(57)【要約】  本発明は、チタン粉と立方晶窒化ホウ素を原料として、遊星ボールミルにより混合した後、湿式混合、乾燥、篩掛け、高温真空炉仮焼、冷間静水圧加圧成形、高温焼結等の工程により、窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料が製造される窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法が開示されている。本発明による方法は操作が簡単で、コストが安価で、プロセス条件が制御しやすく、相反応により各生成相の間の均一的な分散を図り、高緻密度と高力学性能を有する窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素セラミック基複合材料が得られる。【選択図】図１
2017504552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉ粉とｃＢＮ粉を原料として用いて、Ｉｎ−Ｓｉｔｕ反応（反応式以下の通りである）により窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料を製造する方法において、
【数１】
2017504552.tif 000014
（Ｉ）
（ただし、ｘはｃＢＮのモル含有量であり、Ｔｉ粉とｃＢＮ粉の重量は下記の式により計算される。）
【数２】
2017504552.tif 000015
（ＩＩ）
【数３】
2017504552.tif 000016
（ＩＩＩ）
【数４】
2017504552.tif 000017
（ＩＶ）
【数５】
2017504552.tif 000018
（Ｖ）
（ただし、ＶｃＢＮ、ＶＴｉＮ、ＶＴｉＢ２は、それぞれ生成物ｃＢＮ、生成物ＴｉＮ、生成物ＴｉＢ２の体積含有量であり、ＷＴｉ、ＷｃＢＮは、それぞれ原料Ｔｉ粉と原料ｃＢＮの重量であり、ＭＴｉＮ、ＭＴｉＢ２、ＭＴｉは、それぞれＴｉＮ、ＴｉＢ２、Ｔｉのモル分子量であり、ρｃＢＮ、ρＴｉＮ、ρＴｉＢ２は、それぞれ生成物ｃＢＮ、生成物ＴｉＮ、生成物ＴｉＢ２の理論密度である。）
上記の算出量のＴｉ粉とｃＢＮ粉を量り取り、遊星ボールミルにより混合し、溶媒に入れて湿式混合しスラリーが得られた後、得られた湿式混合スラリーを回転乾燥機で乾燥させ、篩にかけた後で均一に分散する原料の混合粉体が得られる工程（１）と、
工程（１）で得られた混合粉体を高温真空炉で３回仮焼する工程（２）と、
工程（２）で仮焼された粉体を冷間静水圧加圧成形した後で高圧焼結を行う工程（３）と、
工程（３）における高圧焼結終了後、高温真空炉を常温常圧まで引き下げ、試料を取り出すことにより窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料が得られる工程（４）と、
を備えることを特徴とする、窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【請求項２】
Ｔｉ粉原料は粒子径≦１０μｍであり、純度≧９８％であり、ｃＢＮ粉原料は粒子径が１〜１０μｍであり、純度≧９９％であることを特徴とする、請求項１に記載の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【請求項３】
工程（１）で、遊星ボールミルによる混合の条件は、回転数が１００〜３００ｒｐｍであり、ボールミル材料の重量比が３：１〜５：１であり、ボールミル処理時間が１２〜２４ｈであることを特徴とする、請求項１に記載の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【請求項４】
工程（１）で、湿式混合に用いられる溶媒はアルコール又はアセトンであることを特徴とする、請求項１に記載の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【請求項５】
工程（１）で、湿式混合スラリーが回転乾燥機で乾燥される条件は１００〜１５０℃で２〜５ｈ乾燥されることを特徴とする、請求項１に記載の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【請求項６】
