2009 Fiscal Year Annual Research Report
再利用可能なエンジニアリングセラミックスの開発と利用技術の確立
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20360410
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
阿部 修実 Ibaraki University, 工学部, 教授 (40231948)
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| Keywords | 再利用 / エンジニアリングセラミックス / アルミナ / ジルコニア / 熱処理 / 酸化反応 / 強度回復 / 欠陥修復 |
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| Research Abstract |
(1)修復メカニズムの検証:本年度は修復部の微細組織および機械的特性と酸化生成物の拡散挙動との関係について検討を行った。ビッカース法で亀裂を導入した試験片では,酸化反応生成物の拡散によって欠陥サイズは大幅に減少するが,圧痕直下に形成される二つのメジアン・クラックの形骸は消滅せず,亀裂交差部先端に新たな欠陥が形成した。繰り返し修復を可能とするためには,その発生を抑えることが必要であることが分かった。
(2)再利用技術の確立:アルミナをマトリックスとする材料について修復・再利用の可能性の検討に着手した。まず,既設の摺動摩耗試験機を利用して摺動距離の関数として材料強度の変化を調べ,微細組織の観察などから数μm程度あるいはそれ以下の微小亀裂の集合体である欠陥の大きさをメジアン・クラックの大きさとして評価できることを明らかにした。アルミナをマトリックスとする複合材料では,微小欠陥の集合体である摺動摩耗損傷は摺動部先端に集中すること,この損傷は1200℃程度の温度での熱処理によって修復できることが分かった。
(3)汎用技術としての展開:これまでに材料の無加焼結法を確立したアルミナ-ジルコニア(PSZ)複合材料にNiAlを分散した材料の損傷修復による再利用技術について検討した。Al_2O_3/PSZ比を10:90としたマトリックスにNiAlを1体積%添加した材料の強度は酸化処理によって大幅に増加したが,ビッカース欠陥を導入した材料および摺動摩耗損傷を導入した材料では,熱処理による材料強度の回復は不十分で,未欠陥材の70～80%に留まった。微細組織の観察などから,この原因はPSZの応力誘起変態による体積増加が制御できないためと考えられた。また,比較のため,WC/NiAl材料についても検討し,無加圧焼結による緻密質材料の作製に成功した。
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