JP2803827B2 - Manufacturing method of high density and high hardness ceramics sintered body - Google Patents
Manufacturing method of high density and high hardness ceramics sintered bodyInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、高密度高硬度セラミックス焼結体の製造
法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、
切削工具をはじめとして各種の耐摩耗材料、耐熱材料と
して有用な、高密度および高硬度のセラミックス焼結体
を簡便に、かつ安価で製造することのできる高密度高硬
度セラミックス焼結体の製造法に関するものである。The present invention relates to a method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body. More specifically, the present invention
A method for producing high-density and high-hardness ceramic sintered bodies that can be used simply and inexpensively to produce high-density and high-hardness ceramic sintered bodies that are useful as cutting tools and various other wear-resistant and heat-resistant materials. It is about.
(従来の技術) 従来より、室温においても、また高温においても高強
度を有する硬質セラミックスとして、ダイヤモンド、立
方晶窒化硼素(CBN)のような高圧相材料、またはB4C,S
iC,Al2O3などが広く知られている。また、一般的に、こ
れらの典型的な硬質セラミックスは構成する元素間に強
い共有結合性を有するため、これらの原料粉末を加圧し
ないで焼結すると、圧粉体試料全体の収縮、すなわち組
織の緻密化を促進する原子の体積拡散は容易には起こら
ず、粒子の表面拡散が原子の体積拡散より優先するた
め、緻密な焼結体を製造することは困難であることも知
られている。これは、結晶内の欠陥を介した原子の拡散
に必要なエネルギーが表面拡散エネルギーに比べ若しく
大きいためであると考えられている。このように、硬質
のセラミックス材料の単味の焼結は極めて困難であるた
め、通常、粉末粒子間の原子の移動を補助する助剤的役
割を果たす添加物を加え、かつ加圧しながら焼結する方
法が採用されてきている。たとえば、焼結助剤を添加し
てのB4CやSiC粉末の焼結においては、主に、数10MPa程
度まで加圧することのできる黒鉛型を用いたホットプレ
ス法が行われてきている。(Prior art) Conventionally, high-pressure phase materials such as diamond, cubic boron nitride (CBN), or B 4 C, S
iC, Al 2 O 3 and the like are widely known. In addition, since these typical hard ceramics generally have a strong covalent bond between the constituent elements, if these raw material powders are sintered without being pressed, the entire compact sample shrinks, that is, It is also known that it is difficult to produce a dense sintered body because the diffusion of atoms that promotes densification does not easily occur, and the surface diffusion of particles takes precedence over the volume diffusion of atoms. . It is believed that this is because the energy required for diffusion of atoms through defects in the crystal is younger and larger than the surface diffusion energy. Since simple sintering of a hard ceramic material is extremely difficult as described above, usually, an additive serving as an auxiliary agent for assisting the transfer of atoms between powder particles is added, and sintering is performed under pressure. Have been adopted. For example, in the sintering of B 4 C or SiC powder to which a sintering aid has been added, a hot press method using a graphite mold capable of pressurizing to about several tens MPa has been mainly performed.
しかしながら、このホットプレス法は、加圧する圧力
は組織の緻密化に有効であるものの、高温下での黒鉛型
の強度によってその圧力が制約されるため、高温になる
と発生可能な圧力は低下するという欠点がある。また、
焼結温度についても、試料と黒鉛型とが反応しない程度
に低くする必要もある。このような制約により、黒鉛型
を用いたホットプレス法においては、充分に強度な粒間
結合を有する高密度の硬質セラミックス焼結体を製造す
ることは困難であった。However, in this hot press method, although the pressure to be applied is effective for densification of the structure, the pressure is restricted by the strength of the graphite mold at high temperatures, so that the pressure that can be generated at high temperatures decreases. There are drawbacks. Also,
The sintering temperature also needs to be low enough that the sample does not react with the graphite mold. Due to such restrictions, it has been difficult to produce a high-density hard ceramic sintered body having a sufficiently strong intergranular bond in the hot press method using a graphite mold.
一方、焼結温度を低下して組織を緻密化する方法とし
て、焼結保持時間を長くする方法も考えられてもいる
が、この場合には、粒子の粗大化が発生しやすく、これ
によって焼結体の強度が低下するという問題がある。On the other hand, as a method of lowering the sintering temperature and densifying the structure, a method of increasing the sintering holding time has been considered, but in this case, the particles are likely to be coarsened, thereby causing sintering. There is a problem that the strength of the unit is reduced.
また、硬質セラミックス粉末を効果的に緻密化する方
法としては、数GPa以上の圧力を発生させることのでき
る超高圧焼結法が知られてもいる。これは、高圧相材料
であり、かつ、超硬質セラミックスであるダイヤモン
ド、立方晶窒化硼素(CBN)の合成および焼結を行うた
めに開発されたものであり、高圧力とすることによっ
て、低温でもセラミックス粉末粒子の塑性変形が容易に
生じ、強制的な緻密化を実現できるという利点がある。
この超高圧焼結法は、まず固体圧力媒体の中に試料粉末
加熱用のヒータを配設し、次いでその中に食塩などの高
静水圧性の圧力媒体を挿入して、さらにこの中に金属性
のカプセル等に充填した圧粉体試料を挿入し、この状態
で加熱して焼結するものである。Also, as a method for effectively densifying the hard ceramic powder, an ultra-high pressure sintering method capable of generating a pressure of several GPa or more is known. It was developed to synthesize and sinter diamond and cubic boron nitride (CBN), which are high-pressure phase materials and ultra-hard ceramics. There is an advantage that plastic deformation of the ceramic powder particles easily occurs and forced densification can be realized.
In this ultrahigh-pressure sintering method, a heater for heating a sample powder is first placed in a solid pressure medium, and then a high-hydrostatic pressure medium such as salt is inserted into the heater, and the metal is further placed in the medium. A compact sample filled in an insulative capsule or the like is inserted and heated and sintered in this state.
しかしながら、この方法を用いても、強固なセラミッ
クス粉末粒子の粒間結合の形成に際して、圧力はある程
度まで上昇させることは可能であるものの、一般的にそ
の焼結温度は、対象材料の融点の7割程度を必要とし、
この焼結温度を安定させて上昇させることは困難であ
り、しかも焼結保持時間は少なくとも数十分程度も必要
であるため、特殊な条件下以外では粒子の粗大化が避け
られないという欠点がある。ダイヤモンドをはじめとす
る高圧相材料の焼結には、この超高圧焼結法が必要不可
欠であるが、この方法は、ホットプレス法以上に大型で
しかも高価な装置が必要であるとともに、その装置の運
転コストは高く、また運転技術も高度であるという問題
がある。さらに重大な問題は、複雑な形状でしかも大き
な焼結体を製造するのが極めて困難なことである。However, even if this method is used, the pressure can be increased to a certain degree in forming strong intergranular bonding of the ceramic powder particles, but the sintering temperature is generally set at 7 to the melting point of the target material. It requires some cost,
It is difficult to stabilize and raise the sintering temperature, and at least several tens of minutes are required for holding the sintering, so that the coarsening of the particles cannot be avoided except under special conditions. is there. This ultra-high pressure sintering method is indispensable for sintering high pressure phase materials such as diamond, but this method requires a larger and more expensive device than the hot press method, However, there is a problem that the driving cost is high and the driving technique is advanced. A more serious problem is that it is extremely difficult to produce a large sintered body having a complicated shape.
上記したような各々の硬質セラミックス焼結体製造法
についての欠点を解消するものとして、この発明の発明
者らは、すでに静的超高圧力を利用しない高強度高硬度
のセラミックス、サーメット、セラミック−サーメット
複合焼結体材料の製造法を提案している。この製造法
は、セラミック粉末に自己発熱反応(SHS)性を有する
成分を混合した粉末を成形し、この成形体を衝撃圧縮し
て、組織の緻密化と同時に自己発熱反応(SHS)を生起
させて出発原料とその反応生成物とからなる強固なセラ
ミックス焼結体を製造するものである。In order to overcome the disadvantages of each of the above-mentioned methods for producing a hard ceramic sintered body, the inventors of the present invention have developed ceramics, cermets, and ceramics of high strength and high hardness that do not utilize static ultra-high pressure. A method for producing a cermet composite sintered body material is proposed. In this manufacturing method, a powder obtained by mixing a component having self-exothermic reaction (SHS) properties with ceramic powder is formed, and the compact is subjected to impact compression to cause the self-exothermic reaction (SHS) to occur simultaneously with the densification of the structure. To produce a strong ceramic sintered body comprising a starting material and its reaction product.
自己発熱反応(SHS)とは、その反応の性質からSelf
−Propagating High−Temperature Synthesis(SHS)と
呼ばれ、自己発熱反応あるいは自己燃焼反応と翻訳され
ているが、いまだ国内において統一された呼称はない。
このためこの発明の発明者らは前者の自己発熱反応を呼
称として採用している。Self-exothermic reaction (SHS)
-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS), translated as self-heating or self-combustion, but there is no uniform name in Japan.
Therefore, the inventors of the present invention adopt the former self-exothermic reaction as a name.
