結晶化したYb_2Si_2O_7粒界相を持つシリサイド粒子強化Si_3N_4複合材料の作製と微構造
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概要
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Silicide-particle-reinforced Si_3N_4 composites with a crystallized grain boundary phase of Yb_2Si_2O_7 were synthesized in-situ by hot-pressing Si_3N_4 with the metal oxides M_pO_q (silicide-forming oxides), which can react with Si_3N_4 to form silicide, and Yb_2O_3 as sintering additives. The reaction between Si_3N_4, silicide-forming oxide (Ta_2O_5 or MoO_3) and Yb_2O_3 at high temperatures generated silicide (Ta_3Si or Mo_5Si_3) particles and a grain boundary phase, Yb_2Si_2O_7, simultaneously. The silicide particles mainly existed at the grain boundaries, but a small amount of Ta_3Si particles were detected from Si_3N_4 grains. Ta_3Si particle grew up to a polyhedron shape, but Mo_5Si_3 particle to a spherical shape. To obtain the crystallized grain boundary phase of RE_2Si_2O_7, the molar ratio of Yb_2O_3 to M_pO_q should be adjusted to q/4 (q: the number of oxygen atoms in M_pO_q). However, because a small amount of oxygen was included in Si_3N_4 powder and existed on the surface of Si_3N_4 as SiO_2, the excess SiO_2 reacted with Si_3N_4 to generate a trace of Si_2N_2O grain. In the silicide-Yb_2Si_2O_7-Si_3N_4 composites, the grain boundary phases were crystallized, but thin amorphous films with a thickness of 1nm were detected from the interfaces between the silicide particle, Si_3N_4 grain, and the grain boundary phase of Yb_2Si_2O_7. The dense silicide particles reinforced Si_3N_4 matrix composites can be obtained by using this in-situ synthesis method, and the flexural strength and fracture toughness of Ta_3Si-Yb_2Si_2O_7-Si_3N_4 composite were 1209MPa, and 6.0MPa・m^<1/2>, respectively.
- 2006-12-01
著者
-
北 英紀
(独)産業技術総合研究所
-
飯塚 建興
(株)いすゞ中央研究所
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日向 秀樹
(独)産業技術総合研究所
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北 英紀
独立行政法人産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門高温部材化プロセス研究グループ
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北 英紀
(株)いすゞ 中央研究所 基盤技術研究部
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飯塚 建興
(株)いすゞ 中央研究所 基盤技術研究部
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北 英紀
(独) 産業技術総合研究所
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