超臨界アルコールを用いる希土類酸化物固溶ジルコニア基高強度セラミックスの合成

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05222204
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 次雄 東北大学, 工学部, 助教授 (90091694)
• 研究分担者: 吉岡 敏明 東北大学, 工学部, 助手 (30241532) ; 奥脇 昭嗣 東北大学, 工学部, 教授 (70005320)
• キーワード: セリア固溶正方晶ジルコニア / 超臨界メタノール / 有機溶媒 / 超臨界乾燥 / 結晶化 / 凝集 / 焼結 / 破壊強度

研究概要

セリア固溶正方晶ジルコニアの焼結性を向上させ焼結体の破壊強度を改善することを目的として、原料粉末の凝集状態を制御することを試みた。セラミックス粉末の凝集は、表面張力の小さな有機溶媒で洗浄することや超臨界乾燥により抑制できることから、非晶質12mol%CeO_2-ZrO_2ゲルを300℃の超臨界メタノール中で結晶化するとともに超臨界乾燥を行い、得られたセリア固溶正方晶ジルコニア粉末の焼結性と焼結体の特性評価を行った。結晶化は200℃以上で進行し、反応が未反応芯モデルに適合したことから溶解-再析出機構により進行すると思われる。得られた粉末は平均凝集粒子径2μmで粒度分布が狭く軟らかな凝集状態にあり、空気中仮焼により結晶化したものより400℃低い1100℃の常圧焼結で緻密化でき、500MPa程度の3点曲げ強度を示した。なお12mol%CeO_2-ZrO_2に0.3mol% MnO,10wt% Al_2O_3,5wt% CeMnAl_<11>O_<19>を分散すると焼結性を損なうことなく3点曲げ強度を700-900MPaまで向上させることができた。

研究成果

• [文献書誌] 佐藤次雄,堂坂健児,吉岡敏明,奥脇昭嗣,鳥居一雄,小野寺嘉郎: "Sintering of Ceria-Doped Tetragonal Zirconia Crystallized in Organic Solvents,Water,and Air." Journal of American Ceramic Society. 75. 552-556 (1992)
• [文献書誌] 佐藤次雄,堂坂健児,石塚雅之,芳賀 美,奥脇昭嗣: "Sintering Behaviour of Ceria-Doped Tetragonal Zirconia Powders Crystallized and Dried Using Supercritical Alcohols." Journal of Alloys and Compounds. 193. 274-276 (1993)
• [文献書誌] 佐藤次雄,田村一宏,堂坂健児,吉岡敏明,奥脇昭嗣: "Characterization of Rare Earth Oxide-Doped Tetragonal Zirconia Crystallized and Dried Using Supercritical Methanol." Proc.3RD IUMRS Int.Conf.on Advanced Materials,31 August 1993. (印刷中). (1994)