JPH0813702B2 - Composite ceramics - Google Patents
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- JPH0813702B2 JPH0813702B2 JP3010070A JP1007091A JPH0813702B2 JP H0813702 B2 JPH0813702 B2 JP H0813702B2 JP 3010070 A JP3010070 A JP 3010070A JP 1007091 A JP1007091 A JP 1007091A JP H0813702 B2 JPH0813702 B2 JP H0813702B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、強度と破壊靭性とが
ともに優れていることが要求される、たとえば、切削工
具などの工具類、糸ガイド、磁気テープガイドなどのガ
イド類、ダイス部品、軸受部品、ポンプ部品などの摺動
部材、人工関節などの医療部材の構成材料として好適な
複合セラミックスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is required to have excellent strength and fracture toughness. For example, tools such as cutting tools, thread guides, guides such as magnetic tape guides, die parts, The present invention relates to a composite ceramic suitable as a constituent material for sliding members such as bearing parts and pump parts, and medical members such as artificial joints.
【０００２】[0002]
【従来の技術】少なくとも２種の成分を含む複合セラミ
ックスには、極めて多種、多様なものがあるが、ＺｒＯ
2 を一成分として含むものは、それを含まないものにく
らべて高強度であることから、切削工具、軸受部品、ポ
ンプ部品などの構成材料として使われている。2. Description of the Related Art There are a great variety and variety of composite ceramics containing at least two components.
The one containing 2 as one component has higher strength than the one not containing it, and is therefore used as a constituent material for cutting tools, bearing parts, pump parts and the like.
【０００３】ところで、上述したような用途において
は、当然のことながら、強度と破壊靭性とがともに高い
ほうがよいわけで、そのため、特開昭５４−６１２１５
号発明においては、高融点金属の酸化物、窒化物、炭化
物またはホウ化物、特にＡｌ2 Ｏ3 中に平均粒径が０．
１〜１．５μｍの比較的小さなＺｒＯ2 を分散させ、そ
のＺｒＯ2 の正方晶から単斜晶への応力誘起変態を利用
して強度を向上させることを提案している。この従来の
複合セラミックスは、ＺｒＯ2 の正方晶構造を安定化さ
せるためにその平均結晶粒径を０．１〜１．５μｍの範
囲に制限するものであるが、そのためには、Ａｌ2 Ｏ3
の結晶粒径を微細化してＺｒＯ2 との合体による粒成長
を抑制する必要がある。しかしながら、そのように結晶
粒径を微細化すると、亀裂の進展に対する抵抗が小さく
なって破壊靭性が低下してくる。By the way, in the above-mentioned applications, as a matter of course, it is better that the strength and the fracture toughness are both high, and therefore, the Japanese Patent Laid-Open No. 54-61215.
According to the invention, the average particle diameter of the refractory metal oxide, nitride, carbide or boride, especially Al 2 O 3 is 0.
It is proposed to disperse a relatively small ZrO 2 of 1 to 1.5 μm and improve the strength by utilizing the stress-induced transformation of the ZrO 2 from tetragonal to monoclinic. This conventional composite ceramics limits the average crystal grain size to the range of 0.1 to 1.5 μm in order to stabilize the tetragonal crystal structure of ZrO 2 , but for that purpose, Al 2 O 3
It is necessary to reduce the crystal grain size of and to suppress grain growth due to coalescence with ZrO 2 . However, if the crystal grain size is made finer in this way, the resistance to crack propagation is reduced and the fracture toughness is reduced.
【０００４】一方、破壊靭性を向上させようとするとき
は、ウイスカを併用するのが一般的である。たとえば、
特開昭６３−４５１８２号発明は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ
2 系複合セラミックスにＳｉＣウイスカを分散させ、そ
の引き抜き効果を利用して破壊靭性を向上させることを
提案している。しかしながら、よく知られているよう
に、ウイスカは焼結性を阻害するので、低温で焼結した
ものは欠陥が多く、強度が低い。また、高温で焼結した
ものは、焼結中におけるＺｒＯ2 の粒成長が著しく、そ
の後の冷却過程で正方晶から単斜晶への変態が促進され
るために、応力誘起変態による強度の向上効果が期待で
きない。On the other hand, in order to improve the fracture toughness, whiskers are generally used together. For example,
JP 63-45182 Patent invention, Al 2 O 3 -ZrO
It has been proposed to disperse SiC whiskers in 2 type composite ceramics and improve the fracture toughness by utilizing the extraction effect. However, as is well known, whiskers impair the sinterability, so those sintered at low temperatures have many defects and low strength. Further, in the case of sintering at a high temperature, the grain growth of ZrO 2 is remarkable during the sintering, and the transformation from the tetragonal system to the monoclinic system is promoted in the subsequent cooling process, so that the strength is improved by the stress-induced transformation. I can't expect an effect.
【０００５】このように、従来の複合セラミックスは、
強度と破壊靭性に関して一長一短があり、双方をバラン
スよく備えているとはいい難い。As described above, the conventional composite ceramics
There are merits and demerits with respect to strength and fracture toughness, and it is hard to say that both are well balanced.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来の複合セラミックスの上述した問題点を解決し、強度
と破壊靭性とがともに優れた複合セラミックスを提供す
るにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of conventional composite ceramics and provide a composite ceramic excellent in both strength and fracture toughness.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ＺｒＯ2 と化合物を作らない、高融点
金属の酸化物、窒化物、炭化物およびホウ化物から選ば
れた少なくとも１種を主成分として含み、結晶構造にお
いて少なくとも５０体積％が正方晶であるＺｒＯ2 を１
０〜４０重量％の範囲で含み、主成分の平均結晶粒径が
１．５〜１０μｍの範囲にあり、ＺｒＯ2 の平均結晶粒
径が１．５〜３μｍの範囲にあり、かつ、ＺｒＯ2 の少
なくとも８０％が主成分の結晶粒界に存在していること
を特徴とする複合セラミックスを提供する。In order to achieve the above object, the present invention provides at least one selected from oxides, nitrides, carbides and borides of refractory metals that do not form compounds with ZrO 2. 1 as a main component, and at least 50% by volume of the crystal structure is tetragonal ZrO 2 .
It is contained in the range of 0 to 40% by weight, the average crystal grain size of the main component is in the range of 1.5 to 10 μm, the average crystal grain size of ZrO 2 is in the range of 1.5 to 3 μm, and ZrO 2 At least 80% of which is present in the grain boundaries of the main component.
