序文 ⅰ |
発刊に寄せて ⅲ |
1 開発の歴史 |
1.1 窒化ケイ素セラミックス材料開発の歴史[米屋 勝利] 3 |
1.1.1 物質としての創世記からの経緯 3 |
1.1.2 Si3N4の構造と物性 4 |
1.1.3 Si3N4粉末 8 |
1.1.4 Si3N4の焼結技術の進歩 9 |
1.1.5 新機能材料としてのSi3N4関連材料 18 |
1.1.6 応用展開 20 |
2 結晶構造 |
2.1 窒化ケイ素とサイアロン[三友護] 27 |
2.1.1 窒化ケイ素 27 |
2.1.2 サイアロン 31 |
2.2 金属ケイ素酸窒化物と金属ケイ素窒化物[三友護] 38 |
2.2.1 金属ケイ素酸窒化物(Re-Si-O-N) 38 |
2.2.2 金属ケイ素窒化物(Re-Si-N) 42 |
2.3 第一原理計算に基づいた窒化ケイ素および関連非酸化物[田中功] 46 |
2.3.1 第一原理計算により得られる情報 46 |
2.3.2 窒化ケイ素多形のエネルギーと物性 47 |
2.3.3 サイアロンの原子配列について 51 |
2.3.4 その他の固溶体について 53 |
2.3.5 粒界ガラス層研究への第一原理計算の適用 54 |
3 状態図 |
3.1 状態図[右京 良雄] 59 |
3.1.1 はじめに 59 |
3.1.2 Si3N4-Al2O3系の反応 60 |
3.1.3 Si-Al-O-N(Si3N4-SiO2-Al2O3-AlN)系状態図 61 |
3.1.4 Si-Mg-O-N(Si3N4-SiO2-MgO-AlN)系状態図 65 |
3.1.5 Si-Y-O-N(Si3N4-SiO2-Y203-YN)系状態図 67 |
3.1.6 Si-M-O-N(M=Ce,Zr,Beなど)系状態図 69 |
3.1.7 Si-Al-Y-O-N系状態図 71 |
3.1.8 Si-Al-Mg-O-N系状態図 78 |
3.1.9 Si-Al-Be-O-N系およびSi-Al-Li-O-N系状態図 80 |
3.2 サイアロンガラス[StuartHampshire] 86 |
3.2.1 緒言 86 |
3.2.2 サイアロンガラスの形成 87 |
3.2.3 酸窒化物ガラスの構造と特性 91 |
3.2.4 酸窒化物ガラスセラミックスの形成 98 |
3.2.5 フッ素添加Mサイアロンガラス 99 |
3.2.6 酸窒化リンガラス 99 |
3.2.7 結語 100 |
4 合成 |
4.1 直接窒化法[横田博] 109 |
4.1.1 窒化ケイ素粉末の特徴 109 |
4.1.2 直接窒化法による合成メカニズム 111 |
4.1.3 Si3N4の粉末特性 115 |
4.1.4 むすび 116 |
4.2 イミド分解法[山田 哲夫] 118 |
4.2.1 緒言 118 |
4.2.2 Si3N4粉末に対する諸要求 119 |
4.2.3 Si3N4粉末の製造プロセス 120 |
4.2.4 Si3N4粉体の代表的な特性値 124 |
4.2.5 Si3N4粉末表面の化学的性状(酸素含有量および酸素分布) 125 |
4.2.6 粉末特性と焼結性および焼結体特性との相関 127 |
4.2.7 サイアロン基焼結体の高温特性 131 |
4.2.8 まとめ 132 |
4.3 還元窒化法[米屋 勝利] 136 |
4.3.1 合成法の歴史と基本プロセスの開発 136 |
4.3.2 還元窒化粉末の焼結評価と実用性 141 |
4.4 CVD法[後藤孝] 143 |
4.4.1 CVDによるバルク状セラミックスの作製 143 |
4.4.2 CVDによるSi3N4の作製 144 |
4.4.3 CVDSi3N4基ナノコンポジットの作製 149 |
4.5 有機-無機変換法[岩本 雄二・菅原 義之] 158 |
4.5.1 はじめに 158 |
4.5.2 ポリシラザンの合成および取り扱い 160 |
