Strengthening and toughening of layered ceramics through three-dimensional crystal control

• Project/Area Number: 25K01520
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 池田 賢一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20335996)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森田 孝治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, グループリーダー (20354186) ; 三浦 誠司 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50199949) ; 滝沢 聡 北海道大学, 工学研究院, 助教 (20240632)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2028: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2027: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2026: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2025: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: 層状セラミックス / 強靭化 / キンク変形 / 結晶制御 / 配向焼結体

Outline of Research at the Start

層状構造を持つ物質がキンク変形帯という座屈構造を含む場合、塑性変形を担う転位運動を妨げることで材料強度を高める「キンク強化」が注目されている。層状セラミックスにおいてもキンク変形帯が導入されることは研究代表者らが明らかにしているが、キンク強化の発現については未解明である。そこで本研究では、『層状セラミックスにおいてキンク変形帯が強化・強靭化にどのように寄与するのか』という学術的「問い」の解決を目指し、MAX相セラミックスを研究対象として、結晶方位制御や意図的な気孔導入といった三次元結晶制御と高温塑性加工により、キンク強化が発現する新たな層状セラミックスの創製を目指す。