(57)【要約】  焼結体は、第１材料と第２材料とを含む焼結体であって、前記第１材料は、１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、前記Ａｌ2Ｏ3は、その粒径が１μｍ以下の粒子であり、前記第２材料は、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物であり、前記焼結体中に５〜９５体積％含まれる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１材料と第２材料とを含む焼結体であって、
前記第１材料は、１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、
前記Ａｌ2Ｏ3は、その粒径が１μｍ以下の粒子であり、
前記第２材料は、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物であり、前記焼結体中に５〜９５体積％含まれる、焼結体。
【請求項２】
前記化合物は、周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含む、請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
前記第１材料は、その体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）が０．４９以上である、請求項１または請求項２に記載の焼結体。
【請求項４】
前記焼結体は、さらに第３相を含み、
前記第３相は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化イットリウムおよび酸化ハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、
前記第３相は、９５体積％以下含有される、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の焼結体。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の焼結体を含む切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体およびそれを含む切削工具に関する。本出願は、２０１６年１０月１７日に出願した日本特許出願である特願２０１６−２０３４６７号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載されたすべての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特開２００１−０１９５３７号公報（特許文献１）に開示のように、Ｔｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＴａの少なくともいずれかを含む炭化物、窒化物および炭窒化物、ならびに炭化タングステンのいずれかと、Ａｌ2Ｏ3と、Ｚｒ化合物とを含む焼結体（所謂黒セラ）が知られている。この焼結体を用いた切削工具は、良好な耐摩耗性を有し、焼入れ鋼、普通鋳鉄の切削などに使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０１９５３７号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様に係る焼結体は、第１材料と第２材料とを含む焼結体であって、上記第１材料は、１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、上記Ａｌ2Ｏ3は、その粒径が１μｍ以下の粒子であり、上記第２材料は、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物であり、上記焼結体中に５〜９５体積％含まれる。
【０００５】
さらに本開示の一態様に係る切削工具は、上記焼結体を含む。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１に開示の焼結体は、これに含まれるＴｉＣ、Ａｌ2Ｏ3の靱性が共に低いために切削中の欠損が指摘されていた。
【０００７】
以上の点に鑑み、本開示は、炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかを含んだ焼結体において、優れた耐欠損性を有する焼結体およびそれを含む切削工具を提供することを目的とする。
【０００８】
［本開示の効果］
上記によれば、炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかを含んだ焼結体において、優れた耐欠損性を有する焼結体およびそれを含む切削工具を提供することができる。
【０００９】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
［１］本開示の一態様に係る焼結体は、第１材料と第２材料とを含む焼結体であって、上記第１材料は、１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、上記Ａｌ2Ｏ3は、その粒径が１μｍ以下の粒子であり、上記第２材料は、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物であり、上記焼結体中に５〜９５体積％含まれる。このような構成により焼結体は、優れた耐欠損性を有することができる。
【００１１】
［２］上記化合物は、周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含むことが好ましい。これにより、より優れた耐欠損性を有することができる。
【００１２】
［３］上記第１材料は、その体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）が０．４９以上であることが好ましい。これにより、さらに優れた耐欠損性を有することができる。
【００１３】
［４］上記焼結体は、さらに第３相を含み、上記第３相は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化イットリウムおよび酸化ハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、上記第３相は、９５体積％以下含有されることが好ましい。これにより、優れた耐摩耗性を有することができる。
【００１４】
［５］本開示の一態様に係る切削工具は、上記焼結体を含む切削工具である。このような構成により切削工具は、優れた耐欠損性を有することができる。
【００１５】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」とも記す）についてさらに詳細に説明する。
【００１６】
ここで、本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。さらに、本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるものではない。本実施形態において、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）などの金属元素と、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）または炭素（Ｃ）などの非金属元素とは、必ずしも化学量論的な組成を構成している必要がない。本明細書において「粒径」は、特段の規定がなければ、平均粒径を意味する。
【００１７】
≪焼結体≫
従来、炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかと、Ａｌ2Ｏ3と、Ｚｒ化合物とを含んだ焼結体は、それを切削工具として用いた場合、遠心鋳造鋳鉄の高速切削において良好な耐摩耗性を有することが知られていた。しかしながら、Ａｌ2Ｏ3は低靭性材料であるため、高速の長距離切削に用いた際、欠損する場合があった。
【００１８】
一方で、本発明者らの研究によれば、中和共沈法またはゾルゲル法により作製され、ＨＩＰ法、ＳＰＳ（パルス通電）焼結法により作製されたＡｌ2Ｏ3固溶の部分安定化ＺｒＯ2焼結体において、Ａｌ2Ｏ3をＺｒＯ2の粒内もしくは粒界に微細析出（０．１μｍ以上）させることによって、高靱性材料が得られている。
【００１９】
さらに本発明者らは、高靭性材料である部分安定化ＺｒＯ2と、炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかとからなる焼結体において、微細なＡｌ2Ｏ3を特定の存在形態で含む場合に、耐欠損性が大幅に向上するという知見を得たことにより、本発明を完成させた。耐欠損性が大幅に向上する理由は、微細析出Ａｌ2Ｏ3により部分安定化ＺｒＯ2の組織が強靭化され、この強靭化と炭化物、窒化物および炭窒化物が有する本来的な特性とが相乗的に作用することによるものと考えられる。このような焼結体は、優れた耐摩耗性も備えている。
【００２０】
本実施形態に係る焼結体は、第１材料と第２材料とを含む焼結体である。該第１材料は、１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2である。上記Ａｌ2Ｏ3は、その粒径が１μｍ以下の粒子である。上記第２材料は、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物であり、焼結体中に５〜９５体積％含まれる。
【００２１】
本実施形態に係る焼結体は、第１材料と第２材料とを含む限り、他の任意の成分を含んでいても差し支えない。他の任意の成分として、たとえば後述の第３相などを挙げることができるがこれのみに限定すべきではない。さらに焼結体は、所望の効果を示す限り、不可避不純物を含み得る。当然、焼結体は、第１材料と第２材料との両者のみを含むことができる。以下、このような焼結体を構成する各成分について説明する。
【００２２】
＜第１材料＞
第１材料は、１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2である。上記Ａｌ2Ｏ3は、その粒径が１μｍ以下の粒子である。
【００２３】
部分安定化ＺｒＯ2とは、従来公知の意味を有するものとし、立方晶および正方晶が室温において安定または準安定となるＺｒＯ2をいう。
【００２４】
