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ジルコニア系セラミックスの高温安定性


概要:ZrO2-4mol%Y2O3の緻密化を抑制する物質の探索を行ったところ、La2O3の添加が有効であることが明らかとなった

1)本研究の目的:
遮熱コーティング(TBC)にはY2O3安定化ZrO2が用いられているが、高温における緻密化が剥離損傷の一因となる。そこで本研究では、焼結体を用いてY2O3安定化ZrO2の緻密化を抑制する添加物の探索を行った。



2)成果:
【1】La2O3の添加は緻密化を抑制する(図1)
【2】緻密化の抑制はパイロクロア相La2Zr2O7の粒子分散によるピン止め効果によるものと考えられる(図3)。
【3】パイロクロア相を安定化させる希土類酸化物の添加が緻密化抑制に有効であるが、効果が大きいのはイオン半径が最も大きいLa2O3である(図4)。


グラフ
図1 ZrO2-4mol%Y2O3焼結体の緻密化に及ぼす添加物の影響(焼結温度:1300℃ 添加量:5mol%)


写真
図2 焼結体の組織


グラフ グラフ
図3 X線回折結果

グラフ
図4 ZrO2-4mol%Y2O3焼結体の緻密化に及ぼす希土類酸化物添加の影響
(焼結温度:1300℃ 添加量:5mol%)



現在、電子ビーム-PVD法を用いてLa2O3添加安定化ZrO2 コーティングを開発中



従来コーティングとナノコーティングの違いについてのイメージ図
(材料構造と機能の観点からの)



【謝辞】本研究はは新エネルギー・産業技術総合開発機構の委託による「ナノコーティング技術プロジェクト」の一環として実施した。

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