JPH07277835A - Method for manufacturing composite sintered body - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 硬度の高い複合焼結体を製造する方法を提供
する。
【構成】 α型窒化ケイ素粉末と、イットリア粉末と、
窒化アルミニウム粉末と、酸素含有量が0.8〜5重量
%の炭化ケイ素粉末とを混合し、該混合物を焼結するこ
とにより、α−サイアロンとβ−サイアロンと炭化ケイ
素とが主成分となる複合焼結体を製造する。(57) [Summary] [Object] To provide a method for producing a composite sintered body having high hardness. [Constitution] α-type silicon nitride powder, yttria powder,
By mixing aluminum nitride powder and silicon carbide powder having an oxygen content of 0.8 to 5% by weight and sintering the mixture, α-sialon, β-sialon, and silicon carbide are main components. A composite sintered body is manufactured.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、α−サイアロンとβ−
サイアロンと炭化ケイ素とが主成分となる複合焼結体を
製造する方法に関するものである。The present invention relates to α-sialon and β-sialon.
The present invention relates to a method for producing a composite sintered body containing sialon and silicon carbide as main components.
【0002】[0002]
【従来の技術】窒化ケイ素中にイットリウムやアルミニ
ウムが置換したサイアロンよりなる焼結体は、硬度が高
く、特に結晶形態が異なるα−サイアロンとβ−サイア
ロンとの両者が含まれる焼結体は、非常に高硬度であ
り、ボールミルやそのボール等の耐摩耗性材料として使
用されている。セラミックスの材料の摺動摩耗は、硬
度、靱性、強度、結晶粒径等により支配されているが、
特に硬度に大きく支配されている。2. Description of the Related Art A sintered body made of sialon in which yttrium or aluminum is substituted in silicon nitride has a high hardness, and particularly, a sintered body containing both α-sialon and β-sialon having different crystal forms is It has extremely high hardness and is used as a wear resistant material for ball mills and balls. Sliding wear of ceramic materials is governed by hardness, toughness, strength, grain size, etc.
In particular, it is largely controlled by hardness.
【0003】しかし、α型窒化ケイ素や炭化ケイ素の硬
度は、α−サイアロンとβ−サイアロンとの両者が含ま
れる焼結体の硬度より高いため、このα−サイアロンと
β−サイアロンとの両者が含まれる焼結体よりなるボー
ルミルやボールによりα型窒化ケイ素や炭化ケイ素の粉
末を粉砕すると、ボールミルやボール、特にボールが多
く摩耗して粉末中に不純物として混入する。However, since the hardness of α-type silicon nitride and silicon carbide is higher than the hardness of the sintered body containing both α-sialon and β-sialon, both α-sialon and β-sialon are present. When the powder of α-type silicon nitride or silicon carbide is pulverized by a ball mill or balls made of a sintered body contained therein, the ball mill or the balls, especially the balls are often abraded and mixed in the powder as impurities.
【0004】このように、α−サイアロンとβ−サイア
ロンとの両者が含まれる焼結体において、さらに硬度を
向上させる方法として、焼結体中に炭化ケイ素を含有さ
せることが提案されている。As described above, as a method for further improving the hardness of a sintered body containing both α-sialon and β-sialon, it has been proposed to add silicon carbide to the sintered body.
【0005】その例として、以下の方法がある。As an example, there is the following method.
【0006】非晶質窒化ケイ素とイットリアとアルミニ
ウムとよりなる原料を窒化させることによりイットリウ
ム(Y)を含有するα−サイアロンを作製する。このα
−サイアロンに窒化ケイ素と炭化ケイ素とを添加し、焼
結することにより、α−サイアロンとβ−サイアロン、
および炭化ケイ素よりなる焼結体が得られる(特開平1
−179766号公報)。An α-sialon containing yttrium (Y) is produced by nitriding a raw material composed of amorphous silicon nitride, yttria and aluminum. This α
-By adding silicon nitride and silicon carbide to sialon and sintering, α-sialon and β-sialon,
And a sintered body made of silicon carbide is obtained (Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI-1)
No. 179766).
