SiCウィスカ-分散Si_3N_4複合セラミックスの強度と焼結助剤との関係

エンジニアリング・セラミックスの一つであるSi_3N_4の強度・靭性の改良法の一つとしてSiCウィスカ-(SiC(w))の分散法が試みられている。本研究では、従来の報文において一般に留意されていない諸因子、すなわち、(1)焼結助剤の種類や量、(2)マトリックスのSi_3N_4粒の形状・寸法、(3)破壊の起源の寸法、(4)SiCの成分そのものの影響を考慮して、SiC(w)/Si_3N_4ーY_2O_3ー6mol%Al_2O_3複合セラミックスホットプレス体の抗折力とK_<IC>などに及ぼすY_2O_3量の影響を調べ、以下の諸結果を得た。(1)20vol%SiC(w)添加試料の抗折力とK_<IC>は無添加試料と同様にいずれも約8mol%Y_2O_3で最大となった。また、Y_2O_3量8mol%一定の下では無篩分SiC(w)添加試料の抗折力は約5vol%程度の少量添加でかなり低下し、K_<IC>は5ー10vol%まで逆に上昇し、それ以上の量ではいずれもほとんど変化しなかった。(2)8mol%Y_2O_3での粒界相は、SiC(w)添加により変化せず、5Y_2O_3・Si_3N_4・Al_2O_3であった。βーSi_3N_4針状粒の寸法は、SiC(w)添加によりほとんど変化せず、いずれの試料でも8mol%で最大となった。また抗折力は、各試料とも他報文の値に比べてかなり大または同等であったが、それにもかかわらず破壊の起源となった欠陥は、最大50ー190μmのSi_3N_4凝集体またはSiC(w)凝集体であり、その寸法はSiC(w)添加によって増大した。(3)以上により、SiC(w)/Si_3N_4複合セラミックスの抗折力とK_<IC>が8mol%Y_2O_3で最大となッたのはβーSi_3N_4針状粒が最大となったことに主として起因し、粒界相が上記のものとなったことも一因と考えられた。そして、SiC(w)添加によるK_<IC>の上昇は少なくともマトリックスのSi_3N_4粒の晶型、形状や粒界相とほとんど関係ないと見なせた。

エンジニアリング・セラミックスの一つであるSi_3N_4の強度・靭性の改良法の一つとしてSiCウィスカ-(SiC(w))の分散法が試みられている。本研究では、従来の報文において一般に留意されていない諸因子、すなわち、(1)焼結助剤の種類や量、(2)マトリックスのSi_3N_4粒の形状・寸法、(3)破壊の起源の寸法、(4)SiCの成分そのものの影響を考慮して、SiC(w)/Si_3N_4ーY_2O_3ー6mol%Al_2O_3複合セラミックスホットプレス体の抗折力とK_<IC>などに及ぼすY_2O_3量の影響を調べ、以下の諸結果を得た。(1)20vol%SiC(w)添加試料の抗折力とK_<IC>は無添加試料と同様にいずれも約8mol%Y_2O_3で最大となった。また、Y_2O_3量8mol%一定の下では無篩分SiC(w)添加試料の抗折力は約5vol%程度の少量添加でかなり低下し、K_<IC>は5ー10vol%まで逆に上昇し、それ以上の量ではいずれもほとんど変化しなかった。(2)8mol%Y_2O_3での粒界相は、SiC(w)添加により変化せず、5Y_2O_3・Si_3N_4・Al_2O_3であった。βーSi_3N_4針状粒の寸法は、SiC(w)添加によりほとんど変化せず、いずれの試料でも8mol%で最大となった。また抗折力は、各試料とも他報文の値に比べてかなり大または同等であったが、それにもかかわらず破壊の起源となった欠陥は、最大50ー190μmのSi_3N_4凝集体またはSiC(w)凝集体であり、その寸法はSiC(w)添加によって増大した。(3)以上により、SiC(w)/Si_3N_4複合セラミックスの抗折力とK_<IC>が8mol%Y_2O_3で最大となッたのはβーSi_3N_4針状粒が最大となったことに主として起因し、粒界相が上記のものとなったことも一因と考えられた。そして、SiC(w)添加によるK_<IC>の上昇は少なくともマトリックスのSi_3N_4粒の晶型、形状や粒界相とほとんど関係ないと見なせた。