| 研究課題/領域番号 |
06555191
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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 |
複合材料・物性
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
平井 敏雄 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50005865)
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| 研究分担者 |
銘苅 春栄 琉球大学, 工学部機械工学科, 教授 (80010875)
増本 博 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50209459)
山根 久典 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20191364)
大森 守 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30005954)
後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (60125549)
川原 正和 (株)住友石炭鉱業, 技術本部, 研究員
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| 研究期間 (年度) |
1994 – 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 |
17,100千円 (直接経費: 17,100千円)
1995年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
1994年度: 14,200千円 (直接経費: 14,200千円)
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| キーワード | 傾斜機能材料 / 残留応力 / 放電プラズマ焼結機 / セラミックス / イミド樹脂 / ステンレス鋼 / ニッケル / 銅 / 異種材料焼結 / 温度差焼結 / 高圧放電プラズマ焼結機 / ZrO_2 / Ni傾斜機能材料 / ステンレス鋼傾斜機能 / ポリイミド / Al傾斜機能材料 |
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| 研究概要 |
傾斜機能材料は、新しい概念の材料である。しかし、異なる材料の組合せのため、試料作製の一般的な方法は確立されていなかった。市販の放電プラズマ焼結機は、パルス状の直流を直接試料を詰めた黒鉛型に流して試料空間にプラズマを発生させながら、黒鉛型を抵抗体として発熱させて金属およびセラミックスの粉体を焼結し、高分子を合着させることができる。黒鉛に直接電気を流すため、型の形状を上を細く下を太くすれば、上部の温度を高く、下部を低くすることができ、焼結温度の異なる粉体からの傾斜機能材料の作製ができるようにした。また、この装置では電圧は通常の約5ボルトである。プラズマの効果を高めて機能的に優れた傾斜機能材料を作製するために、電圧を高くできる高圧放電プラズマ焼結機を開発した。
1.イミド樹脂/Al, Cu傾斜機能材料の作製
イミド樹脂は耐熱に優れた高分子であり、ICの基盤に使われている重要な材料である。この高分子を金属と組み合わせれば片面が絶縁性で、他の面が導電性の材料とすることができ、電子材料としての用途が拡大できる。本研究では、緻密なイミド樹脂/CU傾斜機能材料の作製に成功した。
2.セラミックス/金属傾斜機能材料の作製
金属は靭性も大きく信頼性も高く優れた構造材料である。しかし耐熱性は1000℃を少し越える程度である。セラミックスは耐熱性に優れているが靭性が低いため構造材料としての信頼性は低い。金属とセラミックスとを組み合わせれば優れた耐熱性の構造材料になると考えられ、セラミックスに耐熱性と強度、靭性に優れたZrO_2(3Y)を使い、金属にはステンレス鋼とNiを使用し、緻密なセラミックス/金属傾斜機能材料の作製に成功した。
3.セラミックス/金属傾斜機能材料の残留応力の緩和
傾斜機能材料の基本は、熱膨張の異なる材料の組合せで、中間組成を傾斜的に変えることで熱膨張差によって発生する残量応力を緩和することにある。本研究で合成した緻密なセラミックス/ステンレス鋼傾斜機能材料、セラミックス/Ni傾斜機能材料の残量応力を解析した結果、中間の傾斜層は金属を多く含有するような組成分布になるようにすると、残量応力の量が少なくなり、安定した材料になることが分かった。
4.高圧放電プラズマ焼結機の試作
放電プラズマ焼結機は粉体の固化に非常に有効であり、それはプラズマの効果によると説明されている。しかし誰も今までにプラズマのエネルギーは弱かった。本研究では装置の付加電圧を300ボルトまで大きくした装置を試作し、プラズマのエネルギーを大きくすることができた。
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