2016 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of ultra-hightemperature boride ceramics with novel properties
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15H04163
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
目 義雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 特命研究員 (00354217)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
VASYLKIV Oleg 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (00469785)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ホウ化物系セラミックス / 複合材料 / 配向体 / 共晶組織 / 力学特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
材料の高機能化あるいは新機能の発現には、高次の構造制御が不可欠である。本研究では、申請者らが開発した強磁場中でのコロイドプロセスによるセラミック配向体作製法および共晶組織の複相化手法をホウ化物系超高温セラミックスに適用し、高性能化を図ることを目的とする。そのため、粉体プロセスの高度化、特に外場制御コロイドの高度化、共晶組織を利用した新規コンポジットの作製、パルス通電加熱やミリ波焼結利用による高次構造制御を行い、微構造と様々な特性との関係を明らかにし、優れた特性を有するホウ化物系超高温セラミックス作製の指針を示すことを目標とした。
本年度は、Zr(Hf))B2系では、非水系および水系サスペンションを強磁場中でスリップキャストし、CIP処理後、パルス通電焼結することにより、緻密なZr(Hf))B2系配向体の作製に成功した。作製した配向体の硬度、曲げ強度、靭性、高温強度性と結晶方位との関係を検討した。ここで、第２相として、SiC,B4Cのほか、カーボンナノチューブの添加効果について検討した。特に、パルス通電焼結によるクリーン効果に着目し、酸化物不純物の軽減効果、および高温強度への効果について、ホットプレスと比較し、パルス通電焼結の方が強度、靱性も向上することを示した。さらに、B4C-MeIVB2(MeVB2)系、ここでMe=Ta, Nb, V,およびB4C-SiC,B4C-SiC-MeB2系において、複層コアシェル構造、あるいは共晶系複層構造体に関しては、前年に引き続き、組成を系統的に変えた系の素粉末混合粉をパルス通電焼結を用いて液相生成温度前後で作製し、微構造と力学特性を検討した。
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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
Zr(Hf))B2系では、分散したサスペンション非水系を作製し、強磁場中スリップキャスト、パルス通電焼結することにより、緻密なZr(Hf))B2系配向体の作製に成功した。また第２相として、カーボンナノチューブの添加効果について検討した。パルス通電焼結の方がホットプレスに比較して、粒界の正常化により、強度、靱性も向上することを示すことができた。さらに、B4C-MeIVB2(MeVB2)系、ここでMe=Ta, Nb, V,およびB4C-SiC,B4C-SiC-MeB2系において、複層コアシェル構造、あるいは共晶系複層構造体に関しては、前年に引き続き、組成を系統的に変えた系の素粉末混合粉をパルス通電焼結を用いて液相生成温度前後で作製に成功し、微構造と力学特性を検討することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
以上の研究を通して、超高温ホウ化物系セラミックスの材料化に向けた研究を総合的に推進するとともに、新たな多機能材料としての可能性を追求する。また、複層コアシェル構造、あるいは共晶系複層構造の新規なホウ化物系超高温セラミックス創製につながるよう検討を進める
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