JPH04132658A - Ceramic sintered body and its manufacturing method - Google Patents
Ceramic sintered body and its manufacturing methodInfo
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- JPH04132658A JPH04132658A JP2258355A JP25835590A JPH04132658A JP H04132658 A JPH04132658 A JP H04132658A JP 2258355 A JP2258355 A JP 2258355A JP 25835590 A JP25835590 A JP 25835590A JP H04132658 A JPH04132658 A JP H04132658A
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- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、酸化アルミニウムあるいは硼酸アルミニウム
を主成分とするセラミックスに関し、より詳細には耐摩
耗性および靭性に優れた耐摩耗材料および切削工具用材
料として適したセラミックス焼結体およびその製造方法
に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to ceramics containing aluminum oxide or aluminum borate as a main component, and more specifically to wear-resistant materials with excellent wear resistance and toughness and for use in cutting tools. The present invention relates to a ceramic sintered body suitable as a material and a method for manufacturing the same.
(従来技術及びその問題点)
酸化アルミニウム(A I 203 )質焼結体をはじ
めとするセラミック材料は、従来から金属材料などに比
較して耐摩耗性等の機械的特性に優れていることから金
属材料に代わる材料として各種の構造用部品として使用
されている。また、A l 20 ]質焼結体に対して
も他のセラミックスと複合化することにより各種の改善
が提案されている。(Prior art and its problems) Ceramic materials such as aluminum oxide (AI 203) sintered bodies have traditionally been superior in mechanical properties such as wear resistance compared to metal materials. It is used in various structural parts as an alternative to metal materials. Furthermore, various improvements have been proposed for A l 20 ]-based sintered bodies by combining them with other ceramics.
しかしながら、最近に至ってはセラミックスに対しさら
に高い特性が要求されており、特に靭性を高めることが
要求されている。However, in recent years, ceramics have been required to have even higher properties, and in particular, have been required to have higher toughness.
一方、A l 20 :1質焼結体に耐摩耗性や高温特
性の改善を求める要求もあるが、この要求に対してはセ
ラミックスの中でも特に耐摩耗性に優れた材料として知
られる硼化チタンや硼化ジルコニウムなどの硼化物をA
1□03に添加する等、各種の研究開発が盛んに行われ
ている。On the other hand, there are demands for improved wear resistance and high-temperature properties in Al20:1 sintered bodies, and titanium boride, which is known as a material with particularly excellent wear resistance among ceramics, can meet these demands. Borides such as zirconium boride and A
Various research and developments are being actively conducted, such as adding it to 1□03.
なお、硼化物を主体とするセラミックスは高い硬度を有
する反面、強度や靭性が低くその応用分野が限られでい
る。Although ceramics mainly composed of borides have high hardness, their strength and toughness are low and their application fields are limited.
(発明が解決しようとする問題点)
そこで、本発明者等は先に、硼化アルミニウムに対して
酸化アルミニウム粉末あるいはうイスカーおよび硼酸ア
ルミニウムウィスカーを特定の割合で混合し、焼成する
ごとにより、酸化アルミニウムウィスカーを焼結体中に
残存せしめることによって高い硬度を維持しつつ、高い
靭性を有する特異的な材料が得られることを知見した(
特願平1−312735号)。(Problem to be Solved by the Invention) Therefore, the present inventors first mixed aluminum oxide powder or whiskers and aluminum borate whiskers with aluminum boride in a specific ratio, and after each firing, the oxidation We discovered that by leaving aluminum whiskers in the sintered body, a unique material with high toughness while maintaining high hardness can be obtained (
(Patent Application No. 1-312735).
しかし、原料に硼酸アルミニウムウィスカーを混合する
と、原料中のウィスカーが相互に絡まり、原料の成形性
が著しく低下する問題があった。また、最近ではウィス
カーの人体に与える影響が問題となっており、製造工程
の防塵対策を厳重に行う必要が生じている。これらは何
れも具体的に製品を製造するうえで大きな問題となって
いた。However, when aluminum borate whiskers are mixed into the raw material, there is a problem in that the whiskers in the raw material become entangled with each other and the moldability of the raw material is significantly reduced. Furthermore, recently, the influence of whiskers on the human body has become a problem, and it has become necessary to take strict measures against dust in the manufacturing process. All of these have been major problems in manufacturing specific products.
