| はしがき i |
| 第I編 総論 |
| 1.先進セラミックスの概要 発展の軌跡と今後の展望および提言 1 |
| 1.1 はじめに 1 |
| 1.2 セラミックスの特徴 2 |
| 1.2.1 セラミックスの多様性 3 |
| 1.2.2 各種セラミックスの発展段階 4 |
| 1.3 先進セラミックスの今後の課題 4 |
| 1.3.1 電子機能材料 5 |
| 1.3.2 構造用セラミックス材料 5 |
| 1.4 構造用セラミックスにおける"MDF-Ceramics"の構想 6 |
| 1.4.1 セラミックス中に形成されやすい欠陥と強度の関係 7 |
| 1.4.2 MDF-Ceramicsをめざしての各種の選択と,製造工程における課題 10 |
| 1.5 おわりに 13 |
| 2.大型プロジェクトの動向と成果 15 |
| 2.1 通商産業省が推進する技術開発施策 15 |
| 2.2 ファインセラミックス関連の技術開発施策の概要 15 |
| 2.2.1 ファインセラミックスの研究開発(次世代研究) 15 |
| 2.2.2 高効率ガスタービン(ムーンライト計画) 18 |
| 2.2.3 セラミックスガスタービン(ムーンライト計画) 19 |
| 2.2.4 自動車用セラミックスガスタービンの研究開発(石油産業活性化技術開発等補助金) 20 |
| 2.2.5 高温超電導セラミックス関連プロジェクト(次世代研究,ムーンライト計画) 22 |
| 2.2.6 超耐環境性先進材料(次世代研究) 22 |
| 2.2.7 原子力用次世代機器研究開発 23 |
| 2.2.8 先進機能創出加工技術(大型プロジェクト) 23 |
| 2.2.9 高次構造制御融合無機材料研究プロジェクト 24 |
| 2.2.10 ニューサンシャイン計画 25 |
| 2.3 次世代研究「ファインセラミックスの研究開発」の成果 27 |
| 2.4 総括 36 |
| 第II編 基礎1 プロセシング |
| 1.複合粉体の製法 37 |
| 1.1 はじめに 37 |
| 1.2 複合粉体の種類 37 |
| 1.2.1 作製方法による分類 37 |
| 1.2.2 形態による分類 39 |
| 1.3 各種の調整法の比較 Al2O3-ZrO2系複合粉体 39 |
| 1.4 気相法複合粉体の焼結原料としての利用 41 |
| 1.4.1 酸化物 42 |
| 1.4.2 非酸化物 43 |
| 1.5 低温プロセスにおける作製法の進歩 44 |
| 1.5.1 ナノ不均質な粉体 44 |
| 1.5.2 水和コーティング法およびヘテロ凝集法 44 |
| 1.6 おわりに 45 |
| 2.コロイド化学から見た原料粉体 47 |
| 2.1 はじめに 47 |
| 2.2 コロイド粒子間の相互作用 47 |
| 2.3 粒子固化と成形体の構造に及ぼす粒径の効果 50 |
| 2.4 コロイド 成分系準安定状態図と超微粒子の成形性 53 |
| 2.5 おわりに 54 |
| 3.先進セラミックスの成形 56 |
| 3.1 はじめに 56 |
| 3.2 エンジニアリング・セラミックスの成形方法 57 |
| 3.2.1 鋳込み成形 58 |
| 3.2.2 押出し成形 60 |
| 3.2.3 射出成形 61 |
| 3.2.4 金型プレス成形 62 |
| 3.2.5 ラバープレス成形(CIP) 63 |
| 3.3 おわりに 65 |
| 4.成形と微構造 67 |
| 4.1 はじめに 67 |
| 4.2 成形体中の巨大気孔とその生成原因 67 |
| 4.3 焼結時の大型気孔の振舞いと微構造形成 69 |
| 4.4 セラミックスの破壊源と強度 71 |
| 4.5 おわりに 72 |
| 5.新しい成形法 サイクリックCIP 74 |
| 5.1 はじめに 74 |
| 5.2 サイクリックCIP法の原理と装置の概略 75 |
| 5.3 アルミナ粉体の成形と緻密化挙動 76 |
| 5.3.1 サイクリックCIPによる成形 76 |
| 5.3.2 C-CIP成形の構造方程式 78 |
| 5.4 C-CIP成形によるアルミナ焼結体強度特性の向上 80 |
| 5.5 おわりに 81 |
| 6.焼結と微構造制御 82 |
| 6.1 はじめに 82 |
| 6.2 α型微粉末の焼結 82 |
| 6.2.1 焼結と相転移の関係 83 |
| 6.2.2 微構造と機械的性質の関係 84 |
| 6.3 セラミックスの微構造設計 85 |
| 6.4 β粉末からの複合組織の発現 86 |
| 7.加工と加工き裂 89 |
| 7.1 加工き裂の生成法 89 |
| 7.2 単粒ダイヤモンドの引っかきによるき裂生成 90 |
| 7.3 ダイヤモンド砥石の研削加工によるき裂生成 97 |
| 7.4 おわりに 100 |
| 8.接合とその問題点 102 |
| 8.1 概観 102 |
