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    公开号:WO1985000588A1
    申请号:PCT/JP1984/000377
    申请日:1984-07-25
    公开日:1985-02-14
    发明作者:Tadahiko Miyoshi；Yukio Takeda；Mituo Taguchi；Tetuo Kosugi
    申请人:Hitachi, Ltd.；
    IPC主号:C04B35-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 酎熱衝撃性セラ ミ ック ス構造物 技術分野 本発明は、 酎熱衝攣性セラ ミ¾ック ス構造物に係 り、 特 にタービン翼等に採用するのに好適な酎熱衝撃性セラ ミ
    [0003] ック ス構造物に関する。 背景技術 高効率化するために、 熱機関の使用温度はますます高 温化される傾向にあ り、 熱機闋を镩成する構造部材にも 一層の髙温特性が要求されている。 例えば、 自動車用の ターボチャージャにおいては、 排ガス温度 1100〜： I 200
    [0004] での使用が要求されている。 また、 髙温ガスタービンで は， ガス温度と して 1300 ~ 1500 程度までの使用が計画 されている。 このよ うな目的のために、 金属材料に比し て高温高強度の炭化ケィ素、 窒化ケィ素、 サイアロ ンな どのセラ ミ ックスが開発されているが、 これらのセラ ミ ックスは耐熱性ゃ髙温強度は充分な特性を持っている反 面、 もろいために一度ク ラック を生じる と、 ク ラックが 箇単に成長して割れやすく、 信頼性に欠ける。 さ らに、
    [0005] OMPI 焼結体内の欠陷ゃ表面欠陷などによって強度がばらつき やすく、 構造材と しての強度設計が困難である。
    [0006] 一方、 サーメッ トや、 炭化ホウ表、 窒化ホウ素などを 主体と した焼結体のような工具材料は、 一度クラックが はいってもクラック が成長しにく く、 ねばり強い、 所謂 強靱材料となっている反面、 これらの材料は酸化雰囲気 中で高温にさ らされる と変質し、 機械的強度が著し く低 下する という欠点がある。
    [0007] これらの欠点を除く ために、 例えば、 炭化ケィ素のよ うな酎熱髙強度材料のファイバを、 例えば窒化ケィ素の ような酎熱材料中に混合し、 焼結する方法が提案されて いる。 しかしながら、
    [0008] 1 . 一般にファイバは髙価であること、
    [0009] 2 . アスペク ト比が、 約 5. 0以上程度と大きいため、 フ アイパ同志がからまって分散しにく く 、 均一な焼結体 が得にく いこと、
    [0010] 3 . 焼結時にファイバは収縮しないため、 亀裂のない緻 密な焼結体を得るためにはホッ トプレス法などのよう な特殊な焼結法が必要であ り、 量産性が低く、 かつ、 複雑形状品への適用が困難なこと、
    [0011] 4 . 成形や焼結などの工程でファイバ同志が平行に並ぶ 傾向が強いため、 焼結体の機梂的性質が方向によって 異リ、 一般的な構造部材と しては使いにく いこと、 などの欠点があ り、 構造部材と しての信頼性や汎用性に 欠ける。 ， 発明の開示 本発明の 目的はターボチャージャゃガスタ一ビン等の よ う な高温部材と して用いるのに適した、 高信頼性で汎 用性のある構造用セラ ミ ック ス部材を用いた、 酎熱衝撃 性構造物を提供する こ と にある。
    [0012] 本発明は最高使用温度が 1100 以上で熱サイ クルに曝 される部分をセラ ミ ックスで構成した点に特徴がぁ リ、
    [0013] そのセラ ミ ック スは
    [0014] ( 1 ) 焼結セラ ミ ック スの基地よ り ももろい微細粒子が
    [0015] 基地に分散してなるこ と、
    [0016] ( 2 ) 最高使用温度で 3 OkgZmin2以上の酎熱性と、
    [0017] K1Cで評価した破壊靱性値が 1 0 M N/m3Z 2以上
    [0018] の靱性をもつこ と、 及び/または
    [0019] ( 3 ) 発生した亀裂を粒子内部にと り込んで亀裂を屈曲
    [0020] 又は分岐させる複合組織を有する こ と が特激である 本発明の適用対象物は、 タービンやターボチャージャ 一等、 回転体 （構造物） 及びノまたは燃焼ガス、 爆発ガ
    [0021] スにさ らされる構造物が代表的である。
    [0022] 上記の条件 （ 2 ) で 1 0 M N/m3/z以上とする理由
    [0023] OMPI は、 回転構造物の強度設計の許容値に基づく 。 今日まで 知られて 、る S i3 N4系セラ ミ ックスではせいぜい 8
    [0024] MN/m3/2である。 また、 酎熟性基準を 3 O kg/min2以 上と したのは次の理由による。 セラ ミ ックスは欠点と し て内部及び/または表面にク ラック を含めたいおゆる欠 陥が入り易く、 強度が落ちる。 検査 （超音波深傷） をす るとすれば欠陥の大きさ 1 0 0 it m程度が限度である。
    [0025] K1Cが 1 0 M N / m3/2 以上ならば、 その大きさの欠陷 に対しても 3 0 kg /mm2 以上の強度が保てる。 現状のも のでは検査を合格してもこわれるケースが予想される。
    [0026] 従って信頼性が悪い。 今までの複合系セラ ミックスでは，
    [0027] 1100 の K1Cが 1 0 M N Z m3/2 以上のものはないから， 若し 3 0 kg/niin2 以上の酎熱性がないと、 こおれる可能 性がある。
    [0028] 本発明に用い得る構造用セラ ミ ックス部材は、 望ま し く は 1100 以上まで約 3 0 kgf Zmm2以上の高強度を保つ 耐熱性と、 K1Cで評価した破壊靱性値が 1 0 M NZ
    [0029] m3/2 以上の強靱性と を持ち、 かつ、 実質的に等方的な 機械的性質を持つシリ コ ン系焼結体から成る こ と を特徴 と している。
    [0030] 本発明に用いられるシ リ コ ン系セラ ミ ックスと しては 炭化ケィ素、 窒化ケィ素、 サイ アロ ンのうちの少く とも
    [0031] 1成分を主体とする焼結体中に、 lioot まで高強度を保
