超耐熱材料用Si_3Y_3Zr_2の単一相の作製

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Si_3Zr_5は高融点(2200℃以上)・低比重(6.0)を示し、次世代の超耐熱材料として有望であるが、高融点を示す理由の一つに原子の共有結合性の高さが考えられ、延性は低いものと予想される。申請者は、Si_3Zr_5の延性の向上をはかるため、Zr原子の一部をY原子で置換した新3元系16H型ジルコニウムシリサイドSi_3Y_3Zr_2を設計した。このSi_3Y_3Zr_2は、Si_3Zr_5に比べ配位する原子数が増加して金属結合性が高まり、延性が向上しているものと期待している。しかし、Si_3Y_3Zr_2の完全な単一相はまだ得られていない。本研究は、Si_3Y_3Zr_2単一相の作製条件を確立し、次にSi_3Y_3Zr_2の結晶構造解析と融点,比重等の物理的特性および硬度,破壊靱性等の機械的特性の測定を行い、超耐熱材料としての可能性を探求することを目的とした。本研究では、Arガス雰囲気中で原料粉末を粉砕してふるいにかけて調整しようとしたが、酸化や不純物の混入等の問題が予想以上に大きく完全な単一相は作製できなかった。申請者によるこれまでの研究により、二元系16H型シリサイドの原子の一部を置換した三元系16H型シリサイドは、結合状態が変化するにより二元系16H型シリサイドの長所を生かしつつ短所を補う可能性が十二分にある。そのためSi_3Y_3Zr_2では延性の向上だけでなく他の諸性質の変化も期待される。三元系16H型シリサイドの優位性を証明するため、同じ三元系16H型シリサイドのSi_3Ti_2Zr_3の熱膨張特性を調査した。その結果、Si_3Ti_2Zr_3は二元系16H型シリサイドSi_3Zr_5およびSi_3Ti_5に比べ熱膨張の異方性が減少することが確認された。以上の得られた知見を基に論文を投稿した。また、投稿準備中である。