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Research on Low-Temperature Material Processings Using Supersonic Plasma Jets

Research Project

Project/Area Number 23656543
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionOsaka Institute of Technology

Principal Investigator

TAHARA Hirokazu  大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) UETSUJI Yasutomo  大阪工業大学, 工学部, 准教授 (00340604)
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2011: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsプラズマジェット / 超音速 / 熱力学的非平衡 / 材料加工 / 表面処理 / 低温処理 / 溶射 / 超音速流
Research Abstract

In low-pressure plasma spraying, a plasma jet generator with a supersonic expansion nozzle is useful for spraycoating hard and large-area films adhering strongly to substrates. In the expansion nozzle, the pressure and the electron density drastically decrease downstream, and therefore the plasma is in thermodynamical nonequilibrium state. In this study, titanium nitride reactive spraying was carried out under a low-pressure environment using a DC arc plasma jet generator. Titanium powders were injected using a hollow cathode with argon gas, and the plasma gas was nitrogen or nitrogen and hydrogen mixture. Microstructure and properties of the coatings were examined using SEM and XRD. A dense and high-quality TiN coating with a Vickers hardness of 2000 was formed at a low substrate temperature of 700 oC with a low input power of 5.3 kW. All results showed that the supersonic plasma jet in thermodynamical and chemical nonequilibrium state had high potentials for reactive spraying.

Report

(4 results)
  • 2013 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2012 Research-status Report
  • 2011 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (13 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Research and Development of Steady-State Magnetoplasmadynamic Arcjet Thrusters with Permanent Magnets and Multi-Hollow Cathodes2013

    • Author(s)
      Norihide Koyama, Tomoya Suzuki, Taisuke Kubota and Hirokazu Tahara
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      Volume: Vol.6, No.2 Pages: 45-50

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      33rd International Electric Propulsion Conference (33rd IEPC), George Washington University, Washington, D.C., USA

      Volume: EPC-2013-292 Pages: 1-10

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      Volume: 21 Pages: 21-22

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    • Place of Presentation
      別府国際コンベンションセンター(大分県)
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      http://www.oit.ac.jp/med/~tahara/jp/index-j.html

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  • [Remarks] 宇宙推進工学研究室

    • URL

      http://www.oit.ac.jp/med/~tahara/jp/index-j.html

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  • [Remarks]

    • URL

      http://www.oit.ac.jp/med/~tahara/top.html

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Published: 2011-08-05   Modified: 2019-07-29  

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