JP2001294480A - Ceramic composite materials - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 1700℃の温度において700MPa以上
の曲げ強度を示すセラミックス複合材料の提供を目的と
する。
【解決手段】 A)酸化アルミニウム、B)酸化アルミ
ニウムと希土類金属酸化物との複合酸化物、又は、酸化
アルミニウムと希土類金属酸化物と酸化ジルコニウムと
の複合酸化物、C)酸化ジルコニウム、又は、酸化ジル
コニウムと希土類金属酸化物との複合酸化物の3つの酸
化物結晶相から構成される溶融凝固体であり、成分化学
組成が酸化アルミニウム、希土類金属酸化物及び酸化ジ
ルコニウムとして、それぞれ55〜80モル%、10〜
35モル%及び10〜35モル%の範囲内であるセラミ
ックス複合材料。
(57) [Problem] To provide a ceramic composite material having a bending strength of 700 MPa or more at a temperature of 1700 ° C. SOLUTION: A) aluminum oxide, B) composite oxide of aluminum oxide and rare earth metal oxide, or composite oxide of aluminum oxide, rare earth metal oxide and zirconium oxide, C) zirconium oxide or oxidation It is a melt-solidified body composed of three oxide crystal phases of a composite oxide of zirconium and a rare earth metal oxide, and has a chemical composition of 55 to 80 mol% as aluminum oxide, rare earth metal oxide and zirconium oxide, respectively. , 10
A ceramic composite material in the range of 35 mol% and 10-35 mol%.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、室温から高温まで
の広い温度範囲に亙って機械的強度を維持し、1500
℃以上の高温に曝露される環境下においても、構造材料
や機能材料としての使用に耐えるセラミックス複合材料
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is to maintain mechanical strength over a wide temperature range from room temperature to high temperature, and to provide 1500
The present invention relates to a ceramic composite material that can be used as a structural material or a functional material even in an environment exposed to a high temperature of not less than ° C.
【0002】[0002]
【従来の技術】高温下で使用可能なセラミックス材料と
しては、SiC或いはSi3 N4 が期待され、その利用
に向けて多くの研究が為されてきた。しかしながら、こ
れらの材料は十分な高温特性を示さず、その実用化はす
すんでいない。その解決方法の一つとして、SEP社に
よって開発された化学気相含浸法によるSiC/SiC
複合材料が、現時点における世界最高の高温材料として
脚光を浴び、その利用についての研究開発が進められて
いる。しかし、この材料は、非酸化物系材料であること
から耐酸化特性に限界が在り、その使用温度は1400
℃以下とされており、この欠点の克服は本質的に困難で
ある。2. Description of the Related Art SiC or Si 3 N 4 is expected as a ceramic material that can be used at a high temperature, and many studies have been made toward its use. However, these materials do not exhibit sufficient high-temperature properties, and their practical application is not yet advanced. One of the solutions is to use SiC / SiC by chemical vapor impregnation method developed by SEP.
Composite materials have been spotlighted as the world's highest temperature materials at the present time, and research and development on their use is underway. However, since this material is a non-oxide material, its oxidation resistance is limited, and its use temperature is 1400.
C. or less, and it is essentially difficult to overcome this disadvantage.
【0003】一方、耐酸化特性に優れた材料としては、
酸化物系のセラミックスが存在する。しかし、酸化物系
セラミックスは、一般的に、高温で容易に変形するた
め、従来、高負荷の作用する環境下での構造材料として
は使えない欠点を有すると考えられている。しかし、酸
化物系セラミックスは、逆に、機械的特性を改善しこの
欠点を克服すれば、高温構造材料としての幅広い用途が
期待できると考えることもできるものである。On the other hand, materials having excellent oxidation resistance include:
There are oxide-based ceramics. However, oxide-based ceramics are generally considered to have a drawback that they cannot be used as a structural material under an environment where a high load acts, since they are easily deformed at high temperatures. However, oxide-based ceramics, on the other hand, can be considered to be expected to have a wide range of applications as high-temperature structural materials if mechanical properties are improved and this disadvantage is overcome.
【0004】本発明者等は、高温下における機械的特性
が改善された酸化物系セラミックスの開発を進め、既
に、酸化アルミニウム相と、酸化アルミニウム及び希土
類金属酸化物から構成される複合酸化物の相との複合相
の凝固体から成るセラミックス複合材料を提案してきた
(例えば、特開平7−149597号公報、特開平7-
187893号公報、特開平8−81257号公報、及
び、特開平9−67194号公報)。これらのセラミッ
クス複合材料は、従来の焼結材料の欠点である、高温に
おける強度の低下を克服した点で画期的なものである。
しかし、そこで開示されている材料の一つであるAl2
O3 −Y3 Al5 O12は、高温(1600℃)における
曲げ強度は410MPaであり、ガスタービンブレード
への応用を考えると、更に強度を向上することが必要で
ある。また、Al2 O3 −Er3 Al5 O12についても
同様でに強度を向上する必要がある。一方、Al2 O3
−Gd2 O3 系複合セラミックスは1600℃において
も優れた曲げ強度を示すが、この材料は融点が1760
℃であるため、1700℃以上の温度で使用できないと
いう問題がある。The present inventors have been developing oxide ceramics having improved mechanical properties at high temperatures, and have already developed an aluminum oxide phase and a composite oxide composed of aluminum oxide and a rare earth metal oxide. A ceramic composite material comprising a solidified body of a composite phase with a solid phase has been proposed (for example, JP-A-7-149597, JP-A-7-14997).
187893, JP-A-8-81257, and JP-A-9-67194. These ceramic composite materials are epoch-making in that they overcome the drawback of conventional sintered materials, namely, the reduction in strength at high temperatures.