ＺｒＯ2およびＡｌ2Ｏ3以外の酸化物として、酸化カルシウム、酸化マグネシウムのほか、酸化イットリウムなどの希土類酸化物を挙げることができる。部分安定化ＺｒＯ2は、上記酸化物を１種または２種以上含むことができる。ＺｒＯ2およびＡｌ2Ｏ3以外の酸化物の固溶量は、ＺｒＯ2に対して１〜４ｍｏｌ％程度であることが好ましい。
【００２５】
部分安定化ＺｒＯ2は、部分安定化ＺｒＯ2に対し１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3を含む。より好ましくは、Ａｌ2Ｏ3は部分安定化ＺｒＯ2に対し１〜５１体積％である。これにより高硬度、高強度および高靭性などの特性が得られるために鋼難削材の高速切削が可能となる。Ａｌ2Ｏ3の含有量が１体積％未満の場合、上記の特性が得られなくなって耐欠損性が低下する。Ａｌ2Ｏ3の含有量が９０体積％を超えると靭性が大幅に低下する。
【００２６】
Ａｌ2Ｏ3は、部分安定化ＺｒＯ2の結晶粒界または結晶粒内に分散して存在する。すなわち「分散して存在する」とは、微粒のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した状態で析出することを意味する。このため、Ａｌ2Ｏ3は１μｍ以下の粒子（結晶粒）である必要がある。Ａｌ2Ｏ3の粒径が１μｍを超えると、硬度とともに靭性が低下する。好ましくは、Ａｌ2Ｏ3は０．５μｍ以下の粒子であり、さらに好ましくは０．１μｍ以下の粒子である。粒径が小さくなればなる程、靭性を向上させる傾向があるため、粒径の下限は限定すべきではない。しかしながら微粉になり過ぎると物質そのものの靱性が低下する傾向があるため、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、０．００５μｍ以上とすることが好ましい。
【００２７】
ここで、Ａｌ2Ｏ3の粒径は焼結条件により変化する。しかも、同じ焼結条件であっても、第１材料のみを焼結する場合と、第１材料と後述する第２材料とを混合して焼結する場合とで、Ａｌ2Ｏ3の粒径は変化する。すなわち、第１材料のみを焼結した場合のＡｌ2Ｏ3の粒径と、第１材料と第２材料とを混合して焼結した場合のＡｌ2Ｏ3の粒径とを比較すると、同じ焼結条件（温度、圧力など）を採用しても後者の粒径（すなわち第２材料を含む焼結体中のＡｌ2Ｏ3の粒径）が前者の粒径（すなわち第１材料のみの場合のＡｌ2Ｏ3の粒径）に比べ、１０分の１程度の微細な粒径（結晶粒径）となる傾向がある。その理由は、第１材料と第２材料との複合化によってＡｌ2Ｏ3の結晶粒成長が抑制されることにより、Ａｌ2Ｏ3の粒径がより微細となるからであると考えられる。
【００２８】
したがって、Ａｌ2Ｏ3の粒径（結晶粒径）が０．１μｍ以下となるのは、第１材料と第２材料とを混合して焼結した場合に現れる特異的な現象であり、第２材料が含まれない場合はＡｌ2Ｏ3の粒径が０．１μｍ以下となることはない（通常０．２μｍを超える粒径となる）。
【００２９】
本実施形態に係る焼結体は、上述したようにＡｌ2Ｏ3が部分安定化ＺｒＯ2中に微細分散することにより、靭性が飛躍的に向上する。これはＡｌ2Ｏ3による組織強靭化に起因するものと考えられる。さらにＡｌ2Ｏ3は、結晶粒界または結晶粒内の両方またはいずれか一方に存在することができる。すなわち、Ａｌ2Ｏ3の存在位置は、部分安定化ＺｒＯ2の特定箇所に限定されない。
【００３０】
Ａｌ2Ｏ3の粒径、含有量（体積）および存在位置は、次の方法により確認することができる。すなわち、焼結体をイオンビームを用いてＣＰ（Cross  Section  Polisher）加工することにより、平滑な断面を形成する。次に、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより、Ａｌ2Ｏ3の存在位置を特定する。このＳＥＭで得た顕微鏡像に基づき、画像解析ソフトを用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径と面積とを算出し、この円相当径を粒径とすることができる。さらに上記面積を体積とみなすことにより、Ａｌ2Ｏ3の含有量として表すことができる。本明細書において「円相当径」とは、画像解析ソフトを用いた２値化処理により算出した被測定物の面積から、この面積と同等の面積を有する仮想円を作成したときの仮想円の直径をいう。
【００３１】
Ａｌ2Ｏ3の粒径（円相当径）は、平均粒径である。この平均粒径は、Ａｌ2Ｏ3が存在する各所から合計１０枚の顕微鏡像を撮影し、これらの顕微鏡像の画像解析ソフトを用いた２値化処理により、各顕微鏡像からそれぞれ５０個のＡｌ2Ｏ3の円相当径を算出し（したがって、１０枚×５０個で合計５００個のＡｌ2Ｏ3の円相当径が算出される）、その平均値として求めることができる。Ａｌ2Ｏ3の含有量（体積）についても、１０枚の顕微鏡像から合計５００個のＡｌ2Ｏ3の面積を算出し、その平均値として求めることができる。
【００３２】
ここで第１材料は、その体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）が０．４９以上であることが好ましい。ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）は、耐欠損性を示す指標であって値が大きい程、耐欠損性が向上する。焼結体は、ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）が０．４９以上であることにより、耐欠損性を特に向上させることができる。その理由は、第１材料の上記体積比により、部分安定化ＺｒＯ2の結晶粒界または結晶粒内に微細析出するＡｌ2Ｏ3の割合が最適化され、部分安定化ＺｒＯ2組織がより強靭化されると考えられるからである。体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）の上限値は特に規定する必要はないが、酸化アルミニウムが過少とならない値、たとえば０．９９とすることが好ましい。
【００３３】
第１材料におけるＺｒＯ2の体積は、Ａｌ2Ｏ3の体積の測定方法と同じ方法により、すなわち走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりＣＰ加工面を測定した反射電子像の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定し、この面積を体積に換算することにより求めることができる。したがって、体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）は、以下の方法により算出することができる。まず焼結体をイオンビームを用いてＣＰ加工することにより、平滑な断面を形成し、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、反射電子像を得る。この反射電子像に対して画像解析ソフトを用いて２値化処理して、ＺｒＯ2およびＡｌ2Ｏ3が占める面積をそれぞれ測定し、それを体積に換算することにより求めることができる。
【００３４】
第１材料は、たとえば以下のような中和共沈法またはゾル−ゲル法によって得ることができる。
【００３５】
（中和共沈法）
中和共沈法とは、以下の工程Ａおよび工程Ｂを含む方法である。このような方法は、たとえば２０１３年に発表された論文（J.  Jpn.  Soc.  Powder  Powder  Metallurgy，Vol.60，No.10，P428-435）に記載されている。
【００３６】
工程Ａは、ジルコニウム塩とイットリウム塩とアルミニウム塩を用い、ジルコニア（ＺｒＯ2）およびイットリア（Ｙ2Ｏ3）としての体積比率が９８．２：１．８〜９８．８：１．２となり、かつイットリアを添加したジルコニアおよびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）としての体積比率が１０：９０〜９９：１となるように混合し、混合溶液を調製する工程である。ここで、ジルコニア（ＺｒＯ2）に固溶される酸化物としてイットリア（Ｙ2Ｏ3）を例示しているが、酸化物はこれのみに限られるものではない。
【００３７】
工程Ｂは、上記工程Ａで得られた混合溶液にアルカリを添加することにより中和を行ない、ジルコニウムとイットリウムとアルミニウムとを共沈させて沈殿物を得、当該沈殿物を乾燥させた後、６５０〜７５０℃で７〜１２時間熱処理し、さらに８５０〜９５０℃で０．５〜３時間仮焼成することによりＹ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3固溶体粉体を調製する工程である。
【００３８】
上記工程Ａのジルコニウム塩として、オキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2）、オキシ硝酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＮＯ3）2）などを挙げることができる。イットリウム塩として、塩化イットリウム（ＹＣｌ3）、硝酸イットリウム（Ｙ（ＮＯ3）3）などを挙げることができる。アルミニウム塩として、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）などを挙げることができる。混合溶液とする溶媒として、硝酸、塩酸などを挙げることができる。
【００３９】
（ゾル−ゲル法）
ゾル−ゲル法とは、以下の工程Ｘを含む方法である。このような方法は、たとえば２０１１年に発表された論文（J.  Jpn.  Soc.  Powder  Powder  Metallurgy，Vol.58，No.12，P727-732）に記載されている。
【００４０】
工程Ｘは、ゾル−ゲル法を用いてＺｒＯ2に対し０．３〜１．７ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2（９９．７〜９８．３ｍｏｌ％ＺｒＯ2−０．３〜１．７ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）−５〜９０ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3の非晶質固溶体粉体を調製し、得られた非晶質固溶体粉体を結晶化温度以上で仮焼して結晶質の部分安定化ＺｒＯ2固溶体粉体を調製する工程である。
【００４１】
（その他の方法）
