アモルファス複合ナノ粒子を用いた配向組織セラミックスのin-situ型高次構造制御

使用非晶复合纳米粒子原位控制取向陶瓷的高阶结构

• 批准号: 13750629
• 负责人: 上原 雅人
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750629/
• 关键词: 炭化ケイ素; 自己複合組織; 柱状成長; ナノ粒子; 配向組織; 炭化チタン; 炭化ケイ素; 自己複合組織; 柱状成長; ナノ粒子; 配向組織; 炭化チタン

本研究では、高強度セラミックスである炭化ケイ素(SiC)について、強度および破壊靭性を向上させるために配向組織の制御や自己複合組織化技術の開発を目的とし、炭化ケイ素の微粒子合成と焼結体作製を昨年度から行ってきた。昨年度の研究結果から、SiC-TiC複合体または助剤にTiO_2を使用したSiC単体において、SiC著しい柱状成長が観察された。焼結助剤に酸化物系を用いた場合、焼結中に形成されるガラス相(のちに粒界層となる)への溶解と再析出によりSiCは柱状成長することが知られている。そこで、本年度は、透過型電子顕微鏡により粒界層の組成分析を行った。その結果、チタンを含む粒界層が幾つか観察された。この粒界層へのチタンの溶出がSiCの柱状成長に関連していることが明らかになった。以下に本研究の結果をまとめるが、TiCの添加量の最適化により、複合効果と柱状粒子により、高い靭性をもつSiCセラミックスが得られると考えられる。・テトラメチルシラン-四塩化チタン-水素系の気相反応法で、非晶質な粒径100nm程度のSiC粒子およびSiC-TiC複合粒子が合成できた。・合成した非晶質粉体では、アルミナ(Al_2O_3)-イットリア(Y_2O_3)系助剤を用いた場合柱状組織であった。また、アルミナ-チタニア系では非常に微細な柱状組織であった。この結果から、焼結時に形成される液相とチタン成分がSiCの柱状成長に関与していることが示唆された。・単体について破壊靭性を測定した結果、2wt%Al_2O_3-1wt%Y_2O_3で最も高く(約7MPa・m^<1/2>)の値を示し、柱状粒子によるクラックの偏向が観察された。・SiC-TiC複合系では、焼結体組織において、TiC量が増加すると柱状成長が抑制される傾向にあり、今後、複合量の最適化が必要である。なお、以上は論文投稿準備中である。

在这项研究中，自去年以来，我们一直在综合细硅碳化物颗粒和制造烧结物体，目的是控制方向结构并开发自复合结构，以改善碳化硅的强度和断裂韧性。根据去年研究的结果，在SIC-TIC复合物中或仅使用TIO_2作为辅助剂观察到SIC的显着柱状生长。当将氧化物系统用作烧结剂时，众所周知，SIC通过玻璃相（后来成为晶粒边界层）在烧结过程中形成的玻璃相通过柱状生长。因此，今年，使用透射电子显微镜对晶界层进行了组成分析。结果，观察到了几个含有钛的晶界层。据揭示，钛对晶界层的洗脱与SIC的柱状生长有关。这项研究的结果总结了下面，可以相信，通过优化添加的抽动量，可以通过组合效果和柱状颗粒获得具有高韧性的SIC陶瓷。 - 四甲基硅烷二硝基四硝基 - 氢气相反应的气相反应方法使SIC颗粒的无定形粒径约为100 nm和SIC-TIC复合颗粒。 - 当使用氧化铝（Al_2O_3）-yttria（Y_2O_3）的辅助剂时，合成的无定形粉末具有柱状结构。此外，氧化铝系统具有非常细的柱状结构。这些结果表明，烧结过程中形成的液相和钛成分参与SIC的柱状生长。 - 测量单体的断裂韧性，并在2wt％AL_2O_2O_3-1WT％y_2o_3观察到最高值（约7MPa·M^<1/2>），观察到由柱状颗粒引起的裂纹偏转。 - 在SIC-TIC复合系统中，当烧结的身体结构增加量时，柱状生长往往会被抑制，并且有必要在将来优化复合量。以上目前正在准备提交论文。