(問題点を解決するための手段)
そこで、本発明者等はこれらの問題に対しさらに検討を
加えたところ、硼化アルミニウム、酸化アルミニウムお
よび硼酸アルミニウムの粉末を混合した成形体に対して
特定の焼成条件を選定することにより原料中にウィスカ
ーを添加しなくても、焼結体中にアルミニウム、硼素お
よび酸素より成る化合物の針状粒子が生成されることを
知見した。(Means for Solving the Problems) Therefore, the present inventors further investigated these problems and found that a specific It has been found that by selecting firing conditions, acicular particles of a compound consisting of aluminum, boron, and oxygen can be produced in the sintered body without adding whiskers to the raw material.
即ち、本発明は酸化アルミニウム粉末、硼化アルミニウ
ム粉末、硼酸アルミニウム粉末を特定の量比で、また場
合により炭素粉末あるいは周期律表第111a族元素酸
化物を特定の割合で混合した成形体を焼成し、アルミニ
ウム、硼素および酸素よりなるアスペクト比1.5以上
の針状粒子を生成せしめることによって高い硬度を維持
しつつ、高い靭性を有する特異的な材料を得ることを特
徴とするもので、さらに焼結体としては、全量中にアル
ミニウムが30〜45重量%、硼素が3.0〜50重量
%の割合で含まれる焼結体であって、前記焼結体中に少
なくともアルミニウム、硼素、酸素よりなるアスペクト
比が1.5以上の針状粒子が存在することを特徴とする
ものである。That is, the present invention involves firing a molded body in which aluminum oxide powder, aluminum boride powder, and aluminum borate powder are mixed in a specific quantitative ratio, and in some cases, carbon powder or an oxide of an element of group 111a of the periodic table is mixed in a specific ratio. It is characterized by obtaining a specific material having high toughness while maintaining high hardness by producing acicular particles with an aspect ratio of 1.5 or more made of aluminum, boron, and oxygen, and further The sintered body is a sintered body containing 30 to 45% by weight of aluminum and 3.0 to 50% by weight of boron, the sintered body containing at least aluminum, boron, and oxygen. It is characterized by the presence of acicular particles having an aspect ratio of 1.5 or more.
以下、本発明を詳述する。The present invention will be explained in detail below.
本発明のセラミック焼結体の製造方法は次に詳述する原
料の調製、成形、焼成の工程により構成される。The method for manufacturing a ceramic sintered body of the present invention is comprised of the steps of preparing raw materials, molding, and firing, which will be described in detail below.
(原料の調製)
出発原料としては酸化アルミニウム粉末、硼化アルミニ
ウム45)末及び硼酸アルミニウド粉末を用いる。(Preparation of raw materials) As starting materials, aluminum oxide powder, aluminum boride 45) powder, and aluminum borate powder are used.
酸化アルミニウム粉末は平均粒径3μm以下、特にll
tm以下の微細なわj子を用いるのが望ましく、硼化ア
ルミニウム粉末は平均粒径200メツシユ以下、望まし
くは3μm以下、H適には1μm以十−の粉末がよい。The aluminum oxide powder has an average particle size of 3 μm or less, especially
It is desirable to use fine grains of tm or less, and the aluminum boride powder has an average particle diameter of 200 mesh or less, preferably 3 .mu.m or less, preferably 1 .mu.m or more.
硼化アルミニウムは一般に化学式AlB1□、AlB2
の存在が認められているが本発明ではいずれも用いるこ
とができ、またJl−化学量論組成の硼化アルミニウム
であってもよく、またこれらの混合物であってもよい。Aluminum boride generally has the chemical formula AlB1□, AlB2
Although the existence of these is recognized, any of them can be used in the present invention, and aluminum boride having a Jl-stoichiometric composition may be used, or a mixture thereof may be used.
現在市販されているAlB12は部分的にAIBloを
含んでいるものもあるがその場合も問題は生じない。Some currently commercially available AlB12 partially contains AIBlo, but no problem occurs in that case either.
