| 研究概要 |
オキシナイトライドガラスの開発に関する基礎的研究として,Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系融体の粘度及び同系融体中への窒素の溶解度をSi_3N_4を窒素源として測定した.また,同系オキシナイトライドガラス融液の粘度を測定するとともに,酸化物ガラスとオキシナイトライドガラスの硬度の測定を行い,これらの物性値に及ぼすガラス組成と窒素含有量の関係を系統的に調査した.得られた結果を以下に示す.
(1)Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系酸化物融体の粘度はSiO_2/Al_2O_3が一定であればY_2O_3の含有量が多いほど粘度が低くなっており,Y_2O_3の含有量が同じ場合はSiO_2/Al_2O_3=1の場合よりもSiO_2/Al_2O_3=2の場合の方が粘度が高くなっていた.これらのことより,同系融体中ではY_2O_3はnetwork modifierとして働くと推定した
(2)Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系酸化物融体中への窒素溶解度は,Y_2O_3の含有量の増加にともないは大きくなっており,またY_2O_3の含有量が同じ場合はSiO_2/Al_2O_3が小さい場合に飽和窒素濃度は大きくなっていた.このことより,ガラスの網目構造がより切断されて非架橋酸素の存在が多いガラス融体,すなわち粘度が低い融体により多くの窒素が溶解するものと推定した.
(3)Y-Al-Si-O-N系融体の粘度は,窒素含有量の増加にともない粘度は著しく増加していた.また,測定温度が高いほど窒素含有量の増加に伴う粘度の増加割合が小さくなっていた.これは酸化物融体で温度が高いほど粘度が低い(網目構造がより分断された構造になっている)ことに起因しているものと推定した.
(4)酸化物ガラスでは,Y_2O_3の含有割合の増加にともないビッカース硬度は大きくなっており,Y_2O_3の含有割合が同じ場合はSiO_2/Al_2O_3が大きい場合にビッカース硬度が高くなっていた.
(5)オキシナイトライドガラスでは,窒素含有量の増加にともないビッカース硬度が著しく高くなっていた.これは窒素イオンが非架橋酸素と置換して三つのSiと結合することにより,ガラス構造が強化されたものと推定した.
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