JPH03502569A - 粉末法で製造されたセラミック成形体およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 粉末法で製造されたセラミック成形体 セラミックマトリックスによる単一および多相の成形体は機械および装置構造に おける耐熱性および耐摩耗性構成部材としてますます多く使用されている。この ような素地体はプレスおよび焼結によるクラシック・セラミック法（すなわち、 粉末法）を経て製造されるかまたはこれらはガス状または液状相を持つ金属前駆 体の反応により製造される（例えば“Ｒｅａｃｔｉｏｎ　−Ｆｏｒｗ＋ｅｄ　　 Ｃｅｒａｍｉｃｓ”、　Ａｍ、　　Ｃｅｒａｔｘ、　　Ｓｏｃ、　　Ｂｕｌｌ、 　５７　（１９８８）３５６を見よ）。これらのいわゆる反応結合セラミックは これまで全くもっばらＳｉ３Ｎ４　　（ＲＢＳＮ）３よび　ＳｉＣ（ＲＢＳＣ） に限られて来た。特に多相のセラミックを製造するもう１つの手段は多孔性セラ ミック体の金属またはセラミック相による浸透である（例えば、″）Ｊｅｌｔ　 Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ａｐｐｒｏａｃｈｔｏ　　Ｃｅｒａ＋ｍｉｃ　　Ｃ ｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”　、　Ｊ、　　Ａｍ、　　Ｃｅｒａｔｘ、　　Ｓｏｃ。

７１　（１９８８）Ｃ−９６を見よ）。さらに新種の方法においてはガスと金属 熔融物との反応で生じ、多孔性セラミック前駆体への１面または多面のアプロー チを持つセラミック相により多孔性セラミック体を成長させる（例えば、′Ｆｏ ｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌａｎｘｉｄｅ　ＣｅｒａｍｉｃＣｏｅ＋ｐｏｓｉｔｅ 　　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ’　、　Ｊ、　　Ｍａｔｅｒ、　　Ｒｅｓ　１　（１９ ８６）８１を見よ）。

すべてのこれらのセラミック類およびその製造方法は以下記載する本発明では全 くないかまたは僅かな程度あ乙にすぎない特性的欠陥を持っている。クランツク に製造されたセラミックないしはセラミック複合材料の決定的な欠陥は生素地体 および最終製品の間に現われる高い直線的な収縮にある。すなわち、これは通常 １５〜２５％である。この典型的収縮は成形品の形状および寸法安定性を疑わし くし、ワレの生成および他の品質低下不良に到らしめる。セラミックマトリック スの収縮は特にまた、繊維、薄片およびホイスカーのような補強成分のまたは他 の、共に収縮しない成分の保存の際にその組織結合に不利の効果を働く。この収 縮差の結実現われる高い応力は殆ど常に有害なひびを引き起す。さらに特にクラ ンツクに製造される酸化セラミンクの独特の欠点はガラス状の粒界相を生成する ことＩこある。このことは確かに焼結ないしは緻密化を加速するが機械的高温特 性を著しく阻害する。

反応結合セラミック、とりわけＳｉ３Ｎ４　（ＲＢＳＮ）およびＳｉＣおよびま たランキシド（Ｌａｎｗｉｄｅ）法を経て製造されるセラミ・ツク（とりわけ、 ＡＱ２ｏ３およびＡ　Ｉ　Ｎ）でも全く収縮がないかまたは僅かな収縮を持つに すぎないが、その製造経過はたびたび何週間かの反応期間Ｃ；より損れやすい。

さらにＲＢＳＮ−類のセラミックの欠点は、まれに理論的密度の８５％より多い 成形体だけを達成できるという事実にある。このことは多孔性の減少と共にます ます減少する窒素拡散に帰すことができる。

このような少くない密度は経験によれば悪い機械的特性の結果になる（Ｒｅｖｉ ｅｗ：　　Ｒｅａｃｔｉｏｎ　−ＢｏｎｄｅｄＳｉｌｉｃｏｎ　　Ｎ１ｔｒｉｄ ｅ：　　ｉｔｓ　　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ”、　 Ｊ、　　Ｍａｒｔｅｒ、　　Ｓｃｉ、　、　　ｌ　４　（１９７９）　１０１７ ）、溶融反応およびそれと結合する多孔性のセラミック前駆体の成長によるＡ（ １２０３およびＡＩＮをベースとするセラミック複合材料の製造はとりわけ最近 公開されｔ；ヨーロッパ特許出願第０１５５８３１号、第０１６９０６７号、第 ０１９３２９２号および第０２３４７０４号に記載されている。またこの場合に も該反応は非常に遅い。其の他素地体の寸法管理は大きい出費と結び付く。