しかし、AIBzはA I B +。よりも不安定で混
合中に酸化や発熱がおこるのでAlB12を使用するこ
とが望ましい。また、必要に応し硼素粉末を添加して焼
結体中の硼素量の調整を行うこともできる。However, AIBz is A I B +. It is preferable to use AlB12 because it is more unstable and causes oxidation and heat generation during mixing. Further, the amount of boron in the sintered body can be adjusted by adding boron powder as necessary.
方、硼酸アルミニウム粉末としては9A+、。On the other hand, the aluminum borate powder is 9A+.
03・2 B2O3(AI+aB403:+)または2
AI203 ・B2O3(AI4B209)の化学式
を有するものが用いられる。なお、これらの粉末は平均
粒径2μm以下、特にO02乃至0.7μmであるもの
が好適に用いられる。ごれは、平均粒径が2μm以下で
は焼結時の粒成長が過大にならず、高い抗折強度を維持
できるからであり、2μmより大きいと焼結時の結晶粒
子の粒成長が著しく、粒子径のコントロールが難しくな
り、靭性にばらつきが生し、また切削工具として用いた
際に逃げ面の境界摩耗が大きくなる傾向にあるためであ
る。03.2 B2O3 (AI+aB403:+) or 2
One having the chemical formula of AI203 .B2O3 (AI4B209) is used. It should be noted that these powders preferably have an average particle size of 2 μm or less, particularly O02 to 0.7 μm. This is because when the average grain size is 2 μm or less, grain growth during sintering does not become excessive and high bending strength can be maintained, and when it is larger than 2 μm, the grain growth of crystal grains during sintering is significant. This is because it becomes difficult to control the particle size, variations in toughness occur, and boundary wear on the flank surface tends to increase when used as a cutting tool.
上述の各原料粉末は、酸化アルミニウム、硼化アルミニ
ラl1、硼酸アルミニウムの3元図を示す第1図中の点
A−B −C−D −E −F −Aの線分で囲まれる
範囲内で調合することが重要である。Each of the above-mentioned raw material powders is within the range surrounded by the line segment of point A-B-C-D-E-F-A in Fig. 1 showing the ternary diagram of aluminum oxide, aluminum boride l1, and aluminum borate. It is important to mix it with
なお、各点における組成は、重量比率で酸化アルミニウ
ム量をX、硼化アルミニウム量をy、硼酸アルミニウム
品をlとし、各点を(x、 y、 z )で表した時、
A (90,10,0) 、B (90,0,10)、
C(20080)、D C0,10,90) 、E(0
,6040) 、F (40,60,0)である。In addition, the composition at each point is expressed as (x, y, z) when each point is expressed as (x, y, z), with the weight ratio of aluminum oxide as X, aluminum boride as y, and aluminum borate as l:
A (90,10,0), B (90,0,10),
C(20080), D C0,10,90), E(0
, 6040) , F (40,60,0).
なお、混合割合を上記の範囲に設定したのは、線分AB
より酸化アルミニウムが多いと焼結体の靭性が低下し、
所望の特性が得られないからである。またさらに線分C
Dより硼酸アルミニウムが多いと、焼結体の硬度が低下
するからである。線分EFより硼化アルミニウムが多い
と緻密な焼結体を得るために必要な焼成温度が高くなり
、剣状粒子を生成させることが難しくなる。The mixing ratio was set within the above range for line segment AB.
If there is more aluminum oxide, the toughness of the sintered body will decrease,
This is because desired characteristics cannot be obtained. Furthermore, line segment C
This is because if the amount of aluminum borate is greater than D, the hardness of the sintered body will decrease. If the aluminum boride content is greater than the line segment EF, the firing temperature required to obtain a dense sintered body will be high, making it difficult to generate sword-shaped particles.
なお、硼化アルミニウム、硼酸アルミニウムおよび酸化
アルミニウムの配合比は、第1図中ABCDEFAの線
分で囲まれる範囲内で任意に設定できるが、さらに好ま
しくは第1図中C; HI J Gの線分で囲まれる範
囲内で調合するのがよい。なお、この各点はG (80
10,10) 、H(10,10,80)、1 (1
0,50,40) 、J (40,50,10)である
。The blending ratio of aluminum boride, aluminum borate, and aluminum oxide can be set arbitrarily within the range surrounded by the line segment ABCDEFA in FIG. 1, but more preferably within the range surrounded by the line C; HI J G in FIG. It is best to mix within the range enclosed by minutes. Note that each point is G (80
10,10), H(10,10,80), 1 (1
0,50,40), J(40,50,10).