However, one of the materials disclosed therein, Al 2
O 3 -Y 3 Al 5 O 12, the bending strength at high temperature (1600 ° C.) is 410 MPa, considering the application to a gas turbine blade, it is necessary to further improve the strength. Similarly, the strength of Al 2 O 3 —Er 3 Al 5 O 12 also needs to be improved. On the other hand, Al 2 O 3
-Gd 2 O 3 composite ceramic exhibits excellent flexural strength even at 1600 ° C., the material melting point 1760
° C, there is a problem that it cannot be used at a temperature of 1700 ° C or higher.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の従来
品に比して更に優れた高温強度を示すセラミックス複合
材料の提供を目的とする。具体的には、1600℃〜1
700℃の温度において、例えば700MPa以上の曲
げ強度を示すセラミックス複合材料の開発を目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ceramic composite material exhibiting a higher high-temperature strength than the above-mentioned conventional products. Specifically, 1600 ° C.-1
An object of the present invention is to develop a ceramic composite material having a bending strength of, for example, 700 MPa or more at a temperature of 700 ° C.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、酸化アル
ミニウム、希土類金属酸化物、酸化ジルコニウムが単相
又は複合酸化物相の凝固体として存在する複合材料が、
上記課題の解決されたセラミックス複合材料となること
を見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、 A)酸化アルミニウム(A相)、 B)酸化アルミニウムと希土類金属酸化物との複合酸化
物、又は、酸化アルミニウムと希土類金属酸化物と酸化
ジルコニウムとの複合酸化物(B相)、 C)酸化ジルコニウム、又は、酸化ジルコニウムと希土
類金属酸化物との複合酸化物(C相)、 の3つの酸化物結晶相から構成される溶融凝固体であ
り、組成が酸化アルミニウム、希土類金属酸化物及び酸
化ジルコニウムとして、それぞれ55〜80モル%、1
0〜35モル%及び10〜35モル%の範囲内であるこ
とを特徴とするセラミックス複合材料に関する。以下
に、本発明を詳しく説明する。Means for Solving the Problems The present inventors have developed a composite material in which aluminum oxide, rare earth metal oxide and zirconium oxide are present as a solidified solid or composite oxide phase.
The present inventors have found that a ceramic composite material has been achieved which has solved the above problems, and has completed the present invention. That is, the present invention provides: A) aluminum oxide (A phase); B) a composite oxide of aluminum oxide and a rare earth metal oxide; or a composite oxide of aluminum oxide, a rare earth metal oxide and zirconium oxide (B phase). ), C) zirconium oxide or a composite oxide (C phase) of zirconium oxide and a rare earth metal oxide, which is a melt-solidified body composed of three oxide crystal phases, which are composed of aluminum oxide and rare earth metal 55 to 80 mol% as oxide and zirconium oxide, respectively,
The present invention relates to a ceramic composite material characterized by being in the range of 0 to 35 mol% and 10 to 35 mol%. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】本発明のセラミックス複合材料
は、化学成分として、酸化アルミニウム、希土類金属酸
化物、及び酸化ジルコニウムからなり、構造的には、こ
れら酸化物が単独で及び/又は他の酸化物との複合酸化
物を形成し、夫々が単結晶相または多結晶相として、コ
ロニーや粒界相を生成することなく分散して存在する凝
固体である。本発明者らは、酸化アルミニウム相と希土
類金属酸化物あるいは酸化アルミニウム及び希土類金属
酸化物の複合酸化物の相とを含む2相又は3相以上の酸
化物結晶相から構成される凝固体からなるセラミックス
複合材料について検討を進める過程で、予想外にも、酸
化アルミニウム相と、希土類金属酸化物あるいは酸化ア
ルミニウム及び希土類金属酸化物の複合酸化物の相と共
に、酸化ジルコニウム又は酸化ジルコニウム及び希土類
金属酸化物の複合酸化物の相を特定範囲内の量だけ共存
させると、従来の凝固体セラミックス複合材料と比べて
顕著に微細化された結晶組織が得られると共に、170
0℃の高温強度も顕著に向上することが可能であること
を見出し、本発明を完成した。酸化アルミニウム相と希
土類金属酸化物あるいは酸化アルミニウム及び希土類金
属酸化物の複合酸化物の相の2相から構成される凝固体
では、各結晶相の寸法は一般的に10μm 〜250μm
の大きさであるのに対して、本発明の3相系では一般的
に0.1〜10μm の大きさの微細な組織が得られ、こ
の結晶組織の相違は、例えば、図1(実施例)と図9
(従来例)の顕微鏡写真を比較対照すれば明らかであ
る。本発明者らの検討によれば、理由は明らかでない
が、酸化アルミニウム相と希土類金属酸化物あるいは酸
化アルミニウム及び希土類金属酸化物の複合酸化物の相
に対して、特定範囲内の量の酸化ジルコニウム又は酸化
ジルコニウム及び希土類金属酸化物の複合酸化物の相が
加わることにより、凝固体の結晶組織が顕著に微細化さ
れた。具体的には、このような微細な結晶組織を得るた
めには、凝固体の化学成分組成が、酸化アルミニウム、
希土類金属酸化物及び酸化ジルコニウムとして、それぞ
れ55〜80モル%、10〜35モル%及び10〜35
モル%の範囲内であることが必要である。上記範囲を外
れると、1相又は2相からなる粗大結晶部分が発生して
均一に微細な結晶組織を得ることはできない。本発明の
セラミックス複合材料の化学組成としては、酸化アルミ
ニウムと希土類金属酸化物と酸化ジルコニウムの三元共
晶組成であると、粗大結晶部分の発生をより容易に抑制
できる点で、最も好ましい。また、各成分組成がこの範
囲内であれば、三元共晶組成から外れても、作製条件を
変えることにより均一な組織を得ることが可能である
が、外れの程度が大きくなる程、均一組織の確保はより
困難になることから、各成分組成が、三元共晶組成から
±5モル%以内の範囲にあるのが好ましく、三元共晶組
成であるのが特に好ましい。本発明のセラミックス複合
材料は、製造条件を制御することによりコロニー、ボイ
ドのない均一な結晶組織とすることができる。また一般
的な焼結体に存在する粒界相は存在しない。さらに、製
造条件を制御することより、セラミックス複合材料を構
成する酸化物及び複合酸化物の3つの結晶相は、全てが
単結晶、2つの相が単結晶で他の相が多結晶、1つの相
が単結晶で他の相が多結晶、全ての相が多結晶の各組合
せからなるセラミックス材料を得ることができる。何れ
も特性的に十分なものを与えるが、強度の観点からは少
なくとも一つの相が単結晶で存在することが望ましく、
二つ以上の相が単結晶で存在すれば更に好ましい。な
お、本発明において「単結晶」とは、X線回折分析にお
いて特定の結晶面からの回折ピークのみが観察される状
態の結晶構造を意味する。本発明のセラミックス複合材
料の凝固体中において、A相はα−酸化アルミニウム単
独からなる結晶相である。B相は、酸化アルミニウムと
希土類金属酸化物との複合酸化物、又は、酸化アルミニ
ウムと希土類金属酸化物と酸化ジルコニウムとの複合酸
化物からなる結晶相である。希土類金属酸化物として
は、Y2 O3 ,Er2 O3 ,Dy2 O3 ,Ho2 O3 ,
Yb2 O3 ,Gd2 O3 ,Sm2 O3 ,La2 O3 ,C
e2 O3 ,Nd2 O3 ,Eu2 O3 ,Pr6 O11などが
挙げられる。酸化アルミニウムと希土類金属酸化物は、
希土類金属の種類に応じてガーネット構造、ペロブスカ
イト構造などの構造を有する複合酸化物を生成する。例
えば、酸化イットリウム、酸化エルビウムはガーネット
構造の複合酸化物を生成し、酸化ガドリニウムはペロブ
スカイト構造の複合酸化物を生成する。いずれも強度的
に優れたセラミックス複合材料であるが、ガーネット構
造の複合酸化物は耐熱性の点で特に優れている。B相の
酸化アルミニウムと希土類金属酸化物との複合酸化物
は、比較的容易に他の金属酸化物を固溶(置換も含む)
することができ、酸化ジルコニウムを固溶した三元の複
合酸化物として存在し得る。C相は、酸化ジルコニウム
単独相から成るか、又は酸化ジルコニウムと希土類金属
酸化物との複合酸化物から構成される。特に、酸化ジル
コニウムは酸化イットリウム、酸化セリウムなどの希土
類金属酸化物(但し、PrとLuは安定化効果が小さい
と言われている)が固溶してその固溶量に応じて安定化
されることが知られているので、これらの希土類金属酸
化物との複合酸化物は好適である。酸化ジルコニウムが
希土類金属酸化物によって安定化されると、機械的強度
が向上する。従って、本発明のセラミックス複合材料で
は酸化ジルコニウムが安定化されるのに十分な相対量の
希土類金属酸化物が含まれることが好ましい。とりわ
け、部分安定化ジルコニア、完全安定化ジルコニアと呼
ばれる組成は特に好ましい。しかし、これらに限定され
るわけではない。また、本発明のセラミックス複合材料
は、構成する酸化物以外の酸化物を添加して、本発明の
セラミックス複合材料を構成する酸化物の少なくとも1
つに固溶又は析出させる、あるいは相の界面に存在させ
て、機械的性質や熱的性質を変化させることも可能であ
る。特に、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどは酸
化ジルコニウムに固溶して安定化する作用があるので、
好適な添加物である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The ceramic composite material of the present invention comprises aluminum oxide, a rare earth metal oxide and zirconium oxide as chemical components, and structurally, these oxides are used alone and / or in other oxides. A solidified material that forms a composite oxide with a substance and is dispersed and present as a single crystal phase or a polycrystalline phase without forming a colony or a grain boundary phase. The present inventors comprise a solidified body composed of two or three or more oxide crystal phases including an aluminum oxide phase and a rare earth metal oxide or a composite oxide phase of aluminum oxide and a rare earth metal oxide. In the process of studying ceramic composites, unexpectedly, zirconium oxide or zirconium oxide and rare earth metal oxides, together with an aluminum oxide phase and a phase of a rare earth metal oxide or a composite oxide of aluminum oxide and a rare earth metal oxide, were unexpectedly discovered. The coexistence of the composite oxide phase in an amount within a specific range provides a crystal structure that is significantly finer than the conventional solidified ceramic composite material,