従って本発明の課題は、公知の成形体の上述した欠点を有していないかまｔ；は 著しく少ない程度で有するセラミック成形体を開発することである。

前記課題は、酸化アルミニウムおよび／または窒化アルミニウムおよび／または アルミニウムオキシニトリドからの相に組込まれている少なくとも分散無機質成 分からなる、粉末法により製造されたセラミック成形体において、これが ａ）　生素地体状態に対して±ｌＯ％より少い長さ変化を有し、 ｂ）　　１５％より少い多孔性を持ち、Ｃ）　ガラス相不含の粒界を持ちかつ分 散無機質成分のほかに合金元素Ｍ　ｇ　％Ｓ　＋　ｓ　Ｚ　ｎ　＊　Ｐ　ｂ　、 Ｎ　ａ　％Ｌ１、Ｓｅの１以上を有することができるアルミニウム粉末少なくと もＩＯ容容量管含有する生素地体から焼結により得られ、該アルミニウム粉末は 焼結処理の後一部ま！；は完全にＡ　１１２０３および／またはＡＩＮおよび／ またはアルミニウムオキシドニトリドに反応し、その際その中に分散された無機 質成分の形態は焼結過程により変化しないことを特徴とする粉末法で製造される セラミック成形体により解決される。

本発明の最初の実施態様によればセラミック成形体の分散無機質成分はおもにま ｔ；は完全に粉末−１薄片−まＩ；は／および針状粒子の形のＡｌ２２０３およ び／またはＡＴＮからなる。

さらに有利な実施態様によれば成形体の分散相は繊維、ホイスカーまたは薄片の 形のムライト、Ｓ　ｉ　Ｃ＊Ｂ４Ｃ，ＴｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４またはそれからの合金 を含み、その際全量は成形体に対して５〜５０容量％である。該分散相はこの場 合前述の繊維、ホイスカーまたは薄片だけからなるかまたは上に記載したＡＱ２ ｏ３および／まＩ−はＡＩＮおよび場合により　ＺｒＯ２からの粒子との混合物 であってもよい。

さらに有利な実施態様では該分散無機質成分は炭化物系相ＳｉＣ，Ｂ４Ｃ，Ｔｉ Ｃ，ＷＣ，ＴａＣおよび／または窒化物系相Ｓｉ３Ｎ４および／またはホウ化物 系相ＺｒＢ２およびＴｉＢ２だけの１以上からの粉末粒子からまたは上述のＡＱ ２０３および／まＩ；はＡＩＮの粒子形態との混合物で構成する。

素地体の製造の際に適用するプレス圧および金属アルミニウムに対するＡ　ｆｆ ２０３の割合の適切な選択により、例１に詳細に記載されているように、線形の 収縮または伸びは生素地状態に対して１％より少く減少する。

本発明による成形体は１以上の無機質分散相、有利にはＡ　Ｉ２２０３−粉末を アルミニウム粉末と混合し、その後でプレスし引き続いて温度９００〜１６００ ℃で空気で灼熱することにより製造される。その際金属相はＡ　Ｑ２０３へ同時 反応しながらＡ１２２０３粉末粒子（または他の無機質粒子）を結合する。その 際この反応と結び付く容積膨張はプレス体で存在していた細孔の多くを満し焼結 により引き起された収縮を補う。生素地体対するプレス圧およびＡＩ２粉末に対 するＡＱ２０３の割合（または他の無機質相または相混金物）の適切な選択で生 素地および製品本体の間の容積変化を全く回避することができる。この製品は反 応結合Ｓｉ３Ｎ４に相当して反応結合Ａ（１２０３（ＲＢＡＯ）と言い表わすこ とができる。

プレス−および灼熱条件下の純ＡＱ粉は爆発的に反応するか（超微粉ＡＱの場合 、すなわちく約ｌθμ胃　　・）さもなければ発生するＡＱ２０３粒子間の関係 に影響を与えることなく、酵母入ケーキのようにふくれあがるから本発明による 成形体の生成は驚くべきものである。

