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軽量耐摩耗性材料のネットシェイプ成形のための鋳造材料として、微細なアルミナ粒子を分散させたアルミニウム合金複合材スラリーが求められている。本研究は、溶湯撹拌法をによって、アルミナ粒子を微細に分散させるために溶湯中でのテルミット反応とそれによって生じる粒子の微細化による方法を確立することを目的とした。
アルミナ溶湯中へアルミナより不安定な酸化物であるシリカを混入すると酸素の置換反応が起こり溶湯中にアルミナが生じる。このアルミナは高い界面エネルギーを持ち、液相と完全にぬれ、撹拌中にも溶湯から吐き出されることはない。
しかし、このようにして生じたアルミナは、混入したシリカと同じ形状寸法となることが明かとなっている。実際にはシリカから生じるアルミナはシリカの体積率の70%程度しかないため、溶湯中の粒子は非常に微細な反応方向へ鎖状に繋がったアルミナとアルミニウムシリコン合金の複合体である。
本研究では、この非常に界面エネルギーの大きなアルミナを高温保持することによって独立球状化させマトリックス溶湯中に分散させる方法を明らかにする。これまでに、シリカのアルミニウム溶湯中でのテルミット反応は1223Kをピークとして、それ以上では大きく低下することが分かった。また、溶湯温度を1273Kとし、シリカを溶湯中に混入することによって、微細なアルミナ粒子の分散をみた。
本年度は、微細化と耐摩耗性との関係を明らかにするため、溶湯中での反応による複合材スラリーの耐摩耗性について明らかにした。これによって、耐焼付き性の顕著な向上が明かとなった。
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