The present inventors have found that the high-temperature strength at 0 ° C. can be significantly improved, and have completed the present invention. In a solidified body composed of two phases of an aluminum oxide phase and a rare earth metal oxide or a composite oxide phase of aluminum oxide and a rare earth metal oxide, each crystal phase generally has a size of 10 μm to 250 μm.
On the other hand, in the three-phase system of the present invention, a fine structure having a size of 0.1 to 10 μm is generally obtained. ) And FIG.
It is clear from comparison of the micrographs of (conventional example). According to the study of the present inventors, although the reason is not clear, the amount of zirconium oxide within a specific range with respect to the aluminum oxide phase and the phase of the rare earth metal oxide or the composite oxide of aluminum oxide and the rare earth metal oxide is determined. Alternatively, the crystal structure of the solidified body was remarkably refined by adding a phase of a composite oxide of zirconium oxide and a rare earth metal oxide. Specifically, in order to obtain such a fine crystal structure, the chemical component composition of the solidified body is aluminum oxide,
55 to 80 mol%, 10 to 35 mol% and 10 to 35 mol% as the rare earth metal oxide and zirconium oxide, respectively.
It needs to be in the range of mol%. If the ratio is outside the above range, a coarse crystal portion composed of one phase or two phases is generated, and a uniform fine crystal structure cannot be obtained. As the chemical composition of the ceramic composite material of the present invention, a ternary eutectic composition of aluminum oxide, a rare earth metal oxide and zirconium oxide is most preferable because the generation of coarse crystal parts can be more easily suppressed. Further, if the composition of each component is within this range, even if the composition deviates from the ternary eutectic composition, it is possible to obtain a uniform structure by changing the production conditions. Since it becomes more difficult to secure the structure, the composition of each component is preferably within the range of ± 5 mol% from the ternary eutectic composition, and particularly preferably the ternary eutectic composition. The ceramic composite material of the present invention can have a uniform crystal structure without colonies and voids by controlling the production conditions. Further, there is no grain boundary phase present in a general sintered body. Further, by controlling the manufacturing conditions, the three crystal phases of the oxide and the composite oxide constituting the ceramic composite material are all single crystal, two phases are single crystal, and the other phase is polycrystalline, A ceramic material can be obtained in which each phase is a single crystal, the other phase is polycrystalline, and all phases are polycrystals. Both give sufficient characteristics, but from the viewpoint of strength, it is desirable that at least one phase exists as a single crystal,
More preferably, two or more phases are present in a single crystal. In the present invention, “single crystal” means a crystal structure in which only a diffraction peak from a specific crystal plane is observed in X-ray diffraction analysis. In the solidified body of the ceramic composite material of the present invention, the phase A is a crystal phase composed of α-aluminum oxide alone. The B phase is a crystal phase composed of a composite oxide of aluminum oxide and a rare earth metal oxide, or a composite oxide of aluminum oxide, a rare earth metal oxide and zirconium oxide. Rare earth metal oxides include Y 2 O 3 , Er 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 ,
Yb 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , La 2 O 3 , C
such as e 2 O 3, Nd 2 O 3, Eu 2 O 3, Pr 6 O 11 and the like. Aluminum oxide and rare earth metal oxide
A composite oxide having a structure such as a garnet structure or a perovskite structure is generated according to the type of the rare earth metal. For example, yttrium oxide and erbium oxide form a complex oxide having a garnet structure, and gadolinium oxide forms a complex oxide having a perovskite structure. Each of them is a ceramic composite material excellent in strength, but a composite oxide having a garnet structure is particularly excellent in heat resistance. The composite oxide of B-phase aluminum oxide and rare earth metal oxide is relatively easy to dissolve other metal oxides (including substitution)
And exist as a ternary composite oxide in which zirconium oxide is dissolved. The C phase is composed of a zirconium oxide single phase or a composite oxide of zirconium oxide and a rare earth metal oxide. In particular, zirconium oxide forms a solid solution with rare earth metal oxides such as yttrium oxide and cerium oxide (however, Pr and Lu are said to have a small stabilizing effect) and is stabilized according to the amount of solid solution. Therefore, composite oxides with these rare earth metal oxides are suitable. When the zirconium oxide is stabilized by the rare earth metal oxide, the mechanical strength is improved. Therefore, it is preferable that the ceramic composite material of the present invention contains a rare earth metal oxide in a relative amount sufficient to stabilize zirconium oxide. In particular, compositions called partially stabilized zirconia and completely stabilized zirconia are particularly preferred. However, it is not limited to these. Further, the ceramic composite material of the present invention is obtained by adding an oxide other than the constituent oxide to form at least one of the oxides constituting the ceramic composite material of the present invention.
