凝某制御した超微粒子の等方超高圧成形による高密度T1多結晶体の製造

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02403022
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 神保 元二 名古屋大学, 工学部, 教授 (80022995)
• 研究分担者: 神谷 秀博 名古屋大学, 工学部, 助手 (20183783) ; 横山 豊和 名古屋大学, 工学部, 助手 (30200918) ; 鈴木 久男 豊田工業大学, 工学部, 助教授 (70154573) ; 山崎 昌男 名古屋大学, 工学部, 助教授 (50023065)
• キーワード: 無機系超微粒子 / ソル-ゲル法 / 超微粒砕 / ヘテロ凝集 / スプレ-ドライPー法 / 超高圧CIP / コンピュ-タ-シミュレ-ション / 高密度T1粉末成形体

研究概要

1.ソル-ゲル法および粉砕法による各種構造の酸化物系超微粒子の作製と液中凝集状態の制御;化学量論組成のムライト超微粒子あるいは第二成分が均一に分散したジルコニア分散複合超微粒子の生成に成功した。シリカなど単組成の酸化物系粒子も含め粒子形状や分子レベルでの微構造の変化を実験的に測定し制御方法を確立した。また粉砕法でもスラリ-状態の制御およびサブミリの粉砕媒体ボ-ルを用いることにより平均粒径数十nmの超微粒砕を達成した。
2.凝集、成形段階の計算機シミュレ-ションによる評価;粒子凝集段階での挙動を凝似ブラウン運動を用いた計算機シミュレ-ション等により再現し、凝集状態などの制御方法に対する定量的検討を行った。また生成した超微粒子の充填および成形シミュレ-ションを行い、凝集状態が充填,成形体構造に及ぼす影響を定量的に求めることに成功した。
3.構造制御した顆粒体の作製と等方超高圧成形による緻密化;ソル-ゲル法および粉砕法により生成した一次粒子の形状,大きさおよび凝集状態を制御したシリカ、ムライト超微粒子スラリ-を液中分散状態を制御して噴霧乾燥法を施し、微構造の異なる顆粒体を作製した。この顆粒充填体に等方超高圧成形を行い、球形単分散シリカ微粒子では最密充填構造を上回る74%以上の高密度成形体を得た。成形体内の細孔径分布は一次粒微子径の10%以下になり極めて均一で緻密であることが確認された。粒子の結晶構造を完全結晶化させないこと、液中分散状態を均一化し粒子微細化で液架橋力効果が増大させることで顆粒体が緻密化することなどの効果を実証するモデルが得られた。
4.高密度成形体の低温焼結による緻密化;得られた成形体の焼結実験を行った結果、ムライトについては従来の粒子成形体より200°C以上低い温度でぼ完全に緻密化した。また焼結体組織も微細化し通常数μm以上になる焼結体結晶粒子径が0.1μm以下になることが確認された。窒化ケイ素でも焼結助剤無添加でも緻密化が確認された。

研究成果

• [文献書誌] 神谷 秀博,神保 元二: "超微粒子凝集体の充填シミュレ-ションとBrownian dynamic methodによる凝集過程の解析" 化学工学論文集. 17. 837-845 (1991)
• [文献書誌] H.Kamiya,H.Suzuki,T.Ichikawa,G.Jimbo: "Ultraーhigh pnessure isostatic pressingーLow temperature sintering to Mullite ceramics." Proceeding of 16th Aunual meeting of Composite and advanced ceramics.
• [文献書誌] H.Kamiya,H.Suzuki,D.Kato,G.Jimbo: "Densification of Ultraーfine SiO_2 powders by ultraーhigh pressure isostatic pressing" J.of American Ceramics Society.
• [文献書誌] T.Yokoyama,T.Nishimura,S.Sakai,G.Jimbo: "Wear of Vibration ball Mill in Wet Gring at a Regulated Temperature." Powder Technology.
• [文献書誌] 横山 豊和,谷山 芳樹,神保 元二,趙 千秋: "遊星ミルによる珪砂の水中粉砕における粉砕手衛粒度" 粉体工学会誌. 28. 751-758 (1991)
• [文献書誌] 横山 豊和,臼井 洋,神保 元二: "振動ボ-ルミルによる液中粉砕における媒体運動ならびに粉砕速度に及ぼす粉液妨度の影響" 化学工学論文集.