セラミックス超塑性

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08242103
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐久間 健人 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50005500)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本橋 嘉信 茨城大学, 工学部, 教授 (00007783) ; 古城 紀雄 大阪大学, 留学生センター, 教授 (50029188)
• Keywords: 超塑性 / 粒界すべり / 結晶粒界 / セラミックス

Research Abstract

本計画班では従来通り、計画班の佐久間(東大工)、古城(阪大工)、本橋(茨大工)が中心となっで活動を進めた。セラミックス超塑性の研究は、僅か10年ほどの歴史しか有していないにも拘わらず、近年著しい進歩を見せている。このような進歩は、研究代表者を中心とする、我が国の研究者によって主導されてきている。
研究代表者の実績の最も特徴的な点は、従来の超塑性研究の限界を打破し、新しい展望を開きつつある点にある。従来の超塑性セラミックスの研究は、変形応力とひずみ速度の関係を解析し、活性化エネルギー、応力指数、粒径指数などの変形パラメータの実測値から、変形の律速機構を推定しようとするものであった。これは、金属材料超塑性に関する研究手法をそのまま踏襲するものであり、現象論的解析とよばれるものである。この手法は、変形特性の概要を理解する上で有効なものである。しかし、異なったモデルが同一の変形パラメータを予測するなどの理由もあって、この手法だけで超塑性現象を明らかにすることは困難となっている。本研究では、セラミックスの微細結晶粒超塑性を粒界構造あるいは粒界における原子間結合に関するミクロな情報から、変形の物理現象を明らかにすることに成功した。特に、本年度の研究により、粒界ガラス相を含むTZPの破断伸びが、粒界に偏析した微量の陽イオンの種類と量に依存することを初めて実証した。また、これらの陽イオンの偏析による粒界の原子間結合状態の変化を実験ならびに計算によって実証した。これらの成果は、超塑性研究にひとつの全く新しい展開をもたらすものである。

Research Products

• [Publications] T.Kondo,Y.Takigawa,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Critical assessments of tensile ductility in superplastic TZP and TiO_2-doped TZP" Mater.Trans.JIM. 39. 1108-1114 (1998)
• [Publications] A.H.Chokshi,Y.Ikuhara,J.A.Hines and I.Sakuma: "The influence of trace impurities on the mechanical characterisitics of a superplastic 2mol% yttria stabilized zirconia" Acta Mater. 46. 5557-5568 (1998)
• [Publications] P.Thavorniti,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Microstructural characterization of superplatic SiO_2-doped TZP with a small amount of oxide addition" J.Am.Ceram.Soc. 81. 2927-2932 (1998)
• [Publications] J.Zhao,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Grain growth of SiO_2-added zirconia annealed in the cubic/tetragonal two-phase region" J.Am.Ceram.Soc. 81. 2087-2092 (1998)
• [Publications] Y.Takigawa Y.Yoshizawa and T.Sakuma: "Superplasticity in Al_2O_3-20vol% Spinel (MgO・1.5Al_2O_3)ceramics" Ceram.Int. 24. 61-66 (1998)
• [Publications] Y.Ikuhara,I.Tanaka,P.Thavorniti and T.Sakuma: "Grain boundary structure and chemical bonding state of superplastic SiO_2-doped TZP" J.Electron Microscopy. 46. 467-472 (1997)