    [0032] OAfPI つ周期律表 ffl a , IV a , V a または Vi a族元表のホウ化 物、 窒化物または炭化物を主体とする焼結 が分散した 構造であ り、 かつ、 焼結体の構成粒子のアスペク ト比が
    [0033] 1 0以下である こ とが特に望ま しい。
    [0034] 本発明者達が種々検討した結果、 自動車用ターボチヤ
    [0035] 一ジャゃ高温ガスタービンのロータ などの用途にセラ ミ ックスを用いるためには、
    [0036] ① 最低 1100 以上の温度でも充分な機械的強度を持つ
    [0037] だけの酎熱性があれば良く 、 具体的には 1100 以上で 約 3 O kgi / BIB2以上の強度を持つ必要がある こと、
    [0038] ② 酸化性雰囲気中高温下で使用するためには、 炭化ケ
    [0039] ィ素、 窒化ケィ素、 サイ ア ロ ンなどを主体と したシ リ
    [0040] コ ン系焼結体を用いて、 髙温下で表面に生成する酸化
    [0041] 被膜によ り内部の変質を防止すれば良いこ.と、
    [0042] ③ ターボチャージャゃ高温ガスタービンの部品のよ う
    [0043] - な複雑な形状のセラ ミ ックスを作製するためには焼結
    [0044] 後の機械加工が不可欠である。 この際には一般に最大
    [0045] 1 0 0〜 2 0 0 m程度の表面傷が生成する こ と がし ばしばあ り、 従来のセラ ミ ックスではこのために強度
    [0046] が低下して信頼性低下の原因となっていたが、 破壊靱
    [0047] 性値が 1 0 M N / m3 2以上のセラ ミ ックスを用いれ
    [0048] ばこのような条件でも約 3 O kgf mm2以上の強度を示
    [0049] し、 セラ ミ ックス部品の信賴性が大幅に向上する こ と，
    [0050] OMPI ④ 実貧的に等方的な機械的性貧を持ったセラミ ックス
    [0051] を搆造用部材と して用いるこ と によ 、 温度変化に対
    [0052] して等方的に熱変形し、 熱応力や印加応力に対して儒
    [0053] 心などの異方的変形をおこさないため、 ロータなどの
    [0054] 回耘体と して用いた時の安定性が高いこ と、 金属や他
    [0055] のセラ ミ ック スとの接合部やかん合部の信頼性が大き
    [0056] いこと、 構造部品の強度設計が容易に、 かつ、 髙精度
    [0057] におこなえるため、 構造部品の信頼性が高いこと、 複
    [0058] 雑な形状の部 Sの成形， 加工や三次元的な応力の加お
    [0059] る部品への適用が容易で、 構造材料と しての汎用性が
    [0060] 高いこ と、 などが判明した。
    [0061] また、 上記の大きい破壤靱性値と射熱性と を達成する
    [0062] ためには、 炭化ケィ素、 窒化ゲイ素、 サイアロンなどの
    [0063] シ リ コ ン系セラ ミ ックス中に， 1100 :まで高強度を保つ
    [0064] 無機物と して周期律表 IE a， IV a , V a , ^ a族元素の
    [0065] ホウ化物、 窒化物、 炭化物を主体とする焼結体を分散し た構造のセラ ミ ックスを用いればよ く、 具体的には Y C
    [0066] TiB 2 , H f B2， H f C， V C , V N , NbB 2， Nb N
    [0067] TaBa , W B などを主体とする焼結体を分散した構造
    [0068] のセラ ミ ック スを用いる こ と ができる。
    [0069] 母材のシ リ コン系セラ ミ ックスと しては、 炭化ケィ素
    [0070] を用いるのが最も望ま しい。 炭化ケィ素を用いる場合、 窒化ケィ素ゃサイアロ ンを用いる場合に較べて粒界にガ
    [0071] O PI ^ ラス状の析出相を持たない特徴があるため、
    [0072] ① 600 程度の高温まで高強度が保たれる こ と、
    [0073] ② 菡温での射酸化性が特に大きいこ と、
    [0074] ③ これらの結果と して得られたセラ ミ ックスを用いた 構造部品が 1300 ~ 1500 程度の高温においても長期間 安定に使用できること、 の利点がある。 したがって、 母材に炭化ケィ泰を用いた本発明の構造都品は、 例え ぱ高温ガスタービンのブレー ドのよ う にガス温度 1500 程度の雰囲気中で高速回転する部品や、 スポーツ力 一用のターボチャージャロータのよ う に特に高温， 髙 速の条件で用い られる都品などに邃用 しても富信頼度 を保持する。
    [0075] なお、 シリ コン系母材と して窒化ケィ素ゃサイアロ ン を用いる場合、 焼成温度は 1 700〜1 850 程度で充分であ るが、 炭化ケィ素を用いる場合、 焼成温度は 1 900 °C以上 に髙める こ とが不可欠である。 焼成温度がこれよ リ低い 場合、 セラ ミ ックスの焼結性が恵く なつて、 セラ ミ ック ス中に開気孔が残るため、
    [0076] ① 得られるセラ ミ ックスの強度が低下する こ と。
    [0077] ② 開気孔を通じてセラ ミ ックス内部まで外気が侵入す るため、 母材に較べて酎酸化性の劣る周期律表 m a ， IV a , V a , Vi a族元素のホウ化物， 窒化物， 炭化物 を主体とする焼結体が容易に酸化され、 セラ ミ ックス が髙温使用時に分解したり、 強度ゃ破壤靱.性値が著し く低下するこ と。
    [0078] などの理由で、 本発明の目的を達成することができない。
    [0079] すなおち、 本発明のセラ ミ ックスにおいては、 周期律表
    [0080] IE a , IV a , V a , VI a族元素のホゥ化物， 窒化物， 炭 化物を母材のシリコン系セラ ミ ックスが被 sして保護し ている ことが必要である。 このような構造が実現し得な い場合、 すなわち、 焼結温度が低すぎてセラミ ックス中 に開気孔が残った り、 上述のホウ化物， 窒化物， 炭化物 の量が多すぎて、 セラ ミ ックス中でこれらが表面から内 部まで連続してつながつたり している場合には、 高温に おける酎酸化性が著し く低下して、 本発明の目的とする 高温構造部品に適用できない。
    [0081] なお、 一般に周期律表 ΠΙ a , IV a , V a , ¾T a族元素 のホウ化物， 窒化物， 炭化物は焼結温度が高いため、 母 材であるシリ コ ン系セラ ミ ックスと混合、 焼結して緻密.