本実施形態の第１材料は、上記の２つの方法以外の方法によっても得ることができる。すなわち、部分安定化ＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とをビーズミルまたはボールミルのような粉砕機を用いてエタノールなどの溶媒中で混合しスラリーを得る。次いで、このスラリーを用いて造粒することにより第１材料を得ることができる。造粒手段は特に限定すべきではなく、溶融造粒、噴霧造粒などを挙げることができる。
【００４２】
上記方法により得られた造粒物（第１材料）は、次のような方法で強度を向上させることができる。
（１）熱処理炉（たとえば１０００℃、真空中、３時間）で焼結する。
（２）造粒物の前駆段階の上記スラリーにバインダー（たとえば一般的バインダーであるＰＶＢ（ポリビニルブチラール））を１０質量％添加する。
【００４３】
以上から第１材料は、各種の方法で得ることができ、その製造方法は特に限定すべきではない。
【００４４】
第１材料は、焼結体中に５〜９５体積％含有されることが好ましい。焼結体中の第１材料の割合が５体積％未満では、耐摩耗性および耐欠損性が低下する場合がある。焼結体中の第１材料の割合が９５体積％を超えると、硬度が低下し耐摩耗性が低下する場合がある。焼結体中の第１材料のより好ましい割合は、１０〜９０体積％である。
【００４５】
第１材料は、０．０１〜１μｍの平均粒径を有することが好ましい。０．０１μｍ未満の場合、他の粉末と混合する際、凝集しやすいため焼結不良となる傾向があり、１μｍを超えると、焼結時粒成長により強度が低下する傾向がある。より好ましい平均粒径は、０．１〜０．５μｍである。
【００４６】
第１材料の平均粒径についても、上述のＡｌ2Ｏ3の粒径と同じ方法により求めることができる。すなわち、焼結体をイオンビームを用いてＣＰ加工することにより、平滑な断面を形成し、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、画像解析ソフトを用いた２値化処理により第１材料の円相当径を算出し、それを平均粒径とすることができる。
【００４７】
さらに、この第１材料をはじめ、本実施形態の焼結体を構成する各成分組成およびその含有量（体積）は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりＣＰ加工面を測定した反射電子像、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）、もしくはオージエ電子分光法解析により確認することができる。
【００４８】
たとえば、第１材料の体積は、ＺｒＯ2およびＡｌ2Ｏ3の体積の測定方法と同じ方法により、すなわち走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりＣＰ加工面を測定した反射電子像の画像解析ソフトを用いた２値化処理により第１材料の面積を測定することにより求めることができる。
【００４９】
＜第２材料＞
上述のとおり本実施形態に係る焼結体は、第１材料と第２材料とを含む。第２材料は、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物であり、焼結体中に５〜９５体積％含まれる。
【００５０】
すなわち第２材料は、焼結体中に５〜９５体積％の割合で含有される。焼結体中の第２材料の割合が５体積％未満では、硬度が低下し耐摩耗性が低下する場合がある。焼結体中の第２材料の割合が９５体積％を超えると、耐欠損性が低下する場合がある。焼結体中の第２材料のより好ましい含有量は、１０〜９０体積％である。第２材料の含有量は、上述した第１材料の含有量と同じ測定方法によって求めることができる。
【００５１】
第２材料としての上記化合物は、周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含むことが好ましい。すなわち上記化合物は、周期表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含む炭化物、窒化物および炭窒化物のいずれかであることが好ましい。これにより本実施形態に係る焼結体は、より優れた耐欠損性を備えることができる。
【００５２】
具体的には、第２材料となる炭化物として、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、Ｍｏ2Ｃ、ＷＣなどを例示することができる。窒化物として、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＣｒＮなどを例示することができる。炭窒化物として、ＴｉＣＮ、ＺｒＣＮ、ＨｆＣＮ、ＮｂＣＮ、ＴａＣＮなどを例示することができる。
【００５３】
＜第３相＞
本実施形態に係る焼結体は、さらに第３相を含むことができる。第３相は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化イットリウムおよび酸化ハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。さらに第３相は、焼結体中に９５体積％以下含有されることが好ましい。
【００５４】
本実施形態に係る焼結体は、第３相として酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化イットリウムおよび酸化ハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を９５体積％以下含有することにより、焼結性が向上する。このため、微細析出Ａｌ2Ｏ3による部分安定化ＺｒＯ2の組織が強靭化される効果を得ながら優れた耐摩耗性を得ることができる。第３相のより好ましい含有量は、０〜６０体積％である。
【００５５】
第３相は、０．０５〜５μｍの平均粒径を有することが好ましい。０．０５μｍ未満の場合、他の粉末と混合する際、凝集することによって焼結不良となる傾向がある。５μｍを超えると焼結時の粒成長により強度が低下する傾向がある。
【００５６】
第３相の平均粒径は、Ａｌ2Ｏ3および第１材料の粒径と同じ測定方法によって求めることができる。さらに、第３相の含有量も上述した第１材料の含有量と同じ測定方法によって求めることができる。
【００５７】
＜作用＞
以上から、本実施形態に係る焼結体は、結晶粒界または結晶粒内に分散して微細析出したＡｌ2Ｏ3により、第１材料である部分安定化ＺｒＯ2の組織が強靭化される。この第１材料の特性と第２材料である炭化物、窒化物または炭窒化物などの本来的な特性とが相乗的に作用することにより、耐欠損性を大幅に向上させることができる。さらに本実施形態に係る焼結体は、優れた耐摩耗性も有することができる。
【００５８】
≪焼結体の製造方法≫
本実施形態に係る焼結体は、従来公知の製造方法により製造することができ、特にその製造方法を限定すべきものではない。
【００５９】
たとえば、原料として第１材料、第２材料およびその他の成分（たとえば第３相の粒子など）を、ビーズミル、ボールミルなどを用いて混合する。次いで、１３００〜１６００℃の温度および１０ＭＰａ〜７ＧＰａの圧力で１０〜６０分間焼結することにより焼結体を得ることができる。焼結時の圧力は、４〜７ＧＰａであることが好ましい。焼結方法は特に限定されないが、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）、ホットプレス、超高圧プレスなどを用いることができる。
【００６０】
≪切削工具≫
本実施形態に係る焼結体は、優れた耐欠損性、耐摩耗性などの特性を示すため切削工具などに用いることが好適である。すなわち、本実施形態に係る切削工具は、上記焼結体を含む。
【００６１】
上記切削工具として、ドリル、エンドミル、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、切削バイトなどを挙げることができる。
【００６２】
切削工具は、その全体が本実施形態の焼結体で構成されていてもよいし、その一部（たとえば刃先部分）のみが本実施形態の焼結体で構成されていてもよい。切削工具は、その表面にコーティング膜が形成されていてもよい。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００６４】
≪第２材料として炭化物を含む焼結体：試料Ａ１〜Ａ４８≫
原料として、以下の手順（中和共沈法）により作製した第１材料を準備した。第２材料は、炭化物であって市販の粉末により準備した。さらに所定の試料において、必要に応じて第３相となる原料を市販の粉末により準備した。【００６５】
＜試料Ａ１〜Ａ２６＞
試料Ａ１〜Ａ２６の焼結体を、次のようにして作製する。【００６６】
（第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、前述の通り、２０１３年に発表された論文（J.  Jpn.  Soc.  Powder  Powder  Metallurgy，Vol.60，No.10，P428-435）に基づき下記の方法により作製できる。【００６７】
すなわち、まずオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2・８Ｈ2Ｏ）と塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）と塩化イットリウム（ＹＣｌ3）とを水に加え、ＺｒＯ2とＹ2Ｏ3との体積比率が「ＺｒＯ2：Ｙ2Ｏ3＝９８．５：１．５」で、しかもＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率が「（Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2）：Ａｌ2Ｏ3＝７５：２５」となるように混合水溶液を調製する。【００６８】
次いで、この混合水溶液にアンモニア水溶液を添加し、ＺｒとＹとＡｌとを同時中和にて共沈させ、得られた沈殿物を濾過・水洗した後、乾燥を行なうことによって、非晶質水和ジルコニア（７５ｍｏｌ％（９８．５ｍｏｌ％ＺｒＯ2−１．５ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）−２５ｍｏｌ％Ａｌ2Ｏ3）固溶体粉体を調製する。【００６９】
上記で得られた固溶体粉体を、７００℃で空気中９時間の条件で仮焼し（熱処理し）、更に９００℃で１時間仮焼して第１材料（前駆体）である結晶質のＺｒＯ2（Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3固溶）粉体を得る。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して３０体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。ここで後述する表１〜５において、第１材料としてのＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2を、「ＡＴＺ（アルミナ強化ジルコニア）」と記している。【００７０】
