低温短時間焼結による透光性アルミナの創製

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本年度の研究では,新規に作成した真空排気装置を備えた炉を使用して,高速遠心成形したアルミナ(以下,HCPアルミナとする)を温度1523Kで1.5〜48時間焼結し,焼結体の透明度の変化および組織変化を検討した.また透明度の上昇が十分でなかった真空中焼結体を酸素-アルゴン雰囲気中で1573K,3.6ks間HIP処理を行い,試料の透明性の変化を確認するとともに,この試料を大気中で1523K,24h再加熱して,透明度の安定性を評価した.また,透光度の測定として波長を変えて直線透過率を測定し,HCPアルミナの透光性の波長依存性を明らかにした.得られた結果を以下にまとめる.(1)排気効率を改善した炉を使用しても,真空中(3×10^<-5>Torr)焼結によるHCPアルミナは十分な透明性が得られなかった.これは,気孔閉鎖時のガス圧が非常に低くても,気孔が収縮して0.1μm以下になると,気孔の収縮力と平衡するだけのガス圧を生じるためと考えられる.(2)真空中焼結体をHIP処理すると,透明度は改善されるが,これを大気中で再加熱処理すると再び透明度は低下する.このことからも,気孔内にはガスが残留しているものと考えられる.また,再加熱後の試料内部にはわずかに白い筋が認められ,この部分はやや大きい気孔が残留しているものと考えられる.(3)HCP透光性アルミナの直線透過率は,短波長側になるに従って低下する原因は,試料中の残留気孔のMie散乱によるものと考えられる.(4)以上の結果をまとめると,HCP透光性アルミナにはまだわずかの残留気孔が残っており,これが透光性の波長依存性や安定性を低下させる原因となっている可能性が高い.