セラミックスの焼結に関する計算機シミュレーショ
ン研究
著者
松本 修次
学位授与機関
Tohoku University
学位授与番号
11301甲第18803号
URL
http://hdl.handle.net/10097/00127553
平成 30 年度 博士学位論文要約
セラミックスの焼結に関する
計算機シミュレーション研究
東北大学大学院環境科学研究科
先進社会環境学専攻
松原・上高原研究室
社会人博士課程 学籍番号 B6GD1008
松本 修次
目 次
第 一 章 序 論
第 二 章 モ ン テ カ ル ロ 法 に よ る 液 相 存 在 下 の 焼 結 の
計 算 機 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン
第 三 章 液 相 焼 結 材 料 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と 実 験 と の 比 較 の 研 究
第 四 章 複 層 体 の 共 焼 結 お よ び 基 板 拘 束 の 焼 結 に 関 す る
MC-FEM 連 成 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン
第 五 章 分 子 動 力 学 法 に よ る ア ル ミ ナ － ガ ラ ス 系 に お け る
界 面 エ ネ ル ギ ー と 拡 散 の 解 析
第 六 章 総 括
第 一 章 序 論 セ ラ ミ ッ ク ス は 酸 化 物 や 窒 化 物 な ど を 加 熱 処 理 し 焼 き 固 め た 焼 結 体 で あ る 。セ ラ ミ ッ ク ス の 特 徴 と し て 強 度 が 高 い 、熱 伝 導 率 が 高 い 、脆 い な ど の 特 徴 が あ り 、陶 器 な ど の 材 料 と し て 用 い ら れ て き た 。近 年 は そ の よ う な 物 理 的 な 特 徴 だ け で は な く 電 気 的 な 特 性 を 生 か し た 製 品 が 製 造 さ れ て い る 。例 え ば チ タ ン 酸 バ リ ウ ム は 非 常 に 誘 電 率 が 高 く キ ャ パ シ タ と し て 利 用 さ れ て い る 。ま た 圧 電 セ ラ ミ ッ ク ス は 電 圧 を 印 加 す る と 変 位 を 発 生 す る と い う 特 徴 を 生 か し て ブ ザ ー な ど に 利 用 さ れ て い る 。磁 性 体 セ ラ ミ ッ ク ス は イ ン ダ ク タ の コ ア と し て 利 用 さ れ て い る 。半 導 体 セ ラ ミ ッ ク ス は 抵 抗 値 が 温 度 に 依 存 す る こ と を い か し 、温 度 セ ン サ な ど で 利 用 さ れ て い る 。こ の よ う な セ ラ ミ ッ ク ス で 作 製 さ れ た 電 子 部 品 は 現 代 社 会 の 中 で 欠 か せ な い も の で あ り 、例 え ば パ ソ コ ン や テ レ ビ 、 ス マ ー ト フ ォ ン な ど に 多 く の 部 品 が 使 用 さ れ て い る 。セ ラ ミ ッ ク ス は 粉 末 を 焼 き 固 め て 作 製 し て お り 、そ の 構 造 は 微 細 な 多 結 晶 体 か ら な っ て い る 。そ の 大 き さ や 残 存 す る 空 孔（ ポ ア ）の 量 、大 き さ が 電 気 的 な 特 性 に 影 響 を 与 え る こ と が 知 ら れ て い る 。最 近 、 新 し い 材 料 設 計 手 法 と し て コ ン ピ ュ ー タ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン が 注 目 さ れ つ つ あ り 、焼 結 材 料 へ の 適 用 も 進 め ら れ て い る 。取 り 扱 う 大 き さ 材 料 に 応 じ て 様 々 な 手 法 が 提 案 さ れ て お り 、液 相 焼 結 へ の 適 用 も さ れ つ つ あ る 。そ こ で 本 研 究 で は こ の よ う な セ ラ ミ ッ ク ス 材 料 や 電 極 材 料 の 焼 結 に 対 し 液 相 の 特 性 が ど の よ う に 影 響 す る か を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 用 い て 解 析 し 、液 相 種 や 量 な ど の 最 適 化 ツ ー ル と し て 使 用 可 能 か 検 討 す る こ と と し た 。 第 一 章 で は セ ラ ミ ッ ク ス 材 料 、電 極 材 料 お よ び 液 相 で あ る ガ ラ ス 材 料 に つ い て 述 べ た あ と 、現 在 の 問 題 点 を 示 し た 。