    [0082] かつ、 強固なセラ ミ ックスを得るためには焼結温度は分 解を伴おない範囲で高いほど良い。 この点、 窒化ゲイ素 やサイアロンは 1850〜1900 以上で分辉するため焼結温 度がこれ以上高くできないが、 炭化ケィ素の分蘇温度は
    [0083] 3000 以上と高いため、 焼結温度を 2000〜 2300 程度ま で髙く しても何も問題を生じない。 この結果、 母材に炭 化ケィ素を用いると特に高温高強度で酎酸化性の大きい
    [0084] O H セラ ミ ックスが得られやすい。
    [0085] また、 分岐する無機物と して、 Hf B 2， Nb B 2，
    [0086] TaB , , V C , V Β , , W B を主体とする焼結体を用い た場合には、 高温での酎酸化性が特に大きいこ と、 焼結 時に母材のシ リ コ ン系セラ ミ ックスや微量の焼結助剤の 一部と反応して約 1 # m以下程度の粒子の集合体を形成 し、 この粒子集合体のヤング率が小さいこ とも相まって 進展するク ラック を分枝したり、 屈曲させた り して破壤 靱性値を髙めるために特に有効なこと、 から特に望ま し い。 シ リ コ ン系セラ ミ ックス中に分散する無機物の量 と しては 5 ~ 7 0 νο β %の範囲である ことが望ま し く 、
    [0087] 1 0〜 5 0 νο β %の範囲であることが特に好ま しい。 無 機物の量が少なすぎると破壊靱性値の向上にきかな く な る。 具体的には破壊靱性値を l O M N Z m3/2 以上とす るためには 5 vo J2 %以上、 1 5 M N Z m3/2 以上とする ためには 1 0 VO JS %以上分散すれば良い。 また、 無機物 の量が多すぎる と一般に高温酎酸化性が低下する。 セラ ミ ッ ク ス構造部材と して 1100 で安定に使用するために は 7 0 νο β %以下、 1300°Cで安定に使用するためには
    [0088] 5 O vo £ %以下である ことが特に望ま しい。 なお、 セラ
    [0089] ミ ッ ク ス構造部材の破壊靱性値が 1 5 M N Z m3/ 2 にな れば 1 O M N / m3/2 の時に比べて破壊に必要なェネル ギ一は 2倍以上となり、 例えば 3 0万 rpm 以上のロータ
    [0090] OMPI などのよ うな髙速回耘体に用いる際の信頼性が大幅に向
    [0091] 上する。
    [0092] シリ コン系セラ ミ ックス中にホウ化物， 窒化物， 炭化
    [0093] 物などを主体とする焼結体を分散したセラ ミ ックスにお
    [0094] いては、 クラックが進展する際に分散した焼結体とクラ
    [0095] ック との相互作用によってクラックが分枝したり、 思曲
    [0096] したり して進展が阻止され、 結果と して被壊靱性値が向
    [0097] 上する。 この際、 分散した焼結体のヤング率が母材のシ
    [0098] リ コン系セラミ ックスよ リも小さいほう が被壞靱性値向
    [0099] 上に有効である。 このためには、 前述の H f B 2などのよ
    [0100] う に焼結時の反応によってヤング率の小さい化合物を作
    [0101] る原料を用いるのが良い。 また、 分散した焼結体は約 1
    [0102] 以下程度の粒子が 1 0 0個程度以上集合した構造を
    [0103] 持つことが最も好ましい。 この場合にはク ラックが分散
    [0104] した焼結体内で特に分枝しやすく 、 破壤靱性値の向上に
    [0105] 特に有効である。
    [0106] 母材と して用いるシ リ コ ン系セラ ミ ックス、 分散した
    [0107] 焼結体共に構成粒子のァスぺク ト比は 1 0以下であるこ
    [0108] とが望ま し く 、 この場合には機械的に等方的な性質を持
    [0109] つたセラ ミ ックスが得られやすい。 ァスぺク ト比が例え
    [0110] ば約 5 0以上と これよ り大きい、 所謂ファイバ状の粒子
    [0111] を原料と して用いたり、 あるいは焼結時にファイバ伏の
    [0112] 粒子が生成したりする場合には、 ファイバ找粒子間の相
    [0113] OMPI WIPO 互作用によって、 それぞれ成形時、 あるいは焼結時に隣 接する ファイバ状粒子同志が同方向に並び、 得られるセ ラ ミ ックスの機械的性質が等方的にな り に く く 、 特定の 方向で強度が強く なつた り、 弱く なつた りする。 このた め、 例えばターボチャージャのロータなどのよ う に回耘 時に径方向に特に大きな力が加わる際には、 強度の強い 方向を径方向にそろえる必要があ り、 構造都材の製造が 困難になつた り、 得られるセラ ミ ッ ク ス部材の汎用性に 欠けるなどの欠点を生ずる。
    [0114] 一方、 本発明の構造用セラ ミ ックス部材では実質的に 等方的な強度を持っため、 ロータ などのよ う に径方向に 大きな力が加わる場合にも、 ほぼ等方的な力が加わる場 合にも部材が容易に、 かつ、 有効に利用でき、 構造用部 材と しての汎用性が髙ぃ。
    [0115] 本発明に用い得るセラ ミ ックス部材には， シ リ コ ン系 セラ ミ ックス、 分散した無機物の他に、 1 0 w t %以下 程度の Α β , Ο , , M g O , Y , O , , A β Ν , Β Λ Ο 等を 焼結助剤と して加えても良い。
    [0116] 本発明はタービン、 ターボチャージヤー等回転体構造 物及び/または燃焼 · 爆発ガスにさ らされる構造物に採 用する場合、 翼だけをセラ ミ ックスに しても可であ り、 その際には通常シャフ トは金属にはめこみとなろう 。 ま た、 シャフ トや燃焼器等も本発明のセラ ミ ックス構造物
    [0117] ΟΜΡΙ
    [0118] WIPO を適用することが可能であ り、 更にはタービン、 ターボ チャージヤー等の装置全体を本発明のセラ ミ ッ ク ス構造 物で構成しても良い。
    [0119] 尚、 粒子の分散形態は、 粒子が均一分散していな く と も、 例えば粒子群と して或いは粒子と粒子群との併存と に分散していても良い。 但し、 構造物のほぼ全域に平均 的に分散されている ことが望ま しい。 つま り、 性質は等 方的であった方が望ま しい。 また、 粒子が大きければ粒 子界面に亀裂が入り、 粒子が小さければ粒子のへきかい 性によって迂回し、 或いは粒子界面で屈曲し、 粒子内で の分岐は起こ リ にく い。 更に本発明はファイバー分散と の併用も可能である。 図面の簡単な説明
    [0120] 第 1 図ないし第 5 図は、 本発明の実施例に示した酎熱 衝繫性セラ ミ ックス搆造物の、 ビスカー ト打込み試験の 結果を表わす顕微鏡写真である。 発明を実施するための最良の形態 実施例 1
    [0121] 平均粒径が 0 · 7 mの S i3 N 4粉末と、 平均粒径 2 ； i mの Η ί Β , C M p . 3250 ） を第 1表の割合に配合し これにさ らに平均粒径 0 . 5 ii mの Y^ Oa 及び Α β 2〇3 をそれぞれ 6 w t %及び 3 w t %加え、 均一な混合粉末 と した。 次に、 これに 1 0 〜 1 5 w t %の低重合ポリエ チ レ ン などのよ う な有機バイ ンダを加え、 射出成形法に よ り 1500kg/cin2 の荷重を加えて成形体と した。 該成形 体は次に 2 Z hの速度で昇温してバインダを除去した 後、 ガス中 1700〜： 1800°Cで 1 h焼成し、 焼結体を得 た。 得られた焼結体の曲げ強さ， 破壤靱性値 K1C及び 1100 で 2000 h または 1300°Cで 2000 h酸化後の室温にお ける曲げ強さ を第 1表に示す。