【０００８】すなわち、この発明は、亀裂の発生による
セラミックスの破壊は結晶粒界に沿って進展することか
ら、主成分の結晶粒径を大きくして亀裂の偏向を促進す
ることで破壊靭性を向上させ、また、主成分の結晶粒界
にＺｒＯ2 を分散させて強度を向上させるという着想に
基いている。That is, according to the present invention, since the fracture of ceramics due to the occurrence of cracks progresses along the grain boundaries, the grain size of the main component is increased to promote the deflection of the cracks, thereby improving the fracture toughness. In addition, it is based on the idea that ZrO 2 is dispersed in the grain boundaries of the main component to improve the strength.
【０００９】この発明において、主成分は、酸化物、窒
化物、炭化物およびホウ化物から選ばれる。これらは、
通常、１種を選択するが、２種以上を選択することも可
能である。そうして、主成分は、ＺｒＯ2 と化合物を作
らない。主成分とＺｒＯ2 とが化合物を生成すると、主
成分とＺｒＯ2との界面の結合力が著しく低下したり、
焼結中に化合物の相が異常成長したりして強度の高い複
合セラミックスが得られない。In the present invention, the main component is selected from oxides, nitrides, carbides and borides. They are,
Usually, one kind is selected, but two or more kinds can be selected. Then, the main component does not form a compound with ZrO 2 . When the main component and ZrO 2 form a compound, the bonding force at the interface between the main component and ZrO 2 is significantly reduced,
It is not possible to obtain a high-strength composite ceramics due to abnormal growth of the compound phase during sintering.
【００１０】主成分の具体例としては、酸化物として
は、Ａｌ2 Ｏ3 やＦｅ3 Ｏ4 、Ｃｒ2 Ｏ3 がある。ま
た、窒化物としては、Ｓｉ3 Ｎ4 やＴｉＮ、ＡｌＮがあ
る。さらに、炭化物としては、ＳｉＣやＴｉＣ、ＺｒＣ
がある。さらにまた、ホウ化物としては、ＴｉＢ2 やＺ
ｒＢ2 がある。なかでも、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＢ2 が好ましい。特に好ましいの
は、Ａｌ2 Ｏ3 である。Specific examples of the main component include Al 2 O 3 , Fe 3 O 4 , and Cr 2 O 3 as oxides. Further, as the nitride, there are Si 3 N 4 , TiN, and AlN. Further, as the carbide, SiC, TiC, ZrC
There is. Furthermore, as the boride, TiB 2 or Z
There is rB 2 . Among them, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , S
iC, TiC and TiB 2 are preferred. Especially preferred is Al 2 O 3 .
【００１１】上述した主成分の平均結晶粒径は、１．５
〜１０μｍの範囲にある。平均結晶粒径が１．５μｍ未
満では、亀裂の偏向作用が期待できず、破壊靭性が向上
しない。また、１０μｍを超えると、強度が大きく低下
してくる。さらに好ましい平均結晶粒径の範囲は、２〜
５μｍである。The average crystal grain size of the above main component is 1.5.
It is in the range of 10 μm. If the average crystal grain size is less than 1.5 μm, the crack deflection effect cannot be expected, and the fracture toughness cannot be improved. On the other hand, if it exceeds 10 μm, the strength will be significantly reduced. A more preferable range of average crystal grain size is 2 to
5 μm.
【００１２】一方、ＺｒＯ2 は、１０〜４０重量％の範
囲で含まれている。また、ＺｒＯ2 は、結晶構造におい
てその少なくとも５０体積％が正方晶であり、残余が立
方晶および／または単斜晶であるようなものである。Ｚ
ｒＯ2 が１０重量％未満で、正方晶の結晶構造をもつＺ
ｒＯ2 が５０体積％未満であると、正方晶から単斜晶へ
の応力誘起変態による強度の向上効果が期待できない。
また、ＺｒＯ2 が４０重量％を超えると、ＺｒＯ2 の結
晶粒の凝集が起こるために、強度が低下してくる。On the other hand, ZrO 2 is contained in the range of 10-40% by weight. ZrO 2 is such that at least 50% by volume of the crystal structure is tetragonal and the balance is cubic and / or monoclinic. Z
Z having a tetragonal crystal structure with less than 10% by weight of rO 2
If rO 2 is less than 50% by volume, the effect of improving the strength due to the stress-induced transformation from tetragonal to monoclinic cannot be expected.
On the other hand, if ZrO 2 exceeds 40% by weight, the strength of the ZrO 2 crystal is reduced because the crystal grains of ZrO 2 aggregate.
【００１３】ＺｒＯ2 の平均結晶粒径は、１．５〜３μ
ｍの範囲にある。１．５μｍ未満では、亀裂の偏向作用
が期待できず、破壊靭性が向上しない。また、３μｍを
超えると、単斜晶の結晶構造をもつＺｒＯ2 が多くな
り、ＺｒＯ2 の結晶粒界に多くのマイクロクラックがで
きて強度が低下するようになる。The average crystal grain size of ZrO 2 is 1.5 to 3 μm.
It is in the range of m. If it is less than 1.5 μm, the crack deflection effect cannot be expected, and the fracture toughness is not improved. On the other hand, when the thickness exceeds 3 μm, the amount of ZrO 2 having a monoclinic crystal structure is increased, many microcracks are formed in the crystal grain boundaries of ZrO 2 , and the strength is lowered.
【００１４】上述したＺｒＯ2 は、その少なくとも８０
％が主成分の結晶粒界に分布して存在している。主成分
の結晶粒内に存在していても、それはわずかである。こ
れにより、結晶粒界を伝って進展する亀裂に対してＺｒ
Ｏ2 が有効に応力誘起変態を起こすようになり、亀裂の
先端部における応力が緩和されて強度と破壊靭性とが向
上する。The ZrO 2 described above is at least 80
% Are distributed in the grain boundaries of the main component. Even if it exists in the crystal grains of the main component, it is small. As a result, Zr can be applied to cracks propagating along grain boundaries.
O 2 effectively causes stress-induced transformation, the stress at the tip of the crack is relaxed, and the strength and fracture toughness are improved.
【００１５】この発明の複合セラミックスは、たとえば
次のようにして製造することができる。The composite ceramics of the present invention can be manufactured, for example, as follows.