工程（１）で、乾燥後の湿式混合スラリーを５０〜２００メッシュの篩にかけることを特徴とする、請求項１に記載の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【請求項７】
工程（２）で、毎回の仮焼の条件は７００〜９００℃で１．５〜２ｈ焼結し、その後粉体を研磨することを特徴とする、請求項１に記載の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【請求項８】
工程（３）で、冷間静水圧加圧成形の条件は０．２〜０．５ＧＰａであることを特徴とする、請求項１に記載の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【請求項９】
工程（３）で、高圧焼結の条件は３〜１０℃／ｍｉｎの速度で１２００〜１５００℃まで昇温された後、４〜８ＧＰａの圧力で、１〜３ｈ保温することを特徴とする、請求項１に記載の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は材料加工工程における反応焼結成形の分野に属し、具体的には、窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化チタン（ＴｉＮ）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ２）及び炭化チタン（ＴｉＣ）等はいずれも高硬度、高耐摩耗性及び良好な高温酸化防止性等を有するので、刃物材料及び耐摩耗部材等として用いられることが多い。その硬度と耐摩耗性能をさらに向上させ、高速切削の要求を満たすために、研究者が立方晶窒化ホウ素等の材料を添加相として用いて複合材料を製造する場合がある。立方晶窒化ホウ素は硬度がダイヤモンドの次に硬い材料であり、研磨材と刃物材料として多用されている。１９５０年代頃、米国、南アフリカ、旧ソ連、日本等の国が刃物材料として、人工ダイヤモンド微粉と人工ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）微粉でサイズの大きな多結晶ブロックに焼結した。１９７０年代初期に、さらに、硬質合金ベースに一層の０．５ｍｍ〜１ｍｍのＰＣＤやＰｃＢＮを焼結又はプレスしてなるｃＢＮと硬質合金の複合シートとが登場したことにより、超硬刃物材料の曲げ強度が低く、インサート溶接が困難である等の問題を解決し、超硬刃物の応用が実用化されてきた。１９８０年に、ＧＥ社のＷｅｎｔｏｒｆらがＳｃｉｅｎｃｅ誌に、焼結ダイヤモンドとｃＢＮ材料の面で取得した成果（非特許文献１）、即ち超高圧条件で緻密なダイヤモンド−ｃＢＮ材料が焼結し製造されたことを報告した。２０１３年１月に、燕山大学の田永君教授がＮａｔｕｒｅ誌に学術論文（非特許文献２）を発表し、さらにタマネギ様構造の窒化ホウ素微粒でナノメートルオーダーの立方晶窒化ホウ素が製造された。その硬度がすでにダイヤモンドを超え、世界中で最も硬いものとなる。現在、ｃＢＮ刃物材料の製造は主としてｃＢＮ微粉とバインダー（例えばＣｏ、Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ等）で、圧力が４〜８ＧＰａ、温度が１３００〜１９００℃である条件にて焼結されてなるが、その製造コストが高く、収量が少なく、製品の形状、大きさが制限される。また、ｃＢＮ刃物は使用上で多少限定されるものでもあり、例えばその脆性が大きく、強度と靭性が悪く、衝撃負荷における間欠的表面加工に適さない。硬質相としてｃＢＮを使用して他の刃物材料の硬度、靭性等の性能を向上することは、最近関心を寄せるホットスポットとなった。超硬ｃＢＮ相の導入はＴｉＮ−ＴｉＢ２複合材料の硬度と耐摩耗性を著しく向上するだけでなく、そのものが複合材料において超硬粒子としてクラック偏向を引き起こし、さらに材料の靭性を向上させる。
【０００３】
