| 研究課題/領域番号 |
16H04211
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機工業材料
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 (2018)
東北大学 (2016-2017) |
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研究代表者 |
後藤 孝 長岡技術科学大学, 工学研究科, 特任教授 (60125549)
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| 研究分担者 |
且井 宏和 東北大学, 金属材料研究所, 特任准教授 (70610202)
李 頴 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40789319)
キテワン メタヤー 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90780528)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | スピーノーダル分解 / 放電プラズマ焼結 / 遷移金属炭窒化物 / 固溶体 / 超高温セラミックス / 硬さ / 破壊靱性 / スピノーダル分解 / スパークプラズマ焼結 / 熱時効 / ナノ構造制御 / 炭化チタン / 炭化ジルコニウム / 相分離 / 高温セラミックス / 非酸化物 / 組織制御 / 微細組織 / 機械的特性 / 高温材料 / 非酸化物セラミックス / ナノ構造 |
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| 研究成果の概要 |
放電プラズマ焼結による高速焼結により、高密度TiC-ZrCおよびTiCN-ZrCN固溶体を作製し、熱時効により相分離させ、第二相の微細分散を用いて高硬度、高靱性、高強度セラミックスを開発した。二相分離がスピノーダル分解によることを明らかにするとともに、ナノメーターレベルの微細分散により、硬度と破壊靱性を同時に向上した。高融点遷移金属炭窒化物において、スピノーダル分解が起こることを初めて実証した。TiCおよびZrC中のCをNに置換することにより焼結温度および相分解温度が著しく低下できた。スピノーダル分解を用いた組織制御が高性能超高温セラミックスの開発にとって有効でることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
スピノーダル分解は、金属や高分子材料でよく知られた現象であるが、融点が3000Kを超す超高温セラミックスでは、状態図の形から、スピノーダル分解が理論的には予測されてはいたものの、実験的には示されていなかった。本研究により、超高温セラミックスにおいてスピノーダル分解が実証されたことは、学術的な意義が大きい。スピノーダル分解がセラミックスの力学特性の向上に有効であるかどうかは、これまで知られていなかった。超高温セラミックスのスピノーダル分解により微細組織を最適化することにより硬度、破壊靱性が同時に向上することを見出し、実用材料の開発に有効であることを示したことは、社会的意義が大きい。
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