2015 Fiscal Year Research-status Report
形状自由度を考えたハイブリッド含浸反応法による粒子分散金属基材料の設計指針の開発
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15K05678
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
崔 龍範 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00457269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 元 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30192595)
松木 一弘 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30253115)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | 金属間化合物 / 低圧含浸 / 多孔体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属間化合物粒子分散複合材料を製造するには申請者の特許(特開 2013-221181)を用い、金属を含浸及び反応させることで金属間化合物のサイズ制御、材料内部の欠陥制御を目指すための製造プロセスを構築した。その製造工程を簡単に述べる。[ステップⅠ]、アルミニウム合金基複合材料の製造に先立ち、先ず、ニッケル多孔体からなる、比表面積が2800(m2/m3)以上の金属多孔体を用意する。金属多孔体を金型内部にセットする。 [ステップⅡ]、約680~800℃に加熱したアルミニウム金属溶湯を多孔体に低圧含浸させる。その際、溶湯金属には0.1~0.4MPa圧力を加えて含浸させる。アルミニウム合金溶湯を金属多孔体に含浸させる際に、加圧力が低いと(0.1MPa以下)、アルミニウム合金溶湯を金属多孔体の孔内に押し込む力が不足し、アルミニウム合金溶湯が孔に充填されず、空孔が多くなる一方、加圧力が高いと(0.1MPa~0.4MPa)、アルミニウム合金溶湯中で金属多孔体が変形して、粒子分散が区々になるおそれがある。これは金属多孔体の気孔率は95％以上であり、圧縮応力に弱いため、圧力を制御することが重要になる。ニッケル多孔体とアルミニウム合金溶湯が反応して粒子状の金属間化合物を生成するように、所定時間(1min~10min)まで保持する。[ステップⅢ]、反応性を利用することで材料内部では微細な金属間化合物が分散される。更に、凝固欠陥を防ぐためには冷却速度を炉冷、空冷、強制空冷などにより制御する。上の方法を用いて圧力、保持時間、冷却方法を制御することで、生成する金属間化合物の生成量、サイズ、分散率等を調べる。その結果に基づき金属間化合物の微細化に与える影響等を調べた。
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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
金属間化合物粒子分散複合材料を製造する際、溶湯アルミをニッケル多孔体に含浸及び反応させることで生成する金属間化合物のサイズ制御、材料内部の欠陥制御をするための製造プロセスを構築した。反応性を活性化させるには溶湯の温度は700℃、保持時間を10min、炉令であり、加圧力は多段階0.1MPa＋0.2MPaを行うことで、金属間化合物の微細化、内部欠陥を抑えることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
超微細なナノサイズの金属間化合物を生成させるため、金属多孔体のセル内部の比表面積の制御を行う。即ち、ナノサイズの金属粒子を利用し、新たな金属多孔体の開発を行う。製造プロセスは以下のように示す。[ステップⅠ]、ポリウレタンフォームとナノサイズ粒子、凝集材を混合し、ポリウレタンフォーム骨格に粒子を付着させる。[ステップⅡ]、ステップⅠのプリフォームを非酸化雰囲気下で炭化処理する。[ステップⅢ]、熱処理、金属粉末同士の固着及び脱炭処理を行い、セル内にナノサイズ粉末が付着した新たな多孔体を作製する。多孔体の比表面積を制御し作製された多孔体を用い、ハイブリッド含浸反応法の製造プロセスを行うことで、ナノサイズ粒子分散複合材料の製造を行う。作製された複合材料は光学顕微鏡及び電子顕微鏡等を用い、組織観察を行うことで材料内部に生成された金属間化合物のサイズ、形状、分散率、欠陥等を調べる。
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| Causes of Carryover |
科研費の追加決定の対象になり、その結果を10月に受け取り、H27年度の計画通り、使用できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度の消耗品を含め、H28年度は計画通り、使用する。
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