| 研究課題/領域番号 |
16K06803
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| 研究機関 | 宇部工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
吉田 政司 宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10370024)
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| 研究分担者 |
新田 悠二 宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 助教 (20762222)
徳永 仁夫 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70435460)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ビッカース硬度 / 曲げ試験 / 破壊靭性 / 放電プラズマ焼結 / ナノ複合材 |
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| 研究実績の概要 |
微細TiB2析出バインダー法によるAlTi-TiB2複合材の特性改善調査として、TiB2の体積割合を９０vol%まで高めた試料の作製条件の検討をおこなった。焼結温度を1400℃まで上げて放電プラズマ焼結法で焼結することで、TiB2の粒径が０．２ミクロン～０．５ミクロンで、相対密度９６%の試料が作製でき、ビッカース高度２５００Hv,、曲げ強度５００MPaの特性が得られた。AlとTiの組成比の組成費の最適化を図るために、Al:Tiの比を1:1から1:0.6まで変化させたが、強度の改善は見られなかった。ビッカース痕のきれつ発生をSEM観察によって調査した。TiB2の体積割合が75%の試料で、きれつの長さから求めた破壊靭性値は１５MPa・m1/2であり、超硬合金WC-Coと同程度の値が得られた。
次に、微細TiB2析出バインダー法によるFeAl-TiB2複合材の作製を試みた。TiとBとFeAl粉末を原料として、１１００℃～１３００℃で放電プラズマ焼結法で焼結することで、TiB2の粒径が０．２ミクロン～０．３ミクロンの微細TiB2をもつ、相対密度が９６％の、緻密な複合材が作製できた。TiB2が８５vol％の試料で曲げ強度８００MPa、ビッカース硬度２３００Hvが得られた。TiB2の割合が８０vol%の試料では、ビッカース硬度２２００Hvが得られたが、放電加工による試験片加工時に試験片が割れ、曲げ試験はできなかった。
破壊靭性値は１０MPa・m1/2であり、AlTi-TiB2複合材の場合よりも小さかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
微細TiB2をもつ複合材料を、AlTi-TiB2系のほかに、AlFe－TiB2系でも作製できることが明らかになった。どちらの系でもTiB2の体積割合を85vol%以上に増やしても緻密な試料を作製できることが示され、ビッカース硬度で2200Hv以上の高硬度材料が得られた。またAlFe-TiB2複合材は、同じ体積割合のAlTi-TiB2複合材よりも強度が大きいことが示された。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、微細TiB2析出バインダー法によるAlTi－TiB2複合材、およびAlFe-TiB2複合材の特性改善を試みる。複合材の強度だけでなく、破壊靭性値の評価を行い、靭性の改善をおこなう。
高温部材への実用化のために、高温強度試験をおこなう。高温引張試験をおこなうための試験装置の改良をおこなう。また高温引張試験用の試験片の作製、加工方法を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
物品を予定より安価なもので代替できたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
AlFe-TiB2およびAlTi-TiB2複合材開発のための材料費として50万円を支出する。また、
旅費として50万円を支出。目的は国際会議European Material Research Society 2017 Spring Meeting（ストラスバーグ）および21th International Conference on Composite Material(西安）で発表および情報収集をおこなうため。また、試料評価のための電子顕微鏡使用量として20万円を支出する。それらに伴う間接経費として36万円を使用する。
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