2001 Fiscal Year Annual Research Report
インプロセス反応を伴う溶射素過程の解明と複合皮膜の構造制御
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12450306
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
恒川 好樹 豊田工業大学, 工学部, 教授 (50148350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福本 昌宏 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (80173368)
上野 明 豊田工業大学, 工学部, 助教授 (30160188)
奥宮 正洋 豊田工業大学, 工学部, 助教授 (20177182)
小橋 眞 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (90225483)
村上 健児 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (60112067)
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| Keywords | インプロセス反応 / HVOF溶射 / プラズマ溶射 / 発熱反応 / 濡れ性 / 生成複合材料 / 溶滴温度 / 溶滴飛行速度 |
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| Research Abstract |
本研究では,高速ガス炎(HVOF)とプラズマを溶射熱源とする反応性溶射を取上げ,反応,偏平,凝固の成膜素過程における支配制御因子を解明した上で,溶射による複合皮膜の構造制御を目的として研究を遂行した.
溶滴飛行過程における酸化を含むインプロセス反応の進行を調べた結果,発熱反応を含む溶滴温度,飛行速度など溶滴因子,また,基材予熱温度など基材因子の解明により溶射成膜素過程の制御が可能となった.さらに,基材に衝突した粒子偏平形態など各素過程の制御に基づいて,高密着性複合皮膜の構造制御を実現した.
(a)鋼および鋳鉄粉末のプラズマ溶射を行い,基材温度と雰囲気圧力が密着性,界面気孔,反応層,黒鉛化に及ぼす影響を調べた.その結果,大気中でも基材の予熱によって黒鉛を含む鋳鉄皮膜の創製が可能であることを実証した.気孔,反応層,密着性についても総合的に調べ,冷却速度と化学組成が支配因子であるとの知見を得た.
(b)SiO_2/Al係など熱力学的計算に基づく溶射材料の設計を行い,その溶射過程(msオーダの飛行時間)における反応素過程を実測・調査した結果,造粒粉末間の濡れ性が反応支配因子であることが判明した.また,濡れ性に優れるSiO_2とAl-Mg溶湯間では,インプロセス反応を生じるため,MgAl_2O_4/Al-Si系生成複合皮膜の形成が可能である.
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[Publications] Y.Tsunekawa, I.Hamanaka, et al.: "Application of In-process Reaction to the Fabrication of MgAl_2O_4/Al-Si Composite Coating by HVOF spraying"Proc. 15th Surface Modification Technologies, ASM International. (in press). (2002)
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[Publications] M.Okuyama, Y.Tsunekawa, et al.: "Formation of TiC/Ti_2AlC Composite Layer and Improvement on Surface Roughness"Mater. Trans.. 42・8. 1717-1722 (2001)
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[Publications] 吉岡正和, 上野明: "金属間化合物TiAlの機械的性質に及ぼす水素および水素化物の影響"日本機械学会論文集A編. 67・657. 822-829 (2001)
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[Publications] W.Hu, T.Kato, M.Fukumoto: "Synthesis and Characterization of Nanocrystalline Iron Aluminide Intermetallic Compound"Proc. 7th Inter. Symp. JWS. 2. 1027-1032 (2001)
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[Publications] Y.Hosiyama, H.Miyake, K.Murakami, et al.: "Composite Deposits Based on Titanium Aluminide Produced by Plasma Spraying"Mater. Sci. Eng.. (in press). (2002)
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[Publications] M.Kobashi, S.Yamamoto, et al.: "Fabrication of TiB_2/Cu Composites by Reaction between Cu, Ti and B"Proc. 7th Inter. SAMPE Symp.. 653-656 (2001)
