| 研究概要 |
傾斜構造セラミック薄膜基板の焼成において,そりの起こらない最適条件を理論的に見出す手法を開発した.まず,解析の基礎となる焼結構成モデルを改良し,粒度分布及びその焼結中の変化を考慮できるように発展させた.次に焼結実験により,本手法の妥当性を検証した.
1.焼結構成モデルの改良
(1)粒径分布の影響:異径粒子の効果を粘性係数の変動として表す式を作成した.正規分布を例に取り,対象とする全ての粒子の組み合わせを考慮して修正粘性係数を計算したところ,分布が広がるにつれ粘性係数は低下し,すなわちひずみ速度が増加し,ある程度のところでほぼ一定となることがわかった.
(2)粒度分布の変化:瞬間の粒成長臨界半径より小さい粒子は消滅に向かうとする方法を用い,焼結中の粒度分布の変化を計算した.上部層の小さな粒子が粒成長により優先的に減少していくことがわかった.
本モデルを用いた解析により,焼結中に上部層の小さい粒子が減少し,焼結速度が小さくなることで,そりが生じない条件が存在することが理論的に証明できた.
2.焼結実験による解析手法の妥当性の検証
沈降法により作製した傾斜アルミナ成形体を焼成し,粒度,気孔径,密度の分布,形状変化を計測した.これらの計測値と解析による計算値はよく一致し,改良した焼結解析法の妥当性が確認できた.また,作製した焼結体のそりはわずかであり,最適条件を計算により予測可能であることが確かめられた.
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