4.5.3 ポリシラザンから得られるセラミックス 162 |
5 製造プロセス |
5.1 製造プロセス概論[北英紀] 173 |
5.1.1 小・中型部品 173 |
5.1.2 大型部品 175 |
5.1.3 製造と基盤研究 177 |
5.1.4 環境視点での製造プロセス 178 |
5.2 混合・分散[神谷 秀博] 180 |
5.2.1 窒化ケイ素粒子および焼結助剤の水中での表面状態 180 |
5.2.2 高分子分散剤を用いた分散状態の制御 181 |
5.3 造粒[佐藤 和好・内藤 牧男] 185 |
5.3.1 製造プロセスにおける造粒の役割 185 |
5.3.2 スラリー特性が顆粒体特性に及ぼす影響 185 |
5.3.3 噴霧乾燥条件と顆粒体特性との関係 191 |
5.4 成形[植松 敬三] 194 |
5.4.1 はじめに 194 |
5.4.2 成形法と特徴 194 |
5.4.3 成形体の構造 194 |
5.4.4 成形法と構造との関係 198 |
5.4.5 成形体構造が焼結や特性に及ぼす影響 200 |
5.5 焼結[多々見純一] 205 |
5.5.1 はじめに 205 |
5.5.2 焼結メカニズム 205 |
5.5.3 焼結技術 209 |
5.5.4 おわりに 215 |
5.6 接合[菅沼 克昭] 217 |
5.6.1 はじめに 217 |
5.6.2 Si3N4と金属の接合 217 |
5.6.3 活性金属法 218 |
5.6.4 共晶接合法 219 |
5.6.5 高圧鋳造接合法(SQ接合法) 220 |
5.6.6 固相接合法 221 |
5.6.7 熱応力の評価と緩和 222 |
5.6.8 Si3N4同士の接合 224 |
5.6.9 まとめ 226 |
5.7 加工[兼松渉] 228 |
5.7.1 窒化ケイ素に適用される加工技術 228 |
5.7.2 研削加工 230 |
5.7.3 研削加工損傷 230 |
5.7.4 加工損傷が強度に及ぼす影響の統計的判定方法 233 |
6 微構造 |
6.1 微構造制御法[大司 達樹] 239 |
6.1.1 粒子形態制御 239 |
6.1.2 粒子配向制御(粗大柱状粒子) 242 |
6.1.3 粒子配向制御(微細柱状粒子) 248 |
6.1.4 粒界相制御(破壊抵抗に及ぼす影響) 251 |
6.1.5 多孔体における粒子配向制御 255 |
6.2 微構造観察方法[幾原 雄一・柴田 直哉] 262 |
6.2.1 はじめに 262 |
6.2.2 走査型電子顕微鏡法および試料作製法 263 |
6.2.3 透過型電子顕微鏡法および試料作製法 265 |
6.2.4 走査透過型電子顕微鏡法 267 |
6.2.5 まとめ 270 |
6.3 粒界構造解析[幾原 雄一・柴田 直哉] 272 |
6.3.1 はじめに 272 |
6.3.2 Si3N4セラミックス粒界の特徴 272 |
6.3.3 Si3N4セラミックス粒界のTEM観察 274 |
6.3.4 Si3N4粒界のSTEM観察と添加元素効果の原子メカニズム 278 |
6.3.5 Si3N4粒界のTEM内その場破壊観察 284 |
6.3.6 まとめ 286 |
7 特性 |
7.1 室温での機械的特性 291 |
7.1.1 強度と破壊靭性[逆井 基次] 291 |
7.1.2 強度の統計的性質[松尾陽太郎] 304 |
7.1.3 疲労[山内 幸彦] 325 |
7.1.4 トライボロジー[岩佐美喜男] 334 |
7.2 高温での機械的特性 342 |
7.2.1 高温での破壊強度と破壊靭性[大司 達樹] 342 |
7.2.2 クリープ[西村 聡之] 348 |
7.2.3 超塑性[若井 史博] 353 |
7.3 耐酸化性[後藤孝] 361 |
7.3.1 Si3N4の酸化挙動 361 |