このような静的超高圧力を利用しない高強度高硬度セ
ラミックス焼結体の製造方法においては、衝撃圧縮に際
し、圧力維持時間は10-6秒オーダーであるのが一般的で
ある。適当な強さの衝撃圧縮によって、自己発熱反応
(SHS)の多くは着火し、所望の高密度高硬度セラミッ
クス焼結体の合成反応を開始する。たとえば自己発熱反
応の中でも比較的反応速度の強いTi+C→TiCの合成反
応については、1000℃における反応速度が、0.17m/s程
度であることが確認されてもいる。In such a method for producing a high-strength and high-hardness ceramic sintered body that does not use a static ultra-high pressure, the pressure maintaining time during impact compression is generally on the order of 10 -6 seconds. Most of the self-heating reaction (SHS) is ignited by the impact compression of appropriate strength, and the synthesis reaction of the desired high-density and high-hardness ceramic sintered body is started. For example, it has been confirmed that the reaction rate at 1000 ° C. is about 0.17 m / s for the synthesis reaction of Ti + C → TiC, which has a relatively high reaction rate among the self-heating reactions.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の方法については、衝撃圧縮の維
持時間を1μ秒とすると、チタン(Ti)と炭素(C)と
の出発原料粉末の粒粉は、0.34μm以下のものを用いた
場合のみ衝撃圧縮中にその合成反応は完了し、それ以上
の大きさの粒子を用いると反応は終了せず、この反応に
ともなう体積収縮によって気孔が回収焼結体中に残留す
ることになる。このような気孔の残留は、焼結体の強度
を低下させる原因となるという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above method, assuming that the time for maintaining the impact compression is 1 μs, the starting material powder of titanium (Ti) and carbon (C) has a particle size of 0.34 μm or less. The synthesis reaction is completed during shock compression only when the material is used, and the reaction does not end when particles of a larger size are used, and pores remain in the recovered sintered body due to volume shrinkage accompanying this reaction. Will do. There is a problem that such residual pores cause a reduction in the strength of the sintered body.
また、この方法は、主に第IV a,V a,VI a族の遷移金
属の炭化物または硼化物の合成反応に用いられており、
一般的にこれらの金属粉末は化学的活性が高く、特にそ
のサブミクロン粉末の活性は極めて高いため、その取扱
は難しく、しかも危険でもある。このような微粉末を使
用する際には、特殊な条件下での混合、成形、そして衝
撃処理までの一連の工程を必要とし、均一に原料粉末を
混合するのは面倒であるのが実状であった。さらにはこ
のような粉末を入手することも困難でもあった。This method is mainly used for the synthesis reaction of a transition metal carbide or boride of Group IVa, Va, VIa,
Generally, these metal powders have a high chemical activity, and particularly the activity of the submicron powder is extremely high, so that the handling thereof is difficult and dangerous. When such fine powder is used, a series of steps from mixing, molding, and impact treatment under special conditions are required, and it is actually troublesome to mix the raw material powder uniformly. there were. Furthermore, it was also difficult to obtain such a powder.
さらにまた、この方法においては、衝撃圧縮による圧
粉体の緻密化から合成反応開始までに時間の遅れがある
という欠点もある。自己発熱反応(SHS)は、反応熱が
順次伝播して反応を持続していくが、成形体の密度が高
い領域では熱伝導が過度となり、熱拡散の程度が大きく
なりすぎて次の合成反応を励起できず、その反応が途中
で停止するという問題もあった。これによって局所的未
反応部分の残留が避けられなかった。Furthermore, this method has a disadvantage that there is a time delay from the densification of the green compact by impact compression to the start of the synthesis reaction. In the self-exothermic reaction (SHS), the heat of reaction sequentially propagates and the reaction continues, but in regions where the density of the compact is high, heat conduction becomes excessive and the degree of heat diffusion becomes too large, so the next synthesis reaction Cannot be excited, and the reaction stops halfway. This inevitably left local unreacted parts.
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもの
であり、従来の自己発熱反応を利用しての衝撃圧縮法の
特長を生かしつつ、その欠点を解消し、切削工具をはじ
めとして各種の耐摩耗材料、耐熱材料として良好な高密
度および高硬度を有するセラミックス焼結体を簡便にか
つ安価で製造することのできる改善された高密度高硬度
セラミックス焼結体の製造法を提供することを目的とし
ている。The present invention has been made in view of the circumstances described above, and while utilizing the features of the conventional shock compression method utilizing self-heating reaction, the disadvantages are eliminated, and various kinds of cutting tools and the like are used. It is an object of the present invention to provide an improved method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body that can easily and inexpensively produce a ceramic sintered body having good high density and high hardness as a wear-resistant material and a heat-resistant material. The purpose is.
(課題を解決するための手段) この発明は、上記の課題を解決するために、硬質セラ
ミックスが30体積%以上99体積%未満よりなるセラミッ
クス焼結体の製造において、硬質セラミックス粉末にそ
の構成元素の少なくとも1種以上の元素と自己発熱反応
(SHS)することのできる元素および/または化合物の
少なくとも1種以上からなる粉末と、これとは異なる独
立に自己発熱反応(SHS)する元素またはその元素の化
合物の組合せの少なくとも1種以上からなる粉末との、
少なくともどちらか一方を配合して調製した混合粉末を
成形し、この成形体の一部あるいは全部を加熱して自己
発熱反応(SHS)を生起させ、次いで、該成形体を衝撃
圧縮することを特徴とする高密度高硬度セラミックス焼
結体の製造法を提供する。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a method for manufacturing a ceramic sintered body comprising 30% by volume or more and less than 99% by volume of hard ceramics, wherein the hard ceramic powder contains A powder consisting of at least one element and / or compound capable of self-exothermic reaction (SHS) with at least one or more elements of the above, and an element or an element thereof that independently performs self-exothermic reaction (SHS) With a powder consisting of at least one combination of the compounds of
A mixed powder prepared by blending at least one of them is molded, a part or all of the molded body is heated to cause a self-heating reaction (SHS), and then the molded body is subjected to impact compression. And a method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body.
この発明の高密度高硬度セラミックス焼結体の製造法
は、この発明の発明者らが先に提案した粉末成形体の製
法(特開昭62−52183号)における前述したような欠点
および問題点を改善するために鋭意検討した結果、衝撃
圧縮による断熱圧縮にともなう熱で反応を着火させるの
ではなく、別の方法によって反応を開始させ、その反応
開始から任意の時間間隔をおいて衝撃圧縮することによ
り、試料粉末の緻密化がより一層容易となり、また、粒
間に強い結合が形成することを見出し、この知見に基づ
いてこの発明を完成したものである。The method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body according to the present invention is characterized by the above-mentioned disadvantages and problems in the method for producing a powder compact (JP-A-62-52183) previously proposed by the inventors of the present invention. As a result of intensive studies to improve the reaction, instead of igniting the reaction with the heat accompanying adiabatic compression by shock compression, the reaction is started by another method and shock-compressed at an arbitrary time interval from the start of the reaction By this, it was found that the densification of the sample powder was further facilitated, and that a strong bond was formed between grains, and the present invention was completed based on this finding.
すなわち、ある種のセラミックス、特に高融点のセラ
ミックスの合成においては、その構成元素からの化合物
の合成反応熱はモル当り数十〜数百KJにも達する。この
大きな生成熱が原料混合粉末の成形体中に次々と伝播し
て、反応の励起、開始、合成が順次持続していく。たと
えば、炭化チタン(TiC)をチタン(Ti)と炭素(C)
粉末とから合成する場合には、炭化チタン(TiC)の化
学量論比に合致するチタン(Ti)と炭素(C)粉末を混
合、成形し、たとえば、その一端よりタングステン等か
らなる加熱ワイヤーを用いて着火させ、反応を開始させ
ると、その反応は成形体全体にわたって進行し、外部か
らの加熱を必要とせずに炭化チタン(TiC)を合成する
ことができる。この自己発熱反応(SHS)により合成で
きる代表的な高融点セラミックスの例を示したものが第
1表である。自己発熱反応(SHS)の特徴は、著しく大
きな反応熱と、反応にともなう体積減少とである。この
体積の減少の割合は材料にもよるが、30%に達するもの
もある。That is, in the synthesis of certain types of ceramics, particularly ceramics having a high melting point, the heat of synthesis of compounds from the constituent elements reaches several tens to several hundreds of KJ per mole. This large heat of formation is successively propagated in the compact of the raw material mixed powder, and the excitation, initiation, and synthesis of the reaction are sequentially maintained. For example, titanium carbide (TiC) is replaced with titanium (Ti) and carbon (C)
When synthesizing from powder, titanium (Ti) and carbon (C) powders that match the stoichiometric ratio of titanium carbide (TiC) are mixed and molded. When used to ignite and initiate the reaction, the reaction proceeds throughout the compact and titanium carbide (TiC) can be synthesized without the need for external heating. Table 1 shows examples of typical high melting point ceramics that can be synthesized by this self-heating reaction (SHS). The characteristics of the self-exothermic reaction (SHS) are a remarkably large heat of reaction and a reduction in volume accompanying the reaction. The rate of this volume reduction depends on the material, but can be as high as 30%.
このため、自己発熱反応(SHS)を利用して合成と同
時に緻密な焼結体を製造するには、何等かの方法で、こ
の体積収縮を補うことが必要である。For this reason, in order to produce a dense sintered body at the same time as synthesis using the self-heating reaction (SHS), it is necessary to compensate for this volume shrinkage by some method.
