自己発熱反応を利用する炭・窒化物系固溶体粉末の合成

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発熱反応によりSiC-AIN系固溶体粉末又は焼結体のin-situ合成プロセスを開発するのは本研究の目的である。発熱反応を伴う自己発熱を利用することにより外部付加熱を少なくすることが可能である。SiC-AIN固溶体の構成元素が出発原料とし,通常の焼結法より低い温度で簡単に固溶体を合成できる2種のプロセスをほぼ確立した.具体的に、まず最初のプロセスとして,シリコン粉をカーボンブラック及び窒化アルミニウム粉の混合物を反応HIP焼結する方法を取りあげた.SiとCからSiCへの生成反応はSiの融点以上で顕著に進行し、比較的低い温度(2123K)で緻密なSiC-AIN焼結体を合成することができることが分かった。状態図の平衡組成に近い組成値を示すSiCリッチとAINリッチのSiC-AIN固溶体が得られており、SiC-AIN反応HIP焼結体は超微細なミクロ組織を示し,SiC単相及びAIN単相より高い強度と硬度を示す。さらに,上記のプロセスを基礎してより低コストの合成プロセスを考案した.つまり,シリコン粉とカーボン粉(グラファイトあるいはカーボンブラック)及びアルミニウム粉の混合物を窒素雰囲気中で反応させることにより,より低い温度(1773K)でSiC-AIN固溶体又は固溶・複合粉末を合成できた.その反応機構と合成条件についても比較的系統に調べた.本研究はSiC-AINセラミックアロイ(固溶・複合体)の更なる研究開発のに大いに役立つと期待される.