It is also possible to change the mechanical properties and the thermal properties by forming a solid solution or a precipitate or existing at the phase interface. In particular, calcium oxide, magnesium oxide, etc. have the effect of stabilizing by dissolving in zirconium oxide,
It is a suitable additive.
【0008】最終製品中の各金属の存在形態が酸化物で
あること、及び、製造においては減圧下空気中における
高温の工程を通ることから、本発明の複合材料の原料と
しては、各種金属塩等の使用も可能であるが、重量減少
が少なく有害物質を出さないこと、及び入手の容易さ等
種々の要因から、当然、酸化物が最も好ましい出発原料
物質である。Since the form of each metal in the final product is an oxide, and the production passes through a high-temperature step in air under reduced pressure, various metal salts are used as raw materials for the composite material of the present invention. Although oxides can be used, oxides are naturally the most preferable starting material because of various factors such as low weight loss, no harmful substances, and availability.
【0009】原料酸化物の混合は、一般的に行われてい
る粉体混合方法が、乾式、湿式を問わず利用できるが、
アルコールを媒体とするボールミル方法が最も好ましい
混合方法である。The mixing of the raw material oxides can be performed by a commonly used powder mixing method irrespective of a dry method or a wet method.
The ball mill method using alcohol as a medium is the most preferable mixing method.
【0010】混合を終えた原料粉末は、必要であれば脱
媒・乾燥処理を行った後、坩堝に移し、溶融を行う。坩
堝はモリブデン製が使用出来る。この溶融温度は組成に
よって異なるが、例えばAl2 O3 、Y2 O3 、ZrO
2 の場合、1900〜2000℃である。加熱の雰囲気
は空気中でよいが、雰囲気圧力は減圧下で行うのが好ま
しく、300Torr以下、好ましくは10Torr以
下とするのが良い。溶融は所定温度までの加熱が可能で
あれば公知の加熱方法、例えばアーク溶融炉等を使用し
て実施できるが、後述する一方向凝固装置を兼用するの
も好ましい方法である。[0010] The mixed raw material powder is subjected to a solvent removal / drying treatment, if necessary, and then transferred to a crucible and melted. The crucible can be made of molybdenum. Although the melting temperature varies depending on the composition, for example, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO
In the case of 2 , it is 1900-2000 degreeC. The heating may be performed in the air, but the pressure of the atmosphere is preferably reduced pressure, and is preferably 300 Torr or less, more preferably 10 Torr or less. Melting can be carried out using a known heating method, for example, an arc melting furnace, if the heating can be performed up to a predetermined temperature. However, it is also preferable to use a unidirectional solidifying device which will be described later.
【0011】得られた原料固体については、一方向凝固
装置にセットし、再度融解させ、溶融物を熱源から下方
に遠ざけながら冷却凝固させる一方向凝固処理を加え
る。この時、溶融物の熱源からの相対的移動が可能であ
れば、原料融解に使用した装置をそのまま使用し、引き
続き一方向凝固処理を加えて本件発明の凝結体を得るこ
とが出来る。溶融物を自然凝固させた後、一旦取り出
し、一方向凝固用の装置に移し替え、再度融解させた
後、一方向凝固処理を加えることも出来る。この場合に
は、融解装置から取り出した凝固体を粉砕処理を加え、
粉砕物を再度、凝固用坩堝に仕込んで一方向凝固させて
も良い。The obtained raw material solid is set in a unidirectional solidification device, melted again, and subjected to a unidirectional solidification treatment for cooling and solidifying the melt while moving it downward from a heat source. At this time, if the relative movement of the melt from the heat source is possible, the aggregate used in the present invention can be obtained by using the apparatus used for the raw material melting as it is, and subsequently applying the unidirectional solidification treatment. After the melt has been spontaneously solidified, it can be taken out once, transferred to an apparatus for unidirectional solidification, melted again, and then subjected to a unidirectional solidification treatment. In this case, the solidified body taken out of the melting device is subjected to a pulverizing process,
The pulverized material may be charged again into a coagulation crucible and solidified in one direction.
【0012】一方向凝固においては、例えば、溶融物の
入った坩堝を熱源から下方に一定速度で遠ざけながら凝
結させるが、熱源に対する溶融物の移動は相対的なもの
であり、熱源を上方に動かしても良いし、逆に熱源は固
定し坩堝を下方に動かしても良い。移動は、左右に行う
ことも出来る。一方向凝結における坩堝の熱源に対する
相対移動速度、すなわちセラミック複合材料の成長速度
は、速すぎると気泡またはボイドの生成を招き、高温下
における機械的特性に優れたセラミック複合材料が得ら
れず、逆に遅すぎると生産性が低くなる問題が生じるこ
とから、500mm/時間以下、好ましくは1〜100
mm/時間の範囲で、成分組成に応じて設定することに
なる。In unidirectional solidification, for example, a crucible containing a melt is condensed while moving away from the heat source at a constant speed, but the movement of the melt relative to the heat source is relatively high. Alternatively, the heat source may be fixed and the crucible may be moved downward. Movement can also be performed left and right. If the rate of relative movement of the crucible to the heat source in one-way setting, that is, the growth rate of the ceramic composite, is too high, bubbles or voids are generated, and a ceramic composite excellent in mechanical properties at high temperatures cannot be obtained. If it is too slow, there is a problem that the productivity is lowered.
In the range of mm / hour, it is set according to the component composition.
【0013】一方向凝固は、減圧下で行うことが好まし
い。強度発現に悪い影響を与える、凝固体中のコロニ
ー、気泡の発生を抑制することが出来るからである。1
0-3Torr以下の雰囲気は特に好ましく、凝固体中の
コロニー、気泡の生成が、電子顕微鏡では観察されなく
なる程度にまで抑制出来る。The directional solidification is preferably performed under reduced pressure. This is because it is possible to suppress the generation of colonies and bubbles in the solidified body, which adversely affect the strength development. 1
An atmosphere of 0 -3 Torr or less is particularly preferable, and the formation of colonies and bubbles in the coagulated body can be suppressed to such an extent that it is no longer observed with an electron microscope.
