融体急冷法による多成分セラミックスナノ材料の作製と評価

熔融淬火法多元陶瓷纳米材料的制备及评价

• 批准号: 02F00795
• 负责人: 吉村 昌弘
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00795/
• 关键词: ナノコンポジット; ナノセラミックス; 融体; 急冷; 非晶質; ガラス; 結晶化

セラミックスは一般に固相プロセス、すなわち粉体合成(調整)→成形→固定化(焼結)の3段階を経て作製されている。近年注目されているナノセラミックス材料でもこのルートが探求されているが、微細な結晶粒子の均一な分散、固化、さらに焼結においてもそれぞれ困難があり、限られた系でしか成功していない。我々はこれらの固相プロセスに対してより簡便でありながら応用範囲の広い融体鋳造法によるセラミックナノコンポジットの作製法を開発した。この方法の新しさは、まず三元あるいは擬三元系の共晶点付近の融体を急冷すれば、三元共晶析出による微細な結晶の集合体(ナノ構造体)ができると予想したことにある。場合によっては、融体が過冷却された非晶質が得られるが、これを適切に熱処理してやれば多相の結晶相からなるナノコンポジットとすることができる。以上の考えを基に、HfO_2-Al_2O_3-SrTiO_3系およびHfO_2-AlO_3-BaTiO_3系を検討した。所定の酸化物混合粉体をアークイメージ炉で水冷銅版上で融解し、急速に冷却したところ数mm径の透明な球状試料が得られた。これらはほぼ完全は非晶質であり、1000℃以上のアニールによってHfO_2-Al_2O_3-SrTiO_3あるいはBaTiO_3からなるナノコンポジットになることが分かった。SiO_2やB_2O_3などのガラス形成成分を多量に含むガラスセラミックスを除けば、セラミックスの融体鋳造は困難と考えられていたので、このようなナノコンポジットセラミックスはこれまでほとんど報告もなく、どのような物性を示すか?も含めて新しいセラミック材料として大きな発展が期待される。

The process consists of three stages: general solid phase synthesis, powder synthesis (adjustment), molding, immobilization (sintering). In recent years, attention has been paid to the difficulties in finding uniform dispersion, solidification and sintering of fine crystalline particles in the development of materials, and to the success of the limited system. We have developed a new method for manufacturing solid phase materials. The new method includes quenching the eutectic point near the ternary system and precipitating the fine crystal aggregate (structure). In this case, the melt is supercooled, and the amorphous phase is obtained. Based on the above considerations, the HfO_2-Al_2O_3-SrTiO_3 system and the HfO_2-AlO_3-BaTiO_3 system are discussed. The acid mixture powder was melted on the water-cooled copper plate in the furnace, and the transparent spherical sample with a diameter of several mm was obtained. The temperature of the mixture is above 1000℃. SiO_2 and B_2O_3 are the main components of SiO_2 and B_2O_3, and they are the main components of SiO_2 and B_2O_3. New materials and new developments are expected.

项目成果

Sophoe LE GALLET: "Nanostructured Oxide Ceramics by Rapid Solidification of Melts"J.Euro.Ceram.Soc.. (発表予定).

Sophoe LE GALLET：“通过熔体快速凝固制备纳米结构氧化物陶瓷”J.Euro.Ceram.Soc.（待提交）。