JP3488350B2 - アルミナ質焼結体及びその製造方法 - Google Patents
アルミナ質焼結体及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度、高靭性に
優れたアルミナ質焼結体に関するもので、特に耐摩部
品、エンジン部品等に使用される構造材料あるいは高温
構造材料としてのアルミナ質焼結体及びその製造方法に
関する。
優れたアルミナ質焼結体に関するもので、特に耐摩部
品、エンジン部品等に使用される構造材料あるいは高温
構造材料としてのアルミナ質焼結体及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、アルミナ質焼結体は、構造部
材として、耐高温、耐環境性、強度ともに優れることで
注目されてきた。また、その強度をさらに向上し、特に
その破壊靭性をさらに改善するために、種々の複合化が
試みられている。例えばアルミナに対して、ＳｉＣ、Ｚ
ｒＯ2 、Ｌａ含有系β−Ａｌ2 Ｏ3 を分散した複合材料
が知られており（特開昭６１−１２２１６４号、特開昭
６３−１３９０４４号、特開昭６３−１３４５５１
号）、このような複合材料によれば、純粋のアルミナ質
焼結体よりも強度および靭性を向上することができる。
材として、耐高温、耐環境性、強度ともに優れることで
注目されてきた。また、その強度をさらに向上し、特に
その破壊靭性をさらに改善するために、種々の複合化が
試みられている。例えばアルミナに対して、ＳｉＣ、Ｚ
ｒＯ2 、Ｌａ含有系β−Ａｌ2 Ｏ3 を分散した複合材料
が知られており（特開昭６１−１２２１６４号、特開昭
６３−１３９０４４号、特開昭６３−１３４５５１
号）、このような複合材料によれば、純粋のアルミナ質
焼結体よりも強度および靭性を向上することができる。
【０００３】一方、アルミナ質焼結体中に、形状異方性
を有する板状のアルミナ結晶を存在させることにより焼
結体の破壊靭性が改善する試みが提案されている。この
ような組織形成は、アルミナに対して液相を生成するこ
とのできる酸化物系助剤を添加し焼成することによって
行われている（例えば、J.Amer.Cer.Soc.,73（1990）20
77-85 およびJ.Mat.Sci., 28（1993）5953-56 ）。
を有する板状のアルミナ結晶を存在させることにより焼
結体の破壊靭性が改善する試みが提案されている。この
ような組織形成は、アルミナに対して液相を生成するこ
とのできる酸化物系助剤を添加し焼成することによって
行われている（例えば、J.Amer.Cer.Soc.,73（1990）20
77-85 およびJ.Mat.Sci., 28（1993）5953-56 ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
アルミナ質焼結体の強化手法として、ＳｉＣを分散させ
た場合、高温酸化雰囲気で使用される場合は化学的安定
性に欠けるという問題があった。また、ＺｒＯ2 を分散
した焼結体は、９００℃以上の温度では強度特性が急激
に低下するという問題があった。
アルミナ質焼結体の強化手法として、ＳｉＣを分散させ
た場合、高温酸化雰囲気で使用される場合は化学的安定
性に欠けるという問題があった。また、ＺｒＯ2 を分散
した焼結体は、９００℃以上の温度では強度特性が急激
に低下するという問題があった。
【０００５】さらに、Ｌａ系β−Ａｌ2 Ｏ3 を分散させ
たアルミナ質焼結体は、強度と靭性がともに高く、高温
での強度低下も小さいが、β−Ａｌ2 Ｏ3 相はヤング率
が低いために２０体積％以上含まれると焼結体の硬度が
低下したり、耐摩耗性が低くなるなどの問題があった。
たアルミナ質焼結体は、強度と靭性がともに高く、高温
での強度低下も小さいが、β−Ａｌ2 Ｏ3 相はヤング率
が低いために２０体積％以上含まれると焼結体の硬度が
低下したり、耐摩耗性が低くなるなどの問題があった。