【0007】また、類似の方法として、以下の方法があ
る。Further, as a similar method, there is the following method.
【0008】α型窒化ケイ素と炭化ケイ素とイットリア
等の周期律表第3a族元素の酸化物と酸化ケイ素とを原
料とし、該原料をホットプレスやHIP(熱間静水圧プ
レス)により焼結する方法がある(特開平5−2017
68号公報)。Using α-type silicon nitride, silicon carbide, oxides of Group 3a elements of the periodic table such as yttria and silicon oxide as raw materials, the raw materials are sintered by hot pressing or HIP (hot isostatic pressing). There is a method (JP-A-5-2017)
No. 68).
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平1
−179766号公報に記載の方法では、以下のような
問題点がある。However, the above-mentioned Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
The method described in JP-A-179766 has the following problems.
【0010】原料として非晶質窒化ケイ素を用いる必要
があるが、この非晶質窒化ケイ素は製造が難しく、一般
的な材料ではない。また、この非晶質窒化ケイ素よりα
−サイアロンを製造する必要があるため、工程が3工程
(非晶質窒化ケイ素の作製工程、α−サイアロンの作製
工程、および混合、焼結工程)となり、産業上はなはだ
複雑である。It is necessary to use amorphous silicon nitride as a raw material, but this amorphous silicon nitride is difficult to manufacture and is not a general material. In addition, from this amorphous silicon nitride
-Since it is necessary to manufacture sialon, the number of processes is three (amorphous silicon nitride manufacturing process, α-sialon manufacturing process, and mixing and sintering processes), which is very complicated in the industry.
【0011】また、特開平5−201768号公報に記
載の方法においても、以下のような問題点がある。Further, the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-201768 has the following problems.
【0012】得られる焼結体の結晶相は、β型窒化ケイ
素と炭化ケイ素とよりなる。炭化ケイ素の硬度は約28
GPaと高いが、β型窒化ケイ素の硬度は約15GPa
であり、α−サイアロン(硬度24GPa)およびβ−
サイアロン(硬度18GPa)と比べて低いため、β型
窒化ケイ素と炭化ケイ素とよりなる焼結体は、実用に適
するほどの硬さではない。また、焼結が装置や作業が複
雑なホットプレスやHIPで行なわなければならない。The crystal phase of the obtained sintered body is composed of β-type silicon nitride and silicon carbide. The hardness of silicon carbide is about 28
High as GPa, but hardness of β-type silicon nitride is about 15 GPa
And α-sialon (hardness 24 GPa) and β-
Since it is lower than Sialon (hardness 18 GPa), the sintered body made of β-type silicon nitride and silicon carbide is not hard enough for practical use. Further, the sintering must be performed by a hot press or HIP, which requires complicated equipment and work.
【0013】本発明は、従来技術の問題点に鑑みなされ
たものであり、硬度の高い複合焼結体を製造する方法を
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method for producing a composite sintered body having a high hardness.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、炭化ケイ素粉
末と、α型窒化ケイ素粉末と、イットリア粉末と、窒化
アルミニウム粉末とを混合する工程と、該混合物を焼結
することにより、α−サイアロンとβ−サイアロンと炭
化ケイ素とが主成分となる複合焼結体を得る工程とより
なる複合焼結体の製造方法において、上記炭化ケイ素粉
末は、0.8〜5重量%の酸素を含有することを特徴と
する複合焼結体の製造方法である。According to the present invention, a step of mixing silicon carbide powder, α-type silicon nitride powder, yttria powder, and aluminum nitride powder, and sintering the mixture to obtain α- In a method for producing a composite sintered body, which comprises a step of obtaining a composite sintered body containing sialon, β-sialon, and silicon carbide as main components, the silicon carbide powder contains 0.8 to 5% by weight of oxygen. Is a method for manufacturing a composite sintered body.