この発明の高密度高硬度セラミックス焼結体の製造法
は、硬質セラミックスの粉末に自己発熱反応(SHS)を
生起する反応成分を添加することを特徴としているが、
このような成分としては、硬質セラミックスの構成元素
の少なくとも1種以上の元素と自己発熱反応(SHS)を
生起する元素および/または化合物の少なくとも1種以
上からなる粉末を硬質セラミックス粉末に添加すること
ができる。 The method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body according to the present invention is characterized by adding a reaction component that causes a self-heating reaction (SHS) to hard ceramic powder.
As such a component, a powder composed of at least one or more of elements and / or compounds that cause a self-heating reaction (SHS) with at least one of the constituent elements of the hard ceramic is added to the hard ceramic powder. Can be.
たとえば、硬質セラミックス粉末として立方晶窒化硼
素(CBN)粉末を用いる場合、自己発熱反応(SHS)を生
起する成分としては、その構成元素の硼素(B)、窒素
(N)のいずれか一方あるいは両方と反応し、かつその
反応が自己発熱反応(SHS)となるようなTi,Zrなどの金
属粉末もしくはTiN0.6,NbC0.7などの通常の化学量論比
からずれた化合物、すなわち見かけ上余剰の金属元素を
有する化合物等、またそれらの固溶体あるいは混合物等
を用いることができる。また、この発明においては、自
己発熱反応(SHS)を生起する成分として、上記したよ
うな硬質セラミックス成分とは異なる。独立的に自己発
熱反応(SHS)を生起する元素またはその元素の化合物
の組合せの少なくとも1種以上からなる粉末を用いるこ
ともできる。For example, when cubic boron nitride (CBN) powder is used as the hard ceramic powder, one or both of its constituent elements, boron (B) and nitrogen (N), may be used as the component that causes the self-heating reaction (SHS). Metal powders such as Ti and Zr or compounds that deviate from normal stoichiometric ratios such as TiN 0.6 and NbC 0.7 , which react with and generate a self-heating reaction (SHS), that is, apparently surplus metal A compound having an element, a solid solution or a mixture thereof, or the like can be used. Further, in the present invention, the component that causes the self-heating reaction (SHS) is different from the hard ceramic component described above. It is also possible to use a powder composed of at least one or more elements independently generating a self-heating reaction (SHS) or a combination of compounds of the elements.
その一例としては、硬質セラミックスとしてTiB2を用
いる場合には、(Ti+B),(Mo+C)などのような元
素の組合せ、あるいは(VN0.5+C),(HfN0.6+B)
などのような元素と化合物の組合せ等を例示することが
できる。(Ti+B)の混合粉末を用いると、TiB2の単味
の緻密な高硬度焼結体を製造することができる。もちろ
ん、自己発熱反応(SHS)を生起する成分は、硬質セラ
ミックス粉末の構成元素の少なくとも1種以上の元素と
自己発熱反応(SHS)することのできる元素および/ま
たは化合物の少なくとも1種以上からなる粉末と、これ
とは異なる独立に自己発熱反応する元素またはその元素
の化合物の組合せの少なくとも1種以上からなる粉末と
の、少なくともどちらか一方でも、あるいは両方でもよ
い。As an example, when TiB 2 is used as a hard ceramic, a combination of elements such as (Ti + B) and (Mo + C), or (VN 0.5 + C), (HfN 0.6 + B)
And the like, and combinations of elements and compounds. When a mixed powder of (Ti + B) is used, a simple dense and high-hardness sintered body of TiB 2 can be manufactured. Of course, the component causing the self-heating reaction (SHS) is composed of at least one element and / or compound capable of causing a self-heating reaction (SHS) with at least one or more of the constituent elements of the hard ceramic powder. The powder may be at least one of, or both of, a powder and a powder composed of at least one or more elements that independently react with each other or a combination of compounds of the element that independently react with each other.
このような自己発熱反応(SHS)を生起する成分は、
主に次の2つの優れた作用効果を有している。その1つ
は、反応にともなう一部の高温液相の成分が、硬質セラ
ミックスの構成原子の粒間における拡散を活発にさせ、
その結果、強い粒間係合が形成し、また、この液相の固
化によっても反応生成物を介して強固な粒間結合が形成
することである。高温の発生は、焼結に必要な粒間のみ
であり、粒子の成長をともなう均一な加熱ではなく、そ
の粒間の高温発生も瞬間的である。このため、通常の焼
結における粒の粗大化による焼結体の強度低下の心配が
なく、出発原料の粒子径が焼結体まで維持し、材料の組
成や物性の制御、設計が極めて簡便となる。もう1つ
は、圧粉体試料の緻密化が極めて容易になることであ
る。これは、衝撃圧縮前の発熱反応によって硬質セラミ
ックス粒子間に一部の液相が生成し、この液相が次の衝
撃圧縮の硬質粒子の移動による緻密化に際しての潤滑剤
のような役割をするためと考えられる。したがって、こ
の製造法による組織の緻密化は低い圧力レベルの衝撃圧
縮でも充分であり、得られる焼結体中の残留応力の発生
を低減することができる。この焼結体中の残留応力の発
生の低減は、この発明の方法の1つの大きな特長でもあ
る。Components that cause such a self-heating reaction (SHS)
It mainly has the following two excellent functions and effects. One is that some components of the high-temperature liquid phase accompanying the reaction activate the diffusion of the constituent atoms of hard ceramics between grains,
As a result, strong intergranular engagement is formed, and solidification of the liquid phase also forms strong intergranular bonds via reaction products. The high temperature is generated only between the grains necessary for sintering, and is not uniform heating accompanied with the growth of the grains, but the high temperature between the grains is also instantaneous. Therefore, there is no need to worry about a decrease in the strength of the sintered body due to coarsening of grains in normal sintering, the particle size of the starting material is maintained up to the sintered body, control of the composition and physical properties of the material, design is extremely simple and easy. Become. Another is that densification of the green compact sample becomes extremely easy. This is because an exothermic reaction before impact compression generates a partial liquid phase between the hard ceramic particles, and this liquid phase acts as a lubricant in densification by the movement of the hard particles in the next impact compression. It is thought to be. Therefore, densification of the structure by this manufacturing method is sufficient even with impact compression at a low pressure level, and the occurrence of residual stress in the obtained sintered body can be reduced. The reduction of the occurrence of residual stress in the sintered body is also one of the great features of the method of the present invention.
また、この発明の高密度高硬度セラミックス焼結体の
製造法においては、硬質セラミックス粉末として、ダイ
ヤモンド、立方晶窒化硼素(CBN)などのような高圧相
材料やB4C,SiCなどの強い共有結合性を有する高硬度材
料も用いることができる。高圧相材料や高硬度材料を用
いる場合には、自己発熱反応(SHS)を生起する成分
は、広範囲のものを適宜選択することができ、特に、第
IV a,V a,VI a族金属の炭化物、窒化物、硼化物、また
はそれらの固溶体となるような組合せから適宜なものを
選択すると高密度な高硬度焼結体を容易に製造できる。
そのような成分の添加方法としては、単に硬質セラミッ
クス粉末に混合するだけでなく、出発原料の硬質セラミ
ックス粒子の表面にそれらの添加成分を均一に一定量コ
ーティングすることもできる。この出発原料粉末表面へ
のコーティングによって、反応は均一に起こり、その結
果、性状の均一な焼結体を製造することも可能となる。Further, in the method for manufacturing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention, a high-pressure phase material such as diamond or cubic boron nitride (CBN) or a strong share of B 4 C or SiC is used as the hard ceramic powder. A high hardness material having bonding properties can also be used. When a high-pressure phase material or a high-hardness material is used, a wide range of components can be appropriately selected as a component that causes a self-heating reaction (SHS).
If an appropriate one is selected from carbides, nitrides, borides, or solid solutions of IVa, Va, VIa group metals, a high-density, high-hardness sintered body can be easily produced.
As a method of adding such components, it is possible not only to mix them with the hard ceramic powder, but also to coat the surfaces of the hard ceramic particles as the starting material with a certain amount of the added components uniformly. By the coating on the surface of the starting material powder, the reaction occurs uniformly, and as a result, a sintered body having uniform properties can be produced.
自己発熱反応(SHS)にともなう熱による温度上昇
は、全ての反応熱が生成物の温度上昇に使われるものと
仮定して計算することができる。計算した断熱、合成反
応熱が生成物の融点に達すると、反応中に一部の液相が
出現し、この領域における原子の拡散は容易となり、合
成反応が容易に進行する。Ti(チタン)と硼素(B)粉
末からのTiB2合成反応は、その一例であり、この反応に
ともなう反応熱は著しく大きく、反応部の温度は約3000
℃以上にも達する。また、硅素(Si)と炭素(C)とか
らのSiC合成反応では、その生成熱は69KJ/molと小さ
く、この反応による温度上昇は、SiCの融点の2400℃に
は達しない。このため、この反応は室温下で一度着火し
ても反応の途中で停止する。このような生成熱の小さな
合成反応においては、予め1000℃程度に加熱した状態で
着火し、反応中に一部の液相が生成するようにすること
で、反応を持続させることができる。The temperature increase due to heat associated with the self exothermic reaction (SHS) can be calculated assuming that all the heat of reaction is used to increase the temperature of the product. When the calculated heat insulation and the heat of synthesis reaction reach the melting point of the product, a part of the liquid phase appears during the reaction, the diffusion of atoms in this region becomes easy, and the synthesis reaction proceeds easily. The TiB 2 synthesis reaction from Ti (titanium) and boron (B) powder is one example, and the heat of reaction involved in this reaction is extremely large, and the temperature of the reaction section is about 3,000.
