低温焼結助剤の添加とビーズミルによるCNT分散Si₃N₄セラミックスの高強度化

抄録

絶縁体である窒化ケイ素（Si₃N₄）セラミックスに、カーボンナノチューブ（CNT）を分散させることにより導電性を付与できることが報告されている。しかし、CNTは高温でSi₃N₄等と反応して密度や強度を低下させることから低温焼結が必須となる。また、CNTは破壊源となりうる凝集体を形成しやすく、高強度化のためにはCNTの均一分散が必要である。そこで本研究では、Si₃N₄の低温緻密化を促進することが報告されているHfO₂を焼結助剤としてSi₃N₄-Y₂O₃-Al₂O₃-AlN系に添加し、ビーズミルを用いてCNT分散Si₃N₄セラミックスを作製し、高強度化を図ることを目的とした。ビーズミルと低温焼結助剤を組み合わせることにより、GPS後から緻密化が進行し、従来のCNT分散手法であるボールミルで作製した試料よりもCNTの添加量によらず高強度化を達成できた。これは破壊源として働くCNTの凝集体が、ビーズミルにより解砕されたためである。