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JP2699697B2 - Method for producing silicon carbide / silicon nitride composite sintered body - Google Patents
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JP2699697B2 - Method for producing silicon carbide / silicon nitride composite sintered body - Google Patents

Method for producing silicon carbide / silicon nitride composite sintered body

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JP2699697B2
JP2699697B2 JP3175261A JP17526191A JP2699697B2 JP 2699697 B2 JP2699697 B2 JP 2699697B2 JP 3175261 A JP3175261 A JP 3175261A JP 17526191 A JP17526191 A JP 17526191A JP 2699697 B2 JP2699697 B2 JP 2699697B2
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sintered body
silicon nitride
sintering
silicon carbide
atm
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宗 淑 雄 秋
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、高温強度,耐熱性,
耐食性等に優れていることが要求される部品ないしは製
品の素材として使用され、例えば自動車用エンジン部品
の素材として好適に使用される炭化珪素・窒化珪素質複
合焼結体を製造するのに利用される炭化珪素・窒化珪素
質複合焼結体の製造方法に関するものである。
This invention relates to high-temperature strength, heat resistance,
It is used as a material for parts or products that are required to have excellent corrosion resistance and the like, and is used, for example, to produce a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body that is suitably used as a material for automobile engine parts. And a method for producing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化珪素(SiC)と窒化珪素(Si3
4 )を主体とする従来の複合焼結体としては、例え
ば、10〜72体積%SiCと5〜65体積%Si3
4 と5〜40体積%Siとからなる複合焼結体(特開昭
61−36176号公報)や、SiCとSi3 4 を主
体とし且つ0.05〜50重量%の希土類酸化物を添加
して焼結した複合焼結体(特開昭60−46973号公
報)や、SiCとSi3 4 との混合粉末に周期律表第
II,III,IV族の金属およびこれらの酸・炭化物
を混合して焼結した複合焼結体(特開昭58−9107
0号公報)などが国内特許公開公報に開示されたものと
してある。
2. Description of the Related Art Silicon carbide (SiC) and silicon nitride (Si 3
As a conventional composite sintered body mainly composed of N 4 ), for example, 10 to 72% by volume SiC and 5 to 65% by volume Si 3 N
A composite sintered body composed of 4 and 5 to 40% by volume of Si (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-36176), or a rare earth oxide mainly composed of SiC and Si 3 N 4 and 0.05 to 50% by weight is added. to sintered composite sintered body (JP 60-46973 JP) and, SiC and Si 3 mixed powder periodic table II with N 4, III, IV metals and acid-carbide (See Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-9107)
No. 0) is disclosed in the Japanese Patent Publication.

【0003】そのほか、Journal of Ame
rican Ceramic Society 56
(9)445 (1973)ではランゲが、また同じく
63(9−10)597 (1980)ではグレスコビ
ッチがそれぞれ炭化珪素・窒化珪素質複合焼結体の機械
的特性について報告したものがある。
[0003] In addition, Journal of Ame
rican Ceramic Society 56
In (9) 445 (1973), Lange, and in 63 (9-10) 597 (1980), Greskovich reported mechanical properties of a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body.

【0004】また、有機珪素化合物から気相法で混合粉
末を作製したのちホットプレスして製造した複合焼結体
(特開平1−275470号公報)もあった。
[0004] There is also a composite sintered body (JP-A-1-275470) in which a mixed powder is prepared from an organosilicon compound by a gas phase method and then hot-pressed.

【0005】さらに、常圧焼結により製造するものとし
て、窒化珪素が針状のβ相からなっていると共に炭化珪
素が単結晶であってかつ粒子径が2〜30μmである複
合焼結体(特開昭64−9872号公報)もあった。
[0005] Further, as a product manufactured by normal pressure sintering, a composite sintered body in which silicon nitride is composed of a needle-like β phase, silicon carbide is a single crystal and the particle diameter is 2 to 30 µm ( JP-A-64-9872).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
炭化珪素・窒化珪素質複合焼結体の製造方法にあって
は、その多くは焼結時において緻密化を促進するために
ホットプレスを採用する必要があることから、複雑形状
の部品ないしは製品を製造することが困難であるという
課題を有していた。
However, most of the conventional methods for producing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body employ a hot press in order to promote densification during sintering. Because of the necessity, it has been a problem that it is difficult to manufacture parts or products having complicated shapes.

