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2025-172219窒化珪素質焼結体、ベアリング用転動体、窒化珪素質素球、及びベアリング
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025172219
(43)【公開日】2025-11-20
(54)【発明の名称】窒化珪素質焼結体、ベアリング用転動体、窒化珪素質素球、及びベアリング
(51)【国際特許分類】
C04B 35/596 20060101AFI20251113BHJP
F16C 33/12 20060101ALI20251113BHJP
【ＦＩ】
C04B35/596
F16C33/12 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2025156576
(22)【出願日】2025-09-19
(62)【分割の表示】P 2024575004の分割
【原出願日】2024-02-01
(31)【優先権主張番号】P 2023014185
(32)【優先日】2023-02-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000000044
【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】313004414
【氏名又は名称】株式会社燃焼合成
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松尾 優作
(72)【発明者】
【氏名】宮坂 聡史
(72)【発明者】
【氏名】古川 智己
(72)【発明者】
【氏名】横山 悠太
(72)【発明者】
【氏名】高浪 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】小川 修平
(72)【発明者】
【氏名】田山 京子
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 孟
(72)【発明者】
【氏名】鏡 好晴
(72)【発明者】
【氏名】原田 和人
(57)【要約】
【課題】加工性が良好な窒化珪素質焼結体、窒化珪素質素球、及びベアリング用転動体、並びにこれを用いるベアリングを提供する。
【解決手段】Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２である、窒化珪素質焼結体。
【選択図】図２
【解決手段】Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２である、窒化珪素質焼結体。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２である、窒化珪素質焼結体。
【請求項2】
母相と粒界相とを有し、前記粒界相における前記金属Ｍの総含有率が、２．０～４０．０質量％である、請求項１に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項3】
前記母相における前記金属Ｍの総含有率が、２．０～１０質量％である、請求項２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項4】
前記金属ＭがＣａである、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項5】
固溶体状のＳｉＡｌＯＮである、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項6】
ラマン分光スペクトルにおいて、１７７～１９７ｃｍ－１におけるピーク強度の最小値に対する、１７０～１９０ｃｍ－１におけるピーク強度の最大値の比が、１．０～３．０である、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項7】
ラマン分光スペクトルにおいて、１８５～２１０ｃｍ－１にあるβ相に帰属するピークが、１８７～１９９ｃｍ－１の間に存在する、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項8】
熱伝導率が５～１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項9】
密度が、３．１０～３．２０ｇ／ｃｍ３である、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項10】
Ｘ線回折スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求める、（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００で表されるβ相の割合が、５～１００％である、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項11】
前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の明視野で観察したときに、長径が１０μｍ以上のポアが確認されない、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項12】
前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が２５μｍ以上のスノーフレークが確認されない、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項13】
前記窒化珪素質焼結体の断面において焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが確認されない、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項14】
耐摩耗性部材用である、請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項15】
請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体から構成され、直径の最大値と最小値との差が１００μｍ以下で、帯状の凸部高さが５０μｍ以下の球体である窒化珪素質素球。
【請求項16】
請求項１又は２に記載の窒化珪素質焼結体の鏡面加工物で構成される、ベアリング用転動体。
【請求項17】
請求項１６に記載のベアリング用転動体を備えるベアリング。
【請求項18】
電気自動車用である、請求項１７に記載のベアリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、窒化珪素質焼結体、ベアリング用転動体、窒化珪素質素球、及びベアリングに関する。
【背景技術】
【0002】
窒化珪素焼結体は、機械的強度及び耐摩耗性に優れるため、耐摩耗性部材、ガスタービン翼、エンジン部品などに用いられている。なかでも高い耐摩耗性が要求されるベアリング部材に用いる窒化珪素焼結体としては、例えば、原料としての窒化珪素にＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３等を焼結助剤として添加して焼成し、粒界相を生成させて、焼結体の緻密化及び高強度化を図っている。このように緻密な焼結体を得るには、Ｙ２Ｏ３などの希土類元素を含む焼結助剤を使用している。
【0003】
また、焼結助剤としてＡｌＮを添加して、ＳｉＡｌＯＮと呼ばれる窒化珪素の固溶体を形成させ耐摩耗性を高めることも行われている。しかしながら、ＡｌＮは耐水性が低いため、この方法では水ではなく有機溶媒を用いてスラリーを調製し造粒することから、コストが高くなり、ＳｉＡｌＯＮの生成量も少ない。
【0004】
そこで、燃焼合成法により合成されたβＳｉＡｌＯＮを原料として用い、これを焼結させることが提案されている。例えば、特許文献１には、燃焼合成法により合成されたβＳｉＡｌＯＮ粉末に焼結助剤として酸化アルミニウム及び酸化イットリウムを添加して一段焼結処理してなり、最大ポアサイズ、接触面積率、及び結晶粒子の平均粒径を特定の範囲とする窒化ケイ素質焼結体が開示されている。得られる窒化ケイ素質焼結体は、結晶粒径が小さくて破壊の基点となる欠陥が殆ど存在せず、一段の加熱処理で製造されると特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００９－１２９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、先行文献１に記載の窒化ケイ素質焼結体は、破壊靭性が低く、これは、βＳｉＡｌＯＮ粉末を用いるため液相焼結時にα相からβ相に転移するとき母相同士の絡み合い構造が少ないためと考えられる。
窒化珪素質焼結体は、電気自動車など適用分野が拡大しており、特にベアリング用転動体向けは、素球から精密球に加工する際の加工代の低減が求められている。そこで、本開示の一実施形態では、欠陥の少ない窒化珪素質焼結体、及びベアリング用転動体、並びにこれを用いるベアリングの提供を目的とする。本開示の他の一実施形態では、加工性が良好な窒化珪素質焼結体、窒化珪素質素球、及びベアリング用転動体、並びにこれを用いるベアリングの提供を目的とする。
窒化珪素質焼結体は、電気自動車など適用分野が拡大しており、特にベアリング用転動体向けは、素球から精密球に加工する際の加工代の低減が求められている。そこで、本開示の一実施形態では、欠陥の少ない窒化珪素質焼結体、及びベアリング用転動体、並びにこれを用いるベアリングの提供を目的とする。本開示の他の一実施形態では、加工性が良好な窒化珪素質焼結体、窒化珪素質素球、及びベアリング用転動体、並びにこれを用いるベアリングの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞ Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２である、窒化珪素質焼結体。
＜２＞ 母相と粒界相とを有し、前記粒界相における前記金属Ｍの総含有率が、２．０～４０．０質量％である、＜１＞に記載の窒化珪素質焼結体。
＜３＞ 前記母相における前記金属Ｍの総含有率が、２．０～１０質量％である、＜２＞に記載の窒化珪素質焼結体。
＜４＞ 前記金属ＭがＣａである、＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜５＞ 固溶体状のＳｉＡｌＯＮである、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜６＞ ラマン分光スペクトルにおいて、１７７～１９７ｃｍ－１におけるピーク強度の最小値に対する、１７０～１９０ｃｍ－１におけるピーク強度の最大値の比が、１～２.５である、＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜７＞ ラマン分光スペクトルにおいて、１８５～２１０ｃｍ－１にあるβ相に帰属するピークが、１８７～１９９ｃｍ－１の間に存在する、＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜８＞ 熱伝導率が５～１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜９＞ 密度が、３．１０～３．２０ｇ／ｃｍ３である、＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１０＞ Ｘ線回折スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求める、（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００で表されるβ相の割合が、５～１００％である、＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１１＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の明視野で観察したときに、長径が１０μｍ以上のポアが確認されない、＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１２＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が２５μｍ以上のスノーフレークが確認されない、＜１＞～＜１１＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１３＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面において焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが確認されない、＜１＞～＜１２＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１４＞ 耐摩耗性部材用である、＜１＞～＜１３＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１５＞ ＜１＞～＜１４＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体から構成され、直径の最大値と最小値との差が１００μｍ以下で、帯状の凸部高さが５０μｍ以下の球体である窒化珪素質素球。
＜１６＞ ＜１＞～＜１４＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体の鏡面加工物で構成される、ベアリング用転動体。
＜１７＞ ＜１６＞に記載のベアリング用転動体を備えるベアリング。
＜１８＞ 電気自動車用である、＜１７＞に記載のベアリング。
＜１＞ Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２である、窒化珪素質焼結体。
＜２＞ 母相と粒界相とを有し、前記粒界相における前記金属Ｍの総含有率が、２．０～４０．０質量％である、＜１＞に記載の窒化珪素質焼結体。
＜３＞ 前記母相における前記金属Ｍの総含有率が、２．０～１０質量％である、＜２＞に記載の窒化珪素質焼結体。
＜４＞ 前記金属ＭがＣａである、＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜５＞ 固溶体状のＳｉＡｌＯＮである、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜６＞ ラマン分光スペクトルにおいて、１７７～１９７ｃｍ－１におけるピーク強度の最小値に対する、１７０～１９０ｃｍ－１におけるピーク強度の最大値の比が、１～２.５である、＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜７＞ ラマン分光スペクトルにおいて、１８５～２１０ｃｍ－１にあるβ相に帰属するピークが、１８７～１９９ｃｍ－１の間に存在する、＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜８＞ 熱伝導率が５～１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜９＞ 密度が、３．１０～３．２０ｇ／ｃｍ３である、＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１０＞ Ｘ線回折スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求める、（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００で表されるβ相の割合が、５～１００％である、＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１１＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の明視野で観察したときに、長径が１０μｍ以上のポアが確認されない、＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１２＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が２５μｍ以上のスノーフレークが確認されない、＜１＞～＜１１＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１３＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面において焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが確認されない、＜１＞～＜１２＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１４＞ 耐摩耗性部材用である、＜１＞～＜１３＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体。
