強電場下におけるセラミックスの点欠陥構造と高温物質輸送に関する研究

强电场下陶瓷点缺陷结构与高温传质研究

基本信息

批准号：
22KJ2441
负责人：
南部洸太
金额：
$ 1.09万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2441/
关键词：
強電場焼結拡散塑性変形ジルコニア

项目摘要

本年度は(1)「交流電場を用いたイットリア安定化正方晶ジルコニア(TZP)の低温・高速接合」と、(2)「強電場印加によるTZPの塑性変形能向上」、そして(3)「イットリアの化学結合および結晶構造に及ぼす強電場の影響」の3項目について研究を実施した。(1)では、TZPに対して、交流電界を用いたフラッシュ接合実験を実施した。炉内温度1000℃で60 mA・mm-2の交流電界を80秒間印加することにより、母材の92%の曲げ強度を持つ接合体の作成に成功した。また、入力エネルギー密度と電流の両方が、セラミックスの接合を実現する重要な要素であることがわかった。この結果は、J. Am. Ceram. Soc. 106, 2073に掲載されている。(2)では、緻密で微細なTZPの高温塑性変形に及ぼす電界効果を明らかにするために、フラッシュ条件下で高温三点曲げ試験を実施した。ジュール加熱による試料温度上昇の影響を差し引いても，フラッシュの発現によりTZPの高温塑性流動を著しく促進することが示された。塑性流動に対する非熱的な効果は、高温塑性流動の活性化エネルギーが低下したことに起因している。この結果は、J. Eur. Ceram. Soc. 42, 5045に掲載されている。(3)では、X線光電子分光法とX線回折法を用いて、直流または交流電場下でフラッシュ焼結して作製したイットリア多結晶体の化学結合状態および結晶構造について調査した。その結果、Y-3d結合エネルギーは、DCフラッシュ焼結、ACフラッシュ焼結ともに、極性に関係なく保持時間の増加とともに減少したことから、電極に依存しない酸素空孔がフラッシュ焼結で導入されたことがわかった。このような点欠陥の生成は、フラッシュ焼結時の原子拡散を促進すると考えられる。この結果は、J. Eur. Ceram. Soc. 43, 3516に掲載されている。

今年，我们对三点进行了研究：（1）“使用交流电场稳定Yttria的低温和高速连接稳定的四方氧化锆（TZP）”（2）“通过应用强电气场的塑性变形能力提高TZP的塑性变形能力”，以及（3）的效应在化学键和化学键上的效应。在（1）中，对TZP进行了使用AC电场进行的闪光连接实验。通过在1000°C内的温度下在炉内的温度下施加60 mA·MM-2的AC电场，持续80秒，我们成功地创建了一个基本材料弯曲强度为92％的接头。还发现，输入能量密度和电流都是实现陶瓷连接的重要因素。结果发表在J. Am。陶瓷。 Soc。 106，2073。在（2）中，在闪光条件下进行了高温度的三分弯曲测试，以阐明对高温塑性变形的田间效果。结果表明，即使减少了焦耳加热引起的样品温度升高的影响，闪光的发作也显着促进了TZP的高温塑性流。对塑料流的非热影响是由于高温塑料流动的活化能的降低。结果以J. Eur发表。陶瓷。 Soc。 42，5045。在（3）中，使用X射线光电学光谱和X射线衍射在（3）中，在直流电流或交流电流下产生的Yttria多晶的化学键态和晶体结构。结果，对于DC闪光烧结和交流闪光烧结，Y-3D结合能随着保留时间的增加而降低，因此发现在闪光烧结中引入了无电极无关的氧空位。据认为，这种点缺陷的形成会在闪光烧结过程中促进原子扩散。结果以J. Eur发表。陶瓷。 Soc。 43，3516。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Y2O3の化学結合および結晶構造に対するフラッシュ焼結の効果

闪速烧结对Y2O3化学键和晶体结构的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
中元綾乃;南部洸太;増田紘士;吉田英弘
通讯作者：
吉田英弘

交流電場を利用したTZP緻密体の高速超塑性接合

利用交流电场高速超塑性连接 TZP 致密体

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
南部洸太,森田孝治,増田紘士;吉田英弘
通讯作者：
吉田英弘

Effect of Initial Grain Size on Crack Healing Behavior under DC Electric Field of Zirconia (8Y‐CSZ) Ceramic

直流电场下初始晶粒尺寸对氧化锆（8Y-CSZ）陶瓷裂纹愈合行为的影响

DOI：
10.1002/adem.202201807
发表时间：
2023
期刊：
Advanced Engineering Materials
影响因子：
3.6
作者：
Takahashi Shoma;Morita Koji;Nambu Kohta;Terada Daisuke;Kobayashi Kiyoshi;Tokunaga Tomoharu;Yamamoto Takahisa
通讯作者：
Yamamoto Takahisa

Flash self‐joining of Y‐TZP ceramics assisted with an AC electric field

交流电场辅助下 Y-TZP 陶瓷的闪光自连接

DOI：
10.1111/jace.18889
发表时间：
2022
期刊：
Journal of the American Ceramic Society
影响因子：
3.9
作者：
Nambu Kohta;Kitaoka Taisuke;Morita Koji;Soga Kohei;Tokunaga Tomoharu;Yamamoto Takahisa;Masuda Hiroshi;Yoshida Hidehiro
通讯作者：
Yoshida Hidehiro

Athermally enhanced high temperature plastic flow in zirconia ceramics under flash event

闪蒸事件下氧化锆陶瓷的非热增强高温塑性流动