【0007】また、最後に引用した複合焼結体では常圧
焼結を用いているため複雑形状の部品を製造することが
可能であると共に靭性値も優れているものの、強度の向
上代が小さく強度の劣るものになることがあるという課
題を有していた。
Further, since the composite sintered body cited at the end uses normal pressure sintering, it is possible to manufacture a part having a complicated shape and to have an excellent toughness value. There has been a problem that the strength may be inferior.

【0008】[0008]

【発明の目的】この発明は、このような従来の課題にか
んがみてなされたものであって、ホットプレスによらな
いため複雑形状のセラミックス部品ないしは製品を得る
ことが可能であると共に、前記従来の常圧焼結品よりも
さらに優れた高い強度と衝撃値を有するセラミックス部
品ないしは製品とすることが可能である炭化珪素・窒化
珪素質複合焼結体の製造方法を提供することを目的とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is possible to obtain a ceramic part or product of a complicated shape without using hot pressing. It is an object of the present invention to provide a method for producing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body that can be used as a ceramic part or product having higher strength and impact value than a normal pressure sintered product.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係わる炭化珪
素・窒化珪素質複合焼結体の製造方法は、β型炭化珪素
粉末とα型窒化珪素粉末を主体とする混合粉末を1気圧
超過〜5気圧以下の間でガス圧焼結(一次焼結)した
後、ガス圧焼結温度より100〜200℃高い温度でか
つ10〜2000気圧の窒素分圧下で再焼結(二次焼
結)する構成としたことを特徴としており、このような
炭化珪素・窒化珪素質複合焼結体の製造方法に係わる発
明の構成をもって前述した従来の課題を解決するための
手段としている。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body, comprising: mixing a mixed powder mainly composed of β-type silicon carbide powder and α-type silicon nitride powder with a pressure of more than 1 atm. After gas pressure sintering (primary sintering) at 5 atm or less, resintering (secondary sintering) at a temperature 100 to 200 ° C. higher than the gas pressure sintering temperature and under a nitrogen partial pressure of 10 to 2000 atm. The present invention relates to such a method for producing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body, and is a means for solving the above-described conventional problems.

【0010】ところで、窒化珪素を主体とする焼結体を
高靭性化する場合には、窒化珪素粒子よりも大きな他の
成分粒子、例えば、炭化珪素粒子などを混合すること
で、破壊経路を複雑なものにし、靭性値の向上をはかる
ようにする手法がとられていることがある。
When a sintered body mainly composed of silicon nitride is toughened, other component particles larger than the silicon nitride particles, such as silicon carbide particles, are mixed to complicate the fracture path. In some cases, a technique for improving the toughness value has been adopted.

【0011】しかしながら、この場合には大きな成分粒
子を混合するため破壊源の大きさを増大することになっ
て強度の低下を招くことがあり、靭性値の向上効果が十
分に活用されないこともあった。
However, in this case, since large component particles are mixed, the size of the fracture source is increased, which may cause a decrease in strength, and the effect of improving the toughness value may not be fully utilized. Was.

【0012】一方、窒化珪素粒子よりも小さい成分粒子
を混合した場合にはこれが粒界に偏析し、破壊靭性値お
よび強度の向上代が小さいものとなっている。
On the other hand, when component particles smaller than the silicon nitride particles are mixed, they are segregated at the grain boundaries, and the improvement in fracture toughness and strength is small.

【0013】そこで、この発明においては、粒界に炭化
珪素が偏析した複合材を1気圧超過〜5気圧以下の間で
ガス圧焼結(一次焼結)を行い、その後再焼結(二次焼
結)を行うこととした。
Therefore, in the present invention, the composite material in which silicon carbide is segregated at the grain boundaries is subjected to gas pressure sintering (primary sintering) at a pressure exceeding 1 atm to 5 atm and then resintering (secondary sintering) Sintering).

