超耐環境ナノ材料の創製

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今年度は、ナノサイズの炭化ケイ素(SiC)粉末を放電プラズマ焼結(SPS)装置により、焼結助剤として窒化アルミニウム(AlN)を用いて焼結させることで、微細粒からなるSiC焼結体の作製を行った。また、同様にナノSiC粉末を原料として、SiC-AIN系コンポジットの作製を行い、その耐酸化性について調査した。SiC焼結体の作製に関しては、昨年度までに明らかとした「AlN助剤による粒成長抑制の効果」、及び「SPS焼結による急速加熱」の両方を駆使することで、平均粒径50nm以下の微細で緻密なSiCナノセラミックスの作製が可能であることを明らかとした。一般的な焼結助剤であるAl_2O_3をこの系に適用しても、粒径1〜2μmまでの粒成長抑制が限界である。SiC-AlNコンポジットに関しては、助剤無添加で緻密な焼結体が得られ、その粒径は0.5〜1μmであった。よって、結晶粒界における残留ガラス相は極微であると推察される。焼結体の結晶相は、SiC-AlNの完全固溶体を形成していることがわかった。さらに、より微細なSiC原料粉末を用いることで、緻密化及び固溶体形成がより低温にて達成可能であることが確認された。SiC-AlN系コンポジットの耐酸化性を調査したところ、SiCとAlNの組成比によって、形成する表面酸化膜の構成相や形態が異なり、耐酸化性は表面酸化膜の性質に依存しているものと考えられた。