＜１５＞ ＜１＞～＜１４＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体から構成され、直径の最大値と最小値との差が１００μｍ以下で、帯状の凸部高さが５０μｍ以下の球体である窒化珪素質素球。
＜１６＞ ＜１＞～＜１４＞のいずれか１つに記載の窒化珪素質焼結体の鏡面加工物で構成される、ベアリング用転動体。
＜１７＞ ＜１６＞に記載のベアリング用転動体を備えるベアリング。
＜１８＞ 電気自動車用である、＜１７＞に記載のベアリング。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一実施形態によれば、欠陥の少ない窒化珪素質焼結体、窒化珪素質素球、及びベアリング用転動体、並びにこれを用いるベアリングが提供される。本開示の他の一実施形態によれば、加工性が良好な窒化珪素質焼結体、窒化珪素質素球、及びベアリング用転動体、並びにこれを用いるベアリングが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】原料組成物を球状に金型成形した場合の、凸部を有する成形物の概略図である。
【図2】（Ａ）は例２の球体の窒化珪素質焼結体断面、（Ｂ）は例６の球体の窒化珪素質焼結体断面であり、それぞれ鏡面加工してから球体の表面近傍の断面を１０倍の光学顕微鏡で観察した像（暗視野）である。
【図3】（Ａ）は例２の窒化珪素質焼結体の断面、（Ｂ）は例６の窒化珪素質焼結体の断面であり、それぞれ鏡面加工してから２５０００倍の走査型電子顕微鏡で観察した像である。
【図4】例２の窒化珪素質焼結体のＸＲＤ測定スペクトルである。
【図5】（Ａ）は例２、（Ｂ）は例６の窒化珪素質焼結体のラマン分光スペクトルである。
【図6】例６、例１１、例１５、例１８、及び例２６の窒化珪素質焼結体のラマン分光スペクトルである。
【図7】カロテストを説明する図である。
【図8】スラスト転動試験装置の概略図である。
【図9】スラスト転動試験後の例１５及び例２８の窒化珪素質焼結体の表面をレーザー顕微鏡で観察した像である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示に係る実施形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
本開示において数値範囲を示す「～」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。特段の定めがない限り、以下本開示において「～」は、同様の意味で使用される。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において図面を参照して実施形態を説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本開示において数値範囲を示す「～」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。特段の定めがない限り、以下本開示において「～」は、同様の意味で使用される。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において図面を参照して実施形態を説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
【0011】
本開示においてビッカース硬度は、ビッカース硬度計を用いてＪＩＳ Ｒ１６１０：２００３に準拠して測定する。
本開示において破壊靭性は、ＪＩＳ Ｒ １６０７：１９９５に規定される圧子圧入法（ＩＦ法）により測定して、新原らの式で算出する。
本開示においてヤング率は、ＪＩＳ Ｒ１６０２：１９９５に準拠して静的撓み法により測定する。
本開示において密度はアルキメデス法で測定する。
本開示において破壊靭性は、ＪＩＳ Ｒ １６０７：１９９５に規定される圧子圧入法（ＩＦ法）により測定して、新原らの式で算出する。
本開示においてヤング率は、ＪＩＳ Ｒ１６０２：１９９５に準拠して静的撓み法により測定する。
本開示において密度はアルキメデス法で測定する。
【0012】
本開示において圧砕強度は、テンシロン試験機を用いてＪＩＳ Ｂ１５０１：２００９に基づく方法で測定する。圧砕強度の値は、１０個の試料を測定したときの平均値とする。圧砕強度のワイブル係数は、１０個の試料を測定したときの値とする。
本開示において熱膨張係数は、ＪＩＳ Ｒ１６１８：２００２に準拠して、熱機械分析（ＴＭＡ）測定機にて測定する。
本開示において３点曲げ強度は、３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍの試験片を作製し、スパン（支点間距離）３０ｍｍ、荷重の印加速度０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定する。３点曲げ強度の値は、１０個の試験片を測定したときの平均値とする。３点曲げ強度のワイブル係数は、１０個の試験片を測定したときの値とする。
本開示において熱膨張係数は、ＪＩＳ Ｒ１６１８：２００２に準拠して、熱機械分析（ＴＭＡ）測定機にて測定する。
本開示において３点曲げ強度は、３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍの試験片を作製し、スパン（支点間距離）３０ｍｍ、荷重の印加速度０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定する。３点曲げ強度の値は、１０個の試験片を測定したときの平均値とする。３点曲げ強度のワイブル係数は、１０個の試験片を測定したときの値とする。
【0013】
本開示においてＸ線回折（ＸＲＤ）法による測定は、Ｘ線回折装置（例えば、株式会社リガク製「Ｓｍａｒｔ ｌａｂ」、検出器「Ｄ／ｔｅＸＵｌｔｒａ」、Ｘ線解析ソフトウェア「ＰＤＸＬ２」）を用いて、下記の条件で行う。
出力：４５ｋＶ－２００ｍＡ、走査範囲：１０°－６０°、光学系：集中法、入射ソーラースリット：５°、長手制限スリット：１０ｍｍ、受光スリット１：８ｍｍ、受光スリット２：１３ｍｍ、受光平行スリット：５．０°、アッテネータ開放、走査速度：５°／ｍｉｎ、ステップ幅：０．００５°
出力：４５ｋＶ－２００ｍＡ、走査範囲：１０°－６０°、光学系：集中法、入射ソーラースリット：５°、長手制限スリット：１０ｍｍ、受光スリット１：８ｍｍ、受光スリット２：１３ｍｍ、受光平行スリット：５．０°、アッテネータ開放、走査速度：５°／ｍｉｎ、ステップ幅：０．００５°
【0014】
本開示において窒化珪素質焼結体の元素分析は、電子線プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）装置（例えば、日本電子株式会社製「ＪＸＡ－８５００Ｆ」及び標準試料）を用いて、下記条件にて実施する。測定試料は、表面にカーボンコート（３０ｎｍ、１０フラッシュ）後、分析に供する。
加速電圧：１５ｋｅＶ、プローブ電流：３０ｎＡ、ビーム径：３０μｍ、
加速電圧：１５ｋｅＶ、プローブ電流：３０ｎＡ、ビーム径：３０μｍ、
【0015】
本開示において窒化珪素質焼結体の粒界相におけるＭｇ、Ｃａ及びＹの含有率は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）により、ＥＤＳアナライザー（例えば、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、Ｎｏｒａｎ ｓｙｓｔｅｍ ６、検出器：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製Ｕｌｔｒａｄｒｙ）を用いて、下記条件にて求める。
ライン分析太さ：１、ポイント数：１００、ポイント取得間隔５０ｎｍ、とし、取得したネットカウントは前後１点を含む３点で移動平均に換算する。換算データの最大値が１、最小値が０となるように規格化し、ＳｉとＯの交差する点を相の境界と定義して、境界より粒界相側に１５０ｎｍ内部の５点について測定し、得られた値の平均値を求める。
本開示において窒化珪素質焼結体の母相におけるＭｇ、Ｃａ及びＹの含有率は、粒界相におけるＭｇ、Ｃａ及びＹの含有率と同様の方法で求め、但し、境界より母相側に１５０ｎｍ内部の点で得られた値の平均値を求める。
ライン分析太さ：１、ポイント数：１００、ポイント取得間隔５０ｎｍ、とし、取得したネットカウントは前後１点を含む３点で移動平均に換算する。換算データの最大値が１、最小値が０となるように規格化し、ＳｉとＯの交差する点を相の境界と定義して、境界より粒界相側に１５０ｎｍ内部の５点について測定し、得られた値の平均値を求める。
本開示において窒化珪素質焼結体の母相におけるＭｇ、Ｃａ及びＹの含有率は、粒界相におけるＭｇ、Ｃａ及びＹの含有率と同様の方法で求め、但し、境界より母相側に１５０ｎｍ内部の点で得られた値の平均値を求める。
【0016】
本開示において窒化珪素質焼結体中の窒素量及び酸素量は、不活性ガス融解－赤外吸収法に準ずる酸素分析計により測定する。
【0017】
本開示においてポアの長径は、光学顕微鏡の明視野（ＢＦ）で観察し計測して求める。具体的には、窒化珪素質焼結体の断面を鏡面加工し、鏡面加工した断面の表層から２ｍｍ以上内部における単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について、明視野（ＢＦ）で１０～２０倍に拡大して欠陥部分の位置を確認し、その欠陥部分を１００～２００倍に拡大してポアの長径を測定する。１つのポアにおいて、最も長くなる径を長径として測定する。ポアと気孔は同義であり、深さを伴う欠陥として確認される。
上記の拡大、観察及び測定の操作を繰り返し、単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域において長径が１０μｍ以上のポアがあるかを確認する。大きさが５ｍｍ×５ｍｍに満たない試料の場合は、合計で単位面積５ｍｍ×５ｍｍとなるよう複数個の試料を観察する。
上記の拡大、観察及び測定の操作を繰り返し、単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域において長径が１０μｍ以上のポアがあるかを確認する。大きさが５ｍｍ×５ｍｍに満たない試料の場合は、合計で単位面積５ｍｍ×５ｍｍとなるよう複数個の試料を観察する。
【0018】
本開示においてスノーフレークの長径は、光学顕微鏡の暗視野（ＤＦ）で観察し計測して求める。具体的には、焼結体の断面を鏡面加工し、鏡面加工した断面の任意の単位面積５×５ｍｍの領域について、暗視野（ＤＦ）で１０～２０倍に拡大して欠陥部分の位置を確認し、その欠陥部分を１００～２００倍に拡大してスノーフレークの長径を測定する。１つのスノーフレークにおいて、最も長くなる径を長径として測定する。
上記の拡大、観察及び測定の操作を繰り返し、単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域において長径が５０μｍ以上又は２５μｍ以上のスノーフレークがあるかを確認する。大きさが５ｍｍ×５ｍｍに満たない試料の場合は、合計で単位面積５ｍｍ×５ｍｍとなるよう複数個の試料を観察する。
なお、「スノーフレーク」とは白斑状の欠陥であり、例えば、図２（Ａ）（Ｂ）のように光学顕微鏡の暗視野（ＤＦ）画像で確認できる。図２の（Ｂ）に示される窒化珪素質焼結体では、スノーフレークは外周付近に不定形の白斑として現れている。スノーフレークは、窒化珪素質焼結体の断面を鏡面加工したサンプルの任意の箇所、及び焼結体の外周部に相当する外表面から内側に２５０μｍ以内の表層領域において観察する。
上記の拡大、観察及び測定の操作を繰り返し、単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域において長径が５０μｍ以上又は２５μｍ以上のスノーフレークがあるかを確認する。大きさが５ｍｍ×５ｍｍに満たない試料の場合は、合計で単位面積５ｍｍ×５ｍｍとなるよう複数個の試料を観察する。
なお、「スノーフレーク」とは白斑状の欠陥であり、例えば、図２（Ａ）（Ｂ）のように光学顕微鏡の暗視野（ＤＦ）画像で確認できる。図２の（Ｂ）に示される窒化珪素質焼結体では、スノーフレークは外周付近に不定形の白斑として現れている。スノーフレークは、窒化珪素質焼結体の断面を鏡面加工したサンプルの任意の箇所、及び焼結体の外周部に相当する外表面から内側に２５０μｍ以内の表層領域において観察する。
【0019】
本開示においてラマン分光スペクトルは、ラマン分光装置（例えば、堀場製作所社製ＬａｂＲＡＭ ＨＲ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を用いて、下記の条件で行う。
測定条件：露光時間１秒、積算１０回、減光フィルター１００％（パワー３０ｍＷ）、共焦点ホール１５μｍ、レーザー波長：５３２ｎｍ、回折格子刻線数１２００、対物レンズ１００倍（ＮＡ＝０．６）
測定条件：露光時間１秒、積算１０回、減光フィルター１００％（パワー３０ｍＷ）、共焦点ホール１５μｍ、レーザー波長：５３２ｎｍ、回折格子刻線数１２００、対物レンズ１００倍（ＮＡ＝０．６）
【0020】
研削レートは、１５ｍｍ角－５ｍｍ厚さに加工した試料について、＃２００ダイヤモンドメタル砥石を１．５５ｋｇ／ｃｍ２の一定圧で押し込んで測定する。
【0021】
算術平均表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠して測定し、表面粗さ測定装置（例えば、サーフコム測定機）を用いて、走査速度１ｍｍ／ｓ、走査距離３ｍｍにて測定する。
【0022】
体積抵抗率は、φ２０ｍｍ、厚み２ｍｍで加工して、ＪＩＳ Ｃ２１４１：１９９２に準拠して直流３端子法にて測定する。
【0023】
比熱容量は、ＤＳＣ（示差走査熱量法）により測定する。サンプルは、φ６ｍｍ×t ０．７５ｍｍを使用する。
熱拡散率は、レーザーフラッシュ法により測定する。サンプルは、φ１０ｍｍ×ｔ２．０ｍｍを使用する。
熱伝導率λは、上記した比熱容量Ｃｐ、密度ρ、及び熱拡散率αから式：λ＝Ｃｐ×ρ×αにより求める。
熱拡散率は、レーザーフラッシュ法により測定する。サンプルは、φ１０ｍｍ×ｔ２．０ｍｍを使用する。
熱伝導率λは、上記した比熱容量Ｃｐ、密度ρ、及び熱拡散率αから式：λ＝Ｃｐ×ρ×αにより求める。
【0024】
研磨レートは、図７に概略を示すカロテストにて測定する研磨痕深さを指標とする。研磨痕が深いほど、研磨レートが速いことになる。カロテストとしては、例えば、アントンパール社製のカロテストが用いられる。
窒化珪素質焼結体を切り出し、評価面を鏡面加工した厚さ２ｍｍのサンプル１０を定盤２０に貼り付け、直径３０ｍｍの鋼球３０（精密ボール、例えば、ツバキナカシマ社製、ＳＵＪ２球（ＪＩＳ等級Ｇ６０））をサンプルに当てて下記スラリーを滴下しながら下記条件にて回転軸４０上で回転させ、サンプル１０に形成された窪み（研磨痕）の深さをレーザー顕微鏡によって測定する。３回測定を行い、その平均値を求める。
・ステージ角度：２５°
・回転数：１０００ｒｐｍ
・加工時間：６０ｓｅｃ
・スラリー：０．２μｍダイヤ砥粒
・スラリー量：初回３滴、以降１０秒ごとに１滴
窒化珪素質焼結体を切り出し、評価面を鏡面加工した厚さ２ｍｍのサンプル１０を定盤２０に貼り付け、直径３０ｍｍの鋼球３０（精密ボール、例えば、ツバキナカシマ社製、ＳＵＪ２球（ＪＩＳ等級Ｇ６０））をサンプルに当てて下記スラリーを滴下しながら下記条件にて回転軸４０上で回転させ、サンプル１０に形成された窪み（研磨痕）の深さをレーザー顕微鏡によって測定する。３回測定を行い、その平均値を求める。
・ステージ角度：２５°
・回転数：１０００ｒｐｍ
・加工時間：６０ｓｅｃ
・スラリー：０．２μｍダイヤ砥粒