【0015】[0015]
【作用】本発明では、硬度の高い複合焼結体が得られ
る。その理由は明確ではないが、以下のように推察す
る。In the present invention, a composite sintered body having a high hardness can be obtained. The reason for this is not clear, but it is assumed as follows.
【0016】α型窒化ケイ素に、イットリア、窒化アル
ミニウムおよび炭化ケイ素を添加し、焼結することによ
り、緻密な焼結体となる。また、α型窒化ケイ素に窒化
アルミニウムと酸素が固溶し、さらにこれにイットリア
が反応することによりα−サイアロンが析出し、α型窒
化ケイ素に窒化アルミニウムと酸素が固溶することによ
りβ−サイアロンが析出する。また、炭化ケイ素はその
まま結晶相として析出する。よって、α−サイアロンと
β−サイアロンと炭化ケイ素のそれぞれの結晶相が析出
した焼結体が得られる。A dense sintered body is obtained by adding yttria, aluminum nitride and silicon carbide to α-type silicon nitride and sintering. Further, aluminum nitride and oxygen are solid-dissolved in α-type silicon nitride, and α-sialon is precipitated by the reaction with yttria, and β-sialon is formed by solid-solution of aluminum nitride and oxygen in α-type silicon nitride. Is deposited. Moreover, silicon carbide is precipitated as it is as a crystal phase. Therefore, a sintered body is obtained in which the respective crystal phases of α-sialon, β-sialon and silicon carbide are deposited.
【0017】この際、α型窒化ケイ素と炭化ケイ素粉末
中の酸素(この酸素は炭化ケイ素粉末の表面において酸
化ケイ素として存在していると考えられる。)とは、イ
ットリアと反応してガラスとなり焼結性を促進する。特
に、炭化ケイ素粉末中の酸素は窒化ケイ素粒子表面との
反応性を促進させ、焼結性に大きく寄与している。At this time, the α-type silicon nitride and oxygen in the silicon carbide powder (this oxygen is considered to be present as silicon oxide on the surface of the silicon carbide powder) reacts with yttria to form glass and is burned. Promotes connectivity. In particular, oxygen in the silicon carbide powder promotes the reactivity with the surface of the silicon nitride particles and greatly contributes to the sinterability.
【0018】本発明では、炭化ケイ素粉末に含有する酸
素量を0.8〜5重量%の範囲としている。該酸素量が
0.8重量%未満では、焼結性が悪く、緻密に焼結する
ことができず、5重量%を越えるとα−サイアロンの生
成が抑制されて焼結体の硬度が低下する。In the present invention, the amount of oxygen contained in the silicon carbide powder is in the range of 0.8 to 5% by weight. If the amount of oxygen is less than 0.8% by weight, the sinterability is poor and dense sintering cannot be performed, and if it exceeds 5% by weight, the production of α-sialon is suppressed and the hardness of the sintered body decreases. To do.
【0019】このように、本発明では、焼結性を向上さ
せて複合焼結体を製造することで、緻密な焼結体が得ら
れ、また、特にα−サイアロンおよび炭化ケイ素は非常
に硬度の高い結晶相であるため、硬度の高い焼結体とな
る。As described above, in the present invention, a dense sintered body can be obtained by producing a composite sintered body by improving the sinterability, and particularly, α-sialon and silicon carbide have extremely high hardness. Since it has a high crystal phase, the sintered body has a high hardness.
【0020】また、本発明では、簡単な工程により焼結
体を製造することができる。Further, according to the present invention, a sintered body can be manufactured by a simple process.
【0021】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、硬度の高い複合焼結体
を製造することができる。According to the present invention, a composite sintered body having a high hardness can be manufactured.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明をより具体的にした発明(その
他の発明)を説明する。EXAMPLES The inventions (other inventions) that make the present invention more specific will be described below.
