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2011 Fiscal Year Annual Research Report

強磁場中電気泳動堆積法を用いた配向積層セラミックスにおける亀裂進展制御技術の確立

Research Project

Project/Area Number 21560705
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

鈴木 達  独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, 主幹研究員 (50267407)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 目 義雄  独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, ユニット長 (00354217)
打越 哲郎  独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, グループリーダー (90354216)
Keywordsセラミックス / コロイドプロセス / 強磁場 / 電気泳動堆積法 / 配向 / 積層 / アルミナ / 亀裂進展
Research Abstract

セラミックスなどの材料の微構造組織制御において、機能に即した構造をデザインするために層状構造と結晶方位を組み合わせることは有用であり、特に結晶方位は重要な因子となる。本研究においては、(1)熱膨張係数の異方性に依存した残留応力を導入することによる亀裂偏向の制御、(2)亀裂進展方向と壁開面の方位関係の制御、(3)粒界性格の違いによる亀裂進展性の制御、の3点に着眼した亀裂進展過程の解析により、単一組成での靭性などの機械特性を改善するための微構造組織をデザインすることを目指している。強磁場中電気泳動堆積法を用いた配向積層アルミナの作製において、機械特性を解析するための試験に必要な大きなサイズの試料を作製したところ、堆積直後や乾燥時に成形体に亀裂が生成する問題が生じた。そこで、成形体の乾燥速度を制御することにより亀裂の発生を防ぐ目的で溶媒をエタノールと水の混合溶媒とし、このときの水の含有量が成形性、配向に及ぼす影響について検討した。スラリー中の水の含有量が40vol%以上になると配向性が劣化することが明らかなった。電場と磁場の印可方向のなす角が0度となる0度層と90度層を交互に堆積させた場合には、90度層では引張りの残留応力となるために、亀裂がこの層に入るときには界面に垂直に進展するが、0度層では圧縮残留応力となり、この層に亀裂が入るときには界面に対して角度を持って進展することが分かった。また、圧縮残留応力層から引張残留応力層へ亀裂進展したときには、その逆よりも亀裂偏向の角度が大きくなった。亀裂偏向には圧縮応力層よりも引張応力層の寄与が大きく、引張応力が大きくなるように層厚を調節することで偏向角が大きくなることが明らかになった。層厚と配向方位の制御により残留応力の大きさを変えることで、亀裂の偏向角が制御可能であることを実証した。

  • Research Products

    (21 results)

All 2012 2011

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] 強磁場を用いたゼオライト細孔の一軸配向2012

    • Author(s)
      鈴木達、打越哲郎、目義雄、松永知佳、松田元秀
    • Journal Title

      マテリアルインテグレーション

      Volume: 25 Pages: 51-56

  • [Journal Article] Preparation and Dielectric Properties of Dense Barium Titanate Nanoparticle Accumulations by Electrophoresis Deposition Method2011

    • Author(s)
      S. Wada, S. Kondo, T. Kita, R. Nakata, I. Fujii, K. Nakashima, N. Miyajima, T. S. Suzuki, T. Uchikoshi, Y. Sakka, T. Takei and N. Kumada
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 485 Pages: 35-38

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation and Characterization of Grain-Oriented Barium Titanate Ceramics using Electrophoresis Deposition Method under a High Magnetic Field2011

    • Author(s)
      T. Kita, S. Kondo, T. Takei, N. Kumada, K. Nakashima, I. Fujii, S. Wada, T. S. Suzuki, T. Uchikoshi, Y. Sakka, Y. Miwa, S. Kawada and M. Kimura
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 485 Pages: 313-316

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] コロイドプロセスの高度化による高次構造セラミックスの創製2011

    • Author(s)
      目義雄、鈴木達、打越哲郎
    • Journal Title

      粉砕

      Volume: 54 Pages: 28-35

  • [Journal Article] Texture development of surface-modified SiC prepared by EPD in a strong magnetic field2011

    • Author(s)
      T.S.Suzuki, T.Uchikoshi, S.Sakakibara, H.Muto, A.Matsuda, Y.Sakka
    • Journal Title

      J.Ceram.Soc.Jpn.

      Volume: 119 Pages: 667-671

    • DOI

      10.2109/jcersj2.119.667

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Texture development in anatase and rutile prepared by slip casting in a strong magnetic field2011

    • Author(s)
      T.S.Suzuki, T.Uchikoshi, Y.Sakka
    • Journal Title

      J.Ceram.Soc.Jpn.