    [0122] なお、 破壊靱性値 K， は試料に ビッカース硬度計で長. さ Cの傷をつけた後、 曲げ強度 び を測定し、 下式によ り 計算した。
    [0123] Klc
    [0124] σ =
    [0125] Λ/ 7C C
    [0126] u
    [0127] 酸化後の曲げ強度 含有量 （vo β % ) 曲げ強度 （kg/mra2) 破壊靱性値
    [0128] No. (kg / mm" ) ( M N /ma ) 1100 c 1300 C
    [0129] Hf B 2 S i3 N4 室温 1100°C 1300°C
    [0130] 2000h後 2000h後 rr o
    [0131] 1 0 残 リ 6 5 6 0 4 2 5 6 2 D O
    [0132] 2 2 ft 6 5 6 2 4 3 6 6 5 6 0 i 5 // 6 3 6 0 3 9 1 0 5 9 5 8
    [0133] 4 1 0 99 5 7 5 5 3 4 1 5 5 2 4 9
    [0134] 5 2 0 n 5 2 4 5 3 2 1 4 8 4 6
    [0135] 6 5 0 II 5 0 3 9 3 0 1 6 4 4 4 2
    [0136] 7 7 0 It 4 5 3 0 5 1 5 4 2 1 2
    [0137] 8 9 0 /; 1 2 9 2 8
    [0138] 第 1表に 昆られるよ う に、 Hf B 2の添加量 5〜 7 0
    [0139] VO J2 %の範囲で破壊靱性値、 耐熱性共に優れたセラ ミ ツ クスの都材の得られる こ と がわかる。
    [0140] 得られた焼結体の S E M観察の結果、 S i3 N4 は長軸
    [0141] 4〜 ； L 0 m、 単軸 l 〜 2 it mの楕円状 （アスペク ト比
    [0142] 2〜 ： L 0 ) であ り、 添加した ΗίΒ 2は焼結時に Y203，
    [0143] Α β， 0. などと反応し、 粒径 0.1 〜 ： L ii mのほぼ球形
    [0144] の Hf B 2 , Hf 02， Hf S i粒子の集合体と して S i3 N4
    [0145] 中に分散している こと がわかった。 また、 粒子集合体中 の粒子数は原料 Hf B 2の粒径に依存し、 原料 Hf B 2 の
    [0146] 平均粒径と して 0.5 , 1 , 2 または l O it mのものを
    [0147] 用いる と平均粒子数はそれぞれ約 1 0 ， 4 0 ， 1 5 0 ,
    [0148] 15, 000個と変化する こ と、 また、 焼結体の破壤靱性値は それぞれ 1 0 ， 1 2 , 1 7 ， 1 8 M Nノ m3/2 と平均粒 子数と共に増加する こ と がわかった。
    [0149] 第 1表の No. 3〜 7の配合比の原料を用い、 上述の方 法で羽根径 4 0 mmのターボチャージャ用ロータ （羽根と シャフ ト一体） を試作した。 試作ロータの一部から試験 片を切出して調べた結果、 得られた焼結体の曲げ強度， 熱膨張係数， ヤング率は切出 しの方向によ らず、 機械的 に等方的な性質を持つこ と がわかった。
    [0150] このロータ をガス温度 1100〜1200 中で 3 0万 rpm の 速度で 1000 h連続蓮転したが、 破損などの問題はまった
    [0151] O PI く認められなかった。
    [0152] 同様な方法でロータ の羽根とシャフ トを別々に射出成 形し、 焼成した後、 雨者の間に同じ組成の原料粉をつめ て、 ホッ トプレス法によ リ接合する方法によってもロー タ を試作した。 この方法では射岀成形、 焼成して得られ た焼結体の機械的性賓がほぼ等方的なため、 得られた口 ータの接合部の信頼性はきおめて髙く、 1100〜 1200°Cの ガス中での連続回転試験やガスの O N O F Fによる start stopの く リ返し試験によってもまったく被損し なかった。 したがって、 一般的な射出成形法では作製困 簾な複雑形钛品でも、 本発明の搆造用セラ ミ ックス部材 は接合法と組合わせる ことによ リ適用可能である。
    [0153] 一方、 従来法である S ia Na粉末中へ約 0.5〜： L ii m 0 X 5 0〜 1 0 0 it mtの S i Cプアイ ノ をまぜて、 射出成 形後焼結、 または、 金型成形後ホッ トプレスした試料に おいては， 射出成形やホッ トプレスの方向によって焼結 体の熱膨張係数が異リ、 方向を一致させない場合には 2 つの焼結体を後で一体に接合する ことが困難であった。 また、 射出成形時に S i Cファイバ同志がからまって、 金型の目詰リや、 射出成形時の流動の邪魔とな り、 密度 の均一な成形体が得られないこと、 焼結時に試料中にク ラック が入リ易く、 焼結密度が上がリ にく い等の問題を 起こ した。 第 1 図は S i3 Na 9 1 wt% , Y O 3 6 wt % , A β , Ο„
    [0154] 3 w1:%から成る基地 7 5 wt%に対し、 Hf B 2 2 5 wt% を 添加分散して 1750 、 l h r焼成したセラ ミ ックスの
    [0155] 4 0 0倍の走査顕微鏡写真であ り、 ビッカースを打ち込
    [0156] んだ際に亀裂が屈曲する様子を示す。 第 2図は同組成、
    [0157] 同焼成条件によるセラ ミ ック スの 2000倍の走査型顕微鏡
    [0158] 写真であ り、 ビッカースを打ち込んた'際に亀裂が分岐す
    [0159] る様子を示す。 第 3 図は第 1.図， 第 2図の例示中 Hf B 2 に代えて W C 2 5 wt% を用い、 焼成条件も これと同じに
    [0160] して得たセラ ミ ック スの 7 9 0倍の走査型顕微鏡写真で
    [0161] ある。
    [0162] 実施例 2
    [0163] 実施例 1 と同様な方法によ り、 S i3 N 4に M g 0 ,
    [0164] A β a 03をそれぞれ 4 wt %， 2 wt % , 及び周期律表 m a :
    [0165] IV a , V a , Vi a元素のホウ化物、 炭化物、 窒化物を混
    [0166] 合し、 成形、 焼成した。 得られた焼結体の特性を第 2表
    [0167] に示す。 これらの焼結体においても、 周期律表 ffl a， IV a , V a， Vi a 元素のホウ化物、 炭化物、 窒化物の粒子
    [0168] が集合体と して S i2 N4 中に分散した構造を持っており ， 焼結体の構成粒子のアスペク ト比は 1〜 1 0であ り、 焼
    [0169] 結体は等方的な機械的性質を示した。
    [0170] OMPI 第 2 表 の 1 添 加 物 2 曲げ強度 （kg/mm2)
    [0171] No.
