リアクティブアーク溶解法によるトリモーダルコンポジットの創製と特性評価

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06802
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 津田 大 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (80217322)
• 研究分担者: 尾崎 友厚 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, その他部局等, 研究員 (50736395)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: Ti基複合材料 / TiC粒子 / Ti析出 / Ti2C / N添加 / 時効処理 / 微細組織 / 力学特性

研究実績の概要

今年度は下記3点について調べた。概要は下記のとおりである。
（1）時効初期（600℃、1時間）のTiC中を高分解能電子顕微鏡観察により調べた。析出したTi付近では0.47nm間隔（(0001)面）、またTiC領域では0.24nm間隔（(111)面）の格子縞が明瞭に観察された。一方、析出したTiとTiCの界面付近にはTiCの(111)面の2倍周期（0.49nm）のコントラストが得られたが、このコントラストは一方向のみに観られることからR-3ｍ構造のTi2Cであると推測される。
（2）Nガスを用いて合成した複合材料中の「TiC粒子/析出Ti/マトリックス」の界面をSTEMでHAADF像観察したところTiC粒子中に析出するTiとマトリックスTiは同一のコントラストを示し、SAD回折結果も両者は同じ方位を有していることから、これらは連続した組織である可能性が考えられる。
（3）Ti析出に密接に関係するTi2Cの高温域での安定性を調べたところ、例えば2%N試料のas cast（鋳造による凝固のまま）状態ではTi2CのSAD回折スポットは明瞭ではなくデイフューズな形であり、そのドメインサイズは極めて微小であるが、750℃で10～100時間保持すると、Ti2Cからのスポットはシャープなものに変化し、Ti2Cは安定化する。しかし、同じ組成の試料を850℃で時効処理した場合、10時間保持後にはかすかにTi2Cからのデイフューズしたスポットが得られるものの、100時間後にはTi2Cのスポットは消失する。つまり、Ti2Cは850℃では安定に存在し得ないことが明らかとなった。
上記の（1）～（3）の結果と、これまでの研究期間を通じて得られたN添加や等温時効がTiC中へのTi析出に及ぼす影響の結果を総合することにより、強度・延性に優れた新規Ti基複合材料創製への基本的な指針が明確となった。

