イットリアの焼結における2価カチオンの添加効果

抄録

1mol%のZn²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺,またはMg²⁺が添加されたY₂O₃を1100～1600℃の焼結温度で大気中において焼結し、様々な2価カチオン添加が及ぼすY₂O₃の焼結性への影響について系統に調査した。いずれのカチオン添加Y₂O₃においても無添加材に比べて焼結性の向上が認められ、その焼結性向上の効果はZn²⁺ > Ni²⁺ > Mn²⁺ > Mg²⁺の順に顕著であった。SEMによる組織観察では、第二相粒子は観察されず、1500℃で焼結したZn²⁺添加Y₂O₃を除き異常粒成長は観察されなかった。平均粒径はカチオン添加により増大し、例えば1300℃における平均粒径は無添加Y₂O₃で約0.3μmであったのに対してカチオン添加材では0.4～1.0μm程度まで増加した。HRTEMによる微細組織の観察およびナノプローブEDSによる分析から、添加カチオンは粒界アモルファス相または第二相粒子を形成せず、粒界に偏析することが分かった。