Twinning-induced toughening forward hard and tough ceramics

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本研究は，材料がもつ真の力学特性を測定することが可能な「マイクロ力学試験」と準安定相をもつバルクセラミックスを合成可能と考えられる「フラッシュ焼結」を組み合わせて実施される。2022年度は，前年度にフラッシュ焼結処理を施したイットリア安定化ジルコニア (YSZ) セラミックスで発見した非弾性現象をTiO2へと展開するとともに、準安定型YSZのフラッシュ焼結に向けた粉末微細化に取り組んだ。・フラッシュ焼結処理を行ったTiO2試料に対して、ナノインデンテーション試験によって接触弾性率の速度依存性を評価した。YSZと同様、TiO2においてもフラッシュ焼結処理によって見かけの弾性率が低下し、この傾向は押し込み速度の低下とともに顕在化する速度依存性を示した。この非弾性現象の評価は当初の計画には含まれていない内容であるが、本研究で扱うフラッシュ焼結現象を理解するうえで重要な成果である。・溶射法を応用することで材料内部にナノ双晶を形成させた4.5 mol% YSZ粉末に対して、フラッシュ焼結を行うための試料調整を進めた。本試料は平均粒子径40 um程度の粗大粉末であり、フラッシュ焼結実験には適合しないことが明らかとなった。そのため、ビーズミリング技術を利用して粉末のナノ粒子化を試行した。しかし、溶射粉末のナノ粒子化は当初の計画通りには進んでおらず、現時点で得られている最小の平均粒子径は1.6 um程度である。この点は、粉末の強靭な性質を示唆している反面、次年度の対策が必要な課題である。