摩擦攪拌緻密化プロセスによるダイヤモンド分散Fe基合金の創製と界面構造の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04742
• Research Institution: Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 長岡 亨 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (90416347)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水内 潔 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究フェロー (60416344)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: パルス通電焼結 / 摩擦攪拌プロセス

Outline of Annual Research Achievements

Fe粉末と粒径約200 μmの銅被覆ダイヤモンド粉末を混合して、パルス通電焼結を行った。銅被覆ダイヤモンド粒子の含有量は5 wt%, 10 wt%と変化させた。700℃にて1時間保持することで焼結体を得ることができた。得られた焼結体はその後摩擦攪拌プロセスに供した。底面がフラットである回転ツールを用いて、回転数1000 rpm、ツール押し込み量0.8 mmで摩擦攪拌プロセスを施した。回転ツールによって焼結体を破壊することなく、緻密化することができた。
断面観察の結果、Feマトリックスは回転ツールの影響で動的再結晶により微細化したが、銅被覆ダイヤモンドの形状は焼結前と比較して大きな変化は認められなかった。ダイヤモンドの周囲には厚さ5 μmから10 μmのCu層が存在しており、ダイヤモンドとFeが直接接した領域は観察されなかった。EDSによる元素分析の結果、ダイヤモンドとCuの界面では化合物相は観察されなかったが、C, Cu, Moが検出された。Moは受け入れた銅被覆ダイヤモンド粒子に含まれていたものと考えられた。CuとFeの界面においても化合物相は観察されなかった。EDS元素分析の結果、CuとFeのみが検出され、良好に接合されていることが窺えた。
Feマトリックス中にダイヤモンド粒子が分散することで、摩擦攪拌プロセス後の試料が非常に硬くなり試料作成に時間を要しているが、試料ができ次第熱伝導率の測定を進める予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Fe粉末銅被覆ダイヤモンド粉末を混合して、パルス通電焼結を行い、その後摩擦攪拌プロセスを施すことで緻密なダイヤモンド粒子分散Fe基合金を得ることができた。ダイヤモンド粒子とCu、ならびにCuとFeのそれぞれの界面において化合物相の生成は認められなかった。摩擦攪拌プロセス後の試料が非常に硬く、試料の加工に時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

試料の加工に時間を要するが、試料ができ次第熱伝導率の測定を進める予定である。

Causes of Carryover

熱伝導率の測定に時間を要しているため、進捗が少し遅れている。翌年度使用額は消耗品に使用する予定である。