It reaches more than ° C. Further, in the SiC synthesis reaction from silicon (Si) and carbon (C), the heat of formation is as small as 69 KJ / mol, and the temperature rise due to this reaction does not reach the melting point of SiC of 2400 ° C. For this reason, even if this reaction is ignited once at room temperature, it stops in the middle of the reaction. In such a synthesis reaction with a small heat of formation, the reaction can be continued by igniting in a state of being heated to about 1000 ° C. in advance so that a part of the liquid phase is generated during the reaction.
さらにこの発明の高密度高硬度セラミックス焼結体の
製造法においては、反応の開始方法として、通常のタン
グステン加熱ワイヤー、電子ビーム等による着火方式を
採用することもできるが、出発原料の一部に金属成分ま
たは相対的に余剰の金属元素を含有する化合物を用いる
場合には、これらの電気的な性質を利用した直接通電に
よる加熱着火方法を用いることもできる。この直接通電
による加熱は、主に金属成分同志の粒接点や炭素元素な
どの接点での放電によるものであり、タングステンワイ
ヤー法のような成形体のマクロな一ケ所での着火ではな
く、成形体内でのミクロな均一な着火であり、均一に、
かつ同時に反応を開始することのできるものである。こ
の着火方法によって、より一層均一な組織と物性を有す
る焼結体を製造することができ、通常の反応着火方法に
おいては、成形体中の自己発熱反応(SHS)に係わる成
分の量が50体積%以下になると(Ti+B)を用いても予
備加熱なしでは反応の継続が不可能な場合もあるが、こ
の放電加熱によって、このような場合にも同時な試量圧
粉体の瞬間的加熱を行うことができ、しかも特別な炉を
も必要としないですみ、自己発熱反応(SHS)成分の少
ない組成にも有効となる。Further, in the method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention, an ignition method using a normal tungsten heating wire, an electron beam, or the like may be employed as a method for initiating the reaction. When a metal component or a compound containing a relatively excessive metal element is used, a heating and ignition method by direct energization utilizing these electrical properties can also be used. The heating by direct energization is mainly due to the discharge at the contact points of the metal components, such as grain contacts or carbon elements. Micro-uniform ignition in the
And the reaction can be started at the same time. By this ignition method, a sintered body having a more uniform structure and physical properties can be produced. In a normal reaction ignition method, the amount of a component related to the self-heating reaction (SHS) in a molded body is 50 vol. % Or less, it may not be possible to continue the reaction without preheating even if (Ti + B) is used. However, this discharge heating enables simultaneous instantaneous heating of the trial compact in such a case. It can be performed without the need for a special furnace, and is also effective for compositions having a low self-heating (SHS) component.
自己発熱反応(SHS)を生起する反応開始時と組織の
緻密化のための衝撃圧縮時との適切な時間間隔の一応の
目安は、自己発熱反応(SHS)の開始から終了までの時
間間隔であり、その時間間隔は、基本的には反応速度で
決まるものである。反応速度は、この自己発熱反応(SH
S)に関与する成分の種類、配合量、粒径、および成形
体の温度などの他、成形体の初期密度によって変化する
ため、反応開始から衝撃圧縮までの時間間隔は、これら
の因子を考慮することで制御することができる。A reasonable rule of thumb for the appropriate time interval between the start of the self-exothermic reaction (SHS) and the shock compression for tissue densification is the time interval from the start to the end of the self-exothermic reaction (SHS). Yes, and the time interval is basically determined by the reaction rate. The reaction rate is determined by the self-exothermic reaction (SH
The time interval from the start of the reaction to the impact compression takes into account these factors because it varies depending on the initial density of the molded body, as well as the type, blending amount, particle size, temperature of the molded body, etc., of the components involved in S). Can be controlled.
衝撃圧縮する方法としては、高速飛翔体の衝突にとも
なって発生する衝撃波、爆薬の爆発にともなう爆轟波等
を利用することができる。たとえば、従来の金属または
一部のセラミックス粉末の焼結の前処理として用いてき
たダイナパック装置による低速衝撃波を用いることがで
きる。この方法は、重量物の自由落下や強制落下により
発生する圧力を利用するものであり、数GPaの圧力を10
-3〜10-2秒オーダーで持続でき、粉末の緻密化に有効な
ものである。As a method of impact compression, a shock wave generated by a collision of a high-speed flying object, a detonation wave caused by an explosion of an explosive, and the like can be used. For example, a low-speed shock wave by a dynapack device which has been used as a pretreatment for sintering a metal or a part of ceramic powder in the related art can be used. This method utilizes the pressure generated by the free fall or forced fall of a heavy object.
It can last for about -3 to 10 -2 seconds and is effective for densification of powder.
第1図は、この発明の高密度高硬度セラミックス焼結
体の製造法に用いることのできる。上記のダイナバック
装置と放電加熱装置を組み合わせた反応装置の一例を示
した断面図である。この例の装置においては、ピストン
(1)、高圧ガス供給室(2)、高圧ガス供給口(3a)
(3b)、Oリング(4)、空間(5)およびこれらを一
体に支持する型枠(6)の構成を有している。この装置
の下方の部位は、試料の放電加熱のためのものであり、
試料(7)を充填する電気絶縁性内張り(8)を内側表
面に有する金属製のシリンダー状の金型(9)と放電加
熱用電源(10)に接続した上部押し棒(11)と下部押し
棒(12)とを備えている。この装置においては、試料
(7)を金型(9)内に充填し、放熱加熱用電源(10)
から電圧を印加し、上部押し棒(11)および下部押し棒
(12)を介して試料(7)を通電加熱する。FIG. 1 can be used in the method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention. It is sectional drawing which showed an example of the reaction apparatus which combined the said dynaback apparatus and the discharge heating apparatus. In the apparatus of this example, a piston (1), a high-pressure gas supply chamber (2), a high-pressure gas supply port (3a)
(3b), an O-ring (4), a space (5), and a mold (6) for integrally supporting them. The lower part of this device is for discharge heating of the sample,
A metal cylindrical mold (9) having an electrically insulating lining (8) on the inner surface for filling the sample (7) and an upper push rod (11) and a lower push connected to a discharge heating power supply (10). And a bar (12). In this apparatus, a sample (7) is filled in a mold (9), and a power supply for heat radiation (10) is used.
The sample (7) is energized and heated through the upper push rod (11) and the lower push rod (12).
試料(7)を衝撃圧縮するに際しては、高圧ガス供給
室(2)に高圧ガス供給口(3b)より100〜250kg/cm2程
度の高圧ガスを導入し、このガス圧でピストン(1)の
下方へ数10〜数100m/sに加速して上部押し棒(11)に衝
突させ、その衝撃を試料(7)に伝達する。すなわち、
この例に示した高圧ガス供給室(2)およびOリング
(4)と上部の空間(5)は、ピストン(1)の下方へ
の加速のトリガの役割をするものであり、空間(5)に
高圧ガス供給口(3a)から高圧ガスを導入すると、ピス
トン(1)はOリング(4)からはずれ、ピストン
(1)の上面に高圧ガス供給室(2)に導入している高
圧ガスが回り込み、ピストン(1)を下方へと加速す
る。When the sample (7) is subjected to impact compression, high-pressure gas of about 100 to 250 kg / cm 2 is introduced into the high-pressure gas supply chamber (2) from the high-pressure gas supply port (3b), and the gas pressure of the piston (1) is applied. It accelerates downward at several tens to several hundreds m / s and collides with the upper push rod (11), and the impact is transmitted to the sample (7). That is,
The high-pressure gas supply chamber (2) and the O-ring (4) and the upper space (5) shown in this example serve as a trigger for accelerating the piston (1) downward, and the space (5) When the high-pressure gas is introduced from the high-pressure gas supply port (3a), the piston (1) comes off the O-ring (4), and the high-pressure gas introduced into the high-pressure gas supply chamber (2) is placed on the upper surface of the piston (1). It turns around and accelerates the piston (1) downward.
このようなダイナパック法においては、火薬や爆薬は
必要なく、そのため安全性が良好で、硬質セラミックス
焼結体の製造に有利である。また、この発明の高密度高
硬度セラミックス焼結体の製造法は、前述したような自
己発熱反応(SHS)を利用することで硬質セラミックス
粒子の緻密化を容易に行うことができるため、ダイナパ
ック法のような低い圧力レベルの衝撃圧縮方式を採用す
ることもできる。Such a dynapack method does not require explosives or explosives, and therefore has good safety and is advantageous for producing a hard ceramic sintered body. In addition, the method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention can easily perform densification of hard ceramic particles by utilizing the self-heating reaction (SHS) described above. Alternatively, a shock compression method with a low pressure level such as described above can be employed.
第2図は、この発明の高密度高硬度セラミックス焼結
体の製造法を用いることのできる平面衝撃圧縮装置の一
例を示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a flat impact compression apparatus which can use the method for manufacturing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention.
この例の装置においては、上方からの平面衝撃波を得
るための雷管(13)、爆薬レンズ(14)、爆薬(15)お
よび駆動板(16)からなる爆薬系、試料(7)を充填す
る試料容器(17a)(17b)からなる試料部および試料
(7)の回収を容易とするモーメンタムトラップ(18
a)(18b)の構成を有している。In the apparatus of this example, a primer (13) for obtaining a plane shock wave from above, an explosive lens (14), an explosive system comprising an explosive (15) and a driving plate (16), and a sample to be filled with a sample (7) A momentum trap (18) for facilitating the collection of the sample part (17a) (17b) and the sample (7)
a) It has the configuration of (18b).