【0014】このとき、ガス圧焼結における圧力を5気
圧超過として一次焼結を行うと、3SiC+2N2 →S
3 4 +3Cの化学反応が生じ、粉末中のSiCが窒
素ガスと反応して窒化珪素とカーボンが生成し、焼結を
阻害することとなるので好ましくないことがわかった。
At this time, when the primary sintering is performed with the pressure in gas pressure sintering exceeding 5 atm, 3SiC + 2N 2 → S
It has been found that a chemical reaction of i 3 N 4 + 3C occurs, and SiC in the powder reacts with the nitrogen gas to generate silicon nitride and carbon, which hinders sintering, which is not preferable.

【0015】また、ガス圧焼結後に行う再焼結の温度
は、前記ガス圧焼結の温度よりも100〜200℃高い
温度とすると共に、窒化珪素の分解を防ぐために窒素分
圧を10気圧以上とする必要があり、再焼結時の窒素分
圧は10〜2000気圧とするのが良いことが種々の実
験により確かめられた。
The resintering temperature after the gas pressure sintering is 100 to 200 ° C. higher than the gas pressure sintering temperature, and the partial pressure of nitrogen is reduced to 10 atm to prevent decomposition of silicon nitride. Various experiments have confirmed that it is necessary to make the above, and it is better to set the nitrogen partial pressure during resintering to 10 to 2000 atm.

【0016】ここで製造された炭化珪素・窒化珪素質複
合焼結体は、5〜15体積%のβ型炭化珪素を含み、残
部がβ型窒化珪素およびその他適宜の焼結助剤を添加し
て生成された粒界ガラス相からなるものとすることがと
くに望ましい。
The silicon carbide / silicon nitride based composite sintered body produced here contains 5 to 15% by volume of β-type silicon carbide, and the remainder is added with β-type silicon nitride and other appropriate sintering aids. It is particularly desirable to be made of a grain boundary glass phase produced by the above method.

【0017】また、この発明において用いるβ型炭化珪
素粉末の粒子径は0.2〜0.5μm程度のものとする
ことが望ましい。
It is desirable that the β-type silicon carbide powder used in the present invention has a particle diameter of about 0.2 to 0.5 μm.

【0018】[0018]

【発明の作用】この発明に係わる炭化珪素・窒化珪素質
複合焼結体の製造方法は、β型炭化珪素粉末とα型窒化
珪素粉末を主体とする混合粉末を1気圧超過〜5気圧以
下の間でガス圧焼結(一次焼結)を行なって得た焼結体
を前記ガス圧焼結温度(一次焼結温度)よりも100〜
200℃高い温度でかつ10〜2000気圧の窒素分圧
下で再焼結(二次焼結)するようにしているので、製造
された炭化珪素・窒化珪素質複合焼結体は、ガス圧焼結
に続く再焼結によってマトリックスである窒化珪素粒子
の成長を引起こすことにより、β型窒化珪素粒子内にβ
型炭化珪素粒子が取り込まれた構造を有するものとなっ
ていて、高強度でかつ低硬度のものとなっており、窒化
珪素粒子内の炭化珪素粒子が負荷を吸収しやすくなって
いることおよび炭化珪素粒子の周囲に熱膨張係数差によ
るクラックを生じて点荷重により塑性変形が起こりやす
くなっていることから、衝撃を吸収して高靭性のものに
なる。
The method for manufacturing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body according to the present invention is characterized in that a mixed powder mainly composed of a β-type silicon carbide powder and an α-type silicon nitride powder is mixed in a pressure exceeding 1 atm to 5 atm or less. The sintered body obtained by performing gas pressure sintering (primary sintering) between 100 and 100 ° C. above the gas pressure sintering temperature (primary sintering temperature)
Since resintering (secondary sintering) is performed at a high temperature of 200 ° C. and under a partial pressure of nitrogen of 10 to 2,000 atm, the produced silicon carbide / silicon nitride composite sintered body is gas-pressure sintered. The subsequent re-sintering causes the growth of the silicon nitride particles as the matrix, so that β-type silicon nitride particles
It has a structure in which silicon carbide particles are incorporated, and has high strength and low hardness.Since silicon carbide particles in silicon nitride particles can easily absorb load, Since cracks are generated around the silicon particles due to a difference in thermal expansion coefficient and plastic deformation is likely to occur due to a point load, the impact is absorbed to obtain a high toughness.