【０００６】一方、板状アルミナを成長させて分散させ
た焼結体では、通常、液相生成助剤として、総量１モル
％以下のＳｉＯ2 −ＭｇＯ、ＣａＯ−ＳｉＯ2 、Ｎａ2
Ｏ−ＳｉＯ2 などの添加が検討されているが、板状アル
ミナの成長過程で他のアルミナ粒子が異常粒成長し、ま
た、液相生成助剤が焼結体中の粒界に残存するために、
高温での強度が著しく低下する欠点があった。
た焼結体では、通常、液相生成助剤として、総量１モル
％以下のＳｉＯ2 −ＭｇＯ、ＣａＯ−ＳｉＯ2 、Ｎａ2
Ｏ−ＳｉＯ2 などの添加が検討されているが、板状アル
ミナの成長過程で他のアルミナ粒子が異常粒成長し、ま
た、液相生成助剤が焼結体中の粒界に残存するために、
高温での強度が著しく低下する欠点があった。
【０００７】従って、本発明は、室温から１２００℃の
高温において優れた強度を有するとともに、高靱性を有
するアルミナ質焼結体及びその製造方法を提供すること
を目的とするものである。
高温において優れた強度を有するとともに、高靱性を有
するアルミナ質焼結体及びその製造方法を提供すること
を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、破壊靭性を
改善するためにアスペクト比が高い板状アルミナ結晶を
得ると同時に、他のアルミナ粒子の粒成長やガラス相の
残存による室温、高温強度の低下を抑制するための方法
について検討を重ねた結果、アルミナに対して、ＴｉＯ
2 、ＭｇＯおよびＳｉＯ2 を所定比率で配合すると、こ
れらの成分の相互作用によって焼結過程で液相生成促進
効果が発揮され、板状アルミナ結晶が生成されるととも
に、ＭｇＯの存在によりアルミナ結晶の粒成長を抑制で
きること、さらには、ＴｉＯ2 およびＭｇＯがイオンと
してアルミナ結晶中に固溶するため、ガラス相の残存量
を低減できる結果、高温強度の低下を防止できることを
見いだし、本発明に至った。
改善するためにアスペクト比が高い板状アルミナ結晶を
得ると同時に、他のアルミナ粒子の粒成長やガラス相の
残存による室温、高温強度の低下を抑制するための方法
について検討を重ねた結果、アルミナに対して、ＴｉＯ
2 、ＭｇＯおよびＳｉＯ2 を所定比率で配合すると、こ
れらの成分の相互作用によって焼結過程で液相生成促進
効果が発揮され、板状アルミナ結晶が生成されるととも
に、ＭｇＯの存在によりアルミナ結晶の粒成長を抑制で
きること、さらには、ＴｉＯ2 およびＭｇＯがイオンと
してアルミナ結晶中に固溶するため、ガラス相の残存量
を低減できる結果、高温強度の低下を防止できることを
見いだし、本発明に至った。
【０００９】即ち、本発明のアルミナ質焼結体は、Ａｌ
2Ｏ3を主体とし、ＴｉをＴｉＯ2換算で０．１〜５重量
％、ＭｇをＭｇＯ換算で０．０５〜２重量％およびＳｉ
をＳｉＯ2換算で０．０１〜２重量％含み、該焼結体中
にアスペクト比５以上の板状Ａｌ2Ｏ3結晶を２０体積％
以上含むとともに、前記ＴｉおよびＭｇは、板状Ａｌ 2
Ｏ 3 結晶中に固溶し、前記板状Ａｌ2Ｏ3結晶の平均長径
が２０μｍ以下であることを特徴とするものである。ま
た、本発明のアルミナ質焼結体の製造方法は、アルミナ
粉末に、Ｔｉ含有化合物をＴｉＯ 2 換算で０．１〜５重
量％、Ｍｇ含有化合物をＭｇＯ換算で０．０５〜２重量
％、Ｓｉ含有化合物をＳｉＯ 2 換算で０．０１〜２重量
％添加した混合物を成形し、得られた成形体を焼結する
ことによってＴｉ及びＭｇが固溶した板状Ａｌ 2 Ｏ 3 結晶
を生成せしめたことを特徴とするものである。
2Ｏ3を主体とし、ＴｉをＴｉＯ2換算で０．１〜５重量
％、ＭｇをＭｇＯ換算で０．０５〜２重量％およびＳｉ
をＳｉＯ2換算で０．０１〜２重量％含み、該焼結体中
にアスペクト比５以上の板状Ａｌ2Ｏ3結晶を２０体積％
以上含むとともに、前記ＴｉおよびＭｇは、板状Ａｌ 2
Ｏ 3 結晶中に固溶し、前記板状Ａｌ2Ｏ3結晶の平均長径