第 二 章 で は モ ン テ カ ル ロ 法 を 用 い た 液 相 存 在 下 の 焼 結 の 計 算 機 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に つ い て 、固 相 表 面 へ の 濡 れ 、緻 密 化 速 度 や 焼 結 組 織 に 与 え るS Lの 影 響 に つ い て 考 察 し た 。第 三 章 で は 電 子 セ ラ ミ ッ ク ス 材 料 の 焼 結 実 験 を 比 較 対 象 と し て モ ン テ カ ル ロ 法 を 用 い た 液 相 存 在 下 の 焼 結 解 析 を 行 い 、そ の 妥 当 性 の 検 証 を お よ び 焼 結 構 造 の 形 成 メ カ ニ ズ ム を 推 定 し た 。第 四 章 は 焼 結 挙 動 の 異 な る 異 種 材 料 の 組 み 合 わ せ や 、硬 質 な 基 板 の 上 に 形 成 さ れ た 成 形 体 の 挙 動 を モ ン テ カ ル ロ 法 と 有 限 要 素 法 を 連 成 し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で 解 析 し た 。第 五 章 で は モ ン テ カ ル ロ 法 や 有 限 要 素 法 に 展 開 す る こ と を 目 的 と し て 分 子 動 力 学 に よ る ア ル ミ ナ 粒 界 に 存 在 す る ガ ラ ス 相 の 解 析 を 行 っ た 。 第 六 章 で は 本 研 究 で 得 ら れ た 結 果 に つ い て 総 括 し た 。
第 二 章 モ ン テ カ ル ロ 法 に よ る 液 相 存 在 下 の 焼 結 の 計 算 機 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 【 緒 言 】液 相 焼 結 の 基 本 的 な 機 構 は 、① 液 相 の 固 相 表 面 の 濡 れ 、② 液 相 の 毛 細 管 力 に よ る 固 相 粒 子 の 再 配 列 、③ 固 相 粒 子 の 液 相 へ の 溶 解 ・ 再 析 出 に よ る 粒 成 長（Ostwald 成 長 ）か ら な る と 理 解 さ れ る 。液 相 焼 結 の MC シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と し て は 、液 相 焼 結 の 最 も 基 本 と な る 機 構（ と く に ① と ② ）に つ い て 十 分 な 検 討 が 行 な わ れ て い な い 。本 研 究 で は 、液 相 焼 結 の MC シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 技 術 を 新 た に 開 発 し 、上 記 の 液 相 焼 結 の 基 本 的 な 機 構 に つ い て 、① ～ ③ に つ い て 詳 し く 解 析 す る こ と と し た 。液 相 焼 結 に 関 係 し た 重 要 な パ ラ メ ー タ（ 因 子 ）と し て 、固 相 ／ 液 相 界 面 エ ネ ル ギ ー 、固 相 粒 子 の 再 配 列 、Ostwald 成 長 、固 相 粒 子 の 大 き さ な ど の 影 響 を 解 析 し た 。そ し て 本 研 究 で 開 発 し た MC シ ミ ュ レ ー シ ョ ン が 液 相 焼 結 プ ロ セ ス の 設 計 ツ ー ル と し て 有 効 か ど う か を 検 討 し た 。 【 方 法 】計 算 に 使 用 し た 構 造 は 3 種 、そ れ ぞ れ 固 相 表 面 上 の 液 相 の 濡 れ 、固 相 粒 子 表 面 上 の 液 相 の 濡 れ 、粒 子 再 配 列 に よ る 緻 密 化 お よ び Ostwald 成 長 を 評 価 す る た め の 構 造 で あ る 。液 相 の 比 率 は 20%、気 孔 率 は 30%と し た 。新 し く 導 入 し た ア ル ゴ リ ズ ム は 液 相 の 濡 れ 、固 相 粒 子 の 再 配 列 、液 相 存 在 下 の 固 相 粒 子 の 成 長 で あ る 。MC 法 で は セ ル を 交 換 す る こ と に よ る エ ネ ル ギ ー 変 化 よ り 試 行 の 成 否 が 判 定 さ れ る 。 解 析 方 法 と し て は 相 対 密 度 の 算 出 お よ び ま た 固 相 同 士 の 接 触 率 （ CS S） を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 結 果 か ら 求 め た 。 