すなわち、固い素地体が生じないということが期待された。しかし純ＡＱとＡ１ ２２０３からの粉末組合せは比較的固い、反応結合素地体までになる。場合によ り僅少のＭｇ−１Ｓｉ−およびＺｎ−粉末の量を持つＡＱの本発明により使用さ れる粉末形態はＡｌ２２０３−粉末またはＡＩＮ少なくとも４０容量％と共にな おより密でより固い成形体を生み出す。確かにＬ　　Ｔｈ１ｅｆｓ　（Ａｌｕｍ ｉｎｉｕｍ、　３８　（１９６２）　７０７）　、　Ｓ、　Ｂａ１ｉｃｋｉ（Ｔ ｒａｃｅ　Ｉｎ５ｔ、　ＨｕＬｎ、　　ｌ　Ｏ（１９５８）　２０８）　。

Ｍ、　Ｄｒｏｕｚｙ　　および　Ｃ，Ｍａｓｃａｒｅ　（Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉ ｃａｌＲｅｖｒｅｗｓ　、　１３１　（１９６９）　２５　）、Ｍ、　Ｒ４ｃｈ ａｒｄおよび　Ｒ，Ｅｍｅｒｙ（Ｆｏｎｄｅｒｉｅ　３７３　（１９７７）　３ ８９）の研究からおよび先に述べたＬａｎｘｉｄｅ−Ａｎｍｅｌｄｕｎｇ　　（ ｓ、ｕ、ａ、ＥＰ　　０２３４７０４）から、持にＭｇ、Ｎａ％Ｓ　ｅ％Ｚ　ｎ 、ＭｎおよびＳｉの添加はＡＱ−溶融の酸化を加速することが公知ではあるが、 これらはそれだけ酵母入ケーキのような膨れ上った本体を生み出したのに相違な い。ＺｎＯおよびＭｇＯを約０゜１〜５重量％の量で添加したとしても純ＡＱ− 粉末は固い素地体になった。特にランキンド法の生成品に比べて、金属相は完全 にＡ（１２０３に酸化されるということは驚くべきことである。一つの可能な説 明は、酸素拡散路として使用される本発明による成形体に存在する粒界の高い密 度を挙げる。さらに驚くべきことは、これに対する説明は見出されていないが、 本発明による成形体ではガラス相なしの粒界をＩ！測することができるという事 実である：すなわち、この現象は試験した粒界の少なくとも３０％で観測される 。

焼結は主として空気で温度９００〜１５５０″で全圧０．０５〜０．３ＭＰａで 行う。

生素地体の製造に使用するＡＱ粉末の量はおもに分散無機質成分を有する混合物 に対してｌＯ〜５０容量％である。ＡＱ合金粉末を使用するときは、このものは 上に挙げｊ；合金成分を有するそのままで使用することができるし、または純ア ルミニウムおよび合金元素または焼結条件下その場で合金を生成する合金元素の 化合物の粉末の混合物から構成することができる。特にこの場合に純米合金化Ａ ｌｌ粉末を合金元素の酸化物と共に添加することができ、その際ＭｇＯまたはＭ ｇＡ１２２０４）形＋７）？グ不シウム、５ｉ０２（７）形１７）　Ｓ　ｉおよ びＺｎＯの形のＺｎは合金元素の０．１−１０重量％、有利には０．５〜ｌＯ重 量％に相応する量で使用することができる。従ってＡ＋２合金で金属合金元素の 有利な含有率はＭｇおよび／またはＳｉおよび／またはＭｎおよび／またはＺｎ および／またはＰｂおよび／またはＳｓおよび／まｔ二はＮａおよび／または　 Ｌｉ０．５〜ｌＯ重量％である。Ａ　１２２０３粉末は有利には粒子大きさ１〜 １００μｍ、有利には１０〜３０μｍで出発原料成分として使用される。

出発原料成分は有利にはボールミル、特にアトライターで均一にするかないしは 機械的に合金化し得られた粉末をそれから生素地体に加工する。金属／セラミッ ク粉末混合物からの生素地体はドライプレス、スリップキャスティング、射出成 形または押出成形で製造することができる。粉砕ないしアトライターによる粉砕 は好ましくはアセトンのような成分に対して不活性な液状媒質またはイソプロパ ツールのようなアルコール中で行う。

焼結段階自身は酸素または窒素含有雰囲気中で圧力０．０５〜１０ＭＰａで行う 。有利にはその範囲は０．０８および０．５１Ｐａの間、全く特に有利には範囲 ０．０９およびＯ−１０−１ｌである。

