| 研究課題/領域番号 |
21560738
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
泰松 齊 秋田大学, 工学資源学研究科, 教授 (60125721)
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| 研究分担者 |
仁野 章弘 秋田大学, 工学資源学研究科, 助教 (80451649)
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| キーワード | 炭化チタン / 炭化ケイ素 / 炭化チタンケイ素 / 加圧焼結 / ヤング率 / 硬さ / 破壊靱性値 |
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| 研究概要 |
TiCに高熱伝導であるSiCを添加すると、熱伝導性が著しく改善する。さらにTiSi_2を添加し、焼結中にTi_3SiC_2を生成させると、Ti_3SiC_2の高温変形し易い性質のために、加圧焼結での焼結性が改善すると考えられる。そこで、熱伝導性と焼結性に優れたTiC基セラミックスを作製するために、TiC-SiC-TiSi_2の混合粉末を反応焼結し、焼結性、生成相、機械的性質の変化を調べた。
TiC粉末に10～70mol%のSiC粉末を添加し、これにTiSi_2粉末を少量添加し、乳鉢を用いて混合した。これらを通電加圧焼結装置で、1500～1800℃、圧力50MPa、保持時間10min、真空中で焼結した。
TiC-SiCセラミックスの場合は、TiCへの50mol%SiCの添加まで1800℃で緻密に焼結できた。しかし、それ以上SiCが多くなると、SiCの凝集形成と、SiCどうしの焼結性の悪さのため、相対密度が低下した。それに対してTiC-SiCに少量のTiSi_2を添加すると、TiCとSiCの粒界に高温で塑性変形できるTi_3SiC_2が生成し、TiC-SiCの場合よりずっと低い1650℃で緻密に焼結できた。
TiC-SiCセラミックスの場合、ビッカース硬さは、22.3～25.6GPaで、TiC単相の場合の21.2GPaより高い値を示し、50mol%SiCで最大になった。破壊靭性値の変化も同様で、TiC単相の4.26MPam^<1/2>に比べ、4.69から5.04MPam^<1/2>に向上した。熱伝導性も、SiCの増加に従って向上した。Tic-SiC-Ti_3SiC_2系セラミックスの場合、ビッカース硬さは、生成したTi_3SiC_2の増加とともに低下した。それに対し、破壊靭性値は、Ti_3SiC_2がTiCやSiCに比べて高い破壊靭性値を持っているため、向上した。0.5TiC-0.5SiCに0.07～0.15TiSi_2を添加して作製したTiC-SiC-Ti_3SiC_2系セラミックスは硬さ21～22GPa、破壊靭性値5.5～6.4GPam^<1/2>の良好な機械的性質を示した。
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