| Project/Area Number |
24K08109
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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 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
松田 健二 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (00209553)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野瀬 正照 富山大学, 都市デザイン学部, 都市デザイン学部シニアアドバイザー (70269570)
青井 芳史 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (70298735)
宮嶋 陽司 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (80506254)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | ミディアムエントロピー窒化物 / ナノ複相構造膜 / 耐酸化性 / 微細組織 / ディアムエントロピー窒化物 / 微罪組織 |
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| Outline of Research at the Start |
多元系金属窒化物微結晶相として，窒化物の熱安定性の観点から選択した3元合金窒化物(MEN)相と、「非晶質構成元素の結晶相への溶解」が生じ難い安定な非晶質相を組み合わせ、得られた膜の分解過程における微細組織の詳細な観察を行う。高温安定性を得るための主要因を検討するとともに，高温でも化学的に安定な「多元系窒化物（MEN）ナノ複相構造膜」を得る。得られた結果を基に「多元系金属窒化物微結晶相と非晶質相」とからなる熱安定性と耐酸化性に優れた「多元系窒化物（HEN, MEN）ナノ複相構造膜」創製のための指導原理を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
マグネトロンスパッタ法により作製した種々の組成比；x ＝ (Al/(Al+Cr))( x=0～1.0)を有するCrAlN/SiCN膜を大気中熱処理し、機械的性質および微細組織の変化を調べた。
その結果、膜を適切な温度・時間条件で熱処理を施すと、熱処理後のインデンテーション硬さ、HITが成膜のまま状態に比べて向上する傾向を確かめた。その膜の平面観察試料をSTEM-EDSで調べたところ、表面付近には酸化物層が形成されるものの、膜内部で結晶粒サイズはほぼ変化が見られなかったにも関わらず、各元素の分布が均一化の傾向を示した。
PLD装置用複合ターゲットを用いて作製したCrN/SiCNナノ複相構造膜では、高温熱処理により膜中に鉄が拡散すると非晶質SiCN相が分解されると共に、CrN微結晶が粗大化し、膜の硬度や耐酸化性が著しく低下することが明らかになった。
さらにECRスパッタ法で作製したAlN/SiCN膜では、ターゲットの配置に独自の工夫を加えてAlを約5 、10 at.%含む薄膜を作製することができた。
上記の事実は本研究の目的であるMEN膜作製に近づいたものと考えている。
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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
装置用複合ターゲットの作製に時間を要したこと、装置トラブルにより当初計画に挙げたCrAlN/SiCN膜をPLD法で作製することは断念し、ECRスパッタ法でまずはAlN/SiCN膜の作製を試みるなどの変更点はあったが、前述のように本来の目的をほぼ達せてしており、おおむね順調と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の通り、マグネトロンスパッタ法により作製した種々の組成比；x ＝ (Al/(Al+Cr))( x=0～1.0)を有するCrAlN/SiCN膜を大気中熱処理し、機械的性質および微細組織の変化を調べた。その結果、膜を適切な温度・時間条件で熱処理を施すと、熱処理後のインデンテーション硬さ、HITが成膜のまま状態に比べて向上する傾向があり、膜中の各元素の分布も均一化している傾向があると考えられた。これらの事実は上記の事実は本研究の目的であるMEN膜作製に近づいたものと考えている。得られた結果を基に「多元系金属窒化物微結晶相と非晶質相」とからなる熱安定性と耐酸化性に優れた「多元系窒化物（HEN, MEN）ナノ複相構造膜」創製のための指導原理を得る。
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