非平衡無機固体中における遷移元素の特異な電子状態と機能性材料との応用

非平衡无机固体中过渡元素的独特电子态及其在功能材料中的应用

• 批准号: 05855095
• 负责人: 木枝 暢夫
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Shonan Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855095/
• 关键词: ジルコニア; 3d元素酸化物; 固溶体; 融液超急冷; 安定化ジルコニア

主にZrO_2に種々の3d元素の酸化物を添加した系を対象とし,融液超急冷体の構成相や微構造,熱的安全性などが,添加量や急冷条件によってどのように変化するかについて検討した.添加元素としてMn,Fe,Co,Niの酸化物を加えた系では,いずれも正方晶ないしは立方晶のZrO_2系固溶体(いわゆる安定化ZrO_2)が生成した.均一な固溶体が得られる組成範囲は,元素により若干の違いはあるが,約5〜15mo1%であった.固溶域内では組成と格子定数の間に直線関係が成立することから,3d元素イオンがZrを置換固溶していると考えられる.また,MnとFeを添加した系では,急冷体合成時の雰囲気の酸素分圧を変化させることで添加元素イオンの価数が変化することをTG‐DTAおよびESCAによって確認した.この価数変化にともなって,固溶体の結晶構造と格子定数にも変化が認められた.一方,Tiを添加した系では,酸素雰囲気中では安定化ZrO_2は得られなかったが,Ar流通下で合成した急冷体では正方晶の固溶体が生成した.この試料中ではTiの一部が3価となっていることが,やはりTG‐DTAおよびESCAによって確認され,この価数変化に伴う酸素欠陥の導入が正方晶固溶体の生成に寄与しているものと考えられた.以上のように本年度の研究では,融液超急冷法を用いることによって,種々の3d元素イオンを,通常見られない酸素イオンの8配位位置に導入するとともに,その価数も制御できることが明らかになった.さらに,得られた急冷体を種々の雰囲気で熱処理した試料をSEM観察した結果,固溶していた3d元素の酸化物が,さまざまな形態で粒界や表面に析出することがわかった.これらの試料の機能性発現については,現在評価を行っている.

The acid addition of ZrO_2 species and 3d elements is related to the composition phase, microstructure, thermal safety, addition amount and quenching condition of molten ultra-quenched body. The addition of Mn,Fe,Co,Ni to ZrO_2 solid solution resulted in the formation of stabilized ZrO_2. Homogeneous solid solution is obtained by a certain amount of composition, and the elements are mixed, about 5 ~ 15mo1%. In the solid solution domain, the linear relationship between the composition and lattice constant number is established. Mn and Fe are added to the reaction system, and the acid component pressure of the reaction system is changed during the synthesis of the quenching body. The crystal structure of solid solution is determined by the lattice number. In addition to Ti, ZrO_2 is stabilized in the presence of Ar, and a solid solution of tetragonal crystals is formed. A part of Ti in the sample was identified by TG-DTA and ESCA, and a part of Ti was introduced into the sample to form a tetragonal solid solution. In this year's study, the melt ultraquenching method was used to introduce 3d elements into the 8-coordinate position of the common acid element, and the number of control elements was determined. In addition, the sample was examined by SEM after heat treatment, and the solid solution of 3d elements was observed. The functional development of the test sample is now evaluated.