【 結 果 と 考 察 】 固 相 平 面 お よ び 固 相 粒 子 表 面 へ の 液 相 の 濡 れ はS Lの 大 き さ に 依 存 し 、S L が 小 さ い ほ ど 濡 れ 広 が り や す い こ と が 示 さ れ た 。 接 触 角 や 固 相 粒 子 表 面 へ の 濡 れ に 及 ぼ す S Lの 影 響 を 詳 し く 調 べ る と 、本 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は 接 触 角 や 濡 れ の 連 続 的 な 変 化 は 必 ず し も 取 り 扱 え な い こ と が わ か っ た 。再 配 列 を 導 入 し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 う と 、S Lが 小 さ い 方 が 再 配 列 が 起 こ り や す く 、相 対 密 度 は 上 昇 す る が 、 気 孔 が 残 留 す る こ と が 示 さ れ た 。 Ostwald 成 長 を さ ら に 導 入 し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 う と 、相 対 密 度 が 全 体 的 に 上 昇 し 、S L が 小 さ い 方 が 相 対 密 度 が 上 昇 し 、 の 影 響 が
Fig.2 Relative density – MCS curves for the simulations by introducing Ostwald ripening
in addition to liquid wetting and
rearrangement.
Fig.1 Simulation by introducing Ostwald ripening in addition to liquid wetting and
rearrangement as a function of SL at 1000
MCS. (a) SL = 0.3, (b)0.8, (c)1.0, (d)1.3.
(a)
(b)
は っ き り と 表 れ る こ と が わ か っ た(Fig.1,2)。Ostwald 成 長 を 導 入 し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は 、固 相 粒 子 の 粒 成 長 や 接 触 率 に 及 ぼ すS Lの 影 響 を は っ き り と か つ 連 続 的 に 表 す こ と が で き た 。 第 三 章 液 相 焼 結 材 料 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と 実 験 と の 比 較 の 研 究 【 緒 言 】第 二 章 で は モ ン テ カ ル ロ 法 が 液 相 焼 結 の 基 礎 的 な 理 解 に 有 用 で あ る こ と を 示 し た 。本 章 で は 、本 研 究 で 開 発 し た 液 相 焼 結 の MC シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 技 術 を 用 い て 実 際 の 液 相 焼 結 材 料 の 組 織 の 設 計 に 適 用 で き る か ど う か を 検 討 す る こ と に し た 。具 体 的 に は 、ア ル ミ ナ（Al2O3）－ ガ ラ ス 系 材 料 や WC-Co 系 材 料 を 選 択 し た 。シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は 、固 液 界 面 エ ネ ル ギ ー 、液 相 量 、固 相 粒 子 径 を 変 化 さ せ た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 い 、 実 験 結 果 （ 組 織 ） と 比 較 検 討 し た 。 【 方 法 】計 算 セ ル（ 格 子 ）お よ び 初 期 組 織 の 作 成 法 、演 算 法 、計 算 結 果 の 解 析 法 な ど は 、基 本 的 に は 第 2 章 で 示 し た 内 容 と 同 様 で あ る の で 、こ こ で は 省 略 す る 。Table 3-1 に は 、本 章 で の 液 相 焼 結 の モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 主 な 計 算 条 件 を 示 す 。本 章 で 変 化 さ せ た 主 要 な 因 子 は 、固 液 界 面 エ ネ ル ギ ー（ S L）、液 相 量 、固 相 粒 子 の 大 き さ で あ る 。 液 相 の 濡 れ 、 再 配 列 、 Ostwald 成 長 の い ず れ も 起 こ す シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 っ て い る 。