高出力ミリ波帯電磁波を用いた次世代高機能セラミックス焼結・接合プロセスの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555249
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 三宅 正司 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40029286)
• 研究分担者: 佐野 三郎 名古屋工業技術研究所, セラミックス応用部, 主任研究官 ; 節原 裕一 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (80236108) ; 巻野 勇喜雄 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (20089890) ; 佐治 他三郎 GML蒲生研究所, 所長
• キーワード: ミリ波 / 焼結 / 窒化物 / 窒化珪素 / 窒化アルミ / 助剤 / 選択加熱

研究概要

平成12年度においては、ミリ波効果を明瞭に観察するために、高純度アルミナを用いて、焼結体組織と強度の関係を明らかにすると共に、微量のクロミヤ添加によりミリ波加熱における拡散挙動を検討した。続いて、ナノ構造セラミックス固化体作製への応用として、アナターゼ固化体の作製を試みた。
1)高純度アルミナ焼結体の作製では、ミリ波焼結体と電気炉焼結体の結晶粒度が同程度であるにも関わらず、ミリ波加熱による高純度アルミナ焼結体は、電気炉焼結体に比べて約200MPa高い、880MPa(平均)の曲げ強度を示す結果が得られた。また、最高では1GPaに迫る高い曲げ強度を示す結果が得られた。さらに、アルミナのミリ波焼結では1200℃から1250℃の焼結温度が最適であることが明らかとなった。
2)緻密化の程度が同じであるクロムイオン含有アルミナ焼結体の光吸収測定を詳細に検討した結果、ミリ波焼結体では、電気炉焼結体に比べて高強度クロムイオンによる吸収スペクトルが観察され、ミリ波焼結では体積拡散が制御されることが示された。
3)アナターゼのナノ粉末を用いてミリ波焼結をした結果、電気炉加熱法と比較して結晶粒成長を抑制して固化出来ることが明らかとなった。また、平均粒径200nm、ビッカース硬度300Hvのアナターゼとルチルの混相固化体を作製することに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Makino,T.Ohmae,Y.Setsuhara,S,Miyake, et.,al.: "Sintering of Al_2O_3-ZrO_2 Composites Using Millimeter-Wave Radiation"Key Engineering materials. 161-163. 41-44 (1999)
• [文献書誌] T.Ueno,S.Kinoshita,Y.Setuhara,Y.Makino,S.Miyake, et.,al.: "Millimeter-Wave Sintering of Si_3N_4"Key Engineering Materials. 161-163. 45-48 (1999)
• [文献書誌] T.Ueno,Y.Makino,S.Miyake, et.,al.: "High-Power 28GHz Millimeter-Wave Sintering of Silicon Nitrides Containing Yb_2O_3 Additive"3th Intl, Nano Ceramic Forum and 2nd Intl, Symp.on Intermaterials (NCF 3 & IMA'99). 146-152 (1999)
• [文献書誌] S.Sano, et.,al: "Microwave absorption measurement of silicon acrbide in circular wave guide at elevated temperature"7^<th> Intl.Conf.on Microwave and High Frequency Heating. 111-114 (1999)
• [文献書誌] T.Matsumoto,Y.Makino and S.Miyake: "Synthesis of Titanium-Chromium Nitride Composites by Millimeter-Wave Sintering"J.Materials Science. 36. 693-698 (2001)