ジルコニア粒子分散アルミナセラミックス複合材料の高温高圧水環境中における腐食挙動と微細構造・機械的特性との相関性
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概要
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High temperature and high pressure water corrosion behaviors of ZrO_2-particle-dispersed Al_2O_3 composites were investigated in terms of with the microstructural changes and residual strength characteristics. Sintered Al_2O_3 bodies with 5,15,and 30 wt.% 3 mol% Y_2O_3-doped tetragonal ZrO_2 were made using a pressureless sintering method at 1 550. 1 600 and 1 650℃, respectively. These Al_2O_3/ZrO_2 ceramic composites were corroded in high temperature and high pressure deionized water at 200℃〜300℃. Corrosion damage of the Al_2O_3/ZrO_2 ceramic composites occurred preferentially on ZrO_2 particles after long-term immersion in deionized water. The tetragonal to monoclinic phase transformation occurred in yittria-doped tetragonal ZrO_2 polycrystals due to high temperature and high pressure deionized water corrosion. For improvement of the corrosion characteristics of the composites, are important increasing the ZrO_2 content within a range in which no remarkable residual strength degradation is recognized and lowering of the sintering temperature. Al_2O_3/ZrO_2 ceramic composites also have superior residual strength characteristics compared to monolithic ZrO_2 ceramics. The residual strength characteristics are improved by increasing the ZrO_2 particle concentration. and loweringthe sintering temperature. The fracture surface morphology change from transgranular to intergranular was brought about by increasing the ZrO_2 content. Improvement in residual strength characteristics of Al_2O_3/ZrO_2 composites was realized. due to intergranular crack propagation, crack pinning caused by remarkable grain bridging by Al_2O_3 and stress-induced transformation from tetragonal ZrO_2 to stable monoclinic in the vicinity of the crack tip. Then, the necessary manufacturing conditions for sustaining the improved strength characteristics after high pressure and high temperature water immersion were clarified. In addition design concepts used to obtain water-corrosion-resistant high strength and high toughness particle dispersed ceramic composites were proposed.
- 一般社団法人日本機械学会の論文
- 1997-08-25
著者
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