試料(7)を試料容器(17a)(17b)の相互の間に充
填し、モーメンタムトラップ(18a)の所定の位置に配
置する。試料容器(17a)(17b)、およびモーメンタム
トラップ(18a)(18b)は、電気導電性の材質で形成し
ており、たとえばそのような材質としては鉄、ステンレ
ス鋼などを例示することができる。このモーメンタムト
ラップ(18a)(18b)に放電加熱用電源(10)を接続し
ている。試料容器(17a)の内壁面には、電気絶縁性内
張り(8)を、またモーメンタムトラップ(18a)(18
b)相互の間の試料容器(17b)以外の部分には、電気絶
縁シート(19)を設けてもいる。The sample (7) is filled between the sample containers (17a) and (17b) and placed at a predetermined position of the momentum trap (18a). The sample containers (17a) (17b) and the momentum traps (18a) (18b) are formed of an electrically conductive material, and examples of such a material include iron and stainless steel. A power source (10) for discharge heating is connected to the momentum traps (18a) (18b). An electrically insulating lining (8) and a momentum trap (18a) (18) are provided on the inner wall surface of the sample container (17a).
b) An electric insulating sheet (19) is provided in a portion other than the sample container (17b) between them.
放電加熱には、直流および交流の重なりあった電流が
効果的である。この例においては、放電加熱用電源(1
0)−モーメンタムトラップ(18a)−試料容器(17a)
−試料(7)−試料容器(17b)−モーメンタムトラッ
プ(18b)−放電加熱用電源(10)という回路に電流が
流れ、圧粉体試料(7)に通電することができる。放電
加熱用電源(10)に電圧を印加して反応を開始させ、こ
の反応が終了した直後に衝撃圧縮を行う。An electric current in which DC and AC overlap is effective for discharge heating. In this example, the power supply for discharge heating (1
0)-Momentum trap (18a)-Sample container (17a)
An electric current flows through a circuit including a sample (7), a sample container (17b), a momentum trap (18b), and a power supply for discharge heating (10), so that the green compact sample (7) can be energized. A voltage is applied to the discharge heating power supply (10) to start the reaction, and immediately after the reaction is completed, impact compression is performed.
この第2図に示した円錐形状の爆薬レンズ(14)は、
頂点にある雷管(13)によって起爆し、爆薬レンズ(1
4)における燃焼が、平面的に下方へ伝播していく。こ
の平面的燃焼がその直下に配置している爆薬(15)に伝
播し、ここで平面燃焼が起こり、この燃焼によって発生
する爆轟衝撃波で駆動板(16)を高速に加速する。駆動
板(16)は、試料容器(17a)に衝突し、試料容器(17
a)に平面衝撃波が発生して試料(7)を衝撃圧縮す
る。この例においては、駆動板(16)と試料容器(17
a)との間には、空間を設けており、この空間で駆動板
(18)を所定速度まで加速するようにしている。もちろ
ん、その構成については特段の制限はなく、空間のない
試料容器(17a)に爆薬(15)が当接したもの、あるい
は試料容器(17a)の上面に駆動板(16)を配置し、さ
らにその上面に直接、爆薬(15)を配置したものでもよ
い。The conical explosive lens (14) shown in FIG.
Detonated by the top detonator (13), the explosive lens (1
The combustion in 4) propagates downward in a planar manner. This planar combustion propagates to the explosive (15) located immediately below, where planar combustion occurs, and the detonation shock wave generated by this combustion accelerates the drive plate (16) at high speed. The drive plate (16) collides with the sample container (17a) and the sample container (17
A plane shock wave is generated in a) and the sample (7) is shock-compressed. In this example, the driving plate (16) and the sample container (17
A space is provided between the driving plate (a) and the driving plate (18) to accelerate to a predetermined speed in this space. Of course, there is no particular limitation on the configuration, and the explosive (15) is brought into contact with the sample container (17a) having no space, or the driving plate (16) is arranged on the upper surface of the sample container (17a). The explosive (15) may be arranged directly on the upper surface.
第3図は、この発明の高密度高硬質セラミックス焼結
体の製造法に用いることのできる円筒衝撃圧縮装置の一
例を示した断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an example of a cylindrical impact compression device that can be used in the method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention.
この例の装置においては、電気絶縁性内張り(8)を
内壁面に有する試料容器円筒(20)の上面および下面に
電気絶縁2のプラグ(21a)(21b)を配備し、この電気
絶縁性のプラグ(21a)(21b)の相互間に対向する上下
一対の電極(22a)(22b)を配設して、これらを放電加
熱用電源(10)に接続している。試料容器円筒(20)内
の電極(22a)(22b)相互間に自己発熱反応(SHS)に
関与する成分を含有した焼結原料粉末の試料(7)を所
定の初期密度に充填し、放電加熱用電源(10)に電圧を
印加して反応を開始させ、反応が終了した直後に衝撃圧
縮を行う。爆薬(15)は、試料容器円筒(20)、爆薬容
器(23)、上方板(24)および下方板(25)によって仕
切られた空間に充填されている。この爆薬(15)を雷管
(13)で起爆させ、これによって発生する爆轟衝撃波を
試料容器円筒(20)を介して試料(7)に伝達し、衝撃
圧縮する。この第3図に例示した以外に円筒衝撃圧縮装
置には、試料容器円筒(20)の外側にその外径よりも大
きい内径を有する円筒を配置し、試料容器円筒(20)と
その外側に配置した円筒の相互間に肉薄円筒上の空間を
形成して、外側の円筒に接するように爆薬(15)を挿入
する方式のものもある。この方式でも、第3図に例示し
た装置と同様に雷管(13)で爆薬(15)を起爆し、これ
によって外側の円筒を中心軸方向へと集束させ、試料容
器円筒(20)に衝突させて、発生する衝撃波を試料
(7)に伝播し、衝撃圧縮することができる。In the apparatus of this example, plugs (21a) and (21b) of electrical insulation 2 are provided on the upper and lower surfaces of a sample container cylinder (20) having an electrically insulating lining (8) on the inner wall surface. A pair of upper and lower electrodes (22a) (22b) facing each other is disposed between the plugs (21a) (21b), and these are connected to a discharge heating power supply (10). A sample (7) of a sintering raw material powder containing a component involved in the self-heating reaction (SHS) between the electrodes (22a) and (22b) in the sample container cylinder (20) is filled to a predetermined initial density and discharged. A voltage is applied to the heating power supply (10) to start the reaction, and shock compression is performed immediately after the reaction is completed. The explosive (15) is filled in a space partitioned by the sample container cylinder (20), the explosive container (23), the upper plate (24) and the lower plate (25). The explosive (15) is detonated by a detonator (13), and the detonation shock wave generated by the detonation is transmitted to the sample (7) via the sample container cylinder (20) and shock-compressed. In addition to the example illustrated in FIG. 3, in the cylinder impact compression device, a cylinder having an inner diameter larger than the outer diameter is arranged outside the sample container cylinder (20), and the cylinder is arranged outside the sample container cylinder (20). In some systems, a space on a thin cylinder is formed between the cylinders, and the explosive (15) is inserted into contact with the outer cylinder. In this method as well, the explosive (15) is detonated by the primer (13) in the same manner as the apparatus illustrated in FIG. 3, whereby the outer cylinder is focused in the direction of the central axis and collides with the sample container cylinder (20). As a result, the generated shock wave can be propagated to the sample (7) and shock-compressed.
第2図および第3図に示したような爆薬を用いた衝撃
圧縮の圧力レベルは比較的低くてもよい。少なくとも自
己発熱反応(SHS)成分を全く含有しない場合の焼結体
の緻密化に必要とする圧力レベルよりも低い圧力で充分
であり、この圧力が高すぎると、希薄波の悪影響や残留
応力が生じ好ましくない。このように、組織の緻密化に
必要な圧力を低減させることができるのは、前述したよ
うな衝撃圧縮前の発熱反応によって硬質セラミックス粒
子間に一部の液相が生成し、この液相が次の衝撃圧縮で
硬質セラミックス粒子の移動による組織の緻密化に際
し、潤滑剤のような役割を果たすためである。圧力レベ
ルの低下によって、通常、セラミックス粉末の衝撃焼結
には不適当であったステップ状の立ち上がりの衝撃波や
緩やかな連続した傾きの立ち上がりの衝撃波の使用が可
能となる。The pressure level of impact compression using explosives as shown in FIGS. 2 and 3 may be relatively low. At least a pressure lower than the pressure level required for densification of the sintered body when it does not contain any self-heating (SHS) components is sufficient. If this pressure is too high, the adverse effects of rarefaction waves and residual stress may be reduced. This is undesirable. As described above, the pressure required for densification of the structure can be reduced because a partial liquid phase is generated between the hard ceramic particles by the exothermic reaction before the impact compression as described above, and this liquid phase is formed. This is because it plays a role as a lubricant when the structure is densified by the movement of the hard ceramic particles in the next impact compression. The lowering of the pressure level allows the use of a step-like rising shock wave or a gentle, continuous rising rising shock wave, which is usually unsuitable for impact sintering of ceramic powders.