    [0172] πΡ しノ 会右昏 νΛ 0 9
    [0173] 1 1 QSO * 9 5 5 9
    [0174] 2 〃 3 7
    [0175] 3 〃 50 A 8 35 3 o
    [0176] 4 〃 1 5 5 3
    [0177] 5 V O W V- 6 o v 4 Q 3 Q
    [0178] 6 1 Ω w τ: ¾ 1
    [0179] 7 * f 4 7 3 Q 3 0
    [0180] 8 Nb wB , 2 3000 5 6 0 5 8 4 4
    [0181] 9 2 5 5 9 5 3 4 0 0 n 7 0 5 2 3 8 1 7 1 NbN 2300^： 5 6 2 4 9 3 7 2 1 0 5 5 4 3 3 3 3 5 0 5 0 3 9 3 0 n n 9 0 1 1 2
    [0182] 第 2 表 の 2
    [0183]
    [0184] OMPI
    [0185] ^ 第 2表及び第 1表によ り、 特に III a， IV a , V a , ¾ a元素のホウ化物を用いた時に特に酎酸化性が大き く なるこ とがおかる。
    [0186] 実施例 3
    [0187] 平均粒径 0.3 /t mの β一 S i C粉末に平均粒径 0.5 ； t inの B *C l .0 w1:% と ノボラック フエノール樹脂 3 wt % と周期律表 Itt a， IV a , V a , VC a元素のホウ化物、 炭化物、 窒化物を加え、 1000kg/cm2 の圧力で射出成形 後 A r中 2300T:で 1 h焼成した試料、 平均粒径 の α - S i C粉末に平均粒径 2 it mの Α β N 2 wt% と周期 律表 Iff a , IV a , V a , i a元素のホウ化物、 窒化物、 炭化物を加え、 温度 2050T：、 圧力 2 0 0 kgZcm2 でホッ トプレスした試料、 および、 平均粒径 の
    [0188] S i3 Neと平均粒径 0.5 ii mの Α β , Ο と平均粒径 2 /t inの A fl Nと平均粒径 l it mの S i 02と を、 サイァ ロ ンの一般式 -,の Zの値が 0.2〜 4.2 になるよ う に採取し、 これにさ らに周期律表 Ili a , W a , V a , i a元泰のホウ化物、 窒化物、 炭化物を加 えて、 射出成形法によ り成形し、 N2 ガス中 1700 で 1 h焼成した試料を作製した。 得られた試料の特性を第 3表に示す。 第 3 表 の 酸化後の曲げ強度 シリコン 添 加 物 曲げ強度 （kgZnnn2) 破壊靱性値
    [0189] Να (kg/mm2 ) 系焼結体 含有量 (M J /m z) 1100 c 1300°C 種 類 室温 1100°C 1300°C
    [0190] VO β % 2000 h後 2000 h後
    [0191] 1 ホッ 卜 Y C 5 9 0 9 0 9 3 1 0 9 0 8 8
    [0192] 2 プレス /, 1 0 88 8 8 8 8 1 5 89 8 7
    [0193] r
    [0194] 3 S C /, 50 85 8 5 80 丄 5 8 7 7 5
    [0195] 4 II 10 80 7 0 2 2 1 5 30 7
    [0196] 5 Hf C 1 0 6 2 6 2 6 1 1 5 6 1 6 0
    [0197] 6 常 Λ *圧焼 L i結 'U-b // 2 5 5ヲ 5 7 5 8 1 fo 59 5 8
    [0198] 7 S i C // 5 0 5 7 56 5 6 1 5 5 6 5 3
    [0199] 8 V N 5 60 6 2 6 2 1 0 60 6 0
    [0200] 9 // 1 0 6 0 6 1 6 3 1 5 59 6 0
    [0201] 1 0 常圧焼結 // 70 5 5 54 1 5 1 5 54
    [0202] 1 1 S i C NbB2 1 5 74 74 7 3 1 9 75 7 3
    [0203] 1 2 // 50 7 2 7 1 7 1 1 8 7 5 7 0
    [0204] Μ: Ο
    [0205] 第 3 表 の 2
    [0206] 1 3 Y C 1 0 50 4 0 30 1 7 50 50
    [0207] 14 II 50 4 7 40 30 1 8 48 46
    [0208] 1 5 TiB2 10 49 4 2 30 1 7 49 4 9
    [0209] 1 6 n 50 43 37 23 1 7 4 3 42
    [0210] 1 7 サイアロン V C 1 0 5 1 4 1 3 1 1 8 5 1 50
    [0211] 1 8 '/ 50 45 3 7 25 1 9 45 45
    [0212] 1 9 V N 75 49 40 30 1 2 49 49
    [0213] 20 // 70 39 30 2 1 5 38
    [0214] 2 1 NbB2 5 48 39 30 1 2 48 47
    [0215] 22 n 70 37： 30 5 1 5 3 7
    [0216] これらの試料においても、 構成粒子のアスペク ト比は
    [0217] 1 0以下であ り、 焼結体は実質的に等方的な機械的強度
    [0218] を した。 第 3表の Να 5〜 9並びに ifo l 1〜 2 2 の配合
    [0219] 比で実施例 1 と同様にロータ を試作したが、 このロータ
    [0220] はガス温度 1100〜 1200 中で 3 0万 rpm の速度で 1000
    [0221] h r連続運転しても破損等の問題は生 じなかった。
    [0222] 実施例 4
    [0223] 平均粒径 0 . 5 ja mの α — S i C粉末に平均粒径 0 . 5
    [0224] μ mの B 4 C 0.75wt % と ノボラック フエノール樹脂
    [0225] 4 wt%及び低重合ポリエチレン 1 5 wt% と平均粒径 1〜
    [0226] 8 0 tf mの周期律表 ffl a , IV a , V a , VE a族元素のホ
    [0227] ゥ化物、 窒化物、 炭化物を加え、 lOOOkgZcm2 の圧力で
    [0228] 射出成形後 2 Z h の舁温速度でバイ ンダ抜き し、 A r
    [0229] 中 2300 で 1 h焼成した試料、 平均粒径 の α —
    [0230] S .i C粉末に平均粒径 2 ii mの Α β N 4 wt % と周期律表
    [0231] ΠΙ a , IV a , V a , Vi a族元素のホウ化物、 窒化物、 炭
    [0232] 化物を加え、 温度 2050 、 圧力 2 0 0 kg cm2でホッ ト
    [0233] プレスした試料を作製した。 得られた試料の特性を第 4
    [0234] 表に示す。
    [0235] OMPI一 · . 第 4 表 の 室温における曲げ強度 シリコン 添 加 物 曲げ強度 (kg/mm2) 破壊靱性値
    [0236] (kg/mm2)
    [0237] Να 系焼結体 含有量 (MN/m3ハ） 1100°C 1500°C
    [0238] 種 類 室温 1100°C 1500°C 2000 h 2000 h
    [0239] VO β % ？匕 後 M？ヒ 後