現在、ｃＢＮ相含有複合材料を製造するために、ドライブレンド又はボールミルで混合した後、加圧焼結を行うことが多い。例えば、Ｒｏｎｇらは、ｃＢＮ、ＴｉＮ、Ａｌの３種類の粉末をメノウ乳鉢で１〜２時間ドライブレンドした後、高圧焼結を行う（非特許文献３）。張鋭らの査定特許（特許文献１）に、立方晶窒化ホウ素及びバインダーを混合した後でボールミル処理し、ボールミル処理時間比は４〜２０時間であり、ボールミル処理後乾燥し篩に掛け、冷圧成形し焼結することで製品が得られると記載されている。このような混合方法は各相の間の均一的な分散になりにくく、焼結助剤があっても、一般的に焼結温度も高く、ｃＢＮ相から六方窒化ホウ素（ｈＢＮ）へ転換しやすい。六方窒化ホウ素（ｈＢＮ）はソフト相であり、結晶構造と硬度が黒鉛に類似するので、ｃＢＮからｈＢＮへの相変化が材料硬度の低下と切削性能の悪化を起こす。また、相変化による体積変化は同時に材料の緻密度の低下に繋がるとともに、刃物材料の耐摩耗性能の低下を起こし、その使用寿命がさらに短縮されるようになる。日本のＹｏｓｈｉｄａらが（非特許文献４）溶融塩法でｃＢＮに一層のＴｉＮ−ＴｉＢ２コーティング層を被覆した後、１４５０℃程度で５．５ＧＰａの圧力で３０分間焼結することでＴｉＮ−ＴｉＢ２−ｃＢＮ（窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素）複合材料が得られたが、このような方法は処理周期が長く、工程が複雑であり、且つ溶融塩が実験者に大きな毒性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許第１０１５６０６２４号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｓｃｉｅｎｃｅ、２０８（１９８０）８７３−８８０
【非特許文献２】Ｎａｔｕｒｅ、４９３（２０１３）３８５−３８８
【非特許文献３】Ｄｉａｍｏｎｄ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  １１  （２００２）  ２８０−２８６
【非特許文献４】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、１９９７、１２（３）、ｐｐ  ５８５−５８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の製造方法における工程が複雑で分散が均一でないという問題を解決するように、窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料及び製造方法が提供されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の技術問題を解決するために、本発明は、
Ｔｉ粉（チタン粉）とｃＢＮ粉（立方晶窒化ホウ素粉）を原料として用いて、Ｉｎ−Ｓｉｔｕ反応（反応式以下の通りである）により窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料を製造する方法において、
【数１】
2017504552.tif 000003
（Ｉ）
（ただし、ｘはｃＢＮのモル含有量であり、Ｔｉ粉とｃＢＮ粉の重量は下記の式により計算される。）
【数２】
2017504552.tif 000004
（ＩＩ）
【数３】
2017504552.tif 000005
（ＩＩＩ）
【数４】
2017504552.tif 000006
（ＩＶ）
【数５】
2017504552.tif 000007
（Ｖ）
（ただし、ＶｃＢＮ、ＶＴｉＮ、ＶＴｉＢ２は、それぞれ生成物ｃＢＮ、生成物ＴｉＮ、生成物ＴｉＢ２の体積含有量であり、ＷＴｉ、ＷｃＢＮは、それぞれ原料チタン粉と原料ｃＢＮの重量であり、ＭＴｉＮ、ＭＴｉＢ２、ＭＴｉは、それぞれＴｉＮ、ＴｉＢ２、Ｔｉのモル分子量であり、ρｃＢＮ、ρＴｉＮ、ρＴｉＢ２は、それぞれ生成物ｃＢＮ、生成物ＴｉＮ、生成物ＴｉＢ２の理論密度である。）
上記の算出量のＴｉ粉とｃＢＮ粉を量り取り、遊星ボールミルにより混合した後、溶媒に入れて湿式混合しスラリーが得られた後、得られた湿式混合スラリーを回転乾燥機で乾燥させ、篩にかけた後で均一に分散する原料の混合粉体が得られる工程（１）と、
工程（１）で得られた混合粉体を高温真空炉で３回仮焼する工程（２）と、
工程（２）で仮焼された粉体を冷間静水圧加圧成形した後で高圧焼結を行う工程（３）と、
