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2018 年度 実施状況報告書

ハイブリット含浸反応法による作製した複合材料の特性評価及び応用への展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K03839
研究機関広島大学

研究代表者

崔 龍範  広島大学, 工学研究科, 助教 (00457269)

研究分担者 佐々木 元  広島大学, 工学研究科, 教授 (30192595)
松木 一弘  広島大学, 工学研究科, 教授 (30253115)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード構造材料 / 高強度 / 耐摩耗性等 / 金属間化合物 / 複合材料 / 複雑形状 / 大型製造
研究実績の概要

研究成果としては、比表面積を5800m2/m3の金属多孔体を用いて複合材料を製造し、金属多孔体の比表面積が金属間化合物の微細化に影響を与えることを明らかにした。金属多孔体である部分にアルミを含浸させた後、ハイブリッド含浸反応法によりアルミの内部には元の金属多孔体の構造は残らず、約50~100ミクロン程度の金属間化合物が分散している。複合材料の比重(2.768g/cm3)、熱伝導率(112.53W/mK)の結果を得られた。比重はアルミと同比重であり、熱伝導率はアルミよりわずかであるが高い熱伝導率を有する複合材料の開発に成功した。更に、超微細なナノサイズの金属間化合物を生成させるために、表面上ミクロンサイズの凹凸がある多孔体を用い、複合材料を組織観察した結果、1ミクロン以下の超微細なナノサイズの金属間化合物の生成に成功し、面積率30%を有する部分複合材料の製造に成功した。
材料内部に存在する欠陥(未含浸部による欠陥、凝固欠陥等)は強度低下、摩耗量の増加などの悪影響を及ぼすため、未含浸部による欠陥は多段階加圧力(0.1MPa+0.2MPa)を変化させ、欠陥率を0.2%以下まで抑えることに成功した。なお、SiC論文の投稿及び国際会議に参加し、新技術の発表及び情報共有を行った。

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

金属間化合物粒子分散複合材料を新たな製造する申請者の特許(特許第5988667号, 金属間化合物強化複合材料及びその製造方法)を用い、金属の溶湯温度、保持時間等の制御による金属間化合物のサイズ制御、材料内部の欠陥制御を目指とする製造プロセスが構築されていたので、複合材料の製造が進み早く、部分複合材料の製造及び評価までできる状況である。

今後の研究の推進方策

部分複合化の組織観察及び熱特性の評価を行う予定です。
複合材料を構造材料として幅広い分野に広げるためにも、低コストも考慮しないといけない。この研究で部分複合化を目指す。作製された部分複合材料の分散性などの組織観察を行う。
また、構造材料でありながら、高温環境下での構造材料は熱伝導率及び熱膨張係数のデータも考える必要があるため、今後熱特性のデータを取得する予定である。

次年度使用額が生じた理由

5652円は予定していた消耗品の発注が変更になり、残ってしまいました。次年度に消耗品として使用する予定です。
なお、分担金(10万円)はH30 年度分と合わせて次年度の国際会議の参加費用として使うために残しています。令和1年の国際会議の参加のために使う予定です。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] Microstructures of carbon fiber and hybrid carbon fiber-carbon nano fiber refinforced aluminum matrix composites by low pressure infiltration process and their properties2018

    • 著者名/発表者名
      Xuan Meng, Yongbum Choi*, Kazuhiro Matsugi, Zhefeng Zu and Wenchang Liu
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 59 ページ: 1935-1942

    • DOI

      https://doi.org/10.2320/matertrans.MAW201808

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High Temperature Characterization of Binary and Ternary Bi Alloys Microalloyed with Cu and Ag2018

    • 著者名/発表者名
      Meiqi Yu, Kazuhiro Matsugi, Zhefeng Xu, Yongbum Choi, Jinku Yu, Satoshi Motozuka, Yoshiyuki Nishimura, Ken-ichiro Suetsugu
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 59 ページ: 303-310

    • DOI

      https://doi.org/10.2320/matertrans.MAW201710

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Tool Steel Matrix Composites with High Thermal Conductivity2018

    • 著者名/発表者名
      Gen Sasak*, Yong Bum Choi, Kenjiro Sugio and Kazuhiko Matsugi
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 941 ページ: 1956-1960

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of Effective Thermal Conductivity of Metal Matrix Composites by Using Image-Based Calculation2018

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Sugio*, Keisuke Kono, Yongbum Choi and Gen Sasaki
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 941 ページ: 1939-1943

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Development of Graphene Reinforced Metal Matrix Composite by Spark Plasma Sintering2018

    • 著者名/発表者名
      Fei Gao, Yongbum Choi*, Yosuke Dobashi, Kazuhiro Matsugi
    • 学会等名
      6th international congress of technology engineering and science
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of effective thermal conductivity of metal matrix composites by using image-based calculation2018

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Sugio, Choi Yongbum, Sasaki Gen
    • 学会等名
      International conference on processing and manufacturing of advanced materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Tool Steel Matrix Composites with High Thermal Conductivity2018

    • 著者名/発表者名
      Gen Sasaki, Yongbum Choi, Kenjiro Sugio, Kazuhiro Matsugi
    • 学会等名
      International conference on processing and manufacturing of advanced materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructures and flexural strength of Al3Ni intermetallic compound reinforced Al alloy matrix composite by infiltration and reaction method2018

    • 著者名/発表者名
      Yongbum Choi, Tomokazu Hirano, Kazuhiro Matsugi, Kenjiro Sugio, Sasaki Gen
    • 学会等名
      International Conference on Design and Application of Engineering Materials(
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of carbon short fiber reinforced aluminium matrix composites by low pressure infiltration process2018

    • 著者名/発表者名
      Xuan Meng, Yongbum Choi*, Kazuhiro Matsugi, Wentao Hu, Wenchang Liu
    • 学会等名
      International Conference on Design and Application of Engineering Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Cr based electrodeposited composite film using nano ZrO2 particles on aluminum substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Kota Sato, Kenjiro Sugio, Yongbum Choi, Gen Sasaki, Asep Ridwan Setiawan, Aditianto Ramelan
    • 学会等名
      International Conference on Design and Application of Engineering Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructure and Property of Graphene Reinforced Metal Matrix Composite2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Dobashi, Yongbum Choi, Kazuhiro Matsugi, Kejiro Sugio
    • 学会等名
      The 5th Asian Symposium on Materials and Processing
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal Properties of Carbon Short Fiber and Alumina Fiber Reinforced Al Composite by Low Pressure Casting2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Kataoka, Yongbum Choi, Xuan Meng, Kazuhiro Matsugi, Gen Sasaki
    • 学会等名
      The 5th Asian Symposium on Materials and Processing
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical and Environmental Properties of Carbon Nanofiber Dispersed Flame-Resistant Magnesium Alloy Composites by Stir Casting2018

    • 著者名/発表者名
      Gen Sasaki, Kentaro Tashiro, Yongbum Choi, Kenjiro Sugio
    • 学会等名
      The 5th Asian Symposium on Materials and Processing
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of thermal Properties of Al-AlN Particle Dispersed Composites2018

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Sugio, Takuya Kawata, Yongbum Choi, Gen Sasaki
    • 学会等名
      The 5th Asian Symposium on Materials and Processin
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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