高エネルギー大出力プラズマ熱源を用いた超高温多機能試験炉の開発に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555199
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 黒田 敏雄 大阪大学, 溶接工学研究所, 助手 (00107096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 羽原 康裕 日本金属工業, 研究部, 主席 ; 宮田 昇 京都大学, 工学部, 講師 (10026221) ; 平田 好則 大阪大学, 工学部, 助教授 (00116089) ; 吉川 孝雄 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (00029498) ; 小林 明 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (70110773)
• Keywords: プラズマ熱源 / 多機能試験炉 / プラズマ炉 / 高エネルギー / 超高温 / 大出力 / 機能性材料

Research Abstract

本年度は、ガストンネル型大出力プラズマジェットを用いた超高温プラズマ炉の応用としてチタン材料の表面窒化に関する研究を行ない、以下の結果を得ている。
(1)P=20kW、p=40hPaのとき、窒素プラズマ炉内の温度は3000K以上の超高温であるがTi試料を設置した場合は、炉心(1=100mm)の温度が低下する。しかし炉心においては2000Kを越える高温である。
(2)窒素プラズマ炉を用いた窒化チタンの作製については、プラズマ入力P=24kW,圧力p=42hPa,t=25sのとき、1=120mmで表面に10um程度の膜が形成されている。
(3)チタン試料温度はト-チ距離が短くなるにつれ急激に上昇し、1=150mmより近いト-チ距離では、1000K以上となる。1=100mmでは、1100K以上となっている。
(4)窒化チタン表面のビッカース硬度もト-チ距離が短かくなるにつれて上昇し、1=100mmでは、Hv=1500の高い硬度を示している。
(5)作製した窒化チタン表面のビッカース硬度と試料温度との関係については、試料温度が〜960Kまではビッカース硬度は400程度であるが、試料温度の上昇にともなって著しく上昇することが分かった。試料温度が1300Kは、ビッカース硬度Hv=1500に相当する。
さらに、本研究の最終年度であるため、分担研究を取纏めるとともに、高エネルギー大出力プラズマ熱源を用いた超高温多機能試験炉の開発に関する研究についての総合的な評価を行なった。

Research Products

• [Publications] 黒田敏雄: "二相ステンレス鋼の溶接部の水素割れ" 材料. 43-488. 562-566 (1995)
• [Publications] 小林 明: "ガストンネル型プラズマジェットによるチタン合金の表面窒化" プラズマ応用科学. 3. 27-34 (1995)
• [Publications] 小林 明: "高エネルギープラズマ容射による複合機能材料の作製" 新素材. 6-11. 31-34 (1995)
• [Publications] Akira Kobayashi: "Delopment of High Temperature Multi Purpose Testing Furnace Using Gas TunnelType Plasam Jet" Trans of JWRI. 24-2. 45-49 (1995)
• [Publications] 吉川孝雄: "永久磁石を用いたシート型ECRプラズマ源の開発" プラズマ応用科学. 3. 54-55 (1995)
• [Publications] 平田好則: "マイクロ放電による溶融現象" 溶接学会論文集. 13-1. 46-53 (1995)