本発明の特別な実施態様によれば焼結処理の後なおホットアイソスタティック再 緻密化をＡｒ％Ｎａ２またはＡｒおよびｏ２からの混合物からの圧力伝達媒質中 で行う（ＨＩ　Ｐ）。

該生素地体は焼結処理のため通常は予熱段階によって本来の焼結温度に加熱する ことができる。だがこの予熱段階も省くことができ生素地体を直接熱い炉に温度 ９００〜１２００℃で導入しこの温度でＡＱ粉末の最小部分の反応まで保ち引き 続いて冷却する。有利にはこの保持時間はＡｌｌ粉末の完全な反応が行われるよ うに調整、する。この目的で９００〜１２００℃での本来の灼熱処理に加えてな お１３００〜１６００℃での再加熱を、アルミニウムの完全な反応を確実にする ため続行する。

本発明によるセラミック成形体はホイスカー、繊維または他の異った無機物質の 補強形態の組込に対してマトリックスとして使用できる。この場合は好ましくは 分散無機質成分およびＡＩ２粉末の混合物に対して繊維、ホイスカーまｊ；は薄 片５〜５０容量％を加える。

これらはこれらの側で再びＡＱ２０３、ムライト、Ｚ「０２　、ＳｉＣ，Ｂ４Ｃ ％ＴｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４　、Ａ　Ｉ　Ｎまたはこれらの物質の合金から構成するこ とができる。

すでに上述のおもな、Ａ　ｍ２ｏ　３およびＡＩＮの形の無機質成分のほかに分 散無機質成分としては炭化物相５ｉＣ１Ｂ４Ｃ，ＴｉＣ％ＷＣ，ＴａＣおよび／ または窒化物損　Ｓｉ３Ｎ４および／またはホウ化物相ＺｒＢ２または　ＴｉＢ ２の１以上からの粉末粒子も使用することができる。

さらに本発明による成形体の物理的特性の改良は液状アルミニウムで完成した成 形体の浸透を行うことで達成される。これと同時になお存在していた細孔はこの 液状のアルミニウムで満され、その結果完全に密な成形体が達成される。

本発明によるセラミック成形体はとくに機械−１装置−および原動機構造におけ る耐熱または耐摩耗性構成部材として、切削工具としてまたは軸受−および充填 構成部材として使用される。

添付図の図形は生素地体の百分率組成および再加熱段階で適用したアイソスタテ ィックプレス圧に依存する生素地状態に比して成形体の線形長さ変化の関係を示 す。粉末状のＡ　Ｑ２ｏ　３およびＡＱ粉末の種々の組成を使用した。焼結は１ １５０℃で１５分焼結および引き続いて１５５０°Ｃで３０分空気で再加熱する ことで行った。ＡＱ粉末の減少する含有率と共にできるだけ少い線形収縮ないし は伸びのために必要なアイソスタティックプレス圧が上昇することがわかる。

本発明による成形体およびその製造の方式は一連の利点を持っている。これらを 次に列挙する：すなわち１　生素地体および完成品間の長さ変化は１０％よりも 小さく、これは成分を適切に選択することによって１％より少く、０にすら調整 することができる。

２、生−および完成素地体間の僅少な収縮ないし伸びは、ボイスカー、繊維また は薄片のような非収縮性中間相はクラシックに製造されたセラミックマトリック スに８けるようには無圧焼結過程を妨げない結果になる。すなわち、本発明によ る成形体は繊維と一緒のホットプレスを回避しながら緻密にすることができる３ 、その他に、灼熱処理における僅少な容積変化は大部分無歪力で製造することお よび ４、生素地体を非常に速く加熱することができ、このことは焼結時間を一部はか なり短縮することができる。

５、焼結温度は９００〜１２００℃でクラシックに製造されるＡ　Ｑ２０３含有 のセラミックの場合よりはかなり低い。

６、反応−ひいてはまた製造時間は他のＲＢＳＮまたはＲＢＳＣのような反応結 合セラミックに比較してはるかに短い；すなわち、またこのことは溶融反応法（ Ｌａｎｘｉｄｅ　−Ｐｒｏｚｅｓｓ）により製造されるセラミックに対してもあ てはまる。

