2005 Fiscal Year Annual Research Report
磁場と電場を用いた配向積層構造制御による新規セラミックスの創製
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16560597
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
鈴木 達 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, 主幹研究員 (50267407)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
打越 哲郎 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, 主幹研究員 (90354216)
目 義雄 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, ディレクター (00354217)
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| Keywords | 強磁場 / 電場 / セラミックス / 配向制御 / 積層 / サスペンション / 分散制御 / 強度 |
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| Research Abstract |
昨年度の成果により、磁場と電場を重畳作用したコロイドプロセスにおいて、磁場と電場(基板)のなす角度(φ_<B-E>)を任意に設定することにより、基板に対してある特定の配向方向を選ぶことが可能であり、さらに、一定時間毎にφ_<B-E>を変化させることで結晶配向の方位が異なる層を積層し、様々な微構造をデザインすることが出来ることを見出している。例えば、一定時間毎に基板を磁場印加方向と水平・垂直に変化させることで基板に対して結晶方位が90°と0°に配向した層を交互に積層する、一定時間毎にφ_<B-E>を±45°にすることで基板に対して結晶方位が±45°に配向した層を交互に積層する等、さまざまな積層構造を作りこむことが可能となる。
本年度においては、このようにして作製した積層体で強度や靭性に方向依存性があることを確かめた。堆積した各層の結晶方位を±45°に制御したアルミナ積層体を用いて、配向制御積層体の構造と曲げ強度および靭性の関係を検討した。堆積方向に対して亀裂方向が垂直な場合に曲げ強度が高く、靭性も同様に堆積方向に対して亀裂方向が垂直な場合に高い値を示した。このときの微細組織と亀裂の進展過程も観察を行なった。φ_<B-E>=±45°とした場合には、板状粒子が45°右斜め上に向いている層と45°右斜め下に向いている層とが交互に積層していた。堆積方向に平行に亀裂が進展するように試験した場合には、亀裂はジグザグに、ちょうど各層毎に結晶粒子が並んでいる方向(結晶のC面に沿う方向)へ亀裂が折れ曲がっていた。このときの破面は粒界破壊になっていることを確認した。また、堆積方向と垂直に亀裂が進展するように試験した場合には、亀裂は大きく曲がり、その破面は粒内破壊となっていた。この様に試験方向により亀裂進展方向と破壊形態が変わることで、強度と靭性に方向依存性が現れると考えられる。
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