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自己発熱法による傾斜機能材料の創成機構と非定常熱移動特性

研究課題

研究課題/領域番号 05239205
研究種目

重点領域研究

配分区分補助金
研究機関静岡大学

研究代表者

荒木 信幸  静岡大学, 工学部, 教授 (90005314)

研究分担者 牧野 敦  静岡大学, 工学部, 助教授 (60165678)
研究期間 (年度) 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
1993年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
キーワード自己発熱法 / 燃焼合成法 / 傾斜機能材料 / 炭化チタニウム / チタニウム / 炭素 / 燃焼速度 / 可燃範囲
研究概要

自己発熱法(SHS法;燃焼合成法とも呼ばれる)は,高融点無機化合物や金属間化合物の迅速かつ経済的な合成法であるが,燃焼学的・伝熱学的観点からの研究は少ないのが現状で,傾斜機能材料創成に必要不可欠な可燃範囲についても研究が緒に就いたばかりである.
本研究は,チタニウムと炭素から炭化チタニウムを燃焼合成する系を研究対象とし,SHSの合成機構を素材の融解,反応,凝固過程と考えて,燃焼学的・伝熱学的立場から実験的および解析的研究を行い,燃焼波伝播に及ぼす主要パラメタの同定を行った後,得られた知見を基にして,傾斜機能材料の創成を目指すものである.
実験的研究においては,大気圧アルゴン雰囲気で圧粉体試料を着火させ,燃焼速度をビデオ装置を用いて測定した.この際,炭素とチタニウムのモル混合比,希釈剤としての炭化チタニウムの質量割合,および使用する炭素粉末の粒径を広範囲に変化させて,燃焼波の伝播が可能な可燃範囲をも求めた.その結果,混合比,希釈度については可燃限界が存在し,可燃限界に近づくほど燃焼速度が低下することが判明した.また,燃焼速度が炭素粒径に反比例することや,間欠脈動燃焼のような非定常な燃焼形態の出現には,反応帯での熱発生率が密接に関係していることが確認された.さらには,間欠脈動燃焼の抑制には,反応帯での熱発生率を希釈により低下させることが有効であることもわかった.解析的研究では,定常一次元的な火炎伝播について,これを液体金属中に分散する非金属粒子の燃焼と見なし,噴霧燃焼と同様の支配方程式を導くとともに,これを「固有値問題」に帰着させて解析し,燃焼速度や可燃範囲を数値的に求めた.さらには,解析結果と実験結果との比較を行い,両者の間に比較的よい一致が見られることを確認した.

報告書

(1件)
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (4件)

  • [文献書誌] 牧野敦,喜多一弘,荒木信幸: "自己発熱反応過程の燃焼速度に及ぼす希釈の影響(Ti-C系について)" 燃焼の科学と技術. 1. 165-174 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 山田徹,牧野敦,荒木信幸: "Ti-C系の燃焼合成における粒径の影響" 第31回燃焼シンポジウム講演論文集. 31. 403-405 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 牧野敦,喜多一弘,荒木信幸: "TiC燃焼合成における可燃範囲に関する研究" 日本機械学会浜松地方講演会講演論文集. No.933-2. 11-12 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 牧野敦,荒木信幸: "自己発熱反応過程の燃焼速度(理論および実験結果との比較)" 第30回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 30. 901-903 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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