また、本発明によれば、上記混合粉末に対して焼結性を
高めることを目的として、周期律表第1IIa族元素酸
化物を酸化物換算で0.1乃至8重量%、特に0.3乃
至5重量%の割合で、さらに焼結体の粒成長を抑制し強
度を向上させることを目的として炭素粉末を2重量%以
下の割合で混合するごとができる。According to the present invention, in order to improve the sinterability of the mixed powder, 0.1 to 8% by weight, especially 0.3% by weight of an oxide of an element of Group 1IIa of the periodic table, in terms of oxide, is added. It is also possible to mix carbon powder in a proportion of 5% to 5% by weight, and 2% by weight or less for the purpose of suppressing grain growth and improving the strength of the sintered body.
1−記添加物の量を限定したのは、上記酸化物量が0.
1重量%未満では焼結を充分に向トさ・口るには不十分
であり、8重量%を越えると焼結体中にボイドが発生し
望ましくない。なお、周期律表第111a族元素として
は特にYb、Nd、Er、Ce、SmXY、Gd、Dy
およびLaが挙げられ、特に、Dy、Y、Ndの添加が
効果的である。The reason for limiting the amount of the additive described in 1- is that the amount of the oxide is 0.
If it is less than 1% by weight, it is insufficient to fully control sintering, and if it exceeds 8% by weight, voids will occur in the sintered body, which is not desirable. In addition, the elements of group 111a of the periodic table include Yb, Nd, Er, Ce, SmXY, Gd, and Dy.
and La, and the addition of Dy, Y, and Nd is particularly effective.
また炭素粉末はその添加量が2重量%を越えると焼結体
中にボイドが残存し強度が低下する。Further, if the amount of carbon powder added exceeds 2% by weight, voids remain in the sintered body and the strength decreases.
(成形)
次に、前記硼化アルミニウム粉末、酸化アルミニウム粉
末および硼酸アルミニウム粉末、場合により炭素粉末や
焼結助剤を所定の割合で混合後、周知の成形手段で所望
の形状に成形する。成形手段としては例えばプレス成形
、押し出し成形、射出成形、鋳込み成形、冷間静水圧成
形等が採用される。なお成形に際し、成形性を向上さゼ
るため公知のバインダーや分散剤を用いてもよい。これ
らの成形体を所望により真空中もしくは窒素ガスもしく
はアルゴンガス等の不活性ガス中でバインダー除去した
のち焼成を行う。(Molding) Next, the aluminum boride powder, aluminum oxide powder, aluminum borate powder, and optionally carbon powder and sintering aid are mixed in a predetermined ratio, and then molded into a desired shape by a known molding means. As the shaping means, for example, press molding, extrusion molding, injection molding, casting molding, cold isostatic pressing, etc. are employed. Note that during molding, known binders and dispersants may be used to improve moldability. If desired, the binder is removed from these molded bodies in vacuum or in an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, and then firing is performed.
(焼成)
焼成は、後述する温度条件でAr、He等の不活性ガス
もしくはカーボン等の存在する還元性雰囲気およびそれ
らの加圧もしくは減圧雰囲気で行えばよい。焼成手段と
しては、常圧焼成、ホットプレス法および熱間静水圧焼
成法(HIP法)等が適用され、特に高密度の焼結体を
得るために、普通焼成、ホットプレス法によって対理論
密度比96%以上の焼結体を作成した後、さらに100
気圧以上の高圧下で熱間静水圧焼成すればよい。(Firing) Firing may be performed under the temperature conditions described below in a reducing atmosphere in which an inert gas such as Ar or He or carbon exists, and in a pressurized or reduced pressure atmosphere thereof. As the firing method, normal pressure firing, hot pressing method, hot isostatic pressing method (HIP method), etc. are applied. After creating a sintered body with a ratio of 96% or more, an additional 100%
Hot isostatic firing may be performed under high pressure equal to or higher than atmospheric pressure.
