セラミックスおよびサ-メットの超塑性変形と加工

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555168
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐久間 健人 東京大学, 工学部, 教授 (50005500)
• 研究分担者: 西山 昭雄 三菱マテリアル(株), 中央研究所, 室長 ; 吉沢 友一 東京大学, 工学部, 助手 (00200973)
• キーワード: 超塑性 / 高温変形 / 微細結晶粒セラミックス / TZP(正方晶ジルコニア多結晶) / Al_2O_3(アルミナ) / WC-Co

研究概要

セラミックスの超塑性に関して、本年度は次の2点を明らかにすることができた。第1は、高純度アルミナ多結晶(平均粒径〜0.8μm)の高温延性におよぼす微量MgOの効果を明らかにしたことである。高純度アルミナは、引張変形において〜1400℃以上の高温でも延性に劣しく、伸びの最高値は20%以下である。これは、降伏後の加工硬化が著しくキヤビティの導入が生じるためである。この加工硬化は主として変形中の結晶粒成長に起因するものである。高純度アルミナに0.1ut%のMgOを添加すると、変形中の粒成長が抑制されるために加工硬化速度が著しく低下し延性が改善される。MgO添加Al_2O_3について100%を越える伸びが得られた。第2は正方晶ジルコニア多結晶(TZP)の高温変形能と延性におよぼす粒界ガラス相の作用について新たな知見を得たことである。少量の粒界ガラス相の添加によって、TZPの変形可能温度が低下することは研究代表者のグル-プをはじめ2、3のグル-プによって明らかにされているが、これまでガラス相添加TZPについて十分な延性は得られていなかった。ところが、試料調整を工夫することにより延性は飛躍的に改善されることが明らかとなった。特にSiO_2添加TZPについて1400℃で1038%というセラミックスの伸びとしてのワ-ルドレコ-ドを達成できたことは特筆できる。
WC-Co合金の高温変形に関しては、変形温度、ひずみ速度に応じて変形機構の異なる3つの領域に分れることが示された。優れた変形能が得られるのはこのうちの中間ひずみ速度領域であり、この領域において超塑性的な変形が生じている。またこの合金においては、変形中に不均一な炭化物粒成長が起る場合のあることが分り、高温加工時には加工条件の適切な選択がなされねばならないことを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] T.Sakuma and H.Hondo: "Plastic flow in WC-13ut%Co at high tewperatures" Mater.Sci.Eng.,. A156. 125-130 (1992)
• [文献書誌] Y.Yoshizawa and T.Sakuma: "Improvement of tensile ductility in high-purity alumina due to magnesia addition" Acta Metall.Mater.,. 40. 2943-2950 (1992)
• [文献書誌] I.C.Lee,H.Hondo and T.Sakuma: "Nonuniform carbide grain grouth during high temperature compressive deformation in WC-13ut%Co" Scripta Metall.Mater.,. 28. 97-102 (1993)
• [文献書誌] 佐久間 健人 岡田 一樹: "耐熱性サイアロンセラミックス" 金属. 62. 27-32 (1992)
• [文献書誌] T.Sakuma: "Micrograin superplasticity in ceramics" Proc.1st Pacific Rim Int.Conf.on Advanced Materials and Processing.
• [文献書誌] K.Kajihara,Y.Yoshizawa and T.Sakuma: "Superplasticity in SiO_2-containing tetragonal zirconia polycrystal" Scripta Metall.Mater.,. 28. 559-562 (1993)