1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11355028
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
棚瀬 照義 三菱マテリアル株式会社, 総合研究所, 室長
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| Keywords | アルミナ / セラミックス / クリープ / 耐熱性 / 粒界微細構造 / 分子軌道法 |
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| Research Abstract |
高純度および種々のドーパントを添加したAl_2O_3系燃結体を作製し,高温における機械的特性を機会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ることを見出した.一方,高分解能電子顕微鏡を利用した粒界構造解析と,電子顕微鏡に付属の電子エネルギー損失分光法(EELS)による分析結果から,ドーパントの粒界偏析に伴い,粒界におけるAl^<3+>イオン周辺の原子間化学結合状態が変化していることを突き止めた.さらに,DV-Xα法による第一原理に基づく分子軌道計算を行い,状態密度(DOS)を調べることによってEELSで検出された化学結合状態の変化を解析することに成功した.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,イオン間に働くクーロン力等の化学結合力の上昇を伴うことが判明した.以上のように本年度は,Al_2O_3セラミックスの耐熱性というマクロな現象が,粒界微細構造と密接に関連していることを見出した.この結果は,耐熱セラミックス材料開発の理論的指針を得る上で極めて重要な知見である.
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[Publications] H. Yoshida, Y. Ikuhara and T. Sakuma: "High-Temperature Creep Resistance in Lanthanoid Ion-doped Polycrystalline Al_2O_3"Philosophical Magazine Lettres. 79. 249-256 (1999)
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[Publications] Y. Takigawa, Y. Ikuhara and T. Sakuma: "Grain boundary bonding state and fracture energy in small amount of oxide-doped fine grained Al_2O_3"J. Mater. Sci.. 34. 1991-1997 (1999)
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[Publications] H. Yoshida, 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)
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[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. 809-816 (2000)
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[Publications] H.Yoshida,K.Shimura,Y.Ikuhara,T.Sakuma,N.Nakagawa and Y.Waku: "High-Temperature Deformation in Unidirectionally Solidified Eutectic Al_2O_3-YAG Single Crystal"Key Engineering Materials. 171-174. 855-862 (2000)
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[Publications] Y. Ikuhara, T. Watanabe, T. Saito, H. Yoshida and T. Sakuma: "Atomic Structure and Chemical Bording State of Sapphire Bicrystal"Materials Science Forum. 294-296. 273-276 (1999)
