成果報告書詳細
管理番号20130000000017
タイトル平成23年度成果報告書 平成23年度採択先導的産業技術創出事業11A06006c 粉体プロセス科学に立脚した軸受用ナノ粒子分散Si3N4 セラミックスの応用研究 平成23年度最終
公開日2013/3/25
報告書年度2011 - 2011
委託先名国立大学法人横浜国立大学
プロジェクト番号P00041
部署名技術開発推進部
和文要約湿式ジェットミルによりTiO2ナノ粒子の均一分散に成功した。これを用いて均一かつ微細にTiNナノ粒子分散が分散したSi3N4セラミックスを作製することができた。このセラミックスの強度は平均1.3GPaであった。また、ボールオンディスク法による相手金属攻撃性は、TiNを添加したいものよりも低い値を示した。さらに、荷重5.9GPa、回転数1200rpmの条件で転動疲労試験を行った結果、400時間を超える寿命を有することも確認され、曲げ強度の結果と併せて当初の目標を達成することができた。直接窒化法により合成したSi3N4原料粉体を用いて微小顆粒を調製し、これを用いてSi3N4セラミックスの作製を行った。得られたSi3N4セラミックスの曲げ強度は約960MPaであり、当初の目標であったJISR1669クラスI(30mmスパン三点曲げ強度920MPa以上)をクリアすることができた。HIP条件を変化させて、Si3N4セラミックスの欠陥となる気孔を含む内部構造観察を行い、気孔消失過程を明らかにした。また、HIP処理に伴う表面変質層がα-SiAlONの生成に起因していることを見いだした。超微小試験片を用いた粒界破壊靱性の測定に世界に先駆けて成功した。
英文要約TiO2 nanoparticles were homogeneously dispersed in ethanol by wet jet milling technique. TiN nanoparticle dispersed Si3N4 ceramics were fabricated using the slurry. Average bending strength of the Si3N4 ceramics over 1.3GPa. Low aggressiveness to the mating material was also realized by homogeneous dispersion of TiN nanoparticles in Si3N4 ceramics. As a result of rolling fatigue test, all of the samples were survived after 400h. Smaller granules of Si3N4 powder prepared by direct nitridation technique were fabricated by spray dryer, which were about 10um in diameter. Bending strength of Si3N4 ceramics fabricated using the smaller granules was 960MPa, which is higher than class I in JIS R1669. Pore elimination process during GPS and HIP was also clarified by observation of internal structure of Si3N4 ceramics. Surface layer produced after HIP was found to be α-SiAlON. Grain boundary fracture toughness of Si3N4 ceramics were directly measured using smaller specimens for the first time in the world.
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