      Volume: 119 Pages: 334-336

    • DOI

      10.2109/jcersj2.119.334

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-temperature formation of Ln silicate oxyapatite (Ln=La and Nd) by the water-based sol-gel method2011

    • Author(s)
      K.Kobayashi, T.S.Suzuki, T.Uchikoshi, Y.Sakka
    • Journal Title

      Solid State Ionics

      Volume: 204-205 Pages: 91-96

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2011.10.011

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of the oriented LiCoO_2 sheet using a strong magnetic field2011

    • Author(s)
      H.Yamada, T.S.Suzuki, T.Uchikoshi, M.Hozumi, et al
    • Journal Title

      J.Ceram.Soc.Jpn.

      Volume: 119 Pages: 701-705

    • DOI

      10.2109/jcersj2.119.701

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microstructure Control of Barium Titanate-Potassium Niobate Solid Solution System Ceramics by MPB Engineering and Their Piezoelectric Properties2011

    • Author(s)
      S.Shimizu, N.Kumada, K.Nakashima, T.S.Suzuki, et al
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 485 Pages: 89-92

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.485.89

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Textured lead titanate ceramics fabricated by slip casting under a high magnetic field2011

    • Author(s)
      Y.Miwa, S.Kawada, M.Kimura, T.S.Suzuki, et al
    • Journal Title

      J.Ceram.Soc.Jpn.

      Volume: 119 Pages: 60-64

    • DOI

      10.2109/jcersj2.119.60

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-hardness B_4C textured by a strong magnetic field technique2011

    • Author(s)
      S.Grasso, C.Hu, O.Vasylkiv, T.S.Suzuki, et al
    • Journal Title

      Scripta Mater

      Volume: 64 Pages: 256-259

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2010.10.010

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Control of crystallographic orientation in SiC by EPD in a strong magnetic field2012

    • Author(s)
      T. S. Suzuki, T. Uchikoshi and Y. Sakka
    • Organizer
      ISASC2012
    • Place of Presentation
      Koreana Hotel,ソウル(韓国)
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] Milliwave Sintering of SiC with Boron and Carbon additives2011

    • Author(s)
      M. Sekimoto, T. S. Suzuki, H. Tanaka, T. Nishimura, Y. Sakka
    • Organizer
      The 28th Japan-Korea International Seminar on Ceramics
    • Place of Presentation
      岡山コンベンションセンター(岡山県)
    • Year and Date
      2011-11-24
  • [Presentation] 強磁場中電気泳動堆積法で作製したアルミナの配向積層制御2011

    • Author(s)
      川名孝弥、鈴木達、打越哲郎、目義雄、阿部修実
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会研究発表講演秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府)
    • Year and Date
      2011-10-27
  • [Presentation] SPSとコロイドプロセスを用いた助剤無添加炭化ケイ素の緻密化2011

    • Author(s)
      鈴木達、打越哲郎、西村聡之、目義雄
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会研究発表講演秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府)
    • Year and Date
      2011-10-27
  • [Presentation] 水/エタノール混合スラリーを用いた磁場中電気泳動堆積法による配向積層アルミナの作製と評価2011

    • Author(s)
      川名孝弥、鈴木達、打越哲郎、目義雄、阿部修実
    • Organizer
      日本セラミックス協会関東支部研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉大学(千葉県)
    • Year and Date
      2011-09-29
  • [Presentation] 強磁場プロセスを用いた誘電材料の多軸配向制御2011

    • Author(s)
      鈴木達、三輪恭也、川田慎一郎、木村雅彦、打越哲郎、目義雄
    • Organizer
      日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] Microstructure Development in Textured Ceramics Prepared by a Strong Magnetic Field2011

    • Author(s)
      T.S.Suzuki, T.Uchikoshi, Y.Sakka
    • Organizer
      THERMEC2011
    • Place of Presentation
      Quebec City Convention Centre(カナダ)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-04
  • [Presentation] Highly controlled orientation on piezoelectric ceramics using both platelet particles and strong magnetic field2011

    • Author(s)
      T.S.Suzuki, Y.Miwa, M.Kimura, S.Kawada, T.Uchikoshi, Y.Sakka
    • Organizer
      ISAF-PFM-2011
    • Place of Presentation
      Westin Bayshore Vancouver(カナダ)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-26
  • [Presentation] Development of microstructure in textured alumina prepared by slip casting in a strong magnetic field2011

    • Author(s)
      T. S. Suzuki, T. Uchikoshi and Y. Sakka
    • Organizer
      12th International Conference and Exhibition of the European Ceramics Society
    • Place of Presentation
      City Conference Centre,ストックホルム(スウェーデン)
    • Year and Date
      2011-06-21
  • [Presentation] 板状粒子と強磁場を用いたCaBi_4Ti_4O_<15>の多軸配向制御2011

    • Author(s)
      鈴木達、三輪恭也、川田慎一郎、木村雅彦、打越哲郎、目義雄
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会研究発表講演春季大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-05-30

URL: 

Published: 2013-06-26  

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