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2013-4

チタン酸アルミニウムセラミックスのガス遮蔽性制御


技術のポイント

酸素透過法を用いて、チタン酸アルミニウムセラミックス中の粒界き裂間隙を介した酸素分子の粒界拡散係数を測定

基礎研究


背景
Al合金鋳造用冶工具に使用されるチタン酸アルミニウム(A)セラミックスの場合、Al合金溶湯中の耐食性1)や溶湯吸引性能は、大きな熱膨張異方性に起因して形成される粒界き裂間隙を介したガスの遮蔽性に強く依存する。

目的
組織制御したAセラミックスについて、酸素透過法を用いてO2分子の粒界 拡散挙動を評価・解析し、ガス遮蔽性の向上に有効な添加材を示す。

成果
Aセラミックスに、固溶するMgTi2O4(M)、粒界分散するY2Ti2O7(Y)を添加することで、O2分子のみかけの粒界拡散係数が低下し、酸素遮蔽性が向上する。 Mは固溶による熱膨張異方性の低下、YはA結晶との結合強化により、粒界き裂(高速拡散経路)形成が抑制されたためと推察される。
添加材M:A相の結晶構造を安定化。添加材Y:Al合金溶湯中の耐食性優。


図2. Y-Aサンプルの線膨張率の温度依存性
図1. 供試材の化学組成と微細組織例
図3. みかけの粒界拡散係数Dgb(O2)の温度依存性



今後の展開
Y−A間の結合強化機構の解明
ガス透過係数の温度依存性が大(負)
となる組織制御技術の開発
高温ガス用アクティブフィルタ開発に寄与

参考文献 1) M. Tanaka, et al., Corrosion. Sci., 54, 90 (2012)、
2) 特願2012-210096
謝辞 本研究は、文部科学省知的クラスター創成事業(第二期)の一環として実施したものである。



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