| 研究概要 |
1.Si_3N_4-SiC複合粉体の合成と焼結
(1)Si(CH_3)_4-NH_3系気相反応(1200℃)またはSi(CH_3)Cl_3-NH_3系プラズマ気相反応により、平均粒径が0.02〜0.1μmで非晶質のSi_3N_4-SiC複合粉体を合成した。複合粒子はSiCがSi_3N_3を被覆した構造、逆にSi_3N_4がSiCを被覆した構造、またはSi_3N_4相とSiC相が混合した構造を有する。
(2)非晶質複合粉体の熱処理によってα-Si_3N_4とβ-SiCが結晶化した。1600℃での熱処理物は粒径が3μm以上のSi_3N_4の粗大粒子と粒径が0.2μm程度のSiC微粒子からなっていた。V_2O_3-Al_2O_3系助剤を添加した複合粉体の1700℃でのホットプレスにより、相対密度90%以上の焼結体が得られた。焼結体の結晶相はβ-Si_3N_4とβ-SiCであった。焼結粒子径は約0.2μmと小さく、粒界に存在するSiCがSi_3N_4の粒成長を抑制している。酸化物との反応のため、SiCの含有量が減少した。
2.Si_3N_4-BN複合粉体の合成と焼結
SiCl_4-BCl_3-NH_3系気相反応(1400℃)により、平均粒径が0.06〜0.1μmで非晶質のSi_3N_4-BN複合粉体を合成した。複合粒子はSi_3N_4相とBN相が混合した構造を有する。複合粉体は1550℃での熱処理では全く結晶化しなかった。焼結助剤を用いた1700℃でのホットプレスにより、α,β-Si_3N_4が結晶化したが、h-BNの結晶化はあまり進行せず、焼結体密度が低かった。BNがSi_3N_4の焼結を著しく阻害している。
以上のように、複合粉体の合成法を確立し、焼結特性を明らかにした。高強度、高靱性の複合材料を得るため、焼結法の確立が今後の課題である。
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