2008 Fiscal Year Annual Research Report
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20360326
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
若井 史博 Tokyo Institute of Technology, 応用セラミックス研究所, 教授 (30293062)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤津 隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (40231807)
篠田 豊 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教 (30323843)
肥後 矢吉 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (30016802)
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| Keywords | 焼結 / セラミックス / 複合材料 / 緻密化 / 2相材料 / 接触角 |
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| Research Abstract |
SiAlONや炭化ケイ素などセラミックス部材を高効率に製造する技術である焼結は高温での熱処理により粉体をバルク体に変換するプロセスである。焼結における巨視的な緻密化は、ミクロスケールでは粒子間距離の収縮、つまり、熱力学的駆動力による粒子の運動として表現できる。本年度は単相材料に対して構築された焼結の力学原理を複合材料の焼結に展開した。2相複合材料の焼結では、異なる表面エネルギーをもつ結晶粒の間に界面が形成される。この現象は「濡れ」と見なすことができ、粒子間のネック成長、つまり界面の拡大を表面3重線=接触線の運動として記述した。焼結の「濡れ状態図」を提案するとともに、接触線の移動度が有限であるため、接触線速度に応じて焼結中の動的な2面角や接触角が平衡値からずれることを示した。接触線の速度が作用する力と移動度に比例するとき、移動度が無限大であれば動的接触角は平衡接触角に一致するが、移動度が有限である場合両者のずれは接触線速度に比例し、移動度に反比例した。これまでにも有限要素法シミュレーションにおいて過渡的な動的接触角と平衡接触角との差異が報告されてきたが、その理由は有限要素寸法の関数である移動度が有限なためであることを明らかにした。古典的な焼結や粒成長の理論では2面角は平衡値をとることが仮定されてきた。動的な過程で2面角や接触角が変化することを考慮して、焼結における組織形成モデルを再検討する必要があることを明らかにした。さらに、巨視的な焼結挙動を計測するための計測システムを構築した。
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Research Products
(4 results)
