組織制御されたβ-サイアロン複合材料の開発とその耐過酷環境性

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09355029
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 嶋田 志郎 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90002310)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥谷 猛 北海道工業技術研究所, 極限環境部, 部長 ; 清野 肇 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50281788)
• Keywords: 組織制御 / β-サイアロン / 複合材料 / 耐環境性 / 水蒸気雰囲気

Research Abstract

平成9年度では、アルミナ固溶量の異なるβ-サイアロンと窒化ケイ素粉末の酸化を水蒸気を含む雰囲気下で行った。試料を1000-1300℃に加熱し、酸化による重量変化を熱天秤によって測定した。約45℃に設定した水蒸気を一定量(約10vol%)酸素と一緒に反応管中に流入して、酸素を含む水蒸気雰囲気にした。その結果、酸化は1000℃ではほとんど進まないが、1200℃から顕著になり、雰囲気に水蒸気を含ませた場合、どの試料でも酸化が速く進むことが分かった。結果を拡散律速式であるGinlstling-Brounshtein式で解析した。酸化反応の速度定数は雰囲気中に水蒸気が含まれると大きくなり、例えば1200℃において比較すると2から4倍程度大きく、酸化が促進されていることが分かった。同一の試料で酸化の活性化エネルギーの値を比較したところ、水蒸気の有無に拘わらず、活性化エネルギーの値には明確な差は現れなかった。しかし、酸化の活性化エネルギーはアルミナの固溶量が多くなるほど、小さくなる傾向が見られた。サイアロンが酸化されると非晶質のSiO_2とムライトが生成し、サイアロンのアルミナ固溶量が多いほど酸化生成相に含まれるムライトの割合は大きくなった。

Research Products

• [Publications] S.Shimada: "Initial Oxidation of β-Sialon" J.American Ceramic Scciety. (in press).
• [Publications] K.J.D.Mackenzie: "Kinetics and Mechanism of Thermal Oxidation of Sialon Gramics Poieders" Thermcchemica Acta. (in press).
• [Publications] K.J.D.Mackenzie: "Thermal oxidation of carbothermal β-sialon powder:reaction sequences and Kinetics" J.Materials Chemistry. 7. 527-530 (1997)