| 研究課題/領域番号 |
19K05074
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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 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
仁野 章弘 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (80451649)
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| 研究分担者 |
関根 崇 秋田県産業技術センター, 先端機能素子開発部, 主任研究員 (70733559)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 通電加圧焼結 / ハイエントロピーセラミックス / 硬さ / 破壊靭性値 / 硬質セラミックス / 硬質炭化物 / 炭化タングステン / 炭化チタン / 炭化タンタル / 炭化ケイ素 / 窒化アルミニウム / 通電加圧焼結法 / ハイエントロピー / セラミックス / 焼結 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ハイエントロピーセラミックスを利用した、新たな発想によるWCを含む超硬質工具セラミックスの開発を目的とする。ハイエントロピーセラミックスを含む緻密な超硬質セラミックスが合成できれば、ハイエントロピーセラミックスの相安定性を決める因子の解明、組織制御に対する知見が得られ、従来法の組織制御法では実現できなかった、超硬質で強靭な工具セラミックスの開発が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
W-Ti-Ta-CおよびW-Ti-Ta-Nb-Cハイエントロピーセラミックスを通電加圧焼結法により焼結温度1600℃から1700℃で合成した。W-Ti-Ta-CおよびW-Ti-Ta-Nb-Cいずれの場合もTaCと同じ立方晶系の結晶構造を持つ固溶体単相となった。1600℃でも反応が進み、ハイエントロピーセラミックスが安定であることを示す。ヤング率はNbC量を増加させた場合も約500 GPaの高い値を維持した。Nbの固溶により結晶粒径は減少した。硬さは、NbC無しでは、20.6 GPaであったが、NbC量増加により18.8GPaまでわずかに低下した。破壊靭性値は、NbC単体より高い値となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来型の遷移金属炭化物を少量加える、いわゆる状態図の端組成での組織制御法では、新たな材料開発は困難となってきている。バインダーレスで、ハイエントロピーセラミックスを利用した、新たな発想による硬質工具セラミック材料の開発を目指した研究である。超硬質のハイエントロピーセラミックスの作製、その固溶体相安定性制御因子、機械的性質への各種元素の効果は、十分に明らかになっていない。本研究での成果は、超硬質ハイエントロピーセラミックスにおける、TaおよびNbの効果について明らかとなっており、超硬質材料開発の指針を示す。また、難削材加工用硬質工具材料および金型材料への応用にも有効な知見である。
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