セラミックスの高温変形と破壊

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455303
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 岡本 泰則 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (50101259)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩野 剛司 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (30178850)
• Keywords: セラミックス / 微構造 / 変形 / 破壊 / 拡散 / 粒成長 / 粒界

Research Abstract

微構造を制御したセラミックスを得て,高温での力学的挙動(変形と破壊)を様々の手法を用いて評価するため,本研究課題で今年度選んだのは,微粒アルミナ(粒径はサブミクロン),ムライト,フォルステライトおよびそれらの複合体である.微構造制御のためには原料粉末の選択が重要であるが,アルミナはアルミニウムの炭酸アンモニウム塩の水和物の熱分解によって得られる微粉末,ムライトとフォルステライトはゾルゲル法で得られる微粉末を用いている.特にフォルステライトの微粒単相多結晶は本研究で初めて得られたもので,その高温変形挙動は,ネソシリケートの流動挙動として地球科学的にも関心が高い.
微粒アルミナの高温変形挙動は,Y-TZPのような超塑性ではなく,動的粒成長(ひずみ誘起型粒成長)によるひずみ硬化をともなう拡散流動であることが明らかになった.初期変形が界面反応で律速されていることも重要な特徴である.微構造制御のために添加された不純物(MgOやZrO_2)は顕著な効果を示し,界面反応とイオンの粒界拡散に大きな影響を与える.
アルミナージルコニア(Y-TZP)複合体とムライトについては,高温変形の他,高温破壊挙動に注目し,前者ではTZPの超塑性が破壊に与える影響,後者では粒界ガラス相のSCG破壊にあたえる影響などをしらべた.SCG(亀裂成長)は破壊の速度依存性としてとらえることができるが,4けたにおよぶ速度範囲で強度を測定し,材料の寿命予測のための基礎データを得た.
微構造の異なるフォルステライトの高温変形の速度を温度と応力の関数として測定し,変形機構の解明のためのデータを得た.ひずみ速度はムライトより大きく,アルミナ程度の値で,変形律速種の拡散係計数が得られた.
以上の結果は,本年度8件の学会発表として公表した.次年度に成果をまとめ,論文として発表を予定している.

Research Products

• [Publications] 岡本泰則(分担): "セラミックス辞典[第2版]" 丸善, 860 (1997)
• [Publications] 岡本泰則(分担): "セラミックスの複合化-科学と技術-" 日本セラミックス協会(予定、印刷中), (1997)