| 研究概要 |
<主な実施項目>
1.パルス通電加圧焼結法によるZrNおよびTiN粉末の焼結条件の検討.
2.h-BNとZrN粉末のメカニカルアロイングによる複合化条件の検討.
3.パルス通電加圧焼結法による複合焼結体の作製とその摩擦特性の評価
<結果>
1.TiNおよびZrN粉末のパルス通電加圧焼結法による最適な焼結条件を検討し,何れも装置およびカーボンダイスの性能上の上限である焼結温度2073Kおよび加圧力80MPaの条件下で,ZrN :99%,TiN :96%の焼結密度(相対密度)を得た.
2.セラミックスの母材としてZrNを選び,h-BNを添加して複合化するために,h-BN添加量とメカニカルアロイング(MA)の最適条件を検討した.その結果,h-BNの添加量は5mass%が最適であり,これ以上の添加では焼結性が著しく低下することが分かった.他方,MA時間は長いほどh-BN粒子の分散性は向上するが,同時に母材セラミック粉末が微細化してしまい,焼結性が低下するので,50時間程度が適切であることが明らかになった.
3.ZrN-h-BN(5mass%)複合セラミックス焼結体を上記の研究結果に基づいて作製し,クロム鋼(SUJ-2)製ボールとの摩擦特性を詳細に調べた.ZrN粉末だけ,あるいは,ZrN粉末に5mass%のh-BNを単に混合した粉末を同条件で焼結した試料もそれぞれ作製し,本研究の試料と比較した.その結果,h-BNを含まないZrN焼結体では摩擦試験開始後すぐに摩擦係数の急激な上昇が見られた.単純混合粉末の焼結体では,摩擦試験初期に潤滑効果が見られたものの,低摩擦係数の持続距離は短く,MA粉末から作製した複合セラミックスの場合が最も長く潤滑性を示した.ただし,MA粉末から焼結した複合セラミックスでも摺動距離が30mを超えると摩擦係数の急激な上昇が見られた.その原因として,セラミックス表面のh-BNの脱落が考えられる.
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