    [0240] 1 Hf Β2 3 68 68 69 5 68 68
    [0241] 2 // 5 70 70 7 1 1 0 70 69
    [0242] 3 // 1 0 72 72 7.5 1 7 70 70
    [0243] 4 // 50 70 7 1 70 1 8 72 68
    [0244] 5 ;/ 70 43 1 20 1 5 4 1 5
    [0245] 6 常圧焼結 TaB2 5 75 75 76 .1 0 74 74
    [0246] 7 /' 1 0 73 74 75 1 8 76 75
    [0247] 8 // 50 70 7 1 70 1 8 7 1 68
    [0248] 9 V B2 5 73 72 73 1 6 74 70
    [0249] 10 // 50 7 1 72 74 1 7 70 69
    [0250] 1 1 S i C // 70 58 55 1 8 1 5 53 2
    [0251] 1 2 V c 2 75 77 77 5 77 73
    [0252] 1 3 // 1 0 72 73 7 3 1 7 74 68
    [0253] 14 // 50 70 69 7 1 1 8 70 65
    [0254] 1 5 wc 5 60 6 1 6 3 1 0 60 55
    [0255] 1 6 ;/ 1 0 6 1 63 63 1 5 63 57
    [0256] 1 7 // 50 55 55 54 1 5 58 50
    [0257]
    [0258] 得られた試料のうち、 第 4表の Na 3， 4， 7 , 1 3， 1 6， 2 0 , 2 5， 2 8 の S E M観察の結果、 S i Cは 長軸 2〜 ： L O tf ni, 単軸 l〜 5 ii mの楕円状 （ァスへ。ク 卜比 1 ~ 4 ) であ り、 上述のホウ化物、 窒化物、 炭化物 は主に粒径 1〜 5 it mの粒子の集合体と して S i C中に 分散している ことがわかった。 また、 粒子集合体中の粒 子数は原料の粒径に依存し、 原料の平均粒径と して 1， 5 , 1 5， 5 0 または 8 θ Α πιのものを用いると平均粒 子数はそれぞれ約 1 , 5 , 1 0 0， 1000， 5000個と変化 すること、 また、 セラ ミ ックスの破壊靱性値は粒子集合 体の粒子教が約 1 0 0以上で l.S M NZm 3/'2 以上と特 に大き く なる ことがわかった。
    [0259] また、 f¾ 3， 4， 7， 1 3 , 1 6の試料を用いて、 実 施例 1 と同様に羽根径 4 O mmのターボチャージャ用ロー タ （羽根とシャフ ト一体） を試作した。 試作ロータ から 試験片を切出して調べた結果、 得られたロータ を構成す るセラ ミ ックスは等方的な機械的性赏を持つことが判つ た。
    [0260] このロータ をガス温度 1300〜： 1500 中で 3 0万 ΓΡΠ の 速度で 1000 h連続蓮転したが、 破損などの異常はまった く認め られなかった。
    [0261] 同様な方法でロータ の羽根とシャフ トを別々 に射出成 形し、 焼成した後、 雨者の間に同じ組成の-原料粉をつめ
    [0262] O PI て、 ホッ トプレス法によ リ 2100 で接合する方法によつ ても ロータ を試作した。 この方法では射出成形、 焼成し て得られたロータ の接合焼結体の機械的性質がほぼ等方 的なため， 得られた部の信頼性はきわめて高く 、 1300〜
    [0263] 1500 のガス中での連続回転試験やガスの 0 N O F F
    [0264] の く リ返し試験によってもまったく破損しなかった。
    [0265] 第 4 図は S iC 9 6 w t % , A J2 N 4 wt %からなる基
    [0266] 地 3 0 . 8 wt %に、 N b B 2 6 9 . 2 wt % を添加分散させ、 これを 2050 、 l h r焼成したセラ ミ ックスの 200倍の光 学顕微鏡写真であ り、 ビッカースを打ち込んだ際のク ラ ックの入り方を示す。 また第 5 図は第 4 図と同じ条件で 得たセラ ミ ックスの 2 2 0倍の走査型顕微鏡写真であ り ビッカースを打ち込むと クラック が分岐して吸収される 様子を示す。
    [0267] 実施例 5
    [0268] 平均粒径 0 . 5 μ mの β - S i Cの粉末に平均粒径
    [0269] 0 . 5 inの B 4 C 0.75wt % と ノボラック フエノール樹脂
    [0270] 4 wt % 及び低重合ポリ エチ レ ン 1 5 wt % と平均粒径 1
    [0271] 〜 2 μ mの窒化ニオビゥムを加え、 1500kg/cra2 の圧力 で射出成形後、 2 h の昇温速度でバイ ンダ抜き し、
    [0272] A r 中 2300 で 1 h焼成した試料、 平均粒径 2 it mの α 一 S i C粉末に平均粒径 2 μ πιの A fi 2 03 2 wt % と窒化 二オビゥムを加え、 温度 2050 、 圧力 2 0 0 kg /cm2 で
    [0273] , ― OMH_ 3 0分ホッ トプレスした試料を作製した。 得られた試料 の曲げ強度 （ J I S 4点曲げ法で測定） 、 曲げ強度 σ と 欠陥の大きさ c よ り K， c - び / π c の式を用いて計算し た、 破壊靱性値 Kl e及び空気中で加熱酸化後の曲げ強度 を第 5表に示す。
    [0274] 得られた試料のうち、 Να 3〜Νοι 6， Να 1 0〜ίΓα 1 3 の S E M観察の結果、 S i Cは常圧焼結の場合長軸？〜 1 2 m , 短軸 3〜 5 ii m、 ホッ トプレスの場合長軸 2 〜 5 it m、 短軸 2〜 3 ίί πιの楕円体状であ り、 この焼結 体中に粒径 1〜 2 i mの窒化ニオビゥムが単独または集 合体と して分散した搆遣を持っている ことがおかった。
    [0275] 次に、 Na 3〜 6の試料を用いて、 羽根径 4 0 mmのター ボチャージャ用ロータ を試作した。 このロータ をガス温 度 1300〜： 1500 中 3 0万 rpm の速度で 1000 h連続運転し たが、 破損などの異常はまったく認め られなかった。
    [0276] 第 5 表
    [0277]
    [0278] 実施例 6
    [0279] 平均粒径 0.5 ii mの α — S i 3 N4粉末に平均粒径 1 5
    [0280] Ai mの窒化ニオビゥム、 平均粒径 0.2〜 2 mの
    [0281] A β 203 , Y2 〇 3， M g O を加え、 加圧成形後窒素中
    [0282] 1S00 で 1 h焼成した。 得られた試料の特性を第 6表に
    [0283] 示す。
    [0284] これらの試料中では窒化ニオビゥムは焼結助剤である
    [0285] A β 203 , Y203， M g Oなどと一部反応して、 平均粒
    [0286] 径 2 m前後の窒化ニオビゥム， 酸化二オビゥム， ケィ
    [0287] 化二オビゥムなどの混合系を形成すると共に、 これらの
    [0288] 窒化ニオビゥム， 酸化二オビゥム， ケィ化二オビゥム等
    [0289] の粒子が粒子集合体と して平均粒径約 5 it mの窒化ケィ
