放電プラズマ焼結による3CaO・Al₂O₃添加AlNセラミックスの特性評価

抄録

AlNの通常焼結法では、AlNが難焼結性であること及び酸素の粒内拡散を防ぐために助剤を添加し、助剤の融点以上の高温での長時間加熱が一般的である。一方、大電流パルスを通電する放電プラズマ焼結 (SPS) 法では、助剤の融点よりも低温で且つ短時間での緻密化が報告されている。そこで今回我々は、通常焼結法で用いられている3CaO・Al₂O₃　(C3A) をAlNに添加してSPSで焼結体を作製、その特性を評価し、SPSプロセスにおける助剤の効果を調べた。その結果、AlN粒間のC3Aは、局所的加熱により融点以下の焼結温度1450℃で液相を形成しAlNの緻密化を促進すること、同時にAlN中のフォノン散乱中心となる欠陥密度を減少させることによって、焼結体の熱伝導率を向上させることがわかった。