1993 Fiscal Year Annual Research Report
金属炭化物の酸化における界面反応とクラックの発生機構
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04453062
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
嶋田 志郎 北海道大学, 工学部, 助教授 (90002310)
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| Keywords | 金属炭化物 / 酸化機構 / 界面反応 / クラック発生 / 炭素析出 / 反応速度 |
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| Research Abstract |
HfCの単結晶を酸素分圧5〜8kPa、温度500〜800℃で酸化して、酸化物層のSEM観察とEPMA分析を行い、酸化速度の結果と合わせて次の知見を得た。
1)酸化物層のSEMの組成像において、HfCサイド側により濃い灰色をしたコントラストを持つzone1と淡いコントラストを有するzone2の二層から成っていた。
2)zone1では元素のX線強度比C/Hfが非常に高く、この領域で炭素が析出し、特にHfC/zone1界面での析出量が多かった。
(3)zone1の厚さは温度、時間に余り依存せず、2〜4μmとなった。一方、zone2は各温度共に時間に対して直線的に厚くなった。
4)zone1に比べzone2ではポアー、クラックが多数入っていた。
NbCの酸化を二種類の粉末と単結晶を使って、酸素分圧8kPa、温度390-610℃で行い速度論的に考察すると共に、酸化物層のSEM観察、TG-DTA-MS同時測定を行って次の知見を得た。
1)いずれの試料も酸化は界面での化学反応が律速となって進行した。
2)酸化に伴う粉末粒子中のクラッキングが酸化を促進し、特に、485℃以上の温度で酸化が多量のCO_2放出を伴って爆発的に進行した。これは、クラッキングによって露出した新しい反応表面の急激な酸化によるものである。
3)単結晶の酸化物層は多孔質で表面に垂直な方向に伸びた柱状粒子から成っていた。この酸化物の形態が、反応界面での化学反応が律速であることの原因となっている。
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