【0023】(その他の発明の説明)本発明は、原料と
して、炭化ケイ素粉末と、α型窒化ケイ素粉末と、イッ
トリア粉末と、窒化アルミニウム粉末とよりなる粉末を
用い、これを混合し、焼結する方法である。(Explanation of Other Inventions) In the present invention, powders of silicon carbide powder, α-type silicon nitride powder, yttria powder, and aluminum nitride powder are used as raw materials, which are mixed and sintered. Is the way to do it.
【0024】炭化ケイ素(SiC)粉末中に含有する酸
素の量は0.8〜5重量%の範囲とする。さらに、望ま
しくは、該酸素量は1〜3重量%の範囲がよい。この範
囲であれば、さらに硬度が向上する。The amount of oxygen contained in the silicon carbide (SiC) powder is in the range of 0.8 to 5% by weight. Further, it is desirable that the amount of oxygen be in the range of 1 to 3% by weight. Within this range, the hardness is further improved.
【0025】炭化ケイ素粉末中の酸素量の測定は、不活
性ガス中融解−熱伝導度法による。The amount of oxygen in the silicon carbide powder is measured by the melting in inert gas-thermal conductivity method.
【0026】また、炭化ケイ素粉末の粒子は、平均粒径
が0.8μm以下、望ましくは0.5μm以下がよい。
これは、粒子は細かいほど焼結しやすいからである。ま
た、結晶相としては、αでもβでもどちらでも焼結性や
硬度に差はない。The particles of silicon carbide powder have an average particle size of 0.8 μm or less, preferably 0.5 μm or less.
This is because finer particles are easier to sinter. Further, there is no difference in sinterability or hardness whether the crystal phase is α or β.
【0027】窒化ケイ素(Si3 N4 )は、α型のもの
を用いる。なお、β型窒化ケイ素も含まれていてもよ
い。従って、窒化ケイ素粉末中に含まれるα相の含有量
が70%以上、さらに望ましくは90%以上がよい。β
相が多いとα−サイアロンの生成が阻害されるからであ
る。The silicon nitride (Si 3 N 4 ) is of α type. Note that β-type silicon nitride may also be included. Therefore, the content of the α phase contained in the silicon nitride powder is 70% or more, more preferably 90% or more. β
This is because if there are many phases, the production of α-sialon is inhibited.
【0028】窒化ケイ素粉末の粒子は、平均粒径が0.
8μm以下、望ましくは0.5μm以下がよい。これ
は、粒子は細かいほど焼結しやすいからである。The particles of silicon nitride powder have an average particle diameter of 0.
It is 8 μm or less, preferably 0.5 μm or less. This is because finer particles are easier to sinter.
【0029】イットリア(Y2 O3 )粉末の粒子は、平
均粒径が1.0μm以下、望ましくは0.5μm以下が
よい。これは、粒子は細かいほど焼結しやすいからであ
る。The yttria (Y 2 O 3 ) powder particles have an average particle size of 1.0 μm or less, preferably 0.5 μm or less. This is because finer particles are easier to sinter.
【0030】窒化アルミニウム(AlN)粉末の粒子
は、平均粒径が1.0μm以下、望ましくは0.5μm
以下がよい。これは、粒子は細かいほど焼結しやすいか
らである。The particles of aluminum nitride (AlN) powder have an average particle size of 1.0 μm or less, preferably 0.5 μm.
The following is good. This is because finer particles are easier to sinter.
