超耐環境ナノ材料の創製

超耐环境纳米材料的创造

基本信息

批准号：
03J07570
负责人：
堀田幹則
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、ナノサイズの炭化ケイ素(SiC)粉末を放電プラズマ焼結(SPS)装置により、焼結助剤として窒化アルミニウム(AlN)を用いて焼結させることで、微細粒からなるSiC焼結体の作製を行った。また、同様にナノSiC粉末を原料として、SiC-AIN系コンポジットの作製を行い、その耐酸化性について調査した。SiC焼結体の作製に関しては、昨年度までに明らかとした「AlN助剤による粒成長抑制の効果」、及び「SPS焼結による急速加熱」の両方を駆使することで、平均粒径50nm以下の微細で緻密なSiCナノセラミックスの作製が可能であることを明らかとした。一般的な焼結助剤であるAl_2O_3をこの系に適用しても、粒径1〜2μmまでの粒成長抑制が限界である。SiC-AlNコンポジットに関しては、助剤無添加で緻密な焼結体が得られ、その粒径は0.5〜1μmであった。よって、結晶粒界における残留ガラス相は極微であると推察される。焼結体の結晶相は、SiC-AlNの完全固溶体を形成していることがわかった。さらに、より微細なSiC原料粉末を用いることで、緻密化及び固溶体形成がより低温にて達成可能であることが確認された。SiC-AlN系コンポジットの耐酸化性を調査したところ、SiCとAlNの組成比によって、形成する表面酸化膜の構成相や形態が異なり、耐酸化性は表面酸化膜の性質に依存しているものと考えられた。

今年，我们将使用氮化铝（AlN）作为烧结剂，使用放电等离子烧结（SPS）装置来烧结纳米级碳化硅（SiC）粉末。同样，我们以纳米SiC粉末为原料制备了SiC-AlN复合材料，并研究了其抗氧化性。关于SiC烧结体的生产，通过充分利用去年揭示的“AlN助剂的晶粒生长抑制效果”和“SPS烧结的快速加热效果”，我们能够生产出SiC烧结体。平均晶粒尺寸为 50 nm 或更小的 SiC 烧结体证明可以制造细密的 SiC 纳米陶瓷。即使将常见的烧结助剂Al_2O_3应用于该体系，晶粒长大也只能抑制在1～2μm的尺寸。 SiC-AlN复合材料无需添加助剂即可获得致密的烧结体，粒径为0.5～1μm。因此，推测晶界处的残留玻璃相极少。结果发现，烧结体的晶相形成了SiC-AlN的完全固溶体。此外，已证实通过使用更细的SiC原料粉末，可以在更低的温度下实现致密化和固溶体形成。在研究SiC-AlN复合材料的抗氧化性时，我们发现表面氧化膜的组成相和形貌根据SiC和AlN的组成比而不同，并且抗氧化性取决于表面氧化膜的性质。被认为是。