【0019】[0019]

【実施例】【Example】

(実施例1,2,3)表1に示すように、α−Si3
4 が85重量%と、焼結助剤としてY2 3 が10重量
%およびAl2 3 が5重量%からなる粉末:95,9
0,85体積%と、粒子径が0.3μmであるβ−Si
C粉末:5,10,15体積%とをそれぞれエタノール
中でボールミル混合し、乾燥して得られた混合粉末を冷
間等方圧圧縮(CIP;圧縮圧力4ton/cm2 )に
より成形したのち、2気圧のN2 ガス雰囲気中において
1750℃で3時間の一次焼結(ガス圧焼結)を行い、
さらに1000気圧のN2 ガス雰囲気中において185
0℃で1時間の二次焼結(再焼結)を行うことにより実
施例1,2,3の各複合焼結体を得た。このときの一次
焼結および二次焼結の温度および雰囲気圧力の変化をそ
れぞれ図1および図2に示す。
(Examples 1, 2, 3) As shown in Table 1, α-Si 3 N
Powder consisting of 85% by weight of 4 and 10% by weight of Y 2 O 3 and 5% by weight of Al 2 O 3 as sintering aids: 95,9
0.85% by volume and β-Si having a particle diameter of 0.3 μm
C powder: 5, 10 and 15% by volume were mixed in a ball mill in ethanol, and the mixed powder obtained by drying was molded by cold isostatic pressing (CIP; compression pressure 4 ton / cm 2 ). First sintering (gas pressure sintering) at 1750 ° C. for 3 hours in a 2 atm N 2 gas atmosphere,
Further, in an N 2 gas atmosphere at 1000 atm.
By performing secondary sintering (re-sintering) at 0 ° C. for 1 hour, each composite sintered body of Examples 1, 2, and 3 was obtained. FIGS. 1 and 2 show changes in the primary sintering and secondary sintering temperatures and atmospheric pressures at this time.

【0020】次に、ここで得られた各焼結体の密度を調
べたところ、表3の実施例1,2,3の各欄に示すもの
となっており、密度は3.27〜3.29g/cm3
大きな値を示すものであった。
Next, when the density of each of the obtained sintered bodies was examined, the results are as shown in the columns of Examples 1, 2 and 3 in Table 3, and the density was 3.27 to 3 It showed a large value of .29 g / cm 3 .

【0021】また、各焼結体の結晶相を調べたところ、
表3に示すようにいずれもβ−SiCとβ−Si3 4
を主体とするものであった。
When the crystal phase of each sintered body was examined,
As shown in Table 3, all of β-SiC and β-Si 3 N 4
Was the subject.

【0022】さらに、各焼結体の曲げ強度(σf),破
壊靭性値(kIC),硬さ(Hv),衝撃耐性(Vc)を
調べたところ、同じく表3の実施例1,2,3の各欄に
示す結果であった。
Further, the bending strength (σf), fracture toughness (k IC ), hardness (Hv) and impact resistance (Vc) of each sintered body were examined. The results are shown in each column of No. 3.

【0023】このとき、曲げ強度はJIS 4点曲げに
よる曲げ強度試験により測定し、破壊靭性値はインデン
テーション法により測定し、硬さはビッカース硬度計に
より測定し、衝撃耐性は直径1.0mmのジルコニア粒
子を打ち込んで強度低下を引き起こす速度(Vc)を求
めることにより測定した結果を示すもので、衝撃耐性に
ついてはVc約300m/s以上が特性の要求が比較的
厳しい構造用部品の素材としてより望ましいものであ
る。
At this time, the bending strength was measured by a bending strength test by JIS four-point bending, the fracture toughness value was measured by an indentation method, the hardness was measured by a Vickers hardness tester, and the impact resistance was 1.0 mm in diameter. The results are shown by measuring the speed (Vc) at which zirconia particles are injected to reduce the strength. The impact resistance is about 300 m / s or more. It is desirable.

【0024】表3の実施例1,2,3の欄に示すよう
に、各焼結体の曲げ強度,破壊靭性値,硬さおよび衝撃
耐性はいずれも良好なものとなっていることが認めら
れ、このような特性の向上は、強度に対する破壊靭性値
の効果と窒化珪素粒子内の炭化珪素粒子が負荷を吸収す
る効果によって強度および衝撃耐性とも向上したものと
推察された。
As shown in the columns of Examples 1, 2 and 3 in Table 3, it was recognized that the bending strength, fracture toughness, hardness and impact resistance of each sintered body were all good. Thus, it was inferred that such improvement in properties resulted in an improvement in both strength and impact resistance due to the effect of the fracture toughness value on the strength and the effect of the silicon carbide particles in the silicon nitride particles absorbing the load.