【００１６】すなわち、まず、主成分の粉末に所定量の
ＺｒＯ2 粉末を添加し、よく混合して混合粉末を得る。
混合操作は、湿式でもよく、乾式でもよい。混合粉末
は、必要に応じて乾燥した後、粗粉砕し、ふるい分けす
るか、造粒する。なお、主成分の粉末は、緻密な焼結を
行えるという理由で、平均粒径が１〜２μｍの範囲にあ
るものが好ましい。また、ＺｒＯ2 の粉末は、複合セラ
ミックス中において少なくとも５０体積％の正方晶を得
るために、１．５〜５モル％程度の、Ｙ2 Ｏ3 やＣｅＯ
2 などの安定化剤を含み、正方晶が室温下で準安定な状
態にあるものを用いる。平均粒径は、主成分中への均一
な分散を考えると、１μｍ以下であるのが好ましい。That is, first, a predetermined amount of ZrO 2 powder is added to the powder of the main component and mixed well to obtain a mixed powder.
The mixing operation may be wet or dry. The mixed powder is dried, if necessary, and then coarsely crushed and sieved or granulated. The powder of the main component preferably has an average particle size in the range of 1 to 2 μm because it allows dense sintering. Further, the powder of ZrO 2 contains about 1.5 to 5 mol% of Y 2 O 3 or CeO in order to obtain at least 50% by volume of tetragonal crystal in the composite ceramics.
A stabilizer containing a stabilizer such as 2 and having a tetragonal crystal in a metastable state at room temperature is used. The average particle size is preferably 1 μm or less in consideration of uniform dispersion in the main component.
【００１７】次に、混合粉末を、周知の成型法、たとえ
ば金型成型法やラバープレス成型法を用いて所望の形状
に成型し、焼結する。焼結には、加圧焼結法やホットプ
レス法を用いることができ、あらかじめ成型することを
要しない場合もある。焼結時の雰囲気は、主成分が炭化
物、窒化物またはホウ化物である場合には非酸化性雰囲
気とする。酸化物である場合には、酸化性雰囲気でもよ
く、非酸化性雰囲気でもよい。焼結温度と時間は、主成
分の平均結晶粒径が１．５〜１０μｍの範囲になり、Ｚ
ｒＯ2 の平均結晶粒径が１．５〜３μｍの範囲になるよ
うに注意深く制御する。また、ＺｒＯ2 の少なくとも８
０％を主成分の結晶粒界に存在させるために、主成分が
急激に粒成長を起こしてその粒内にＺｒＯ2 を取り込ま
ないように、焼結温度近くでは０．５℃／分以下のゆっ
くりした速度で昇温する。一方、焼結後は、冷却速度が
遅すぎると単斜晶のＺｒＯ2 が多く析出して正方晶を少
なくとも５０体積％とすることができなくなるので、５
℃／分以上の速度で冷却する。Next, the mixed powder is molded into a desired shape by a known molding method such as a metal mold molding method or a rubber press molding method, and is sintered. For sintering, a pressure sintering method or a hot pressing method can be used, and it may not be necessary to perform molding in advance. The atmosphere during sintering is a non-oxidizing atmosphere when the main component is carbide, nitride or boride. When it is an oxide, it may be an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. The sintering temperature and time are such that the average crystal grain size of the main component is in the range of 1.5 to 10 μm, and Z
Carefully control the average crystal grain size of rO 2 to be in the range of 1.5 to 3 μm. Further, at least 8 of ZrO 2
In order to prevent 0% from existing in the crystal grain boundaries of the main component, the main component does not cause ZrO 2 to be incorporated into the grains due to rapid grain growth. The temperature rises at a slow rate. On the other hand, after sintering, if the cooling rate is too slow, a large amount of monoclinic ZrO 2 precipitates and the tetragonal crystal cannot be made at least 50% by volume.
Cool at a rate of ° C / min or more.
【００１８】[0018]
【実施例および比較例】実施例１：平均粒径が２μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 粉末に、平均粒径が１μｍの、安定化剤とし
て２．５モル％のＹ2 Ｏ3 を含むＺｒＯ2 の粉末を１０
重量％添加し、ボールミルを用いて、２４時間、エタノ
ール中で湿式混合した後、噴霧、造粒乾燥して混合粉末
を得た。[Examples and Comparative Examples] Example 1: the mean particle size 2μm of Al 2 O 3 powder, an average particle diameter of 1 [mu] m, of ZrO 2 containing 2.5 mol% of Y 2 O 3 as a stabilizer 10 powder
Wt% was added, and the mixture was wet mixed in ethanol using a ball mill for 24 hours, then sprayed, granulated and dried to obtain a mixed powder.
【００１９】次に、この混合粉末をグラファイトの型に
充填し、アルゴン雰囲気中にて３００kgf ／cm2 の圧力
下に１７００℃で１時間焼結し、複合セラミックスを得
た。なお、昇温速度は、１２００℃までは５℃／分、そ
れ以上は０．５℃／分とし、冷却速度は、７℃／分とし
た。Next, this mixed powder was filled in a graphite mold and sintered at 1700 ° C. for 1 hour under a pressure of 300 kgf / cm 2 in an argon atmosphere to obtain a composite ceramic. The heating rate was 5 ° C./minute up to 1200 ° C., 0.5 ° C./minute above that, and the cooling rate was 7 ° C./minute.
【００２０】かくして得られた複合セラミックスについ
て、Ａｌ2 Ｏ3 およびＺｒＯ2 の平均結晶粒径と、正方
晶のＺｒＯ2 の割合と、Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在す
るＺｒＯ2 の割合と、曲げ強度と、破壊靭性とを求め
た。[0020] Thus the obtained composite ceramics, the average crystalline grain size of the Al 2 O 3 and ZrO 2, and the ratio of ZrO 2 tetragonal, and percentage of ZrO 2 present in the grain boundaries of Al 2 O 3 Bending strength and fracture toughness were obtained.
