爆発衝撃固化と燃焼合成による炭化チタン/アルミナ高強度・導電性セラミックスの作製

点击翻译按钮获取中文摘要

1.目的 TiO_2+Al+グラファイト(G)[A方式:TiC-10〜40mol%Al_2O_3]またはTi+(G)+Al_2O_3[B方式:TiC-10〜15mol%Al_2O_3]混合粉末を用いて高熱を伴う自己伝播高温合成(SHS)を行い、多孔質TiC/Al_2O_3複合体を得る。この反応直後の高温と爆薬の爆発に伴う超高圧を利用して熱間固化し、高密度・電導性TiC/Al_2O_3セラミックス複合材を作製し、その性質を評価することを目的とする。2.燃焼合成の速度 両方式ともAl_2O_3量の増大に伴い燃焼波の速度は低下した(例えばA方式において、10%で約14.5mm/s、40%で約3.0mm/s)。これは前者ではAl溶融時の吸熱反応、また、後者ではAl_2O_3によるTi+(G)の反応の抑制によるものと思われる。3.最適衝撃圧縮条件 直系51mm、高さ25mmのSEP爆薬を用いSHS反応開始から20〜80秒後に衝撃圧縮を行ったところ、60秒で最高の密度値を示す試料を得た。これより、最適条件を反応開始から60秒後とした。4.複合材の性質 得られた複合材のX線回折を行った結果、TiCとAl_2O_3の両相以外は検出されなかった。複合材の密度及び硬度値はAl_2O_3量の増大と共に低下した。これはAl_2O_3生成量の増大に伴って反応熱が低下して衝撃圧縮時の塑性変形が困難となり、結合力が低下したことに起因すると思われる。この傾向はB方式でも同様であった。破面のSEM観察の結果、約1μmの結晶粒径を持つ両相間が衝撃波の超高圧力により強固に結合していることが確認された。さらに、電気抵抗(比抵抗)はAl_2O_3量が増えると上昇するものの、Al_2O_3を最も含有したTiC-40mol%Al_2O_3において2.5x10^<-6>Ωcmの低い値を示したことから、本系材料は放電加工が容易に行い得るセラミック材料であることが期待される。