が２０μｍ以下であることを特徴とするものである。ま
た、本発明のアルミナ質焼結体の製造方法は、アルミナ
粉末に、Ｔｉ含有化合物をＴｉＯ 2 換算で０．１〜５重
量％、Ｍｇ含有化合物をＭｇＯ換算で０．０５〜２重量
％、Ｓｉ含有化合物をＳｉＯ 2 換算で０．０１〜２重量
％添加した混合物を成形し、得られた成形体を焼結する
ことによってＴｉ及びＭｇが固溶した板状Ａｌ 2 Ｏ 3 結晶
を生成せしめたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のアルミナ質焼結体は、ア
ルミナを主成分とするものであり、さらに他の成分とし
て、ＴｉをＴｉＯ2 換算で０．１〜５重量％、ＭｇをＭ
ｇＯ換算で０．０５〜２重量％、さらにＳｉをＳｉＯ2
換算で０．０１〜２重量％の割合で含有する。
ルミナを主成分とするものであり、さらに他の成分とし
て、ＴｉをＴｉＯ2 換算で０．１〜５重量％、ＭｇをＭ
ｇＯ換算で０．０５〜２重量％、さらにＳｉをＳｉＯ2
換算で０．０１〜２重量％の割合で含有する。
【００１１】Ｔｉは、還元性雰囲気ではＴｉＯ2 換算で
６重量％以下、また、酸化雰囲気では同じ原子比率のＴ
ｉとＭｇとはＴｉＯ2 およびＭｇＯ換算の総量で５重量
％以下の割合でアルミナ結晶の格子中に固溶できる。こ
のような固溶度が高いイオンはアルミナ結晶の（００
１）方向の成長を抑制する効果が大きく、結晶の高異方
性成長を促進することができる。したがって、Ｔｉの単
独添加あるいはＴｉとＭｇの同時添加は板状アルミナ結
晶の成長促進に効果がある。しかし、Ｔｉ単独添加では
結晶粒径が粗大に成長する傾向にあるため、Ｍｇと同時
に添加することによって粒成長抑制効果が発揮される。
６重量％以下、また、酸化雰囲気では同じ原子比率のＴ
ｉとＭｇとはＴｉＯ2 およびＭｇＯ換算の総量で５重量
％以下の割合でアルミナ結晶の格子中に固溶できる。こ
のような固溶度が高いイオンはアルミナ結晶の（００
１）方向の成長を抑制する効果が大きく、結晶の高異方
性成長を促進することができる。したがって、Ｔｉの単
独添加あるいはＴｉとＭｇの同時添加は板状アルミナ結
晶の成長促進に効果がある。しかし、Ｔｉ単独添加では
結晶粒径が粗大に成長する傾向にあるため、Ｍｇと同時
に添加することによって粒成長抑制効果が発揮される。
【００１２】また、上記添加剤は板状アルミナ結晶を生
成させると同時に、アルミナ結晶中に固溶するために、
従来の添加剤のように結晶粒界にガラス相として残存す
ることがないために、焼結体の高温強度の劣化を防止す
ることができる。
成させると同時に、アルミナ結晶中に固溶するために、
従来の添加剤のように結晶粒界にガラス相として残存す
ることがないために、焼結体の高温強度の劣化を防止す
ることができる。
【００１３】一方、板状アルミナ結晶成長には、適当な
量と適当な粘度の液相の存在が不可欠である。この条件
を満足させるために、上記のＴｉ成分およびＭｇ成分の
配合に加え、適量のＳｉＯ2 の配合が有効である。ま
た、液相を形成するのに必要な量よりもやや多めにＳｉ
Ｏ2 を配合すると、アルミナとの反応によって少量のム
ライトが生成し、これによりアルミナの粒成長を効果的
に抑制できる。
量と適当な粘度の液相の存在が不可欠である。この条件
を満足させるために、上記のＴｉ成分およびＭｇ成分の
配合に加え、適量のＳｉＯ2 の配合が有効である。ま
た、液相を形成するのに必要な量よりもやや多めにＳｉ
Ｏ2 を配合すると、アルミナとの反応によって少量のム
ライトが生成し、これによりアルミナの粒成長を効果的
に抑制できる。
【００１４】従って、上記Ｔｉ量が、０．１重量％より
も少ないと、板状アルミナ結晶の成長促進効果および固
溶による粒成長抑制効果が小さい。逆にＴｉ量が固溶限
を超え５重量％よりも多いと、チタン酸アルミニウム
（Ａｌ2 ＴｉＯ5 ）が多く生成し、焼結体の強度を低下
させてしまう。Ｔｉ量は、特に０．５〜３重量％が望ま
しい。
