新規な直接通電焼結プロセスの学理構築と機能・構造材料デザインへの展開

• 研究課題/領域番号: 26289272
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 井藤 幹夫 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00294033)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2015年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: 通電焼結 / 固化成型 / 反応焼結 / 熱電材料 / 微細組織 / 熱電特性 / 微細組織化 / 低温迅速焼結 / 焼結プロセス / 微細組織制御 / 直接通電焼結 / 緻密化挙動 / 高効率焼結 / 熱電半導体

研究成果の概要

直接通電焼結法における緻密化促進効果および反応促進効果を明らかにするため，Mg2Si熱電材料の合成を試みた．焼結時の緻密化挙動・Mg2Si相形成・消費電力，および得られた焼結体の相対密度について従来のPCS法による焼結時と比較した．直接通電焼結法により焼結すると，収縮量は従来法と比較して大きくなり，相対密度についても大幅に高くなっていた．さらに，直接通電焼結法はMgとSiからMg2Siを生成する反応を促進することがわかった．β-FeSi2熱電材料でも同様の緻密化促進効果および微細組織化効果が得られ，本プロセスが熱電材料合成に極めて有効な新規焼結法であることが明らかとなった．

研究成果

• [雑誌論文] 直接通電焼結法による熱電材料の作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井藤幹夫
  • 雑誌名: 材料の科学と工学 巻: 53 ページ: 10-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] 直接通電焼結法を用いた反応焼結によるMg2Si系熱電材料の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井藤幹夫，川原賢太
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 巻: 62 ページ: 221-227
  • NAID: 130005074107
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of Thermoelectric Mg₂Si by Reactive Sintering Utilizing Directly Applied Current Sintering (2015)
  • 著者名/発表者名: Mikio Ito and Kenta Kawahara
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 56 号: 12 ページ: 2023-2028
  • DOI: 10.2320/matertrans.Y-M2015829
  • NAID: 130005110131
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Densification behavior and thermoelectric properties of β-FeSi2 synthesized by directly applied current sintering (2017)
  • 著者名/発表者名: Mikio Ito
  • 学会等名: International Conference on Frontiers in Materials Processing Applications, Research and Technology, FiMPART’2017
  • 発表場所: ボルドー，フランス
  • 年月日: 2017-07-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 直接通電による高効率焼結プロセスの開発と熱電変換材料合成への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井藤幹夫
  • 学会等名: 同志社大学先端複合材料研究センターコロキウム講演
  • 発表場所: 同志社大学，京田辺市
  • 年月日: 2017-01-13
  • 招待講演
• [学会発表] SPS を用いた直接通電による導電性粉末焼結体の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井藤幹夫
  • 学会等名: フォーラム「MACKIY」2016
  • 発表場所: 長岡技術科学大学，長岡市
  • 年月日: 2016-12-22
  • 招待講演
• [学会発表] β-FeSi2熱電材料合成における直接通電の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井藤幹夫
  • 学会等名: 第21回通電焼結研究会
  • 発表場所: 東北大学，仙台市
  • 年月日: 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] SPS法における導電性粉末の緻密化挙動に及ぼす直接通電の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鉄谷尚史，井藤幹夫
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成28年度秋季大会
  • 発表場所: 東北大学，仙台市
  • 年月日: 2016-11-09
• [学会発表] 直接通電焼結法における導電性粉末の緻密化挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鉄谷尚史，井藤幹夫
  • 学会等名: 日本金属学会2016年秋期講演大会
  • 発表場所: 大阪大学，豊中市
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] Synthesis of β-FeSi2 by directly applied current sintering and its thermoelectric properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Mikio Ito
  • 学会等名: The 8th International Conference on PROCESSIMG & MANUFACTURING OF ADVANCED MATERIALS (THERMEC 2016)
  • 発表場所: グラ－ツ，オーストリア
  • 年月日: 2016-06-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of β-FeSi2 by directly applied current sintering and its thermoelectric properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Mikio Ito, Kenta Kawahara
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials, THERMEC'2016
  • 発表場所: Graz, Austria
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 直接通電焼結法によるβ-FeSi2熱電材料の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井藤幹夫，荒木敬太
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成28年度春季大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学，京都市
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] 直接通電焼結によるβ-FeSi2熱電材料の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井藤幹夫
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会春季講演大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学，京都市
  • 年月日: 2016-05-24
• [学会発表] SPSを用いた直接通電焼結による導電性粉末の固化成型 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井藤幹夫
  • 学会等名: 日本セラミックス協会年会サテライト講演
  • 発表場所: 早稲田大学，東京都
  • 年月日: 2016-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] Densification Behaviors of Electrically Conductive Powders Sintered by Directly Applied Current Heating Process (2015)
  • 著者名/発表者名: Mikio Ito
  • 学会等名: The 11th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies, PACRIM 11
  • 発表場所: ICC Jeju, Korea
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of thermoelectric Mg2Si polycrystals by directrly applied current heating (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikio Ito
  • 学会等名: Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所（仙台市）
  • 年月日: 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] 接通電焼結法を用いた反応焼結によるMg2Si系熱電変換材料の合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川原賢太，井藤幹夫
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学（吹田市）
  • 年月日: 2014-10-30
• [学会発表] 直接通電焼結によるMg2Si系熱電変換材料の合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川原賢太，井藤幹夫
  • 学会等名: 日本熱電学会学術講演会
  • 発表場所: 物質・材料研究機構（つくば市）
  • 年月日: 2014-09-30