| 8.2 活性金属ろう付け 104 |
| 8.3 セラミックス中の副成分の影響 107 |
| 8.3.1 SiCセラミックス 107 |
| 8.3.2 Al2O3セラミックス 109 |
| 9.表面強化 111 |
| 9.1 CVD 112 |
| 9.2 不オンプレーティング 115 |
| 9.3 溶射 115 |
| 9.4 イオン注入 116 |
| 9.5 その他 117 |
| 10.複合化理論 118 |
| 10.1 複合化理論の必要性 118 |
| 10.2 複合化理論の基礎 119 |
| 10.3 複合化理論の実際 120 |
| 10.3.1 弾性率 120 |
| 10.3.2 熱膨張率 121 |
| 10.3.3 非力学的特性 122 |
| 10.4 複合化理論の限界 123 |
| 第III編 基礎2 評価および部材設計 |
| 1.破壊靭性と理論強度 125 |
| 1.1 はじめに 125 |
| 1.2 き裂縁の応力場 126 |
| 1.3 原子間相互作用と固有破壊靭性値K* 129 |
| 1.4 応力遮蔽機構とR-曲線挙動 135 |
| 1.5 おわりに 137 |
| 2.破壊靭性の測定法 139 |
| 2.1 はじめに 139 |
| 2.2 破壊靭性値KIC 139 |
| 2.3 ファインセラミックスにおけるKIC測定法 140 |
| 2.3.1 各種試験方法 140 |
| 2.3.2 各種試験方法の測定結果 141 |
| 2.4 JIS規格(JIS-R 1607)の概要 141 |
| 2.4.1 SEPB法(予き裂導入破壊試験法) 142 |
| 2.4.2 IF法(圧子圧入法) 144 |
| 2.5 高温破壊靭性評価 144 |
| 2.5.1 高温破壊靭性評価の問題点 144 |
| 2.5.2 高温における測定値の有効/無効の判定条件 146 |
| 2.6 おわりに 148 |
| 3.疲労強度 繰返し荷重下の強度 149 |
| 3.1 はじめに 149 |
| 3.2 疲労き裂進展機構 149 |
| 3.3 き裂進展機構の検証 150 |
| 3.4 き裂進展挙動 152 |
| 3.4.1 き裂進展速度に及ぼす応力比の影響 152 |
| 3.4.2 き裂進展における支配的力学因子 154 |
| 3.4.3 き裂進展に及ぼす周波数の影響 155 |
| 3.4.4 真空中におけるき裂進展 156 |
| 3.4.5 繰返し荷重の効果に及ぼす水蒸気の影響 157 |
| 3.5 おわりに 158 |
| 4.腐食と耐環境性 160 |
| 4.1 高温腐食 161 |
| 4.1.1 気体腐食 161 |
| 4.1.2 溶融塩腐食 167 |
| 4.2 水溶液腐食 169 |
| 4.2.1 高温・高圧水腐食 169 |
| 4.2.2 酸・アルカリ水溶液腐食 174 |
| 4.3 腐食と機械的性質 175 |
| 5.摩耗・損耗 180 |
| 5.1 はじめに 180 |
| 5.2 ボールオンディスク法試験 180 |
| 5.3 エロージョン試験 184 |
| 5.4 アブレージョン試験 186 |
| 5.5 おわりに 189 |
| 6.破壊力学と破壊統計にもとづく非破壊検査理論 191 |
| 6.1 はじめに 191 |
| 6.2 強度と破壊位置の結合確率分布関数 191 |
| 6.3 3点曲げ試験の解析 193 |
| 6.3.1 試験片長手方向の破壊位置の分布 194 |
| 6.3.2 破壊源深さの分布 195 |
| 6.3.3 破壊源における欠陥寸法の分布 196 |
| 6.4 非破壊検査理論 スクリーニング寸法とスクリーニング領域の理論的決定 197 |
| 6.4.1 スクリーニング寸法の決定 197 |
| 6.4.2 スクリーニング領域の決定 199 |
| 6.5 おわりに 201 |
| 7.部品設計1 ガスタービン高温部品へのセラミックス適用技術 203 |
| 7.1 はじめに 203 |
| 7.2 セラミックス性能と評価方法 204 |
| 7.2.1 セラミックスの基本強度特性と評価方法 204 |
| 7.2.2 セラミックスの耐環境性と評価方法 208 |
| 7.3 セラミックスガスタービン要素部品の構造と設計コンセプト 214 |
| 7.3.1 燃焼器 214 |
| 7.3.2 セラミックス静翼 216 |
| 7.3.3 セラミックス動翼 218 |
| 7.4 確証試験 220 |
| 7.4.1 セラミックス燃焼器 221 |
| 7.4.2 セラミックス動・静翼 221 |
| 7.5 おわりに 224 |
| 8.部品設計2 226 |
| 8.1 はじめに 226 |
| 8.2 設計基準の基本的な考え方 226 |
| 8.3 即時破壊に対する設計基準 227 |
| 8.3.1 応力制限式 227 |
