相変態を伴うセラミック材料の微細組織形成に関する研究

陶瓷材料相变微观结构形成研究

• 批准号: 00J09822
• 负责人: 柴田 直哉
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J09822/
• 关键词: ジルコニアセラミックス; 界面原子構造; 結晶粒界; 相変態; 高分解能透過型電子顕微鏡; EDS分析; 偏析; 格子静力学計算

ジルコニアセラミックスに形成される多様な微細界面構造は、その相変態と密接に関連している。これらの界面構造を系統的に解析し、その形成機構を明らかにするため、人工的に界面構造を作製し、透過型電子顕微鏡法を用いて詳細な原子構造解析を行った。人工界面としては、立方晶ジルコニアの対称傾角粒界を単結晶同士を張り合わせることで作成した。また、界面の原子構造を理論的に評価するために、格子静力学計算を行った。立方晶ジルコニアの人工粒界に対する系統的な研究により、粒界原子構造、粒界エネルギー、粒界偏析といった粒界特性は、その方位関係に大きく依存することが明らかとなった。また、低Σ値を有する整合性の高い方位関係にある粒界において、粒界エネルギー及び粒界偏析に特異な挙動を示すものが存在することが明らかとなった。次に、粒界エネルギー及び粒界偏析挙動に顕著な差異が見られたΣ3,{111}、Σ11,{113}、Σ9,{221}に対して、高分解能電子顕微鏡法と格子静力学計算を用いた詳細な粒界原子構造解析を行った。その結果、実験により得られた粒界構造と、計算で得られた粒界最安定構造は良い一致を示し、どの粒界にも配位数欠損を有する陽イオンサイトが蓄積する傾向にあることが明らかとなった。詳細な解析により、このようなサイトと粒界エネルギー及び粒界偏析には強い相関性が存在することが明らかとなった。このようなサイト形成は、粒界の面方位と密接に関連していると考えられ、粒界特性の方位依存性は、粒界面の変化に伴う局所的なイオンサイトの配位環境変化に起因すると考えられる。つまり、ジルコニアセラミックスの界面構造においては、原子レベルでの局所構造がその特性を支配していると考えられる。

The ジルコニアセラミックスに forms a される多様なfine interface structureは, a phase-changing state, and a close-connected connectionしている. Systematic analysis of これらのinterface structure and system, その forming mechanism を明らかにするため, artificial にinterface structure をfabrication, transmission type electron micromirror method いてdetailed atomic structure analysis を行った. Artificial interface としては, cubic crystal ジルコニアの対 called inclination grain boundary を単crystal doshi を张り合わせることでした.また、Interface atomic structure を theory に evaluation 価するために、Lattice statics calculation を行った. Research on cubic crystal ジルコニアのartificial grain boundary に対する systemなより, grain boundary atomic structure, grain boundary エネルギー, grain boundary segregation, grain boundary characteristics, and azimuth relationship, dependence on the grain boundary, and grain boundary segregation.また、low Σ夤を有するintegration の高いazimuth relationship にある片 boundary において、pellet boundary エネルThe existence of specific grain boundary segregation and the presence of grain boundary segregation are also reflected in the presence of grain boundary segregation. Σ3,{111}, Σ11,{113}, Σ 9, {221} The use of high-resolution electron microscopy and lattice statics calculations and detailed analysis of the atomic structure of grain boundaries are carried out.そのResults, 実験により got the られたgrain boundary structureと, calculated the でられたstable structure of the grain boundary はgood and consistent をshowし, There is a lack of coordination number in the particle boundary, and there is a tendency to accumulate the yang yang イ オ ン サ イ ト が に あ る こ と が 明 ら か と な っ た. Detailed Analysis The existence of grain boundary segregation and the strong correlation between the particles are obvious.このようなサイト formation, grain boundary surface orientation, close connection and connection, grain boundary characteristics and orientation dependence The changes in the existence and particle interfaces are caused by the changes in the local coordination environment. Atom The characteristics of the structure of the レベルでのbureau are controlled by the していると考えられる.

项目成果

N.Shibata, N.Morishige, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Stacking faults formation in [001] small angle symmetric tilt grain boundaries in cubic zirconia bicrystals"Philosophical Magazine Letters. 82. 175-181 (2002)

N.Shibata、N.Morishige、T.Yamamoto、Y.Ikuhara、T.Sakuma：“立方氧化锆双晶中[001]小角度对称倾斜晶界中的堆积断层形成”哲学杂志快报。

N.Shibata, F.Oba, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Atomic structure and solute segregation of Σ=3, [110]/{111} grain boundary in yttria stabilized cubic zirconia bicrystal"Philosophical Magazine Letters. 82. 393-400 (2002)

N.Shibata、F.Oba、T.Yamamoto、Y.Ikuhara、T.Sakuma：“氧化钇稳定立方氧化锆双晶中 Σ=3、[110]/{111} 晶界的原子结构和溶质偏析”哲学杂志快报. 82. 393-400 (2002)

N.Shibata, F.Oba, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Grain boundary facetting at S = 3, [11O]/{112} grain boundary in cubic zirconia bicrystal"Philosophical Magazine A. (in press). (2003)

N.Shibata、F.Oba、T.Yamamoto、Y.Ikuhara、T.Sakuma：“立方氧化锆双晶中 S = 3 时的晶界刻面，[11O]/{112} 晶界”哲学杂志 A.（出版中）

Y.Ikuhara, N.Shibata, T.Watanabe, F.Oba, T.Yamamoto, T.Sakuma: "Grain Boundary Characters and Structures in Structural Ceramics"Annales de Chimie, Science des Materiaux A. 27. S21-S30 (2002)

Y.Ikuhara、N.Shibata、T.Watanabe、F.Oba、T.Yamamoto、T.Sakuma：“结构陶瓷中的晶界特征和结构”Annales de Chimie，Science des Materiaux A. 27. S21-S30 (2002)