【0031】原料の配合割合としては、製造する複合焼
結体中のα−サイアロンの存在量が焼結体全体に対して
20〜40重量%、β−サイアロンの存在量が焼結体全
体に対して40〜60重量%となるように、α型窒化ケ
イ素とイットリアと窒化アルミニウムとを配合するのが
望ましい。β−サイアロンの存在量を40重量%以上と
することにより焼結体の靱性がより向上し、60重量%
以下とすることにより焼結体の硬度がより向上して耐摩
耗性がより向上する。上記α−サイアロンとβ−サイア
ロンの存在量の範囲とするには、例えば、イットリアと
窒化アルミニウムとの比がイットリア:窒化アルミニウ
ム=1:9(モル比)の場合、α型窒化ケイ素とイット
リアと窒化アルミニウムとの合計量を100重量部とす
ると、イットリアと窒化アルミニウムとの合計量が10
〜18重量部が望ましく、特に15重量部が最適であ
る。Regarding the compounding ratio of the raw materials, the abundance of α-sialon in the manufactured composite sintered body is 20 to 40% by weight based on the whole sintered body, and the abundance of β-sialon in the entire sintered body is. It is desirable to mix α-type silicon nitride, yttria, and aluminum nitride so as to be 40 to 60% by weight. By setting the amount of β-sialon to be 40 wt% or more, the toughness of the sintered body is further improved, and 60 wt%
By the following, the hardness of the sintered body is further improved and the wear resistance is further improved. In order to set the abundance of α-sialon and β-sialon in the range, for example, when the ratio of yttria to aluminum nitride is yttria: aluminum nitride = 1: 9 (molar ratio), α-type silicon nitride and yttria are added. If the total amount of aluminum nitride is 100 parts by weight, the total amount of yttria and aluminum nitride is 10 parts.
-18 parts by weight is desirable, and 15 parts by weight is most suitable.
【0032】原料中の炭化ケイ素の配合割合としては、
原料全体に対して、10〜30重量%の範囲とするのが
よい。10重量%以上とすることにより焼結体の硬度が
より向上し、30重量%以下とすることにより緻密に焼
結して焼結体の耐摩耗性がより向上する。The blending ratio of silicon carbide in the raw material is
It is preferable to set it in the range of 10 to 30% by weight with respect to the entire raw material. When it is 10% by weight or more, the hardness of the sintered body is further improved, and when it is 30% by weight or less, the sintered body is densely sintered to further improve the wear resistance of the sintered body.
【0033】また、製造する複合焼結体中のα−サイア
ロンの存在量と炭化ケイ素との存在量の合計が40〜6
0重量%の範囲とするのがよい。この合計が40重量%
以上とすることにより焼結体の硬度がより向上し、60
重量%以下とすることにより靱性がより向上して焼結体
の耐摩耗性がより向上する。In addition, the total amount of α-sialon and silicon carbide in the composite sintered body produced is 40 to 6 in total.
It is preferable that the range is 0% by weight. This total is 40% by weight
By the above, the hardness of the sintered body is further improved, and 60
When the content is less than or equal to wt%, the toughness is further improved and the wear resistance of the sintered body is further improved.
【0034】原料粉末の混合は、ボールミル等による一
般的に使用されている混合方法でよい。The raw material powders may be mixed by a commonly used mixing method using a ball mill or the like.
【0035】原料粉末を混合して得られた混合物は、焼
結の前に所望の形状に成形してもよい。The mixture obtained by mixing the raw material powders may be shaped into a desired shape before sintering.
【0036】上記混合物を焼結する方法としては、常圧
焼結、ガス圧焼結、ホットプレス等窒化ケイ素を焼結す
る通常の方法を用いることができるが、この中でも常圧
焼結あるいは0.95MPa以下のガス圧焼結が工業的
には望ましい。As a method for sintering the above mixture, normal pressure sintering, gas pressure sintering, hot pressing, or other conventional method for sintering silicon nitride can be used. Gas pressure sintering of 0.95 MPa or less is industrially desirable.
【0037】常圧焼結あるいはガス圧焼結の場合、焼結
温度としては、1700〜1900℃程度、望ましくは
1750〜1850℃の範囲がよい。1700℃以上と
することにより緻密な焼結体が得られる。1900℃以
下とすることにより窒化ケイ素が分解しにくく、焼結体
中における気孔の発生を抑制することができる。In the case of normal pressure sintering or gas pressure sintering, the sintering temperature is preferably in the range of 1700 to 1900 ° C, and more preferably 1750 to 1850 ° C. By setting the temperature to 1700 ° C. or higher, a dense sintered body can be obtained. By setting the temperature to 1900 ° C. or less, silicon nitride is less likely to be decomposed, and generation of pores in the sintered body can be suppressed.
