研究課題
基盤研究(B)
平成16年度から平成18年度の3年間おいて、電磁支援反応場プロセス(ミリ波帯電磁波加熱法とパルス通電法)における材料特性への電磁支援場効果を研究すると共に、これらのプロセスによるナノ構造セラミックスの創製を検討した結果、以下のような成果が得られた。1)イッテルビアベースの助剤が窒化アルミニウムおよび窒化珪素の低温迅速焼結に非常に効果的であることを見い出した。とくに、イッテルビア添加窒化アルミニウムの焼結では、従来法と比較して、焼結時間を約1/10に短縮し、かつ焼結温度も200℃以上低温化しても100%近く緻密化できることが明らかにされ、ミリ波加熱法により200W/(m・K)以上の高熱伝導庫窒化アルミニウムが低温迅速合成できることが明らかにされた。2)窒化アルミニウムおよび窒化珪素のミリ波焼結においては共晶組成を有するYb_2O_3-Al_2O_3系助剤が迅速低温焼結に最適であることが示された。また、Yb_2O_3ベースのCaO-Al_2O_3-Yb_2O_3系助剤を用いることによって1500℃という低温で150W/(m・K)クラスのAlNをミリ波加熱法により迅速に合成できることが明らかとなり、ミリ波加熱法による安価なAlN製造の可能性が示された。3)パルス通電法により結晶粒径が300nm以下に抑制されたナノ単相構造アナターゼ固化体(相対密度約90%)の作製に成功した。また、アナターゼ【double arrow】ルチル変態温度の直下付近で固化させることによりz軸方向の配向性を発現させることが可能で、その配向度は固化時の電流と加圧力によって制御できることが明らかとなった。4)パルス通電加熱場の反応促進を検証するために、チタン酸バリウム(BTO)とチタン酸ストロンチウム(STO)の固溶体形成反応を追跡した結果、BTO-STO固溶体形成反応が従来加熱法と比較して約200℃低い温度で進行することが明らかにされ、パルス通電加熱場が質量移動を促進することが示された。5)超微細アルミナ粉末(100nm)をパルス通電焼結(SPS)することにより、300nm以下の粒から成るナノ構造の緻密なアルミナ焼結体を1150℃、10分という低温短時間で作製することに成功した。また、異なる超微細アルミナ粉末(230mh)を用いても1200℃、10分という低温短時間で500nm以下粒から成るナノ構造の緻密なアルミナ焼結体の作製可能なことが示された。
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すべて 雑誌論文 (29件)
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