この発明の発明者らは、このような衝撃圧縮プロセス
による衝撃波を利用した方が通常の急激な圧力の立ち上
がりを有する衝撃波よりも、むしろ良好な焼結体の緻密
化が得られることを確認している。この理由の1つとし
て、最高到達圧力での持続時間は短くても、その圧力の
立ち上がりは緩やかであるために、硬質セラミックス粒
子間に存在する液相を介した粒子の再配列をともなう組
織の緻密化が起き、強制的な粒子の変形や破壊が少なく
なったことが考えられる。この他の理由としては、緩や
かな、あるいはステップ状の圧力の立ち上がりは、その
後の希薄波の強さとその伝達にも影響し、緩やかな徐圧
過程が焼結体の割れや残留応力の減少に効果的であるた
めと考えられる。The inventors of the present invention have confirmed that better shock densification can be obtained by using a shock wave by such a shock compression process than by a shock wave having a normal sharp pressure rise. ing. One of the reasons for this is that although the duration at the highest ultimate pressure is short, the rise of the pressure is gradual, so that the structure of the structure involving the rearrangement of particles through the liquid phase existing between the hard ceramic particles is generated. It is conceivable that densification occurred, and forced deformation and destruction of particles were reduced. Another reason is that a gradual or step-like rise in pressure also affects the strength and transmission of the subsequent rarefaction waves, and the slow gradual pressure process can lead to cracks in the sintered body and a reduction in residual stress. It is thought to be effective.
この発明の高密度高硬度セラミックス焼結体の製造法
に用いることのできる硬質セラミックスの焼結体中での
含有量は、焼結体の硬度を充分に高く維持するためには
少なくとも30体積%以上必要であり、好ましくは50体積
%以上である。使用する硬質セラミックスは1種である
必要はなく、必要に応じて2種以上の硬質セラミックス
の混合物の適宜なものとすることもできる。また、硬質
セラミックスの焼結体中での含有量が99体積%以上にな
ると自己発熱反応(SHS)を生起する成分の効果が低減
するため、この発明においては、その上限は99体積%未
満とする。The content of the hard ceramic in the sintered body which can be used in the method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention is at least 30% by volume in order to maintain the hardness of the sintered body sufficiently high. Is necessary, and preferably 50% by volume or more. The type of hard ceramic used need not be one, and if necessary, a mixture of two or more types of hard ceramics may be used. In addition, when the content of the hard ceramics in the sintered body is 99% by volume or more, the effect of the component that causes the self-heating reaction (SHS) is reduced. Therefore, in the present invention, the upper limit is less than 99% by volume. I do.
(実施例) 以下、実施例を示し、この発明の高密度高硬度セラミ
ックス焼結体の製造法についてさらに詳しく説明する。(Example) Hereinafter, an example is shown and the manufacturing method of the high-density and high-hardness ceramics sintered body of the present invention will be described in more detail.
実施例1〜2(比較例1〜2) 硬質セラミックスとして粒径10〜20μmの炭化硼素
(B4C)用い、これに自己発熱反応(SHS)を生起する成
分として粒径5μm以下のチタン(Ti)粉末をその体積
比がB4C/Tiで28/72(比較例1)、60/40(実施例1)、
80/20(実施例2)、99/1(比較例2)となるように配
合、混合した出発原料粉末を作成した。各々の混合粉末
から相対密度約60%の成形体を成形し、各々の成形体の
反応着火をタングステンワイヤー法および放電加熱法で
行った。大電流を数秒間流すタングステンワイヤー法に
おいては、実施例1および比較例1の試料については着
火したが、実施例2および比較例2の試料は着火しなか
った。一方、単位cm2当り600Aの直流と500Hzの交流500A
の両方を用いた放電加熱法においては、実施例1〜2お
よび比較例1の試料については着火したが、比較例2の
試料については着火に難しかった。硬質セラミックスの
含有量が、焼結体の体積の99%以上になると自己発熱反
応(SHS)が生起しないことが確認された。Example 1-2 (Comparative Examples 1-2) boron carbide particle size 10~20μm as hard ceramic (B 4 C) used, this self-heating reaction (SHS) particle size 5μm or less of titanium as a component that occurs the ( Ti) powder having a volume ratio of B 4 C / Ti of 28/72 (Comparative Example 1), 60/40 (Example 1),
80/20 (Example 2) and 99/1 (Comparative Example 2) were blended and mixed to prepare starting material powders. A compact having a relative density of about 60% was formed from each mixed powder, and the reaction ignition of each compact was performed by a tungsten wire method and a discharge heating method. In the tungsten wire method in which a large current was passed for several seconds, the samples of Example 1 and Comparative Example 1 ignited, but the samples of Example 2 and Comparative Example 2 did not ignite. Meanwhile, AC 500A of DC and 500Hz units per cm 2 600A
In the discharge heating method using both, the samples of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 ignited, but the sample of Comparative Example 2 was difficult to ignite. It was confirmed that the self-heating reaction (SHS) did not occur when the content of the hard ceramic exceeded 99% of the volume of the sintered body.
この放電加熱法により実施例1〜2の試料の反応を着
火し、得られた各々の焼結体についてその反応性を調べ
たところ、いずれの場合にも未反応のTiは残存せずTiC
およびTiB2が生成していた。しかしながら、その各々の
焼結体には、大小様々な気孔が多数存在し、実施例1お
よび実施例2の試料から製造した焼結体の見かけ上の気
孔率は、各々、35%および30%程度もあり、極めてポー
ラスであることが確認された。The reaction of each of the samples of Examples 1 and 2 was ignited by this discharge heating method, and the reactivity of each of the obtained sintered bodies was examined.
And TiB 2 were generated. However, each of the sintered bodies has many pores of various sizes, and the apparent porosity of the sintered bodies manufactured from the samples of Example 1 and Example 2 is 35% and 30%, respectively. It was confirmed that it was extremely porous.
実施例1〜2および比較例1の試料についての着火に
よる反応所要時間は、比較例1、実施例1、実施例2の
順に長くなっていた。このデータに基づいて、第1図に
例示したような装置を用いて、各々の焼結体を圧縮し、
緻密化を行った。この装置においては、混合粉末成形用
のシリンダーの内張り(8)材料として高アルミナ質焼
結体を使用し、また上下の押し棒(11)(12)の材料と
して高強度でかつ電気良導体である超硬焼結体(WC−20
%Co)を用いた。タングステンワイヤー法による着火で
反応が確認された実施例1〜2および比較例1の試料に
ついて放電加熱によって反応を着火開始させ、反応が終
了した直後にピストン(1)の衝撃速度を40m/sとして
衝撃圧縮を行った。この衝撃圧縮には、重量約200kgの
鉄製のピストンを使用し、ピストン加速用のガスとして
は、175kg/cm2に圧縮した高圧窒素ガスを用いた。The reaction time required for ignition for the samples of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was longer in the order of Comparative Example 1, Example 1, and Example 2. Based on this data, each sintered body was compressed using an apparatus as illustrated in FIG.
Densification was performed. In this apparatus, a high alumina sintered body is used as a material for the lining (8) of a cylinder for forming a mixed powder, and a high-strength and good electric conductor is used as a material for the upper and lower push rods (11) and (12). Carbide sintered body (WC-20
% Co) was used. The reaction was started by discharge heating for the samples of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 in which the reaction was confirmed by ignition by the tungsten wire method. Immediately after the reaction was completed, the impact speed of the piston (1) was set to 40 m / s. Impact compression was performed. For this impact compression, an iron piston weighing about 200 kg was used, and high-pressure nitrogen gas compressed to 175 kg / cm 2 was used as a piston acceleration gas.
衝撃処理後の焼結体は、実施例1〜2の組成からなる
ものについては容易に回収できたが、比較例1の組成か
らなるのものは金型(9)や押し棒(11)(12)に溶着
または付着したためにこれらを壊して回収した。回収し
た各々のペレット状の焼結体を縦方向に2つに切断し、
その片方の断面を研磨仕上げした後、X線回折により反
応生成物および未反応Tiの有無を検定した。また、微小
硬度計によって硬度の測定と組織の観察を行った。The sintered body having the composition of Examples 1 and 2 could be easily recovered from the sintered body after the impact treatment, whereas the sintered body having the composition of Comparative Example 1 had a mold (9) and a push rod (11) ( They were broken and collected because they were welded or adhered to 12). Each of the collected pellet-shaped sintered bodies is cut into two in the vertical direction,
After polishing one of the cross sections, the presence or absence of a reaction product and unreacted Ti was examined by X-ray diffraction. The hardness was measured and the structure was observed using a microhardness tester.
その結果、実施例1および実施例2の組成からなる焼
結体は、相対的な量は互いに異なるものの、各々の反応
生成物は、ともにTiCとTiB2とであり、未反応Tiのいず
れの焼結体からは検出されなかった。これらの生成物の
粒径は、いずれも1μm以下の微粒子であって、出発原
料の炭化硼素(B4C)の粒間を均一に埋めており、組織
には、残留気孔、クラック等は認められなかった。ま
た、これらの微小硬度は、実施例1の焼結体で約3200kg
/mm2、実施例2の焼結体で約3300kg/mm2といずれも高い
硬度を有していた。As a result, the sintered bodies having the compositions of Example 1 and Example 2 differed in the relative amounts from each other, but the respective reaction products were both TiC and TiB 2 , and any of the unreacted Ti It was not detected from the sintered body. Each of these products has a particle size of 1 μm or less, uniformly fills the gaps of boron carbide (B 4 C) as the starting material, and shows residual pores and cracks in the structure. I couldn't. The micro hardness of the sintered body of Example 1 is about 3200 kg.
