セラミックス系複合材料について

質問

セラミックス系の複合材料の場合に、靭性が向上する機構を3つ教えてください。

回答No.1

Umada · ベストアンサー

なんだかレポート然としたお尋ねですが・・・いや、違っていましたら失礼。

セラミックスのような脆性材料の破壊は、材料中のき裂が進展することで進みます。従って壊れにくく、すなわち靭性を上げようと思ったらき裂の進展を食い止めることを考えなくてはなりません。
例えば土壁を塗る時には土だけでなく、ワラを練り込んだものを塗りますよね。土壁にひびが入ってもワラがき裂進展を食い止めようとします。このようにき裂になんらかの方法で架橋を行い、直接的にき裂進展を抑止する方法を「ブリッジング」と呼びます。具体的にはウィスカーを混入させたり、あるいは焼結中に発現する棒状の粒子を利用したりします。
材料中に第二相が存在すると、それによりき裂が曲げられたり分岐したりします。トータルでのき裂の長さは長くなりますからそれだけ余分にエネルギーがいることになります。「クラックディフレクション」などと呼ばれます。

特殊な例では「応力誘起変態」というのがあります。この機構が働く材料は限られています。
き裂先端に応力がかかるとその部分で体積膨張を伴う結晶相の変化が起こり、その膨張がき裂を閉じようとする方向に働くことで靭性が向上します。この材料の名前は伏せることにしますので(有名です)自分で調べてみて下さい。でも「複合材料」とは言わないかな?

この辺の話はセラミックスの入門書を読めば書いてあります。
もしレポートでなく、tarepannyaさんが何か具体的にお困りで質問されたということでしたら補足にその旨書いて下さい。もう少し詳しく説明します。

お礼

大変詳しい回答ありがとうございました。
これを参考に、色々調べてみました。
次回はもう少し考えて投稿したいと思います。

ありがとうございました。