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マルチプルクリスタルによるセラミックスの粒界設計と粒界塑性

研究課題

研究課題/領域番号 11450260
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東京大学

研究代表者

幾原 雄一  東京大学, 工学部・附属総合試験所, 助教授 (70192474)

研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
14,200千円 (直接経費: 14,200千円)
2001年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2000年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
1999年度: 8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
キーワードマルチプルクリスタル / アルミナ / ジルコニア / 対応粒界 / 粒界すべり / 応力緩和 / クリープ / 透過電子顕微鏡 / マルチプルクりスタル / バイクリスタル / 高分解能電子顕微鏡法 / 高温変形 / 粒界性格
研究概要

本年度は昨年度までの実験結果をふまえ、アルミナおよびジルコニアのマルチプルクリスタルを系統的に作製した。各試料のマルチプル粒界をHREM, EDSおよびEELSで評価・解析し、その構造と化学組成を明らかにした。
アルミナのマルチプルクリスタルとして、小傾角粒界、対応粒界、高傾角粒界を含む10種類の試料を高温接合法で作製した。粒界エネルギーは粒界性格に大きく依存し、低Σの粒界でエネルギーカスプを有することが分かった。一方、粒界エネルギーの大部は粒界近傍の弾性ひずみエネルギーに起因するものであり、粒界原子構造の寄与は小さいことも明らかにした。小傾角粒界は、1/3[1 1 00]のバーガースペクトルを有する部分転位列で構成されており、転位間には積層欠陥が形成されていた。また、マルチプルクリスタルの粒界すべり挙動は、粒界原子構造とマルチプルクリスタルの幾何学に依存することが判明した。
ジルコニアのマルチプルクリスタルとして、小傾角粒界、対応粒界、高傾角粒界を含む10種類の試料を高温接合法で作製した。サーマルグルービング法により、粒界エネルギーと粒界原子構造は粒界性格に大きく依存することをはじめて明らかにした。しかし、その挙動は金属と全く異なり、低Σ粒界でもしばしば高エネルギーを示,ことが分かった。たとえばΣ9粒界ではYの偏析が大きく粒界エネルギーも非常に高いが、これは粒界に形成される構造ユニットが大きくひずむことに起因する。一方、Σ3粒界は粒界面が(111)と(112)では全く異なる構造を有し、(111)では直線的な整合界面を形成するが、(112)面だとマイクロファセット構造をとる。粒界エネルギーと粒界性格の相関性が、原子構造と偏析挙動から詳細に説明された。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (32件)