焼成時の最高保持温度は1300乃至1900°Cが適
当であるが、最適には1500乃至1750°Cの範囲
がよい。The maximum holding temperature during firing is suitably 1,300 to 1,900°C, but optimally in the range of 1,500 to 1,750°C.
本発明によれば、この焼成により焼結体中に硼素、酸素
およびアルミニウムからなるウィスカーを生成させるこ
とを特徴とするが、ウィスカーの生成を促すためには、
1000°Cから最高保持温度の間で、少なくとも1回
、昇温中もしくは冷却中に25°C/分以下の昇温速度
もしくは冷却速度とする部分を設定するか、もしくは1
000°Cから最高保持温度までの温度において昇温中
もしくは冷却中に5分以上の中間保持を少なくとも1回
行う。このような操作によれば、原料中の硼化アルミニ
ウムはその一部または全部がアルミニウムと硼素に分離
し、アルミニウムは系中の酸素と反応して新たに硼酸ア
ルミニウムや酸化アルミニウムを生成する。新たに生成
した硼酸アルミニウムや添加した硼酸アルミニウムは前
述した条件での昇温過程あるいは冷却過程において針状
に成長しウィスカーが生成されるのである。According to the present invention, whiskers made of boron, oxygen, and aluminum are produced in the sintered body by this firing, but in order to promote whisker production,
At least once during heating or cooling between 1000°C and the maximum holding temperature, set a heating rate or cooling rate of 25°C/min or less, or 1
Intermediate holding for 5 minutes or more is performed at least once during heating or cooling at a temperature from 000°C to the maximum holding temperature. According to such an operation, part or all of the aluminum boride in the raw material is separated into aluminum and boron, and the aluminum reacts with oxygen in the system to newly generate aluminum borate and aluminum oxide. The newly generated aluminum borate and the added aluminum borate grow into acicular shapes and generate whiskers during the heating process or cooling process under the above-mentioned conditions.
上記の製造方法によって得られる焼結体は、構成元素と
してはアルミニウム、硼素、酸素、場合により炭素、周
期律表第ma族元素からなるが、結晶構造としては、酸
化アルミニウムあるいは硼酸アルミニウム結晶相を主体
とするもので、この結晶相聞にアルミニウム、硼素、酸
素からなる針状粒子が分散しており、さらに酸化硼素或
いは硼酸アルミニウムまたはそれらによって生したガラ
ス状物質などが結晶相の粒界に存在する複雑な複合体で
ある。The sintered body obtained by the above production method consists of aluminum, boron, oxygen, and in some cases carbon, and elements of Group Ma of the periodic table as constituent elements, but the crystal structure has an aluminum oxide or aluminum borate crystal phase. Acicular particles consisting of aluminum, boron, and oxygen are dispersed between the crystal phases, and boron oxide, aluminum borate, or glassy substances produced by them are present at the grain boundaries of the crystal phase. It is a complex complex.
本発明によれば、焼結体としての特性上アルミニウムお
よび硼素の最適な割合について検討したところ、アルミ
ニウムが全量中30〜45重景%、重量35〜40重量
%、硼素が3.0〜50重量%、特に20〜40重量%
の割合で存在する焼結体が優れた特性を示し、さらに炭
素を含む場合には2重足%以下、周期律表第[[1a族
元素を含む場合にはその酸化物換算量が0.2〜8重量
%以下であることがよい。According to the present invention, the optimum proportions of aluminum and boron were studied in terms of the characteristics of the sintered body, and it was found that aluminum was 30 to 45% by weight, 35 to 40% by weight, and boron was 3.0 to 50% by weight. % by weight, especially 20-40% by weight
The sintered body exhibits excellent properties, and if it contains carbon, it has a double foot% or less, and if it contains elements from group 1a of the periodic table, its oxide equivalent amount is 0. It is preferably 2 to 8% by weight or less.
即ち、アルミニウムの量カ月0重量%を下回ると、硬度
及び靭性が低下し、構造材料として使用できなくなり、
50重量%を越えると硬度が低下し切削工具や耐摩耗材
料として使用した場合に摩耗性が低下する。硼素の量が
10重量%を下回ると硬度が通常の酸化アルミニウム焼
結体と同程度となり硼素の添加の効果がなく、50重量
%を越えると靭性が低下する。That is, if the amount of aluminum is less than 0% by weight, the hardness and toughness will decrease and it will no longer be possible to use it as a structural material.
