2019 Fiscal Year Annual Research Report
Crack healing and chemical strengthen of swelling mica combined ceramics
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17K06790
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
樽田 誠一 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00217209)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | セラミック複合体 / 膨潤性マイカ / イオン交換 / 化学強化 / 緻密化 / 微構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①ジルコニア/膨潤性マイカ複合体の緻密化と化学強化：ジルコニアに膨潤性マイカとしてNaフッ素金雲母（NFF）を20wt%添加し、1200℃で1min焼成することで、相対密度約99％の緻密な複合体を得ることができた。この緻密化は、NFFが溶融して生成した液相を介した液相焼結によるものであった。この複合体をKCl，KIおよびKCl-KI混合塩の溶融塩中でイオン交換すると、NFF中のNa+イオンと溶融塩中のK+イオンが交換されることが示された。このイオン交換過程は、マイカ層間のNa+イオンに代わりK+イオンが層間に入るのではなく、NFFと溶融塩が反応して生成する非晶質を介したイオン交換であった。複合体は、イオン交換によってビッカース圧子による圧痕は小さくなり、また硬度が向上した。曲げ強度は、NFFを複合化することで低下したが、イオン交換すると、もとのジルコニアの曲げ強度まで回復しないが、向上することが示された。これより、イオン交換により複合体表面に圧縮応力が発生したことが推測された。
②ジルコニア/リチウムマイカ複合体の緻密化と微構造：Li+イオンをイオン交換したNFFをジルコニアに20wt%添加し、1100℃で焼成すると、相対密度97-98%の緻密な複合体が得られた。Li+イオンの水和水を除くため仮焼し、その後焼成すると、マイカが微細化することが見出された。
③フッ素アパタイト（FAP）/NFF複合体の緻密化と化学強化：FAPにNFFを20wt%添加し、1000℃で焼成すると、相対密度約99％の緻密な複合体が得られた。これをKNO3溶融塩中でイオン交換すると、表面から100μmの深さにあるNFFの層間のNa+イオンははわずかであるがK+イオンと交換された。その結果、複合体はイオン交換により、ビッカース圧子による圧痕がわずかに小さくなり、破壊靭性および曲げ強度がわずかに向上した。
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Research Products
(8 results)
