| 研究概要 |
以下の反応による自己複合化反応を用いて,き裂治癒能力に優れるアルミナ-炭化ケイ素超微粒子複合材の作製を行い,そのき裂治癒能力を調査した.
3(3Al_2O_3・2SiO_2{ムライト})+8Al+6C=13Al_2O_3+6SiC
得られた結果より,以下のことが分かった.
上記反応は,1300℃では10時間,1400℃では5時間で完全に終了するが,常圧焼結によって緻密な焼結体を得ることはできなかった.1800℃,1時間の加圧焼結により,相対密度が98.5%以上となる緻密な焼結体が得られた.
生成する炭化ケイ素の形状は,原料粉末の炭素の形状に大きく影響することがわかった.原料炭素粉末を直径20nmのものを用いることで,アルミナ-炭化ケイ素超微粒子複合材の作製が可能となった.また,生成した炭化ケイ素粒子の粒径は50nm以下であった.
作製したアルミナ-炭化ケイ素超微粒子複合材は,500MPaの室温曲げ強度を有していた.200MPaまで強度が低下する表面長さ100μmの反楕円き裂を1000℃,10時間の熱処理により完全にき裂治癒でき,受納材以上の600MPaまで強度が回復することが分かった.従来の方法で作製したアルミナ-炭化ケイ素粒子複合材は,同様のき裂を10時間で完全に治癒するためには,1200℃以上に昇温する必要があった.また,1000℃でき裂治癒を行う場合には300時間以上の熱処理時間が必要であった.よって,炭化ケイ素のナノ化により,き裂治癒温度の高速化および低温化に成功した.
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