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急速加熱焼結法による高靭性立方晶-窒化ホウ素系複合セラミックスの緻密化機構

研究課題

研究課題/領域番号 18860009
研究種目

若手研究(スタートアップ)

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関東北大学

研究代表者

堀田 幹則  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30431604)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,820千円 (直接経費: 2,820千円)
2007年度: 1,410千円 (直接経費: 1,410千円)
2006年度: 1,410千円 (直接経費: 1,410千円)
キーワード立方晶窒化ホウ素 / 急速加熱 / 破壞靭性 / 硬さ / 相変態 / 微細組織 / 複合化 / 切削工具 / サイアロン / 放電プラズマ焼結 / 緻密化 / 窒化チタン / 炭化チタン
研究概要

本年度は、Al_2O_3やTiN、サイアロンなどの各種セラミックスをバインダーとして用い、急速加熱焼結装置による急速加熱を用いて、緻密質な立方晶窒化ホウ素(cBN)系複合セラミックスを作製し、得られた複合セラミックス焼結体の微細組織および機械的特性について調査し、本研究を総括した。いずれのバインダーにおいても、cBNとの複合化により、硬さと破壊靭性は向上した。複合セラミックスの高硬度化は、硬質なcBN粒子分散によるもの、およびcBN添加によるセラミックスマトリックスの硬さ向上によるものであることがわかった。高靭化は、亀裂の伸展がcBN粒子を避ける亀裂偏向によるものであることを確認した。cBNからhBNへの相変態が進行するとともに、複合セラミックスの硬さと靭性は顕著に減少した。焼結における保持時間を増加させ、また昇温速度を低下させると、硬さと靭性は減少した。よって、機械的特性の向上には、より短時間で緻密化を達成させて、cBNの相変態を抑制することが重要であることを明らかとした。さらに、cBNを添加させることにより、セラミックスマトリックス結晶粒を微細化できることが認められた。急速加熱により、この結晶粒の微細化を制御することが可能であった。このマトリックスの微細化も複合セラミックスの機械的特性の向上に起因したものと推察される。以上の知見から、急速加熱焼結装置による急速加熱は、cBN系切削工具の作製に有用であることがわかった。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Spark Plasma Sintering of βSiAlON-cBN Composites2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hotta and T. Goto
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 561-565

      ページ: 599-602

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結法により作製したcBN粒子分散A1_2O_3複合材料の機械的性質2008

    • 著者名/発表者名
      堀田幹則、後藤孝
    • 学会等名
      日本金属学会 2008年春期講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] SPS法により作製したAl_2O_3-cBNコンポジットの微細組織と機械的特性2008

    • 著者名/発表者名
      堀田幹則、後藤孝
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2008年年会
    • 発表場所
      長岡
    • 年月日
      2008-03-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結法により作製したAl_2O_3-cBNコンポジットの緻密化と相変態2008

    • 著者名/発表者名
      堀田幹則、後藤孝
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第46回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2008-01-10
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of βSiAION-cBN Composites by Spark Plasma Sintering2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hotta and T. Goto
    • 学会等名
      2nd International Symposium on SiA10Ns and Non-oxides
    • 発表場所
      Mie, Japan
    • 年月日
      2007-12-03
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結法によるAl_2O_3-cBN系傾斜材料の作製2007

    • 著者名/発表者名
      堀田幹則、後藤孝
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会 平成19年度秋季大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2007-11-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Spark Plasma Sintering of βSiAlON-cBN Composite2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hotta and T. Goto
    • 学会等名
      PRICM-6
    • 発表場所
      Jeju Island, Korea
    • 年月日
      2007-11-08
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結法によるαSiAlON-cBNコンポジットの作製2007

    • 著者名/発表者名
      堀田幹則、後藤孝
    • 学会等名
      日本金属学会 2007年秋期講演大会
    • 発表場所
      岐阜
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] SPS法によるβサイアロン-cBNコンポジットの相変態と機械的特性に及ぼす昇温速度と保持時間の影響2007

    • 著者名/発表者名
      堀田幹則、後藤孝
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第20回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2007-09-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結法により作製したTiN-cBNコンポジットの相変態と機械的特性2007

    • 著者名/発表者名
      堀田幹則、後藤孝
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会 平成19年度春季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-06-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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