研究成果

• [雑誌論文] Precipitation of Titanium in Titanium Carbide Particles Dispersed in Titanium Matrix Composites Synthesized from Ti-C-N System Powder Mixtures using Arc-melting Method (2020)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuda, T. Ozaki, S. Mori
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 61 ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of regenerative function and activity of reforming toluene by composite catalyst containing spinel oxide (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaguchi, T. Ozaki, T. Suyama, H. Muroyama, T. Matsui, K. Eguchi
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 巻: 44 ページ: 9338-9347
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructures and electrical and mechanical properties of Cu-Cr alloys fabricated by selective laser melting (2019)
  • 著者名/発表者名: S. UCHIDA, T. KIMURA, T. NAKAMOTO, T. OZAKI, T. MIKI, M. TAKEMURA, Y. OKA, R. TSUBOTA
  • 雑誌名: Materials & Design 巻: 175 ページ: 107815
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107815
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic contributions to piezoelectric properties in PZT thin films (2019)
  • 著者名/発表者名: G. Tan, K. Maruyama, Y. Kanamitsu, S. Nishioka, T. Ozaki, T. Umegaki, H. Hida and I. Kanno
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 7309
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-43869-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Heat-storable CFRP by incorporating trans-1,4-polybutadiene for the Thermal Management of Small Artificial Satellite (2019)
  • 著者名/発表者名: K. KATAGIRI, T. TOTANI, T. ISONO, R. GOTO, S. YAMAGUCHI, S. KAWAKITA, T. OZAKI, H. SONOMURA, S. MINAMI, S. HONDA, and K. SASAKI
  • 雑誌名: Proceedings of 32nd International Symposium on Space Technology and Science and 9th nanosatellite symposium 巻: paper ID=a90345 ページ: ー
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of the mechanical properties of the CFRP by cellulose nanofiber sheets using the electro-activated deposition resin molding method (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, S. Honda, S. Minami, S. Yamaguchi, S. Kawakita, H. Sonomura, T. Ozaki, S. Uchida, M. Nezu, Y. Yoshioka, K. Sasaki
  • 雑誌名: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 巻: 123 ページ: 320-326
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.05.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of the bending strength of I-shaped cross-sectional beam of CFRP by dispersing cellulose nanofibers without hydrophobic treatment on the surface (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, S. Honda, S. Minami, S. Yamaguchi, H. Sonomura, T. Ozaki, S. Kawakita, S. Uchida, M. Nezu, M. Takemura, Y. Yoshioka, K. Sasaki
  • 雑誌名: Mechanics of Advanced Materials and Structures 巻: ー ページ: ー
  • DOI: https://doi.org/10.1080/15376494.2019.1633710
  • 査読あり
• [雑誌論文] 摩擦攪拌点接合技術を利用したアルミナとマグネシウムを含むアルミニウム合金との接合 (2019)
  • 著者名/発表者名: 園村 浩介，尾崎 友厚，片桐 一彰，長谷川 泰則，田中 努，垣辻 篤
  • 雑誌名: 第29回 マイクロエレクトロニクスシンポジウム 論文集 巻: ー ページ: 1C1-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] The bending properties of CFRP I-shaped cross-sectional beam with dispersing cellulose nanofibers on the surface (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, S. Honda, D. Kimu, S. Yamaguch, T. Ozaki, H. Sonomura, S. Kawakita, S. Uchida, M. Nezu, M. Takemura, Y. Yoshioka, K. Sasaki
  • 雑誌名: Proceedings of the American Society for Composite-Thirty Fourth Technical Conference 巻: ー ページ: 27997
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of the CFRP with carbon fibers arranged in the principal stress direction using the electro-activated deposition resin molding method and its mechanical properties (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, S. Honda, S. Nakaya, T. Kimura, M. Takemura, S. Yamaguchi, H. Sonomura, T. Ozaki, S. Kawakita, and K. Sasaki
  • 雑誌名: Proceedings of 10th conference of the Advanced Technology of Experimental Mechanics 巻: ー ページ: ー
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite element analysis of the effects of cellulose nanofibers on the bending properties of the CFRP I-shaped cross-sectional beam (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, S. Honda, D. Kimu, S. Yamaguchi, H. Sonomura, T. Ozaki, S. Uchida, S.Kawakita, and K. Sasaki
  • 雑誌名: Proceedings of 10th conference of the Advanced Technology of Experimental Mechanics 巻: ー ページ: ー
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Characteristics of Solid Oxide Fuel Cell Using Gas from Biomass Gasification (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaguchi, T. Ozaki, T. Suyama, H. Muroyama, T. Matsui and K. Eguchi
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 91 ページ: 391-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of heat-storable CFRP by incorporating trans-1,4-polybutadiene with the application of the electrodeposition resin molding method (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, R. Gotoh, T. Totani, T. Isono, S. Yamaguchi, T. Ehiro, H. Sonomura, T. Ozaki, S. Kawakita, Y. Yoshioka, S. Minami, S. Honda, K. Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Energy Storage 巻: 26 ページ: 100980
