2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Diffusion-Bonding Technique for SiC CMC using the principle of TLP-Bonding
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20K05124
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
尾崎 友厚 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (50736395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津田 大 大阪公立大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (80217322)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 炭化ケイ素 / 拡散接合 / 金属中間層 / CMC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭化ケイ素（SiC）繊維結合セラミックスは構造材として優れた高温強度、耐食性、熱安定性を持つため、航空宇宙産業やエネルギー分野での応用が期待されている。しかし、加工や大型化が難しく、有効な接合技術の確立が急務となっている。我々はSiC系材料に対して高い接合強度を示す金属中間層を用いた液相拡散接合（TLP接合）について4年間、調査してきた。本研究でこれまで実施した研究内容を以下に記載する。
【1年目】所属機関でのSiC接合体を作製するための実験環境の立ち上げ。SiC緻密体と多孔質体を用いた接合体の作製による基板組織の接合界面への影響の調査。
【2年目】接合界面の透過型電子顕微鏡を用いた解析。金属中間層の金属ペースト化の検討。
【3年目】金属中間層の金属組成比による接合界面組織への影響の調査。
3年目までは金属中間層の元素をCu-Tiに固定して研究を進めてきたが、最終年度ではTLP接合に関するこれまでの知見を活用し、別金属の組合せへの展開が出来ないか検討した。金属中間層の元素としてCuとHfの金属箔を用いてSiC基板のホットプレス処理を実施した結果、Hf/Cu/Hfの配置で処理したものは接合できず、Cu/Hf/Cuの配置のものは堅牢な接合が得られた。これはTi→Hfになったことで中間層の融点が上昇し、液相の形成よりもHfとSiC間の固相反応が先に進行したためと考えている。そのため、Cu/Hf/Cuの配置でホットプレスした試料はCu箔がHfと基板の反応を防ぐことで、界面部で液相を形成し、TLP接合できたと考えられる。以上の結果より、Cu-Ti以外の組合せでもSiC系材料でTLP接合が可能であることを見出すとともに、TLP接合を起こすために必要な条件についての知見が得られた。なお、以上の成果は日本セラミックス協会および国際会議ICACC2024で報告している。
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| Remarks |
本研究課題はGATSのM, Singh氏が過去に企画した研究テーマに申請者が参加することで着想を得たものであり、試料提供や測定データの一部を米国の研究機関より提供を受けて実施している。
連名での論文発表を予定している。
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