Developing MAX phase materials with novel microstructures for superior mechanical characteristics
| Project/Area Number |
20KK0109
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
荒木 稚子 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40359691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒居 善雄 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (70175959)
栗田 大樹 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (40643226)
山田 典靖 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (60850881)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | MAX相 / 機械的特性 / 分子動力学法 / 力学特性 / 耐熱材料 / 酸化機構 / 強度 / 靭性 / 酸化 |
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| Outline of Research at the Start |
金属とセラミクスの特長を併せ持つ「MAX相」は，新たな超耐熱材料として世界的に注目されている．本共同研究では，複雑微細構造を有するMAX相の酸化・高強靭化機構を解明した上で，超耐熱・高強靭MAX相を実現する新規微細構造の創成を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属とセラミクスの特長を併せ持つMAX相は，新たな超耐熱材料として世界的に注目されている．近年代表者らは，多孔質のような複雑微細構造を有するMAX相に極薄い酸化被膜を形成することで，その機械的特性を飛躍的に向上させることに成功している. 一方で，不適切な酸化微細構造は特性の著しい劣化を招くことを確認している．これらの結果は，最適微細構造の創成により，超耐熱・軽量かつ高強度・高靭性（高強靭性）のMAX相が実現する可能性を示唆している．そこで本共同研究では，代表者の「力学・拡散挙動複合評価による構造設計技術」と共同研究者の「MAX相に関する革新作製技術」の融合により「超耐熱・高強靭MAX相を実現する新規微細構造の創成」を目指す．国内での実験・数値解析に基づいて酸化・高強靭化機構を明らかにした上で新規微細構造の提案を行い，共同研究先の技術を駆使して提案微細構造を実現することを目指す．
本年度は，Cr2AlC系材料について、走査型電子顕微鏡内で一軸圧縮破壊試験を行いながらin-situで変形・破壊過程を観察する技術を確立した。あわせて、破壊後の破面観察・元素分析を行うことにより、塑性変形および破壊機構に関する考察を行った。さらに本年度は，分子動力学法を用いてTin+1AlCn系MAX相の諸物性（格子定数，弾性定数，線膨張係数など）を求める計算手法を確立し、変形機構について考察を行うととともに、Crn+1AlCn系材料についても解析のための基礎技術を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験および数値解析の両方において、基本的な変形・破壊機構を明らかにするための基礎技術が確立されたため。また国内でMAX相材料を作製・開発する準備が整ったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値解析においては，昨年度までに、Ti系MAX相材料については基礎解析が終わり、また実験準備も整ったことから、本年度は実験との比較を行いながら、さらなる解析の妥当性向上を目指す。Cr系MAX相材料については、基礎モデルが作成できたことから、本年度は物性解析を行う。さらに実験においては、変形・破壊機構を理解した上で新規構造を提案するために必要な課題が複数明らかになったことから、これらの問題解決を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
