CVDー高圧複合プロセスによる機能性材料の創製

点击翻译按钮获取中文摘要

CVD法で作られたBーNーSiを10GPaまでの高圧、2000℃までの高温条件で処理した結果、ダイヤモンド類似の窒化ほう素(すなわち立方晶:zーBNと略記)をベ-スとする高硬度、高靭性複合セラミックスが得られた。BーNーSi原料には3種類準備した。また、参考に乱層構造の窒化ほう素(tーBN)も準備した。先の3種はtーBN/aーSi_3N_4(3.52wt%)、tーBN/aーSi_3N_4(10.6wt%)、tーBNーβーSi_3N_4(10.6wt%)であった(aはアモルファス)。zーBNが生成する圧力条件は7GPa以上を要するが、これは4種の試料について大差ない。一方、温度条件は4種の間で異なり、しかもグラファイト型窒化ほう素(gーBN)またはβーSi_3N_4の結晶化および析出温度と近いことがわかった。例えば、7GPaにおいては、tーBN/aーSi_3N_4(10.6wt%)からzーBNが生成する温度は1600℃で、この条件はgーBNとβーSi_3N_4が出現する温度と全く等しいが、tーBN/aーSi_3N_4(3.52wt%)では1400℃である。これらの条件をこえる領域ではおおむね焼結体が得られた。その組織はzーBNの2次粒子が特異な形状を有する高次組織をなすものがあり、コンポジットを作りあげている。微小ビッカ-ス硬度は最高60GPaを記録した。そしてヤング率(570GPa)はzーBN(700GPa)に近く、破壊靭性値(5.5MPam^<1/2>)はβーSi_3N_4のそれ(6MPam^<1/2>)に近い。本研究で運用するCVD/高圧複合プロセスは、材料創製の新しい手段であり、新しいタイプのセラミックス・コンポジットを作ることが可能である。