・スラリー量：初回３滴、以降１０秒ごとに１滴
【0025】
スラスト転動試験を用いた疲労試験は、下記条件にて行う。
試験機：スラスト転動疲労試験機（例えば、富士試験機製作所製）、図８にスラスト転動試験装置の概略図を示す。
最大ヘルツ圧：５．２ＧＰａ
主軸回転数：１２００ｒｐｍ
球形・個数：φ３／８インチ、６個
環境：油潤滑（例えば、ＪＸ日鉱日赤 クリセフオイルＦ８）
試験片：ＳＵＪ２製平板
停止条件：１０８回転到達したとき、又は剥離発生による振動が増加したとき、但し、目視にて転動体に剥離が発生していなければ、ＳＵＪ２製平板を交換して、試験を継続する。
スラスト転動試験では、停止したときの回転数を測定する。
試験機：スラスト転動疲労試験機（例えば、富士試験機製作所製）、図８にスラスト転動試験装置の概略図を示す。
最大ヘルツ圧：５．２ＧＰａ
主軸回転数：１２００ｒｐｍ
球形・個数：φ３／８インチ、６個
環境：油潤滑（例えば、ＪＸ日鉱日赤 クリセフオイルＦ８）
試験片：ＳＵＪ２製平板
停止条件：１０８回転到達したとき、又は剥離発生による振動が増加したとき、但し、目視にて転動体に剥離が発生していなければ、ＳＵＪ２製平板を交換して、試験を継続する。
スラスト転動試験では、停止したときの回転数を測定する。
【0026】
＜窒化珪素質焼結体＞
本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、Ａｌを３．０質量％以上、Ｏを３．０質量％以上含み、Ｘ線回析スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求める、（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００で表されるβ相の割合が、５～１００％である。上記構成を有する第１の窒化珪素質焼結体は、焼成による表面変質層が少ない。
本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、Ａｌを３．０質量％以上、Ｏを３．０質量％以上含み、Ｘ線回析スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求める、（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００で表されるβ相の割合が、５～１００％である。上記構成を有する第１の窒化珪素質焼結体は、焼成による表面変質層が少ない。
【0027】
窒化珪素質焼結体の焼結組成としては、一般に、窒化珪素－酸化アルミニウム系、窒化珪素－希土類酸化物－酸化アルミニウム－酸化チタニウム系等が知られている。焼結体を緻密化して高強度化するために、希土類酸化物等の焼結助剤が用いられている。焼結助剤は、焼結の際にＳｉ－希土類元素－Ａｌ－Ｏ－Ｎ等からなる粒界相を生成させる。
【0028】
しかしながら焼結助剤を用いると、焼結の際に焼結助剤に含まれる酸素の一部が蒸発し、ガスが発生する。ガスが窒化珪素質焼結体中に残存すると、スノーフレークと呼ばれる白斑状の欠陥が生じる。スノーフレークはガスに起因する領域であるため、周囲よりも密度が疎となっている。
【0029】
これに対して、本開示の第１の窒化珪素質焼結体は上記構成であることでスノーフレークが発生しにくい。
【0030】
なお、スノーフレーク、欠陥等の欠陥を有する窒化珪素質焼結体は、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理により欠陥を埋める作業を要し製造コストが高くなる。また、このような欠陥は窒化珪素質焼結体の表層付近に発生しやすいため、表層付近の研削作業を要し製造コストが高くなる。
【0031】
本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、下記＜１＞の構成を有し、さらに下記＜２＞～＜１２＞の構成を有することが好ましい。
＜１＞ Ａｌを３．０質量％以上、Ｏを３．０質量％以上含み、Ｘ線回折スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求める、（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００で表されるβ相の割合が、５～１００％である、窒化珪素質焼結体。
＜２＞ Ｍｇ、Ｃａ及びＹの少なくとも１つを１質量％以上含む、＜１＞に記載の窒化珪素質焼結体。
＜３＞ Ｃａを１質量％以上含む、＜１＞又は＜２＞に記載の窒化珪素質焼結体。
＜４＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕
微鏡により１０～２００倍の明視野で観察したときに、長径が３０μｍ以上の欠陥が確認されない、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜５＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが確認されない、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜６＞ 前記窒化珪素質焼結体の焼結体断面において焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが存在しない＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜７＞ 前記窒化珪素質焼結体の焼結体断面において焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークを有する焼成変質層が存在しない＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜８＞ 破壊靭性値が５．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜９＞ ヤング率が２７０ＧＰａ以上である、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜１０＞ 固溶体状のＳｉＡｌＯＮである、＜１＞～＜９＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜１１＞ 直径１０ｍｍの球形状の前記窒化珪素質焼結体の圧砕強度が１５ｋＮ以上であり、前記圧砕強度のワイブル係数が７以上である、＜１＞～＜１０＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜１２＞ ラマン分光スペクトルにおいて、１７７±２ｃｍ－１、１９２±５ｃｍ－１、及び２１９±３ｃｍ－１にβ相に相当するピークが存在する、＜１＞～＜１１＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜１＞ Ａｌを３．０質量％以上、Ｏを３．０質量％以上含み、Ｘ線回折スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求める、（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００で表されるβ相の割合が、５～１００％である、窒化珪素質焼結体。
＜２＞ Ｍｇ、Ｃａ及びＹの少なくとも１つを１質量％以上含む、＜１＞に記載の窒化珪素質焼結体。
＜３＞ Ｃａを１質量％以上含む、＜１＞又は＜２＞に記載の窒化珪素質焼結体。
＜４＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕
微鏡により１０～２００倍の明視野で観察したときに、長径が３０μｍ以上の欠陥が確認されない、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜５＞ 前記窒化珪素質焼結体の断面の単位面積５ｍｍ×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが確認されない、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜６＞ 前記窒化珪素質焼結体の焼結体断面において焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが存在しない＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜７＞ 前記窒化珪素質焼結体の焼結体断面において焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が５０μｍ以上のスノーフレークを有する焼成変質層が存在しない＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜８＞ 破壊靭性値が５．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜９＞ ヤング率が２７０ＧＰａ以上である、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜１０＞ 固溶体状のＳｉＡｌＯＮである、＜１＞～＜９＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜１１＞ 直径１０ｍｍの球形状の前記窒化珪素質焼結体の圧砕強度が１５ｋＮ以上であり、前記圧砕強度のワイブル係数が７以上である、＜１＞～＜１０＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
＜１２＞ ラマン分光スペクトルにおいて、１７７±２ｃｍ－１、１９２±５ｃｍ－１、及び２１９±３ｃｍ－１にβ相に相当するピークが存在する、＜１＞～＜１１＞のいずれか１項に記載の窒化珪素質焼結体。
【0032】
第１の窒化珪素質焼結体は、Ａｌを３．０質量％以上含む。第１の窒化珪素質焼結体におけるＡｌの含有率は、３．５質量％以上が好ましく、４．０質量％以上が好ましく、４．５質量％以上が好ましく、５．０質量％以上が好ましく、５．５質量％以上が好ましく、６．０質量％が好ましい。
破壊靭性の向上の観点から、第１の窒化珪素質焼結体におけるＡｌの含有率は、１５質量％以下が好ましく、１４質量％以下が好ましく、１２質量％以下が好ましく、１１質量％以下が好ましく、１０質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、８．５質量％以下が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．５質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましい。
破壊靭性の向上の観点から、第１の窒化珪素質焼結体におけるＡｌの含有率は、１５質量％以下が好ましく、１４質量％以下が好ましく、１２質量％以下が好ましく、１１質量％以下が好ましく、１０質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、８．５質量％以下が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．５質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましい。
【0033】
第１の窒化珪素質焼結体は、Ｏを３．０質量％以上含む。第１の窒化珪素質焼結体におけるＯの含有率は、３．５質量％以上が好ましく、４．０質量％以上が好ましく、４．５質量％以上が好ましく、５.０質量％以上が好ましく、５．５質量％以上が好ましく、６．０質量％が好ましい。
破壊靭性の向上の観点から、第１の窒化珪素質焼結体におけるＯの含有率は、１５質量％以下が好ましく、１４質量％以下が好ましく、１２質量％以下が好ましく、１１質量％以下が好ましく、１０質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、８．５質量％以下が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．５質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましい。
破壊靭性の向上の観点から、第１の窒化珪素質焼結体におけるＯの含有率は、１５質量％以下が好ましく、１４質量％以下が好ましく、１２質量％以下が好ましく、１１質量％以下が好ましく、１０質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、８．５質量％以下が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．５質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましい。
【0034】
第１の窒化珪素質焼結体におけるＳｉの含有率は、３０質量％以上が好ましく、４０質量％以上が好ましく、４２質量％以上が好ましく、４３質量％以上が好ましく、４４質量％以上が好ましく、４５以上が好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体におけるＳｉの含有率は、６０質量％以下が好ましく、５８質量％以下が好ましく、５６質量％以下が好ましく、５４質量％以下が好ましく、５２質量％以下が好ましく、５０質量％以下が好ましく、４９質量％以下が好ましく、４８質量％以下が好ましく、４７質量％以下が好ましく、４６質量％以下が好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体におけるＳｉの含有率は、６０質量％以下が好ましく、５８質量％以下が好ましく、５６質量％以下が好ましく、５４質量％以下が好ましく、５２質量％以下が好ましく、５０質量％以下が好ましく、４９質量％以下が好ましく、４８質量％以下が好ましく、４７質量％以下が好ましく、４６質量％以下が好ましい。
【0035】
第１の窒化珪素質焼結体におけるＮの含有率は、２５質量％以上が好ましく、２７質量％以上が好ましく、２９質量％以上が好ましく、３１質量％以上が好ましく、３３質量％以上が好ましく、３４質量％が好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体におけるＮの含有率は、４５質量％以下が好ましく、４３質量％以下が好ましく、４２質量％以下が好ましく、４１質量％以下が好ましく、質量４０％以下が好ましく、３９質量％以下が好ましく、３８質量％以下が好ましく、３７質量％以下が好ましく、３６質量％以下が好ましく、３５質量％以下が好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体におけるＮの含有率は、４５質量％以下が好ましく、４３質量％以下が好ましく、４２質量％以下が好ましく、４１質量％以下が好ましく、質量４０％以下が好ましく、３９質量％以下が好ましく、３８質量％以下が好ましく、３７質量％以下が好ましく、３６質量％以下が好ましく、３５質量％以下が好ましい。
【0036】
第１の窒化珪素質焼結体は、Ｘ線回折スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求めるα相とβ相との総量に対するβ相の割合が、５～１００％である。
以下、上記におけるα相とβ相との総量に対するβ相の割合：β相／（α相＋β相）×１００をβ率（％）ともいう。また、α相とβ相との総量に対するα相の割合：α相／（α相＋β相）×１００をα率（％）ともいう。
以下、上記におけるα相とβ相との総量に対するβ相の割合：β相／（α相＋β相）×１００をβ率（％）ともいう。また、α相とβ相との総量に対するα相の割合：α相／（α相＋β相）×１００をα率（％）ともいう。
【0037】
本開示では、Ｘ線回折スペクトルにおいてα相を表す主要ピークとして、α相（２１０）及びα相（２０１）に相当するピークを用い、β相を表す主要ピークとして、β相（１０１）及びβ相（１２０）に相当するピークを用いる。Ｘ線回折スペクトルにおいてα相（２１０）に相当するピークは２θ＝３０．５～３２°に現れ、α相（２０１）に相当するピークは２θ＝３５～３６°に現れ、β相（１０１）に相当するピークは２θ＝３３～３４°に現れ、β相（１２０）に相当するピークは２θ＝３６～３７°に現れる。
【0038】
本開示において、β率は下記式から求める。
β率＝（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００
