> 概要
セラミックスにおける気孔の存在は、その機械的特性を損なうものと認識されてきたが、気孔の寸法、形状や配向性などを、マトリックス粒子の形態とともに的確に制御すれば、緻密体にはない優れた特性の発現が可能である。このような例として、まず、粗大な柱状粒子が扁平状の気孔とともに配向した気孔率14%の窒化ケイ素多孔体についてのべる。気孔により粒子の引き抜きなどが促進されるため、従来の緻密質窒化ケイ素に比べ、破壊エネルギーが7倍大きく、極めて壊れにくい。さらに、配向した微細な柱状粒子の間に小さな気孔が均一に分散した気孔率24%の窒化ケイ素多孔体を紹介する。強度は通常の窒化ケイ素と変わらず、弾性率が約半分に低下するため、大きなひずみを加えても破壊しにくいという特質を有する。
Abstract
In structural ceramics, pores are generally believed to deteriorate mechanical properties. However, the presence of pores does not always lead to degradation, but on the contrary, can give rise to improved or unique performance whenever carefully controlling the microstructural factors such as sizes, shapes, and alignments of pores and matrix grains. As an example, 14% porous silicon nitride where large fibrous grains are aligned together with flat-shaped pores is demonstrated. This material shows 7 times larger fracture energy than that of conventional dense silicon nitride, due to grain-pullout etc. enhanced by the pores. Another is 24% porous silicon nitride with aligned fine fibrous grains and uniformly dispersed minute pore. This material maintains strength equivalent to that of dense one while the elasticity is lowered almost half, making the strain tolerance about double.
