| 研究課題/領域番号 |
63470055
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
島田 昌彦 東北大学, 工学部, 教授 (80029701)
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| 研究分担者 |
佐藤 次雄 東北大学, 工学部, 助教授 (90091694)
遠藤 忠 東北大学, 工学部, 助教授 (30176797)
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| キーワード | イットリア固溶正法晶ジルコニア / セリア固溶正法晶ジルコニア / Al_2O_3分散強化 / ポストシンタリングHIP / 熱安定性 |
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| 研究概要 |
正法晶ジルコニアの機械的性質と熱安定性を改善することを目的として、イットリア固溶正法晶ジルコニア(Y-TZP)にCeO_2を固溶するとともに、Al_2O_3を分散した複合セラミックス〔(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3〕およびセリア固溶正法晶ジルコニア(Ce-TZP)にAl_2O_3を分散した複合セラミックス〔Ce-TZP/Al_2O_3〕を空気中、1450℃で10hr間常圧焼結し、作成した。また焼結体をさらに95vol%Ar/5vol%O_2混合ガス雰囲気下、1450℃、100MPaで1hr HIP処理し、微細構造および機械的性質におよぼす影響について調べた。Y-TZPへのCeO_2の固溶では、ち密化は抑制され、ジルコニアの粒成長が促進されるとともに、大きな空孔が生成され、熱安定性は向上したが、機械的性質が劣化した。一方、ジルコニアセラミックスへのAl_2O_3の分散では、ジルコニアの粒成長が抑制され、ち密化が促進されたことから機械的性質を改善することができた。〔(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3〕およびCe-TZP/Al_2O_3焼結体は、いずれもAr-O_2混合ガス雰囲気下でHIP処理すると、ジルコニアの粒成長を起こすことなくち密化され、相対密度、硬度、ヤング率および破壊靭性が向上した。また、Ce-TZP/Al_2O_3仮焼体のHIP処理では、破壊強度が著しく向上し、熱衝撃抵抗も改善されたが(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3仮焼体のHIP処理では破壊強度は全く変化しなかった。これは(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3仮焼体には、大きな空孔が存在し、HIP処理は小さな空孔は消滅するが、大きな空孔が残存することを示している。なおY-TZPは、水中120℃でのアニールにより著しい強度劣化を生じたが、(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3およびCe-TZP/Al_2O_3複合体はいずれも全く強度劣化を示さず、優れた熱安定性を有することがわかった。
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