上記式において、α（２０１）は、２θ＝３０．５～３２°の範囲でのピーク高さの最大値であり、α２１０）は２θ＝３５～３６°の範囲でのピーク高さの最大値であり、β（１０１）は２θ＝３３～３４°の範囲でのピーク高さの最大値であり、β（１２０）は２θ＝３６～３７°の範囲でのピーク高さの最大値である。２θ＝３２～３５°の平均値をベースラインとする。
β率＝（β（１０１）＋β（１２０））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００
上記式において、α（２０１）は、２θ＝３０．５～３２°の範囲でのピーク高さの最大値であり、α２１０）は２θ＝３５～３６°の範囲でのピーク高さの最大値であり、β（１０１）は２θ＝３３～３４°の範囲でのピーク高さの最大値であり、β（１２０）は２θ＝３６～３７°の範囲でのピーク高さの最大値である。２θ＝３２～３５°の平均値をベースラインとする。
【0039】
第１の窒化珪素質焼結体のβ率は５％以上であり、１０％以上が好ましく、２０％以上が好ましく、３０％以上が好ましく、４０％以上が好ましく、５０％以上が好ましく、６０％以上が好ましい。また、β率は１００％以下であり、９５％以下が好ましく、９０％以下が好ましく、８５％以下が好ましく、８０％以下が好ましく、７５％以下が好ましく、７０％以下が好ましい。
【0040】
第１の窒化珪素質焼結体は、Ｍｇ、Ｃａ及びＹの少なくとも１つを１質量％以上含むことが好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体はＭｇを含んでいても、含んでいなくてもよい。第１の窒化珪素質焼結体がＭｇを含む場合、第１の窒化珪素質焼結体におけるＭｇの含有率は、０．１質量％が好ましく、０．５質量％以上が好ましく、１．０質量％以上が好ましく、１．５質量％以上が好ましく、２．０質量％以上が好ましく、２．５質量％以上が好ましい。また、第１の窒化珪素質焼結体におけるＭｇの含有率は、６．０質量％以下が好ましく、５．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下が好ましく、３．０質量％以下が好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体はＣａを含んでいても、含んでいなくてもよいが、粒界焼結を促進させる観点からＣａを含むことが好ましい。第１の窒化珪素質焼結体がＣａを含む場合、第１の窒化珪素質焼結体におけるＣａの含有率は、１．０質量％以上が好ましく、１．５質量％以上がより好ましく、２．０質量％以上がさらに好ましく、２．５質量％以上が好ましい。また、第１の窒化珪素質焼結体におけるＣａの含有率は、強度の観点から、１０質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましく、６．０質量％以下が好ましく、５．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下が好ましく、３．０質量％以下が好ましい。本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、Ｃａを１．０質量％以上含むことが好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体はＹを含んでいても、含んでいなくてもよい。第１の窒化珪素質焼結体がＹを含む場合、第１の窒化珪素質焼結体におけるＹの含有率は、１．０質量％以上であってもよく、１．５質量％以上であってもよく、２．０質量％以上であってもよく、２．５質量％以上であってもよい。また、第１の窒化珪素質焼結体におけるＹの含有率は、１０質量％以下であってもよく、９．０質量％以下であってもよく、８．０質量％以下であってもよく、７．０質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく５．０質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよく、３．０質量％以下であってもよい。
第１の窒化珪素質焼結体はＭｇを含んでいても、含んでいなくてもよい。第１の窒化珪素質焼結体がＭｇを含む場合、第１の窒化珪素質焼結体におけるＭｇの含有率は、０．１質量％が好ましく、０．５質量％以上が好ましく、１．０質量％以上が好ましく、１．５質量％以上が好ましく、２．０質量％以上が好ましく、２．５質量％以上が好ましい。また、第１の窒化珪素質焼結体におけるＭｇの含有率は、６．０質量％以下が好ましく、５．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下が好ましく、３．０質量％以下が好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体はＣａを含んでいても、含んでいなくてもよいが、粒界焼結を促進させる観点からＣａを含むことが好ましい。第１の窒化珪素質焼結体がＣａを含む場合、第１の窒化珪素質焼結体におけるＣａの含有率は、１．０質量％以上が好ましく、１．５質量％以上がより好ましく、２．０質量％以上がさらに好ましく、２．５質量％以上が好ましい。また、第１の窒化珪素質焼結体におけるＣａの含有率は、強度の観点から、１０質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましく、６．０質量％以下が好ましく、５．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下が好ましく、３．０質量％以下が好ましい。本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、Ｃａを１．０質量％以上含むことが好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体はＹを含んでいても、含んでいなくてもよい。第１の窒化珪素質焼結体がＹを含む場合、第１の窒化珪素質焼結体におけるＹの含有率は、１．０質量％以上であってもよく、１．５質量％以上であってもよく、２．０質量％以上であってもよく、２．５質量％以上であってもよい。また、第１の窒化珪素質焼結体におけるＹの含有率は、１０質量％以下であってもよく、９．０質量％以下であってもよく、８．０質量％以下であってもよく、７．０質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく５．０質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよく、３．０質量％以下であってもよい。
【0041】
第１の窒化珪素質焼結体は、Ｍｇ、Ｃａ及びＹの総量が、１．０質量％以上が好ましく、１．５質量％以上であってもよく、２．０質量％以上であってもよく、２．５質量％以上であってもよく、３．０質量％以上であってもよい。また、Ｍｇ、Ｃａ及びＹの総量が、１０質量％以下であってもよく、９．０質量％以下であってもよく、８．０質量％以下であってもよく、７．０質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく、５．０質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよく３．５質量％以下であってもよい。
【0042】
第１の窒化珪素質焼結体は、酸窒化物のＳｉＡｌＯＮがより好ましい。ＳｉＡｌＯＮは、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）のＮにＯが部分置換し、ＳｉにＡｌが部分置換した構造とされている。ＳｉＡｌＯＮにはα相を呈するαＳｉＡｌＯＮとβ相を呈するβＳｉＡｌＯＮとが存在する。αＳｉＡｌＯＮは、結晶格子内部に金属原子Ｍ（Ｍ＝Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ等）が入った構造となるとされている。βＳｉＡｌＯＮは、結晶格子内部に金属原子Ｍが存在しない。
【0043】
本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、ラマン分光スペクトルにおいて、１７７±２ｃｍ－１（１７７ｃｍ－１付近ともいう）、１９２±５ｃｍ－１（１９２ｃｍ－１付近ともいう）、２１９±３ｃｍ－１（２１９ｃｍ－１付近ともいう）にβ相に相当するピークが存在することが好ましく、１７７ｃｍ－１付近及び１９２ｃｍ－１付近のピークはブロードであることが好ましい。
図５（Ａ）に、本開示の第１の窒化珪素質焼結体の一例のラマンスペクトル（後述の実施例で説明する例２）を示す。図５（Ｂ）に、従来の窒化珪素焼結体（後述の実施例で説明する例６）の一例のラマンスペクトルを示す。
図５（Ａ）に示すように、本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、１７７ｃｍ－１付近、１９２ｃｍ－１付近、２１９ｃｍ－１付近にピークを有する。これらのピークは窒化珪素質焼結体のβ相に対応する。図５（Ａ）に示すラマンスペクトルでは、１７７ｃｍ－１付近及び１９２ｃｍ－１付近のピークはブロードであり、第１の窒化珪素質焼結体が固溶体状であることを示している。これは、ＡｌとО（酸素）が多く固溶して結晶性が低いことが示唆される。
これに対し、図５（Ｂ）に示すように、従来の窒化珪素焼結体は、１８０ｃｍ－１、２００ｃｍ－１、２２３ｃｍ－１にβ相に相当するシャープなピークが存在する。図５（Ｂ）に示すラマンスペクトルでは、これらのピークがシャープであることから、窒化珪素質焼結体が固溶体状ではないことを示している。
図５（Ａ）に、本開示の第１の窒化珪素質焼結体の一例のラマンスペクトル（後述の実施例で説明する例２）を示す。図５（Ｂ）に、従来の窒化珪素焼結体（後述の実施例で説明する例６）の一例のラマンスペクトルを示す。
図５（Ａ）に示すように、本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、１７７ｃｍ－１付近、１９２ｃｍ－１付近、２１９ｃｍ－１付近にピークを有する。これらのピークは窒化珪素質焼結体のβ相に対応する。図５（Ａ）に示すラマンスペクトルでは、１７７ｃｍ－１付近及び１９２ｃｍ－１付近のピークはブロードであり、第１の窒化珪素質焼結体が固溶体状であることを示している。これは、ＡｌとО（酸素）が多く固溶して結晶性が低いことが示唆される。
これに対し、図５（Ｂ）に示すように、従来の窒化珪素焼結体は、１８０ｃｍ－１、２００ｃｍ－１、２２３ｃｍ－１にβ相に相当するシャープなピークが存在する。図５（Ｂ）に示すラマンスペクトルでは、これらのピークがシャープであることから、窒化珪素質焼結体が固溶体状ではないことを示している。
【0044】
ラマン分光スペクトルにおける１７７ｃｍ－１付近及び１９２ｃｍ－１付近のピークがブロードであるかは、１７７～１９７ｃｍ－１におけるピーク強度の最小値に対する、１７０～１９０ｃｍ－１におけるピーク強度の最大値の比から確認する。当該比が１．０～３．０であれば、固溶体状とみなせる。当該比は、１．０以上が好ましく、１．１以上が好ましく、１．２以上が好ましく、１．３以上が好ましく、１．４以上が好ましく、１．５以上が好ましい。当該比は、４以下が好ましく、３．５以下が好ましく、３．０以下が好ましく、２．５以下が好ましく、２．０以下が好ましく、１．９以下が好ましく、１．８以下が好ましい。
【0045】
図５（Ａ）に示すラマンスペクトルは、第２の窒化珪素質焼結体の一例のラマンスペクトル（後述の実施例で説明する例２）であり、１７０～１９０ｃｍ－１にピークトップを有するピークは、１７７～１９７ｃｍ－１の最小値との比が１．２６であることから、ブロードなピークであるといえ、固溶体状であることを示している。
これに対し、図５（Ｂ）に示す窒化珪素質焼結体は、１７０～１９０ｃｍ－１にピークトップを有するピークは、１７７～１９７ｃｍ－１の最小値との差が３．０超えていることから、シャープなピークであるといえ、固溶体状ではないことを示している。
これに対し、図５（Ｂ）に示す窒化珪素質焼結体は、１７０～１９０ｃｍ－１にピークトップを有するピークは、１７７～１９７ｃｍ－１の最小値との差が３．０超えていることから、シャープなピークであるといえ、固溶体状ではないことを示している。
【0046】
第１の窒化珪素質焼結体としては、固溶体状のＳｉＡｌＯＮが好ましい。本開示において固溶体状であるかは、上述の通りラマンスペクトルによって確認するが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、例えば、日立ハイテクノロジーズ社製、ＩＭ４０００ｐｌｕｓ）にて追加的に確認してもよい。例えば、図３に示すように、（Ｂ）で表される窒化珪素質焼結体は、母相と粒界相とが明確に分離していることが確認されるが、（Ａ）で表される焼結体では、母相と粒界相とが明確に分離しておらず固溶体状であることが確認できる。第１の窒化珪素質焼結体が固溶体状であると、機械的強度が低い粒界相領域が低減されるため、機械的強度が向上する。また、粒界相が少ないと、スノーフレークの発生がより抑制される傾向にある。
なお、従来の窒化珪素焼結体は、原料としてのαＳｉ３Ｎ４にＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３等の焼結助剤を加えて焼成して得ている。αＳｉ３Ｎ４単独では高温でも固溶しないため、焼結助剤に由来する粒界相がαＳｉ３Ｎ４の粒界を埋めている。母相と粒界相が明確に分離している従来の窒化珪素焼結体では、緻密な焼結体を得るためには十分な量の焼結助剤を要する。この粒界相は、耐摩耗性を低下し得るスノーフレークの原因となりやすいことから、粒界相は必要以上に存在しないことが好ましい。
また、従来の窒化珪素焼結体は、過剰な量のＯ（酸素）を含むと結晶粒が成長して粒界の欠陥が増え、強度低下につながることから、Ｏの含有率は３質量％未満となっている。
なお、従来の窒化珪素焼結体は、原料としてのαＳｉ３Ｎ４にＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３等の焼結助剤を加えて焼成して得ている。αＳｉ３Ｎ４単独では高温でも固溶しないため、焼結助剤に由来する粒界相がαＳｉ３Ｎ４の粒界を埋めている。母相と粒界相が明確に分離している従来の窒化珪素焼結体では、緻密な焼結体を得るためには十分な量の焼結助剤を要する。この粒界相は、耐摩耗性を低下し得るスノーフレークの原因となりやすいことから、粒界相は必要以上に存在しないことが好ましい。
また、従来の窒化珪素焼結体は、過剰な量のＯ（酸素）を含むと結晶粒が成長して粒界の欠陥が増え、強度低下につながることから、Ｏの含有率は３質量％未満となっている。
【0047】
本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、長径が３０μｍ以上のポアが発生しにくく、単位面積５×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の明視野で観察したときに、長径が３０μｍ以上のポアが確認されないことが好ましい。
ポアの最大長径は、３０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下が好ましく、１２μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下が好ましい。
ポアの最大長径は、３０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下が好ましく、１２μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下が好ましい。
【0048】
本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが発生しにくく、単位面積５×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が２５μｍ以上のスノーフレークが確認されないことが好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体のスノーフレークの最大長径は、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下が好ましく、１２μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下が好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体のスノーフレークの最大長径は、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下が好ましく、１２μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下が好ましい。
