| 研究課題/領域番号 |
18K04788
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
古嶋 亮一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50635307)
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| 研究分担者 |
且井 宏和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70610202)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 高エントロピー合金 / セラミックス / 粉末調製 / 高温強度 / 結晶構造 / 延性・脆性 / 耐熱性 / 組成制御 / 粉末混合 / メカニカルアロイング / 硬さ / 強度 / 靭性 / アーク溶融 / エンタルピー / エントロピー / 原子半径 / 酸化 / 室温曲げ強度 / 高温曲げ強度 / 高温硬質材料 / セラミックス材料 / 高温機械的特性 |
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| 研究成果の概要 |
複数の金属からなる高エントロピー合金(HEA) に着目し、代表的な硬質材料である超硬合金では困難で1000℃以上の大気中でも機械的特性に優れた新規セラミックス－HEA複合材料の開発を行った。全ての元素が混ざり合い合金として形成するための理論と作製したHEAの耐酸化性の評価から候補となるHEA構成元素を絞り込み、耐熱性と濡れ性、反応性の観点からHEAの複合化に適したセラミックスを選定した。結果として、TiN-TiCrNbMoTaとTiC-CrFeCoNiMoが高温特性に優れた硬質複合材料であることがわかった。これらの複合体の作製プロセスを最適化することでさらなる特性の向上が期待できる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
粉末冶金プロセスに基づくセラミックス-HEA複合体作製に関して、HEAの構成元素の一部がセラミックス相に拡散するケースが確認され、目的とする複合体組成にはならないことが多かったが、固溶体などを形成することで特性向上に寄与する場合もあることがわかった。これは、粉末調製・焼結条件などにより組成、組織の異なるセラミックス-HEA複合体を作製できることを示唆しており、学術的に意義がある。また、一般にはトレードオフの関係にあるHEAの降伏応力と延性の温度依存性が複合体の強度の温度依存性を決めていることがわかった。これは、工業上使用される温度に合わせHEAを決定し、複合体を設計する必要性を示唆している。
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