/ mm 2 , and about 3300 kg / mm 2 of the sintered body of Example 2, all of which had high hardness.
一方、比較例1の組成からなる焼結体は、その反応組
成物はTiCとTiB2であったが、微量の未反応Tiの存在が
確認され、硬度も2500kg/mm2と低く、その組織について
は、反応生成物の一部に異常な粒子の成長や全体的な粒
子の粗大化が確認された。また、硬度測定における圧痕
の周囲にクラックが発生した。これは、粒子の粗大化に
よるものと考えられる。On the other hand, a sintered body having a composition of Comparative Example 1, but the reaction composition was TiC and TiB 2, the presence of unreacted Ti traces is confirmed, hardness 2500 kg / mm 2 and low, the organization With regard to, abnormal growth of particles and coarsening of the whole particles were confirmed in a part of the reaction product. In addition, cracks occurred around the indentations in the hardness measurement. This is considered to be due to coarsening of the particles.
(比較例3〜5) 実施例1と同様の組成からなる成形体を成形し、この
成形体をタングステンワイヤー法を用いて着火し、反応
終了後、上記と同様の条件で衝撃圧縮して焼結体を製造
した(比較例3)。(Comparative Examples 3 to 5) A molded body having the same composition as in Example 1 was molded, this molded body was ignited by using a tungsten wire method, and after the reaction was completed, it was subjected to impact compression under the same conditions as described above and fired. A compact was produced (Comparative Example 3).
この比較例3の焼結体については、実施例1の組成か
らなる焼結体と同様の反応組成物が確認されたが、焼結
体の硬度には分布があり、反応を開始した上部において
は約3000kg/mm2で、その反対側では約3150kg/mm2であっ
た。また、ほぼこれに対応して前者の部分では反応生成
物であるTiC,TiB2の粒径が後者の部分に比べ、やや大き
くなっていた。As for the sintered body of Comparative Example 3, a reaction composition similar to that of the sintered body having the composition of Example 1 was confirmed, but the hardness of the sintered body had a distribution, and the upper part where the reaction started was observed. is about 3000 kg / mm 2, at the opposite side was about 3150kg / mm 2. Corresponding to this, the particle size of the reaction products TiC and TiB 2 was slightly larger in the former part than in the latter part.
実施例1と同様の組成からなる成形体を放電加熱によ
る反応開始時とほぼ同時に上記と同様の条件で衝撃圧縮
して、焼結体を製造した(比較例4)。A compact having the same composition as in Example 1 was subjected to impact compression almost simultaneously with the start of the reaction by discharge heating under the same conditions as above to produce a sintered body (Comparative Example 4).
回収焼結体にはTiC,TiB2の生成が認められたものの、
未反応のTiがはっきりと認められ、その硬度も2200kg/m
m2と低く、また焼結体中に微少なクラックの発生も確認
された。Although generation of TiC and TiB 2 was recognized in the recovered sintered body,
Unreacted Ti is clearly recognized and its hardness is 2200kg / m
m 2, and generation of minute cracks in the sintered body was also confirmed.
実施例1と同様の組成からなる成形体を放電着火によ
り反応着火することなく上記と同様の条件で衝撃圧縮し
て、焼結体を製造した(比較例5)。A molded body having the same composition as in Example 1 was subjected to impact compression under the same conditions as described above without causing reactive ignition by discharge ignition, thereby producing a sintered body (Comparative Example 5).
この回収焼結体は、ある程度まで緻密化してはいた
が、多数のクラックが入っており、反応は全く認められ
なかった。Although the recovered sintered body was densified to some extent, it had many cracks and no reaction was observed.
実施例3〜4(比較例6) 粒径5〜7μmのダイヤモンド粉末を真空中で、1550
℃、30分間保持して処理し、ダイヤモンド粒子表面を黒
鉛化した。この条件下での黒鉛化量は約16体積%であっ
た。この部分的に黒鉛化したダイヤモンド粉末に平均粒
径1μm以下に調整した硅素(Si)粉末10体積%を均一
に混合した。この混合粉末を第2図に示したような平面
衝撃圧縮装置に充填した。モーメンタムトラップ(18
a)(18b)は鉄製のものを用い、試料容器(17a)(17
b)の材質はステンレスとして、その試料容器(17a)
(17b)の内側には電気絶縁性のアルミナ焼結体を内張
りした。また、モーメンタムトラップ(18a)(18b)相
互間の試料容器を除く部分の電気絶縁シート(19)とし
て薄いテフロンシートを用いた。Examples 3 to 4 (Comparative Example 6) Diamond powder having a particle size of 5 to 7 µm was vacuum-
The treatment was carried out at a temperature of 30 ° C. for 30 minutes to graphitize the surface of the diamond particles. The amount of graphitization under these conditions was about 16% by volume. The partially graphitized diamond powder was uniformly mixed with 10% by volume of silicon (Si) powder adjusted to an average particle size of 1 μm or less. This mixed powder was filled in a flat impact compression apparatus as shown in FIG. Momentum trap (18
a) (18b) is made of iron, and the sample containers (17a) (17
The material of b) is stainless steel and its sample container (17a)
An electrically insulating alumina sintered body was lined inside (17b). In addition, a thin Teflon sheet was used as an electrical insulating sheet (19) except for the sample container between the momentum traps (18a) and (18b).
混合粉末をまず相対密度が60%となるように試料容器
(18a)(18b)相互間に充填した後、放電加熱用電源
(10)により単位cm2当り600Aの直流と500Hzの交流500A
とを同時に導入して、反応を着火、開始させた。反応終
了後、厚さ3.2mmの鉄製駆動板(16)を用いて衝突速度
1.5mm/sで衝撃圧縮処理した(実施例3)。爆薬(15)
としてジュポン社製データシートを用い、平面爆轟液は
爆薬レンズ(14)によって発生させた。ペレット状の焼
結体回収後、この焼結体を縦に2つに切断し、実施例1
〜2と同様に、その片方の断面を研磨仕上げした後、X
線回折により反応生成物および未反応Siの有無を検定し
た。また、微小硬度計によって硬度の測定と組織の観察
を行った。First, the mixed powder is filled between the sample containers (18a) and (18b) so that the relative density becomes 60%, and then a direct current of 600 A per unit cm 2 and an alternating current of 500 Hz at 500 A by a discharge heating power source (10).
Were simultaneously introduced to ignite and start the reaction. After the reaction is completed, the collision speed is measured using a 3.2 mm thick iron drive plate (16).
Impact compression treatment was performed at 1.5 mm / s (Example 3). Explosives (15)
The plane detonation liquid was generated by an explosive lens (14). After recovering the pellet-shaped sintered body, the sintered body was cut into two pieces vertically.
After polishing one of the cross-sections,
The presence or absence of reaction products and unreacted Si was examined by line diffraction. The hardness was measured and the structure was observed using a microhardness tester.
その結果、反応生成物はSiCであって、未反応のSiは
検出されなかった。また、硬度は約6700kg/mm2と高く、
組織には残留気孔、粒子の成長も確認されず、緻密な組
織を有する良好な焼結体を製造できた。As a result, the reaction product was SiC, and no unreacted Si was detected. The hardness is as high as about 6700kg / mm 2,
No residual pores and no growth of particles were confirmed in the structure, and a good sintered body having a dense structure could be produced.
実施例3で用いたのと同様の一部黒鉛化したタイヤモ
ンド粉末の表面にCVD法により、Siを約10体積%となる
ようにコーティングした。この粉末を上記した装置と同
様の装置を用いて、同じ条件下で、放電加熱および衝撃
圧縮処理して焼結体を製造した(実施例4)。The surface of partially graphitized diamond diamond powder similar to that used in Example 3 was coated with Si to about 10% by volume by a CVD method. Using a device similar to the above-described device, this powder was subjected to discharge heating and impact compression under the same conditions to produce a sintered body (Example 4).
この焼結体の反応生成物は、実施例3と同様にSiCで
あって、その硬度は実施例3の焼結体よりも約1000kg/m
m2高い7700kg/mm2であった。また、組織には、残留気
孔、クラック等はなく、実施例3の焼結体以上に均一で
あった。The reaction product of this sintered body was SiC as in Example 3, and the hardness thereof was about 1000 kg / m2 more than that of the sintered body of Example 3.
It was 7,700 kg / mm 2 , which was m 2 higher. The structure had no residual pores, cracks, etc., and was more uniform than the sintered body of Example 3.
これらとの比較のために、実施例3〜4と同様な一部
黒鉛化したダイヤモンドと硅素(Si)粉末とを混合して
形成した粉末を実施例3〜4と同様な条件下、装置によ
り放電加熱による反応の着火をせずに、飛翔板速度1.5k
g/sで衝撃圧縮して焼結体を製造した(比較例6)。For comparison with these, a powder formed by mixing partially graphitized diamond and silicon (Si) powder as in Examples 3 and 4 was mixed under the same conditions as in Examples 3 and 4 using an apparatus. 1.5k flying plate speed without igniting the reaction due to discharge heating
A sintered body was produced by impact compression at g / s (Comparative Example 6).
この焼結体では、反応は生じていなかった。衝撃温度
を上昇させるためにこの成形体の初期密度を60%から35
%にまで低下させて実施例3〜4と同じ条件下で衝撃圧
縮したところ、X線回折では、反応が認められたもの
の、多数の残留気孔および多数の大小のクラックの存在
が確認された。実用的な焼結体は製造できなかった。No reaction occurred in this sintered body. The initial density of this compact was increased from 60% to 35 to increase the impact temperature.
