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3次元可視化による焼結の熱力学的駆動力の解明と制御

研究課題

研究課題/領域番号 18J10147
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 材料加工・組織制御工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

大熊 学  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2019年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードセラミックス / 焼結 / X線トモグラフィー
研究実績の概要

博士課程時において, 修士課程で実施したX線CTによる観察実験を多数の焼結ステージにわたって行い, 焼結の進展に伴う3 次元(3D)気孔構造の変化の詳細を明らかにした. さらに, 得られた画像データを巨視的な理論である‘焼結の連続体力学’によって解析することにより, 焼結応力と体積粘性率という, 製品の強度信頼性と寸法精度を保障する上で重要な物理量を推定することに成功した. この研究成果は, J. Am. Ceram. Soc (2017)に論文発表を行い, 粉体粉末冶金協会の論文誌「粉体および粉末冶金」に解説記事も執筆した. また,ドイツのユーリッヒ研究所に1人で3ヶ月留学し, 焼結鍛造試験を実施した. この研究により, J. Am. Ceram. Soc (2017)においてX線CT像から推定した焼結応力が, 力学実験から得られた実測値とよい一致を示すことを実証し, この業界において高い評価を受けている国際論文誌J. Euro. Ceram. Soc (2018)に責任著者として論文発表した. この成果を含む, 大学院修士・博士課程時の4 本の査読付国際論文(そのうち1 本は, X 線CT で得られた気孔構造像に対し数学のトポロジー解析を行い, その結果, ガラスと結晶粒の焼結段階を, 共通に識別する指標となる‘オイラー標数’を提唱しNature 系のScientific Reports に発表(2017))を取りまとめ, 2018 年9 月に博士課程を早期修了した. またMaterials Today Proceedings (2018)にも解説記事を執筆した, 現在は, SPring8のマルチスケールCTが微細な原料粉末を原料としたセラミックス焼結の観察に非常に役に立つということを実証し, Scientific Reportsに論文を投稿中である.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Micromechanics of formation and shrinkage of a closed pore in sintering by coupled grain boundary/surface diffusion2019

    • 著者名/発表者名
      Wakai Fumihiro、Okuma Gaku、Nishiyama Norimasa、Guillon Olivier
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: in press 号: 9 ページ: 2952-2959

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2019.03.022

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparison between sinter forging and X-ray microtomography methods for determining sintering stress and bulk viscosity2018

    • 著者名/発表者名
      Okuma Gaku、Gonzalez-Julian Jesus、Guillon Olivier、Wakai Fumihiro
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 38 号: 4 ページ: 2053-2058

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2017.12.028

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sintering forces acting among particles during sintering by grain-boundary/surface diffusion2018

    • 著者名/発表者名
      Wakai Fumihiro、Guillon Olivier、Okuma Gaku、Nishiyama Norimasa
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 101 号: 2 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1111/jace.15716

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] SPring-8のマルチスケールX線CTで見るアルミナの焼結中の3次元内部欠陥形成プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      大熊 学, 渡辺 修平, 篠部 寛, 西山 宣正, 若井 史博, 竹内晃久, 上杉 健太朗, 山口 駿太郎, 田中 諭
    • 学会等名
      2019年度春季大会 (第123回講演大会) 粉末冶金協会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SPring-8マルチスケールCTで見るアルミナの焼結中の3次元内部欠陥形成プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      大熊 学, 渡辺 修平, 篠部 寛, 西山 宣正, 若井 史博, 竹内 晃久, 上杉 健太朗, 山口 駿太郎, 田中 諭
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spring-8 ナノCTで見るアルミナの3次元内部欠陥構造2019

    • 著者名/発表者名
      大熊 学, 渡辺 修平, 篠部 寛, 西山 宣正, 若井 史博, 竹内 晃久, 上杉 健太朗, 田中 諭
    • 学会等名
      先進セラミックス第124委員会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] FIB-SEM トモグラフィーによる Au サブミクロン粒子焼結体の微細構造の 3 次元的可視化と焼結 挙動解析2019

    • 著者名/発表者名
      篠部寛, 大熊学, Anna Sciazko, 志村敬彬, 原祥太郎, 小柏俊典, 鹿園直毅, 若井史博
    • 学会等名
      第 57 回セラミックス基礎討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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