鋳造・接合・焼結を同時に行う新プロセスの環境調和ローコスト熱電モジュールへの応用
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21H01679
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26060:Metals production and resources production-related
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
後藤 育壮 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (10632812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肖 英紀 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (10719678)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,870,000 (Direct Cost: ¥9,900,000、Indirect Cost: ¥2,970,000)
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| Keywords | 鋳造 / 接合 / 焼結 / 純金属 / 酸化物 |
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| Outline of Research at the Start |
研究代表者らはこれまで，純アルミニウム溶湯とチタン酸バリウム焼結体の界面へのα-アルミナ層の生成に伴い強固な接合が得られることを発見した．また，これを応用し，高温下で酸化を促進することにより短時間で接合を得るとともに，その過程でチタン酸バリウムの焼結も同時に行う革新的な鋳造プロセスを提案し，その実現性を示した．そこで本研究では，このプロセスを高温域で使用可能な酸化物熱電材料や純銅に展開し，集熱部の鋳造と同時に熱電材料の焼結・接合を行うことによる熱電変換モジュールの一体成形技術の確立に取組む．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，応募者らが確立した鋳造・接合・焼結を同時に行う新プロセスを応用展開することで，未利用熱活用のための環境調和型熱電変換モジュールの低コストな新規製造法を実現することである．そのために2023年度は，接合メカニズム及び酸化物熱電材料の焼結と純アルミニウムとの接合の同時実施の検討に継続して取組んできた．接合メカニズムに関しては，純アルミニウムとチタン酸バリウム焼結体の接合体におけるα-アルミナ層とチタン酸バリウムの界面の高分解能STEM像の詳細な解析を通じて，界面ごく近傍のチタン酸バリウムにおいて，α-アルミナ層との結晶整合性を得るため導入されたミスフィット転位であると考えられる刃状転位の存在を確認することができた．一方，純アルミニウムとチタン酸バリウムの接合では，雰囲気に関わらず，既報に比べ，形成されたアルミナ層は薄く，接合強度も低かった．既報では純アルミニウムとチタン酸バリウムの接合を砂型内で行っており，砂型に含まれるシリカなど酸化物の還元により溶融純アルミニウムの酸化が促進され，それにより厚いアルミナ層及び高い接合強度が得られていたことが推察される．そこで，砂型作製時にバインダーとして使用した水ガラスをチタン酸バリウムに薄く塗布した上で，同様に純アルミニウムとの接合を試みたところ，接合強度の向上が見られた．これらのことから，酸化物熱電材料の焼結と純アルミニウムとの接合を短時間で同時に行うには，酸化の促進が有効であることが示唆される．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