When it exceeds 50% by weight, the hardness decreases and the abrasion resistance decreases when used as a cutting tool or a wear-resistant material. If the amount of boron is less than 10% by weight, the hardness will be on the same level as a normal aluminum oxide sintered body, and the addition of boron will have no effect, and if it exceeds 50% by weight, the toughness will decrease.
なお、炭素ならびに周期律表第111a族元素の酸化物
換算量に関しては、前述と同様な理由によるものである
。Note that the oxide equivalent amounts of carbon and Group 111a elements of the periodic table are based on the same reasons as described above.
(作用)
■述した本発明の焼結体が高強度、高靭性かつ高硬度を
有する理由についてはおよそ次の2つの要因が考えられ
る。(Function) (1) The reason why the sintered body of the present invention described above has high strength, high toughness, and high hardness can be attributed to the following two factors.
■粒子結合力の向上
焼結時、硼化アルミニウムの一部または全部が分解し活
性なアルミニウムと硼素が生成される。■Improvement of particle bonding strength During sintering, part or all of aluminum boride decomposes and active aluminum and boron are generated.
このアルミニウムと硼素により強固に結合された新たな
粒子が形成され粒子結合力の向上が図られ■i4状ネ′
◇子による複合強化
焼結工程において生成された針状の硼酸アルミニウムは
酸化アルミニウムと同程度の高いヤング率をイボしてお
り、理論強度はアルミナと同等である。このため針状の
アルミナを複合化し5た場合と同様4(レヘルで靭性を
高めることができる。New particles are formed that are strongly bonded to aluminum and boron, and the bonding force of the particles is improved.
◇The acicular aluminum borate produced in the composite reinforcement sintering process has a Young's modulus as high as that of aluminum oxide, and its theoretical strength is equivalent to that of alumina. For this reason, the toughness can be increased in the same manner as in the case of compounding acicular alumina.
また、周期律表第111a族元素、特にoy、y、Nc
lの添加により、硼酸アルミニウムウィスカの分解を抑
制することができる。Also, elements of group 111a of the periodic table, especially oy, y, Nc
By adding 1, decomposition of aluminum borate whiskers can be suppressed.
以下、本発明を次の例で説明する。The invention will now be explained with the following examples.
(実施例1)
原料として、A1□03粉末(平均粒径111m以下、
純度99.9%以上)と、AIB+□粉末(平均粒径2
11m)と、硼酸アルミニウム(平均粒径07μm)、
下均i力径が1〜2μmの周期律表第■a族元素酸化物
粉末ならびに平均粒径が0.371mの炭素粉末を用い
て、第1表の割合で秤量後回転ミルで12時間混合粉砕
した。混合後のスラリを乾燥してボットプレス用原料と
した。(Example 1) As a raw material, A1□03 powder (average particle size of 111 m or less,
(purity 99.9% or more) and AIB+□ powder (average particle size 2
11m), aluminum borate (average particle size 07μm),
Using an oxide powder of an element of group A of the periodic table with an average diameter of 1 to 2 μm and carbon powder with an average particle diameter of 0.371 m, they were weighed at the proportions shown in Table 1 and mixed for 12 hours in a rotary mill. Shattered. The slurry after mixing was dried and used as a raw material for bot press.
この原料をカーボン型に充填し、焼成条件として第2図
に示ずNo■の条件でボッI・プレス焼成して、JIS
に基づく抗折試験片を作成した。This raw material was filled into a carbon mold, and fired in a press under the firing conditions of No.
A bending test piece was created based on the above.
また第1表中、試料No、35〜4Iについてはその焼
成条件を第2図および第3図に示したNo■〜■の条件
で焼成した。Further, samples No. 35 to 4I in Table 1 were fired under the firing conditions of Nos. 1 to 2 shown in FIGS. 2 and 3.
また試料No、/11〜43に対しては炭素粉末を、試
料No、44.45に対しては周期律表第111a族元
素酸化物を添加し上記と同様に焼成した。Further, carbon powder was added to samples Nos. /11 to 43, and oxides of elements of group 111a of the periodic table were added to samples No. 44.45, and fired in the same manner as above.