【0014】一方向凝固は、公知の方法・装置を使用し
て行うことができる。高周波誘導コイルを使用し金属製
坩堝で加熱する方法・装置が好適に使用できるが、坩堝
又はヒーターの少なくとも一方が上下方向又は左右方向
に移動可能にされる。また、真空ポンプに接続され、坩
堝の置かれた雰囲気を所定圧まで減圧できる構造となっ
ているものが好ましい。坩堝のみを排気ラインに接続さ
れた円筒状容器に入れ、容器外部からの加熱が可能な構
造にしても良いし、全体を、系内の減圧が可能なチャン
バー内にセットしても良い。尚、一方向凝固における条
件のコントロールの方法、すなわち、雰囲気圧力及び温
度、及び坩堝の移動速度調整は、公知の方法で行うこと
が出来る。The directional solidification can be performed using a known method / apparatus. A method and apparatus for heating with a metal crucible using a high-frequency induction coil can be suitably used, but at least one of the crucible and the heater is made movable in the vertical direction or the horizontal direction. Further, it is preferable that the pressure sensor be connected to a vacuum pump so that the atmosphere in which the crucible is placed can be reduced to a predetermined pressure. Only the crucible may be placed in a cylindrical container connected to the exhaust line, and a structure capable of heating from the outside of the container may be adopted, or the whole may be set in a chamber capable of reducing the pressure in the system. The method of controlling the conditions in the directional solidification, that is, the adjustment of the atmospheric pressure and temperature, and the moving speed of the crucible can be performed by a known method.
【0015】凝固体中で各相は複雑な形状をとる。A,
B,Cの各相は、島状にも存在しえるが、一般的に三次
元的連続組織を形成することができ、実質的に三次元的
連続組織をしている可能性が高い。凝固体の電子顕微鏡
による観察結果からは、凝固体中において、少なくとも
B相は凝固方向に配向して発達していると考えられる。
また、B相については、組成、条件によっては凝固方向
と垂直な方向への発達も認められ、この場合にはB相に
よる3次元のネットが形成されていると見られる。B相
間の間隙に存在するA、C相の形状についても、現時点
ではハッキリしないが、A相は、B相同様、凝固方向に
または凝固方向及び凝固方向と垂直な方向へ発達し3次
元のネットを形成しているとも見えるし、B相、C相間
の間隙を埋めるマトリックスとも見える。C相はB相同
様、凝固方向に発達している様に見える。このような凝
固体中の結晶相の構造は、構成酸化物の種類、凝固条件
などによって制御することができる。尚、本発明で言う
凝固方向とは、一方向凝固工程における、熱源に対する
溶融物すなわち坩堝の移動方向を意味する。Each phase takes a complex shape in the solidified body. A,
Each of the phases B and C may exist in an island shape, but can generally form a three-dimensional continuous structure, and is likely to have a substantially three-dimensional continuous structure. From the observation result of the coagulated body by an electron microscope, it is considered that at least the B phase is oriented and developed in the coagulated direction in the coagulated body.
Further, with respect to the B phase, development in a direction perpendicular to the solidification direction is also observed depending on the composition and conditions. In this case, it is considered that a three-dimensional net is formed by the B phase. At this time, the shape of the A and C phases existing in the gap between the B phases is not clear, but the A phase develops in the solidification direction or in the solidification direction and the direction perpendicular to the solidification direction similarly to the B phase, and is a three-dimensional net. And a matrix that fills the gap between the B and C phases. The C phase appears to be developing in the solidification direction like the B phase. The structure of the crystal phase in such a solidified body can be controlled by the type of constituent oxides, solidification conditions, and the like. Incidentally, the solidification direction referred to in the present invention means the moving direction of the melt, that is, the crucible with respect to the heat source in the unidirectional solidification step.
【0016】本発明において凝固体形状で得られるセラ
ミックス複合材料は、そのまま使用対象に使用すること
ができる。また、本発明において凝固体形状で得られる
セラミックス複合材料は、使用対象に対応したサイズ、
形状に加工した後、部材として、また、必要に応じて他
の部材と組合わせて、使用出来る。また、繊維状或いは
粉末状にして、超合金或いは各種セラミックスの分散強
化材として使用することも出来る。In the present invention, the ceramic composite material obtained in a solidified form can be used as it is for use. In the present invention, the ceramic composite material obtained in a solidified body shape has a size corresponding to a use object,
After being processed into a shape, it can be used as a member and, if necessary, in combination with other members. Further, it can be made into a fibrous or powdery form and used as a dispersion strengthening material for superalloys or various ceramics.
【0017】[0017]
【実施例】以下に、具体的例を示し、本発明を更に詳し
く説明する。 実施例1 α−Al2 O3 粉末(純度:99.99%)、Y2 O3
粉末(純度:99.999%)、ZrO2 粉末(純度:
99.99%)をエタノール媒体中で24時間湿式ボー
ルミル混合した後エタノールを除去して、原料酸化物の
混合粉末を得た。配合比は、Al2 O3 /Y2 O3 /Z
rO2 =65.8/15.6/18.6モル%である。
混合粉末をモリブデン坩堝に仕込み、坩堝を加熱炉にセ
ットした。加熱炉は、高周波誘導コイルと、該コイルを
貫通して上下移動可能な坩堝支持台より構成され、全体
は、真空ポンプに接続され系内の減圧雰囲気化が可能と
なっているチャンバー内に設置されている。Now, the present invention will be described in further detail with reference to specific examples. Example 1 α-Al 2 O 3 powder (purity: 99.99%), Y 2 O 3
Powder (purity: 99.999%), ZrO 2 powder (purity:
(99.99%) in an ethanol medium for 24 hours in a wet ball mill, and then ethanol was removed to obtain a mixed powder of the raw material oxide. The mixing ratio is Al 2 O 3 / Y 2 O 3 / Z
rO 2 = 65.8 / 15.6 / 18.6 mol%.
The mixed powder was charged into a molybdenum crucible, and the crucible was set in a heating furnace. The heating furnace is composed of a high-frequency induction coil and a crucible support that can move up and down through the coil, and the whole is installed in a chamber connected to a vacuum pump and capable of creating a reduced-pressure atmosphere in the system. Have been.
