二段焼結によるZrO_2－MgAl_2O_4助剤系窒化ケイ素セラミックスの作製法と機械的特性

摘要

ケイ素を出発原料として，反応焼結及び二段焼結によってZrO_2－MgAl_2O_4を添加した窒化ケイ素セラミックスの作製を試みるとともに，その窒化挙動ならびに機械特性の評価を行った．添加したZrO_2はMgAl_2O_4の共存下においても窒化促進作用を有し，従来の反応焼結条件よりも低温でケイ素の窒化が完結することが明らかになった．また，二段焼結で緻密化後の焼結体中には，添加したZrO2は粒界相部に分散した形で存在していた．得られた焼結体は，4点曲げ強度が850MPaと高い値を示し，同条件で窒化ケイ素粉末を出発原料とした試料に比べても高い値を示していた．このことは，ZrO_2の添加によって，窒化が促進され未窒化の残留ケイ素が存在しないこと及び従来のプロセスと同等の徴構造を有する焼結体が得られたことに起因していると考えられる．