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Fabrication of novel high temperature hard materials by incorporating high entropy alloys into ceramics

Research Project

Project/Area Number 18K04788
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

FURUSHIMA Ryoichi  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50635307)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 且井 宏和  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70610202)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords高エントロピー合金 / セラミックス / 粉末調製 / 高温強度 / 結晶構造 / 延性・脆性 / 耐熱性 / 組成制御 / 粉末混合 / メカニカルアロイング / 硬さ / 強度 / 靭性 / アーク溶融 / エンタルピー / エントロピー / 原子半径 / 酸化 / 室温曲げ強度 / 高温曲げ強度 / 高温硬質材料 / セラミックス材料 / 高温機械的特性
Outline of Final Research Achievements

We tried to develop new ceramic- high entropy alloy (HEA) composites having superior mechanical properties in high temperature atmospheres where cemented carbide materials can not keep their high mechanical properties. According to theories for forming HEA and evaluation of oxidation resistance, constituent elements for HEA were selected. Furthermore, selection of ceramic materials was done from viewpoints of heat resistance and wettability and/or reactivity against those alloys. It was found that TiN-TiCrNbMoTa and TiC-CrFeCoNiMo had potentials for superior refractory hard composites. The mechanical properties of the above composites should be improved by optimizing the fabrication processes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

粉末冶金プロセスに基づくセラミックス-HEA複合体作製に関して、HEAの構成元素の一部がセラミックス相に拡散するケースが確認され、目的とする複合体組成にはならないことが多かったが、固溶体などを形成することで特性向上に寄与する場合もあることがわかった。これは、粉末調製・焼結条件などにより組成、組織の異なるセラミックス-HEA複合体を作製できることを示唆しており、学術的に意義がある。また、一般にはトレードオフの関係にあるHEAの降伏応力と延性の温度依存性が複合体の強度の温度依存性を決めていることがわかった。これは、工業上使用される温度に合わせHEAを決定し、複合体を設計する必要性を示唆している。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Products Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2021 2020

All Presentation (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Presentation] TiCrNbMoTa高エントロピー合金とTiNの複合化に関する検討2020

    • Author(s)
      古嶋 亮一, 日向 秀樹
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会2020秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 硬質焼結体、硬質焼結体の製造方法、切削工具、耐摩耗工具および高温用部材2021

    • Inventor(s)
      古嶋 亮一, 日向 秀樹
    • Industrial Property Rights Holder
      産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-158402
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      Products Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2023-03-30  

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