得られた各焼結体に対しICP分析を行い、アルミニラ
J1、硼素および酸素の量を定量し、電子顕微鏡写真か
らアスペクト比1.5以上のウィスカーの生成の有無に
ついて観察した。ICP analysis was performed on each of the obtained sintered bodies to quantify the amounts of alumina J1, boron, and oxygen, and the presence or absence of whiskers with an aspect ratio of 1.5 or more was observed from electron micrographs.
また、特性評価として、各焼結体を研磨してJIS]6
01に基づく3点曲げ抗折強度を、また鏡面状態にポリ
ッシングしてIM法でKlcを、さらにビッカース硬度
を測定した。In addition, as a characteristic evaluation, each sintered body was polished to JIS]6
The three-point bending strength based on 01 was measured, the Klc was measured by the IM method after mirror polishing, and the Vickers hardness was measured.
結果は第1表に示す。The results are shown in Table 1.
(以下余白)
第1表によれば、組成が第1図において点AB−C−D
−E−F−Aの範囲にあるものは、いずれも優れた特性
を示し、特に組成が点G −Hl−J−Gの範囲にある
ものは、抗折強度が70kg/mm2以上、靭性6MP
a−m””以上が達成された。(Left below) According to Table 1, the composition is at points AB-C-D in Figure 1.
-E-F-A range exhibits excellent properties, and especially those with a composition in the range of point G -Hl-J-G have a bending strength of 70 kg/mm2 or more and a toughness of 6 MP.
A-m"" or more was achieved.
また、試料No、12.35.36.37の比較におい
て、焼成時の冷却速度が緩やかな程、高い特性を示すこ
とが認められた。また冷却過程において試料No、38
.39.40のように焼成温度より低い温度で保持する
ことによっても同様に高い特性が得られることがわかっ
た。Furthermore, in a comparison of sample No. 12.35.36.37, it was found that the slower the cooling rate during firing, the higher the characteristics. Also, in the cooling process, sample No. 38
.. It has been found that similarly high properties can be obtained by holding the temperature at a temperature lower than the firing temperature, such as 39.40.
(発明の効果)
以上詳述した通り、本発明の焼結体によれば、酸化アル
ミニウムを主体とする複合焼結体であって、高い硬度を
維持しつつ高い靭性を付与することができ、これにより
工具をはしめとする各種体摩耗部品や構造部品等として
その応用分野を拡げることができる。(Effects of the Invention) As detailed above, the sintered body of the present invention is a composite sintered body mainly composed of aluminum oxide, and can be imparted with high toughness while maintaining high hardness. This makes it possible to expand the field of application as wear parts for various bodies such as tools, structural parts, etc.
第1図は、酸化アルミニウム、硼化アルミニウムおよび
硼酸アルミニウムの各粉末の配合組成を示すだめの3元
図であり、第2図および第3図は温度と時間による焼成
条件を示す図である。FIG. 1 is a ternary diagram showing the composition of each powder of aluminum oxide, aluminum boride, and aluminum borate, and FIGS. 2 and 3 are diagrams showing firing conditions depending on temperature and time.
Claims (4)
が3.0〜50重量%、残部が酸素および不可避不純物
よりなる焼結体であって、該焼結体中に少なくともアル
ミニウム、硼素および酸素からなるアスペクト比が1.
5以上の針状粒子が存在することを特徴とするセラミッ
ク焼結体。(1) A sintered body consisting of 30 to 45% by weight of aluminum, 3.0 to 50% by weight of boron, and the balance being oxygen and unavoidable impurities, the sintered body containing at least aluminum, boron, and The aspect ratio of oxygen is 1.
A ceramic sintered body characterized by the presence of 5 or more acicular particles.
が3.0〜50重量%、周期律表第IIIa族元素が酸化
物換算で0.1〜8重量%、炭素が2重量%以下、残部
が酸素および不可避不純物からなる焼結体であって、該
焼結体中に少なくともアルミニウム、硼素および酸素か
らなるアスペクト比が1.5以上の針状粒子が存在する
ことを特徴とするセラミック焼結体。(2) 30-45% by weight of aluminum, 3.0-50% by weight of boron, 0.1-8% by weight of Group IIIa elements of the periodic table in terms of oxides, and 2% by weight or less of carbon in the total amount , a sintered body in which the remainder is oxygen and unavoidable impurities, the sintered body being characterized by the presence of acicular particles having an aspect ratio of 1.5 or more and consisting of at least aluminum, boron, and oxygen. Sintered body.