7.3.2 Si3N4のパッシブ酸化 362 |
7.3.3 Si3N4のアクティブ酸化 365 |
7.4 熱的特性[平尾喜代司・渡利 広司] 372 |
7.4.1 はじめに 372 |
7.4.2 Si3N4の熱伝導率 372 |
7.4.3 理論熱伝導率と単結晶粒子の熱伝導率 373 |
7.4.4 β-Si3N4セラミックスの高熱伝導率化 374 |
7.4.5 β-Si3N4セラミックスの熱伝導メカニズム 376 |
7.4.6 反応焼結による高熱伝導Si3N4の開発 379 |
7.4.7 おわりに 381 |
7.5 蛍光体[広崎 尚登] 384 |
7.6 放射線損傷[矢野 豊彦] 392 |
7.6.1 原子力とセラミックス 392 |
7.6.2 中性子照射損傷 392 |
7.6.3 中性子照射による各種セラミックスの特性変化 393 |
7.6.4 窒化ケイ素の照射損傷の照射後アニールによる回復 394 |
7.6.5 照射による微構造変化 395 |
8 応用 |
8.1 グロープラグ[松原桂] 403 |
8.1.1 はじめに 403 |
8.1.2 グロープラグの構造 403 |
8.1.3 セラミック材料の特徴 405 |
8.1.4 セラミックグロープラグの製造工程 406 |
8.1.5 おわりに 407 |
8.2 切削工具[浦島 和浩] 408 |
8.2.1 はじめに 408 |
8.2.2 窒化ケイ素工具材料の特徴 410 |
8.2.3 セラミックエ具の製造方法 411 |
8.2.4 工具に適した材料への改良 412 |
8.3 金属溶湯部材[北英紀] 414 |
8.3.1 個々の部材の現状や課題 414 |
8.3.2 展望 : ニーズと課題 417 |
8.4 ターボチャージャーロータ[安藤 元英] 420 |
8.4.1 はじめに 420 |
8.4.2 ターボチャージャーロータのセラミックス化の課題 421 |
8.4.3 セラミックターボチャージャーロータの性能 424 |
8.4.4 おわりに 424 |
8.5 ベアリング[米屋 勝利] 426 |
8.5.1 窒化ケイ素材料の開発とベアリングへの応用 426 |
8.5.2 ベアリング材の高性能化・汎用化 427 |
8.5.3 Si3N4材料におけるTiO2添加の役割とトライボロジー特性 428 |
8.6 半導体素子基板[吉野 信行] 431 |
8.6.1 半導体素子基板の変遷 431 |
8.6.2 半導体素子基板の製造方法 431 |
8.6.3 半導体素子基板への要求特性と課題 432 |
8.6.4 高信頼性半導体素子基板の開発 434 |
8.7 窯用部材[高山 定和・安永 吉宏] 436 |
8.7.1 窒化ケイ素系材料 436 |
8.7.2 各材質の特徴 436 |
8.8 蛍光体・白色LEDとその他の応用[上田 恭太] 442 |
8.8.1 白色LED 442 |
8.8.2 CRTとフィールドエミッションディスプレイ 445 |
8.9 粉砕機用部材大西 宏司 446 |
8.9.1 粉砕機部材特性 446 |
8.9.2 窒化ケイ素製粉砕機用部材の摩耗特性 447 |
8.9.3 まとめ 451 |
8.10 膜としての応用[岩本 雄二・宮嶋 圭太] 452 |
8.10.1 セラミックス製高温水素分離膜 452 |
8.10.2 窒化ケイ素系水素分離膜 453 |
付録 : Si3N4の基本的性質[多々見純一] 459 |
[1] 化学式・分子量 461 |
[2] 結晶学的データ 461 |
[3] X線回折データ 463 |
[4] 熱力学データ 465 |
[5] 熱的性質 467 |
[6] 機械的性質 468 |
[7] 電気的性質 470 |
[8] 化学的性質 470 |
[9] 光学的性質 471 |
総索引 475 |
欧字先頭語索引 482 |