【００２１】平均結晶粒径は、複合セラミックスの表面
を研磨した後エッチングし、そのエッチング面の顕微鏡
写真上でいくつかの方向に関して結晶粒の最大長さを計
り、単純平均して求めた。また、正方晶のＺｒＯ2 の割
合は、複合セラミックスの表面を注意深く鏡面研磨し、
Ｘ線回折法によって分析したとき、２θ＝３０．２°付
近に現われる正方晶の（１１１）面の回折ピークの積分
強度Ｔ（１１１）と、２θ＝２８．２°付近に現われる
単斜晶の（１１１）面の回折ピークの積分強度Ｍ（１１
１）と、２θ＝３１．５°付近に現われる単斜晶の（１
１１- ）面の回折ピークの積分強度Ｍ（１１１- ）とか
ら、式、 ｛Ｔ（１１１）／［Ｔ（１１１）＋Ｍ（１１１）＋Ｍ
（１１１- ）］｝×１００ によって求めた。なお、１- は、−１を表す。さらに、
Ａｌ2Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合は、上
述した顕微鏡写真から、Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在す
るＺｒＯ2 の数Ｚb と、結晶粒内に存在するＺｒＯ2 の
数Ｚi とを読み取り、式、 ［Ｚb ／（Ｚb ＋Ｚi ）］×１００ によって求めた。さらにまた、曲げ強度は、複合セラミ
ックスを加工して得た、１０本の、長さ３６mm、幅４m
m、厚み３mmの試験片について、ＪＩＳ Ｒ１６０１に
基いて３点曲げ試験を行い、単純平均値として求めた。
スパン長は３０mm、クロスヘッドスピードは０．５mm／
分とした。また、破壊靭性は、ＪＩＳ Ｒ１６０７に基
き、曲げ試験と同様の試験片５本について、その長さ方
向中央部に、ビッカース硬度計を用いて荷重１０kgf で
圧痕を作り、しかる後上記と同様に曲げ試験を行い、破
壊荷重を測定して破壊靭性を求め、単純平均値としてだ
した。試験結果を以下に示す。The average crystal grain size was obtained by polishing the surface of the composite ceramic and then etching, measuring the maximum lengths of crystal grains in several directions on a micrograph of the etched surface, and simply averaging. Further, the proportion of tetragonal ZrO 2 is determined by carefully mirror-polishing the surface of the composite ceramic,
When analyzed by X-ray diffractometry, the integrated intensity T (111) of the tetragonal (111) plane diffraction peak appearing near 2θ = 30.2 ° and the monoclinic crystal appearing near 2θ = 28.2 ° Integrated intensity M (11
1) and (1) of monoclinic crystals appearing near 2θ = 31.5 °
From the integrated intensity M (111 − ) of the diffraction peak of the 11 − ) -plane, the expression, {T (111) / [T (111) + M (111) + M
(111 − )]} × 100. Incidentally, 1 - represents -1. further,
The proportion of ZrO 2 present in the grain boundaries of Al 2 O 3 is from photomicrographs described above, the number Z b of ZrO 2 present in the grain boundaries of Al 2 O 3, ZrO 2 present in the crystal grains The number Z i was read and the value was calculated by the formula [Z b / (Z b + Z i )] × 100. Furthermore, the bending strength is 10 pieces obtained by processing the composite ceramics, length 36 mm, width 4 m.
A three-point bending test was carried out on a test piece with m and a thickness of 3 mm based on JIS R1601 to obtain a simple average value.
Span length is 30mm, crosshead speed is 0.5mm /
Minutes Fracture toughness is based on JIS R1607, and for 5 test pieces similar to the bending test, an indentation was made at the central portion in the length direction using a Vickers hardness tester with a load of 10 kgf, and then bending was performed as described above. A test was conducted, the fracture load was measured, the fracture toughness was calculated, and the fracture toughness was calculated as a simple average value. The test results are shown below.
【００２２】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：６．２μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．６μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：８５体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８２％ 曲げ強度 ：６２．１kgf ／mm2 破壊靭性 ：５．２MPa ・ｍ1/2 実施例２：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変更
したほかは実施例１と同様にして複合セラミックスを作
り、試験した。試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 6.2 μm ZrO 2 average crystal grain size: 1.6 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 85% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 82% Bending strength: 62.1 kgf / mm 2 Fracture toughness: 5.2 MPa · m 1/2 Example 2: The same as Example 1 except that the addition amount of ZrO 2 powder was changed to 20% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００２３】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：５．１μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．８μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：７９体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８５％ 曲げ強度 ：６５．３kgf ／mm2 破壊靭性 ：５．３MPa ・ｍ1/2 実施例３：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を３０重量％に変更
したほかは実施例１と同様にして複合セラミックスを作
り、試験した。試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 5.1 μm ZrO 2 average crystal grain size: 1.8 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 79% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 85% Bending strength: 65.3 kgf / mm 2 Fracture toughness: 5.3 MPa · m 1/2 Example 3: The same as Example 1 except that the amount of ZrO 2 powder added was changed to 30% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００２４】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：３．６μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：２．１μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：７５体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：９３％ 曲げ強度 ：７０．２kgf ／mm2 破壊靭性 ：５．８MPa ・ｍ1/2 実施例４：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を４０重量％に変更
したほかは実施例１と同様にして複合セラミックスを作
り、試験した。試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 3.6 μm ZrO 2 average crystal grain size: 2.1 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 75% by volume ZrO existing in Al 2 O 3 grain boundaries Ratio of 2 : 93% Bending strength: 70.2 kgf / mm 2 Fracture toughness: 5.8 MPa · m 1/2 Example 4: Same as Example 1 except that the amount of ZrO 2 powder added was changed to 40% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００２５】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：３．０μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：２．５μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：６８体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：９５％ 曲げ強度 ：６８．７kgf ／mm2 破壊靭性 ：６．３MPa ・ｍ1/2 比較例１：平均粒径が０．５μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末に、
平均粒径が１μｍの、安定化剤として２．５モル％のＹ
2 Ｏ3 を含むＺｒＯ2 の粉末を５重量％添加し、以下、
実施例１と同様にして混合粉末を得た。Al 2 O 3 average crystal grain size: 3.0 μm ZrO 2 average crystal grain size: 2.5 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 68% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 95% Bending strength: 68.7 kgf / mm 2 Fracture toughness: 6.3 MPa · m 1/2 Comparative example 1: Al 2 O 3 powder having an average particle size of 0.5 μm,
2.5 mol% Y as a stabilizer having an average particle size of 1 μm
5% by weight of ZrO 2 powder containing 2 O 3 was added.
A mixed powder was obtained in the same manner as in Example 1.
