CO_2気体と非鉄金属を原料とした燃焼合成反応に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09875217
• Research Institution: Ryukoku University
• Principal Investigator: 大柳 満之 龍谷大学, 理工学部, 助教授 (30213888)
• Keywords: 燃焼合成 / 二酸化炭素 / 複合材料 / 炭酸化チタン / 超高温合成反応 / チタン

Research Abstract

本研究の目的は、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(岩塩構造型Metal-C-N-O系など)の合成を行うことである。単一の構造中に共有結合性、金属結合性、イオン結合性など示す複数の結合様式と格子欠陥などを均一に有する新化合物群の合成を行う。
本年度は、二酸化炭素がいくつかの金属単体と超高温発熱反応、いわゆる固体燃焼反応を起こすという事実から、まず熱力学データベースを利用して、反応におけるギブスの自由エネルギーが負になる(つまり反応が、起こり得る)系の検索を行い、周期表上の比較的安価な金属に関して、反応を実験で確かめた。二酸化炭素と金属単体の燃焼生成物は、主に酸化物と炭化物が予想される。研究の結果、チタンとの反応の場合、炭酸化チタンが生成することを確認できた。いくつかの金属単体との反応生成物の性質を調べ、生成物中に固定されている二酸化炭素のC/O比や単位金属体積当たりの固定量を詳しく研究した。
炭酸ガスと反応することを既に確かめたチタンを中心に現有の光高温計(二色放射温度計)や熱電対により燃焼最高温度を測定、購入予定のコンピュータ連動型高速度電圧記録計(パソコンを含む)により燃焼合成に関する基礎パラメーターを集めて分析した。チタンと炭酸ガスの燃焼反応を制御するため反応の希釈剤として炭化チタン等の炭化物を添加し、反応温度と反応率或いはチタン-炭酸ガスの反応式の関係についても検討した。実験の結果、燃焼形態が、スピンモード、振動モード、定常モードの3形態をとることが分り、燃焼波伝播挙動の画像解析より、燃焼形態と反応率・温度及び炭素・酸素の固定率との関係も調べた。

Research Products

• [Publications] Manshi Ohyanagi, et al.: "Graded dispersion of diamond in TiB2-based cermet by SHS/dynamic pseudo isostatic compaction(DPIC)" Functionally Graded Materials,Elsevier Science B.V.289-294 (1997)
• [Publications] E.A.Levashov, et al.: "SHS-A new technological approach for creation of novel multilayered diamond-containing materials with graded structure" Functionally Graded Materials,Elsevier Science B.V.283-288 (1997)