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非アルミナセラミックスの特性

2025-04-14


アルミナセラミックス金属炭化物、窒化物、硫化物、ケイ化物、ホウ化物などから作られたセラミックスの総称です。科学技術の継続的な発展に伴い、材料には多くの特性が求められています。非アルミナセラミック材料はここ数十年で目覚ましい発展を遂げ、現代のハイテク技術の進歩を大きく促進してきました。人類社会の進歩を促進する上で大きな役割を果たし、経済発展と国防建設に計り知れない貢献を果たしてきました。


特性:

① 原料は自然界にほとんど存在せず、人工的に合成した原料が必要となる。

②原料の合成やセラミックスの焼結の際には酸化物が生成されやすいため、保護雰囲気(アル、N₂など)下で処理する必要があります。

③ 非酸化物は一般に共有結合を有し、その結合エネルギーは非常に強いため、難燃性、すなわち焼結しにくい性質があります。


アルミナセラミックとは異なり、非アルミナセラミックの原子は主に共有結合によって結合しています。そのため、硬度、弾性率、耐クリープ性が高く、高温下でもこれらの特性をほぼ維持できます。これは酸化物セラミックとは比べものになりません。ただし、非アルミナセラミックの欠点は、焼結が一般的に難しいことです。高密度の製品を得るには、極めて高温(1500~2500℃)かつ焼結助剤の存在下でのみ可能です。場合によっては、所望の密度(95%以上)を得るために、ホットプレス焼結法も併用する必要があります。そのため、非アルミナセラミックの製造コストは、一般的にアルミナセラミックよりも高くなります。


シ₃N₄、SiCなどのセラミック材料は、高効率エンジンやガスタービンへの応用が期待されており、科学研究者の大きな関心を集めています。これは、先進技術を有する先進国が喫緊の課題としているエネルギー問題と密接に関連しているためです。しかし、これらの非アルミナ系セラミックスは、新しいタイプの材料として、独自の魅力も備えています。


非酸化物の中でも、炭化物と窒化物は構造材料として注目されています。これらの材料の原子結合のほとんどが共有結合であるため、高温でも変形しにくいという特性があります。


非酸化物はアルミナとは異なります。自然界にはほとんど存在しないため、原料を人工的に合成し、セラミック製造技術に従って製品に加工する必要があります。原料の合成プロセスでは、酸素との接触を避けることが不可欠です。そうしないと、期待される窒化物や炭化物ではなく、酸化物が最初に生成されます。したがって、これらの非酸化物原料の合成と焼結は、材料の高温特性に影響を与える可能性のある酸化物の生成を防ぐため、保護ガス(窒素または不活性ガス)中で行わなければなりません。


Alumina Ceramic