【0038】焼結時間は、2〜6時間程度、望ましくは
3〜4時間の範囲がよい。2時間以上とすることにより
焼結性がより向上して焼結体を緻密にできる。6時間以
下とすることにより焼結体の結晶が粒成長するのを抑制
して焼結体の強度低下を抑制することができる。The sintering time is about 2 to 6 hours, preferably 3 to 4 hours. By setting the time to 2 hours or more, the sinterability is further improved and the sintered body can be made dense. By setting the time to 6 hours or less, it is possible to suppress the grain growth of the crystal of the sintered body and suppress the strength reduction of the sintered body.
【0039】また、焼結雰囲気としては、窒素ガス圧で
0.1〜0.9MPaの範囲が望ましい。0.1MPa
以上とすることにより窒化ケイ素が分解しにくく、焼結
体中における気孔の発生を抑制することができる。ガス
圧を0.9MPa以下とすることによりガス量の増加を
抑制し、第1種圧力容器のような高価な装置を使用する
必要がない。The sintering atmosphere is preferably in the range of 0.1 to 0.9 MPa under nitrogen gas pressure. 0.1 MPa
By the above, silicon nitride is hard to decompose, and generation of pores in the sintered body can be suppressed. By setting the gas pressure to 0.9 MPa or less, an increase in the amount of gas is suppressed, and it is not necessary to use an expensive device such as a type 1 pressure vessel.
【0040】本発明により得られた複合焼結体は、従来
の複合焼結体に対して、靱性、強度、結晶粒径が同等で
あるが、硬度が高く、耐摩耗性が2〜3倍程度向上す
る。そのため、ボールミルやそのボール等の耐摩耗性部
材等に利用することができる。例えば、ボールミルやそ
のボールに利用した場合、摩耗による粉末への不純物の
混入を減少することができる。The composite sintered body obtained according to the present invention has the same toughness, strength and crystal grain size as the conventional composite sintered body, but has high hardness and 2-3 times higher wear resistance. Improve. Therefore, it can be used as a wear resistant member such as a ball mill and its balls. For example, when it is used for a ball mill or its balls, it is possible to reduce the mixing of impurities into the powder due to abrasion.
【0041】以下、本発明の実施例を説明する。Examples of the present invention will be described below.
【0042】(実施例1)原料粉末として、平均粒径
0.4μm、α相95%の窒化ケイ素粉末76.5重量
%と、平均粒径0.6μmのイットリア粉末5.0重量
%と、平均粒径0.5μmの窒化アルミニウム粉末8.
5重量%に、平均粒径0.4μm、酸素含有量が種々異
なる炭化ケイ素粉末10重量%を添加し、エタノール中
で72時間ボールミルにて混合した。得られたスラリー
を乾燥、解砕後、200MPaの圧力でプレス成形し
た。得られた成形体を窒素雰囲気中、0.9MPaで1
800℃×4時間焼結した。得られた焼結体の相対密
度、α−サイアロン量、硬度を測定し、表1に示した
(なお、表1中の*は、炭化ケイ素粉末中の酸素量が本
発明の範囲外の試料(比較例)である。)。Example 1 As raw material powder, 76.5% by weight of silicon nitride powder having an average particle size of 0.4 μm and α phase of 95%, and 5.0% by weight of yttria powder having an average particle size of 0.6 μm, Aluminum nitride powder having an average particle size of 0.5 μm 8.
To 5% by weight, 10% by weight of silicon carbide powder having an average particle size of 0.4 μm and various oxygen contents were added, and mixed in a ball mill for 72 hours in ethanol. The obtained slurry was dried, crushed, and then press-molded at a pressure of 200 MPa. The obtained molded body is 1 at 0.9 MPa in a nitrogen atmosphere.
Sintered at 800 ° C. for 4 hours. The relative density, the amount of α-sialon, and the hardness of the obtained sintered body were measured and shown in Table 1 (* in Table 1 indicates a sample in which the amount of oxygen in the silicon carbide powder is outside the range of the present invention. (Comparative example).
