2020 Fiscal Year Research-status Report
超硬質・強靭ハイエントロピーセラミックスの開発と相安定性制御因子の解明
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19K05074
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
仁野 章弘 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (80451649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関根 崇 秋田県産業技術センター, 先端機能素子開発部, 研究員 (70733559)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 炭化タングステン / 炭化チタン / 炭化タンタル / 通電加圧焼結 / 硬さ / 破壊靭性値 / ハイエントロピーセラミックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原料の(W, Ti, Ta)C粉末は，通電加圧焼結装置を用いて，焼結温度1600℃～1700℃で合成した．いずれの焼結温度でも相対密度99%の緻密な焼結体が得られた．構成相はTiCと同様の立方晶の固溶体相単相となった．焼結時昇温中の収縮挙動の解析より，収縮は約1400℃でピークとなっており，バインダーレスのWCなど他の2元炭化物と比べて低い温度であった．固溶体中のTa量が機械的性質に及ぼす効果を明らかにするため，TaCを加えることで焼結体中のTa量を制御した．(W0.3Ti0.6Ta0.1)Cに対しTaCを最大50 mol%加えた．TaCを加えても収縮係数のピークは約1400℃程度であり，大きな変化は見られなかったため，焼結性には，ほとんど影響をおよぼさなかった。構成相は，TaC量が増加しても，(W, Ti, Ta)C固溶体相単相となった．Ta量増加は，相安定性に影響しなかった．X線回折における固溶体相のピーク位置は，TaC量の増加によりTiC側からTaC側にシフトした．微細組織は，TaC量が増加しても顕著な違いはなく，粒状の均一な組織となった．平均結晶粒径は，TaC量が増加すると，わずかに小さくなった．ヤング率は，TaC量増加により高くなった．固溶体相中のTa量の増加はヤング率増加に効果的である．硬さは，TaC量が増えても大きな違いは見られなかった．破壊靭性値は，TaC無添加と比べると低い値となった．
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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
平成31年度に予定していた焼結助剤側の効果はすでに実施済みであり，令和2年度に実施予定であった、(W, Ti, Ta)C固溶体粉末を用いた通電加圧焼結法による合成およびTaC量の機械的性質への影響はすでに評価を終えている．今年度の研究計画に記載した事項は終了しており，滞りなく進捗している．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画の変更はなく，計画通りに進める．今年度は， W-Ti-Ta-C固溶体粉末を用い，ヤング率の高いNbCに着目し、NbC含有量を振り、W-Ti-Ta-Nb-C固溶体粉末をSPSで合成する。焼結反応を調べるとともに、微細組織観察を行い相安定性の変化を調べる。硬さ、破壊靭性値などの機械的性質についても調べ、組織制御指針を示す。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響のため，予定していた学会への出張がなくなった．この理由から，旅費に未使用額が発生した．今年度参加を予定している学会への旅費と消耗品の試薬として使用を予定している．
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Research Products
(4 results)
