2017 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding and control of the powder processing and the thermodynamic driving force of sintering through the 3D-visualization of particle packing structures
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26249110
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
若井 史博 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30293062)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 諭 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20324006)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | セラミックス / 焼結 / X線マイクロトモグラフィー / テープ成形 / スラリー / シミュレーション / 微構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２９年度は以下の成果を得た。
１）巨視的な焼結における収縮挙動を支配する焼結応力と体積粘性率を焼結鍛造試験により相対密度の関数として実験的に測定した。CASガラスの測定値を、ガラス球粒子粘性焼結のX線マイクロトモグラフィーから推定した値を比較した。粒径ならびに化学組成の違いにもかかわらず、焼結鍛造の測定値はトモグラフィーからの推定値と良い一致を示した。手間と日時がかかる焼結鍛造試験に対し、計測時間の大幅な短縮が見込めるトモグラフィー法の正確さを実証した。
２）焼結中には気孔チャネルの形成と閉鎖による複雑な微構造変化がおこる。気孔チャネル閉鎖の最も単純なモデルとして３球粒子の粒界拡散／表面拡散による焼結シミュレーションを行ない、初期焼結のみならず気孔チャネル閉鎖後でも接触部におけるミクロスケールの焼結の熱力学的駆動力である焼結力が定義できることを示した。
３）X線マイクロトモグラフィー観察により形成された閉気孔気孔は不規則であり回転楕円体で近似できる。有限要素法シミュレーションにより、任意形状の楕円体気孔の収縮を外部圧力、気孔内のガス圧力、局所的焼結応力から予測できる重ね合わせの原理を発見した。
４）顆粒を用いた成形体について，温度一定での焼結に伴う粗大欠陥形成過程をマイクロトモグラフィーを用いて3次元可視化した。焼結初期の温度では顆粒界面の断続的な欠陥が焼結とともに連結し粗大欠陥となり，焼結中期の温度では，顆粒界面付近の欠陥は時間とともに徐々に成長する様子を明らかにした
５）焼結収縮異方性に及ぼす配向の影響について，磁場中配向によりc軸配向アルミナ成形体を作製して検討した。観察と結晶方位の測定によりc軸配向方向の粒界が優先的に形成される様子を観察した。またc軸およびa軸方向の焼結のマスターカーブから見かけの活性化エネルギーを算出し焼結収縮異方性の指標となる可能性を検討した
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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