2018 Fiscal Year Annual Research Report
構造最適化・積層造形・毛管現象による三次元負熱膨張Ti/Mg複合材料の開発
| Project/Area Number |
18H01351
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
竹澤 晃弘 広島大学, 工学研究科, 准教授 (10452608)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹中 康司 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60283454)
小橋 真 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90225483)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 負熱膨張 / 積層造形 / トポロジー最適化 / 毛管現象 / 複合材料 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
負熱膨張材料の実現法の一つとして，熱膨張率の異なる複数の材料と空孔を適切にレイアウトした複合材料により，巨視的な負熱膨張を生み出す手法がある．この手法には自在に剛性や負熱膨張度合いを設計可能という利点がある．しかし，既存の研究では樹脂が中心であり，剛性や有効温度帯に難があり，熱的に物性が安定な金属で，かつ三次元で負熱膨張を実現する構造は未だ実現されていない．そこで本研究では，溶融MgがTiに対し高い濡れ性を示す点に着目し，積層造形で微細構造を含むTi下地を作成し，その微細構造に毛管現象(液体が表面張力で細管を進行する現象) で溶融Mgを浸透させ，部分的な複合材料を形成させるという製造プロセスと，構造最適化によるメカニズムの最適設計を活用し，世界初の三次元負熱膨張金属複合材料を開発する．本年度は最初に性能と毛管現象とを両立させるTi/Mg のバイメタル構造を実験で検討した．具体的には，所有する金属3DプリンタをTi等の反応性金属が扱えるようにアップグレードを行い，実際にTi下地の造形を行い，微細性の限界を確認した．そして，その後溶融Mgの浸透が可能であるかの検証を行った．ただし，電気炉の気密性に不備があったことで検討に手間取り，Mgの効果的な溶融法を未だ見いだせていない．そのため，次年度の実施項目である，負熱膨張メカニズムを創出するトポロジー最適化法の開発及び，その最適化法によるメカニズムの設計を先行して行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の実施項目自体には遅れが生じているものの，代わりに次年度の実施予定項目を先行して行い，研究計画全体から見れば順調に進んでいる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度は今年度に達成できなかったMgの効果的な溶融を実現する．そして，本年度に開発済みのメカニズムに基づき，Ti/Mgの負熱膨張複合材料の試作実験に移行する．
|
Research Products
(1 results)
