2000 Fiscal Year Annual Research Report
固溶体セラミックスをマトリックスとするナノ複合材料の作製と特性評価
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12450275
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
山口 修 同志社大学, 工学部, 教授 (40097861)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣田 健 同志社大学, 工学部, 助教授 (30238414)
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| Keywords | 固溶体セラミックス / ジルコニア / アルミナ / 超高圧焼結 / 機械的特性 |
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| Research Abstract |
初年度の本年度は,マトリックスである固溶体セラミックスの緻密な試料を超高圧高温発生装置(超高圧プレス)を用いて作製し,その微細構造と機械的特性を評価した.本超高圧プレスは一軸加圧のピストン・シリンダー型の高圧装置ではあるが,準静水圧的に1GPaの圧力を最高1500℃の温度まで保持することができる.ジルコニウムとアルミニウムのアルコキシドを用いてゾルーゲル法によりZrO_2/Al_2O_3=75/25モル%の微粒子の固溶体粉体を合成し,800℃-1h仮焼し,ついで冷間静水圧プレスにて成形後,新しく開発した高圧セルを用いて900°〜1100℃まで50℃毎に1h-1GPaの条件で緻密化させた.1000℃以上の高温高圧焼結では,得られたセラミックスはX線回折の結果,ジルコニア単一相であったが,正方晶ジルコニア固溶体(t-ZrO_2(ss))の体積比率は30%以下となり多数のクラックが発生した.しかし,950℃で焼結した試料では,t-ZrO_2(ss)と単斜晶ジルコニア相(m-ZrO_2)の体積比率は80/20%となり,クラックのない緻密(嵩密度5.34Mg/m^3,相対密度99.1%)な固溶体セラミックスが得られた.このセラミックスの三点曲げ強度は680MPa,破壊靭性値は15.2MPa・m^<1/2>を示し,その組織は平均粒径〜200nmの微細な結晶粒子から構成されることがわかった.
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