低温比熱測定法による窒化ケイ素の粒界相の定量化と機械的特性

低温比热测量法定量氮化硅晶界相和力学性能

• 批准号: 03650617
• 负责人: 石崎 幸三
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650617/
• 关键词: 低温比熱; 粒界相; 定量化; 窒化ケイ素; 非破壊試験; 低温比熱; 粒界相; 定量化; 窒化ケイ素; 非破壊試験

本研究は低温比熱測定により、窒化ケイ素の粒界相の定量化を行うという今までに例がないもので、従来の窒化ケイ素に粒界相の定量化と異なり、非破壊にもかかわらず、感度が高くその定量化が行えるという特長を持っている。本年度は当研究に使用する低温比熱測定装置の立ち上げ及び窒化ケイ素の粒界相の定量化を行った。本研究の一部は、「1991年日本セラミックス協会秋期シンポジウム」、「JFCCファインセラミックス国際ワ-クショップ92」にて発表した。現在、窒化ケイ素はその優れた特性で、実用化されつつあるセラミックス(現に自動車用エンジンの一部として既に実用化されている)であるが、粒界に存在しているガラス相が、高温における強度の低下の原因となっているが、難焼結材である窒化ケイ素の焼結には液相焼結つまり、粒界ガラス相の存在が不可欠である。実用化の一つのネックは、焼結された窒化ケイ素の品質保証の間題である。その一つの手段として粒界相の高感度、非破壊定量化が必要となってくる。しかしながら、従来の方法では粒界相の定量化は破壊せずに行うことは不可能であったが、本研究では、破壊することなく、高感度で定量化できることを確認した。通常、完全な形の結晶の比熱は低温になるに従ってデバイのT^3法則に従いゼロに近付いていくが、ガラスはこのデバイのT^3法則に従わず、低温において過剰比熱を示す。本研究は、この低温におけるガラスの過剰比熱を利用して窒化ケイ素の粒界のガラス相の定量化、また、その比熱の挙動よりどのような構造の粒界相なのかを確認できるものである。今後は、高温における機械的特性と本研究の結果との相関関係を求める。将来的には本研究の特長の一つである非破壊及び高感度で測定ができるということにより、窒化ケイ素セラミックスの実用化に向けて、多大な貢献ができるであろう。

这项研究是通过低温特异性热测量来量化氮化硅晶体边界相的前所未有的例子。与常规量化氮化硅的晶粒边界阶段不同，这的特征是高灵敏度和尽管具有无损性，但具有量化晶界相的能力。今年，我们启动了本研究中使用的低温特异性热测量装置，并量化了氮化硅的晶界相。 Part of this research was presented at the 1991 Japan Ceramics Association Autumn Symposium and the JFCC Fine Ceramics International Workshop 92. Currently, silicon nitride is a ceramic that is becoming practical with its excellent properties (now already in practical use as part of automobile engines), and although the glass phase present at grain boundaries causes a decrease in strength at high temperatures, the presence of liquid phase sintering, that is, the grain边界玻璃相对于烧结氮化硅是必不可少的，这是一种困难的烧结材料。实际应用的关键点之一是硝化硅的质量保证。一种方法是对晶界相具有较高的灵敏度和非破坏性定量。但是，尽管不用传统方法破坏晶粒边界相是不可能量化晶界相的，但这项研究证实，可以以高灵敏度进行定量而不会破裂而不会破裂。通常，遵循Deby的T^3定律时，完美晶体的比热接近零，但是玻璃并未遵循Deby的T^3定律，并且在低温下表现出过多的特定热量。这项研究在低温下使用玻璃的过量特异性热量来量化氮化硅晶界的玻璃相，并通过特定热的行为确认晶界相的结构。将来，我们将研究高温下的机械性能与本研究结果之间的相关性。将来，可以通过无损和高度敏感的这项研究特征进行测量，并将为实用氮化硅陶瓷的实际应用做出巨大贡献。