【0049】
一般に窒化珪素質焼結体は、特に表面近傍においてスノーフレークが発生しやすい。しかし本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、表面近傍においてもスノーフレークが発生しにくいため、スノーフレークを除去するための表面切削量（研削代）が低減され、製造コストが抑えられる。第１の窒化珪素質焼結体は、表面から内側に２５０μｍ以内の領域（外周部ともいう）を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、拡大画像内に、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが存在しないことが好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体の外周部におけるスノーフレークの最大長径は、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体の外周部におけるスノーフレークの最大長径は、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましい。
【0050】
本開示の第１の窒化珪素質焼結体は、表面から内側に２５０μｍ以内の領域（外周部ともいう）に、焼成変質層が無いことが好ましい。焼成変質層とは、表面加工前の焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域を、光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径５０μm以上のスノーフレークが存在する領域と定義する。
【0051】
第１の窒化珪素質焼結体の破壊靭性値は、５．０ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、５．２ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、５．４ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、５．６ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、５．８ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、６．０ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、６．３ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、６．５ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、７．０ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましい。
第１の破壊靭性値の上限値は特に制限されないが、１０．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、９．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、８．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、７．５以下であってもよい。
第１の破壊靭性値の上限値は特に制限されないが、１０．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、９．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、８．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、７．５以下であってもよい。
【0052】
第１の窒化珪素質焼結体のヤング率は、２７０ＧＰａ以上が好ましく、２８０ＧＰａ以上が好ましく、２９０ＧＰａ以上が好ましく、３００ＧＰａ以上が好ましい。ヤング率の上限値は特に制限されないが、３５０ＧＰａ以下であってもよく、３４０ＧＰａ以下であってもよく、３３０ＧＰａ以下であってもよく、３２０ＧＰａ以下であってもよく、３１５ＧＰａ以下であってもよく、３１０ＧＰａ以下であってもよい。
【0053】
第１の窒化珪素質焼結体の密度は、３．００ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、３．０５ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、３．１０ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、３．１５ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、３．１７ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、３．１９ｇ／ｃｍ３以上が好ましい。密度の上限値は、３．４０ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、３．３０ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、３．２５ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましく、３．２０ｇ／ｃｍ３以下が特に好ましく、３．１９ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１８ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１７ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１６ｇ／ｃｍ３以下であってもよい。
【0054】
第１の窒化珪素質焼結体の熱膨張係数は、３．５ｐｐｍ以下が好ましく、３．４ｐｍ以下が好ましく、３．３ｐｐｍ以下が好ましく、３．２ｐｐｍ以下が好ましく、３．１ｐｐｍ以下が好ましく、３．０ｐｐｍ以下が好ましい。熱膨張係数の下限値は特に制限されないが、２．５ｐｐｍ以上であってもよく、２．６ｐｐｍ以上であってもよく、２．７ｐｐｍ以上であってもよく、２．８ｐｐｍ以上であってもよく、２．９以上であってもよい。
【0055】
第１の窒化珪素質焼結体は絶縁体が好ましく、体積抵抗率は、室温（２５℃）で１×１０１０Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０１１Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０１２Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０１３Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０１４Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０１５Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０１６Ω・ｃｍ以上が最も好ましい。
【0056】
第１の窒化珪素質焼結体は、断熱性能が高い方が好ましく、熱伝導率は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましい。例えば、ベアリング用の転動体に使われる場合、高速回転では外輪と内輪との摩擦抵抗により転動体の温度が上昇しやすい。そのため、摩擦抵抗による温度上昇を抑える観点から、転動体の熱伝導率は小さいことが好ましく、これにより熱変形による摩擦量増加の抑制も期待される。第１の窒化珪素質焼結体は、熱伝導率が低くできる傾向にある。
【0057】
第１の窒化珪素質焼結体のビッカース硬度は、１３００ＧＰａ以上が好ましく、１３５０ＧＰａ以上が好ましく、１３７０ＧＰａ以上が好ましく、１４００ＧＰａ以上が好ましく、１４２０ＧＰａ以上が好ましく、１４５０ＧＰａ以上が好ましい。ビッカース硬度の上限値は特に制限されないが、２０００ＧＰａ以下であってもよく、１９００ＧＰａ以下であってもよく、１８００ＧＰａ以下であってもよく、１７００ＧＰａ以下であってもよく、１６００ＧＰａ以下であってもよく、１５５０ＧＰａ以下であってもよい。
【0058】
第１の窒化珪素質焼結体は、直径１０ｍｍの球を形成したときの圧砕強度が１５ｋＮ以上であって、前記圧砕強度のワイブル係数が７以上であることが好ましい。
第１の窒化珪素質焼結体の前記圧砕強度は１５ｋＮ以上が好ましく、１６ｋＮ以上が好ましく、１７ｋＮ以上が好ましく、１８ｋＮ以上が好ましく、１９ｋＮ以上が好ましく、２０ｋＮ以上が好ましい。前記圧砕強度の上限値は特に制限されないが、４０ｋＮ以下であってもよく、３５ｋＮａ以下であってもよく、３０ｋＮ以下であってもよく、２８ｋＮ以下であってもよく、２５ｋＮ以下であってもよく、２４ｋＮ以下であってもよい。
また、第１の窒化珪素質焼結体の圧砕強度のワイブル係数は７以上が好ましく、８以上が好ましく、９以上が好ましく、１１以上が好ましく、１２以上が好ましく、１３以上が好ましい。圧砕強度のワイブル係数の上限値は特に制限されないが、４０以下であってもよく、３０以下であってもよく、２５以下であってもよく、２０以下であってもよく、１８以下であってもよく、１５以下であってもよい。
第１の窒化珪素質焼結体の前記圧砕強度は１５ｋＮ以上が好ましく、１６ｋＮ以上が好ましく、１７ｋＮ以上が好ましく、１８ｋＮ以上が好ましく、１９ｋＮ以上が好ましく、２０ｋＮ以上が好ましい。前記圧砕強度の上限値は特に制限されないが、４０ｋＮ以下であってもよく、３５ｋＮａ以下であってもよく、３０ｋＮ以下であってもよく、２８ｋＮ以下であってもよく、２５ｋＮ以下であってもよく、２４ｋＮ以下であってもよい。
また、第１の窒化珪素質焼結体の圧砕強度のワイブル係数は７以上が好ましく、８以上が好ましく、９以上が好ましく、１１以上が好ましく、１２以上が好ましく、１３以上が好ましい。圧砕強度のワイブル係数の上限値は特に制限されないが、４０以下であってもよく、３０以下であってもよく、２５以下であってもよく、２０以下であってもよく、１８以下であってもよく、１５以下であってもよい。
【0059】
第１の窒化珪素質焼結体の３点曲げ強度は、５００ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、６００ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、７００ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、７５０ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、８００ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、８５０ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましい。３点曲げ強度の上限値は特に制限されないが、１２００ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、１１００ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、１０５０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、１０００ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、９８０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、９３０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよい。
また、第１の窒化珪素質焼結体の３点曲げ強度のワイブル係数は５以上が好ましく、６以上が好ましく、７以上が好ましく、８以上が好ましく、９以上が好ましく、１０以上が好ましい。３点曲げ強度のワイブル係数の上限値は特に制限されないが、１５以下であってもよく、１４以下であってもよく、１３以下であってもよく、１２以下であってもよく、１１以下であってもよい。
また、第１の窒化珪素質焼結体の３点曲げ強度のワイブル係数は５以上が好ましく、６以上が好ましく、７以上が好ましく、８以上が好ましく、９以上が好ましく、１０以上が好ましい。３点曲げ強度のワイブル係数の上限値は特に制限されないが、１５以下であってもよく、１４以下であってもよく、１３以下であってもよく、１２以下であってもよく、１１以下であってもよい。
【0060】
＜第２の窒化珪素質焼結体＞
本開示の第２の窒化珪素質焼結体は、Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２である。上記構成を有する第２の窒化珪素質焼結体は、加工性に優れるという特徴を有する。
本開示の第２の窒化珪素質焼結体は、Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２である。上記構成を有する第２の窒化珪素質焼結体は、加工性に優れるという特徴を有する。
【0061】
第２の窒化珪素質焼結体は、金属Ｍの総含有率が０．２質量％以上であり、０．５質量％以上が好ましく、１．０質量％以上がより好ましく、１．５質量％以上がより好ましく、２．０質量％以上がさらに好ましい。また、第２の窒化珪素質焼結体は、金属Ｍの総含有率が、８．０質量％以下であり、７．５質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましく、６．５質量％以下が好ましく、６．０質量％以下が好ましく、５．５質量％以下が好ましく、５．０質量％以下が好ましく、４．５質量％以下が好ましく、４．０質量％以下が好ましく、３．５質量％以下が好ましく、３．０質量％以下が好ましい。
【0062】
第２の窒化珪素質焼結体は、破壊靭性の向上と密度が小さい観点から、金属ＭがＣａであることが好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体がＣａを含む場合、第２の窒化珪素質焼結体におけるＣａの含有率は、０．２質量％以上が好ましく、０．５質量％以上が好ましく、１．０質量％以上が好ましく、１．５質量％以上であってもよく、２．０質量％以上であってもよく、２．５質量％以上であってもよく、３．０質量％以上であってもよく、３．５質量％以上であってもよい。また、第２の窒化珪素質焼結体におけるＣａの含有率は、強度の観点から、８．０質量％以下であり、７．５質量％以下であってもよく、７．０質量％以下であってもよく、６．５質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく、５．５質量％以下であってもよく、５．０質量％以下であってもよく、４．５質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよく、３．５質量％以下であってもよい。
第２の窒化珪素質焼結体がＣａを含む場合、第２の窒化珪素質焼結体におけるＣａの含有率は、０．２質量％以上が好ましく、０．５質量％以上が好ましく、１．０質量％以上が好ましく、１．５質量％以上であってもよく、２．０質量％以上であってもよく、２．５質量％以上であってもよく、３．０質量％以上であってもよく、３．５質量％以上であってもよい。また、第２の窒化珪素質焼結体におけるＣａの含有率は、強度の観点から、８．０質量％以下であり、７．５質量％以下であってもよく、７．０質量％以下であってもよく、６．５質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく、５．５質量％以下であってもよく、５．０質量％以下であってもよく、４．５質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよく、３．５質量％以下であってもよい。