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100980
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissimilar welds between Al2O3 and AZX612-Mg alloy by friction stir spot welding (2019)
  • 著者名/発表者名: H. SONOMURA, T. OZAKI, K. KATAGIRI, Y. HASEGAWA, T. TANAKA, A. KAKITSUJI
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 127 ページ: 939-941
  • DOI: https://doi.org/10.2109/jcersj2.19166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lap joint formed by friction stir spot welding between SiC and magnesium alloy containing aluminum (2019)
  • 著者名/発表者名: H. SONOMURA, T. OZAKI, K. KATAGIRI, Y. HASEGAWA, T. TANAKA, A. KAKITSUJI
  • 雑誌名: Ceramics International 巻: 46 ページ: 7654-7658
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.266
  • 査読あり
• [学会発表] STEM observations of domain structures related piezoelectric properties in PZT thin films (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Ozaki, G. Tan, I. Kanno
  • 学会等名: the 44th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
  • 国際学会
• [学会発表] SiC繊維結合型セラミックスの金属中間層を用いた接合体界面のTEM解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 尾崎友厚、長谷川泰則、津田大、森茂生、Michael C. Halbig、Rajiv Asthana、Mrityunjay Singh
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2020年年会
• [学会発表] セラミックスと金属を大気中で接合できる摩擦攪拌法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 園村浩介、尾崎友厚、片桐一彰、長谷川泰則、田中努、垣辻篤
  • 学会等名: リード エグジビション ジャパン 第4回 [関西] 接着・接合 EXPO 技術セミナー
• [学会発表] Development of a heat-storable CFRP by incorporating trans-1,4-polybutadiene for the thermal management of small artificial satellite (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, T. Totani, T. Isono, S. Yamaguchi, T. Ehiro, T. Ozaki, H. Sonomura, S. Minami, S. Honda, K. Sasaki
  • 学会等名: 2nd International symposium on space technology and science, 9th Nano-satellite symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 摩擦撹拌法によるアルミナとアルミニウム合金との異種材料接合 (2019)
  • 著者名/発表者名: 園村浩介、尾崎友厚、片桐一彰、長谷川泰則、田中努、垣辻篤 森成生
  • 学会等名: 日本セラミックス協会コーティング研究会 第4回研究会
• [学会発表] 摩擦攪拌点接合技術を利用したアルミナとマグネシウムを含むアルミニウム合金との接合 (2019)
  • 著者名/発表者名: 園村 浩介，尾崎 友厚，片桐 一彰，長谷川 泰則，田中 努，垣辻 篤 1.発表標題
  • 学会等名: 第29回マイクロエレクトロニクスシンポジウム 秋季大会
• [学会発表] The bending properties of CFRP I-shaped cross-sectional beam with dispersing cellulose nanofibers on the surface (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, S. Honda, D. Kimu, S. Yamaguch, T. Ozaki, H. Sonomura, S. Kawakita, S. Uchida, M. Nezu, M. Takemura, Y. Yoshioka, K. Sasaki
  • 学会等名: American Society of Composite 34th Annual Technical Conference
• [学会発表] Electrochemical Characteristics of Solid Oxide Fuel Cell Using Gas from Biomass Gasification (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaguchi, T. Ozaki, T. Suyama, H. Muroyama, T. Matsui, K. Eguchi
  • 学会等名: 16th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (SOFC16)
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of the CFRP with carbon fibers arranged in the principal stress direction using the electro-activated deposition resin molding method and its mechanical properties (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, S. Honda, S. Nakaya, T. Kimura, M. Takemura, S. Yamaguchi, H. Sonomura, T. Ozaki, S. Kawakita, K. Sasaki
  • 学会等名: Advanced technology of experimental mechanics 2019
• [学会発表] Finite element analysis of the effects of cellulose nanofibers on the bending properties of the CFRP I-shaped cross-sectional beam (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, S. Honda, D. Kimu, S. Yamaguchi, H. Sonomura, T. Ozaki, S. Uchida, S. Kawakita, K. Sasaki
  • 学会等名: Advanced technology of experimental mechanics 2019
• [学会発表] レーザ積層造形法により作製したAl-Mg-Sc合金の機械的性質に及ぼす予熱温度の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木村 貴広, 中本 貴之, 三木 隆生, 尾崎 友厚、橋詰 良樹, 村上 勇夫, 今井 宏之
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会2019年度秋季大会(第124回講演大会)
• [学会発表] Development of high-temperature oilless pressure sensors using TiCxOy piezoresistive films (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kakehi, Y. Yamada, Y. Kondo, T. Ozaki, T. Oguri, K. Satoh
  • 学会等名: The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
  • 国際学会
• [学会発表] 摩擦攪拌法を用いたセラミックスと金属との異種材料接合 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川泰則、園村浩介、尾﨑友厚、片桐一彰、田中努、垣辻篤
  • 学会等名: 第163回産業技術連携推進会議近畿地域部会セラミックス分科会総会および第23回窯業研究会
• [学会発表] 3D造形用高機能銅合金の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内田壮平、木村貴広、中本貴之、尾﨑友厚、三木隆生
  • 学会等名: 大阪産業技術研究所 2019年 成果発表会
• [学会発表] 摩擦撹拌接合法を利用した金属とセラミックスの異種材料接合技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾﨑友厚、園村浩介
  • 学会等名: 大阪産業技術研究所 2019年 成果発表会
• [学会発表] SiC繊維結合型セラミックスの金属中間層を用いた拡散接合界面のTEM観察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾﨑友厚、長谷川泰則、津田 大、森 茂生
  • 学会等名: ニューセラミックス懇話会 第240回特別研究会
• [産業財産権] VOC電気化学式浄化ユニットおよび浄化方法 (2020)
  • 発明者名: 稲岡、山田、馬場、齋藤、青山、山口、尾崎
  • 権利者名: 株式会社ノリタケカンパニーリミテド・大阪産業技術研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020-032997