も少ないと、板状アルミナ結晶の成長促進効果および固
溶による粒成長抑制効果が小さい。逆にＴｉ量が固溶限
を超え５重量％よりも多いと、チタン酸アルミニウム
（Ａｌ2 ＴｉＯ5 ）が多く生成し、焼結体の強度を低下
させてしまう。Ｔｉ量は、特に０．５〜３重量％が望ま
しい。
【００１５】また、上記Ｍｇ量が０．０５重量％よりも
少ないと、粒成長抑制効果が小さく、均一サイズの板状
結晶組織が得られず、２重量％を超えると逆に板状結晶
の生成を阻害する。Ｍｇ量はＭｇＯ換算で特に０．２〜
１重量％が好ましい。
少ないと、粒成長抑制効果が小さく、均一サイズの板状
結晶組織が得られず、２重量％を超えると逆に板状結晶
の生成を阻害する。Ｍｇ量はＭｇＯ換算で特に０．２〜
１重量％が好ましい。
【００１６】さらに、上記Ｓｉ量が０．０１重量％より
少ないと、液相生成効果が十分でなく、板状アルミナ結
晶の生成が期待できず、２重量％を越えると、ムライト
量の生成が多くなりすぎて板状アルミナ結晶の成長が阻
害されてしまう。Ｓｉ量はＳｉＯ2 換算で特に０．０３
〜１重量％であることが望ましい。
少ないと、液相生成効果が十分でなく、板状アルミナ結
晶の生成が期待できず、２重量％を越えると、ムライト
量の生成が多くなりすぎて板状アルミナ結晶の成長が阻
害されてしまう。Ｓｉ量はＳｉＯ2 換算で特に０．０３
〜１重量％であることが望ましい。
【００１７】また、本発明の焼結体は、上記組成成分を
制御するのに伴い、アスペクト比５以上の板状アルミナ
結晶を全量中２０体積％以上、特に３０〜９０体積％以
上含み、このような板状アルミナ結晶を所定量含むこと
により、クラック進展の偏向により焼結体の靱性を高め
ることができる。また、この板状アルミナ結晶は、その
長径の平均が２０μｍ以下であることも重要である。こ
の平均長径が２０μｍを越えると、この板状アルミナ結
晶が破壊源となり、焼結体の強度を低下せしめるためで
ある。特に、長径が３０μｍを越える結晶は存在しない
か、存在しても２体積％以下であることが望ましい。ま
た、上記板状アルミナ結晶以外のアルミナ結晶粒子の平
均長径は３μｍ以下の微細な粒子として存在することが
高強度化を図る上で望ましい。
制御するのに伴い、アスペクト比５以上の板状アルミナ
結晶を全量中２０体積％以上、特に３０〜９０体積％以
上含み、このような板状アルミナ結晶を所定量含むこと
により、クラック進展の偏向により焼結体の靱性を高め
ることができる。また、この板状アルミナ結晶は、その
長径の平均が２０μｍ以下であることも重要である。こ
の平均長径が２０μｍを越えると、この板状アルミナ結
晶が破壊源となり、焼結体の強度を低下せしめるためで
ある。特に、長径が３０μｍを越える結晶は存在しない
か、存在しても２体積％以下であることが望ましい。ま
た、上記板状アルミナ結晶以外のアルミナ結晶粒子の平
均長径は３μｍ以下の微細な粒子として存在することが
高強度化を図る上で望ましい。
【００１８】また、かかる焼結体中には、上記のアルミ
ナ結晶相以外に、添加物とＡｌ2 Ｏ3 との反応によっ
て、Ａｌ2 ＴｉＯ5 、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 、Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ
13等の結晶が析出する場合もあるが、板状アルミナ結晶
を前述した比率で含有するものであれば、なんら差し支
えない。
ナ結晶相以外に、添加物とＡｌ2 Ｏ3 との反応によっ
て、Ａｌ2 ＴｉＯ5 、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 、Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ
13等の結晶が析出する場合もあるが、板状アルミナ結晶
を前述した比率で含有するものであれば、なんら差し支
えない。
