| 研究課題/領域番号 |
03555157
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
金属材料
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
新原 晧一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40005939)
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| 研究分担者 |
佐々木 博 三菱マテリアル, セメント研究所, 副部長
関野 徹 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (20226658)
中平 敦 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (90172387)
田中 功 京都大学, 工学部, 助手 (70183861)
上田 智 大阪大学, 産業科学研究所, 講師 (20029870)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1993
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| 研究課題ステータス |
完了 (1993年度)
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| 配分額 *注記 |
16,200千円 (直接経費: 16,200千円)
1993年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1992年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
1991年度: 10,400千円 (直接経費: 10,400千円)
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| キーワード | セラミックス / 複合材料 / ナノ複合材料 / ナノコンポジット / 機械的特性 / アルミナ / 窒化珪素 / 炭化珪素 / 高温強度 / 破壊靭性 / サイアロン / セラミックス系ナノ複合材料 / ナノ複合化プロセス / ナノ構造制御 / 超強度セラミックス / 高温強靭性セラミックス / ミクロ及びナノ構造解析 / Al_2O_3 / SiCナノ複合材 / ホットプレス焼結 / ナノ粒子分散強化 / 高強度セラミックス |
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| 研究概要 |
Si3N_4、SiC、Al_2O_3、MgO、サイアロン等のセラミックスの結晶粒内や粒界に、ナノメータ(ナノ)寸法のSiC等を分散したナノ複合材料を焼結法で作製するプロセスを開発し、それらのナノ構造を電顕で原始レベルまで観察すると共に、各種機械的特性を評価することにより、以下のことを明らかにした。(1)強度等を含む各種の機械的特性がナノ複合化により2-5倍も改善可能である。(2)高温における機械的特性、熱衝撃特性もナノ複合化により飛躍的に改善可能であり特にセラミックスの実用化に際し最も重要なクリープ抵抗はナノ複合化により1千〜1万倍も改善可能である。(3)以上の各種の異常ともいえる各種機械的特性の改善は粒内分散ナノ粒子による結晶粒自身の強化と粒界分数ナノ粒子による粒界の原子レベルの構造制御に起因している。(4)これらのナノ複合材料から出来た各種機械部品は実用化に不可欠の安価な常圧焼結法で作製できる。しかしながら、ナノ複合化のみではセラミックスの最大の欠点である破壊靱性を飛躍的に改善することは困難であることが判明したのでこの点を改善するためにサイアロン/SiCナフ複合体を例にし、それを更に長繊維で強化する技術の開発を試みた。その結果、(4)1500℃の高温まで1000MPの以上の高強度を保持しながら、金属材料に匹敵する靱性20〜25MPのm^<1/2>を示す材料の開発に成功した。また、(6)Si3N_4/SiC及びAl_2O_3更に、(5)この材料でガスタービンのシュラウド等の部品の試作に成功した。/SiCナノ複合材料の切削性能を測定した結果、単相材料と比較し2桁も性能が優れており、実用化が充分に可能であることが明らかになった。最終的に(7)ナノ複合化により強度や高温特性が飛躍的に改善される機構を、10種類以上のナノ複合材料に関して調べ、その機構を明らかにした。
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