5重量%以上添加されていない場合には、十分な靭性を
示さない。(2) If SiC whiskers are not added in an amount of 5% by weight or more of the total weight, as in sample No. 22, sufficient toughness is not exhibited.
■ また、第2の焼結助剤を加えた場合であっても、試
料No、23のように第2の焼結助剤の量が多すぎる場
合には、機械的強度が小さくなり、試料No、24のよ
うに第1及び第2の焼結助剤の総量が30重量%を超え
ると熱間強度が低下する。さらに試料No、25.26
のように、焼結助剤の量が少ないと分解揮発する。■Also, even if the second sintering aid is added, if the amount of the second sintering aid is too large as in sample No. 23, the mechanical strength will decrease and the sample When the total amount of the first and second sintering aids exceeds 30% by weight, as in No. 24, the hot strength decreases. Furthermore, sample No. 25.26
If the amount of sintering aid is small, it will decompose and volatilize.
[相] 試料No、27のように、焼結温度が低い場合
には緻密化せず、試料No、28のように焼結温度が高
すぎる場合には、分解揮発する。[Phase] When the sintering temperature is low, as in sample No. 27, it is not densified, and when the sintering temperature is too high, as in sample No. 28, it decomposes and volatilizes.
Claims (1)
た1種又は2種以上からなる第1の焼結助剤と、 周期表VA,VIA族に属する金属元素の酸化物の中から
選ばれた1種又は2種以上からなる第2の焼結助剤と 残部、酸窒化珪素もしくは、窒化珪素と酸化珪素から成
る酸窒化珪素生成成分もしくは、両者の混合物とで出発
原料を形成し、焼成する繊維強化セラミックスであって
、 上記各成分の組成として、SiCを5〜50重量%で、
そのうちSiCウイスカを少なくとも全主成分の5重量
%以上に調製するとともに、上記第1の焼結助剤を0.
1〜25重量%に、第2の焼結助剤を0.05〜5重量
%に調製したことを特徴とする繊維強化セラミックス。[Scope of Claims] 1. SiC containing SiC whiskers; a first sintering aid made of one or more selected from oxides of Al, Sc, Y, and rare earth elements; and a periodic table. A second sintering aid consisting of one or more oxides of metal elements belonging to groups VA and VIA, and the remainder, silicon oxynitride or silicon oxynitride consisting of silicon nitride and silicon oxide. Fiber-reinforced ceramics in which a starting material is formed from a product component or a mixture of the two and fired, the composition of each component being 5 to 50% by weight of SiC;
Among them, SiC whiskers are prepared to account for at least 5% by weight or more of the total main components, and the first sintering aid is adjusted to 0.0% by weight.
A fiber-reinforced ceramic characterized in that the content of the second sintering aid is 1 to 25% by weight, and the second sintering aid is 0.05 to 5% by weight.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1022995A JP2524635B2 (en) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | Fiber reinforced ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1022995A JP2524635B2 (en) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | Fiber reinforced ceramics |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7281883A Division JP2802250B2 (en) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | Fiber reinforced ceramics |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02204375A true JPH02204375A (en) | 1990-08-14 |
JP2524635B2 JP2524635B2 (en) | 1996-08-14 |
Family
ID=12098109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1022995A Expired - Lifetime JP2524635B2 (en) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | Fiber reinforced ceramics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2524635B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112851357A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 中核北方核燃料元件有限公司 | Preparation method of end plug of SiC composite material cladding tube |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6428283A (en) * | 1987-03-16 | 1989-01-30 | Hitachi Ltd | Sintered composite ceramic material and production thereof |
-
1989
- 1989-02-01 JP JP1022995A patent/JP2524635B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6428283A (en) * | 1987-03-16 | 1989-01-30 | Hitachi Ltd | Sintered composite ceramic material and production thereof |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112851357A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 中核北方核燃料元件有限公司 | Preparation method of end plug of SiC composite material cladding tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2524635B2 (en) | 1996-08-14 |
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