ここで試料Ａ１〜Ａ２６のうち試料Ａ８、Ａ１５およびＡ２２については、後述するように、上記の方法により作製する第１材料（前駆体）を用いる代わりに、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末（商品名：「ＴＺ−３Ｙ」、東ソー株式会社製、平均粒径４５ｎｍ）を用いることとし、これを準備した。【００７１】
（第２材料の準備）
第２材料は、炭化物として市販の粉末により準備した。具体的には、第２材料として、ＴｉＣ（グレード：ＴｉＣ−０１、日本新金属株式会社製）、ＺｒＣ（グレード：ＺｒＣ−Ｆ、日本新金属株式会社製）、ＮｂＣ（グレード：ＮｂＣ、日本新金属株式会社製）、ＴａＣ（グレード：ＴａＣ、日本新金属株式会社製）、ＳｉＣ（グレード：ＳＩＩ０２ＰＢ、株式会社高純度化学研究所製）、Ｍｏ2Ｃ（グレード：Ｍｏ2Ｃ、日本新金属株式会社製）およびＷＣ（グレード：ＷＷＩ１４ＰＢＷＣ、株式会社高純度化学研究所製）を準備した。第２材料の粒径は、それぞれ２μｍであった。【００７２】
引続き、第１材料（前駆体）と、表１に示す原料の粉末からなる第２材料とを表１に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。試料Ａ８、Ａ１５およびＡ２２については、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末と第２材料の原料となる粉末とを表１に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、それぞれ混合物を得た。【００７３】
続いて、試料Ａ１〜Ａ６、Ａ８〜Ａ２６の混合物に対しては圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ａ１〜Ａ６、Ａ８〜Ａ２６の焼結体を得た。試料Ａ７の混合物に対しては、圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１７００℃として１５分間維持して焼結することにより、試料Ａ７の焼結体を得た。【００７４】
上記試料Ａ１〜Ａ２６の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ａ１〜Ａ６、Ａ９〜Ａ１４、Ａ１６〜Ａ２１、Ａ２３〜Ａ２６において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ａ７の焼結体は、Ａｌ2Ｏ3の含有量が原料と一致していたもののＡｌ2Ｏ3の粒径が２μｍであった。試料Ａ１〜Ａ６、Ａ９〜Ａ１４、Ａ１６〜Ａ２１、Ａ２３〜Ａ２６の焼結体において第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。試料Ａ８、Ａ１５およびＡ２２の焼結体において、部分安定化ＺｒＯ2の平均粒径は０．０４５μｍであった。試料Ａ７の焼結体において第１材料の平均粒径は２．５μｍであった。さらに試料Ａ１〜Ａ２６の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【００７５】
続いて上記試料Ａ１〜Ａ２６の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2の領域と、第２材料の領域とを確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2と第２材料とを含み、これらの割合が原料比と一致することを確認することができた。【００７６】
＜試料Ａ２７〜Ａ３８＞
試料Ａ２７〜Ａ３８の焼結体を、次のようにして作製する。【００７７】
（試料Ａ２７、Ａ３１、Ａ３５に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、以下の点を除き試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）の作製方法と同様の方法により作製することができる。【００７８】
すなわち、試料Ａ２７、Ａ３１、Ａ３５に用いる第１材料（前駆体）の作製では、Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率が「（Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2）：Ａｌ2Ｏ3＝５：９５」となるように混合水溶液を調製する。さらに、この混合水溶液から得られる非晶質水和ジルコニア固溶体粉体におけるＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率を、５ｍｏｌ％（９８．５ｍｏｌ％ＺｒＯ2−１．５ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）−９５ｍｏｌ％Ａｌ2Ｏ3に調製する。【００７９】
これにより作製される試料Ａ２７、Ａ３１、Ａ３５に用いる第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して９６体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2となる。【００８０】
（試料Ａ２８、Ａ３２、Ａ３６に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、以下の点を除き試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）の作製方法と同様の方法により作製することができる。【００８１】
すなわち、試料Ａ２８、Ａ３２、Ａ３６に用いる第１材料（前駆体）の作製では、Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率が「（Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2）：Ａｌ2Ｏ3＝１５：８５」となるように混合水溶液を調製する。さらに、この混合水溶液から得られる非晶質水和ジルコニア固溶体粉体におけるＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率を、１５ｍｏｌ％（９８．５ｍｏｌ％ＺｒＯ2−１．５ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）−８５ｍｏｌ％Ａｌ2Ｏ3に調製する。【００８２】
これにより作製される試料Ａ２８、Ａ３２、Ａ３６に用いる第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して８８体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2となる。【００８３】
（試料Ａ２９、Ａ３３、Ａ３７に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、以下の点を除き試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）の作製方法と同様の方法により作製することができる。【００８４】
すなわち、試料Ａ２９、Ａ３３、Ａ３７に用いる第１材料（前駆体）の作製では、Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率が「（Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2）：Ａｌ2Ｏ3＝５５：４５」となるように混合水溶液を調製する。さらに、この混合水溶液から得られる非晶質水和ジルコニア固溶体粉体におけるＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率を、５５ｍｏｌ％（９８．５ｍｏｌ％ＺｒＯ2−１．５ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）−４５ｍｏｌ％Ａｌ2Ｏ3に調製する。【００８５】
これにより作製される試料Ａ２９、Ａ３３、Ａ３７に用いる第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して５１体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2となる。【００８６】
（試料Ａ３０、Ａ３４、Ａ３８に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、以下の点を除き試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）の作製方法と同様の方法により作製することができる。【００８７】
すなわち、試料Ａ３０、Ａ３４、Ａ３８に用いる第１材料（前駆体）の作製では、Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率が「（Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2）：Ａｌ2Ｏ3＝９９．５：０．５」となるように混合水溶液を調製する。さらに、この混合水溶液から得られる非晶質水和ジルコニア固溶体粉体におけるＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率を、９９．５ｍｏｌ％（９８．５ｍｏｌ％ＺｒＯ2−１．５ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）−０．５ｍｏｌ％Ａｌ2Ｏ3に調製する。【００８８】
これにより作製される試料Ａ３０、Ａ３４、Ａ３８に用いる第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して０．６体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2となる。【００８９】
（第２材料の準備）
第２材料は、炭化物として市販の粉末により準備した。具体的には、第２材料として、ＴｉＣ（グレード：ＴｉＣ−０１、日本新金属株式会社製）、ＺｒＣ（グレード：ＺｒＣ−Ｆ、日本新金属株式会社製）およびＷＣ（グレード：ＷＷＩ１４ＰＢＷＣ、株式会社高純度化学研究所製）を準備した。【００９０】
