Polycrystalline sintered bodies based on silicon nitride and sintering additions

Abstract

Abstract Translated from German Gegenstand der Erfindung sind polykristalline Sinterkörper, die aus mindestens 50 Gew.-% einer kristallinen Siliciumnitridphase, von der mindestens 90 Gew.-% in der ß-Modifikation vorliegen und aus mindestens einer sekundären, kristallinen, intergranularen Silicatphase bestehen, mit The invention relates to polycrystalline sintered bodies which consist of at least 50% by weight of a crystalline silicon nitride phase, of which at least 90% by weight are in the β modification and consist of at least one secondary, crystalline, intergranular silicate phase einer Dichte von mindestens 99% der theoretisch möglichen Dichte, a density of at least 99% of the theoretically possible density, einem Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur von kleiner 300 KN/mm 2 , a modulus of elasticity at room temperature of less than 300 KN / mm 2 , einer Kurzzeitbiegefestigkeit bei Raumtemperatur von mindestens 600 N/mm 2 , gemessen nach der 4-Punkt-Methode, die bis 1200 °C um weniger als 50% abfällt und einer Langzeitbiegefestigkeit, gemessen nach der 4-Punkt-Methode, die durch einen Zahlenwert von grösser 40 bei 1200 °C für den Rissempfindlichkeitsparameter n charakterisiert ist. a short-term bending strength at room temperature of at least 600 N / mm 2 , measured according to the 4-point method, which drops by less than 50% to 1200 ° C and a long-term bending strength, measured according to the 4-point method, by a numerical value of greater than 40 at 1200 ° C for the crack sensitivity parameter n is characterized. Diese polykristallinen Sinterkörper werden durch Sintern mit oder ohne Druckanwendung aus Siliciumnitridpulvern, kristallinen Silicaten natürlicher oder synthetischer Herkunft mit Schmelzpunkten im Bereich von 1350 °C bis 1950 °C als Sinteradditive und Metallcarbiden mit Schmelzpunkten ab 1500 °C als Keimbildner hergestellt. Als Ausgangsmaterial werden homogene Pulvergemische aus mindestens 50 Gew.-% Siliciumnitrid, von dem mindestens 80 Gew.-% in der a-Modifikation vorliegen, mit einem Anteil von Verunreinigungen in Form von Oxiden und freiem Kohlenstoff von nicht mehr als 4,0 Gew.-%, einer spezifischen Oberfläche von 3 bis 15 m 2 /g (gemessen nach BET), höchstens 49,5 Gew.-% der kristallinen Silicate und mindestens 0,5 Gew.-% der Carbidkeimbildner mit durchschnittlichen Teilchengrössen von < 2 µm verwendet. These polycrystalline sintered bodies are produced by sintering with or without the application of pressure from silicon nitride powders, crystalline silicates of natural or synthetic origin with melting points in the range from 1350 ° C. to 1950 ° C. as sintering additives and metal carbides with melting points from 1500 ° C. as nucleating agents. Homogeneous powder mixtures of at least 50% by weight of silicon nitride, of which at least 80% by weight are present in the α-modification, with a proportion of impurities in the form of oxides and free carbon of not more than 4.0% by weight are used as the starting material. -%, a specific surface area of 3 to 15 m 2 / g (measured according to BET), a maximum of 49.5% by weight of the crystalline silicates and at least 0.5% by weight of the carbide nucleating agent with average particle sizes of <2 μm .

Inventors

• 👤 Detlef Dr. Dipl. Ing. Steinmann
• 👤 Alfred Dr. Dipl.-Chem. Lipp

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