た だ し 、一 部 に は 、液 相 焼 結 で 完 全 に 緻 密 化 し た 組 織 の 粒 成 長（ Ostwald 成 長 ） の み を 扱 っ た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン も 行 っ た 。 【 結 果 と 考 察 】液 相 焼 結 や Ostwald 成 長（ 緻 密 体 ）に 及 ぼ すS L、液 相 量 、固 相 粒 子 径 の 影 響 な ど を 調 べ た 結 果 、焼 結 し や す い 条 件 や 粒 成 長 が 抑 え ら れ る 条 件 な ど を 明 瞭 に 示 す こ と が で き た 。ま た 、粒 成 長 が 不 均 質 な 組 織 が 現 れ る 条 件 な ど も 得 ら れ る こ と が わ か っ た 。Al2O3－ ガ ラ ス 系 材 料 や WC-Co 系 材 料 の 実 験 結 果 の 比 較 は 、 現 在 の 段 階 で は 、緻 密 化 し た WC-Co 系 材 料 の 二 面 角 と 接 触 率 に つ い て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で 再 現 で き る 内 容 を 明 ら か に し た が 、一 部 、再 現 で き て い な い 場 合 も あ り 、今 後 さ ら に シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 条 件 を 検 討 す る 。 ま た 、 液 相 焼 結 に よ る 相 対 密 度 の 変 化 （ 収 縮 挙 動 ） に つ い て は 、実 験 結 果 の 考 察 か ら 擬 液 相 焼 結 を 提 案 し た 。そ れ に 対 し 現 状 の プ ロ グ ラ ム で 対 応 可 能 か 、 新 た な 機 構 が 必 要 か を 検 討 を 継 続 し て い く 。 第 四 章 複 層 体 の 共 焼 結 お よ び 基 板 拘 束 の 焼 結 に 関 す る MC-FEM 連 成 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 【 緒 言 】共 焼 結 や 拘 束 焼 結 に お い て は 焼 結 挙 動 が 大 き く 異 な る 異 種 材 料 の 焼 結 が 形 状 や 構 造 欠 陥 に ど の よ う な 影 響 を 与 え る か を 理 解 し て お く こ と は 重 要 で あ る 。粘 組 成 有 限 要 素 法（FEM）は 、金 属 の 塑 性 加 工 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と し て 発 展 し て き た が 、体
積 収 縮 を 取 り 扱 う こ と が で き 、焼 結 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン が 可 能 と な っ て い る 。焼 結 速 度 が 異 な る 共 焼 結 や 拘 束 焼 結 に つ い て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 い 、こ の 連 成 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 妥 当 性 と 適 用 範 囲 を 検 討 し た 。 【 方 法 】ま ず MC 法 に よ り あ る ス テ ッ プ あ た り の 焼 結 収 縮 速 度 を 求 め る 。そ の 速 度 を 焼 結 ひ ず み 速 度 に 変 換 し FEM の 各 要 素 に 与 え る 。フ リ ー に 焼 結 す る 場 合 は 特 に 場 所 に よ る 焼 結 性 の 違 い は な く 、均 一 に 収 縮 す る が 、共 焼 結 基 板 や 拘 束 焼 結 で は 与 え た 焼 結 速 度 と 異 な る 挙 動 を 示 す 。こ の と き 各 方 向 に つ い て の ひ ず み 速 度 が 得 ら れ 、そ れ を 焼 結 の 頻 度 因 子 に 与 え る こ と に よ り 、異 方 性 を 持 っ た 焼 結 後 の 組 織 が 得 ら れ る 。次 の ス テ ッ プ で は そ の 組 織 を 使 い ま た MC 計 算 を 行 う 。 【 結 果 と 考 察 】 焼 結 収 縮 量 の 差 が 小 さ い 2 種 の 材 料 の 共 焼 結 体 の 焼 結 挙 動 は モ ン テ カ ル ロ 有 限 要 素 法 の 連 成 に よ り 相 互 の 影 響 を 考 慮 し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン が 可 能 で あ る こ と が わ か っ た 。