急速加熱焼結法による高靭性立方晶-窒化ホウ素系複合セラミックスの緻密化機構

快速加热烧结法高韧性立方氮化硼复合陶瓷的致密化机理

基本信息

批准号：
18860009
负责人：
堀田幹則
金额：
$ 1.8万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、Al_2O_3やTiN、サイアロンなどの各種セラミックスをバインダーとして用い、急速加熱焼結装置による急速加熱を用いて、緻密質な立方晶窒化ホウ素(cBN)系複合セラミックスを作製し、得られた複合セラミックス焼結体の微細組織および機械的特性について調査し、本研究を総括した。いずれのバインダーにおいても、cBNとの複合化により、硬さと破壊靭性は向上した。複合セラミックスの高硬度化は、硬質なcBN粒子分散によるもの、およびcBN添加によるセラミックスマトリックスの硬さ向上によるものであることがわかった。高靭化は、亀裂の伸展がcBN粒子を避ける亀裂偏向によるものであることを確認した。cBNからhBNへの相変態が進行するとともに、複合セラミックスの硬さと靭性は顕著に減少した。焼結における保持時間を増加させ、また昇温速度を低下させると、硬さと靭性は減少した。よって、機械的特性の向上には、より短時間で緻密化を達成させて、cBNの相変態を抑制することが重要であることを明らかとした。さらに、cBNを添加させることにより、セラミックスマトリックス結晶粒を微細化できることが認められた。急速加熱により、この結晶粒の微細化を制御することが可能であった。このマトリックスの微細化も複合セラミックスの機械的特性の向上に起因したものと推察される。以上の知見から、急速加熱焼結装置による急速加熱は、cBN系切削工具の作製に有用であることがわかった。

今年，我们以Al_2O_3、TiN、Sialon等多种陶瓷为结合剂，利用快速加热烧结装置快速加热，制备了致密立方氮化硼（cBN）基复合陶瓷，并对陶瓷的微观结构和力学性能进行了研究。烧结体并总结了这项研究。对于这两种粘合剂，通过与 cBN 结合，硬度和断裂韧性得到了提高。研究发现，复合陶瓷硬度的增加是由于硬质cBN颗粒的分散以及cBN的添加提高了陶瓷基体的硬度。经证实，韧性的增加是由于裂纹扩展避开了 cBN 颗粒。随着cBN向hBN相变的进行，复合陶瓷的硬度和韧性显着下降。增加烧结过程中的保温时间和降低加热速率会降低硬度和韧性。因此，表明为了提高机械性能，在更短的时间内实现致密化并抑制cBN的相变很重要。此外，还证实了通过添加cBN可以使陶瓷基体晶粒变得更细小。通过快速加热，可以控制晶粒细化。据推测，基体的这种细化也是由于复合陶瓷机械性能的提高。根据以上发现，发现使用快速加热烧结装置的快速加热对于生产cBN基切削工具是有用的。