【００１９】本発明のアルミナ質焼結体を作製するに
は、先ず、アルミナ粉末に、Ｔｉ含有化合物、Ｍｇ含有
化合物、およびＳｉ含有化合物を添加する。化合物とし
ては、酸化物粉末、金属粉末、有機塩類、無機塩類およ
びその溶液のいずれでもよい。これらの添加量は、アル
ミナ粉末中に含まれる不純物も含めた総量で、ＴｉをＴ
ｉＯ2 換算で０．１〜５重量％、ＭｇをＭｇＯ換算で
０．０５〜２重量％、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．０１〜
２重量％含むように調製される。
は、先ず、アルミナ粉末に、Ｔｉ含有化合物、Ｍｇ含有
化合物、およびＳｉ含有化合物を添加する。化合物とし
ては、酸化物粉末、金属粉末、有機塩類、無機塩類およ
びその溶液のいずれでもよい。これらの添加量は、アル
ミナ粉末中に含まれる不純物も含めた総量で、ＴｉをＴ
ｉＯ2 換算で０．１〜５重量％、ＭｇをＭｇＯ換算で
０．０５〜２重量％、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．０１〜
２重量％含むように調製される。
【００２０】上記のようにして秤量混合された混合物
を、所望の成形手段、例えば、金型プレス、冷間静水圧
プレス、射出成形、押出し成形等により任意の形状に成
形する。
を、所望の成形手段、例えば、金型プレス、冷間静水圧
プレス、射出成形、押出し成形等により任意の形状に成
形する。
【００２１】次に、この成形体を公知の焼結法、例え
ば、ホットプレス法、常圧焼成法、ガス加圧焼成法、マ
イクロ波加熱焼成法、さらにこれらの焼成後に熱間静水
圧処理（ＨＩＰ）処理、およびガラスシール後（ＨＩ
Ｐ）処理する等、種々の焼結手法によって焼結して、対
理論密度９５％以上の緻密体を得る。
ば、ホットプレス法、常圧焼成法、ガス加圧焼成法、マ
イクロ波加熱焼成法、さらにこれらの焼成後に熱間静水
圧処理（ＨＩＰ）処理、およびガラスシール後（ＨＩ
Ｐ）処理する等、種々の焼結手法によって焼結して、対
理論密度９５％以上の緻密体を得る。
【００２２】この時の焼成雰囲気は、水素などの還元雰
囲気で焼成すると、主にＴｉをアルミナ結晶中に固溶さ
せることができるが、大気などの酸化性雰囲気で焼成す
ると、ＴｉおよびＭｇは、ほぼ同原子比でアルミナ結晶
中に固溶させることができる。また、焼成温度は、原料
と添加物の量により後述する実施例のように適宜調整
し、特に１３５０〜１６５０℃の範囲が好適である。
囲気で焼成すると、主にＴｉをアルミナ結晶中に固溶さ
せることができるが、大気などの酸化性雰囲気で焼成す
ると、ＴｉおよびＭｇは、ほぼ同原子比でアルミナ結晶
中に固溶させることができる。また、焼成温度は、原料
と添加物の量により後述する実施例のように適宜調整
し、特に１３５０〜１６５０℃の範囲が好適である。
【００２３】
【実施例】平均粒径０．５μｍのアルミナ粉末、平均粒
径０．７μｍの酸化チタン（ＴｉＯ2 ）粉末、平均粒径
が０．６μｍの水酸化マグネシウム（Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）2 ）、さらにＳｉＯ2 源としてテトラエチルシリケ
ートを用い、Ｔｉ、ＭｇおよびＳｉ量の各総量が表１に
しめす組成になるように秤量混合して混合粉末を得た。
そして、この混合粉末を１ｔ／ｃｍ2 の圧力で金型成形
後、さらに３ｔ／ｃｍ2 の圧力で静水圧処理を加えて成
形体を作製した後、１５００℃、２時間で、大気中また
は水素雰囲気中で焼成を行った。
径０．７μｍの酸化チタン（ＴｉＯ2 ）粉末、平均粒径
が０．６μｍの水酸化マグネシウム（Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）2 ）、さらにＳｉＯ2 源としてテトラエチルシリケ
ートを用い、Ｔｉ、ＭｇおよびＳｉ量の各総量が表１に
しめす組成になるように秤量混合して混合粉末を得た。