７、　すべての粉末法による成形法は問題なく適用できる。

８、　　ＺｒＯ２の組込みはＺｒＯ２の大きな酸素伝導性に基づきＡＱ金含有結 合相をＡｌ２２０３への加速的かつなお完全な反応に寄与し、加えてその張力を 誘導する反応性の結果完成生成品を強化する。

９、　　Ａ　Ｉ２２０３−含有のセラミックのクラシックな焼結は常に多少の強 い粒子成長を含んでいて、このことが通常強度を損う。本発明によるセラミック においては最初の、生素地体に使用したＡ＋１２０３粒子の大きさは殆ど維持さ れたままとどまっている。

１０、また９、に挙げた利点は、低灼熱温度に基づき、クランツク焼結における 場合よりもＡｆ！２０３含有のマトリックス相と少しもまたは少なくともかなり 少く反応する他の中間層相も大いにあてはまる。その結果またここで組込まれた 粒子の形態および大きさは保持されて残る。

１１、特に　１．ａｎｘｉｄｅ　−Ｐｒｎｚｅｓｓｅにより製造されｔ；セラミ ック複合材料に対する利点は非常に微細いな粒子（一部はく１μｍ）で、これは 本発明による素地体においては調整することができる。

次の例によりさらに本発明を説明する。

例　　ｌ 微細いなＡｇ２Ｏ３粉末（＾Ｉｃｏａ　ＣＴ　１０００、ｄ−１，３μｍ）およ びＡＱ合金粉末混合物（Ａ（１９３を量％、Ｓｉ５重量％、Ｍｇ２重量％、Ｚｎ 　１重量％、全部　Ｆ　ａ、　Ｅｃｋｏｎｔ）　２５重量％からなる粉末１００ ｇを３ｍ＋ＩＩＴＺＰ−粉砕ポールのアトライターでインプロパツール中６時間 粉砕ないＬ７は機械的に合金化した。その後で該混合物をＲｏｔｏｖａｐ装置で 乾燥し引き続いてアイソスタティックに圧力４５〜９００ＭＰａで寸法高さｌＣ ｍ、直径１．ｃｍのシリンダーにプレスした。

その後でそれらを１１５０℃で５分間空気で（第１灼熱段階）およびその後１５ ５０℃で３０分間（第２灼熱段階）灼熱した。第１灼熱段階の後Ａ、、Ｑ２０３ 粉末粒子は新しく生じたＡ　ａ２ｏ　３相と結合していたが、もちろんなおＡＱ 金属相のバール状成分を含んでいた。第２灼熟段階の後は試料は明るい白色でＡ Ｑ相は残りなくＡ（１２０３に変化していた。ＴＥＭ試験は、多孔性は１０％よ り少いことおよび若干の粒界は無定形相を含んでいないことを示した。

また同じ試験をＡＱ合金粉末３５，４０．５０容量％の容量割合で行った。灼熱 における線形変化（生素地状態および完成素地状態における寸法の差）を第１図 に示した。これから、一定の容量成分では（ないしは、セラミック粉末に対する 金属の割合）そのつど他のプレス圧と共に０収縮（従って寸法安定）が達成され 得ることが明らかである。例えばＡＣ合金粉末２５容量％でアイソスタティック な圧力９５０ＭＰａはＯ収縮を示す。

例　　２ 例１による生素地体試料を１２００℃の加熱炉に予熱期間なしに装入した。完成 試料は例１によるものと差違はなかった、すなわち、これらは受けたヒートシコ ックによってひびの発生を示さなかった。

例　　３ ２Ｙ２０３でドーピングした５ｒ０２２０重量％およびＡ１２２０３　　（東ソ ー・日本により中間合金化、ＴＹＰＳｕｐｅｒ　Ｚ　）　８０重量％ならびにＡ Ｑ合金粉末（例１のように）３０容量％からの粉末混合物１ｏＯｇを例１に記載 されｔ；ように処理し、その際プレス圧８００ＭＰａで、それから１５５０℃で １時間焼結した。その線形収縮は３％以下で強度は３００ＭＰａであった。

例　　４ 一連の試験では２つの異ったアルミニウム粉末を使用しＩ；。それには球状の直 径２０〜２００μ鳳およびＡＱ含有率９９％より多い（Ｆａ、　Ａｌｄｒｉｃｈ 　−ＣｈｅｍｉｅＧｍｂ）Ｉ、　Ｂ　ＲＤ　）粒子ならびに３０〜３００μ１１ の大きさで厚さ３−５μ＋ｍ　　（ＡＱ、”微粉末化”　、　Ｅ、　Ｍｅｒｃｋ Ａ　Ｇ　　Ｄａｒｍｓｔａｄｔ、　Ｂ　ＲＤ　）のＡＱフレークを使用した。こ の粉末にＳｉ５重量％、Ｍ、２．５重量％およびＺｎ粉末１重量％を加えＩ；。