工程（３）における高圧焼結終了後、高温真空炉を常温常圧まで引き下げ、試料を取り出すことにより窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料が得られる工程（４）と、を備える、窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料の製造方法が提供されている。
【０００８】
中でも、Ｔｉ粉原料は粒子径≦１０μｍであり、純度≧９８％であり、ｃＢＮ粉原料は粒子径が１〜１０μｍであり、純度≧９９％である。
【０００９】
好ましくは、Ｔｉ粉原料は粒子径が５μｍであり、純度≧９８％であり、ｃＢＮ粉原料は粒子径が６μｍであり、純度≧９９％である。
【００１０】
好ましくは、Ｔｉ粉原料は粒子径が５μｍであり、純度≧９８％であり、ｃＢＮ粉原料は粒子径が１０μｍであり、純度≧９９％である。
【００１１】
好ましくは、Ｔｉ粉原料は粒子径が１０μｍであり、純度≧９８％であり、ｃＢＮ粉原料は粒子径が１μｍであり、純度≧９９％である。
【００１２】
好ましくは、Ｔｉ粉原料は粒子径が２μｍであり、純度≧９８％であり、ｃＢＮ粉原料は粒子径が５μｍであり、純度≧９９％である。
【００１３】
好ましくは、Ｔｉ粉原料は粒子径が２μｍであり、純度≧９８％であり、ｃＢＮ粉原料は粒子径が１μｍであり、純度≧９９％である。
【００１４】
具体的には、工程（１）で、遊星ボールミルによる混合の条件は、回転数が１００〜３００ｒｐｍであり、ボールミル材料の重量比が３：１〜５：１であり、ボールミル処理時間が１２〜２４ｈである。
【００１５】
工程（１）で、湿式混合に用いられる溶媒はアルコール又はアセトンである。
【００１６】
工程（１）で、湿式混合スラリーが回転乾燥機で乾燥される条件は１００〜１５０℃で２〜５ｈ乾燥される。
【００１７】
工程（１）で、乾燥後の湿式混合スラリーを５０〜２００メッシュの篩にかける。
【００１８】
工程（２）で、毎回の仮焼の条件は７００〜９００℃で１．５〜２ｈ焼結し、その後粉体を研磨する。
【００１９】
工程（３）で、室温で冷間静水圧加圧成形の条件は０．２〜０．５ＧＰａである。
【００２０】
工程（３）で、高圧焼結の条件は３〜１０℃／ｍｉｎの速度で１２００〜１５００℃まで昇温された後、４〜８ＧＰａの圧力で、１〜３ｈ保温する。
【００２１】
本発明は金属チタン粉とｃＢＮを出発粉体として用いて、操作が簡単で、プロセス条件が制御しやすい製造方法が提供されている。
【発明の効果】
【００２２】
有益な効果：
従来技術と比べて、（１）本発明はＴｉ粉とｃＢＮ粉を原料として用いて、合理的に異なる粒子径の原料と配合を用いて、Ｉｎ−Ｓｉｔｕ反応により窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料を製造し、相反応により各生成相の間の均一的な分散を図ることができ、材料の耐衝撃性が悪い等の問題を解決した。（２）チタン粉と立方晶窒化ホウ素の間のＩｎ−Ｓｉｔｕ反応により、立方晶窒化ホウ素と窒化チタンと二ホウ化チタンの間の界面結合力が強くなり、複合材料の強度等の力学性能を向上させた。（３）チタン粉と立方晶窒化ホウ素粉体は直接の放熱反応で余分な熱量を提供し、材料の緻密化が低い温度で行われることができ、エネルギー消費と製造コストが低減された。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は実施例１で製造された窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料のＸＲＤスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明はチタン粉（純度は９８％以上、粒子径は１０μｍ以下）と立方晶窒化ホウ素（純度は９９％程度、平均粒子径は１〜１０μｍ）を原料として用いて、Ｉｎ−Ｓｉｔｕ反応（反応式以下の通りである）により所望の窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料を製造する。
【数６】
2017504552.tif 000008
（Ｉ）