【００２６】次に、この混合粉末をグラファイトの型に
充填し、アルゴン雰囲気中にて３００kgf ／cm2 の圧力
下に１７００℃で１時間焼結して複合セラミックスを作
り、実施例１と同様に試験した。試験結果を以下に示
す。なお、焼結時における昇温速度は、１２００℃まで
は５℃／分、それ以上は２℃／分とし、一方、冷却速度
は、３．５℃／分とした。Next, this mixed powder was filled in a graphite mold and sintered at 1700 ° C. for 1 hour under a pressure of 300 kgf / cm 2 in an argon atmosphere to make a composite ceramic, and in the same manner as in Example 1. Tested. The test results are shown below. The temperature rising rate during sintering was 5 ° C./minute up to 1200 ° C., and 2 ° C./minute above that, while the cooling rate was 3.5 ° C./minute.
【００２７】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：７．１μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．２μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：８８体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：７２％ 曲げ強度 ：４２．８kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．８MPa ・ｍ1/2 比較例２：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変更
し、また、焼結温度を１４５０℃に変更したほかは比較
例１と同様にして複合セラミックスを作り、試験した。
試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 7.1 μm ZrO 2 average crystal grain size: 1.2 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 88% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 72% Bending strength: 42.8 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.8 MPa · m 1/2 Comparative example 2: The addition amount of ZrO 2 powder was changed to 20% by weight, and the sintering temperature was changed. Was changed to 1450 ° C. and a composite ceramic was prepared and tested in the same manner as in Comparative Example 1.
The test results are shown below.
【００２８】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：１．２μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：０．３μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：９９体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８１％ 曲げ強度 ：６０．１kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．１MPa ・ｍ1/2 比較例３：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を３０重量％に変更
し、また、焼結温度を１４５０℃に変更したほかは比較
例１と同様にして複合セラミックスを作り、試験した。
試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 1.2 μm ZrO 2 average crystal grain size: 0.3 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 99% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 81% Bending strength: 60.1 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.1 MPa · m 1/2 Comparative example 3: ZrO 2 powder addition amount was changed to 30% by weight, and sintering temperature was changed. Was changed to 1450 ° C. and a composite ceramic was prepared and tested in the same manner as in Comparative Example 1.
The test results are shown below.
【００２９】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：１．２μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：０．４μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：９９体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：７９％ 曲げ強度 ：６４．６kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．２MPa ・ｍ1/2 比較例４：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を４０重量％に変更
したほかは比較例１と同様にして複合セラミックスを作
り、試験した。試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 1.2 μm ZrO 2 average crystal grain size: 0.4 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 99% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 79% Bending strength: 64.6 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.2 MPa · m 1/2 Comparative example 4: Comparative example 1 except that the amount of ZrO 2 powder added was changed to 40% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００３０】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：６．４μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：３．１μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：４３体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：６９％ 曲げ強度 ：４５．０kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．６MPa ・ｍ1/2 実施例５：平均粒径が１．５μｍのＳｉ3 Ｎ4 粉末に、
平均粒径が１μｍの、安定化剤として２．５モル％のＹ
2 Ｏ3 を含むＺｒＯ2 の粉末を１５重量％添加し、ボー
ルミルで２４時間湿式混合した後、ロータリーエバポレ
ータで乾燥し、粗粉砕し、５０μｍのメッシュでふるい
分けして混合粉末を得た。Al 2 O 3 average crystal grain size: 6.4 μm ZrO 2 average crystal grain size: 3.1 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 43% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 69% Bending strength: 45.0 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.6 MPa · m 1/2 Example 5: Si 3 N 4 powder having an average particle size of 1.5 μm,
2.5 mol% Y as a stabilizer having an average particle size of 1 μm
15% by weight of ZrO 2 powder containing 2 O 3 was added, wet-mixed in a ball mill for 24 hours, dried by a rotary evaporator, coarsely pulverized, and sieved with a 50 μm mesh to obtain a mixed powder.
【００３１】次に、この混合粉末をグラファイトの型に
充填し、１×１０-5torr. の減圧中にて３００kgf ／cm
2 の圧力下に１６００℃で１時間焼結して複合セラミッ
クスを作り、実施例１と同様に試験した。試験結果を以
下に示す。なお、焼結時の昇温速度は、１２００℃まで
は５℃／分、それ以上は０．５℃／分とし、一方、冷却
速度は、７℃／分とした。Next, this mixed powder is filled in a graphite mold, and 300 kgf / cm 2 is applied under a reduced pressure of 1 × 10 -5 torr.
A composite ceramic was prepared by sintering at 1600 ° C. for 1 hour under a pressure of 2 and tested in the same manner as in Example 1. The test results are shown below. The temperature rising rate during sintering was 5 ° C./minute up to 1200 ° C., and 0.5 ° C./minute above that, while the cooling rate was 7 ° C./minute.
【００３２】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：６．５μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．８μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：８３体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８６％ 曲げ強度 ：６７．２kgf ／mm2 破壊靭性 ：５．８MPa ・ｍ1/2 実施例６：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変更
したほかは実施例５と同様にして複合セラミックスを作
り、試験した。試験結果を以下に示す。The average crystal grain size of the Al 2 O 3: 6.5 [mu] m ZrO 2 having an average grain size: 1.8 .mu.m ratio of ZrO 2 tetragonal: 83 vol% Al 2 O 3 ZrO present in grain boundaries Ratio of 2 : 86% Bending strength: 67.2 kgf / mm 2 Fracture toughness: 5.8 MPa · m 1/2 Example 6: The same as Example 5 except that the amount of ZrO 2 powder added was changed to 20% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００３３】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：６．１μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．９μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：８３体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８５％ 曲げ強度 ：６８．５kgf ／mm2 破壊靭性 ：６．０MPa ・ｍ1/2 実施例７：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を３５重量％に変更
したほかは実施例５と同様にして複合セラミックスを作
り、試験した。試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 6.1 μm ZrO 2 average crystal grain size: 1.9 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 83% by volume ZrO existing in Al 2 O 3 grain boundaries Ratio of 2 : 85% Bending strength: 68.5 kgf / mm 2 Fracture toughness: 6.0 MPa · m 1/2 Example 7: Same as Example 5 except that the amount of ZrO 2 powder added was changed to 35% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００３４】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：５．３μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：２．２μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：７５体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８５％ 曲げ強度 ：７３．３kgf ／mm2 破壊靭性 ：６．３MPa ・ｍ1/2 比較例５：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変更
し、また、焼結温度を１５００℃に変更したほかは実施
例５と同様にして複合セラミックスを作り、試験した。
試験結果を以下に示す。The average crystal grain size of the Al 2 O 3: 5.3μm ZrO 2 having an average grain size: percentage of 2.2μm tetragonal ZrO 2: 75 vol% Al 2 O 3 ZrO present in grain boundaries Ratio of 2 : 85% Bending strength: 73.3 kgf / mm 2 Fracture toughness: 6.3 MPa · m 1/2 Comparative example 5: The addition amount of ZrO 2 powder was changed to 20% by weight, and the sintering temperature was changed. Was changed to 1500 ° C. and a composite ceramic was prepared and tested in the same manner as in Example 5.
