ナノ粒子およびヴィスカー分散セラミックス複合材料の高圧合成

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01420040
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岸 輝雄 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40011085)
• 研究分担者: 長崎 千裕 東京大学, 工学部, 助手 (90180471) ; 相澤 龍彦 東京大学, 工学部, 助教授 (10134660) ; 立澤 清彦 東京大学, 工学部, 助手 (70013729)
• キーワード: セラミックス / セラミックス複合材料 / ホットプレス / ウィスカー / 破壊靭性

研究概要

(1)初年度導入した加圧機能付ホットプレスを用いて、Al_2 O_3をマトリックスとし、SiC粒子およびY_2 O_3を複合させたセラミックス材料を作製した。焼成温度を変えることにより、相対密度、粒径および他の力学的パラメータを変化させた、Al_2 O_3/SiCナノ複合材料およびAl_2 O_3/SiC/YAGハイブリッド複合材料を作製した。
(2)Y_2 O_3を添加した系のX線解析結果より、この系でYAG(Yttrium aluminum garnet)が二次相として生成することが確かめられた。
(3)Al_2 O_3単体、Al_2 O_3/SiC複合材料およびAl_2O_3/SiC/YAG複合材料のどの系においても、焼結温度の上昇にともない緻密化することがわかった。単体では1400℃以上でほぼ完全に緻密化したが、Al_2 O_3/SiCおよびAL_2 O_3/SIC/YAG系では、1400℃から緻密化が始り1600℃以上で完全緻密化することがわかった。
(4)SiC粒子の添加によりマトリックス平均粒径が小さくなり、SiC添加は粒成長を抑制する効果があることがわかった。また、YAG相の生成によりさらにマトリックスの粒径が著しく低下した。
(5)TEM観察結果より、これらの系においてはマトリックス中にSiC粒子が分散したナノ複合材料構造をとることが確かめられた。
(6)SiCおよびY_2 O_3添加より、マトリックスの平均粒径が減少し、さらに相対密度が上昇することにより、4点曲げ強度が増加した。YAG相の生成した系においては、き裂進展の際のディフレクション傾向の増加に伴い、破壊靭性値も上昇した。このように、ナノ複合材料化およびハイブリッド複合材料化することにより、セラミックスの力学的特性を向上することが可能となった。

研究成果

• [文献書誌] 岸 輝雄: "脆性破壊の取り扱いとマイクロクラック" セラミックス. 27. 311-315 (1992)
• [文献書誌] 榎 学,岸 輝雄: "セラミックス基複合材料へのAEの適用" 非破壊検査. 41. 68-73 (1992)
• [文献書誌] 蔭山 健介,榎 学,岸 輝雄: "部分安定化ジルコニアの変形領域形成過程とR曲線挙動の数値シミュレーション" 日本金属学会誌. 56. 764-769 (1992)
• [文献書誌] H.Tsuda,M.Enoki,T.Kishi: "Effect of Intevtacial Propevties on Fracture Toughness in Fibev-Rein forced Cevanic Couposites" Journal of the Cevamic of Japan. 100. 998-1006 (1992)
• [文献書誌] M.Enolci,D.Valentin,H.Tsuda,T.kishi: "Characterization of Debonding Process of Fibev Reinfovced Conposites by Acoustic Emission" Nondestructive Testing and Evaluation. 8-9. 857-868 (1992)
• [文献書誌] T.Kishi: "Fracture Mechauics and Mechanisn of Cevamic Copposites" Fracture Mechauics of Cevamics. 9. 1-18 (1992)