パルスCVI法による難焼結性粉体のボンディングに関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62470061
• Research Institution: NAGOYA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 杉山 幸三 名古屋大学, 工学部, 教授 (50023023)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑原 勝美 名古屋大学, 工学部, 助手 (40023262) ; 鈴木 豊 名古屋大学, 工学部, 助手 (60023214)
• Keywords: パルスCVI / 粉体のCVI / 複合材料 / TiNのCVI

Research Abstract

1 高周波加熱法の検討 今年度はまずTiC粉の100メッシュおよび平均径1.5μmのものを2.1の割合で混合し、成形したプリフォ-ムにTiNマトリックスをTiCl_4(5%)-N_2-H_2系から高周波加熱のもとでパルスCVIにより充填する検討を行った。860〜920℃の間で保持時間1秒でCVIを行ったところ、860〜880℃の間で析出速度は約4倍となり、5000パルス後の三点曲げ強度は、880℃のもので5MPa、860℃のもので1MPa以下であった。これらの結果は、TiC粉体プリフォ-ムの均一性が悪いために充填が著しく不均一になっていることを示している。
2 SiC粉体プリフォ-ムへのTiNのCVI 平均粒径4μmのSiC粉から10x20x1.5mmのプリフォ-ムを成形し、800〜950℃においてTiNを3000パルス充填して、重量増および曲げ強度を測定した。前者は800℃で1.2mg、950℃で2.8mgとなり、また、強度は1.3〜3MPa程度であった。950℃では上下両表面付近での析出による内部応力により、冷却途中に中心面を堺にして2枚に分離したが、900℃以下では処理後も正常で、低温程内部充填が進んだ。825〜900℃の範囲で10000パルスまでのパルス回数と重量増および曲げ強度との関係を求めたところ、析出量は5000パルス以上で若干減速すること、曲げ強度は850℃、10000パルスで得たものが、45MPaとなり、900℃で得たものを上回った。
3 毛管内へのパルスCVIのモデル解析 透明石英管を引いて、内径1〜100μmの毛細管を自作し、TiCl_4-N_2-H_2系からTiNのパルスCVIを行い、内部への充填分布を内径(d)と毛細管奥行(Χ)との比Χ/dをパラメ-タとして解析した。毛細管入口の鋭い切口により入口近くに析出の乏しい部分ができること、拡散を考慮した析出分布計算と実際の分布がよく一致すること、内径1μm程度の毛細管では分布が計算結果と一致しないことなどが確認された。

Research Products

• [Publications] Kohzo Sugiyama: "Reinforcement and antioxodizing of porous carbon by pulse CVI of SiC" Journal of Materials Science. 24. 3756-3762 (1989)
• [Publications] Kohzo Sugiyama: "Pulse CVI of SiC to porous carbon or SiC particulate preform using RF-heating system" Journal of Materials Science. 25. No.4 (1990)
• [Publications] 杉山幸三: "気相からマトリックスを埋める複合材料製造法" ニュ-セラミックス. 3. No.3 (1990)