【0018】溶融は減圧下で行った。真空ポンプを使用
し、チャンバー内を10-5Torrに維持しながら高周
波コイルを用いて誘導加熱し、坩堝内の混合粉末を溶融
した。パイロメータで測定された坩堝内溶融物の温度
は、1900℃であった。一方向凝固は、上記融解物を
チャンバーから取り出すことなく、溶融時と同一雰囲気
下で坩堝を50mm/時間の速度で降下しながら一方向
凝固させ、目的とする凝固体を得た。The melting was performed under reduced pressure. Using a vacuum pump, induction heating was performed using a high-frequency coil while maintaining the inside of the chamber at 10 −5 Torr, thereby melting the mixed powder in the crucible. The temperature of the melt in the crucible measured with a pyrometer was 1900 ° C. In the unidirectional solidification, the crucible was unidirectionally solidified while the crucible was lowered at a speed of 50 mm / hour under the same atmosphere as the melting, without taking out the above-mentioned melt from the chamber, to obtain a desired solidified body.
【0019】得られた凝固体の凝固方向に垂直な断面組
織の電子顕微鏡写真を図1に示す。図1(ア)は200
0倍、図1(イ)は5000倍の写真である。図1
(ア)(イ)において、黒色部分がα- アルミナ相、灰
色部分がYAG(Y3 Al5 O12)相、白色部分がイッ
トリアを含んだジルコニア相である。白色部分は主にY
AG相の周囲とアルミナ相の中に島状に観測される。ま
た、電子顕微鏡写真で観察する限り、この凝固体には何
れの相においてもコロニーや粒界相が存在せず、更に気
泡やボイドも存在しない、すなわち構造的には欠陥のな
い組織より成り立っている。FIG. 1 shows an electron micrograph of a cross-sectional structure perpendicular to the solidification direction of the obtained solidified body. FIG. 1A shows 200
FIG. 1 (A) is a photograph at a magnification of 5,000 times. FIG.
(A) In (A), the black part is the α-alumina phase, the gray part is the YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) phase, and the white part is the zirconia phase containing yttria. The white part is mainly Y
It is observed as islands around the AG phase and in the alumina phase. In addition, as far as observed by an electron micrograph, this coagulated body does not have a colony or a grain boundary phase in any phase, and further has no bubbles or voids, that is, it is composed of a structure having no structural defect. I have.
【0020】凝固体を粉砕して得られた粉末のX線回折
パターンを図2に示す。この図から、上記凝結体の構成
相が、α−アルミナ、YAG及びイットリアを含んだジ
ルコニア相から成ることが確認される。図3には、凝固
体の凝固方向に垂直な面のX線回折結果を示す。α−ア
ルミナ相の(300)面、YAGの(400)面、(8
00)面、イットリアが固溶したジルコニア相の(20
0)、(220)、(400)面の存在が確認される。
この結果から、α−アルミナ相及びYAG相は単結晶体
であり、イットリア固溶ジルコニア相は多結晶体で存在
することが分かる。FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern of the powder obtained by pulverizing the coagulated body. From this figure, it is confirmed that the constituent phase of the aggregate is composed of a zirconia phase containing α-alumina, YAG and yttria. FIG. 3 shows an X-ray diffraction result of a plane perpendicular to the solidification direction of the solidified body. α-alumina phase (300) plane, YAG (400) plane, (8)
(00) plane, (20) of the zirconia phase in which yttria was dissolved.
The existence of the (0), (220), and (400) planes is confirmed.
From this result, it can be seen that the α-alumina phase and the YAG phase are single crystals, and the yttria solid solution zirconia phase exists as a polycrystal.
【0021】粉砕物については、更に、マックサイエン
ス社製の高温X線回折装置を使用し、昇温しながらX線
回折を行い、高温領域における相変化について検討し
た。図4にその結果を示す。室温(RT)と1500℃
では差異は認められず、本凝固体の構成各相が、室温〜
1500℃の温度範囲では、相変化を起こさないことを
示している。通常、ジルコニアセラミックスは、高温に
おいて単斜晶系から正方晶系への転移が起こり、機械的
特性の低下が問題となるが、本発明の凝固体では、イッ
トリアの存在によってジルコニアが安定化され、ジルコ
ニア相転移の問題が解決されているものと考えられる。The pulverized product was further subjected to X-ray diffraction using a high-temperature X-ray diffractometer manufactured by Mac Science Inc. while raising the temperature, and the phase change in a high-temperature region was examined. FIG. 4 shows the result. Room temperature (RT) and 1500 ° C
No difference was recognized, and the constituent phases of the solidified body were from room temperature to
In the temperature range of 1500 ° C., no phase change occurs. Usually, in zirconia ceramics, a transition from a monoclinic system to a tetragonal system occurs at a high temperature, causing a problem of a decrease in mechanical properties.However, in the solidified body of the present invention, zirconia is stabilized by the presence of yttria, It is considered that the problem of the zirconia phase transition has been solved.
【0022】凝固体から3mm×4mm×36mmのテ
ストピースを切出し、インストロン社製、超高温素材物
理特性評価システムを使用し、高温における3点曲げ強
度を測定した。測定結果を表1に示す。本材料が、17
00℃においても、720MPaの曲げ強度を有してい
ることが分かる。尚、3点曲げ強度測定は、他のサンプ
ルについても、ここに示すものと同様の方法で行った。A 3 mm × 4 mm × 36 mm test piece was cut out from the solidified body, and the three-point bending strength at a high temperature was measured using an ultra-high temperature material physical property evaluation system manufactured by Instron. Table 1 shows the measurement results. This material is 17
It can be seen that even at 00 ° C., it has a bending strength of 720 MPa. The three-point bending strength measurement was performed on the other samples in the same manner as described here.
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】比較例1 ここでは、ジルコニア量を本発明の範囲外に設定した例
を示す。希土類酸化物として酸化エルビウムを使用した
例を示す。α−Al2 O3 /Y2 O3 /ZrO 2 の配合
比を74.4/17.6/8.0モル%とした以外は、
実施例1と同様の方法で凝固体を得た。得られた凝固体
の凝固方向に垂直な断面組織の電子顕微鏡写真を図5に
示す。凝固体組織中に、50〜200μmの粗大粒が観
察されるが、この粗大粒は、Al2 O3 相およびYAG
相の2相から成り、ZrO2 (又はZrO2 /Y2 O 3
複合酸化物)相を含まないことが確認されている。この
複合材料の3点曲げ強度測定結果を表1に示す。160
0℃においても350MPaの強度しか示さず、実施例
1の材料に比し、この材料が特性的に劣ることが分か
る。Comparative Example 1 Here, an example in which the amount of zirconia was set outside the range of the present invention.
Is shown. Erbium oxide used as rare earth oxide
Here is an example. α-AlTwoOThree/ YTwoOThree/ ZrO TwoFormula of
Except that the ratio was 74.4 / 17.6 / 8.0 mol%,
A coagulated body was obtained in the same manner as in Example 1. The resulting solid
Fig. 5 shows an electron micrograph of the cross-sectional structure perpendicular to the solidification direction of
Show. In the coagulated structure, coarse particles of 50 to 200 μm are observed.