（ただし、ｘはｃＢＮのモル含有量であり、Ｔｉ粉とｃＢＮ粉の重量は下記の式により計算される。）
【数７】
2017504552.tif 000009
（ＩＩ）
【数８】
2017504552.tif 000010
（ＩＩＩ）
【数９】
2017504552.tif 000011
（ＩＶ）
【数１０】
2017504552.tif 000012
（Ｖ）
（ただし、ＶｃＢＮ、ＶＴｉＮ、ＶＴｉＢ２は、それぞれ生成物ｃＢＮ、生成物ＴｉＮ、生成物ＴｉＢ２の体積含有量であり、ＷＴｉ、ＷｃＢＮは、それぞれ原料チタン粉と原料ｃＢＮの重量であり、ＭＴｉＮ、ＭＴｉＢ２、ＭＴｉは、それぞれＴｉＮ、ＴｉＢ２、Ｔｉのモル分子量であり、ρｃＢＮ、ρＴｉＮ、ρＴｉＢ２は、それぞれ生成物ｃＢＮ、生成物ＴｉＮ、生成物ＴｉＢ２の理論密度である。）
【００２５】
下記の各実施例における計算方法は何れもこの方法を用いるものとする。
【００２６】
実施例１
市販のチタン粉（純度は９９％以上、粒子径は５μｍ）と立方晶窒化ホウ素（純度は９９％、平均粒子径は１０μｍ）を最終生成物でｃＢＮ体積含有量が２０％であるように設計し配合し、原料粉体を量った。そのうち、チタン粉は６．３３ｇであり、立方晶窒化ホウ素粉は３．６７ｇであった。遊星ボールミルにより混合し、回転数は１００ｒｐｍであり、ボールミル材料の重量比は５：１であり、ボールミル処理時間は１２ｈであり、アルコールの中で湿式混合した。得られた湿式混合スラリーを回転乾燥機で１０ｈ乾燥させ、最後に２００メッシュの篩にかけて均一に分散した原料の混合粉体が得られた。前記原料の混合粉体を高真空炉で３回仮焼し、毎回の仮焼はまず、７００℃で２ｈ焼結し、その後粉体を均一に研磨し、このように仮焼を１回完成させ、上記の工程を２回繰り返し、仮焼を３回完成させた。仮焼し研磨された粉体を０．５ＧＰａで冷圧成形させた後、高圧焼結を行い、即ち５℃／ｍｉｎの速度で１２００℃まで昇温した後、４ＧＰａの圧力で１ｈ保温した。焼結実験終了後、降温・降圧し、試料を取り出した。これにより得られた窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料において立方晶窒化ホウ素の体積含有量は２０％であった。
【００２７】
実施例２
市販のチタン粉（純度は９８．５％、粒子径は２μｍ）と立方晶窒化ホウ素（純度は９９％、平均粒子径は５μｍ）を最終生成物でｃＢＮ体積含有量が３０％であるように設計し配合し、原料粉体を量った。チタン粉と立方晶窒化ホウ素の全質量は１０ｇであり、そのうち、チタン粉は５．７２ｇであり、立方晶窒化ホウ素粉は４．２８ｇであった。遊星ボールミルにより混合し、回転数は２００ｒｐｍであり、ボールミル材料の重量比は５：１であり、ボールミル処理時間は２４ｈであり、アセトンの中で湿式混合した。得られた湿式混合スラリーを回転乾燥機で１０ｈ乾燥させ、最後に２００メッシュの篩にかけて均一に分散した原料の混合粉体が得られた。前記原料の混合粉体を高真空炉で３回仮焼し、毎回の仮焼はまず、８００℃で１．５ｈ焼結し、その後粉体を均一に研磨し、このように仮焼を１回完成させ、上記の工程を２回繰り返し、仮焼を３回完成させた。仮焼し研磨された粉体を０．５ＧＰａで冷圧成形させた後、高圧焼結を行い、即ち８℃／ｍｉｎの速度で１３００℃まで昇温した後、５ＧＰａの圧力で２ｈ保温した。焼結実験終了後、降温・降圧し、試料を取り出した。これにより得られた複合材料において立方晶窒化ホウ素の体積含有量は３０％であった。
【００２８】
実施例３
市販のチタン粉（純度は９９％、粒子径は１μｍ）と立方晶窒化ホウ素（純度は９９％、平均粒子径は６μｍ）を最終生成物でｃＢＮ体積含有量が４５％であるように設計し配合し、原料粉体を量った。チタン粉と立方晶窒化ホウ素の全質量は１０ｇであり、そのうち、チタン粉は４．７３ｇであり、立方晶窒化ホウ素粉は５．２７ｇであった。遊星ボールミルにより混合し、回転数は２００ｒｐｍであり、ボールミル材料の重量比は５：１であり、ボールミル処理時間は２４ｈであり、アルコールもしくはアセトンの中で湿式混合した。得られた湿式混合スラリーを回転乾燥機で１０ｈ乾燥させ、最後に２００メッシュの篩にかけて均一に分散した原料の混合粉体が得られた。前記原料の混合粉体を高真空炉で３回仮焼し、毎回の仮焼はまず、９００℃で２ｈ焼結し、その後粉体を均一に研磨し、このように仮焼を１回完成させ、上記の工程を２回繰り返し、仮焼を３回完成させた。仮焼し研磨された粉体を０．４ＧＰａで冷圧成形させた後、高圧焼結を行い、即ち１０℃／ｍｉｎの速度で１４００℃まで昇温した後、６ＧＰａの圧力で３ｈ保温した。焼結実験終了後、降温・降圧し、試料を取り出した。これにより得られた複合材料において立方晶窒化ホウ素の理論含有量は４５％であった。