【0043】[0043]
【表1】 [Table 1]
【0044】表1に示すように、その酸素量が0.8〜
5.0重量%(wt%)の炭化ケイ素粉末を添加した焼
結体は相対密度96%以上の緻密な焼結体になり高硬度
であった。しかし、その酸素量が0.8wt%未満の炭
化ケイ素粉末を添加した焼結体は緻密に焼結せず低硬度
で、その酸素量が5.0wt%を越える焼結体はα−サ
イアロンの生成量が少なく低硬度であった。As shown in Table 1, the oxygen content is 0.8 to
The sintered body to which 5.0% by weight (wt%) of silicon carbide powder was added was a dense sintered body having a relative density of 96% or more and had high hardness. However, a sintered body to which a silicon carbide powder having an oxygen content of less than 0.8 wt% is not densely sintered and has low hardness, and a sintered body having an oxygen content of more than 5.0 wt% is α-sialon. The amount produced was small and the hardness was low.
【0045】(実施例2)実施例1と同様の窒化ケイ素
粉末、イットリア粉末、窒化アルミニウム粉末を用い、
それらの配合量を一定とし、平均粒径0.4μm、酸素
量が1.2wt%の炭化ケイ粉末を種々添加し、実施例
1と同様の条件で焼結体を作製した。得られた焼結体の
相対密度、結晶相、硬度を測定し、表2に示した(な
お、表2中の*は、炭化ケイ素が無添加の試料(比較
例)である。)。Example 2 The same silicon nitride powder, yttria powder and aluminum nitride powder as in Example 1 were used,
Sintered bodies were produced under the same conditions as in Example 1, with the compounding amounts thereof being constant, various kinds of silicon carbide powder having an average particle size of 0.4 μm and an oxygen content of 1.2 wt% being added. The relative density, crystal phase, and hardness of the obtained sintered body were measured and shown in Table 2 (* in Table 2 is a sample without silicon carbide added (comparative example)).
【0046】[0046]
【表2】 [Table 2]
【0047】表2に示すように、炭化ケイ素を添加した
焼結体は緻密な焼結体になり高硬度であった。しかし、
炭化ケイ素が無添加の焼結体は高硬度な炭化ケイ素がな
いため低硬度であった。As shown in Table 2, the sintered body to which silicon carbide was added became a dense sintered body and had high hardness. But,
The sintered body containing no silicon carbide had low hardness because there was no high-hardness silicon carbide.
【0048】(実施例3)実施例2と同様の粉末を用
い、20重量%の炭化ケイ素粉末に、窒化ケイ素、イッ
トリア、窒化アルミニウムの添加量を表3に示すように
変え、実施例1と同様の条件で焼結体を作製した。得ら
れた焼結体の相対密度、結晶相、硬度、靱性を測定し、
表3に示した。(Example 3) The same powder as in Example 2 was used, and the addition amount of silicon nitride, yttria, and aluminum nitride was changed to 20% by weight of silicon carbide powder as shown in Table 3 to obtain Example 1. A sintered body was produced under the same conditions. The relative density, crystal phase, hardness and toughness of the obtained sintered body were measured,
The results are shown in Table 3.
【0049】[0049]
【表3】 [Table 3]
【0050】表3に示すように、炭化ケイ素への窒化ケ
イ素、イットリア、窒素アルミニウムの添加量を調整し
て、α−サイアロンの生成量を試料No.10、12の
ような値とすることにより靱性も高くなることが分か
る。As shown in Table 3, by adjusting the amounts of silicon nitride, yttria, and aluminum aluminum nitrogen added to the silicon carbide, the amount of α-sialon produced was adjusted to Sample No. It can be seen that the toughness is increased by setting the value to 10 or 12.
