[发明专利]取向性MAX相陶瓷及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使MAX相充分取向(织构，texture)、或充分取向的MAX相陶瓷及其制造方法。

背景技术

将作为三元化合物的M_n+1AX_n(其中，M为过渡金属，A为A族元素(多数情况下为IIIA族或IVA族，包括Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、P、As、S，且n＝1～3))化合物也称为MAX相，其具有六方晶系的晶体化的多层细微结构。M₂AX、M₃AX₂、M₄AX₃相晶体结构中，每第3、第4、第5层的分别是A族元素的层。含有这些MAX相的薄层状陶瓷显示出高强度、高杨氏模量、良好的电传导性和热传导性以及简单的机械加工性、优秀的耐损伤性及热冲击耐性这样的结合了金属与陶瓷的特征(参照专利文献1-5)。至今为止，发现了超过50种的M₂AX相、5种M₃AX₂相(Ti₃SiC₂、Ti₃AlC₂、Ti₃GeC₂、Ti₃SnC₂、Ta₃AlC₂)以及7种M₄AX₃相(Ta₄AlC₃、Ti₄AlN₃、Ti₄SiC₃、Ti₄GeC₃、Nb₄AlC₃、V₄AlC₃、Ti₄GaC₃)(非专利文献5、6)。而且，通过固溶体法还发现类似(Ti，Nb)₂AlC、Ti₃Si(Al)C₂、Ti₃Si(Ge)C₂、(V，Cr)₃AlC₂、(V，Cr)₄AlC₃及(V，Cr)₂GeC的多种新的MAX相(非专利文献6)。对于M₄AX₃相，发现沿着晶体结构中的[0001]方向存在2种原子层叠顺序。一种原子排列是ABABACBCBC，属于Ti₄AlN₃、Ti₄SiC₃、Ti₄GeC₃、α-Ta₄AlC₃、Nb₄AlC₃及V₄AlC₃的原子排列，另一种原子排列是ABABABABAB，仅属于β-Ta₄AlC₃的原子排列。原子排列的差异被认为是由晶体结构中的原子位置的多样性所引起的。

发现，通过对细微的Ti₃SiC₂进行流延成型(tape cast)和/或冷压，在氩气气氛中或Si丰富的气氛中进行无压烧结(pressureless sinter)，可以充分致密地得到基底面(basal plane)与表面平行的取向性的细微结构膜(非专利文献5)。而且，已知具有非对称单位晶胞(セル)的陶瓷晶体显示晶体磁各向异性。已有报告显示，通过在强磁场中成型，已经成功地控制并设计了Al₂O₃(六方晶系)、AlN(六方晶系)、Si₃N₄(六方晶系)及ZrO₂(单斜晶系)的取向组织(非专利文献1-4参照)。

发明内容

发明所要解决的课题

由于MAX相的晶体单位中的晶轴的c与a之比大，期待在强磁场中也能控制MAX相的粒子的取向性。因此，必须解决2个主要问题。第一个是准备各种粒子分散良好的具有流动性的浆料，即悬浊液，另一个是如何使用强磁场。进而，期待通过上述工艺得到极硬的、强韧的MAX相材料。