% And subjected to impact compression under the same conditions as in Examples 3 and 4. X-ray diffraction confirmed the presence of many residual pores and many large and small cracks, although a reaction was observed. A practical sintered body could not be manufactured.
実施例5 平均粒子径20μmの立方晶窒化硼素(CBN)粉末、平
均粒子径5μmのウルツ鉱型窒化硼素(WBN)粉末およ
び粒径5μm以下の硼化タンタル(TaB2)粉末を体積化
で3:2:1となるように配合、混合し、硬質セラミックス
粉末を作成した。この粉末に粒径5μm以下のTi粉末20
体積%と平均粒径2μmのMo粉末と平均粒径1μmの炭
素粉末の等モル混合物20体積%とを均一混合して出発原
料の混合粉末を作成した。この混合粉末を第3図に示し
たような円筒衝撃圧縮装置の電気絶縁性内張り(8)を
有する試料容器円筒(20)に充填した。試料容器円筒
(20)には、内壁面に薄いアルミナを内張りした鉄製の
パイプを使用した。放電加熱用の電極(22a)(22b)に
は鉄製のブロックを、電気絶縁性プラグ(21a)(21b)
には木製加工品を用いた。混合粉末を相対密度が58%と
なるように装置内に充填し、電極(22a)(22b)を介し
て単位cm2あたり700Aの直流と500Hzの交流600Aとを同時
に約10秒間流して、反応を着火、開始させ、この反応終
了後、衝撃圧縮した。この衝撃圧縮においては、試料容
器円筒(20)の外側に径方向の厚みが30mmとなるような
ANFO爆薬を充填して、これを雷管(13)によって起爆す
る方式を採用した。得られた円柱状焼結体を縦方向に2
つに切断し、その断面を研磨した後実施例1〜2と同様
にX線回折により反応生成物および未反応TiおよびMoの
有無を検定した。また、微小硬度計によって硬度の測定
と組織の観察を行った。Example 5 Cubic boron nitride (CBN) powder having an average particle diameter of 20 μm, wurtzite-type boron nitride (WBN) powder having an average particle diameter of 5 μm, and tantalum boride (TaB 2 ) powder having an average particle diameter of 5 μm or less were converted to a volume of 3%. : 2: 1 to obtain a hard ceramic powder. This powder is mixed with Ti powder 20 having a particle size of 5 μm or less.
By volume, 20% by volume of an equimolar mixture of Mo powder having an average particle size of 2 μm and carbon powder having an average particle size of 1 μm were uniformly mixed to prepare a mixed powder of starting materials. This mixed powder was filled into a sample container cylinder (20) having an electrically insulating lining (8) of a cylindrical impact compression apparatus as shown in FIG. For the sample container cylinder (20), an iron pipe having a thin alumina lined inner wall was used. An iron block is used for the electrodes (22a) and (22b) for discharge heating, and electrically insulating plugs (21a) and (21b)
A wooden processed product was used. Mixed powder was filled in the apparatus so that the relative density is 58%, by flowing the electrodes (22a) (22b) simultaneously for about 10 seconds and AC 600A DC and 500Hz of 700A per cm 2 through the reaction Was ignited and started, and after completion of the reaction, it was subjected to impact compression. In this shock compression, the thickness in the radial direction is 30 mm outside the sample container cylinder (20).
An ANFO explosive was charged and this was detonated by a primer (13). The obtained columnar sintered body is vertically
Then, the cross section was polished, and the presence or absence of a reaction product and unreacted Ti and Mo was examined by X-ray diffraction in the same manner as in Examples 1 and 2. The hardness was measured and the structure was observed using a microhardness tester.
その結果、反応生成物はMo2C,TiNおよびTiB2であり僅
かにMoB2の生成も確認された。未反応のTi,Moおよび炭
素は検出されなかった。As a result, the reaction product Mo 2 C, generation of TiN and a TiB 2 slightly MoB 2 was also confirmed. Unreacted Ti, Mo and carbon were not detected.
また、この焼結体の硬度は約3000kg/mm2であって、試
料断面における硬度分布もなく、その組織には、気孔、
クラック等もなく均一であった。Further, the hardness of this sintered body is about 3000 kg / mm 2 , there is no hardness distribution in the cross section of the sample, and the structure has pores,
It was uniform without cracks.
もちろんこの発明は、以上の例によって限定されるも
のではない。放電加熱方式、衝撃圧縮方式等の構成およ
び構造、硬質セラミックスおよび自己発熱反応(SHS)
成分の種類および比率等の細部については、様々な態様
が可能であることはいうまでもない。Of course, the present invention is not limited by the above examples. Structure and structure of discharge heating method, shock compression method, etc., hard ceramics and self-heating reaction (SHS)
It goes without saying that various aspects are possible for details such as the types and ratios of the components.
(発明の効果) 以上詳しく説明した通り、この発明の高密度高硬度セ
ラミックス焼結体の製造法によって、簡単な装置と手段
で高密度高硬度セラミックス焼結体を安価で簡便に製造
することができる。製造された高密度高硬度セラミック
ス焼結体は切削工具をはじめとする耐摩耗材料や耐熱材
料に応用することができる。(Effects of the Invention) As described in detail above, the method for manufacturing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention makes it possible to easily manufacture a high-density and high-hardness ceramic sintered body at low cost and with a simple device. it can. The manufactured high-density and high-hardness ceramic sintered body can be applied to wear-resistant materials such as cutting tools and heat-resistant materials.
第1図は、この発明の高密度高硬度セラミックス焼結体
の製造法に用いることのできるダイナパック装置と放電
加熱装置を組み合わせた装置の一例を示した断面図であ
る。 第2図は、この発明の高密度高硬度セラミックス焼結体
の製造法に用いることのできる平面衝撃圧縮装置の一例
を示した断面図である。 第3図は、この発明の高密度高硬度セラミックス焼結体
の製造法に用いることのできる円筒衝撃圧縮装置の一例
を示した断面図である。 1……ピストン 2……高圧ガス供給室 3a,3b……高圧ガス供給口 4……Oリング、5……空間 6……型枠、7……試料 8……電気絶縁性内張り、9……金型 10……放電加熱用電源 11……上部押し棒 12……下部押し棒 13……雷管 14……爆薬レンズ 15……爆薬 16……駆動板 17a,17b……試料容器 18a,18b……モーメンタムトラップ 19……電気絶縁シート 20……試料容器円筒 21a,21b……プラグ 22a,22b……電極 23……爆薬容器 24……上方板 25……下方板FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an apparatus combining a dynapack apparatus and a discharge heating apparatus which can be used in the method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a flat impact compression device that can be used in the method for manufacturing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a cylindrical impact compression device that can be used in the method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston 2 ... High-pressure gas supply chamber 3a, 3b ... High-pressure gas supply port 4 ... O-ring, 5 ... Space 6 ... Mold, 7 ... Sample 8 ... Electrical insulating lining, 9 ... … Mold 10… Power supply for discharge heating 11… Top push rod 12… Bottom push rod 13… Primer primer 14… Explosive lens 15… Explosive 16 …… Drive plate 17a, 17b …… Sample container 18a, 18b … Momentum trap 19… Electrical insulating sheet 20… Sample container cylinder 21a, 21b… Plug 22a, 22b… Electrode 23… Explosive container 24… Upper plate 25… Lower plate
Claims (4)
未満よりなるセラミックス焼結体の製造において、硬質
セラミックス粉末にその構成元素の少なくとも1種以上
の元素と自己発熱反応することのできる元素および/ま
たは化合物の少なくとも1種以上からなる粉末と、これ
とは異なる独立に自己発熱反応する元素またはその元素
の化合物の組合せの少なくとも1種以上からなる粉末と
の、少なくともどちらか一方を配合して調製した混合粉
末を成形し、その一部あるいは全部を加熱して自己発熱
反応を生起させ、次いで該成形体を衝撃圧縮することを
特徴とする高密度高硬度セラミックス焼結体の製造法。Claims: 1. A hard ceramic comprising at least 30% by volume and at least 99% by volume.
In the production of a ceramic sintered body consisting of at least one element and / or a compound capable of self-exothermic reaction with at least one or more of its constituent elements in a hard ceramic powder, Is formed by mixing at least one of a powder consisting of at least one of an element and a combination of compounds of the elements that independently react with each other and a self-exothermic reaction, and heating a part or all of the mixed powder. Producing a self-heating reaction, and then subjecting the compact to impact compression.
窒化硼素、ウルツ鉱型窒化硼素の少なくとも1種以上か
らなる請求項(1)記載の高密度高硬度セラミックス焼
結体の製造法。2. The method according to claim 1, wherein the hard ceramic comprises at least one of diamond, cubic boron nitride, and wurtzite boron nitride.
させる請求項(1)記載の高密度高硬度セラミックス焼
結体の製造法。3. The method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body according to claim 1, wherein a self-heating reaction is caused by heating the molded body by applying electric current.
爆薬の爆発にともなう爆轟波によって成形体を衝撃圧縮
する請求項(1)記載の高密度高硬度セラミックス焼結
体の製造法。4. The method for producing a high-density and high-hardness ceramic sintered body according to claim 1, wherein the compact is shock-compressed by a shock wave caused by a collision of a high-speed flying object or a detonation wave caused by an explosion of an explosive.
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