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材料:窒化ケイ素セラミックスにおける強固にかみ合った微細構造の動的熟成による形成

Nature 417, 6886 doi: 10.1038/417266a

Si3N4系セラミックスは幅広く研究され、構造材料として広く使われてきた。細長い結晶粒がかみ合った微細構造の発達が、この種のセラミックスに十分な損傷耐性を確実に付与するのに重要である。これまでは、適当な粉末成形体を1700℃より高い温度で長時間加熱することでこれが達成されてきた。この処理には、選択的な結晶粒成長を確実にするために、外部から加えるか、その場でできる種晶の大きさと数を制御する段階が必要である。今回、Si3N4系セラミックスにおいて強固にかみ合った微細構造が非常に速く(数分以内)その場で形成されることを報告する。微細構造は、動的熟成機構、すなわち、速い加熱速度に由来する異方的オストワルド熟成過程によって得られる。生じる微細構造は粒度分布と機械特性の点で均一で再現性があり、速度を操作することで容易に調節できる。この工程は非常に効率的で、機械特性を最適化し、セラミックスをコスト効率よく製造する新たな可能性を開く。

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