【0025】(実施例4,5)表1に示すように、実施
例2と同じくβ−SiC粉末を10体積%混合した混合
粉末を冷間等方圧圧縮(CIP;圧縮圧力4ton/c
2 )により成形したのち、1気圧および5気圧のN2
ガス雰囲気中において1750℃で3時間の一次焼結を
行い、さらに1000気圧のN2 ガス雰囲気中において
1850℃で1時間の二次焼結を行うことにより実施例
4,5の複合焼結体を得た。
(Examples 4 and 5) As shown in Table 1, a mixed powder obtained by mixing 10% by volume of β-SiC powder was cold isostatically pressed (CIP; compression pressure 4 ton / c) as in Example 2.
m 2 ), then pressurize at 1 and 5 atm N 2
The primary sintering was performed at 1750 ° C. for 3 hours in a gas atmosphere, and the secondary sintering was performed at 1850 ° C. for 1 hour in a N 2 gas atmosphere at 1000 atm. I got

【0026】次に、ここで得られた各焼結体の密度を調
べたところ、表3の実施例4,5の各欄に示すものとな
っており、密度は3.29〜3.30g/cm3 と大き
な値を示すものであった。
Next, when the density of each of the obtained sintered bodies was examined, the results were as shown in each column of Examples 4 and 5 in Table 3, and the density was 3.29 to 3.30 g. / Cm 3 , which was a large value.

【0027】また、各焼結体の結晶相を調べたところ、
表3に示すようにいずれもβ−SiCとβ−Si3 4
を主体とするものであった。
When the crystal phase of each sintered body was examined,
As shown in Table 3, all of β-SiC and β-Si 3 N 4
Was the subject.

【0028】さらに、各焼結体の曲げ強度(σf),破
壊靭性値(kIC),硬さ(Hv),衝撃耐性を調べたと
ころ、同じく表3の実施例4,5の各欄に示す結果であ
り、いずれも良好なものとなっていることが認められ
た。
Further, the bending strength (σf), fracture toughness (k IC ), hardness (Hv), and impact resistance of each sintered body were examined. The results are shown, and it was confirmed that all of them were good.

【0029】(実施例6,7,8)表1および表2に示
すように、実施例2と同じくβ−SiC粉末を10体積
%混合した混合粉末を冷間等方圧圧縮(CIP;圧縮圧
力4ton/cm2 )により成形したのち、2気圧のN
2 ガス雰囲気中において1750℃で3時間の一次焼結
を行い、さらに、10,100および2000気圧のN
2 ガス雰囲気中において1850℃で1時間の二次焼結
を行うことにより実施例6,7,8の複合焼結体を得
た。
(Examples 6, 7, 8) As shown in Tables 1 and 2, a mixed powder obtained by mixing 10% by volume of β-SiC powder was cold isostatically pressed (CIP; compressed) as in Example 2. After molding at a pressure of 4 ton / cm 2 ), pressurize at 2 atm N
Primary sintering is performed at 1750 ° C. for 3 hours in a two- gas atmosphere, and N,
By performing secondary sintering at 1850 ° C. for 1 hour in a two- gas atmosphere, composite sintered bodies of Examples 6, 7, and 8 were obtained.

【0030】次に、ここで得られた各焼結体の密度を調
べたところ、表3および表4の実施例6,7,8の各欄
に示すものとなっており、密度は3.28〜3.29g
/cm3 と大きな値を示すものであった。
Next, when the density of each of the obtained sintered bodies was examined, the results were as shown in the columns of Examples 6, 7, and 8 in Tables 3 and 4, and the density was 3. 28-3.29 g
/ Cm 3 , which was a large value.

【0031】また、各焼結体の結晶相を調べたところ、
表3および表4に示すようにいずれもβ−SiCとβ−
Si3 4 を主体とするものであった。
When the crystal phase of each sintered body was examined,
As shown in Tables 3 and 4, both β-SiC and β-SiC
The main component was Si 3 N 4 .

