| 研究課題/領域番号 |
19K15332
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
後藤 育壮 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (10632812)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 焼結 / 酸化接合 / チタン酸バリウム / 純アルミニウム / 接合界面 / アルミナ / 鋳造 / 接合 / 金属 / セラミックス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまでの研究を通じて，高温保持により純アルミニウム溶湯とチタン酸バリウムの界面にアルミナ層を形成させることで，冷却・凝固後に接合が得られることを明らかになった．これには，少なくとも780℃では24時間以上の接触保持が必要であるが，900～1000℃の高温下で酸化を促進することにより短時間で接合が得られる可能性がある．さらに，この過程でチタン酸バリウムの焼結も同時に行うことができれば，革新的な鋳造プロセスの実現が期待できる．そこで本研究では，焼結・接合に最適な条件の検討や，得られる接合界面の評価に取組む．
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| 研究成果の概要 |
チタン酸バリウム粉末の加圧成形挙動，及び圧粉体の常圧焼結挙動を調査し，圧粉体の焼結と純アルミニウムとの酸化接合を同時に短時間で行うことが可能なプロセスの実現性について検討した．加圧成形挙動に関しては，成形圧力が大き過ぎる場合には圧粉体は低密度となった．また，粒径1μm及び25nmの粉末の混合使用時の常圧焼結挙動に関しては，粒径25nm粉末の混合割合が多い場合に焼結体は高密度となった．さらに，焼結条件下で圧粉体と溶融純アルミニウムの接触保持を行ったところ，アルミナと考えられる層の接触界面への生成により接合体が得られた．これらを通じて，焼結と酸化接合の短時間での同時実施の実現性を示すことができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の目的は，金属の鋳造による成形と同時にセラミックスの焼結・金属とセラミックスの接合を行う革新的プロセスを実現することである．これまでの研究を通じて，高温保持により純アルミニウム溶湯とチタン酸バリウムの界面にアルミナ層を形成させることで，冷却・凝固後に接合が得られることを明らかにした（酸化接合）．これには，少なくとも780℃では24時間以上の接触保持が必要であったが，1000℃以上の高温下で酸化を促進することにより短時間で接合が得られることを示すことができた．さらに，この過程でチタン酸バリウムの焼結も同時に行うことによる高効率な鋳造接合プロセスの実現性を示すことができた．
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