燃焼合成の超高発熱・高速反応による急峻な物質精製過程の評価と特異無機生成物

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450249
• Research Institution: FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, RYUKOKU
• Principal Investigator: 大柳 満之 龍谷大学, 理工学部, 助教授 (30213888)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻上 哲也 龍谷大学, 理工学部, 助手 (80243179) ; 西原 弘訓 龍谷大学, 理工学部, 教授 (90107441) ; 小泉 光恵 龍谷大学, 理工学部, 名誉教授 (80029826) ; 青井 芳史 龍谷大学, 理工学部, 助手 (70298735)
• Keywords: 燃焼合成 / セラミックス / 金属間化合物 / 複合材料 / 動的圧縮 / 非平衡

Research Abstract

まず、原料元素間の超高温直接反応であることを利用し、単一構造中に複数の結合様式を均一に有する新化合物群(新規固溶体など)の合成を行った。通常単一構造を有する無機化合物の場合、複数の結合様式が共存する形は取りにくい。しかし、固体-気体の固体燃焼反応の場合、異なる結合様式を共存した形の新無機化合物を容易に合成することが出来ることを筆者らは明らかにした。複数の異なる結合様式が、同一構造上で均一かつランダムに分散している場合、原子レベルでの微視的領域における局在化が物性に大きな影響を与え、新機能物質として新しい展開を期待できる。今年度は、これまでの研究成果をまとめながら最終的に反応機構の明らかにして整理した。
次に非熱平衡物質の緩和過程制御プロセスの物理・化学である。具体的には、反応の特徴である急峻な非平衡性を利用して、熱非平衡物質を一瞬の間形成・維持できる超高温反応場で、低圧下瞬間焼結する場合いのプロセスを物理・化学的に解明することである。非熱平衡物質としてダイヤモンドなどの超砥粒を対象に検討した。一般にこれら超砥粒は、比較的高い圧力下においても、助剤無添加の系では極めて焼結しにくい。また、これらの非酸化物を高温に長時間曝すと熱力学的に安定な黒鉛構造に相転移することもよく知られている。本研究では、さらにこの現象をもとに比較的低い圧力下で瞬間的に超高温を供与できる固体燃焼合成反応を行って、非熱平衡物質の高融点無機化合物との同時焼結過程について解明した。特にダイヤモンドの溶融金属への溶解過程を制御する方法を提案できた。

Research Products

• [Publications] M:Ohyanagi: "Synthesis of AlN-SiC Solid Solutions by Combustion Nitridation"J.Am.Cer.Soc.. (印刷中).
• [Publications] E-Carillo-Heian: "Reactive Synthesis and Phase Stability Investigations in the System AlN-SiC"J.Am.Cer.Soc.. (印刷中).
• [Publications] 大柳満之: "新燃焼合成プロセスによるダイヤモンド-超硬合金複合材料の作製"セラミックス. 35・3. 199-201 (2000)