【0063】
第２の窒化珪素質焼結体はＭｇを含んでいても、含んでいなくてもよい。第２の窒化珪素質焼結体がＭｇを含む場合、第２の窒化珪素質焼結体におけるＭｇの含有率は、０．１質量％であってもよく、０．５質量％以上であってもよく、１．０質量％以上であってもよく、１．５質量％以上であってもよく、２．０質量％以上であってもよく、２．５質量％以上であってもよい。また、第２の窒化珪素質焼結体におけるＭｇの含有率は、８．０質量％以下であり、７．５質量％以下であってもよく、７．０質量％以下であってもよく、６．５質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく、５．５質量％以下であってもよく、５．０質量％以下であってもよく、４．５質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよく、３．５質量％以下であってもよい。
【0064】
第２の窒化珪素質焼結体はＹを含んでいても、含んでいなくてもよい。第２の窒化珪素質焼結体がＹを含む場合、第２の窒化珪素質焼結体におけるＹの含有率は、１．０質量％以上であってもよく、１．５質量％以上であってもよく、２．０質量％以上であってもよく、２．５質量％以上であってもよい。また、第２の窒化珪素質焼結体におけるＹの含有率は、８．０質量％以下であり、７．５質量％以下であってもよく、７．０質量％以下であってもよく、６．５質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく、５．５質量％以下であってもよく、５．０質量％以下であってもよく、４．５質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよく、３．５質量％以下であってもよい。
【0065】
第２の窒化珪素質焼結体は、Ａｌの含有率が４．０質量％以上であり、焼結性の観点から、４．５質量％以上が好ましく、５．０質量％以上が好ましく、５．５質量％以上が好ましく、６．０質量％以上が好ましく、６．５質量％以上が好ましく、７．０質量％以上が好ましい。第２の窒化珪素質焼結体は、Ａｌの総含有率が、１２．０質量％以下であり、１１．５質量％以下が好ましく、１１．０質量％以下が好ましく、１０．５質量％以下が好ましく、１０．０質量％以下が好ましく、９．５質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、９．５質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、８．５質量％以下が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．５質量％以下が好ましい。
【0066】
第２の窒化珪素質焼結体は、Ｏの含有率が４．０質量％以上であり、加工性の観点から、４．５質量％以上が好ましく、５．０質量％以上がより好ましく、５．５質量％以上が好ましく、６．０質量％以上がより好ましく、６．５質量％以上がさらに好ましい。第２の窒化珪素質焼結体は、Ｏの総含有率が、１２．０質量％以下であり、破壊靭性の向上の観点から、１１．０質量％以下が好ましく、１０．０質量％以下が好ましく、９．０質量％以下が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましい。
【0067】
第２の窒化珪素質焼結体におけるＳｉの含有率及びＮの含有率は、第１の窒化珪素質焼結におけるＳｉの含有率及びＮの含有率と同様である。
【0068】
第２の窒化珪素質焼結体の破壊靭性値は、５．０ＭＰａ・ｍ１／２以上であり、５．２ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、５．４ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、５．６ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、５．８ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、６．０ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、６．３ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、６．５ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましく、７．０ＭＰａ・ｍ１／２以上が好ましい。
【0069】
第２の窒化珪素質焼結体の破壊靭性値の上限値は、１０．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であり、９．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、８．０ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよく、７．５以下であってもよい。
【0070】
粒界相における金属Ｍの総含有率は、破壊靭性の向上の観点から、２．０～４０．０質量％が好ましく、２．０～３０．０質量％がより好ましい。
粒界相における金属Ｍの総含有率は、３．０質量％以上であってもよく、４．０質量％以上であってもよく、５．０質量％以上であってもよく、６．０質量％以上であってもよく、７．０質量％以上であってもよく、８．０質量％以上であってもよく、９．０質量％以上であってもよく、１０．０質量％以上であってもよく、１１．０質量％以上であってもよい
粒界相における金属Ｍの総含有率は、２５．０質量％以下であってもよく、２０．０質量％以下であってもよく、１８．０質量％以下であってもよく、１７．０質量％以下であってもよく、１６．０質量％以下であってもよく、１５．０質量％以下であってもよく、１４．０質量％以下であってもよく、１３．０質量％以下であってもよく、１２．０質量％以下であってもよい。
粒界相における金属Ｍの総含有率は、３．０質量％以上であってもよく、４．０質量％以上であってもよく、５．０質量％以上であってもよく、６．０質量％以上であってもよく、７．０質量％以上であってもよく、８．０質量％以上であってもよく、９．０質量％以上であってもよく、１０．０質量％以上であってもよく、１１．０質量％以上であってもよい
粒界相における金属Ｍの総含有率は、２５．０質量％以下であってもよく、２０．０質量％以下であってもよく、１８．０質量％以下であってもよく、１７．０質量％以下であってもよく、１６．０質量％以下であってもよく、１５．０質量％以下であってもよく、１４．０質量％以下であってもよく、１３．０質量％以下であってもよく、１２．０質量％以下であってもよい。
【0071】
母相における金属Ｍの総含有率は、破壊靭性の向上の観点から、２．０～１０．０質量％が好ましく、２．０～８．０質量％がより好ましい。
母相における金属Ｍの総含有率は、２．５質量％以上であってもよく、３．０質量％以上であってもよく、３．５質量％以上であってもよく、４．０質量％以上であってもよい。
母相における金属Ｍの総含有率は、７質量％以下であってもよく、６．５質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく、５．５質量％以下であってもよく、５．０質量％以下であってもよく、４．５質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよい。
母相における金属Ｍの総含有率は、２．５質量％以上であってもよく、３．０質量％以上であってもよく、３．５質量％以上であってもよく、４．０質量％以上であってもよい。
母相における金属Ｍの総含有率は、７質量％以下であってもよく、６．５質量％以下であってもよく、６．０質量％以下であってもよく、５．５質量％以下であってもよく、５．０質量％以下であってもよく、４．５質量％以下であってもよく、４．０質量％以下であってもよい。
【0072】
第２の窒化珪素質焼結体は、固溶体状のＳｉＡｌＯＮがより好ましい。ＳｉＡｌＯＮは、第１の窒化珪素質焼結体で説明したものと同義である。固溶体状についても、第１の窒化珪素質焼結体で説明したものと同義である。
【0073】
第２の窒化珪素質焼結体は、ラマン分光スペクトルにおいて、１７７～１９７ｃｍ－１におけるピーク強度の最小値に対する、１７０～１９０ｃｍ－１におけるピーク強度の最大値の比は、１．０～３．０が好ましく、この範囲であればＳｉＡｌＯＮ粒子同士が十分に固溶する。当該比は、１．０以上が好ましく、１．１以上が好ましく、１．２以上が好ましく、１．３以上が好ましく、１．４以上が好ましく、１．５以上が好ましい。当該比は、３．０以下が好ましく、２．５以下が好ましく、２．０以下が好ましく、１．９以下が好ましく、１．８以下が好ましい。
【0074】
ラマン分光スペクトルにおいて、１８５～２１０ｃｍ－１にあるβ相に帰属するピークが、１８７～１９９ｃｍ－１の間に存在することが好ましい。
【0075】
第２の窒化珪素質焼結体の熱伝導率は、５～１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）が好ましい。第２の窒化珪素質焼結体の熱伝導率は、６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよい。また、第２の窒化珪素質焼結体の熱伝導率は、１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよく、１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよく、１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。
【0076】
第２の窒化珪素質焼結体の密度は、３．１０～３．２０ｇ／ｃｍ３が好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体の密度は、３．１１ｇ／ｃｍ３以上であってもよく、３．１２ｇ／ｃｍ３以上であってもよく、３．１３ｇ／ｃｍ３以上であってもよい。また、第２の窒化珪素質焼結体の密度は、３．１９ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１８ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１７ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１６ｇ／ｃｍ３以下であってもよい。
第２の窒化珪素質焼結体の密度は、３．１１ｇ／ｃｍ３以上であってもよく、３．１２ｇ／ｃｍ３以上であってもよく、３．１３ｇ／ｃｍ３以上であってもよい。また、第２の窒化珪素質焼結体の密度は、３．１９ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１８ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１７ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、３．１６ｇ／ｃｍ３以下であってもよい。
【0077】
第２の窒化珪素質焼結体は、Ｘ線回折スペクトルにおけるα相（２１０）、α相（２０１）、β相（１０１）、及びβ相（１２０）に相当するそれぞれのピークの高さから求めるα相とβ相との総量に対するβ相の割合が、５～１００％が好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体におけるβ率（％）及びα率（％）は、第１の窒化珪素質焼結体におけるβ率（％）及びα率（％）とそれぞれ同様である。
第２の窒化珪素質焼結体におけるβ率（％）及びα率（％）は、第１の窒化珪素質焼結体におけるβ率（％）及びα率（％）とそれぞれ同様である。
【0078】
第２の窒化珪素質焼結体は、長径が１０μｍ以上のポアが発生しにくく、単位面積５×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の明視野で観察したときに、長径が１０μｍ以上の欠陥が確認されないことが好ましい。
欠陥の最大長径は、１０μｍ未満が好ましく、９μｍ以下が好ましく、８μｍ以下が好ましく７μｍ未満が好ましく、６μｍ以下が好ましく、５μｍ以下が好ましい。
欠陥の最大長径は、１０μｍ未満が好ましく、９μｍ以下が好ましく、８μｍ以下が好ましく７μｍ未満が好ましく、６μｍ以下が好ましく、５μｍ以下が好ましい。
【0079】
第２の窒化珪素質焼結体は、長径が２５μｍ以上のスノーフレークが発生しにくく、単位面積５×５ｍｍの領域について光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、長径が２５μｍ以上のスノーフレークが確認されないことが好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体のスノーフレークの最大長径は、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍが好ましく、１０μｍ以下が好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体のスノーフレークの最大長径は、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍが好ましく、１０μｍ以下が好ましい。
【0080】
第２の窒化珪素質焼結体は、表面から内側に２５０μｍ以内の領域（外周部ともいう）を光学顕微鏡により１０～２００倍の暗視野で観察したときに、拡大画像内に、長径が５０μｍ以上のスノーフレークが確認されないことが好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体の外周部におけるスノーフレークの最大長径は、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体の外周部におけるスノーフレークの最大長径は、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましい。
【0081】
第２の窒化珪素質焼結体は、加工性の観点から、カロテストで測定する研磨レートの指標としての研磨痕の深さは、３．６μｍ以上が好ましく、３．７μｍ以上が好ましく、３．８μｍ以上が好ましく、３．９μｍ以上が好ましく、４．０μｍ以上が好ましく、４．１μｍ以上が好ましく、４．２μｍ以上がより好ましく、４．３μｍ以上がさらに好ましく、４．４μｍ以上が好ましく、４．５μｍ以上がより好ましく４．６μｍ以上がさらに好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体は、耐摩耗性の観点から、カロテストで測定する研磨痕の深さが、８．０μｍ以下が好ましく、７．０μｍ以下が好ましく、６．０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下が好ましく、４．９以下が好ましく、４．８μｍ以下が好ましく、４．７μｍ以下が好ましい。
第２の窒化珪素質焼結体は、耐摩耗性の観点から、カロテストで測定する研磨痕の深さが、８．０μｍ以下が好ましく、７．０μｍ以下が好ましく、６．０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下が好ましく、４．９以下が好ましく、４．８μｍ以下が好ましく、４．７μｍ以下が好ましい。
【0082】
第２の窒化珪素質焼結体のヤング率、熱膨張係数、体積抵抗率、ビッカース硬度、圧砕強度、圧砕強度のワイブル係数、３点曲げ強度、及び３点曲げ強度のワイブル係数は、第１の窒化珪素質焼結体のヤング率、熱膨張係数、体積抵抗率、ビッカース硬度、圧砕強度、圧砕強度のワイブル係数、３点曲げ強度、及び３点曲げ強度のワイブル係数とそれぞれ同様である。
【0083】
＜用途＞
第１の窒化珪素質焼結体及び第２の窒化珪素質焼結体（以下、第１の窒化珪素質焼結体及び第２の窒化珪素質焼結体を総称して、窒化珪素質焼結体ともいう。）は、耐摩耗性部材の用途に好適に用いられ、例えば、ベアリング用転動体として用いられる。
