| 研究課題/領域番号 |
63550573
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
無機工業化学・無機材料工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小田原 修 東京工業大学, 総合理工学研究科, 助教授 (90185611)
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| 研究期間 (年度) |
1988 – 1989
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| 研究課題ステータス |
完了 (1989年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1989年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1988年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | 燃焼合成法 / 窒化物合成 / 液体窒素 / 反応伝播 / 金属窒化物 / 自己発熱反応 / 反応生成熱 / 粉末圧粉体 / 窒化反応 / 高融点無機化合物 |
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| 研究概要 |
金属粉末と窒素との燃焼反応を利用した窒化物合成に関する研究において、高密度窒素源として液体窒素を用いることの可能性を検討し、その反応伝播特性及び合成過程で特性を調べ、新規な方法による窒化物合成の提案を行った。Tiの窒化反応においては、約340kJ/molの反応生成熱が解放されるので液体窒素がガス化する過程で必要とする熱量(約12kJ/mol)を充分補うことができ、着火さえすれば反応は自発的に伝播する。しかし、反応帯後方においては高温になっており、液体窒素が盛んに気化しその気相面を通しての試験体と周囲との温度勾配は高くなり必ずしも高い転換率は期待できない。本研究では上方と下方の両方の反応伝播過程を調べ、以下のような興味深い知見を得た。
(1)上方及び下方への反応伝播における燃焼速度と転換率の試料圧粉体の充填度に対する関係を調べた結果、充填度の増加とともに伝播速度は減少し転換率が上昇する傾向はいずれも同様であるが、伝播速度については下方からの伝播が多少小さく、転換率については上方からの伝播ではあまり充填度に依存しないのに対し下方からの伝播では約55%の充填度で約60〜70%の転換率で40%充填度の場合の倍以上の転換率であった。
(2)下方からの伝播を利用すると、上方への反応伝播に伴い熱及び気化した窒素ガスも上方に移動するために、より高い転換率が期待できることを確認した。
(3)以上の知見に基づき、新しい窒化物合成装置を試作し70%以上の転換率を大気圧下で得ることができ、この新規な装置を用いて合成同時成形反応等への応用研究を現在進めている。
以上、本研究では液体窒素を用いた窒化物燃焼合成について反応伝播特性を中心に調べ所定の成果を得たが、これらの成果は今後のより経済的かつ新規な窒化物合成法の提案に貴重な指針を与えることができた。
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