【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT0043
利用課題名 / Title
セラミックスの焼結および力学特性についての研究
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion
キーワード / Keywords
セラミックスデバイス/ Ceramic device,電子顕微鏡/ Electronic microscope,集束イオンビーム/ Focused ion beam
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
増田 紘士
所属名 / Affiliation
東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
青木 勇太,YANG Ying,Kamarul Aiman Shariffuddin,四阿 道子,大城 快之,桑原 悠人,吉田 脩人,白石 周,佐々 清允,岡 祐樹
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
福川 昌宏,押川 浩之,寺西 亮佑,木村 鮎美
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-007：高分解能分析電子顕微鏡
UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡
UT-103：高分解能走査型電子顕微鏡
UT-156：集束イオンビーム加工観察装置（FIB）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
セラミックス材料は，硬度・耐熱性・耐食性に優れるものの，塑性変形を生じづらい脆性的な性質および高温・長時間を要する焼結プロセスに問題を抱えている。我々のグループは、これらの問題を解消するため、酸化物セラミックスの微小力学特性、高温塑性流動、通電支援焼結技術の研究を行っており、その中でセラミックスの微細組織評価が必要不可欠である。そこで本課題では、セラミックスの微細組織をマルチスケールで評価するための電子顕微鏡観察を目的として実施された。
実験 / Experimental
本課題では、様々な熱および変形履歴を経た酸化物セラミックス試料に対し て、SEM-EBSD (JSM-7000F) を利用した結晶方位マッピング、SEM-EDS (JSM-7800F-PRIME) を利用した濃度マッピング、FIB (JIB-PS500i) による薄膜試料作製、TEM (JEM-2010F) による微細組織観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
酸化物セラミックスの高温動的挙動および力学特性に関連した微細組織の特徴について、下記の重要な知見を得ることがで きた：[1] SEM (JSM-7000F) を利用した微細組織観察により、ZrO2セラミックスにおける高温変形中の粒成長挙動 (Shariffuddin et al. In preparation)、Y2O3セラミックスにおける高温変形中の粒成長挙動 (Azuma et al. In preparation)、ショットピーニングされたZrO2、Al2O3、SrTiO3セラミックスの表面形状変化 (Masuda et al. In preparation) を明らかにした。[2] SEM-EBSD (JSM-7000F)およびSEM-EDS (JSM-7800F-PRIME)を組み合わせることで、多結晶Y2O3/Er2O3拡散対における強電界下での拡散挙動および組織形成挙動について、温度依存性および周波数依存性を明らかにした (Yang et al. In preparation)。[3] FIB (JIB-PS500i) を用いた薄膜試料作製によって、Al2O3基複合材料およびAl2O3単結晶からTEM試料を作製した (Yoshida et al. In preparation)。[4] TEM (JEM-2010F) を用いた微細組織観察によって、SrTiO3およびAl2O3単結晶中の転位組織を評価した (Masuda et al. J. Am. Ceram. Soc. In press)。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
福川昌宏様、押川浩之様、寺西亮佑様、木村鮎美様には、初心者への装置利用講習から日常的な実験サポートまで、ご丁寧に支援いただきました。深く感謝申し上げます。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Kamarul Aiman Bin Shariffuddin, Hiroshi Masuda, Hidehiro Yoshida, "High-Temperature Flexural Behaviour in Yttria-Stabilized Tetragonal Zirconia Polycrystal under the Alternating Current Field" 粉体粉末冶金協会2024年度春季大会（第133回講演大会）(東京) 2024年5月21日
- Kamarul Aiman Bin Shariffuddin, Hiroshi Masuda, Hidehiro Yoshida, "Athermal Effect of Alternating Current (AC) Field on High Temperature Flexural Deformation of Zirconia Ceramics" 日本金属学会2024年秋期 (第175回) 講演大会（大阪） 2024年9月18日
- Kamarul Aiman Bin Shariffuddin, Hiroshi Masuda, Hidehiro Yoshida, "Effect of Alternating Current (AC) Field on High Temperature Flexural Deformation of Zirconia Ceramics" The 38th International Japan-Korea Seminar on Ceramics（Fukuoka） 2024年11月1日
- 四阿道子, 増田紘士, 吉田英弘, "二段階焼結による微細粒Y2O3の作製およびその電場印加下での塑性変形挙動" 粉体粉末冶金協会2024年度秋季大会（第134回講演大会）（新潟） 2024年11月21日
- Ying Yang, Hiroshi Masuda, Hidehiro Yoshida, "The effect of the frequency on cationic diffusivity in AC electric fields measured by Er2O3/Y2O3 interdiffusion experiments" 粉体粉末冶金協会2024年度秋季大会（第134回講演大会）（新潟） 2024年11月21日
- 増田紘士, 吉田英弘, "セラミックス単結晶への微粒子ショットピーニングによる局所塑性変形挙動" 日本金属学会2025年春期 (第176回) 講演大会（東京） 2025年3月10日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件