| 8.4 時間依存破壊に対する設計基準 230 |
| 8.5 部分モデル試験による検証 233 |
| 8.6 おわりに 233 |
| 第IV編 各論 |
| 1.Si3N4,サイアロン 235 |
| 1.1 はじめに 235 |
| 1.2 窒化けい素材料の焼結 235 |
| 1.2.1 ガス圧焼結法の特徴 236 |
| 1.2.2 ガス圧焼結体の特性 238 |
| 1.3 応用 238 |
| 1.3.1 セラミックスターボチャージャロータ 239 |
| 1.3.2 ボールベアリング 240 |
| 1.4 おわりに 241 |
| 2.Sic 242 |
| 2.1 はじめに 242 |
| 2.2 種類と応用 242 |
| 2.3 Al2O3添加焼結SiC 244 |
| 2.3.1 微構造と破壊靭性 244 |
| 2.3.2 高純度原料による性能向上 245 |
| 2.4 おわりに 248 |
| 3.AIN 250 |
| 3.1 はじめに 250 |
| 3.2 基板材料としてのAINの位置づけ 250 |
| 3.3 AINの焼結と高熱伝導化 251 |
| 3.4 AINのメタライズ 253 |
| 3.5 AIN基板の応用 256 |
| 3.6 おわりに 258 |
| 4.ムライト 259 |
| 4.1 はじめに 259 |
| 4.2 ムライトの構造と相平衡 259 |
| 4.3 ムライト粉末の合成 260 |
| 4.4 ムライトセラミックスの性質 260 |
| 4.5 ムライトセラミックスの応用 262 |
| 4.6 今後の課題 263 |
| 4.7 おわりに 264 |
| 5.炭素系材料の耐酸化性 265 |
| 5.1 はじめに 265 |
| 5.2 炭素繊維の高温酸化 266 |
| 5.3 セラミックスとの混合化による自己修復性耐酸化機能付与 267 |
| 5.4 ホウ素のドーピングによる炭素繊維の耐酸化性改善 270 |
| 6.CVD Si-Ti-C複合セラミックス 274 |
| 6.1 はじめに 274 |
| 6.2 実験 274 |
| 6.2.1 合成 274 |
| 6.2.2 熱力学的予測 275 |
| 6.3 結果と考察 276 |
| 6.3.1 SiC-TiC複合セラミックスの合成条件と性質 276 |
| 6.3.2 CVD Ti3SiC2の合成と性質 276 |
| 6.4 おわりに 280 |
| 7.長繊維 282 |
| 7.1 はじめに 282 |
| 7.2 セラミック繊維の発展過程 282 |
| 7.3 複合材料の強化繊維としてのセラミック繊維 285 |
| 7.3.1 SiC系繊維 286 |
| 7.3.2 アルミナ繊維 288 |
| 7.3.3 Si3N4系繊維 289 |
| 7.3.4 BN系,AIN系繊維 289 |
| 7.4 超耐熱性セラミック繊維の開発 290 |
| 7.5 おわりに 291 |
| 8.ウィスカー 293 |
| 8.1 はじめに 293 |
| 8.2 SiCW,Si3N4W 294 |
| 8.3 チタン酸カリウムウィスカー(KTW) 297 |
| 8.4 ほう酸アルミニウムウィスカー(AIBW) 299 |
| 8.5 酸化亜鉛ウィスカー(ZnOW) 301 |
| 8.6 黒鉛ウィスカー(CrW) 302 |
| 8.7 おわりに 304 |
| 9.Al2O3基複合材料 306 |
| 9.1 はじめに 306 |
| 9.2 粒子分散強化アルミナ 307 |
| 9.2.1 Al2O3-TiC複合材料 307 |
| 9.2.2 Al2O3-ZrO2複合材料 308 |
| 9.3 ウィスカー強化アルミナ 310 |
| 9.3.1 SiCウィスカー強化Al2O3複合材料 310 |
| 9.4 おわりに 313 |
| 10.炭化けい素基複合材料 316 |
| 10.1 はじめに 316 |
| 10.2 粒子分散型複合材料 316 |
| 10.3 ウィスカー強化型複合材料 317 |
| 10.4 繊維強化型複合系 318 |
| 10.5 おわりに 322 |
| 11.Si3N4基複合材料 324 |
| 11.1 はじめに 324 |
| 11.2 ウィスカー複合強化Si3N4基複合材料 324 |
| 11.2.1 各種製造方法 324 |
| 11.2.2 WRSNの将来展望 329 |
| 11.3 長繊維複合強化Si3N4基複合材料 329 |
| 11.3.1 各種製造方法 329 |
| 11.3.2 FRSNの今後の方向 333 |
| 11.4 おわりに 334 |
| 索引 巻末 |
| はしがき i |
| 第I編 総論 |
| 1.先進セラミックスの概要 発展の軌跡と今後の展望および提言 1 |
| 1.1 はじめに 1 |
| 1.2 セラミックスの特徴 2 |
| 1.2.1 セラミックスの多様性 3 |