焼 結 収 縮 量 に 大 き な 差 が あ る 場 合 は お 互 い の 収 縮 量 が 近 づ く よ う に 塑 性 ひ ず み が 発 生 す る こ と が わ か っ た 。こ の 塑 性 ひ ず み の 大 き さ か ら 層 間 剥 離 の 発 生 確 率 を 推 定 で き る 可 能 性 が あ る こ と を 見 い だ せ た 。拘 束 焼 結 の よ う な 大 き な 塑 性 ひ ず み が 発 生 す る 条 件 で は 有 限 要 素 法 に よ る 全 ひ ず み 速 度 と モ ン テ カ ル ロ 法 に よ る ひ ず み 速 度 が 一 致 す る よ う に プ ロ グ ラ ム を 改 良 し た 。焼 結 時 の 収 縮 挙 動 は 大 矢 根・島 の 降 伏 条 件 式 の パ ラ メ ー タ と し て 室 温 で の 実 験 か ら 得 ら れ た 値 で は な く 、高 温 で の 挙 動 を 再 現 す る 値 を 設 定 す る 必 要 が あ る こ と が わ か っ た 。モ ン テ カ ル ロ 法 と 有 限 要 素 法 を 連 成 す る こ と に よ り 、塑 性 ひ ず み の 影 響 を 微 細 組 織 に 反 映 さ せ る こ と で 、相 互 作 用 が 働 い た 状 態 で の 焼 結 の 駆 動 力 を モ ン テ カ ル ロ 法 で 算 出 す る 可 能 性 が あ る こ と が 見 い だ せ た 。 第 五 章 分 子 動 力 学 法 に よ る ア ル ミ ナ － ガ ラ ス 系 に お け る 界 面 エ ネ ル ギ ー と 拡 散 の 解 析 【 緒 言 】セ ラ ミ ッ ク ス の 焼 結 プ ロ セ ス を 液 相 存 在 下(液 相 焼 結 )で 行 う 場 合 、固 相 /液 相 あ る い は 固 相/粒 界 相 /固 相 と い っ た 異 な る 界 面 を 考 え な く て は な ら な い 。 そ の よ う な 界 面 形 成 は 、高 温 下 で の 原 子 ・ 分 子 の 複 雑 な 移 動(拡 散 )現 象 に 基 づ い て 生 じ る も の で あ る 。本 研 究 で はanorthite 組 成 (CaAl2Si2O8)の 粒 界 ガ ラ ス 相 を 厚 さ 約 0.3 か ら 3.0nm の 範 囲 で 変 化 さ せ た 6 種 の ア ル ミ ナ 粒 界 に つ い て 解 析 し た 。原 子 構 造 、過 剰 エ ネ ル ギ ー 、ガ ラ ス 相 内 の 拡 散 挙 動(平 均 二 乗 変 位 )、過 剰 体 積 な ど を 主 に ガ ラ ス 相 厚 み と の 関 係 に つ い て 考 察 し た 。 【 方 法 】本 研 究 で は 、原 子 間 ポ テ ン シ ャ ル (Vij) と し て 次 式 に 示 す イ オ ン 性 二 体 ポ テ ン シ ャ ル 関 数 を 用 い た 。
6
i j
i j ij
i j
ij j i 1 ij j i ijq
q
r
C
C
r
f
B
B
exp
A
A
r
B
B
V
(1) パ ラ メ ー タ は Matsui11)に よ っ て 提 案 さ れ て い る も の を 使 用 し た 。 ま た 式 (1) に お い て 短 距 離 相 互 作 用 と な る 第 二 、三 項 に つ い て の カ ッ ト オ フ 距 離 は 0.95 nm と し た 。 【 結 果 と 考 察 】6 種 の 粒 界 に 挟 ま れ た ガ ラ ス の 量 を 変 化 さ せ 、原 子 構 造 や 粒 界 過 剰 エ ネ ル ギ ー に つ い て 解 析 し た 。Fig. 3 に は ア ル ミ ナ ガ ラ ス 界 面 相 を 形 成 で き て い る 様 子 を 示 し て い る 。basal 、 11、random 粒 界 の 場 合 は 、nm オ ー ダ ー の 厚 さ で 粒 界 過 剰 エ ネ ル ギ ー が 極 小 値 を と る が 、 3、 7、 13 に つ い て は 極 小 値 を 持 た な い こ と が わ か っ た 。ガ ラ ス 厚 み が 十 分 に 厚 い 場 合 、粒 界 過 剰 エ ネ ル ギ ー は ア ル ミ ナ 結 晶 の あ る 結 晶 面 と anorthite 組 成 ガ ラ ス の 固 液 界 面 エ ネ ル ギ ー に 相 当 し 、 結 晶 面 に よ っ て ガ ラ ス と の 界 面 エ ネ ル ギ ー に 差 が 存 在 す る こ と が わ か っ た 。 