ジルコニア系における準安定と安定状態図の評価と熱力学モデルの開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08750782
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 八島 正知 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (00239740)
• Keywords: ジルコニア / 状態図 / 相転移 / 熱力学 / ハフニア / 希土類 / データベース / プロセス

Research Abstract

準安定状態図の評価・確立を行うために,均一な試料(ジルコニア固溶体・ハフニア固溶体)をアーク溶解法あるいは錯体重合法により合成した.この均一な試料をX線回折・ラマン散乱等で評価し,正方相の軸率c/aが1であるにもかかわらず,酸素が変位しているために対称性が正方晶系になっているt"の存在を強く示唆することに成功した.また,クエン酸ゲルを利用することによりジルコニアーカルシア系のt'相を始めて様々な組成範囲で合成することに成功した.共沈法や酢酸ゲル法と比較してこの新手法(クエン酸ゲル法)が均一な試料を合成するに当たり極めて有効であることをラマン散乱を用いて明らかにした.不純物を検出する場合,ラマン散乱はX線回折と異なり結晶性が悪くX線ピークがブロードになりがちな試料に対しても有効であることを初めて示した.ZrO_2-UO_2,ZrO_2-CeO_2-LaO_<1.5>,ZrO_2-YO_<1.5>,ZrO_2-ErO_<1.5>,ZrO_2-ScO_<1.5>系において既往のデータの評価を行い,合理的な状態図を提案した.本課題で重要なのは,平衡状態図だけではなく,準安定相間の相転移温度を相図に書き込んだいわゆる準安定状態図を提案したことにある.さらに,データベース化を行うために,ZrO_2-UO_2系およびZrO_2-CeO_2-LaO_<1.5>系にたいして)格子の安定性パラメータの決定,正則溶体近似による2元系状態図の評価さらに3元系状態図の評価を行うことに成功した.以上の研究により先進材料の材料設計の基礎基盤を固め、そのモデル化に際し先導的な役割をはたすものと期待される。

Research Products

• [Publications] M.Yashima: "Determination of tetragonal-cubic phase bounclary of Zr_<1-x>R_xO_2-X12(R=Nd,Sm,Y,Er and Yb)by Raman scattering" J.Phys,Chem,Solids. 57・1. 17-24 (1996)
• [Publications] M.Yashima: "Thermodynamic Assessment of the Zirconia-Urania System" J.Am.Cram.Soc.79・2. 521-524 (1996)
• [Publications] M.Yashima: "Formation of metastable forms by quenching of HfO_2-RO_<1.5>melts(R=Gd,Y and Yb)" J.Phys,Chem,Solids. 57・3. 289-295 (1996)
• [Publications] M.Yashima: "Syntheses of metastable tetragonal(t′)Zirconia-calcia solid sdution by pyrolysis of organic precursors and uprecipitation route." J.Mater,Res.11・6. 1410-1420 (1996)
• [Publications] M.Yashima: "Metastable-stable phase diagram S in the Zirconia-containing systems utilized in solid-oxide fuel cell application" Solid State Ionics. 86-88. 1131-1149 (1996)
• [Publications] Y.Ou: "Measurement and calculation of the ZrO_2-CeO_2-LaO_<1.5>phase" CALPHAD. 20・1. 95-108 (1996)