双結晶及び多結晶を用いたセラミックスの界面構造と強化機構の解明

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450244
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 阿部 弘 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10294977)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古賀 和子 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (00315144) ; 吉田 冬樹 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 講師 (30243968) ; 中島 英治 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (80180280)
• Keywords: 微構造 / 粒界 / 破壊開始表面エネルギー / 破壊進展表面エネルギー / SiC / Al_2O_3

Research Abstract

セラミックスの結晶構造、界面構造と機械的性質の相関を明らかにし、高機能構造材料の開発指針を提案することを最終目的として、11年度は以下の研究を行った。
1 各種の異なったプロセス(CVD法、BおよびC添加焼結法、Al_2O_3添加焼結法)により組織を制御したSiCにインデンテーションによる微視的応力、曲げによる巨視的応力を負荷し、微構造と破壊エネルギーの関係を研究した。
(1)亀裂はCVD法、BおよびC添加焼結法、Al_2O_3添加焼結法の順に、直線的な進展から、粒界による影響を受けた屈曲の多い進展の仕方に変化する。
(2)破壊開始表面エネルギーγ_iはCVDSiCで最も低く(5J/m^2)、Al_2O_3添加焼結SiCで最も高い(50J/m^2)。
(3)破壊進展表面エネルギーγ_<wof>はγ_iより高く、全般にγ_<wof>はγ_iより粒界や微構造によるエネルギー吸収機構を強く反映する。
(4)エッチング液による侵食速度はCVDSiCで最も遅く、BおよびC添加焼結SiC、Al_2O_3添加焼結SiCの順に早くなる。この破壊エネルギーやエッチング速度の傾向は粒界の結合強度や化学的安定性を反映していると考えられる。
2 SiCおよびAl_2O_3単結晶を、異なったモデル粒界を介して双結晶化させるための基礎的検討を進めた。
次年度は、上記の知見をさらに発展させ、結晶構造・粒界構造と機械的性質との相関を明らかにするとともに、高機能構造材料の開発指針につき検討する。

Research Products

• [Publications] K.Ikeda: "Microstructure of <001> Σ5 Asymmetric Tilt Boundaries in Molybdenum"Proc. of ReX'99. 523-528 (1999)
• [Publications] D.Terada: "In-Situ Observation of Dislocation Motion of Fe-W Solid Solutions at High-Temperature"九州大学超高圧電子顕微鏡室研究報告. No.23. 3-4 (1999)
• [Publications] 平川 裕一: "超高純度多結晶シリコンの高温変形挙動"日本金属学会誌. 63・9. 1093-1096 (1999)
• [Publications] H.Abe: "Evaluation of Indentation Induced Residual Stress in the Surface of Float Glass"Journal of the Ceramic Society of Japan. 108・4(予定). (2000)
• [Publications] 阿部 弘: "金属便覧(力学的な性質・セラミックス) 6版"丸善株式会社(予定). (2000)
• [Publications] 阿部 弘: "先端無機材料科学(機械構造材料)"(株)昭晃堂(予定). (2000)