16H型結晶構造のシリサイド金属間化合物の材料設計と開発

16H型晶体结构硅化物金属间化合物材料设计与开发

基本信息

批准号：
06215227
负责人：
五十嵐幸徳
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Tsuruoka National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

16H型結晶構造のシリサイド金属間化合物は、他の結晶構造の金属間化合物よりも高融点・低比重を示すものが多く、作業限界温度が1500℃以上の次世代の超高温構造材料として有望である。本研究では、結晶学的観点から16H型シリサイドが高融点を示すメカニズムを理論的に究明し、実際に作製して物理的,機械的特性を測定して、その理論および実験から得られたデータを基にして機能の向上した16H型シリサイドの設計と作製を行うことを目的とした。結晶学を中心とした16H型シリサイドの理論的究明により、16H型シリサイドが高融点を示す理由は、原子の共有結合性が高いためと判明した。また、融点がc軸方向の結合状態に依存することを明らかにした。16H型シリサイドの作製は、通常の溶解法では各元素の融点の違いにより化学量論組成を維持することが困難であるため、原料粉末を化学量論的に混合し、円柱状にCIP成形した後、Ar雰囲気中で電気アークによって反応を励起させ試料を作製した。現在、諸特性を測定するため、反応片を粉砕の後、放電プラズマ焼結法によるバルク材の作製を試みている。原子の共有結合性が高いために既存の16H型シリサイドの延性は低いと予想される。16H型シリサイドの延性を高めるため、原子径の異なる元素を組み合わせることにより金属結合性を高める方法を考案した。一例として、Si_3Zr_5のZr原子の一部をY原子で置換した新三元系金属間化合物Si_3Y_3Zr_2を設計し作製している。Si_3Y_3Zr_2は、他の二元系16H型シリサイドに比べ特定の原子間における強固な結合がなくなり対称性が向上しているものと考えられる。また、融点が2800K,比重が5.26と推定されることからSi_3Y_3Zr_2は高融点・低比重で延性の優れた超耐熱材料として有望である。以上の得られた知見を基に論文を投稿準備中である。

16H型晶体结构的硅化物金属间化合物往往比其他晶体结构的金属间化合物表现出更高的熔点和更低的比重，有望成为工作温度极限为1500℃或更高的下一代超高温结构材料。是。在这项研究中，我们从晶体学的角度理论上研究了16H型硅化物表现出高熔点的机制，并对其进行了制造，测量了其物理和机械性能，并从理论和实验中获得了数据。设计和制造具有改进功能的16H型硅化物。以晶体学为中心的 16H 型硅化物的理论研究表明，16H 型硅化物表现出高熔点的原因是由于原子的高共价键合。还可知熔点取决于c轴方向的键合状态。为了生产16H型硅化物，由于各元素的熔点不同，采用通常的熔化方法很难保持化学计量组成，因此将原料粉末按化学计量混合并CIP成型为圆柱形后进行反应。在Ar气氛中通过电弧激发来制备样品。目前，为了测量各种性能，我们正在尝试在粉碎反应件后使用放电等离子烧结来制造块状材料。由于原子的高度共价键合，现有的 16H 型硅化物预计具有较低的延展性。为了增加16H型硅化物的延展性，我们设计了一种通过组合不同原子直径的元素来增加金属键合的方法。例如，我们设计并制备了一种新型三元金属间化合物Si_3Y_3Zr_2，其中Si_3Zr_5中的一些Zr原子被Y原子取代。据认为，与其他二元16H型硅化物相比，Si_3Y_3Zr_2由于特定原子之间缺乏强键而改善了对称性。此外，由于熔点估计为2800K，比重为5.26，Si_3Y_3Zr_2有望成为具有高熔点、低比重和优异延展性的超耐热材料。我们目前正在准备根据上述发现提交一篇论文。