The test results are shown below.
【００３５】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：２．８μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：０．５μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：９５体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：９０％ 曲げ強度 ：７８．９kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．３MPa ・ｍ1/2 比較例６：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変更
し、また、焼結温度を１７００℃に変更したほかは実施
例５と同様にして複合セラミックスを作り、試験した。
試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 2.8 μm ZrO 2 average crystal grain size: 0.5 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 95% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 90% Bending strength: 78.9 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.3 MPa · m 1/2 Comparative example 6: ZrO 2 powder addition amount was changed to 20 wt% and sintering temperature was changed. Was changed to 1700 ° C. and a composite ceramic was prepared and tested in the same manner as in Example 5.
The test results are shown below.
【００３６】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：１０．５μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：３．７μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：４１体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：７３％ 曲げ強度 ：３８．２kgf ／mm2 破壊靭性 ：３．８MPa ・ｍ1/2 実施例８：平均粒径が１μｍのＳｉＣ粉末に、平均粒径
が１μｍの、安定化剤として２．５モル％のＹ2 Ｏ3 を
含むＺｒＯ2 の粉末を１５重量％添加し、ボールミルで
２４時間湿式混合した後、ロータリーエバポレータで乾
燥し、粗粉砕し、５０μｍのメッシュでふるい分けして
混合粉末を得た。Al 2 O 3 average crystal grain size: 10.5 μm ZrO 2 average crystal grain size: 3.7 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 41% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 73% Bending strength: 38.2 kgf / mm 2 Fracture toughness: 3.8 MPa · m 1/2 Example 8: Stabilizer with SiC powder having an average particle size of 1 μm and having an average particle size of 1 μm Powder of ZrO 2 containing 2.5 mol% of Y 2 O 3 was added as a mixture, and the mixture was wet-mixed in a ball mill for 24 hours, dried by a rotary evaporator, coarsely pulverized, and sieved with a 50 μm mesh. A mixed powder was obtained.
【００３７】次に、この混合粉末をグラファイトの型に
充填し、１×１０-5torr. の減圧中にて３００kgf ／cm
2 の圧力下に１７５０℃で１時間焼結して複合セラミッ
クスを作り、実施例１と同様に試験した。試験結果を以
下に示す。なお、焼結時の昇温速度は、１２００℃まで
は５℃／分、それ以上は０．５℃／分とし、一方、冷却
速度は、７℃／分とした。Next, this mixed powder is filled in a graphite mold and 300 kgf / cm 3 under a reduced pressure of 1 × 10 -5 torr.
A composite ceramic was prepared by sintering at 1750 ° C. for 1 hour under the pressure of 2 and tested in the same manner as in Example 1. The test results are shown below. The temperature rising rate during sintering was 5 ° C./minute up to 1200 ° C., and 0.5 ° C./minute above that, while the cooling rate was 7 ° C./minute.
【００３８】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：３．８μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．５μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：９２体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：９５％ 曲げ強度 ：５３．７kgf ／mm2 破壊靭性 ：５．３MPa ・ｍ1/2 実施例９：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変更
したほかは実施例８と同様にして複合セラミックスを作
り、試験した。試験結果を以下に示す。The average crystal grain size of the Al 2 O 3: 3.8μm ZrO 2 having an average grain size: 1.5 [mu] m ZrO 2 ratio of tetragonal: 92 vol% Al 2 O 3 ZrO present in grain boundaries Ratio of 2 : 95% Bending strength: 53.7 kgf / mm 2 Fracture toughness: 5.3 MPa · m 1/2 Example 9: Same as Example 8 except that the amount of ZrO 2 powder added was changed to 20% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００３９】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：３．３μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．５μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：９３体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：９３％ 曲げ強度 ：５６．５kgf ／mm2 破壊靭性 ：５．３MPa ・ｍ1/2 実施例１０：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を３５重量％に変
更したほかは実施例８と同様にして複合セラミックスを
作り、試験した。試験結果を以下に示す。The average crystal grain size of the Al 2 O 3: 3.3μm ZrO 2 having an average grain size: proportion of 1.5μm tetragonal ZrO 2: 93 vol% Al 2 O 3 ZrO present in grain boundaries Ratio of 2 : 93% Bending strength: 56.5 kgf / mm 2 Fracture toughness: 5.3 MPa · m 1/2 Example 10: Same as Example 8 except that the amount of ZrO 2 powder added was changed to 35% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００４０】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：２．８μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．７μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：８５体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：９５％ 曲げ強度 ：６０．０kgf ／mm2 破壊靭性 ：５．７MPa ・ｍ1/2 比較例７：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変更
し、また、焼結温度を１５００℃に変更したほかは実施
例８と同様にして複合セラミックスを作り、試験した。
試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 2.8 μm ZrO 2 average crystal grain size: 1.7 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 85% by volume ZrO existing at Al 2 O 3 grain boundary Ratio of 2 : 95% Bending strength: 60.0 kgf / mm 2 Fracture toughness: 5.7 MPa · m 1/2 Comparative Example 7: The amount of ZrO 2 powder added was changed to 20% by weight, and the sintering temperature was changed. Was changed to 1500 ° C. and a composite ceramic was prepared and tested in the same manner as in Example 8.
The test results are shown below.