該金属粉末を１３μ諺のあらいＡ　１２２０３研摩粉（Ｆ　　５００／１３　　 Ｈ，Ｃ。

５ｒａｒｃｋ　、　Ｂｅｒｌｉｎ　、　ＢＲＤ）　２５−４０容量％の量で混合 した。その際試験の大部分はＡＱラフレーク５容量％の配合を適用して行った。

２つの試験ではＹ２Ｏ３（ＴＺ−３Ｙ、東ソー、東京、日本）３モル％で合金化 したＺｒ０２−粉末ｌＯ容積％および以下３５Ｃで示すＡＱラフレーク５容量％ を含んでいる組成のＡｌ２２０３−薄片（Ａ１２−１３　ｐｃ、昭和アルミニウ ム工業（株）東京、日本）１５容量％を加えた。異った粉末混合物はアトライタ ーでＵＨＭＷ−ポリエチレン容器中のアセトンまたはインプロパツールと共にＴ ＺＰ−粉砕ボール直径３■を使用して粉砕した。１−１２時間のアトライターに よる粉砕の役得た粉末混合物を回転式蒸発器中で乾燥した。それから該混合物を ２００〜９００ＭＰａで角形の棒２４Ｘ４Ｘ４ｍ肩にアイソスタティックにプレ スした。得られた試料棒は加熱処理前の生素地の状態で、マイクロメータ測定で 管理して、正確な寸法に加工した。

熱処理は垂直膨張計で（Ｆａ、　Ｂａｅｈｒ　　ＧｅｖａｅｔｅｂａｎＧｏＩｂ Ｈ，Ｈｕｅｌｌｈｏｒｓｔ、　ＢＲＤ）空気中で温度ｉｏｏ。

〜１５００℃および異つｔ；加熱速度で行った。微細構造の発達は光学顕微鏡に より樹脂で一部含浸されて完全に反応させた試料で調べた。物理的特性の測定用 試料体は箱形炉中で次の灼熱処理を施した。すなわち、灼熱温度：５℃／分 １２００℃で８時間、１５５０℃で２時間保持し、１５℃／分で冷却すること。

得Ｉ；試料は寸法２２Ｘ３．５Ｘ３．５諺黛に研摩し磨きそれから破壊強度およ びシェブロン−しわ−強度ＫＩＣを内側および外側の支点間距離１８ないし６彎 講を用いて４一点一曲げにより測定した。熱衝撃挙動は種々の温度から室温、水 への急冷および引き統いて耐久性強度の測定により検査した。

粉砕の際には１３μ＋＊ＡＱ２０３Ｒ子は粉砕過程の支持剤として作用し、その 結果ＡＱ粒子は同一種の溶接が生じることなく、非常に小さな切片に細分された 。

その際ＡＱ７レークの寸法は２時間の後はｌｏｐｍ以下に小さくなった。アトラ イターによる粉砕８時間後ではすべてのＡＱ粒子は５μｍ以下でフレーク状微細 構造の発達することなく均一に分散していた。Ａ　ａ２ｏ　３粒子の大きさは約 １μｍに小さくなっていた。８時間を越える粉砕時間の際には構造の著しい変化 は確認されなかった。アセトン中での８時間の粉砕の後ではただ金属アルミニウ ムの１％より少い部分が酸化されているにすぎなかった。

８時粉砕し上述したように灼熱処理した物質から得られた当該セラミック成形体 の収縮はアイソスタティック圧力４００　ＭＰａでは４％、７００　ＭＰａでは １％より少かった。

４００　ＭＰａでアイソスタティックプレスした３５Ｃ試料の室温における曲げ 強度は２８１±１５ＭＰａで、Ｋｌｃ−値２．３５±Ｑ、２ＭＰａ（ｍに相応し た。３５Ｇ−組成に３Ｙ−Ｚｒ０２粉末１０容量％またはＡｃ２ｏ３薄片１５容 量％を添加して得られた試料ではＫＩＣ−値は２．６ないしは２．７５ＭＰａｖ ’″ｍであった。