【0032】さらに、各焼結体の曲げ強度(σf),破
壊靭性値(kIC),硬さ(Hv),衝撃耐性を調べたと
ころ、同じく表3および表4の実施例6,7,8の各欄
に示す結果であり、いずれも良好なものとなっているこ
とが認められた。
Further, when the bending strength (σf), fracture toughness value (k IC ), hardness (Hv) and impact resistance of each sintered body were examined, Examples 6, 7 and The results are shown in each column of No. 8, and it was recognized that all of them were good.

【0033】(参考例1,2)表2に示すように、実施
例1,2,3においてβ−SiC粉末の混合割合を3体
積%および20体積%としたほかは、実施例1,2,3
と同様にして一次焼結および二次焼結を行うことにより
β−SiC相とβ−Si3 4 相とを有する各焼結体を
得たのち、同様の試験を行った。
(Reference Examples 1 and 2) As shown in Table 2, the mixing ratio of β-SiC powder in Examples 1, 2 and 3 was changed to 3% by volume and 20% by volume. , 3
Each sintered body having a β-SiC phase and a β-Si 3 N 4 phase was obtained by performing primary sintering and secondary sintering in the same manner as described above, and the same test was performed.

【0034】表4の参考例1,2の欄に示すように、β
−SiC含有量が少ない参考例1の場合には、β−Si
Cの添加効果が十分に得られないため、曲げ強度,破壊
靭性値および衝撃耐性はいずれも劣ったものになってお
り、β−SiC含有量が多い参考例2の場合には曲げ強
度および破壊靭性値は良好な値を示しているものの衝撃
耐性に低下傾向がみられた。
As shown in the columns of Reference Examples 1 and 2 in Table 4, β
In the case of Reference Example 1 having a low -SiC content, β-Si
Since the effect of adding C was not sufficiently obtained, the flexural strength, fracture toughness and impact resistance were all inferior, and in the case of Reference Example 2 having a large β-SiC content, the flexural strength and fracture Although the toughness value was good, the impact resistance tended to decrease.

【0035】したがって、β−Si3 4 中には5〜1
5体積%のβ−SiCが含まれているものとするのがと
くに好ましいことが認められた。
Therefore, 5-1 is contained in β-Si 3 N 4.
It has been found that it is particularly preferable to include 5% by volume of β-SiC.

【0036】(比較例1)表1の実施例2と表2の比較
例1とを比較して明らかなように、この比較例1では一
次焼結の際のN2 雰囲気圧力を9気圧と高くしたほかは
実施例2と同じ工程により焼結体を得た。
(Comparative Example 1) As is apparent from a comparison between Example 2 in Table 1 and Comparative Example 1 in Table 2, in Comparative Example 1, the N 2 atmosphere pressure during primary sintering was 9 atm. A sintered body was obtained by the same process as in Example 2 except that the height was increased.

【0037】このようにして得た焼結体では、一次焼結
の際の雰囲気圧力が高すぎるためにSiCとN2 との反
応が起こり、Si3 4 とC(カーボン)とが生成して
一次焼結を阻害するため、その後の二次焼結時の緻密化
を阻害し、表4の比較例1の欄に示すように、密度が低
いものになっていると共に、強度および衝撃耐性とも低
下したものとなっていた。
In the sintered body thus obtained, the reaction between SiC and N 2 occurs because the atmospheric pressure during the primary sintering is too high, and Si 3 N 4 and C (carbon) are generated. To prevent the primary sintering, thereby hindering the subsequent densification during the secondary sintering. As shown in the column of Comparative Example 1 in Table 4, the density is low and the strength and impact resistance are reduced. Both had decreased.

【0038】(比較例2)表1の実施例2と表2の比較
例2とを比較して明らかなように、この比較例2では二
次焼結の際のN2 雰囲気圧力を5気圧と低くしたほかは
実施例2と同じ工程により焼結体を得た。
(Comparative Example 2) As is clear from comparison between Example 2 in Table 1 and Comparative Example 2 in Table 2, in Comparative Example 2, the N 2 atmosphere pressure during the secondary sintering was 5 atm. A sintered body was obtained by the same steps as in Example 2 except that the temperature was lowered.

