| 研究課題/領域番号 |
21K04720
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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 | 富山大学 |
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研究代表者 |
野瀬 正照 富山大学, 都市デザイン学部, 都市デザイン学部シニアアドバイザー (70269570)
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| 研究分担者 |
松田 健二 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (00209553)
畠山 賢彦 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 准教授 (30375109)
青井 芳史 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (70298735)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ナノ複相構造膜 / ナノコンポジット膜 / 硬質薄膜 / 耐酸化性 / 窒化物 / 炭化物 / 微細組織 / 窒化物膜 / PVD法 / 機械的性質 / 高温酸化 / 拡散 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高温の金属と接する硬質保護膜が金属元素と反応しない安定な結合状態を有する、炭窒化ケイ素 (SiCN)非晶質相と微結晶の遷移金属窒化物相からなるナノ複相構造膜の創製を目指す。そして、最終的には刃先温度1000℃の高温切削にも耐える硬質保護膜として、超耐熱性・超耐酸化性ナノ複相構造膜を開発する。
それらを実現するために、非晶質相の結合状態および複合膜の微細組織と、高温における金属基板との反応性との関係を調べることにより， ナノ複相構造膜の高温劣化機構を解明する。ついで、非晶質相の結合状態と遷移金属窒化物相の分散状態（微細組織）を制御することにより、高温でも化学的に安定な複合組織を得る。
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| 研究成果の概要 |
CrN/SiCNナノ複相構造膜の高温熱処理による劣化メカニズムを解明した。膜中に鉄が拡散すると非晶質SiCN相が分解されると共に、CrN微結晶が粗大化し、膜の硬度や耐酸化性が著しく低下する。炭化物生成自由エネルギーの観点からSiCN相の分解を抑制できる元素を見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義：高い硬度と優れた耐酸化性を有するナノ複相構造膜が、珪化物を形成しやすい金属元素の高温拡散により、容易に非晶質相が分解され、微結晶相の急激な粗大化が急激に進むことを見出した。非晶質相の分解と微結晶相の粗大化のメカニズムを解明するとともに化学熱力学計算により説明した。
社会的意義：金属加工で用いられる硬質薄膜では、従来の高硬度と優れた耐酸化性という指標だけでは不十分であり、被削材等を構成する金属元素との反応の抑制が重要であることを示した。得られた成果に基づき、高硬度（40GPa）・高耐酸化性(1200K×1h)に加えて化学的安定性にも優れた、より実用性に優れたナノ複相構造膜を提案した。
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