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11273K(1000℃)以上で、硬度低下が認められないあるいは低下が少ない優れた硬質セラミックス材料の開発をめざす。すなわち、ナノオーダーで粒界相を最適に制御したホウ化物系コンポジット(SiB_6-SiC-B_4C)の作製を行い、新規高硬度材料を産業界へ応用展開することを目的とし、1000℃以上で、硬度の低下が認められないあるいは低下が少ない優れた硬質セラミック材料の開発をめざし研究を行った。
SiB_6に5〜20mass%のカーボンを添加して、焼結体の作製を試みたところ、1600〜1700℃(真空中)で得られた焼結体は、いずれもSiB_6-SiC-B_4C組成のコンポジットになることを見出した(粉末x線回折装置を用いた測定の結果、SiB_6、SiCおよびB_4Cの3相のみを検出した。この材料は、800℃以上の温度まで、硬度の低下がほとんど認められない高温高硬度材料であることが明らかになった。
そして、得られる材料の高温摩擦摩耗特性、高温耐酸化性などを明らかにし、SiB_6の高温特性挙動を比較検討する目的で、Si-B-Cの3元系セラミックスの合成およびホウ化物のTaB_2セラミソクスの高温酸化特性を調べた。Si-BおよびSi-B-CにB_4Cを添加し、1400℃で2時間、アルゴンガス中で合成を行い、合成試料を得た。得られた試料のビッカース硬度を調べた結果、B_4Cを未添加の試料のビソカース硬度は、13GPaの値を示した。B_4Cをlmass%添加した試料は、15GPa、B_4Cを5mass%添加した試料は、最大値の20GPaを示し、B_4Cを10mass%添加した試料は、18GPaの値を示した。
試料の成分同定はX線回折法により測定した。試料表面の状態は、走査型電子顕微鏡を用いて観察を行った。x線回折分析の結果、SiおよびBの他に、SiB_6と考えられる回折ピークを強く認めた。
この結果から、SiとBが反応してSiB_6相を生成したものと考えられ、良好な高温耐酸化性を有する高温高硬度材料を得ることができた。
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