1990 Fiscal Year Annual Research Report
イオン注入によるセラミックス表層の改質に関する研究
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01550540
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大貫 惣明 北海道大学, 工学部, 助教授 (10142697)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木下 博嗣 北海道大学, 工学部, 助手 (40177895)
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| Keywords | イオン注入 / セラミックス / 表面改質 / 非晶質化 / 欠陥クラスタ- / 表面軟化 / 表面硬化 / 結合性 |
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| Research Abstract |
3種の代表的セラミックスのイオン注入による表面特性の変化について、(1)表面硬度の変化、(2)損傷微細識組、(3)非晶質形成の関連から検討した。
セラミックス材料として代表的なアルミナ(Al_2O_3)単結晶の場合、表面硬度は注入初期には増加するが、注入量の増加とともに軟化し、そののち一定となる。微細識組観察の結果,初期の硬化は注入による欠陥クラスタ-の形成によって生じ、軟化は表面層が非晶質化することによることが分った。この硬度特性には結晶粒界の効果が認められ、純度の異る多結晶の場合、単結晶に比べて硬化量は大きく軟化量は少ない。またこの場合の非晶質の形成は結晶粒界からはじまる。これは助結材であるSiO_2の非晶質化が極めて早く起るためである。
典型的な共有結合性材料である窒化硅素(Si_3N_4)の場合,イオン注入による硬度の挙動はアルミナと同様であるが,非晶質化に要する注入量ははるかに少ないため、極めて早く軟化する。
イオン結合性は強いジルコニア(ZrO_2)の場合,注入によって硬化のみで軟化は生じない。これは欠陥クラスタ-の形成のみが起り、非晶質化には経らないことに原因がある。
このようにセラミックスの表面改質は、内部歪の増加という従来の機構に対して、照射欠陥の集積による非晶質の形成が最大の原因であることを明らかにすることができた。
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[Publications] S.Ohnuki,H.Takahashi,T.Kanamura,H.Kinoshita: "Crystallization of Amorphous Ceramies during Electron Irradiation in HVEM" Procedings of 12th International Corgress for Electron Microscopy(1990). 3. 548-549 (1990)
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[Publications] 大貫 惣明,中岡 達行,木下 博嗣,高橋 平七郎: "イオン注入によるセラミックスの非晶質化および表面特性" 日本金属学会会誌.
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[Publications] 大貫 惣明,中岡 達行,木下 博嗣,高橋 平七郎: "アルミナ非晶質の電子線照射による結晶化" 日本金属学会会誌.