例　　５ １０合金粉末４０容量％を含有するアトライターにより粉砕した例４による混合 物に長さ約ｌａｗのＺｒ０２−強化Ａｌ２２０３繊維（ＤｕＰｏｎｔ、　ＴＹＰ ＰＲＤ　ｌ　６６）を加え乾燥タンブラ−ミキサー中で混合した。その後でそれ から圧力４００ＭＰａで生素地体をプレスし１５００℃で２時間空気で焼結した 。該繊維はその後、マトリックスひびを生ずることなくＡｌ２２０３マトリツク スに組込まれた。

Ａ　Ｉ　Ｎ　（Ｈ，Ｃ，５ｔａｒｃｋ、　Ｇｒａｄｅ　Ｃ，約１７７１１）６５ 容量％およびＡＱ合金粉末３５容量％からの例１による粉末混合物１００ｇを例 １に記載されているようにアトライターで粉砕し、６００ＭＰａでアイソスタテ ィックにプレスし引きつづいて１５５０℃でＮ２の下２時間焼結した。その後で 生成した焼結体は収縮率ｌＯ％より小かった。

例　　７ Ａ　Ｑ２０３薄片（直径１３μｍ１昭和アルミニウム工業（株）、東京、日本） ４０容量％を、８時間アトライターで粉砕された例１の組成物に、さらにアトラ イターで２０分間粉砕の際に混ぜ合せた。該乾燥された混合物は４００ＭＰａで アイソスタティックにプレスし１２００℃で８時間熱処理した。線収縮は＋２． １％（実際は膨張）で最終密度はＡｌ２２０３の理論密度（３゜９６ｇ　／ｃｔ ａ３　）の８８％であった。それから該開孔はＡｌ２で２０バールでガス加圧炉 中で加圧浸透により充填した。こうして得た成形体の破壊強度は試料体２４Ｘ　 ４　Ｘ　４　＋＊ｉ＋を用いて４点荷重のＣｈｅｖｒｏｎ　−Ｋｅｒｂ技法で測 定して、４２０　　ＭＰａ、　Ｋ、ｃ−値７．５　　ＭＰａ／＋＊で純ＡＱ粉（ 球状；　Ａｌｄｒｉｃｈ社）３７ｇをＡｌ２２０３６３ｇと共にアセトン中で８ 時間１３μ諺にアトライターで粉砕した。アトライターで粉砕した該混合物にそ れから約５μｍの粒子３０％および約２０μｍの粒子タンブラ−混合器中で混合 せた。得られた混合物を乾燥し３００ＭＰａでスタティックに生素地体にプレス した。これを１２００℃で１７２時間、１４００℃で２時間熱処理した。その際 得られた線形収縮は生素地体に対して０％であった。得られた素地本体の開孔は そのとき、例７に記載しｔ；ように、ＡＣで充填しｔ；。

始めに１５５０°で＝１５分引き続いて１５５０°で一３０分空気で焼結したＡ ｐ２ｏ３／Ａｐ結合試料に対する線形室イヒおよびプレス圧間の関係 アイソスタティックプレス圧　ＭＰａ Ｐａ手続補 正酸３年１月１８日

