| 研究課題/領域番号 |
05555199
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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 |
金属生産工学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
黒田 敏雄 (1995) 大阪大学, 溶接工学研究所, 助手 (00107096)
小林 明 (1993-1994) 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (70110773)
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| 研究分担者 |
羽原 康裕 日本金属工業, 研究部, 主席
宮田 昇 京都大学, 工学部, 講師 (10026221)
平田 好則 大阪大学, 工学部, 助教授 (00116089)
吉川 孝雄 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (00029498)
小林 明 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (70110773)
黒田 敏雄 大阪大学, 溶接工学研究所, 助手 (00107096)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1995
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| 研究課題ステータス |
完了 (1995年度)
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| 配分額 *注記 |
13,100千円 (直接経費: 13,100千円)
1995年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1994年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
1993年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
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| キーワード | プラズマ熱源 / 多機能試験炉 / プラズマ炉 / 高エネルギー / 超高温 / 大出力 / 機能性材料 / TiN膜 / 窒化チタン膜 |
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| 研究概要 |
本研究では、ガストンネル型プラズマジェットを用いて試作・開発した超高温プラズマ炉の特性について明らかにするとともに、この超高温プラスマ炉の応用としてチタン材料の表面窒化に適用し以下の結果を得た。
(1)プラズマ炉の熱効率は、真空中においては、プラズマ入力がP=21kWのとき約80%であるが、入力の増加に対して増加し、P=30kWでは、84%の高熱効率となる。また、真空中の場合、アルゴンプラズマに対して、窒素プラズマは若干高い熱効率となる。
(2)P=20kW、圧力p=40hPaのとき、プラズマ炉内の温度はプラズマト-チからの距離が1=100mmの軸上(炉心)では、3000K以上の超高温である。窒素プラズマの場合では、炉心の温度がアルコンプラズマと比較してより高温となる。
(3)同じ条件のとき1=120mmでの半径方向温度分布から、窒素プラズマの場合中心温度が約3400Kになり、アルコンプラズマと比較して細いプラズマとなる。この場合、Ti試料を設置した場合、炉内の温度が低下するが、なお2000Kに近い高温となっている。
(4)窒素プラズマ炉を用いた窒化チタン膜の作製については、P=24kW,p=42hPa,t=25sのとき、表面に10μmの膜が形成される。この場合、チタン試料裏面の温度はト-チ距離が短くなるにつれて急激に上昇し、1=100mmでは、1100K以上となる。このとき、窒化チタン表面のビッカース硬度は、Hv=1500の高い硬度を示した。
(5)作製した窒化チタン表面の試料温度との関係については、試料裏面の温度が1000Kを越えるとビッカース硬度が著しく上昇することが明らかになった。裏面温度が約1300Kの場合に、ビッカース硬度は一定値のHv=1500となる。
さらに本研究では、大出力プラスマ熱源の開発、プラズマプロセスの解明、材料の組織変化と機能評価に関する分担研究を推進し、超高温プラズマ炉の実用化について総合的評価を行なった。
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