【００４１】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：１．３μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：０．３μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：９６体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：９６％ 曲げ強度 ：５８．６kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．１MPa ・ｍ1/2 比較例８：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変更
し、また、焼結温度を１７００℃に変更したほかは実施
例８と同様にして複合セラミックスを作り、試験した。
試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 1.3 μm ZrO 2 average crystal grain size: 0.3 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 96% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 96% Bending strength: 58.6 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.1 MPa · m 1/2 Comparative example 8: The amount of ZrO 2 powder added was changed to 20% by weight, and the sintering temperature was changed. Was changed to 1700 ° C. and a composite ceramic was prepared and tested in the same manner as in Example 8.
The test results are shown below.
【００４２】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：３．７μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．３μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：８５体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：７０％ 曲げ強度 ：５１．０kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．０MPa ・ｍ1/2 実施例１１：平均粒径が２μｍのＴｉＢ2 粉末に、平均
粒径が１μｍの、安定化剤として２．５モル％のＹ2 Ｏ
3 を含むＺｒＯ2 の粉末を１５重量％添加し、ボールミ
ルで２４時間湿式混合した後、ロータリーエバポレータ
で乾燥し、粗粉砕し、５０μｍのメッシュでふるい分け
して混合粉末を得た。The average crystal grain size of the Al 2 O 3: 3.7 .mu.m ZrO 2 having an average grain size: The percentage of ZrO 2 of 1.3μm tetragonal: 85 vol% Al 2 O 3 ZrO present in grain boundaries Ratio of 2 : 70% Bending strength: 51.0 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.0 MPa · m 1/2 Example 11: TiB 2 powder having an average particle size of 2 μm, stabilization of an average particle size of 1 μm 2.5 mol% Y 2 O as an agent
15 wt% of ZrO 2 powder containing 3 was added, wet-mixed in a ball mill for 24 hours, dried in a rotary evaporator, coarsely pulverized, and sieved with a 50 μm mesh to obtain a mixed powder.
【００４３】次に、この混合粉末をグラファイトの型に
充填し、１×１０-5torr. の減圧中にて３００kgf ／cm
2 の圧力下に１８００℃で１時間焼結して複合セラミッ
クスを作り、実施例１と同様に試験した。試験結果を以
下に示す。なお、焼結時の昇温速度は、１２００℃まで
は５℃／分、それ以上は０．５℃／分とし、一方、冷却
速度は、７℃／分とした。Next, this mixed powder is filled in a graphite mold, and 300 kgf / cm 2 is applied under a reduced pressure of 1 × 10 -5 torr.
A composite ceramic was prepared by sintering at 1800 ° C. for 1 hour under a pressure of 2 and tested in the same manner as in Example 1. The test results are shown below. The temperature rising rate during sintering was 5 ° C./minute up to 1200 ° C., and 0.5 ° C./minute above that, while the cooling rate was 7 ° C./minute.
【００４４】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：８．５μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：２．１μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：７８体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８３％ 曲げ強度 ：５１．４kgf ／mm2 破壊靭性 ：５．６MPa ・ｍ1/2 実施例１２：ＺｒＯ2 の粉末の添加量を２０重量％に変
更したほかは実施例１１と同様にして複合セラミックス
を作り、試験した。試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 8.5 μm ZrO 2 average crystal grain size: 2.1 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 78 vol% ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 83% Bending strength: 51.4 kgf / mm 2 Fracture toughness: 5.6 MPa · m 1/2 Example 12: Same as Example 11 except that the amount of ZrO 2 powder added was changed to 20% by weight. Composite ceramics were similarly prepared and tested. The test results are shown below.
【００４５】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：７．７μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：２．３μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：７５体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８１％ 曲げ強度 ：５８．０kgf ／mm2 破壊靭性 ：６．０MPa ・ｍ1/2 実施例１３：ＺｒＯ2 の添加量を３５重量％に変更した
ほかは実施例１１と同様にして複合セラミックスを作
り、試験した。試験結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 7.7 μm ZrO 2 average crystal grain size: 2.3 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 75% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 % Of 2 : 81% Bending strength: 58.0 kgf / mm 2 Fracture toughness: 6.0 MPa · m 1/2 Example 13: Same as Example 11 except that the addition amount of ZrO 2 was changed to 35% by weight. Composite ceramics were made and tested. The test results are shown below.
【００４６】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：７．０μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：２．５μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：７０体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８１％ 曲げ強度 ：６２．２kgf ／mm2 破壊靭性 ：６．１MPa ・ｍ1/2 比較例９：ＺｒＯ2 の添加量を２０重量％に変更し、ま
た、焼結温度を１５００℃に変更したほかは実施例１１
と同様にして複合セラミックスを作り、試験した。試験
結果を以下に示す。Al 2 O 3 average crystal grain size: 7.0 μm ZrO 2 average crystal grain size: 2.5 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 70% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 81% Bending strength: 62.2 kgf / mm 2 Fracture toughness: 6.1 MPa · m 1/2 Comparative example 9: The addition amount of ZrO 2 was changed to 20% by weight, and the sintering temperature was 1500. Example 11 except that the temperature was changed to ° C.
Composite ceramics were prepared and tested in the same manner as in. The test results are shown below.
【００４７】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：３．２μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．３μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：８８体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：８０％ 曲げ強度 ：６１．３kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．３MPa ・ｍ1/2 比較例１０：ＺｒＯ2 の添加量を２０重量％に変更し、
また、焼結温度を１７００℃に変更したほかは実施例１
１と同様にして複合セラミックスを作り、試験した。試
験結果を以下に示す。The average crystal grain size of the Al 2 O 3: 3.2 .mu.m ZrO 2 having an average grain size: The percentage of ZrO 2 of 1.3μm tetragonal: 88 vol% Al 2 O 3 ZrO present in grain boundaries Ratio of 2 : 80% Bending strength: 61.3 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.3 MPa · m 1/2 Comparative example 10: The amount of ZrO 2 added was changed to 20% by weight,
In addition, Example 1 except that the sintering temperature was changed to 1700 ° C
Composite ceramics were prepared and tested in the same manner as in 1. The test results are shown below.