引続き、第１材料（前駆体）と、表２に示す原料の粉末からなる第２材料とを表２に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。【００９１】
続いて、試料Ａ２７〜Ａ３８の混合物に対しては圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ａ２７〜Ａ３８の焼結体を得た。【００９２】
上記試料Ａ２７〜Ａ３８の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ａ２７〜Ａ３８において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ａ２７〜Ａ３８の焼結体において、第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。さらに試料Ａ２７〜Ａ３８の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【００９３】
続いて上記試料Ａ２７〜Ａ３８の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料の領域および第２材料の領域を確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料と第２材料とを含み、第１材料と第２材料との割合が原料比と一致することを確認することができた。【００９４】
＜試料Ａ３９〜Ａ４８＞
試料Ａ３９〜Ａ４８の焼結体を、次のようにして作製する。【００９５】
（試料Ａ３９〜Ａ４５に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して３０体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【００９６】
ここで試料Ａ４６〜Ａ４８については、後述するように、上記の方法により作製する第１材料（前駆体）を用いる代わりに、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末（商品名：「ＴＺ−３Ｙ」、東ソー株式会社製、平均粒径４５ｎｍ）を用いることとし、これを準備した。【００９７】
（第２材料の準備）
第２材料は、炭化物として市販の粉末により準備した。具体的には、第２材料として、ＴｉＣ（グレード：ＴｉＣ−０１、日本新金属株式会社製）、ＺｒＣ（グレード：ＺｒＣ−Ｆ、日本新金属株式会社製）およびＷＣ（グレード：ＷＷＩ１４ＰＢＷＣ、株式会社高純度化学研究所製）を準備した。第２材料の粒径は、それぞれ２μｍであった。【００９８】
（第３相の準備）
第３相の原料として、以下の市販の粉末を準備した。すなわち、Ａｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ−ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製、平均粒径０．１μｍ）、ＭｇＯ粉末（商品名：「ＦＮＭ−Ｇ」、タテホ化学工業株式会社製、平均粒径０．５μｍ）、Ｃｅ2Ｏ粉末（商品名：「ＣＥ００５ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径０．２μｍ）、Ｙ2Ｏ3粉末（商品名：「ＹＹ００３ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径０．４μｍ）およびＨｆＯ2粉末（商品名：「ＨＦ００１ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径２μｍ）を準備した。【００９９】
引続き、第１材料（前駆体）と、表２に示す原料の粉末からなる第２材料と、表２に示す原料の粉末からなる第３相とを表２に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。試料Ａ４６〜Ａ４８については、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末と、第２材料の原料となる粉末と、第３相の原料となる粉末とを表２に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、それぞれ混合物を得た。【０１００】
続いて、試料Ａ３９〜Ａ４８の混合物に対して圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ａ３９〜Ａ４８の焼結体を得た。【０１０１】
上記試料Ａ３９〜Ａ４８の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ａ３９〜Ａ４５の焼結体において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ａ３９〜Ａ４５の焼結体において第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。試料Ａ４６〜Ａ４８の焼結体において、部分安定化ＺｒＯ2の平均粒径は０．０４５μｍであった。さらに試料Ａ３９〜Ａ４８の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【０１０２】
続いて上記試料Ａ３９〜Ａ４８の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2の領域と、第２材料の領域と、第３相の領域とを確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2と第２材料と第３相とを含み、これらの割合が原料比と一致することを確認することができた。【０１０３】
【表１】
2018074017.tif 000002
【０１０４】
【表２】
2018074017.tif 000003
【０１０５】
≪第２材料として炭窒化物を含む焼結体：試料Ｂ１〜Ｂ３２≫
原料として、以下の手順（中和共沈法）により作製した第１材料を準備した。第２材料は、炭窒化物であって後述する方法を用いて各種のものを準備した。さらに所定の試料において、必要に応じて第３相となる原料を市販の粉末により準備した。【０１０６】
＜試料Ｂ１〜Ｂ１６＞
試料Ｂ１〜Ｂ１６の焼結体を、次のようにして作製する。【０１０７】
（第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して３０体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１０８】
ここで試料Ｂ１〜Ｂ１６のうち試料Ｂ７およびＢ１４については、後述するように、上記の方法により作製する第１材料（前駆体）を用いる代わりに、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末（商品名：「ＴＺ−３Ｙ」、東ソー株式会社製、平均粒径４５ｎｍ）を用いることとし、これを準備した。【０１０９】
（第２材料の準備）
第２材料は、次の方法を用いて炭窒化物の粉末を得ることにより準備した。具体的には、ＴｉＣＮは、ＴｉＣ（グレード：ＴｉＣ−０１、日本新金属株式会社製）とＴｉＮ（グレード：ＴｉＮ−０１、日本新金属株式会社製）とをボールミルまたはビーズミルにより混合して混合物を得た。ＺｒＣＮは、ＺｒＣ（グレード：ＺｒＣ−Ｆ、日本新金属株式会社製）とＺｒＮ（グレード：ＺｒＮ−０１、日本新金属株式会社製）とをボールミルまたはビーズミルにより混合して混合物を得た。【０１１０】
ＮｂＣＮは、ＮｂＣ（グレード：ＮｂＣ、日本新金属株式会社製）とＮｂＮ（グレード：ＮｂＮ−０、日本新金属株式会社製）とをボールミルまたはビーズミルにより混合して混合物を得た。ＴａＣＮは、ＴａＣ（グレード：ＴａＣ、日本新金属株式会社製）とＴａＮ（グレード：ＴａＮ−０、日本新金属株式会社製）とをボールミルまたはビーズミルにより混合して混合物を得た。【０１１１】
その後、各混合物に対しカーボン炉においてＡｒ雰囲気中で２０００℃の熱処理を行なった後、これらの熱処理物を超硬性棒および臼を用いて粉砕することにより炭窒化物の各粉末を得た。【０１１２】
引続き、第１材料（前駆体）と、表３に示す原料の粉末からなる第２材料とを表３に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。試料Ｂ７およびＢ１４については、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末と第２材料の原料となる粉末とを表３に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、それぞれ混合物を得た。【０１１３】
続いて、試料Ｂ１〜Ｂ１６の混合物に対して圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ｂ１〜Ｂ１６の焼結体を得た。【０１１４】
上記試料Ｂ１〜Ｂ１６の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ｂ１〜Ｂ６、Ｂ８〜Ｂ１３、Ｂ１５およびＢ１６の焼結体において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ｂ１〜Ｂ６、Ｂ８〜Ｂ１３、Ｂ１５およびＢ１６の焼結体において第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。試料Ｂ７およびＢ１４の焼結体において、部分安定化ＺｒＯ2の平均粒径は０．１μｍであった。さらに試料Ｂ１〜Ｂ１６の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【０１１５】
続いて上記試料Ｂ１〜Ｂ１６の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2の領域と第２材料の領域とを確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2と第２材料とを含み、これらの割合が原料比と一致することを確認することができた。【０１１６】
＜試料Ｂ１７〜Ｂ２４＞
試料Ｂ１７〜Ｂ２４の焼結体を、次のようにして作製する。【０１１７】
（試料Ｂ１７、Ｂ２１に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ２７に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して９６体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１１８】
