| 研究領域 | 超温度場材料創成学：巨大ポテンシャル勾配による原子配列制御が拓くネオ３Ｄプリント |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05272
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
野村 直之 東北大学, 工学研究科, 教授 (90332519)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 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 |
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | 球形多孔質セラミックス粒子 / 高レーザ吸収 / 凍結乾燥パルス圧力印加オリフィス噴射法 / 単分散粒子 / レーザ積層造形 / セラミックスコーティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、気孔を積極的に導入した積層造形用球形セラミックス粒子を独自の手法により創製し、高レーザ吸収性と高断熱性を両立させる。90％を超える高気孔率を含有する多孔質球形セラミックス粒子を作製し積層造形を行う。粒子気孔率－レーザ吸収率－熱伝導率－セラミックス積層造形の関連を明らかにする。以上より、超温度場を利用するAM用高機能セラミックス粉末とその積層造形に関する学術基盤を創出することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、独自に開発した凍結乾燥パルス圧力印加オリフィス噴射法(Freeze-Dry Pulsated Orifice Ejection Method; FD-POEM)により気孔を積極的に導入した積層造形用球形セラミックス粉末を創製し、高いレーザ吸収性と高い断熱性を両立させ、緻密なセラミックス積層造形体を作製することを目的とする。2023年度は、FD-POEM法により作製したAl2O3-40mol%ZrO2 (AZ40)多孔質粒子を用いてレーザ積層造形を行い、溶融したセラミックス皮膜を調べることに取り組んだ。積層造形装置はコンセプトレーザMLab Rであり、アルゴン雰囲気中で造形を行った。FD-POEM法により作製したAZ40複合粉末を、９層分レーザ照射を行った後のセラミックス表面を走査型電子顕微鏡により観察したところ、40から80W程度の低出力でも十分に溶融できることが判明した。出力が高くなるとレーザ照射痕が明瞭になり、ビード境界が観察された。低レーザ出力の方が膜厚、組成分布とも均質で緻密なAZ40皮膜を形成できることが明らかとなった。走査速度に関しては溶融挙動の変化は明確に見られなかった。多孔質粒子内部をレーザが多重反射しながら吸収されたことや、AZ40に含まれるZrO2のバンドギャップに変化が生じ、効率よくレーザを吸収したものと考えられる。以上より、当該研究の主な目的である高い気孔率を含有する多孔質球形セラミックス粒子を作製し、これを用いて緻密なセラミックス積層造形被膜の作製に成功したと言える。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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