準安定組織の急速加熱・凝固による組織制御

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急冷凝固法などにより作成された共晶組織、過飽和固溶体などの準安定組織を初期組織とし、高周波加熱・レーザー加熱を用いて、急速加熱により起こる大過冷却凝固・微細組織形成の物理現象を理解し、急速加熱・凝固という新しいプロセスによる組織制御・機能発現などの可能性を明らかにすることを目的として研究を行った。A1203-YAG系において、準安定A1203-YAP共晶組織が選択される基準を定量的に明らかにした。この基準を利用し、準安定A1203-YAP共晶組織を作製し、その組織を加熱することにより過冷却液体が得られことを明らかにした。A1203-YAP系の共晶凝固組織を急加熱・保持により凝固させた試料では、サブミクロンからミクロンオーダーの微細な共晶組織が形成されていた。この場合、溶融による吸熱が凝固潜熱を奪うことにより、速い成長速度が実現され、共晶組織が形成されることを明らかにした。また、潤安定共晶組織の加熱による凝固過程では、加圧により粒子同士を容易に結合させることもでき、微細な形状の鋳型内で溶解することにより、複雑形状のセラミックス成形体を形成できることも明らかにした。この結果は、準安定組織の急速加熱・過冷却液体の製造から溶融加工ができる可能性が明らかになった。さらに、A1203-YAG-Zr02擬3元系においても、準安定共晶組織からの過冷却液体形成が可能であり、その定量的な条件を明らかにした。擬3元系においても、擬2元系と同様に準安定共晶組織の溶解、過冷却液体の形成、平衡系への凝固が可能であることが明らかになった。