硼酸アルミニウム粉末の各粉末の重量比率をそれぞれx
、yおよびzとした時、各粉末が第1図の3元図におけ
る下記点A、B、C、D、E、F x y z A(90,10, 0) B(90, 0,10) C(20, 0,80) D( 0,10,90) E( 0,60,40) F(40,60, 0) を結ぶ線分A−B−C−D−E−F−Aで囲まれた範囲
内に混合された成形体を不活性もしくは還元性雰囲気下
で焼成し、焼結体中に少なくともアルミニウム、硼素お
よび酸素からなるアスペクト比1.5以上の針状粒子を
成長せしめることを特徴とするセラミック焼結体の製法
。(3) aluminum oxide powder, aluminum boride powder,
The weight ratio of each powder of aluminum borate powder is x
, y and z, each powder corresponds to the following points A, B, C, D, E, F x y z A (90, 10, 0) B (90, 0, 10 ) C (20, 0, 80) D ( 0, 10, 90) E ( 0, 60, 40) F (40, 60, 0) Line segment connecting A-B-C-D-E-F-A The molded body mixed within the range surrounded by is fired in an inert or reducing atmosphere to grow acicular particles with an aspect ratio of 1.5 or more consisting of at least aluminum, boron, and oxygen in the sintered body. A method for producing a ceramic sintered body characterized by the following.
硼酸アルミニウム粉末の各粉末の重量比率をそれぞれx
、yおよびzとした時、各粉末が第1図の3元図におけ
る下記点A、B、C、D、E、F x y z A(90,10, 0) B(90, 0,10) C(20, 0,80) D( 0,10,90) E( 0,60,40) F(40,60, 0) を結ぶ線分A−B−C−D−E−F−Aで囲まれた範囲
内であり、且つ周期律表第IIIa族元素酸化物粉末が0
.1乃至8重量%、炭素粉末が2重量%以下の範囲で混
合された成形体を不活性もしくは還元性雰囲気下で焼成
し、焼結体中に少なくともアルミニウム、硼素、酸素よ
りなる、アスペクト比1.5以上の針状粒子を成長せし
めることを特徴とするセラミック焼結体の製法。(4) aluminum oxide powder, aluminum boride powder,
The weight ratio of each powder of aluminum borate powder is x
, y and z, each powder corresponds to the following points A, B, C, D, E, F x y z A (90, 10, 0) B (90, 0, 10 ) C (20, 0, 80) D ( 0, 10, 90) E ( 0, 60, 40) F (40, 60, 0) Line segment connecting A-B-C-D-E-F-A is within the range surrounded by , and the periodic table group IIIa element oxide powder is 0.
.. 1 to 8% by weight and carbon powder mixed in a range of 2% by weight or less is fired in an inert or reducing atmosphere, and the sintered body is made of at least aluminum, boron, and oxygen, and has an aspect ratio of 1. A method for producing a ceramic sintered body characterized by growing acicular particles of .5 or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2258355A JPH04132658A (en) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | Ceramic sintered body and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2258355A JPH04132658A (en) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | Ceramic sintered body and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04132658A true JPH04132658A (en) | 1992-05-06 |
Family
ID=17319082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2258355A Pending JPH04132658A (en) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | Ceramic sintered body and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04132658A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007527952A (en) * | 2004-01-29 | 2007-10-04 | ザ・ナノスティール・カンパニー | Abrasion resistant material |
-
1990
- 1990-09-26 JP JP2258355A patent/JPH04132658A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007527952A (en) * | 2004-01-29 | 2007-10-04 | ザ・ナノスティール・カンパニー | Abrasion resistant material |
JP2013011020A (en) * | 2004-01-29 | 2013-01-17 | Nanosteel Co Inc | Wear resistant material |
US8795448B2 (en) | 2004-01-29 | 2014-08-05 | The Nanosteel Company, Inc. | Wear resistant materials |
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