（試料Ｂ１８、Ｂ２２に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ２８に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して８８体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１１９】
（試料Ｂ１９、Ｂ２３に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ２９に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して５１体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１２０】
（試料Ｂ２０、Ｂ２４に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ３０に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して０．６体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１２１】
（第２材料の準備）
第２材料は、次の方法を用いて炭窒化物の粉末を得ることにより準備した。具体的には、ＴｉＣＮは、ＴｉＣ（グレード：ＴｉＣ−０１、日本新金属株式会社製）とＴｉＮ（グレード：ＴｉＮ−０１、日本新金属株式会社製）とをボールミルまたはビーズミルにより混合して混合物を得た。ＺｒＣＮは、ＺｒＣ（グレード：ＺｒＣ−Ｆ、日本新金属株式会社製）とＺｒＮ（グレード：ＺｒＮ−０１、日本新金属株式会社製）とをボールミルまたはビーズミルにより混合して混合物を得た。【０１２２】
その後、各混合物に対しカーボン炉においてＡｒ雰囲気中で２０００℃の熱処理を行なった後、これらの熱処理物を超硬性棒および臼を用いて粉砕することにより炭窒化物の各粉末を得た。【０１２３】
引続き、第１材料（前駆体）と、表３に示す原料の粉末からなる第２材料とを表３に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。【０１２４】
続いて、試料Ｂ１７〜Ｂ２４の混合物に対しては圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ｂ１７〜Ｂ２４の焼結体を得た。【０１２５】
上記試料Ｂ１７〜Ｂ２４の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ｂ１７〜Ｂ２４において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ｂ１７〜Ｂ２４の焼結体において、第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。さらに試料Ｂ１７〜Ｂ２４の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【０１２６】
続いて上記試料Ｂ１７〜Ｂ２４の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料の領域および第２材料の領域を確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料と第２材料とを含み、第１材料と第２材料との割合が原料比と一致することを確認することができた。【０１２７】
＜試料Ｂ２５〜Ｂ３２＞
試料Ｂ２５〜Ｂ３２の焼結体を、次のようにして作製する。【０１２８】
（試料Ｂ２５〜Ｂ３０に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して３０体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１２９】
試料Ｂ３１およびＢ３２については、後述するように、上記の方法により作製する第１材料（前駆体）を用いる代わりに、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末（商品名：「ＴＺ−３Ｙ」、東ソー株式会社製、平均粒径４５ｎｍ）を用いることとし、これを準備した。【０１３０】
（第２材料の準備）
第２材料は、次の方法を用いて炭窒化物の粉末を得ることにより準備した。具体的には、ＴｉＣＮは、ＴｉＣ（グレード：ＴｉＣ−０１、日本新金属株式会社製）とＴｉＮ（グレード：ＴｉＮ−０１、日本新金属株式会社製）とをボールミルまたはビーズミルにより混合して混合物を得た。ＺｒＣＮは、ＺｒＣ（グレード：ＺｒＣ−Ｆ、日本新金属株式会社製）とＺｒＮ（グレード：ＺｒＮ−０１、日本新金属株式会社製）とをボールミルまたはビーズミルにより混合して混合物を得た。【０１３１】
その後、各混合物に対しカーボン炉においてＡｒ雰囲気中で２０００℃の熱処理を行なった後、これらの熱処理物を超硬性棒および臼を用いて粉砕することにより炭窒化物の各粉末を得た。【０１３２】
（第３相の準備）
第３相の原料として、以下の市販の粉末を準備した。すなわち、Ａｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ−ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製、平均粒径０．１μｍ）、ＭｇＯ粉末（商品名：「ＦＮＭ−Ｇ」、タテホ化学工業株式会社製、平均粒径０．５μｍ）、Ｃｅ2Ｏ粉末（商品名：「ＣＥ００５ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径０．２μｍ）、Ｙ2Ｏ3粉末（商品名：「ＹＹ００３ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径０．４μｍ）およびＨｆＯ2粉末（商品名：「ＨＦ００１ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径２μｍ）を準備した。【０１３３】
引続き、第１材料（前駆体）と、表３に示す原料の粉末からなる第２材料と、表３に示す原料の粉末からなる第３相とを表３に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。試料Ｂ３１およびＢ３２については、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末と、第２材料の原料となる粉末と、第３相の原料となる粉末とを表３に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、それぞれ混合物を得た。【０１３４】
続いて、試料Ｂ２５〜Ｂ３２の混合物に対して圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ｂ２５〜Ｂ３２の焼結体を得た。【０１３５】
上記試料Ｂ２５〜Ｂ３２の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ｂ２５〜Ｂ３０の焼結体において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ｂ２５〜Ｂ３０の焼結体において第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。試料Ｂ３１およびＢ３２の焼結体において、部分安定化ＺｒＯ2の平均粒径は０．０４５μｍであった。さらに試料Ｂ２５〜Ｂ３２の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【０１３６】
続いて上記試料Ｂ２５〜Ｂ３２の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2の領域と、第２材料の領域と、第３相の領域とを確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2と第２材料と第３相とを含み、これらの割合が原料比と一致することを確認することができた。【０１３７】
【表３】
2018074017.tif 000004
【０１３８】
≪第２材料として窒化物を含む焼結体：試料Ｃ１〜Ｃ３４≫
原料として、以下の手順（中和共沈法）により作製した第１材料を準備した。第２材料は、窒化物として市販の粉末により準備した。さらに所定の試料において、必要に応じて第３相となる原料を市販の粉末により準備した。【０１３９】
＜試料Ｃ１〜Ｃ１８＞
試料Ｃ１〜Ｃ１８の焼結体を、次のようにして作製する。【０１４０】
（第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して３０体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１４１】
ここで試料Ｃ１〜Ｃ１８のうち試料Ｃ７およびＣ１４については、後述するように、上記の方法により作製する第１材料（前駆体）を用いる代わりに、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末（商品名：「ＴＺ−３Ｙ」、東ソー株式会社製、平均粒径４５ｎｍ）を用いることとし、これを準備した。【０１４２】
（第２材料の準備）
第２材料は、窒化物として市販の粉末により準備した。具体的には、第２材料として、ＴｉＮ（グレード：ＴｉＮ−０１、日本新金属株式会社製）、ＺｒＮ（グレード：ＺｒＮ−０１、日本新金属株式会社製）、ＮｂＮ（グレード：ＮｂＮ−０、日本新金属株式会社製）、ＴａＮ（グレード：ＴａＮ−０、日本新金属株式会社製）、Ｓｉ3Ｎ4（グレード：ＳＩＩ０９ＰＢ、株式会社高純度化学研究所製）およびＣｒＮ（特開２００２−２４１１１３号公報に開示の製造方法に従って製造したもの）を準備した。第２材料の粒径は、それぞれ２μｍであった。【０１４３】
引続き、第１材料（前駆体）と、表４に示す原料の粉末からなる第２材料とを表４に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。試料Ｃ７およびＣ１４については、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末と第２材料の原料となる粉末とを表４に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、それぞれ混合物を得た。【０１４４】
