非酸化物系セラミックスの焼結過程における緻密化機構に関する基礎的研究

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平成6年度は原料粉末の調製と評価、焼結助剤の効果、従来の焼結速度式との比較と緻密化モデルの検討を行なった結果、以下のような知見が得られた。原料粉末の形状の歓察、表面電位と表面改質剤の関係、粉体の流動性、圧粉体の内部応力などを調べた結果、粉体の表面電位は、表面改質剤の添加によって粉体の流動性や充填率に影響を与え、特に無加圧焼結によって焼結密度を向上させるためには最適な粉体表面の表面電位の調製が重要であることが分かった。さらに、SiC、TiB_2、B_4C、Si_3N_4、ZrO_2などについて、焼結助剤の種類、添加量を変えて、新たに試作した高温用内部摩擦測定装置(平成6年度申請設備は本装置に組み込んで使用された)を用い、圧粉体の粒子の充填架橋から焼結初期の粒子のネッキング成長、拡散、液相の発生と消失に伴う変化を焼結完了まで連続的に調べた結果、焼結過程は無加圧焼結においては粒界拡散、表面拡散および体積拡散によって律速され、加圧焼結においては粒界拡散、表面拡散、体積拡散の他に塑性流動によって律速される。焼結過程における従来の律速式は、炭化物系、ホウ化物系、窒化物系、酸化物系などの物質系では大きく異なるために、従来の律速式を統一するような焼結律速式に充填率などの初期条件および物質系パラメーターの導入が必要であることが明らかとなり、今後、律速式の精緻化が必要である。