第１の窒化珪素質焼結体及び第２の窒化珪素質焼結体（以下、第１の窒化珪素質焼結体及び第２の窒化珪素質焼結体を総称して、窒化珪素質焼結体ともいう。）は、耐摩耗性部材の用途に好適に用いられ、例えば、ベアリング用転動体として用いられる。
【0084】
＜窒化珪素質焼結体の製造方法＞
第１の窒化珪素質焼結体の製造方法は、Ａｌを３質量％以上、Ｏを３質量％以上含み、β率が５～１００％の焼結体が得られれば、その製造方法は特に制限されない。
第２の窒化珪素質焼結体の製造方法は、Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２の焼結体が得られれば、その製造方法は特に制限されない。
第１の窒化珪素質焼結体の製造方法は、Ａｌを３質量％以上、Ｏを３質量％以上含み、β率が５～１００％の焼結体が得られれば、その製造方法は特に制限されない。
第２の窒化珪素質焼結体の製造方法は、Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２の焼結体が得られれば、その製造方法は特に制限されない。
【0085】
窒化珪素質焼結体の製造方法の一例としては、原料としての窒化珪素質材を含む原料組成物を調製し、造粒し、成形し、加圧し、脱脂し、焼成することが挙げられる。原料組成物に加える添加剤としては、例えば、焼結助剤、バインダ、溶媒、焼結促進剤等が挙げられる。焼成以外のプロセスについては適宜省略してもよい。また、分級など上記以外のプロセスを適宜追加してもよい。
窒化珪素質焼結体の製造方法の他の一例としては、原料としての窒化珪素質材を単独で焼成することが挙げられるが、成形した窒化珪素質焼結体を得る場合には、原料組成物を調製して用いることが好ましい。
窒化珪素質焼結体の製造方法の他の一例としては、原料としての窒化珪素質材を単独で焼成することが挙げられるが、成形した窒化珪素質焼結体を得る場合には、原料組成物を調製して用いることが好ましい。
【0086】
原料としての窒化珪素質材としては、αＳｉ３Ｎ４、βＳｉ３Ｎ４、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮ、βＳｉＡｌＯＮが挙げられ、焼結性の観点からは、αＳｉ３Ｎ４及びＭ－αＳｉＡｌＯＮが好ましく、加水分解性が低い又は無く、水などの酸素を含む溶媒が使用できる観点から、βＳｉＡｌＯＮ又はＭ－αＳｉＡｌＯＮが好ましい。液相焼成時に粒状のα相結晶から針状のβ相結晶に転移することによる破壊靭性向上の観点から、原料としての窒化珪素質材としては、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮが好ましい。また、焼結助剤の使用を省略でき、固溶状の焼結体となって均質的で緻密な窒化珪素質焼結体が得られる観点からも、原料としての窒化珪素質材としては、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮが好ましい。Ｍ－αＳｉＡｌＯＮとは、結晶格子内部に金属原子Ｍ（Ｍ＝Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ等）が存在するαＳｉＡｌＯＮであり、液相焼成時にβＳｉＡｌＯＮに転移する際に、金属元素がＳｉ、Ａｌ、Ｏなどと粒界相を形成することで均一で緻密な焼結体が得られる。原料としての窒化珪素質材は、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【0087】
Ｍ－αＳｉＡｌＯＮは、市販品を用いても、製造したものを用いてもよい。Ｍ－αＳｉＡｌＯＮは、αＳｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、及び金属Ｍ又は金属Ｍを含む化合物の混合物を焼成して得られる。または、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮは、所定の元素を所定の比率に混合した原料粉末を用いて、燃焼合成法により合成される。
【0088】
Ｍ－αＳｉＡｌＯＮ中の金属原子Ｍは、焼結における焼結助剤としての機能を発揮する場合がある。そのため、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮにおける金属原子Ｍの含有率は、０．５質量％以上が好ましく、１．０質量％以上が好ましく、１．５質量％以上が好ましく、２．０質量％以上が好ましく、２．５質量％が好ましい。
また、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮにおける金属原子Ｍの含有率は、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮ以外の結晶相の析出を抑える観点から、９．０質量％が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましく、６．０質量％以下が好ましく、５．５質量％以下が好ましく、５質量％以下が好ましく、４．５質量％以下が好ましく、４．０質量％以下が好ましい。
また、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮにおける金属原子Ｍの含有率は、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮ以外の結晶相の析出を抑える観点から、９．０質量％が好ましく、８．０質量％以下が好ましく、７．０質量％以下が好ましく、６．０質量％以下が好ましく、５．５質量％以下が好ましく、５質量％以下が好ましく、４．５質量％以下が好ましく、４．０質量％以下が好ましい。
【0089】
Ｍ－αＳｉＡｌＯＮはα相が多いほど好ましい。α相のＳｉＡｌＯＮはβ相のＳｉＡｌ
ＯＮに比べて焼結性に優れる。Ｍ－αＳｉＡｌＯＮのα率は、８１％以上が好ましく、８２％以上が好ましく、８３％以上が好ましく、８４％以上が好ましく、８５％以上が好ましく、８６％以上が好ましく、８７％以上が好ましく、８８％以上が好ましく、８９％以上が好ましく、９０％以上が好ましく、９１％以上が好ましく、９２％以上が好ましく、９３％以上が好ましく、９４％以上が好ましく、９５％以上が好ましく、９６％以上が好ましく、９７％以上が好ましく、９８％以上が好ましく、９９％以上が好ましく、単相（１００％）が好ましい。
ＯＮに比べて焼結性に優れる。Ｍ－αＳｉＡｌＯＮのα率は、８１％以上が好ましく、８２％以上が好ましく、８３％以上が好ましく、８４％以上が好ましく、８５％以上が好ましく、８６％以上が好ましく、８７％以上が好ましく、８８％以上が好ましく、８９％以上が好ましく、９０％以上が好ましく、９１％以上が好ましく、９２％以上が好ましく、９３％以上が好ましく、９４％以上が好ましく、９５％以上が好ましく、９６％以上が好ましく、９７％以上が好ましく、９８％以上が好ましく、９９％以上が好ましく、単相（１００％）が好ましい。
【0090】
α率は下記式から求める。
α率＝（α（２１０）＋α（２０１））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００
上記式において、α（２０１）、α（２１０）、β（１０１）及びβ（１２０）は、β率におけるα（２０１）、α（２１０）、β（１０１）及びβ（１２０）とそれぞれ同義である。
α率＝（α（２１０）＋α（２０１））／（α（２１０）＋α（２０１）＋β（１０１）＋β（１２０））×１００
上記式において、α（２０１）、α（２１０）、β（１０１）及びβ（１２０）は、β率におけるα（２０１）、α（２１０）、β（１０１）及びβ（１２０）とそれぞれ同義である。
【0091】
焼結助剤としては、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ等を含む化合物が挙げられ、具体的には、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＭｇＡｌ２Ｏ４等が挙げられる。
バインダとしては、有機物系が挙げられる。
溶媒としては、水、アルコール、炭化水素系等が挙げられる。なお、従来の窒化珪素焼結体は、原料としてαＳｉ３Ｎ４を用いるが、溶媒として水のような酸素原子を有するものを用いると、Ｓｉ３Ｎ４に酸素原子が入り込み、最終物である窒化珪素焼結体の特性に影響を与えることがある。そのため、従来の窒化珪素焼結体を製造する場合には、溶媒を適切に選択することが好ましい。他方、ＳｉＡｌＯＮは構成元素として酸素原子がすでに含まれているため、原料としてＳｉＡｌＯＮを用いる場合に水を用いても最終物の特性への影響が低く、製造プロセスの選択肢が広くなる。
バインダとしては、有機物系が挙げられる。
溶媒としては、水、アルコール、炭化水素系等が挙げられる。なお、従来の窒化珪素焼結体は、原料としてαＳｉ３Ｎ４を用いるが、溶媒として水のような酸素原子を有するものを用いると、Ｓｉ３Ｎ４に酸素原子が入り込み、最終物である窒化珪素焼結体の特性に影響を与えることがある。そのため、従来の窒化珪素焼結体を製造する場合には、溶媒を適切に選択することが好ましい。他方、ＳｉＡｌＯＮは構成元素として酸素原子がすでに含まれているため、原料としてＳｉＡｌＯＮを用いる場合に水を用いても最終物の特性への影響が低く、製造プロセスの選択肢が広くなる。
【0092】
焼結促進剤としては、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｒ等を含む化合物が挙げられ、これらの酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硼化物等が挙げられる。焼結促進剤の元素は、結晶組織において分散性を高めて、窒化珪素質焼結体の機械的強度を向上させる機能を奏する場合もある。焼結促進剤は、Ｔｉ又はＭｏを含む化合物が好ましい。Ｔｉ又はＭｏを含む化合物は、窒化珪素質焼結体を黒色系に着色し不透明性を付与する遮光剤としても機能する。
【0093】
焼結助剤を用いる場合には、焼結促進剤の添加の効果を奏させる観点からは、焼結促進剤の添加量は、酸化物換算で、窒化珪素質材に対して、０．１質量％以上が好ましく、０．２質量％以上が好ましく、０．３質量％以上が好ましく、０．４質量％以上が好ましく、０．５質量％以上が好ましい。また、機械的強度をより高める観点からは、焼結促進剤の添加量は、酸化物換算で、窒化珪素質材に対して、５質量％以下が好ましく、３質量％以下が好ましく、２質量％以下が好ましく、１質量％以下が好ましい。
【0094】
原料組成物は、焼結のための焼成前に、所望の形状に成形してもよい。成形法としては、一軸プレス法、金型プレス法、ドクターブレード法、ラバープレス法、冷間等方圧加（ＣＩＰ）法のような公知の成形法が適用できる。成形物は、ＣＩＰ等によってさらに加圧してもよい。そして、成形物は焼成前に脱脂してもよい。
【0095】
上型と下型の金型を用いて球状に成形する場合には、金型の設計上、上型と下型の間に緩みを持たせて閉じることが多く、この場合に得られる成形物は、金型の緩み部分に由来する凸部を有する。例えば、上型の半球と下型の半球の金型を用いた場合には、図１に示すような成形物が得られる。この凸部を除去する場合、焼成前に削ることが好ましく、成形物をＣＩＰ処理する場合には、ＣＩＰ処理後かつ焼成前に削ることが好ましい。焼成前に脱脂を行う場合には、脱脂前に凸部を削ることが好ましい。
【0096】
焼成前の帯取り加工を行う場合、帯状の凸部の高さは、５００μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下が好ましく、ゼロであることが最も好ましい。
【0097】
なお、成形する前に造粒し、造粒物を用いて成形してもよい。造粒の方法は特に限定されず、例えば、スプレードライ等が挙げられる。
【0098】
脱脂は、非酸化性及び酸化性のいずれの雰囲気で実施してもよい。非酸化性雰囲気中で脱脂する場合には、５５０～８００℃の温度が好ましく、空気等の酸化性中で脱脂する場合には、４００～６５０℃の温度が好ましい。これらの温度での加熱時間は、１～２時間が好ましい。
【0099】
窒化珪素質材又は成形物は、減圧下で加熱することが好ましく、０．０１Ｐａ以下の真空中で加熱することが好ましい。真空中での加熱温度は、１２００～１５００℃が好ましく、この加熱温度での保持時間は、１～１０時間が好ましい。
【0100】
減圧又は真空下での加熱後、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で焼結することが好ましい。常圧焼結、加圧焼結のいずれであってもよく、焼結温度は１６００～１８５０℃が好ましい。焼結温度を１６００℃以上とすると、焼結体の緻密化が十分となって欠陥率が低くなり、機械的強度がより向上し、ベアリング用転動体としたときに転がり寿命が向上する。焼結温度を１８５０℃以下とすると、所望の組成の焼結体が得られやすくなる。
加圧焼結法としては、雰囲気加圧焼結法、ホットプレス法、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法など各種の加圧焼結法が用いられる。
加圧焼結法としては、雰囲気加圧焼結法、ホットプレス法、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法など各種の加圧焼結法が用いられる。
【0101】
α相は、焼成時に表面に存在する酸素によってβ相に相変異する。Ｍ－αＳｉＡｌＯＮはβＳｉＡｌＯＮに相変異する際、格子内に取り込まれている金属原子Ｍが格子内から格子外の粒界面に移動し、結晶粒同士を固溶させる。このため、Ｍ－αＳｉＡｌＯＮを焼結した焼結体は、例えば、図３（Ａ）に示されるように、均一的で緻密化する。
【0102】
焼結後、得られた窒化珪素質焼結体に対して３００気圧以上の非酸化性雰囲気中で温度１６００℃～１８５０℃で熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を施すことが好ましい。熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を施すことにより、疲労破壊の起点となる欠陥が低減でき、ベアリング用転動体としたときに摺動特性及び転がり寿命特性がさらに向上する。
【0103】
＜窒化珪素質素球＞
本開示の窒化珪素質素球は、本開示の窒化珪素質焼結体から構成されていればよい。本開示の窒化珪素質素球の一例として、直径の最大値と最小値との差が１００μｍ以下で、帯状の凸部高さが５０μｍ以下の球体が挙げられる。本開示の第２の窒化珪素質焼結体は加工性に優れるため、素球の状態でも直径の最大値と最小値との差が１００μｍ以下で、帯状の凸部高さが５０μｍ以下の球体を得ることが可能である。
本開示の一例としての窒化珪素質素球における凸部の高さは、５０μｍ以下であり、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましく２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましく、ゼロであることが特に好ましい。
本開示の一例としての窒化珪素質素球は、直径の最大値と最小値との差が、１００μｍ以下であり、９０μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下が好ましく、７０μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下が好ましい。
本開示の窒化珪素質素球は、本開示の窒化珪素質焼結体から構成されていればよい。本開示の窒化珪素質素球の一例として、直径の最大値と最小値との差が１００μｍ以下で、帯状の凸部高さが５０μｍ以下の球体が挙げられる。本開示の第２の窒化珪素質焼結体は加工性に優れるため、素球の状態でも直径の最大値と最小値との差が１００μｍ以下で、帯状の凸部高さが５０μｍ以下の球体を得ることが可能である。
本開示の一例としての窒化珪素質素球における凸部の高さは、５０μｍ以下であり、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましく２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましく、ゼロであることが特に好ましい。