続いて、試料Ｃ１〜Ｃ１８の混合物に対して圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ｃ１〜Ｃ１８の焼結体を得た。【０１４５】
上記試料Ｃ１〜Ｃ１８の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ｃ１〜Ｃ６、Ｃ８〜Ｃ１３、Ｃ１５〜Ｃ１８の焼結体において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ｃ１〜Ｃ６、Ｃ８〜Ｃ１３、Ｃ１５〜Ｃ１８の焼結体において第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。試料Ｃ７およびＣ１４の焼結体において、部分安定化ＺｒＯ2の平均粒径は０．１μｍであった。さらに試料Ｃ１〜Ｃ１８の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【０１４６】
続いて上記試料Ｃ１〜Ｃ１８の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2の領域と第２材料とを領域を確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2と第２材料とを含み、これらの割合が原料比と一致することを確認することができた。【０１４７】
＜試料Ｃ１９〜Ｃ２６＞
試料Ｃ１９〜Ｃ２６の焼結体を、次のようにして作製する。【０１４８】
（試料Ｃ１９、Ｃ２３に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料は、試料Ａ２７に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して９６体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１４９】
（試料Ｃ２０、Ｃ２４に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ２８に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して８８体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１５０】
（試料Ｃ２１、Ｃ２５に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ２９に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して５１体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１５１】
（試料Ｃ２２、Ｃ２６に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ３０に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して０．６体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１５２】
（第２材料の準備）
第２材料は、窒化物として市販の粉末により準備した。具体的には、第２材料として、ＴｉＮ（グレード：ＴｉＮ−０１、日本新金属株式会社製）およびＺｒＮ（グレード：ＺｒＮ−０１、日本新金属株式会社製）を準備した。第２材料の粒径は、それぞれ２μｍであった。【０１５３】
引続き、第１材料（前駆体）と、表４に示す原料の粉末からなる第２材料とを表４に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。【０１５４】
続いて、試料Ｃ１９〜Ｃ２６の混合物に対しては圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ｃ１９〜Ｃ２６の焼結体を得た。【０１５５】
上記試料Ｃ１９〜Ｃ２６の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ｃ１９〜Ｃ２６において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ｃ１９〜Ｃ２６の焼結体において、第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。さらに試料Ｃ１９〜Ｃ２６の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【０１５６】
続いて上記試料Ｃ１９〜Ｃ２６の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料および第２材料の領域を確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料と第２材料とを含み、第１材料と第２材料との割合が原料比と一致することを確認することができた。【０１５７】
＜試料Ｃ２７〜Ｃ３４＞
試料Ｃ２７〜Ｃ３４の焼結体を、次のようにして作製する。【０１５８】
（試料Ｃ２７〜Ｃ３２に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して３０体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１５９】
試料Ｃ３３およびＣ３４については、後述するように、上記の方法により作製する第１材料（前駆体）を用いる代わりに、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末（商品名：「ＴＺ−３Ｙ」、東ソー株式会社製、平均粒径４５ｎｍ）を用いることとし、これを準備した。【０１６０】
（第２材料の準備）
第２材料は、窒化物として市販の粉末により準備した。具体的には、第２材料として、ＴｉＮ（グレード：ＴｉＮ−０１、日本新金属株式会社製）およびＺｒＮ（グレード：ＺｒＮ−０１、日本新金属株式会社製）を準備した。第２材料の粒径は、それぞれ２μｍであった。【０１６１】
（第３相の準備）
第３相の原料として、以下の市販の粉末を準備した。すなわち、Ａｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ−ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製、平均粒径０．１μｍ）、ＭｇＯ粉末（商品名：「ＦＮＭ−Ｇ」、タテホ化学工業株式会社製、平均粒径０．５μｍ）、Ｃｅ2Ｏ粉末（商品名：「ＣＥ００５ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径０．２μｍ）、Ｙ2Ｏ3粉末（商品名：「ＹＹ００３ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径０．４μｍ）およびＨｆＯ2粉末（商品名：「ＨＦ００１ＰＢ」、株式会社高純度化学研究所製、平均粒径２μｍ）を準備した。【０１６２】
引続き、第１材料（前駆体）と、表４に示す原料の粉末からなる第２材料と、表４に示す原料の粉末からなる第３相とを表４に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。試料Ｃ３３およびＣ３４については、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末と、第２材料の原料となる粉末と、第３相の原料となる粉末とを表４に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、それぞれ混合物を得た。【０１６３】
続いて、試料Ｃ２７〜Ｃ３４の混合物に対して圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ｃ２７〜Ｃ３４の焼結体を得た。【０１６４】
上記試料Ｃ２７〜Ｃ３４の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ｃ２７〜Ｃ３２の焼結体において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ｃ２７〜Ｃ３２の焼結体において第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。試料Ｃ３３およびＣ３４の焼結体において、部分安定化ＺｒＯ2の平均粒径は０．１μｍであった。さらに試料Ｃ２７〜Ｃ３４の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【０１６５】
続いて上記試料Ｃ２７〜Ｃ３４の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2の領域と、第２材料の領域と、第３相の領域とを確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2と第２材料と第３相とを含み、これらの割合が原料比と一致することを確認することができた。【０１６６】
【表４】
2018074017.tif 000005
【０１６７】
≪第２材料として炭化物を２種含む焼結体：試料Ｄ１〜Ｄ１４≫
原料として、以下の手順（中和共沈法）により作製した第１材料を準備した。第２材料は、炭化物として市販の粉末により準備した。さらに所定の試料において、必要に応じて第３相となる原料を市販の粉末により準備した。具体的には、試料Ｄ１〜Ｄ１４の焼結体を次のようにして作製する。【０１６８】
（試料Ｄ１、Ｄ８に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ２７に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して９６体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１６９】
（試料Ｄ２、Ｄ９に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ２８に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して８８体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１７０】
（試料Ｄ３、Ｄ１０に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ２９に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して５１体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１７１】
