1999 Fiscal Year Annual Research Report

微量ドーパントを利用した新しい耐熱セラミックスの設計

Research Project

Project/Area Number	10450254
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	佐久間健人東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50005500)
Keywords	アルミナ / セラミックス / クリープ / 耐熱性 / 粒界量子構造 / 分子軌道法
Research Abstract	種々のドーパントを添加したAl_2O_3系焼結体を作製し,高温における機械的特性を機械試験により検証した.その結果,Al_2O_3系セラミックス耐熱性改善には,イオン化数3価を取るランタノイド元素の微量添加が有効であり,4価や2価を取るドーパントは必ずしも特性向上に寄与しないことを見出した.一方,高分解能電子顕微鏡に付属の電子エネルギー損失分光法(EELS)を利用して,粒界に於ける量子構造の解析を試みた.その結果,ドーパントの粒界偏析に伴う,Al^<3+>イオン周辺の原子間化学結合状態の変化を検出することに成功した.さらに粒界電子構造を調べるためにDV-Xα法による第一原理に基づく分子軌道計算を行ったところ,EELSで測定された化学結合状態の変化は,ドーパント偏析に伴う状態密度(DOS)の変化により説明された.この化学結合状態の変化は,粒界に於ける陽イオン-陰イオン間の電子状態の変化に起因するものであり,イオン間に働くク一ロン力等の化学結合力の上昇を伴うことが判明した.以上の研究成果は,Al_2O_3セラミックスの耐熱性というマクロな現象を粒界量子構造と密接に関連づけるものであり,高温用セラミックス開発の理論的指針を得る上で極めて重要な知見である.

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Y.Takigawa,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Grainboundary bonding state and fracture energy in small amount of oxide-doped fine grained Al_2O_3"J.Mater.Sci.. 34. 1991-1997 (1999)
[Publications] H.Yosida,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "High Tenperature Creep Resistance in Lanthanoid Ion-doped Polycrystalline Al_2O_3"Philosophical Magazine Lettres. 79. 249-256 (1999)
[Publications] H.Yosida,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Improvement of creep resistance in polycrystalline Al_2O_3 by Lu-doping"International Journal of Inorganic Materials. 1. 229-234 (1999)
[Publications] H.Yoshida,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "A Critical Factor to Determine the High-temperature Creep Resistance in Cation-doped Polycrystalline Al_2O_3"Key Engineering Materials. 171-174. 809-0816 (2000)
[Publications] H.Yoshida,K.Shimura,Y.Ikuhara T.Sakuma,N.Nakagawa and Y.Waku: "High-temprature Deformation in Unidirectionally Solidified Eutectic Al_2O_3-YAG Single Crystal"Key Engineering Materials. 171-174. 855-862 (2000)
[Publications] H.Yoshida,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Vacancy effect of dopantcation on the high-temperature creep resistance in polycrystalline Al_2O_3"Materials Science and Engineering A. (掲載予定). (2000)

1999 Fiscal Year Annual Research Report

微量ドーパントを利用した新しい耐熱セラミックスの設計

Principal Investigator

佐久間 健人 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50005500)

Research Products

[Publications] Y.Takigawa,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Grainboundary bonding state and fracture energy in small amount of oxide-doped fine grained Al_2O_3"J.Mater.Sci.. 34. 1991-1997 (1999)

[Publications] H.Yosida,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "High Tenperature Creep Resistance in Lanthanoid Ion-doped Polycrystalline Al_2O_3"Philosophical Magazine Lettres. 79. 249-256 (1999)

[Publications] H.Yosida,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Improvement of creep resistance in polycrystalline Al_2O_3 by Lu-doping"International Journal of Inorganic Materials. 1. 229-234 (1999)

[Publications] H.Yoshida,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "A Critical Factor to Determine the High-temperature Creep Resistance in Cation-doped Polycrystalline Al_2O_3"Key Engineering Materials. 171-174. 809-0816 (2000)

[Publications] H.Yoshida,K.Shimura,Y.Ikuhara T.Sakuma,N.Nakagawa and Y.Waku: "High-temprature Deformation in Unidirectionally Solidified Eutectic Al_2O_3-YAG Single Crystal"Key Engineering Materials. 171-174. 855-862 (2000)

[Publications] H.Yoshida,Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Vacancy effect of dopantcation on the high-temperature creep resistance in polycrystalline Al_2O_3"Materials Science and Engineering A. (掲載予定). (2000)

佐久間健人東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50005500)