| 研究領域 | ミルフィーユ構造の材料科学-新強化原理に基づく次世代構造材料の創製- |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05115
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
池田 賢一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20335996)
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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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | キンク変形 / MAX相 / セラミックス / 配向制御 / ミルフィーユ構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
MAX相セラミックスは、その結合様式から金属とセラミックスの両方の性質を併せ持つミルフィーユ構造を有する物質である。その変形や破壊には、特定の結晶面が座屈するキンク変形が関与することが知られているが、各温度域での力学特性の結晶方位依存性やキンク強化を利用する新しい構造材料への展開についての検討はほとんど行われていないのが現状である。そこで本研究では、磁場中コロイドプロセスや放電プラズマ焼結を利用した配向制御法により、MAX相セラミックスの力学挙動に及ぼす配向方位依存性を明らかにするとともに、これらのプロセス制御により、キンク強化型MAX相セラミックスを創製することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、磁場中コロイドプロセスや放電プラズマ焼結を利用した配向制御法により作製したMAX相セラミックスの力学挙動に及ぼす配向方位依存性を明らかにするとともに、これらのプロセス制御により、キンク強化型MAX相セラミックスを創製することを目的として以下の2項目について検討した。
（１）配向Ti3SiC2焼結体の力学特性に及ぼす配向方位依存性の評価
（２）キンク強化型Ti3SiC2の創製
2020年度は、（１）については2019年度に実施した高温圧縮試験結果をもとに、応力負荷方向とc軸配向方向のなす角度が異なる3種類の試験片について、SEM/EBSD結晶方位解析を用いた詳細な変形組織の解析を実施した。その結果、なす角度が90°の試験片には、多数のキンク変形帯が結晶学的にも導入されていることが確認できた。そのキンク境界の結晶学的性格は、LPSO-Mg合金中のキンク境界と同様の回転軸/回転角関係を有していることを明らかにした。また、高温変形中にキンク変形帯が導入されることによって、底面すべりのシュミット因子が変化することによって、応力低下が生じることが示唆された。
一方、（２）については、Ti3SiC2焼結体中に大量のキンク変形帯を導入するために、ポリメタクリル酸メチル（PMMA）をスラリー中に分散させ、磁場中スリップキャストと放電プラズマ焼結を用いた配向ポーラス焼結体の作製に挑戦した。その結果、配向ポーラス焼結体の作製に成功し、放電プラズマ焼結装置を用いた高温圧縮負荷により、キンクが大量に導入されること、配向緻密焼結体に導入されるキンク境界よりも回転角が大きくなるようなキンク変形帯を導入できることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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