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本研究では、ラメラ組織を有する非酸化物共晶セラミックス粉末を用いて、焼結助剤無添加で難焼結性物質同士を焼結させ、高純度で、高硬度、高耐熱性、高耐食性を有する緻密な共晶複合セラミックスの創製を行い、その粉末焼結法による精密温度制御を駆使したラメラ組織と三次元構造の制御を施すことによって、高強度化と高靭性化を同時に達成させることで、過酷な極限環境に耐えうる超高温セラミックス材料の創製を目指す。
今年度は、昨年度に引き続き、ZrB_2-SiC二元共晶系において、まずZrB_2-SiC共晶粉末を合成し、これを原料粉末として放電プラズマ焼結法で焼成した。その際の緻密化挙動を解析し、得られた焼結体における微細組織の観察、ビッカース硬さおよび破壊靭性の測定を行った。その研究成果を以下に示す。
1.アーク溶解法を用いて、ラメラ組織を有するZrB_2-SiC共晶体を合成し、得られた共晶体を粉砕し分級することでZrB_2-SiC共晶粉末を作製した。
2.放電プラズマ焼結法を用いて、ZrB_2-SiC共晶粉末を焼結させることで、ラメラ組織を有する緻密なZrB_2-SiC共晶複合セラミックスの作製が可能であることを明らかとした。なお、ZrB_2-SiC混合粉末と比較して、共晶粉末の方がより低温で緻密化が達成することを確認した。
3.共晶粉末から得られたZrB_2-SiC共晶複合セラミックスの硬さは16GPaを示し、混合粉末から得られた複合セラミックスよりも低い値であった。一方、破壊靭性は、混合粉末よりも共晶粉末から得られた複合セラミックスの方が高くなり、その値は3.6MPa・m^<1/2>を示した。
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