低温・短時間焼結プロセスによる高性能・高信頼性AlNセラミックスの作製法の確立

• 研究課題/領域番号: 15K21421
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学; 無機材料・物性
• 研究機関: 東京都市大学
• 研究代表者: 小林 亮太 東京都市大学, 工学部, 准教授 (30548136)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: セラミックス / 窒化アルミニウム / ウィスカー / 組織制御 / 放電プラズマ焼結 / 熱伝導性

研究成果の概要

ホウ素を少量含む低温焼結助剤と通電加圧焼結プロセスである放電プラズマ焼結を併用することで、従来よりも低温・短時間の焼結により緻密かつ微細な組織を持つAlNセラミックスを作製した。さらに、針状のAlN結晶であるAlNウィスカーをAl系融液の直接窒化により合成し、原料粉末へ添加することでAlNセラミックスの組織制御を試みるとともに、緻密化や熱伝導性、機械的強度へのウィスカー添加の影響を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of AlN needles by nitridation of Al–Si melt (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kobayashi, Yuuki Fukutomi, Takayuki Takagi
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 124 号: 10 ページ: 1161-1163
  • DOI: 10.2109/jcersj2.16137
  • NAID: 130005605996
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AlNウィスカー/AlN複合セラミックスの作製と微構造， 熱伝導性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林亮太, 高木豪之, 福富友貴, 岩本尚土, 野口陽平
  • 雑誌名: 粉体工学会誌 巻: 53 号: 12 ページ: 820-823
  • DOI: 10.4164/sptj.53.820
  • NAID: 130005290147
  • ISSN: 0386-6157, 1883-7239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Densification of AlN ceramics by spark plasma sintering under 1550^oC (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kobayashi, Yoshihiro Nakajima, Kenji Mochizuki, Koichi Harata, Takashi Goto, Kentaro Iwai, Junichi Tatami
  • 雑誌名: Advanced Powder Technology 巻: 未定 号: 3 ページ: 860-863
  • DOI: 10.1016/j.apt.2015.12.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 低熱伝導鉄系合金/高熱伝導窒化物コンポジット材料における自己組織化と熱伝導特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 根本一宏, 大久保和也, 手嶋彬人, 小林亮太 宗像文男
  • 学会等名: 第55回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県）
  • 年月日: 2017-01-12
• [学会発表] AlNセラミックスの微構造と特性に及ぼすAlN針状結晶添加の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林亮太, 橋本怜, 岡崎裕也, 阿部海里
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
• [学会発表] 粗大粒子を含むAlNセラミックスの緻密化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林亮太, 岡崎裕也, 阿部海里, 橋本怜, 原田晃一, 後藤孝
  • 学会等名: 第22回通電焼結研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 放電プラズマ焼結を駆使したAlNセラミックスの超低温・短時間焼結 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林亮太, 岩本尚土, 高木豪之, 福富友貴, 中島由博, 原田晃一, 後藤孝
  • 学会等名: 第21回通電焼結研究会
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所（宮城県）
  • 年月日: 2016-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] AlN/AlNウィスカー複合セラミックスの作製と特性評 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林亮太, 高木豪之, 福富友貴, 岩本 尚土, 原田晃一, 後藤孝
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第29回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス（広島県）
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] 窒化アルミニウムの緻密化と熱伝導性に及ぼすウィスカー添加の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林亮太, 岩本尚土, 福富友貴, 高木豪之
  • 学会等名: 粉体工学会2016年度春期研究発表会
  • 発表場所: 京都リサーチパーク（京都府）
  • 年月日: 2016-05-17
• [学会発表] 高熱伝導性を持つ窒化物セラミックスの低温焼結と組織制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林亮太
  • 学会等名: 第25回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜開港記念会館（神奈川）
  • 年月日: 2015-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] Densification of AlN Ceramics by Spark Plasma Sintering at 1450^oC (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kobayashi, Yoshihiro Nakajima, Kenji Mochizuki, Koichi Harata, Takashi Goto, Kentaro Iwai, Junichi Tatami
  • 学会等名: ICCCI2015
  • 発表場所: 倉敷ロイヤルアートホテル（岡山）
  • 年月日: 2015-07-10
  • 国際学会