自己き裂治癒能力を持つ高耐食性セラミックスと金属の耐環境性に優れた異種固相接合法
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19K04080
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Kushiro National College of Technology |
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Principal Investigator |
高橋 剛 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (50435393)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
NGUYEN THANHSON 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (00797235)
木村 真晃 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90285338)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | Friction welding / Alumina alloy / Self healing / FE-SEM / TiC / Aluminum alloy / Raman spectra / Alumina / 固相接合 / 摩擦圧接 / セラミックス / アルミナ / 微視組織 / 自己修復機能 / ガルバニ電池腐食 / 溶射 / 自己亀裂治癒 / 耐食性 |
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| Outline of Research at the Start |
固相接合の利点を活かし，産業界が必要とする工業用接合材の加工法を開発する事を目的とする．具体的には，コスト削減を図るため必要な箇所だけに高耐食性セラミックスを使い，それ以外の部位は安価な一般的金属とし，接合に摩擦圧接を適用する．一般的な金属同士の接合材は電食反応を起こすが，セラミックスであれば電位差を懸念する必要はない．但し，両材の機械特性は大きく異なるため，圧接時セラミックス側に亀裂が生じる可能性が高い．そこを自己き裂治癒能力により亀裂を修復させることで市場要求に応える．
研究は実験を主体に進める．材料は３種類くらいとし，機械強度や耐食速度を評価する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
セラミックス系のアルミナは高温強度も耐摩耗性も高く，熱変形もしづらいことから高温環境下で用いられる機械部品の材料としては貴重であるが，破壊靭性値が著しく低く，且つ極めて高硬度であるため難加工材であり，高額でもある．そのため，製品全体ではなく，必要な部位のみに適用し，それ以外は安価で加工し易い材料で構成するのが妥当である．この異種接合には摩擦圧接を用いる．この接合法は，継手効率が高く，自動車，電機，土木建設など多くの産業分野で用いられ実績十分であるが，アルミナと一般金属では熱的特性や結晶サイズが大きく異なるので材料組み合わせ自由度の高い摩擦圧接であっても高難度であり，現状で皆無である．接合上の課題として，接合時に界面付近のアルミナ側にダメージを被ることが挙げられる．本研究では，接合条件に対する接合強度特性を明らかにし，ダメージを自己修復できる性能発揮の可能性について検討した．また，接合材の耐食性についても検討した．結果を以下に示す．(1)Al2O3とAC8A接合材の引張強度及び曲げ強度の関係を明らかにできた．(2)同じく接合界面付近の微視構造分析によりダメージと接合条件との関係が明らかになった．特に接合強度の高かった条件には特徴的な破面様相が見られた．(3)曲げ強度的に実用化の可能性のある接合条件も見つかった．(3)引張強度の高い接合条件は必ずしも曲げ強度の高い条件ではないことも分かった．(4)強度に元素の界面往来が関与していることが分かった．(5)摩擦熱による温度レベルで自己修復性を発現する化合物として炭化チタンを選定できたが，それをアルミナに混入することができず，接合熱を活用した自己修復効果を確認できなかった．(6)接合材の耐食性に関する実験から特段の優位性を見出すことができなかった．
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Report
(5 results)
Research Products
(18 results)