ガ ラ ス 相 中 原 子 の 最 小 二 乗 変 位 を 解 析 し 、拡 散 係 数 を 算 出 し た と こ ろ 、ガ ラ ス 厚 み 依 存 性 が あ り 、near 11 の 場 合 は ほ ぼ 直 線 的 に 拡 散 係 数 が 上 昇 す る が(Fig. 4) 、 random 粒 界 の 場 合 、粒 界 過 剰 エ ネ ル ギ ー が 極 小 値 を と る 付 近 で 拡 散 係 数 も 極 小 値 を と る こ と が 分 か っ た 。い ず れ に し て も 、ガ ラ ス 層 厚 み が 小 さ い 場 合 の 拡 散 挙 動 は 、 厚 い 場 合 に 比 べ て 小 さ い 傾 向 に あ る こ と が 示 さ れ た 。 過 剰 体 積 率 は ガ ラ ス 相 厚 み の 増 加 に 従 い 極 大 値 を と る が 、 そ の 時 の ガ ラ ス 相 厚 み は 粒 界 に よ ら ず 0.2～ 0.3nm 付 近 で あ る 。界 面 状 態 に 対 し て MC 計 算 と の 連 携 が 重 要 で あ る こ と を 示 し た 。 第 六 章 総 括 第 一 章 で は 電 子 部 品 に 使 用 す る セ ラ ミ ッ ク ス 材 料 に つ い て ま と め た 。 さ ら に 焼 成 に 関 す る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に つ い て 従 来 の 知Fig. 3 Grain boundary structures with glassy phase after 10ps.
(a) near 11, (b) 3, (c) 7, (d) 13.
Fig. 4 Diffusion constant of oxygen atoms in near
11 grain boundary. 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 F i l m T hi c k n e s s, d ig / nm Dif fu si on C o n st ant , D / 10 -1 0 m ･s -1 ig 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Film Th ick nes s, d ig / n m Ex ce ss En er g y , ig / J ･ m -2
見 を ま と め 、現 在 の 問 題 点 を 示 し た 。第 二 章 で は 液 相 の 固 相 表 面 へ の 濡 れ 、液 相 の 毛 細 管 力 に よ る 固 相 粒 子 の 再 配 列 を 新 た に 導 入 し た MC 法 を 実 施 し 、 固 液 界 面 エ ネ ル ギ ー(S L)が 緻 密 化 速 度 や 粒 成 長 速 度 に 大 き く 影 響 を 与 え 、 ま た Ostwald 成 長 に 対 し て もS Lが 影 響 し て い る こ と を 見 出 し た 。第 三 章 で は『 液 相 焼 結 材 料 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と 実 験 と の 比 較 研 究 』に つ い て 述 べ た 。第 四 章 で は モ ン テ カ ル ロ 法 と 粘 塑 性 有 限 要 素 法 を 連 成 さ せ た 焼 結 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に つ い て 改 良 を 行 い 、2 層 構 造 の 成 形 体 お よ び 基 板 に 拘 束 さ れ た 成 形 体 へ の 適 用 範 囲 を 示 し た 。 第 五 章 で は α-Al2O3 と anorthite 組 成 の ガ ラ ス に よ っ て 形 成 さ れ る ガ ラ ス 相 を 含 む 異 な る 粒 界 の 構 造 を 、 二 体 ポ テ ン シ ャ ル 関 数 に 基 づ く 分 子 動 力 学 法 に よ っ て 計 算 し 、界 面 状 態 に 対 し て MC 計 算 と の 連 携 が 重 要 で あ る こ と を 示 し た 。第 六 章 で は 結 果 を 総 括 し 、こ れ ら 焼 結 に 関 す る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 関 連 づ け て 活 用 す る こ と で 、材 料・プ ロ セ ス の 最 適 化 に 要 す る 時 間 を 短 縮 化 、省 力 化 す る こ と に よ り 、電 子 部 品 の 開 発 、量 産 化 の ス ピ ー ド を 飛 躍 的 に 向 上 で き る 可 能 性 を 見 い だ し た 。