  • [文献書誌] N.Shibata.J.Katamura, A.Kuwabara, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "The instability and resulting phase transition of cubic zirconia"Materials Science & Engineering A. Vol.312. 90-98 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Shibata, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Structure of [110] tilt grain boundaries in zirconia bicrystals"J. Electro. Microsopy. Vol.50. 429-433 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ikuhara, H.Yoshida, T.Sakuma: "Impurity effects on grain boundary strength in structural"Mater. Sci. Eng. A3190321. 24-30 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamarnoto, Y.Ikuhara, T.Watanabe, T.Sakuma, Y.Taniuchi, K.Okada, T.Tanase: "High resolution microscopy study in Cr_3C_2-doped WC-Co"J. Mater. Sci.. Vol.36. 3885-3890 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ikuhara: "Grain Boundary and Interface Structures in Ceramics"J. Ceram. Soc. Jap.. Vol.109. S110-S120 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Electron transport behaviour in Nb-doped SrTiO3 bicrystals"J. Electro. Microsopy.. Vol.50. 485-488 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Shibata., J.Katamura., A.Kuwabara., Y.Ikuhara and T.Sakuma: "The instability and resulting phase transition of cubic zirconia"Materials Science & Engineering A. Vol.312. 90-98 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Shibata., T.Yamamoto., Y.Ikuhara and T.Sakuma: "Structure of [110] tilt grain boundaries in zirconia bicrystals"J. Electro. Microsopy. Vol.50. 429-433 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ikuhara, H.Yoshida and T.Sakuma: "Impurity effects on grain boundary strength in structural ceramics"Mater. Sci. Eng.. A3190321. 24-30 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamamoto. Y.Ikuhara., T.Watanabe., T.Sakuma., Y.Taniuchi., K.Okada., T.Tanase: "High resolution microscopy study in Cr_3C_2-doped WC-Co"J. Mater. Sci.. Vol.36. 3885-3890 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ikuhara: "Grain Boundary and Interface Structures in Ceramics"J. Ceram. Soc. Jap.. Vol.109. S110-120 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamamoto and Y.Ikuhara: "Electron transport behaviour in Nb-doped SrTiO3 bicrystals"J. Electro. Microsopy. Vol.50. 485-488 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Shibata., J.Katamura., A.Kuwabara., Y.Ikuhara, T.Sakuma: "The instability and resulting phase transition of cubic zirconia"Materials Science & Engineering A. Vol.312. 90-98 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] N.Shibata., T.Yamamoto., Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Structure of [110] tilt grain boundaries in zirconia bicrystals"J. Electro. Microsopy. Vol.50. 429-433 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara, H.Yoshida, T.Sakuma: "Impurity effects on grain boundary strength in structural ceramics"Mater. Sci .Eng. A3190321. 24-30 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Watanabe, T.Sakuma, Y.Taniuchi, K.Okada, T.Tanase: "High resolution microscopy study in Cr_3C_2-doped WC-Co"J. Mater. Sci.. Vol.36. 3885-3890 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara: "Grain Boundary and Interface Structures in Ceramics"J. Ceram. Soc. Jap.. Vol.109. S110-S120 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Electron transport behaviour in Nb-doped SrTiO3 bicrystals"J. Electro. Microsopy. Vol.50. 485-488 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe,II.Yoshida,T.Yamamoto,Y.Ikuhara and T.Sakuma: ""Atomic Structures and Properties of Symmetric [000l]Tilt Grain Boundaries in Alumina""Ceram.Trans.. vol.118. 369-376 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara,T.Watanabe,T.Saito,T.Yamamoto and T.Sakuma: ""An Approach to Grain Boundary Design Using Ceramic Bicrystals""Ceram.Trans.. vol.118. 293-301 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara,T.Watanabe.T.Yamamoto,T.Saito,H.Yoshida and T.Sakuma: ""Grain Boundary Structure and Sliding of Alumina Bicrystals""Proc.Mater.Res.Soc.. vol.601. 125-132 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 幾原雄一,吉田英弘,佐久間健人: ""セラミックスの結晶粒界と局在量子構造""まてりあ. 39. 558-562 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe,H.Yoshida,T.Saito,T.Yamamoto,Y.Ikuhara and T.Sakuma: ""Grain Boundary Energy and Atomic Structure in Alumina Bicrystals""Mater.Sic.Forum. vol.304-306. 601-606 (1999)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara,T.Watanabe,T.Saito,H.Yoshida and T.Sakuma: ""Atomic Structure and Chemical Bonding State of Sapphire Bicrystals""Mater.Sci.Forum. vol.294-296. 273-276 (1999)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 幾原雄一: "「セラミック材料の物理」"日刊工業新聞社. 343 (1999)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara: "High-Temperature Behavior of SiO2 at Grain Boundaries in TZP"Interface Science. 7. 77-84 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe: "Grain Boundary Energy and Atomic Structure in Alumind Bicrystals"Mater.Sci.Forum. 304-306. 601-606 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara: "Atomic Structure and Chemical Bonding State of Sapphire Bicrystals"Mater.Sci.Forum. 294-296. 273-276 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Yoshida: "A Critical Factor to Determine the High-Temperature Creep Resistance in Cation-Doped Polycrystalline Al 203"Key Eng.Mater.. 171〜174. 809-816 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Yoshida: "High-Temperature Deformation in Unidirectionally Solidified Eutectic Al203-YAG Single Crystal"Key Eng.Mater.. 171〜174. 855-862 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara: "Grain Boundary Structure and Sliding of Alumina Bicrystals"Proc.Mater.Res.Soc.. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 幾原雄一: "セラミック材料の物理"日刊工業新聞社. 343 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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