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．酸化アルミニウムおよび／または窒化アルミニウムおよび／またはアルミニ ウムオキシニトリドからの相に組込まれている、少くとも一つの分散無機質成分 からなる粉末法により製造されたセラミック成形体において、該成形体が ａ）生素地状態に対し±１０％より少い長さ変化を有し、 ｂ）１５％よりり少い多孔性を持ち、 ｃ）ガラス相不含の粒界を持ちかつ分散無機質成分の他に合金元素Ｍｇ、Ｓｉ、 Ｚｎ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｌｉ、ＳｅのＩ以上を有することができるアルミニウム粉末 少なくとも１０容量％を含有する生素地体から焼結により得られ、該アルミニウ ム粉末は焼結処理の後一部または完全にＡｌ２Ｏ３および／またはＡＩＮおよび ／またはアルミニウムオキシドニトリドに反応し、その際その中に分散された無 機質成分の形態は焼結過程により変化しないことを特徴とする粉末法で製造され たセラミック生形体。
2. ２．該分散無機質成分が大部分または完全にＡｌ２Ｏ３および／またはＡＩＮの 粉末−、薄片−または針状粒子からなる請求項１記載の成形体。
3. ３．該分散無機質成分が付加的にドープされてないまたはＹ２Ｏ３−またはＣｅ Ｏ２−またはＭｇＯ−またはＣａＯでドープされたＺｒＯ２を含有する請求項１ または２記載の成形体。
4. ４．分散無機質成分およびＡｌ−合金の混合物に対して、Ａｌ２Ｏ３からの繊維 、ホイスカーまた薄片、ムライト、ＺｒＯ２、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、ＴｉＣ、Ｓｉ３ Ｎ４、ＡＩＮまたはそれからの合金５〜５０重量％を分散して含有する請求項１ から３までのいずれか１項記載の成形体。
5. ５．該分散無機質成分が炭化物相ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、ＴｉＣ、ＷＣ、ＴａＣお上び ／または窒化物相Ｓｉ３Ｎ４および／またはホウ化物相ＺｒＢ２、ＴｉＢ２の１ 以上からなる粉末粒子から構成または含有する請求項１または２記載の成形体。
6. ６．生素地状態に対して１％より少くない線形収縮または伸びを有する請求項１ から５までのいずれか１項記載の成形体。
7. ７．少なくともアルミニウム粉末１０容量％および場合により合金元素Ｍｇ、Ｓ ｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｓｅ、Ｉ以上および分散無機質成分からなり、そ の際後者は少なくとも酸化アルミニウムおよび／または窒化アルミニウムおよび ／またはアルミニウムオキシニトリドを生素地体に対して４０容量％を含有する 生素地体を酸素−または窒素含有雰囲気中で温度９００〜１７００℃で焼結する ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の成形体の製造方法。
8. ８．空気での焼結を温度９００〜１５５０℃および全圧０．１ＭＰａで行う請求 項７記載の方法。
9. ９．生素地体がアルミニウム粉末１０〜５０容量％を含有する請求項７または８ 記載の方法。
10. １０．該Ａｌは合金元素と共に中間合金または粉末混合物の形で使用する請求項 ９記載の方法。
11. １１．金属状合金元素の含有率はアルミニウム量に対してＭｇおよび／またはＳ ｉおよび／またはＭｎおよび／またはＺｎおよび／またはＰｂおよび／またはＳ ｅおよび／またはＮａおよび／またはＬｉ０．１〜１０重量％である請求項１０ 記載の方法。
12. １２．該Ａｌ粉末を合金化されてないＡｌ粉末と合金元素の酸化物との混合物と して使用しおよびＭｇはＭｇＯまたはＭｇＡｌ２Ｏ３の形で、ＳｉはＳｉＯ２の 形でＺｎはＺｎＯの形で使用する請求項１０記載の方法。
13. １３．粒子大きさ範囲１〜１００μｍの酸化アルミニウム粉末を出発成分として 使用する請求項７から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. １４．粒子大きき１０〜３０μｍを使用する請求項１３記載の方法。
15. １５．出発成分をボールミル、特にアトライター中で均一化しないしは機械的に 合金化しこうして得た粉末から生素地体を製造する請求項８から１４までのいず れか１項記載の方法。
16. １６．金属／セラミックー粉末混合物からの生素地体を乾式加圧成形、スリップ キャスティング、射出成形または押出し成形する請求項８から１５までのいずれ か１項記載の方法。
17. １７．焼結処理を圧力０．１ＭＰａより多い、主に０．５〜１０ＭＰａの酸素− または窒素含有の雰囲気中で行う請求項８から１６までのいずれか１項記載の方 法。
18. １８．焼結処理の後でＡｒ、Ｎ２からの圧力伝速媒体またはＡｒおよびＯ２の混 合物中でホットアイソスタティックに再緻密化する請求項８から１７までのいず れか１項記載の方法。
19. １９．生素地体を予熱段階なしに温度９００〜１２００℃で高温炉に導入し、こ の温度で一部または完全なＡｌ粉末の反応を保持し引き続いて冷却する請求項８ から１８までのいずれか１項記載の方法。
20. ２０．９００〜１２００℃で灼熱処理の後完全な反応を保証するために１３００ 〜１６００℃に加熱する請求項１９記載の方法。
21. ２１．成形体を熱処理の後９００〜１７００℃で液状Ａｌで含浸させる請求項７ から２０までのいずれか１項記載の方法。
22. ２２．請求項１から６までのいずれか１項記載の成形体で構成する、機械、装置 、および原動機の耐熱および耐摩耗性部品および切削工具または軸受および密閉 部品。