2018 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of Novel Silicon Nitride Ceramics Using Non-oxide Sintering Agents and Their Applications for Structural/Functional Materials
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16H04228
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋田 俊之 東北大学, 工学研究科, 教授 (40180814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 剛 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30436159)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 材料設計 / プロセス / 物性 / 評価 / セラミックス / 焼結助剤 / 高温特性 / トライボロジー特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの実験結果を踏まえて，Y2Si4N6Cに焦点を当てた窒化ケイ素の焼結実験を行なった．比較のために酸化物焼結助剤であるイットリアを用いた窒化ケイ素も作製した．
走査型電子顕微鏡による焼結体の組織観察を行なった結果，焼結体はほぼ柱状形状の粒子から構成されており，焼結助剤のタイプによらず，最大結晶粒は長さが3ミクロン程度で，最小結晶粒は長さが0.5~1 ミクロン程度であり，この中間の種々の大きさの結晶と絡み合った組織をしている．結晶の大きさに関しては，焼結助剤の違いは認められなかった．
焼結体から作製した３点曲げ試験片により，アルゴンガス雰囲気にて室温から1500℃までの曲げ強度を測定した．イットリアを添加した窒化ケイ素においては，室温に対して1500 ℃の曲げ強度は約61%低下しており，Y2Si4N6Cにおいては約33 %低下することがわかった．非酸化物焼結助剤の場合は，比較的に高温での強度低下が小さいことが分かった.これは,焼結助剤が非酸化物の場合,形成されるガラス相の融点が酸化物の場合よりも高いことに起因するものだと考えられ,酸化物の場合と比較して高温での強度低下が抑えられた結果であると推察される.
レーザーフラッシュ法を用いて室温における焼結体の熱伝導率を測定した．非酸化物焼結助剤における熱伝導率は，酸化物焼結助剤におけるものと顕著な差はなく，ほぼ同等の値を示した．この測定結果は，非酸化物焼結助剤を添加したことによる熱伝導率の劣化はほぼないことを示唆している．
さらに，ボールオンディスク試験を行うことにより窒化ケイ素焼結体の大気中ならびに水中におけるトライボ特性を評価した結果，水中において，顕著な摩擦係数が低下する現象を見出した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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