【００２９】
実施例４
市販のチタン粉（純度は９９％、粒子径は２μｍ）と立方晶窒化ホウ素（純度は９９％、平均粒子径は１μｍ）を最終生成物でｃＢＮ体積含有量が６０％であるように設計し配合し、原料粉体を量った。チタン粉と立方晶窒化ホウ素の全質量は１０ｇであり、そのうち、チタン粉は３．６３ｇであり、立方晶窒化ホウ素粉は６．３７ｇであった。遊星ボールミルにより混合し、回転数は３００ｒｐｍであり、ボールミル材料の重量比は５：１であり、ボールミル処理時間は２４ｈであり、アルコールもしくはアセトンの中で湿式混合した。得られた湿式混合スラリーを回転乾燥機で１０ｈ乾燥させ、最後に２００メッシュの篩にかけて均一に分散した原料の混合粉体が得られた。前記原料の混合粉体を高真空炉で３回仮焼し、毎回の仮焼はまず、８００℃で１．５ｈ焼結し、その後粉体を均一に研磨し、このように仮焼を１回完成させ、上記の工程を２回繰り返し、仮焼を３回完成させた。仮焼し研磨された粉体を０．３ＧＰａ冷圧成形した後、高圧焼結を行い、即ち５℃／ｍｉｎの速度で１４００℃まで昇温した後、７ＧＰａの圧力で２ｈ保温した。焼結実験終了後、降温・降圧し、試料を取り出した。これにより得られた複合材料において立方晶窒化ホウ素の理論含有量は６０％であった。
【００３０】
実施例５
市販のチタン粉（純度は９９％、粒子径は２μｍ）と立方晶窒化ホウ素（純度は９９％、平均粒子径は１μｍ）を最終生成物でｃＢＮの体積含有量が７０％であるように設計し配合し、原料粉体を量った。チタン粉と立方晶窒化ホウ素の全質量は１０ｇであり、そのうち、チタン粉は２．８３ｇであり、立方晶窒化ホウ素粉は７．１７ｇであった。遊星ボールミルにより混合し、回転数は２００ｒｐｍであり、ボールミル材料の重量比は５：１であり、ボールミル処理時間は２４ｈであり、アルコールもしくはアセトンの中で湿式混合した。得られた湿式混合スラリーを回転乾燥機で１０ｈ乾燥させ、最後に２００メッシュの篩にかけて均一に分散した原料の混合粉体が得られた。前記原料の混合粉体を高真空炉で３回仮焼し、毎回の仮焼はまず、８００℃で２ｈ焼結し、その後粉体を均一に研磨し、このように仮焼を１回完成させ、上記の工程を２回繰り返し、仮焼を３回完成させた。仮焼し研磨された粉体を０．５ＧＰａで冷圧成形させた後、高圧焼結を行い、即ち８℃／ｍｉｎの速度で１５００℃まで昇温した後、８ＧＰａの圧力で２ｈ保温した。焼結実験終了後、降温・降圧し、試料を取り出した。これにより得られた複合材料において立方晶窒化ホウ素の体積含有量は７０％であった。
【００３１】
実施例１−５のＴｉＮ−ＴｉＢ２−ｃＢＮ複合材料の緻密度、硬度、靭性、強度等。
【表１】
2017504552.tif 000013
【００３２】
以上の通りに、本発明はＴｉ粉とｃＢＮ粉を原料としてを用いて、合理的に異なる粒子径の原料と配合を用いて、Ｉｎ−Ｓｉｔｕ反応により窒化チタン−二ホウ化チタン−立方晶窒化ホウ素複合材料を製造し、相反応により各生成相の間の均一的な分散を図ることができる。チタン粉と立方晶窒化ホウ素の間のＩｎ−Ｓｉｔｕ反応により、立方晶窒化ホウ素と窒化チタンと二ホウ化チタンの間の界面結合力が強くなり、複合材料の強度等の力学性能を向上させた。チタン粉と立方晶窒化ホウ素粉体は直接の放熱反応で余分な熱量を提供し、材料の緻密化が低い温度で行われることができ、エネルギー消費と製造コストが低減された。
【図１】
2017504552.tif 000019
【国際調査報告】
2017504552.tif 000020
2017504552.tif 000021
2017504552.tif 000022
2017504552.tif 000023
2017504552.tif 000024