そして、この混合粉末を１ｔ／ｃｍ2 の圧力で金型成形
後、さらに３ｔ／ｃｍ2 の圧力で静水圧処理を加えて成
形体を作製した後、１５００℃、２時間で、大気中また
は水素雰囲気中で焼成を行った。
【００２４】また、比較のために、Ｌａ2 Ｏ3 を６重量
％、ＳｉＯ2 を０．０３重量％の割合で添加したもの、
ＺｒＯ2 を１５重量％の割合で添加したものをそれぞれ
表１に示す条件で焼成した。
％、ＳｉＯ2 を０．０３重量％の割合で添加したもの、
ＺｒＯ2 を１５重量％の割合で添加したものをそれぞれ
表１に示す条件で焼成した。
【００２５】得られた各焼結体に対して、Ｘ線回折測定
を行い結晶相の同定を行い、Ａｌ2Ｏ3 以外の結晶相に
ついて表１に示した。また、焼結体断面を鏡面加工し、
エッチング後の電子顕微鏡写真に対して画像解析を行
い、観察されるアルミナ結晶のうち、アスペクト比５以
上のアルミナ結晶の面積比率を求め、体積比率とし、ま
た、観察された柱状アルミナ結晶の平均長径を求めた。
を行い結晶相の同定を行い、Ａｌ2Ｏ3 以外の結晶相に
ついて表１に示した。また、焼結体断面を鏡面加工し、
エッチング後の電子顕微鏡写真に対して画像解析を行
い、観察されるアルミナ結晶のうち、アスペクト比５以
上のアルミナ結晶の面積比率を求め、体積比率とし、ま
た、観察された柱状アルミナ結晶の平均長径を求めた。
【００２６】また、機械的特性として、ＪＩＳＲ１６０
１に基づく室温および１２００℃での４点曲げ強度を測
定した。また、焼結体鏡面のビッカース硬度を測定し、
圧痕法により破壊靭性を算出した。これらの特性測定の
結果も表１に示した。
１に基づく室温および１２００℃での４点曲げ強度を測
定した。また、焼結体鏡面のビッカース硬度を測定し、
圧痕法により破壊靭性を算出した。これらの特性測定の
結果も表１に示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１より本発明に基づいて得られた焼結体
は、室温曲げ強度は５００ＭＰａ以上、１２００℃強度
３６０ＭＰａ以上、破壊靱性４．０ＭＰａ・ｍ1/2 以
上、ビッカース硬度１６ＧＰａ以上の優れた特性を示し
た。また、本発明の焼結体に対して、ＥＰＭＡ分析を行
った結果、いずれもアルミナ結晶中にＴｉとＭｇが検出
され、アルミナ結晶中にＴｉ、Ｍｇが固溶していること
が確認された。
は、室温曲げ強度は５００ＭＰａ以上、１２００℃強度
３６０ＭＰａ以上、破壊靱性４．０ＭＰａ・ｍ1/2 以
上、ビッカース硬度１６ＧＰａ以上の優れた特性を示し
た。また、本発明の焼結体に対して、ＥＰＭＡ分析を行
った結果、いずれもアルミナ結晶中にＴｉとＭｇが検出
され、アルミナ結晶中にＴｉ、Ｍｇが固溶していること
が確認された。
【００２９】これに対して、Ｍｇ量が０．０５重量％よ
りも少ない試料Ｎo.８では、粒成長がみられ柱状結晶の
平均長径が大きく、強度、靱性が低く、Ｍｇ量が２重量
％を越える試料Ｎo.１２でも板状結晶の割合が少なく靱
性の低いものであった。また、Ｔｉ量が少ない試料Ｎo.
１ではアルミナ結晶中へのＴｉおよびＭｇの固溶がほと
んど認められず、板状結晶の生成も少なく、機械的特性
が低いものであった。さらに、Ｔｉ量が５重量％よりも
多い試料Ｎo.７は、多量のチタン酸アルミニウムが生成
していることによって低強度と低硬度であり、さらに、
ＳｉＯ2 量が０．０１重量％よりも少ない試料Ｎo.１
３、また、ＳｉＯ2 量が多い試料Ｎo.１９では、いずれ
も板状結晶の生成が少なく、靱性が低いものであった。
また、Ｌａ2 Ｏ3 やジルコニアを配合した試料Ｎo.２
０、２１は、いずれも硬度が低く、特に試料Ｎo.２１
は、高温強度が低いものであった。
りも少ない試料Ｎo.８では、粒成長がみられ柱状結晶の
平均長径が大きく、強度、靱性が低く、Ｍｇ量が２重量
％を越える試料Ｎo.１２でも板状結晶の割合が少なく靱
性の低いものであった。また、Ｔｉ量が少ない試料Ｎo.