It can be seen that the coarse grainsTwoOThreePhase and YAG
ZrOTwo(Or ZrOTwo/ YTwoO Three
(Composite oxide) phase. this
Table 1 shows the results of measuring the three-point bending strength of the composite material. 160
It shows only 350 MPa strength even at 0 ° C.
It is clear that this material is inferior in characteristics to material 1
You.
【0025】実施例2 ここでは希土類酸化物として酸化エルビウムを使用した
例を示す。イットリアに代えて酸化エルビウム(Er2
O3 、純度:99.999%)を使用し、α−Al2 O
3 /Er2 O3 /ZrO2 の配合比を65.9/15.
4/18.7モル%とし、且つ、一方向凝固工程におけ
る坩堝の降下速度を20mm/時間とした以外は、実施
例1と同様の方法で凝固体を得た。得られた凝固体の凝
固方向に垂直な断面組織の電子顕微鏡写真を図6に示
す。図6において、黒色部分がα−アルミナ相であり、
大きな白色部分がEr3 Al5 O12の組成を有するエル
ビウムアルミニウムガーネット(以下、EAGと称す)
相である。また、EAG相の周囲に存在しあるいは小さ
な点状に見える白色部分が酸化エルビウムを含んだジル
コニア相である。この凝固体においても実施例1の凝固
体同様、コロニーや粒界相の存在は確認されず、また気
泡やボイドの存在も確認されず、構造的には欠陥のない
組織より成り立っていることが分かる。Embodiment 2 Here, an example in which erbium oxide is used as a rare earth oxide will be described. Erbium oxide (Er 2
O 3 , purity: 99.999%) and α-Al 2 O
The mixing ratio of 3 / Er 2 O 3 / ZrO 2 was 65.9 / 15.
A coagulated body was obtained in the same manner as in Example 1, except that the rate was 4 / 18.7 mol% and the crucible descent speed in the unidirectional solidification step was 20 mm / hour. FIG. 6 shows an electron micrograph of a cross-sectional structure perpendicular to the solidification direction of the obtained solidified body. In FIG. 6, the black portion is the α-alumina phase,
Erbium aluminum garnet whose large white portion has a composition of Er 3 Al 5 O 12 (hereinafter referred to as EAG)
Phase. The white portion present around the EAG phase or appearing as small dots is the zirconia phase containing erbium oxide. In this coagulated body, similarly to the coagulated body of Example 1, the presence of colonies and grain boundary phases was not confirmed, the presence of bubbles and voids was not confirmed, and the coagulated body had a structurally defect-free structure. I understand.
【0026】図7には、凝固体の凝固方向に垂直な面の
X線回折パターン測定結果を示す。観測される回折ピー
クは、α−アルミナ相の(006)面、EAGの(40
0)面及び(800)面、酸化エルビウムが固溶したジ
ルコニア相の(200)面が測定された。このことから
α−アルミナ相、EAG相、酸化エルビウム固溶ジルコ
ニア相は単結晶で存在することが分かる。該材料の、3
点曲げ強度測定結果を表1に示す。1700℃において
も、760MPa以上の強度を有する。FIG. 7 shows the results of X-ray diffraction pattern measurement on a plane perpendicular to the solidification direction of the solidified body. The diffraction peaks observed were (006) plane of α-alumina phase and (40) of EAG.
The (0) plane and the (800) plane, and the (200) plane of the zirconia phase in which erbium oxide was dissolved were measured. This indicates that the α-alumina phase, the EAG phase, and the erbium oxide solid solution zirconia phase exist as single crystals. 3 of the material
Table 1 shows the results of the point bending strength measurement. Even at 1700 ° C., it has a strength of 760 MPa or more.
【0027】比較例2 ここでは、希土類酸化物を構成成分として含まない場合
の例を示す。イットリアを添加せず、α−アルミナ/ジ
ルコニアの仕込み比を62.0/38.0モル%とした
以外は、実施例1と同様の方法で凝固体を得た。この凝
固体についても、昇温しながらX線回折を行い、高温領
域における相変化について検討した。結果を図8に示
す。この凝固体の3点曲げ強度測定結果を表1に示す。
1600℃においても380MPaの強度しか示さず、
実施例の材料に比し、この材料が特性的に劣ることが分
かる。なお、この比較例では、ジルコニアが希土類酸化
物で安定化されていないために、800℃で正方晶系の
回折ピークが観測され始め、ジルコニアの相転移の生起
が確認された。比較例3 ここではアルミナと希土類酸化物としてのイットリア
(Y2 O3 、純度:99.999%)のみを使用し、α
−Al2 O3 /Y2 O3 の配合比を82.0/18.0
モル%と、且つ、一方向凝固工程における坩堝の降下速
度を20mm/時間とした以外は、実施例1と同様の方
法で凝固体を得た。得られた凝固体の凝固方向に垂直な
断面組織の電子顕微鏡写真を図9(ア)に示す。図9
(ア)において、黒色部分がα−アルミナ相であり、大
きな白色部分がY 3 Al5 O12の組成を有するイットリ
ウムアルミニウムガーネット(YAG)相である。各結
晶相の寸法が10μm 〜100μm であり、本発明の実
施例を示す図1の写真を図9(ア)と同一縮尺で示した
図9(イ)と比較すると、本発明の凝固体の組織の微細
さが明らかである。この凝固体の3点曲げ強度の測定結
果も表1に示す。Comparative Example 2 Here, the case where no rare earth oxide was contained as a constituent
Here is an example. Α-alumina / di
The charge ratio of Luconia was set to 62.0 / 38.0 mol%.
Except for the above, a coagulated body was obtained in the same manner as in Example 1. This
X-ray diffraction is also performed on solids while raising the temperature.
The phase change in the region was discussed. The results are shown in FIG.
You. Table 1 shows the three-point bending strength measurement results of the solidified body.
Even at 1600 ° C., it shows only a strength of 380 MPa,
It can be seen that this material is inferior in characteristics to the material of the example.
Call In this comparative example, zirconia was converted to rare earth oxide.
Is not stabilized at 800 ° C.
Diffraction peaks begin to be observed, causing the zirconia phase transition
Was confirmed. Comparative Example 3 Here, alumina and yttria as rare earth oxides
(YTwoOThree, Purity: 99.999%) and α
-AlTwoOThree/ YTwoOThreeOf 82.0 / 18.0
Mol% and the rate of crucible descent in the unidirectional solidification process
The same as in Example 1 except that the degree was set to 20 mm / hour.
A coagulated body was obtained by the method. Perpendicular to the solidification direction of the resulting solid
An electron micrograph of the cross-sectional structure is shown in FIG. FIG.