（試料Ｄ４、Ｄ６、Ｄ１１、Ｄ１３に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ１に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して３０体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１７２】
（試料Ｄ５、Ｄ１２に用いる第１材料（前駆体）の作製）
第１材料（前駆体）は、試料Ａ３０に用いる第１材料（前駆体）と同じ作製方法により作製することができる。この第１材料（前駆体）は、第１材料全体に対して０．６体積％のＡｌ2Ｏ3が固溶した部分安定化ＺｒＯ2である。【０１７３】
ここで試料Ｄ１〜Ｄ１４のうち試料Ｄ７およびＤ１４については、後述するように、上記の方法により作製する第１材料（前駆体）を用いる代わりに、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末（商品名：「ＴＺ−３Ｙ」、東ソー株式会社製、平均粒径４５ｎｍ）を用いることとし、これを準備した。【０１７４】
（第２材料の準備）
第２材料は、炭化物として市販の粉末により準備した。具体的には、第２材料として、ＴｉＣ（グレード：ＴｉＣ−０１、日本新金属株式会社製）、ＺｒＣ（グレード：ＺｒＣ−Ｆ、日本新金属株式会社製）およびＷＣ（グレード：ＷＷＩ１４ＰＢＷＣ、株式会社高純度化学研究所製）を準備した。第２材料の粒径は、それぞれ２μｍであった。【０１７５】
（第３相の準備）
第３相の原料として、以下の市販の粉末を準備した。すなわち、Ａｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ−ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製、平均粒径０．１μｍ）を準備した。【０１７６】
引続き、第１材料（前駆体）と、表５に示す原料の粉末からなる第２材料とを表５に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、各試料の混合物を得た。試料Ｄ６およびＤ１３については、第１材料（前駆体）と、第２材料の原料となる粉末と、第３相の原料となる粉末とを表５に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、それぞれ混合物を得た。試料Ｄ７およびＤ１４については、Ａｌ2Ｏ3が固溶していない市販の部分安定化ＺｒＯ2粉末と、第２材料の原料となる粉末と、第３相の原料となる粉末とを表５に示す配合量（体積％）となるようにボールミルを用いて混合し、それぞれ混合物を得た。【０１７７】
続いて、試料Ｄ１〜Ｄ１４の混合物に対して圧力７ＧＰａかつ焼結温度を１４００℃として１５分間維持して焼結することにより試料Ｄ１〜Ｄ１４の焼結体を得た。【０１７８】
上記試料Ｄ１〜Ｄ１４の焼結体に対し、上述のようにＣＰ加工を施すことにより、その断面をＳＥＭで観察することにより、第１材料中のＡｌ2Ｏ3の存在位置を特定するとともに、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ  ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径（粒径）と含有量を算出した。その結果、Ａｌ2Ｏ3の粒径は、試料Ｄ１〜Ｄ６、Ｄ８〜Ｄ１３の焼結体において０．０５μｍであり、含有量は原料と一致すること（３０体積％であって存在位置は結晶粒界または結晶粒内）が確認された。試料Ｄ１〜Ｄ６、Ｄ８〜Ｄ１３の焼結体において第１材料の平均粒径は０．１５μｍであった。試料Ｄ７およびＤ１４の焼結体において、部分安定化ＺｒＯ2の平均粒径は０．０４５μｍであった。さらに試料Ｄ１〜Ｄ１４の焼結体において、第２材料の平均粒径は原材料の平均粒径と一致していた。【０１７９】
続いて上記試料Ｄ１〜Ｄ１４の焼結体に対し、ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した反射電子像、もしくはオージエ電子分光法による元素分析により第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2の領域と第２材料の領域と、試料Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１３およびＤ１４については第３相の領域とを確認した上で、上記の画像解析ソフトを用いた２値化処理により面積を測定したところ、各焼結体は第１材料またはＡｌ2Ｏ3が固溶していない部分安定化ＺｒＯ2と第２材料と、試料Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１３およびＤ１４については第３相とを含み、これらの割合が原料比と一致することを確認することができた。【０１８０】
【表５】
2018074017.tif 000006
【０１８１】
（切削試験）
次に、上記試料Ａ１〜Ａ４８、試料Ｂ１〜Ｂ３２、試料Ｃ１〜Ｃ３４および試料Ｄ１〜Ｄ１４の各焼結体を用いて、ＣＮＭＡ１２０４０８、ネガランド角度１５°、ネガランド幅０．１２ｍｍの形状の切削工具をそれぞれ作製し、ＮＣ旋盤を用いて以下の切削条件により高速強断続切削する切削試験を行なった。【０１８２】
被削材：浸炭焼入鋼（ＳＣＭ４１５−５Ｖ、ＨＲＣ：６２）
被削材の形状：円筒状（外径φ１００ｍｍ×長さ３００ｍｍ、軸方向に５本のＶ溝あり）
切削速度：Ｖ＝１３０ｍ／ｍｉｎ．
送り：ｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ．
切込み：ａｐ＝０．２ｍｍ
湿式／乾式：乾式。【０１８３】
（切削評価）
試料Ａ１〜Ａ４８、試料Ｂ１〜Ｂ３２、試料Ｃ１〜Ｃ３４および試料Ｄ１〜Ｄ１４の各切削工具における３ｋｍ切削時点での逃げ面摩耗量（μｍ）を測定（耐摩耗性評価）した。さらに、これらの切削工具における１０ｋｍ切削時点での欠損状況（耐欠損性評価）を観察した。欠損状況は、チッピングがないものをＡ、微小のチッピングがあるが刃先が残っているものをＢ、欠損により刃先が消失したものをＣとして表した。その結果を表１〜表５に示す。本切削試験においては、被削材として浸炭焼入鋼を用いたが、被削材をこれに限定すべきではなく、たとえば普通鋳鉄、インコネル（登録商標）などの耐熱合金、各種の鋼などを被削材として用いることができる。【０１８４】
試料Ａ２〜Ａ５、Ａ１０〜Ａ１３、Ａ１７〜Ａ２０、Ａ２３〜Ａ２６、Ａ２８〜Ａ２９、Ａ３２〜Ａ３３、Ａ３６〜Ａ３７、Ａ３９〜Ａ４５の焼結体からなる切削工具は、第１材料が１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、第２材料が炭化物であって焼結体中に５〜９５体積％含まれ、かつＡｌ2Ｏ3の粒径が１μｍ以下である。これらの切削工具は、表１、表２より明らかなように、３ｋｍ切削時点での逃げ面摩耗量が小さく耐摩耗性に優れているとともに、１０ｋｍ切削時点での欠損状況も良好であり、耐欠損性に優れていた。上記切削工具のうち第１材料の体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）が０．４９以上であるものは、１０ｋｍ切削時点での欠損状況が特に良好であった。【０１８５】
試料Ｂ２〜Ｂ５、Ｂ９〜Ｂ１２、Ｂ１５〜Ｂ１６、Ｂ１８〜Ｂ１９、Ｂ２２〜Ｂ２３、Ｂ２５〜Ｂ３０の焼結体からなる切削工具は、第１材料が１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、第２材料が炭窒化物であって焼結体中に５〜９５体積％含まれ、かつＡｌ2Ｏ3の粒径が１μｍ以下である。これらの切削工具は、表３より明らかなように、３ｋｍ切削時点での逃げ面摩耗量が小さく耐摩耗性に優れているとともに、１０ｋｍ切削時点での欠損状況も良好であり、耐欠損性に優れていた。上記切削工具のうち第１材料の体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）が０．４９以上であるものは、１０ｋｍ切削時点での欠損状況が特に良好であった。【０１８６】
試料Ｃ２〜Ｃ５、Ｃ９〜Ｃ１２、Ｃ１５〜Ｃ１８、Ｃ２０〜Ｃ２１、Ｃ２４〜Ｃ２５、Ｃ２７〜Ｃ３２の焼結体からなる切削工具は、第１材料が１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、第２材料が窒化物であって焼結体中に５〜９５体積％含まれ、かつＡｌ2Ｏ3の粒径が１μｍ以下である。これらの切削工具は、表４より明らかなように、３ｋｍ切削時点での逃げ面摩耗量が小さく耐摩耗性に優れているとともに、１０ｋｍ切削時点での欠損状況も良好であり、耐欠損性に優れていた。上記切削工具のうち第１材料の体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）が０．４９以上であるものは、１０ｋｍ切削時点での欠損状況が特に良好であった。【０１８７】
試料Ｄ２〜Ｄ４、Ｄ６、Ｄ９〜Ｄ１１、Ｄ１３の焼結体からなる切削工具は、第１材料が１〜９０体積％のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界または結晶粒内に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、第２材料が２種の炭化物であって、２種の合計で焼結体中に５〜９５体積％含まれ、かつＡｌ2Ｏ3の粒径が１μｍ以下である。これらの切削工具は、表５より明らかなように、３ｋｍ切削時点での逃げ面摩耗量が小さく耐摩耗性に優れているとともに、１０ｋｍ切削時点での欠損状況も良好であり、耐欠損性に優れていた。上記切削工具のうち第１材料の体積比ＺｒＯ2／（ＺｒＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）が０．４９以上であるものは、１０ｋｍ切削時点での欠損状況が特に良好であった。【０１８８】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。【０１８９】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【国際調査報告】
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