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2017 年度 実績報告書

革新的特性を有するホウ化物系超高温セラミックスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 15H04163
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

目 義雄  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 特命研究員 (00354217)

研究分担者 VASYLKIV Oleg  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (00469785)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードホウカ物セラミックス / 複合材料 / 配向体 / 共晶組織 / 力学特性
研究実績の概要

材料の高機能化あるいは新機能の発現には、高次の構造制御が不可欠である。本研究では、申請者らが開発した強磁場中でのコロイドプロセスによるセラミック配向体作製法および共晶組織の複相化手法をホウ化物系超高温セラミックスに適用し、高性能化を図ることを目的とした。
粉体プロセスの高度化、特に強磁場中コロイド成形とパルス通電焼結(SPS)により配向Zr(Hf)B2および第2相としてB4C、SiC、WCを添加した系を作製した。ここでは、高配向体を得るためには、凝集のない粒子が高分散した高濃度のサスペンションを作製することが重要であった。得られた配向体の硬度、曲げ強度(室温と高温)、靱性、酸化特性、熱伝導などの方位依存性を明らかにした。また、遷移金属ホウ化物とB4Cの混合粉末をSPS加熱することで、遷移金属ホウ化物―B4C系共晶組織の高次構造制御を行い、高強度・高靱性セラミックスの構成に成功した。特に、NbB2単体などの遷移金属ホウ化物のSPSでは、炉内の窒素ガスとホウ化物表面の酸化物の反応により六方晶BNが生成し、遷移金属ホウ化物の曲げ強度が1600℃まで室温と同等な値を示し、1700℃ではBNの消失によりNbB2の曲げ強度は450 MPaと高い値を示した。
これらの結果を基に、ホウ化物系超高温セラミックスの微構造と様々な特性との関係を明らかにし、優れた特性を有するホウ化物系超高温セラミックス作製の指針を示した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High-temperature strength and plastic deformation behavior of niobium diboride consolidated by spark plasma sintering2017

    • 著者名/発表者名
      Demirskyi, D, Solodkyi, I., Nishimura, T., Sakka, Y, Vasylkiv, O.
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 100 ページ: 5295-5305

    • DOI

      10.1111/jace.15048

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultra-high elevated temperature strength of TiB2-based ceramics consolidated by spark plasma sintering2017

    • 著者名/発表者名
      Demirskyi, D., Borodianska, H., Sakka, Y., Vasylkiv, O.
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 37 ページ: 393-397

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2016.08.009

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Flexural strength behavior of a ZrB2-TaB2 composite consolidated by non-reactive spark plasma sintering at 2300 °C2017

    • 著者名/発表者名
      Demirskyi, D., Vasylkiv, O.
    • 雑誌名

      International Journal of Refractory Metals and Hard Materials

      巻: 66 ページ: 31-35

    • DOI

      10.1016/j.ijrmhm.2017.02.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spark plasma sintering and high-temperature strength of B6O-TaB22017

    • 著者名/発表者名
      Demirskyi, D., Vasylkiv, O.
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 37 ページ: 3009-3014

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2017.02.052

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of the high-temperature flexural strength behavior of B4C-TaB2eutectic composites produced by in situ spark plasma sintering2017

    • 著者名/発表者名
      Demirskyi, D., Vasylkiv, O.
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 697 ページ: 71-78

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.04.093

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inherent anisotropy in transition metal diborides and microstructure/property tailoring in ultra-high temperature ceramics-A review2017

    • 著者名/発表者名
      Zhang, G.-J. Ni, D.-W, Zou, J., Liu, H.-T, Wu, W.-W., Liu, J.-X., Suzuki, T.S., Sakka, Y.
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 38 ページ: 371-389

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2017.09.012

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Development of Electric current activated/assisted sintering (ECAS)2017

    • 著者名/発表者名
      SAKKA, Y.
    • 学会等名
      PACRIM2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pulsed electro-discharged pressure sintering and Flash sintering.2017

    • 著者名/発表者名
      SAKKA, Y.
    • 学会等名
      Workshop on Advanced Inorganic Materials (WAIM 2017)
    • 招待講演
  • [学会発表] Dispersion and reinforcing mechanisms of multi-walled carbon nanotubes in a ceramic material . 41st International Conference and Expo on Advanced Ceramics. 20172017

    • 著者名/発表者名
      ESTILI, Mehdi, SAKKA, Yoshio.
    • 学会等名
      Dispersion and reinforcing mechanisms of multi-walled carbon nanotubes in a ceramic material . 41st International Conference and Expo on Advanced Ceramics. 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Processing and characterization of multi-walled carbon nanotube - ZrB2 ceramic matrix composite.2017

    • 著者名/発表者名
      ESTILI, Mehdi, SAKKA, Yoshio.
    • 学会等名
      JSPM International Conference on Powder and Powder Metallurgy. 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Tailoring the microstructure in SiC by magnetic field2017

    • 著者名/発表者名
      SUZUKI, Tohru, KOBAYASHI, Kiyoshi, NISHIMURA, Toshiyuki, UCHIKOSHI, Tetsuo, SAKKA, Yoshio.
    • 学会等名
      ISNT2017&ISSNOX5. 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of highly structure-controlled ceramics by advanced powder processing2017

    • 著者名/発表者名
      SAKKA Y.
    • 学会等名
      CICC-10.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] セラミックスの高機能化と製造プロセスの革新を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      目 義雄
    • 学会等名
      2017年度 産学連携シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] セラミックスの高機能と製造プロセスの革新2017

    • 著者名/発表者名
      目 義雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Preparation of highly Carbon Nanotube (CNT) dispersed ZrB2 and textured Zr(Hf)B2-based UHT ceramics by SPS2017

    • 著者名/発表者名
      SAKKA Y. ESTILI, Mehdi,Zhang, G.-J
    • 学会等名
      J-K International Ceramic Seminar-34.
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Highly Textured Hydroxyapatite Ceramics by Colloidal Processing in a High Magnetic Field and Sintering2017

    • 著者名/発表者名
      SAKKA, Yoshio, Kazuya Takahashi, SUZUKI, Tohru, UCHIKOSHI, Tetsuo.
    • 学会等名
      PACRIM2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Texturing and mechanical properties of MAX phase ceramics and Zr(Hf)B2-base ultra-high temperature ceramics.2017

    • 著者名/発表者名
      SAKKA, Y
    • 学会等名
      International Conference of European Ceramic Society 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] FABRICATION AND SOME PROPERTIES OF MAX PHASE CRAMICS2017

    • 著者名/発表者名
      SAKKA, Yoshio, UCHIDA, Yuichi, MORITA, Koji, SUZUKI, Tohru, Guo-Jun Zhang.
    • 学会等名
      5th International Symposium on SiAlONs and Non-oxides
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] NIMS研究者情報データベースSAMURAI

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/SAKKA_Yoshio-j.html

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公開日: 2018-12-17  

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