本開示の一例としての窒化珪素質素球は、直径の最大値と最小値との差が、１００μｍ以下であり、９０μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下が好ましく、７０μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下が好ましい。
【0104】
＜ベアリング用転動体＞
本開示のベアリング用転動体は、本開示の窒化珪素質焼結体から構成される。ベアリング用転動体は、本開示の窒化珪素質焼結体を鏡面加工等することにより得られる。算術平均表面粗さＲａを０．５μｍ以下にできれば、鏡面加工の方法はいずれであってもよい。
ベアリング用転動体の算術平均表面粗さＲａは０．５μｍ以下が好ましく、０．４μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下が好ましく、０．２μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下が好ましく、０．０８μｍ以下が好ましく、０．０６μｍ以下が好ましく、０．０５μｍ以下が好ましい。
本開示のベアリング用転動体は、本開示の窒化珪素質焼結体から構成される。ベアリング用転動体は、本開示の窒化珪素質焼結体を鏡面加工等することにより得られる。算術平均表面粗さＲａを０．５μｍ以下にできれば、鏡面加工の方法はいずれであってもよい。
ベアリング用転動体の算術平均表面粗さＲａは０．５μｍ以下が好ましく、０．４μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下が好ましく、０．２μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下が好ましく、０．０８μｍ以下が好ましく、０．０６μｍ以下が好ましく、０．０５μｍ以下が好ましい。
【0105】
鏡面加工に先立って表層を切削してもよいが、本開示の窒化珪素質焼結体は、従来の窒化珪素質焼結体に比べて、スノーフレーク、気孔等の欠陥が表層に少ないため、表層の切削を省略してもよい。あるいは、表層の切削量を少なくしてもよい。
【0106】
＜ベアリング＞
本開示のベアリングは、本開示のベアリング用転動体を備える。本開示のベアリング用転動体は欠陥が少ない窒化珪素質焼結体、又は加工性がよい窒化珪素質焼結体を用いるため、電気自動車用のベアリングとしても好適である。
本開示のベアリングは、本開示のベアリング用転動体を備える。本開示のベアリング用転動体は欠陥が少ない窒化珪素質焼結体、又は加工性がよい窒化珪素質焼結体を用いるため、電気自動車用のベアリングとしても好適である。
【実施例0107】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
例１～５、１０～２７が実施例であり、例６～９、２８が比較例である。
例１～５、１０～２７が実施例であり、例６～９、２８が比較例である。
【0108】
表１～５に記載の原料及び焼結助剤を準備した。原料として用いたＣａ－αＳｉＡｌＯＮ及びＹ－αＳｉＡｌＯＮは燃焼合成法により合成され、α率は表１～５に示すとおりであった。また、例６～９で原料として用いたαＳｉ３Ｎ４は直接窒化法により合成されたデンカ社製、商品名９ＦＷＳであり、平均粒子径（Ｄ５０）が０．７μｍであり、α率が９１％である。
【0109】
表１～５に記載の配合の原料及び焼結助に溶媒を加えて４８時間混合してスラリーを得た。表１～５中、空欄の成分は配合していないことを意味する。例５は、焼結助剤及び溶媒を加えず、原料に有機バインダを加えて混合物を得た。このスラリー又は混合物をスプレードライし、造粒紛を得た。
【0110】
得られた造粒紛を金型に入れ、成形圧力でプレス成形し、６０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの直方体、又は直径１３．５ｍｍの球体に成形したのち、ＣIＰ処理を行った。
【0111】
得られた成形物を空気雰囲気下で６００℃１時間加熱して脱脂処理を行った後、１０－２Ｐａ以下の真空下で常温から昇温して１４００℃で２時間保持し、さらに０．６ＭＰａの窒素ガス雰囲気下、１７５０℃で４時間又は５時間加圧焼結し、焼結体を得た。
【0112】
さらに、例２、６、８～２７については、得られた焼結体に対して窒素ガス雰囲気中で圧力１００ＭＰａにて１６５０℃～１８００℃で１時間加熱する熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を施した。
【0113】
なお、例３については、上記脱脂処理を行った後、上記の加圧焼結に代えて、ホットプレス機により窒素ガス雰囲気下で４０ＭＰａ加圧しながら１８００℃２時間焼成し、焼結体を得た。
例２８は、市販されている窒化珪素球（株式会社ツバキ・ナカシマ製）である。
得られた窒化珪素質焼結体はＥＰＭＡ（日本電子株式会社製「ＪＸＡ－８５００Ｆ」及び標準試料）にて組成を分析し、その結果を表１～５に示す。
例２８は、市販されている窒化珪素球（株式会社ツバキ・ナカシマ製）である。
得られた窒化珪素質焼結体はＥＰＭＡ（日本電子株式会社製「ＪＸＡ－８５００Ｆ」及び標準試料）にて組成を分析し、その結果を表１～５に示す。
【0114】
また、得られた窒化珪素質焼結体について、上記の測定方法にて物性等の評価を行った。結果を表１～５に示す。
なお、ＮＤは未測定を表す。母相及び粒界相の金属Ｍ含有率における空欄は、検出限界以下であったことを示す。
なお、ＮＤは未測定を表す。母相及び粒界相の金属Ｍ含有率における空欄は、検出限界以下であったことを示す。
【0115】
表１～５における「ラマンピーク強度比」の項目は、ラマン分光スペクトルにおいて、１７７～１９７ｃｍ－１におけるピーク強度の最小値に対する、１７０～１９０ｃｍ－１におけるピーク強度の最大値の比を表す。
表１～５における「ラマンピーク位置」の項目は、ラマン分光スペクトルにおいて、１７７～１９７ｃｍ－１におけるピークトップの位置を表す。
表１～５における「焼成変質層の有無」の項目は、焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域に５０μｍ以上のスノーフレークが確認された場合を「有」、確認されない場合を「無」とする。
表１～５における「ラマンピーク位置」の項目は、ラマン分光スペクトルにおいて、１７７～１９７ｃｍ－１におけるピークトップの位置を表す。
表１～５における「焼成変質層の有無」の項目は、焼結体表面から内側に２５０μｍ以内の領域に５０μｍ以上のスノーフレークが確認された場合を「有」、確認されない場合を「無」とする。
【0116】
なお、Ｘ線回折測定では、株式会社リガク製、Ｓｍａｒｔ ｌａｂを用い、検出器として株式会社リガク製、Ｄ／ｔｅＸＵｌｔｒａを用い、Ｘ線解析ソフトウェアとして株式会社リガク製、ＰＤＸＬ２を用いた。
窒化珪素質焼結体の元素分析は、電子線プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）装置として日本電子株式会社製「ＪＸＡ－８５００Ｆ」を用い、日本電子株式会社製の標準試料を用いた。粉体の元素分析は、株式会社リガク社製 ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩを用いた。
ラマン分光スペクトル測定は、堀場製作所社製ＬａｂＲＡＭ ＨＲ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎを用いた。
研磨レートの測定は、アントンパール社製のカロテストを用いた。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、日立ハイテクノロジーズ社製のＳＵ６６００を用い、加速電圧：６ｋＶ、プローブ電流：Ｍｅｄｉｕｍ、エミッション電流：２９μＡ、引き出し電圧：１．７０ｋＶ、検出器条件：反射電子、サプレッサ電圧：３００Ｖ、ＷＤ：１５ｍｍ、Ｃコート：約２４ｎｍで実施した。
ＥＤＳアナライザーは、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のＮｏｒａｎ ｓｙｓｔｅｍ ６を用い、検出器：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製Ｕｌｔｒａｄｒｙ、Ｍａｐ解像度：５１２×３８４、Ｍａｐピクセルサイズ：０．０１μｍ、倍率：２５０００倍、カーネルサイズ：５×５、Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｖａｌｉｄ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ：高、フィルターフィットタイプ：高精度、定量ピークの分離の方法：スタンダードなしフィルター法、補正の方法：プローザ（Ｐｈｉ－Ｒｈｏ－Ｚ）で実施した。
スラスト転動試験は、富士試験機製作所製の装置を用いた。
窒化珪素質焼結体の元素分析は、電子線プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）装置として日本電子株式会社製「ＪＸＡ－８５００Ｆ」を用い、日本電子株式会社製の標準試料を用いた。粉体の元素分析は、株式会社リガク社製 ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩを用いた。
ラマン分光スペクトル測定は、堀場製作所社製ＬａｂＲＡＭ ＨＲ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎを用いた。
研磨レートの測定は、アントンパール社製のカロテストを用いた。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、日立ハイテクノロジーズ社製のＳＵ６６００を用い、加速電圧：６ｋＶ、プローブ電流：Ｍｅｄｉｕｍ、エミッション電流：２９μＡ、引き出し電圧：１．７０ｋＶ、検出器条件：反射電子、サプレッサ電圧：３００Ｖ、ＷＤ：１５ｍｍ、Ｃコート：約２４ｎｍで実施した。
ＥＤＳアナライザーは、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のＮｏｒａｎ ｓｙｓｔｅｍ ６を用い、検出器：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製Ｕｌｔｒａｄｒｙ、Ｍａｐ解像度：５１２×３８４、Ｍａｐピクセルサイズ：０．０１μｍ、倍率：２５０００倍、カーネルサイズ：５×５、Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｖａｌｉｄ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ：高、フィルターフィットタイプ：高精度、定量ピークの分離の方法：スタンダードなしフィルター法、補正の方法：プローザ（Ｐｈｉ－Ｒｈｏ－Ｚ）で実施した。
スラスト転動試験は、富士試験機製作所製の装置を用いた。
【0117】
【表1】
【0118】
【表2】
【0119】
【表3】
【0120】
【表4】
【0121】
【表5】
【0122】
図２（Ａ）（Ｂ）に、例２及び６の窒化珪素質焼結体の断面を暗視野にて１０倍で確認したときの光学顕微鏡写真を示す。例２を図２（Ａ）、例６を図２（Ｂ）に示す。例２の窒化珪素質焼結体は均質であったが、例６の窒化珪素質焼結体は外周部にスノーフレークなどの欠陥が確認された。
【0123】
【0124】
図４に、例２で得られた窒化珪素質焼結体のＸＲＤスペクトルを示す。
●を付したピーク（２θ＝３０．５～３２°）は、α（２０１）を表すピークであり、▲を付したピーク（２θ＝３３～３４°）は、β（１０１）を表すピークであり、▼を付したピーク（２θ＝３５～３６°）は、α（２１０）を表すピークであり、■を付したピーク（２θ＝３６～３７°）は、β（１２０）を表すピークである。
●を付したピーク（２θ＝３０．５～３２°）は、α（２０１）を表すピークであり、▲を付したピーク（２θ＝３３～３４°）は、β（１０１）を表すピークであり、▼を付したピーク（２θ＝３５～３６°）は、α（２１０）を表すピークであり、■を付したピーク（２θ＝３６～３７°）は、β（１２０）を表すピークである。
【0125】
図５（Ａ）（Ｂ）及び図６に、ラマン分光スペクトルを示す。図５（Ａ）は例２、図５（Ｂ）は例６で得られた窒化珪素質焼結体のラマン分光スペクトルである。図６には例６、例１１、例１５、例１８及び例２６で得られた窒化珪素質焼結体のラマン分光スペクトルを示す。
【0126】
表１～５の結果から、Ｍｇ、Ｃａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属Ｍの総含有率が０．２～８．０質量％、Ａｌの含有率が４．０～１２．０質量％、Ｏの含有率が４．０～１２．０質量％であり、破壊靭性値が５．０～１０．０ＭＰａ・ｍ１／２である、例１～５、１０～２７の窒化珪素質焼結体は、例６～９、２８に比べて、カロテストによる研磨レートが高く、加工性に優れることがわかる。
【0127】
例１０、１５、及び２８の窒化珪素質焼結体について、スラスト転動試験を実施した。対照サンプルとして、ベアリングの転動体として用いられる、高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２）でも同様の試験を実施した。
ＳＵＪ２球は、６９００万回転で振動増加により試験機が停止し、転動体と試験片にフレーキング（剥離）が確認されたため、試験を終了した。
例１０の窒化珪素質焼結体では、４５００万回転で振動が増加し、試験が終了した。試験後の窒化珪素質焼結体を観察したところ、６個の内１個にてフレーキングが確認され、残りの５個に目立った摩耗はなかった。例１０の窒化珪素質焼結体は、上記方法での光学顕微鏡による断面観察において、最大１２μｍのポアを確認しており、ポアを起点にフレーキングが発生したと推定される。
例１５及び例２８の窒化珪素質焼結体では、１億回転まで振動が増加することがなかった。試験終了後に窒化珪素質焼結体の外観を観察したところ、例１５、例２８ともに目視では目立った摩耗は確認されなかった。スラスト転動試験後の例１５及び例２８の窒化珪素質焼結体の表面をレーザー顕微鏡にて観察した結果を図９に示す。例２８は、レーザー顕微鏡で観察すると直径８０μｍ、深さ０．５μｍ程度の微小な剥離の集合体が存在した。一方、例１５は、レーザー顕微鏡観察で摩耗が確認されず、ベアリング球向けの転動体として高い摩耗性が確認された。例１５は、優れた耐摩耗性を有しながら、加工性に優れることがわかった。
ＳＵＪ２球は、６９００万回転で振動増加により試験機が停止し、転動体と試験片にフレーキング（剥離）が確認されたため、試験を終了した。
例１０の窒化珪素質焼結体では、４５００万回転で振動が増加し、試験が終了した。試験後の窒化珪素質焼結体を観察したところ、６個の内１個にてフレーキングが確認され、残りの５個に目立った摩耗はなかった。例１０の窒化珪素質焼結体は、上記方法での光学顕微鏡による断面観察において、最大１２μｍのポアを確認しており、ポアを起点にフレーキングが発生したと推定される。
例１５及び例２８の窒化珪素質焼結体では、１億回転まで振動が増加することがなかった。試験終了後に窒化珪素質焼結体の外観を観察したところ、例１５、例２８ともに目視では目立った摩耗は確認されなかった。スラスト転動試験後の例１５及び例２８の窒化珪素質焼結体の表面をレーザー顕微鏡にて観察した結果を図９に示す。例２８は、レーザー顕微鏡で観察すると直径８０μｍ、深さ０．５μｍ程度の微小な剥離の集合体が存在した。一方、例１５は、レーザー顕微鏡観察で摩耗が確認されず、ベアリング球向けの転動体として高い摩耗性が確認された。例１５は、優れた耐摩耗性を有しながら、加工性に優れることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0128】
本開示の窒化珪素質焼結体は、耐摩耗部材として有用であり、特にベアリング用転動体及びベアリング部材として好適に利用可能である。
【0129】
日本国特許出願２０２３－０１４１８５号の開示は、その全体が参照により本開示に取り込まれる。
本開示における全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本開示中に参照により取り込まれる。
本開示における全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本開示中に参照により取り込まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
