2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of kink-strengthened MAX phase ceramics fabricated by texture-controlled methods
Publicly Offered Research
| Project Area | Materials science on mille-feullie structure -Developement of next-generation structural materials guided by a new strengthen principle- |
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| Project/Area Number |
19H05115
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
池田 賢一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20335996)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | キンク変形 / MAX相 / セラミックス / 配向制御 / ミルフィーユ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、磁場中コロイドプロセスや放電プラズマ焼結を利用した配向制御法により作製したMAX相セラミックスの力学挙動に及ぼす配向方位依存性を明らかにするとともに、これらのプロセス制御により、キンク強化型MAX相セラミックスを創製することを目的として以下の2項目について検討している。
（１）配向Ti3SiC2焼結体の力学特性に及ぼす配向方位依存性の評価
（２）キンク強化型Ti3SiC2の創製
2019年度は、（１）については磁場中スリップキャストと放電プラズマ焼結により配向制御Ti3SiC2焼結体を作製し、応力負荷方向とc軸配向方向のなす角度を0、45および90°として試験片を作製し、1200℃における高温圧縮試験を実施した。その結果、その応力-ひずみ応答に明確な配向方位依存性が生じることを明らかにした。特に、90°試料では変形後に多数のキンク変形帯が形成されていることを確認した。また、45°試料でもキンク変形帯が存在することは確認したが、主な変形は底面すべりで生じていることが明らかになった。（２）では、上記の検討結果を踏まえて、放電プラズマ焼結とTi3SiC2の90°試料を用いることでキンクを焼結体中に大量に導入できると考え、キンク導入材の作製条件を検討した。その結果、1200℃において放電プラズマ焼結により90°試料に約30%の塑性変形を加えることができ、大量のキンク変形帯が組織内に導入されていることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度は、研究実施計画に記載した内容をほぼ実施できた。特に配向焼結体の力学特性に及ぼす配向方位依存性については、明瞭な違いを捉えることができた。組織観察を踏まえた変形機構の解明に向けて重要な知見を得ることができたといえる。また、キンク強化型MAX相セラミックスの創製に向けて、放電プラズマ焼結を用いた手法を確立することができ、実際に大量のキンク変形帯を焼結体内部に導入することができた。したがって、順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、本研究課題最終年度であり、力学特性評価については、組織観察結果をもとに変形・破壊機構の解明に取り組む予定である。また、キンク強化型MAX相セラミックスについては、大量のキンク変形帯を導入した焼結体の力学特性評価を行うことでセラミックスにおいてもキンク強化機構が適用できるかどうかの確認を行う。
なお、本研究課題期間内でこれまでに得られた結果を関連学協会での発表ならびに論文投稿を進める。
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