【0039】このようにして得た焼結体では、二次焼結
の際の雰囲気圧力が低すぎるために窒化珪素の分解を生
ずる傾向となり、焼結体の密度は向上するものの曲げ強
度,衝撃耐性とも低下したものとなっていた。
In the sintered body thus obtained, the atmosphere pressure during the secondary sintering is too low, which tends to cause the decomposition of silicon nitride. Although the density of the sintered body is improved, the bending strength and the impact The resistance was also reduced.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】[0043]

【表4】 [Table 4]

【0044】[0044]

【発明の効果】この発明に係わる炭化珪素・窒化珪素質
複合焼結体の製造方法では、β型炭化珪素粉末とα型窒
化珪素粉末を主体とする混合粉末を1気圧超過〜5気圧
以下の間でガス圧焼結した後、ガス圧焼結温度より10
0〜200℃高い温度でかつ10〜2000気圧の窒素
分圧下で再焼結する構成としたから、常圧焼結のみによ
り製造したものに比べて常圧(一次)焼結時の微構造を
より緻密に焼結して、2次焼結による再(二次)焼結時
の粒成長をより均一に行うことによってより一層の高強
度化を実現することが可能であり、高強度でしかも衝撃
耐性に優れたファインセラミックスを提供することがで
き、ガス圧焼結においては1気圧超過〜5気圧以下の間
での雰囲気圧力で特性値がピークを持つため、厳密な圧
力コントロールを不用とし、炉内圧力の不均一にも対応
することが可能であって同時に多くのセラミックス部品
ないしは製品を製造することが可能になるという著しく
優れた効果がもたらされる。
According to the method for producing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body according to the present invention, a mixed powder mainly composed of a β-type silicon carbide powder and an α-type silicon nitride powder is mixed at a pressure exceeding 1 atm to 5 atm or less. After gas pressure sintering, between 10 and 10
Since the resintering is performed at a high temperature of 0 to 200 ° C. and under a partial pressure of nitrogen of 10 to 2,000 atm, the microstructure during normal pressure (primary) sintering is smaller than that produced by only normal pressure sintering. Sintering more densely and performing grain growth at the time of re-sintering (secondary) sintering by secondary sintering more uniformly can realize higher strength, and can achieve high strength and It can provide fine ceramics with excellent impact resistance, and in gas pressure sintering, the characteristic value has a peak at atmospheric pressure between more than 1 atm and 5 atm or less, so strict pressure control is unnecessary, It is possible to cope with non-uniform pressure in the furnace, and at the same time, it is possible to produce a large number of ceramic parts or products.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1,2,3で採用したガス圧焼
結時の温度およびN2 ガス雰囲気圧力の変化のパターン
を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing patterns of changes in temperature and N 2 gas ambient pressure during gas pressure sintering employed in Examples 1, 2, and 3 of the present invention.

【図2】本発明の実施例1,2,3で採用した再焼結時
の温度およびN2 ガス雰囲気圧力の変化のパターンを示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a pattern of changes in temperature and N 2 gas atmosphere pressure during re-sintering employed in Examples 1, 2, 3 of the present invention.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 β型炭化珪素粉末とα型窒化珪素粉末を
主体とする混合粉末を1気圧超過〜5気圧以下の間でガ
ス圧焼結した後、ガス圧焼結温度より100〜200℃
高い温度でかつ10〜2000気圧の窒素分圧下で再焼
結することを特徴とする炭化珪素・窒化珪素質複合焼結
体の製造方法。
1. A gas mixture comprising a mixed powder mainly composed of β-type silicon carbide powder and α-type silicon nitride powder, which is subjected to gas pressure sintering at a pressure of more than 1 atm to 5 atm or less, and 100 to 200 ° C.
A method for producing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body, wherein resintering is performed at a high temperature under a partial pressure of nitrogen of 10 to 2000 atm.
【請求項2】 製造された炭化珪素・窒化珪素質複合焼
結体は、5〜15体積%のβ型炭化珪素を含み、残部が
β型窒化珪素を主体とするものである請求項1に記載の
炭化珪素・窒化珪素質複合焼結体の製造方法。
2. The manufactured silicon carbide / silicon nitride composite sintered body contains 5 to 15% by volume of β-type silicon carbide, and the balance is mainly composed of β-type silicon nitride. The method for producing a silicon carbide / silicon nitride composite sintered body according to the above.
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