超臨界非水溶媒を用いるセリア固溶正方晶ジルコニア基高強度高靭性セラミックスの創製

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08750971
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 殷 しゅう 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (40271994)
• Keywords: セリア固溶ジルコニア / 同時固溶 / 多核水酸化物錯体 / メタノール / 結晶化 / 焼結 / 機械的性質 / 熱安定性

Research Abstract

中和沈澱法により生成した12mol%セリア固溶ジルコニア(12Ce-ZrO_2)と3mol%イットリア固溶ジルコニア(3Y-ZrO_2)、アルミナ、8mol%マグネシア固溶ジルコニア(8Mg-ZrO_2)および12mol%カルシア固溶ジルコニア(12Ca-ZrO_2)の混合非晶質多核水酸化物錯体ゲルの超臨界メタノール中における結晶化挙動を明らかにした。また、非晶質ゲルをメタノール中に分散し、250℃付近の穏和な条件下で熱処理し、結晶化させるとともに、超臨界乾燥し得られた粉末の焼結特性、焼結体の機械特性と化学的安定性について検討した。12Ce-ZrO_2に対して10mol%の8Mg-ZrO_2あるいは20mol%の12Ca-ZrO_2を固溶すると3点曲げ強度を600MPaから750および650MPaに向上できたが、破壊靭性は15Pam^<1/2>から6MPam^<1/2>に低下した。一方、(11Ce, 0.2Y) -ZrO_2に10mol%のAl_2O_3を分散すると800MPaの3点曲げ強度と20MPam^<1/2>の破壊靭性を有する高強度靭性セラミックスが得られた。また、200℃における水熱処理による正方晶→単斜晶層転移割合により、試料の熱化学安定性を評価したところ、12Ce-ZrO_2へのMO-ZrO_2 (M=Ca, Mg)の固溶では固溶量20mol%以上で著しく熱化学安定性が低下したが、Al_2O_3との複合化では熱化学安定性が向上した。

Research Products

• [Publications] S. Yin, Y. Fujishiro, S. Uchida and T. Sato: "Low Temperature Sintering and Mechanical Properties of Ceria and Yttria Co-doped Zirconia Crystallised in Supercritical Methanol" Proc. 2nd Conf. on Solvothermal Reactions. 27-30 (1996)
• [Publications] S. Yin, Y. Fujishiro, and T. Sato: "Characterisation of Ceria and Yttria Cd-doped Zirconia Crystallised in Supercritical Methanol" British Ceramics Transactions. 95. 258-262 (1996)
• [Publications] S. Yin, Y. Fujishiro, S. Uchida and T. Sato: "Low Temperature Sintering and Characterisation of Ceria and Yttria Co-doped Zirconia/Alumina Composites Crystallised in Supercritical Methnol" British Ceramics Transactions. 96(印刷中). (1997)
• [Publications] S. Yin, Y. Fujishiro, S. Uchida and T. Sato: "Low Temperature Sintering and Mechanical Properties of (CeO_2, MO) -ZrO_2 (M=Mg, Ca) Crystallised Supercritical Methnol" British Ceramics Transactions. 96(印刷中). (1977)