2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research on the current effects on the high temperature phenomena of oxide ceramics and its applications
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15K06515
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
森田 孝治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (20354186)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | フラッシュ焼結 / 通電効果 / セラミックス / 高温変形 / 酸素欠損 / 粒界すべり |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、セラミックスの高温現象（特に、変形、焼結や粒成長など）を対象に、第３の要素技術として現在注目されている通電効果（フラッシュ現象）を活用したセラミックスの次世代創製技術の構築を目的に実施するものである。
H30年度では、微細粒の8Y－ZrO2をモデル材に用い、その通電条件下における高温変形に関し、１）実験条件（温度）の制御をより精緻に行い、得られた高精度の実験データをもとに現象を理解するとともに、２）通電変形後のナノ組織観察を実施することで、通電効果の原理解明に注力した。
その結果、１）高温変形に対する通電効果を議論するため、通電変形中のサンプル温度の評価指針を確立し、提案した。具体的には、通電に伴い生じる温度上昇分を、サンプルの熱膨張より算出することで、変形に対して有効に寄与している温度因子の効果を評価した。通電によって大きな温度上昇が認められるが、通電により生じた変形速度の加速分を温度上昇だけでは説明することができず、その他の因子が強く寄与していることが確認できた。２）TEM－EDS法を用いた通電変形後のサンプルのナノ組織解析から、変形ののサンプルには、粒界に沿って酸素欠損領域が形成されていることが明瞭に確認できた。応力と変形速度の相関より評価した8Y－ZrO2の高温変形が、粒界すべりを主たる変形機構として起こっていると考えられることから、粒界に沿って形成された酸素欠損領域により、粒界に沿った拡散が加速され、粒界すべり自体、もしくは粒界すべりの緩和機構が促進している為であると結論することができる。
これらのことから、通電効果効果は、通電技術を効率的に活用することで、セラミックスの高温現象、具体的には高温加工特性を改善することができ、セラミックスの次世代創製技術につながると考えられる。
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