    [0290] 素焼結体中に分散した構造を持っていることが判った。
    [0291] また、 粒子集合体中の粒子数は窒化ニオビゥムの原料粉
    [0292] の粒径に依存し、 原料の平均粒径と して 1 , 5， 1 5，
    [0293] 5 0 または 8 0 mのものを用いて実験した結果、 平均
    [0294] 粒子数はそれぞれ約 1， 5， 1 0 0， 1000， 5000個と変
    [0295] 化し、 また、 セラ ミ ックスの破壌靱性値は粒子集合体の
    [0296] 粒子数が約 1 0 0以上で I S M N Z m3/2 以上 （窒化二
    [0297] オビゥムの添加量 1 Ονο β % ) と特に大き く なる ことが
    [0298] 判った。
    [0299] , , -Ο ΡΙ 6 の
    [0300]
    [0301] C DO CO CO CO H- 1 (— 1 H1 (— ' I—1 (— 1
    [0302] o CO CD Ol w DO to cn to
    [0303] ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
    [0304] O
    [0305] CO
    [0306] 00 · o o o o ¾ ¾
    [0307] • •
    [0308] n ド
    [0309] ¾ o O o o o ¾ O
    [0310] n to
    [0311] t o o o ¾ ¾ o ¾
    [0312] cn CD ]
    [0313] CD o 00 D t CO t cn t ¾ t σι CO 03 CO CO 05 ω
    [0314] 1 1 1
    [0315] 00 n DO CD CO w o I—1 cn I—1
    [0316] t ド ド ド
    [0317] i I 1
    [0318] 00 00 〇 αι CD
    [0319] CO CO 03 s CO 05
    [0320] 1 I 1
    [0321] CD 3 O ド O o 00 DO CD 00 O
    [0322] (ζε) di/lDd 88S00/S8 OA 実施例 7
    [0323] 平均粒径 0.7 mの S i 3 N4粉末に平均粒径 0.5
    [0324] A mの Α β 203、 平均粒径 2 ;i mの Α £ Ν及び平均粒径 l mの S i 02 をサイ ア ロ ンの一般式
    [0325] S i s_zA fi z〇2 Ns_zの Z が 0.2〜4.2 になるよ う に 秤量し、 これにさ らに窒化ニオビゥムを 3〜 7 0 νο ώ % 加えて均一に混合し、 lOOOkgZoiの圧力で金型成形した 該成形体は次に窒素ガス中 1700 で 1 h焼結した。 この 実施例においては Zの値が 0.5〜 4.0 の範囲で気孔率 が 5 %以下、 曲げ強度 4 0 kgノ膽2 以上の焼結体が得ら れ、 その破壊靱性値は窒化ニオビゥムの添加量 5〜 5 0 νο β %の範囲で 1 O M N Z m3/2 以上となった。
    [0326] 実施例 8
    [0327] 平均粒径 0 . 5 IDの ι8— S i C粉末に平均粒径 0.5 mの B 4 C 0.7 5 wt% と ノボラック フエノール樹脂 4 wt%及び低重合ポリ エチ レ ン 1 5 wt% と平均粒径 1 〜 2 /i mの周期律表 V a， IV a族元素 （V， N b , T a , C r， M o , W) のホウ化物を加え、 ISOOkgZaiの圧力 で射出成形後、 2 Z h の昇温速度でバイ ンダ抜き し、 A r中 230(TCで 1 h焼成した試料、 平均粒径 2 A mの α - S i C粉末に平均粒径 2 mの A j8203 2 w t % と周 期律表 V a , Vi a族元素のホウ化物を加え、 温度 2050〜 2100 、 圧力 2 0 0 kg Zcriで 3 0分ホッ トプレスした試 料を作製した。 得られた試料の曲げ強度 （ J I S 4点曲 げ法で測定） 、 曲げ強度 σ と欠陥の大きさ C よ り K1C = σ J "^の式を用いて計算した。 破壊靱性値 K1C及び空 気中で加熱酸化後の曲げ強度を第 7表に示す。
    [0328] 第 7 表 の
    [0329] 室温における曲げ強度 添 加 物 曲げ強度 （kgZmm2) 破壊靱性値
    [0330] (kg/mm2 )
    [0331] Να 焼結条件 量 (MN/m3/z) 1200。C
    [0332] 種 類 室温 1500°C 2000 h
    [0333] VO β % Μ Ϊヒ 後
    [0334] 1 V Bz 3 78 76 7 7 6 7 7 76
    [0335] 2 11 5 78 79 79 1 0 78 78
    [0336] 3 •II 10 76 75 74 16 76 74
    [0337] 4 It 25 75 74 73 1 7 75 73
    [0338] 5 n 50 75 75 74 1 7 74 74
    [0339] 6 常庄焼結 II 70 52 5 1 33 1 0 52 1 7
    [0340] 7 2300で NbB2 3 79 79 78 5 79 80
    [0341] 8 1 h rt 5 79 78 78 1 2 79 78
    [0342] 9 10 77 78 79 1 8 77 76
    [0343] 1 0 25 78 79 79 1 9 78 76
    [0344] 1 1 n 50 74 75 74 18 75 75
    [0345] 1 2 II 70 53 53 38 1 1 53 1 9
    [0346] 1 3 TaB2 3 7 7 78 78 5 77 77
    [0347] 14 ,/ 5 75 76 7 7 10 74 76
    [0348] 1 5 // 10 77 77 76 1 6 75 73
    [0349] 1 6 1, 50 76 76 77 1 5 75 7 1
    [0350] 1 7 II 70 50 51 29 10 50 1 1
    [0351] 第 7 表 の 2
    [0352]
    [0353] 得られた試料の S E M観察の結果、 S i Cは常圧焼結
    [0354] の場合長軸？〜 1 2 ;i m、 短軸 3〜 5 /i m、 ホッ トプレ
    [0355] スの場合長軸 2〜 5 /i in、 短軸 2〜 3 /i mの楕円体状で
    [0356] あ り、 この焼結体の中に粒径 1〜 2 μ ιηの周期律表 V a
    [0357] Vi a族元素のホウ化物が単独または集合体と して分散し
    [0358] た構造を持っている こ と がわかった。
    [0359] 次に Να 3， 4， 9 , 1 0 の試料を用いて、 羽根径 4 0
    [0360] nmのターボチャージャ用ロータ を試作した。 このロータ
    [0361] をガス温度 1300〜1500 中 3 0万 rpra の速度で lOOO h連
    [0362] 続運転した り、 ガスの 0 Ni=i 0 F Fによる起動; =ί停止の
    [0363] く り返し を 1 0 0回行ったり したが、 破損などの異常は
    [0364] まったく認め られなかった。
