| 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 |
21H00110
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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 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
森田 孝治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, グループリーダー (20354186)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | キンク強化 / MAX相 / セラミックス / ナノインデンテーション / キンク / 変形 / キンク境界 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
MAX相セラミックスの諸特性を最大限に引き出すには、MAX相特有の２次元層状構造の配向制御が不可欠である。応募者は、Ti3SiC2(TSC)系MAX相を対象に、磁場配向技術を利用して配向組織を制御することでその高強度化を達成してきた。本研究では、更なる特性向上を目指し、北大と千葉工大との共同研究を通じ、配向組織制御に加え、キンク構造を配向組織中に導入するための基礎知見の取得を目指す。具体的には、MAX相に対する１)キンク構造の形成条件の解明とその最適化、２)キンク構造がMAX相の機械特性に与える影響の解明を図るとともに、取得知見を統合し３)配向組織とキンク構造の制御指針の構築を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、Ti3SiC2(TSC)系MAX相を対象に、キンク構造と機械的特性の相関を解明し、高機能MAX相の実現に向けた支配因子の解明と制御指針の構築を目指した。
まず反応焼結法で、数十μm程度の結晶粒組織を有する緻密なTSC緻密体を創製した。得られたバルク焼結体から3x3x5mmの角柱状試験片を作製し、SPS装置を用いてAr雰囲気中、1200℃の圧縮試験に供した。圧縮試験後、キンク構造が形成された結晶粒に対し、ナノインデンテーション法を用いてキンク境界近傍での力学特性評価を実施することで、単粒子スケールで MAX相におけるキンク強化機構の解明を行った。
具体的には、キンク境界(KB)近傍におけるナノインデンテーション試験後のSPM像から、塑性変形に基因すると考えられるトレース線が圧痕からTSCの底面に沿って形成されているが、トレース線はKBからの距離Lなどに依存し、KBを貫通してもう一方の粒内にも伝播しているものと、KBを貫通することなく、伝播がKBにおいて抑制されている場合があることが分かる。KBからの距離Lとナノ硬さHnの関係から、角度差が35‐40度と比較的小さいKBでは、Lの増加にともないほぼ直線的にHnが低下しているのに対し、角度差が70度のKBでは、大きなLでも比較的高いHv値を示すことが確認できた。この結果から、KB近傍においてナノ硬さが上昇することが確認できた。このことは、MAX相においてもKBは強化機構として機能し、KBの角度が大きくなる程、より効果的に強化に寄与していると考えられる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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