In (A), the black portion is the α-alumina phase,
The bright white part is Y ThreeAlFiveO12With the composition of
Aluminum garnet (YAG) phase. Each conclusion
The size of the crystal phase is 10 μm to 100 μm.
The photograph of FIG. 1 showing the example is shown at the same scale as FIG.
Compared with FIG. 9 (a), the microstructure of the solidified body of the present invention
It is clear. Measurement of the three-point bending strength of this solidified body
The results are also shown in Table 1.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明のセラミックス複合材料は、高温
強度、熱安定性が飛躍的に改善されたものであり、大気
中1700℃の高温においても約700MPa以上の高
い曲げ強度を示すものの提供も可能である。これは従来
存在しなかったものである。ジェットエンジンや発電用
タービンのタービンブレードを始めとする、過酷な雰囲
気に曝される各種高温材料として大きな改善効果をもた
らす。Industrial Applicability The ceramic composite material of the present invention has a remarkably improved high-temperature strength and thermal stability, and has a high bending strength of about 700 MPa or more even at a high temperature of 1700 ° C. in the atmosphere. It is possible. This does not exist before. It has a great improvement effect as various high-temperature materials exposed to severe atmospheres, including turbine blades for jet engines and power generation turbines.
【図1】本発明に属する複合材料例の、凝固方向に垂直
な断面の組織を示す図面に代える電子顕微鏡写真。FIG. 1 is an electron micrograph instead of a drawing showing the structure of a cross section perpendicular to the solidification direction of an example of a composite material according to the present invention.
【図2】同材料の室温における粉末X線回折パターン。FIG. 2 is a powder X-ray diffraction pattern of the same material at room temperature.
【図3】同材料の凝固方向に垂直な面のX線回折パター
ン。FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern of a plane perpendicular to the solidification direction of the same material.
【図4】同材料の高温領域における粉末X線回折パター
ン。FIG. 4 is a powder X-ray diffraction pattern of the same material in a high-temperature region.
【図5】本発明に属さない複合材料例の、凝固方向に垂
直な断面の組織を示す図面に代える電子顕微鏡写真。FIG. 5 is an electron micrograph instead of a drawing showing the structure of a cross section perpendicular to the solidification direction of a composite material example not belonging to the present invention.
【図6】本発明の複合材料他の例の、凝固体の凝固方向
に垂直な断面の組織を示す図面に代える電子顕微鏡写
真。FIG. 6 is an electron micrograph instead of a drawing showing the structure of a cross section perpendicular to the solidification direction of a solidified body of another example of the composite material of the present invention.
【図7】同材料の凝固方向に垂直な面のX線回折パター
ン。FIG. 7 is an X-ray diffraction pattern of a plane perpendicular to the solidification direction of the same material.
【図8】本発明に属さない複合材料他の例の、高温領域
における粉末X線回折パターン。FIG. 8 is a powder X-ray diffraction pattern in a high temperature region of another example of a composite material not belonging to the present invention.
【図9】比較例及び実施例の複合材料例の、凝固方向に
垂直な断面の組織を示す図面に代える電子顕微鏡写真。FIG. 9 is an electron micrograph instead of a drawing showing a structure of a cross section perpendicular to the solidification direction of a composite material example of a comparative example and an example.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 信一 山口県宇部市大字沖宇部573番地の3 株 式会社超高温材料研究所山口研究所内 (72)発明者 清水 和敏 山口県宇部市大字沖宇部573番地の3 株 式会社超高温材料研究所山口研究所内 (72)発明者 三谷 敦志 山口県宇部市大字沖宇部573番地の3 株 式会社超高温材料研究所山口研究所内 (72)発明者 中川 成人 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社宇部研究所内 Fターム(参考) 4G030 AA11 AA17 AA36 BA20 CA01 CA04 GA09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shinichi Sakata 573 Uki, Ube City, Yamaguchi Prefecture Three ultra-high-temperature materials research institute, Yamaguchi Laboratory (72) Inventor, Kazutoshi Shimizu, Ube City, Yamaguchi Prefecture Ultra-high-temperature materials research laboratory, Yamaguchi Laboratory, Ltd. at 573 Okibe (72) Inventor Atsushi Mitani, 573 ultra-high temperature materials laboratory, Yamaguchi Laboratory, Oki-Ube, Ube-shi, Yamaguchi, Japan (72) Invention Person: Nakagawa Naruto, 1978 Kogushi, Ube City, Ube City, Yamaguchi Prefecture Ube Industries, Ltd. Ube Research Laboratory F-term (reference) 4G030 AA11 AA17 AA36 BA20 CA01 CA04 GA09
Claims (5)
物、又は、酸化アルミニウムと希土類金属酸化物と酸化
ジルコニウムとの複合酸化物(B相)、 C)酸化ジルコニウム、又は、酸化ジルコニウムと希土
類金属酸化物との複合酸化物(C相)、 の3つの酸化物結晶相から構成される溶融凝固体であ
り、成分化学組成が酸化アルミニウム、希土類金属酸化
物及び酸化ジルコニウムとして、それぞれ55〜80モ
ル%、10〜35モル%及び10〜35モル%の範囲内
であることを特徴とするセラミックス複合材料。1. A) aluminum oxide (A phase), B) a composite oxide of aluminum oxide and a rare earth metal oxide, or a composite oxide of aluminum oxide, a rare earth metal oxide and zirconium oxide (B phase) , C) zirconium oxide or a composite oxide (C phase) of zirconium oxide and a rare earth metal oxide, which is a melt-solidified body composed of three oxide crystal phases, and has a chemical composition of aluminum oxide, rare earth A ceramic composite material comprising metal oxides and zirconium oxide in the range of 55 to 80 mol%, 10 to 35 mol%, and 10 to 35 mol%, respectively.
又は2相の結晶相からなる粗大結晶部分がない請求項1
に記載のセラミックス複合材料。2. The method according to claim 1, wherein the three crystal phases are uniformly distributed, and there is no coarse crystal part composed of one or two crystal phases.
2. The ceramic composite material according to item 1.
ない請求項1又は2に記載のセラミックス複合材料。3. The ceramic composite material according to claim 1, wherein there are no colonies and no voids in the solidified body.
されている請求項1から3までの何れかに記載のセラミ
ックス複合材料。4. The ceramic composite material according to claim 1, wherein at least one crystal phase is composed of a single crystal.
属又は他の金属の酸化物で安定化されている請求項1か
ら4までの何れかに記載のセラミックス複合材料。5. The ceramic composite material according to claim 1, wherein the zirconium oxide in the C phase is stabilized by an oxide of a rare earth metal or another metal.
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