1999 年度実績報告書

3000℃級高融点表面をもつ新傾斜機能材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号	09650761
研究機関	大阪大学
研究代表者	布垣昌伸大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10208275)
研究分担者	西浦徹也大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (50112066) 北浜克熙大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (20029903) 江村修一大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (90127192)
キーワード	傾斜機能材料 / 耐熱材料 / サーメット / プラズマプロセス / 炭化 / 窒化 / 複合材料 / 直接改質
研究概要	本研究により純金属Ta,Zr及び金属間化合物TiAl材料の表面を、プラズマプロセスにより直接的に炭化或いは窒化物セラミックスに内外に先駆けて改質することができた。即ち、表面被覆法ではなく、金属表面を直接的にメタルセラミックス(サーメット)化することにより、母材に金属の性質を保持し、表層部にセラミックスの特徴を持たせ、界面及び改質層に濃度勾配を付与することにより、セラミックスの脆性を補強し、熱伝導性、耐剥離性を改善し、機械加工が容易で、耐超高温の、傾斜機能性をもつ、新種のセラミックス・金属複合材料を創製することができた。代表的成果としては、各2mm厚で板状のタンタルTa、ジルコニュウムZr、金属間化合物TiAlの表面を数10μm以上の厚い炭化物・窒化物サーメットTaC、ZrC、TaN、ZrN、TiAlNに直接改質できた。即ち、耐熱材料中で最高融点4000℃のTaC化合物についてはプロセス温度:時間=T_p:1300℃:t:3hのとき、厚さT_h:32μm硬度H_v:5000kg/mm^2の試作目的に合致した改質層が得られた。ZrC/ZrNについては、各T_p:1300/1400℃、t:3/5hのとき、T_h:130/50μm、H_v:1300/3000kg/mm^2の化合物層が生成できた。最新耐熱材料のTiAlの窒化処理では表面硬度を約3000Hvと増大できたが、800/1000℃の高温酸化テストに対しては酸化抑制効果は見出せなかった。なお、先述のTaCサーメット化では前処理として短時間の20MeV電子線照射を実施し、非照射に比べ改質層の厚さが約4倍に増加する線量を見出した。また、申請中の科研費助成が認められて今後も本課題について、材料および改質反応の種類-炭化、窒化、酸化、ホウ化、ケイ化、硫化、或いは、それらの混合反応-を拡張して研究を続ければ、幾つかの実用的な新メタルセラミックス材料の創製が必ずや実現する見込みがある。

研究成果

(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] 布垣昌伸: "金属表面の直接セラミックス化と粉粒状試料保持器"粉体および粉末冶金. 45・12. 1220-1223 (1998)
[文献書誌] 布垣昌伸: "直接改質による材料表面への対超高温性付与"大阪大学付属放射線実験所平成9年度共同利用報告書. 121-124 (1998)
[文献書誌] 布垣昌伸、他: "Carbonization and/or Nitridation of Titanium and Zirconium"米国材料学会学会報告集. 551巻. J.J-8.10 (1999)
[文献書誌] 布垣昌伸: "Effests of Particle Irradiation on Surface Processing; Carbonizing/Nitriding Metal Surface"第2回産研国際シンポ「分子デバイスの物理化学的展望」. 411-413 (1999)
[文献書誌] 布垣昌伸、他: "核融合炉材料の機械的性質に及ぼす放射線照射効果"大阪大学付属放射線実験所平成10年度共同利用報告書. 62-63 (1999)
[文献書誌] 井上雅博、布垣昌伸: "Observation of Cermets Transformed from Metals by Reactive Plasama Processing"Proc.6th Japan International SAMPE Symp,Tokyo (1999). 428-431 (1999)
[文献書誌] 江村修一、布垣昌伸、他: "A model analyzing of TiC ceramics fabricated on Ti metal by plasma processing,"Proc of 2nd XAFS Colloquium,July 28〜31,Osaka,(1999). 63-64 (1999)
[文献書誌] 布垣昌伸: "金属表面のサーメット化に対する MeV 電子線照射"大阪大学付属放射線実験所平成11年度共同利用報告書. 73-74 (2000)

1999 年度 実績報告書

3000℃級高融点表面をもつ新傾斜機能材料の創製

研究代表者

布垣 昌伸 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10208275)

研究成果

[文献書誌] 布垣昌伸: "金属表面の直接セラミックス化と粉粒状試料保持器"粉体および粉末冶金. 45・12. 1220-1223 (1998)

[文献書誌] 布垣昌伸: "直接改質による材料表面への対超高温性付与"大阪大学付属放射線実験所平成9年度共同利用報告書. 121-124 (1998)

[文献書誌] 布垣昌伸、他: "Carbonization and/or Nitridation of Titanium and Zirconium"米国材料学会 学会報告集. 551巻. J.J-8.10 (1999)

[文献書誌] 布垣昌伸: "Effests of Particle Irradiation on Surface Processing; Carbonizing/Nitriding Metal Surface"第2回産研国際シンポ 「分子デバイスの物理化学的展望」. 411-413 (1999)

[文献書誌] 布垣昌伸、他: "核融合炉材料の機械的性質に及ぼす放射線照射効果"大阪大学付属放射線実験所平成10年度共同利用報告書. 62-63 (1999)

[文献書誌] 井上雅博、布垣昌伸: "Observation of Cermets Transformed from Metals by Reactive Plasama Processing"Proc.6th Japan International SAMPE Symp,Tokyo (1999). 428-431 (1999)

[文献書誌] 江村修一、布垣昌伸、他: "A model analyzing of TiC ceramics fabricated on Ti metal by plasma processing,"Proc of 2nd XAFS Colloquium,July 28〜31,Osaka,(1999). 63-64 (1999)

[文献書誌] 布垣昌伸: "金属表面のサーメット化に対する MeV 電子線照射"大阪大学付属放射線実験所平成11年度共同利用報告書. 73-74 (2000)

1999 年度実績報告書

布垣昌伸大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10208275)

[文献書誌] 布垣昌伸、他: "Carbonization and/or Nitridation of Titanium and Zirconium"米国材料学会学会報告集. 551巻. J.J-8.10 (1999)

[文献書誌] 布垣昌伸: "Effests of Particle Irradiation on Surface Processing; Carbonizing/Nitriding Metal Surface"第2回産研国際シンポ「分子デバイスの物理化学的展望」. 411-413 (1999)