| 研究課題/領域番号 |
07455262
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
島田 昌彦 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (80029701)
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| 研究分担者 |
遠藤 忠 東北大学, 工学部, 教授 (30176797)
滝沢 博胤 東北大学, 工学部, 助教授 (90226960)
内田 聡 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (60232849)
山根 久典 東北大学, 素材工学研究所, 助教授 (20191364)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
1996年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1995年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
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| キーワード | 希土類アルミン酸塩 / 相転移 / 高温破壊強度 / 複合セラミックス / 準安定斜方晶 / 高温単斜晶 / 温度誘起相転移 / 高温単斜相 / 斜方晶準安定化 / 粒径依存結晶相 / 応力誘起相転移 |
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| 研究概要 |
応力誘起相転移によるセラミックスの強靱化作用が期待できる新規酸化物セラミックス素材として、希土類アルミン酸塩、R_4Al_2O_9(R:Gd,Ho)に注目し、高温相を準安定化するための諸因子を実験的に探索し、R_4Al_2O_9とGd_4Al_2O_9/MgO複合セラミックスの緻密質焼結体を作製して熱的・機械的性質を評価し、応力誘起相転移による新しい強靱化セラミックス創製のための基礎的研究を行った。
1.1700℃で40時間焼結反応を行った焼結体の結晶相は、(Ho_<1-x>La_x)_4Al_2O_4ではX=0.2までは斜方晶単一相であり、X=0.2以上ではLaAlO_3が第2相として生成した。一方、(Gd_<1-x>La_x)_4Al_2O_4においては、X=0.4まで斜方晶単一相であり、X=0.4以上ではLaAlO_3が生成した。1400〜1600℃の焼結反応及び1700℃で5時間までの焼結反応で得られた試料は単斜晶相であった。
2.種々の粒径を有する単斜晶相試料を1700℃で5〜40時間熱処理し、得られた試料の結晶相と粒径の関係を評価した。その結果、一定粒径(臨界粒径)以上に粒成長すると、斜方晶相が準安定化し、希土類サイトをLaで置換することにより臨界粒径が小さくなることが判明した。(Ho_<1-x>La_x)_4Al_2O_4では、X=0での臨界粒径dc=6.2μm,X=0.2ではdc=3.3μmであった。
3.Gd_4Al_2O_9の相転移は温度ヒステレシスを持つ可逆的温度誘起相転移で、高温相から低温相へは0.4%の体積膨張を伴うマルテンサイト型相変態であることが判明した。
4.複合セラミックスの破壊強度は、高温からの降温時600℃で室温強度やGd_4Al_2O_9およびMgOより大きな破壊強度を有し、クラックヒーリング作用と同時に高温相から低温相への応力誘起相転移による変態強化機構が作用したものと考えられた。
本研究で、応力誘起相転移をする新しい希土類アルミン酸塩セラミックスを創製することが可能となったが、マルテンサイト型相転移の詳細な研究には高温中性子回析実験が課題である。
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