2020 Fiscal Year Annual Research Report
Joining of Heat-Resistant Materials Using Isothermal Solidification by Evaporation of Additives in Multi-Element Insert Material
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18K04726
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| Research Institution | Kyoto Municipal Institute of Industrial Technology and Culture |
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Principal Investigator |
小濱 和之 地方独立行政法人京都市産業技術研究所, 京都市産業技術研究所, 次席研究員 (00710287)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | セラミックス / ろう接 / 引張強度 / 界面微細組織 / 曲げ強度 / 高温強度 / 状態図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セラミックスなどの耐熱材料に対し，低温で接合可能でありながら，得られた接合体が高温で使用可能であるような接合法が求められている。しかし，これら2つの要求は通常トレードオフの関係にあり，現状技術で容易に達成することはできない。本研究課題では，これらを両立できる接合法の開発に取り組んだ。研究期間全体の主な成果として，Si-Mg複合フィラーを各種セラミックス同士の間に挟み込んで接合する方法を提案し，次のような新たな接合原理を実証した。この組合せでは，1100℃程度以下の低い接合温度でもSi-Mg共融液相が生成し，液相を介した緻密な接合が達成できる。一方，Mgは蒸気圧が非常に高いため，接合温度での保持中にMgが液相中から蒸発し，残ったSiがその温度で等温凝固する。その結果，固相Si主体の接合部が形成され，その耐熱性は本来のSiの融点（約1400℃）と同等程度に維持できる。
最終年度（令和2年度）の主な成果を下記に示す。
(1)Si-Mg複合フィラーを用いて1100℃保持で接合した窒化ケイ素接合体について，接合部微細組織の詳細と合わせ，室温で高強度を有する接合体の作製指針を明らかにした。それらの接合体について，大気中・1200℃での曲げ強度試験を行い，接合温度より高い温度においても良好な耐熱・耐酸化性を有することを示した。前年度に報告したアルミナ接合体との違いについても考察し，接合機構の理解を深めた。
(2)上記結果をもとに，前年度に行った国内特許出願を基礎として，優先権主張国際特許出願を行った。
(3)上記結果を国内学協会（溶接学会および日本溶接協会の講演大会・研究委員会）にて発表し，国際学術論文誌（Ceramics International）に投稿した（令和3年4月にアクセプト）。
(4)所属機関の機関誌（産技研NEWS「ちえのわ」）や職員研究成果発表会（動画チャンネル）にて本研究内容を解説するなどのアウトリーチ活動を行った。
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