【００４８】 Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒径 ：５．８μｍ ＺｒＯ2 の平均結晶粒径 ：１．８μｍ 正方晶のＺｒＯ2 の割合 ：７８体積％ Ａｌ2 Ｏ3 の結晶粒界に存在するＺｒＯ2 の割合：７１％ 曲げ強度 ：５２．５kgf ／mm2 破壊靭性 ：４．０MPa ・ｍ1/2 比較例１１：平均粒径が１μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末に、平
均粒径が０．７μｍのＴｉＯ2 粉末１０重量％と、平均
粒径が１μｍの、安定化剤として２．５モル％のＹ2 Ｏ
3 を含むＺｒＯ2 の粉末２０重量％とを添加し、ボール
ミルを用いて、２４時間、エタノール中にて湿式混合し
た後、噴霧、造粒乾燥して混合粉末を得た。Al 2 O 3 average crystal grain size: 5.8 μm ZrO 2 average crystal grain size: 1.8 μm Tetragonal ZrO 2 ratio: 78% by volume ZrO existing at grain boundaries of Al 2 O 3 Ratio of 2 : 71% Bending strength: 52.5 kgf / mm 2 Fracture toughness: 4.0 MPa · m 1/2 Comparative example 11: Al 2 O 3 powder having an average particle size of 1 μm and an average particle size of 0.7 μm Of 10% by weight of TiO 2 powder and 2.5 mol% Y 2 O as a stabilizer having an average particle size of 1 μm
20% by weight of ZrO 2 powder containing 3 was added, wet mixed in ethanol using a ball mill for 24 hours, then sprayed and granulated to dry to obtain a mixed powder.
【００４９】次に、この混合粉末をグラファイトの型に
充填し、アルゴン雰囲気中にて３００kgf ／cm2 の圧力
下に１７００℃で１時間焼結し、複合セラミックスを得
た。なお、昇温速度は、１２００℃までは５℃／分、そ
れ以上は０．５℃／分とし、一方、冷却速度は、５℃／
分とした。Next, this mixed powder was filled in a graphite mold and sintered at 1700 ° C. for 1 hour under a pressure of 300 kgf / cm 2 in an argon atmosphere to obtain a composite ceramic. The heating rate was 5 ° C./min up to 1200 ° C. and 0.5 ° C./min above that, while the cooling rate was 5 ° C./min.
Minutes
【００５０】かくして得られた複合セラミックスには、
顕微鏡による組織観察の結果、ＺｒＯ2 とＴｉＯ2 との
化合物であるＺｒＴｉＯ4 の針状結晶が存在し、亀裂が
ＺｒＴｉＯ4 の結晶粒界を選択的に進展しているのが確
認された。また、実施例１と同様に試験した結果は以下
のとおりで、曲げ強度、破壊靭性ともに極めて低かっ
た。The composite ceramic thus obtained contains
As a result of microscopic observation of the structure, it was confirmed that needle-like crystals of ZrTiO 4 , which is a compound of ZrO 2 and TiO 2 , were present, and cracks selectively developed at the grain boundaries of ZrTiO 4 . The results of the same test as in Example 1 were as follows, and both bending strength and fracture toughness were extremely low.
【００５１】 曲げ強度：２３．３kgf ／mm2 破壊靭性：３．８MPa ・ｍ1/2 Bending strength: 23.3 kgf / mm 2 Fracture toughness: 3.8 MPa · m 1/2
【００５２】[0052]
【発明の効果】この発明の複合セラミックスは、ＺｒＯ
2 と化合物を作らない、高融点金属の酸化物、窒化物、
炭化物およびホウ化物から選ばれた少なくとも１種を主
成分として含み、結晶構造において少なくとも５０体積
％が正方晶であるＺｒＯ2 を１０〜４０重量％の範囲で
含み、主成分の平均結晶粒径が１．５〜１０μｍの範囲
にあり、ＺｒＯ2 の平均結晶粒径が１．５〜３μｍの範
囲にあり、しかも、ＺｒＯ2 の少なくとも８０％が主成
分の結晶粒界に存在しているものであるから、実施例と
比較例との対比からも明らかなように、強度と靭性とが
ともに大変優れている。The composite ceramic of the present invention is made of ZrO 2.
Refractory metal oxides and nitrides that do not form compounds with 2 ,
ZrO 2 containing at least one selected from carbides and borides as a main component and having at least 50% by volume in the crystal structure is tetragonal in the range of 10 to 40% by weight, and the average crystal grain size of the main component is in the range of 1.5 to 10, the average crystal grain size of the ZrO 2 is in the range of 1.5～3Myuemu, moreover, those which at least 80% of the ZrO 2 is present in the grain boundary of the main component Therefore, both strength and toughness are very excellent, as is clear from the comparison between the example and the comparative example.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/565 35/58 １０５ Ｃ 35/584 Ｃ０４Ｂ 35/56 Ｆ １０１ Ｋ 35/58 １０２ Ｈ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location C04B 35/565 35/58 105 C 35/584 C04B 35/56 F 101 K 35/58 102 H
Claims (2)
の酸化物、窒化物、炭化物およびホウ化物から選ばれた
少なくとも１種を主成分として含み、結晶構造において
少なくとも５０体積％が正方晶であるＺｒＯ2 を１０〜
４０重量％の範囲で含み、主成分の平均結晶粒径が１．
５〜１０μｍの範囲にあり、ＺｒＯ2 の平均結晶粒径が
１．５〜３μｍの範囲にあり、かつ、ＺｒＯ2 の少なく
とも８０％が主成分の結晶粒界に存在していることを特
徴とする複合セラミックス。1. A compound containing at least one selected from oxides, nitrides, carbides and borides of refractory metals that does not form a compound with ZrO 2 as a main component, and at least 50% by volume in the crystal structure is tetragonal. ZrO 2 of 10
It is contained in the range of 40% by weight, and the average crystal grain size of the main component is 1.
In the range of 5 to 10 [mu] m, an average crystal grain size of the ZrO 2 is in the range of 1.5～3Myuemu, and a wherein at least 80% of the ZrO 2 is present in the grain boundary of the main component Composite ceramics.
Ｃ、ＴｉＣおよびＴｉＢ2 から選ばれた少なくとも１種
である、請求項１の複合セラミックス。2. The main component is Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , Si
The composite ceramic according to claim 1, which is at least one selected from C, TiC and TiB 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3010070A JPH0813702B2 (en) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | Composite ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3010070A JPH0813702B2 (en) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | Composite ceramics |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04243960A JPH04243960A (en) | 1992-09-01 |
| JPH0813702B2 true JPH0813702B2 (en) | 1996-02-14 |
Family
ID=11740116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3010070A Expired - Lifetime JPH0813702B2 (en) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | Composite ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813702B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-01-30 JP JP3010070A patent/JPH0813702B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04243960A (en) | 1992-09-01 |
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