１ではアルミナ結晶中へのＴｉおよびＭｇの固溶がほと
んど認められず、板状結晶の生成も少なく、機械的特性
が低いものであった。さらに、Ｔｉ量が５重量％よりも
多い試料Ｎo.７は、多量のチタン酸アルミニウムが生成
していることによって低強度と低硬度であり、さらに、
ＳｉＯ2 量が０．０１重量％よりも少ない試料Ｎo.１
３、また、ＳｉＯ2 量が多い試料Ｎo.１９では、いずれ
も板状結晶の生成が少なく、靱性が低いものであった。
また、Ｌａ2 Ｏ3 やジルコニアを配合した試料Ｎo.２
０、２１は、いずれも硬度が低く、特に試料Ｎo.２１
は、高温強度が低いものであった。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明は、アルミナ
に対して、Ｔｉ、ＭｇおよびＳｉを配合することによっ
て、高アスペクト比の板状アルミナ結晶を生成させると
ともに、ＴｉおよびＭｇをアルミナ結晶中に固溶させる
ことにより、添加物によるガラスの残存量を低減するこ
とによって、室温から高温まで高い強度と、靱性および
硬度を有する焼結体を得ることができる。これにより、
アルミナ質焼結体の室温から高温までの幅広い条件での
使用を可能とし、その利用分野を拡大することができ
る。
に対して、Ｔｉ、ＭｇおよびＳｉを配合することによっ
て、高アスペクト比の板状アルミナ結晶を生成させると
ともに、ＴｉおよびＭｇをアルミナ結晶中に固溶させる
ことにより、添加物によるガラスの残存量を低減するこ
とによって、室温から高温まで高い強度と、靱性および
硬度を有する焼結体を得ることができる。これにより、
アルミナ質焼結体の室温から高温までの幅広い条件での
使用を可能とし、その利用分野を拡大することができ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】Ａｌ2Ｏ3を主体とし、ＴｉをＴｉＯ2換算
で０．１〜５重量％、ＭｇをＭｇＯ換算で０．０５〜２
重量％、ＳｉをＳｉＯ2換算で０．０１〜２重量％含む
焼結体であって、該焼結体中にアスペクト比５以上の板
状Ａｌ2Ｏ3結晶を２０体積％以上含むとともに、該板状
Ａｌ 2 Ｏ 3 結晶中に前記ＴｉおよびＭｇが固溶し、前記板
状Ａｌ2Ｏ3結晶の平均長径が２０μｍ以下であることを
特徴とするアルミナ質焼結体。 - 【請求項２】アルミナ粉末に、Ｔｉ含有化合物をＴｉＯ
2 換算で０．１〜５重量％、Ｍｇ含有化合物をＭｇＯ換
算で０．０５〜２重量％、Ｓｉ含有化合物をＳｉＯ 2 換
算で０．０１〜２重量％添加した混合物を成形し、得ら
れた成形体を焼結することによってＴｉ及びＭｇが固溶
した板状Ａｌ 2 Ｏ 3 結晶を生成せしめたことを特徴とする
アルミナ質焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31807396A JP3488350B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | アルミナ質焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31807396A JP3488350B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | アルミナ質焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10158055A JPH10158055A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3488350B2 true JP3488350B2 (ja) | 2004-01-19 |
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ID=18095180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31807396A Expired - Fee Related JP3488350B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | アルミナ質焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3488350B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4883885B2 (ja) * | 2004-01-28 | 2012-02-22 | 京セラ株式会社 | 生体部材及びその製造方法並びに人工関節 |
| JP5698568B2 (ja) * | 2011-03-09 | 2015-04-08 | 太平洋セメント株式会社 | 酸化アルミニウム焼結体およびその製造方法 |
| JP5930380B2 (ja) * | 2012-02-29 | 2016-06-08 | 日本特殊陶業株式会社 | アルミナ質焼結体及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-11-28 JP JP31807396A patent/JP3488350B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10158055A (ja) | 1998-06-16 |
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