    [0365] 実施例 9
    [0366] 平均粒径 0.5 μ ιηの a— S i 3 N4粉末に平均粒径約
    [0367] 1 5 mの周期律表 V a , Vi a族元素のホウ化物及び平
    [0368] 均粒径 0.5 111の 2〇3 3 1 %、 平均粒径 Ι μ πιの
    [0369] Υ2〇3 5 w t % を混合し、 加圧成形後窒素中 1800 で 1
    [0370] h焼成した。 得られた試料の特性を第 8表に示す。
    [0371] これらの試料中では周期律表 V a， Vi a族元素のホウ
    [0372] ィ匕物は Α ΰ 203， Y203 , S i 3 N4と一部反応して、 平
    [0373] 均粒径 l〜 2 /i mの周期律表 V a， Vi a族元素のホウ化
    [0374] 物， 窒化物， ケィ化物， 酸化物などの混合系粒子を形成
    [0375] すると共に、 これら混合系粒子が粒子集合体と して平均
    [0376] OMPI WIPO ^ 粒径約 5 mの S i 3 N4焼結体中に分散した構造を持つ ていることが判った。 粒子集合体中の粒子数は周期律表 V a , W a族元素のホウ化物の原料粒径に依存し、 原料 の平均粒径が 1 ， 5， 1 5， 5 0 または 8 0 A mのもの 用いた場合、 平均粒子数はそれぞれ約 1 , 5， 1 0 0， 1000 , 5000個と変化する こと、 また、 セラ ミ ックスの破 壌靱性値は粒子集合体の粒子数が約 1 0 0値以上で 1 5 M N / m3/2 以上と特に大き く なる ことが判った。
    [0377] 8 の
    [0378] hit
    [0379] 添 加 物 曲げ強度（kg/ ran2 ) 破壊靱性値 1100 C 2000 h酸化後の曲げ強度
    [0380] Να
    [0381] 種 類 量 (VO β % ) 至 温 1200 C ( M N /m ) (at R T ) (kg/mniz )
    [0382] 1 V Β 3 8 3 5 7 6 7 0
    [0383] Δ // 5 8 6 0 1 1 7 2
    [0384] 3 // 1 0 8 2 5 9 1 8 7 0
    [0385] 4 // 5 O 1 5 9 1 9 7 1
    [0386] 5 ,/ 5 0 8 fo 0 l y 1 0
    [0387] 6 // 7 0 fo O 1 1 0 ο r
    [0388] 7 Ν D Β Ο O O o o O Ο /; 5 8 8 6 2 丄 ό
    [0389] 9 // 1 0 8 6 6 1 1 9 7 5
    [0390] 10 // 2 5 8 5 6 0 2 0 7 2
    [0391] 11 // 5 0 8 2 5 8 2 0 7 2
    [0392] 12 // 7 0 6 5 2 2 1 2 1 9
    [0393]
    [0394] OMPI また、 焼結助剤の Α β 203 , Υ2〇3の量を変えて実験 した結果、 Α ώ 203， Υ203の量がそれぞれ 0.5 wt%
    [0395] 未満の時は焼結体に気孔が多く 、 強度が 3 0 kg/mm2 以 下にな リ、 if酸化性が劣る こ と、 Α β 203， Υ203の量 がそれぞれ 1 O w t % を越える と焼結体の高温強度が低 下し ¾て 1200 の曲げ強度が 3 0 kg/ ran2 以下になる こ と が判った。
    [0396] 実施例 1 0
    [0397] 実施例 9 と同様な方法によ り 、 S i 3 N4に 5 w t %の
    [0398] Y203と 3 w t %の M g Oを加え、 さ らにこれに NbB 2 を 2 5 νο β %加えて、 混合、 成形、 焼成した。 得られた 焼結体の室温における曲げ強度は 8 01¾ノ mm2 、 破壊靱 性値は 1 8 Μ Ν m3/ 2 、 1200 °Cにおける曲げ強度は
    [0399] 5 5 kg / ran2 であった。 また、 M g Oの添加量を違えて 実験した結果、 M g 〇 0.5 w t %未満では室温における 曲げ強度が 3 0 kgZnn2 以下に、 また、 M g Oが 1 0
    [0400] w t %よ り多いと、 1200 °Cにおける曲げ強度が 3 0 kg/ ran 2 以下になる ことが判った。
    [0401] 実施例 1 1
    [0402] 平均粒径 0 · 7 /ί πιの S i 3 N4粉末に平均粒径 0.5
    [0403] ί ΐηの Α ΰ 203、 平均粒径 2 # mの A β Ν及び平均粒径
    [0404] 1 111の 3 .:1 02 をサイ ア ロ ンの一般式
    [0405] 3 16_2 £ 〇 2 8_2の 2 が 0.5〜 4.0 になるょ ぅ に
    [0406] Ρ ΡΙ 秤量し、 これにさ らに、 V B 2 ， N b B 2または W B 2 を
    [0407] 混合し、 lOOOkgZ oiの圧力で金型 g¾¾した。 該成彤体は
    [0408] 次に窒素ガス中 1700 で 1 h焼結した。 得られた試料の
    [0409] 特性を第 9表に示す。
    [0410] 第 9 表
    [0411]
    [0412] Ο ΡΙ
    [0413]
    [0414] 88S00/S8 ΟΆ
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1 . 焼結セラ ミ ック スの基地よ り ももろい微細粒子が基 地に分散してなるセラ ミ ックスによ り、 最高使用温度が 11001:以上で熱サイ クルに曝される部分を構成したこ と を特徵とする射熱衝撃性セラ ミ ックス構造物。
    2 . 最高镇用温度で 3 0 kgZ画2^上の酎熱性と、 K1C で評価した破壊靱性値が 1 O M N m3/2以上の靱性をも つセラ ミ ック スによ り、 最高使用温度が 1100 以上で熱 サイ クルに曝される部分を構成したこと を特徴とする酎 熱衝撃性セラ ミ ック ス構造物。
    3 . 発生 した亀裂を粒子内部にと り込んで亀裂を屈曲又 は分岐させる複合組織を有するセラ ミ ック スにて、 最高 使用温度が 1100 °c以上で熱サイ クルに曝される部分を構 成したこ と を特徴とする射熱衝撃性セラ ミ ック ス構造物,
    4 . 焼結セラ ミ ックスの基地よ り ももろい微細粒子が基 地に分散しており、 最高使用温度で 3 0 kgノ 2 以上の 射熱性と、 K1Cで評価した破壤靱性値が 1 0 M N m3 2 以上の靱性をもつセラ ミ ック スによ り構成したこ と を特 激とする射熱衝撃性セラ ミ ックス構造物。
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    同族专利:
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    EP0152488A4|1985-11-07|
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    KR850001135A|1985-03-16|
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