Y_2O_3安定化ZrO_2の耐熱衝撃性に及ぼすAl_2O_3あるいはSiO_2添加の影響

概要

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Y_2O_3含有量を4〜17wt%と変化させた安定化ZrO_2の耐熱衝撃性について検討した.円板試料を1100℃に急熱後,室温まで約500℃/minで急冷するサイクルを繰り返して熱衝撃試験を行った.ZrO_2-4wt%Y_2O_3は単斜晶ZrO_2の割合が多いため,単斜晶⇆正方晶のマルテンサイト変態に伴う寸法変化が著しく,耐熱衝撃性が劣る.一方,立方晶単相のZrO_2-12及び17wt%Y_2O_3では相変態は見られないが,破壊靱性値が低いためにやはり耐熱衝撃性は劣る.ZrO_2-7wt%Y_2O_3では,変態に伴う寸法変化が比較的小さく,また破壊靱性値も比較的高いために良好な耐熱衝撃性を示す.ZrO_2-7wt%Y_2O_3に,更に0.5〜4wt%のAl_2O_3を添加すると気孔率が低下し,硬さ及び破壊靱性値が向上して耐熱衝撃性が改善される.また,ZrO_2-7wt%Y_2O_3では,単斜晶ZrO_2粒同士が結合して大きな集合体となっているのに対して,Al_2O_3添加材では球状の単斜晶ZrO_2粒が比較的孤立して存在している.熱衝撃試験において,クラックは主に単斜晶ZrO_2から発生すると考えられ,単斜晶ZrO_2の形態の違いも耐熱衝撃性改善の原因の一つと考えられる.なお,SiO_2を添加しても耐熱衝撃性の改善は認められない.
1986-02-01