2012 Fiscal Year Research-status Report
超塑性ダイレス引抜きによる燃料電池用セラミックスマイクロチューブの創製法の開発
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24560888
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
古島 剛 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (30444938)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ダイレス引抜き / セラミックス / 超塑性 / 燃料電池 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は超小型の固体酸化物型燃料電池（SOFC）に用いられているセラミックスチューブを超塑性ダイレス引抜きによって創製することである．本年度行った内容は主に下記の2点である．
(1)レーザダイレス引抜き装置の改良
本研究ではセラミックスチューブを1500℃まで局所加熱させるため，現有のレーザ方式の加熱源とするダイレス引抜き装置の改造を行った．高精度自動XYテーブルを組みこむことでな高精度な位置決めを実現した．本研究では，セラミックスの超塑性発現温度が1500℃に近い温度こと，また超塑性発現には加熱温度の制御が非常に重要であることを考慮し，高温域の温度の高精度測定が可能な二色式放射温度計を用いて，加熱温度の測定・制御を行った．市販のジルコニアセラミックスを用いて所望の温度に局所加熱が可能かどうかの予備試験を行い，1500℃の高温まで加熱可能なことを確認し，次年度に向けた実験の準備を整備した．現有の装置ではレーザは一方向からしか照射されないため，チューブを掴むジグに回転ステージを取り付け，周囲から加熱できるようにした．超塑性材料のモデル実験としてマグネシウム合金を用いてその有効性を確認した．
(2)セラミックスチューブの作製
初年度は，固体酸化物型燃料電池用のセラミックスチューブに用いられるジルコニア系のセラミックスの創製を行った．超塑性が発現するジルコニアセラミックスチューブを創製するため，既存の設備である100tプレス機と10kWの高周波出力装置を用いてセラミックスチューブの創製実験を行い，次年度に向けたダイレス引抜き用試験片の製作環境を整備した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
セラミックスチューブ創製の加工条件が計画どおりに適正化できず，チューブを形作るところで平成24年度が終了してしまった．そのため創製したセラミックスの評価には至っておらず，次年度当初はまずは評価を行い，ダイレス引抜きの適正加工条件を明らかにしていく必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)超塑性セラミックスチューブ（供試管）の材料特性が引抜き特性に及ぼす影響
H24年度に作製したセラミックスチューブを用いて，超塑性特性の評価を行う．その結果をもとに超塑性ダイレス引抜き実験を行う．粒径，素管製作時の昇温・降温条件，金属酸化物の配合などの材料面が超塑性ダイレス引抜き変形挙動に及ぼす影響を明らかにする．引抜き後の形状や加工限界などを調査し，超塑性ダイレス引抜きに適した素管の条件を，材料面から明らかにする．
(2)超塑性ダイレス引抜きの成形条件が変形挙動に及ぼす影響の解明
超塑性成形を行う際に成形条件の面で重要となるのは，温度やひずみ速度が挙げられる．そこで超塑性ダイレス引抜きの成形条件として，加熱・冷却条件，ひずみ速度に影響を及ぼすであろう引抜き速度条件などが引抜き変形挙動に及ぼす影響を調査し，適正加工条件の検討を行う．実験だけですべての挙動を明らかにするのは困難であるため，これまでに十分に実績のある超塑性ダイレス引抜きの熱―変形連成有限要素解析モデルを用いて実験ではカバーできない範囲の調査を行う．その際の素管の材料特性値はH24年度に単軸引張試験によって得られた素管の超塑性特性データを用いる．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
創製したセラミックスチューブの評価まで至らなかったので，組織評価の消耗品を購入するに至らなかった．次年度にセラミックス評価のための組織評価の消耗品の購入などに使用する予定である．
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