| 研究課題/領域番号 |
09450247
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
北條 純一 九州大学, 工学部, 教授 (20038079)
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| 研究分担者 |
吉田 路恵 九州大学, 工学部, 教務員
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
13,900千円 (直接経費: 13,900千円)
1998年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1997年度: 11,800千円 (直接経費: 11,800千円)
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| キーワード | 窒化ケイ素 / 窒化ホウ素 / 窒化チタン / 複合粒子 / 相分離 / ナノコンポジット |
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| 研究概要 |
1. 複合微粒子の構造
気相反応法によりSiCl_4-BCl_3-NH_3-H_2系でSi_3N_4-BN系複合微粒子を、SiCl_4-BCl_3-NH_3-H_2系でSi_3N_4-TiN系複合微粒子を合成した。粒径は0.05〜0.1μmであった。Si_3N_4-BN複合微粒子は非晶質であり、Si_3N_4とBNが分子レベルで複合化した構造である。Si_3N_4-TiN系の場合、非晶質のSi_3N_4粒内に約10mmのTiN粒子が分散した構造であった。
2. 複合微粒子の相変化と結晶化挙動
複合微粒子の粉末成形体をN_2中、1200〜1600℃で焼成した。Y_2O_3(6wt%)-Al_2O_3(2wt%)系の焼結助剤を用いた。Si_3N_4-BN系の場合、助剤無添加では1600℃でも非晶質であったが、助剤添加では1600℃でβ-Si_3N_4が結晶化した。IR分析の結果、温度上昇とともにSi_3N_4とBNが相分離し、焼結助剤は結晶化を促進することがわかった。さらに、XPS分析、TEM観察で相分離によりBNがSi_3N_4粒子表明に析出することを見出した。
Si_3N_4-TiN系の場合、助剤無添加、助剤添加試料のいずれもTiNがβ-Si_3N_4の生成を促進することを見出した。XPS分析により、助剤無添加では焼成によりTiNがSi_3N_4粒子表明に分離するが、助剤添加ではTiNがSi_3N_4に取り囲まれた構造が示唆された。
3. ナノコンポジットの機械的特性
Si_3N_4-BN複合微粒子のホットプレスによりナノコンポジットが生成し、微粒なBNの分散が耐熱衝撃性の向上に有効であることを示した。Si_3N_4-TiN系では破壊靭性が向上した。とくに、TiN微粒子がβ-Si_3N_4の柱状粒子の成長を促進し、靭性向上に有効であることを見出した。
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