【0051】(実施例4)試料No.10と同様の配合
量にて、それぞれの粉末の平均粒径を表4に示すように
変え、実施例1と同様の条件で焼結体を作製した。得ら
れた焼結体の相対密度、結晶相、硬度、靱性を測定し、
表4に示した。Example 4 Sample No. With the same blending amount as in 10, the average particle size of each powder was changed as shown in Table 4, and a sintered body was produced under the same conditions as in Example 1. The relative density, crystal phase, hardness and toughness of the obtained sintered body were measured,
The results are shown in Table 4.
【0052】[0052]
【表4】 [Table 4]
【0053】表4に示すように、粉末の粒径が細かいほ
ど緻密に焼結し、硬度が高く、好ましいことが分かる。
特に、窒化ケイ素粉末と炭化ケイ素粉末の粒径は焼結性
に大きく影響することが分かる。As shown in Table 4, the finer the particle size of the powder, the denser the sintering and the higher the hardness, which is preferable.
In particular, it can be seen that the particle sizes of the silicon nitride powder and the silicon carbide powder have a great influence on the sinterability.
【0054】(実施例5)試料No.10と同様の配合
量、成形方法にて、焼結条件を表5に示すように変え、
焼結体を作製した。得られた焼結体の相対密度、結晶
相、硬度、靱性を測定し、表5に示した。Example 5 Sample No. With the same blending amount and molding method as in 10, the sintering conditions were changed as shown in Table 5,
A sintered body was produced. The relative density, crystal phase, hardness and toughness of the obtained sintered body were measured and shown in Table 5.
【0055】[0055]
【表5】 [Table 5]
【0056】表5に示すように、焼結温度は1800℃
が最適で、低い焼結温度の場合に比べて密度が高く、高
い焼結温度の場合に比べてα−サイアロンの生成量が増
加して硬度がより高くなることが分かる。また、焼結時
間、焼結圧力も同様で最適値は4時間と0.9MPaで
あった。As shown in Table 5, the sintering temperature is 1800 ° C.
Is optimum, the density is higher than that at the low sintering temperature, and the amount of α-sialon is increased and the hardness is higher than that at the high sintering temperature. Also, the sintering time and the sintering pressure were the same, and the optimum values were 4 hours and 0.9 MPa.
Claims (1)
と、イットリア粉末と、窒化アルミニウム粉末とを混合
する工程と、 該混合物を焼結することにより、α−サイアロンとβ−
サイアロンと炭化ケイ素とが主成分となる複合焼結体を
得る工程とよりなる複合焼結体の製造方法において、 上記炭化ケイ素粉末は、0.8〜5重量%の酸素を含有
することを特徴とする複合焼結体の製造方法。1. A step of mixing silicon carbide powder, α-type silicon nitride powder, yttria powder, and aluminum nitride powder, and sintering the mixture to obtain α-sialon and β-sialon.
In the method for producing a composite sintered body, which comprises the step of obtaining a composite sintered body containing sialon and silicon carbide as main components, the silicon carbide powder contains 0.8 to 5% by weight of oxygen. And a method for producing a composite sintered body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6087994A JPH07277835A (en) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | Method for manufacturing composite sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6087994A JPH07277835A (en) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | Method for manufacturing composite sintered body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07277835A true JPH07277835A (en) | 1995-10-24 |
Family
ID=13930363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6087994A Pending JPH07277835A (en) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | Method for manufacturing composite sintered body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07277835A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020004129A (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-16 | 이종국 | Preparation Method of High Toughened Silicon Carbide with Sialon Grain Boundary |
JP2004527434A (en) * | 2000-11-28 | 2004-09-09 | ケンナメタル インコーポレイテッド | SiAlON containing ytterbium and method for producing the same |
-
1994
- 1994-04-01 JP JP6087994A patent/JPH07277835A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020004129A (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-16 | 이종국 | Preparation Method of High Toughened Silicon Carbide with Sialon Grain Boundary |
JP2004527434A (en) * | 2000-11-28 | 2004-09-09 | ケンナメタル インコーポレイテッド | SiAlON containing ytterbium and method for producing the same |
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